JPWO2007116516A1

JPWO2007116516A1 - 開閉器用電磁操作装置

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Publication number: JPWO2007116516A1
Application number: JP2008509665A
Authority: JP
Inventors: 知孝矢野; 有岡　正博; 正博有岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2026-04-10
Also published as: TWI318031B; EP2006871A4; CN101416262A; TW200740064A; EP2006871A9; EP2006871A2; EP2006871B1; CN101416262B; US20090160588A1; KR20080089652A; US8149077B2; WO2007116516A1; KR101011889B1; HK1128988A1; JP4592797B2

Abstract

Ｅ形ヨークを挟んで方形ヨークとＥ形ヨークとが一体に積層されて形成される固定ヨーク（１）と、永久磁石（５）と、固定ヨーク内を所定の距離直線移動が可能な可動子（２）と、可動子と連結され固定ヨークを貫通して両側に突出したロッド（３）と、固定ヨーク内に配設された駆動コイル（４）を備え、駆動コイルに通電することによって可動子が固定ヨークの内側を移動する開閉器用電磁操作装置において、固定ヨーク（１）に、磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴（１ｃ）を設け、この複数の穴の内２ヶ所以上の穴を貫通するように、この複数の穴の直径より僅かに小さな直径で端部にネジ部（６ａ）を設けたピン（６）を挿入し、ピンのネジ部を用いて積層した固定ヨークを締結するようにした開閉器用電磁操作装置。

Description

この発明は、電力の送配電および受電設備等に用いられる開閉器を駆動するための開閉器用電磁操作装置に関するものである。

図５は、特開２００４−１６５０７５公報に開示された従来の開閉器用電磁操作装置の一例を示す断面図であり、概略以下のように構成されている。
図５において、電磁操作装置は、固定鉄心装置１０と、可動鉄心装置４０と、駆動用のコイル２０、３０、および永久磁石５０を備えている。
固定鉄心装置１０は、第１乃至第４の鉄心１１〜１４を有し、第１の鉄心１１は、環状鉄心部１１ａと嵌合部１１ｅとを有し、嵌合部１１ｅは、環状鉄心部１１ａのＸ−Ｙ−Ｚの３軸座標におけるＸ軸方向に対向する対向部分にそれぞれＸ軸方向に突設された突設部１１ｆによって環状鉄心との間に形成されている。第２の鉄心１２は、第１の鉄心と同一の構造を有している。
第３および第４の鉄心１３、１４は、それぞれ分割鉄心部を有している。
第１の鉄心１１と第２の鉄心１２とがその環状鉄心部がＹ軸方向に所定の間隙を置いて対向配置され、第３の鉄心１３と第４の鉄心１４とが、その各分割鉄心部にて合成環状鉄心部を形成するようにＸ軸方向に対向配置されると共に、この合成環状鉄心部が第１および第２の鉄心１１、１２の環状鉄心部とＹ軸方向から見て重なるように第１および第２の鉄心の対向間隙に配設されている。
第１および第２の鉄心１１、１２の各環状鉄心部と、第３および第４の鉄心１３、１４の分割鉄心部にて形成される環状鉄心部とに囲まれて、収容部１０ｂが形成されている。

可動鉄心装置４０は、磁性鋼板を積層して角ブロック状に形成された可動鉄心４１と、この可動鉄心４１に固着され非磁性材料からなる支持軸４５、４６を有している。
永久磁石５０は、例えば厚板矩形状に形成され、可動鉄心４１の上下の各面にその磁力により吸着するとともに、永久磁石５０の外側の面を覆うサポート部材６０により押圧されて固定されている。
また、コイル２０、３０、はボビン２１、３１に巻回され、ボビン２１、３１は第１の鉄心１１の嵌合部１１ｅに係合されてＸ軸およびＺ軸方向の位置が規制されている。
可動鉄心装置４０は、可動鉄心４１が収容部１０ｂに収容されるとともに、固定鉄心装置に設けられた軸受け８０に支持軸４５、４６が支持され、コイル２０、３０の励磁によりＺ軸方向に移動自在とされている。

