CN1374676A - 电磁致动器和开闭器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种小型且具有优异性能的电磁致动器和具有它的开闭器。电磁线圈分成闭路侧和开路侧的2个,形成为闭路侧设置可产生大的磁动势的闭路线圈(41)、开路侧设置比闭路侧闭路线圈小的开路线圈(42)这种结构。由此,闭路时可通过对闭路线圈(41)励磁使之产生大的磁动势,来产生大的吸引力,而开路时可通过对自身电感小的开路线圈(42)励磁来缩短开路侧动作时间。

Description

电磁致动器和开闭器

技术领域

本发明涉及例如由操作杆对真空阀进行开闭操作的操作机构所用的电磁致动器和具有它的真空断路器、真空开闭器等开闭器。

背景技术

如日本专利公报特开平11-72179(特愿平10-59557)中所述的用永久磁铁和电磁线圈的真空断路器和真空开闭器等开闭器其操作机构中，设有为进行开路操作和闭路操作而产生所需力的电磁致动器。

该电磁致动器的结构示于图2。图2中，分别将开路状态示于左部，闭路状态示于右部。如图2所示，电磁致动器由以下部分所构成：形成磁路的轭铁3；轭铁3内可动设置的衔铁2；用于使衔铁2可动或保持闭路的永久磁铁1；使轭铁3内磁通增减的电磁线圈4；以及由非磁性材料制成的操作杆6。

操作杆6装配有封闭(ワイブ)弹簧8，设置该封闭弹簧是为了闭路时对真空阀9的固定触头91和可动触头92两者加压，其前端与真空阀可动轴10相连。而且，由开路弹簧7对衔铁2加上用以使真空阀9的可动触头92开极时保持开路状态的力。

该开闭动作如下进行。一旦与开路状态下永久磁铁1的磁通一起经电磁线圈4励磁产生的磁通与永久磁铁1的磁通为同一方向时，衔铁2便吸引至使间隙缩小的方向。由此，与真空阀可动轴10相连的操作杆6便与衔铁2一起上推呈闭路状态。闭路状态下，电磁线圈4没有励磁，闭路保持仅靠永久磁铁1的磁力。

而一旦与闭路状态下永久磁铁1的磁通一起经电磁线圈4励磁产生的磁通与永久磁铁1的磁通为相反方向时，轭铁3内的磁通便减少，衔铁2由于封闭弹簧8和开路弹簧7的开路方向负荷作用移动至开路方向。由此，将操作杆6与衔铁2一起下拉呈开路状态。

利用这种结构，衔铁2的动作与真空阀可动触头92的动作联动，进行真空断路器和真空开闭器等开闭器的开闭操作。

如上所述电磁致动器中，电磁线圈4的励磁电流因自身电感而决定其升高。而且，为了以较小电流获得所需磁动势，需要使电磁线圈4匝数增加，自身电感便随之变大。因此，一旦作成以小电流动作的电磁线圈4，电流的升高便变缓，衔铁2的起动就费时。尤其开路时的动作时间在决定断路器性能方面是至关重要的因素，电磁线圈4的励磁电流必须在所需动作时间内升高达到所需电流值。

另一方面，闭路时必须产生克服开路弹簧7和封闭弹簧8负荷的力，因而需要大的磁动势。通常磁动势由电磁线圈所占有的截面积决定，因而要使磁动势增大，就需要作成体积大的电磁线圈。这样，开路操作和闭路操作所要求的线圈特性相反，所以满足两方面特性的线圈设计非常难。此外，可自由改变开路特性和闭路特性这种线圈设计也很困难。

而且，若3相一体由1个电磁致动器进行操作，会需要非常大的力，就必须加大电磁致动器内的吸附面，当然衔铁体积也会变大。

因此，本发明其目的在于，提供一种小型且具有优异性能的电磁致动器以及具有它的开闭器。

发明内容

本发明第一方面的电磁致动器，其特征在于，包括：用于形成磁路的轭铁；该轭铁内可动设置的衔铁；使该衔铁可动或保持闭路的永久磁铁；以及产生磁通用于使轭铁内磁力增减的2个不同大小的电磁线圈。

