JP6049335B2

JP6049335B2 - 電磁操作機構

Info

Publication number: JP6049335B2
Application number: JP2012161117A
Authority: JP
Inventors: 透木村; 金　太▲げん▼; 太▲げん▼ 金
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: JP2014022620A

Description

この発明は、例えば電磁コイルへの通電により可動鉄心を固定鉄心に対して変位させる電磁石機構、及び電磁石装置の駆動力によって接点を開閉する電力の送配電および受電設備に用いられる開閉機構などの電磁操作機構に関するものである。

従来の電磁石装置を用いた開閉機構などの電磁操作機構は、磁石ホルダーに形成した空間内に永久磁石または磁気短絡片のいずれかを嵌挿し保持することにより、永久磁石は取り付けるための締付がなくなり、締付に伴って弱くなる磁力の低下を防止している。また、永久磁石は磁石ホルダーに形成した空間内に嵌挿された状態となることから駆動に伴う振動・衝撃による位置ずれを防止することが可能な構造である。（例えば、特許文献１参照）

さらに、取り付けられた磁石ホルダーには固定用の孔を有する固定腕が設けられており、支持片の開放端が外部から臨まれる位置のフレームに開口部を設けることにより、電磁石装置の組み立て後に永久磁石や磁気短絡片の入れ替えが容易に実行できるようになっている。

特開２０１０−１１８３７５号公報

上述した従来の電磁操作機構は、永久磁石およびその周囲の鉄心構造で保持力が決定され、部品公差や組立公差によるばらつきがあり、それら部品公差や組立公差による保持力のばらつきが生じるという問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、部品公差や組立公差によるばらつきを抑制し、保持力の安定化を図ることができる電磁操作機構を提供するものである。

この発明に係わる電磁操作機構は、可動鉄心と前記可動鉄心が挿通されるとともに前記可動鉄心と相対する対向部を有する固定鉄心から構成された電磁操作機構において、前記固定鉄心の外周側に設けられ前記可動鉄心と相対する突起と、前記固定鉄心の前記突起より内側に設けられた凹部と、前記固定鉄心と前記可動鉄心との間で前記固定鉄心の前記凹部に装着され、前記可動鉄心が前記固定鉄心に吸引された際に所定の保持力を有する永久磁石と、前記永久磁石上に配置され、前記永久磁石と前記可動鉄心との間の空隙を調整するシムと、前記永久磁石および前記シムを前記固定鉄心に固定するホルダーとを備えたものである。

この発明に係わる電磁操作機構によれば、部品公差や組立公差によるばらつきを抑制し、保持力の安定化を図ることができる電磁操作機構を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係わる電磁操作機構を示す正面断面図である。この発明の実施の形態１に係わる電磁操作機構における図１のＡ部を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係わる電磁操作機構を示す可動鉄心を除く上面図である。この発明の実施の形態１に係わる図３のＡ−Ａ線矢視での永久磁石周辺部分の断面図である。この発明の実施の形態２に係わる電磁操作機構を示す正面断面図である。この発明の実施の形態２に係わる電磁操作機構における図５のＢ部を示す断面図である。この発明の実施の形態２に係わる電磁操作機構を示す平面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１〜図４に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わる電磁操作機構を示す正面断面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わる電磁操作機構における図１のＡ部を示す断面図である。図３はこの発明の実施の形態１に係わる電磁操作機構を示す平面図である。図４はこの発明の実施の形態１に係わる電磁操作機構を示す側面断面図である。

この発明の実施の形態１に係わる電磁操作機構は、可動鉄心２０と可動鉄心２０が挿通されるとともに可動鉄心２０と相対する対向部である突起１０２を有する固定鉄心１０との２つの鉄心からなり、可動鉄心２０が固定鉄心１０内をある程度の速度をもって移動し、可動鉄心２０が固定鉄心１０に吸引された際、固定鉄心１０に設置された永久磁石３０により所定の保持力を得るものであり、固定鉄心１０上に配置された永久磁石３０および高さ・隙間調整のために用いる鋼板などの磁性体の板であるシム３２と可動鉄心２０との間に設けられた空隙長を調整することで保持力の個体によるばらつきを低減できることを特徴としている。

