JP2007027370A - Electromagnetic manipulation mechanism, power switch using the same, and power switching apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、2つの位置で可動子を安定に保持することのできる電磁操作機構およびこれを使用する電力用開閉器と電力用開閉装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic operation mechanism capable of stably holding a mover at two positions, a power switch and a power switch using the same.
従来の電力用開閉装置の電磁操作機構は、収容部を囲んだ額縁状の縁を有する継鉄と、継鉄の縁から収容部に向かって突出し、隙間を配して相対する磁極と、収容部に収容し、直線運動可能に支持され、相対する磁極の間に配設された直方体状の可動子と、磁極との間にわずかな隙間を配して可動子に固着された永久磁石と、可動子の移動方向に向かった可動子の両端部にそれぞれ同軸状に略外接する角形の内周部を有する2個の角形環状の励磁コイルと、可動子の移動方向に向かった両端部に連結され、継鉄に備えられた軸受により直線移動可能に支持された可動軸と、を備える。 A conventional electromagnetic operation mechanism of a power switchgear includes a yoke having a frame-shaped edge surrounding the housing portion, a magnetic pole projecting from the edge of the yoke toward the housing portion, facing the housing portion, and a housing. A rectangular parallelepiped movable element that is housed in a part, supported so as to be linearly movable, and disposed between opposing magnetic poles, and a permanent magnet fixed to the movable element with a slight gap between the magnetic poles , Two square annular excitation coils each having a rectangular inner periphery substantially circumscribed coaxially at both ends of the mover facing the moving direction of the mover, and both ends facing the moving direction of the mover And a movable shaft connected and supported by a bearing provided in the yoke so as to be linearly movable.
永久磁石は、可動子の移動方向に垂直な方向に磁界を有している。永久磁石の起磁力により、可動子は、可動子の移動方向の一方の端部が継鉄に近接した第1の安定点と、可動子の他方の端部が継鉄に近接した第2の安定点と、において安定した状態で保持される。このようにして、可動子は2つの安定な位置間を往復駆動され、可動子に連結された可動軸を介して連結された電力用開閉装置内の可動接点が往復駆動され、電力を開閉する。 The permanent magnet has a magnetic field in a direction perpendicular to the moving direction of the mover. Due to the magnetomotive force of the permanent magnet, the mover has a first stable point where one end in the moving direction of the mover is close to the yoke and a second stable point where the other end of the mover is close to the yoke. It is held in a stable state at the stable point. Thus, the mover is reciprocated between two stable positions, and the movable contact in the power switch connected via the movable shaft connected to the mover is reciprocated to open and close the power. .
いま、可動子が第1の安定点において安定した状態で保持されているとき、近接している可動子の一方の端部と継鉄との間を通過する永久磁石が発生する磁束を打ち消す方向に励磁コイルに励磁電流が流されると、近接している可動子の一方の端部と継鉄との間を通過する磁束が減少し、近接している可動子の一方の端部と継鉄とを互いに引き寄せる力が減少する。逆に、離れている可動子の他方の端部と継鉄との間を通過する磁束が増加し、離れている可動子の他方の端部と継鉄とを互いに引き寄せる力が増加する。そして、離れている可動子の他方の端部と継鉄とを引き寄せる力が近接している可動子の一方の端部と継鉄とを引き寄せる力より大きくなったとき、近接している可動子の一方の端部と継鉄との隙間が広くなるように可動子は移動して可動子が第2の安定点において停止する(例えば、特許文献1参照)。 Now, when the mover is held in a stable state at the first stable point, the direction to cancel the magnetic flux generated by the permanent magnet passing between one end of the mover and the yoke When an exciting current is passed through the exciting coil, the magnetic flux passing between one end of the mover close to the yoke decreases, and one end of the mover close to the yoke The power to draw each other is reduced. Conversely, the magnetic flux passing between the other end of the mover and the yoke is increased, and the force that pulls the other end of the mover and the yoke together increases. When the force that attracts the other end of the mover and the yoke is greater than the force that attracts the one end of the mover and the yoke, the mover that is adjacent The mover moves so that the gap between the one end of the coil and the yoke becomes wide, and the mover stops at the second stable point (see, for example, Patent Document 1).
