專利名稱：電磁致動(dòng)器和開閉器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如由操作桿對(duì)真空閥進(jìn)行開閉操作的操作機(jī)構(gòu)所用的電磁致動(dòng)器和具有它的真空斷路器、真空開閉器等開閉器。
該電磁致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示于圖2。圖2中，分別將開路狀態(tài)示于左部，閉路狀態(tài)示于右部。如圖2所示，電磁致動(dòng)器由以下部分所構(gòu)成形成磁路的軛鐵3；軛鐵3內(nèi)可動(dòng)設(shè)置的銜鐵2；用于使銜鐵2可動(dòng)或保持閉路的永久磁鐵1；使軛鐵3內(nèi)磁通增減的電磁線圈4；以及由非磁性材料制成的操作桿6。
操作桿6裝配有封閉(ワイブ)彈簧8，設(shè)置該封閉彈簧是為了閉路時(shí)對(duì)真空閥9的固定觸頭91和可動(dòng)觸頭92兩者加壓，其前端與真空閥可動(dòng)軸10相連。而且，由開路彈簧7對(duì)銜鐵2加上用以使真空閥9的可動(dòng)觸頭92開極時(shí)保持開路狀態(tài)的力。
該開閉動(dòng)作如下進(jìn)行。一旦與開路狀態(tài)下永久磁鐵1的磁通一起經(jīng)電磁線圈4勵(lì)磁產(chǎn)生的磁通與永久磁鐵1的磁通為同一方向時(shí)，銜鐵2便吸引至使間隙縮小的方向。由此，與真空閥可動(dòng)軸10相連的操作桿6便與銜鐵2一起上推呈閉路狀態(tài)。閉路狀態(tài)下，電磁線圈4沒有勵(lì)磁，閉路保持僅靠永久磁鐵1的磁力。
而一旦與閉路狀態(tài)下永久磁鐵1的磁通一起經(jīng)電磁線圈4勵(lì)磁產(chǎn)生的磁通與永久磁鐵1的磁通為相反方向時(shí)，軛鐵3內(nèi)的磁通便減少，銜鐵2由于封閉彈簧8和開路彈簧7的開路方向負(fù)荷作用移動(dòng)至開路方向。由此，將操作桿6與銜鐵2一起下拉呈開路狀態(tài)。
利用這種結(jié)構(gòu)，銜鐵2的動(dòng)作與真空閥可動(dòng)觸頭92的動(dòng)作聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行真空斷路器和真空開閉器等開閉器的開閉操作。
如上所述電磁致動(dòng)器中，電磁線圈4的勵(lì)磁電流因自身電感而決定其升高。而且，為了以較小電流獲得所需磁動(dòng)勢(shì)，需要使電磁線圈4匝數(shù)增加，自身電感便隨之變大。因此，一旦作成以小電流動(dòng)作的電磁線圈4，電流的升高便變緩，銜鐵2的起動(dòng)就費(fèi)時(shí)。尤其開路時(shí)的動(dòng)作時(shí)間在決定斷路器性能方面是至關(guān)重要的因素，電磁線圈4的勵(lì)磁電流必須在所需動(dòng)作時(shí)間內(nèi)升高達(dá)到所需電流值。
另一方面，閉路時(shí)必須產(chǎn)生克服開路彈簧7和封閉彈簧8負(fù)荷的力，因而需要大的磁動(dòng)勢(shì)。通常磁動(dòng)勢(shì)由電磁線圈所占有的截面積決定，因而要使磁動(dòng)勢(shì)增大，就需要作成體積大的電磁線圈。這樣，開路操作和閉路操作所要求的線圈特性相反，所以滿足兩方面特性的線圈設(shè)計(jì)非常難。此外，可自由改變開路特性和閉路特性這種線圈設(shè)計(jì)也很困難。
而且，若3相一體由1個(gè)電磁致動(dòng)器進(jìn)行操作，會(huì)需要非常大的力，就必須加大電磁致動(dòng)器內(nèi)的吸附面，當(dāng)然銜鐵體積也會(huì)變大。
因此，本發(fā)明其目的在于，提供一種小型且具有優(yōu)異性能的電磁致動(dòng)器以及具有它的開閉器。
