(57)【要約】【課題】従来の電力送配電系統に用いられる開閉装置を駆動する操作装置は、操作装置のヨークと可動子間との保持力を同じとする構成であり、可動子を駆動するコイルの起磁力はその駆動方向によらず同一であり、また開閉装置には駆動をアシストするバネが２個用いられているのを、開閉装置の開、閉時に必要、十分な保持力を有する永久磁石配置を行うとともに、コイル起磁力を保持状態に応じた駆動力を発生させる操作装置とまたバネ機構を１個とする開閉装置を提供する。【解決手段】操作装置の可動子に取り付けられた永久磁石の取付位置が、ヨークの第１の部位で保持されたとき、ポールと対向した位置となり、ヨークの第２の部位で保持されたときポールに対し、第２の部位に偏って対向した位置となるようにした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーク内を移動する可動子を備えた操作装置であって、前記ヨークには対向するポールと、第１および第２のコイルが設けられているとともに、前記可動子が接する第１および第２の部位を有しており、
前記可動子には永久磁石が取り付けられており、前記第１または第２のコイルが励磁されると、前記ヨークの第２または第１の部位に向けて前記可動子が所定のストローク移動し、前記永久磁石によって前記ヨークの第２または第１の部位に保持されるものであり、前記可動子が前記ヨークの第１の部位に保持されたとき、前記永久磁石が前記可動子上において、前記ポールに対向した位置となるとともに、前記ヨークの第２の部位で保持されたとき、前記ポールに対して前記ヨークの第２の部位方向に偏って対向した位置となるよう取り付けられていることを特徴とする操作装置。
【請求項２】
前記第１のコイルの起磁力が、前記第２のコイルの起磁力より小さいものであることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
【請求項３】
前記第１のコイルと第２のコイルとは、それぞれ別の電源で、前記可動子が前記ヨークに保持されている状態に対応して、それぞれ個別に励磁されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の操作装置。
【請求項４】
前記可動子が前記ヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、前記可動子の端面と前記ヨークの第１または、第２の部位との間の磁気的空隙長が違うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項５】
前記可動子が前記ヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、前記可動子の端面と、前記ヨークの第１または、第２の部位との間の磁気的空隙長が違うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の操作装置。
【請求項６】
前記可動子が前記ヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、前記第１、第２のコイルが別電源によって互いに異なる極性で同時に励磁されることによって、前記可動子が前記ヨークの第１または第２の部位から引き離されて所定のストロークを移動することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項５のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項７】
前記第１と第２のコイルに極性切換器が設けられており、前記ヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、前記第１、第２のコイルが同一電源で互いに異なる極性で同時に励磁されることによって、前記可動子が前記ヨークの第１または第２の部位から引き離されて所定のストロークを移動することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項５のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項８】
前記第１のコイルの巻き数が、前記第２のコイルの巻き数より少ないことを特徴とする請求項２〜請求項７のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項９】