ところで、交流電力系統に短絡事故が発生したとき、短絡事故発生直後の電流は大きな直流成分を含んでいるため、電流波形は電流零に対して非対称になっている。その後、次第に直流成分が減衰し、電流波形は電流零に対して対称に戻っていく。このように、短絡事故発生直後では電流値が大きいため、接点対を開極すると接点が著しく損耗してしまう。
また、電力用開閉装置では、電流値が零となる点でしか電流を遮断することができないので、直流成分が非常に大きいと電流が電流零点を交差することがない場合も想定される。このようなときに敢えて接点対を開極しようとすると、半サイクルを経過しても電流が遮断されないので、接点間に1サイクル以上の長時間に亘ってアークが発生することになり、著しい接点消耗、電力用開閉装置の劣化、汚損、遮断不能を引き起こす可能性がある。
By the way, when a short circuit accident occurs in the AC power system, since the current immediately after the occurrence of the short circuit accident includes a large DC component, the current waveform is asymmetric with respect to zero current. Thereafter, the DC component gradually attenuates, and the current waveform returns symmetrically with respect to the current zero. As described above, since the current value is large immediately after the occurrence of the short circuit accident, when the contact pair is opened, the contact is significantly worn.
In addition, since the power switchgear can cut off the current only at the point where the current value becomes zero, it is also assumed that the current does not cross the current zero point if the DC component is very large. Attempting to open the contact pair in such a case does not interrupt the current even after half a cycle has elapsed, so an arc is generated between the contacts over a long period of one cycle or more. It may cause wear, deterioration of power switchgear, fouling and inability to shut off.
そのため、電力用開閉装置では、事故電流発生直後は動作せず、具体的には2サイクル程度待機してから開極動作が始められる。このため、電磁操作機構に対して次のような構成が提案されている。例えば、電子回路を備え、タイマーの設定を行うことが提案され、この場合、動作遅延を容易に設定することができる(例えば、特許文献2参照)。
また、安価に動作速度を低減させるために、可動鉄心、固定鉄心、駆動コイル、永久磁石からなる磁気回路の一部に、磁束と鎖交するように配置された逆起電流発生コイルを備え、可動鉄心の移動によって発生した磁束変化を逆起電流発生コイルに起電力として誘起させることで可動鉄心に対して制動力を作用させることが提案されている(例えば、特許文献3参照)。
また、電磁形過電流継電器に電磁コイルの他に短絡コイルを付加し、電磁コイルの入力電流が急に断となる場合、短絡コイルに発生する誘起電圧による電流により磁束が発生し、動作を短時間継続させることも提案されている(例えば、特許文献4参照)。
Therefore, the power switchgear does not operate immediately after the occurrence of the accident current, and specifically, the opening operation is started after waiting for about two cycles. For this reason, the following structure is proposed with respect to the electromagnetic operation mechanism. For example, it is proposed to provide an electronic circuit and set a timer. In this case, the operation delay can be easily set (see, for example, Patent Document 2).
In order to reduce the operation speed at a low cost, a part of the magnetic circuit composed of a movable iron core, a fixed iron core, a drive coil, and a permanent magnet is provided with a counter electromotive current generating coil arranged so as to be linked to the magnetic flux, It has been proposed to apply a braking force to a movable iron core by inducing a magnetic flux change generated by the movement of the movable iron core as an electromotive force in a counter electromotive current generating coil (see, for example, Patent Document 3).
Also, when a short-circuit coil is added to the electromagnetic overcurrent relay in addition to the electromagnetic coil, and the input current of the electromagnetic coil suddenly cuts off, magnetic flux is generated by the induced voltage generated in the short-circuit coil, shortening the operation. It has also been proposed to continue the time (see, for example, Patent Document 4).
しかし、電子回路を使用するに際して、電子回路は環境変化や外乱に対して影響を受け易いので、電子回路の信頼性を確保するため、使用環境が制限される。例えば、屋外向けの遮断器のように周囲環境が厳しい場合や廉価な遮断器のようにメンテナンスに費用を掛け難い場合には電子回路を使用することが難しいという問題がある。
また、短絡コイルや逆起電流コイルを駆動コイルとは別に追加配置し、動作開始時間を遅らせようとすると、電磁操作機構が大型化するため、高コスト、高重量であるという問題がある。
However, when the electronic circuit is used, the electronic circuit is easily affected by environmental changes and disturbances, so that the use environment is limited in order to ensure the reliability of the electronic circuit. For example, there is a problem that it is difficult to use an electronic circuit when the surrounding environment is severe, such as an outdoor circuit breaker, or when it is difficult to spend maintenance on an inexpensive circuit breaker.
