JP2003031087A - 電力用開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高効率で、高速遮断および高速投入が可能
で、かつ小型化ででる電力用開閉装置を得る。 【解決手段】 この発明に係る電力用開閉装置は、可動
電極１０ｂおよび固定電極１０ａを有するスイッチ部１
００と、一端部に可動電極１０ｂが固定された可動軸１
３と、この可動軸１３に固定された可動コイル２０、こ
の可動コイル２０を間に挟んで対向し可動軸１３に対し
て摺動自在の開極用コイル２１および閉極用コイル２２
を有する駆動機構１０１と、可動軸１３が摺動自在に貫
通したヨーク１、このヨーク１の内側に設けられ可動軸
１３の他端部に固定されたアマチュア２、およびアマチ
ュア２と対向してヨーク１の内側に固定された永久磁石
３を有する磁気ラッチ機構１０２とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電磁力を利用し
て固定電極に対して可動電極を接離する電力用開閉装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、電磁力を利用して固定電極５
６に対して可動電極５５を接離する電力開閉装置の概略
構成図であり、図１４（ａ）はその閉極状態、図１４
（ｂ）はその開極状態を示す。この電力用開閉装置は、
接離自在な固定電極５６と可動電極５５とを有するスイ
ッチ部５１と、可動電極５５に接続された可動軸５４の
中間部に固定された可動部材である反発板５２と、この
反発板５２の軸線方向で可動電極５５側に配置され反発
板５２に電流を誘起させる開極用コイル５３ａと、反発
板５２を介して開極用コイル５３ａと対向して配置され
反発板５２に電流を誘起させる閉極用コイル５３ｂとを
備えている。開極用コイル５３ａ及び閉極用コイル５３
ｂは、図示しない磁界発生用電流源に接続されている。

【０００３】可動電極５５及び固定電極５６にはそれぞ
れ電路に接続される端子５７、５７が接続されている。
また、可動電極５５と反対側の可動軸５４の端部には、
閉極時に可動電極５５と固定電極５６との間で接圧力を
得るための皿バネ５８が設けられている。

【０００４】次に、上記構成の電力用開閉装置の開極動
作について説明する。図１４（ａ）の閉極状態におい
て、パルス電流を開極用コイル５３ａに流すと磁界が発
生する。これによって開極用コイル５３ａが発生する磁
界を打ち消す方向の磁界が発生するように反発板５２に
誘導電流が発生する。開極用コイル５３ａが発生する磁
界と反発板５２が発生する磁界の相互作用によって、反
発板５２はコイル５３ａに対して電磁反発力を受ける。
この電磁反発力によって、反発板５２に固着されている
可動軸５４及び可動電極５５は反発方向に動作する。そ
して、図４のイで示すように、可動軸５４及び可動電極
５５は、閉極位置から開極位置に移動する途中までは、
皿バネ５８の弾性力に逆らって移動し、その後は皿バネ
５の弾性力も反発板５２が受ける反発力と同じ方向に付
勢して、スイッチ部５１は図１４（ｂ）に示す開極状態
を得ることができる。その後、開極用コイル５３ａに流
されるパルス電流は遮断され、その後は可動電極５５が
皿バネ５８の弾性力で固定電極５６から離れた状態が保
持される。

