JP2011124016A - Electromagnetic actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、開閉器を開閉操作する電磁アクチュエータに係り、特に操作電流を抑制し得る電磁アクチュエータに関する。 The present invention relates to an electromagnetic actuator for opening / closing a switch, and more particularly to an electromagnetic actuator capable of suppressing an operation current.
従来、真空遮断器のような開閉器の開閉操作には、電動ばね操作方式に替わって、部品点数が大幅に削減できるソレノイド操作方式の電磁アクチュエータが多用されるようになってきた(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, in the opening / closing operation of a switch such as a vacuum circuit breaker, a solenoid operation type electromagnetic actuator that can greatly reduce the number of parts has been used instead of the electric spring operation method (for example, patents) Reference 1).
この種の電磁アクチュエータは、図4に示すように、磁路を形成するヨーク1と、ヨーク1内を移動自在に移動するアーマチュア2と、ヨーク1内の磁束を増減させるソレノイドコイル3と、アーマチュア2に固定された非磁性体の操作ロッド4と、アーマチュア2を直線移動させるための非磁性体のガイド5と、アーマチュア2の開路位置を定める非磁性体のストッパー板6と、から構成されている。なお、図示左は操作ロッド4に連結された真空バルブの開路状態、図示右は閉路状態を示す。
As shown in FIG. 4, this type of electromagnetic actuator includes a
ここで、ヨーク1は、操作ロッド4が貫通し、アーマチュア2と接離する内周部1aと、内周部1aに連接された外周部1bと、外周部1cに連接され、アーマチュア2の側面に近接しガイド5を設けた側面部1cとで構成されている。開路状態において、内周部1aとアーマチュア2間は、アーマチュア2が移動する数〜数10mmのギャップg1が形成される。また、側面部1cとアーマチュア2間は、アーマチュア2が接触しない程度の数mm以下のギャップg2が形成されている。
Here, the
上記の従来の電磁アクチュエータにおいては、次のような問題がある。開路状態において、閉路指令が入力されると、ソレノイドコイル3が励磁され、アーマチュア2→ギャップg1→内周部1a→外周部1b→側面部1c→ギャップg2→アーマチュア2の経路で磁束が生じる。すると、アーマチュア2は、ギャップg1を縮める方向の図示上方向に移動し、真空バルブを閉路することができる。
The above conventional electromagnetic actuator has the following problems. When the closing command is input in the open circuit state, the
しかしながら、開路状態時の磁気回路では、ギャップg1とギャップg2が存在し、磁気抵抗が大きく、所定の操作力を得るためにはソレノイドコイル3の励磁電流、即ち、閉路するための操作電流を大きくしなければならなかった。なお、開路する場合は、図示しない電磁アクチュエータ外に設けられている閉路状態を保持するラッチ部を開放し、開路ばねのばね力で開路操作が行われる。
However, in the magnetic circuit in the open state, the gap g1 and the gap g2 exist, the magnetic resistance is large, and in order to obtain a predetermined operation force, the excitation current of the
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、開路状態時における磁気抵抗を低減し、閉路操作時の操作電流を抑制し得る電磁アクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic actuator capable of reducing the magnetic resistance in the open circuit state and suppressing the operation current during the closing operation.
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、磁路を形成するためのヨークと、前記ヨーク内を移動自在に移動するアーマチュアと、前記ヨークの磁束を増減させるソレノイドコイルと、前記アーマチュアに固定された非磁性体の操作ロッドとを備え、前記ヨークは、前記操作ロッドが貫通するとともに、前記アーマチュアの前記操作ロッド側と接離する内周部と、前記内周部に連接された外周部と、前記外周部に連接されるとともに、前記アーマチュアの側面に近接した側面部と、前記側面部に連接されるとともに、前記アーマチュアの反操作ロッド側と接離し、且つ前記アーマチュアの開路位置を定める底部とで構成されていることを特徴とする。 To achieve the above object, an electromagnetic actuator according to the present invention comprises a yoke for forming a magnetic path, an armature that moves movably in the yoke, a solenoid coil that increases or decreases the magnetic flux of the yoke, and the armature A non-magnetic operating rod fixed to the arm, and the yoke is connected to the inner peripheral portion through which the operating rod penetrates, and an inner peripheral portion contacting and separating from the operating rod side of the armature An outer peripheral part, a side part connected to the outer peripheral part, a side part close to the side face of the armature, a side part connected to the side part, and a contact position with the counter-operation rod side of the armature, and an open position of the armature It is comprised by the bottom part which defines this.
本発明によれば、開路状態時の磁気回路の磁気抵抗を低減させているので、閉路操作時に強い操作力を得ることができ、操作電流を抑制することができる。 According to the present invention, since the magnetic resistance of the magnetic circuit in the open circuit state is reduced, a strong operating force can be obtained during the closing operation, and the operating current can be suppressed.
