JP7361889B2 - 電磁アクチュエータおよびこの電磁アクチュエータを用いる回路遮断器 - Google Patents

Description

本開示は電路を遮断することが可能な回路遮断器等に用いられる電磁アクチュエータおよびこの電磁アクチュエータを用いる回路遮断器に関するものである。

一般的に、回路遮断器において、接点の開閉動作の操作に電磁アクチュエータが用いられている。電磁アクチュエータでは、コイルに電流が流れると磁気回路が励磁され、電磁アクチュエータ内の可動鉄心を固定鉄心の方向に駆動し、可動鉄心に連接されたシャフトが可動鉄心とともに移動することにより回路遮断器の接点の閉極動作を操作している。
従来の電磁アクチュエータに関する技術として例えば特許文献に記載されているものがある。特許文献１に係る電磁アクチュエータでは、遮断器の接点の閉極動作を操作する操作軸であるシャフトは、緩み防止用止めねじにより可動鉄心と堅く締め付けられて固定されている。これにより、コイルに通電する際に、シャフトと可動鉄心とともに移動する構成となる。
そして、接点の閉極状態を常時に保持する回路遮断器には、このような従来の電磁アクチュエータとは別に、閉極時に一方の接点である可動接点が相対的に他方の接点である固定接点への接触圧力を与える押し込む機構を具備している。これにより、接点に与える接触圧力の押込み量であるワイプ量が維持され、閉極時に接点間が安定した接触状態になる。

特開平９－１９９３２０

しかしながら、回路遮断器では、小型化が求められるが、閉極時に接点間のワイプ量を維持する機構を電磁アクチュエータと別に設けると、遮断器のサイズは大きくなってしまうという問題がある。
本開示は、上述のような問題を解決するためになされたもので、回路遮断器の閉極時のワイプ量を維持できる電磁アクチュエータ、および電磁アクチュエータと別にワイプ量を維持する機構を設ける必要がなく、小型化が向上できる回路遮断器を得るものである。

本開示に係る電磁アクチュエータは、電流が流れることにより軸方向の磁束を発生する筒状のコイルと、コイルの軸方向に往復動作可能な状態で設置された可動鉄心と、可動鉄心に囲まれており、遮断器の可動側接点と固定側接点との間の開閉動作を行い、可動鉄心とともに移動可能なシャフトと、コイルを取り囲む筒状のヨークパイプと、コイルの軸方向において、ヨークパイプの一端に配置された固定側蓋板と、コイルの軸方向において、ヨークパイプの他端に配置された可動側蓋板と、コイルの内周側に、固定側蓋板から可動側蓋板に向かう方向に配置された固定鉄心と、コイルの内周側に、可動側蓋板から固定側蓋板に向かう方向に固定鉄心に対向するように突出する筒状のヨーク突出部とを備え、可動鉄心は、ヨーク突出部の内周側の空間内に配置されており、コイルに電流が流れることにより励磁されると、初期位置からシャフトとともにコイルの軸方向において固定鉄心に向かう方向に移動し、可動側接点と固定側接点とを接触させることによりシャフトの移動が停止した後、シャフトに対して励磁動作完了状態の固定鉄心に当接する位置まで移動することを特徴とする。
本開示に係る回路遮断器は、可動側接点と固定側接点との間の開閉動作の操作に本開示に係る電磁アクチュエータを用いたことを特徴とする。

本開示に係る電磁アクチュエータによれば、可動側接点と固定側接点とを接触させることによりシャフトの移動が停止した後、可動鉄心がシャフトに対して固定鉄心へ移動でき、電磁アクチュエータ自体の操作動作により回路遮断器の閉極時のワイプ量を維持できる。
本開示に係る電磁アクチュエータを用いた回路遮断器によれば、電磁アクチュエータと別にワイプ量を維持する機構を設ける必要がないため、回路遮断器の小型化を図ることができる。

実施の形態１に係る電磁アクチュエータを用いた回路遮断器の接点の開極状態を示す概要図である。 実施の形態１に係る電磁アクチュエータを用いた回路遮断器の接点の閉極状態を示す概要図である。 実施の形態１に係る電磁アクチュエータの解磁状態を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る電磁アクチュエータの励磁動作完了状態を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る電磁アクチュエータの可動鉄心の初期位置における磁気回路を示す図である。 実施の形態２に係る電磁アクチュエータの解磁状態を示す概略断面図である。 実施の形態２に係る電磁アクチュエータの励磁動作完了状態を示す概略断面図である。 実施の形態２に係る電磁アクチュエータの可動鉄心の初期位置における磁気回路を示す図である。 実施の形態３に係る電磁アクチュエータの解磁状態を示す概略断面図である。 実施の形態３に係る電磁アクチュエータの励磁動作完了状態を示す概略断面図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

実施の形態１．
図１と図２は、実施の形態１に係る電磁アクチュエータを用いた回路遮断器１１０を示す概要図である。図１は、回路遮断器１１０の接点の開極状態を示す図であり、図２は、回路遮断器１１０の接点の閉極状態を示す図である。
実施の形態１に係る回路遮断器１１０は、電磁アクチュエータのコイルを通電することによって接点の閉極状態を常時に保持する回路遮断器である。図１および図２に示すように、回路遮断器１１０は、一対の接点である可動側接点１０４および固定側接点１０５と、接点の開閉動作を操作するシャフト８が設けられた電磁アクチュエータ１００と、消弧室１０８とを有する。

可動側接点１０４側には可動導体１０３、可とう導体１０６、下部導体１０１と開極ばね１０７が設けられている。固定側接点１０５側には上部導体１０２が設けられている。
消弧室１０８は、開極動作時において、可動側接点１０４が固定側接点１０５から離れる際に生じるアーク放電を消弧する。

一対の接点の一方である固定側接点１０５は、上部導体１０２の一方の端部に接合されており、上部導体１０２と電気的に連接される。
一対の接点の他方である可動側接点１０４は、固定側接点１０５に対向する位置で可動導体１０３の一方の端部に接合されている。可動導体１０３の他方の端部は、可とう導体１０６によって下部導体１０１と連接されている。可動側接点１０４は、可動導体１０３、可とう導体１０６を介して下部導体１０１と電気的に連接される。
可とう導体１０６は、可動側接点１０４と固定側接点１０５とを開閉するように電磁アクチュエータ１００のシャフト８に付勢されている。
下部導体１０１、上部導体１０２、可動導体１０３、可動側接点１０４、固定側接点１０５および可とう導体１０６は、導体で構成されている。

可動側接点１０４と固定側接点１０５とはそれぞれ下部導体１０１と上部導体１０２とを介して通電される。可動側接点１０４は、可動導体１０３が上部導体１０２に向かって移動することにより、固定側接点１０５に接続される。また、可動側接点１０４は、可動導体１０３が上部導体１０２から離れる方向に移動することによって、固定側接点１０５への接続が解消される。
可動側接点１０４と固定側接点１０５とが接続された状態が、接点の閉極状態であり、可動側接点１０４と固定側接点１０５とが離された状態が、接点の開極状態である。

