DE69823728T2 - Betätigungsvorrichtung für Schalter - Google Patents

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DE69823728T2
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Yoshinobu Minato-ku Ishikawa
Hiroshi Minato-ku Ohashi
Yasuharu Minato-ku Kanai
Makoto Minato-ku Taniguchi
Kenji Minato-ku Watanabe
Hidetake Minato-ku Shiire
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/666Operating arrangements
    • H01H33/6662Operating arrangements using bistable electromagnetic actuators, e.g. linear polarised electromagnetic actuators
    • HELECTRICITY
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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungs- bzw. Betriebsvorrichtung zum Schließen/Öffnen von beispielsweise einem Vakuumtrennschalter mit einer kleinen Kapazität mittels eines Betriebsstabs. Ein Beispiel einer derartigen Betriebsvorrichtung eines Trennschalters wird in dem Dokument JP 59158506 A gezeigt.
  • 24 zeigt die herkömmliche Betriebsvorrichtung eines Vakuumtrennschalters. Wie in 24 gezeigt, wird ein Vakuumtrennschalter 93 durch einen oberen Halter 92 einer Schaltplatine 91 gehalten, die an einem Wagen (carriage) angebracht ist. Der Vakuumtrennschalter 93 umfasst einen beweglichen Kontakt, der durch einen Betriebsstab 94 zum Betreiben gehalten wird. Der Betriebsstab 94 ist mit einem Isolierstab 95 ausgestattet und dann mit einem Betriebsmechanismus verbunden, der an dem unteren Abschnitt der Schaltplatine 91 bereitgestellt wird.
  • Der Betriebsmechanismus umfasst einen Elektromagneten 96, einen Hebel 102, der oberhalb des Elektromagneten 96 bereitgestellt und mit Bezug auf eine Rotationsachse 97 drehbar ist, und ein Eisenstück 103, das an dem Hebel 102 befestigt ist, um durch den Elektromagneten 96 angezogen zu werden, wenn der Elektromagnet 96 eingeschaltet ist. Ein Ende des Hebels 102 ist mit dem Isolierstab 95 über ein Verbindungselement 98 und eine Verbindungsfeder 99 verbunden, und das andere Ende ist mit einer Trennschalteröffnungsfeder 100 über ein Verbindungselement 101 verbunden.
  • Bei der wie oben gebildet Betriebsvorrichtung wird, wenn der schließende Elektromagnet 96 anschaltet, das Eisenstück 103 durch den Elektromagneten 96 angezogen, wodurch der Hebel 102 in entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung mit Bezug auf die Rotationsachse 97 gedreht wird. Die Rotationskraft des Hebels 102 treibt den Betriebsstab 94 nach oben, wodurch der Vakuumtrennschalter 93 geschlossen wird.
  • Wenn der schließende Elektromagnet 96 abgeschaltet wird, wird der Hebel 102 in einer umgekehrten Richtung durch die elastische Kraft der Trennschalteröffnungsfeder 100 gedreht. Der Betriebsstab 94 wird dadurch nach unten getrieben, wobei dann der Vakuumtrennschalter 93 geöffnet wird.
  • Mit einer derartigen Struktur einer herkömmlichen Betriebsvorrichtung eines Vakuumtrennschalters muss jedoch eine große Magnetkraft erzeugt werden, um eine Antriebskraft zu erreichen, die groß genug ist, um den Vakuumtrennschalter 93 zu schließen. Mit anderen Worten muss, um den Betriebsstab 94 zu treiben, den Trennschalter 93 zu schließen, die Magnetkraft größer als die der Trennschalteröffnungsfeder 100 sein. Es ist somit unvermeidbar, dass der Elektromagnet 96 groß ausgebildet sein muss. Ferner muss der Elektromagnet 96 fortwährend eingeschaltet bleiben, wenn der Vakuumtrennschalter 93 geschlossen ist. Möglicherweise ist der Kontaktdruck zwischen dem beweglichen Kontakt und dem festen Kontakt nicht ausreichend.
  • Um eine derartige große Antriebskraft nur durch die Trennschalteröffnungsfeder 100, den Elektromagneten 96 und den Hebel 102 zu erzielen, ist der Betriebsmechanismus unvermeidbar derart kompliziert und groß ausgebildet.
  • Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben erwähnten Probleme entwickelt und ist bestimmt, eine Betriebsvorrichtung einer Trennschaltung bereitzustellen, die eine große Kontaktlast mit einer kleinen Antriebskraft und einer einfachen Struktur erzielen kann.
  • Die Erfindung wurde entwickelt, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, und weist die folgenden Merkmale (1) bis (6) auf:
  • (1) Die Erfindung bezieht sich auf die Betriebsvorrichtung eines Trennschalters, die ausgestattet ist mit: einem beweglichen Kontakt und einem festen Kontakt, so dass der bewegliche Kontakt gegen den festen Kontakt gedrückt oder von dem festen Kontakt weggezogen wird, mit: einem Betriebsstab, der an dem beweglichen Kontakt befestigt ist und beweglich getragen wird; einem beweglichen Element, das mit dem Betriebsstab verbunden ist, um sich mit Bezug auf den Betriebsstab zu bewegen, wobei der relative bewegbare Bereich des beweglichen Elements mit Bezug auf den Betriebsstab innerhalb eines vorbestimmten Werts begrenzt ist; dem ersten elastischen Element, um den Betriebsstab mit Bezug auf das bewegliche Element in der Richtung, in die der bewegliche Kontakt gegen den festen Kontakt gedrückt wird, zu zwingen, einem feststehenden Element, um das bewegliche Element beweglich zu haltern; dem zweiten elastischen Element, um das bewegliche Element mit Bezug auf das feste Element in die Richtung, in der der bewegliche Kontakt von dem festen Kontakt getrennt ist, zu zwingen; einem Permanentmagneten, um des bewegliche Element in die Richtung, in die der bewegliche Kontakt gegen den festen Kontakt mit Bezug auf das feste Element gedrückt wird, zu zwingen; einem Betriebselektromagneten, um eine Magnetkraft an den Permanentmagneten an zu legen, um das bewegliche Element zu treiben; und einer Leistungsversorgungsschaltung, um den Betriebselektromagneten an zu schalten.
  • Die ersten und zweiten elastischen Elemente werden vorzugsweise aus nichtlinearen Federelementen gebildet, und die von den Permanentmagneten und dem Betriebsmagneten verschiedenen Bestandteile werden vorzugsweise aus einer nichtmagnetischer Substanz gebildet.
  • Es ist wünschenswert, dass der Bewegungsumfang des Betriebsstabs mit Bezug auf das bewegliche Element eingestellt wird, um kleiner als der Bewegungsumfang des beweglichen Elements mit Bezug auf das feste Element zu sein. Es ist ebenfalls wünschenswert, dass, wo die an das bewegliche Element durch den Betriebsstab mittels der Wirkung des ersten elastischen Elements angelegte Reaktionskraft gleich Fk1 ist, die an das bewegliche Element durch das feste Element mittels der Wirkung des zweiten elastischen Elements angelegte Reaktionskraft gleich Fk2 ist, und die an das feste Element durch das bewegliche Element angelegte Anziehungskraft gleich FM ist, wenn der Betriebselektromagnet abgeschaltet wird, die Änderungseigenschaften der Gesamtsumme der Kräfte Fk1 und Fk2, d. h. Fk1 + Fk2, im wesentlichen gleich der Kraft FM innerhalb des Bewegungsumfangs des beweglichen Elements ist.
  • In diesem Fall wird die Beziehung zwischen den Kräften Fk1, Fk2 und FM vorzugsweise als FM > Fk1 + Fk2 eingestellt, wenn der bewegliche Kontakt bestimmt ist, gegen den festen Kontakt gedrückt zu werden, um den Trennschalter zu schließen, und wenn der bewegliche Kontakt bestimmt ist, von dem festen Kontakt weggezogen zu werden, um den Trennschalter zu öffnen, wird die Beziehung vorzugsweise als FM < Fk1 + Fk2 eingestellt.
  • Der Permanentmagnet und der Betriebselektromagnet können auf eine solche Weise bereitgestellt werden, bei der der Permanentmagnet an einem von dem beweglichen Elements oder dem festen Element bereitgestellt wird, und der Betriebselektromagnet an dem anderen, nämlich dem beweglichen Element oder dem festen Element, bereitgestellt wird. Ansonsten können sowohl der Permanentmagnet als auch der Betriebs elektromagnet einstückig an dem beweglichen Element oder dem festen Element bereitgestellt werden, und das andere, nämlich das bewegliche Element oder das feste Element kann mit einer Magnetsubstanz ausgestattet sein, um den Permanentmagnet und den Betriebsmagnet bereitustellen, die einstückig angeordnet sind, wobei die Magnetkräfte die Magnetkraft beeinflussen. In dem vorhergehenden Fall werden der Permanentmagnet und der Betriebsmagnet vorzugsweise parallel angeordnet, um einen geschlossenen Magnetkreis zu bilden.
  • Bei einem derartigen Aufbau gleichen sich die Wiederherstellungskräfte der ersten und zweiten elastischen Elemente mit der permanenten Anziehungskraft des Permanentmagneten aus, wenn der Betriebselektromagnet abgeschaltet ist. Der Trennschalter kann daher ohne weiteres mittels einer kleinen, durch den Betriebselektromagneten angelegten Betriebskraft geschlossen/geöffnet werden.
  • Beim Schließen des Trennschalters wird der Trennschalter langsam geschlossen, da die zwischen dem Betriebselektromagneten und dem Permanentmagneten ausgeübte Anziehungskraft in einer Richtung entgegengesetzt derjenigen der Wiederherstellungskräfte der ersten und zweiten elastischen Elemente angelegt wird. Der auf diese Art und Weise geschlossene Trennschalter wird geschlossen gehalten, sogar wenn die Erregung des Betriebselektromagneten gestoppt wird, und somit wird der bewegliche Kontakt gegen das feste Element durch die Wiederherstellungskraft des ersten elastischen Elements gedrückt.
  • Obwohl beim Öffnen des Trennschalters die Explosion der Trennschalteröffnungskraft erzeugt werden kann, da die zwischen dem Permanentmagneten und dem Betriebselektromagneten erzeugte Abstoßungskraft in der gleichen Richtung wie diejenige der Wiederherstellungskräfte der ersten und zweiten elastischen Elemente angelegt wird. Daher kann das Öffnen des Trennschalters sofort durchgeführt werden.
