專利名稱：狀態(tài)把握裝置以及具備該狀態(tài)把握裝置的開閉控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種把握例如通過電磁操作裝置操作電力斷路器等 開閉裝置的情況下的被操作機(jī)器的狀態(tài)、或電磁操作裝置的狀態(tài)、或 開閉裝置的狀態(tài)的狀態(tài)把握裝置。進(jìn)而涉及具備該狀態(tài)把握裝置的開 閉控制裝置。
背景技術(shù)：
作為計測斷路器的狀態(tài)量之一、即開閉接點的消耗量的計測裝
置，有如下裝置例如對連接于電磁致動器的驅(qū)動線圏的驅(qū)動棒附加 指標(biāo)，用光學(xué)檢測器檢測其位置，檢查由于節(jié)點消耗而引起的指標(biāo)從 初始位置的移動量(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。
專利文獻(xiàn)1:英國專利申請公開公報第2350724號公報(第5頁 第15行~第20行以及圖4)

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有的計測開閉接點的消耗量的計測裝置是像以上那樣構(gòu)成的， 所以，需要光學(xué)檢測器從而裝置變大。此外，需要光學(xué)地確定目標(biāo)來 捕捉指標(biāo)，因此需要進(jìn)行用于消除軸偏移等的調(diào)整。而且，由于接點 的消耗量為數(shù)mm，所以上述調(diào)整需要以高精度來進(jìn)行。進(jìn)而，在兩 個三相斷路器的情況下，光學(xué)檢測器在一臺致動器上需要6個檢測器， 從而裝置有造價升高的問題。
本發(fā)明是為了解決上述問題而作出的，目的在于得到能小型化、 低價且高精度的狀態(tài)把握裝置。此外，目的還在于得到具備這樣的狀 態(tài)把握裝置的開閉控制裝置。 本發(fā)明的狀態(tài)把握裝置設(shè)置在具備固定鐵芯、構(gòu)成為相對于該固 定鐵芯可以移動的可動鐵芯、由驅(qū)動用電源勵磁并使上述可動鐵芯移 動的電磁線圏以及設(shè)置在可動鐵芯的外周部的永磁鐵的電磁操作裝
置上，并把握上述電磁操作裝置的狀態(tài)，該狀態(tài)把握裝置具備電流 測定單元，測定流過上述電磁線圏的電流；磁通測定單元，測定上述 固定鐵芯內(nèi)部的磁通；運(yùn)算單元，運(yùn)算表示來自上述電流測定單元的
的輸t^:號的時間變化的磁k變化波形，生成運(yùn)算波形;，以及狀態(tài)判 定單元，求出上述運(yùn)算波形的特征點，根據(jù)該特征點的信息判定上述 電磁操作裝置的狀態(tài)。
此外，本發(fā)明的開閉控制裝置根據(jù)上述的狀態(tài)把握裝置得到的電 磁操作裝置的狀態(tài)，判定故障的程度，進(jìn)行與上述故障的程度相應(yīng)的 顯示，并且控制重故障發(fā)生時的開閉操作。
根據(jù)本發(fā)明，具有如下效果通過運(yùn)算磁通變化波形與電流變化 波形，能夠得知可動鐵芯的驅(qū)動特性，從而能夠得到小型、低價且能 夠正確地把握電磁操作裝置的狀態(tài)、或由電磁操作裝置操作的被操作 機(jī)器的狀態(tài)、或開閉裝置的狀態(tài)的狀態(tài)把握裝置。
此外，根據(jù)本發(fā)明，使用上述的狀態(tài)把握裝置進(jìn)行與故障程度相 應(yīng)的故障顯示，所以能夠省掉通過定期的維護(hù)來確認(rèn)機(jī)器狀態(tài)的作 業(yè)，能夠降低維護(hù)作業(yè)所需的費(fèi)用。此外，控制嚴(yán)重故障發(fā)生時的開 閉操作，故具有未然地防止由于被操作機(jī)器的動作不良引起的事故的 發(fā)生的效果。


圖l是示出使用本發(fā)明的實施方式l的電磁操作機(jī)構(gòu)的電力開閉 器的概略結(jié)構(gòu)圖(斷開狀態(tài))。
圖2是示出使用本發(fā)明的實施方式1的電磁操作機(jī)構(gòu)的電力開閉 器的概略結(jié)構(gòu)圖(閉合狀態(tài))。
圖3是示出本發(fā)明的實施方式1的電磁操作機(jī)構(gòu)以及狀態(tài)把握裝
置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖4是說明本發(fā)明的實施方式1的狀態(tài)把握裝置以及開閉控制裝 置的動作的流程圖。
圖5是示出本發(fā)明的實施方式1的與可動子的位置對應(yīng)的電磁致 動器內(nèi)部的磁通流的圖。
圖6是示出本發(fā)明的實施方式1的可動子從閉合狀態(tài)向斷開狀態(tài) 移動時的可動子位置、斷開側(cè)線圏電流以及磁通傳感器的輸出的特性 圖。
圖7是說明本發(fā)明的實施方式1的狀態(tài)把握裝置的動作的圖。 圖8是示出本發(fā)明的實施方式1的可動子從閉合狀態(tài)向斷開狀態(tài)
移動時的可動子位置以及運(yùn)算波形e、 f的特性圖。
圖9是示出本發(fā)明的實施方式1的可動子從斷開狀態(tài)向閉合狀態(tài)
移動時的可動子位置、閉合側(cè)線圏電流以及磁通傳感器的輸出的特性圖。
圖IO是示出本發(fā)明的實施方式1的可動子從斷開狀態(tài)向閉合狀 態(tài)移動時的可動子位置以及運(yùn)算波形g、 h的特性圖。
圖ll是說明本發(fā)明的實施方式l的運(yùn)算波形f的特征點的圖。
圖12是示出本發(fā)明的實施方式1的磁通傳感器輸出與可動子的 位置的關(guān)系的一個例子的圖。
圖13是示出本發(fā)明的實施方式2的電磁操作機(jī)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)圖 (閉合狀態(tài))。
圖14是示出本發(fā)明的實施方式3的電磁操作機(jī)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)圖 (閉合狀態(tài))。
圖15是示出本發(fā)明的實施方式4的電磁操作機(jī)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)圖 (閉合狀態(tài))。
圖16是示出本發(fā)明的實施方式5的電磁操作機(jī)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)閨 (閉合狀態(tài))。
圖17是示出本發(fā)明的實施方式6的可動子從閉合狀態(tài)向斷開狀 態(tài)移動時的可動子位置以及磁通傳感器的輸出的特性圖。 圖18是示出本發(fā)明的實施方式7的開閉控制裝置的模塊結(jié)構(gòu)圖。 附圖標(biāo)記說明