回路遮断器１１０では、電磁アクチュエータ１００の励磁動作により、可動側接点１０４と固定側接点１０５とを接続させ、図２に示す接点の閉極状態となる。この場合、下部導体１０１と上部導体１０２とが、可動側接点１０４および固定側接点１０５を介して通電される。
また、回路遮断器１１０では、電磁アクチュエータ１００の解磁動作により、可動側接点１０４および固定側接点１０５が離された状態となり、図１に示す接点の開極状態となる。この場合、下部導体１０１と上部導体１０２との通電が停止される。

開極ばね１０７は、可動導体１０３に連結されており、可動導体１０３の可動側接点１０４側に接点の開極を行うように設けられている。開極ばね１０７は、可動側接点１０４を固定側接点１０５から引き離すように弾性的に蓄勢する。接点の開極動作および閉極動作である接点の開閉は、電磁アクチュエータ１００の動作によって行われる。電磁アクチュエータ１００は、接点の閉極を駆動する際には、開極ばね１０７の蓄勢力に抗って、接点の投入を行う。

シャフト８は、電磁アクチュエータ１００の軸中心を通るよう配置されている。可動導体１０３は、シャフト８を介して電磁アクチュエータ１００に接続されている。電磁アクチュエータ１００は回路遮断器１１０の接点間の開閉動作を操作する。電磁アクチュエータ１００は、シャフト８を介して可動導体１０３を動かし、可動側接点１０４と固定側接点１０５との接続を制御する。

次に、図３と図４に示す電磁アクチュエータ１００の構成について説明する。
図３は図１に示す回路遮断器１１０の開極状態に対応し、実施の形態１に係る電磁アクチュエータ１００の解磁状態を示す断面図である。図３に示す電磁アクチュエータ１００の解磁状態では、可動鉄心２が初期位置に位置する状態である。
図４は図２に示す回路遮断器１１０の閉極状態に対応し、実施の形態１に係る電磁アクチュエータ１００の励磁動作完了状態を示す断面図である。図４に示す電磁アクチュエータ１００の励磁動作完了状態では、可動鉄心２が固定鉄心３に当接した状態である。

電磁アクチュエータ１００は、電流が流れることにより軸方向の磁束を発生する筒状のコイル１と、コイル１の軸方向に配置され、コイル１の軸方向において往復動作可能な状態で設置された可動鉄心２と、可動鉄心２に囲まれており、可動鉄心２とともに移動可能なシャフト８と、コイル１を取り囲む筒状のヨークパイプ４と、コイル１の軸方向において、ヨークパイプ４の一端に配置された固定側蓋板５と、コイル１の軸方向において、ヨークパイプ４の他端に配置された可動側蓋板６と、コイル１の内周側に、固定側蓋板５から可動側蓋板６に向かう方向に配置された固定鉄心３と、コイル１の内周側に、可動側蓋板６から固定側蓋板５に向かう方向に固定鉄心３に対向するように突出する筒状のヨーク突出部７とを有する。

コイル１の軸方向において、ヨークパイプ４は固定側蓋板５と可動側蓋板６との間に配置されており、固定側蓋板５と可動側蓋板６とは対向するように配置されている。固定鉄心３は、コイル１の軸方向において、ヨーク突出部７およびヨーク突出部７に囲まれた可動鉄心２に対向している。
ヨークパイプ４、固定側蓋板５、可動側蓋板６、固定鉄心３、およびヨーク突出部７の各部は、段付一体型となっており、磁性体材料で構成されている。典型的な磁性体材料として、例えば鉄である。
また、ヨークパイプ４、固定側蓋板５、可動側蓋板６、固定鉄心３、およびヨーク突出部７の各部は、コイル１を通電することにより、可動鉄心２とともに磁気回路が励磁される。

コイル１は、ヨークパイプ４、固定側蓋板５、可動側蓋板６、固定鉄心３、およびヨーク突出部７に形成された筒状の空間に収納されている。また、コイル１は、可動鉄心２、ヨーク突出部７および固定鉄心３を囲むように筒状をなしている。

可動鉄心２は、ヨーク突出部７の内周側に固定鉄心３に対向するように配置され、コイル１の軸方向において固定鉄心３に対して相対的に往復動作可能な状態で設置されている。具体的に、可動鉄心２は、コイル１に電流が流れる時に、コイル１の軸方向において、固定鉄心３へ向って移動するように駆動される。この場合、可動鉄心２は、図３に示す回路遮断器１１０の接点の開極状態を保持する電磁アクチュエータ１００の解磁状態である初期位置から、図４に示す回路遮断器１１０の閉極状態を保持する電磁アクチュエータ１００の励磁動作完了状態の位置である固定鉄心３に当接する位置まで移動する。
また、コイル１の軸方向において可動鉄心２の長さはヨークパイプ４の長さの１／２より長い。初期位置では、可動鉄心２の可動鉄心端面２ａは軸方向においてコイル１の中心位置より固定鉄心３側に位置する。可動鉄心２が長くなることにより、軸方向における可動鉄心２とヨーク突出部７との対向面積が大きくなる。
磁気回路の磁気抵抗は、対向面積に対応する磁路断面積を増やすことにより低減される。可動鉄心２とヨーク突出部７との対向面積が大きくなることにより、励磁保持状態における可動鉄心２に働く吸引力をさらに向上できる。これにより、回路遮断器１１０の閉極状態における主接点間の保持力が向上できる。

シャフト８は、可動鉄心２に囲まれており、コイル１の軸方向に配置されている。シャフト８は非磁性体材料で構成されている。
シャフト８は、コイル１の軸方向において、固定側蓋板５、固定鉄心３および可動側蓋板６を貫通している。シャフト８は固定側蓋板５を貫通する一方の端部である第１のシャフト端部８ａと、可動側蓋板６を貫通する他方の端部である第２のシャフト端部８ｂとを有する。第１のシャフト端部８ａは可動導体１０３まで延伸して可動導体１０３に連結される。第２のシャフト端部８ｂは、シャフト８の可動鉄心２に挿入されている部分に比べ、外径がより大きく形成されている。
また、シャフト８上にシャフト突起部８ｃおよびシャフト段差部８ｄが形成されている。シャフト突起部８ｃが固定鉄心３に対向し、シャフト段差部８ｄはシャフト突起部８ｃに隣接して可動鉄心２の固定側蓋板５側の端部に位置する。シャフト突起部８ｃとシャフト段差部８ｄは、シャフト８の可動鉄心２に挿入されている部分に比べ、外径がより大きく形成されている。

可動鉄心２とシャフト８との間において、可動鉄心２の軸方向の両端には、それぞれ可動鉄心用軸受である第１の可動鉄心用軸受１３と第２の可動鉄心用軸受１４が配置されている。
具体的に、可動鉄心２の固定側蓋板５側の端部位置に、シャフト８のシャフト段差部８ｄに第１の可動鉄心用軸受１３が設けられている。可動鉄心２がシャフト８に対して移動可能に第１の可動鉄心用軸受１３に支持されている。第１の可動鉄心用軸受１３を非磁性部品のシャフト８に配置することにより、可動鉄心２の断面積を削ることなく構成でき、吸引力を確保できる。
また、可動鉄心２の可動側蓋板６側の端部位置に、第２の可動鉄心用軸受１４が設けられている。第２の可動鉄心用軸受１４は、シャフト８に対して可動鉄心２とともに移動可能に支持している。

