JP2002112518A - 電磁式リニアアクチュエータおよび回路しゃ断器のリモート操作装置 - Google Patents
電磁式リニアアクチュエータおよび回路しゃ断器のリモート操作装置Info
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Abstract
操作装置のアクチュエータとして操作,取扱性に有効な
電磁式リニアアクチュエータを提供する。 【解決手段】左右側面に永久磁石3を付設した可動子2
と、該可動子を挟んでその両側に対向配置したE字形磁
性コア4,5,および該磁性コアの中央脚4a,5aに
巻装した励磁コイル6からなる左右一対の電磁石との組
合せからなり、かつ電磁石の磁極に対向して可動子に付
設した永久磁石のN−S磁極間の距離をA、前記E字形
磁性コアの中央磁極と両端の磁極との間の距離をBとし
てB<A<2Bに設定し、前記励磁コイルに流す励磁電
流の方向を切換えて可動子を二つの動作位置の間で反転
移動動作させる。
Description
電用回路しゃ断器)の開閉操作用として好適な電磁式リ
ニアアクチュエータ、および該電磁式リニアアクチュエ
ータでしゃ断器の操作ハンドルを駆動する回路しゃ断器
のリモート操作装置に関する。
置として、駆動モータに減速歯車,送りねじ機構,ある
いはラック/ピニオン機構を組合せ、モータの回転を直
線運動に変換して回路しゃ断器の操作ハンドルをON,
OFF位置に切換えるようにした方式のものが従来より
製品として実用化されている。
来の回路しゃ断器用リモート操作装置は、製作コスト,
および取扱い面で次記のような難点がある。すなわち、 (1) ギヤードモータとねじ式,あるいはラック・ピニオ
ン式の伝動機構を用いているために構造が複雑で大形化
し、かつ製品価格も高い。
器をON,OFF,リセット操作するにはかなり大きな
力を要することから、リモート操作装置に使用するギヤ
ードモータは減速比が大きく、このために停電時などに
回路しゃ断器をOFFに切換えるには、リモート操作装
置を組付けたまま手動で回路しゃ断器をOFF位置に操
作することが困難である。
り、その目的は遠隔制御で回路しゃ断器をON,OF
F,リセット操作するリモート操作装置などの用途に好
適な電磁式リニアアクチュエータ、および該電磁式リニ
アアクチュエータを採用した回路しゃ断器のリニア操作
装置を提供することにある。
に、本発明では電磁式リニアアクチュエータを次記のよ
うに構成するものとする。 (1) 左右側面に永久磁石を付設した可動子と、該可動子
を挟んでその両側に対向配置したE字形磁性コア,およ
び該磁性コアの中央脚に巻装した励磁コイルからなる左
右一対の電磁石との組合せからなり、かつ電磁石の磁極
に対向して可動子に付設した永久磁石のN−S磁極間の
距離をA、前記E字形磁性コアの中央磁極と両端の磁極
との間の距離をBとしてB<A<2Bに設定し、前記励
磁コイルに流す励磁電流の方向を切換えて可動子を二つ
の動作位置の間で反転動作させるように構成する(請求
項1)。
継鉄を挟んでその左右側面に付設した2組の永久磁石と
からなり、かつ各組の永久磁石をそれぞれ2個の永久磁
石に分けて継鉄の両端側面に取付ける(請求項2)。 (3) 前項(2) において、継鉄を挟んで向かい合う一方の
永久磁石の磁極をN極,他方の永久磁石の磁極をS極に
設定する(請求項3)。
を巻装した可動子と、該可動子を挟んでその両側に対向
配置した一対のE字形磁性コア,および各磁性コアの中
央脚に巻装した励磁コイルとからなる左右一対の電磁石
との組合せからなり、かつ可動子の両端磁極間の距離を
A、前記磁性コアの中央磁極と両端の磁極との間の距離
をBとしてB<A<2Bに設定し、前記の各励磁コイル
に流す励磁電流の方向を切換えて可動子を二つの動作位
置の間で反転動作させるように構成する(請求項4)。
いて、電磁石の励磁コイルに流す電流の方向を切換える
と、電磁石と可動子の磁極間に働く磁気推力の向きが反
転して可動子が一方の動作位置から反対側の動作位置に
移動するように反転動作する。ここで、可動子を挟んで
その両側に電磁石を配置した構成により電磁石2基分に
相応した大きな駆動力が確保できるとともに、動作時に
