JP4515976B2 - 操作装置及びこの操作装置を備えた開閉装置 - Google Patents
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Description
固定鉄心装置は、第1のヨークと第2のヨークとを有し、
第1のヨークは、第1及び第2の継鉄部並びに第3及び第4の継鉄部を有し、第1及び第2の継鉄部は所定の方向に所定の間隙を設けて対向し、第3及び第4の継鉄部は所定の方向と交差する方向に対向するように配設されるとともに第1及び第2の継鉄部を磁気的に連結し、第1ないし第4の継鉄部により収容部を形成するものであり、
第2のヨークは、ヨーク本体部を有し、第1のヨークと組み合わされヨーク本体部が第1及び第2の継鉄部または第3及び第4の継鉄部を磁気的に連結するものであり、
可動鉄心装置は、可動鉄心と連結部材とを有し、可動鉄心は磁性材料にて形成され連結部材は可動鉄心に固着されたものであって、可動鉄心は第1のヨークの収容部にあって第1及び第2の継鉄部に所定の方向に移動可能に支持されるとともに連結部材が駆動対象体に連結されるものであり、
永久磁石は、第2のヨークのヨーク本体部と可動鉄心と第1のヨークとによりヨーク本体部から可動鉄心を経て第1の継鉄部を通過してヨーク本体部へ戻る第1の永久磁石磁気回路に第1の永久磁石磁束が通過するようにして設けられるとともに、第2のヨークのヨーク本体部と可動鉄心と第1のヨークとによりヨーク本体部から可動鉄心を経て第2の継鉄部を通過してヨーク本体部へ戻る第2の永久磁石磁気回路に第2の永久磁石磁束が通過するようにして設けられ、
第1の永久磁石磁束により可動鉄心を第1の継鉄部により第1の吸引力で吸引した状態で第1の所定の位置に保持し、第2の永久磁石磁束により可動鉄心を第2の継鉄部により第2の吸引力で吸引した状態にて第2の所定の位置に保持し、
駆動コイルは、環状に巻回されその中を可動鉄心が通過しうるようにして第1のヨークの収容部に配設されたものであり、
可動鉄心と第1ないし第4の継鉄部とにより駆動コイルが励磁されたときに発生する駆動コイル磁束が通過する駆動コイル磁気回路を形成し、
磁気抵抗調整部材は、第2のヨークのヨーク本体部と第3の継鉄部との間及びヨーク本体部と第4の継鉄部との間の少なくとも一方に、または第2のヨークのヨーク本体部と第1の継鉄部との間及びヨーク本体部と第2の継鉄部との間の少なくとも一方に、設けられ第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を調整することにより第1及び第2の吸引力を調整するものであり、
駆動コイルを励磁することにより駆動コイル磁気回路を通過する駆動コイル磁束により可動鉄心を通過する第1または第2の永久磁石磁束を打ち消すとともに可動鉄心を第2または第1の継鉄部に吸引して第1の位置と第2の位置との間を往復駆動し、駆動対象体を往復駆動するものである。
固定鉄心装置は、第1のヨークと第2のヨークとを有し、
第1のヨークは、第1及び第2の継鉄部並びに第3及び第4の継鉄部を有し、第1及び第2の継鉄部は所定の方向に所定の間隙を設けて対向し、第3及び第4の継鉄部は所定の方向と交差する方向に対向するように配設されるとともに第1及び第2の継鉄部を磁気的に連結し、第1ないし第4の継鉄部により収容部を形成するものであり、
第2のヨークは、ヨーク本体部とヨーク本体部から所定方向に突出するようにして設けられた突出部材とを有し、突出部材が可動鉄心に対向するようにしてヨーク本体部が第1のヨークと組み合わされ、ヨーク本体部が第1及び第2の継鉄部または第3及び第4の継鉄部を磁気的に連結するものであり、
可動鉄心装置は、可動鉄心と連結部材とを有し、可動鉄心は磁性材料にて形成され連結部材は可動鉄心に固着されたものであって、可動鉄心は第1のヨークの収容部にあって第1及び第2の継鉄部に所定の方向に移動可能に支持されるとともに連結部材が駆動対象体に連結されるものであり、
永久磁石は、第2のヨークのヨーク本体部と突出部材との間または突出部材の可動鉄心側にあるようにして設けられ、第2のヨークのヨーク本体部と可動鉄心と第1のヨークとによりヨーク本体部から可動鉄心を経て第1の継鉄部を通過してヨーク本体部へ戻る第1の永久磁石磁気回路に第1の永久磁石磁束が通過するようにし、第2のヨークのヨーク本体部と可動鉄心と第1のヨークとによりヨーク本体部から可動鉄心を経て第2の継鉄部を通過してヨーク本体部へ戻る第2の永久磁石磁気回路に第2の永久磁石磁束が通過するようにされたものであり、
第1の永久磁石磁束により可動鉄心を第1の継鉄部により第1の吸引力で吸引した状態で第1の所定の位置に保持し、第2の永久磁石磁束により可動鉄心を第2の継鉄部により第2の吸引力で吸引した状態にて第2の所定の位置に保持し、
駆動コイルは、環状に巻回されその中を可動鉄心が通過しうるようにして第1のヨークの収容部に配設されたものであり、
可動鉄心と第1ないし第4の継鉄部とにより駆動コイルが励磁されたときに発生する駆動コイル磁束が通過する駆動コイル磁気回路を形成し、
磁気抵抗調整部材は、磁性材料で形成されたものであって、永久磁石よりも可動鉄心側にある突出部材の可動鉄心側または突出部材よりも可動鉄心側にある永久磁石の可動鉄心側に設けられ、第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を調整することにより第1及び第2の吸引力を調整するものであり、
