JP2001516941A - 電磁型アクチュエータ - Google Patents
電磁型アクチュエータInfo
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Abstract
(57)【要約】
コンタクトをスイッチオンまたはスイッチオフ状態にコンタクトを移動する電磁型アクチュエータは、スイッチオフ状態に対応する第１の位置とスイッチオン状態に対応する第２の位置との間で縦方向に変位可能なコンタクト付勢ロッドを具備している。コアは磁化可能な材料で構成され、コンタクト付勢ロッドに取付けらている。また磁極片が設けられ、それは磁化可能な材料で構成され、コンタクト付勢ロッドの第１の位置においてコアの方向を向いた表面が変位方向に垂直なコアの表面から空隙距離を有して位置され前記第２の位置で前記コアの表面に可能な限り接近している。アクチュエータはさらに磁化可能な材料で構成され、磁極片とコアとを通るスイッチオンコイルの磁束回路を閉じるためのヨークを備えている。永久磁石装置が第１の位置にコンタクト付勢ロッドを保持するために使用され、一方スプリングが第２の位置で第１の位置の方向にコンタクト付勢ロッドに予め負荷を与えている。アクチュエータはスイッチオフコイルを備え、それは第２の位置から第１の位置へコンタクト付勢ロッドを移動させるために、少なくとも一時的に永久磁石装置の磁界を消去するために励磁され、永久磁石装置の磁束回路はスイッチオンコイルの磁束回路から分離されている。
Description
【０００１】
本発明は、スイッチオフ状態に対応する第１の位置とスイッチオンに対応する
第２の位置との間で縦方向に変位可能なコンタクト付勢ロッドと、磁化可能な材
料で構成されコンタクト付勢ロッドに取付けられたコアと、このコアと相互作用
するスイッチオンコイルと、磁化可能な材料で構成され、コアの方向を向いた表
面がコンタクト付勢ロッドの第１の位置においてはコンタクト付勢ロッドの変位
方向に垂直に延在するコアの表面から空隙距離を有して位置され、前記第２の位
置においては前記コアの表面に可能な限り接近している磁極片と、磁化可能な材
料で構成され、磁極片とコアとを通るスイッチオンコイルの磁束回路を閉じるた
めのヨークと、第１の位置に前記コンタクト付勢ロッドを維持するための永久磁
石装置と、第２の位置において第１の位置の方向にコンタクト付勢ロッドに予め
偏倚力を与えるスプリングとを具備しているスイッチオン状態またはスイッチオ
フ状態にコンタクトを移動する電磁型アクチュエータスイッチに関する。
第２の位置との間で縦方向に変位可能なコンタクト付勢ロッドと、磁化可能な材
料で構成されコンタクト付勢ロッドに取付けられたコアと、このコアと相互作用
するスイッチオンコイルと、磁化可能な材料で構成され、コアの方向を向いた表
面がコンタクト付勢ロッドの第１の位置においてはコンタクト付勢ロッドの変位
方向に垂直に延在するコアの表面から空隙距離を有して位置され、前記第２の位
置においては前記コアの表面に可能な限り接近している磁極片と、磁化可能な材
料で構成され、磁極片とコアとを通るスイッチオンコイルの磁束回路を閉じるた
めのヨークと、第１の位置に前記コンタクト付勢ロッドを維持するための永久磁
石装置と、第２の位置において第１の位置の方向にコンタクト付勢ロッドに予め
偏倚力を与えるスプリングとを具備しているスイッチオン状態またはスイッチオ
フ状態にコンタクトを移動する電磁型アクチュエータスイッチに関する。
【０００２】
この種のアクチュエータは英国特許出願ＧＡ- Ａ2,289,374 号明細書に記載さ
れている。 電磁型アクチュエータに対して重要であり、中程度の電圧分配ネットワークで
使用する真空スイッチのスイッチングの安全性とサービス寿命を取り扱う場合に
次のような多くの最初に考慮すべき事項がある。： １．スイッチオンは、フラッシュオーバーの結果のコンタクト表面の焼損による
損傷が制限されるように迅速に行われる。 ２．スイッチオン状態の保持は十分に高い接触圧力によって達成される。その理
由は、そうでなければ過剰の接触抵抗によってコンタクト間に損失を生じてそれ
らコンタクトを互いに溶着させるからである。これは主として高い短絡電流下で
生じる。 ３．コンタクトの開放は、溶接される可能性のあるコンタクトを開路するために
高いインパルスレベルで行うぺきである。 ４．コンタクトの開放はまた高速度で行うぺきである。それは生成されたアーク
の結果としてコンタクト表面が焼損する量を制限するためである。 ５．駆動機構の動作の信頼性のために、部品の数はできるだけ少なく保つことが
必要である。スイッチの故障は一般的に故障した駆動機構によるものが多いから
である。 ６．利用可能なスイッチング容量を最大に使用できるようにするために、時には
電流または電圧曲線の特定の瞬間にスイッチをオフにすることが望まれる。３相
システムでは、このスイッチングの瞬間は各相に対して異なっており、スイッチ
ングパターンもまた条件によってそれぞれの時間で変化する可能性がある。
れている。 電磁型アクチュエータに対して重要であり、中程度の電圧分配ネットワークで
使用する真空スイッチのスイッチングの安全性とサービス寿命を取り扱う場合に
次のような多くの最初に考慮すべき事項がある。： １．スイッチオンは、フラッシュオーバーの結果のコンタクト表面の焼損による
損傷が制限されるように迅速に行われる。 ２．スイッチオン状態の保持は十分に高い接触圧力によって達成される。その理
由は、そうでなければ過剰の接触抵抗によってコンタクト間に損失を生じてそれ
らコンタクトを互いに溶着させるからである。これは主として高い短絡電流下で
生じる。 ３．コンタクトの開放は、溶接される可能性のあるコンタクトを開路するために
高いインパルスレベルで行うぺきである。 ４．コンタクトの開放はまた高速度で行うぺきである。それは生成されたアーク
の結果としてコンタクト表面が焼損する量を制限するためである。 ５．駆動機構の動作の信頼性のために、部品の数はできるだけ少なく保つことが
必要である。スイッチの故障は一般的に故障した駆動機構によるものが多いから
である。 ６．利用可能なスイッチング容量を最大に使用できるようにするために、時には
電流または電圧曲線の特定の瞬間にスイッチをオフにすることが望まれる。３相
システムでは、このスイッチングの瞬間は各相に対して異なっており、スイッチ
ングパターンもまた条件によってそれぞれの時間で変化する可能性がある。
【０００３】 従来、最初の５つの点はスプリング中に蓄積されたエネルギに基づいて動作さ
れる機械的システムによって満足されている。これらのシステムはまた一定の遅
延時間が得られることを可能にしている。それにもかかわらず、これらの駆動装
置はしばしば故障する。
れる機械的システムによって満足されている。これらのシステムはまた一定の遅
延時間が得られることを可能にしている。それにもかかわらず、これらの駆動装
置はしばしば故障する。
【０００４】 上述の英国特許出願明細書は１組の永久磁石と、コイルと、スプリングとを有
して動作する２安定アクチュエータに関する。電流がコイルに供給されると直ち
に、コンタクトは閉成状態、すなわちスイッチオン状態に移動する。電流により
発生されたコイルの磁界は永久磁石の磁界と同じ方向を向いている。全体の磁力
は容易な励磁を行わせ、コンタクトをスイッチオン状態に移動させるために僅か
な電流しか必要ない。スイッチオン状態において、スプリングが圧縮され、付勢
ロッドは永久磁石によって位置を保持される。永久磁石の磁界はスプリングの力
よりも大きい力をスプリング力と反対方向に付勢ロッドに与える。コンタクトの
スイッチオン状態に到達すると直ちにコイルを流れる電流は遮断される。
して動作する２安定アクチュエータに関する。電流がコイルに供給されると直ち
に、コンタクトは閉成状態、すなわちスイッチオン状態に移動する。電流により
発生されたコイルの磁界は永久磁石の磁界と同じ方向を向いている。全体の磁力
は容易な励磁を行わせ、コンタクトをスイッチオン状態に移動させるために僅か
な電流しか必要ない。スイッチオン状態において、スプリングが圧縮され、付勢
ロッドは永久磁石によって位置を保持される。永久磁石の磁界はスプリングの力
よりも大きい力をスプリング力と反対方向に付勢ロッドに与える。コンタクトの