は左右の電磁石と可動子との間でその移動方向と直角方
向に働く磁気吸引力が互いに相殺し合うので、これによ
り可動子を移動方向に案内支持するガイド機構に加わる
摩擦力が低減する。また、可動子の継鉄を挟んで向かい
合う永久磁石の一方をN極,他方をS極に設定すること
で、継鉄は断面積が小さくても磁気飽和することがな
く、これによりアクチュエータの小型化が図れる。
ト操作装置は、前記の電磁式リニアアクチュエータの可
動子を回路しゃ断器の操作ハンドルに連繋させ、励磁コ
イルの通電制御によるリニアアクチュエータの反転動作
で回路しゃ断器をON,OFF,リセット位置に切換え
操作する(請求項5)ものとする。かかる構成で、電磁
式リニアアクチュエータに外部から回路しゃ断器のO
N,OFF,リセット指令を与えると、その信号に対応
してリニアアクチュエータの可動子が移動動作し、回路
しゃ断器の操作ハンドルをON,OFF,リセット位置
に切換える。また、このリモート操作装置はギヤードモ
ータとねじ式,ラック・ピニオン式伝動機構を組み合わ
せた従来装置に比べて部品点数も少なく、かつ構造も単
純で安価に製作できる。しかも、回転を直線運動に変換
する歯車機構などを用いないので、停電中でもリモート
操作装置を回路しゃ断器に組付けたまま、手動で回路し
ゃ断器のハンドルをOFF位置に切換え操作できる。
その操作ハンドルと連繋する接点開閉機構はトグルリン
ク機構,開閉ばね,ラッチ機構を組合せた構成になる。
ここで、前記のリモート操作装置を用いて回路しゃ断器
のハンドルをON,OFF,リセット位置に駆動する際
に要する操作力(=操作ハンドルの反力)は、前記した
接点開閉機構との関連からOFF操作<ON操作<リセ
ット操作の関係となり、特に回路しゃ断器がトリップ動
作した後にハンドルをトリップ位置からリセット位置に
操作して接点開閉機構のラッチをリセットさせる際に
は、ストロークの後半で大きな反力が加わるようになる
(なお、ハンドルの反力−変位特性については図7bで
後述する)。
作装置に採用する電磁式リニアアクチュエータについ
て、回路しゃ断器をON,OFF,リセット操作する際
にハンドルを介してリニアアクチュエータに作用する反
力−変位特性に対応して、OFF側のストローク後半で
推力が増加する推力−変位特性を持たせるようにする
(請求項6)ものとし、具体的には電磁リニアアクチュ
エータを次記のような構成とすることによりOFF操作
ストローク後半での推力増強に対応させることができ
る。
磁極との間の距離を中央磁極とON側磁極との間の距離
よりも小に設定する(請求項7)。 (2) E字形磁性コアのOFF側磁極に、その終端から突
き出して可動子の端面と対峙する突起状磁極を設ける
(請求項8)。 (3) E字形磁性コアのOFF側磁極と該磁極に対峙する
可動子磁極の磁極面、もしくはE字形磁性コアのOFF
側磁極面のみを可動子の移動方向に対して傾斜させる
(請求項9)。
の磁極強さを、ON側に付設した永久磁石よりも大に設
定する(請求項10)。 (5) 前項(1) に(2) 〜(4) のいずれかの併用して構成す
る(請求項11)。
の実施例に基づいて説明する。 〔実施例1〕まず、本発明の請求項1に対応する電磁式
リニアアクチュエータの構成を図1に示す。この実施例
では、電磁式リニアアクチュエータ1が、可動子2と、
その左右側面に取付けた永久磁石3と、可動子2を挟ん
でその左右両側の対称位置に配した左右一対の電磁石と
から構成されている。ここで、電磁石はE字形磁性コア
4,5と各磁性コア4,5の中央脚4a,5aにボビン
6aを介して巻装した励磁コイル6とからなる。また、
永久磁石3はその長手方向に着磁されたものであり、図
示例では左側の永久磁石と右側の永久磁石とで磁極の極
性(N,S極)を逆極性に設定し、かつ可動子2に付設
した永久磁石3のN−S磁極間の距離(可動子2の全
長)をA、電磁石のE字形磁性コア4,5における中央
磁極(中央脚4a,5a)と外側の磁極(外脚4b,4
c,および反対側の外脚5b,5c)との間の距離をB
として、B<A<2Bとなるように設定されている。な
お、図示してないが、可動子2はガイド棒,レールなど