将电磁致动器用于开闭器的场合，闭路动作时需要靠克服各种弹簧等负荷的力使可动触头动作所需的较大磁动势。反之，开路动作时，在抵消永久磁铁磁通的方向上对电磁线圈励磁，使电磁致动器的磁力小于各种弹簧等负荷来进行开路动作，因而可以以相对较小的磁动势动作。为了利用此特性使上面所述闭路动作和开路动作时的特性并存，可通过这样将电磁线圈分成闭路侧和开路侧的2个、并形成为2个不同大小，来作成符合各自特性的线圈。

本发明第二方面的电磁致动器，是第一方面的电磁致动器中，其特征在于，2个不同大小的电磁线圈当中，1个是磁动势小的开路线圈，另1个是磁动势大的闭路线圈。

利用这种构成，闭路时可通过对产生较大磁动势的线圈励磁来产生较大吸引力，而开路时可通过对自身电感小的线圈励磁来缩短开路侧动作时间。

本发明第三方面的电磁致动器，是第二方面的电磁致动器中，其特征在于，永久磁铁和衔铁配置在同一磁回路内，开路线圈离开永久磁铁位置配置于衔铁附近。

这样，便通过将开路线圈配置于衔铁附近，高效地减少衔铁和衔铁吸附面的磁通，因而可实现开路线圈的缩小。

本发明第四方面的电磁致动器，是第一方面的电磁致动器中，其特征在于，轭铁和衔铁相对于可动轴为直角方向的截面是方形。

这样，便可通过使电磁致动器的截面形状呈方形减少无用空间，即便为相同截面积也能实现空间效率高的小型电磁致动器。

本发明第五方面的电磁致动器，是第一方面的电磁致动器中，其特征在于，2个不同大小的电磁线圈卷绕在1个卷线筒上。

这样，便可通过将2个电磁线圈卷绕在1个卷线筒上实现高度方向的缩小，在电磁致动器组装时不需要进行电磁线圈相互间同心等调整，组装很容易。

本发明第六方面的电磁致动器，为一用作开闭器中使真空阀触头开闭的操作机构的电磁致动器，包括：用于形成磁路的轭铁；该轭铁内可动设置的衔铁；使该衔铁可动或保持闭路的永久磁铁；以及产生磁通用于使轭铁内磁力增减的电磁线圈，其特征在于，电磁致动器的可动轴呈水平。

电磁致动器中，要产生大的吸引力，衔铁便变大，因而可通过这样将电磁致动器配置在水平方向上，使衔铁可动方向呈水平，来避免衔铁自重影响。

本发明第七方面的开闭器，其特征在于，包括第一至第六方面的任一电磁致动器。

本发明第八方面的开闭器，其特征在于，所具有的操作机构由以下部分构成：与可移动保持在开闭器开闭方向上的操作杆连接的磁性体；吸引磁性体的永久磁铁；使永久磁铁磁力增加的第1操作电磁铁；使磁性体离开永久磁铁的第2操作电磁铁；以及使磁性体在离开永久磁铁的方向上蓄势的弹性部件。

这样，可通过分成第1操作电磁铁和第2操作电磁铁这样2个来构成，形成符合闭路时和开路时各自特性的操作电磁铁。

本发明第九方面的开闭器，其特征在于，所具有的操作机构由以下部分构成：与可移动保持在开闭器开闭方向上的操作杆连接的永久磁铁；吸引永久磁铁的磁性体；与操作杆连接、使永久磁铁磁力增加的第一操作电磁铁；与操作杆连接、使永久磁铁离开磁性体的第二操作电磁铁；以及使永久磁铁在离开磁性体的方向上蓄势的弹性部件。