【０００５】次に、電力用開閉装置の閉極動作について
説明する。図１４（ｂ）の開極状態において、パルス電
流を閉極用コイル５３ｂにパルス電流を流すと磁界が発
生する。これによって反発板５２に誘導電流が発生し、
反発板５２は閉極用コイル５３ｂに対して電磁反発力を
受ける。この電磁反発力によって、反発板５２に固着さ
れている可動軸５４及び可動電極５５は反発方向に動作
する。そして、図４に示すように、可動軸５４及び可動
電極５５は、閉極位置から開極位置に移動する途中まで
は、皿バネ５８の弾性力に逆らって移動し、その後は皿
バネ５８の弾性力も反発板５２が受ける反発力と同じ方
向に付勢して、スイッチ部５１は図１４（ａ）に示す開
極状態を得ることができる。その後、閉極用コイル５３
ｂに流されるパルス電流は遮断され、その後は固定電極
５６に可動電極５５が皿バネ５８の弾性力で押圧された
状態が保持される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の電力用開閉
装置では、固定電極５６および可動電極５５の開極状
態、閉極状態を保持するのに皿バネ５８の弾性力を利用
しているが、下記の問題点があった。イ．開極動作時に
は、皿バネ５８の弾性力に逆らって可動軸５４を作動さ
せなければならず、それだけ高速遮断が困難であり、ま
た可動電極５５を固定電極５６から開離するのに大きな
エネルギが必要となり、開極用コイル５３ａに流れる電
流値が大きくならざるを得ない。また、同様に、閉極動
作時にも、皿バネ５８の弾性力に逆らって可動軸５４を
作動させなければならず、高速投入が困難であり、また
可動電極５５を固定電極５６に当接するのに、大きなエ
ネルギが必要となり、閉極用コイル５３ｂに流れる電流
値が大きくならざるを得ない。ロ．高電圧の開閉装置で
は、閉極状態を保持するために固定電極５６に対する可
動電極５５の押圧力を大きくしなければならないが、そ
のために皿バネ５８の径方向の寸法を大きくしなければ
ならない。ハ．また、高電圧の開閉装置では、開極時に
おいて固定電極５６と可動電極５５との間のギャップを
大きくしなければならないが、可動軸５４の長ギャップ
駆動に耐え得る皿バネ５８の設計が困難である。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題とするものであって、高効率で、高速遮断
および高速投入が可能で、かつ小型化できる電力用開閉
装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電力用開
閉装置は、可動電極および固定電極を有するスイッチ部
と、一端部に前記可動電極が固定された可動軸と、この
可動軸に固定された可動部材、この可動板を間に挟んで
対向し可動軸に対して摺動自在の開極用コイルおよび閉
極用コイルを有し、開極用コイルにパルス電流を通電す
ることで開極用コイルと可動部材との間に作用する電磁
力で前記固定電極に前記可動電極を当接させ、閉極用コ
イルにパルス電流を通電することで閉極用コイルと可動
部材との間に作用する電磁力で前記固定電極から前記可
動電極を開離させるようになっている駆動機構と、前記
可動軸が摺動自在に貫通したヨーク、このヨークの内側
に設けられ前記可動軸の他端部に固定されたアマチュ
ア、およびアマチュアと対向して前記ヨークの内側に固
定された永久磁石を有し、この永久磁石で形成された一
方の磁気回路による磁気力でヨークの一方の側にアマチ
ュアを吸着して閉極状態を保持し、また永久磁石で形成
された他方の磁気回路による磁気力でヨークの他方の側
にアマチュアを吸着して開極状態を保持するようになっ
ている磁気ラッチ機構とを備えている。

【０００９】この発明に係る電力用開閉装置では、可動
部材は、コイルである。

【００１０】この発明に係る電力用開閉装置では、可動
部材は、渦電流が生じる非磁性の導体板である。

【００１１】この発明に係る電力用開閉装置では、ヨー
ク内の永久磁石は、駆動機構側に片寄って固定され、閉
極状態における保持力が開極状態における保持力よりも
大きくなるように、２つの磁気回路のパーミアンスが異
なるようになっている。

【００１２】この発明に係る電力用開閉装置は、ヨーク
は、断面コ字形状の第１のヨーク部と、この第１のヨー
ク部に距離をおいて対向した断面コ字形状の第２のヨー
ク部とから構成され、永久磁石は前記第１のヨークの開
口端部に固定された第１の永久磁石部と、前記第２のヨ
ークの開口端部に固定された第２の永久磁石部とから構
成されている。

【００１３】この発明に係る電力用開閉装置は、ヨー
ク、永久磁石およびアマチュアにより形成される二つの
磁気回路の一方の内側に、一方の磁気回路に形成された
磁束と同一方向に磁束を形成しヨークとアマチュアとの
間の吸着力を増大させる吸着力増大コイルが設けられて
いる。

【００１４】この発明に係る電力用開閉装置は、ヨー
ク、永久磁石およびアマチュアにより形成される二つの
磁気回路の他方の内側に、他方の磁気回路に形成された
磁束と反対方向に磁束を形成しヨークとアマチュアとの
間の吸着力を減少させる吸着力減少コイルが設けられて
いる。

【００１５】この発明に係る電力用開閉装置は、ヨーク
は、板状の第１のヨーク部と、この第１のヨークに距離
をおいて対向した板状の第２のヨーク部とから構成さ
れ、永久磁石は、前記第１のヨーク部に固定された第１
の永久磁石部と、前記第２のヨーク部に固定された第２
の永久磁石部とから構成され、アマチュアは、前記第１
の永久磁石部と前記第２の永久磁石部との間に設けられ
ている。