In addition, if a short-circuit coil or a counter electromotive current coil is additionally arranged separately from the drive coil and the operation start time is delayed, the electromagnetic operation mechanism becomes large, resulting in a problem of high cost and high weight.
この発明の目的は、使用環境の制限を新たに考慮せずに、動作開始を遅らせる電磁操作機構およびこれを使用する電力用開閉装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electromagnetic operation mechanism that delays the start of operation without newly considering restrictions on the use environment, and a power switchgear using the electromagnetic operation mechanism.
この発明に係わる電磁操作機構は、軸を有し、軸方向に往復運動可能な可動子と、上記軸方向に平行な上記可動子の側面および上記軸方向の上記可動子の両端面に相対する面を有する継鉄と、上記継鉄および上記可動子で構成される閉磁気回路中に配置される永久磁石と、上記継鉄または上記可動子の周囲に配置される2つ以上の駆動コイルと、上記駆動コイルに励磁電流を流す電源と、を備え、上記永久磁石から上記継鉄を介し、上記可動子の一方の端面を経由して上記可動子に至る第1の磁気回路および、上記永久磁石から上記継鉄を介し、上記可動子の他方の端面を経由して上記可動子に至る第2の磁気回路が構成される電磁操作機構において、上記駆動コイルは、上記可動子を往運動させるために励磁される少なくとも1つの往駆動コイルと、両端子が電気的に接続され、上記往駆動コイルが励磁されるとき誘導電流が誘導される少なくとも1つの復駆動コイルと、を備える。 An electromagnetic operating mechanism according to the present invention has a shaft and is movable in a reciprocating motion in the axial direction, and is opposed to a side surface of the movable member parallel to the axial direction and both end surfaces of the movable member in the axial direction. A yoke having a surface, a permanent magnet arranged in a closed magnetic circuit composed of the yoke and the mover, and two or more drive coils arranged around the yoke or the mover A first magnetic circuit extending from the permanent magnet to the mover via one end face of the mover through the yoke, and the permanent magnet. In an electromagnetic operation mechanism in which a second magnetic circuit is formed from a magnet to the mover via the yoke and the other end surface of the mover, the drive coil moves the mover forward. At least one forward drive excited for And yl, both terminals are electrically connected, and a least one backward drive coil induced current is induced when the forward driving coil is energized.
この発明に係る電磁操作機構の効果は、復駆動コイルの両端子が接続されているので、往駆動コイルに励磁電流を流すと復駆動コイルに近接している可動子と継鉄とを引き付ける誘導電流が流れ、可動子の移動開始を遅らせることができ、そのために特別な制御回路が不要であり、極めて簡単な構成で遅延時間を簡単に調整できる。 The effect of the electromagnetic operating mechanism according to the present invention is that the both terminals of the return drive coil are connected, so that when the exciting current is passed through the forward drive coil, induction that attracts the mover and the yoke close to the backward drive coil A current flows, and the start of movement of the mover can be delayed. Therefore, a special control circuit is unnecessary, and the delay time can be easily adjusted with a very simple configuration.