可動鉄心２とシャフト８との間に、接圧ばね９が配置されている。シャフト８と可動鉄心２とは接圧ばね９を介して連接される。接圧ばね９は、接圧ばね９は可動鉄心２に内蔵されており、軸方向において第１の可動鉄心用軸受１３と第２の可動鉄心用軸受１４との間に位置する。電磁アクチュエータ１００のコンパクト化を図る。可動鉄心２の長さを長くすることにより、接圧ばね９の長さを長くすることが可能である。
可動鉄心２がシャフト８に対し固定鉄心３方向へ向って移動する際に、接圧ばね９が圧着され、可動鉄心２を固定鉄心３から引き離す方向に蓄勢される。

シャフト突起部８ｃと固定鉄心３との間に、復帰ばね１０が配置されている。シャフト８と固定鉄心３とは復帰ばね１０を介して連接される。復帰ばね１０はシャフト８を囲み、固定鉄心３に囲まれる筒形状である。シャフト８が可動鉄心２とともに固定鉄心３方向へ向って移動する際に、復帰ばね１０が圧着され、回路遮断器の接点を引き離す方向に蓄勢される。

また、軸方向において固定側蓋板５と可動側蓋板６には、それぞれシャフト８の移動を支持するシャフト用軸受が配置されている。具体的に、固定側蓋板５の中心部に、第１のシャフト用軸受１１が設けられており、可動側蓋板６の中心部に、第２のシャフト用軸受１２が設けられている。第１のシャフト用軸受１１は、固定側蓋板５と固定側蓋板５を貫通するシャフト８の第１のシャフト端部８ａとの間に配置される。第２のシャフト用軸受１２は、可動側蓋板６と可動側蓋板６を貫通するシャフト８の第２のシャフト端部８ｂとの間に配置される。シャフト８は、第１のシャフト用軸受１１および第２のシャフト用軸受１２に支持されながら、コイル１の軸方向に移動することができる。

次に、実施の形態１に係る電磁アクチュエータ１００における固定鉄心３の構造および可動鉄心２との位置関係について説明する。
可動鉄心２および固定鉄心３は、シャフト８を囲む筒状である。可動鉄心２と固定鉄心３は、コイル１の軸方向の垂直方向において、互いに対向する可動鉄心端面２ａと固定鉄心端面３ａを有する。可動鉄心端面２ａは、固定鉄心端面３ａに対向する円環状の面であり、固定鉄心端面３ａは、可動鉄心端面２ａに対向する円環状の面である。
初期位置において、可動鉄心端面２ａと固定鉄心端面３ａとの間に、所定の距離を有する間隙ｓ１をもって、対向位置に配設されている。可動鉄心２が励磁されて固定鉄心３に向かって軸方向に駆動され、可動鉄心２の移動とともに間隙ｓ１が小さくなり、励磁動作完了状態では、可動鉄心端面２ａが固定鉄心端面３ａと当接し、間隙ｓ１がゼロとなる。

固定鉄心端面３ａがコイル１の軸方向の中心よりも固定側蓋板５側に位置する。図４に示すように、可動鉄心２が励磁されて固定鉄心３に向かって軸方向に駆動され、励磁動作完了状態において、可動鉄心２の可動鉄心端面２ａが固定鉄心３の固定鉄心端面３ａと当接する際の面を当接面１６と称す。
当接面１６の位置は固定鉄心端面３ａの位置と同様であり、励磁動作完了状態での可動鉄心２と固定鉄心３との当接面１６は、コイル１の軸方向の中心よりも可動鉄心２の移動方向側に位置する。すなわち、コイル１の軸方向の中心よりも固定側蓋板５側に位置する。
これにより、当接面１６と初期位置の可動鉄心端面２ａとの距離を十分に得ることができる。また、可動鉄心２の軸方向における長さを長くすることが可能となり、ヨーク突出部７との対向面積を増やし、吸引力を増すことができる。

また、図３に示すように、固定鉄心３において、固定鉄心端面３ａの軸方向の中心部に、シャフト８のシャフト突起部８ｃに対向し、シャフト突起部８ｃおよび復帰ばね１０を収容するようにくぼんだ固定鉄心凹部３ｂが形成されている。固定鉄心凹部３ｂの内壁面に段付きされ、シャフト突起部と対向する固定鉄心段部３ｃが設けられている。図４に示す励磁動作完了状態では、シャフト突起部８ｃは、固定鉄心凹部３ｂに収まるように囲まれ、復帰ばね１０を介して固定鉄心３に接する。

次に、実施の形態１に係る電磁アクチュエータ１００におけるヨーク突出部７の構造および可動鉄心２、固定鉄心３との位置関係について説明する。
実施の形態１に係る電磁アクチュエータ１００において、ヨーク突出部７は、可動側蓋板６側に配置されたヨーク主突出部７ａ、およびヨーク主突出部７ａから固定側蓋板５側に向かって延伸するヨーク細突出部７ｂを有する。ヨーク突出部７は、固定鉄心３に対向しており、ヨーク細突出部７ｂが固定鉄心３の方向に延伸するように配置されている。固定鉄心３に対向するヨーク突出部７の端面であるヨーク突出部先端面７ｃは、初期位置における可動鉄心端面２ａよりも固定鉄心３よりに突出している。ヨーク突出部先端面７ｃと固定鉄心端面３ａとの間に、所定の距離を有する間隙ｇ１をもって、対向位置に配設されている。間隙ｇ１は、初期位置における可動鉄心端面２ａと固定鉄心端面３ａとの間の間隙ｓ１よりも小さい。

ヨーク主突出部７ａの内径とヨーク細突出部７ｂの内径とは同じ大きさであり、ヨーク主突出部７ａの外径はヨーク細突出部７ｂの外径よりも大きい。ヨーク主突出部７ａとヨーク細突出部７ｂとは、一体に形成されていてもよいし、別部品で構成されてもよい。ヨーク主突出部７ａとヨーク細突出部７ｂとは、ともにヨーク突出部７の内壁面であるヨーク突出部内壁面７ｄを有する。ヨーク主突出部７ａとヨーク細突出部７ｂの外径差とヨーク細突出部７ｂの幅などのヨーク突出部７の構成を調整することにより、可動鉄心２に加える吸引力の特性を調整することができる。
ヨーク突出部７は、可動鉄心２を囲むように、ヨーク突出部内壁面７ｄが可動鉄心２の外壁面である可動鉄心外壁面２ｂに対向している。ヨーク突出部７は、ヨーク主突出部７ａから延伸するヨーク細突出部７ｂを有し、可動鉄心２の長さを長くすることにより、可動鉄心２とヨーク突出部７との対向面積が大きくなる。すなわち、可動鉄心外壁面２ｂとヨーク突出部内壁面７ｄとの対向面積が大きくなることである。