【００１６】この発明に係る電力用開閉装置は、アマチ
ュアは、第１の永久磁石部を挟んで第１のヨーク部に対
向した第１のアマチュア部と、第２の永久磁石部を挟ん
で第２のヨーク部に対向した第２のアマチュア部とから
構成されている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の各実施の形態に
ついて図に基づいて説明するが、各実施の形態におい
て、同一または同等部材、部位については、同一符号を
付して説明する。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１の電力
用開閉装置の構成図であり、この電力用開閉装置は、可
動電極１０ｂおよび固定電極１０ａを有するスイッチ部
１００と、一端部に可動電極１０ｂが固定された可動軸
１３と、可動軸１３の中間部に設けられ固定電極１０ａ
および可動電極１０ｂを接離する駆動機構１０１と、固
定電極１０ａおよび固定電極１０ｂの開極状態、閉極状
態を保持する磁気ラッチ機構１０２とを備えている。

【００１８】上記スイッチ部１００は、可動電極１０ｂ
および固定電極１０ａを囲った真空容器１１と、真空容
器１１内に設けられたベローズ１２とを備えている。上
記駆動機構１０１は、枠体２３に固定されているととも
に可動軸１３に対して摺動自在の開極用コイル２１およ
び閉極用コイル２２と、開極用コイル２１と閉極用コイ
ル２２との間で可動軸１３に固定された可動部材である
可動コイル２０とを備えている。上記磁気ラッチ機構１
０２は、可動軸１３が摺動自在に貫通した断面口の字形
状のヨーク１と、ヨーク１の内側に設けられ可動軸１３
の他端部に固定された直方体状のアマチュア２と、この
アマチュア２の両側面にそれぞれ対向して設けられヨー
ク１の内側側面に固定された直方体状の永久磁石３とを
備えている。

【００１９】図２は、磁気ラッチ機構１０２の動作原理
を説明するための説明図である。図２では、可動軸１３
に固定されたアマチュア２は、ヨーク１の上部１ａに当
接している。このとき、永久磁石３の作る磁気回路は、
Ｓ１およびＳ２である。しかし、磁気回路Ｓ２は、磁気
回路Ｓ１と比較して空気ギャップ４が形成されるため、
その磁気抵抗は大きくなり、パーミアンスは小さい。永
久磁石３は両磁気回路で共通であるので、両磁気回路Ｓ
１、Ｓ２を通過する磁束は、

【００２０】（磁気回路Ｓ１を通過する磁束Φ１）＞
（磁気回路Ｓ２を通過する磁束Φ２）

【００２１】となる。従って、アマチュア２がヨーク１
の上部１ａに吸引される力をＦ１、ヨーク１の下部１ｂ
に吸引される力をＦ２とすると、

【００２２】Ｆ１＞Ｆ２

【００２３】となるので、結果的にアマチュア２は上方
に吸引されることになる。

【００２４】次に、外部から強制的に、（Ｆ１―Ｆ２）
よりも大きい力でアマチュア２を下方に移動させて、図
３に示すような状態にしたとする。このとき、磁気回路
Ｓ１は、磁気回路Ｓ２と比較して空気ギャップ４が形成
されるため、磁気回路S２は磁気回路Ｓ１よりも磁気抵
抗が小さく（パーミアンスが大きい）、先と同様の理論
から、

【００２５】Ｆ１＜Ｆ２

【００２６】となり、アマチュア２はヨーク１の下部１
ｂに吸引される。

【００２７】図４のロは、アマチュア２に作用する磁気
吸引力を、アマチュア２の位置に対してプロットしたも
のである。磁気吸引力は、磁気回路Ｓ１、Ｓ２の途中に
磁気ギャップ４が存在すると磁気抵抗の増大により急激
に減衰するので、図４から分かるように、アマチュア２
とヨーク１の上部１ａとの間、およびアマチュア２とヨ
ーク１の下部１ｂとの間に磁気ギャップが存在する、ア
マチュア２がヨーク１内の中間に位置するときは、Ｆ
１、Ｆ２の力は小さく、両者間の力の差はほぼゼロに均
しい。