將電磁致動(dòng)器用于開閉器的場(chǎng)合，閉路動(dòng)作時(shí)需要靠克服各種彈簧等負(fù)荷的力使可動(dòng)觸頭動(dòng)作所需的較大磁動(dòng)勢(shì)。反之，開路動(dòng)作時(shí)，在抵消永久磁鐵磁通的方向上對(duì)電磁線圈勵(lì)磁，使電磁致動(dòng)器的磁力小于各種彈簧等負(fù)荷來(lái)進(jìn)行開路動(dòng)作，因而可以以相對(duì)較小的磁動(dòng)勢(shì)動(dòng)作。為了利用此特性使上面所述閉路動(dòng)作和開路動(dòng)作時(shí)的特性并存，可通過(guò)這樣將電磁線圈分成閉路側(cè)和開路側(cè)的2個(gè)、并形成為2個(gè)不同大小，來(lái)作成符合各自特性的線圈。
本發(fā)明第二方面的電磁致動(dòng)器，是第一方面的電磁致動(dòng)器中，其特征在于，2個(gè)不同大小的電磁線圈當(dāng)中，1個(gè)是磁動(dòng)勢(shì)小的開路線圈，另1個(gè)是磁動(dòng)勢(shì)大的閉路線圈。
利用這種構(gòu)成，閉路時(shí)可通過(guò)對(duì)產(chǎn)生較大磁動(dòng)勢(shì)的線圈勵(lì)磁來(lái)產(chǎn)生較大吸引力，而開路時(shí)可通過(guò)對(duì)自身電感小的線圈勵(lì)磁來(lái)縮短開路側(cè)動(dòng)作時(shí)間。
本發(fā)明第三方面的電磁致動(dòng)器，是第二方面的電磁致動(dòng)器中，其特征在于，永久磁鐵和銜鐵配置在同一磁回路內(nèi)，開路線圈離開永久磁鐵位置配置于銜鐵附近。
這樣，便通過(guò)將開路線圈配置于銜鐵附近，高效地減少銜鐵和銜鐵吸附面的磁通，因而可實(shí)現(xiàn)開路線圈的縮小。
本發(fā)明第四方面的電磁致動(dòng)器，是第一方面的電磁致動(dòng)器中，其特征在于，軛鐵和銜鐵相對(duì)于可動(dòng)軸為直角方向的截面是方形。
這樣，便可通過(guò)使電磁致動(dòng)器的截面形狀呈方形減少無(wú)用空間，即便為相同截面積也能實(shí)現(xiàn)空間效率高的小型電磁致動(dòng)器。
本發(fā)明第五方面的電磁致動(dòng)器，是第一方面的電磁致動(dòng)器中，其特征在于，2個(gè)不同大小的電磁線圈卷繞在1個(gè)卷線筒上。
這樣，便可通過(guò)將2個(gè)電磁線圈卷繞在1個(gè)卷線筒上實(shí)現(xiàn)高度方向的縮小，在電磁致動(dòng)器組裝時(shí)不需要進(jìn)行電磁線圈相互間同心等調(diào)整，組裝很容易。
本發(fā)明第六方面的電磁致動(dòng)器，為一用作開閉器中使真空閥觸頭開閉的操作機(jī)構(gòu)的電磁致動(dòng)器，包括用于形成磁路的軛鐵；該軛鐵內(nèi)可動(dòng)設(shè)置的銜鐵；使該銜鐵可動(dòng)或保持閉路的永久磁鐵；以及產(chǎn)生磁通用于使軛鐵內(nèi)磁力增減的電磁線圈，其特征在于，電磁致動(dòng)器的可動(dòng)軸呈水平。
電磁致動(dòng)器中，要產(chǎn)生大的吸引力，銜鐵便變大，因而可通過(guò)這樣將電磁致動(dòng)器配置在水平方向上，使銜鐵可動(dòng)方向呈水平，來(lái)避免銜鐵自重影響。
本發(fā)明第七方面的開閉器，其特征在于，包括第一至第六方面的任一電磁致動(dòng)器。
本發(fā)明第八方面的開閉器，其特征在于，所具有的操作機(jī)構(gòu)由以下部分構(gòu)成與可移動(dòng)保持在開閉器開閉方向上的操作桿連接的磁性體；吸引磁性體的永久磁鐵；使永久磁鐵磁力增加的第1操作電磁鐵；使磁性體離開永久磁鐵的第2操作電磁鐵；以及使磁性體在離開永久磁鐵的方向上蓄勢(shì)的彈性部件。
這樣，可通過(guò)分成第1操作電磁鐵和第2操作電磁鐵這樣2個(gè)來(lái)構(gòu)成，形成符合閉路時(shí)和開路時(shí)各自特性的操作電磁鐵。
本發(fā)明第九方面的開閉器，其特征在于，所具有的操作機(jī)構(gòu)由以下部分構(gòu)成與可移動(dòng)保持在開閉器開閉方向上的操作桿連接的永久磁鐵；吸引永久磁鐵的磁性體；與操作桿連接、使永久磁鐵磁力增加的第一操作電磁鐵；與操作桿連接、使永久磁鐵離開磁性體的第二操作電磁鐵；以及使永久磁鐵在離開磁性體的方向上蓄勢(shì)的彈性部件。