駆動コイルを励磁することにより駆動コイル磁気回路を通過する駆動コイル磁束により可動鉄心を通過する第1または第2の永久磁石磁束を打ち消すとともに可動鉄心を第2または第1の継鉄部に吸引して第1の位置と第2の位置との間を往復駆動し、駆動対象体を往復駆動するものである。
固定鉄心装置は、第1のヨークと第2のヨークとを有し、
第1のヨークは、第1及び第2の継鉄部並びに第3及び第4の継鉄部を有し、第1及び第2の継鉄部は所定の方向に所定の間隙を設けて対向し、第3及び第4の継鉄部は所定の方向と交差する方向に対向するように配設されるとともに第1及び第2の継鉄部を磁気的に連結し、第1ないし第4の継鉄部により収容部を形成するものであり、
第2のヨークは、ヨーク本体部を有し、第1のヨークと組み合わされヨーク本体部が第1及び第2の継鉄部または第3及び第4の継鉄部を磁気的に連結するものであり、
可動鉄心装置は、可動鉄心と連結部材とを有し、可動鉄心は磁性材料にて形成され連結部材は可動鉄心に固着されたものであって、可動鉄心は第1のヨークの収容部にあって第1及び第2の継鉄部に所定の方向に移動可能に支持されるとともに連結部材が駆動対象体に連結されるものであり、
永久磁石は、第2のヨークのヨーク本体部と可動鉄心と第1のヨークとによりヨーク本体部から可動鉄心を経て第1の継鉄部を通過してヨーク本体部へ戻る第1の永久磁石磁気回路に第1の永久磁石磁束が通過するようにして設けられるとともに、第2のヨークのヨーク本体部と可動鉄心と第1のヨークとによりヨーク本体部から可動鉄心を経て第2の継鉄部を通過してヨーク本体部へ戻る第2の永久磁石磁気回路に第2の永久磁石磁束が通過するようにして設けられ、
第1の永久磁石磁束により可動鉄心を第1の継鉄部により第1の吸引力で吸引した状態で第1の所定の位置に保持し、第2の永久磁石磁束により可動鉄心を第2の継鉄部により第2の吸引力で吸引した状態にて第2の所定の位置に保持し、
駆動コイルは、環状に巻回されその中を可動鉄心が通過しうるようにして第1のヨークの収容部に配設されたものであり、
可動鉄心と第1ないし第4の継鉄部とにより駆動コイルが励磁されたときに発生する駆動コイル磁束が通過する駆動コイル磁気回路を形成し、
磁気抵抗調整部材は、第2のヨークのヨーク本体部と第3の継鉄部との間及びヨーク本体部と第4の継鉄部との間の少なくとも一方に、または第2のヨークのヨーク本体部と第1の継鉄部との間及びヨーク本体部と第2の継鉄部との間の少なくとも一方に、設けられ第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を調整することにより第1及び第2の吸引力を調整するものであり、
駆動コイルを励磁することにより駆動コイル磁気回路を通過する駆動コイル磁束により可動鉄心を通過する第1または第2の永久磁石磁束を打ち消すとともに可動鉄心を第2または第1の継鉄部に吸引して第1の位置と第2の位置との間を往復駆動し、駆動対象体を往復駆動するものであるので、
可動子が第1の位置にあるとき及び第2の位置にあるときの永久磁石による保持力の調整を容易に行うことができ、また製造上のばらつきを調整して品質の安定した操作装置を得ることができる。
固定鉄心装置は、第1のヨークと第2のヨークとを有し、
第1のヨークは、第1及び第2の継鉄部並びに第3及び第4の継鉄部を有し、第1及び第2の継鉄部は所定の方向に所定の間隙を設けて対向し、第3及び第4の継鉄部は所定の方向と交差する方向に対向するように配設されるとともに第1及び第2の継鉄部を磁気的に連結し、第1ないし第4の継鉄部により収容部を形成するものであり、
第2のヨークは、ヨーク本体部とヨーク本体部から所定方向に突出するようにして設けられた突出部材とを有し、突出部材が可動鉄心に対向するようにしてヨーク本体部が第1のヨークと組み合わされ、ヨーク本体部が第1及び第2の継鉄部または第3及び第4の継鉄部を磁気的に連結するものであり、
可動鉄心装置は、可動鉄心と連結部材とを有し、可動鉄心は磁性材料にて形成され連結部材は可動鉄心に固着されたものであって、可動鉄心は第1のヨークの収容部にあって第1及び第2の継鉄部に所定の方向に移動可能に支持されるとともに連結部材が駆動対象体に連結されるものであり、
永久磁石は、第2のヨークのヨーク本体部と突出部材との間または突出部材の可動鉄心側にあるようにして設けられ、第2のヨークのヨーク本体部と可動鉄心と第1のヨークとによりヨーク本体部から可動鉄心を経て第1の継鉄部を通過してヨーク本体部へ戻る第1の永久磁石磁気回路に第1の永久磁石磁束が通過するようにし、第2のヨークのヨーク本体部と可動鉄心と第1のヨークとによりヨーク本体部から可動鉄心を経て第2の継鉄部を通過してヨーク本体部へ戻る第2の永久磁石磁気回路に第2の永久磁石磁束が通過するようにされたものであり、
第1の永久磁石磁束により可動鉄心を第1の継鉄部により第1の吸引力で吸引した状態で第1の所定の位置に保持し、第2の永久磁石磁束により可動鉄心を第2の継鉄部により第2の吸引力で吸引した状態にて第2の所定の位置に保持し、
駆動コイルは、環状に巻回されその中を可動鉄心が通過しうるようにして第1のヨークの収容部に配設されたものであり、
可動鉄心と第1ないし第4の継鉄部とにより駆動コイルが励磁されたときに発生する駆動コイル磁束が通過する駆動コイル磁気回路を形成し、
