(57)【要約】【課題】  磁路中の磁気抵抗を低減することができ、かつ磁気抵抗の不均一に基づく磁束の不均一を防止する。【解決手段】  電磁アクチュエータは、ヨーク１と、ヨーク１内に可動に設けられたアーマチュア２と、アーマチュア２に固定された操作ロッド５と、ヨーク１内に設けられた磁石３とを備えている。ヨーク１内に、ヨーク１と、アーマチュア２と、磁石３とにより形成された磁路に磁束を発生させるコイル４が設けられている。アーマチュア２外側側面とヨーク１との間に微小ギャップが形成されている。アーマチュア２内部に内部空間２ａが形成され、この内部空間２ａ内にアーマチュア２と微小ギャップを形成する第１追加ヨーク９が設けられている。【選択図】  図１
2006120917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁アクチュエータにおいて、
ヨークと、
ヨーク内に可動自在に設けられたアーマチュアと、
アーマチュアに固定された非磁性体からなる操作ロッドと、
ヨーク内に設けられた磁石と、
ヨーク内に設けられ、ヨーク、アーマチュアおよび磁石により形成された磁路に磁束を発生させるコイルとを備え、
アーマチュア外側側面とヨークとの間に、微小ギャップが形成され、
アーマチュア内部に内部空間が形成され、この内部空間内にアーマチュア内面との間に微小ギャップを形成する第１追加ヨークを設けたことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
ヨークは対向する２側面が開口する貫通孔を有する四角柱形状を含み、アーマチュアはこの貫通孔内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
ヨークの開口側面に、アーマチュアとの間に微小のギャップを形成する第２追加ヨークを設けたことを特徴とする請求項２記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
微小ギャップを形成するアーマチュア外側側面とヨークのうち少なくとも一方の面、または微小ギャップを形成するアーマチュア内面と第１追加ヨークのうち少なくとも一方の面に、磁性材料を混入した樹脂を塗布したことを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
微小ギャップを形成するアーマチュア外側側面とヨークとの間、または微小ギャップを形成するアーマチュア内面と第１追加ヨークとの間に、磁性材料からなるベアリングを配置したことを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】
電磁アクチュエータにおいて、
ヨークと、
ヨーク内に可動自在に設けられたアーマチュアと、
アーマチュアに固定された非磁性体からなる操作ロッドと、
ヨーク内に設けられた磁石と、
ヨーク内に設けられ、ヨーク、アーマチュアおよび磁石により形成された磁路に磁束を発生させるコイルとを備え、
アーマチュア外側側面とヨークとの間に、微小ギャップが形成され、
磁石は磁路に直交する方向に沿って分断されて不連続となる複数部分からなることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項７】
磁石の複数の部分間にヨークの部分が介在することを特徴とする請求項６記載の電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空遮断器や開閉装置の開閉操作を行う操作機構に用いられる電磁アクチュエータに関する。
【従来の技術】
【０００２】
真空遮断器や開閉装置の開閉操作を行う操作機構として、永久磁石とコイルとを用いた電磁アクチュエータが設けられている。
【０００３】
図８および図９は従来の電磁アクチュエータの構成例を示す断面図である。このうち図８の左側は開路状態、右側は閉路状態を示している。図９は開路動作中または閉路動作中における電磁アクチュエータのヨーク１周辺部の断面図を示している。
【０００４】
図８および図９に示すように、ヨーク１内を上下方向に可動するようにアーマチュア２が設けられている。磁石３と、アーマチュア２と、ヨーク１とにより磁路が形成されている。非磁性体製の操作ロッド５の端部には、ワイプばね６を介して真空バルブ８が接続されており、操作ロッド５が上下に動くと、真空バルブ８内の電極が開閉する。また、操作ロッド５には開路ばね７が設けられており、操作ロッド５には開路状態を維持する下向きの力が加えられる。
【０００５】
開路状態で、コイル４にアーマチュア２に上向きの力が印可される向きの電流を通電すると、磁石３による上向きの磁力と、コイル４による上向きの力により、アーマチュア２が上方向に移動する。これにより、操作ロッド５は押し上げられ、真空バルブ８は閉路状態となる。閉路状態では、コイル４には通電せず、磁石３による磁力で閉路状態が維持される。