1:電磁操作機(jī)構(gòu)；2a:閉合側(cè)線圏；2b:斷開側(cè)線圏；3:可動 子；4:軛；5:永磁鐵；6a、 6b:磁通傳感器；7:電流傳感器；8: 磁通傳感器插入孔；9:可動軸；10a、 10b、 lla、 lib:搜索線圏； 20:驅(qū)動電源；21:波形取得單元；22:存儲單元；23:波形運(yùn)算單 元；24:狀態(tài)判定單元；30:真空閥；31:絕緣桿；32:掃接彈簧(wipe spring) ; 33:固定接點；34:可動接點；40:開閉控制裝置；41: 狀態(tài)信息顯示單元；42:狀態(tài)信息發(fā)送單元；43:開閉指令發(fā)送單元； 44:開閉指令控制單元；45:開閉指令輸入單元；46:跳閘信號輸入 單元
具體實施方式
實施方式1
圖1以及圖2是示出使用本發(fā)明的實施方式1的電磁操作機(jī)構(gòu) (電磁致動器)的電力開閉器的概略結(jié)構(gòu)圖，示出了通常有三相的電 力系統(tǒng)的一相。此外，圖l是斷開電力系統(tǒng)的狀態(tài)，圖2是閉合的狀 態(tài)。
電力系統(tǒng)的開閉通過真空閥30內(nèi)部的可動接點(被操作機(jī)器) 34運(yùn)動來進(jìn)行?？蓜咏狱c34的驅(qū)動利用電磁致動器1來進(jìn)行。此外, 在連接可動接點34與電磁致動器1的軸上配置用于使電磁致動器1 與電力系統(tǒng)絕緣的絕緣桿31，并配置用于在可動接點34與固定接點 33之間給予接觸壓力的掃接彈簧32。掃接彈簧32在壓縮的狀態(tài)下裝 入，并使其不伸長到一定長度以上地進(jìn)行機(jī)械性固定。電磁致動器1 根據(jù)來自外部的開閉指令信號，通過從電源電路20向電磁致動器1 進(jìn)行通電而進(jìn)行動作。
通常，設(shè)定與可動接點34連接的電磁致動器1的可動子3的驅(qū) 動距離L大于可動接點34的驅(qū)動距離K。因此，例如在從斷開狀態(tài) 向閉合狀態(tài)驅(qū)動的情況下，首先可動子3與可動接點34在連結(jié)的狀
態(tài)下向閉合狀態(tài)移動，在可動子3與可動接點34移動了距離K的時 間點，可動接點34接觸固定接點33并停止，接下來，可動子3運(yùn)動 (L-K)的距離，掃接彈簧32收縮(L-K)的長度。這時，可動接 點34以與掃接彈簧的收縮量(L-K)對應(yīng)的彈簧力被壓到固定接點 33上。
此外，在從閉合狀態(tài)向斷開狀態(tài)驅(qū)動的情況下，首先可動子3 開始移動，伴隨于此，掃接彈簧32拉伸。其間，可動接點34保持與 固定接點33接觸著停止。在可動子3移動了 (L-K)的時間點，掃 接彈簧32拉伸至最大長度，從該時間點開始可動子3與可動接點34 連結(jié)地移動。將該時間點稱為掃接完畢點。
圖3是示出本發(fā)明的實施方式1的電磁致動器以及狀態(tài)把握裝置 的概略結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，圖3 (a)是示出電磁致動器以及狀態(tài)把握裝置 的結(jié)構(gòu)的圖，圖3 (b)是示出電磁致動器的軛(固定鐵芯)的一部分 的圖，圖3 (b)是圖3 (a)的B-B線上的剖面結(jié)構(gòu)圖。
電磁致動器1由軛4、相對軛4可移動地構(gòu)成的可動子(可動鐵 芯)3、由驅(qū)動用電源電路20勵磁的閉合側(cè)線圍2a以及斷開側(cè)線閨 2b、設(shè)置在可動子3的外周部并使斷開狀態(tài)或閉合狀態(tài)保持的永磁鐵 5、可動軸9、以及插入軛4內(nèi)部的磁通傳感器6a、 6b構(gòu)成?？蓜幼?3與可動軸9粘合，可動子3構(gòu)成為在軛4的內(nèi)部在可動軸9的軸方 向上基本呈直線地運(yùn)動。圖3中，可動子3與軛4的真空閥側(cè)(上側(cè)) 的端面接觸。
電源電路20通過從外部供給的電源將電荷向內(nèi)部的電容器(未 圖示)充電，根據(jù)從外部給出的閉指令信號或開指令信號，將充電的 電荷對線圏2a或線圏2b進(jìn)行一定時間的放電。
另外，在此處示出了將一次充入電容器的電荷進(jìn)行線圈放電的方 法，但也可以是將從外部電源供給的電流直接對線圏2a或線圏2b通 電的方式。
磁通傳感器6a、 6b如圖3(b)所示，插入設(shè)于軛4上的磁通傳 感器插入孔8。閉合側(cè)磁通傳感器6a以可動子3保持在閉合位置的狀
態(tài)，配置于永磁鐵5的磁通通過的位置。斷開側(cè)磁通傳感器6b以可 動子3保持在斷開位置的狀態(tài)，配置于永磁鐵5的磁通通過的位置。
磁通傳感器6a、 6b是霍爾元件或者在霍爾元件中裝入校正功能 的霍爾IC，從波形取得單元21供給電力，并且將在磁通傳感器6a、 6b的位置計測的磁通變換為電壓或電流并輸出。
波形取得單元21在從接受到開閉指令信號到電源電路20放電完 畢的期間，以一定的采樣間隔對該輸出信號進(jìn)行A/D變換并將變換后 的磁通變化波形數(shù)據(jù)保存于存儲器22。
另外，結(jié)束A/D變換的定時不需要與電源電路20放電完畢的定 時嚴(yán)格一致，預(yù)先在波形取得單元21的內(nèi)部決定即可。
電流傳感器7是使用霍爾IC或分流電阻的直流電流傳感器，但 根據(jù)放電電流波形的條件，也可以使用CT方式的交流電流傳感器。 電流傳感器7將從電源電路20流向線圏2a或線圏2b的電流值變換 為電壓或電流信號并輸出。
波形取得單元21在從接受到開閉指令信號到電源電路20放電完 畢的期間，以一定的采樣間隔對該輸出信號進(jìn)行A/D變換并將變換后 的電流變化波形數(shù)據(jù)保存于存儲器(存儲單元)22。
波形運(yùn)算單元23從存儲器22讀出由波形取得單元21進(jìn)行A/D 變換后的磁通變化波形數(shù)據(jù)以及電流變化波形數(shù)據(jù)，通過后述的過 程，進(jìn)行上述磁通變化波形數(shù)據(jù)和上述電流變化波形數(shù)據(jù)的運(yùn)算，生 成運(yùn)算波形數(shù)據(jù)。將生成的運(yùn)算波形數(shù)據(jù)暫時保存至存儲器22。
狀態(tài)判定單元24根據(jù)保存于存儲器22的運(yùn)算波形數(shù)據(jù)、電流變 化波形數(shù)據(jù)、以及磁通變化波形數(shù)據(jù)，計算致動器的驅(qū)動開始定時、 掃接完畢定時、動作完畢定時、驅(qū)動速度等表示致動器的動作狀態(tài)的 數(shù)值數(shù)據(jù)(狀態(tài)值)。進(jìn)而，判定這些狀態(tài)值是否在預(yù)先決定的狀態(tài) 值的正常范圍內(nèi)，并輸出狀態(tài)判定信號。