这样，可通过分成第1操作电磁铁和第2操作电磁铁这样2个来构成，形成符合闭路时和开路时各自特性的操作电磁铁。

本发明第十方面的开闭器，是第八或第九方面的开闭器中，其特征在于，第1操作电磁铁的磁动势大于第2操作电磁铁的磁动势。

利用这种构成，闭路时可通过对产生较大磁动势的第1操作电磁铁励磁来产生较大吸引力，而开路时则可通过对自身电感小的第2操作电磁铁励磁来缩短开路侧动作时间。

附图说明

图1是表示本发明一实施例构成的剖视图。

图2是表示现有例构成的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明实施例。

图1本发明一实施例电磁致动器适用于真空断路器场合的操作机构部和主回路部的剖视图。另外，图1中分别将开路状态示于左部、闭路状态示于右部。

本实施例构成如下所述。进行电路开闭的真空阀9，一端固定，可动触头92与绝缘材料制成的真空阀可动轴10相连，可上下移动。该真空阀可动轴10下面设有用以对固定触头91和可动触头92两者加压的封闭弹簧8，该封闭弹簧8另一端，与连接构件11相连，处于三相一体可动状态。连接构件11的中央连有由非磁性材料制成的操作杆6，可动触头92与封闭弹簧8一起随着操作杆6的上下移动可上下活动。

作为使操作杆6动作的原动力的电磁致动器结构，包括如下构成；形成磁路的轭铁3；设置为以操作杆6为中心轴在轭铁3内可上下活动、为磁性体的衔铁2；用于使衔铁2可动或保持闭路的永久磁铁1；以及构成第1操作电磁铁使轭铁3和衔铁2内磁通增减的闭路线圈41和构成第2操作电磁铁的闭路线圈42。

闭路线圈41和开路线圈42，一起卷绕在卷线筒5上，同时闭路线圈41和开路线圈42相互利用卷线筒5的凸缘绝缘。闭路线圈41，由于闭路时的高负荷，因而为较大线圈。反之，开路线圈42使永久磁铁1的吸引力减弱靠开路弹簧7等负荷动作，因而为比闭路线圈41小的线圈。开路线圈42处于离开永久磁铁1的位置，配置于闭路线圈41下侧的衔铁2附近，开路线圈42所产生的磁通便直接通过衔铁2。操作杆6按贯穿衔铁2的形式配置。

连接构件11上设有左右2根作为使衔铁2在离开永久磁铁1的方向上蓄势的弹性部件的开路弹簧7，由此可保持可动触头92或衔铁2的开路状态。开路弹簧7也可如现有例那样配置于衔铁2的下部，只要使可动触头92或衔铁2保持开路状态也可配置于任何位置。

但用电磁致动器的真空断路器中，闭路动作时，需要靠克服各种弹簧等负荷的力使可动触头动作所需的较大磁动势。反之，开路动作时，在抵消永久磁铁1磁通的方向上对电磁线圈励磁，使电磁致动器的磁力小于各种弹簧等负荷来进行开路动作，因而可以以相对较小的磁动势动作。为了利用此特性使上面所述闭路动作和开路动作时的特性并存，本实施例中形成为将构成操作电磁铁的电磁线圈分为闭路侧和开路侧这样2个、设置符合各自特性的线圈这种结构。具体来说，形成为闭路侧设置可产生较大磁动势的闭路线圈41、开路侧设置小于闭路侧闭路线圈的开路线圈42这种结构。由此，闭路时可通过对产生较大磁动势的线圈即闭路线圈41励磁来产生较大吸引力，而开路时则可通过对自身电感小的线圈即开路线圈42励磁来缩短开路侧动作时间。

此外，通过将开路线圈42配置于衔铁2附近，高效减少衔铁2和衔铁吸附面的磁通，因而可实现开路线圈2的缩小。

而且，将轭铁3和衔铁2相对于可动轴直角方向的截面形成为方形。这样，便可通过使电磁致动器的截面形状呈方形来减少无用空间，即便为相同截面积也能实现空间效率高的小型电磁致动器。

另外，还可通过将2个电磁线圈即闭路线圈41和开路线圈42卷绕在1个卷线筒5上，以实现高度方向的缩小，电磁致动器组装时，不需要电磁线圈相互间同心等调整，组装很容易。