特開２００４−１６５０７５号公報（図１〜図７）

しかるに、このような従来の開閉器用電磁操作装置においては、固定ヨーク（固定鉄心装置１０）は、積層された磁性鋼板を貫通して複数箇所に設けられた貫通穴にボルト１９を挿入し、ナットで締結するように構成されている。このボルト１９の直径は貫通穴の直径よりもかなり小さいため、可動子（可動鉄心４１）が移動し磁性鋼板を積層した固定ヨークの内面に衝突した時に、可動子と接する固定ヨークの積層された磁性鋼板の個々に凹凸があった場合に、可動子の衝突力Ｆｍは個々の磁性鋼板に分散し、特に可動子側に突出した磁性鋼板には大きな衝突力Ｆｍ１が加わることとなる。
この衝突力Ｆｍ１が、締結用ボルトの締結力Ｆｂによって各積層間に加わる面圧Ｆｂ１と、各積層間の摩擦係数ｋとで決定される摩擦力ｋ・Ｆｂ１より大きくなった場合には、積層鋼板間にズレが生じ、可動子と固定ヨーク間の間隙（磁気ギャップ）の変化に伴い、可動子と固定ヨークの接する部位での磁気抵抗が変化することによって、可動子を固定ヨーク内面に吸着する保持力が変化するという問題があった。

この発明は、このような従来装置の問題点を解消するものであって、固定ヨークに可動子移動時の衝撃力が加わった場合においても、積層された磁性鋼板間にズレを生じることがなく、安定して磁性鋼板を保持することができ、可動子を固定ヨーク内面に吸着する保持力が変化することを防止した開閉器用電磁操作装置を提供することを目的とする。

この発明の開閉器用電磁操作装置は、Ｅ形状の磁性鋼板を積層して形成されたＥ形ヨークをＥ形の凸部を向かい合わせて対向配置すると共に、このＥ形ヨークの両外側に、磁性鋼板を積層して形成され環状の鉄心部と突設磁極部とを有する方形ヨークを配設し、Ｅ形ヨークを挟んで上記方形ヨークとＥ形ヨークとが一体に積層されて形成される固定ヨークと、永久磁石と、上記固定ヨーク内を所定の距離直線移動が可能な可動子と、可動子と連結され上記固定ヨークを貫通して両側に突出したロッドと、上記固定ヨーク内に配設された駆動コイルを備え、上記駆動コイルに通電することで発生する磁束によって上記可動子が固定ヨーク内を移動して固定ヨークの内周部に当接し、上記永久磁石によって可動子の移動位置が保持される開閉器用電磁操作装置において、
上記固定ヨークに、磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴を設け、この複数の穴の内２ヶ所以上の穴を貫通するように、この複数の穴の直径より僅かに小さな直径で端部にネジ部を設けたピンを挿入し、上記ピンのネジ部を用いて固定ヨークの積層鋼板を締結するよう構成したものである。

また、Ｅ形状の磁性鋼板を積層して形成されたＥ形ヨークをＥ形の凸部を向かい合わせて対向配置すると共に、このＥ形ヨークの両外側に、磁性鋼板を積層して形成され環状の鉄心部と突設磁極部とを有する方形ヨークを配設し、Ｅ形ヨークを挟んで上記方形ヨークとＥ形ヨークとが一体に積層されて形成される固定ヨークと、永久磁石と、上記固定ヨーク内を所定の距離直線移動が可能な可動子と、可動子と連結され上記固定ヨークを貫通して両側に突出したロッドと、上記固定ヨーク内に配設された駆動コイルを備え、上記駆動コイルに通電することで発生する磁束によって上記可動子が固定ヨーク内を移動して固定ヨークの内周部に当接し、上記永久磁石によって可動子の移動位置が保持される開閉器用電磁操作装置において、
上記固定ヨークに、磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴を設け、この複数の穴の内２ヶ所以上に、この複数の穴より僅かに大きく直径方向に弾性を有するピンを圧入し、他の穴にボルトを挿入してナットを用いて固定ヨークの積層鋼板を締結するように構成したものである。