のガイド機構を介して動作方向(図示の上下方向)へス
ライド可能に案内支持されている。
線位置にあって励磁コイル6が非励磁の状態では、永久
磁石3とE字形磁性コア4,5との間に働く磁気力によ
り可動子2はこの位置に吸引保持されている。この状態
から励磁コイル6に直流電流を流すと、E字形磁性コア
4,5の中央脚4a,5a,および外脚4b,4cおよ
び5b,5cの磁極面には励磁コイル6の電流方向に対
応した起磁力によってN,S極が現れ、永久磁石3の
N,S極との間で磁気反発力,吸引力が作用するように
なる。
aがN極,外脚4b.4cがS極となるように、また右
側の磁性コア5はその中央極5aがS極、外脚5b,5
cがN極となるように各磁性コア4,5に巻装した励磁
コイル6の電流方向を制御すると、永久磁石3との間に
働く磁気反発力,吸引力により可動子2が図示実線の動
作位置から上方に駆動されて鎖線で示す動作位置に移動
する。また、この状態から励磁コイル6に流す電流の向
きを切換えて磁極の極性を反転させると、可動子2は鎖
線位置から元の実線位置に戻るように反転動作する。つ
まり、励磁コイル6に流す電流の向きが反転するたび
に、可動子2が反転動作して一方の動作位置から他方の
動作位置に移動する。
挟んで電磁石の磁気コア4,5を左右対称位置に対向さ
せたことにより、励磁コイル6の通電により可動子2に
働く駆動力は個々の磁性コアとの間に作用する磁気推力
の2倍となる。しかも、磁気コア4,5と可動子2の永
久磁石3との間に働く可動子移動方向と直角方向の磁力
は互いに打ち消し合って相殺されるので、これにより可
動子2はガイド棒,ガイドレールなどの案内機構との間
に大きな摩擦抵抗を受けずにスムーズに移動させること
ができる。
応する応用実施例を示すものである。この実施例におい
ては、可動子2が継鉄(磁性体)2aに対して、その左
右側面に図示のようにN,S極を厚さ方向に着磁した2
枚の永久磁石3a,3bが上下端に振り分けて互いに逆
極性となるように取付けてある。また、可動子2の両側
に配した電磁石のE字形磁性コア4,5および励磁コイ
ル6は図1と同様な構成になる。なお、この実施例では
可動子2の上端側では永久磁石3aのN極が、下端側で
は永久磁石3bのS極が磁性コア4,5にそれぞれ対向
しており、この極性に合わせて操作時には磁性コア4,
5の励磁コイル6に流す電流の向きを制御するようにし
ている。
磁石3aと3bに跨がる磁路を形成しており、磁性コア
4,5の励磁コイル6に流す電流の向きを切り換えるこ
とにより、可動子2との間に働く磁気推力の向きが反転
して可動子2が一方から他方の動作位置に移動する。な
お、図3はこの実施例で励磁コイル6を励磁した状態で
の磁力線分布を表している。
た本発明の請求項3に対応する実施例を図4に示す。こ
の実施例は、先記実施例2と比べて可動子2の左右側面
に付設した永久磁石3a,3bの極性が次のように設定
されている。すなわち、可動子継鉄2aの右側に付設し
た上下の永久磁石3a,3bは図2と同じ極性である
が、左側に付設した永久磁石は右側の永久磁石と逆極性
となるように設定されており、継鉄2aを挟んで左右の
永久磁石のN極とS極が対面している。
その左側の上下に配した永久磁石の間の磁束と、右側の
上下に配した永久磁石の間の磁束とは逆向きで相殺し合
うため、継鉄2aの断面積を縮小しても磁気飽和の影響
を受けることがなく、アクチュエータを小型化するのに
有利となる。 〔実施例4〕図5は本発明の請求項4に対応する電磁式
リニアアクチュエータの実施例を示すものである。この
実施例においては、可動子2の継鉄2aを断面I字形と
してその上下端を磁極部2cとし、継鉄2aの中央部分
には永久磁石に代えて励磁コイル7を巻装した構成にな
り、この可動子2を挟んでその左右両側には先記の各実
施例と同様にE字形磁性コア4,5の中央脚4a,5a
に励磁コイル6を巻装した電磁石を配置してリニアアク
チュエータを構成している。
流を流すと、その電流の向きに応じて可動子2の上下磁
極2bにN,S極が現れ、電磁石の磁性コア4,5との
間で電磁吸引力,反発力が作用する。これにより前記実
施例1,2と同様に可動子2に上方,あるいは下方の電