  • (2) Das zweite elastische Element ist vorzugsweise angeordnet, so dass dessen anfängliche Wiederherstellungskraft eingestellt werden kann. Die anfängliche Wiederherstellungskraft des zweiten elastischen Elements kann auf eine solche Art und Weise eingestellt werden, dass ein Endabschnitt des zweiten elastischen Elements durch ein Einstellelement getragen wird, das an dem festen Element oder dem beweglichen Element bereitgestellt wird, so dass dessen Anordnungsposition in der Bewegungsrichtung des beweglichen Elements eingestellt werden kann.
  • Mit einem derartigen Aufbau kann die Wiederherstellungskraft des zweiten elastischen Elements ohne weiteres mit Blick auf die Eigenschaften des Permanentmagneten eingestellt werden.
  • (3) Wenn die Betriebsvorrichtung ausgestaltet ist, um eine Mehrzahl von Trennschaltern zu betreiben, ist die Betriebsvorrichtung in Übereinstimmung mit der Anzahl der Trennschalter mit zumindest genauso vielen Betriebsstäben und ersten elastischen Elementen ausgestattet. Es ist wünschenswert, dass die Betriebsvorrichtung ferner umfasst: Erfassungssensoren, die an jeweiligen Trennschaltern zum Erfassen des Zustands des elektrischen Stroms bereitgestellt werden, der in jedem Trennschalter fließt, und eine Synchronisationssteuerschaltung zum Synchronisieren des Trennschalteröffnungs-Timings jedes Trennschalters und des Timings, bei dem der Wert des fließenden elektrischen Stroms auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des an dem Trennschalter bereitgestellten Sensors auf 0 eingestellt wird.
  • Die mehreren Betriebsstäbe können mit genauso vielen beweglichen Elementen durch das erste elastische Element verbunden sein, ansonsten können sie mit weniger beweglichen Elementen durch das erste elastische Element verbunden sein.
  • Mit einem derartigen Aufbau kann eine Mehrzahl von Trennschaltern betrieben werden und kann geeignet in Übereinstimmung mit der Anzahl der Phasen geöffnet werden.
  • (4) Es ist wünschenswert, dass die manuelle Betriebsvorrichtung ferner einen manuellen Trennschalteröffnungsmechanismus umfasst, der den Betriebsstab manuell treiben kann. Die manuelle Betriebsvorrichtung kann einen Antriebshebel umfassen, der das bewegliche Element durch Hebelwirkung antreibt, oder kann ein magnetischer Pfadtrennmechanismus sein, der imstande ist, den magnetischen Pfad des Permanentmagneten manuell oder mechanisch zu trennen.
  • Mit einem derartigen Aufbau kann die Trennschalteröffnung durchgeführt werden, sogar wenn der Betriebselektromagnet aus einem Grund nicht arbeitet, und somit kann die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessert werden.
  • (5) Es ist ebenfalls wünschenswert, dass die Betriebsvorrichtung des Trennschalters ferner einen Reaktionsverhinderungsmechanismus zum Verhindern der Reaktion des beweglichen Elements umfasst. Der Reaktionsverhinderungsmechanismus kann ein Dämpfungselement zum Verringern der Reaktion des beweglichen Elements oder ein Kriechelement umfassen, das mit dem beweglichen Element in Eingriff zu bringen ist, um die Reaktion des beweglichen Elements einzuschränken. Mit einem derartigen Aufbau kann die Reaktion des beweglichen Elements wirksam verhindert werden, und somit kann der Trennschalter das Öffnen/Schließen der Schaltung mit Zuverlässigkeit durchführen.
  • (6) Die Betriebsvorrichtung des Trennschalters kann ferner umfassen: eine Antriebsfeder für das bewegliche Element, um das beweglichen Elements in die Richtung zu drängen, in der der bewegliche Kontakt mit dem festen Kontakt in einem Zustand in Kontakt gebracht wird, bei dem der feste Kontakt und der bewegliche Kontakt voneinander beabstandet sind; und einen Permanentmagnet, um das bewegliche Element in die Richtung zu drängen, in der der bewegliche Kontakt mit dem festen Kontakt in einem Zustand in Kontakt gebracht wird, bei dem der feste Kontakt und der bewegliche Kontakt des Trennschalters voneinander beabstandet sind.
  • Mit einem derartigen Aufbau kann die gleiche Wirkung wie diejenige von (1) erzielt werden.
  • Diese Erfindung kann vollständiger aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen zeigen:
  • 1 schematisch den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2A, 2B und 2C die Schritte des Schließvorgangs des Mechanismus des Trennschalters gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der an das bewegliche Element angelegten Kraft und der Hublänge des beweglichen Elements gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 4 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der an das bewegliche Element angelegten Kraft, wenn der Vakuumtrennschalter geschlossen ist, und der Hublänge des beweglichen Elements gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 5 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der an das bewegliche Element angelegten Kraft, wenn der Vakuumtrennschalter geöffnet ist, und der Hublänge des beweglichen Elements gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 6 ein Schaltbild der Leistungsversorgungsschaltung, wenn der Betriebselektromagnet, der eine Trennschalteröffnungsspule und eine Trennschalterschließspule umfasst, bei der Betriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
  • 7 ein Schaltbild der Leistungsversorgungsschaltung, wenn der Betriebselektromagnet mit einer bidirektionalen Solenoidspule bei der Betriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
  • 8 ein Beispiel des Permanentmagneten, der in der anderen Form als diejenige gebildet wird, die bei der ersten Ausführungsform verwendet wird;
  • 9A, 9B und 9C spezifische Beispiele der Formen der beweglichen Elementantriebsfeder und der nichtlinearen Wischfeder (wiping spring) sowie der graphischen Darstellung, die deren Lastabdeckungseigenschaften zeigen;
  • 10 schematisch den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 11A und 11B schematisch den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung;
  • 12 die Schnittansicht, die einen Aufbau des Permanentmagneten und des in die Betriebsvorrichtung des Trennschalters aufgenommenen Betriebselektromagneten gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 13 die Schnittansicht, die einen weiteren Aufbau des Permanentmagneten und des in die Betriebsvorrichtung des Trennschalters aufgenommenen Betriebselektromagneten gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 14 schematisch den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung;
  • 15 schematisch die Struktur des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;
  • 16 schematisch den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung;
  • 17 den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung;
  • 18 eine graphische Darstellung, die die Änderung in der Magnetkraft gemäß den Formen der bei der siebten Ausführungsform der Erfindung verwendeten Magnetsubstanz zeigt;
  • 19 eine graphische Darstellung, die die Änderung in der Magnetkraft gemäß den Formen der bei der siebten Ausführungsform der Erfindung verwendeten Magnetsubstanz zeigt;
  • 20 eine graphische Darstellung, die die Änderung in der Magnetkraft gemäß den Formen der bei der siebten Ausführungsform der Erfindung verwendeten Magnetsubstanz zeigt;
  • 21 eine graphische Darstellung, die die Änderung in der Magnetkraft gemäß den Formen der bei der siebten Ausführungsform der Erfindung verwendeten Magnetsubstanz zeigt;
  • 22 schematisch den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung;
  • 23 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der an das bewegliche Element angelegten Kraft und der Hublänge des beweglichen Elements gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 24 schematisch den Aufbau des herkömmlichen Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung.
  • Die erste erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist eine vertikale Schnittansicht eines Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der ersten Ausführungsform.
  • In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Trägerrahmen (ein festes Element) zum Tragen des Trennschalters und des Betriebsmechanismus. Der Trägerrahmen 1 ist mit einem Vakuumtrennschalter 2 ausgestattet, der einen festen Kontakt 2a und einen beweglichen Kontakt 2b aufweist. Der bewegliche Kontakt 2b des Vakuumtrennschalters 2 ist koaxial mit einem aus einem Isoliermaterial hergestellten Betriebsstab 3 verbunden. Der Betriebsstab 3 wird bewegbar in der Axialrichtung durch an dem Trägerrahmen 1 bereitgestellte lineare Führungen 4a und 4b getragen.
  • Bei diesem Aufbau wird, wenn der Betriebsstab 3 nach oben getrieben wird, der bewegliche Kontakt 2b von dem festen Kontakt 2a weggezogen, um den Vakuumtrennschalter 2 zu öffnen. Wenn der Betriebsstab 3 nach unten getrieben wird, wird der bewegliche Kontakt 2b mit dem festen Kontakt 2a in Kontakt gebracht, um den Vakuumtrennschalter 2 zu schließen.
  • Der Betriebsstab 3 ist mit einem beweglichen Element 5 ausgestattet. Das bewegliche Element ist bewegbar an dem Betriebsstab 3 befestigt. Das bewegliche Element 5 umfasst einen zylinderförmigen Abschnitt 5a und einen Plattenabschnitt 5b, der an dem oberen Ende des zylinderförmigen Abschnitts 5a befestigt und bewegbar an dem Betriebsstab 3 durch Einführen des Betriebsstabs 3 in den zylinderförmigen Abschnitt 5a vorgesehen ist. Der Plattenabschnitt 5b des beweglichen Elements 5 ist mit einer Mehrzahl von Löchern 5c ausgestattet, die in einem peripheren Abschnitt an vorbestimmten Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Das bewegliche Element 5 ist an dem Trägerrahmen 1 durch Einführen von Führungsstiften befestigt, die an dem Trägerrahmen 1 in den Löchern 5c vorgesehen sind.
  • Der Betriebsstab 3 ist mit einem oberen Anschlag 8 und einem unteren Anschlag 9 an den oberen und unteren Abschnitten ausgestattet, um das bewegliche Element 5 zwischen diesen anzuordnen, die den Bewegungsbereich des beweglichen Elements 5 steuern. Zwischen dem beweglichen Element 5 und dem unteren Anschlag 9 ist eine Wischfeder 10 (die ersten elastischen Elemente) zum Drängen des Betriebsstabs 3 und des beweglichen Kontakts 2 zu dem festen Kontakt 2a hin angeordnet.