磁気抵抗調整部材は、磁性材料で形成されたものであって、永久磁石よりも可動鉄心側にある突出部材の可動鉄心側または突出部材よりも可動鉄心側にある永久磁石の可動鉄心側に設けられ、第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を調整することにより第1及び第2の吸引力を調整するものであり、
駆動コイルを励磁することにより駆動コイル磁気回路を通過する駆動コイル磁束により可動鉄心を通過する第1または第2の永久磁石磁束を打ち消すとともに可動鉄心を第2または第1の継鉄部に吸引して第1の位置と第2の位置との間を往復駆動し、駆動対象体を往復駆動するものであるので、
可動子が第1の位置にあるとき及び第2の位置にあるときの永久磁石による保持力の調整を容易に行うことができ、また製造上のばらつきを調整して品質の安定した操作装置を得ることができる。
図1〜図5は、この発明を実施するための実施の形態1を示すものであり、図1は構成図であり、詳しくは図1(a)は操作装置の構成を分解して示す分解構成図、図1(b)は図1(a)の矢印A方向(x方向)から見た継鉄装置及び可動子部分を示す構成概念図、図2は組み立て後の状態を示す斜視図である。図3はスペーサの斜視図であり、図3(a)はL形スペーサの斜視図、図3(b)は板状スペーサの斜視図である。図4は可動子の保持状態を示す説明図、図5は動作を説明するための説明図である。これらの図において、互いに直交するx−y−zの3軸を有する直角座標系を各図に示すように定める。例えば、図1における紙面に対して右斜めの方向をx軸、左斜めの方向をy軸、上下方向をz軸とする。
また、図3(a)のL形スペーサの代わりに図3(b)に示すような板状スペーサ12を使用しても、同様の効果を奏することができる。板状スペーサ12は、矩形板状部12bの中心部に丸孔を形成する孔形成部12aが設けられたものである。図3(a)に示したL形スペーサ11の切欠き部11aが、図3(b)の板状スペーサ12では丸孔形成部12aとなっており、予め可動鉄心装置を構成するロッド209に挿入しておくことになる。また、図3(a)のL形スペーサ11は下ヨーク1bに固定するための側方部11cを有しているが、図3(b)の板状スペーサ12は固着してもよいし、固着しなくてもよい。固着する場合は、例えば接着剤や固定用ねじにて第1のヨーク1の下ヨーク1bに固着する。
図5(a)は開閉器200の接点210が閉状態であり、可動子2は第1のヨーク1の第1の部位8に吸引保持されており、第1、第2のコイル3,4は励磁されていない。この状態において、永久磁石5bは第1及び第2の永久磁石磁気回路である二つの磁気回路L1とL2を形成し、それぞれの磁束ΦPM1とΦPM2を発生する。磁気回路L2には図4(a)に示したように磁気的空隙G1を有しているためにΦPM1の経路の方がΦPM2の磁気抵抗より低くΦPM1≫ΦPM2となり、可動子2と第1のヨーク1の第1の部位8との間で吸引力が発生する。
(c) 可動子2が第1のヨーク1の第1の部位8から離れると、ΦPM1+Φcoil2−1≫ΦPM2−Φcoil2−2となるので、図5(c)に示すように可動子2は所定のストローク移動して第1のヨーク1の第2の部位9に到達する。
(e) 次に、図5(c)の状態から図5(a)の状態に可動子2を駆動しようとするときは、第1のコイル3を励磁することによって、上記と同じ動作原理により、可動子2は所定のストロークを移動する。
以上のように可動子2が第1のヨーク1内で往復移動することにより、可動子2に連結された開閉器200の接点210を開閉し、電力送配電系統の電流遮断、投入が行われる。
(ア) 所定刻みの厚さを有する非磁性ステンレス鋼板を折り曲げて加工したL形スペーサ11を何種類か用意しておき、そのうちの任意の一つ、厚さとしては中央値くらいのL形スペーサ11を下ヨーク1bの所定の位置に仮に固定する。
(イ) 所定刻みの厚さを有する磁性鋼材にて形成した付設ヨーク18を何種類か用意する。そのうちの任意の一つ、厚さとしては中央値くらいの付設ヨーク18を第2のヨーク5に仮に固定する。
(ウ) ヨーク本体部5aに永久磁石5bを固着し、第2のヨーク5を、側ヨーク1cに当接させて正規に固定する。
なお、先に閉状態保持力Fcが所定範囲内の値に収まるように調整し、次にL形スペーサ11の厚さtを変更して開状態及び閉状態保持力の比率R=Fo/Fcが所定範囲内の値に収まるように開状態保持力Foを調整するのは、第1及び第2の永久磁石磁気回路は非直線特性を有するので、付設ヨーク18を厚さを変更したとき開状態及び閉状態保持力Fo及びFcが同じ割合で変化するとは限らないので、付設ヨーク18を厚さを調整した後、再度開状態及び閉状態保持力の比率Rを調整しなければならない場合が生じ調整の手間が余分にかかるのを避けるためである。
図6は、この発明の実施の形態2である開閉器の操作装置を示す構成図である。図6において、操作装置300は次のように構成されている。第2のヨーク25は、図示のようにヨーク本体部25aと、ヨーク本体部25aの長手方向中央部に突設された中央突出部25bと、ヨーク本体部25aの上端部に突設された上端部突出部25cと、ヨーク本体部25aの下端部に突設された下端部突出部25dとを有する。下端部突出部25dには、図示のように非磁性材料製の介挿部材としてのスペーサ27が調整板24を介して固定されている。空隙を下端部突出部25dは上端部突出部25cよりも突設長さが短く、下端部突出部25dにスペーサ27及び調整板24の厚さを加えた値が上端部突出部25cの突設長さと同じにされており、山形の形状をしている。山形の形状としているのは、第1のヨーク1と組み合わせたときに第1及び第2のコイル3,4との干渉を避けるためである。