スイッチオン状態に到達すると直ちにコイルを流れる電流は遮断される。
【０００５】 コンタクトを開放、すなわちスイッチオフ状態に移動するために、パルス電流
がコイルに供給され、永久磁石の磁界と反対方向の磁界を発生させる。永久磁石
の磁界により発生された付勢ロッドに作用する力はしたがって部分的に消去され
る。そのため付勢ロッドは一方ではスイッチオフ状態に対応する位置にスプリン
グ中に蓄えられたエネルギによって加圧され、他方では永久磁石により発生され
た残留力によってさらにある程度スローダウンする。
がコイルに供給され、永久磁石の磁界と反対方向の磁界を発生させる。永久磁石
の磁界により発生された付勢ロッドに作用する力はしたがって部分的に消去され
る。そのため付勢ロッドは一方ではスイッチオフ状態に対応する位置にスプリン
グ中に蓄えられたエネルギによって加圧され、他方では永久磁石により発生され
た残留力によってさらにある程度スローダウンする。
【０００６】 それ故、この既知のアクチュエータはスイッチオフが迅速でなければならない
本発明者によって必要とされる要求を満足させない。これは、これらのコンタク
トをスイッチオフ状態に移動するとき、磁束がコンタクトのスイッチオン状態に
おいてあまりにもゆっくりと減少することによって影響される。
本発明者によって必要とされる要求を満足させない。これは、これらのコンタク
トをスイッチオフ状態に移動するとき、磁束がコンタクトのスイッチオン状態に
おいてあまりにもゆっくりと減少することによって影響される。
【０００７】
アクチュエータのスイッチオン時間は、スイッチオンコイルの励磁の開始から
アクチュエータによって付勢されたコンタクトが互いに接触する点までの時間と
して定義される。高電力のスイッチングに適したコンタクト付勢用アクチュエー
タの場合には、スイッチオン時間は非常に大きく、しかも再現可能ではない。ア
クチュエータのスイッチオンコイルの高い自己インダクタンスのために、電流は
最大の到達レベルまでゆっくりと上昇する。もしも、この電流の成長中にアクチ
ュエータの張力がスイッチオフ状態において発生する対抗力（とくに摩擦、スイ
ッチオフスプリング、温度等の結果として）に打勝つような十分な大きさである
ならば、アクチュエータの可動部分、すなわちコンタクト付勢ロッドは運動を開
始する。これが生じる瞬間は、特に電流強度と摩擦の許容誤差に依存している。
スイッチオン時間、すなわち電流がスイッチオンされる時からコンタクトが実際
に閉じるまでの時間は予測することが困難であり、それ故スイッチオン時間は変
化し再現性がない。
アクチュエータによって付勢されたコンタクトが互いに接触する点までの時間と
して定義される。高電力のスイッチングに適したコンタクト付勢用アクチュエー
タの場合には、スイッチオン時間は非常に大きく、しかも再現可能ではない。ア
クチュエータのスイッチオンコイルの高い自己インダクタンスのために、電流は
最大の到達レベルまでゆっくりと上昇する。もしも、この電流の成長中にアクチ
ュエータの張力がスイッチオフ状態において発生する対抗力（とくに摩擦、スイ
ッチオフスプリング、温度等の結果として）に打勝つような十分な大きさである
ならば、アクチュエータの可動部分、すなわちコンタクト付勢ロッドは運動を開
始する。これが生じる瞬間は、特に電流強度と摩擦の許容誤差に依存している。
スイッチオン時間、すなわち電流がスイッチオンされる時からコンタクトが実際
に閉じるまでの時間は予測することが困難であり、それ故スイッチオン時間は変
化し再現性がない。
【０００８】 本発明の目的は、上述の問題を避けることができ、特に真空スイッチが制御さ
れた時間でオンオフの切替えができ、非常に迅速に切替えることが可能であり、
制御された瞬間にスイッチがオンに切替えられ、必要ならば真空スイッチを２安
定状態に保持する前述の形式のアクチュエータを提供することである。
れた時間でオンオフの切替えができ、非常に迅速に切替えることが可能であり、
制御された瞬間にスイッチがオンに切替えられ、必要ならば真空スイッチを２安
定状態に保持する前述の形式のアクチュエータを提供することである。
【０００９】
本発明によれば、この目的は本発明の第１の特徴によって達成される。本発明
においては、スイッチオフコイルが設けられ、それは第２の位置から第１の位置
へコンタクト付勢ロッドを移動させるために、少なくとも一時的に永久磁石装置
の磁界を消去するために励磁され、永久磁石装置の磁束回路はスイッチオンコイ
ルの磁束回路から分離されることを特徴とする。
においては、スイッチオフコイルが設けられ、それは第２の位置から第１の位置
へコンタクト付勢ロッドを移動させるために、少なくとも一時的に永久磁石装置
の磁界を消去するために励磁され、永久磁石装置の磁束回路はスイッチオンコイ
ルの磁束回路から分離されることを特徴とする。
【００１０】 永久磁石の磁気回路とスイッチオンコイルの磁気回路とが分離されているため
、 永久磁石の磁束路を短くすることができ、そのため磁石が小さくなり、その結果
としてアクチュエータの大きさを小さくすることができる。永久磁石が小さいた
めにそれらの影響はスイッチオフしたとき少ない時間で終了し、そのため高いス
イッチオフ速度を得ることができる。さらに、前記磁束路の分離はスイッチオン
コイルの最適の利用を可能にする。さらに、本発明のアクチュエータでは高い保
持パワーがスイッチオン状態において達成される。
、 永久磁石の磁束路を短くすることができ、そのため磁石が小さくなり、その結果
としてアクチュエータの大きさを小さくすることができる。永久磁石が小さいた
めにそれらの影響はスイッチオフしたとき少ない時間で終了し、そのため高いス
イッチオフ速度を得ることができる。さらに、前記磁束路の分離はスイッチオン
コイルの最適の利用を可能にする。さらに、本発明のアクチュエータでは高い保
持パワーがスイッチオン状態において達成される。
【００１１】 国際特許出願ＷＯ95/07542号明細書には２安定電磁型アクチュエータが記載さ
れており、それにおいては、永久磁石、可動コアおよび２個のコイルが使用され
ている。このアクチュエータもまたコイルからの磁界に対して空隙として作用す
る永久磁石を介して磁束が常に閉じられる欠点がある。その結果、この既知のア
クチュエータは十分に効率的ではない。 本発明の第１の特徴のさらに改良された実施形態は従属する請求項に記載され
ている。
れており、それにおいては、永久磁石、可動コアおよび２個のコイルが使用され
ている。このアクチュエータもまたコイルからの磁界に対して空隙として作用す
る永久磁石を介して磁束が常に閉じられる欠点がある。その結果、この既知のア
クチュエータは十分に効率的ではない。 本発明の第１の特徴のさらに改良された実施形態は従属する請求項に記載され
ている。
【００１２】 本発明の第２の特徴によれば、本発明は、スイッチオフに対応する第１の位置
とスイッチオンに対応する第２の位置との間で縦方向に変位可能なコンタクト付
勢ロッドと、磁化可能な材料で構成されコンタクト付勢ロッドに取付けられたコ
アと、このコアと相互作用するスイッチオンコイルと、磁化可能な材料で構成さ
れ、コアの方向を向いた表面がコンタクト付勢ロッドの第１の位置においてはコ
ンタクト付勢ロッドの変位方向に垂直に延在するコアの表面から空隙距離を有し
て位置され前記第２の位置においては前記コアの表面に可能な限り接近している
磁極片と、磁化可能な材料で構成され、磁極片とコアとを通るスイッチオンコイ
ルの磁束回路を閉じるためのヨークとを具備しているスイッチオン状態またはス
イッチオフ状態にコンタクトを移動する電磁型アクチュエータにおいて、コンタ
クト付勢ロッドに作用するロック装置が設けられ、コンタクト付勢ロッドが第１
の位置をとるときロックされた状態に移動し、スイッチオンコイルに電流が供給
された瞬間後の予め定められた期間後にロックを解除され、その期間は、コンタ
クト付勢ロッドの第１の位置において生じる反対方向の力を克服するために必要
なコンタクト付勢ロッド上の力の成長時間よりも長いことを特徴とする。
とスイッチオンに対応する第２の位置との間で縦方向に変位可能なコンタクト付
勢ロッドと、磁化可能な材料で構成されコンタクト付勢ロッドに取付けられたコ