  • Mit diesem Aufbau wird, wenn das bewegliche Element 5 ferner nach unten getrieben wird, nachdem der bewegliche Kontakt 2b und der feste Kontakt 2a einander kontaktieren, der bewegliche Kontakt 2b gegen den festen Kontakt 2a durch die Wiederherstellungskraft der Wischfeder 10 gedrückt. Wenn das bewegliche Element 5 ferner nach oben getrieben wird, nachdem das bewegliche Element 5 in Kontakt mit dem oberen Anschlag 8 des Betriebsstabs 3 gebracht wird, wird der Betriebsstab 3 zusammen mit dem beweglichen Element 5 nach oben getrieben.
  • Andererseits sind zwischen dem beweglichen Element 5 und dem Trägerrahmen 1 Antriebsfedern für das bewegliche Element 7 (die zweiten elastischen Elemente) zum Drängen des beweglichen Elements 5 nach oben mit Bezug auf den Trägerrahmen 1 angeordnet, um jeweils in die Führungsstifte 6 gebracht zu werden.
  • Der zylinderförmige Abschnitt 5a des beweglichen Elements 5 ist mit einem zylinderförmigen Permanentmagneten 11 ausgestattet, der in den zylinderförmigen Abschnitt 5a gebracht und an dem Plattenabschnitt 5b an dessen unteren Oberfläche befestigt wird. Der Trägerrahmen 1 ist mit einem Betriebselektromagneten 12 ausgestattet, der angeordnet ist, um der unteren Oberfläche des Permanentmagneten 11 gegenüberzuliegen. Der Betriebselektromagnet 12 umfasst einen Eisenkern und eine bidirektionale Solenoidspule. Der Betriebselektromagnet 12 kann angeschaltet werden, um die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagneten 11 und sich selbst so groß zu halten, um den Trennschalter 2 zu schließen, und kann zwischen dem Permanentmagneten 11 und sich selbst angeschaltet werden, um die Abstoßungskraft zu öffnen, um den Trennschalter 2 mittels des von der in 1 gezeigten Gleichstromschaltung 13 fließenden Stroms zu öffnen. Ferner wird eine Permanentmagnetanziehungskraft FM zwischen dem Permanentmagneten 11 und dem Eisenkern des Betriebselektromagnet 12 erzeugt, um das bewegliche Element 5 nach unten zu drücken, sogar wenn der Betriebselektromagnet 12 abgeschaltet ist.
  • Bei der Betriebsvorrichtung mit einem derartigen Aufbau werden die von dem Permanentmagneten 11 und dem Eisenkern des Betriebselektromagneten 12 unterschiedlichen Komponenten alle aus einer nichtmagnetischen Substanz hergestellt. Beispiels weise werden der Trägerrahmen 1, der Betriebsstab 3 und das bewegliche Element 5 aus rostfreiem Stahl, die Antriebsfedern für das bewegliche Element 7 und die nichtlineare Wischfeder 10 aus rostfreiem Federstahl und die Solenoidspule des Betriebselektromagneten 12 und die linearen Führungen 4a und 4b aus Kupfer oder Kupferlegierung gebildet.
  • Der Betrieb der Betriebsvorrichtung wird nachstehend beschrieben.
  • 2A, 2B und 2C zeigen Betriebszustände der Vorrichtung.
  • 2A zeigt einen Zustand (geschlossener Zustand), bei dem die Wischfeder 10 komprimiert ist und der bewegliche Kontakt 2b gegen den festen Kontakt 2a durch die Wiederherstellungskraft der Wischfeder 10 gedrückt wird. 2B zeigt den Zustand, bei dem das in dem oben erwähnten Zustand gesetzte bewegliche Element 5 nach oben getrieben und in Kontakt mit dem oberen Anschlag 8 des Betriebsstabs 3 gebracht wird. Wenn das bewegliche Element 5 nach oben getrieben wird, wird der Betriebsstab 3 ebenfalls nach oben getrieben und der bewegliche Kontakt 2b bewegt, um von dem festen Kontakt 2a weggezogen zu werden. 2C zeigt den Zustand (Öffnungszustand), bei dem der bewegliche Kontakt 2b vollständig von dem festen Kontakt 2a weggezogen ist.
  • Die Kräfte, wie in 1 durch Pfeile gezeigt, werden jeweils mit Fk1, Fk2 und FM bezeichnet: Die Reaktionskraft Fk2, die an dem Betriebsstab 3 von dem festen Kontakt 2a in der Aufwärtsrichtung durch die Wiederherstellungskraft der Wischfeder 10 angelegt wird; die Reaktionskraft Fk1, die an das bewegliche Element 5 von dem Trägerrahmen 1 in der Aufwärtsrichtung durch die Antriebsfedern für das bewegliche Element 7 angelegt wird, und die Antriebskraft FM, die an das bewegliche Element 5 durch den Permanentmagneten 11 angelegt wird, wenn der Betriebselektromagnet abgeschaltet wird.
  • Der relative Bewegungsbereich des beweglichen Elements 5 mit Bezug auf den Betriebsstab 3 wird von dem oberen Anschlag 8 und dem unteren Anschlag 9 eingeschränkt und ist kleiner als der absolut Bewegungsbereich des beweglichen Elements 5 selbst eingestellt. Mit diesem Aufbau kann unter der Annahme, dass die in der Aufwärtsrichtung ausgeübte Kraft eine positive ist, die Änderung der Gesamtfederkraft FK = Fk1 + Fk2 gezeichnet werden, wie in der graphischen Darstellung von 3 gezeigt. Bei dieser graphischen Darstellung wird der in 2A gezeigte Zustand an dem Ursprung positioniert, und die Änderung des Bewegungsabstands δ des beweglichen Elements 5 wird gezeichnet. Der Punkt (I) entspricht dem in 2A gezeigten Zustand, der Punkt (II) entspricht dem in 2B gezeigten Zustand und der Punkt (III) entspricht dem in 2C gezeigten Zustand. Wie es aus dieser graphischen Darstellung offensichtlich sein sollte, kann die Gesamtfederkraft als FK = Fk1 + Fk2 innerhalb des Bereichs von (I) bis (II) dargestellt werden, und innerhalb des Bereichs von (II) bis (III) ändert sich die Federkraft in FK = Fk1. Es ist wünschenswert, dass die Wiederherstellungskraft Fk2 der Wischfeder 10 beträchtlich größer als die Wiederherstellungskraft Fk1 der Antriebsfedern für das bewegliche Elements 7 ist.
  • Während die Richtung der permanenten Anziehungskraft FM des Permanentmagneten 11 derjenigen der oben erwähnten Gesamtfederkraft FK entgegengesetzt ist (mit anderen Worten weist FM die entgegengesetzte Polarität zu der von FK auf), wie in 3 gezeigt sind jedoch die Änderungseigenschaften von FM eingestellt, um im wesentlichen die gleichen wie diejenigen von FK zu sein. Mit anderen Worten wird, wenn die Gesamtsumme der Kräfte Fk1, Fk2 und FM als F = FM + (Fk1 + Fk2) dargestellt wird, der Wert der Kraft F im wesentlichen auf Null gehalten, wie in 3 gezeigt. Um genauer zu sein, wird FM ein wenig größer als (Fk1 + Fk2) innerhalb des Bereichs von (I) bis (II) eingestellt, in dem die Kraft F den Wert F > 0 aufweist, und innerhalb des Bereichs von (II) bis (III), bei dem die Kraft F den Wert F > 0 aufweist, wird FM eingestellt, um geringfügig kleiner als (Fk1 + Fk2) zu sein.
  • Demgemäß wird beim Schließen des Vakuumtrennschalters 2 der Betriebselektromagnet 12 in dem Zustand (III) eingeschaltet, um zwischen dem Permanentmagneten 11 und sich selbst eine Anziehungskraft FMa zu erzeugen, die ein wenig größer als die Gesamtfederkraft FK ist, so dass die Beziehung F = FMa + (Fk1 + Fk2) < 0 erfüllt ist, wie in der graphischen Darstellung von 4 gezeigt. Wenn die Kraft FMa sogar nur ein wenig größer als (Fk1 + Fk2) ist, kann der Vakuumtrennschalter durch Betätigen des beweglichen Elements 5 geschlossen werden, um das bewegliche Element 5 in die Zustände zu setzen, wie in 2C, 2B und 2A in dieser Reihenfolge gezeigt ist. Sogar wenn die Erregung des Betriebselektromagneten 12 in dem in 2A gezeigten Zustand angehalten wird, kann der Vakuumtrennschalter 2 in dem geschlossenen Zustand beibehalten werden. Dies ist so, da die permanente Anziehungskraft FM eingestellt wird, um die Beziehung FM > (Fk1 + Fk2) zu erfüllen, und somit wird der bewegliche Kontakt 2b gegen den festen Kontakt 2a durch die Kraft Fk2 der Wischfeder 10 gedrückt.
  • Beim Öffnen des Vakuumtrennschalters 2 wird der Betriebselektromagnet 12 angeschaltet, um eine Abstoßungskraft FMr zwischen dem Permanentmagneten 11 und sich selbst zu erzeugen. Die Kraft FK wird in der gleichen Richtung wie diejenige der Kraft (Fk1 + Fk2) ausgeübt, und somit wird das bewegliche Element nur mit der Kraft in der Aufwärtsrichtung beaufschlagt. Demgemäß ist, sogar wenn die Abstoßungskraft FMr sehr klein ist, die Kraft F = FMr + Fk1 eine sehr große, wie in 5 gezeigt. Daher wird das bewegliche Element 5 mit einer sehr großen Kraft in der Trennschalteröffnungsrichtung beaufschlagt, als ob die Kraftstifte entfernt wären, um sofort die Position zu erreichen, wie in 2C gezeigt. Demgemäß wird, sogar wenn der Betriebselektromagnet 12 in dem in 2C gezeigten Zustand abgeschaltet wird, die permanente Anziehungskraft FM als FM < Fk eingestellt, und somit wird der Vakuumtrennschalter 2 geschlossen gehalten.
  • Zusammenfassend kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Vakuumtrennschalter 2 mit einer geeigneten Geschwindigkeit geöffnet/geschlossen werden, indem nur eine sehr kleine Kraft an das bewegliche Element 5 angelegt wird.