次に、電磁アクチュエータ１００の動作について説明する。
コイル１の通電により、可動鉄心２、固定鉄心３、固定側蓋板５、ヨークパイプ４、可動側蓋板６、およびヨーク突出部７からなる磁気回路が励磁され、可動鉄心２に磁気吸引力が働き、可動鉄心２は固定鉄心３の方向に駆動される。図３に示す可動鉄心２が初期位置から、図４に示す励磁動作完了状態である可動鉄心２が固定鉄心３に当接した位置まで駆動される。回路遮断器１１０は図１に示す開極状態から図２に示す閉極状態になる。

可動鉄心２が固定鉄心３側の方向に移動することに伴い、可動鉄心２とシャフト８とを連接する接圧ばね９が移動する可動鉄心２に押さえられ、シャフト８は可動鉄心２とともに可動側蓋板６側から固定側蓋板５側へ向って移動する。シャフト８に連接された可動導体１０３は、可動側接点１０４と固定側接点１０５とを接触させるように図１において紙面の左方向に移動する。シャフト突起部８ｃと固定鉄心３との間の復帰ばね１０が圧着されて蓄勢する。可動側接点１０４と固定側接点１０５とが接触するとシャフト８は停止する。シャフト８の移動が停止した後、可動鉄心２は磁気吸引力により、シャフト８に対してさらに固定鉄心３に向かう方向に駆動される。この後、可動鉄心２の可動鉄心端面２ａと固定鉄心３の固定鉄心端面３ａとが当接して励磁動作が完了し、回路遮断器が閉極状態になる。

可動側接点１０４と固定側接点１０５とを接触させることによりシャフト８の移動が停止した後、可動鉄心２がシャフト８に対して移動することにより、シャフト８を介して、可動側接点１０４と固定側接点１０５とにさらに接触圧力を与える。これにより、電磁アクチュエータ自体の操作動作により閉極時のワイプ量を維持できる。

図４に示すように、可動鉄心２が固定鉄心３に当接して励磁動作完了状態では、復帰ばね１０が圧着され、シャフト８が復帰ばね１０を介して固定鉄心３に当接する。この時、シャフト突起部８ｃは、固定鉄心凹部３ｂに収まるように囲まれ、固定鉄心凹部３ｂ内の固定鉄心段部３ｃとの間に完全に当接せず、間隙１６ａがある状態となる。
シャフト突起部８ｃと固定鉄心段部３ｃとの間に間隙１６ａがあるため、可動鉄心２がシャフト８を介して、接点間に接触圧力を与えることができる。
また、励磁動作完了状態では、シャフト突起部８ｃは、接圧ばね９の蓄勢力を残した状態で復帰ばね１０を介して固定鉄心段部３ｃに接する。間隙１６ａがあるため、磁気回路が解磁される時に、接圧ばね９の蓄勢力を逃がすことができる。電磁アクチュエータでは、可動鉄心と固定鉄心の間に、残留磁場の影響で吸引力が働くことがあり、接圧ばね９の蓄勢力を利用して可動鉄心２を固定鉄心３から引き離すことができる。接圧ばね９の蓄勢力を利用できるため、固定鉄心３側に設けられた復帰ばね１０のサイズを小さくでき、復帰ばね１０の小型化が図れる。

コイル１の通電停止により磁気回路が解磁されると、磁気吸引力が無くなり、接圧ばね９が延びて可動鉄心２は固定鉄心３が配置されている方向とは反対の方向に移動する。第２のシャフト端部８ｂが可動鉄心２に当てられ、シャフト８が可動鉄心とともに移動する。復帰ばね１０が延びてシャフト８に連接された可動導体１０３が可動側接点１０４と固定側接点１０５とを引き離させるように図１において紙面の右方向に移動し、開極ばね１０７の蓄勢力とともに接点が完全に引き離される。可動鉄心２が初期位置に戻る。これにより、電磁アクチュエータ１００が解磁状態になり、回路遮断器１１０は、図１に示す開極状態になる。

図５は、実施の形態１に係る電磁アクチュエータ１００の可動鉄心２の初期位置における磁気回路を示す図である。
図５に示すように、初期位置において、ヨーク突出部先端面７ｃと固定鉄心端面３ａとの間の間隙ｇ１は、可動鉄心端面２ａと固定鉄心端面３ａとの間の間隙ｓ１よりも小さい。このため、コイル１に通電することにより発生した磁気回路における軸方向の磁束２４は、可動鉄心２を通る磁束２４ａと、ヨーク突出部７を通る磁束２４ｂとを有する。軸方向の磁束２４の一部はヨーク突出部７のヨーク主突出部７ａからヨーク細突出部７ｂを通って固定鉄心３に流れ、可動鉄心２に流れる磁束が小さくなる。可動鉄心２の可動鉄心端面２ａの位置がヨーク突出部先端面７ｃを越えるまでは可動鉄心２に加わる駆動力が低減され、電磁アクチュエータ１００の励磁動作の低速化が可能である。これにより、回路遮断器１１０の接点の低速投入が可能である。

また、可動鉄心２の固定鉄心３へ向かって移動し、可動鉄心２が可動側蓋板６から離れることにより、磁束はヨーク突出部７から可動鉄心２と固定鉄心３を通ることとなる。可動鉄心２の移動とともに可動鉄心端面２ａと固定鉄心端面３ａとの間の間隙ｓ１が小さくなる。可動鉄心２の可動鉄心端面２ａの位置がヨーク突出部先端面７ｃを越えると、ヨーク突出部先端面７ｃと固定鉄心端面３ａとの間の間隙ｇ１は、可動鉄心端面２ａと固定鉄心端面３ａとの間の間隙ｓ１よりも大きくなるので、軸方向の磁束のほぼ全てがヨーク突出部７から可動鉄心２を通ることになる。励磁動作完了した保持状態において、軸方向の磁束のほぼ全てが可動鉄心２を通ることになる。このため、可動鉄心２の可動鉄心端面２ａがヨーク突出部７のヨーク突出部先端面７ｃを越えた後は、可動鉄心２に加わる駆動力は大きくなり、励磁保持状態の吸引力を向上できる。

また、上述したように、可動鉄心２と固定鉄心３との当接面１６は、コイル１の軸方向の中心よりも可動鉄心２の移動方向側に位置し、かつ、可動鉄心２の長さを長くし、ヨーク突出部７のヨーク細突出部７ｂは固定鉄心３の方向に延伸することにより、軸方向の垂直方向におけるヨーク突出部７と可動鉄心２との対向面積が大きくなり、励磁保持状態の吸引力をさらに向上できる。

実施の形態１に係る電磁アクチュエータによれば、可動側接点と固定側接点とを接触させることによりシャフトの移動が停止した後、可動鉄心がシャフトに対して固定鉄心へ移動でき、電磁アクチュエータ自体の操作動作により回路遮断器の閉極時のワイプ量を維持できる。
実施の形態１に係る電磁アクチュエータを用いた回路遮断器によれば、電磁アクチュエータと別にワイプ量を維持する機構を設ける必要がないため、回路遮断器の小型化を図ることができる。