【００２８】図５は図１における開極用コイル２１、閉
極用コイル２２、可動コイル２０とそれらにパルス電流
を供給する電源とを電気的に接続した結線回路図であ
る。この結線回路では、開極用コイル２１に対してパル
ス電流を流す電源を構成する開極用電力貯蔵器６１ａ
と、閉極用コイル２２に対してパルス電流を流す電源を
構成する閉極用電力貯蔵器６１ｂと、スイッチ部１００
を開閉極時に可動コイル２０と、開極用コイル２１およ
び閉極用コイル２２との間に磁界の相互作用を発生する
ように開極用電力貯蔵器６１ａ、閉極用電力貯蔵器６１
ｂから各コイル２０、２１、２２に対するパルス電流の
通電方向を設定する通電方向設定手段とを備えている。
この通電方向設定手段は、開極用放電スイッチ６２ａ、
閉極用放電スイッチ６２ｂ及びコイル間接続ダイオード
６３ａ、６３ｂを備えている。

【００２９】開極用コイル２１及び可動コイル２０はコ
イル間接続ダイオード６３ａを介して並列に接続され、
開極用電力貯蔵器６１ａから開極用放電スイッチ６２ａ
を経てパルス電流が開極用コイル２１及び可動コイル２
０に供給されるようになっている。また、閉極用コイル
２２及び可動コイル２０もコイル間接続ダイオード６３
ｂを介して並列に接続され、閉極用電力貯蔵器６１ｂか
ら閉極用放電スイッチ６２ｂを経てパルス電流が閉極用
コイル２２及び可動コイル２０に供給されるようになっ
ている。コイル間接続ダイオード６３ａは開極用放電ス
イッチ６２ａと可動コイル２０との間に接続されてい
る。コイル間接続ダイオード６３ｂは閉極用放電スイッ
チ６２ｂと可動コイル２０との間に接続されている。こ
の例では開極用電力貯蔵器６１ａ、閉極用電力貯蔵器６
１ｂはコンデンサであるが、電力を貯蔵する電池であっ
てもよい。

【００３０】なお、Ｄ１は開極用コイル２１に並列に接
続され開極用コイル２１に蓄積された電磁エネルギを放
出するダイオード、Ｄ２は可動コイル２０に並列に接続
され可動コイル２０に蓄積された電磁エネルギを放出す
るダイオード、Ｄ３は閉極用コイル２２に並列に接続さ
れ閉極用コイル２２に蓄積された電磁エネルギを放出す
るダイオードである。

【００３１】次に、上記構成の電力用開閉装置の動作に
ついて説明する。先ず、電力用開閉装置の開極動作につ
いて説明する。図１の閉極状態では、永久磁石３の磁気
力でアマチュア２はヨーク１の上部１ａに吸引してお
り、弾性部材１６は圧縮された状態で固定電極１０ａに
可動電極１０ｂが一定の押圧力で接触している。いま、
開極用コイル２１および可動コイル２０に数secのパル
ス電流を通電することで、開極用コイル２１と可動コイ
ル２０との間に、瞬時に反発力が発生する。

【００３２】瞬間的な反発力によって固定電極１０ａか
ら可動電極１０ｂが開離した後、アマチュア２がヨーク
の下部１ｂに接近すると、アマチュア２には、下方に永
久磁石３による磁気吸引力が作用し、アマチュア２がヨ
ークの下部１ｂに吸着して開閉装置の開状態は保持され
る。

【００３３】図４のイに示すように、従来の皿バネの場
合には開極動作の最初は、可動電極１０ｂが開離する方
向と反対方向に大きな荷重Ｆが作用する。それに対し
て、この実施の形態では、図４のロに示すように可動電
極１０ｂが開離する方向と反対方向に作用する、アマチ
ュア２とヨーク１の上部１ａとの間の磁気吸引力は、急
激に減衰するため、開極動作は高速に行われる。従っ
て、開極用コイル２１と可動コイル２０間との間で生じ
た小さな電磁反発力で大きな開極速度を得ることがで
き、効率的である。