前記第１と第２のコイルは、それぞれ所定の起磁力を有した第１のａ、第１のｂおよび第２のａ、第２のｂのコイルとで構成されており、前記第１のａとｂおよび第２のａとｂコイルとはそれぞれ逆極性となるよう巻かれており、前記ヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、前記第１のｂと第２のａコイルまたは第１のａと第２のｂコイルが同一電源で同時に励磁されることによって前記可動子が前記ヨークの第１または第２の部位から引き離されて所定のストロークを移動することを特徴とする請求項１または請求項４のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項１０】
前記第１のａ、第１のｂコイルは同じコイル巻き数を有し、また第２のａ、第２のｂのコイルも同じ巻き数を有し、前記第１のａ、第１のｂコイルのそれぞれの巻数が前記第２のａ、第２のｂのそれぞれの巻数より少ないことを特徴とする請求項９に記載の操作装置。
【請求項１１】
前記ポールから前記ヨークにつながる個所に、穴を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項１２】
前記永久磁石は、前記可動子に保持部材でもって取り付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項１３】
前記永久磁石は、前記可動子に設けられた溝に挿入されるとともにカバーで保持されて取り付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項１４】
前記永久磁石は、前記可動子の軸方向に分割、配置して取り付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項１５】
前記永久磁石は、前記可動子の軸方向と直角方向に分割、配置して取り付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項１６】
前記ヨークの第１の部位に接する前記可動子の端面に磁性体片を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項１７】
前記ヨークの第２の部位に非磁性材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項１８】
開閉器と、前記開閉器の開閉駆動を行う操作装置と、前記開閉駆動をアシストするバネとを備えた開閉装置であって、前記操作装置は前記請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載の操作装置を使用したことを特徴とする開閉装置。
【請求項１９】
前記バネは、前記開閉器を閉状態から開状態に駆動させる際にアシストするよう設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電力送配電系統に用いられている開閉器を駆動する操作装置およびその操作装置を使用した開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、例えばＥＰ　０　７２１　６５０　Ｂ１号公報に記載された従来の開閉装置５００の概略を示す図である。
図において１００は操作装置であり、２００は操作装置に直結され、電路の開閉を行う開閉器である。３００、３０１はバネであり操作装置１００の上・下部に２箇所設けられ、操作装置１００によって開閉器２００の開閉駆動を行う際その開閉駆動をアシストするものである。
前記操作装置１００は図８に示すように、左右側ヨーク２０１、２０２と、上・下ヨーク２０３、２０４のそれぞれが一体化して打ち抜かれた磁性鋼板を積層したヨーク２５０と左右側ヨークのポール部２０１ａ、２０２ａに取り付けられた永久磁石２０５と、ヨーク２５０内に所定のストロークを移動可能な可動子２０６と、第１、第２のコイル２０７、２０８とで構成されている。なお、この第１、第２のコイル２０７、２０８は等しい起磁力（ＡＴ）を有するものが設けられている。そして、可動子２０６には上・下ヨーク２０３、２０４を貫通して前記開閉器２００につながるロッド２０９が設けられている。なお、前記永久磁石２０５と可動子２０６との間には空隙ｇが設けられている。
前記可動子２０６は永久磁石２０５の起磁力によって例えば上ヨーク２０３の第１の部位２０３ａに保持されているとする。そして第２のコイル２０８を永久磁石と同一極性となるよう励磁することにより、上ヨーク２０３に保持されている可動子２０６は保持力を打ち消されると共に、下ヨーク２０４側に所定のストロークを移動して下ヨーク２０４に達し前記第２のコイル２０８の励磁を止めると永久磁石２０５の起磁力によって下ヨーク２０４の第２の部位２０４ａに保持される。前記所定のストローク長は前記開閉器２００の例えば接点２１０を開とするに必要な値である。図８に示す例では可動子２０６は下ヨーク２０４の第２の部位２０４ａに保持されており、上ヨーク２０３との間に前記ストロークに相当する空隙Ｇを有している。なお、前記バネ３０１は前記第２のコイル２０８を励磁して可動子２０６の移動が開始される際、ロッド２０９を介して前記開閉器２００の接点を開放駆動をアシストするものであり、図８に示す状態から接点閉とする場合は、図９に示した上部のバネ３００がアシストをする。