(ア) 所定刻みの厚さを有する非磁性ステンレス鋼板を切断したスペーサ27及び磁性鋼板製の調整板24をそれぞれ何種類か用意しておき、そのうちの任意の一つ、厚さとしては中央値くらいのスペーサ27とこれに見合う厚さの調整板24を組み合わせて、合計厚さが所定厚さとなるようにして、下端部突出部25dに仮に固定する。
(イ) 所定刻みの厚さを有する磁性鋼材にて形成した付設ヨーク28を何種類か用意する。そのうちの任意の一つ、厚さとしては中央値くらいの付設ヨーク28を第2のヨーク25に仮に固定する。
(ウ) ヨーク本体部25aの中央突出部25bに永久磁石26を固着し、第2のヨーク25の上端部突出部25c、下端部突出部25dを、上ヨーク1a、下ヨーク1bに当接させて仮に固定する。これにより、中央突出部25bに固着された永久磁石26が可動子2に対向する。
(オ) 可動子2の開状態状態保持力Foを測定し、閉状態保持力Fcとの比率R=Fo/Fcが所定範囲内の値に収まるように、スペーサ27及び調整板24の合計厚さを選ぶ。例えば、比率Rが所定値を下回る場合はFoが小さすぎるとして磁気的間隙を小さくするためにスペーサ27を薄いものに替え、スペーサ27を薄いものにした分だけ厚い調整板24を選び、スペーサ27と調整板24の合計厚さは変わらないようにする。比率Rが所定値を上回る場合はFoが大きすぎるとして、上述と逆の調整を行う。
(カ) 上記行程(オ)で測定した開状態状態保持力Foと閉状態保持力Fcとの比率Rが所定の範囲内に収まれば、調整を終了し、第2のヨーク25を側ヨーク1cに正規に固定する。
なお、調整板24とスペーサ27の位置を入れ替えて、調整板24が下ヨーク1bに直接当接するとともにスペーサ27を介して下端部突出部25dに間接的に当接するものであってもよい。また、スペーサ27を省いて調整板24だけを設けて調整板24と下ヨーク1bとの間に物理的な空隙が存するものであってもよい。さらに、調整板24を下端部突出部25dに設けてもよい。
図7は、この発明の実施の形態3である開閉器の操作装置を示す構成図である。図7において、操作装置400は次のように構成されている。第2のヨーク35は、図示のように断面矩形の磁性鋼板製のヨーク本体部35aと、ヨーク本体部35aの長手方向部中央部に突出して設けられ可動子2と対向する永久磁石35bを有する。
(ア) 所定刻みの厚さを有するギャップ調整板38を何種類か用意する。それら組み合わせて、厚さとしては中央値くらいにしたギャップ調整板38を側ヨーク1cの所定の位置2ヶ所に仮に固定する。
(イ) 永久磁石35bが取り付けられた第2のヨーク35を、側ヨーク1cにギャップ調整板38を介して仮取り付けする。
(ウ) 可動子2の閉状態保持力Fcを測定し、所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲内であれば調整は不要であり、当該ギャップ調整板38を側ヨーク1cに接着剤により正規に固定する。
(エ) 上記行程(ウ)において、例えば閉状態保持力Fcが予め定められた上限値あるいは下限値からはみ出す場合は、複数のギャップ調整板38の組み合わせを変更して合計厚さを厚くして永久磁石35bと可動子2とのエアギャップgを大きくしたり、合計厚さを薄くしてエアギャップgを小さくしたりして、永久磁石磁気回路の磁気抵抗を調整し、閉状態保持力Fcを所定の保持力の範囲内に入れる。しかるのち、複数の板材を組み合わせることにより厚さを調整したギャップ調整板38及び第2のヨーク5を側ヨーク1cに正規に固定する。
図8は、この発明の実施の形態4である開閉器の操作装置を示す構成図である。図8において、操作装置500は次のように構成されている。第2のヨーク45は、図示のように断面矩形の磁性鋼板製のヨーク本体部45aと、ヨーク本体部45aの長手方向部中央部に突出して設けられた突部45bと、この突部45bに固着された永久磁石46を有する。そして、永久磁石46の可動子2と対向する側に磁気抵抗調整部材としての磁性鋼板製の付設突出部材48が取り付けられている。なお、この実施の形態においては、図1におけるL形スペーサ18は設けられていない。その他の構成については、図1〜図5に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
(ア) 所定刻みの厚さを有する付設突出部材48を何種類か用意する。そのうちの任意の一つ、厚さとしては中央値くらい付設突出部材48を永久磁石46の端部に仮に固定する。
(イ) 当該第2のヨーク45を、側ヨーク1cに仮取り付けする。
(ウ) 可動子2の閉状態保持力Fcを測定し、例えば閉状態保持力Fcが予め定められた上限値より大きい場合は、付設突出部材48を厚さの薄いものに変更して付設突出部材48と可動子2とのエアギャップgを大きくしたり、厚さの厚いものに変更してエアギャップgを小さくしたりして、永久磁石磁気回路の磁気抵抗を調整し、閉状態保持力Fcが所定の範囲に入るように調整する。しかるのち、付設突出部材48を永久磁石46に正規に固定する。この実施の形態においては、付設突出部材48の厚さを変更するときは、第2のヨーク45を側ヨーク1cから取り外して行う。