【００３４】次に、電力用開閉装置の閉極動作について
説明する。開極状態では、永久磁石３の磁気力でアマチ
ュア２はヨーク１の下部１ｂに吸引しており、固定電極
１０ａから可動電極１０ｂが開離している。いま、閉極
用コイル２２および可動コイル２０に数secのパルス電
流を通電することで、閉極用コイル２２と可動コイル２
０との間に、瞬時に反発力が発生する。瞬間的な反発力
によってアマチュア２がヨーク１の下部１ｂから離れた
後、アマチュア２がヨーク１の上部１ａに接近すると、
アマチュア２には、上方向に永久磁石３による磁気吸引
力が作用し、アマチュア２がヨーク１の上部１ａに吸着
して開閉装置の閉状態は保持される。

【００３５】実施の形態２．図６はこの発明の実施の形
態２の電力用開閉装置の構成図である。この実施の形態
では、可動部材として可動コイル２０の代わりに、非磁
性の導体板１２０を用いてもよい。この場合には、開極
用コイル２１から発生するパルス磁界により、導体板１
２０に渦電流が発生し、この渦電流と開極用コイル２１
に流れるコイル電流との反発力が駆動源となり、固定電
極１０ａから可動電極１０ｂが開離し、電路は遮断され
る。また、閉極用コイル２２から発生するパルス磁界に
より、導体板１２０に渦電流が発生し、この渦電流と閉
極用コイル２２に流れるコイル電流との反発力が駆動源
となり、固定電極１０ａに可動電極１０ｂが当接する。

【００３６】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形
態３の電力用開閉装置の磁気ラッチ機構１０２の説明図
で、図１における永久磁石３の位置を駆動機構１０１側
に片寄らせたものである。このように構成することによ
り、２つの磁気回路Ｓ１と磁気回路Ｓ２の磁気抵抗が変
わり、閉極状態におけるアマチュア２に作用する上向き
の吸引力と、開極状態におけるアマチュア２に作用する
下向きの吸引力とを比較したときに、閉極状態のときの
吸引力の方を大きくすることができる。電力用開閉装置
では、一般に開極状態ではその状態が保持さえすればよ
いのに対して、閉極状態では、特に大電流が固定電極１
０ａ、可動電極１０ｂに流れているときには接触圧力を
大きくする必要がある。つまり、（閉極保持力）＞（開
極保持力）にする必要がある。従って、永久磁石３を駆
動機構１０１側に片寄らせてヨーク１に固定するだけ
で、磁気ラッチ機構１０２の全体の大きさを変えない
で、閉極時の接触圧力を大きくできる。

【００３７】実施の形態４．図８はこの発明の実施の形
態４の電力用開閉装置の磁気ラッチ機構１０２の説明図
で、ヨーク１、永久磁石３およびアマチュア２により形
成される磁気回路Ｓ２の内側に、磁気回路Ｓ２に形成さ
れた磁束と同方向に磁束を形成する吸着力増大コイル５
が配置されている。開極用コイル２１に流れる電磁力パ
ルスは、短時間で消失するため、アマチュア２の運動
は、慣性的である。アマチュア２が開極動作時に途中ま
で移動した後、吸着力増大コイル５に電流を流して、ア
マチュア２のヨーク１の下部１ｂに対する吸引力を発生
させることで、アマチュア２の速度を加速することがで
きる。特に、アマチュア２の移動距離が長い場合に、ア
マチュア２、可動軸１３は、摺動摩擦力等の抗力によ
り、駆動速度が低下する可能性があるので、開極時間の
短縮化に有効である。

【００３８】図９は実施の形態４の結線回路図であり、
図５に示した結線回路に、吸着力増大コイル５に接続さ
れたスイッチ６４ａが追加されている。吸着力増大コイ
ル５への電流供給は、開極用放電スイッチ６２ａのＯＮ
と同期してスイッチ６４ａをＯＮとすることにより、電
磁反発力と同期した駆動力をアマチュア２に発生させる
ことができる。

【００３９】実施の形態５．図１０はこの発明の実施の
形態５の電力用開閉装置の磁気ラッチ機構１０２の説明
図で、ヨーク１、永久磁石３およびアマチュア２により
形成される二つの磁気回路Ｓ１の内側にも、磁気回路に
形成された磁束と反対方向に磁束を形成する吸着力低減
コイル５Ａを追加した例である。このように構成すれ
ば、固定電極１０ａから可動電極１０ｂが開離するとき
に、永久磁石３によるアマチュア２のヨーク１の上部１
ａに対する保持力が低減されるため、開極用コイル２１
に通電する電流値は低減される。なお、この場合の結線
回路は、吸着力増大コイル５と吸着力低減コイル５Ａが
並列に接続されている点を除いては、図９に示した結線
回路と同じである。