次に第１のコイル２０７を同様に励磁すると、可動子２０６は図８に示す上ヨーク２０３側に移動して開閉器２００の接点２１０を閉とするとともに、上ヨーク２０３の第１の部位２０３ａに保持される。
前記上・下ヨーク２０３、２０４の第１、第２の部位２０３ａ、２０４ａにおける永久磁石２０５は開閉器２００の接点の開または閉状態において、地震やその他の衝撃等による外部からの力によって、その開、閉状態が支障なく保たれるのに必要・十分な保持力を有するものである。
【０００３】
次に可動子２０６の動作原理を図７（ａ）〜（ｃ）によって説明する。なお、この図７は図の上部に開閉器２００を設けた例を示しており、前述した図９とはその位置が異なるものである。
（１）図７（ａ）は接点２１０が閉状態であり、可動子２０６は上ヨーク２０３の第１の部位２０３ａに保持されていて、第１、第２のコイル２０７、２０８は励磁されていない場合である。この状態において、永久磁石２０５は二つの磁気回路Ｌ１とＬ２を形成し、それぞれの磁束ΦＰＭ１とΦＰＭ２を発生する。ΦＰＭ１の経路（Ｌ１）の方が磁気抵抗が低いためΦＰＭ１≫ΦＰＭ２となる。そのため可動子２０６と上ヨーク２０３との間に吸引力が発生する。ここで吸引力Ｆ＝Φ２／Ｓ／μ０＝Ｂｇ２Ｓ／μ０で表され、Ｂｇはギャップでの磁束密度、Ｓは可動子２０６と上ヨーク２０３が接する面積である。
（２）次に第２のコイル２０８を励磁すると、図７（ｂ）に示すように磁束Φｃｏｉｌ２−１とΦｃｏｉｌ２−２が発生する。永久磁石２０５が発生している磁束ΦＰＭ１、ΦＰＭ２と合成して、ΦＰＭ２＋Φｃｏｉｌ２−１＞ΦＰＭ１−Φｃｏｉｌ２−２になると、可動子２０６を下ヨーク２０４の方向に引っ張る力が発生する。
（３）可動子２０６が上ヨーク２０３から離れると、ΦＰＭ２＋Φｃｏｉｌ２−１≫ΦＰＭ１−Φｃｏｉｌ２−２となるので、図７（ｃ）に示すように可動子２０６は所定のストローク移動して下ヨーク２０４の第２の部位２０４ａに到達する。
（４）ここで第２のコイル２０８の励磁を止めると、ΦＰＭ１≪ΦＰＭ２となり、同じく図７（ｃ）に示すように可動子２０６は下ヨーク２０４の第２の部位２０４ａに保持される。
【０００４】
以上のように可動子２０６がヨーク２５０内で所定のストローク移動することにより、可動子２０６に直結されたロッド２０９に取り付けられている開閉器２００の接点２１０を開とすることにより電力送配電系統の電流遮断が行われる。
【０００５】
なお、前記図７（ｃ）に示した接点２１０の開状態から、図７（ａ）の接点２１０閉状態にするには、第１のコイル２０７を励磁することにより前記と同原理で可動子２０６が上ヨーク２０３の方向に移動し、第１のコイル２０７の励磁を止め永久磁石２０５の磁束ΦＰＭ１により可動子２０６は上ヨーク２０３の第１の部位２０３ａに保持されるとともに、開閉器２００の接点２１０が閉、電流の投入が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の開閉装置５００に使用されている操作装置１００では、可動子２０６が上・下ヨーク２０３、２０４に保持される力が等しく、つまり可動子２０６の上・下保持状態における永久磁石の作るΦＰＭ１が等しい。そのため第１、第２のコイル２０７、２０８には同程度の起磁力で可動子２０６を上・下ヨーク２０３、２０４から引き離す必要であった。すなわち、第１、第２のコイル２０７、２０８共に同一コイル巻数のものが採用されていた。
しかしながら、開閉装置５００の操作装置１００では閉極時には数千ニュートンの保持力が必要とされるが、開極状態では必要な保持力は数百ニュートン程度である。つまり、開極状態から閉極状態に動作するとき、すなわち、前述した図７（ｃ）から図７（ａ）に動作するとき、第１のコイル２０７の起磁力は、この従来例の場合流す電流値はその逆の動作に比べて少なくてよいにもかかわらず、その配慮がなされてなかった。つまり、不経済的な構成の操作装置が採用されていた。そして、従来の操作装置では電流値を開、閉状態で異なるよう制御する配慮もなされていなかった。
【０００７】
