JP2007103243A - Electromagnetic actuator and switch gear - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic actuator capable of improving the efficiency at closing of circuit. <P>SOLUTION: The electromagnetic actuator is provided with a yoke 30 for forming a flux path, formed so as to protrude its middle part in the axial direction toward the inside; an armature 13, formed so as to move inside the yoke 30; a circuit closing coil 15 and a circuit opening coil 16 for generating magnetic flux, arranged at one side of the yoke 30 with the middle part of the yoke 30 as a boundary; a permanent magnet 14 for moving or holding the armature 13, arranged at the other side of the yoke 30 with the middle part of the yoke 30 as a boundary; and an operation rod 17, penetrating through the yoke 30 and fixed to the armature 13. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、真空バルブなどを開閉操作する操作機構に用いられる電磁アクチュエータおよびこの電磁アクチュエータを備えた真空遮断器、真空開閉器などの開閉器に関する。   The present invention relates to an electromagnetic actuator used in an operation mechanism for opening and closing a vacuum valve and the like, and a switch such as a vacuum circuit breaker and a vacuum switch provided with the electromagnetic actuator.

従来の真空遮断器および真空開閉器などの開閉器の操作機構においては、開路、閉路操作を行うために、必要な操作力を発生させる電磁アクチュエータを用いたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventional switch operating mechanisms such as vacuum circuit breakers and vacuum switches are known that use electromagnetic actuators that generate the required operating force to perform open and close operations (for example, patents). Reference 1).

この種の開閉器は、図7に示すように、図示上段から電流を遮断する遮断部1a、遮断部1aの閉路時に接触荷重を加えるワイプバネ部1b、および図示最下段に遮断部1aを開閉操作する操作機構部1cが配置され構成されている。なお、図7において、図示右に閉路状態、図示左に開路状態を示している。   As shown in FIG. 7, this type of switch is configured to open / close the interrupting portion 1a that interrupts current from the upper part of the figure, the wipe spring part 1b that applies contact load when the interrupting part 1a is closed, and the interrupting part 1a at the lowermost part of the figure. An operating mechanism 1c is arranged and configured. In FIG. 7, the closed state is shown on the right side of the figure, and the open state is shown on the left side of the figure.

遮断部1aには、真空絶縁容器2内に接離自在の一対の接点3、4を有する三相分の真空バルブ5が設けられている。三相分の真空バルブ5の固定側は、上部固定部材6にそれぞれ固定されている。また、真空バルブ5の可動側には、軸方向に移動自在の絶縁操作ロッド7が連結されている。   A three-phase vacuum valve 5 having a pair of contact points 3 and 4 that can be brought into contact with and separated from each other in the vacuum insulating container 2 is provided in the blocking part 1a. The fixed side of the vacuum valve 5 for three phases is fixed to the upper fixing member 6, respectively. Further, an insulating operation rod 7 that is movable in the axial direction is connected to the movable side of the vacuum valve 5.

ワイプバネ部1bには、絶縁操作ロッド7に連結されたワイプバネ8を収納したワイプバネフォルダ9が設けられている。ワイプバネ8により、一対の接点3、4の接触時に接触荷重が加わるようになっている。また、三相分のワイプバネフォルダ9は、それぞれ連結部材10に連結されている。   The wipe spring portion 1 b is provided with a wipe spring folder 9 that houses a wipe spring 8 connected to the insulating operation rod 7. The wipe spring 8 applies a contact load when the pair of contacts 3 and 4 are in contact with each other. Further, the three-phase wipe spring folders 9 are respectively connected to the connecting member 10.

操作機構部1cには、開閉操作時の操作力を発生させる電磁アクチュエータ11が設けられている。電磁アクチュエータ11は、磁路を形成するためのヨーク12、ヨーク12内を移動するように設けられた磁性体のアーマチュア13、アーマチュア13を移動もしくは閉路保持をする永久磁石14、永久磁石14の外周に配置された閉路コイル15、閉路コイル15の図示下方に配置された開路コイル16、アーマチュア13に固定されヨーク12を貫き、連絡部材10に連結された非磁性体の操作ロッド17、およびヨーク12の図示下部の開口部を塞ぐ非磁性体のストッパープレート18から構成されている。   The operation mechanism unit 1c is provided with an electromagnetic actuator 11 that generates an operation force during an opening / closing operation. The electromagnetic actuator 11 includes a yoke 12 for forming a magnetic path, a magnetic armature 13 provided to move in the yoke 12, a permanent magnet 14 for moving or holding the closed circuit of the armature 13, and an outer periphery of the permanent magnet 14 A non-magnetic operating rod 17 that is fixed to the armature 13, penetrates the yoke 12, and is connected to the connecting member 10, and the yoke 12. It is comprised from the stopper plate 18 of the nonmagnetic material which plugs up the opening part of the lower part of illustration.