【００４０】実施の形態６．図１１はこの発明の実施の
形態６の電力用開閉装置の磁気ラッチ機構１０２の説明
図で、ヨーク１は、断面コ字形状の第１のヨーク部１Ａ
と、この第１のヨーク部１Ａに距離をおいて対向した断
面コ字形状の第２のヨーク部１Ｂとから構成されてい
る。また、永久磁石は第１のヨーク１Ａの開口端部に固
定された第１の永久磁石部３ａと、第２のヨーク１Ｂの
開口端部に固定された第２の永久磁石部３ｂとから構成
されている。このような構成により、磁気回路Ｓ１と磁
気回路Ｓ２とは二つに分離しており、それぞれの磁気回
路の抵抗を小さくすることができる。

【００４１】実施の形態７．図１２はこの発明の実施の
形態７の電力用開閉装置の磁気ラッチ機構１０２の説明
図で、ヨークは、板状の第１のヨーク部１Ａと、この第
１のヨーク１Ａに距離をおいて対向した板状の第２のヨ
ーク部１Ｂとから構成されている。永久磁石は、第１の
ヨーク部１Ａに固定された第１の永久磁石部３ａと、第
２のヨーク部１Ｂに固定された第２の永久磁石部３ｂと
から構成されている。このような構成により、ヨーク１
Ａ、１Ｂの形状が単純化され、加工が容易で、制作コス
トが低減される。

【００４２】実施の形態８．図１３はこの発明の実施の
形態８の電力用開閉装置の磁気ラッチ機構１０２の説明
図で、アマチュアは、第１の永久磁石部３ａを挟んで第
１のヨーク部１Ａに対向した第１のアマチュア部２ａ
と、第２の永久磁石部３ｂを挟んで第２のヨーク部１Ｂ
に対向した第２のアマチュア部２ｂとから構成されてい
る。このように、アマチュアを二つに分割することで、
アマチュアの重量を軽くすることができ、小さなコイル
電流で、高速駆動を実施することができる。

【００４３】なお、上記の各実施の形態では、可動コイ
ル２０に電流を流すことで、開極用コイル２１、閉極用
コイル２２との間に反発力を生じさせたが、可動コイル
に電流を流すことで、開極用コイル、閉極用コイルとの
間に吸引力を生じさせるようにしてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の電力用
開閉装置によれば、可動電極および固定電極を有するス
イッチ部と、一端部に前記可動電極が固定された可動軸
と、この可動軸に固定された可動部材、この可動板を間
に挟んで対向し可動軸に対して摺動自在の開極用コイル
および閉極用コイルを有し、開極用コイルにパルス電流
を通電することで開極用コイルと可動部材との間に作用
する電磁力で前記固定電極に前記可動電極を当接させ、
閉極用コイルにパルス電流を通電することで閉極用コイ
ルと可動部材との間に作用する電磁力で前記固定電極か
ら前記可動電極を開離させるようになっている駆動機構
と、前記可動軸が摺動自在に貫通したヨーク、このヨー
クの内側に設けられ前記可動軸の他端部に固定されたア
マチュア、およびアマチュアと対向して前記ヨークの内
側に固定された永久磁石を有し、この永久磁石で形成さ
れた一方の磁気回路による磁気力でヨークの一方の側に
アマチュアを吸着して閉極状態を保持し、また永久磁石
で形成された他方の磁気回路による磁気力でヨークの他
方の側にアマチュアを吸着して開極状態を保持するよう
になっている磁気ラッチ機構とを備えているので、小さ
なコイル電流値で開極動作および閉極動作を高速で行う
ことができる。

【００４５】また、この発明に係る電力用開閉装置によ
れば、可動部材は、コイルであるので、コイルに電流を
流すことで、開極用コイル、閉極用コイルとの間に簡単
に反発力、吸引力を得ることができる。

【００４６】また、この発明に係る電力用開閉装置によ
れば、可動部材は、渦電流が生じる非磁性の導体板であ
るので、簡単な構成で可動部材を得ることができ、製作
コストが低減される。

【００４７】また、この発明に係る電力用開閉装置によ
れば、ヨーク内の永久磁石は、駆動機構側に片寄って固
定され、閉極状態における保持力が開極状態における保
持力よりも大きくなるように、２つの磁気回路のパーミ
アンスが異なるようになっているので、磁気ラッチ機構
の全体の大きさを変えることなく、閉極時の固定電極に
対する可動電極の接触圧力を大きく設定することができ
る。