這樣，可通過(guò)分成第1操作電磁鐵和第2操作電磁鐵這樣2個(gè)來(lái)構(gòu)成，形成符合閉路時(shí)和開路時(shí)各自特性的操作電磁鐵。
本發(fā)明第十方面的開閉器，是第八或第九方面的開閉器中，其特征在于，第1操作電磁鐵的磁動(dòng)勢(shì)大于第2操作電磁鐵的磁動(dòng)勢(shì)。
利用這種構(gòu)成，閉路時(shí)可通過(guò)對(duì)產(chǎn)生較大磁動(dòng)勢(shì)的第1操作電磁鐵勵(lì)磁來(lái)產(chǎn)生較大吸引力，而開路時(shí)則可通過(guò)對(duì)自身電感小的第2操作電磁鐵勵(lì)磁來(lái)縮短開路側(cè)動(dòng)作時(shí)間。
圖2是表示現(xiàn)有例構(gòu)成的剖視圖。


圖1本發(fā)明一實(shí)施例電磁致動(dòng)器適用于真空斷路器場(chǎng)合的操作機(jī)構(gòu)部和主回路部的剖視圖。另外，圖1中分別將開路狀態(tài)示于左部、閉路狀態(tài)示于右部。
本實(shí)施例構(gòu)成如下所述。進(jìn)行電路開閉的真空閥9，一端固定，可動(dòng)觸頭92與絕緣材料制成的真空閥可動(dòng)軸10相連，可上下移動(dòng)。該真空閥可動(dòng)軸10下面設(shè)有用以對(duì)固定觸頭91和可動(dòng)觸頭92兩者加壓的封閉彈簧8，該封閉彈簧8另一端，與連接構(gòu)件11相連，處于三相一體可動(dòng)狀態(tài)。連接構(gòu)件11的中央連有由非磁性材料制成的操作桿6，可動(dòng)觸頭92與封閉彈簧8一起隨著操作桿6的上下移動(dòng)可上下活動(dòng)。
作為使操作桿6動(dòng)作的原動(dòng)力的電磁致動(dòng)器結(jié)構(gòu)，包括如下構(gòu)成；形成磁路的軛鐵3；設(shè)置為以操作桿6為中心軸在軛鐵3內(nèi)可上下活動(dòng)、為磁性體的銜鐵2；用于使銜鐵2可動(dòng)或保持閉路的永久磁鐵1；以及構(gòu)成第1操作電磁鐵使軛鐵3和銜鐵2內(nèi)磁通增減的閉路線圈41和構(gòu)成第2操作電磁鐵的閉路線圈42。
閉路線圈41和開路線圈42，一起卷繞在卷線筒5上，同時(shí)閉路線圈41和開路線圈42相互利用卷線筒5的凸緣絕緣。閉路線圈41，由于閉路時(shí)的高負(fù)荷，因而為較大線圈。反之，開路線圈42使永久磁鐵1的吸引力減弱靠開路彈簧7等負(fù)荷動(dòng)作，因而為比閉路線圈41小的線圈。開路線圈42處于離開永久磁鐵1的位置，配置于閉路線圈41下側(cè)的銜鐵2附近，開路線圈42所產(chǎn)生的磁通便直接通過(guò)銜鐵2。操作桿6按貫穿銜鐵2的形式配置。
連接構(gòu)件11上設(shè)有左右2根作為使銜鐵2在離開永久磁鐵1的方向上蓄勢(shì)的彈性部件的開路彈簧7，由此可保持可動(dòng)觸頭92或銜鐵2的開路狀態(tài)。開路彈簧7也可如現(xiàn)有例那樣配置于銜鐵2的下部，只要使可動(dòng)觸頭92或銜鐵2保持開路狀態(tài)也可配置于任何位置。
但用電磁致動(dòng)器的真空斷路器中，閉路動(dòng)作時(shí)，需要靠克服各種彈簧等負(fù)荷的力使可動(dòng)觸頭動(dòng)作所需的較大磁動(dòng)勢(shì)。反之，開路動(dòng)作時(shí)，在抵消永久磁鐵1磁通的方向上對(duì)電磁線圈勵(lì)磁，使電磁致動(dòng)器的磁力小于各種彈簧等負(fù)荷來(lái)進(jìn)行開路動(dòng)作，因而可以以相對(duì)較小的磁動(dòng)勢(shì)動(dòng)作。為了利用此特性使上面所述閉路動(dòng)作和開路動(dòng)作時(shí)的特性并存，本實(shí)施例中形成為將構(gòu)成操作電磁鐵的電磁線圈分為閉路側(cè)和開路側(cè)這樣2個(gè)、設(shè)置符合各自特性的線圈這種結(jié)構(gòu)。