JP5905174B1 - 保持装置及びそれを用いた開閉器 - Google Patents
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Abstract
Description
また、この発明に係る開閉器は、前記の保持装置と、前記可動磁性体を前記固定磁性体から離すように設けられた開放部材と、固定接点と、前記可動磁性体に結合され、前記固定接点に対して接したり離れたりするように配置された可動接点とを備えたことを特徴とするものである。
また、この発明の開閉器によれば、永久磁石の吸引力を強めることなく減衰させることができ、過大電流の作る磁束が永久磁石の磁束に打勝つための作用効率が高くなる。また、構成を簡素にできるため、操作機構部の小型化が可能となる。
図1は、この発明の実施の形態1に係る保持装置の要部を概念的に示す斜視図、図2は、図1における保持装置の可動磁性体と固定磁性体を示す分解斜視図である。なお、図2においては、可動導体を省略して示している。
図1において、保持装置は、電流が流れる可動導体1と、この可動導体1の外周に取り付けられ、可動導体1と一体となって可動導体1の長さ方向に移動する板状体からなる可動磁性体2と、可動磁性体2に対して接したり離れたりすることが可能に対向配置された板状体からなる固定磁性体3と、固定磁性体3に取付けられ、可動磁性体2と対向するように固定された永久磁石4とを備えている。また、可動磁性体2は、可動導体1に流れる電流iによって生じる磁束Bの経路が、該電流の流れる方向に直交する面に沿って形成されるように、ここでは板状の磁束経路部21が対称的な2つの扇形の円弧状に形成されており、双方の扇の軸に相当する中心部が可動導体1に固定され、扇形状の一方の磁束経路部21と他方の磁束経路部21との間には2つの切欠き部22が形成されている。
また、永久磁石4は、固定磁性体3における磁束経路部31の周方向端部に固定され、永久磁石4の磁極面が可動磁性体2の切欠き部22に隣接する周方向端部に対向するように合計4個設置されている。なお、各永久磁石4は、N極とS極の磁極を周方向に交互に変えて配置され、図1に実線矢印で示すように、永久磁石4による磁束が、可動磁性体2、永久磁石4、固定磁性体3、永久磁石4を順次通過して可動導体1の周りを囲むループ状となるように形成されている。
また、図1において、可動磁性体2は、可動導体1に対してリング状の扇の軸部で結合されているが、両者の結合方法や結合箇所は特に限定されたものではなく、例えば、ねじによる締結や溶接による結合でも良い。
また、可動磁性体2は、板状体を用いて磁束経路部21を対称的な2つの扇形状に形成した例を示したが、扇形状や周方向の設置個数は、特に限定されるものではなく、例えば、個々のピースの形状は、固定磁性体3と組み合わせたときに可動導体1を囲む形状であればよく、切欠き部22の対向面を互いに平行にした円弧状、あるいは、中空な四角形の一辺が除かれたU字形状としても良い。また、可動磁性体2の周方向の設置個数は、1個または3個以上としても良く、磁束経路部21の周方向の設置個数と同数とすることになる。
また、固定磁性体3は、ここでは可動磁性体2と同様の板状体によって形成したが、特に板状体に限定されるものではない。また、永久磁石4は、可動磁性体2及び固定磁性体3の端部に位置するように配置しているが、永久磁石4の設置箇所や設置個数は、特に限定されるものではなく、可動磁性体2を固定磁性体3に吸着保持するために十分な磁束を発生することができるものであればよい。
まず、永久磁石4によって作られた磁束は、図1に実線矢印で示すように、可動磁性体2、永久磁石4、固定磁性体3を通過し、可動導体1を囲むようなループ状の磁束として形成される。この磁束により、可動磁性体2を永久磁石4に吸引する方向の力を発生させ、可動磁性体2を固定磁性体3に対して吸着保持させることができる。
また、可動導体1に図1に示すような上向きの電流iを流せば、この電流iの作る磁束は、中抜き破線で示す矢印の方向になる。このとき、可動磁性体2と永久磁石4の接触面において、可動導体1を流れる電流が作る磁束(中抜き破線矢印)は、永久磁石4が作る磁束(実線矢印)と逆向きの関係となり、永久磁石4が作る磁束を弱めることになる。
このように、可動導体1と一体となって動作する可動磁性体2に永久磁石4の作るループ状の磁束で保持力を働かせることにより、可動導体1に過大な電流が流れた際、可動磁性体2に作用する保持力を効果的に減衰させることができる。また、可動導体1に定格値以下の電流が流れている際も、永久磁石4の作る磁束は、弱められるが、保持装置として必要な保持力を下回る電流値より、十分小さな値を定格電流値として定めておけば問題を生ずることがない。
また、固定磁性体3と可動磁性体2とを、板状体を用い可動導体1を中心とする対称的な扇形状に形成したため、構造が簡素で製作が容易であり小型化することもできる。