進(jìn)而，根據(jù)判定結(jié)果，進(jìn)行例如設(shè)置在開閉裝置盤面、或者盤內(nèi) 的狀態(tài)顯示燈的點亮。此外，可以將狀態(tài)判定結(jié)果通過接點信號、有 線/無線的通信單元向受電設(shè)備的監(jiān)視系統(tǒng)提交。 圖4是說明本發(fā)明的實施方式1的狀態(tài)把握裝置以及開閉控制裝 置的動作的流程圖，示出從閉合狀態(tài)向斷開狀態(tài)移動的斷開時的動 作。如果在步驟Sl中輸入開指令信號，則在步驟S2 步驟S3中， 電源電路20將向電容器充電的電荷向斷開側(cè)線圈2b進(jìn)行一定時間的 放電。另一方面，在步驟S4 步驟S7中，在波形取得單元21中，將 來自電流傳感器7以及磁通傳感器6a、 6b的輸出信號以一定的采樣 間隔進(jìn)行A/D變換，并將變換后的時間性變化波形數(shù)據(jù)保存至存儲器 22。在步驟S8 步驟S10中，在波形運(yùn)算單元23中，讀出存儲在存 儲器22中的磁通變化波形數(shù)據(jù)和電流變化波形數(shù)據(jù)，根據(jù)距電流峰 值位置一定時間前的區(qū)域S中包含的磁通變化波形數(shù)據(jù)和電流變化波 形數(shù)據(jù)決定后述的系數(shù)《、 (5，生成運(yùn)算波形。在步驟Sll中將生成的 運(yùn)算波形保存至存儲器22。在步驟S12中，在狀態(tài)判定單元24中， 從存儲于存儲器22的運(yùn)算波形e提取致動器的動作開始點、掃接完 畢點等特征點，在步驟S13中，利用該提取的特征點上的波形的值和 時刻，根據(jù)運(yùn)算波形f推定致動器的驅(qū)動速度。在步驟S14 ~步驟S16 中，判定推定的驅(qū)動速度值是否在預(yù)先決定的正常范圍內(nèi)，并輸出正 ?；虍惓５呐卸ńY(jié)果。
接下來，詳細(xì)說明磁通傳感器6a、 6b測定的信號、以及來自磁 通傳感器6a、 6b的磁通變化波形數(shù)據(jù)和來自電流傳感器7的電流變 化波形數(shù)據(jù)的運(yùn)算方法。
圖5(a) (f)是示出與可動子3的位置對應(yīng)的電流致動器內(nèi) 部的主要磁通流的圖，圖5 (a)示出了閉合狀態(tài)下的永磁鐵產(chǎn)生的主 要磁通流，圖5(b)則示出了斷開狀態(tài)下的永磁鐵產(chǎn)生的主要磁通流。 此外，圖5(c) ~ (f)示出了永磁鐵5和斷開側(cè)線圏2b生成的磁通 流。另夕卜，磁通線是左右對稱的，而在圖中僅示出了右半邊的磁通線。
如圖5(a)所示，由于永磁鐵5生成的磁通，保持與軛4的接 觸狀態(tài)的力(保持力)對可動子3作用。在該狀態(tài)下，對斷開側(cè)線圏 2b在消除永磁鐵5產(chǎn)生的磁通的方向上接通電流時，如果電流足夠 大，則永磁鐵5產(chǎn)生的保持力消滅，由于線圍2b生成的磁通，可動
子3向下方(斷開方向)移動，接觸于輒4的下側(cè)的面(斷開側(cè)端面)。 在這個狀態(tài)下，由于永磁鐵5產(chǎn)生的磁通，對可動子3產(chǎn)生保持力， 以保持與斷開側(cè)端面的接觸(圖5(b))。在可動子3接觸于斷開側(cè)端 面的狀態(tài)下，如果閉合側(cè)線圏2a通電，則通過同樣的動作，能夠使 可動子3向閉合側(cè)移動并保持在該位置上(圖5(a))。
在可動子3靜止在閉合側(cè)的狀態(tài)下，并且在未進(jìn)行對線團(tuán)2a、 2b的通電的狀態(tài)(圖5(a))下，磁通傳感器6a測定的磁通是永磁鐵
5生成的磁通(l)pM。而實際上，除了小PM外還同時測定了由于軛4磁
化而產(chǎn)生的磁通(J)y。 f將后述。
如果對線圏2b通電，則如圖5 (c)的虛線所示，線團(tuán)2b生成 的磁通(()c—p (j)e由磁通傳感器6a、 6b進(jìn)行測定。
線圏2b生成的磁通流動的路徑有兩條從軛4與可動子3的閉 合側(cè)端面(圖中的上端面)的接觸面通過可動子3的斷開側(cè)端面(圖 中的下端面)流向軛4的路徑(<J)e ~小。)；和從軛4通過永磁鐵5并 通過可動子3的一部分回到軛4的路徑(())e ~ (|)e_2 )。
在軛4與可動子3的閉合側(cè)端面的接觸面處，永磁鐵5生成的磁 通(|)PM的流動方向和線圏2b生成的磁通的流動方向反向。
在(|)c、 (|)c_i、《_2之間，有
小c =小c—1 +令c—2 的關(guān)系。
此外，在(i ~ (|)e—2 )的路徑上，永磁鐵5與可動子3之間有空
氣間隙，永磁鐵5自身也作為空氣間隙而作用，所以有
<|>C—1〉小c—2 的關(guān)系。
在線圏2b生成的磁通分量中，由磁通傳感器6a測定的分量是 <j)cj，由磁通傳感器6b測定的分量是令c。
即使對線圏2b通電，在可動子3開始運(yùn)動前的狀態(tài)下，磁通(|)c、 (|)c—t與對線圏2b的通電電流I成比例。
如圖5(d)所示，如果由于線圏2b的通電電流增大而使可動子
3開始運(yùn)動，則磁通傳感器6a測定的永磁鐵5產(chǎn)生的磁通(J)pm2隨著 可動子3的閉合側(cè)端面與軛4之間的間隙展寬而開始減少。即，永磁
鐵5產(chǎn)生的磁通(J)pm2的大小依賴于可動子3的位置，呈單調(diào)減少的特性。
而關(guān)于線圏2b生成的磁通，在通過傳感器6a的小ej中，在可動 子3的斷開側(cè)端面和軛5之間、閉合側(cè)端面和軛5之間始終有間隙， 即使可動子3移動，斷開側(cè)和閉合側(cè)的間隙的和也不變化，所以(J)CJ 基于可動子3的位置的變化較小，變?yōu)榕c流向線團(tuán)2b的電流值成比 例的大小。
而由斷開側(cè)的磁通傳感器6b計測的磁通是永磁鐵5生成的(|)PM—, 與線圏2b生成的磁通小e的和。隨著可動子3的移動，可動子3的斷 開側(cè)端面與軛5之間的間隙變窄，所以磁通(J)PMj呈單調(diào)增加的特性。
此外，小e的變動的傾向是重合了以下的效果隨著可動子3的移 動軛4與可動子3的閉合側(cè)端面之間的間隙變窄所以(j)e增加的效果；
和小e與線圏2b的通電電流成比例地變化的效果。但由于在從小c流向
(|)c 2的磁通的路徑上，永磁鐵5始終作為空氣間隙存在，所以可動子3
的位置變動產(chǎn)生的I的變化程度比())pmj的變化程度小。
以上的說明是以軛5未磁飽和為前提的說明，而在磁飽和發(fā)生的 情況下，上述的關(guān)系有時不成立。在通常的磁設(shè)計中，可動子3在軛 4的斷開側(cè)或關(guān)閉側(cè)接觸的情況下，有時會引起磁飽和，但可以認(rèn)為 在可動子3移動的情況下不發(fā)生磁飽和。具體地，可以認(rèn)為即使在圖 5(a)中一部分產(chǎn)生磁飽和，在圖5 (c) 、 (d)中也無磁飽和。
此外，圖5 (e)是緊接可動子3移動完畢之后的狀態(tài)，在該時 間點，仍在對線團(tuán)2b進(jìn)行通電，線圏2b生成的磁通《的方向和永磁
鐵5生成的磁通(()pm的方向為同方向，所以有發(fā)生磁飽和的情況。
從可動子3的移動完畢時間點(圖5 (e))經(jīng)過一定時間后(實 際上是從對線圏2b的通電開始經(jīng)過一定時間后)，對線團(tuán)2b的通電 完畢，變?yōu)閳D5 (f)的狀態(tài)。在圖5 (f)中，在圖5 (c)到圖5 (e) 之間，由于由線圏2b對輒4以及可動子3勵磁的影響，在軛4以及
可動子3上殘留剩余磁化，由于該剩余磁化生成磁通(()y、(j)y—p(|)y—2。