また、実施の形態１に係る電磁アクチュエータによれば、可動鉄心と固定鉄心との当接面がコイルの軸方向においてコイルの中心位置よりも可動鉄心の移動方向側に位置することにより、当接面と初期位置との距離を確保できる。可動鉄心の軸方向における長さが長くしても、初期位置において可動鉄心が可動側蓋板よりも外側へ突出することなく構成できるので、電磁アクチュエータの外形寸法の小型化が可能である。これに伴い、この電磁アクチュエータを用いる回路遮断器の小型化を図ることができる。

さらに、実施の形態１に係る電磁アクチュエータによれば、ヨーク突出部にヨーク細突出部が設けられた構成により、励磁動作の低速化、および励磁保持状態における吸引力を向上する効果がある。これに伴い、この電磁アクチュエータを用いる回路遮断器の接点の低速投入および閉極状態における接点間の保持力が向上できる。

実施の形態２．
図６、７は本開示の実施の形態２に係る電磁アクチュエータ２００の断面図である。
図６は、図１に示す回路遮断器の開極状態に対応する実施の形態２に係る電磁アクチュエータ２００の解磁状態を示す断面図である。図６に示す電磁アクチュエータ２００の解磁状態では、可動鉄心２が初期位置にある状態を示す断面図である。
図７は、図２に示す回路遮断器の閉極状態に対応する実施の形態２に係る電磁アクチュエータ２００の励磁動作完了状態を示す断面図である。図７に示す電磁アクチュエータ２００の励磁動作完了状態では、可動鉄心２が固定鉄心３に当接した状態である。
電磁アクチュエータ２００は、図１、図２に示す電磁アクチュエータ１００と同様に、回路遮断器の可動接点の閉磁方向へ付勢を担い、接点間の開閉動作の操作に用いられる。

実施の形態２では、本開示の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を使用し、同一または対応する部分についての説明は省略する。以下、図面を参照して、実施の形態２に係る電磁アクチュエータ２００が、実施の形態１と異なる点について説明する。

図６、７に示すように、電磁アクチュエータ２００は、電流が流れることにより軸方向の磁束を発生する筒状のコイル１と、コイル１の軸方向に配置され、コイル１の軸方向において往復動作可能な状態で設置された可動鉄心２と、可動鉄心２に囲まれており、可動鉄心２とともに移動可能なシャフト８と、コイル１を取り囲む筒状のヨークパイプ４と、コイル１の軸方向において、ヨークパイプの一端に配置された固定側蓋板５と、コイル１の軸方向において、ヨークパイプ４の他端に配置された可動側蓋板６と、コイル１の内周側に、固定側蓋板５から可動側蓋板６に向かう方向に配置された固定鉄心２３と、コイル１の内周側に、可動側蓋板６から固定側蓋板５に向かう方向に固定鉄心２３に対向するように突出する筒状のヨーク突出部２７とを有する。

ヨークパイプ４、固定側蓋板５、可動側蓋板６、固定鉄心２３、およびヨーク突出部２７の各部は、段付一体型となっており、磁性体材料で構成されている。典型的な磁性体材料として、例えば鉄である。
また、ヨークパイプ４、固定側蓋板５、可動側蓋板６、固定鉄心２３、およびヨーク突出部２７の各部は、コイル１を通電することにより、可動鉄心２とともに磁気回路が励磁される。

実施の形態２では、固定鉄心２３とヨーク突出部２７の構成が実施の形態１の固定鉄心３とヨーク突出部７の構成と異なる。実施の形態２に係る電磁アクチュエータ２００において、固定鉄心２３とヨーク突出部２７以外の構成は実施の形態１と同様である。それぞれ同様な効果を奏する。

次に、実施の形態１に係る電磁アクチュエータ２００におけるヨーク突出部２７の構造および可動鉄心２との位置関係について説明する。
ヨーク突出部２７は、初期位置における可動鉄心２の一部を取り囲むように可動側蓋板６から固定側蓋板５に向かう方向に突出しており、ヨーク突出部２７の外径と内径とも同様である。ヨーク突出部２７は固定鉄心２３に対向する円環状の端面であるヨーク突出部先端面２７ａと、可動鉄心２の外壁面である可動鉄心外壁面２ｂに対向するヨーク突出部内壁面２７ｂを有する。

次に、実施の形態１に係る電磁アクチュエータ２００における固定鉄心２３の構造および可動鉄心２、ヨーク突出部２７との位置関係について説明する。
固定鉄心２３は、固定側蓋板５側に配置された固定鉄心基部２３ａ、および固定鉄心基部２３ａから可動側蓋板６に向かう方向に延伸する固定鉄心細突出部２３ｂを有する。固定鉄心基部２３ａと固定鉄心細突出部２３ｂとは、一体に形成されていてもよいし、別部品で構成されてもよい。

固定鉄心基部２３ａは可動鉄心２および可動鉄心２を囲むヨーク突出部２７に対向するように配置されている。固定鉄心基部２３ａは可動鉄心２に対向する端面である固定鉄心端面２３ｃを有する。固定鉄心端面２３ｃは、可動鉄心端面２ａに対向する円環状の面であり、コイル１の軸方向の中心よりも固定側蓋板５側に位置する。
初期位置において、可動鉄心端面２ａと固定鉄心端面２３ｃとの間に、所定の距離を有する間隙ｓ２をもって、対向位置に配設されている。可動鉄心２が励磁されて固定鉄心２３に向かって軸方向に駆動され、可動鉄心２の移動とともに間隙ｓ２が小さくなり、励磁動作完了状態では、可動鉄心端面２ａが固定鉄心端面２３ｃと当接し、間隙ｓ２がゼロとなる。

図７に示すように、励磁動作完了状態において、可動鉄心２の可動鉄心端面２ａが固定鉄心２３の固定鉄心端面２３ｃと当接する際の面を当接面２６と称す。当接面２６位置は、固定鉄心端面２３ｃの位置と同様であり、コイル１の軸方向においてコイル１の中心位置よりも可動鉄心２の移動方向側に位置する。すなわち、コイル１の軸方向の中心よりも固定側蓋板５側に位置する。
これにより、当接面２６と初期位置の可動鉄心端面２ａとの距離を十分に得ることができる。

また、図６に示すように、固定鉄心基部２３ａにおいて、固定鉄心端面２３ｃの軸方向の中心部に、シャフト８のシャフト突起部８ｃに対向し、シャフト突起部８ｃおよび復帰ばね１０を収容するようにくぼんだ固定鉄心凹部２３ｆが形成されている。固定鉄心凹部２３ｆの内壁面に段付きされ、シャフト突起部と対向する固定鉄心段部２３ｇが設けられている。図７に示す励磁動作完了状態では、シャフト突起部８ｃは、固定鉄心段部２３ｇに収まるように囲まれる。

固定鉄心細突出部２３ｂは可動鉄心２の方向に延伸し、可動鉄心２の固定鉄心基部２３ａへ移動する方向の先端部分である可動鉄心先端部２ｃを囲むように、筒状に呈している。固定鉄心細突出部２３ｂは、ヨーク突出部２７に対向する円環状の端面である固定鉄心先端面２３ｄと、可動鉄心外壁面２ｂに対向する内壁面である固定鉄心内壁面２３ｅを有する。初期位置では、可動鉄心２は軸方向において、可動鉄心先端部２ｃが固定鉄心細突出部２３ｂに囲まれており、可動鉄心先端部２ｃ以外の可動側蓋板６側の部分がヨーク突出部２７に囲まれている。