ここで、ヨーク12内面の中間部には、突出した環状の突出部12aが設けられ、この突出部12aと永久磁石14間に閉路コイル15と開路コイル16とが配置されている。また、アーマチュア13がストッパープレート18と対向する端部には、鍔状に突出した鍔部13aが設けられ、この鍔部13aが突出部12aとストッパープレート18間を移動するようになっている。このような電磁アクチュエータ11は、下部固定部材19に固定されている。また、下部固定部材19内の操作ロッド17端には、操作ロッド17を開路方向に移動するように付勢した開路バネ20が設けられている。   Here, a projecting annular projecting portion 12 a is provided at an intermediate portion of the inner surface of the yoke 12, and a closed coil 15 and an open coil 16 are disposed between the projecting portion 12 a and the permanent magnet 14. In addition, an end portion of the armature 13 facing the stopper plate 18 is provided with a flange portion 13a protruding in a hook shape, and the flange portion 13a moves between the protrusion portion 12a and the stopper plate 18. Such an electromagnetic actuator 11 is fixed to the lower fixing member 19. An opening spring 20 that biases the operating rod 17 to move in the opening direction is provided at the end of the operating rod 17 in the lower fixing member 19.

そして、閉路状態にする場合には、閉路コイル15を励磁して、ヨーク12内に磁束を発生させる。すると、図示実線で示すように、閉路コイル15と開路コイル16とを囲むように、永久磁石14→ヨーク12→突出部12a→アーマチュア13を通る磁気回路が形成される。また、永久磁石14によっても点線で示すように、同様の磁気回路が形成される。これらの磁気回路での磁力により、開路バネ20のバネ力に打ち勝ってアーマチュア13が図示上方の閉路方向に移動する。同時に、操作ロッド17が図示上方に移動し、接点3、4間が接触する。接点3、4間が接触すると、ワイプバネ8により接触荷重を加え、閉路コイル15を無励磁にし、永久磁石14の吸引力で閉路状態を保持する。   In the closed state, the closed coil 15 is excited to generate a magnetic flux in the yoke 12. Then, as shown by the solid line in the figure, a magnetic circuit is formed that passes through the permanent magnet 14 → the yoke 12 → the protruding portion 12 a → the armature 13 so as to surround the closed coil 15 and the open coil 16. In addition, a similar magnetic circuit is formed by the permanent magnet 14 as indicated by a dotted line. The magnetic force in these magnetic circuits overcomes the spring force of the open spring 20 and the armature 13 moves in the closed direction above the figure. At the same time, the operating rod 17 moves upward in the figure, and the contacts 3 and 4 are in contact with each other. When the contacts 3 and 4 are in contact with each other, a contact load is applied by the wipe spring 8, the closed coil 15 is de-energized, and the closed state is maintained by the attractive force of the permanent magnet 14.

開路状態にする場合には、開路コイル16を励磁して、永久磁石14の磁力に打ち勝ってアーマチュア13を図示下方に移動させ、接点3、4間を開離させる。開路後には、開路コイル16を無励磁にして、開路バネ20のバネ力により開路状態を保持する。   In the case of the open circuit state, the open coil 16 is excited to overcome the magnetic force of the permanent magnet 14 and move the armature 13 downward in the figure to separate the contacts 3 and 4 from each other. After the open circuit, the open coil 16 is de-energized and the open circuit state is maintained by the spring force of the open spring 20.

ここで、閉路状態にする場合において、ヨーク12内の磁束は、閉路コイル15と永久磁石14とで形成されるものが同一方向となる。このため、閉路コイル15励磁時に、ヨーク12内で磁気飽和が起こり、アーマチュア13を充分な磁力で移動させることが困難となる。即ち、閉路コイル15で発生させた磁束がアーマチュア13内に伝わり難く、電磁アクチュエータ11の効率が低くなる問題があった。   Here, in the closed state, the magnetic flux in the yoke 12 is formed by the closed coil 15 and the permanent magnet 14 in the same direction. For this reason, when the closed coil 15 is excited, magnetic saturation occurs in the yoke 12, and it becomes difficult to move the armature 13 with sufficient magnetic force. That is, there is a problem that the magnetic flux generated by the closed coil 15 is not easily transmitted into the armature 13 and the efficiency of the electromagnetic actuator 11 is lowered.