なお、この実施の形態において、突部45bと永久磁石46とを入れ換えても良い。その場合は、突部45b及び永久磁石46を最後にまとめてヨーク本体部45aに固着する。
図9は、この発明の実施の形態5である開閉器の操作装置を示す構成図である。図9において、操作装置600は次のように構成されている。第2のヨーク55は、図9に示すようにヨーク本体部55aと、ヨーク本体部55aの長手方向中央部において突設された中央突出部55bと、ヨーク本体部55aの両端部において突設された端部突出部55cとを有し、山形の形状をしている。端部突出部55cは、上ヨーク1aと下ヨーク1bに当接する。山形の形状としているのは、第1のヨーク1と組み合わせたときに、第1及び第2のコイル3,4との干渉を避けるためである。また、中央突出部55bには永久磁石26が固着されている。永久磁石26のx方向端部の可動子2と対向する側と反対側に、磁性鋼板製の付設ヨーク28が固着されている。その他の構成については、図1〜図5に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
図10は、この発明の実施の形態6である永久磁石を設けた第2のヨークの他の例を示す構成図である。図10(a)〜(f)に示すような形状の鋼板製のヨーク部材241a〜246aに、永久磁石241b〜246bを設けた第2のヨーク241〜246を、図1、図6、図7、図9に示したものの代わりに用いることができる。また、これを適宜変形して、図8に示した第2のヨークとして用いることもできる。なお、以上に示した各実施の形態では、第2のヨークは、一対の側ヨーク1cに跨るものや上ヨーク1aと下ヨーク1bに跨るものを示したが、この実施の形態の図10(e)に示すような第2のヨーク245を用いて可動子2と上下及び一対の側ヨークのうちのいずれか一つとの間を結ぶものであってもよいし、一対でなく片方だけであってもよい。
図11〜図14は、この発明の実施の形態7である開閉器の操作装置の各実施例を示す構成図である。図11に示す開閉器の操作装置710は、接圧ばね701が上の方のロッド209に可動側の接点210と上ヨーク1aとの間にあるようにして装着されている。接圧ばね701は、圧縮されロッド209に上向きのばね力を与える状態で挿着されており、可動側の接点210が固定側の接点210と当接して開閉器200が閉成したときに可動側の接点210が受ける反発力を抑制する。図12に示す開閉器の操作装置720は、上記接圧ばね701に加えて開極ばね702が設けられている。開極ばね702は、下の方のロッド209に当該ロッド209を図12における下方へ押し下げるばね力を与える状態で挿着されており、可動子2が開極するときの力を補助する。図13に示す開閉器の操作装置730は、下ヨーク1bに凹設部1fが設けられ、この凹設部1fに接圧ばね703が配置されている。接圧ばね703は、可動子2と凹設部1fとの間にあるようにして圧縮されロッド209に上向きのばね力を与える状態で下の方のロッド209に挿着されている。この接圧ばね703は可動側の接点210が固定側の接点210と当接して開閉器200が閉成したときに接点210が受ける反発力を抑制する。図14に示す開閉器の操作装置740は、上記接圧ばね703に加えて開極ばね704が設けられている。開極ばね704は、下の方のロッド209に当該ロッド209を図14における下方へ押し下げるばね力を与える状態で挿着されており、可動子2が開極するときの力を補助する。このような接圧ばねや開極ばねは、適宜必要な箇所に設けることができる。
また、操作装置は電力用の開閉装置の開閉に用いる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば気体や液体用のバルブの開閉や、ドアの開閉等他の機器の操作に広く適用できる。
固定鉄心装置と可動鉄心装置と永久磁石と駆動コイルと磁気抵抗調整部材とを有するものであって、
固定鉄心装置は、第1のヨークと第2のヨークとを有し、
第1のヨークは、第1及び第2の継鉄部並びに第3及び第4の継鉄部を有し、第1及び第2の継鉄部は所定の方向に所定の間隙を設けて対向し、第3及び第4の継鉄部は所定の方向と交差する方向に対向するように配設されるとともに第1及び第2の継鉄部を磁気的に連結し、第1ないし第4の継鉄部により収容部を形成するものであり、
第2のヨークは、ヨーク本体部を有し、第1のヨークと組み合わされヨーク本体部が第1及び第2の継鉄部または第3及び第4の継鉄部を磁気的に連結するものであり、
可動鉄心装置は、可動鉄心と連結部材とを有し、可動鉄心は磁性材料にて形成され連結部材は可動鉄心に固着されたものであって、可動鉄心は第1のヨークの収容部にあって第1及び第2の継鉄部に所定の方向に移動可能に支持されるとともに連結部材が駆動対象体に連結されるものであり、
永久磁石は、第2のヨークのヨーク本体部と可動鉄心と第1のヨークとによりヨーク本体部から可動鉄心を経て第1の継鉄部を通過してヨーク本体部へ戻る第1の永久磁石磁気回路に第1の永久磁石磁束が通過するようにして設けられるとともに、第2のヨークのヨーク本体部と可動鉄心と第1のヨークとによりヨーク本体部から可動鉄心を経て第2の継鉄部を通過してヨーク本体部へ戻る第2の永久磁石磁気回路に第2の永久磁石磁束が通過するようにして設けられ、