アと、このコアと相互作用するスイッチオンコイルと、磁化可能な材料で構成さ
れ、コアの方向を向いた表面がコンタクト付勢ロッドの第１の位置においてはコ
ンタクト付勢ロッドの変位方向に垂直に延在するコアの表面から空隙距離を有し
て位置され前記第２の位置においては前記コアの表面に可能な限り接近している
磁極片と、磁化可能な材料で構成され、磁極片とコアとを通るスイッチオンコイ
ルの磁束回路を閉じるためのヨークとを具備しているスイッチオン状態またはス
イッチオフ状態にコンタクトを移動する電磁型アクチュエータにおいて、コンタ
クト付勢ロッドに作用するロック装置が設けられ、コンタクト付勢ロッドが第１
の位置をとるときロックされた状態に移動し、スイッチオンコイルに電流が供給
された瞬間後の予め定められた期間後にロックを解除され、その期間は、コンタ
クト付勢ロッドの第１の位置において生じる反対方向の力を克服するために必要
なコンタクト付勢ロッド上の力の成長時間よりも長いことを特徴とする。
【００１３】 本発明は、運動部分、特に、第１の位置におけるアクチュエータのコンタクト
付勢ロッドのロックに基づいており、その結果、ロック装置がロックされないと
きこの電流の強度は、運動を開始し始める可動部分に対して十分であるまで存在
しているスイッチオンコイル中で成長する。運動が開始される瞬間がスイッチオ
ンコイル中の電流強度ではなく、ロック装置のロックされないことによって決定
される。 本発明のその他の特徴および実施形態は請求項１１以下に記載されている。
付勢ロッドのロックに基づいており、その結果、ロック装置がロックされないと
きこの電流の強度は、運動を開始し始める可動部分に対して十分であるまで存在
しているスイッチオンコイル中で成長する。運動が開始される瞬間がスイッチオ
ンコイル中の電流強度ではなく、ロック装置のロックされないことによって決定
される。 本発明のその他の特徴および実施形態は請求項１１以下に記載されている。
【００１４】
本発明を添付図面を参照にして以下詳細に説明する。 図に示されている本発明によるアクチュエータの実施形態は、閉路、すなわち
スイッチオン状態（図４参照）と、開放、すなわちスイッチオフ状態（図２参照
） にコンタクト2 を移動することができるコンタクト付勢ロッド1 を備えている。
この目的でコンタクト付勢ロッド1 は縦方向に変位可能に設置され、したがって
、 コンタクト2 のスイッチオフ状態に対応する第１の位置と、コンタクト2 のスイ
ッチオン状態に対応する第２の位置との間で移動することができる。この実施形
態において、コンタクト2 はいわゆる“真空ボトル”中に設けられている。
スイッチオン状態（図４参照）と、開放、すなわちスイッチオフ状態（図２参照
） にコンタクト2 を移動することができるコンタクト付勢ロッド1 を備えている。
この目的でコンタクト付勢ロッド1 は縦方向に変位可能に設置され、したがって
、 コンタクト2 のスイッチオフ状態に対応する第１の位置と、コンタクト2 のスイ
ッチオン状態に対応する第２の位置との間で移動することができる。この実施形
態において、コンタクト2 はいわゆる“真空ボトル”中に設けられている。
【００１５】 さらに、コンタクト圧縮スプリング3 がアクチュエータ中に設けられており、
そのスプリング3 はコンタクト2 のスイッチオン状態（図４参照）においては圧
縮され、したがって、所望の接触圧力を得るためにコンタクト2 のコンタクト部
片を互いに圧接する。さらに、このコンタクト圧縮スプリング3 はコンタクト2 のこのスイッチオン状態において第１の位置の方向に付勢ロッド1 を予め偏倚し
ている。
そのスプリング3 はコンタクト2 のスイッチオン状態（図４参照）においては圧
縮され、したがって、所望の接触圧力を得るためにコンタクト2 のコンタクト部
片を互いに圧接する。さらに、このコンタクト圧縮スプリング3 はコンタクト2 のこのスイッチオン状態において第１の位置の方向に付勢ロッド1 を予め偏倚し
ている。
【００１６】 １組のスイッチオンコイル5 と相互作用するコア4 はコンタクト付勢ロッド1 に取付けられている。これらのコイル5 はコア4 および磁極片6 を囲んでいる。
コア4 および磁極片6 は磁化可能な材料で構成されている。第１の位置において
、 すなわち図１に示されたコンタクト2 のスイッチオフ状態において、互いに対面
しているコア4 および磁極片6 の表面はそれらの間に空隙距離ｄ1 を有している
。 アクチュエータがスイッチオフ状態から移動されるとき、図１に示されているコ
ンタクト付勢ロッド1 の第１の位置からスイッチオン状態に移動されて、図３に
示されるコンタクト付勢ロッド1 の第２の位置にされるとき、１組のコイル5 は
短時間付勢され、その結果、コイル4 と磁極片6 の対向する表面が互いにできる
だけ接近するようにコア4 は磁極片6 の方向に移動される。その結果、予め偏倚
されていたスプリング3 は図４に示されるようにさらに加圧される。
コア4 および磁極片6 は磁化可能な材料で構成されている。第１の位置において
、 すなわち図１に示されたコンタクト2 のスイッチオフ状態において、互いに対面
しているコア4 および磁極片6 の表面はそれらの間に空隙距離ｄ1 を有している
。 アクチュエータがスイッチオフ状態から移動されるとき、図１に示されているコ
ンタクト付勢ロッド1 の第１の位置からスイッチオン状態に移動されて、図３に
示されるコンタクト付勢ロッド1 の第２の位置にされるとき、１組のコイル5 は
短時間付勢され、その結果、コイル4 と磁極片6 の対向する表面が互いにできる
だけ接近するようにコア4 は磁極片6 の方向に移動される。その結果、予め偏倚
されていたスプリング3 は図４に示されるようにさらに加圧される。
【００１７】 エネルギ効率についての考察によって短い励磁期間が選択されるようになるか
ら、付勢ロッドはコンタクト圧縮スプリング3 の力に対抗する第２の位置に保持
されなければならない。このために永久磁石装置が設けられ、それはこの実施形
態では永久磁石7 を含んでいる。これらの永久磁石の南北方向はコンタクト付勢
ロッド1 の軸を横断する方向である。これらの永久磁石7 はアーマチュア8 と作
用し、このアーマチュア8 はこの実施形態では磁化可能な材料で構成され、コン
タクト付勢ロッド1 の軸を横断する方向に延在する２個のアーマチュア素子9 を
備えている。図３に示されるようにコンタクト付勢ロッド1 はスイッチオン状態
で、図３に示されるコンタクト付勢ロッド1 の第２の位置に永久磁石7 とアーマ
チュア素子9 との間の吸引力により保持されている。図３において関連した磁束
回路IIは実線により概略的に示され、図を簡単にするために右側の永久磁石7 に
対してのみ示されている。コイル5 の磁束回路は実線Ｉで右側に対してのみ示さ
れている。以下説明するヨーク部分は磁束回路ＩおよびIIが閉じることを確実に
している。
ら、付勢ロッドはコンタクト圧縮スプリング3 の力に対抗する第２の位置に保持
されなければならない。このために永久磁石装置が設けられ、それはこの実施形
態では永久磁石7 を含んでいる。これらの永久磁石の南北方向はコンタクト付勢
ロッド1 の軸を横断する方向である。これらの永久磁石7 はアーマチュア8 と作
用し、このアーマチュア8 はこの実施形態では磁化可能な材料で構成され、コン
タクト付勢ロッド1 の軸を横断する方向に延在する２個のアーマチュア素子9 を
備えている。図３に示されるようにコンタクト付勢ロッド1 はスイッチオン状態
で、図３に示されるコンタクト付勢ロッド1 の第２の位置に永久磁石7 とアーマ
チュア素子9 との間の吸引力により保持されている。図３において関連した磁束
回路IIは実線により概略的に示され、図を簡単にするために右側の永久磁石7 に
対してのみ示されている。コイル5 の磁束回路は実線Ｉで右側に対してのみ示さ
れている。以下説明するヨーク部分は磁束回路ＩおよびIIが閉じることを確実に
している。
【００１８】 スイッチオンコイル5 および永久磁石7 の磁束回路ＩおよびIIがそれぞれ互い
に完全に分離されていることは明らかである。 永久磁石は、その吸引力が０．５mm以下の小さい空隙であっても無視できるよ
うに小さくなるような構成である。その結果、それらはアクチュエータのスイッ