因此，磁通傳感器6a計測磁通(()yj，磁通傳感器6b計測永磁鐵5生
成的磁通(()pM加上磁通(j)y后的值。
這樣，由磁通傳感器6a、 6b計測的磁通變化是由可動子3的位 置變化產(chǎn)生的分量和由線圏電流值I的變化產(chǎn)生的分量復(fù)合而成的。 例如，由磁通傳感器6a檢測到的值小6a，作為依賴于可動子3的位置
X的永磁鐵的磁通(|)PM 6a(X)與依賴于可動子3的位置x和線圏2b的電 流值I這兩者的(l)e6a(X，I)的和，可以寫為
(k(t)=小PM一6a(X(t)) + "(X(t)， I(t))( 1 )。
這里，可動子3的位置X、線圏電流I分別依賴于時間t，所以 記為X(t)、 I(t)。
可以認(rèn)為(J)e 6a(X， I)相對于電流值I存在比例關(guān)系，故可以改寫為 (J)e 6a(X， I) = Oe 6a(X).k廣I (2)。
此處，kj為比例系數(shù)。Oo(X)是表示(|)c 63相對于X的關(guān)系的函數(shù)。
(|)PM—6a和①c—6a這兩者都是表示可動子3與軛4的間隙的大小與通 過該間隙的磁通的關(guān)系的函數(shù)，所以若能夠以相同的函數(shù)近似，則可
為
①c一6a (X) = k2,(|)PM 6a (X) ( 3 )。
這里，k2是比例系數(shù)。 由此，有 [式1
(0 -辦M 00 +炎2 ,辦M — 6 ")'炎l J - #W —"力.C1 "1々2 ."0
若判斷令PM^與X的關(guān)系式，則作為
[式2
<formula>formula see original document page 13</formula><formula>formula see original document page 14</formula>
(5)
能夠求出可動子3的位置X與時間t的關(guān)系。
此外，如上所述，①e6a相對于X的變化與(|)PM—63相對于X的變化 相比足夠小的情況下，Oe6a相對于X可以近似為基本恒定，可記為
<formula>formula see original document page 14</formula>)。
這里k3為比例常數(shù)。
其結(jié)果，式(5)變?yōu)?br> <formula>formula see original document page 14</formula>
例如，如果小pm UX)為一次函數(shù)，則可為 <formula>formula see original document page 14</formula>這里，k4、 ks為常數(shù)。
因此，取得可動子3從閉合位置向斷開位置移動之際的、表示來 自磁通傳感器6a、 6b的輸出信號的時間性變化的磁通變化波形，同 樣地，取得表示線圏2b的通電電流的時間變化的波形(表示來自電 流傳感器7的輸出信號的時間性變化的電流變化波形)，之后，通過 對該磁通變化波形和電流變化波形進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算處理，能夠從磁通 變化波形消去電流變化分量，結(jié)果得到的波形成為表示可動子3的位 置的時間變化的波形。
圖6示出了可動子3從閉合位置向斷開位置移動時的可動子3 的位置(波形a )、磁通傳感器6a的輸出(波形b )、磁通傳感器6b 的輸出(波形c)、以及斷開側(cè)線圏2b的通電電流(波形dl)的時 間變化。在圖6中，橫軸是時間，左側(cè)的縱軸是針對電流傳感器7的 輸出信號的標(biāo)尺，右側(cè)的縱軸是針對磁通傳感器的輸出信號的標(biāo)尺。 另外，針對波形a的縱軸是表示可動子3的位置的標(biāo)尺。
波形b從可動子3開始運(yùn)動(時刻T2)到整個移動距離的1/3 之處，輸出單調(diào)變化，1/3以后輸出則基本變平坦。這是由于伴隨可 動子3移動，永磁鐵5生成的磁通在斷開側(cè)流動，而在閉合側(cè)幾乎不 流動。
另一方面，波形C在整個工序中輸出都是單調(diào)變化的。這是由于
致動器在圖7 (a)的A部和B部中變?yōu)榉菍ΨQ的形狀，所以即使可 動子3從斷開側(cè)向閉合側(cè)移動(圖7(a)—圖7(b))，A部的磁
路的磁阻變大，所以在B部磁通(j)pMj也繼續(xù)流動。
作為在步驟Sll中運(yùn)算的運(yùn)算例，圖8示出了對電流變化波形乘 以常數(shù)后從磁通變化波形中減去的結(jié)果。波形e是磁通變化波形b與 對電流變化波形dl乘以系數(shù)a后的結(jié)果的差，波形f是磁通變化波 形c與對電流變化波形dl乘以系數(shù)p后的結(jié)果的差。
此處，以可動子3開始運(yùn)動前波形e以及波形f分別出現(xiàn)平坦區(qū) 域s這樣的條件來決定系數(shù)a、 p。這是由于運(yùn)算結(jié)果的波形e、 f如 式(1)、式(2)所示，必須表示可動子3的位置x和時間t的關(guān)系， 所以可動子3開始移動前，波形e、 f的時間變化應(yīng)該沒有，是以這樣 的理由決定的條件。這里，變平坦這樣的條件，具體地說是決定a、 p 以使在區(qū)域s的范圍內(nèi)波形的時間變化變得極小。
此外，區(qū)域s的決定，可以考慮作為致動器固有的區(qū)域而預(yù)先決 定的方法、作為距電流的峰值位置一定時間前的時間區(qū)域而定義的方 式、根據(jù)磁通傳感器的磁通變化波形推定的方式。
圖8中，若比較運(yùn)算波形e和表示可動子3的位置的波形a，則 在從可動子3動作開始到動作的1/3左右的區(qū)域，得到了與表示可動 子3的位移的波形a間的相關(guān)。特別是再現(xiàn)了可動子3開始運(yùn)動的時 間點(T2)、掃接完畢時間點(T5)。另一方面，雖然可動子3的動 作開始時間點(T2)的靈敏度比運(yùn)算波形e低，但運(yùn)算波形f在整個 行程得到了與表示可動子3的位移的波形a的相關(guān)。
此處，說明系數(shù)a、 p的具體的決定方法。這里，在利用對電容 器充電的電荷驅(qū)動線圏的方式中，根據(jù)線圏驅(qū)動電流的峰值位置決定 平坦區(qū)域s的方式進(jìn)行說明。
首先作為第1過程，決定平坦區(qū)域s(圖4的步驟S8 ~步驟S9 )。
在圖8中，運(yùn)算波形e、 f在緊接放電開始(地點T0)之后值急 劇地發(fā)生了變動，其后出現(xiàn)了平坦的區(qū)域s。致動器的軛5在靜止?fàn)?br> 態(tài)下由于永磁鐵5生成的磁通而磁飽和。放電開始后，線圏生成的磁 通在消除永磁鐵5生成的磁通的方向上發(fā)生。放電電流上升，從輒5 內(nèi)部的磁飽和狀態(tài)解除的時間點到可動子3開始運(yùn)動的時間點之間， 對于線圏電流值I與磁通傳感器的測定值B， 1^B的關(guān)系成立?？梢?認(rèn)為上述的平坦區(qū)域s是磁飽和解除的時間點到可動子3開始動作的 時間。磁飽和解除的時間點由致動器1的結(jié)構(gòu)與線圏電流值大致決定， 所以在相同結(jié)構(gòu)的開閉裝置中是基本相同的時間點。因此，如果預(yù)先 計測磁飽和解除的時間點，作為Tl保存至存儲器22,則能夠決定平 坦區(qū)域s的起始的時間點。此外，如前所述，由于飽和解除的時間點 由線圏電流值來決定，所以圖6中可以將線圏電流值I等于預(yù)先決定 的一定值Ix的時間點作為平坦區(qū)域s的起始的時間點Tl。