この発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、開閉装置の開極状態において、操作装置は例えば数百ニュートン程度の保持力を発生し、一方閉極状態においては、例えば数千ニュートン程度の保持力を発生する、すなわち開極状態保持力＜閉極状態保持力となる構成を採用することにより、構造の小型化を図るとともに、低コストの操作装置および開閉装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る操作装置は、ヨーク内を移動する可動子を備え、前記ヨークには対向するポールと、第１および第２のコイルが設けられているとともに、前記可動子が接する第１および第２の部位を有しており、
前記可動子には永久磁石が取り付けられており、前記第１または第２のコイルが励磁されると、前記ヨークの第２または第１の部位に向けて前記可動子が所定のストローク移動し、前記永久磁石によって前記ヨークの第２または第１の部位に保持されるものであり、前記可動子が前記ヨークの第１の部位に保持されたとき、前記永久磁石が前記可動子上において、前記ポールに対して対向した位置となるとともに、前記ヨークの第２の部位で保持されたとき、前記ポールに対して前記ヨークの第２の部位方向に偏って対向した位置となるよう取り付けられているものである。
【０００９】
また、前記第１のコイルの起磁力が、前記第２のコイルの起磁力より小さいものである。
【００１０】
また、前記第１のコイルと第２のコイルとは、それぞれ別の電源で、前記可動子が前記ヨークに保持されている状態に対応して、それぞれ個別に励磁されるものである。
【００１１】
また、前記可動子が前記ヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、前記可動子の端面と前記ヨークの第１、第２の部位は磁気的空隙長が違うものである。
【００１２】
また、前記可動子が前記ヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、前記第１、第２のコイルを別電源によって互いに異なる極性で同時に励磁されることによって前記可動子が前記ヨークの第１または第２の部位から引き離されて所定のストロークを移動するものである。
【００１３】
また、前記第１または第２のコイルに極性切換器が設けられており、前記ヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、前記第１、第２のコイルを同一電源で互いに異なる極性で同時に励磁されることによって、前記可動子が前記ヨークの第１または第２の部位から引き離されて所定のストロークを移動するものである。
【００１４】
また、前記第１のコイルの巻き数が、前記第２のコイルの巻き数より少ないものである。
【００１５】
また、前記第１および第２のコイルは、それぞれ所定の起磁力を有した第１のａ、第１のｂおよび第２のａ、第２のｂのコイルで構成されており、前記第１のａとｂおよび第２のａとｂコイルとはそれぞれ逆極性となるよう巻かれており、前記ヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、前記第１のｂと第２のａコイルまたは第１のａと第２のｂコイルが同一電源で同時に励磁されることによって前記可動子が前記ヨークの第１または第２の部位から引き離されて所定のストロークを移動するものである。
【００１６】
また、前記ポールから前記ヨークにつながる個所に、穴を設けたものである。
【００１７】
また、前記永久磁石は、前記可動子に保持部材でもって取り付けられているものである。
【００１８】
また、前記永久磁石は、前記可動子に設けられた溝に挿入されるとともにカバーで保持されて取り付けられているものである。
【００１９】
また、前記永久磁石は、前記可動子の軸方向に分割、配置して取り付けられているものである。
【００２０】
また、前記永久磁石は、前記可動子の軸方向と直角方向に分割、配置して取り付けられているものである。
【００２１】
また、前記ヨークの第１または第２の部位に接する前記可動子の端面外部に磁性体片を設けたものである。
【００２２】
また、前記ヨークの第２の部位に非磁性材を設けたものである。
【００２３】
また、開閉器と、前記開閉器の開閉駆動を行う操作装置と、前記開閉駆動をアシストするバネとを備えた開閉装置であって、前記操作装置は前記した［０００８］〜［００２２］のいずれか１項に記載の操作装置を使用した開閉装置である。
【００２４】
また、前記バネは、開閉器を閉状態から開状態に駆動させる際にアシストするよう設けられたものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による操作装置１００を図１（ａ）、図１（ｂ）に基づいて説明する。
