JP2004259570A - 開閉機器操作装置用電磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】渦電流の発生を的確に阻止して迅速な動作が行えるとともに、製作が容易で安価な開閉機器操作装置用電磁石を得る。
【解決手段】開閉動作指令に応じて電磁石コイル１０４に通電し、電磁石コイル１０４による発生磁束により生起される磁気吸引力によって、固定磁性体１０３と所定の間隔を置いて対向する一方の開閉動作位置に位置する可動磁性体１０２を固定磁性体１０３へ向けて直線移動させ他方の開閉動作位置へ移行させて開閉機器操作装置を駆動するものにおいて、固定磁性体１０３および可動磁性体１０２を板状磁性素材の積層体により構成した。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、開閉機器操作装置用電磁石、特に、変電所や開閉所に設置される電力用開閉器において電路を開閉操作する操作装置の電磁石コイルに関する。
【従来の技術】
従来技術による開閉機器操作装置用電磁石では、それぞれスリットを設けた可動体および固定体相互間の磁気吸引力により、開閉機器操作装置の駆動を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００２】
【特許文献１】
特開２０００−２５１５９０号公報（第１１頁、図２０）
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】
一般に電磁石の可動体および固定体が励磁される際に可動体及び固定体内部に誘導電流が発生し過渡的に電磁力をロスする。
その電磁力のロスを低減するために、前記従来技術においては、可動体および固定体にスリットを入れているが、スリット加工は加工が複雑であったため、可動体および固定体が高価になっていた。
【０００４】
また、可動体および固定体の間に空隙があって完全に離れているため、励磁された可動体および固定体が閉磁路を形成しても、可動体と固定体の空隙で漏れ磁束が発生して電磁力のロスを招いていた。
【０００５】
一般に、可動体および固定体の形状を変えない場合、電磁力の大きさはそのコイルの巻数が多いほど大きくなり、電磁力の立上り時間はそのコイルの巻数が少ないほど短くなる。
開閉機器の操作装置を駆動するためにはある程度の大きな電磁力が求められるのでコイルの巻数を多くする必要があり、その結果、電磁力の立上り時間が長くなって特定の時間内での動作が困難になる場合があった。
【０００６】
また、従来の電磁石コイルでは、可動体に固定された可動軸が固定体の貫通孔を摺動するので、可動軸が可動体の重量を貫通孔で支持することになり、可動軸に曲げの力が発生し、貫通孔との摺動性が悪くなり、高速な開閉動作の妨げになっていた。
【０００７】
この発明は、渦電流の発生を的確に阻止して迅速な動作が行えるとともに、製作が容易で安価な開閉機器操作装置用電磁石を得ようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る開閉機器操作装置用電磁石では、開閉動作指令に応じて電磁石コイルに通電し、前記電磁石コイルによる発生磁束により生起される磁気吸引力によって、固定磁性体と所定の間隔を置いて対向する一方の開閉動作位置に位置する可動磁性体を前記固定磁性体へ向けて直線移動させ他方の開閉動作位置へ移行させるものにおいて、前記固定磁性体および可動磁性体を前記磁気吸引力の方向に延在する板状磁性素材の積層体により構成したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１を図１ないし図３について説明する。図１は実施の形態１における開閉機器操作装置用電磁石の構成を示す要部断面図である。図２は実施の形態１における電磁石コイルの構成を示す斜視図である。図３は実施の形態１における開閉機器操作装置電磁石の構成を示す要部斜視図である。
【００１０】
図１において、可動軸１０１の端部に固定された磁化され得る可動体１０２と、この可動体１０２に空隙部１０５ａ，１０５ｂを介して対向しているとともに中心部に可動軸１０１が摺動する貫通孔１０６が形成された磁化されうる固定体１０３と、可動体１０２および固定体１０３を囲ったコイル１０４とが設けられている。
【００１１】
図２は、図１に示す電磁石に設けられたコイル１０４の詳細構成を示す斜視図であって、コイル導線１０４ｂは模式的に示している。
コイル１０４は、図２に示すように、コイル巻枠１０４ａと、このコイル巻枠１０４ａに巻回されたコイル導線１０４ｂとによって構成されている。コイル導線１０４ｂは磁界発生用電（圧）源（図示せず）に接続されている。
【００１２】
図３は開閉機器操作装置用電磁石の要部斜視図である。
図３において、可動体１０２および固定体１０３は磁化され得る薄い磁性板を積層したものであり、可動体１０２および固定体１０３には対向面１１３ａ，１１３ｂ，１１４ａ，１１４ｂがそれぞれ設けられている。