固定鉄心先端面２３ｄが、初期位置における可動鉄心端面２ａの位置よりもヨーク突出部２７よりに突出している。ヨーク突出部先端面２７ａと固定鉄心先端面２３ｄとの間に、所定の距離を有する間隙ｇ２をもって、対向位置に配設されている。間隙ｇ２は、初期位置における間隙ｓ２よりも小さい。

次に、電磁アクチュエータ２００の動作について説明する。
コイル１の通電により、可動鉄心２、固定鉄心２３、固定側蓋板５、ヨークパイプ４、可動側蓋板６、およびヨーク突出部２７からなる磁気回路が励磁され、可動鉄心２に磁気吸引力が働き、可動鉄心２は固定鉄心２３の方向に駆動される。図６に示す可動鉄心２が初期位置から、図７に示す励磁動作完了状態である可動鉄心２が固定鉄心２３に当接した位置まで駆動される。回路遮断器１１０は図１に示す開極状態から図２に示す閉極状態になる。

可動鉄心２が固定鉄心２３側の方向に移動することに伴い、可動鉄心２とシャフト８とを連接する接圧ばね９が移動する可動鉄心２に押さえられ、シャフト８は可動鉄心２とともに可動側蓋板６側から固定側蓋板５側へ向って軸方向に移動する。シャフト８に連接された可動導体を介して、回路遮断器の接点が接触する。接点が接触するとシャフト８は停止する。シャフト８の移動が停止した後、可動鉄心２は磁気吸引力により、シャフト８に対してさらに固定鉄心２３に当接する位置まで移動するように駆動される。この後、可動鉄心２の可動鉄心端面２ａと固定鉄心２３の固定鉄心端面２３ｃとが当接して励磁動作が完了し、回路遮断器が閉極状態になる。

回路遮断器の接点を接触させることによりシャフト８の移動が停止した後、可動鉄心２がシャフト８に対して移動することにより、シャフト８を介して、回路遮断器の接点にさらに接触圧力を与えることができる。これにより、電磁アクチュエータ自体の操作動作により閉極時のワイプ量を維持できる。

図７に示すように、可動鉄心２が固定鉄心２３に当接して励磁動作完了状態では、復帰ばね１０が圧着され、シャフト８が復帰ばね１０を介して固定鉄心２３に当接する。この時、シャフト突起部８ｃは、固定鉄心凹部２３ｆに収まるように囲まれ、固定鉄心凹部２３ｆ内の固定鉄心段部２３ｇとの間に完全に当接せず、間隙２６ａがある状態となる。
シャフト突起部８ｃと固定鉄心段部２３ｇとの間に間隙２６ａがあるため、可動鉄心２がシャフト８を介して、接点間に接触圧力を与えることができる。
また、励磁動作完了状態では、シャフト突起部８ｃは、接圧ばね９の蓄勢力を残した状態で復帰ばね１０を介して固定鉄心段部２３ｇに接する。間隙２６ａがあるため、磁気回路が解磁される時に、接圧ばね９の蓄勢力を逃がすことができる。電磁アクチュエータでは、可動鉄心と固定鉄心の間に、残留磁場の影響で吸引力が働くことがあり、接圧ばね９の蓄勢力を利用して可動鉄心２を固定鉄心２３から引き離すことができる。接圧ばね９の蓄勢力を利用できるため、固定鉄心２３側に設けられた復帰ばね１０のサイズを小さくでき、復帰ばね１０の小型化が図れる。

コイル１の通電停止により磁気回路が解磁されると、磁気吸引力が無くなり、接圧ばね９が延びて可動鉄心２は固定鉄心２３が配置されている方向とは反対の方向に移動する。第２のシャフト端部８ｂに可動鉄心２が当てられ、シャフト８が可動鉄心とともに移動する。復帰ばね１０が延びてシャフト８に連接された可動導体１０３が可動側接点１０４と固定側接点１０５とを引き離させる方向に移動し、開極ばね１０７の蓄勢力とともに接点が完全に引き離される。可動鉄心２が初期位置に戻る。これにより、電磁アクチュエータ２００が解磁状態になり、回路遮断器では、開極状態になる。

図８は、実施の形態２に係る電磁アクチュエータ２００の可動鉄心２の初期位置における磁気回路を示す図である。
図８に示すように、初期位置において、ヨーク突出部先端面２７ａと固定鉄心先端面２３ｄとの間の間隙ｇ２は、可動鉄心端面２ａと固定鉄心端面２３ｃとの間の間隙ｓ２よりも小さい。このため、コイル１に通電することにより発生した磁気回路における軸方向の磁束２８は、可動鉄心２を通る磁束２８ａと、ヨーク突出部２７から固定鉄心細突出部２３ｂを通る磁束２８ｂとを有する。軸方向の磁束２８の一部はヨーク突出部２７から固定鉄心細突出部２３ｂを通って固定鉄心２３に流れ、可動鉄心２に流れる磁束が小さくなる。可動鉄心２に加わる駆動力が低減され、電磁アクチュエータ２００の励磁動作の低速化が可能である。これにより、回路遮断器の接点の低速投入が可能である。

実施の形態２に係る電磁アクチュエータによれば、可動側接点と固定側接点とを接触させることによりシャフトの移動が停止した後、可動鉄心がシャフトに対して固定鉄心へ移動でき、電磁アクチュエータ自体の操作動作により回路遮断器の閉極時のワイプ量を維持できる。
実施の形態２に係る電磁アクチュエータを用いた回路遮断器によれば、電磁アクチュエータと別にワイプ量を維持する機構を設ける必要がないため、回路遮断器の小型化を図ることができる。

また、実施の形態２に係る電磁アクチュエータによれば、可動鉄心と固定鉄心との当接面がコイルの軸方向においてコイルの中心位置よりも可動鉄心の移動方向側に位置することにより、当接面と初期位置との距離を確保できる。可動鉄心の軸方向における長さが長くしても、初期位置において可動鉄心が可動側蓋板よりも外側へ突出することなく構成できるので、電磁アクチュエータの外形寸法の小型化が可能である。これに伴い、この電磁アクチュエータを用いる回路遮断器の小型化が図ることができる。

さらに、実施の形態２に係る電磁アクチュエータによれば、固定鉄心細突出部が設けられた固定鉄心の構成により、励磁動作の低速化を向上できる。これに伴い、この電磁アクチュエータを用いる回路遮断器の接点の低速投入が可能である。

実施の形態３．
図９、１０は本開示の実施の形態３に係る電磁アクチュエータ３００の断面図である。
図９は図１に示す回路遮断器１１０の開極状態に対応し、実施の形態３に係る電磁アクチュエータ３００の解磁状態を示す断面図である。図９に示す電磁アクチュエータ３００の解磁状態では、電磁アクチュエータ３００の可動鉄心２が初期位置に位置する状態である。
図１０は図２に示す回路遮断器１１０の閉極状態に対応し、実施の形態３に係る電磁アクチュエータ３００の励磁動作完了状態を示す断面図である。図１０に示す電磁アクチュエータ３００の励磁動作完了状態では、可動鉄心２が固定鉄心３に当接した状態である。
電磁アクチュエータ３００は、図１、図２に示す電磁アクチュエータ１００と同様に、回路遮断器の可動接点の閉磁方向へ付勢を担い、接点間の開閉動作の操作に用いられる。