接下來，為了決定平坦區(qū)域s的終止的時間點(可動子3開始運(yùn) 動的地點)T2，檢測電流峰值時間點T3。線圏驅(qū)動電流一般具有圖6 所示的波形dl。從電容器的放電開始時間點T0開始，線閨電流以電 容器的靜電電容C與線圍的電感L決定的時間常數(shù)增加，但如果致動 器的可動子3開始運(yùn)動，則電感L急劇增加，所以限制了線圏電流。 由此，電流變化波形dl具有圖6中可見的峰值。可動子3開始運(yùn)動 的定時是在電流峰值時間點之前，但如果是相同結(jié)構(gòu)的致動器，則電 流峰值時間點與可動子3的動作開始時間點呈基本一定的時間間隔。 因此，如果預(yù)先測定這個時間間隔并作為AT保存至存儲器22，則能 夠根據(jù)電流峰值時間點T3將可動子的動作開始時間點T2作為(T3 -AT)來推定。
另外，作為電流峰值時間點的推定方法，對電流值變?yōu)樽畲笾档?時間點附近的變化波形數(shù)據(jù)進(jìn)行二次函數(shù)近似，將近似函數(shù)取極值的 時間點作為峰值時間點。但如果電流傳感器的輸出的噪聲分量足夠 小，則可以將電流值變?yōu)樽畲蟮臅r間點原樣地作為峰值時間點。
此外，在對電流變化波形數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理后的數(shù)據(jù)中，可以將 變?yōu)樽畲笾档臅r間點作為峰值時間點。
此外，由于致動器、電容器電容的結(jié)構(gòu)，第l電流峰值之后，有
時出現(xiàn)笫2電流峰值，有時笫2電流峰值比第1電流峰值還大。這時， 設(shè)第1電流峰值為電流峰值時間點。
作為第2過程，在平坦區(qū)域s、即從T1到T2 ( -T3-AT)的 時間區(qū)域中，針對以下的式(9) 、 (10)表示的Ob、或者式(11)、 (12)表示的Oc的值，依次變化a或卩來評價值，求出Ob或Oc變?yōu)?最小的a、卩的值(圖4的步驟S10)。 [式3
<formula>formula see original document page 17</formula>(9)
<formula>formula see original document page 17</formula>(11)
<formula>formula see original document page 17</formula> (12)
此處，bk、 ck、 Ik是以一定的釆樣周期進(jìn)行A/D變換并保存至存 儲器22的磁通傳感器6a、 6b的變化波形數(shù)據(jù)、以及電流傳感器的變 化波形數(shù)據(jù)。各傳感器的釆樣周期是共同的，數(shù)據(jù)數(shù)各為N個。此外，
[式4<formula>formula see original document page 17</formula>
表示在上述采樣的數(shù)據(jù)之內(nèi)取包含在區(qū)域s中的數(shù)據(jù)的和。進(jìn)而，M 是在采樣的各傳感器的變化波形數(shù)據(jù)中包含在區(qū)域s中的數(shù)據(jù)的個 數(shù)。
另外，在上迷式(11) 、 (12)中，對磁通數(shù)據(jù)ck附加負(fù)號是 補(bǔ)償磁通傳感器6a與磁通傳感器6b的方向的不同，如果把一個磁通 傳感器的方向反轉(zhuǎn)180度，則不需要添加負(fù)號。
進(jìn)而，用該a、 p如下計算運(yùn)算波形e、 f(圖4的步驟S11)。
<formula>formula see original document page 17</formula> (13 )
<formula>formula see original document page 18</formula>(14 )
此處，bi、 Ci表示變化波形數(shù)據(jù)的第i個采樣數(shù)據(jù)，1SiSN。 圖9示出了可動子3從斷開位置向閉合位置移動時的可動子3 的位置(波形a )、磁通傳感器6a的輸出(波形b )、磁通傳感器6b 的輸出(波形c)、以及閉合側(cè)線團(tuán)2a的通電電流(波形d2)的時 間變化。圖9中，橫軸是時間，左側(cè)的縱軸是針對電流傳感器7的輸 出信號的標(biāo)尺，右側(cè)的縱軸是針對磁通傳感器的輸出信號的標(biāo)尺。另 外，針對波形a的縱軸是表示可動子3的位置的標(biāo)尺。
關(guān)于這些波形，與上述相同，根據(jù)可動子3開始運(yùn)動前波形變平 坦這個條件，決定電流變化波形的運(yùn)算系數(shù)Y、 S，如下計算運(yùn)算波形 g、 h。
<formula>formula see original document page 18</formula> (15 )
<formula>formula see original document page 18</formula> (16 )
圖10示出了運(yùn)算磁通變化波形和電流變化波形而得的運(yùn)算波形 g、 h。運(yùn)算波形g以及運(yùn)算波形h從可動子3開始運(yùn)動的時間點到動 作完畢得到與可動子3的位置間的良好的相關(guān)。
接下來，詳細(xì)說明根據(jù)運(yùn)算波形數(shù)據(jù)進(jìn)行表示開閉裝置的狀態(tài)的 參數(shù)、即可動子3的驅(qū)動速度的計算和狀態(tài)判定的過程。
首先，說明斷開動作時(圖4的步驟S12 步驟S16)。在第1 過程中，參照運(yùn)算波形e，根據(jù)該波形數(shù)據(jù)搜索圖11所示的3個特征 點P4、 P5、 P6，計算T4、 T5、 T6。特征點P4是在平坦區(qū)域s之后 值急劇開始下降的點，是表示可動子3的動作開始時間點T4 (與T2 一致的時間點)的點。特征點P5是T4以后單調(diào)減少的波形轉(zhuǎn)為暫時 增加的點，是與掃接彈簧完畢點T5—致的時間點。特征點P6是T5 以后轉(zhuǎn)為減少的波形再度轉(zhuǎn)為增加的點，與可動子3的驅(qū)動完畢點 T6—致。
另外，特征點P5以及特征點P6根據(jù)開閉裝置的結(jié)構(gòu)的不同， 有時不作為從減少轉(zhuǎn)為增加的點出現(xiàn)，而是作為拐點即斜率急劇變化 的點出現(xiàn)。作為搜索這樣的特征點的方法，有與電流峰值點的檢測方
法同樣地將極大、極小值作為特征點的方法、和將波形的2階微分值 的絕對值超過預(yù)先決定的閾值的點作為特征點的方法等。