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係わる電磁操作機構の構成を示す図である。図2(a)、図2(b)は、実施の形態1の電磁操作機構を用いた電力用開閉装置の断面図を示す。図3は、実施の形態1の電磁操作機構の動作を説明するための説明図である。図1において、機構部分は断面図で示してある。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electromagnetic operating mechanism according to
図1は、電磁操作機構1Aの可動子2が第1の安定位置に停止されている状態を示す図である。電磁操作機構1Aは、角柱状で、角柱の中心軸に沿った円筒状の中心孔を有した可動子2、可動子2の一対の相対する側面に貼り付けられた2個の永久磁石3、4、可動子2の中心孔に両側から挿入され、可動子2の端面が継鉄11に当接するように一部可動子2に螺合された可動軸5、6を有している。可動子2、永久磁石3、4、可動軸5、6は、可動子2の軸方向に一体として直線運動可能である。可動子2は、磁性体からなる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a state in which the
電磁操作機構1Aは、さらに、可動子2の軸方向におおよそ可動子2の長さだけ離れ、可動子2の軸に対して同軸状に配置され、口の字状の断面を有する2個の往駆動コイル7および復駆動コイル8、永久磁石3、4に隙間を配して対向し、往駆動コイル7および復駆動コイル8の側面によって挟まれた磁極9、10を有している。さらに、磁極9、10から連続的に外側へと連なり、往駆動コイル7および復駆動コイル8の外側面をそれぞれ覆い、可動子2の軸方向の端面に相対するように延びた継鉄11を有している。可動子2の軸方向の端面に相対する継鉄11の面に設けられた孔に、可動軸5、6を回転自在に支持する軸受12が嵌入されている。これらにより、可動子2、永久磁石3、4、可動軸5、6が一体になって、磁極9、10の永久磁石3、4と対向する面に沿って可動子2の軸方向に往復運動可能に継鉄11に装着される。磁極9、10と継鉄11は、軟鉄板を積層して作製している。
The
電磁操作機構1Aは、さらに、復駆動コイル8の両端子間に接続された抵抗体14、往駆動コイル7および復駆動コイル8に励磁電流を流す駆動電源15を有する。駆動電源15は、往駆動コイル7および復駆動コイル8に往駆動コイル7および復駆動コイル8を貫通する永久磁石3、4により励磁された磁束の方向と同じ方向の磁束が励磁されるように励磁電流を流す。
なお、永久磁石3、4は、磁極9、10と可動子2との間に配置されているが、例えば可動子2の内部や継鉄11の内部に配置しても良いことは言うまでもない。また、往駆動コイル7と復駆動コイル8は、継鉄11の内側に配置されているが、例えば継鉄11の外側に配置しても良いことは言うまでもない。
The
In addition, although the
図2(a)、図2(b)に電磁操作機構1Aを使用した電力用開閉装置20の断面図を示す。図2(a)は、電力用開閉装置20が開極している状態を示し、図2(b)は、閉極している状態を示す。電力用開閉装置20は、電磁操作機構1Aの可動軸6に連結され、回転中心軸21により回転自在に軸支されるレバー部22、レバー部22に接圧バネ23を介して連結された真空バルブ24の可動接点25、可動接点25に対向する固定接点26を有している。レバー部22は、スプリング30により回転中心軸21を中心にして図2上で反時計方向に回動するように付勢されている。可動接点25は、開極状態(図2(a))、閉極状態(図2(b))の間を移動して固定接点26との間で電力を開閉する。
2A and 2B are sectional views of the
次に、図2(a)、図2(b)、図3を参照して電磁操作機構1Aの動作について説明する。なお、磁気回路は、可動子2の軸に対して対称に形成されている。
Next, the operation of the
この電磁操作機構1Aは、永久磁石3、4、可動子2および磁極9、10を共通に含んだ2つの磁気回路S1と磁気回路S2とを有している。磁気回路S1において、永久磁石3、4、磁極9、10、継鉄胴部11a、継鉄下部11b、可動子2の一方の端面と継鉄11との間の第1の隙間27、可動子2が直列に接続されている。
The
また、磁気回路S2において、永久磁石3、4、磁極9、10、継鉄胴部11a、継鉄上部11c、可動子2の他方の端面と継鉄11との間の第2の隙間28、可動子2が直列に接続されている。
Further, in the magnetic circuit S2, the
可動子2は、隙間27側の継鉄11とほぼ当接し、その結果、第1の隙間27の長さが第2の隙間28の長さに対して十分に小さくなることにより、第1の安定点に位置する。また、可動子2は、隙間28側の継鉄11とほぼ当接し、第2の隙間28の長さが第1の隙間27の長さに対して十分に小さくなることにより、第2の安定点に位置する。
例えば、可動子2が継鉄下部11bに近接したとき、第1の隙間27の磁気抵抗は、第2の隙間28の磁気抵抗より非常に小さいので、磁気回路S1の磁束Φ1は、磁気回路S2の磁束Φ2より大きい。そのため、第1の隙間27に働く磁気吸引力は、第2の隙間28に働く磁気吸引力より大きいので、足し合わされた磁気吸引力は可動子2を継鉄下部11b方向に加圧する。