一方、ヨーク内の中間部に永久磁石を配置し、この永久磁石の両側に閉路コイルと開路コイルとを配置した電磁アクチュエータが知られている。このような電磁アクチュエータにおいても、永久磁石と閉路コイルとの磁束が同一方向に形成されるので、閉路コイルを励磁したときにヨーク内で磁気飽和が起こり易く、電磁アクチュエータの効率が低くなる問題がある(例えば、特許文献2参照。)。
特開2002−270423号公報 (第4ページ、図1) 特開2004−146336号公報 (第6ページ、図1)
On the other hand, there is known an electromagnetic actuator in which a permanent magnet is disposed at an intermediate portion in a yoke and a closed coil and an open coil are disposed on both sides of the permanent magnet. Even in such an electromagnetic actuator, since the magnetic fluxes of the permanent magnet and the closed coil are formed in the same direction, magnetic saturation is likely to occur in the yoke when the closed coil is excited, and the efficiency of the electromagnetic actuator is reduced. (For example, refer to Patent Document 2).
JP 2002-270423 A (4th page, FIG. 1) JP 2004-146336 A (Page 6, FIG. 1)

上記の従来の電磁アクチュエータ11においては、閉路時にヨーク12内で磁気飽和が起こり、アーマチュア13を充分な磁力で移動させることが困難となり、閉路時の効率が低下する問題がある。   In the conventional electromagnetic actuator 11 described above, there is a problem that magnetic saturation occurs in the yoke 12 when the circuit is closed, making it difficult to move the armature 13 with a sufficient magnetic force, and the efficiency at the time of closing is lowered.

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、閉路時の効率を向上し得る電磁アクチュエータおよびそれを備えた開閉器を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic actuator capable of improving the efficiency at the time of closing and a switch equipped with the electromagnetic actuator.

上記目的を達成するために、本発明の電磁アクチュエータは、軸方向の中間部を内側に突出させた磁路を形成するためのヨークと、前記ヨーク内を移動するように設けられたアーマチュアと、前記ヨークの中間部を境として一方に配置された磁束を発生させる閉路コイルおよび開路コイルと、前記ヨークの中間部を境として他方に配置された前記アーマチュアを移動もしくは保持させておく永久磁石と、前記ヨークを貫き前記アーマチュアに固定された操作ロッドとを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an electromagnetic actuator of the present invention includes a yoke for forming a magnetic path with an axial intermediate portion protruding inward, an armature provided to move in the yoke, A closed coil and an open coil that generate a magnetic flux arranged on one side of the yoke at the middle part, and a permanent magnet that moves or holds the armature arranged on the other side of the middle part of the yoke; And an operating rod which penetrates the yoke and is fixed to the armature.

本発明によれば、磁路を形成するヨークの軸方向の中間部を境として、一方に閉路コイル、他方に永久磁石を配置して閉路コイルを励磁したとき、磁気抵抗の小さい閉路コイルを囲むような磁気回路と、永久磁石を通る磁気回路とが形成されるようにしているので、それぞれの磁気回路で充分な磁力を発生させることができ、電磁アクチュエータの閉路時の効率を向上させることができる。   According to the present invention, when a closed coil is arranged on one side and a permanent magnet is arranged on the other side to excite the closed coil with the axial intermediate portion of the yoke forming the magnetic path as a boundary, the closed coil having a small magnetic resistance is surrounded. The magnetic circuit and the magnetic circuit passing through the permanent magnet are formed so that a sufficient magnetic force can be generated in each magnetic circuit, and the efficiency when the electromagnetic actuator is closed can be improved. it can.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず、本発明の実施例1に係る電磁アクチュエータを図1乃至図5を参照して説明する。図1は、本発明の実施例1に係る電磁アクチュエータの構成を示す断面図、図2は、本発明の実施例1に係る電磁アクチュエータ閉路時に閉路コイルで形成される磁気回路を説明する図、図3は、本発明の実施例1に係る電磁アクチュエータ閉路時に永久磁石で形成される磁気回路を説明する図、図4は、本発明の実施例1に係るアーマチュア移動時に永久磁石で形成される磁気回路の詳細を説明する図、図5は、本発明の実施例1に係る電磁アクチュエータ閉路時の磁力を説明する図である。なお、各図において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。また、電磁アクチュエータを用いる開閉器の構成は、従来と同様であるので、その詳細な説明を省略する。   First, an electromagnetic actuator according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an electromagnetic actuator according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a magnetic circuit formed by a closed coil when the electromagnetic actuator according to the first embodiment of the present invention is closed. FIG. 3 is a diagram for explaining a magnetic circuit formed by permanent magnets when the electromagnetic actuator according to the first embodiment of the present invention is closed, and FIG. 4 is formed by permanent magnets during armature movement according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining details of the magnetic circuit, and FIG. 5 is a diagram for explaining the magnetic force when the electromagnetic actuator is closed according to the first embodiment of the present invention. In addition, in each figure, the same code | symbol was attached | subjected about the component similar to the past. Moreover, since the structure of the switch using an electromagnetic actuator is the same as that of the past, the detailed description is abbreviate | omitted.