【０００６】
また、閉路状態で、コイル４にアーマチュア２に下向きの力が印加される向きの電流を通電すると、コイル４による磁束と磁石３による磁束とにより、アーマチュア２およびヨーク１により形成される磁路内の合成磁束が減少し、開路ばねとワイプばねによりアーマチュアが下方向に移動する。これにより操作ロッド５は下方向に移動し、真空バルブ８は開路状態となる（特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特３４４１３６０号公報
【特許文献２】特開２００３−３０８７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電磁アクチュエータにおいては次のような問題がある。
【０００８】
図８において閉路状態での磁路は、アーマチュア２の下側側面とヨーク１間のエアギャップ、アーマチュア２とヨーク１、および磁石３により形成される。図９に示すように開路中および閉路中の磁路は、アーマチュア２の下側側面とヨーク１間のエアギャップ、アーマチュア２、アーマチュア２上部とヨーク１間のエアギャップ、ヨーク１、および磁石３により形成される。エアギャップは透磁率の低い空気からなるため、磁気抵抗が高い。そのため、磁路の磁気抵抗が高くなり、必要な磁石量、必要なコイル２による起磁力が大きくなる。また、アーマチュア２の位置の偏りなどにより、磁気抵抗の不均一が生じると、磁気抵抗の低い経路に磁束が集中し、磁気飽和が生じ、電磁アクチュエータが所定の動作ができなくなる可能性がある。
【０００９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、上記電磁アクチュエータのアーマチュア、ヨーク、磁石により形成される磁路に関する問題を解決するため、アーマチュア、ヨーク、磁石により形成される磁路の磁気抵抗低減と磁気抵抗の不均一による磁束の不均一を防ぐことができる電磁アクチュエータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、電磁アクチュエータにおいて、ヨークと、ヨーク内に可動自在に設けられたアーマチュアと、アーマチュアに固定された非磁性体からなる操作ロッドと、ヨーク内に設けられた磁石と、ヨーク内に設けられ、ヨーク、アーマチュアおよび磁石により形成された磁路に磁束を発生させるコイルとを備え、アーマチュア外側側面とヨークとの間に、微小ギャップが形成され、アーマチュア内部に内部空間が形成され、この内部空間内にアーマチュア内面との間に微小ギャップを形成する第１追加ヨークを設けたことを特徴とする電磁アクチュエータである。
【００１１】
本発明は、ヨークは対向する２側面が開口する貫通孔を有する四角柱形状を含み、アーマチュアはこの貫通孔内に配置されていることを特徴とする電磁アクチュエータである。
【００１２】
本発明は、ヨークの開口側面に、アーマチュアとの間に微小のギャップを形成する第２追加ヨークを設けたことを特徴とする電磁アクチュエータである。
【００１３】
本発明は、微小ギャップを形成するアーマチュア外側側面とヨークのうち少なくとも一方の面、または微小ギャップを形成するアーマチュア内面と第１追加ヨークのうち少なくとも一方の面に、磁性材料を混入した樹脂を塗布したことを特徴とする電磁アクチュエータである。
【００１４】
本発明は、微小ギャップを形成するアーマチュア外側側面とヨークとの間、または微小ギャップを形成するアーマチュア内面と第１追加ヨークとの間に、磁性材料からなるベアリングを配置したことを特徴とする電磁アクチュエータである。
【００１５】
本発明は、電磁アクチュエータにおいて、ヨークと、ヨーク内に可動自在に設けられたアーマチュアと、アーマチュアに固定された非磁性体からなる操作ロッドと、ヨーク内に設けられた磁石と、ヨーク内に設けられ、ヨーク、アーマチュアおよび磁石により形成された磁路に磁束を発生させるコイルとを備え、アーマチュア外側側面とヨークとの間に、微小ギャップが形成され、磁石は磁路に直交する方向に沿って分断されて不連続となる複数部分からなることを特徴とする電磁アクチュエータである。
【００１６】
本発明は、磁石の複数の部分間にヨークの部分が介在することを特徴とする電磁アクチュエータである。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、電磁アクチュエータにおける磁路中の磁気抵抗を低減することができ、かつ磁気抵抗の不均一に基づく磁束の不均一を防止することができる。
【発明の実施の形態】