チオフ運動に影響を与えない。
に完全に分離されていることは明らかである。 永久磁石は、その吸引力が０．５mm以下の小さい空隙であっても無視できるよ
うに小さくなるような構成である。その結果、それらはアクチュエータのスイッ
チオフ運動に影響を与えない。
【００１９】 既知のアクチュエータとは対照的に、使用されることが好ましい実施形態の本
発明によるアクチュエータの保持システムは、永久磁石7 と、アーマチュア素子
9 とを備え、永久磁石の磁束が実効的に空隙を２度横切る（磁束回路II参照）よ
うに形成されている。その結果、２倍の高い保持力が得られる。スイッチオフの
とき、保持パワー自体はスイッチオフ運動を妨害してスイッチオフを遅らせる悪
影響を有する。しかしながら、この設計では、二重の空隙を有することによって
スイッチオフのとき永久磁石がアーマチュアに作用する力は空隙が大きくなるに
したがって非常に急速に小さくなり、その結果として悪影響は非常に急速に消滅
する。
発明によるアクチュエータの保持システムは、永久磁石7 と、アーマチュア素子
9 とを備え、永久磁石の磁束が実効的に空隙を２度横切る（磁束回路II参照）よ
うに形成されている。その結果、２倍の高い保持力が得られる。スイッチオフの
とき、保持パワー自体はスイッチオフ運動を妨害してスイッチオフを遅らせる悪
影響を有する。しかしながら、この設計では、二重の空隙を有することによって
スイッチオフのとき永久磁石がアーマチュアに作用する力は空隙が大きくなるに
したがって非常に急速に小さくなり、その結果として悪影響は非常に急速に消滅
する。
【００２０】 スイッチオンコイル5 の磁束回路Ｉはコア4 、磁極片6 およびヨーク部分10を
通って形成される。 永久磁石装置はまた磁束案内素子11, 12を設けられ、それらは磁束をアーマチ
ュア素子9 の方向に導きそれを通過させる。 ヨーク部分10および磁束案内素子11, 12は空隙ｄ1 およびｄ2 間の調整の必要
がなくなるように単一体として構成されることが好ましい。
通って形成される。 永久磁石装置はまた磁束案内素子11, 12を設けられ、それらは磁束をアーマチ
ュア素子9 の方向に導きそれを通過させる。 ヨーク部分10および磁束案内素子11, 12は空隙ｄ1 およびｄ2 間の調整の必要
がなくなるように単一体として構成されることが好ましい。
【００２１】 さらに、コア4 およびアーマチュア素子9 は単一体として構成され、コア4 お
よびアーマチュア素子9 は接続部材13によって連結される。この接続部材13はコ
ア4 およびアーマチュア素子9 よりも小さい横断寸法を有していることが好まし
い。 アクチュエータはスイッチオフコイル14によりスイッチオフされ、このスイッ
チオフコイル14は励磁により生成される磁界が永久磁石の磁界と反対であるよう
に配置にされる。パルス形態の励磁はすでに十分である。スイッチオフエネルギ
はコンタクト圧縮スプリング3 の解放されることによって与えられ、適当であれ
ば付加的なスイッチオフスプリングによって与えられることもできる。
よびアーマチュア素子9 は接続部材13によって連結される。この接続部材13はコ
ア4 およびアーマチュア素子9 よりも小さい横断寸法を有していることが好まし
い。 アクチュエータはスイッチオフコイル14によりスイッチオフされ、このスイッ
チオフコイル14は励磁により生成される磁界が永久磁石の磁界と反対であるよう
に配置にされる。パルス形態の励磁はすでに十分である。スイッチオフエネルギ
はコンタクト圧縮スプリング3 の解放されることによって与えられ、適当であれ
ば付加的なスイッチオフスプリングによって与えられることもできる。
【００２２】 図示された実施形態では、シャント15が設けられ、それによって保持システム
の保持力およびスイッチオフトリップコイルの感度が影響される（磁束路III 参
照）。既存のアクチュエータはまた過度に長いスイッチオフ作用を有することに
注意する必要がある。これは磁気回路の効率的な使用、適当な空隙および分散磁
束、永久磁石の使用、および制御コイルの数の妥協の結果である。これらの欠点
は本発明では軽減される。本発明の電磁型２安定アクチュエータの利点は次のよ
うなものである。 １．スイッチオン状態における高い保持パワー ２．高いスイッチオフ速度 ３．磁気回路を分離するための永久磁石の最適な使用および永久磁石磁気回路に
対する二重空隙の使用。
の保持力およびスイッチオフトリップコイルの感度が影響される（磁束路III 参
照）。既存のアクチュエータはまた過度に長いスイッチオフ作用を有することに
注意する必要がある。これは磁気回路の効率的な使用、適当な空隙および分散磁
束、永久磁石の使用、および制御コイルの数の妥協の結果である。これらの欠点
は本発明では軽減される。本発明の電磁型２安定アクチュエータの利点は次のよ
うなものである。 １．スイッチオン状態における高い保持パワー ２．高いスイッチオフ速度 ３．磁気回路を分離するための永久磁石の最適な使用および永久磁石磁気回路に
対する二重空隙の使用。
【００２３】 本発明の第２の特徴を以下図５乃至８に示される２安定アクチュエータに基づ
いて説明する。本発明は任意のタイプのアクチュエータにおいて使用できること
に注意すべきである。 図示された本発明によるアクチュエータの実施形態は、コンタクト2 を閉成、
すなわちスイッチオン状態（図８）および開放、すなわちスイッチオフ状態（図
６）に移動することのできるコンタクト付勢ロッド1 を具備している。このため
に、コンタクト付勢ロッドは縦方向に変位可能に設置され、コンタクト2 のスイ
ッチオフ状態に対応する第１の位置と、コンタクト2 のスイッチオン状態に対応
する第２の位置との間で移動することができる。この実施形態ではコンタクト2 はいわゆる真空ボトル中に設けられている。
いて説明する。本発明は任意のタイプのアクチュエータにおいて使用できること
に注意すべきである。 図示された本発明によるアクチュエータの実施形態は、コンタクト2 を閉成、
すなわちスイッチオン状態（図８）および開放、すなわちスイッチオフ状態（図
６）に移動することのできるコンタクト付勢ロッド1 を具備している。このため
に、コンタクト付勢ロッドは縦方向に変位可能に設置され、コンタクト2 のスイ
ッチオフ状態に対応する第１の位置と、コンタクト2 のスイッチオン状態に対応
する第２の位置との間で移動することができる。この実施形態ではコンタクト2 はいわゆる真空ボトル中に設けられている。
【００２４】 さらに、圧縮スプリング3 がアクチュエータ中に設けられ、そのスプリング3 はコンタクト2 のスイッチオン状態において（図８参照）圧縮され、したがって
、 所望の接触圧力を得るためにコンタクト2 の接触片を互いに圧接する。さらに、
コンタクト2 のスイッチオン状態においてこのコンタクト圧縮スプリング3 は第
１の位置の方向に付勢ロッド1 に予め加圧している。
、 所望の接触圧力を得るためにコンタクト2 の接触片を互いに圧接する。さらに、
コンタクト2 のスイッチオン状態においてこのコンタクト圧縮スプリング3 は第
１の位置の方向に付勢ロッド1 に予め加圧している。
【００２５】 １組のスイッチオンコイル5 と相互作用するコア4 はコンタクト付勢ロッド1 に取付けられている。これらのコイル5 はコア4 および磁極片6 を囲んでいる。
コア4 および磁極片6 は磁化可能な材料で構成されている。第１の位置において
、 すなわち図５に示されたコンタクト2 のスイッチオフ状態において、互いに対面
しているコア4 および磁極片6 の表面はそれらの間に空隙距離ｄ1 を有している
。 アクチュエータがスイッチオフ状態から移動されるとき、図５に示されているコ
ンタクト付勢ロッド1 の第１の位置からスイッチオン状態に移動されて、図７に
示されるコンタクト付勢ロッド1 の第２の位置にされるとき、１組のコイル5 は
短時間付勢され、コア4 と磁極片6 の対向する表面が互いにできるだけ接近する
ようにコア4 は磁極片6 の方向に移動される。その結果、予め偏倚されて圧力を
与えられていたスプリング3 は図８に示されるようにさらに加圧される。
コア4 および磁極片6 は磁化可能な材料で構成されている。第１の位置において