図1に示すように、電磁アクチュエータ11における磁路を形成するためのヨーク30は、図示上方で遮断部1a側の第1のヨーク30aと、中間部の第2のヨーク30bと、図示下方でストッパープレート18側(反遮断部側)の第3のヨーク30cとが軸方向に連接して構成されている。第1のヨーク30aの内側には、閉路コイル15および開路コイル16が配置されている。また、第3のヨーク30cの内側には、永久磁石14および第3のヨーク30cに連接された第4のヨーク30dが配置されている。なお、第4のヨーク30d部分は、全てが永久磁石14であってもよい。   As shown in FIG. 1, a yoke 30 for forming a magnetic path in the electromagnetic actuator 11 includes a first yoke 30a on the blocking section 1a side in the upper part of the figure, a second yoke 30b in the middle part, and a lower part in the figure. A third yoke 30c on the stopper plate 18 side (anti-blocking portion side) is configured to be connected in the axial direction. A closed coil 15 and an open coil 16 are disposed inside the first yoke 30a. In addition, a permanent magnet 14 and a fourth yoke 30d connected to the third yoke 30c are disposed inside the third yoke 30c. Note that all of the fourth yoke 30d portion may be the permanent magnet 14.

第2のヨーク30bは、第1のヨーク30a、第3のヨーク30cよりも内側に突出し、その突出した面がヨーク30内を移動するように設けられたアーマチュア13の側面と対向している。これにより、第2のヨーク30bを境として、軸方向の一方側に閉路コイル15および開路コイル16、他方側に永久磁石14が配置される。   The second yoke 30 b protrudes inward from the first yoke 30 a and the third yoke 30 c, and the protruded surface faces the side surface of the armature 13 provided so as to move in the yoke 30. Thereby, with the second yoke 30b as a boundary, the closed coil 15 and the open coil 16 are arranged on one side in the axial direction, and the permanent magnet 14 is arranged on the other side.

また、アーマチュア13に固定された非磁性体の操作ロッド17がヨーク30を貫いて設けられている。アーマチュア13がストッパープレート18と対向する端部には、鍔状に突出した鍔部13aが設けられ、この鍔部13aが第4のヨーク30dとストッパープレート18間を移動できるようになっている。   A non-magnetic operating rod 17 fixed to the armature 13 is provided through the yoke 30. An end portion of the armature 13 facing the stopper plate 18 is provided with a flange portion 13a protruding in a hook shape, and the flange portion 13a can move between the fourth yoke 30d and the stopper plate 18.

ここで、第1のヨーク30aが操作ロッド17の軸方向と直交する断面積をs1とし、第2のヨーク30bが操作ロッド17の軸方向と平行する断面積をs2とすると、s2>s1としている。第3のヨーク30cの断面積も第1のヨーク30aと同様にしてもよい。また、第2のヨーク30bとアーマチュア13間のギャップ長をg3とし、永久磁石14とアーマチュア13間のギャップ長をg4とすると、g3<g4としている。   Here, when the sectional area of the first yoke 30a perpendicular to the axial direction of the operating rod 17 is s1, and the sectional area of the second yoke 30b parallel to the axial direction of the operating rod 17 is s2, s2> s1. Yes. The cross-sectional area of the third yoke 30c may be the same as that of the first yoke 30a. When the gap length between the second yoke 30b and the armature 13 is g3, and the gap length between the permanent magnet 14 and the armature 13 is g4, g3 <g4.

また、鍔部13aと第3のヨーク30c間のギャップ長をg5とすると、g3<g5としている。また、第4のヨーク30dと鍔部13a間の開路時のギャップ長をg2とすると、g3<g2としている。このギャップ長g2は、アーマチュア13と第1のヨーク30a間の開路時のギャップ長g1と同様(g1=g2)である。更に、永久磁石14と第3のヨーク30c間のギャップ長をg6とすると、g4<g6としている。   Further, assuming that the gap length between the flange 13a and the third yoke 30c is g5, g3 <g5. Further, assuming that the gap length at the time of opening between the fourth yoke 30d and the flange portion 13a is g2, g3 <g2. This gap length g2 is the same as the gap length g1 when the armature 13 and the first yoke 30a are opened (g1 = g2). Furthermore, if the gap length between the permanent magnet 14 and the third yoke 30c is g6, then g4 <g6.

次に、閉路状態にする場合に形成される磁気回路を図2および図3を参照して説明する。   Next, a magnetic circuit formed in the closed state will be described with reference to FIGS.