この発明の開閉器用電磁操作装置によれば、固定ヨークに可動子移動時の衝撃力が加わった場合においても、可動子の衝突力はピンによって積層された各磁性鋼板に分散され、個々の磁性鋼板間は常にピンによって保持されているので、積層された磁性鋼板間にズレを生じることがなく、安定して磁性鋼板を保持することができる。その結果、安価な構成で、固定ヨーク内面に可動子を吸着する保持力の変化を防止することができる。

実施の形態１．
図１〜図３はこの発明の実施の形態１を示すもので、図１（ａ）は開閉器用電磁操作装置の構成を示す概念図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の右側面方向から見た概略断面図である。図２は方形ヨークの正面図および側面図、図３はＥ形ヨークの正面図および側面図である。
図１〜図３において、固定ヨーク１は、互いに向い合う磁性鋼板からなるＥ形のヨーク１ａ（図３参照）と、Ｅ形のヨーク１ａの両外側に設けた磁性鋼板からなる方形のヨーク１ｂ（図２参照）とから構成されている。
すなわち、図２に示すように、方形ヨーク１ｂは、例えば打ち抜きにて角形の窓枠状に製作された磁性鋼板１ｂ１を所定枚数積層して角形環状のブロック状に形成したもので、環状鉄心部１ｂ２と突設磁極部１ｂ３を有している。
また、Ｅ形ヨーク１ａは、図２の方形ヨーク１ｂを水平方向におよそ半分に分割したような形状であり、図３に示すように、例えば打ち抜きにて、両端部１ａ２が中央の突極部１ａ３より長いＥ形状に製作された磁性鋼板１ａ１を所定枚数積層して形成されている。
そして、このＥ形ヨーク１ａの凸部すなわち端部１ａ２を互いに向い合わせて対向配置すると共に、このＥ形ヨーク１ａの両外側に方形ヨーク１ｂを配設し、Ｅ形ヨーク１ａを挟んで方形ヨーク１ｂとＥ形ヨーク１ａとが一体に積層されて固定ヨーク１が形成されている。

固定ヨーク１の中心には固定ヨーク１内を直線移動する可動子２が配設され、可動子２の中心には固定ヨーク１の積層内を貫通して両側に突出するロッド３が配設されている。なお、可動子２は磁性鋼板を積層してなる積層２ａおよび２ｂによって構成されている。
固定ヨーク１の内側には、可動子２を囲むように駆動用コイル４が設けられ、固定ヨーク１と可動子２の間には、可動子に対して対称の位置に永久磁石５が取付けられている。
固定ヨーク１のＥ形ヨーク１ａおよび方形ヨーク１ｂには、磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴１ｃが設けられ、この複数の穴１ｃの内２ヶ所以上に、穴１ｃを貫通するようにピン６が挿入されている。このピン６は、固定ヨーク１の穴１ｃの内径より僅かに小さな外径で、両端にネジ部６ａが加工されており、この両側のネジ部６ａを用いて積層した固定ヨーク１が一体に締結されている。また、複数の穴１ｃの内、ピン６を挿入していない穴には、この穴１ｃの内径より小さな山径のボルト７を用いて積層した固定ヨーク１を締結している。

一方、可動子２の積層した磁性鋼板２ａ、２ｂにも積層方向に貫通する複数の穴２ｃが形成され、この複数の穴２ｃの内２ヶ所以上に、穴２ｃを貫通するようにピン８が挿入されている。このピン８は、可動子の穴２ｃの内径より僅かに小さな外径で、両端にネジ部８ａが加工されており、この両側のネジ部８ａを用いて積層した可動子２が締結されている。また、複数の穴２ｃの内、ピン８を挿入していない穴には、この穴２ｃの内径より小さな山径のボルト９を用いて積層した可動子２を締結している。