これら各図において、この発明の実施の形態１に係わる電磁操作機構は、可動鉄心２０と可動鉄心２０が挿通されるとともに可動鉄心２０と相対する対向部である突起１０２を有する固定鉄心１０との２つの鉄心とから構成され、固定鉄心１０上の凹部１００には永久磁石３０が装着されて配置されている。永久磁石３０の直上にはシム３２が配置されており、シム３２の直上にはホルダー３４が配置されており、永久磁石３０とシム３２を固定している。部品公差や組立公差による空隙長のばらつきを抑制するため、シム３２は例えばシム３２ａとシム３２ｂの厚さの相違する複数枚としている。なお、固定鉄心１０の凹部１００近傍には突起１０１が形成され、可動鉄心２０と相対する固定鉄心１０の対向部として突起１０２が形成されている。

このとき、固定鉄心１０上の永久磁石３０と可動鉄心２０との間、可動鉄心２０と固定鉄心１０の突起１０２との間、および永久磁石３０と固定鉄心１０の突起１０２との間にはそれぞれ空隙が設けている。永久磁石３０と可動鉄心２０との間の空隙として、永久磁石３０上のホルダー３４と可動鉄心２０との間には空隙ｄ１が設けられ、可動鉄心２０と固定鉄心１０の突起１０２との間には空隙ｄ２が設けられている。可動鉄心２０と永久磁石３０との接触による永久磁石３０の割れと逆励磁抑制のため、空隙長はｄ１＞ｄ２としている。また、磁気短絡を防止するため、永久磁石３０と固定鉄心１０の突起１０２との間には空隙ｄ３が設けられている。

図３に示すように、永久磁石３０を取り囲むような枠状の形状をしたガイド３６が配置されており、その上をホルダー３４が覆い、ガイド３６を固定している。図４において、永久磁石３０上のシム３２が空隙長を調整するために複数枚であった場合はシム３２ａ、３２ｂが配置されており、ホルダー３４およびガイド３６により永久磁石３０上に固定されている。

この発明の実施の形態１に係わる電磁操作機構は、固定鉄心１０内に可動鉄心２０が挿入される形態であり、可動鉄心２０が固定鉄心１０内をある程度の速度をもって駆動できるよう配置されている。駆動コイル３８は可動鉄心２０を囲むように配置されており、駆動コイル３８を通電すると、固定鉄心１０および可動鉄心２０を通る磁束を発生させることが可能である。

また、電磁コイル３８が発生する磁束の方向は、通電方向の切り替えにより反転可能になっており、可動鉄心２０は図１の図面上において上下方向に駆動可能である。所定の通電方向に通電することで可動鉄心２０に機械的に連結したばね（図示せず）を圧縮しながら、可動鉄心２０を図の下方向に駆動可能であり、通電方向を逆にすることで永久磁石３０の保持力を解除して図の上方向へ駆動可能である。

図１において、図の下方向への駆動は固定鉄心１０と可動鉄心２０の当接部において制限され、図の上方向への駆動は任意の位置にストッパー等を配置することで駆動範囲を制限することが可能である。

図１において、磁力は距離の２乗に反比例するため、永久磁石３０上にシム３２を複数枚配置して、空隙ｄ１の空隙長を調整することで空隙長をある程度の範囲に収めることが可能であり、部品公差や組立公差に伴う個体によるばらつきを低減する効果がある。空隙は空隙長をｄ１＞ｄ２とすることで、可動鉄心２０と永久磁石３０の接触による割れを防止する効果がある。

永久磁石３０の保持力を解除する時に発生するコイル磁束は永久磁石３０の着磁方向と逆方向となるため、永久磁石３０が減磁するおそれがあるが、永久磁石３０と固定鉄心１０の突起１０２との間に空隙ｄ３を設けて、その空隙長をｄ３＞（ｄ１＋ｄ２）とすることで、永久磁石３０と固定鉄心１０の突起１０２との間の磁気抵抗を大きくしており、磁束は磁気抵抗の小さい部位を優先的に通過するため、逆励磁を抑制する効果がある。