磁推力が作用して可動子2が二つの動作位置間で移動動
作する。
び7の通電を絶つと起磁力が零となって可動子2は磁力
の拘束を受けずにフリーの状態となる。したがって、後
記のように当該リニアアクチュエータを回路しゃ断器の
リモート操作装置に適用すれば、停電でリモート操作装
置が動作しない状況下でも、磁気的な拘束力を受けずに
回路しゃ断器のハンドルを手動操作で楽に切り換えるこ
とができる。
アクチュエータを採用して構成した本発明の請求項5に
対応する回路しゃ断器のリモート操作装置,およびその
遠隔操作制御回路の原理的な構成を図6(a),(b) に示
す。図6(a) において、8は回路しゃ断器、9は回路し
ゃ断器のリモート操作装置である。該リモート操作装置
9は、電磁式リニアアクチュエータ1、および該リニア
アクチュエータの永久磁石付き可動子2に結合した凹形
のアタッチメント10との組立体からなり、しゃ断器ケ
ースに装着した状態でアタッチメント10を回路しゃ断
器8のハンドル8aの頭に係合させている。なお、リニ
アアクチュエータ1の可動子2はガイド棒1aでスライ
ド可能に案内支持されている。また、リモート操作装置
9におけるアクチュエータの励磁コイル6には、直流電
源11と切換スイッチ12を組合せたリモート制御回路
13が配線14を介して接続されている。なお、図6
(b) は操作ハンドル8aのON,OFF,トリップ,リ
セットの各位置を表した図である。
3側で切換スイッチ12を介して回路しゃ断器8のリモ
ート操作装置9に操作指令を与えると、リモート操作装
置9に組み込んだリニアアクチュエータ1の励磁コイル
6が励磁され、その励磁電流の向きに対応して可動子2
が反対側の動作位置に駆動されるとともに、この可動子
2の動きに操作ハンドル8aが従動して回路しゃ断器8
がON,OFF,リセット操作される。
ュエータに図2の電磁式リニアアクチュエータを採用
し、このリモート操作装置9を使って回路しゃ断器8を
ON,OFF,リセット操作する場合を例に、そのON
側,OFF側の操作行程でリニアアクチュエータに発生
する電磁推力を図7(a) の推力−変位特性で表し、また
図7(b) には回路しゃ断器8をON,OFF,リセット
する際にハンドルに加わる反力−変位特性を表す。各図
において、横軸は電磁式リニアアクチュエータにおける
電磁石のE字形磁性コアの中心を基点とした可動子の移
動(ON,OFF方向)の相対位置(distance) を、縦
軸には力 (force)と方向(ON側:+,OFF側:−)
を表している。なお、この推力−変位特性,および反力
−変位特性は発明者等がシミュレーション手法で求めた
ものである。
磁して可動子をON方向に駆動する際に発生する推力
を、特性線Bは電磁石を逆方向に励磁して可動子をOF
F,リセット方向に駆動する際に発生する推力を、特性
線Cは電磁石が非励磁状態での永久磁石の磁力による推
力を表しており、電磁石を励磁した場合の推力はON,
OFF方向とも相対位置0,つまり可動子が電磁石の磁
性コアの中心に相対位置している場合に最大となってい
る。
しゃ断器のハンドルをON操作する際にハンドルを介し
てリモート操作装置の電磁式リニアアクチュエータに加
わる反力を、特性線EはOFF操作する際の反力を、ま
た特性線Fは回路しゃ断器がトリップ動作した後にハン
ドルをトリップ位置からリセット位置に向けてOFF側
に移動する際に加わる反力を表している。この特性図か
ら判るように、回路しゃ断器をON,OFF,リセット
操作する際に加わる反力の大きさは、OFF操作<ON
操作<リセット操作の関係にある。また、ON操作,O
FF操作時の反力は相対位置のほぼ中央に集中している
のに対し、リセット操作時の反力は中央から外れたOF
F操作ストロークの後半に集中している。これは、ハン
ドルをトリップ位置からリセット位置に移動して接点開
閉機構のラッチをラッチ受けに係合させる際に、ばね力
がOFF位置を過ぎるあたりから反力として加わるため
である。
特有なものであり、このような負荷条件の下でリモート
操作装置を使って回路しゃ断器のハンドルをON,OF
F,リセット位置に操作するには、この反力−変位特性