逆に、可動子2が継鉄上部11cに近接したとき、第2の隙間28の磁気抵抗は、第1の隙間27の磁気抵抗より非常に小さいので、磁気回路S2の磁束Φ2は、磁気回路S1の磁束Φ1より大きい。そのため、第2の隙間28に働く磁気吸引力は、第1の隙間27に働く磁気吸引力より大きいので、足し合わされた可動子2に働く磁気吸引力は可動子2を継鉄上部11c方向に加圧する。
The
For example, when the
Conversely, when the
次に、可動子2の移動について説明する。
可動子2を第1の安定点から第2の安定点に移動させるために、往駆動コイル7に励磁電流を流し、第1の隙間27の磁束と逆方向に磁束を発生させ保持状態にある可動子2の保持力を低下し、第2の隙間28の磁束を増加させて第1の隙間27の磁気吸引力より大きくなるようにする。
例えば、図3に示すように、可動子2が第1の安定点に保持されているとき、永久磁石3、4による磁束と同一方向の磁束を磁気回路T2に発生するように、駆動電源15により往駆動コイル7に電流を流すと、磁気回路U2に第1の隙間27における永久磁石3、4による磁束と反対方向の磁束を発生する。
しかし、抵抗体14を介して両端子が接続されている復駆動コイル8の閉回路に、往駆動コイル7の励磁により発生する磁束を打ち消すように、誘導電流が誘導され、その結果、磁気回路V2に第1の隙間27における永久磁石3、4による磁束と同一方向の磁束が発生するので、可動子2は移動を開始しない。
復駆動コイル8に誘導される誘導起電力Uの大きさは、式(1)によって与えられる。
Next, the movement of the
In order to move the
For example, as shown in FIG. 3, when the
However, an induced current is induced in the closed circuit of the
The magnitude of the induced electromotive force U induced in the
U=−N×(dΦ/dt) (1) U = −N × (dΦ / dt) (1)
ただし、Nは復駆動コイル8の巻数、dΦ/dtは、往駆動コイル7に励磁電流を流したときに発生する復駆動コイル8を貫通する磁束の時間変化を示す。
そして、復駆動コイル8に誘導される誘導電流は、誘導起電力U、抵抗体14および復駆動コイル8の抵抗分の和(R)およびインダクタンス(L)によって決まる回路定数から算出できる。誘導された誘導電流は、時定数τ=L/Rに従って減衰していく。
その結果、誘導電流がある値以下まで低下すると、第1の隙間27の磁気吸引力が減少し、第2の隙間28の磁気吸引力が大きくなるので、第2の隙間28の磁気吸引力が主に可動子2に働き、可動子2は、対向する磁極9、10の間を通過して、往駆動コイル7の角形の内周部内へ移動する。
つまり、抵抗体14の抵抗値を適当に選定することにより、遅延時間を自由に設定できることを意味している。
このように可動子2は移動し、移動後の可動子2は第2の安定点で保持される。
Here, N is the number of turns of the
The induced current induced in the
As a result, when the induced current decreases to a certain value or less, the magnetic attractive force of the
That is, it means that the delay time can be freely set by appropriately selecting the resistance value of the
In this way, the
また、可動子2を第2の安定点から第1の安定点に移動させるために、復駆動コイル8に励磁電流を流し、保持状態にある可動子2と第2の隙間28の磁束と逆方向に磁束を発生させ保持力を低下し、第1の隙間27での磁束を増加させて第2の隙間28での磁気吸引力より大きくなるようにする。
例えば、図2(a)に示すように可動子2が第2の安定点に保持されているとき、永久磁石3、4による磁界と同一方向の磁界を磁気回路S1に発生するように、駆動電源15により復駆動コイル8に電流を流す。そうすると、可動子2は、第1の安定点、即ち図2(b)に示す位置まで移動し、保持される。
Further, in order to move the
For example, as shown in FIG. 2A, when the
なお、復方向に可動子2を移動させる場合、駆動電源15から供給される電流は、復駆動コイル8に流れる電流と抵抗体14に流れる電流に分流されるが、抵抗体14の抵抗値が復駆動コイル8の抵抗値よりも桁違いに大きくなるように設定しておけば、ほとんどの電流は復駆動コイル8に流れるため、可動子2を復方向に移動することを阻害することはない。
When the
このようにして、可動子2は2つの安定な位置間を往復し、図2(a)、図2(b)に示すように可動子2は可動軸6を介して連結した真空バルブ24内の可動接点25を往復駆動し、電力を開閉する。
In this way, the
このような電磁操作機構1Aは、復駆動コイル8の両端子に駆動電源15と並列に抵抗体14が接続され、往駆動コイル7に励磁電流を流すと復駆動コイル8に近接している可動子2と継鉄11とを引き付ける誘導電流が流れ、可動子2の移動開始を遅らせることができ、そのために特別な制御回路が不要であり、抵抗体14の抵抗値を変えるだけで電力用開閉装置20の遅延時間を簡単に調整できる。
また、既存の復駆動コイル8も抵抗体を追加するだけでそのまま利用することができる。
In such an
Further, the existing