なお、可動磁性体2と固定磁性体3は、可動導体1に直交する面に沿うように設置したが、必ずしも完全に直交した姿勢とする必要はなく、過大電流の作る磁束によって永久磁石4の吸引力を減衰させることができる範囲で交差された姿勢であっても差し支えない。
図3は、この発明の実施の形態2に係る保持装置の要部を概念的に示す断面図である。
図において、可動導体1または可動磁性体2には、固定磁性体3との接触状態を開放する方向(矢印Fs方向)にばね力が作用するように開放部材である開放ばね5が取付けられている。
なお、保持装置の他の基本的な構成は、実施の形態1と同様であり、可動導体1と可動磁性体2とからなる可動部材の任意の箇所に開放ばね5が取付けられている。また、可動部材と開放ばね5との間には、絶縁ロッド(図示せず)等を挿入してもよい。
なお、可動導体1に過大な電流が流れたとき、可動磁性体2は、固定磁性体3から離れるが、この場合直ちに電流が遮断されないように設定されていることが好ましい。すなわち、可動磁性体2が固定磁性体3から離れた後も一定時間電流が流れ、その後、可動磁性体2と固定磁性体3との間の距離が十分開いた後に電流が遮断されると、そのときには可動磁性体2に働く吸引力Fmと開放ばねのばね力Fsとは、Fm<Fsとなり、直ちに可動磁性体2が固定磁性体3に接触することはない。
さらに、ここでは可動導体1と可動磁性体2からなる可動部材に開放方向のばね力Fsを作用させるため、開放部材としてコイルばねからなる開放ばね5を用いているが、ばねに限定されるものではなく、可動部材に開放方向の力を作用させることが可能な弾性体などであれば、同様に構成することができる。
図4は、この発明の実施の形態3に係る開閉器の要部を概念的に示す断面図である。
この実施の形態3においては、実施の形態2における保持装置に接点を組み合わせて開閉器を構成したものである。
すなわち、図4に示すように、可動導体1における開放ばね5接続側の反対側に可動接点6を電気的、かつ、機械的に結合するとともに、この可動接点6に対向して配置された固定接点7を設け、これらの接点6,7により開閉部が構成されている。
なお、図4では図示を省略しているが、上記の保持装置においては、開放ばね5のばね力Fsによって同図左方向へ駆動された可動部を同図右方向へ駆動する投入装置がさらに設けられている。
図5は、この発明の実施の形態4に係る保持装置の要部を示す斜視図であり、固定磁性体と永久磁石を示している。なお、図中、可動導体と可動磁性体を省略しているが、基本的な構成は、実施の形態1と同様である。
図5において、永久磁石4は、図2と同様に固定磁性体3の所定の位置に固定される一方、固定磁性体3には、永久磁石4の周方向の両側部から突出して形成された爪部311が設けられている。この爪部311は、永久磁石4の高さよりも低く形成され、全ての永久磁石4の側端部に突き当たるように配置されており、可動磁性体2と固定磁性体3間の磁気抵抗を低くする役割を果たしている。
このように、固定磁性体3に永久磁石4を取り囲むように突出された爪部311を設けることによって、可動導体1を流れる電流が作る磁束によって永久磁石4の減磁リスクを低減することができる。このため、装置の寿命を延ばすことができる。
図6は、この発明の実施の形態5に係る保持装置の要部を概念的に示す斜視図であり、可動導体1、固定磁性体3、及び永久磁石4を示し、可動磁性体2を省略している。図7は、図6に示された保持装置の要部を概念的に示す斜視図であり、可動磁性体2、固定磁性体3、及び永久磁石4を示し、可動導体1を省略している。
図6及び図7において、固定磁性体3に固定された永久磁石4の周方向の一側部には、永久磁石4と同一の高さで固定磁性体3の可動磁性体2に対する対向面から盛り上がるように突出したバイパス凸部312が設けられている。
なお、図6に示すように、可動導体1に流れる電流iが矢印方向に流れるとき、永久磁石4の磁極は、極性が互い違いとなるよう配置される。
また、図6、図7に示すような構成では、可動導体1を流れる電流が作る磁束と、永久磁石4の作る磁束とは、可動磁性体2と固定磁性体3のバイパス凸部312との接触面において逆方向となっており、可動磁性体2と固定磁性体3間の磁気的吸引力を減衰させるように作用している。
さらに、可動導体1を流れる電流が作る磁束による永久磁石4の減磁リスクを低減することができるため、装置の寿命を延ばすことができる。
図8は、この発明の実施の形態6に係る保持装置の要部を概念的に示す斜視図、図9は、図8に示された保持装置の側面図であり、可動導体1を省略して示している。
なお、この実施の形態6は、図に示すように、固定磁性体3Aとして、磁束経路を2つのルートに分けた第1分岐経路部313及び第2分岐経路部314としたブロック状の磁束経路部31Aによって形成するとともに、永久磁石4を第1分岐経路部313及び第2分岐経路部314の何れか一方に挿入するように構成したものである。具体的には、図示していない可動導体1が1つに対し、可動磁性体2及び固定磁性体3Aは、それぞれ4個ずつのピースによって構成されている。また、永久磁石4は、第1分岐経路部313に挿入され、永久磁石4のバイパス路となる第2分岐経路部314には磁気抵抗調整部314aが設けられている。なお、板状体からなる可動磁性体2は、他の実施の形態と同様に可動導体1の周りに固定されている。また、図示された矢印の太さや向きは、量や強さ、方向を正確に示すものではなく、概念的に表している。