  • Bei der Ausführungsform wird eine bidirektionale Solenoidspule als der Betriebselektromagnet 12 verwendet, um die Anziehungserregung und die Abstoßungserregung (Gegenerregung) durch Umschalten der Richtungen durchzuführen, in denen ein elektrischer Strom von der Gleichstromleistungsversorgungsschaltung 13 zu dem Betriebselektromagneten 12 fließt. In dem anderen Fall kann der Betriebselektromagnet, der eine Öffnungsspule und eine Schließspule des Trennschalter umfasst, anstatt der bidirektionalen Solenoidspule als der Betriebselektromagnet 12 verwendet werden.
  • Die Beschreibungen einer Leistungsversorgungsschaltung 13', die für den Betriebselektromagneten mit einer Trennschalteröffnungsspule und einer Trennschalterschließspule verwendet wird, und einer Leistungsversorgungsschaltung (13''), die für den Betriebselektromagneten mit einer Solenoidspule verwendet wird, wird mit Bezug auf 6 und 7 dargestellt.
  • 6 zeigt einen Betriebselektromagneten 12', der eine Trennschalteröffnungsspule 12a und eine Trennschalterschließspule 12b umfasst. Die Leistungsversorgungsschaltung 13 richtet einen von einer Wechselstromleistungsversorgung durch einen Transformator T fließenden Strom gleich und lädt dann einen Kondensator C1 mit dem durch einen Widerstand R1 fließenden gleichgerichteten Strom auf. Die in dem Kondensator C1 gespeicherte elektrische Ladung wird an die Trennschalteröffnungsspule 12a durch einen Scyristor SCR1 angelegt, der von einer Scyristor-Treiberschaltung 12 getriggert wird, um die Trennschalteröffnungsspule 12a zu magnetisieren.
  • Ein als eine parallele Schaltung aufgebauter Gleichrichter D3 richtet einen von der Wechselstromleistungsversorgung durch den Transformator T fließenden Wechselstrom gleich und lädt einen Kondensator C2 mit dem gleichgerichteten Strom durch einen Widerstand R3. Die in dem Kondensator C2 gespeicherte elektrische Ladung wird an die Schließspule 12b durch einen Scyristor SCR2 angelegt, der von der Scyristor-Treiberschaltung 16 getriggert wird, um die Schließspule 12b zu magnetisieren.
  • Bei diesem Schaltbild bezeichnen SW1 und SW2 Schalter zum Entladen, die parallel über Widerstände R2 bzw. R4 verbunden sind. D2 und D4 bezeichnen Dioden, die bereitgestellt werden, um zu verhindern, dass der elektrische Strom durch die Spulen zurückfließt.
  • Der in dem Schaltbild von 7 gezeigte Betriebselektromagnet 12 umfasst eine bidirektionale Solenoidspule.
  • Die in diesem Schaltbild gezeigte Leistungsversorgungsschaltung 13'' richtet einen von einer Wechselstromleistungsversorgung durch einen Transformator T fließenden Wechselstrom mittels eines Gleichrichters D1 gleich und lädt dann einen Kondensator C1 mit dem durch einen Widerstand R1 fließenden gleichgerichteten Strom. Die elektrische Ladung wird an eine Verknüpfungsschaltung 17 durch einen durch eine Scyristor-Treiberschaltung 16 getriggerten Scyristor SCR1 angelegt, um die bidirektionale Solenoidspule 12 (Öffnungs-/Schließspule der Schaltung) in der leitenden Richtung (Öffnungs-/Schließrichtung des Trennschalters) zu magne tisieren, die durch den Schaltvorgang der Verknüpfungsschaltung 17 bestimmt wird.
  • Bei der Leistungsversorgungsschaltung 13'' richtet ein als eine parallele Schaltung der Leistungsversorgungsschaltung 13 aufgebauter Gleichrichter D3 ein durch den Transformator T fließenden Wechselstrom gleich und lädt einen Kondensator C2 mit dem durch einen Widerstand R3 fließenden gleichgerichteten Strom auf. Die elektrische Ladung wird an die Verknüpfungsschaltung 17 durch einen Scyristor SCR2 angelegt, der durch eine Scyristor-Treiberschaltung 16 getriggert wird. Die beiden parallelen Schaltungen werden verwendet, wenn es nötig ist, den Ladevorgang erneut zu versuchen, wodurch eine schnelle Reaktion erhalten werden kann.
  • Die Leistungsversorgungsschaltung 13'' umfasst ferner eine Back-up-Schaltung. Die Back-up-Schaltung richtet den durch den Transformator T parallel mit den oben erwähnten beiden Schaltungen fließenden Wechselstrom mittels des Gleichrichters D5 gleich und lädt eine sekundäre Batterie E mit dem durch einen Widerstand R5 fließenden gleichgerichteten Strom auf. Die Ausgabe von der sekundären Batterie E wird an die Verknüpfungsschaltung 17 durch eine Scyristor SCR3 geliefert, der von der Scyristor-Treiberschaltung 16 getriggert wird, wenn die Versorgung von der Leistungsversorgung angehalten wird.
  • Durch Wählen der Leistungsversorgungsschaltungen 1313'', wie oben beschrieben, in Übereinstimmung mit der Art des Betriebselektromagneten 12, kann der Betriebselektromagnet 12 in einen abgeschalteten Zustand, einen angeschalteten Zustand zum Schließen oder einen angeschalteten Zustand zur Abstoßen geeigneterweise eingestellt werden.
  • SW1, SW2, SW3 bezeichnen Schalter zum Entladen, die mit den Kondensatoren C1 und C2 und der sekundären Batterie 1 parallel über Widerstände R2, R4 bzw. R6 geschaltet sind.
  • Die Vorrichtung dieser Ausführungsform ist aufgebaut, so dass der Permanentmagnet 11 an der Seite des beweglichen Elements 5 und der Betriebselektromagnet 12 an der Seite des Trägerrahmens 1 bereitgestellt wird. Die gleiche Wirkung, die durch diese Vorrichtung erhalten wird, kann durch die in der entgegengesetzte Art und Weise aufgebauten Vorrichtung erzielt werden, d. h. der Vorrichtung, bei der der Betriebselektromagnet 12 an der Seite des beweglichen Elements 5 und der Permanentmagnet 11 an der Seite des Trägerrahmens 1 bereitgestellt wird.
  • Auf ähnliche Weise wird der zylinderförmige Permanentmagnet 11 bei der ersten Ausführungsform verwendet, wobei jedoch ein konischer Permanentmagnet 11', wie in 8 gezeigt, stattdessen verwendet werden kann. In dem letzteren Fall kann der Betriebselektromagnet 12 in einer tassenähnlichen Form ausgebildet sein, um der entgegengesetzten Fläche des Magnetpols des Permanentmagneten 11 zu entsprechen, wie in 8 gezeigt.
  • Ein derartiger konischer Permanentmagnet 11' muss keine so guten Ablenkungslasteigenschaften im Vergleich mit dem Fall aufweisen, der den zylinderförmigen Permanentmagneten 11 verwendet, wobei er doch durch Verwenden der Antriebsfeder für das bewegliche Element eingestellt werden kann.
  • Die Antriebsfedern für das bewegliche Element 7 und die Wischfeder 10 können in einer Form ausgebildet sein, die sich wie eine Rebe windet, so dass die Wicklung in den Zentralabschnitt nicht dicht und an beiden Endabschnitten dicht ist, wie in 9A gezeigt, und ansonsten in einer spiralförmigen Form windet, wie in 9B gezeigt. Die die Ablenkungslast- Eigenschaften der Federn darstellende Kennlinienkurve ist nichtlinear, wie in 9C gezeigt.
  • Die nichtlinearen Ablenkungslast-Eigenschaften können ebenfalls erhalten werden, wenn die beweglichen Elementantriebsfedern und die Wischfeder 10 mit der seriellen Verbindung einer Mehrzahl von spulenähnlichen linearen Federn, die sich voneinander in den Kennlinien unterscheiden, oder mit der koaxialen Verbindung einer Mehrzahl von spulenähnlichen linearen Federn, die sich voneinander im Durchmesser unterscheiden, ersetzt werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Die zweite Ausführungsform der Erfindung wird als nächstes mit Bezug auf 10 beschrieben. Die Elemente, auf die in der Beschreibung der ersten Ausführungsform Bezug genommen wird, werden mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und deren ausführliche Beschreibung wird hier weggelassen.
  • Die Betriebsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform weist einen Aufbau auf, bei dem der zylinderförmige Permanentmagnet 11 durch ein als 21 in 10 bezeichnetes Trägerelement getragen wird, und das Trägerelement 21 ist an der oberen Oberfläche des Plattenabschnitts 5b des beweglichen Elements 5 durch eine Schraube 22 abnehmbar befestigt.
  • An den Plattenabschnitt 5b des beweglichen Elements 5 ist eine mit 23 in 10 bezeichnete Einstellschraube angeschraubt. Die Einstellschraube 23 hält den Führungsstift 6 in einer vertikalen Richtung verschiebbar und die beweglichen Elementantriebsfedern 5 an ihrer unteren Oberfläche.
  • Mit einem derartigen Aufbau kann der Permanentmagnet ohne weiteres von dem beweglichen Element 5 durch Entfernen der Schraube 22 abgenommen werden, und somit können Vorgänge, wie beispielsweise eine erneute Magnetisierung des Permanent magneten 11 unter Beibehaltung der Vorrichtung durchgeführt werden.
  • Ferner kann die Wiederherstellungskraft Fk1 der Antriebsfedern für das bewegliche Element 7 mittels einer Einstellschraube 23 eingestellt werden, und somit kann die Gesamtfederkraft F = (Fk1 + Fk2) nach dem Zusammenbau der Betriebsvorrichtung eingestellt werden.
  • Mit dieser Funktion kann die Veränderung der Magnetkraft des Permanentmagneten 11, die durch den Herstellungsprozess erzeugt wird, die gealterte Verschlechterung der Magnetkraft des Permanentmagneten 11 oder die säkulare Änderung der Eigenschaften der Wischfeder 12 und der Antriebsfedern für das bewegliche Element 7 ohne weiteres behandelt werden.
  • Dritte Ausführungsform
  • Als nächstes wird die dritte Ausführungsform der Erfindung nachstehend mit Bezug auf 11A, 11B und 12 beschrieben.
  • Diese Ausführungsform zeigt den anderen Aufbau des Magnetkrafterzeugungsabschnitts mit dem Permanentmagneten und dem Betriebselektromagneten. Um die durch die erste Ausführungsform erzielten Eigenschaften zu verbessern, ist es wünschenswert, die Form des Magnetkrafterzeugungsabschnitts zu modifizieren.