第1の永久磁石磁束により可動鉄心を第1の継鉄部により第1の吸引力で吸引した状態で第1の所定の位置に保持し、第2の永久磁石磁束により可動鉄心を第2の継鉄部により第2の吸引力で吸引した状態にて第2の所定の位置に保持し、
駆動コイルは、環状に巻回されその中を可動鉄心が通過しうるようにして第1のヨークの収容部に配設されたものであり、
可動鉄心と第1ないし第4の継鉄部とにより駆動コイルが励磁されたときに発生する駆動コイル磁束が通過する駆動コイル磁気回路を形成し、
磁気抵抗調整部材は、第1及び第2の永久磁石磁気回路の共通部に設けられ第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を調整することにより第1及び第2の吸引力を調整するものであり、
駆動コイルを励磁することにより駆動コイル磁気回路を通過する駆動コイル磁束により可動鉄心を通過する第1または第2の永久磁石磁束を打ち消すとともに可動鉄心を第2または第1の継鉄部に吸引して第1の位置と第2の位置との間を往復駆動し、駆動対象体を往復駆動するものであるので、
可動子が第1の位置にあるとき及び第2の位置にあるときの永久磁石による保持力の調整を容易に行うことができ、また製造上のばらつきを調整して品質の安定した操作装置を得ることができる。
この発明における操作装置の製造方法は、次の工程を有するので、後に記載するような効果を奏する。
ア.第1のヨークの収容部に可動鉄心を設ける工程。
イ.永久磁石を第1及び第2の永久磁石磁気回路に設ける工程。
ウ.第1のヨークに第2のヨークを組み合わせる工程。
エ.第1の吸引力を測定し、所定の範囲から外れる場合は磁気抵抗調整部材の厚さを調整して第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を増減させるとともに第1の吸引力を所定の範囲に収まるように調整する工程。
このようにすることにより、可動子が第1の位置にあるとき及び第2の位置にあるときの永久磁石による保持力の調整を容易に行うことができる。
ア.第1のヨークの収容部に可動鉄心を設ける工程。
イ.永久磁石を第1及び第2の永久磁石磁気回路に設ける工程。
ウ.第2のヨークに磁気抵抗調整部材を設ける工程。
エ.第1のヨークに磁気抵抗調整部材を設けた第2のヨークを組み合わせる工程。
オ.第1の吸引力を測定し、所定の範囲から外れる場合は第1のヨークに第2のヨークを組み合わせた状態のままで磁性材料で製作された磁気抵抗調整部材の厚さを薄くまたは厚くして第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を増減させるとともに第1の吸引力を所定の範囲に収まるように調整する工程。
このようにすることにより、第1及び第2のヨークを組み合わせたままの状態で第1及び第2の磁気抵抗回路の磁気抵抗の調整を容易に行うことができる。
ア.第1のヨークの収容部に可動鉄心を設ける工程。
イ.永久磁石を第1及び第2の永久磁石磁気回路に設ける工程。
ウ.第1のヨークに第2のヨークを組み合わせる工程。
エ.第1の吸引力を測定し、所定の範囲から外れる場合は第1のヨークに第2のヨークを組み合わせた状態を解除して磁気抵抗調整部材の厚さを調整した後再度第1のヨークに第2のヨークを組み合わせ第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を増減させるとともに第1の吸引力を所定の範囲に収まるように調整する工程。
このようにすることにより、可動子が第1の位置にあるとき及び第2の位置にあるときの永久磁石による保持力の調整を容易に行うことができる。
ア.第1のヨークの収容部に可動鉄心を設ける工程。
イ.永久磁石を第1及び第2の永久磁石磁気回路に設ける工程。
ウ.第1のヨークに第2のヨークを組み合わせる工程。
エ.第1の吸引力を測定し、所定の範囲から外れる場合は磁気抵抗調整部材の厚さを調整して第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を増減させるとともに第1の吸引力を所定の範囲に収まるように調整する工程。
オ.第2の吸引力を測定する工程。
カ.第1及び第2の吸引力の比が予め定められた上限値を上回る場合または予め定められた下限値を下回る場合は非磁性材で製作されたスペーサの厚さを調整して第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を増減させ、第1及び第2の吸引力の比が予め定められた上下限値の範囲に収まるように調整する工程。
なお、上記工程エ〜カの順に調整を実施するほうが、先に述べたように磁気飽和による第1及び第2の永久磁石磁気回路の非直線性の影響を避けることができるので、調整が容易であるが、これらの実施順序を変更してもよい。
このようにすることにより、可動子が第1の位置にあるとき及び第2の位置にあるときの永久磁石による保持力をおのおの適切なものに設定できるとともに永久磁石による保持力の調整を容易に行うことができる。
ア.第1のヨークの収容部に可動鉄心を設ける工程。
イ.永久磁石を第1及び第2の永久磁石磁気回路に設ける工程。
ウ.第1のヨークに第2のヨークを組み合わせる工程。