実施の形態３では、本開示の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を使用し、同一または対応する部分についての説明は省略する。以下、図面を参照して、実施の形態３に係る電磁アクチュエータ３００が、実施の形態１と異なる点について説明する。

図９、１０に示すように、電磁アクチュエータ３００は、電流が流れることにより軸方向の磁束を発生する筒状のコイル１と、コイルを収納する筒状の空間が形成されており、コイル１の軸方向に配置され、コイル１の軸方向において往復動作可能な状態で設置された可動鉄心２と、可動鉄心２に囲まれており、可動鉄心２とともに移動可能なシャフト８と、コイル１を取り囲む筒状のヨークパイプ４と、コイル１の軸方向において、ヨークパイプの一端に配置された固定側蓋板５と、コイル１の軸方向において、ヨークパイプ４の他端に配置された可動側蓋板３６と、コイル１の内周側に、固定側蓋板５から可動側蓋板３６に向かう方向に配置された固定鉄心３と、コイル１の内周側に、可動側蓋板３６から固定側蓋板５に向かう方向に固定鉄心３に対向するように突出する筒状のヨーク突出部７とを有する。

ヨークパイプ４、固定側蓋板５、可動側蓋板３６、固定鉄心３、およびヨーク突出部７の各部は、段付一体型となっており、磁性体材料で構成されている。典型的な磁性体材料として、例えば鉄である。
また、ヨークパイプ４、固定側蓋板５、可動側蓋板３６、固定鉄心３、およびヨーク突出部７の各部は、コイル１を通電することにより、可動鉄心２とともに磁気回路が励磁される。

実施の形態３では、可動側蓋板３６の構成が実施の形態１の可動側蓋板６の構成と異なる。
図９に示すように、可動側蓋板３６はヨーク突出部７に囲まれた部分において、可動側蓋板３６を貫通する空気取出口３３が設けられている。
また、可動鉄心２とヨーク突出部７との間に、ヨーク突出部７に対する可動鉄心２の移動を支持し、空気の流出を阻止する気密軸受が設けられている。気密軸受は、可動鉄心２とともに移動可能であり、可動鉄心２とヨーク突出部７との間から電磁アクチュエータ内部の空気が漏れないよう配置されている。
気密軸受は、可動鉄心２とヨーク突出部７との間に複数設けられることができ、気密性および可動鉄心２の保持安定性が向上できる。

図９と図１０に示すように、可動鉄心２の両端部において、それぞれ気密軸受である第３の可動鉄心用軸受３１と第４の可動鉄心用軸受３２とが設けられている。第３の可動鉄心用軸受３１と第４の可動鉄心用軸受３２は、可動鉄心２とヨーク突出部７との間から電磁アクチュエータ内部の空気が漏れないように密封型の構成であり、可動鉄心２とともにヨーク突出部７に対して移動可能に支持している。

また、可動鉄心２と接圧ばね９との間にばね押さえ板３４が設けられている。可動鉄心２が固定鉄心３側の方向に移動する際、接圧ばね９がばね押さえ板３４を介して移動する可動鉄心２に押さえられ、シャフト８は可動鉄心２とともに可動側蓋板６側から固定側蓋板５側へ向って軸方向に移動する。
ばね押さえ板３４は、可動鉄心２とシャフト８とも接しており、可動鉄心２内部の空気が漏れないよう可動鉄心２とシャフト８との間の隙間を塞ぐ機能も有する。
実施の形態３に係る電磁アクチュエータ３００において、可動側蓋板３６の構成およびの可動鉄心２とヨーク突出部７との間の気密軸受以外の構成は実施の形態１と同様である。それぞれ同様な効果を奏する。

実施の形態３に係る電磁アクチュエータ３００の動作について、実施の形態１と異なる点について説明する。
電磁アクチュエータ３００では、コイル１の通電停止により、磁気回路が解磁され、可動鉄心２が固定鉄心３と当接する位置から初期位置に移動する際に、空気取出口３３から空気を排出すること以外は実施の形態１と同様である。

コイル１の通電停止により磁気回路が解磁されると、磁気吸引力が無くなり、接圧ばね９が延びて可動鉄心２は固定鉄心３が配置されている方向とは反対の方向に移動する。第２のシャフト端部８ｂに可動鉄心２が当てられ、シャフト８が可動鉄心２とともに移動する。復帰ばね１０が延びてシャフト８に連接された可動導体１０３が可動側接点１０４と固定側接点１０５とを引き離させる方向に移動し、開極ばね１０７の蓄勢力とともに接点が完全に引き離される。可動鉄心２が初期位置に戻る。これにより、電磁アクチュエータ３００が解磁状態になり、回路遮断器では、開極状態になる。

図１０において、可動鉄心２とシャフト８とともに初期位置方向に移動する際に、ヨーク突出部７の内側に可動鉄心２と可動側蓋板３６との間の空気Ａが空気取出口３３から電磁アクチュエータ３００の外側へ排出される。矢印３３ａは、電磁アクチュエータ３００の内部の空気Ａが空気取出口３３から電磁アクチュエータ３００の外側へ排出される方向を表している。解磁動作時に空気取出口３３から排出された空気Ａを回路遮断器のアークの消弧に利用することができる。
電磁アクチュエータの解磁動作に伴い、遮断器の接点が離れ、アーク放電が生じる。アークは速やかに消弧する必要がある。接点間に発生したアークに空気を吹き付けることで消弧室側に転流させ、アークを引き伸ばし消弧できる。アークに対して空気吹き付け量が増えると、消弧効率は上がる傾向になる。解磁動作時に空気取出口３３から高速で排出された空気Aを回路遮断器のアークの消弧に利用することにより、アーク発生時の消弧効率を向上できる。

実施の形態３に係る電磁アクチュエータ３００における磁気回路も実施の形態１の磁気回路と同様である。

実施の形態３に係る電磁アクチュエータおよびこの電磁アクチュエータを用いた回路遮断器によれば、実施の形態１に係る電磁アクチュエータと同様な効果を有する。
さらに、電磁アクチュエータの解磁時に、電磁アクチュエータ内部の空気を空気排出口から排出して回路遮断器のアークの消弧に利用することができるため、消弧効率を向上できる。また、電磁アクチュエータ自体から排出された空気をアークの消弧に利用できるため、回路遮断器の低コスト化および小型化を図ることができる。

