JP5543766B2 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

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。

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。）。

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。

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。

特開２００２−２７０４２３号公報 （第４ページ、図１）

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。

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。

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。

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円柱状のアーマチュアと、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
操作ロッド側の全面が接離する内周部と、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全面が接離し、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、前記アーマチュアと前記内周部とが接離する
面積よりも、前記アーマチュアと前記底部とが接離する面積の方を大きくし、前記底部に
は、前記ソレノイドコイルで発生させた磁束の大部分が通ることを特徴とする。

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。

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。 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。 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。 従来の電磁アクチュエータの構成を示す断面図。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (1)

1. 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円柱状のアーマチュアと、
   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
   側の全面が接離する内周部と、
   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全面が接離し、
   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、
   前記アーマチュアと前記内周部とが接離する面積よりも、前記アーマチュアと前記底部と
   が接離する面積の方を大きくし、
   前記底部には、前記ソレノイドコイルで発生させた磁束の大部分が通ることを特徴とする
   電磁アクチュエータ。

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