また、図４において、永久磁石３０とシム３２ａはホルダー３４にて固定鉄心１０に固定されており、駆動に伴う振動・衝撃によるずれを防止する効果がある。ホルダー３４と接触していないシム３２ｂは、駆動に伴うコイル磁束の磁気吸引力によりずれを防止するため、永久磁石３０を取り囲むようにガイド３６を設置することでシム３２ｂのずれを防止することができる効果がある。ホルダー３４は図４に示すように平板を曲げた形状であり、固定鉄心１０を貫通するボルト等により固定鉄心１０に固定される。

ホルダー３４とガイド３６は共に加工性が良くある程度の強度を確保可能なステンレス、アルミ合金、銅合金などの非磁性材料を採用することで磁気短絡を防止する効果がある。上述した空隙長の関係ｄ３＞（ｄ１＋ｄ２）と非磁性のホルダー３４およびガイド３６を組合せることにより、部品公差や組立公差による保持力のばらつきを抑制すると同時に、駆動に伴う振動・衝撃や磁気吸引力により永久磁石３０およびシム３２にずれが発生することによる保持力のばらつきを抑制し、かつ逆励磁の抑制が可能であり、保持力を安定化させる効果がある。なお、ガイド３６は必ずしも永久磁石全周を囲う必要はなく、四隅または対角のみの固定でも構成可能であり、ガイドを複数の部品で構成することも可能である。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図５〜図７に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図５はこの発明の実施の形態２に係わる電磁操作機構を示す正面断面図である。図６はこの発明の実施の形態２に係わる電磁操作機構における図５のＢ部を示す断面図である。図７はこの発明の実施の形態２に係わる電磁操作機構を示す平面図である。

上述した実施の形態１においては、シム３２が複数枚で構成され、ガイド３６が設けられた場合について述べたが、この実施の形態２においては、保持力に裕度がある、あるいは部品公差が極端に小さいなどの場合において、永久磁石３０上のシム３２が１種類で良い場合を示しており、永久磁石３０とシム３２はホルダー３４にて固定鉄心１０に固定されており、駆動に伴う振動・衝撃によるずれが防止されているので、ガイド３６を不要とすることができる。

この実施の形態２によれば、シム３２が１種類のみで良く部品点数を削減することが可能であり、組立性向上に繋がる。また、ガイド３６が不要になった場合でも固定鉄心１０の突起１０１により、空隙ｄ３は保持され、駆動に伴う振動・衝撃によって磁気短絡が発生することはない。

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。

この発明は、部品公差や組立公差によるばらつきを抑制し、保持力の安定化を図ることができる電磁操作機構の実現に好適である。

１０固定鉄心
２０可動鉄心
３０永久磁石
３２シム
３２ａシム
３２ｂシム
３４ホルダー
３６ガイド
３８駆動コイル
ｄ１空隙
ｄ２空隙
ｄ３空隙
１００凹部
１０１突起
１０２突起

Claims

可動鉄心と前記可動鉄心が挿通されるとともに前記可動鉄心と相対する対向部を有する固定鉄心から構成された電磁操作機構において、前記固定鉄心の外周側に設けられ前記可動鉄心と相対する突起と、前記固定鉄心の前記突起より内側に設けられた凹部と、前記固定鉄心と前記可動鉄心との間で前記固定鉄心の前記凹部に装着され、前記可動鉄心が前記固定鉄心に吸引された際に所定の保持力を有する永久磁石と、前記永久磁石上に配置され、前記永久磁石と前記可動鉄心との間の空隙を調整するシムと、前記永久磁石および前記シムを前記固定鉄心に固定するホルダーとを備えたことを特徴とする電磁操作機構。
前記ホルダーと前記可動鉄心との間の空隙長は、前記可動鉄心と前記可動鉄心に相対する前記固定鉄心の前記突起の対向部との間の空隙長よりも大きくしたことを特徴とする請求項1に記載の電磁操作機構。
前記永久磁石と前記固定鉄心の前記突起の対向部との間に空隙を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁操作機構。
前記シムは複数枚配設されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の電磁操作機構。
前記シムはガイドにより前記固定鉄心に固定されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか1項に記載の電磁操作機構。