【００１３】
次に、上記構成の電磁石の動作について説明する。
コイル１０４にある一定の電圧を印加し電流が流れると磁界が発生するが、この発生磁界は、可動体１０２，可動体１０２の対向面１１３ａ，空隙部１０５ａを通して固定体１０３の対向面１１４ａに渡り、固定体１０３を通った後に再び固定体１０３の対向面１１４ｂ，空隙部１０５ｂを通して可動体１０２の対向面１１３ｂに渡り可動体１０２に戻る閉磁路を形成する。
【００１４】
このとき、可動体１０２の対向面１１３ａと固定体１０３の対向面１１４ａとの間の空隙１０５ａおよび可動体１０２の対向面１１３ｂと固定体１０３の対向面１１４ｂとの間の空隙１０５ｂにおいて、発生磁界の相互作用による電磁吸引力が発生し、この電磁吸引力によって可動軸１０１端部に取付けられた弾性部材（図示せず）の弾性力に逆らって可動体１０２と一体の可動軸１０１は移動する。
そして、この可動軸１０１の先端部が他の図示しないラッチ部品を押出すことでラッチ係合を解除して開閉機器の操作装置が駆動し、開閉動作を行う。
【００１５】
コイル１０４の電源を切ると、可動体１０２は消磁され、弾性部材（図示せず）の弾性力により可動体１０２および可動軸１０１は元の位置に戻る。
【００１６】
可動体１０２および固定体１０３は磁化され得る薄い磁性板を積層したものであるから、渦電流（誘導電流）の発生が抑制され、電磁吸引力の立上りが早くなる。
そして、可動体１０２および固定体１０３に薄い板を積層したものを適用したことで、加工が複雑であった従来のスリット加工をやめることができ、また、薄い板は抜き加工による製作が可能なため量産化できるので、従来の可動体および固定体よりも非常に安価に製作できる。
【００１７】
この発明による実施の形態１によれば、所定位置に固定された固定磁性体１０３、前記固定磁性体１０３を摺動自在に貫通する可動軸１０１、前記可動軸１０１に固着されるとともに前記固定磁性体１０３と対向して移動自在に設けられ開閉機器を閉路状態または開路状態とする例えば閉路動作位置からなる一方の開閉動作位置と開閉機器を開路状態または閉路状態とする例えば開路動作位置からなる他方の開閉動作位置との間を移動する可動磁性体１０２、通電により前記固定磁性体１０３および可動磁性体１０２を流通する磁束を発生し発生磁束により前記可動磁性体１０３を駆動する電磁石コイル１０４を備え、開閉動作指令に応じて前記電磁石コイル１０４に通電し、前記電磁石コイル１０４による発生磁束により生起される磁気吸引力によって、前記固定磁性体１０３と所定の間隔を置いて対向する例えば閉路動作位置からなる一方の開閉動作位置に位置する前記可動磁性体１０２を弾性体（図示せず）の弾性力に抗し前記固定磁性体１０３へ向けて直線移動させ例えば開路動作位置からなる他方の開閉動作位置へ移行させて前記可動軸１０１を介し開閉機器操作装置を駆動するものにおいて、前記固定磁性体１０３および可動磁性体１０２を前記磁気吸引力の方向において拡がる図１に示す垂直面からなる所定の平面に沿って延在する板状磁性素材の積層体により構成したので、渦電流の発生を的確に阻止して迅速な動作が行えるとともに、製作が容易で安価な開閉機器操作装置用電磁石を得ることができる。
【００１８】
実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図４について説明する。図４は実施の形態２における電磁石の構成を示す要部断面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成内容については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１９】
この実施の形態２では、図４に示すように、可動体１０２および固定体１０３のそれぞれの対向部２１３Ａ，２１３Ｂ，２１４Ａ，２１４Ｂにおける対向面２１３ａ，２１３ｂ，２１４ａ，２１４ｂに角度を持った凹凸の形状を設けて嵌め合わされるようにしたものである。
【００２０】
この実施の形態２では、対向面２１３ａ，２１３ｂ，２１４ａ，２１４ｂが角度を持った凹凸部が設けられるので、両対向面の磁路面積が大きくなると同時に空隙２０５ａ，２０５ｂの磁束の渡る空隙の有効距離が小さくなり、漏れ磁束を少なくすることができる。
その結果、従来よりも大きな磁力が得られると同時に、高速な動作が可能になる。
【００２１】
この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１に示す基本構成において、前記固定磁性体１０３および可動磁性体１０２を前記磁気吸引力の方向において拡がる図１に示す垂直面からなる所定の平面に沿って延在する板状磁性素材の積層体により構成し、かつ、前記固定磁性体１０３と可動磁性体１０２とに、互いに対向し前記磁気吸引力の方向と所定の角度を持つ対向面２１３ａ，２１３ｂ，２１４ａ，２１４ｂを有する対向部２１３Ａ，２１３Ｂ，２１４Ａ，２１４Ｂを設け、前記可動磁性体１０２が前記固定磁性体１０３へ吸着された状態において前記対向部２１３Ａ，２１３Ｂ，２１４Ａ，２１４Ｂを互いに嵌合状態とするようにしたので、渦電流の発生を的確に阻止して迅速な動作が行えるとともに、製作が容易で安価なばかりでなく、漏れ磁束を少なくして、より高速な動作が行える開閉機器操作装置用電磁石を得ることができる。