また、固定ヨーク１および可動子２の積層方向に設けられるピン６およびピン８は、固定ヨーク１および可動子２の積層方向に設けた貫通穴１ｃ、２ｃの内径より僅かに小さな外径の部位６ｂ、８ｂのそれぞれの長さＬが、固定ヨーク１および可動子２の積層される磁性鋼板の板圧Ｔと積層枚数ｎによって決定される積層部の厚みＨに対して、ＬはＨより短く、Ｈから２Ｔを減じた長さより長いもの、すなわち、Ｈ−２Ｔ＜Ｌ＜Ｈとされており、この部位６ｂ、８ｂが積層した固定ヨーク１および可動子２の両端面から突出せず、積層した固定ヨーク１および可動子２の両端面からほぼ同等の深さだけ窪んだ位置に配置されている。

以上のように、この発明の実施の形態１の開閉器用電磁操作装置は、固定ヨークまたは、固定ヨークと可動子に、磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴を設け、この複数の穴の内２ヶ所以上の穴を貫通するように、この複数の穴の直径より僅かに小さな直径で両側にネジ部を加工したピンを挿入し、このピンの両側のネジ部を用いて固定ヨークおよび可動子の積層鋼板を締結するよう構成したので、以下のような優れた効果を得ることができる。すなわち、
積層鋼板をボルトおよびナットで締結した従来装置では、ボルトの直径が貫通穴の直径よりもかなり小さいことに加えて、ボルトの山部と積層鋼板を強い力で押し付けた場合にネジ山のへたりが発生し、貫通穴とボルトとの隙間がさらに増加する。
これに対し、実施の形態１のピンの場合には、ボルトの場合と同じ力で積層鋼板を押し付けてもピンの外周がへたらないので、積層鋼板の貫通穴とピンとの間の隙間も変化しない。したがって、可動子が移動し磁性鋼板を積層した固定ヨークの内面に衝突した時に、可動子と接する固定ヨークの積層された磁性鋼板の個々に凹凸があり、可動子側に突出した磁性鋼板に大きな衝突力Ｆｍ１が加わった場合においても、可動子の衝突力Ｆｍはピンによって、積層された各磁性鋼板に分散され、個々の磁性鋼板間は常にピンによって保持されているので、積層された磁性鋼板間にズレを生じることがなく、安定して磁性鋼板を保持することができる。その結果、安価な構成で、固定ヨーク内面に可動子を吸着する保持力の変化を防止することができる。

また、可動子が積層構造である場合には、固定ヨークと可動子との衝撃力によって可動子の積層鋼板においてもズレが発生し、保持力の変化を生じる恐れがあるが、固定ヨークと同様にピンを用いて可動子の積層鋼板を締結することによって、このような恐れをなくし、保持力の変化を抑制することができる。

さらにまた、ピンの長さＬを、前述のように、Ｈ−２Ｔ＜Ｌ＜Ｈの関係とすることにより、ピンの直線部分が積層された個々の鋼板の板圧の全て、または一部と必ず干渉するので、確実に積層鋼板のズレを抑止することができる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２を示すもので、図４（ａ）は開閉器用電磁操作装置の構成を示す概念図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の右側面方向から見た概略断面図である。
図４において、固定ヨーク１、可動子２、ロッド３、駆動用コイル４、永久磁石５等の構成は、上記実施の形態１と同一であり、説明は省略する。
固定ヨーク１のＥ形ヨーク１ａおよび方形ヨーク１ｂには、磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴１ｃが設けられ、この複数の穴１ｃの内２ヶ所以上に、穴１ｃを貫通するように固定ヨークの穴１ｃの内径より僅かに大きな外径で、直径方向に弾性を有する例えばスプリングピンのようなピンＰ１を圧入し、複数の穴１ｃの内、ピンＰ１を挿入していない穴には、この穴１ｃの内径より小さな山径のボルト７を用いて積層した固定ヨーク１を締結している。