在第2過程中，參照波形f，求出相當(dāng)于上迷T4以及T6的對間 的波形f的值ft-T4以及ft-T6，取各值的差。在波形f與行程波形a近 似地一致的情況下，該差相當(dāng)于可動子3的驅(qū)動距離L。即，用修正 系數(shù)￡，可得
L = ￡. (ft-T4-ft-T6) (17)。
可動子3的驅(qū)動距離L在同形狀的開閉裝置中為基本一定的值， 所以若計算波形f的差，則作為
式5
可以求出修正系數(shù)￡。
用該修正系數(shù)S，進(jìn)一步修正波形f，作為
Fi = ￡ ( - Ci - Hi) (19 ) 重新求出運(yùn)算波形F。
在第3過程中，根據(jù)波形F在T5處的值和T5 + AT7處的值的 差來計算可動子3的斷開時的驅(qū)動速度v。 AT7是預(yù)先決定的固定值。
[式6
v = ^z^iiZ^kl (20)
a"
另外，此處將掃接完畢時間點T5作為基準(zhǔn)求出速度，但也可以 將特定的時刻或特定的波形F的值作為基準(zhǔn)點求出速度。
在第4過程中，比較速度v與預(yù)先決定的速度的下限值、上限值， 在速度低于下限值的情況下和超過上限值的情況下，判定速度異常， 向外部裝置輸出異常判定信號。
閉合動作時也一樣，可以根據(jù)圖10所示的運(yùn)算波形g、 h進(jìn)行表 示開閉裝置的狀態(tài)的參數(shù)、即可動子3的驅(qū)動速度的計算與狀態(tài)判定。 但是，根據(jù)圖10所示的運(yùn)算波形g、 h難以計算掃接完畢點T5，但 通過檢測可動子的驅(qū)動開始點T4以及驅(qū)動完畢點T6，與斷開動作時
基本一樣，可以從
[式71
,=~~^~~ (21)
M =——^—— (22)
求出針對運(yùn)算波形g以及運(yùn)算波形h的各修正系數(shù)t、 u。
此外，利用該修正系數(shù)t、 u，重新將運(yùn)算波形G、 H作為 Gi = t. ( bi - ) ( 23 )
玩=ir ( - q - ) ( 24 )
求出，根據(jù)新的運(yùn)算波形G、 H，能夠?qū)⑻囟ǖ臅r刻或特定的波 形F的值作為基準(zhǔn)點進(jìn)行閉合時的速度的計算。
比較得到的速度和預(yù)先決定的速度的下限值、上限值( 一般是與 斷開時的值不同的值)，在速度低于下限值的情況下或超過上限值的 情況下，判定速度異常，向外部裝置輸出異常判定信號。
如果斷開動作時的可動子3的驅(qū)動速度下降，則通過掃接彈簧連 結(jié)于可動子3的可動接點的驅(qū)動速度下降，在電力開閉裝置中，斷開 時的電流斷路性能下降。即，即使接點打開電弧電流也繼續(xù)流動，即 使發(fā)生事故時必須切斷電力的狀況下電流也不能切斷，導(dǎo)致亊故的擴(kuò) 大。因此，在檢知到速度下降的情況下需要即刻實施維護(hù)。
如果閉合動作時的可動子3的驅(qū)動速度下降，則閉合時發(fā)生的電 弧電流有可能導(dǎo)致電極熔敷，不能進(jìn)行之后的斷開動作。這種情況下 也同樣需要緊急的維護(hù)。
此外，在斷開動作、閉合動作的任意一種情況下，驅(qū)動速度的降 低都是由驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的機(jī)械性摩擦力上升或驅(qū)動電流量不足等引起 的，可以認(rèn)為是某些機(jī)器異常的征兆。這些異常與驅(qū)動機(jī)器的動作不 良相聯(lián)系的可能性較高，所以同樣需要緊急的維護(hù)。
此外，在可動子3的驅(qū)動速度與預(yù)定的值相比過快的情況下，將 成為驅(qū)動完畢時的機(jī)械性沖擊變大、開閉裝置的使用年限減少的主要 原因。因此，當(dāng)檢測到速度超過的情況下，可以進(jìn)行定期維護(hù)的提前
實施或裝置使用年限的重新評估等的對應(yīng)。
另外，在上述實施方式中，示出了監(jiān)視斷開動作和閉合動作這兩 者的速度的例子。如果考慮機(jī)械性摩擦力在斷開動作/閉合動作中是相 同的程度，則只要僅觀察一個的速度就能推定另 一個的狀態(tài)也相同， 但在電氣上斷開與閉合獨(dú)立的情況較多，也會有僅在斷開動作/閉合動 作的一個中發(fā)生異常摩擦力的情況。此外，由于在斷開動作/閉合動作 中速度的基準(zhǔn)值不同等理由，優(yōu)選兩個都監(jiān)視。
如上所述，根據(jù)本實施方式，根據(jù)運(yùn)算磁通變化波形和電流變化 波形得到的運(yùn)算波形，能夠得知可動子的驅(qū)動速度，根據(jù)該驅(qū)動速度 能夠把握致動器的狀態(tài)、或者由致動器操作的可動接點的狀態(tài)、或者 開閉裝置的狀態(tài)，所以有能得到小型、低價且正確的狀態(tài)把握裝置的 效果。
此外，在電流傳感器7、磁通傳感器6a、 6b的靈敏度變化的情 況下，例如，在將各傳感器的靈敏度分別設(shè)為p、 q、 r而成為
Cj—r.Cj 的情況下，波形F變化為
Fj = ￡ ( - rq - p.p'Ii) ( 25 )。 雖然能重寫為
Fi = ￡j. ( -CiH) (26) 但p和s,僅由在可動子3的驅(qū)動之前出現(xiàn)平坦區(qū)域這一條件、以及 可動子3的驅(qū)動距離為L這兩個條件決定，所以即使傳感器的靈敏度
變動，在求系數(shù)卩和修正系數(shù)￡的時間點該變動被這些系數(shù)吸收，所
以始終得到相同的結(jié)果。對于關(guān)于波形e、 g、 h、 g、 H的系數(shù)a、 y、 5以及修正系數(shù)t、 u，也在求這些系數(shù)的時間點，其變動被這些系數(shù) 吸收，所以始終得到相同的結(jié)果。
因此，通過使用本實施方式的狀態(tài)把握裝置，不需要電流傳感器 和磁通傳感器的初始的校正試驗，并且對于電流傳感器以及磁通傳感
器的靈敏度的隨時間變動也不受影響。
因此用低價的傳感器也能進(jìn)行精度良好的判定。
另外，在永磁鐵生成的磁通和可動子3的位置的關(guān)系中，存在非 線性的相關(guān)關(guān)系，例如有時呈圖12所示的關(guān)系。在有這樣的非線性 的相關(guān)關(guān)系的情況下，例如即使可動子3從最初到最后以一定的速度 運(yùn)動，在例如以波形F為基礎(chǔ)計算的速度中，也被計測為與可動子3 開始運(yùn)動附近相比，驅(qū)動完畢點附近的速度變慢。
因此，在計測掃接完畢點等特定的基準(zhǔn)點的速度的情況下，可以 通過使用該基準(zhǔn)點上的速度修正系數(shù)z來變換為正確的速度。
另外，若以測定值為基準(zhǔn)來決定速度的正常范圍的定義，則不需 要導(dǎo)入速度修正系數(shù)。
在整個區(qū)域內(nèi)都要計算正確的速度的情況下，需要與波形F對 應(yīng)的速度修正系數(shù)。具體地說，磁通傳感器輸出b與可動子3的位置 x之間，有
<formula>formula see original document page 22</formula>( 27 ) 的關(guān)系式或近似的關(guān)系式的情況下，