閉路コイル15を励磁すると、図2に実線で示すように、閉路コイル15と開路コイル16とを囲むような三つの磁気回路が形成される。第1のヨーク30a→第2のヨーク30b→アーマチュア13を通る第1の磁気回路m1と、第1のヨーク30a→第2のヨーク30b→永久磁石14→第4のヨーク30d→鍔部13a→アーマチュア13を通る第2の磁気回路m2と、第1のヨーク30a→第2のヨーク30b→第3のヨーク30c→鍔部13a→アーマチュア13を通る第3の磁気回路m3とが形成される。   When the closing coil 15 is excited, three magnetic circuits are formed so as to surround the closing coil 15 and the opening coil 16 as indicated by a solid line in FIG. The first magnetic circuit m1 passing through the first yoke 30a → the second yoke 30b → the armature 13 and the first yoke 30a → the second yoke 30b → the permanent magnet 14 → the fourth yoke 30d → the flange 13a → A second magnetic circuit m2 passing through the armature 13 and a first magnetic circuit m3 passing through the first yoke 30a → the second yoke 30b → the third yoke 30c → the flange 13a → the armature 13 are formed.

永久磁石14側においても、図3に点線で示すように、三つの磁気回路が形成される。永久磁石14→第4のヨーク30d→鍔部13a→アーマチュア13→第2のヨーク30bを通る第4の磁気開路m4と、永久磁石14→第4のヨーク30d→鍔部13a→アーマチュア13→第1のヨーク30a→第2のヨーク30bを通る第5の磁気回路と、永久磁石14→第4のヨーク30d→鍔部13a→第3のヨーク30c→第2のヨーク30bを通る第6の磁気回路m6とが形成される。   Also on the permanent magnet 14 side, three magnetic circuits are formed as shown by dotted lines in FIG. The permanent magnet 14 → the fourth yoke 30d → the flange 13a → the armature 13 → the fourth magnetic open circuit m4 passing through the second yoke 30b, and the permanent magnet 14 → the fourth yoke 30d → the flange 13a → the armature 13 → the first A fifth magnetic circuit passing through one yoke 30a → the second yoke 30b, and a sixth magnet passing through the permanent magnet 14 → the fourth yoke 30d → the flange 13a → the third yoke 30c → the second yoke 30b. A circuit m6 is formed.

このような磁気回路m1、m2、m3、m4、m5、m6において、閉路コイル15側では、磁気回路m1によって強い磁力が発生し、アーマチュア13を図示上方に移動させることができる。これは、磁気回路m2では、ギャップ長g2が加わって磁気抵抗が大きくなり、また、磁気回路m3では、第3のヨーク30c内で、永久磁石14で形成される磁気回路m6と磁束の向きが逆方向となり、強い磁力を発生させることができないためである。   In such magnetic circuits m1, m2, m3, m4, m5, and m6, a strong magnetic force is generated by the magnetic circuit m1 on the closed coil 15 side, and the armature 13 can be moved upward in the drawing. This is because the magnetic circuit m2 has a larger magnetic resistance due to the addition of the gap length g2, and the magnetic circuit m3 has the magnetic circuit m6 formed by the permanent magnet 14 and the direction of the magnetic flux in the third yoke 30c. This is because the direction is opposite and a strong magnetic force cannot be generated.

永久磁石14側では、磁気回路m4によって強い磁力が発生し、磁気回路m1と同様にアーマチュア13を図示上方に移動させることができる。これは、磁気回路m5では、ギャップ長g1が加わって磁気抵抗が大きくなり、また、磁気回路m6では、ギャップ長g3<g5としているので、磁気抵抗が大きくなり、強い磁力を発生させることができないためである。   On the permanent magnet 14 side, a strong magnetic force is generated by the magnetic circuit m4, and the armature 13 can be moved upward in the drawing similarly to the magnetic circuit m1. In the magnetic circuit m5, the gap length g1 is added to increase the magnetic resistance. In the magnetic circuit m6, the gap length g3 <g5 is set, so that the magnetic resistance increases and a strong magnetic force cannot be generated. Because.

ここで、第2のヨーク30b内において、第1の磁気回路m1と第4の磁気回路m4との磁束が通るが、第1のヨーク30aの断面積s1よりも第2のヨーク30bの断面積s2を大きくしているので、第2のヨーク30b内では磁気飽和をし難くなる。断面積s1=1とすると、断面積s2=1.2〜1.5としている。s2=1.2以下では、永久磁石14の磁力を最大で利用するとき磁気飽和する可能性があり、また、s2=1.5以上では、磁気飽和を防ぐことができるものの第2のヨーク30bが大型化して好ましくない。これらのことより、閉路時において、磁気抵抗の小さい第1の磁気回路m1と第4の磁気回路m4とが形成されるので、閉路コイル15と永久磁石14とによる磁力を充分に発生させることができる。   Here, the magnetic flux of the first magnetic circuit m1 and the fourth magnetic circuit m4 passes through the second yoke 30b, but the cross-sectional area of the second yoke 30b is larger than the cross-sectional area s1 of the first yoke 30a. Since s2 is increased, it is difficult to achieve magnetic saturation in the second yoke 30b. When the cross-sectional area s1 = 1, the cross-sectional area s2 = 1.2 to 1.5. If s2 = 1.2 or less, there is a possibility of magnetic saturation when the maximum magnetic force of the permanent magnet 14 is used. If s2 = 1.5 or more, magnetic saturation can be prevented, but the second yoke 30b. Is unfavorable due to the increase in size. Accordingly, the first magnetic circuit m1 and the fourth magnetic circuit m4 having a small magnetic resistance are formed at the time of closing, so that the magnetic force generated by the closing coil 15 and the permanent magnet 14 can be sufficiently generated. it can.