を上回るリモート操作装置の推力(機械的な出力)が必
要となる。ところで、図7(a) で表した推力−変位特性
と図7(b) の反力−変位特性を比べた場合に、推力はO
N,OFF操作行程のいずれでもピークが相対位置0付
近にあるのに対して、反力はOFF操作行程での後半に
ピークがあり、推力−変位特性と反力−変位特性との間
の整合性が低い。したがって、このままでリセット操作
の反力を上回る大きな推力をリモート操作装置で発生さ
せるには、電磁式リニアアクチュエータの電磁石に大き
な電流を供給してその起磁力を高める必要がある。しか
しながら、アクチュエータの電磁石に大きな電流を流す
にはその電流容量が増して鉄心,コイルの大形化を招く
ほか、図7(b) のON,OFF位置への操作に対応する
反力(特性線D,E)に対してはアクチュエータの推力
(特性線A,B)が過剰となって電力の利用効率が低下
する。
れば、図6のリモート操作装置9に採用する電磁式リニ
アアクチュエータ1について、その推力−変位特性と反
力−変位特性との整合化を図り、OFF側に操作するス
トローク後半で推力を増加させることができ、これによ
り先記のように電流容量の大きな電磁石を使わずに、小
型,小容量の電磁式リニアアクチュエータでも回路しゃ
断器のON,OFF,リセット操作に十分対応させるこ
とができる。
項7に対応する電磁式リニアアクチュエータの実施例を
示すものである。この実施例においては、その基本構成
は図2,あるいは図3に示したものと同様であるが、電
磁石のE字形磁性コア4,5に関しては、その中央脚4
a,5aと一方の外側脚4b,5bとの間の間隔d1 に
対して、他方の外側脚4c,5cとの間の間隔d2 が小
(d1 >d2 )に設定されている。なお、図示は可動子
2が磁性コア4,5の中心に相対位置した状態を表して
おり、図6との対応で回路しゃ断器のON操作時には可
動子2を左側に駆動し、OFF操作,リセット操作時に
は可動子2を右側に駆動するものとする。また、これに
合わせて磁性コア4,5の中央脚4a,5aを中央磁
極、左側脚4b,5bをON側磁極、右側脚4c,5c
をOFF側磁極と定義する。
極と可動子2に付設した永久磁石3a,3bとの相対位
置の関係から、図8(a) の特性図で表すように電磁石励
磁コイル6の非励磁状態での永久磁石3a,3bによる
推力−変位特性は特性線Cで表すように推力の反転する
位置が中心位置0よりOFF側に変位している。これに
より、永久磁石による推力がバイアス推力として作用
し、励磁コイル6を励磁した状態での推力−変位特性線
A,Bは、先に述べた図7(b) の特性線のパターンと比
べて推力のピークが左右に移るようになる。特に、OF
F側に操作する行程では、その特性線Bのピークが中心
位置よりもストロークの後半側に移行しており、これに
よりストローク全域でも推力が回路しゃ断器をOFFお
よびリセット操作する際に加わるハンドルの反力特性線
E,Fを上回るようになる。
だ電磁式リニアアクチュエータとして、その電磁石の励
磁コイル6に供給する電流を必要以上に大きくすること
なしに、回路しゃ断器を確実にON,OFF,リセット
操作でき、これによりリモート操作装置の小型化,およ
び消費電力の軽減化が図れる。 〔実施例7〕図9(a),(b) は本発明の請求項8に対応す
る実施例を示すものである。この実施例においては、図
9(a) で示すようにリモート操作装置として必要な可動
子2の移動ストロークを確保した上で、電磁石のE字形
磁性コア4,5において、OFF側磁極に対応する右側
脚4c,5cにはその終端から可動子2の移動側に突き
出して可動子の端面と対峙するように突起4d,5dが
形成されている。
るストローク行程で、可動子2の先端が前記突起4d,
5dに近づくと突起との間に磁気吸引力が働き、図9
(b) の特性線Bで表すようにOFF操作行程でのストロ
ーク後半で推力が大きくなり、特性線Fで表すリセット
操作の反力を上回るようになる。 〔実施例8〕図10(a),(b) は本発明の請求項9に対応
する実施例を示すものである。この実施例においては、
図10(a) で示すように可動子2の継鉄2aには、右側
端に先細りとなる角度θのテーパー部2cを形成してこ