【００１８】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明による電磁アクチュエータの第１の実施の形態を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、電磁アクチュエータは磁路を形成するヨーク１と、ヨーク１内に可動自在に設けられたアーマチュア２と、アーマチュア２の上部に固定された非磁性体からなる操作ロッド５とを備えている。
【００２０】
ヨーク１内には操作ロッド５を囲んで磁石３が設けられ、さらにヨーク１内であって磁石３の外方には、コイル４が設けられている。このコイル４はヨーク１と、アーマチュア２と、磁石３とにより形成された磁路に対して磁束を発生させるものである。
【００２１】
またアーマチュア２外側側面とヨーク１との間に微小ギャップが形成され、さらにアーマチュア２内部に内部空間２ａが形成されている。この内部空間２ａ内に、アーマチュア２内面との間に微小ギャップを形成する第１追加ヨーク９が設けられ、この第１追加ヨーク９はヨーク１の下部１ａ上に取り付けられている。
【００２２】
開路状態で、コイル４にアーマチュア２に上向きの力が印可される向きの電流を通電すると、磁石３による上向きの磁力と、コイル４による上向きの力により、アーマチュア２が上方向に移動する。これにより、操作ロッド５は押し上げられ、真空バルブ８は閉路状態となる。閉路状態では、コイル４には通電せず、磁石３による磁力で閉路状態が維持される。
【００２３】
また、閉路状態で、コイル４にアーマチュア２に下向きの力が印加される向きの電流を通電すると、コイル４による磁束と磁石３による磁束によりアーマチュア２、ヨーク１，１ａ，９により形成される磁路内の合成磁束が減少し、開路ばね７とワイプばね６とによりアーマチュア２が下方向に移動する。これにより操作ロッド５は下方向に移動し、真空バルブ８は開路状態となる。
【００２４】
図１において、アーマチュア２が上下方向に移動中、磁路はアーマチュア２外側側面とヨーク１との間の微小ギャップに加え、アーマチュア２内面と第１追加ヨーク９との間の微小ギャップにより形成されるので、磁路中における磁気抵抗を低減することができる。
【００２５】
第２の実施の形態
次に図２により本発明の第２の実施の形態について述べる。図２において、ヨーク１は対向する２側面１ｂが開口する貫通孔１ｃを有する四角柱形状を有している。
【００２６】
そしてアーマチュア２は、ヨーク１の貫通孔１ｃ内に配置されている。
【００２７】
他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２８】
第３の実施の形態
次に図３により本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００２９】
図３において、ヨーク１は対向する２側面１ｂが開口する貫通孔１ｃを有する四角柱形状を有している。
【００３０】
そしてアーマチュア２は、ヨーク１の貫通孔１ｃ内に配置されている。
【００３１】
またヨーク１下部に設けられた貫通孔１ｃの一方の側面１ｂに沿って第２追加ヨーク１０が取り付けられている。
【００３２】
他の構成は図１および図２に示す実施の形態と略同一である。図３において、図１に示す第１の実施の形態および図２に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３３】
図３において、アーマチュア２外側側面とヨーク１との間の微小ギャップ、アーマチュア２内面と第１追加ヨーク９との間の微小ギャップ、およびアーマチュア２外側側面と第２追加ヨーク１０との間の微小ギャップによって磁路が形成されるので、磁路中における磁路抵抗を低減することができる。
【００３４】
第４の実施の形態
次に、図４および図５により本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００３５】
図４および図５に示すように、 電磁アクチュエータは磁路を形成するヨーク１と、ヨーク１内に可動自在に設けられたアーマチュア２と、アーマチュア２の上部に固定された非磁性体からなる操作ロッド５とを備えている。ヨーク１内には操作ロッド５を囲んで磁石３が設けられ、さらにヨーク１内であって磁石３の外方には、コイル４が設けられている。このコイル４はヨーク１、アーマチュア２および磁石３により形成された磁路に対して磁束を発生させるものである。
【００３６】
また、アーマチュア２外側側面とヨーク１との間に微小ギャップが形成されている。
【００３７】
さらに、磁石３はコイル４の直上にヨーク１から外方へ露出するように設けられ、この磁石３は磁路に直交する方向に沿って分断されている。このように磁石３は互いに分断された複数の部分３ａ、３ａから構成されている。
【００３８】
図４および図５において、磁石３は磁路に直交する方向に沿って分断された複数の部分３ａ、３ａからなるので、磁石３の各部分３ａによる磁束が分散されやすくなり、磁束の集中を防ぐことができる。
【００３９】
第５の実施の形態