次に、アーマチュア13移動時の永久磁石14によって形成される磁気回路の詳細を図4を参照して説明する。図4の図示左に移動直前の状態、図示右に移動時の状態を示す。   Next, details of the magnetic circuit formed by the permanent magnet 14 when the armature 13 is moved will be described with reference to FIG. The state immediately before the movement is shown on the left side of FIG. 4, and the state at the time of movement is shown on the right side of the figure.

移動直前では、前述の如く磁気回路m4が形成され、更に、永久磁石14→第4のヨーク30d→アーマチュア13→第2のヨーク30bを通る第7の磁気回路m7と、永久磁石14→第4のヨーク30d→第3のヨーク30c→第2のヨーク30bを通る第8の磁気回路m8とが形成される。   Immediately before the movement, the magnetic circuit m4 is formed as described above, and further, the seventh magnetic circuit m7 passing through the permanent magnet 14 → the fourth yoke 30d → the armature 13 → the second yoke 30b, and the permanent magnet 14 → fourth. The eighth magnetic circuit m8 passing through the yoke 30d → the third yoke 30c → the second yoke 30b is formed.

しかしながら、磁気回路m4ではギャップ長g2が加わって磁気抵抗が大きいので、移動直前では、磁気回路m7、m8による磁力が大きくなる。このため、アーマチュア13に働く磁力は、軸方向と直交する水平力fhが、軸方向と平行する垂直力fvよりも大きくなる。なお、ギャップ長g4<g6としているので、磁気回路m7による水平力fhが磁気回路m8のものよりも大きい。   However, in the magnetic circuit m4, the gap length g2 is added to increase the magnetic resistance, so that the magnetic force generated by the magnetic circuits m7 and m8 increases immediately before the movement. For this reason, the magnetic force acting on the armature 13 is such that the horizontal force fh orthogonal to the axial direction is larger than the vertical force fv parallel to the axial direction. Since the gap length g4 <g6 is satisfied, the horizontal force fh by the magnetic circuit m7 is larger than that of the magnetic circuit m8.

そして、アーマチュア13が移動すると、ギャップ長g2が短くなり、磁気回路m4の磁気抵抗が下がり、垂直力fvが水平力fhよりも大きくなる。ギャップ長g2が短くなればなるほど、垂直力fvは大きくなる。   When the armature 13 moves, the gap length g2 is shortened, the magnetic resistance of the magnetic circuit m4 is lowered, and the vertical force fv is larger than the horizontal force fh. The perpendicular force fv increases as the gap length g2 decreases.

これらの磁気回路m4、m7、m8による磁力は、図5の負荷特性で示すように、開路位置から閉路位置に近づくほど、加速度的に大きくなる。一方、開閉器の要求特性としては、点線で示すように、開路位置から接点3、4の接触時までが緩やかに上昇し、接触直後に急激に上昇して接触荷重を加え、その後、緩やかに上昇してワイプバネ8を圧縮する磁力が必要である。このような要求特性に対して、磁気回路m4、m7、m8による負荷特性は、開路位置から閉路位置までを満足するものである。   The magnetic force generated by these magnetic circuits m4, m7, and m8 increases as the distance from the open circuit position approaches the closed circuit position, as shown by the load characteristics in FIG. On the other hand, as a required characteristic of the switch, as shown by a dotted line, it gradually rises from the open circuit position to the time of contact of the contacts 3 and 4 and immediately rises immediately after the contact to apply a contact load, and then gently A magnetic force that rises and compresses the wipe spring 8 is required. In contrast to such required characteristics, the load characteristics by the magnetic circuits m4, m7, and m8 satisfy the conditions from the open position to the closed position.

これらのことから、アーマチュア13を移動させる磁力を、閉路コイル15を囲むような磁気抵抗の小さい第1の磁気回路m1および永久磁石14を通る磁気抵抗の小さい第4の磁気回路m4で充分に発生させることができ、電磁アクチュエータ11の効率を向上させることができる。そして、この電磁アクチュエータ11を用いた開閉器は、確実な投入操作をすることができる。   Therefore, the magnetic force for moving the armature 13 is sufficiently generated in the first magnetic circuit m1 having a small magnetic resistance surrounding the closed coil 15 and the fourth magnetic circuit m4 having a small magnetic resistance passing through the permanent magnet 14. The efficiency of the electromagnetic actuator 11 can be improved. And the switch using this electromagnetic actuator 11 can perform reliable making operation.