こに永久磁石3aが取付けてある。また、前記テーパー
部2cに対向して磁性コア4,5のOFF側脚4c,5
cには内側に角度θのテーパー状磁極面4e,5eが形
成されている。
るストローク行程で、可動子2の永久磁石3aと磁性コ
ア4,5のテーパー状磁極面4e,5eとの間に作用す
る磁吸引力のうち、可動子移動方向と平行なベクトル成
分が大きくなってその分だけ有効推力が増大する。この
結果、図10(b) の特性線Bで表すようにOFF操作行
程でのストロークの後半で推力が大きくなり、特性線F
で表すリセット操作の反力を上回るようになる。
実施例を示すものであり、この実施例では磁性コア4,
5のOFF側脚4c,5cにのみ内側に角度θのテーパ
ー状磁極面4e,5eが形成され、可動子2側にはテー
パー部が形成されてない。この実施例でも、可動子2を
OFF側に駆動するストローク行程で、可動子2の永久
磁石3aと磁性コア4,5のテーパー状磁極面4e,5
eとの間に作用する磁吸引力の可動子移動方向と平行な
ベクトル成分が大きくなって有効推力が増大し、実施例
8と同様な効果を奏する 〔実施例10〕図12は本発明の請求項10に対応する
実施例を示すものである。この実施例においては、可動
子2の左右両端に付設した2組の永久磁石3a,3bに
ついて、OFF側の永久磁石3aの長さをL1,ON側の
永久磁石3bの長さをL2 としてL1 >L2 に設定し、
OFF側に付設した永久磁石3aの磁極強さを、ON側
に付設した永久磁石3bよりも大にしている。この構成
により、可動子2をOFF側に駆動する行程で発生する
推力がストロークの後半で増加し、先記の各実施例と同
等な効果を奏することが確認されている。
いても回路しゃ断器のリモート操作装置としての操作機
能に効果を発揮するが、特に図8に示した実施例6の構
成に図9〜図12に示した構成のいずれかを併用するこ
とにより、より一層の機能向上が期待できる。
アアクチュエータでは、永久磁石,ないし励磁コイルを
付設した可動子を挟んで、その左右両側に固定子として
励磁コイルを巻装した一対のE字形磁性コアを対称に配
置して構成したことにより、磁性コアとの間で可動子の
移動方向と直角方向に作用する磁力を互いに打ち消し合
いつつ、移動方向には大きな磁気推力で可動子を駆動す
ることができる。
て構成した回路しゃ断器リモート操作装置によれば、ギ
ヤードモータ,送りねじ機構などで構成した従来装置と
比べて部品点数も少なく,かつ構造も単純で安価に製作
でき、また停電などで回路しゃ断器を手動で切換え操作
する必要がある場合でも、リモート操作装置を組付けた
まま手動で回路しゃ断器のハンドルを操作することがで
きる。
アクチュエータに、請求項6〜11に記載のものを採用
することにより、回路しゃ断器に特有な反力−変位特性
とリニアアクチュエータの推力−変位特性とを整合性を
高めてリモート操作装置の小型化,消費電力の低減化が
図れる。
エータの構成斜視図
エータの構成斜視図
布図
エータの構成斜視図
エータの構成斜視図
ト操作装置の構成図であり、(a) はリモート操作装置,
およびそのリモート制御回路図、(b) は回路しゃ断器の
ハンドルの各操作位置を表す図
あり、(a) は図2の電磁式リニアアクチュエータの推力
−変位特性図、(b) は回路しゃ断器のON,OFF,リ
セット操作に伴う反力−変位特性図
エータの説明図であり、(a) は構成図、(b) は動作特性
図
エータの説明図であり、(a) は構成図、(b) は動作特性
図
ュエータの説明図であり、(a) は構成図、(b) は動作特
性図
ュエータの構成図
チュエータの構成図
3)
に、本発明では電磁式リニアアクチュエータを次記のよ
うに構成するものとする。 (1)左右側面に永久磁石を付設した可動子と、該可動子
を挟んでその両側に対向配置したE字形磁性コア,およ
び該磁性コアの中央脚に巻装した励磁コイルからなる左
右一対の電磁石との組合せからなり、前記励磁コイルに
流す励磁電流の方向を切換えて可動子を二つの動作位置
の間で反転動作させるように構成する(請求項1)。
鉄を挟んでその左右側面に付設した2組の永久磁石とか
らなり、かつ各組の永久磁石をそれぞれ2個の永久磁石