【００４８】また、この発明に係る電力用開閉装置によ
れば、ヨークは、断面コ字形状の第１のヨーク部と、こ
の第１のヨーク部に距離をおいて対向した断面コ字形状
の第２のヨーク部とから構成され、永久磁石は前記第１
のヨークの開口端部に固定された第１の永久磁石部と、
前記第２のヨークの開口端部に固定された第２の永久磁
石部とから構成されているので、二つの磁気回路の抵抗
を小さくすることができ、永久磁石の電磁力保持効率が
向上する。

【００４９】また、この発明に係る電力用開閉装置によ
れば、ヨーク、永久磁石およびアマチュアにより形成さ
れる二つの磁気回路の一方の内側に、一方の磁気回路に
形成された磁束と同一方向に磁束を形成しヨークとアマ
チュアとの間の吸着力を増大させる吸着力増大コイルが
設けられているので、アマチュアの移動途中で速度を加
速させることができ、アマチュアの移動距離が長い場合
に、アマチュア、可動軸は、摺動摩擦力等の抗力によ
り、駆動速度が低下する可能性が高いが、その場合に特
に駆動時間の短縮化に有効である。

【００５０】また、この発明に係る電力用開閉装置よれ
ば、ヨーク、永久磁石およびアマチュアにより形成され
る二つの磁気回路の他方の内側に、他方の磁気回路に形
成された磁束と反対方向に磁束を形成しヨークとアマチ
ュアとの間の吸着力を減少させる吸着力減少コイルが設
けられているので、永久磁石によるアマチュアのヨーク
に対する保持力が低減でき、開極用コイルに通電する電
流値を低減することができる。

【００５１】また、この発明に係る電力用開閉装置によ
れば、ヨークは、板状の第１のヨーク部と、この第１の
ヨークに距離をおいて対向した板状の第２のヨーク部と
から構成され、永久磁石は、前記第１のヨーク部に固定
された第１の永久磁石部と、前記第２のヨーク部に固定
された第２の永久磁石部とから構成され、アマチュア
は、前記第１の永久磁石部と前記第２の永久磁石部との
間に設けられているので、ヨークの形状が単純化され、
加工が容易で、制作コストが低減される。

【００５２】また、この発明に係る電力用開閉装置によ
れば、アマチュアは、第１の永久磁石部を挟んで第１の
ヨーク部に対向した第１のアマチュア部と、第２の永久
磁石部を挟んで第２のヨーク部に対向した第２のアマチ
ュア部とから構成されているので、アマチュアの重量を
軽くすることができ、小さなコイル電流で、高速駆動を
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の電力用開閉装置の
構成図である。

【図２】 図１の磁気ラッチ機構の閉極状態での原理説
明図である。

【図３】 図１の磁気ラッチ機構の開極状態での原理説
明図である。

【図４】 アマチュアと、アマチュアに作用する保持力
との関係図である。

【図５】 実施の形態１の駆動機構の電気結線図であ
る。

【図６】 この発明の実施の形態２の電力用開閉装置の
構成図である。

【図７】 この発明の実施の形態３の電力用開閉装置の
磁気ラッチ機構の構成図である。

【図８】 この発明の実施の形態４の電力用開閉装置の
磁気ラッチ機構の構成図である。

【図９】 実施の形態４の駆動機構の電気結線図であ
る。

【図１０】 この発明の実施の形態５の電力用開閉装置
の磁気ラッチ機構の構成図である。

【図１１】 この発明の実施の形態６の電力用開閉装置
の磁気ラッチ機構の構成図である。

【図１２】 この発明の実施の形態７の電力用開閉装置
の磁気ラッチ機構の構成図である。

【図１３】 この発明の実施の形態８の電力用開閉装置
の磁気ラッチ機構の構成図である。

【図１４】 従来の電力用開閉装置の構成図で、図１４
（ａ）は閉極状態の図、図１４（ｂ）は開極状態の図で
ある。

【符号の説明】

１ ヨーク、１Ａ 第１のヨーク部、１Ｂ 第２のヨー
ク部、２ アマチュア、２ａ第１のアマチュア部、２ｂ
第２のアマチュア部、３ 永久磁石、３ａ第１の永久
磁石部、３ｂ 第２の永久磁石部、５ 吸着力増大コイ
ル、５Ａ 吸着力低減コイル、１０a 固定電極、１０
ｂ 可動電極、１３ 可動軸、２０可動コイル、２１
開極用コイル、２２ 閉極用コイル、１００ スイッチ
部、１０１ 駆動機構、１０２ 磁気ラッチ機構、１２
０ 導体板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 健一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 竹内 敏惠 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 中川 隆文 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5G028 AA08 DB05