[式81
<formula>formula see original document page 22</formula> 〈28〉
db/dt為與根據(jù)波形F求出的速度對應(yīng)的值，所以可以將
式91
<formula>formula see original document page 22</formula>
汰
定義為速度修正函數(shù)。
在難以生成x與b的近似式的情況下，也可以采取根據(jù)x與b 的相關(guān)關(guān)系生成離散的速度修正系數(shù)數(shù)據(jù)yj，并作為數(shù)據(jù)庫保存于存 儲器22，在速度計算時使用存儲器內(nèi)的上述數(shù)據(jù)庫的方法。
以上，作為狀態(tài)值，敘述了使用可動子3的驅(qū)動速度的情況，而 作為另外的狀態(tài)量，也可以使用動作開始點上的線圏電流值。此外， 也可以使用速度和動作開始點這兩者。
使用動作開始點的情況與使用速度的情況的做法一樣，導(dǎo)出運(yùn)算
波形e、 f、 g、 h，計算各波形的動作開始點，在該時間點的電流值低 于預(yù)先決定的下限值的情況或超過上限值的情況下，作為異常判定， 進(jìn)行外部的異常判定輸出。
可動子3的動作開始時間點，是可動子3的保持力和線圉產(chǎn)生的 電磁力平衡的點。因此，根據(jù)動作開始點的電流值能夠得知可動子3 的保持力。
動作開始點的電流值的降低表示保持力的降低，考慮到因接觸面 的異常、永磁鐵的退磁而發(fā)生的情況，是開閉裝置的誤動作的原因。
檢知保持力降低的征兆，通過實施驅(qū)動機(jī)構(gòu)的維護(hù)可以將開閉裝 置的誤動作防患于未然。
此外，動作開始點上的電流值的上升表示可動子3的保持力的上 升，但保持力隨時間的上升可以認(rèn)為是靜摩擦力的上升。靜摩擦力的 增大是引起致動器的動作不良的原因，所以通過判定靜止摩擦力從基 準(zhǔn)值增大的征兆，在故障發(fā)生前實施維護(hù)，能夠防止開閉裝置的動作 不良的發(fā)生。
另外，上述實施方式中示出了以下的例子運(yùn)算斷開時的運(yùn)算波 形e、 f和閉合時的運(yùn)算波形g、 h，利用根據(jù)運(yùn)算波形e得到的特征 點，通過運(yùn)算波形f進(jìn)行斷開時的可動子的速度的計算，并且利用根 據(jù)運(yùn)算波形g、 h得到的特征點，通過運(yùn)算波形g、 h進(jìn)行閉合時的可 動子的速度的計算，但所用的運(yùn)算波形也可以是運(yùn)算波形e、 f、 g、 h 中的一個。
此外，也可以利用多個運(yùn)算波形求出斷開時或閉合時的可動子的 速度或者動作開始點的電流值，基于得到的速度或者動作開始點的電 流值來把握開閉裝置的狀態(tài)。
此外，在上述實施方式中，在根據(jù)磁通變化波形和電流變化波形 計算運(yùn)算波形e、 f、 g、 h時，使用了通過運(yùn)算系數(shù)a、 p、 y、 8使磁 通變化波形和電流變化波形線性結(jié)合的運(yùn)算式，但也可以使用在理論 上導(dǎo)出的運(yùn)算式計算運(yùn)算波形。
例如，根據(jù)式(4)所示的<formula>formula see original document page 24</formula>或根據(jù)式(1) 、 (2)求出的關(guān)系式
<formula>formula see original document page 24</formula> ( 30 ) 能夠生成運(yùn)算式。
實施方式2
圖13是示出本發(fā)明的實施方式2的電磁致動器的結(jié)構(gòu)圖(閉合 狀態(tài))。在軛4的內(nèi)面?zhèn)葘嵤┎奂庸ぃ谶@個槽加工部分裝入磁通傳 感器6a、 6b。
與圖3 (b)所示的實施方式1的結(jié)構(gòu)相比，不再需要軛4的孔 加工，因此能夠低價地進(jìn)行制造。 實施方式3
圖14是示出本發(fā)明的實施方式3的電磁致動器的結(jié)構(gòu)圖(閉合 狀態(tài))。磁通傳感器6a、 6b以貼在軛4的內(nèi)表面?zhèn)鹊男螤罟潭ā?br> 通過貼在軛4的角部分等磁通容易飽和的部分上，可以得到按照 輒4內(nèi)部的磁通測定的測定值。
由此不再需要軛4的孔加工，能夠低價地進(jìn)行制造。
實施方式4
圖15是示出本發(fā)明的實施方式4的電磁致動器的結(jié)構(gòu)圖(閉合 狀態(tài))。形成搜索線圏10a、 10b分別以與線圏2a、 2b重疊的形狀巻 成，得到與貫穿搜索線圏10a、 10b的磁通變化率成比例的輸出信號 的結(jié)構(gòu)。
通過對該輸出信號進(jìn)行積分可以求出貫穿搜索線圏10a、 10b的 磁通，可以得到按照在軛4內(nèi)部插入磁通傳感器6a、 6b的情況的輸 出。
實施方式5
圖16是示出本發(fā)明的實施方式6的電磁致動器的結(jié)構(gòu)圖(閉合 狀態(tài))。形成搜索線圏lla、 11b巻在軛4上，得到與貫穿搜索線團(tuán) lla、 lib的磁通變化率成比例的輸出信號的結(jié)構(gòu)。
通過對該信號進(jìn)行積分可以求出貫穿搜索線圏Ua、llb的磁通， 可以得到按照在軛4內(nèi)部插入磁通傳感器6a、 6b的情況的輸出。 實施方式6
在上述各實施方式中，通過運(yùn)算磁通變化波形和電流變化波形來 判定機(jī)器狀態(tài)，但也可以根據(jù)磁通變化波形直接判定機(jī)器狀態(tài)。在圖 17中，像磁通傳感器輸出波形b的t以及u、磁通傳感器輸出波形c 的v那樣，波形的曲率特征性變化的點與可動子的動作開始點、掃接 完畢點、動作完畢點一致。
因此，通過只檢測磁通傳感器的信號，也能簡便地得知可動子3 的動作的特征性時間點，所以能夠根據(jù)這些信息推定開閉裝置的狀 態(tài)。
具體地說，將磁通傳感器輸出波形b、 c的曲率特征性變化的時 間點作為特征點求出，根據(jù)各特征點的時間間隔是否從標(biāo)準(zhǔn)值變動， 可以推定開閉裝置的狀態(tài)。
實施方式7
圖18是示出本發(fā)明的實施方式7的開閉控制裝置的模塊結(jié)構(gòu)圖。 開閉控制裝置40具有波形取得單元(AD變換器)21、存儲單元(存 儲器)22、波形運(yùn)算單元23、狀態(tài)判定單元24、狀態(tài)信息顯示單元 41、狀態(tài)信息發(fā)送單元42、開閉指令發(fā)送單元43、開閉指令控制單 元44、開閉指令輸入單元45以及跳閘信號輸入單元46。
構(gòu)成為從開閉指令發(fā)送單元43能夠?qū)σ粋€或多個驅(qū)動電源20 發(fā)送開指令或者閉指令。開閉指令輸入單元45從外部的控制裝置接 收針對各驅(qū)動電源的開指令信號或閉指令信號。開閉指令控制單元44 根據(jù)輸入到開閉指令輸入單元45的開閉指令信號，從開閉指令發(fā)送 單元43向各個驅(qū)動電源20發(fā)送開閉指令。此外，開閉指令控制單元 44與發(fā)送開閉指令同時地或是經(jīng)過一定時間后，對波形取得單元21 指令A(yù)D變換的開始。驅(qū)動電源20在接收到開閉指令后對致動器1 的線圏2進(jìn)行一定時間的通電。