、 すなわち図５に示されたコンタクト2 のスイッチオフ状態において、互いに対面
しているコア4 および磁極片6 の表面はそれらの間に空隙距離ｄ1 を有している
。 アクチュエータがスイッチオフ状態から移動されるとき、図５に示されているコ
ンタクト付勢ロッド1 の第１の位置からスイッチオン状態に移動されて、図７に
示されるコンタクト付勢ロッド1 の第２の位置にされるとき、１組のコイル5 は
短時間付勢され、コア4 と磁極片6 の対向する表面が互いにできるだけ接近する
ようにコア4 は磁極片6 の方向に移動される。その結果、予め偏倚されて圧力を
与えられていたスプリング3 は図８に示されるようにさらに加圧される。
【００２６】 エネルギ効率についての考察によって短い励磁期間が選択されるようになるか
ら、付勢ロッドはコンタクト圧縮スプリング3 の力に対抗する第２の位置に保持
されなければならない。このために永久磁石装置7 が設けられ、それは示された
実施形態では永久磁石7 を含んでいる。これらの永久磁石の南北方向は付勢ロッ
ド1 の軸を横断する方向である。これらの永久磁石7 はアーマチュア8 と作用し
、 このアーマチュア8 はこの実施形態では磁化可能な材料で構成され、コンタクト
付勢ロッド1 の軸を横断する方向に延在する２個のアーマチュア素子9 を備えて
いる。図７に示されるように、コンタクト付勢ロッド1 はスイッチオン状態で、
図７に示される付勢ロッド1 の第２の位置に永久磁石7 とアーマチュア素子9 と
の間の吸引により保持されている。図７において関連した磁束回路IIは実線によ
り概略的に示され、図を明瞭にするために右側の永久磁石7 に対してのみ示され
ている。コイル5 の磁束回路は線Ｉで右側に対してのみ示されている。以下説明
するヨーク部分10は磁束回路ＩおよびIIが閉じることを確実にしている。
ら、付勢ロッドはコンタクト圧縮スプリング3 の力に対抗する第２の位置に保持
されなければならない。このために永久磁石装置7 が設けられ、それは示された
実施形態では永久磁石7 を含んでいる。これらの永久磁石の南北方向は付勢ロッ
ド1 の軸を横断する方向である。これらの永久磁石7 はアーマチュア8 と作用し
、 このアーマチュア8 はこの実施形態では磁化可能な材料で構成され、コンタクト
付勢ロッド1 の軸を横断する方向に延在する２個のアーマチュア素子9 を備えて
いる。図７に示されるように、コンタクト付勢ロッド1 はスイッチオン状態で、
図７に示される付勢ロッド1 の第２の位置に永久磁石7 とアーマチュア素子9 と
の間の吸引により保持されている。図７において関連した磁束回路IIは実線によ
り概略的に示され、図を明瞭にするために右側の永久磁石7 に対してのみ示され
ている。コイル5 の磁束回路は線Ｉで右側に対してのみ示されている。以下説明
するヨーク部分10は磁束回路ＩおよびIIが閉じることを確実にしている。
【００２７】 スイッチオンコイル5 および永久磁石7 の磁束回路ＩおよびIIがそれぞれ互い
に完全に分離されていることは明らかである。 永久磁石は、空隙が０．５mmより小さい場合であってもそれらの吸引力が空隙
によって無視できるように減少されるように構成されている。その結果、それら
はアクチュエータのスイッチオフ運動に影響を与えない。
に完全に分離されていることは明らかである。 永久磁石は、空隙が０．５mmより小さい場合であってもそれらの吸引力が空隙
によって無視できるように減少されるように構成されている。その結果、それら
はアクチュエータのスイッチオフ運動に影響を与えない。
【００２８】 既知のアクチュエータとは対照的に、使用されることが好ましい実施形態の本
発明によるアクチュエータの保持システムは、永久磁石7 と、アーマチュア素子
9 とを備え、永久磁石の磁束が実効的に空隙を２度横切る（磁束回路II参照）よ
うに形成されている。その結果、２倍の高い保持力が得られる。スイッチオフの
とき、保持パワー自体はスイッチオフ運動を妨害してスイッチオフ運動を遅らせ
る悪影響を有する。しかしながら、この設計では、二重の空隙が設けられている
ためスイッチオフのとき永久磁石がアーマチュアに作用する力は空隙が大きくな
るにしたがって非常に急速に小さくなり、そのため永久磁石による保持の悪影響
は非常に急速に消滅する。
発明によるアクチュエータの保持システムは、永久磁石7 と、アーマチュア素子
9 とを備え、永久磁石の磁束が実効的に空隙を２度横切る（磁束回路II参照）よ
うに形成されている。その結果、２倍の高い保持力が得られる。スイッチオフの
とき、保持パワー自体はスイッチオフ運動を妨害してスイッチオフ運動を遅らせ
る悪影響を有する。しかしながら、この設計では、二重の空隙が設けられている
ためスイッチオフのとき永久磁石がアーマチュアに作用する力は空隙が大きくな
るにしたがって非常に急速に小さくなり、そのため永久磁石による保持の悪影響
は非常に急速に消滅する。
【００２９】 スイッチオンコイル5 の磁束回路Ｉはコア4 、磁極片6 およびヨーク部分10を
通って形成される。 永久磁石装置はまた磁束案内素子11, 12を設けられ、それらは磁束をアーマチ
ュア素子9 の方向に導きそれを通過させる。 空隙ｄ1 およびｄ2 間の調整の必要がなくなるようにヨーク部分10および磁束
案内素子11, 12は単一体として構成されることが好ましい。
通って形成される。 永久磁石装置はまた磁束案内素子11, 12を設けられ、それらは磁束をアーマチ
ュア素子9 の方向に導きそれを通過させる。 空隙ｄ1 およびｄ2 間の調整の必要がなくなるようにヨーク部分10および磁束
案内素子11, 12は単一体として構成されることが好ましい。
【００３０】 さらに、コア4 およびアーマチュア素子9 は単一体として構成され、コア4 お
よびアーマチュア素子9 は接続部材13によって連結される。この接続部材13はコ
ア4 およびアーマチュア素子9 よりも小さい横断寸法を有していることが好まし
い。 アクチュエータはスイッチオフコイル14によりスイッチオフされ、このスイッ
チオフコイル14は励磁により生成される磁界が永久磁石の磁界と反対であるよう
に配置にされる。パルス形態の励磁はすでに十分である。スイッチオフエネルギ
はコンタクト圧縮スプリング3 が解放されることによって与えられ、必要であれ
ば付加的なスイッチオフスプリングによって与えられることもできる。
よびアーマチュア素子9 は接続部材13によって連結される。この接続部材13はコ
ア4 およびアーマチュア素子9 よりも小さい横断寸法を有していることが好まし
い。 アクチュエータはスイッチオフコイル14によりスイッチオフされ、このスイッ
チオフコイル14は励磁により生成される磁界が永久磁石の磁界と反対であるよう
に配置にされる。パルス形態の励磁はすでに十分である。スイッチオフエネルギ
はコンタクト圧縮スプリング3 が解放されることによって与えられ、必要であれ
ば付加的なスイッチオフスプリングによって与えられることもできる。
【００３１】 図９には既知のアクチュエータのスイッチオン電流Ｉが縦軸で示され、時間ｔ
か横軸で示されている。 時間ｔ0 において、電圧がスイッチオンコイルの端子に接続され、スイッチオ
ンコイルを流れるスイッチオン電流は実線によって示されるようにゆっくりと上
昇し、時間ｔ1 においてレベルＩ1 に達する。このレベルはアクチュエータのス
イッチオフ状態においてこのアクチュエータをスイッチオン状態に移動させるた
めに打勝つべき対抗力に関連している。時間ｔ1 において、アクチュエータによ
り付勢されたコンタクトのスイッチオン運動が開始し、時間ｔ2 においてコンタ
クトを互いに接触させる。時間ｔ2 以後、スイッチオン電流Ｉは再び上昇を開始
し、最大レベルまで上昇する。対抗力は、特に摩擦力、そのスイッチオフスプリ
ングのような要因に依存しており、それらの要因は特に温度の影響下で変化を生
じ易い。
か横軸で示されている。 時間ｔ0 において、電圧がスイッチオンコイルの端子に接続され、スイッチオ
ンコイルを流れるスイッチオン電流は実線によって示されるようにゆっくりと上
昇し、時間ｔ1 においてレベルＩ1 に達する。このレベルはアクチュエータのス
イッチオフ状態においてこのアクチュエータをスイッチオン状態に移動させるた