開閉器の閉路操作時の磁気回路に形成されるギャップg2にバイパス回路を設け、磁気抵抗を低減するものである。以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 A bypass circuit is provided in the gap g2 formed in the magnetic circuit during the closing operation of the switch to reduce the magnetic resistance. 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、図2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の動作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、図示左は開路状態、図示右は閉路状態を示す。
First, an electromagnetic actuator according to
図1に示すように、電磁アクチュエータは、磁路を形成する筒状のヨーク1と、ヨーク1内を移動自在に移動する円柱状のアーマチュア2と、ヨーク1内の磁束を増減させるソレノイドコイル3と、アーマチュア2に固定された非磁性体の操作ロッド4と、アーマチュア2を直線移動させるための非磁性体のガイド5と、から構成されている。ヨーク1外の操作ロッド4には、図示しない接離自在の一対の接点を有する真空バルブが連結される。
As shown in FIG. 1, the electromagnetic actuator includes a
ここで、ヨーク1は、操作ロッド4が貫通し、アーマチュア2と接離する内周部1aと、内周部1aに連接された外周部1bと、外周部1cに連接され、アーマチュア2の側面に近接しガイド5を設けた側面部1cと、側面部1cに連接され、アーマチュア2と接離する底部1dで構成されている。内周部1aと接離するアーマチュア2は図示上部の操作ロッド4側であり、また、底部1dと接離するアーマチュア2は図示下部の反操作ロッド4側である。アーマチュア2と接離する底部1dの面積は、内周部1aが接離する面積よりも大きい。また、底部1dの内面の位置は、アーマチュア2の開路位置を定めるものとなる。
Here, the
開路状態において、内周部1aとアーマチュア2間は、アーマチュア2が移動する数〜数10mmのギャップg1が形成される。ギャップg1は、真空バルブの開極距離に相当する。また、側面部1cとアーマチュア2間は、アーマチュア2が接触しない程度の数mm以下のギャップg2が形成されている。
In the open circuit state, a gap g1 of several to several tens of mm is formed between the inner
次に、開路状態において、閉路指令が入力されたときの磁束の様相を図2を参照して説明する。 Next, the aspect of the magnetic flux when the closing command is input in the open circuit state will be described with reference to FIG.
ソレノイドコイル3を励磁すると、図示左の点線で示すように、アーマチュア2→ギャップg1→内周部1a→外周部1b→側面部1c→ギャップg2→アーマチュア2、およびアーマチュア2→ギャップg1→内周部1a→外周部1b→側面部1c→底部1d→アーマチュア2の経路で磁束が生じる。磁束は、側面部1cからギャップg2を通る経路よりも、側面部1cから底部1dを通る経路の方が多い。
When the
これは、側面部1cから底部1dを通る経路では、磁気抵抗の大きいギャップg2を介在せず、更にアーマチュア2との接離面積が大きく、磁気抵抗が小さいためである。このため、少ない操作電流で、大きな操作力を得ることができ、アーマチュア2を、ギャップg1を縮める方向の図示上方向に移動させることができる。
This is because, in the path passing from the
アーマチュア2の動作開始時は、静止状態から動作するために摩擦力も静摩擦であり、大きな操作力を必要とする。しかしながら、磁束の大部分が側面部1cから底部1dを通る経路であるので、磁気抵抗が小さく、大きな操作力を得ることができる。
At the start of the operation of the
アーマチュア2が移動して閉路状態に近づくと、図示右の点線で示すように、底部1dとアーマチュア2間がギャップg1に相当するギャップとなり磁気抵抗が高くなるので、殆どの磁束はギャップg2を通るようになる。閉路が完了すると、ソレノイドコイル3を非励磁とし、図示しない電磁アクチュエータ外に設けられているラッチ部で閉路状態を保持する。なお、開路する場合は、ラッチ部を開放し、開路ばねのばね力で開路操作が行われる。
When the
上記実施例1の電磁アクチュエータによれば、開路状態において、反操作ロッド4側のアーマチュア2をヨーク1を構成する底部1dに当接するようにしているので、磁気抵抗を低減させることができ、小さな操作電流で大きな操作力を得て、開閉器の閉路操作を行うことができる。
According to the electromagnetic actuator of the first embodiment, in the open circuit state, the
次に、本発明の実施例2に係る電磁アクチュエータを図3を参照して説明する。図3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、永久磁石を設けたことである。図3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
図3に示すように、ヨーク1を構成する内周部1a内に、永久磁石7を設けている。永久磁石7は、閉路状態時にアーマチュア2を吸引し、この状態を保持するものである。
As shown in FIG. 3, a permanent magnet 7 is provided in the inner
上記実施例2の電磁アクチュエータによれば、永久磁石7により閉路状態を保持するものにおいても、開路状態から閉路するための操作電流を小さくすることができる。 According to the electromagnetic actuator of the second embodiment, even when the permanent magnet 7 holds the closed state, the operation current for closing from the open state can be reduced.
1 ヨーク
1a 内周部
1b 外周部
1c 側面部
1d 底部
2 アーマチュア
3 ソレノイドコイル
4 操作ロッド
5 ガイド
6 ストッパー板
7 永久磁石
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ヨーク内を移動自在に移動するアーマチュアと、
前記ヨークの磁束を増減させるソレノイドコイルと、
前記アーマチュアに固定された非磁性体の操作ロッドとを備え、
前記ヨークは、前記操作ロッドが貫通するとともに、前記アーマチュアの前記操作ロッド側と接離する内周部と、
前記内周部に連接された外周部と、
前記外周部に連接されるとともに、前記アーマチュアの側面に近接した側面部と、
前記側面部に連接されるとともに、前記アーマチュアの反操作ロッド側と接離し、且つ前記アーマチュアの開路位置を定める底部とで構成されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。 A yoke for forming a magnetic path;
An armature movably moving in the yoke;
A solenoid coil for increasing or decreasing the magnetic flux of the yoke;
A non-magnetic operating rod fixed to the armature,
The yoke has an inner peripheral portion through which the operation rod penetrates and which is in contact with and away from the operation rod side of the armature;
An outer periphery connected to the inner periphery;
A side part connected to the outer peripheral part and close to the side face of the armature;
An electromagnetic actuator comprising: a bottom portion that is connected to the side surface portion, contacts and separates from the counter-operation rod side of the armature, and defines an open position of the armature.
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