  • 11A und 11B zeigen einen Teil der in 1 gezeigten Betriebsvorrichtung, wobei nur das bewegliche Element und die peripheren Elemente gezeigt sind, und auf die bei der ersten Ausführungsform Bezug genommenen Elemente werden durch die gleichen Bezugsziffern wie diejenigen in 1 bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform ist der Trägerrahmen 1' in einer schachtelähnlichen Form ausgebildet, und der Betriebsstab 3 wird verschiebbar in einer vertikalen Richtung durch lineare Führungen 30a und 30b zum Schließen der oberen und unteren Öffnungen des schachtelähnlichen Trägerrahmens 1' getragen. 11A zeigt einen Zustand, wenn der Vakuumtrennschalter 2 geöffnet ist, und 11B zeigt einen Zustand, wenn der Vakuumtrennschalter 2 geschlossen ist.
  • 12 zeigt insbesondere einen an dem beweglichen Element 5 angebrachten Permanentmagneten 31 und einen Betriebselektromagneten 32, der den an dem Trägerrahmen 1' angebrachten Permanentmagneten 31 dazu bringt, eine Anziehungskraft oder Abstoßungskraft zu erzeugen.
  • Der Permanentmagnet 31 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und weist eine obere Oberfläche auf, auf der ein plattenähnliches Joch 33 befestigt ist. Der Permanentmagnet 31 wird mit einer Abdeckung aus einer nichtmagnetischen Substanz 34 abgedeckt, die an dem plattenähnlichen Joch 33 an dessen äußeren Umfang angebracht ist. Ein Abdeckungsabschnitt 34a, der die untere Oberfläche des Permanentmagneten 31 abdeckt, und ein Abdeckungsabschnitt 34b, der die untere Oberfläche des Jochs 33 abdeckt, arbeiten als die Magnetkraft des Permanentmagneten 31.
  • Der Betriebselektromagnet 32 umfasst eine zylinderförmige Solenoidspule 34, die angeordnet ist, so dass dem äußeren Umfang der Abdeckung aus dem nichtmagnetischen Material gegenüberliegt, und einen Eisenkern mit einer tassenähnlichen Form 37 zum Tragen der Solenoidspule 36 auf dessen inneren Oberfläche. Zu dieser Zeit arbeiten ein oberer Oberflächenabschnitt 37a der Eisenspule 37, der der unteren Oberfläche des Permanentmagneten 31 gegenüberliegt, und ein oberer Oberflächenabschnitt 37b des Eisenkerns 37, der der unteren Oberfläche des Jochs 33 gegenüberliegt, als die Polfläche des Betriebselektromagneten 32.
  • Bei dieser wie oben ausgebildeten Vorrichtung laufen die Magnetkraftlinien des Permanentmagneten 31 durch den Eisen kern 37 des Betriebselektromagneten 32, und somit zieht der Permanentmagnet 31 den Eisenkern 37 mit einer großen Magnetkraft an. Gemäß diesem Aufbau kann der Permanentmagnet 37 der vorliegenden Ausführungsform eine größere permanente Anziehungskraft FM verglichen mit der bei dem ersten Ausführungsform beschriebenen Aufbau erzeugen, sogar wenn der Permanentmagnet 37 die gleiche Größe und Eigenschaften aufweist, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Die Vorrichtung kann somit mit den Antriebsfedern für das bewegliche Element 7 oder der Wischfeder 10 ausgestattet werden, die eine größere Wiederherstellungskraft verglichen mit derjenigen bei der ersten Ausführungsform aufweist, da der Permanentmagnet 37 eine größere Anziehungskraft aufweist, und somit kann die Öffnungskraft oder Schließkraft des Trennschalters erhöht werden. Ferner kann gemäß diesem Aufbau ein Sicherheitsabstand zwischen der magnetischen Anziehungskraft und den Wiederherstellungskräften der Federn 7 und 10 gewährleistet werden, wodurch verhindert werden kann, dass der Fehler aufgrund der Verringerung der Magnetkraft des Permanentmagneten 37 auftritt.
  • Die meisten Magnetkraftlinien laufen durch das Innere des Eisenkerns 37 und das Innere der Solenoidspule 36, wobei sie in der Axialrichtung mit einer gleichförmigen Flussdichte laufen. Demgemäß beaufschlagt, wenn der Betriebselektromagnet 32 angeschaltet ist, der Betriebselektromagnet 32 den Permanentmagneten 31 mit einer Anziehungskraft oder Abstoßungskraft mit einem großen Hub.
  • Demgemäß kann der absolute Bewegungsbereich des beweglichen Elements 5 erhöht werden, und somit wird der Einstellbereich der Antriebsfedern für das bewegliche Element 7 verbreitert, um deren Einstellung einfach zu machen.
  • 12 zeigt die Vorrichtung, wobei der Permanentmagnet 31 innerhalb der Solenoidspule 36 angeordnet ist. Der Perma nentmagnet 31 kann außerhalb der Solenoidspule 36, wie in 13 gezeigt, angeordnet sein.
  • Vierte Ausführungsform
  • Die vierte Ausführungsform der Erfindung wird als nächstes mit Bezug auf 14 beschrieben.
  • Diese Ausführungsform bezieht sich auf die andere Anordnung der Wischfeder 10, des beweglichen Elements 5, der Antriebsfeder oder den anderen. Die bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Elemente werden durch die gleichen Bezugsziffern wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet, und ihre ausführliche Beschreibung wird hier weggelassen.
  • Eine Betriebsvorrichtung 40 weist ein als eine Ziffer 41 bezeichnetes bewegliches Element auf. Das bewegliche Element 41 ist in einer stabähnlichen Form ausgebildet und wird gleitbar in der vertikalen Richtung durch obere und untere lineare Führungen (nicht gezeigt) gehalten, die an einem Trägerrahmen 42 vorgesehen sind.
  • An dem oberen Endabschnitt des beweglichen Elements 41 ist der erste Anschlag 43 angeordnet, und eine Antriebsfeder für das bewegliche Element 44 ist zwischen dem ersten Anschlag 43 und dem Trägerrahmen 42 eingefügt. Wie aus diesem Aufbau offensichtlich sein sollte, wird das bewegliche Element 41 durch die Antriebsfeder für das bewegliche Element 44 fortwährend nach oben gedrückt.
  • Der untere Endabschnitt des beweglichen Elements 41 wird mit einem Betriebsstab-Trägergehäuse 45 zum Tagen des oberen Endabschnitts des Betriebsstabs 43 bewegbar in der vertikalen Richtung ausgestattet, wobei das Betriebsstab-Trägergehäuse 45 an dem unteren Endabschnitt des beweglichen Elements 41 über ein Verbindungselement 46 befestigt ist. Das Verbindungselement 46 ist an dem unteren Endabschnitt des beweglichen Elements 41 durch einen Innengewindeabschnitt 46a befestigt, der in dem oberen Abschnitt des Verbindungselements 46 ausgebildet ist, und wird an dem Betriebsstab-Trägergehäuse 45 durch einen Innengewindeabschnitt 46a befestigt (angeschraubt?), der in dem unteren Abschnitt des Verbindungselements 46 ausgebildet ist.
  • Der untere Abschnitt des Verbindungselements 46 wird ferner mit einem Führungsloch 47 ausgestattet, das koaxial mit dem Innengewindeabschnitt 46b angeordnet ist, und der obere Endabschnitt des Betriebsstabs 3 wird in das Führungsloch 47 eingefügt, um frei daraus hervorzuragen. In dem Mittelabschnitt des Betriebsstabs 3 wird der zweite Anschlag 48 zum Steuern der Bewegung des Betriebsstabs 3 bereitgestellt. Zwischen der oberen Oberfläche des zweiten Anschlags 48 und der unteren Endoberfläche des Verbindungselements 46 wird eine Wischfeder 49 eingefügt, um den Betriebsstab nach unten zu drücken.
  • Der Trägerrahmen 42 ist darin mit dem an dem beweglichen Element 41 befestigten Betriebselektromagneten 32 und dem an dem Trägerrahmen 42 befestigten Permanentmagneten 31 ausgestattet, um dem Betriebselektromagneten 32 gegenüberzuliegen (sh. den in 11 gezeigten Aufbau). Der Betriebselektromagnet 32 ist mit der Leistungsversorgungsschaltung 13 verbunden, um angeschaltet zu werden, um eine Abstoßungskraft oder eine Anziehungskraft zu erzeugen.
  • Mit einem derartigen Aufbau wird ebenfalls im wesentlichen die gleiche Wirkung wie diejenige der ersten Ausführungsform durch Einstellen der permanenten Anziehungskraft (Fk1, Fk2 und FM) der Antriebsfeder für das bewegliche Element 44, der Wischfeder 49 und des Permanentmagneten 31 auf die gleiche Art und Weise wie diejenige der ersten Ausführungsform erzielt werden.
  • Ferner kann bei diesem Aufbau die Wischfeder 49 nahe dem Vakuumtrennschalter 2 angeordnet sein, und somit kann der Betriebsstab 3 kurz ausgebildet sein. Das Gesamtgewicht des Betriebsstabs 3 und des beweglichen Kontakts 2 kann daher verringert werden, um die bei dem Betrieb der Vorrichtung erzeugte Trägheit zu vermindern. Kraft dieses Merkmals kann der Vakuumtrennschalter 2 mit einer hohen Geschwindigkeit und mit Zuverlässigkeit geöffnet werden.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Die fünfte Ausführungsform wird als nächstes mit Bezug auf 15 beschrieben.
  • Die Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Mehrzahl der Betriebsvorrichtungen 40 der vierten Ausführungsform. Bei der Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform werden die Betriebsvorrichtungen 40 parallel entsprechend der Anzahl der Phasen der Wechselstromquelle (d. h. der Anzahl der Vakuumtrennschalter) angeordnet. Die Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Dreiphasenstromquelle und umfasst somit drei Betriebsvorrichtungen 40.
  • Die Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst Erfassungssensoren 52a bis 52c zum Erfassen der Zustände der Wechselströme durch Magnetostriktionerfassung der Ablenkungsflächen von optischen Fasern, die um die sich von dem festen Kontakt 2a erstreckenden Drähte 50a bis 50c gewickelt sind, und eine Synchronisationssteuervorrichtung 53 zum Steuern der Betriebsvorrichtungen 40 auf der Grundlage der von den Erfassungssensoren 52a bis 52c ausgegebenen Erfassungssignale.