具體來(lái)說(shuō)，形成為閉路側(cè)設(shè)置可產(chǎn)生較大磁動(dòng)勢(shì)的閉路線圈41、開路側(cè)設(shè)置小于閉路側(cè)閉路線圈的開路線圈42這種結(jié)構(gòu)。由此，閉路時(shí)可通過(guò)對(duì)產(chǎn)生較大磁動(dòng)勢(shì)的線圈即閉路線圈41勵(lì)磁來(lái)產(chǎn)生較大吸引力，而開路時(shí)則可通過(guò)對(duì)自身電感小的線圈即開路線圈42勵(lì)磁來(lái)縮短開路側(cè)動(dòng)作時(shí)間。
此外，通過(guò)將開路線圈42配置于銜鐵2附近，高效減少銜鐵2和銜鐵吸附面的磁通，因而可實(shí)現(xiàn)開路線圈2的縮小。
而且，將軛鐵3和銜鐵2相對(duì)于可動(dòng)軸直角方向的截面形成為方形。這樣，便可通過(guò)使電磁致動(dòng)器的截面形狀呈方形來(lái)減少無(wú)用空間，即便為相同截面積也能實(shí)現(xiàn)空間效率高的小型電磁致動(dòng)器。
另外，還可通過(guò)將2個(gè)電磁線圈即閉路線圈41和開路線圈42卷繞在1個(gè)卷線筒5上，以實(shí)現(xiàn)高度方向的縮小，電磁致動(dòng)器組裝時(shí)，不需要電磁線圈相互間同心等調(diào)整，組裝很容易。
此外，圖1中給出的是真空閥9和電磁致動(dòng)器的可動(dòng)方向一致進(jìn)行直動(dòng)的情形，但也可使電磁致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)90度而使可動(dòng)方向呈水平來(lái)實(shí)施。也就是說(shuō)，電磁致動(dòng)器中，要產(chǎn)生大的吸引力，銜鐵2便變大，因而可通過(guò)將電磁致動(dòng)器配置在水平方向上，使銜鐵2可動(dòng)方向呈水平，來(lái)避免銜鐵2自重影響。
如上面所說(shuō)明的那樣，本實(shí)施例電磁致動(dòng)器中，閉路時(shí)與高負(fù)荷相對(duì)應(yīng)對(duì)較大線圈即閉路線圈41勵(lì)磁，而開路時(shí)則為了改善響應(yīng)性對(duì)較小線圈即開路線圈42勵(lì)磁來(lái)動(dòng)作。由此，可實(shí)現(xiàn)閉路時(shí)可進(jìn)行可靠的閉路動(dòng)作、開路時(shí)動(dòng)作時(shí)間短這種優(yōu)異特性的真空斷路器等開閉器。
此外，通過(guò)將開路線圈42配置于銜鐵2附近，開路線圈42所產(chǎn)生的磁通可高效率產(chǎn)生于銜鐵2和銜鐵2與軛鐵3的吸附面，實(shí)現(xiàn)具有更優(yōu)異開路特性的真空斷路器等開閉器。
另外，通過(guò)將軛鐵3和銜鐵2相對(duì)于可動(dòng)軸直角方向的截面形成為方形截面形狀，可實(shí)現(xiàn)空間效率高的電磁致動(dòng)器。
而且，可通過(guò)將閉路線圈41和開路線圈42卷繞在1個(gè)卷線筒5上，可提高組裝性，可提供一種制作容易的電磁致動(dòng)器。
此外，可通過(guò)使銜鐵2可動(dòng)方向呈水平，來(lái)提供一種銜鐵2自重影響小、相對(duì)重量的特性變化少的優(yōu)異電磁致動(dòng)器。
另外，上述說(shuō)明中構(gòu)成為將磁性體即銜鐵2裝配于操作桿6，用永久磁鐵1吸引其來(lái)使操作桿6移動(dòng)，但也可構(gòu)成為將永久磁鐵1、軛鐵3、閉路線圈41和開路線圈42裝配于操作桿6，用磁性體吸引永久磁鐵1來(lái)使操作桿6移動(dòng)。
綜上所述，利用本發(fā)明，可提供一種小型且具有優(yōu)異性能的電磁致動(dòng)器以及具有它的開閉器。
權(quán)利要求