に分けて継鉄の両端側面に取付ける(請求項2)。 (3)前項(2)において、継鉄を挟んで向かい合う永久磁石
の磁極を同極性に設定する(請求項3)。
を巻装した可動子と、該可動子を挟んでその両側に対向
配置した一対のE字形磁性コア,および各磁性コアの中
央脚に巻装した励磁コイルとからなる左右一対の電磁石
との組合せからなり、前記の各励磁コイルに流す励磁電
流の方向を切換えて可動子を二つの動作位置の間で反転
動作させるように構成する(請求項4)。
た本発明の実施例を図4に示す。この実施例は、先記実
施例2と比べて可動子2の左右側面に付設した永久磁石
3a,3bの極性が次のように設定されている。すなわ
ち、可動子継鉄2aの右側に付設した上下の永久磁石3
a,3bは図2と同じ極性であるが、左側に付設した永
久磁石は右側の永久磁石と逆極性となるように設定され
ており、継鉄2aを挟んで左右の永久磁石のN極とS極
が対面している。
式リニアアクチュエータの他の実施例を示すものであ
る。この実施例においては、その基本構成は図2,ある
いは図3に示したものと同様であるが、電磁石のE字形
磁性コア4,5に関しては、その中央脚4a,5aと一
方の外側脚4b,5bとの間の間隔d1に対して、他方
の外側脚4c,5cとの間の間隔d2が小(d1>d2)
に設定されている。なお、図示は可動子2が磁性コア
4,5の中心に相対位置した状態を表しており、図6と
の対応で回路しゃ断器のON操作時には可動子2を左側
に駆動し、OFF操作,リセット操作時には可動子2を
右側に駆動するものとする。また、これに合わせて磁性
コア4,5の中央脚4a,5aを中央磁極、左側脚4
b,5bをON側磁極、右側脚4c,5cをOFF側磁
極と定義する。
だ電磁式リニアアクチュエータとして、その電磁石の励
磁コイル6に供給する電流を必要以上に大きくすること
なしに、回路しゃ断器を確実にON,OFF,リセット
操作でき、これによりリモート操作装置の小型化,およ
び消費電力の軽減化が図れる。 〔実施例7〕図9(a),(b)は本発明の他の実施例を示す
ものである。この実施例においては、図9(a)で示すよ
うにリモート操作装置として必要な可動子2の移動スト
ロークを確保した上で、電磁石のE字形磁性コア4,5
において、OFF側磁極に対応する右側脚4c,5cに
はその終端から可動子2の移動側に突き出して可動子の
端面と対峙するように突起4d,5dが形成されてい
る。
るストローク行程で、可動子2の先端が前記突起4d,
5dに近づくと突起との間に磁気吸引力が働き、図9
(b)の特性線Bで表すようにOFF操作行程でのストロ
ーク後半で推力が大きくなり、特性線Fで表すリセット
操作の反力を上回るようになる。 〔実施例8〕図10(a),(b)は本発明の他の実施例を示
すものである。この実施例においては、図10(a)で示
すように可動子2の継鉄2aには、右側端に先細りとな
る角度θのテーパー部2cを形成してここに永久磁石3
aが取付けてある。また、前記テーパー部2cに対向し
て磁性コア4,5のOFF側脚4c,5cには内側に角
度θのテーパー状磁極面4e,5eが形成されている。
実施例を示すものであり、この実施例では磁性コア4,
5のOFF側脚4c,5cにのみ内側に角度θのテーパ
ー状磁極面4e,5eが形成され、可動子2側にはテー
パー部が形成されてない。この実施例でも、可動子2を
OFF側に駆動するストローク行程で、可動子2の永久
磁石3aと磁性コア4,5のテーパー状磁極面4e,5
eとの間に作用する磁吸引力の可動子移動方向と平行な
ベクトル成分が大きくなって有効推力が増大し、実施例
8と同様な効果を奏する 〔実施例10〕図12は本発明の他の実施例を示すもの
である。この実施例においては、可動子2の左右両端に
付設した2組の永久磁石3a,3bについて、OFF側
の永久磁石3aの長さをL1,ON側の永久磁石3bの長
さをL2としてL1>L2に設定し、OFF側に付設した
永久磁石3aの磁極強さを、ON側に付設した永久磁石
3bよりも大にしている。この構成により、可動子2を
OFF側に駆動する行程で発生する推力がストロークの
後半で増加し、先記の各実施例と同等な効果を奏するこ
とが確認されている。