  • Wenn das Nulldurchgangs-Timing der Wechselströme von den Erfassungssensoren 52a bis 52c erfasst wird, schaltet die Synchronisationssteuervorrichtung 53 die Betriebselektromagneten 32 der Betriebsvorrichtungen 40 an, um der Reihe in Übereinstimmung mit dem Erfassungssignal der Erfassungssensoren 52a bis 52c Abstoßungskräfte zu erzeugen, um alle Vakuumtrennschalter 2 zu öffnen. Die Phasen der Wechselströme werden um 120° voneinander verschoben, und somit arbeiten die Betriebsvorrichtungen 40 seriell mit vorbestimmten Intervallen.
  • Mit einem derartigen Aufbau können die Vakuumtrennschalter 2 an dem Nulldurchgangs-Timing in der Reihenfolge der Phase geöffnet werden, wobei wenig Wechselstrom durch die Vorrichtung fließt. Daher kann die Trennschaltungskapazität jedes Vakuumtrennschalters 2 verringert werden.
  • Mit einem derartigen Aufbau kann der Vakuumtrennschalter sofort geöffnet werden, sogar wenn der Betriebselektromagnet 32 eine kleine Kapazität aufweist.
  • Sechste Ausführungsform
  • Die sechste Ausführungsform der Erfindung wird als nächstes mit Bezug auf 16 beschrieben.
  • Die Betriebsvorrichtung 60 dieser Ausführungsform ist ausgestaltet, um drei Vakuumtrennschalter, wie bei der fünften Ausführungsform beschrieben, zu betreiben, wobei sie sich jedoch von der Vorrichtung der fünften Ausführungsform durch die gleichzeitige Betätigung der drei Ventile 2 mittels eines beweglichen Elements 41 unterscheidet. Die bei den vierten und fünften Ausführungsformen beschriebenen Elemente werden durch die gleichen Bezugsziffern wie bei den vierten und fünften Ausführungsformen bezeichnet, und deren ausführliche Beschreibung wird weggelassen.
  • Die Betriebsvorrichtung 60 dieser Ausführungsform ist ausgestaltet, um drei Vakuumtrennschalter 2 mittels eines beweglichen Elements 41 gleichzeitig zu betätigen, und somit ist das bewegliche Element 41 mit einer als 61 in 16 bezeichneten Antriebskurbel verbunden, um drei Betriebsstäbe 3 mittels dreier Wischfedern 49 gleichzeitig anzutreiben. Das bewegliche Element 41 und dessen umgebende Elemente sind in einer vertikal umgekehrten Position zu denen der vierten Ausführungsform angeordnet, und die Antriebskurbel 61 ist an dem oberen Endabschnitt des beweglichen Elements 41 befestigt.
  • Diese Zeichnung zeigt ebenfalls einen als 62 bezeichneten manuellen Trennschalteröffnungsmechanismus zum manuellen Durchführen des Öffnens der Vakuumtrennschalter 2. Der manuelle Trennschalteröffnungsmechanismus 62 umfasst einen Hebel 63 zum Herunterdrücken des beweglichen Elements 41 durch Hebelwirkung, und ein tragendes Element 64 zum Tragen des Hebels 63, so dass der Hebel 63 frei schwenken kann. Der distale Endabschnitt des Hebels 63 ist ausgestaltet, um mit der Kopplungsachse gekoppelt zu sein, die an dem oberen Endabschnitt des beweglichen Elements 41 bereitgestellt wird, wenn der Hebel 63 vorwärtsgetrieben wird. Nachdem der distale Endabschnitt des Hebels 63 mit der Kopplungsachse gekoppelt ist, wird der Hebel 63 mit Bezug auf den tragenden Punkt des tragenden Elements 64 nach oben getrieben, wodurch die Betriebsstäbe 3 nach oben getrieben werden können, um die Vakuumtrennschalter 2 zu öffnen.
  • An dem oberen Endabschnitt des Trägerrahmens 42 ist ein Magnetpfadtrennmechanismus 66 vorgesehen, um zu verhindern, dass die permanente Anziehungskraft FM durch Öffnen des Magnetpfads des Permanentmagneten 31 erzeugt wird. Wenn der Magnetpfadtrennmechanismus 66 arbeitet, um die Anziehungskraft des Permanentmagneten 31 in dem Zustand zu stoppen, bei dem die Vakuumtrennschalter 2 geschlossen sind (wie in 16 gezeigt), wird der Betriebsstab 3 durch die Wiederherstellungskraft der Wischfeder 49 und der Antriebsfeder 44 in der Richtung bewegt, um den Vakuumtrennschalter 2 zu öffnen, und somit kann das Öffnen der Vakuumtrennschalter 2 durchgeführt werden.
  • Die Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst ferner einer in der Zeichnung durch Bezugsziffer 68 bezeichneten Fangmechanismus. Der Fangmechanismus 68 ist vorgesehen, um zu verhindern, dass das bewegliche Element 41 durch die Reaktion des Vorgangs zurückspringt, um sich in die entgegengesetzten Richtung zu bewegen, wenn der Schließungs- oder der Öffnungsvorgang durchgeführt wird.
  • Der Fangmechanismus 68 umfasst einen Wagen, der in der Horizontalrichtung bewegbar bereitgestellt wird, ein Dämpfungselement 70, das an dem Wagen 69 vorgesehen ist, einen ersten Crawl 72, der an dem Wagen 69 vorgesehen ist, um die Aufwärtsbewegung des Anschlags 63 einzuschränken, auch wenn der erste Crawl die Abwärtsbewegung des Anschlags 43 ermöglicht, einen zweiten Crawl 73, der die Abwärtsbewegung des Anschlags 43 einschränkt, obwohl er die Aufwärtsbewegung des Anschlags 43 ermöglicht.
  • Die ersten und zweiten Crawls 72 und 73 sind voneinander um den Abstand getrennt, der größer als die Breite oder des Anschlags 43 ist, um nicht gleichzeitig zu arbeiten. Die Operationen der Crawls werden durch die horizontale Bewegung des Wagens 69 umgeschaltet. Der Wagen 69 kann zu einer gewünschten Position durch eine Antriebszylindervorrichtung 74 und eine Feder 75 bewegt werden.
  • Mit einem derartigen Aufbau kann das Schließen/Öffnen einer Mehrzahl von Vakuumtrennschaltern 2 mittels nur eines beweglichen Elements 41 durchgeführt werden, und somit kann der Aufbau der Vorrichtung einfach sein. Ferner wird die Wischfeder 49 an jedem Vakuumtrennschalter 2 bereitgestellt, und somit kann der feste Kontakt 2a und der bewegliche Kontakt 2b mit einem notwendigen Druck angewendet werden, der von den Kontakten der anderen beiden Vorrichtungen unabhängig ist, sogar wenn die festen Kontakte 2a und die beweglichen Kontakte 2b der drei Vorrichtungen auf unterschiedliche Weisen transformiert/abgenutzt werden.
  • Ferner ist diese Vorrichtung mit verschiedenen manuellen Trennschalteröffnungsmitteln (62, 66) ausgestattet, und somit kann das Öffnen der Vakuumtrennschalter 3 durchgeführt werden, sogar wenn der Betriebselektromagnet aufgrund des Fehlers in der Leistungsversorgung oder des Bruchs der Verdrahtung nicht betrieben werden kann. Als Ergebnis steigt die Zuverlässigkeit der Vorrichtung an.
  • Außerdem hindert der Fangmechanismus 69 das bewegliche Element daran, sich in der entgegengesetzten Richtung aufgrund der Reaktion der Vorgangs zu bewegen, und somit werden die Schwierigkeiten, wie beispielsweise das Klappern bei dem Schließvorgang und das erneute Schließen bei dem Öffnungsvorgang, nicht auftreten.
  • Siebte Ausführungsform
  • Die siebte Ausführungsform der Erfindung wird als nächstes mit Bezug auf 17 beschrieben.
  • 17 zeigt den geöffneten Vakuumtrennschalter an der rechten Seite einer „Wellenlinie" und den geschlossenen Vakuumtrennschalter auf der linken Seite. Die bei den vierten bis sechsten Ausführungsformen beschriebenen Elemente werden mit den gleichen Bezugsziffern wie bei den Ausführungsformen bezeichnet, und deren ausführliche Beschreibung wird weggelassen.
  • Auf ähnliche Art und Weise zu der Vorrichtung der sechsten Ausführungsform führt die Betriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform den Schließ/Öffnungsvorgang der drei Vakuumtrennschalter 2 nur mittels eines beweglichen Elements 41 aus. Bei der Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird ein einfacher Verbindungshalter 76 anstatt der Antriebskurbel 61, wie bei der sechsten Ausführungsform beschrieben, verwendet.
  • Ferner umfasst die Betriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführung einen Permanentmagneten 77 und einen Betriebselektromagneten 78, die an einem in dem Trägerrahmen 42 angeordneten Halteelement 79 befestigt sind. An der Seite des beweglichen Elements 41 ist eine magnetische Substanz 80 vorgesehen, um einen einfachen Magnetpfad zu bilden.
  • Das Halteelement 79 ist mit einem hervorstehenden dünnen, in Eingriff nehmenden Abschnitt 70a ausgestattet, der in eine Lücke zwischen dem Trägerrahmen 42 und dem beweglichen Element 41, d. h. in die in den Magnetpfaden gebildete Lücke, eingefügt werden kann. Die obere Oberfläche des Halteelements 79 und die untere Oberfläche der Magnetsubstanz 80 liegen einander und dem mit Kerben 79a und 80a gebildeten Bereich gegenüber, so dass die Kerben einander in Eingriff genommen sind. Die Tiefe/Höhe der Kerben 79b und 80a werden eingestellt, um im wesentlichen gleich wie der Hub δ zu sein, um den die Wischfeder 49 ausgedehnt wird.
  • Der untere Endabschnitt der Magnetsubstanz 80 wird ebenfalls an einem äußeren Umfang mit einer als 80b in der Zeichnung bezeichneten Ausnehmung bereitgestellt. Die Ausnehmung 80b ändert die in Eingriff nehmende Lücke zwischen der Magnetsubstanz 80 und dem Trägerrahmen 42 innerhalb eines als g dargestellten Bereiches, um den zwischen der Magnetsubstanz 80 und dem Halteelement 79 gebildeten Magnetpfad zu ändern.