めに打勝つべき対抗力に関連している。時間ｔ1 において、アクチュエータによ
り付勢されたコンタクトのスイッチオン運動が開始し、時間ｔ2 においてコンタ
クトを互いに接触させる。時間ｔ2 以後、スイッチオン電流Ｉは再び上昇を開始
し、最大レベルまで上昇する。対抗力は、特に摩擦力、そのスイッチオフスプリ
ングのような要因に依存しており、それらの要因は特に温度の影響下で変化を生
じ易い。
【００３２】 上記の影響はスイッチオン電流のレベルＩ2 に対応する対抗力に対して上昇を
与える。もしも、電圧が時間ｔ0 においてスイッチオンコイルに供給されるなら
ば、スイッチング電流は図に実線で示されたように再び上昇し、鎖線で示される
ようにさらに上昇する。時間ｔ3 においてレベルＩ2 に到達し、その後アクチュ
エータのスイッチオン運動が開始する。時間ｔ5 においてアクチュエータによっ
て付勢されるべきコンタクトは互いに接触する。電流Ｉ1 に関係するスイッチオ
ン時間はそれ故ｔ2 −ｔ0 に等しく、一方レベルＩ2 の場合にはスイッチオン時
間はｔ5 −ｔ0 に等し、そのためスイッチオン時間は変化し、再現可能ではない
。 さらに、スイッチオン電流と関係する電圧も変化し、そのため低い電圧では、例
えばスイッチオン電流Ｉは破線で示された曲線で変化する。このグラフから認め
られるように、しきい値レベルＩ1 において、アクチュエータは時間ｔ4 におい
てスイッチオン運動を開始し、一方、しきい値レベルＩ2 におけるスイッチオン
運動は時間ｔ6 において開始される。それ故アクチュエータのスイッチオン時間
はまたスイッチオン電圧に可成の程度依存している。
与える。もしも、電圧が時間ｔ0 においてスイッチオンコイルに供給されるなら
ば、スイッチング電流は図に実線で示されたように再び上昇し、鎖線で示される
ようにさらに上昇する。時間ｔ3 においてレベルＩ2 に到達し、その後アクチュ
エータのスイッチオン運動が開始する。時間ｔ5 においてアクチュエータによっ
て付勢されるべきコンタクトは互いに接触する。電流Ｉ1 に関係するスイッチオ
ン時間はそれ故ｔ2 −ｔ0 に等しく、一方レベルＩ2 の場合にはスイッチオン時
間はｔ5 −ｔ0 に等し、そのためスイッチオン時間は変化し、再現可能ではない
。 さらに、スイッチオン電流と関係する電圧も変化し、そのため低い電圧では、例
えばスイッチオン電流Ｉは破線で示された曲線で変化する。このグラフから認め
られるように、しきい値レベルＩ1 において、アクチュエータは時間ｔ4 におい
てスイッチオン運動を開始し、一方、しきい値レベルＩ2 におけるスイッチオン
運動は時間ｔ6 において開始される。それ故アクチュエータのスイッチオン時間
はまたスイッチオン電圧に可成の程度依存している。
【００３３】 しきい値レベルおよび、またはアクチュエータのスイッチオンに対する供給電
圧の小さい変動下におけるスイッチオン時間の比較的高い変動は、コンタクト付
勢ロッド1 に作用するロック装置16が使用されることによって本発明により減少
させることができる。このロック装置16はコンタクト付勢ロッド1 がアクチュエ
ータのスイッチオフ状態に対応する第１の位置をとるときロックされた状態に移
動する。スイッチオン電圧または電流がスイッチオンされたとき、ロック装置16
はスイッチオン電流がスイッチオンされた瞬間から予め定められた期間が経過す
るまでロックされた状態に保持される。この期間はコンタクト付勢ロッド1 に作
用する力の成長時間よりも大きく、それはコンタクト付勢ロッド1 の第１の位置
において発生する対抗力に打勝つために必要とされる。換言すると、たとえばこ
の期間はｔ6 −ｔ0 よりも大きく、時間ｔ6 は相互に補強しあう影響の累積効果
の下で予想される最大時間である。
圧の小さい変動下におけるスイッチオン時間の比較的高い変動は、コンタクト付
勢ロッド1 に作用するロック装置16が使用されることによって本発明により減少
させることができる。このロック装置16はコンタクト付勢ロッド1 がアクチュエ
ータのスイッチオフ状態に対応する第１の位置をとるときロックされた状態に移
動する。スイッチオン電圧または電流がスイッチオンされたとき、ロック装置16
はスイッチオン電流がスイッチオンされた瞬間から予め定められた期間が経過す
るまでロックされた状態に保持される。この期間はコンタクト付勢ロッド1 に作
用する力の成長時間よりも大きく、それはコンタクト付勢ロッド1 の第１の位置
において発生する対抗力に打勝つために必要とされる。換言すると、たとえばこ
の期間はｔ6 −ｔ0 よりも大きく、時間ｔ6 は相互に補強しあう影響の累積効果
の下で予想される最大時間である。
【００３４】 この期間はスイッチオン電流の関数として設定され、コンタクト付勢ロッド1 の第１の位置において発生する対抗力に打勝つために必要とされるレベルよりも
高いレベルにスイッチオンコイルを流れる電流が到達するとき消滅することが好
ましい。スイッチオン運動の開始はそれ故スイッチオフ状態におけるアクチュエ
ータの可変対抗力とは無関係である。別の実施形態では、この期間はｔ6 −ｔ0 よりも大きい独立した固定された期間を有する。ここで、ｔ＞ｔ0 ではＩは大き
く、それ故、力は大きい。ロックのない状態と比較して小さいスイッチオンコイ
ルで十分である。その理由はスイッチオンコイルがさらに良好に利用されるから
である。
高いレベルにスイッチオンコイルを流れる電流が到達するとき消滅することが好
ましい。スイッチオン運動の開始はそれ故スイッチオフ状態におけるアクチュエ
ータの可変対抗力とは無関係である。別の実施形態では、この期間はｔ6 −ｔ0 よりも大きい独立した固定された期間を有する。ここで、ｔ＞ｔ0 ではＩは大き
く、それ故、力は大きい。ロックのない状態と比較して小さいスイッチオンコイ
ルで十分である。その理由はスイッチオンコイルがさらに良好に利用されるから
である。
【００３５】 ロックされないときのスイッチオン特性が図９の曲線の右側の部分に示されて
おり、ロックされないパルスは時間ｔ10において放出され、時間ｔ11−ｔ10はス
イッチオンのロックのない応答時間である。
おり、ロックされないパルスは時間ｔ10において放出され、時間ｔ11−ｔ10はス
イッチオンのロックのない応答時間である。
【００３６】 この応答時間はロックされないアクチュエータの場合の応答時間よりも遥かに
小さく、しかも、再現性がある。スイッチングの瞬間ｔ12およびｔ12' は許容誤
差の結果として変化するスイッチオンコイル電流に関係し、ロックされないスイ
ッチングの瞬間を示しているｔ2 およびｔ5 よりもずっと近接している。
小さく、しかも、再現性がある。スイッチングの瞬間ｔ12およびｔ12' は許容誤
差の結果として変化するスイッチオンコイル電流に関係し、ロックされないスイ
ッチングの瞬間を示しているｔ2 およびｔ5 よりもずっと近接している。
【００３７】 図５および６はロック装置16の電磁型の構成を示し、一方図７および８はロッ
ク装置16の機械的の構成を示している。
ク装置16の機械的の構成を示している。
【００３８】 図５および６に示されているロック装置16は永久磁石17を備え、それは斜線の
区域で示されているアクチュエータを固定した位置に配置されている。図５およ
び６に示されているスイッチオフ位置において、アーマチュア素子9 は磁極プレ
ート18で支持され、それ故、スイッチオフ状態において、永久磁石の磁気回路は
磁極プレート18およびアーマチュア素子9 を横切って閉じている。その結果、ア
ーマチュア素子9 は関連するコア4 およびコンタクト付勢ロッド1 と同様にその
位置に保持される。ロック装置16はさらに巻線20を有するコイル19が設けられて
おり、コイルのコアは磁極プレート18で支持されている。
区域で示されているアクチュエータを固定した位置に配置されている。図５およ
び６に示されているスイッチオフ位置において、アーマチュア素子9 は磁極プレ
ート18で支持され、それ故、スイッチオフ状態において、永久磁石の磁気回路は
磁極プレート18およびアーマチュア素子9 を横切って閉じている。その結果、ア
ーマチュア素子9 は関連するコア4 およびコンタクト付勢ロッド1 と同様にその
位置に保持される。ロック装置16はさらに巻線20を有するコイル19が設けられて