Claims (11)
- 【請求項1】左右側面に永久磁石を付設した可動子と、
該可動子を挟んでその両側に対向配置したE字形磁性コ
ア,および該磁性コアの中央脚に巻装した励磁コイルか
らなる左右一対の電磁石との組合せからなり、かつ電磁
石の磁極に対向して可動子に付設した永久磁石のN−S
磁極間の距離をA、前記E字形磁性コアの中央磁極と両
端の磁極との間の距離をBとしてB<A<2Bに設定
し、前記励磁コイルに流す励磁電流の方向を切換えて可
動子を二つの動作位置の間で反転動作させるようにした
ことを特徴とする電磁式リニアアクチュエータ。 - 【請求項2】請求項1記載の電磁式リニアアクチュエー
タにおいて、可動子が継鉄と該継鉄を挟んでその左右側
面に付設した2組の永久磁石とからなり、かつ各組の永
久磁石をそれぞれ2個の永久磁石に分けて継鉄の両端側
面に取付けたことを特徴とする電磁式リニアアクチュエ
ータ。 - 【請求項3】請求項2記載の電磁式リニアアクチュエー
タにおいて、継鉄を挟んで向かい合う一方の永久磁石の
磁極をN極,他方の永久磁石の磁極をS極に設定したこ
とを特徴とする電磁式リニアアクチュエータ。 - 【請求項4】両端部を磁極とする継鉄に励磁コイルを巻
装した可動子と、該可動子を挟んでその両側に対向配置
した一対のE字形磁性コア,および各磁性コアの中央脚
に巻装した励磁コイルとからなる左右一対の電磁石との
組合せからなり、かつ可動子の両端磁極間の距離をA、
前記磁性コアの中央磁極と両端の磁極との間の距離をB
としてB<A<2Bに設定し、前記の各励磁コイルに流
す励磁電流の方向を切換えて可動子を二つの動作位置の
間で反転動作させるようにしたことを特徴とする電磁式
リニアアクチュエータ。 - 【請求項5】請求項1ないし4のいずれかに記載の電磁
式リニアアクチュエータの可動子を回路しゃ断器の操作
ハンドルに連繋させ、励磁コイルの通電制御によるリニ
アアクチュエータの反転動作で回路しゃ断器をON,O
FF,リセット位置に切換え操作することを特徴とする
回路しゃ断器のリモート操作装置。 - 【請求項6】請求項5記載のリモート操作装置におい
て、回路しゃ断器をON,OFF,リセット操作する際
のハンドルを介してリモート操作装置のリニアアクチュ
エータに作用する反力−変位特性に対応して、電磁式リ
ニアアクチュエータにOFF側のストローク後半で推力
が増す推力−変位特性をもたせたことを特徴とする回路
しゃ断器のリモート操作装置。 - 【請求項7】請求項6記載のリモート操作装置におい
て、電磁式リニアアクチュエータのOFF操作における
推力増強手段として、E字形磁性コアの中央磁極とOF
F側磁極との間の距離を、中央磁極とON側磁極との間
の距離よりも小さく設定したことを特徴とする回路しゃ
断器のリモート操作装置。 - 【請求項8】請求項6記載のリモート操作装置におい
て、電磁式リニアアクチュエータのOFF操作における
推力増強手段として、E字形磁性コアのOFF側磁極
に、その終端から突き出して可動子の端面と対峙する突
起状磁極を設けたことを特徴とする回路しゃ断器のリモ
ート操作装置。 - 【請求項9】請求項6記載のリモート操作装置におい
て、電磁式リニアアクチュエータのOFF操作における
推力増強手段として、E字形磁性コアのOFF側磁極と
該磁極に対峙する可動子磁極の磁極面、もしくはE字形
磁性コアのOFF側磁極面のみを可動子の移動方向に対
して傾斜させたことを特徴とする回路しゃ断器のリモー
ト操作装置。 - 【請求項10】請求項6記載のリモート操作装置におい
て、電磁式リニアアクチュエータのOFF操作における
推力増強手段として、可動子のOFF側に付設した永久
磁石の磁極強さを、ON側に付設した永久磁石よりも大
に設定したことを特徴とする回路しゃ断器のリモート操
作装置。 - 【請求項11】請求項6記載のリモート操作装置におい
て、電磁式リニアアクチュエータのOFF操作における
推力増強手段として、請求項7に請求項8ないし10の
いずれかを併用して構成したことを特徴とする回路しゃ
断器のリモート操作装置。
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