波形取得單元21讀取從驅(qū)動電源20向致動器l通電的線圏電流
值、以及來自內(nèi)置于致動器l的磁通傳感器(未圖示)的信號，以一
定的采樣間隔重復(fù)所讀取的值的AD變換，在進(jìn)行了預(yù)定的釆樣次數(shù) 或預(yù)定時間的變換后，結(jié)束AD變換，將取得的磁通波形數(shù)據(jù)以及電 流波形數(shù)據(jù)保存于存儲器22。
波形運(yùn)算單元23在AD變換完畢后，進(jìn)行磁通波形數(shù)據(jù)和電流 波形數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，并將運(yùn)算波形數(shù)據(jù)保存至存儲器22。
狀態(tài)判定單元24在波形運(yùn)算處理完畢后，讀取保存于存儲器22 中的運(yùn)算數(shù)據(jù)，計算可動子3的驅(qū)動速度、致動器保持力、致動器靜 止摩擦力等狀態(tài)量，進(jìn)行與預(yù)先保存于存儲器22的各個狀態(tài)量的基 準(zhǔn)值之間的比較，判定故障的程度。即，進(jìn)行需要緊急維護(hù)的重故障 狀態(tài)、需要提前維修時間的輕故障狀態(tài)、或是正常狀態(tài)的判定，將判 定結(jié)果保存至存儲器22。
狀態(tài)顯示單元41根據(jù)狀態(tài)判定單元24的判定結(jié)果，利用LED 的點亮、顯示器.監(jiān)視器等進(jìn)行與故障的程度相應(yīng)的顯示。
狀態(tài)信息發(fā)送單元42通過接點信號、RS-422、網(wǎng)絡(luò)功能，對 外部控制機(jī)器進(jìn)行狀態(tài)信息的發(fā)送。
此外，開閉指令控制單元44在根據(jù)狀態(tài)判定結(jié)果接收到下次的 開閉指令的情況下，判定是否對開閉指令發(fā)送單元43發(fā)送指令。即， 對在前次動作時進(jìn)行了重故障判定的致動器，禁止開閉指令的發(fā)送。
通過進(jìn)行這樣的開閉控制，可以對開閉裝置的動作不良引起的事 故的發(fā)生防患于未然。
另外，在跳閘信號輸入單元46接收到跳閘信號的情況下，無論 是否是重故障狀態(tài)，開閉指令控制單元44從開閉指令發(fā)送單元43發(fā) 送開指令。這是由于在發(fā)生電力機(jī)器的事故的情況下'優(yōu)先進(jìn)行事故阻 斷。
此外，對于處于重故障狀態(tài)的開閉裝置，在接收到跳閘信號的情 況下，在開閉控制裝置44中，通過進(jìn)行對更上位的開閉裝置發(fā)送跳 閘信號或開指令的控制，能夠防止事故的擴(kuò)大。
權(quán)利要求
1.一種狀態(tài)把握裝置，設(shè)置在具備固定鐵芯、構(gòu)成為相對于該固定鐵芯可以移動的可動鐵芯、由驅(qū)動用電源勵磁并使上述可動鐵芯移動的電磁線圈以及設(shè)置在可動鐵芯的外周部的永磁鐵的電磁操作裝置上，并把握上述電磁操作裝置的狀態(tài)，該狀態(tài)把握裝置的特征在于，具備電流測定單元，測定流過上述電磁線圈的電流；磁通測定單元，測定上述固定鐵芯內(nèi)部的磁通；運(yùn)算單元，運(yùn)算表示來自上述電流測定單元的輸出信號的時間變化的電流變化波形和表示來自上述磁通測定單元的輸出信號的時間變化的磁通變化波形，生成運(yùn)算波形；以及狀態(tài)判定單元，求出上述運(yùn)算波形的特征點，根據(jù)該特征點的信息判定上述電磁操作裝置的狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的狀態(tài)把握裝置，其特征在于， 運(yùn)算單元利用使磁通變化波形和電流變化波形通過運(yùn)算系數(shù)線性結(jié)合的運(yùn)算式來生成運(yùn)算波形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的狀態(tài)把握裝置，其特征在于， 運(yùn)算單元將在可動鐵芯的動作開始前運(yùn)算波形具有平坦區(qū)域作為條件求出運(yùn)算系數(shù)，決定運(yùn)算式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的狀態(tài)把握裝置，其特 征在于，狀態(tài)判定單元利用運(yùn)算波形的特征點的信息進(jìn)行可動鐵芯的驅(qū) 動速度的計算，根據(jù)上述驅(qū)動速度的值判定電磁操作裝置的狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的狀態(tài)把握裝置，其特征在于，狀態(tài)判定單元在永磁鐵生成的磁通和可動鐵芯的位置之間存在 非線性的相關(guān)關(guān)系的情況下，基于上述相關(guān)關(guān)系求出速度修正函數(shù)， 利用該速度修正函數(shù)修正特征點上的驅(qū)動速度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的狀態(tài)把握裝置，其特征在于，狀態(tài)判定單元根據(jù)運(yùn)算波形的特征點求出可動鐵芯的動作開始 點，根據(jù)該動作開始點的電流值判定電磁操作裝置的狀態(tài)。
7. —種開閉控制裝置，其特征在于，根據(jù)由權(quán)利要求1至6中 任意一項所述的狀態(tài)把握裝置得到的電磁操作裝置的狀態(tài)，判定故障 的程度，進(jìn)行與上迷故障的程度相應(yīng)的顯示，并且控制重故障發(fā)生時 的開閉操作。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于得到一種能小型化、低價并且高精度的狀態(tài)把握裝置以及具備上述狀態(tài)把握裝置的開閉控制裝置。本發(fā)明的狀態(tài)把握裝置設(shè)在具備固定鐵芯、可動鐵芯、電磁線圈、永磁鐵的電磁操作裝置上，把握上述電磁操作裝置的狀態(tài)，該狀態(tài)把握裝置具備電流測定單元，測定流過電磁線圈的電流；磁通測定單元，測定固定鐵芯內(nèi)部的磁通；運(yùn)算單元，運(yùn)算表示來自電流測定單元的輸出信號的時間變化的電流變化波形和表示來自磁通測定單元的輸出信號的時間變化的磁通變化波形來生成運(yùn)算波形；以及狀態(tài)判定單元，求出運(yùn)算波形的特征點，根據(jù)該特征點的信息判定電磁操作裝置的狀態(tài)。
文檔編號H01H33/666GK101375359SQ20068005291
公開日2009年2月25日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者丸山昭彥 申請人:三菱電機(jī)株式會社