一方、可動子２の積層した磁性鋼板２ａ，２ｂにも積層方向に貫通する複数の穴２ｃが設けられ、この複数の穴２ｃの内２ヶ所以上に、穴２ｃを貫通するように可動子の穴２ｃの内径より僅かに大きな外径で、直径方向に弾性を有する例えばスプリングピンのようなピンＰ２を圧入し、複数の穴２ｃの内、ピンＰ２を挿入していない穴には、この穴２ｃの内径より小さな山径のボルト９を用いて積層した可動子２を締結している。

また、固定ヨーク１および可動子２の積層方向に圧入されるピンＰ１およびＰ２は、固定ヨーク１および可動子２の積層される磁性鋼板の板圧Ｔと積層枚数ｎによって決定される積層部の厚みＨに対して、ピンＰ１、Ｐ２のそれぞれの長さＬは、Ｈより短く、Ｈから２Ｔを減じた長さより長いもの、すなわち、Ｈ−２Ｔ＜Ｌ＜Ｈとされており、ピンＰ１、Ｐ２が積層した固定ヨーク１および可動子２の両端面から突出せず、積層した固定ヨーク１および可動子２の両端面からほぼ同等の深さだけ窪んだ位置に配置されている。

以上のように、この発明の実施の形態２の開閉器用電磁操作装置によれば、固定ヨークまたは、固定ヨークと可動子に、磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴を設け、この複数の穴の内２ヶ所以上に、この穴の直径より僅かに大きく、直径方向に弾性を有するピンを圧入し、他の穴にボルトを挿入してナットを用いて固定ヨークおよび可動子の積層鋼板を締結するよう構成したので、上述した実施の形態１と同様の効果を得る事ができる。

加えて、実施の形態２によれば、圧入するピンの貫通穴よりわずかに大きな直径の部位の長さＬを、Ｈ−２Ｔ＜Ｌ＜Ｈの関係とすることにより、実施の形態１と同様に確実に積層鋼板のズレを抑止することができると共に、積層部から外部への突出が無く、特に可動子においては、可動子の外部への突出をなくすことによって、固定ヨークと摺動する部位で積層鋼板のズレ防止が可能となり、更に、ズレ防止用ピンの配置の制限がなく、ズレ防止に最も効果のある部位にピンを配置することができる。

この発明は、電力の送配電および受電設備などに用いられる電磁操作方式遮断器および電磁操作方式遮断器を搭載したスイッチギヤに利用できる。

この発明の実施の形態１における開閉器用電磁操作装置の構成を示す概念図である。この発明の実施の形態１における方形ヨークの正面図および側面図である。この発明の実施の形態１におけるＥ形ヨークの正面図および側面図である。この発明の実施の形態２における開閉器用電磁操作装置の構成を示す概念図である。従来の開閉器用電磁操作装置の一例を示す断面図である。

符号の説明

１固定ヨーク、１ａＥ形ヨーク、１ｂ方形ヨーク、１ｃ穴、２可動子、
２ｃ穴、３ロッド、４駆動用コイル、５永久磁石、６、８ピン、
６ａ、８ａネジ部、７、９ボルト、Ｐ１、Ｐ２ピン