なお、実施の形態1において、永久磁石3、4は可動子2に貼り付けているが、電磁操作機構1の永久磁石3、4を磁極9、10に固着しても同様な効果が得られる。
また、継鉄11、永久磁石3、4、往駆動コイル7および復駆動コイル8から構成される電磁操作機構であれば、その形状に関わりなく適用することができる。
また、実施の形態1において電磁操作機構1Aを電力用開閉装置に使用する例について説明したが、電力用開閉器にも同様に電磁操作機構1Aを適用することができる。
In the first embodiment, the
Further, any electromagnetic operation mechanism composed of the
Moreover, although the example which uses 1 A of electromagnetic operation mechanisms for power switchgears in
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2に係わる電磁操作機構の断面図である。
この発明の実施の形態2に係わる電磁操作機構1Bは、図4に示すように、実施の形態1に係わる電磁操作機構1Aと往駆動コイル7が配設されている位置が異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態2に係わる往駆動コイル7は、復駆動コイル8と磁極9、10との可動子2の移動方向の隙間に配設されている。
そして、駆動電源15は、永久磁石3、4により励磁され、復駆動コイル8を貫通する磁束を打ち消すように、往駆動コイル7に励磁電流を流す。往駆動コイル7に励磁電流が流されると、可動子2の端面と継鉄11との隙間27を貫通する磁束は減少するが、逆に、この磁束の減少により抵抗体14に形成されている復駆動コイル8の閉回路にこの隙間を貫通する磁束を増加する電流が流れるので、磁束の減少する速度は遅くなる。そして、可動子2と継鉄11とを第1の隙間27の間隔を小さくする方向に吸引する吸引力がスプリングにより付勢されている可動子2への押圧力以下に達するまでの時間が、閉回路が形成されていないときと比べて長くなる。
4 is a cross-sectional view of an electromagnetic operating mechanism according to
As shown in FIG. 4, the
The
The
可動子2を復方向に移動させるときは、実施の形態1のときと同様に、復駆動コイル8に駆動電源15から励磁電流が流されることにより、第2の安定点にある可動子2の継鉄11に近接している端部を貫通する永久磁石3、4による磁束が打ち消され、可動子2の他の端部を貫通する復駆動コイル8による磁束が増加するので、第2の安定点から第1の安定点まで可動子2が移動する。
When moving the
このような電磁操作機構1Bは、磁極9、10と復駆動コイル8との間に往駆動コイル7を配置しても、抵抗体14により閉回路が形成された復駆動コイル8に磁束の減少の速度を遅らせる電流が閉回路に流れるので、復駆動コイル8を抵抗体14により接続するだけで簡単に可動子2の往方向への移動開始を遅らせることができる。
In such an
実施の形態3.
図5は、この発明の実施の形態3に係わる電磁操作機構の断面図である。
この発明の実施の形態3に係わる電磁操作機構1Cは、図5に示すように、実施の形態1に係わる電磁操作機構1Aと閉回路が抵抗体14とダイオード33とを介して復駆動コイル8の両端子が接続されていることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態3に係わる復駆動コイル8の両端子は、直列に接続された抵抗体14とダイオード33とを介して接続されている。
このような電磁操作機構1Cは、ダイオード33を抵抗体14に対して直列に挿入されているので、抵抗体14の抵抗値を、復駆動コイル8の抵抗値よりも小さくする必要がなくなり、設計自由度が増大できる。
なお、図6に示すように、電磁操作機構1Dの復駆動コイル8の抵抗値を大きくすることにより、抵抗体14を省略することも可能である。
FIG. 5 is a sectional view of an electromagnetic operating mechanism according to
As shown in FIG. 5, the
Both terminals of the
In such an electromagnetic operating mechanism 1C, since the
As shown in FIG. 6, the
実施の形態4.
図7は、この発明の実施の形態4に係わる電磁操作機構の断面図である。
この発明の実施の形態4に係わる電磁操作機構1Eは、実施の形態3に係わる電磁操作機構1Cと閉回路が抵抗体14、ダイオード33および抵抗変化素子としてのツェナーダイオード35を介して復駆動コイル8の両端子が接続されていることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態4に係わる復駆動コイル8の両端子は、直列に接続された抵抗体14、ダイオード33およびツェナーダイオード35を介して接続されている。
FIG. 7 is a sectional view of an electromagnetic operating mechanism according to
The
Both terminals of the
このような電磁操作機構1Eでは、電源は変動する場合が想定され、このとき、誘導電流を発生して遅延させたい場合と、そうでない場合がある。ツェナーダイオード35の動作電圧を調整することで、実施の形態1乃至3に示す効果に加えて、遅延を有効/無効に調整することができる。
In such an
実施の形態5.