【００２２】
実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図５について説明する。図５は実施の形態３における開閉機器操作装置電磁石に用いるコイルの構成を示す斜視図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成内容については、先に説明した実施の形態１および実施の形態２における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２３】
図５には、この発明の実施の形態３に係わるコイル３０４が示されており、この実施の形態３は上記実施の形態１のコイル４ないし実施の形態２のコイル１０４を改良したものである。
【００２４】
コイル３０４はコイルの巻枠３０４ａと、そのコイルの巻枠３０４ａに巻かれるコイル導線３０４ｂとで構成され、上記実施の形態１のコイル１０４が一本のコイル導線１０４ｂで構成されるのに対して、コイル導線３０４ｂは２本束ねられて巻かれ、その両端部で導通するようにつながれ結着されている。
【００２５】
このときに、コイル導線３０４ｂの総巻数はコイル導線１０４ｂに等しくなるように巻かれるものとする。
従って、コイル導線３０４ｂを構成する各導線の巻数はそれぞれ上記コイル導線１０４ｂの半分に等しい。
【００２６】
この実施の形態３では、コイル導線３０４ｂを構成する各導線の巻数を上記コイル導線１０４ｂの半分にすることでコイル３０４のインダクタンスを減らすことができ、コイル３０４に電圧を印加した時の電流の立上りが速くなり、その結果、電磁力の立上り時間を短縮することができる。
また、コイル導線は３本以上の導線を束にしても同様の効果が得られる。
【００２７】
この発明による実施の形態３によれば、実施の形態１または実施の形態２における構成において、端部が導通するよう結着された複数の導線を一束として巻かれたコイル導線３０４ｂからなる電磁石コイル３０４を有するので、渦電流の発生を的確に阻止して迅速な動作が行えるとともに、製作が容易で安価なばかりでなく、コイルのインダクタンスを少なくして、より高速な動作が行える開閉機器操作装置用電磁石を得ることができる。
【００２８】
実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図６および図７について説明する。図６は実施の形態４における開閉機器操作装置用電磁石の構成を示す要部斜視図である。図７は実施の形態４における開閉機器操作装置用電磁石を側面からみた場合の要部断面図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成内容については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態３における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２９】
図において、可動軸１０１，可動体４０２および固定体４０３が設けられている。そして、可動体４０２を摺動自在に支持する固定支持部分（図示せず）との間において可動体４０２の下に敷かれた、可動体４０２に対する摩擦係数が前記固定支持部分よりも小さい薄板４００が設けられている。
また、固定体４０３に挿入された軸受け４２０は、可動軸１０１および可動体４０２が摺動するのを案内する役割を果たす。
そして、調整板４２１は可動軸１０１が滑らかに摺動するように固定体４０３の高さを可動体４０２の高さと等しくするように調整するものである。
【００３０】
この実施の形態４では、可動体４０２が図示しないコイルの励磁によって固定体４０３から電磁吸引力を受けながら可動軸１０１と一体になって矢印４３０の方向に動作する際に、可動体４０２は自重により図７の下方向に力を受けるので、可動軸１０１が軸受けの端点４２２で集中荷重を受けて可動軸１０１と軸受け４２０の摩擦力が大きくなるのを防止するものである。
つまり、可動体４０２および可動軸１０１の高速な摺動を妨げるのを防止するため、摩擦係数の小さい薄板４００で可動体を支えることによって、摺動時に発生する上記摺動摩擦を低減することができ、高速な動作を実現することを可能にする。
【００３１】