なお、本開示は、その開示の範囲内において、各実施の形態を組み合わせ、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ コイル、２ 可動鉄心、２ａ 可動鉄心端面、２ｂ 可動鉄心外壁面、２ｃ可動鉄心先端部、３ 固定鉄心、３ａ 固定鉄心端面、３ｂ 固定鉄心凹部、３ｃ 固定鉄心段部、４ ヨークパイプ、５ 固定側蓋板、６ 可動側蓋板、７ ヨーク突出部、７ａ ヨーク主突出部、７ｂ ヨーク細突出部、７ｃ ヨーク突出部先端面、７ｄ ヨーク突出部内壁面、８ シャフト、８ａ 第１のシャフト端部、８ｂ 第２のシャフト端部、９ 接圧ばね、１０ 復帰ばね、１１ 第１のシャフト用軸受、１２ 第２のシャフト用軸受、１３ 第１の可動鉄心用軸受、１４ 第２の可動鉄心用軸受、２３ 固定鉄心、２３ａ 固定鉄心基部、２３ｂ 固定鉄心細突出部、２３ｃ 固定鉄心端面、２３ｄ 固定鉄心先端面 ２３ｅ 固定鉄心内壁面、２３ｆ 固定鉄心凹部、２３ｇ 固定鉄心段部、２４ 磁束、２７ ヨーク突出部、２７ａ ヨーク突出部先端面、２７ｂ ヨーク突出部内壁面、２８ 磁束、３１ 第３の可動鉄心用軸受、３２ 第４の可動鉄心用軸受、３３、空気取出口、３６ 可動側蓋板、１００、 電磁アクチュエータ、１１０ 回路遮断器、１０１ 下部導体、１０２ 上部導体、１０３ 可動導体、１０４ 可動側接点、１０５ 固定側接点、１０６ 可とう導体、１０７ 開極ばね、１０８ 消弧室、１１０ 回路遮断器、２００、３００ 電磁アクチュエータ

Claims (19)

1. 電流が流れることにより軸方向の磁束を発生する筒状のコイルと、
   前記コイルの軸方向に往復動作可能な状態で設置された可動鉄心と、
   前記可動鉄心に囲まれており、回路遮断器の可動側接点と固定側接点との間の開閉動作を操作し、前記可動鉄心とともに移動可能なシャフトと、
   前記コイルを取り囲む筒状のヨークパイプと、
   前記コイルの軸方向において、前記ヨークパイプの一端に配置された固定側蓋板と、
   前記コイルの軸方向において、前記ヨークパイプの他端に配置された可動側蓋板と、
   前記コイルの内周側に、前記固定側蓋板から前記可動側蓋板に向かう方向に配置された固定鉄心と、
   前記コイルの内周側に、前記可動側蓋板から前記固定側蓋板に向かう方向に前記固定鉄心に対向するように突出する筒状のヨーク突出部と、を備え、
   前記可動鉄心は、
   前記ヨーク突出部の内周側の空間内に配置されており、前記コイルに電流が流れることにより励磁されると、初期位置から前記シャフトとともに前記コイルの軸方向において前記固定鉄心に向かう方向に移動し、前記可動側接点と前記固定側接点とを接触させることにより前記シャフトの移動が停止した後、前記シャフトに対して励磁動作完了状態の前記固定鉄心に当接する位置まで移動することを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 前記励磁動作完了状態において、前記可動鉄心と前記固定鉄心と当接する当接面は、前記コイルの軸方向において前記コイルの中心位置よりも前記可動鉄心の移動方向側に位置することを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
3. 前記コイルの軸方向において、前記可動鉄心の長さは前記ヨークパイプの長さの１／２より長いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁アクチュエータ。
4. 前記シャフトは、前記固定側蓋板側の前記可動鉄心の端部位置において、前記シャフトの前記可動鉄心に挿入された部分に比べ、外径がより大きいシャフト突起部が設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
5. 前記固定鉄心の前記可動鉄心に対向する端面である固定鉄心端面に、前記シャフトを収容するようにくぼんだ固定鉄心凹部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電磁アクチュエータ。
6. 前記固定鉄心凹部の内壁面に段付きされ、前記シャフト突起部と対向する固定鉄心段部が形成されており、
   前記励磁動作完了状態において、前記シャフト突起部は、前記固定鉄心凹部に収まるように囲まれ、前記シャフト突起部と前記固定鉄心段部との間に間隙を有することを特徴とする請求項５に記載の電磁アクチュエータ。
7. 前記シャフト突起部と前記固定鉄心凹部との間に復帰ばねが配置されており、
   前記シャフトと前記固定鉄心とは前記復帰ばねを介して連接されることを特徴とする請求項５または６に記載の電磁アクチュエータ。
8. 前記可動鉄心と前記シャフトとの間に接圧ばねが配置されており、
   前記可動鉄心と前記シャフトとは前記接圧ばねを介して連接されることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
9. 前記可動鉄心と前記シャフトとの間において、前記可動鉄心の前記固定側蓋板側の端部位置に、前記シャフトに対して前記可動鉄心が移動可能に支持し、前記シャフト上に設けられた第１の可動鉄心用軸受が設けられることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
10. 前記可動鉄心と前記シャフトとの間において、前記可動鉄心の前記可動側蓋板側の端部位置に、前記シャフトに対して前記可動鉄心とともに移動可能に支持する第２の可動鉄心用軸受が設けられることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
11. 前記シャフトは、
    前記固定側蓋板を貫通する一方の端部である第１のシャフト端部と、
    前記可動側蓋板を貫通する他方の端部である第２のシャフト端部と、を有し、
    前記第２のシャフト端部は、
    前記シャフトの前記可動鉄心に挿入されている部分に比べ、外径がより大きく形成されていることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
12. 前記固定側蓋板と前記第１のシャフト端部との間に、前記シャフトの移動を支持する第１のシャフト用軸受が設けられており、
    前記可動側蓋板と前記第２のシャフト端部との間に、前記シャフトの移動を支持する第２のシャフト用軸受が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の電磁アクチュエータ。
13. 前記ヨーク突出部は、
    前記可動側蓋板側に配置されたヨーク主突出部と、
    前記ヨーク主突出部から前記固定側蓋板に向かう方向に延伸するヨーク細突出部と、
    を有する請求項１から１２の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
14. 前記固定鉄心は、
    前記固定側蓋板側に配置された固定鉄心基部と、
    前記固定鉄心基部から前記可動側蓋板に向かう方向に延伸する固定鉄心細突出部と、
    を有し、
    前記固定鉄心基部は、前記可動鉄心に対向する端面である固定鉄心端面を有し、
    前記固定鉄心細突出部は、前記可動鉄心の前記固定鉄心基部へ移動する方向の先端部分である可動鉄心先端部を取り囲むように筒状に呈することを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
15. 前記可動側蓋板に、前記ヨーク突出部に囲まれた部分において、前記可動側蓋板を貫通する空気取出口が設けられていることを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
16. 前記可動鉄心と前記ヨーク突出部との間に、前記ヨーク突出部に対する前記可動鉄心の移動を支持し、空気の流出を阻止する気密軸受が設けられているが設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の電磁アクチュエータ。
17. 前記気密軸受が複数設けられることを特徴とする請求項１６に記載の電磁アクチュエータ。
18. 前記可動鉄心の内部の空気が漏れないように前記可動鉄心と前記シャフトとの間の隙間を塞ぐばね押さえ板が設けられることを特徴とする請求項１５から１７の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
19. 前記可動側接点と前記固定側接点との間の開閉動作の操作に請求項１から１８のいずれかに記載の電磁アクチュエータを用いたことを特徴とする回路遮断器。

Images