上記実施例1の電磁アクチュエータ11によれば、第1のヨーク30aに閉路コイルを配置し、第3のヨーク30cに永久磁石14を配置して、閉路コイル15を励磁したときに、磁気抵抗の小さい閉路コイル15を囲むような第1の磁気回路m1と、永久磁石14を通る第4の磁気回路m4とが形成されるようにしているので、それぞれの磁気回路m1、m4で磁気飽和し難く充分な磁力を発生させることができ、閉路時の効率を向上させることができる。   According to the electromagnetic actuator 11 of the first embodiment, when the closed coil is disposed in the first yoke 30a, the permanent magnet 14 is disposed in the third yoke 30c, and the closed coil 15 is excited, Since the first magnetic circuit m1 surrounding the small closed coil 15 and the fourth magnetic circuit m4 passing through the permanent magnet 14 are formed, it is difficult for each of the magnetic circuits m1 and m4 to be magnetically saturated. Sufficient magnetic force can be generated, and the efficiency at the time of closing can be improved.

次に、本発明の実施例2に係る電磁アクチュエータを図6を参照して説明する。図6は、本発明の実施例2に係る電磁アクチュエータの構成を示す断面図である。なお、この実施例2が実施例1と異なる点は、第3のヨークの開口部に第5のヨークを設けたことである。図6において、実施例1と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。   Next, an electromagnetic actuator according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the electromagnetic actuator according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that a fifth yoke is provided in the opening of the third yoke. In FIG. 6, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図6に示すように、第3のヨーク30cの開口部に第5のヨーク30eを設け、アーマチュア13を第1、第2、第3、第5のヨーク30a、30b、30c、30eで囲むようにしている。このため、永久磁石14による磁気回路は、永久磁石14→第4のヨーク30d→鍔部13a→第5のヨーク30e→第3のヨーク30c→第2のヨーク30bを通る磁気回路m9と、永久磁石14→第4のヨーク30d→鍔部13a→第5のヨーク30e→アーマチュア13→第2のヨーク30bを通る磁気回路m10とが形成される。   As shown in FIG. 6, a fifth yoke 30e is provided in the opening of the third yoke 30c, and the armature 13 is surrounded by the first, second, third, and fifth yokes 30a, 30b, 30c, and 30e. Yes. For this reason, the magnetic circuit by the permanent magnet 14 is a permanent magnetic circuit m9 passing through the permanent magnet 14, the fourth yoke 30d, the flange 13a, the fifth yoke 30e, the third yoke 30c, and the second yoke 30b. A magnetic circuit m10 passing through the magnet 14, the fourth yoke 30d, the flange 13a, the fifth yoke 30e, the armature 13, and the second yoke 30b is formed.

これにより、永久磁石14による磁束が第5のヨーク30eに形成され、アーマチュア13を閉路方向に移動させるものと逆方向の働きをする。このため、アーマチュア13の移動開始を抑えることになる。その結果、閉路コイル15による磁束が充分に形成された後、アーマチュア13が移動開始するので、強い磁力でアーマチュア13を移動させることができ、閉路時の効率を向上させることができる。   Thereby, the magnetic flux by the permanent magnet 14 is formed in the fifth yoke 30e, and works in the opposite direction to that for moving the armature 13 in the closing direction. For this reason, the movement start of the armature 13 is suppressed. As a result, the armature 13 starts moving after the magnetic flux generated by the closed coil 15 is sufficiently formed, so that the armature 13 can be moved with a strong magnetic force, and the efficiency during closing can be improved.

上記実施例2の電磁アクチュエータ11によれば、閉路時の効率をより一層向上させることができる。   According to the electromagnetic actuator 11 of the second embodiment, the efficiency during closing can be further improved.

本発明の実施例1に係る電磁アクチュエータの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the electromagnetic actuator which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る電磁アクチュエータ閉路時に閉路コイルで形成される磁気回路を説明する図。The figure explaining the magnetic circuit formed with a closed coil at the time of electromagnetic actuator closing concerning Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る電磁アクチュエータ閉路時に永久磁石で形成される磁気回路を説明する図。The figure explaining the magnetic circuit formed with a permanent magnet at the time of the electromagnetic actuator circuit closing based on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るアーマチュア移動時に永久磁石で形成される磁気回路の詳細を説明する図。The figure explaining the detail of the magnetic circuit formed with a permanent magnet at the time of the armature movement which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る電磁アクチュエータ閉路時の磁力を説明する図。The figure explaining the magnetic force at the time of the electromagnetic actuator circuit closing based on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る電磁アクチュエータの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the electromagnetic actuator which concerns on Example 2 of this invention. 開閉器の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of a switch.