Claims

Ｅ形状の磁性鋼板を積層して形成されたＥ形ヨークをＥ形の凸部を向かい合わせて対向配置すると共に、このＥ形ヨークの両外側に、磁性鋼板を積層して形成され環状の鉄心部と突設磁極部とを有する方形ヨークを配設し、Ｅ形ヨークを挟んで上記方形ヨークとＥ形ヨークとが一体に積層されて形成される固定ヨークと、永久磁石と、上記固定ヨーク内を所定の距離直線移動が可能な可動子と、可動子と連結され上記固定ヨークを貫通して両側に突出したロッドと、上記固定ヨーク内に配設された駆動コイルを備え、上記駆動コイルに通電することで発生する磁束によって上記可動子が固定ヨーク内を移動して固定ヨークの内周部に当接し、上記永久磁石によって可動子の移動位置が保持される開閉器用電磁操作装置において、
上記固定ヨークに、磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴を設け、この複数の穴の内２ヶ所以上の穴を貫通するように、この複数の穴の直径より僅かに小さな直径で端部にネジ部を設けたピンを挿入し、上記ピンのネジ部を用いて固定ヨークの積層鋼板を締結するようにしたことを特徴とする開閉器用電磁操作装置。
Ｅ形状の磁性鋼板を積層して形成されたＥ形ヨークをＥ形の凸部を向かい合わせて対向配置すると共に、このＥ形ヨークの両外側に、磁性鋼板を積層して形成され環状の鉄心部と突設磁極部とを有する方形ヨークを配設し、Ｅ形ヨークを挟んで上記方形ヨークとＥ形ヨークとが一体に積層されて形成される固定ヨークと、永久磁石と、上記固定ヨーク内を所定の距離直線移動が可能な可動子と、可動子と連結され上記固定ヨークを貫通して両側に突出したロッドと、上記固定ヨーク内に配設された駆動コイルを備え、上記駆動コイルに通電することで発生する磁束によって上記可動子が固定ヨーク内を移動して固定ヨークの内周部に当接し、上記永久磁石によって可動子の移動位置が保持される開閉器用電磁操作装置において、
上記固定ヨークに、磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴を設け、この複数の穴の内２ヶ所以上に、この複数の穴より僅かに大きく直径方向に弾性を有するピンを圧入し、他の穴にボルトを挿入してナットを用いて固定ヨークの積層鋼板を締結するようにしたことを特徴とする開閉器用電磁操作装置。
上記可動子は、磁性鋼板を積層して形成されると共に、該可動子に磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴を設け、この複数の穴の内２ヶ所以上の穴を貫通するように、この複数の穴の直径より僅かに小さな直径で端部にネジ部を設けたピンを挿入し、上記ピンのネジ部を用いて可動子の積層鋼板を締結するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の開閉器用電磁操作装置。
上記可動子は磁性鋼板を積層して形成されると共に、該可動子に磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴を設け、この複数の穴の内２ヶ所以上の穴に、この複数の穴より僅かに大きく直径方向に弾性を有するピンを圧入し、他の穴にボルトを挿入してナットにて可動子の積層鋼板を締結するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の開閉器用操作装置。
上記可動子は、磁性鋼板を積層して形成されると共に、該可動子に磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴を設け、この複数の穴の内２ヶ所以上の穴を貫通するように、この複数の穴の直径より僅かに小さな直径で端部にネジ部を設けたピンを挿入し、上記ピンのネジ部を用いて可動子の積層鋼板を締結するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の開閉器用電磁操作装置。
上記可動子は磁性鋼板を積層して形成されると共に、該可動子に磁性鋼板の積層方向に貫通する複数の穴を設け、この複数の穴の内２ヶ所以上の穴に、この複数の穴より僅かに大きく直径方向に弾性を有するピンを圧入し、他の穴にボルトを挿入してナットにて可動子の積層鋼板を締結するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の開閉器用操作装置。
固定ヨーク、または、固定ヨークおよび可動子の積層方向に設けられた複数の貫通穴に挿入される上記ピンは、貫通穴より僅かに小さな直径の部位の長さＬが、固定ヨークおよび可動子の積層される磁性鋼板の板圧Ｔと積層枚数ｎによって決定される積層部の厚みＨに対して、Ｈ＞Ｌ＞Ｈ−２Ｔの関係となるように構成したことを特徴とする請求項１、請求項３、請求項４のいずれか１項に記載の開閉器用電磁操作装置。
固定ヨーク、または、固定ヨークおよび可動子の積層方向に設けられた複数の貫通穴に圧入される上記ピンは、貫通穴より僅かに大きな直径の部位の長さＬが、固定ヨークおよび可動子の積層される磁性鋼板の板圧Ｔと積層枚数ｎによって決定される積層部の厚みＨに対して、Ｈ＞Ｌ＞Ｈ−２Ｔの関係となるように構成したことを特徴とする請求項２、請求項５、請求項６のいずれか１項に記載の開閉器用電磁操作装置。