次に図６により本発明の第５の実施の形態について説明する。
【００４０】
図６に示すように、電磁アクチュエータは磁路を形成するヨーク１と、ヨーク１内に可動自在に設けられたアーマチュア２と、アーマチュア２の上部に固定された非磁性体からなる操作ロッド５とを備えている。ヨーク１内には操作ロッド５を囲んで磁石３が設けられ、さらにヨーク１内であって磁石３の外方には、コイル４が設けられている。このコイル４はヨーク１、アーマチュア２および磁石３により形成された磁路に対して磁束を発生させるものである。
【００４１】
またアーマチュア２外側側面とヨーク１との間に微小ギャップが形成されている。
【００４２】
ヨーク１は対向する２側面１ｂが開口する貫通孔１ｃを有する四角柱形状を有している。
【００４３】
そしてアーマチュア２は、ヨーク１の貫通孔１ｃ内に配置されている。
【００４４】
さらに磁石３はヨーク１の上部において、ヨーク１から外方へ露出するように設けられている。この場合、磁石３は２つに分断された一対の部分３ａ、３ａからなり、各部分３ａ、３ａは操作ロッド５近傍部分を境に互いに分離している。そして磁石３の各部分３ａ、３ａ間に、ヨーク１の部分が介在している。
【００４５】
図６において左側のヨーク１と磁石３の左側の部分３ａにより一方の磁路が形成され、右側のヨーク１と磁石３の右側の部分３ａにより他方の磁路が形成される。このためヨーク１全体として磁束の集中を防ぐことができる。
【００４６】
第６の実施の形態
次に図７により本発明の第６の実施の形態について説明する。
【００４７】
図７に示す第６の実施の形態は、互いに分断された部分３ａ、３ａからなる磁石３をコイル４上に配置したものであり、かつ、磁石３はヨーク１の上方において外方へ露出している。
【００４８】
また、磁石３の各部分３ａ、３ａはヨーク１上面から降下している。
【００４９】
他の構成は図４および図５に示す第４の実施の形態および図６に示す第５の実施の形態と略同一である。
【００５０】
図７において、図４および図５に示す第４の実施の形態および図６に示す第５の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５１】
図７において、磁石３の各部分がヨーク１上面から降下しているため、磁石３による周囲への磁束の漏れが減少し、磁束の不均一を防ぐことができる。
【００５２】
第７の実施の形態
次に本発明の第７の実施の形態について説明する。
【００５３】
第７の実施の形態は、図１乃至図７に示す各実施の形態において、アーマチュア２とヨーク１との間、アーマチュア２と第１追加ヨーク９との間、およびアーマチュア２と第２追加ヨーク１０との間の微小ギャップを形成する少なくとも一方の面に、磁性材料を混入した樹脂を塗布したものである。
【００５４】
このように透磁率の高い磁性材料を混入した樹脂を塗布することにより、磁路中の磁気抵抗をより低減することができる。
【００５５】
なお、アーマチュア２とヨーク１との間、アーマチュア２と第１追加ヨーク９との間、およびアーマチュア２と第２追加ヨーク１０との間の微小ギャップのいずれかに、磁性材料を混入した樹脂の代わりに磁性材料からなるベアリングを設け、磁路中の磁気抵抗を低減してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による電磁アクチュエータの第１の実施の形態を示す側断面図。
【図２】本発明による電磁アクチュエータの第２の実施の形態を示す斜視図。
【図３】本発明による電磁アクチュエータの第３の実施の形態を示す斜視図。
【図４】本発明による電磁アクチュエータの第４の実施の形態を示す側断面図。
【図５】本発明による電磁アクチュエータの第４の実施の形態を示す斜視図。
【図６】本発明による電磁アクチュエータの第５の実施の形態を示す斜視図。
【図７】本発明による電磁アクチュエータの第６の実施の形態を示す側断面図。
【図８】従来の電磁アクチュエータを示す図。
【図９】従来の電磁アクチュエータを示す図。
【符号の説明】
【００５７】
１  ヨーク
１ａ  下部
１ｂ  側面
１ｃ  貫通孔
１ｄ  部分
２  アーマチュア
３  磁石
３ａ  部分
４  コイル
５  操作ロッド
９  第１追加アーマチュア
１０  第２追加アーマチュア
【図１】
2006120917.tif 000003
【図２】
2006120917.tif 000004
【図３】
2006120917.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006120917.tif 000007
【図６】
2006120917.tif 000008
【図７】
2006120917.tif 000009
【図８】
2006120917.tif 000010
【図９】
2006120917.tif 000011