  • Mit einem derartigen Aufbau wird das bewegliche Element 41 durch die zwischen dem Permanentmagneten 77 und der Magnetsubstanz 80 erzeugten permanenten Anziehungskraft nach unten gedrückt, wenn der Betriebselektromagnet 78 abgeschaltet wird. Wenn der Vakuumtrennschalter 2 geschlossen ist, wird die Magnetkraft des Permanentmagneten 77 durch Anschalten des Betriebselektromagneten 78 erhöht. Auf diese Art und Weise steigt die Anziehungskraft zwischen der Magnetsubstanz 80 und dem Permanentmagneten an, um das bewegliche Element 41 nach unten zu treiben.
  • Wenn der Vakuumtrennschalter 2 geschlossen ist, wird die Magnetkraft des Permanentmagneten 71 durch Abschalten des Betriebselektromagneten 78 verringert, so dass das bewegliche Element 41 durch die Wiederherstellungskräfte der Wischfedern 49 und die Antriebsfeder für das bewegliche Element 44 nach oben bewegt werden kann.
  • Zwischen dem an dem Trägerrahmen bereitgestellten Halteelement 79 und der an dem beweglichen Element 41 bereitgestellten Magnetsubstanz 80 wird ein teilweise Anstieg in einer Magnetkraft aufgrund der Funktion des dünnen, in Eingriff nehmenden Abschnitts 79a während der vertikalen Hub auftreten.
  • 19 ist eine graphische Darstellung, die den Einfluss auf die Änderung der Magnetkraft durch den hervorstehenden dünnen, in Eingriff nehmenden Abschnitt 70a zeigt. Eine geöffnete Kurve zeigt die Änderung der Magnetkraft, wenn der dünne, in Eingriff nehmende Abschnitt 79a nicht an der Vorrichtung bereitgestellt wird. Der durch den in Eingriff nehmenden Abschnitt 79a erzeugte Leckmagnetfluss ist begrenzt, und somit wird die Magnetkraft nicht so beträchtlich verringert, sogar wenn die Elemente miteinander so tief in Eingriff genommen sind.
  • Außerdem ändern sich die zwischen dem Halteelement 79 und dem beweglichen Element 41 erzeugten Magnetkräfte aufgrund der Änderung des durch die Ausnehmung 80b während der Hübe gebildeten, in Eingriff nehmenden Lücke g. 20 ist die graphische Darstellung, die den Einfluss auf die Änderung in der Magnetkraft durch diese Elemente zeigt. Die geöffnete Kurve in der graphischen Darstellung zeigt die Änderung der Magnetkraft, wenn die Ausnehmung 80b in der Vorrichtung nicht ausgebildet ist.
  • Die Änderung in den Magnetkraftlinien, die bei dem Hub δ erzeugt werden, während die zwischen dem Halteelement 79 und der Magnetsubstanz 80 gebildeten Kerben 79b und 80a einander gegenüber liegen, ist aufgrund der Kerben 79b und 80a klein. 18 ist eine graphische Darstellung, die diesen Zustand zeigt. Bei dieser graphischen Darstellung zeigt eine geöffnete Kurve den Fall, wobei die Kerben 79b und 80b nicht an der Vorrichtung bereitgestellt werden. Wie aus dieser graphischen Darstellung offensichtlich sein sollte, kann die Vorrichtung im wesentlichen die gleiche Anziehungskraft fortwährend innerhalb des Bereichs von δ erzeugen. Demgemäß kann die Anziehungskraft ausgeglichen sein, sogar wenn eine Feder mit einer niedrigen und im wesentlichen konstanten Federkonstante als die Wischfeder 49 verwendet wird. 21 zeigt die Kennlinien der an die Feder angelegten Last als Funktion der Ablenkung der Feder, wenn eine Feder mit einer niedrigen und im wesentlichen konstanten Federkonstante als die Wischfeder 49 verwendet wird.
  • Mit dem oben beschriebenen Aufbau kann die Druckänderung durch die Kontakte unterdrückt werden, sogar wenn der feste Kontakt und der bewegliche Kontakt schlecht geformt und abgenutzt sind, und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung wird dadurch erhöht.
  • Das Folgende ist die Beschreibung der Wirkung des dünnen in Eingriff nehmenden Abschnitts 79a und der Ausnehmung 80b sowie der Kerben 79a und 80a.
  • Wie es bei der ersten Ausführungsform beschrieben ist, werden die Wiederherstellungskräfte der Wischfeder 49 und der Antriebsfeder für das bewegliche Element 44 eingestellt, um im wesentlichen gleich der Anziehungskraft des Permanentmagneten 77 zu sein, so dass das Öffnen/Schließen des Vakuum trennschalters mit einer kleinen Antriebskraft durchgeführt werden kann.
  • Die Kennlinien Fk2 der Wischfeder 49 werden jedoch in Übereinstimmung mit der Art des Vakuumtrennschalters 2 bestimmt. Daher können die Wiederherstellungskräfte der Wischfeder 49 und der Antriebsfeder für das bewegliche Element 44 eingestellt werden, um im wesentlichen gleich wie die Magneteigenschaft FM des Permanentmagneten zu sein, indem lediglich die Kennlinien Fk1 der Wischfeder 49 geändert werden. Wie hieraus offensichtlich sein sollte, ist der Ausgestaltungsspielraum der Wiederherstellungskräfte klein.
  • Bei dieser Ausführungsform werden die Kennlinien der permanenten Anziehungskraft FM durch Ausstatten der Vorrichtung mit dem dünnen, in Eingriff nehmenden Abschnitt 70a, der Ausnehmung 80b und den Kerben 79b und 80a gesteuert. Durch Bereitstellen des dünnen in Eingriff nehmenden Abschnitts, der Ausnehmung und der Kerben wird der Ausgestaltungsspielraum für die Wischfeder 49 und die Antriebsfeder für das bewegliche Element 44 erhöht, und die Gesamtsumme der Wiederherstellungskräfte (Fk1 + Fk2) der Federn kann ohne weiteres eingestellt werden, um im wesentlichen gleich wie die Kennlinien der permanenten Anziehungskraft FM zu sein.
  • Ferner sind bei mit dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Aufbau der Permanentmagnet 77 und der Betriebselektromagnet 78 einstückig an der Vorrichtung befestigt und bewegen sich nicht. Es gibt somit wenig Möglichkeit, dass der Permanentmagnet 77 oder die mit dem Betriebselektromagneten 78 verbundene Verdrahtung beschädigt werden kann. Demgemäß wird die Zuverlässigkeit der Vorrichtung ansteigen.
  • Achte Ausführungsform
  • Das folgende ist die Beschreibung der achten Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 22.
  • In 22 zeigt die rechte Seite der durch eine „Wellenlinie" geteilten Vorrichtung den Zustand, bei dem der Vakuumtrennschalter 2 geöffnet ist, und die linke Seite der Vorrichtung den Zustand, wobei der Vakuumtrennschalter 2 geschlossen ist. Die bei der vierten Ausführungsform beschriebenen Elemente werden durch die gleichen Bezugsziffern wie bei der vierten Ausführungsform bezeichnet, und deren ausführliche Beschreibung wird weggelassen.
  • Die Vorrichtung umfasst einen Betriebselektromagneten 81, der an der Seite des beweglichen Elements 41 befestigt ist, und einen Permanentmagneten 82, der an der Seite des Trägerrahmens 43 befestigt ist. Die Größen und die Positionsbeziehung des Betriebselektromagneten 81 und des Permanentmagneten 82 werden eingestellt, so dass das bewegliche Element 41 fortwährend in die Schließ-/Öffnungsrichtung durch die von dem Permanentmagneten 82 auf den Betriebselektromagneten 81 (Eisenkern 81a) ausgeübten permanenten Anziehungskraft gedrückt wird. Genauer gesagt wird das bewegliche Element 41 in die Öffnungsrichtung durch den Permanentmagneten 82 gedrückt, wenn das bewegliche Element 41 an der Trennschalteröffnungsseite mit Bezug auf die zentrale Position positioniert ist. Wenn das bewegliche Element 41 an der Seite des Schließens positioniert ist, wird das bewegliche Element 41 in die Schließrichtung gedrückt.
  • Ferner ist der Trägerrahmen 42 dieser Ausführungsform mit einer Abdeckung 94 ausgestattet, die an der oberen Oberfläche befestigt ist, um den oberen Endabschnitt abzudecken. Diese Abdeckung 84 nimmt eine Antriebsfeder für das bewegliche Element 85 zum Drängen des Anschlags 43 nach oben, der an dem oberen Endabschnitt des beweglichen Elements 41 vorgesehen ist, auf. Unter der Annahme, dass die Feder 44, um des beweglichen Elements 41 nach oben zu drängen, die erste bewegliche Elementantriebsfeder ist, und die Antriebsfeder für das bewegliche Element 85 die zweite Antriebsfeder für das bewegliche Element ist, ist die Wiederherstellungskraft der ersten Antriebsfeder für das bewegliche Element 44 gleich Fk2 und die Wiederherstellungskraft der zweiten Antriebsfeder für das bewegliche Element 85 gleich Fk3.
  • Zu diesem Zeitpunkt werden die Wiederherstellungskräfte Fk2 und Fk3, die Wiederherstellungskraft Fk1 der Wischfeder 49 und die permanente Anziehungskraft FM des Permanentmagneten 82 eingestellt, wie bei der graphischen Darstellung von 23 gezeigt. Bei dieser graphischen Darstellung stellt (I) den Zustand der Kräfte dar, wenn der Vakuumtrennschalter geschlossen ist, und (III) den Zustand der Kräfte dar, wenn der Vakuumtrennschalter geöffnet ist. (II) stellt den Übergangszustand von (I) und (III) dar.
  • Bei dieser graphischen Darstellung wird die maximale Länge der ersten Antriebsfeder für das bewegliche Element 44 eingestellt, um dem Bewegungsabstand des beweglichen Elements 41 während der Zeitspanne zwischen den Zuständen (I)–(II) gleich zu sein, und die maximale Länge der zweiten Antriebsfeder 85 für das bewegliche Element wird eingestellt, um dem Bewegungsabstand des beweglichen Elements 41 während der Zeitspanne zwischen den Zuständen (II)–(III) gleich zu sein.