図8は、この発明の実施の形態5に係わる電磁操作機構の断面図である。
実施の形態5に係わる電磁操作機構1Fは、実施の形態1に係わる電磁操作機構1Aと復駆動コイル8に抵抗体が接続されていないことと往駆動コイル7に流される励磁電流の方向が逆であることとが異なっており、これ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
FIG. 8 is a sectional view of an electromagnetic operation mechanism according to
In the electromagnetic operating mechanism 1F according to the fifth embodiment, the resistance is not connected to the
実施の形態5に係わる電磁操作機構1Fにおいて、永久磁石3、4により励磁される第1の磁気回路S1の磁束Φ1の向きは、図8に示すように、永久磁石3、4から磁極9、10へ向き、継鉄胴部11a、継鉄下部11b、第1の隙間27を順次経由して可動子2に向いている。また、永久磁石3、4により励磁される第2の磁気回路S2の磁束Φ2の向きは、図8に示すように、永久磁石3、4から磁極9、10へ向き、継鉄胴部11a、継鉄上部11c、第2の隙間28を順次経由して可動子2に向いている。
そして、実施の形態5に係わる往駆動コイル7により励磁される磁気回路は、図8に示すように、第3の磁気回路と第4の磁気回路からなる。第3の磁気回路T2の磁束Φ3の向きは、第2の隙間28において可動子2から継鉄上部11cに向いている。また、第4の磁気回路U2の磁束Φ4の向きは、第1の隙間27において継鉄下部11bから可動子2に向いている。
In the electromagnetic operating mechanism 1F according to the fifth embodiment, the direction of the magnetic flux Φ1 of the first magnetic circuit S1 excited by the
And the magnetic circuit excited by the
次に、往駆動コイル7に励磁電流を増加するときの電磁操作機構1Fの動作について説明する。励磁電流を流し始めると、磁束Φ3と磁束Φ4が増加する。このとき、第1の隙間27における磁束Φ4と磁束Φ1は同じ方向を向いているので、可動子2を継鉄下部11bに吸引する磁気吸引力は増大する。また、第2の隙間28における磁束Φ2と磁束Φ3および磁束Φ4とは逆向きであるので、可動子2を継鉄上部11cに吸引する磁気吸引力は減少する。このように励磁電流が小さい段階では、可動子2を継鉄下部11bにより強い力で押さえ付ける。
Next, the operation of the electromagnetic operation mechanism 1F when increasing the exciting current to the
次に、励磁電流を増加すると、継鉄下部11bを通過する磁束Φ1と磁束Φ4との和が継鉄下部11bの飽和磁束を超えるので、第1の隙間27を通過する磁束は増加しない。一方、磁束Φ3が増加して磁束Φ2を超えるようになるので、可動子2を継鉄上部11cに吸引する磁気吸引力が増加しだす。
Next, when the excitation current is increased, the sum of the magnetic flux Φ1 and the magnetic flux Φ4 passing through the yoke
そして、励磁電流を更に増加すると、第1の隙間27を通過する磁束は増加せずに第2の隙間28を通過する磁束が増加して、所定の励磁電流に達すると、可動子2を継鉄下部11bに引き寄せる磁気吸引力よりも継鉄上部11cに引き寄せる磁気吸引力が大きくなり、可動子2が継鉄下部11bから離れて、継鉄上部11cに移動を開始する。
When the exciting current is further increased, the magnetic flux passing through the
このように永久磁石3、4により励磁された継鉄下部11bを通過する磁束と往駆動コイル7に流される励磁電流により励磁される永久磁石3、4と同じ向きの継鉄下部11bを通過する磁束との和が継鉄下部11bの飽和磁束を超えるように往駆動コイル7に励磁電流を流すことにより、上述の磁束の和が飽和磁束を超えるまで可動子2の動作の開始が遅らせられ、動作速度を上昇することができる。
In this way, the magnetic flux passing through the yoke
1 電磁操作機構、2 可動子、3、4 永久磁石、5、6 可動軸、7 往駆動コイル、8 復駆動コイル、9、10 磁極、11 継鉄、11a 継鉄胴部、11b 継鉄下部、11c 継鉄上部、12 軸受、13 ハウジング、14 抵抗体、15 駆動電源、20 電力用開閉装置、21 回転中心軸、22 レバー部、23 接圧バネ、24 真空バルブ、25 可動接点、26 固定接点、27、28 隙間、30 スプリング、33 ダイオード、35 ツェナーダイオード。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記軸方向に平行な上記可動子の側面および上記軸方向の上記可動子の両端面に相対する面を有する継鉄と、
上記継鉄および上記可動子で構成される閉磁気回路中に配置される永久磁石と、
上記継鉄または上記可動子の周囲に配置される2つ以上の駆動コイルと、
上記駆動コイルに励磁電流を流す電源と、
を備え、
上記永久磁石から上記継鉄を介し、上記可動子の一方の端面を経由して上記可動子に至る第1の磁気回路および、上記永久磁石から上記継鉄を介し、上記可動子の他方の端面を経由して上記可動子に至る第2の磁気回路が構成される電磁操作機構において、
上記駆動コイルは、
上記可動子を往運動させるために励磁される少なくとも1つの往駆動コイルと、
両端子が電気的に接続され、上記往駆動コイルが励磁されるとき誘導電流が誘導される少なくとも1つの復駆動コイルと、を備えることを特徴とする電磁操作機構。 A mover having an axis and capable of reciprocating in the axial direction;
A yoke having side surfaces of the mover parallel to the axial direction and surfaces facing both end surfaces of the mover in the axial direction;