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動電極および固定電極を有するスイッ
   チ部と、 一端部に前記可動電極が固定された可動軸と、 この可動軸に固定された可動部材、この可動板を間に挟
   んで対向し可動軸に対して摺動自在の開極用コイルおよ
   び閉極用コイルを有し、開極用コイルにパルス電流を通
   電することで開極用コイルと可動部材との間に作用する
   電磁力で前記固定電極に前記可動電極を当接させ、閉極
   用コイルにパルス電流を通電することで閉極用コイルと
   可動部材との間に作用する電磁力で前記固定電極から前
   記可動電極を開離させるようになっている駆動機構と、 前記可動軸が摺動自在に貫通したヨーク、このヨークの
   内側に設けられ前記可動軸の他端部に固定されたアマチ
   ュア、およびアマチュアと対向して前記ヨークの内側に
   固定された永久磁石を有し、この永久磁石で形成された
   一方の磁気回路による磁気力でヨークの一方の側にアマ
   チュアを吸着して閉極状態を保持し、また永久磁石で形
   成された他方の磁気回路による磁気力でヨークの他方の
   側にアマチュアを吸着して開極状態を保持するようにな
   っている磁気ラッチ機構とを備えた電力用開閉装置。
2. 【請求項２】 可動部材は、コイルである請求項１に記
   載の電力用開閉装置。
3. 【請求項３】 可動部材は、渦電流が生じる非磁性の導
   体板である請求項１に記載の電力用開閉装置。
4. 【請求項４】 ヨーク内の永久磁石は、駆動機構側に片
   寄って固定され、閉極状態における保持力が開極状態に
   おける保持力よりも大きくなるように、２つの磁気回路
   のパーミアンスが異なるようになっている請求項１ない
   し請求項３の何れかに記載の電力用開閉装置。
5. 【請求項５】 ヨークは、断面コ字形状の第１のヨーク
   部と、この第１のヨーク部に距離をおいて対向した断面
   コ字形状の第２のヨーク部とから構成され、永久磁石は
   前記第１のヨークの開口端部に固定された第１の永久磁
   石部と、前記第２のヨークの開口端部に固定された第２
   の永久磁石部とから構成された請求項１ないし請求項４
   の何れかに記載の電力用開閉装置。
6. 【請求項６】 ヨーク、永久磁石およびアマチュアによ
   り形成される二つの磁気回路の一方の内側に、一方の磁
   気回路に形成された磁束と同一方向に磁束を形成しヨー
   クとアマチュアとの間の吸着力を増大させる吸着力増大
   コイルが設けられている請求項１ないし請求項５の何れ
   かに記載の電力用開閉装置。
7. 【請求項７】 ヨーク、永久磁石およびアマチュアによ
   り形成される二つの磁気回路の他方の内側に、他方の磁
   気回路に形成された磁束と反対方向に磁束を形成しヨー
   クとアマチュアとの間の吸着力を減少させる吸着力減少
   コイルが設けられている請求項６に記載の電力用開閉装
   置。
8. 【請求項８】 ヨークは、板状の第１のヨーク部と、こ
   の第１のヨークに距離をおいて対向した板状の第２のヨ
   ーク部とから構成され、永久磁石は、前記第１のヨーク
   部に固定された第１の永久磁石部と、前記第２のヨーク
   部に固定された第２の永久磁石部とから構成され、アマ
   チュアは、前記第１の永久磁石部と前記第２の永久磁石
   部との間に設けられた請求項１ないし請求項４の何れか
   に記載の電力用開閉装置。
9. 【請求項９】 アマチュアは、第１の永久磁石部を挟ん
   で第１のヨーク部に対向した第１のアマチュア部と、第
   ２の永久磁石部を挟んで第２のヨーク部に対向した第２
   のアマチュア部とから構成された請求項８に記載の電力
   用開閉装置。