この発明による実施の形態４によれば、実施の形態１ないし実施の形態３における構成において、前記可動磁性体４０２を摺動自在に支持する固定支持部分（図示せず）よりも摩擦係数の小さい材料で構成され前記可動磁性体４０２と前記固定支持部分との間において前記可動磁性体４０２の下に敷かれた前記可動磁性体４０２の移動時における摩擦を低減する薄板４００からなる支承部材を設け、前記薄板４００からなる支承部材により可動磁性体４０２を摺動自在に支承するようにしたので、渦電流の発生を的確に阻止して迅速な動作が行えるとともに、製作が容易で安価なばかりでなく、摺動摩擦を低減して、高速な動作を実現し得る開閉機器操作装置用電磁石を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば、渦電流の発生を的確に阻止して迅速な動作が行えるとともに、製作が容易で安価な開閉機器操作装置用電磁石を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による実施の形態１における開閉機器操作装置電磁石の構成を示す縦断面図である。
【図２】この発明による実施の形態１における開閉機器操作装置電磁石に用いるコイルの構成を示す斜視図である。
【図３】この発明による実施の形態１における開閉機器操作装置電磁石の構成を示す要部斜視図である。
【図４】この発明による実施の形態２における開閉機器操作装置電磁石の構成を示す縦断面図である。
【図５】この発明による実施の形態３における開閉機器操作装置電磁石に用いるコイルの構成を示す斜視図である。
【図６】この発明による実施の形態４における開閉機器操作装置電磁石の構成を示す要部斜視図である。
【図７】この発明による実施の形態４における開閉機器操作装置電磁石の構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
１０１可動軸、１０２ 可動体、１０３ 固定体、１０４ コイル、１０５ａ，１０５ｂ 空隙、１０６ 貫通孔、１１３Ａ，１１３Ｂ，１１４Ａ，１１４Ｂ対向部、１１３ａ，１１３ｂ，１１４ａ，１１４ｂ 対向面、２０５ａ，２０５ｂ 空隙、２１３ａ，２１３ｂ，２１４ａ，２１４ｂ 対向面、３０４ コイル、３０４ａ 巻枠、３０４ｂ コイル導線、４００ 薄板、４０２ 可動体、４０３ 固定体、４２０ 軸受、４２１ 調整板、４２２ 軸受け端点。

Claims (5)

1. 所定位置に固定された固定磁性体、前記固定磁性体と対向して移動自在に設けられ開閉機器を閉路状態または開路状態とする一方の開閉動作位置と開閉機器を開路状態または閉路状態とする他方の開閉動作位置との間を移動する可動磁性体、通電により前記固定磁性体および可動磁性体を流通する磁束を発生し発生磁束により前記可動磁性体を駆動する電磁石コイルを備え、開閉動作指令に応じて前記電磁石コイルに通電し、前記電磁石コイルによる発生磁束により生起される磁気吸引力によって、前記固定磁性体と所定の間隔を置いて対向する一方の開閉動作位置に位置する前記可動磁性体を前記固定磁性体へ向けて直線移動させ他方の開閉動作位置へ移行させるものにおいて、前記固定磁性体および可動磁性体を前記磁気吸引力の方向に延在する板状磁性素材の積層体により構成したことを特徴とする開閉機器操作装置用電磁石。
2. 所定位置に固定された固定磁性体、前記固定磁性体を摺動自在に貫通する可動軸、前記可動軸に固着されるとともに前記固定磁性体と対向して移動自在に設けられ開閉機器を閉路状態または開路状態とする一方の開閉動作位置と開閉機器を開路状態または閉路状態とする他方の開閉動作位置との間を移動する可動磁性体、通電により前記固定磁性体および可動磁性体を流通する磁束を発生し発生磁束により前記可動磁性体を駆動する電磁石コイルを備え、開閉動作指令に応じて前記電磁石コイルに通電し、前記電磁石コイルによる発生磁束により生起される磁気吸引力によって、前記固定磁性体と所定の間隔を置いて対向する一方の開閉動作位置に位置する前記可動磁性体を弾性体の弾性力に抗して前記固定磁性体へ向けて直線移動させ他方の開閉動作位置へ移行させ前記可動軸を介して開閉機器操作装置を駆動するものにおいて、前記固定磁性体および可動磁性体を板状磁性素材の積層体により構成したことを特徴とする請求項１に記載の開閉機器操作装置用電磁石。
3. 固定磁性体と可動磁性体とに、互いに対向し前記磁気吸引力の方向と所定の角度を持つ対向面を有する対向部を設け、前記可動磁性体が前記固定磁性体へ吸着された状態において前記対向部を互いに嵌合状態とするようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉機器操作装置用電磁石。
4. 端部が導通するよう結着された複数の導線を一束として巻かれた電磁石コイルを有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の開閉機器操作装置用電磁石。
5. 前記可動磁性体の移動時における摩擦を低減する支承部材を設け、前記支承部材により可動磁性体を摺動自在に支承することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の開閉機器操作装置用電磁石。

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