A permanent magnet disposed in a closed magnetic circuit composed of the yoke and the mover;
Two or more drive coils arranged around the yoke or the mover;
A power supply for passing an excitation current through the drive coil;
With
A first magnetic circuit from the permanent magnet via the yoke to the mover via one end face of the mover, and the other end face of the mover from the permanent magnet via the yoke In the electromagnetic operating mechanism in which the second magnetic circuit reaching the mover via
The drive coil is
At least one forward drive coil that is excited to move the mover forward;
An electromagnetic operating mechanism comprising: at least one reverse drive coil in which both terminals are electrically connected and an induced current is induced when the forward drive coil is excited.
上記軸方向に平行な上記可動子の側面および上記軸方向の上記可動子の両端面に相対する面を有する継鉄と、
上記継鉄および上記可動子の間に配置される永久磁石と、
上記可動子の側面に相対し、上記永久磁石の上記軸方向の両側に位置する上記継鉄の面に固着される往駆動コイルおよび復駆動コイルと、
上記往駆動コイルまたは上記復駆動コイルの一方に励磁電流を流す電源と、
を備え、
上記永久磁石から上記継鉄を介し、上記可動子の一方の端面を経由して上記復駆動コイルの中心を通過して上記可動子に至る第1の磁気回路および上記永久磁石から上記継鉄を介し、上記可動子の他方の端面を経由して上記往駆動コイルの中心を通過して上記可動子に至る第2の磁気回路が構成される電磁操作機構において、
上記永久磁石により上記第2の磁気回路に発生する磁束と反対向きの磁束で、且つ上記永久磁石により上記第1の磁気回路に発生する磁束と同じ向きの磁束を発生させると共に、上記第1の磁気回路での磁束の和が上記継鉄の飽和磁束を超える磁束となるように上記復駆動コイルの励磁電流を制御することを特徴とする電磁操作機構。 A mover having an axis and capable of reciprocating in the axial direction;
A yoke having side surfaces of the mover parallel to the axial direction and surfaces facing both end surfaces of the mover in the axial direction;
A permanent magnet disposed between the yoke and the mover;
A forward drive coil and a backward drive coil fixed to the surface of the yoke located on both sides of the axial direction of the permanent magnet, relative to the side surface of the mover;
A power source for supplying an exciting current to one of the forward drive coil or the backward drive coil;
With
The first magnetic circuit from the permanent magnet through the yoke, through one end face of the mover, through the center of the return drive coil to the mover, and the yoke from the permanent magnet. Through an electromagnetic operating mechanism in which a second magnetic circuit that passes through the center of the forward drive coil via the other end face of the mover and reaches the mover is configured,
The permanent magnet generates a magnetic flux in a direction opposite to the magnetic flux generated in the second magnetic circuit, and the permanent magnet generates a magnetic flux in the same direction as the magnetic flux generated in the first magnetic circuit. An electromagnetic operating mechanism for controlling an exciting current of the return drive coil so that a sum of magnetic fluxes in a magnetic circuit becomes a magnetic flux exceeding a saturation magnetic flux of the yoke.
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