此外，图1中给出的是真空阀9和电磁致动器的可动方向一致进行直动的情形，但也可使电磁致动器旋转90度而使可动方向呈水平来实施。也就是说，电磁致动器中，要产生大的吸引力，衔铁2便变大，因而可通过将电磁致动器配置在水平方向上，使衔铁2可动方向呈水平，来避免衔铁2自重影响。

如上面所说明的那样，本实施例电磁致动器中，闭路时与高负荷相对应对较大线圈即闭路线圈41励磁，而开路时则为了改善响应性对较小线圈即开路线圈42励磁来动作。由此，可实现闭路时可进行可靠的闭路动作、开路时动作时间短这种优异特性的真空断路器等开闭器。

此外，通过将开路线圈42配置于衔铁2附近，开路线圈42所产生的磁通可高效率产生于衔铁2和衔铁2与轭铁3的吸附面，实现具有更优异开路特性的真空断路器等开闭器。

另外，通过将轭铁3和衔铁2相对于可动轴直角方向的截面形成为方形截面形状，可实现空间效率高的电磁致动器。

而且，可通过将闭路线圈41和开路线圈42卷绕在1个卷线筒5上，可提高组装性，可提供一种制作容易的电磁致动器。

此外，可通过使衔铁2可动方向呈水平，来提供一种衔铁2自重影响小、相对重量的特性变化少的优异电磁致动器。

另外，上述说明中构成为将磁性体即衔铁2装配于操作杆6，用永久磁铁1吸引其来使操作杆6移动，但也可构成为将永久磁铁1、轭铁3、闭路线圈41和开路线圈42装配于操作杆6，用磁性体吸引永久磁铁1来使操作杆6移动。

综上所述，利用本发明，可提供一种小型且具有优异性能的电磁致动器以及具有它的开闭器。

Claims (10)

1.一种电磁致动器，其特征在于，包括：

用于形成磁路的轭铁；

该轭铁内可动设置的衔铁；

使该衔铁可动或保持闭路的永久磁铁；以及

产生磁通用于使所述轭铁内磁力增减的2个不同大小的电磁线圈。

2.如权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，所述2个不同大小的电磁线圈当中，1个是磁动势小的开路线圈，另1个是磁动势大的闭路线圈。

3.如权利要求2所述的电磁致动器，其特征在于，所述永久磁铁和所述衔铁配置在同一磁回路内，所述开路线圈离开所述永久磁铁位置配置于衔铁附近。

4.如权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，所述轭铁和衔铁相对于可动轴为直角方向的截面是方形。

5.如权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，所述2个不同大小的电磁线圈卷绕在1个卷线筒上。

6.一种电磁致动器，为一用作开闭器中使真空阀触头开闭的操作机构的电磁致动器，包括：

用于形成磁路的轭铁；

该轭铁内可动设置的衔铁；

使该衔铁可动或保持闭路的永久磁铁；以及

产生磁通用于使所述轭铁内磁力增减的电磁线圈，

其特征在于，所述电磁致动器的可动轴呈水平。

7.一种开闭器，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的电磁致动器。

8.一种开闭器，其特征在于，所具有的操作机构由以下部分构成：

与可移动保持在开闭器开闭方向上的操作杆连接的磁性体；

吸引所述磁性体的永久磁铁；

使所述永久磁铁磁力增加的第1操作电磁铁；

使所述磁性体离开所述永久磁铁的第2操作电磁铁；以及

使所述磁性体在离开所述永久磁铁的方向上蓄势的弹性部件。

9.一种开闭器，其特征在于，所具有的操作机构由以下部分构成：

与可移动保持在开闭器开闭方向上的操作杆连接的永久磁铁；

吸引所述永久磁铁的磁性体；

与所述操作杆连接、使所述永久磁铁磁力增加的第一操作电磁铁；

与所述操作杆连接、使所述永久磁铁离开所述磁性体的第二操作电磁铁；以及

使所述永久磁铁在离开所述磁性体的方向上蓄势的弹性部件。

10.如权利要求8或9所述的开闭器，其特征在于，所述第1操作电磁铁的磁动势大于所述第2操作电磁铁的磁动势。

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