  • F in 23 zeigt die Gesamtsumme der Kräfte, um die Beziehung F = FM + (Fk1 + Fk2 + Fk3) zu erfüllen. Die Gesamtkraft wird eingestellt, um im wesentlichen auf Null gehalten zu werden. Mit anderen Worten sind die Änderungskennlinien der Gesamtkraft F im wesentlichen die gleichen wie diejenigen der Gesamtsumme der Kräfte Fk1, Fk2 und Fk3.
  • Mit einem derartigen Aufbau kann im wesentlichen ebenfalls die gleiche Wirkung wie diejenige der ersten Ausführungsform erzielt werden.
  • Zusätzlich dazu kann gemäß dem Aufbau der vorliegenden Ausführungsform eine große Antriebskraft bei sowohl den Öffnungs- als auch den Schließrichtungen des Trennschalters erzielt werden, und diese Vorgänge können mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Ferner können durch Ändern der Höhe (nicht gezeigt) der Feder mittels Abstandshalter o. dgl. die Wiederherstellungskräfte der Antriebsfeder für das bewegliche Element und der zweiten Antriebsfeder für das bewegliche Element eingestellt werden, und somit kann die Einstellung, die notwendig ist, wenn die Magnetkraft des Permanentmagneten aufgrund der gealterten Verschlechterung verschlechtert wird, ohne weiteres durchgeführt werden.
  • Obwohl ein einzelner Permanentmagnet 82 der Vorrichtung bei dieser Ausführungsform bereitgestellt wird, kann der Permanentmagnet, der einen schließenden Permanentmagneten und einen Trennschalteröffnungsmagneten bei der Vorrichtung verwendet werden.
  • Es ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt ist und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durch einen Fachmann ohne Abweichen vom Schutzumfang, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, durchgeführt werden können. Beispielsweise werden Vakuumtrennschalter bei den Ausführungsformen betrieben, wobei jedoch ein Gastrennschalter durch die Betriebsvorrichtung betrieben werden kann.

Claims (19)

  1. Betriebsvorrichtung eines Trennschalters (2), wobei der Trennschalter bereitgestellt wird mit: einem festen Kontakt (2a); einem beweglichen Kontakt (2b), der bereitgestellt wird, sodass der bewegliche Kontakt (2b) von dem festen Kontakt (2a) weggezogen und mit diesem in Kontakt gebracht werden kann; wobei die Betriebsvorrichtung umfasst: einen Betriebsstab (3), der an dem beweglichen Kontakt (2b) zu befestigen und mit Bezug auf den festen Kontakt (2a) bewegbar zu halten ist; ein bewegliches Element (5, 41), das mit dem Betriebsstab (3) bewegbar verbunden ist, wobei ein relativer bewegbarer Bereich des beweglichen Elements (5, 41) an dem Betriebsstab (3) innerhalb eines vorbestimmten Werts begrenzt ist; ein erstes elastisches Element (10, 49) zum Drängen des Betriebsstabs (3) mit Bezug auf das bewegliche Element (5, 41) in eine Richtung, in der der bewegliche Kontakt (2b) gegen den festen Kontakt (2a) gedrückt wird; ein festes Element (1, 42) zum bewegbaren Halten des beweglichen Elements (5, 41); ein zweites elastisches Element (7, 44) zum Drängen des beweglichen Elements (5, 41) mit Bezug auf das feste Element (1, 42) in eine Richtung, in der der bewegliche Kontakt (2b) von dem festen Kontakt (2a) weggezogen wird; einen Permanentmagneten (11, 31, 77, 82) zum Treiben des beweglichen Elements (5, 41) mit Bezug auf das feste Element (1, 42) in eine Richtung, in der der bewegliche Kontakt (2b) gegen den festen Kontakt (2a) gedrückt wird; einen Betriebselektromagneten (12, 36, 78, 81) zum Anlegen einer Magnetkraft an den Permanentmagneten (11, 31, 77, 82), um das bewegliche Element (5, 41) anzutreiben; und eine Leistungsversorgungsschaltung (13), um den Betriebselektromagneten (12, 36, 78, 81) einzuschalten; dadurch gekennzeichnet, dass eine Reaktionskraft, die an das bewegliche Element (5, 41) von dem Betriebsstab (3) mittels der Wirkung des ersten elastischen Elements (10, 49) angelegt wird, gleich Fk2 ist, eine Reaktionskraft, die an das bewegliche Element (5, 41) von dem festen Element (1, 42) mittels der Wirkung des zweiten elastischen Elements (7, 44) angelegt wird, gleich Fk1 ist, und eine Anziehungskraft des beweglichen Elements (5, 41), die an das feste Element (1, 42) von dem Permanentmagneten (11, 31, 77, 82) angelegt wird, gleich FM ist, und wenn der Betriebselektromagnet (12, 36, 78, 81) abgeschaltet wird, die sich ändernde Charakteristik einer Gesamtsumme Fk1 + Fk2 im wesentlichen gleich derjenigen der Kraft FM innerhalb des bewegbaren Bereichs des beweglichen Elements (5, 41) ist; und eine Beziehung zwischen den Kräften Fk1, Fk2 und FM eingestellt wird, sodass FM > Fk1 + Fk2 erfüllt wird, wenn der bewegliche Kontakt (2b) gegen den festen Kontakt (2a) gedrückt ist, um den Trennschalter (2) zu schließen, und wenn der bewegliche Kontakt (2b) von dem festen Kontakt (2a) weggezogen wird, um den Trennschalter (2) zu öffnen, die Beziehung eingestellt wird, sodass FM < Fk1 + Fk2 erfüllt wird.
  2. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten elastischen Elemente (10, 49, 7, 44) aus einem nicht linearen Federelement gebildet sind.
  3. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Elemente, außer dem Permanentmagneten (11, 31, 77, 82) und dem Betriebselektromagneten (12, 36, 78, 81), aus einer nicht magnetischen Substanz gebildet sind.
  4. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Bereich des Betriebsstabs (3) mit Bezug auf das bewegliche Element (5, 41) eingestellt ist, um kleiner als der bewegbare Bereich des beweglichen Elements (5, 41) mit Bezug auf das feste Element (1, 42) zu sein.
  5. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (11, 31, 82) an dem beweglichen Element (5, 41) oder dem festen Element (1, 42) bereitgestellt wird, und der Betriebselektromagnet (12, 36, 81) an dem anderen Element von dem beweglichen Element (5, 41) und dem festen Element (1, 42) bereitgestellt wird.
  6. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Permanentmagnet (11, 31, 82) als auch der Betriebselektromagnet (12, 36, 81) parallel zueinander angeordnet sind, um eine geschlossene Magnetschaltung zu bilden.
  7. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (77) und der Betriebselektromagnet (78) einstückig mit entweder dem beweglichen Element (41, 80) oder dem festen Element (42) bereitgestellt wird, und dass das andere Element von dem beweglichen Element (41, 80) und dem festen Element (42) mit einer magnetischen Substanz (79) zum Anlegen der Magnetkräfte des Permanentmagneten (77) und des Betriebselektromagneten (78) ausgestattet ist.
  8. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite elastische Element (7, 44) angeordnet ist, sodass eine anfängliche Wiederherstellungskraft eingestellt werden kann.
  9. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt des zweiten elastischen Elements (7) von einem Einstellelement (23) getragen wird, das an dem festen Element (1) oder dem beweglichen Element (5) bereitgestellt wird, und wobei das Einstellelement (23) in der Bewegungsrichtung des beweglichen Elements (5) eingestellt werden kann, und das zweite elastische Element (7) bereitgestellt wird, so dass die anfängliche Wiederherstellungskraft durch Einstellen des Einstellelements (23) eingestellt werden kann.
  10. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsvorrichtung eine Mehrzahl von Trennschaltern (2) betätigt, und mindestens Betriebsstäbe (3) und erste elastische Elemente (49) einer Zahl, die der Zahl der darin bereitgestellten Trennschalter (2) entspricht, bereitgestellt werden.
  11. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 10, ferner gekennzeichnet durch Umfassen eines Erfassungssensors (52a, 52b, 52c) zum Erfassen eines Zustands eines elektrischen Stroms, der in jedem der Trennschalter (2) fließt, und einer Synchronisationssteuerschaltung (53) zum Synchronisieren der zeitlichen Steuerung einer Schalteröffnung der Trennschalter (2) mit einer zeitlichen Steuerung, bei der der elektrische Strom auf Null eingestellt ist.
  12. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Betriebstäbe (3) mit dem beweglichen Element (41) einer kleineren Zahl als diejenige der Betriebsstäbe (3) verbunden sind.
  13. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Umfassen eines manuellen Öffnungsmechanismus (62, 66), der imstande ist, die Betriebsstäbe (3) manuell zu treiben und den Trennschalter (2) zu öffnen.
  14. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der manuelle Öffnungsmechanismus einen Treiberhebel (63) zum Treiben des beweglichen Elements (41) durch Hebelwirkung umfasst.
  15. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der manuelle Öffnungsmechanismus ein Magnetpfadtrennmechanismus (66) ist, der imstande ist, einen Magnetpfad des Permanentmagneten (31) manuell und mechanisch zu trennen.
  16. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Umfassen eines Reaktionsverhinderungsmechanismus (68) zum Verhindern einer Reaktion des beweglichen Elements.
  17. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsverhinderungsmechanismus (68) ein Polsterelement (70) zum Verringern der Reaktion des beweglichen Elements (41) umfasst.
  18. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsverhinderungsmechanismus (68) ein Kriechelement (72, 73) umfasst, das mit dem beweglichen Element (41, 43) in Eingriff zu nehmen ist, wodurch die Reaktion des beweglichen Elements (41) eingeschränkt wird.
  19. Betriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (82) das bewegliche Element (41) in eine Richtung drängt, in der der bewegliche Kontakt (2b) von dem festen Kontakt (2a) weggezogen wird, wenn der feste Kontakt (2a) und der bewegliche Kontakt (2b) voneinander entfernt sind, wobei der Permanentmagnet (82) das bewegliche Element (41) in eine Richtung drängt, in der der bewegliche Kontakt (2b) gegen den festen Kontakt (2a) gedrückt wird, wenn der feste Kontakt (2a) und der bewegliche Kontakt (2b) in Kontakt miteinander sind.
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