すなわち、永久磁石4が減磁されるリスクを低くすることができる。このため、永久磁石4の減磁リスクが少なく、長寿命の保持装置を実現することができるという更なる効果を得ることができる。
図10は、この発明の実施の形態7に係る保持装置の要部を概念的に示す斜視図であり、可動導体1を省略して示している。
この実施の形態7においては、実施の形態6に示した保持装置の固定磁性体3Aを改良し、永久磁石4を第1分岐経路部313に磁極が横向きとなるように、即ち、可動磁性体2及び第2分岐経路部314に平行となるように配置した構成としたものである。なお、その他の構成は、実施の形態6と同様であるので、説明を省略する。
なお、磁気飽和を防止する目的であれば、実施の形態6における永久磁石4を挟む第1分岐経路部313の磁路を広くする方法もあるが、本構成を用いることにより保持装置を小型化することができる。さらに、加工が簡便となる長所も有している。このように、固定磁性体3Aを永久磁石4の磁極が横向きに配置できるような形状とすることによって、製造が簡便で、小型な保持装置を実現することができる。
また、いずれの実施の形態の保持装置も実施の形態3と同様に開閉器に用いることができることは言うまでもない。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
Claims (10)
- 電流が流れる導体と、この導体の周りに配設された可動磁性体と、この可動磁性体に対向配置され、前記可動磁性体が接したり離れたりする固定磁性体と、前記可動磁性体と前記固定磁性体に跨るように形成されたループ状の磁束経路内に設置され、前記可動磁性体を前記固定磁性体に吸着保持する永久磁石と、を備え、前記導体に過電流が流れたとき、前記永久磁石による磁束とは反対方向の磁束を発生させ、前記永久磁石による吸着力を減衰させるようにした保持装置であって、前記可動磁性体は、前記導体を流れる電流の方向に対して交差する面に沿うように周方向に形成され、その周方向の所定部に少なくとも一つの切欠き部を備えた磁束経路部を有し、前記固定磁性体は、前記可動磁性体が接触したときに前記可動磁性体の前記切欠き部を短絡し、前記可動磁性体と共同して前記磁束経路部を周方向にループ状に繋ぐように形成されたことを特徴とする保持装置。
- 前記可動磁性体及び前記固定磁性体の磁束経路部は、いずれも扇形状または円弧状に形成された板状体からなることを特徴とする請求項1記載の保持装置。
- 前記固定磁性体の磁束経路部における周方向の各端部に前記永久磁石が固定され、前記永久磁石の磁極面が前記可動磁性体の磁束経路部における前記切欠き部の周方向端部に接したり離れたりすることが可能に配置されていることを特徴とする請求項2記載の保持装置。
- 前記固定磁性体における前記永久磁石の側部に、前記固定磁性体の磁束経路部の表面から突出された爪部が設けられていることを特徴とする請求項3記載の保持装置。
- 前記固定磁性体の周方向端部における前記可動磁性体との対向面に前記永久磁石と同一の高さに形成されたバイパス凸部を設け、前記導体に過電流が流れたときに生じる磁束の一部を前記永久磁石に対してバイパスするようにしたことを特徴とする請求項2記載の保持装置。
- 前記可動磁性体の磁束経路部は、円弧状の板状体からなり、前記固定磁性体は、その磁束経路を分けて形成した第1分岐経路部及び第2分岐経路部を備え、前記永久磁石は、前記第1分岐経路部及び第2分岐経路部の一方に挿入されていることを特徴とする請求項1記載の保持装置。
- 前記永久磁石は、N極とS極を結ぶ方向が前記第1分岐経路部及び第2分岐経路部の他方の磁束経路の方向に平行となるように設置されていることを特徴とする請求項6記載の保持装置。
- 前記可動磁性体は、前記切欠き部が複数設けられ、前記磁束経路部が前記切欠き部と同数の磁性体によって周方向に不連続に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項7の何れか一項に記載の保持装置。
- 請求項1から請求項8の何れか1項記載の保持装置と、前記可動磁性体を前記固定磁性体から離すように設けられた開放部材と、固定接点と、前記可動磁性体に結合され、前記固定接点に対して接したり離れたりするように配置された可動接点とを備えたことを特徴とする開閉器。
- 前記導体を可動導体とし、この可動導体に前記可動磁性体を固定したことを特徴とする請求項9記載の開閉器。
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