エ.第1の吸引力を測定し、所定の範囲から外れる場合は磁気抵抗調整部材の厚さを調整して第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を増減させるとともに第1の吸引力を所定の範囲に収まるように調整する工程。
オ.第2の吸引力を測定する工程。
カ.第1及び第2の吸引力の比が予め定められた上限値を上回る場合または予め定められた下限値を下回る場合は非磁性材で製作されたスペーサの厚さを調整して第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を増減させ、第1及び第2の吸引力の比が予め定められた上下限値の範囲に収まるように調整する工程。
なお、上記工程エ〜カの順に調整を実施するほうが調整が容易であるが、これらの実施順序を変更してもよい。
このようにすることにより、可動子が第1の位置にあるとき及び第2の位置にあるときの永久磁石による保持力をおのおの適切なものに設定できるとともに永久磁石による保持力の調整を容易に行うことができる。
ア.第1のヨークの収容部に可動鉄心を設ける工程。
イ.永久磁石を第1及び第2の永久磁石磁気回路に設ける工程。
ウ.第1のヨークに第2のヨークを組み合わせる工程。
エ.第1の吸引力を測定し、所定の範囲から外れる場合は磁気抵抗調整部材の厚さを調整して第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を増減させるとともに第1の吸引力を所定の範囲に収まるように調整する工程。
オ.第2の吸引力を測定する工程。
カ.第1及び第2の吸引力の比が予め定められた上限値を上回る場合または予め定められた下限値を下回る場合は非磁性材で製作されたスペーサの厚さを調整して第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を増減させ、第1及び第2の吸引力の比が予め定められた上下限値の範囲に収まるように調整する工程。
なお、上記工程エ〜カの順に調整を実施するほうが調整が容易であるが、これらの実施順序を変更してもよい。
このようにすることにより、可動子が第1の位置にあるとき及び第2の位置にあるときの永久磁石による保持力をおのおの適切なものに設定できるとともに永久磁石による保持力の調整を容易に行うことができる。
3 第1のコイル、4 第2のコイル、5 第2のヨーク、5a ヨーク本体部、
5b 永久磁石、11 L形スペーサ、18 付設ヨーク、24 調整板、
25 第2のヨーク、25a ヨーク本体部、25b 中央突出部、
25c 上端部突出部、26 永久磁石、27 ステンレス鋼板、28 付設ヨーク、
35 第2のヨーク、35a ヨーク本体部、35b 永久磁石、
38 ギャップ調整板、45 第2のヨーク、45a ヨーク本体部、45b 突部、
46 永久磁石、48 付設突出部材、55 第2のヨーク、55a ヨーク本体部、
55b 突出部、55c 端部突出部、209 ロッド。
Claims (5)
- 固定鉄心装置と可動鉄心装置と永久磁石と駆動コイルと磁気抵抗調整部材とを有するものであって、
上記固定鉄心装置は、第1のヨークと第2のヨークとを有し、
上記第1のヨークは、第1及び第2の継鉄部並びに第3及び第4の継鉄部を有し、上記第1及び第2の継鉄部は所定の方向に所定の間隙を設けて対向し、第3及び第4の継鉄部は上記所定の方向と交差する方向に対向するように配設されるとともに上記第1及び第2の継鉄部を磁気的に連結し、上記第1ないし第4の継鉄部により収容部を形成するものであり、
上記第2のヨークは、ヨーク本体部を有し、上記第1のヨークと組み合わされ上記ヨーク本体部が上記第1及び第2の継鉄部または上記第3及び第4の継鉄部を磁気的に連結するものであり、
上記可動鉄心装置は、可動鉄心と連結部材とを有し、上記可動鉄心は磁性材料にて形成され上記連結部材は上記可動鉄心に固着されたものであって、上記可動鉄心は上記第1のヨークの上記収容部にあって上記第1及び第2の継鉄部に上記所定の方向に移動可能に支持されるとともに上記連結部材が駆動対象体に連結されるものであり、
上記永久磁石は、上記第2のヨークの上記ヨーク本体部と上記可動鉄心と上記第1のヨークとにより上記ヨーク本体部から上記可動鉄心を経て上記第1の継鉄部を通過して上記ヨーク本体部へ戻る第1の永久磁石磁気回路に第1の永久磁石磁束が通過するようにして設けられるとともに、上記第2のヨークの上記ヨーク本体部と上記可動鉄心と上記第1のヨークとにより上記ヨーク本体部から上記可動鉄心を経て上記第2の継鉄部を通過して上記ヨーク本体部へ戻る第2の永久磁石磁気回路に第2の永久磁石磁束が通過するようにして設けられ、
上記第1の永久磁石磁束により上記可動鉄心を上記第1の継鉄部により第1の吸引力で吸引した状態で第1の所定の位置に保持し、上記第2の永久磁石磁束により上記可動鉄心を上記第2の継鉄部により第2の吸引力で吸引した状態にて第2の所定の位置に保持し、
上記駆動コイルは、環状に巻回されその中を上記可動鉄心が通過しうるようにして上記第1のヨークの上記収容部に配設されたものであり、
上記可動鉄心と上記第1ないし第4の継鉄部とにより上記駆動コイルが励磁されたときに発生する駆動コイル磁束が通過する駆動コイル磁気回路を形成し、