おり、コイルのコアは磁極プレート18で支持されている。
【００３９】 電流がスイッチオンコイル5 に供給されるとき、アクチュエータは図５および
６に示されたスイッチオフ状態に保持されており、それ故、コンタクト付勢ロッ
ド1 はその第１の位置に保持され、前記付勢ロッド1 によって付勢されたコンタ
クトは他がいに分離されて保持されている。電流がスイッチオンされた後、スイ
ッチオンコイル5 中の電流は成長、すなわち増加する。アクチュエータは対抗力
が成長しても、スイッチオン電流のスイッチオン時間に続く予め選択された期間
後に電流がコイル19の巻線20に供給されその電流が永久磁石17の磁界が消去され
るような大きさおよび方向を有するようになるまでスイッチオフ状態を保持する
。 それから、スイッチオンコイル5 に対するスイッチオン電流の作用によって、コ
ンタクト付勢ロッド1 はコンタクト2 が閉じるスイッチオン状態に移動すること
ができる。閉じたコンタクト2 を有するアクチュエータのスイッチオン状態は図
７および８に示されているが、しかしながらこれらの図は機械的ロック装置を有
するアクチュエータを示している。
６に示されたスイッチオフ状態に保持されており、それ故、コンタクト付勢ロッ
ド1 はその第１の位置に保持され、前記付勢ロッド1 によって付勢されたコンタ
クトは他がいに分離されて保持されている。電流がスイッチオンされた後、スイ
ッチオンコイル5 中の電流は成長、すなわち増加する。アクチュエータは対抗力
が成長しても、スイッチオン電流のスイッチオン時間に続く予め選択された期間
後に電流がコイル19の巻線20に供給されその電流が永久磁石17の磁界が消去され
るような大きさおよび方向を有するようになるまでスイッチオフ状態を保持する
。 それから、スイッチオンコイル5 に対するスイッチオン電流の作用によって、コ
ンタクト付勢ロッド1 はコンタクト2 が閉じるスイッチオン状態に移動すること
ができる。閉じたコンタクト2 を有するアクチュエータのスイッチオン状態は図
７および８に示されているが、しかしながらこれらの図は機械的ロック装置を有
するアクチュエータを示している。
【００４０】 期間は、アクチュエータの運動部分が運動を開始するアクチュエータの張力の
成長時間よりも長くなるように選択される。期間の長さはスイッチオン電流から
導出されても固定された値であってもよい。
成長時間よりも長くなるように選択される。期間の長さはスイッチオン電流から
導出されても固定された値であってもよい。
【００４１】 図７および８に示された機械的ロック装置16は２つのロック素子を備え、それ
はコンタクト付勢ロッドの第１の位置で互いに結合してコンタクト付勢ロッドを
この位置に固定して保持する。図７および８に示された実施形態において、アー
マチュア素子9 に固定されたキャッチ21によって１つのロック素子が形成されて
いる。その場合に、他方のロック素子はピン23を中心に回動するグリップキャッ
チ22の形態である。このグリップキャッチ22は図示の位置で圧縮スプリング24に
よって予め圧力を与えられている。グリップキャッチ22の位置は制御装置によっ
て変化されることができ、その制御装置はこの場合に、通常の低電力の電磁型ア
クチュエータであってもよい概略的に図に示された補助アクチュエータ25によっ
て形成されている。
はコンタクト付勢ロッドの第１の位置で互いに結合してコンタクト付勢ロッドを
この位置に固定して保持する。図７および８に示された実施形態において、アー
マチュア素子9 に固定されたキャッチ21によって１つのロック素子が形成されて
いる。その場合に、他方のロック素子はピン23を中心に回動するグリップキャッ
チ22の形態である。このグリップキャッチ22は図示の位置で圧縮スプリング24に
よって予め圧力を与えられている。グリップキャッチ22の位置は制御装置によっ
て変化されることができ、その制御装置はこの場合に、通常の低電力の電磁型ア
クチュエータであってもよい概略的に図に示された補助アクチュエータ25によっ
て形成されている。
【００４２】 アクチュエータがスイッチオフコイル4 に電流を供給することによってスイッ
チオフ状態に移動されるとき、キャッチ21およびグリップキャッチ22は特にそれ
らキャッチのフック形状の自由端によって互いに結合される。それからアクチュ
エータにおける切替えのために電流がスイッチオンコイル5 に供給される場合、
キャッチ21および22間の結合は、グリップキャッチ22が右に回転してそれによっ
てキャッチ21がグリップキャッチ22から解除されることができるように電圧また
は電流が補助アクチュエータ25に供給されるまで保持される。このロック装置16
の機械的設計はまた、コンタクト付勢ロッド1 の第１の位置で生じる対抗力に打
ち勝つために必要とされるコンタクト付勢ロッド上の力の成長時間よりも大きい
期間が経過するまでアクチュエータのスイッチオフ状態を維持する この場合にもまた、期間はスイッチオンコイルに供給される電流から導出され
ることが可能であり、或いは独立の固定した値であってもよい。
チオフ状態に移動されるとき、キャッチ21およびグリップキャッチ22は特にそれ
らキャッチのフック形状の自由端によって互いに結合される。それからアクチュ
エータにおける切替えのために電流がスイッチオンコイル5 に供給される場合、
キャッチ21および22間の結合は、グリップキャッチ22が右に回転してそれによっ
てキャッチ21がグリップキャッチ22から解除されることができるように電圧また
は電流が補助アクチュエータ25に供給されるまで保持される。このロック装置16
の機械的設計はまた、コンタクト付勢ロッド1 の第１の位置で生じる対抗力に打
ち勝つために必要とされるコンタクト付勢ロッド上の力の成長時間よりも大きい
期間が経過するまでアクチュエータのスイッチオフ状態を維持する この場合にもまた、期間はスイッチオンコイルに供給される電流から導出され
ることが可能であり、或いは独立の固定した値であってもよい。
【００４３】 補助アクチュエータ25またはコイル19の巻線20に対する制御電流は比較器（図
示せず）によって導出されることができ、スイッチオン電流は比較器の一方の入
力に供給され、基準電流はその他方の入力に供給され、その基準電流はコンタク
ト付勢ロッド1 の第１の位置における対抗力に打ち勝つために必要なレベルより
も大きい。補助アクチュエータ25またはコイル19の巻線20に対する制御電流は比
較器の出力から、必要に応じて増幅および処理した後、供給される。
示せず）によって導出されることができ、スイッチオン電流は比較器の一方の入
力に供給され、基準電流はその他方の入力に供給され、その基準電流はコンタク
ト付勢ロッド1 の第１の位置における対抗力に打ち勝つために必要なレベルより
も大きい。補助アクチュエータ25またはコイル19の巻線20に対する制御電流は比
較器の出力から、必要に応じて増幅および処理した後、供給される。
【００４４】 固定した時間の期間を有する実施形態において、固定された予め定められた期
間を有する時間スイッチ（図示せず）が使用され、その長さは上述の考察にした
がって選択されることができる。アクチュエータのスイッチオンコイルに対する
スイッチオン電流がスイッチオンされるとき、時間スイッチが付勢され、期間の
終りはスイッチオン電流がその最大レベルに到達した瞬間よりも後に位置させて
もよい。
間を有する時間スイッチ（図示せず）が使用され、その長さは上述の考察にした
がって選択されることができる。アクチュエータのスイッチオンコイルに対する
スイッチオン電流がスイッチオンされるとき、時間スイッチが付勢され、期間の
終りはスイッチオン電流がその最大レベルに到達した瞬間よりも後に位置させて
もよい。
【図１】 関連するコンタクトのスイッチオフ状態における本発明によるアクチュエータ
の付勢ロッドの軸に沿った断面図。
の付勢ロッドの軸に沿った断面図。
【図２】 前記状態にこのアクチュエータの側面図。
【図３】 スイッチオン状態におけるアクチュエータの断面図。
【図４】 図３に示したアクチュエータの側面図。
【図５】 関連するコンタクトのスイッチオフ状態における電磁型ロック装置を有する本
発明によるアクチュエータの１実施形態の付勢ロッドの軸に沿った断面図。