符号の説明Explanation of symbols

1a 遮断部
1b ワイプバネ部
1c 操作機構部
2 真空絶縁容器
3、4 接点
5 真空バルブ
6 上部固定部材
7 絶縁操作ロッド
8 ワイプバネ
9 ワイプバネフォルダ
10 連結部材
11 電磁アクチュエータ
12、30 ヨーク
12a 突出部
13 アーマチュア
13a 鍔部
14 永久磁石
15 閉路コイル
16 開路コイル
17 操作ロッド
18 ストッパープレート
19 下部固定部材
20 開路バネ
30a 第1のヨーク
30b 第2のヨーク
30c 第3のヨーク
30d 第4のヨーク
30e 第5のヨーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Blocking part 1b Wipe spring part 1c Operation mechanism part 2 Vacuum insulation container 3, 4 Contact 5 Vacuum valve 6 Upper fixing member 7 Insulation operation rod 8 Wipe spring 9 Wipe spring folder 10 Connecting member 11 Electromagnetic actuator 12, 30 York 12a Protrusion part 13 Armature 13a collar 14 permanent magnet 15 closing coil 16 opening coil 17 operating rod 18 stopper plate 19 lower fixing member 20 opening spring 30a first yoke 30b second yoke 30c third yoke 30d fourth yoke 30e fifth yoke

Claims (5)

軸方向の中間部を内側に突出させた磁路を形成するためのヨークと、
前記ヨーク内を移動するように設けられたアーマチュアと、
前記ヨークの中間部を境として一方に配置された磁束を発生させる閉路コイルおよび開路コイルと、
前記ヨークの中間部を境として他方に配置された前記アーマチュアを移動もしくは保持させておく永久磁石と、
前記ヨークを貫き前記アーマチュアに固定された操作ロッドとを備えたことを特徴とする電磁アクチュエータ。
A yoke for forming a magnetic path in which an intermediate portion in the axial direction protrudes inward;
An armature provided to move in the yoke;
A closed coil and an open coil for generating a magnetic flux arranged on one side of the middle of the yoke;
A permanent magnet that moves or holds the armature disposed on the other side of the middle of the yoke;
An electromagnetic actuator comprising: an operating rod penetrating the yoke and fixed to the armature.
前記ヨークが前記操作ロッドの軸方向と直交する断面積よりも、前記ヨークの中間部が前記操作ロッドの軸方向と平行する断面積を大きくしたことを特徴とする請求項1に記載の電磁アクチュエータ。   2. The electromagnetic actuator according to claim 1, wherein the yoke has a cross-sectional area in which an intermediate portion of the yoke is parallel to the axial direction of the operating rod, larger than a cross-sectional area orthogonal to the axial direction of the operating rod. . 前記永久磁石と前記ヨーク間のギャップ長よりも前記永久磁石と前記アーマチュア間のギャップ長を短くしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電磁アクチュエータ。   The electromagnetic actuator according to claim 1, wherein a gap length between the permanent magnet and the armature is shorter than a gap length between the permanent magnet and the yoke. 前記アーマチュアを囲むように前記ヨークを形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータ。   The electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the yoke is formed so as to surround the armature. 接離自在の一対の接点を有する遮断部と、
前記接点の閉路時に接触荷重を加えるワイプバネ部と、
前記遮断部に連結された電磁アクチュエータからなる操作機構部とを備え、
前記電磁アクチュエータは、軸方向の中間部を内側に突出させた磁路を形成するためのヨークと、
前記ヨーク内を移動するように設けられたアーマチュアと、
前記ヨークの中間部を境として一方に配置され、このヨーク内に磁束を発生させて前記アーマチュアを閉路方向に移動させる閉路コイルおよび前記アーマチュアを開路方向に移動させる開路コイルと、
前記ヨークの中間部を境として他方に配置され、前記アーマチュアを移動もしくは閉路保持させておく永久磁石と、
前記アーマチュアに固定され、前記遮断部に連結された操作ロッドとを具備したことを特徴とする開閉器。
A blocking portion having a pair of contactable contacts;
A wipe spring for applying a contact load when the contact is closed;
An operation mechanism unit comprising an electromagnetic actuator coupled to the blocking unit;
The electromagnetic actuator includes a yoke for forming a magnetic path in which an axial intermediate portion projects inward,
An armature provided to move in the yoke;
A closed coil that is disposed on one side of the yoke as a boundary, generates a magnetic flux in the yoke, and moves the armature in the closed direction; and an open coil that moves the armature in the open direction;
A permanent magnet that is arranged on the other side of the middle part of the yoke and keeps the armature moved or closed;
A switch comprising an operation rod fixed to the armature and connected to the blocking portion.
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