上記磁気抵抗調整部材は、上記第2のヨークの上記ヨーク本体部と上記第3の継鉄部との間及び上記ヨーク本体部と上記第4の継鉄部との間の少なくとも一方に、または上記第2のヨークの上記ヨーク本体部と上記第1の継鉄部との間及び上記ヨーク本体部と上記第2の継鉄部との間の少なくとも一方に、設けられ上記第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を調整することにより上記第1及び第2の吸引力を調整するものであり、
上記駆動コイルを励磁することにより上記駆動コイル磁気回路を通過する駆動コイル磁束により上記可動鉄心を通過する上記第1または第2の永久磁石磁束を打ち消すとともに上記可動鉄心を上記第2または第1の継鉄部に吸引して上記第1の位置と上記第2の位置との間を往復駆動し、上記駆動対象体を往復駆動するものである、
操作装置。 - 上記第2のヨークは、上記ヨーク本体部から所定方向に突出するようにして設けられた突出部材を有するものであって、上記突出部材が上記可動鉄心に対向するようにして上記第1のヨークと組み合わされ、上記ヨーク本体部が上記第1及び第2の継鉄部または上記第3及び第4の継鉄部を磁気的に連結するものである、
ことを特徴とする請求項1に記載の操作装置。 - 固定鉄心装置と可動鉄心装置と永久磁石と駆動コイルと磁気抵抗調整部材とを有するものであって、
上記固定鉄心装置は、第1のヨークと第2のヨークとを有し、
上記第1のヨークは、第1及び第2の継鉄部並びに第3及び第4の継鉄部を有し、上記第1及び第2の継鉄部は所定の方向に所定の間隙を設けて対向し、第3及び第4の継鉄部は上記所定の方向と交差する方向に対向するように配設されるとともに上記第1及び第2の継鉄部を磁気的に連結し、上記第1ないし第4の継鉄部により収容部を形成するものであり、
上記第2のヨークは、ヨーク本体部と上記ヨーク本体部から所定方向に突出するようにして設けられた突出部材とを有し、上記突出部材が上記可動鉄心に対向するようにして上記ヨーク本体部が上記第1のヨークと組み合わされ、上記ヨーク本体部が上記第1及び第2の継鉄部または上記第3及び第4の継鉄部を磁気的に連結するものであり、
上記可動鉄心装置は、可動鉄心と連結部材とを有し、上記可動鉄心は磁性材料にて形成され上記連結部材は上記可動鉄心に固着されたものであって、上記可動鉄心は上記第1のヨークの上記収容部にあって上記第1及び第2の継鉄部に上記所定の方向に移動可能に支持されるとともに上記連結部材が駆動対象体に連結されるものであり、
上記永久磁石は、上記第2のヨークの上記ヨーク本体部と上記突出部材との間または上記突出部材の上記可動鉄心側にあるようにして設けられ、上記第2のヨークの上記ヨーク本体部と上記可動鉄心と上記第1のヨークとにより上記ヨーク本体部から上記可動鉄心を経て上記第1の継鉄部を通過して上記ヨーク本体部へ戻る第1の永久磁石磁気回路に第1の永久磁石磁束が通過するようにし、上記第2のヨークの上記ヨーク本体部と上記可動鉄心と上記第1のヨークとにより上記ヨーク本体部から上記可動鉄心を経て上記第2の継鉄部を通過して上記ヨーク本体部へ戻る第2の永久磁石磁気回路に第2の永久磁石磁束が通過するようにされたものであり、
上記第1の永久磁石磁束により上記可動鉄心を上記第1の継鉄部により第1の吸引力で吸引した状態で第1の所定の位置に保持し、上記第2の永久磁石磁束により上記可動鉄心を上記第2の継鉄部により第2の吸引力で吸引した状態にて第2の所定の位置に保持し、
上記駆動コイルは、環状に巻回されその中を上記可動鉄心が通過しうるようにして上記第1のヨークの上記収容部に配設されたものであり、
上記可動鉄心と上記第1ないし第4の継鉄部とにより上記駆動コイルが励磁されたときに発生する駆動コイル磁束が通過する駆動コイル磁気回路を形成し、
上記磁気抵抗調整部材は、磁性材料で形成されたものであって、上記永久磁石よりも上記可動鉄心側にある上記突出部材の上記可動鉄心側または上記突出部材よりも上記可動鉄心側にある上記永久磁石の上記可動鉄心側に設けられ、上記第1及び第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を調整することにより上記第1及び第2の吸引力を調整するものであり、
上記駆動コイルを励磁することにより上記駆動コイル磁気回路を通過する駆動コイル磁束により上記可動鉄心を通過する上記第1または第2の永久磁石磁束を打ち消すとともに上記可動鉄心を上記第2または第1の継鉄部に吸引して上記第1の位置と上記第2の位置との間を往復駆動し、上記駆動対象体を往復駆動するものである、
操作装置。 - 第2の磁気抵抗調整部材が設けられたものであって、
上記第2のヨークは、上記第1の継鉄部と上記第2の継鉄部とを磁気的に連結するものであり、
上記第2の磁気抵抗調整部材は、上記第2のヨークの上記ヨーク本体部と上記第2の継鉄部との間に設けられ上記第2のヨークの上記ヨーク本体部と上記第2の継鉄部との間に磁気的空隙を確保するものであって上記磁気的空隙の大きさを調整し上記第2の永久磁石磁気回路の磁気抵抗を調整することにより上記第2の吸引力を上記第1の吸引力よりも小さい所定値にするものである
ことを特徴とする請求項1または請求項3に記載の操作装置。
操作装置。 - 上記第2の磁気抵抗調整部材は、上記第2のヨークの上記ヨーク本体部と上記第2の継鉄部との間に挿入された非磁性材料であることを特徴とする請求項4に記載の操作装置。
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