1.一種電磁致動(dòng)器，其特征在于，包括用于形成磁路的軛鐵；該軛鐵內(nèi)可動(dòng)設(shè)置的銜鐵；使該銜鐵可動(dòng)或保持閉路的永久磁鐵；以及產(chǎn)生磁通用于使所述軛鐵內(nèi)磁力增減的2個(gè)不同大小的電磁線圈。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，所述2個(gè)不同大小的電磁線圈當(dāng)中，1個(gè)是磁動(dòng)勢(shì)小的開路線圈，另1個(gè)是磁動(dòng)勢(shì)大的閉路線圈。
3.如權(quán)利要求2所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，所述永久磁鐵和所述銜鐵配置在同一磁回路內(nèi)，所述開路線圈離開所述永久磁鐵位置配置于銜鐵附近。
4.如權(quán)利要求1所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，所述軛鐵和銜鐵相對(duì)于可動(dòng)軸為直角方向的截面是方形。
5.如權(quán)利要求1所述的電磁致動(dòng)器，其特征在于，所述2個(gè)不同大小的電磁線圈卷繞在1個(gè)卷線筒上。
6.一種電磁致動(dòng)器，為一用作開閉器中使真空閥觸頭開閉的操作機(jī)構(gòu)的電磁致動(dòng)器，包括用于形成磁路的軛鐵；該軛鐵內(nèi)可動(dòng)設(shè)置的銜鐵；使該銜鐵可動(dòng)或保持閉路的永久磁鐵；以及產(chǎn)生磁通用于使所述軛鐵內(nèi)磁力增減的電磁線圈，其特征在于，所述電磁致動(dòng)器的可動(dòng)軸呈水平。
7.一種開閉器，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電磁致動(dòng)器。
8.一種開閉器，其特征在于，所具有的操作機(jī)構(gòu)由以下部分構(gòu)成與可移動(dòng)保持在開閉器開閉方向上的操作桿連接的磁性體；吸引所述磁性體的永久磁鐵；使所述永久磁鐵磁力增加的第1操作電磁鐵；使所述磁性體離開所述永久磁鐵的第2操作電磁鐵；以及使所述磁性體在離開所述永久磁鐵的方向上蓄勢(shì)的彈性部件。
9.一種開閉器，其特征在于，所具有的操作機(jī)構(gòu)由以下部分構(gòu)成與可移動(dòng)保持在開閉器開閉方向上的操作桿連接的永久磁鐵；吸引所述永久磁鐵的磁性體；與所述操作桿連接、使所述永久磁鐵磁力增加的第一操作電磁鐵；與所述操作桿連接、使所述永久磁鐵離開所述磁性體的第二操作電磁鐵；以及使所述永久磁鐵在離開所述磁性體的方向上蓄勢(shì)的彈性部件。
10.如權(quán)利要求8或9所述的開閉器，其特征在于，所述第1操作電磁鐵的磁動(dòng)勢(shì)大于所述第2操作電磁鐵的磁動(dòng)勢(shì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種小型且具有優(yōu)異性能的電磁致動(dòng)器和具有它的開閉器。電磁線圈分成閉路側(cè)和開路側(cè)的2個(gè),形成為閉路側(cè)設(shè)置可產(chǎn)生大的磁動(dòng)勢(shì)的閉路線圈(41)、開路側(cè)設(shè)置比閉路側(cè)閉路線圈小的開路線圈(42)這種結(jié)構(gòu)。由此,閉路時(shí)可通過(guò)對(duì)閉路線圈(41)勵(lì)磁使之產(chǎn)生大的磁動(dòng)勢(shì),來(lái)產(chǎn)生大的吸引力,而開路時(shí)可通過(guò)對(duì)自身電感小的開路線圈(42)勵(lì)磁來(lái)縮短開路側(cè)動(dòng)作時(shí)間。
文檔編號(hào)H01H33/666GK1374676SQ0210695
公開日2002年10月16日 申請(qǐng)日期2002年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月7日
發(fā)明者久保田信孝, 松崎順, 阪口修, 宮川勝 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