発明によるアクチュエータの１実施形態の付勢ロッドの軸に沿った断面図。
【図６】 前記状態における図５に示されたアクチュエータの側面図。
【図７】 スイッチオン状態における機械的ロック装置を有する本発明によるアクチュエ
ータの別の実施形態の断面図。
ータの別の実施形態の断面図。
【図８】 図７に示したアクチュエータの側面図。
【図９】 時間の関数として既知のアクチュエータと本発明によるアクチュエータのスイ
ッチオン電流のグラフ。
ッチオン電流のグラフ。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年３月２１日（２０００．３．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ 【要約の続き】 に永久磁石装置の磁界を消去するために励磁され、永久 磁石装置の磁束回路はスイッチオンコイルの磁束回路か ら分離されている。
Claims (19)
- 【請求項１】 スイッチオフ状態に対応する第１の位置とスイッチオン状態 に対応する第２の位置との間で縦方向に変位可能なコンタクト付勢ロッド(1) と
、 磁化可能な材料で構成されコンタクト付勢ロッド(1) に取付けられたコア(4) と
、 このコアと相互作用するスイッチオンコイル(5) と、磁化可能な材料で構成され
、 コアの方向を向いた表面がコンタクト付勢ロッドの第１の位置においてコンタク
ト付勢ロッドの変位方向に垂直なコアの表面から空隙距離を有して位置され前記
第２の位置で前記コアの表面に可能な限り接近している磁極片(6) と、磁化可能
な材料で構成され、磁極片とコアとを通るスイッチオンコイルの磁束回路を閉じ
るためのヨーク(10)と、第１の位置に前記コンタクト付勢ロッドを維持するため
の永久磁石装置と、第２の位置において第１の位置の方向にコンタクト付勢ロッ
ドに予め駆動力を与えるスプリングとを具備しているスイッチオンまたはスイッ
チオフ状態にコンタクトを移動する電磁型アクチュエータにおいて、 スイッチオフ(14)が設けられ、それは第２の位置から第１の位置へコンタクト
付勢ロッドを移動させるために、少なくとも一時的に永久磁石装置の磁界を消去
するために励磁され、永久磁石装置の磁束回路はスイッチオンコイル(5) の磁束
回路から分離されることを特徴とする電磁型アクチュエータ。 - 【請求項２】 付勢ロッド(1) の軸を横断する方向に延在する磁化可能な材 料で構成されたアーマチュア素子(9) がコンタクト付勢ロッド(1) に連結され、
永久磁石装置(89 は磁束案内素子(11, 12)を備えており、その磁束案内素子は磁
束をアーマチュア素子(9) の方向に導き、このアーマチュア素子(9) を通って導
くように構成されている請求項１記載のアクチュエータ。 - 【請求項３】 永久磁石装置(8) は少なくとも１つの永久磁石(7) を有し、 その永久磁石(7) はその南北方向がコンタクト付勢ロッド(1) の軸を横断する方
向になるように配置され磁束案内素子(11, 12)は磁石(7) の北極側と南極側に配
置され、それらの素子はコンタクト付勢ロッド(1) の軸に垂直な方向に延在する
表面を有し、それは第１の位置でアーマチュア素子(9) から空隙距離（ｄ2 ）を
隔てて位置し、第２の位置でアーマチュア素子(9) に近接して接触し、スイッチ
オフコイル(14)はコンタクト付勢ロッド(1) の軸に垂直でアーマチュア素子と反
対側に位置する平面に位置し、スイッチオフコイルの内側表面はコンタクト付勢
ロッド(1) の方向を向いている永久磁石の側面と整列して位置している請求項１
または２記載のアクチュエータ。 - 【請求項４】 スイッチオンコイル(5) のヨーク(10)と永久磁石装置の磁束 案内素子(11, 12)は単一のユニットを構成している請求項２または３記載のアク
チュエータ。 - 【請求項５】 コア(4) とアーマチュア素子(9) は単一ユニットとして構成 され、コアとアーマチュア素子は接続部材(13)によって接続されている請求項２
乃至４のいずれか１項記載のアクチュエータ。 - 【請求項６】 接続部材(13)はコア(4) とアーマチュア素子(9) よりも小さ い横断寸法を有している請求項５記載のアクチュエータ。
- 【請求項７】 コンタクト(2) のスイッチオン状態において、コア(4) と磁 極片(6) との間の空隙（ｄ1 ）は最小であるがゼロではない請求項４乃至６のい
ずれか１項記載のアクチュエータ。 - 【請求項８】 磁気シャント(15)が永久磁石の磁束回路(II)中に設けられて いる請求項２乃至７のいずれか１項記載のアクチュエータ。
- 【請求項９】 スプリング(3) がコンタクト圧縮スプリングによって少なく とも部分的に形成されている請求項１乃至５のいずれか１項記載のアクチュエー
タ。 - 【請求項１０】 スイッチオフ状態に対応する第１の位置とスイッチオン状 態に対応する第２の位置との間で縦方向に変位可能なコンタクト付勢ロッド(1) と、磁化可能な材料で構成されコンタクト付勢ロッド(1) に取付けられているコ
ア(4) と、このコア(4) と相互作用するスイッチオンコイル(5) と、磁化可能な
材料で構成され、コアの方向を向いた表面がコンタクト付勢ロッドの第１の位置
においてはコンタクト付勢ロッドの変位方向に垂直に延在するコアの表面から空
隙距離（ｄ1 ）を有して位置され前記第２の位置においては前記コアの表面に可
能な限り接近している磁極片(6) と、磁化可能な材料で構成され、磁極片(6) と
コア(4) とを通るスイッチオンコイル(5) の磁束回路を閉じるためのヨーク(10)
とを具備しているスイッチオンまたはスイッチオフ状態にコンタクト(2) を移動
する電磁型アクチュエータにおいて、 コンタクト付勢ロッド(1) に作用するロック装置(16)が設けられ、コンタクト
付勢ロッドが第１の位置をとるときロックされた状態に移動し、スイッチオンコ
イル(5) に電流が供給された瞬間後予め定められた期間後にロックを解除され、
その期間は、コンタクト付勢ロッドの第１の位置において生じる反対方向の力を
克服するために必要なコンタクト付勢ロッド上の力の成長時間よりも長いことを
特徴とする電磁型アクチュエータ。 - 【請求項１１】 前記期間は、スイッチオンコイル(5) を通る電流がコンタ クト付勢ロッド(1) の第１の位置において生じる反対方向の力に打勝つために必
要なレベルよりも高いレベルに到達したとき終了する請求項１０記載のアクチュ
エータ。 - 【請求項１２】 前記期間は独立した固定された期間である請求項１０また は１１記載のアクチュエータ。
- 【請求項１３】 ロック装置(16)は永久磁石(17)を具備し、それは第１の位 置においてコンタクト付勢ロッド(1) を保持し、コイル(19)は永久磁石(17)の磁
界を消去する請求項１０乃至１２のいずれか１項記載のアクチュエータ。 - 【請求項１４】 比較器が設けられ、スイッチオンコイル(5) のスイッチオ ン電流がその１入力に供給され、基準信号が他方の入力に供給され、その出力が
コイル(19)に結合されている請求項１３記載のアクチュエータ。 - 【請求項１５】 コイル(19)が固定された予め定められた期間を有する時間 スイッチによって制御される請求項１３記載のアクチュエータ。
- 【請求項１６】 ロック装置(16)が２つのロック素子を具備し、それはコン タクト付勢ロッド(1) の第１の位置において互いに結合されてこの位置に固定さ
れてコンタクト付勢ロッドを保持し、制御装置が設けられて所定の期間後にロッ
ク素子を解放する請求項１０乃至１２のいずれか１項記載のアクチュエータ。 - 【請求項１７】 制御装置は電磁型補助アクチュエータである請求項１３記 載のアクチュエータ。
- 【請求項１８】 比較器が設けられ、スイッチオンコイル(5) のスイッチオ ン電流がその１入力に供給され、基準信号が他方の入力に供給され、その出力が
コイルに結合されている請求項１６または１７記載のアクチュエータ。 - 【請求項１９】 制御装置が固定された予め定められた期間を有する時間ス イッチによって制御される請求項１６または１７記載のアクチュエータ。
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