図において、１はヨーク、２は可動子、３１は第１のコイル、３２は第２のコイル、４は可動子２に取り付けられている永久磁石、６はポール、７はヨーク１の第１の部位、８は第２の部位、１１は可動子２に連結されたロッドである。そして図１（ａ）は可動子２がヨーク１の第１の部位７で保持されている状態を示しており、この状態がロッド１１に直結された開閉器２００の接点２１０の閉極状態である。一方図１（ｂ）は可動子２がヨーク１の第２の部位８で保持されている状態を示しており、開閉器２００の接点２１０は開極状態である。可動子２に取り付けられている永久磁石４には図１では図示省略されているが、後述する図３または図４に示す永久磁石の保持部材１２またはカバー１３とポール６間にはギャップｇを有し、かつ可動子２とヨーク１の第１または第２の部位７、８との間には可動子２が移動する所定のストロークに相当する磁気的空隙Ｇを有している。
第１のコイル３１のコイル巻線の巻き数は、第２のコイル３２のそれに比較して少なく、同一電流を通電した場合、第１のコイルＡＴ＜第２のコイルＡＴとなる。つまり第１コイル３１の起磁力＜第２コイル３２の起磁力となる。
【００２６】
可動子２に取り付けられた永久磁石４と、ポール６との位置関係を図１（ａ）と図１（ｂ）とを対照して説明する。図１（ａ）において、可動子２がヨーク１の第１の部位７に保持されたとき、所定の長さを有する永久磁石４がポール６に対して軸方向に対向した位置となるように、永久磁石４が可動子２に対して取り付けられている。
このような可動子２に前記のような位置関係でもって取り付けられた永久磁石４は、可動子２がヨーク１の第２の部位８に移動し、保持されたときには、図１（ｂ）に示すように、ポール６に対して前記ヨーク１の第２の部位８にＬＰ分偏って対向した位置にくる。このように本願発明の実施の形態１では可動子２に永久磁石４を取り付け、ポール６に対する永久磁石４の取り付け位置関係を前述のように定めているので、後述するように、従来例では得ることのできなかった効果を奏するものである。
【００２７】
次に操作装置１００の動作原理について図２（ａ）〜図２（ｃ）に基づいて説明する。
（１）図２（ａ）は開閉器２００の接点２１０が閉状態であり、可動子２はヨーク１の第１の部位７に保持されており、第１、第２のコイル３１、３２は励磁されていない。この状態において、永久磁石４は二つの磁気回路Ｌ１とＬ２を形成し、それぞれの磁束ΦＰＭ１とΦＰＭ２を発生する。磁気回路Ｌ２には磁気的空隙Ｇを有しているためにΦＰＭ１の経路の方がΦＰＭ２の磁気抵抗より低くΦＰＭ１≫ΦＰＭ２となり、可動子２とヨーク１の間で吸引力が発生する。この吸引力は従来例の式で示される。
（２）第２のコイル３２を永久磁石４と同極性となるように励磁すると、図２（ｂ）に示すように磁束Φｃｏｉｌ２−１とΦｃｏｉｌ２−２が発生する。永久磁石４が発生している磁束ΦＰＭ１、ΦＰＭ２と合成して、ΦＰＭ２＋Φｃｏｉｌ２−１＞ΦＰＭ１−Φｃｏｉｌ２−２になると、可動子２をヨーク１の第２の部位８方向に引っ張る力が発生する。
（３）可動子２がヨーク１の第１の部位７から離れると、ΦＰＭ２＋Φｃｏｉｌ２−１≫ΦＰＭ１−Φｃｏｉｌ２−２となるので、図２（ｃ）に示すように可動子２は空隙Ｇに相当する所定のストローク移動してヨーク１の第２の部位８に到達する。
（４）ここで第２のコイル３２の励磁を止めると、同じく図２（ｃ）に示すように可動子２はヨーク１の第２の部位８に保持される。
【００２８】
以上のように可動子２がヨーク１内で所定のストローク移動することにより、可動子２に連結され開閉器２００の接点２１０を開とすることにより、電力送配電系統の電流遮断が行われる。
【００２９】
ここで本実施の形態１におけるポール６に対する可動子２に取り付けた永久磁石４の位置に基因する磁束量について説明する。図２（ａ）に示す状態では永久磁石４は可動子２の軸方向（移動方向）にポール６に対向した位置になるよう構成されている。この時ヨーク１の第１の部位７に保持される可動子２を通る磁束はΦＰＭ１である。
一方、可動子２に取り付けられた永久磁石４は、可動子２と共に所定のストローク移動して図２（ｃ）の状態でヨーク１の第２の部位８に保持されると、前述した図１（ｂ）にも示したようにポール６に対して第２の部位８方向に距離ＬＰだけ偏って対向した位置となる。この時ヨーク１の第２の部位８に保持される可動子２を通る磁束はΦＰＭ２である。
前記図２（ｃ）に示すΦＰＭ２は図２（ａ）のΦＰＭ１に比較すると、ΦＰＭ２＜ΦＰＭ１となる。このことは次に説明する開閉器２００の接点２１０の開極状態つまり図２（ｃ）から接点閉状態つまり図２（ａ）の状態に可動子２を移動させようとするとき（前述の図２（ａ）→図２（ｃ）の逆動作を行う）可動子２とヨーク１の第２の部位８間の保持力（吸引力）が小さいため、可動子２をヨーク１の第１の部位７の方向へ引っ張る力つまりコイル３１の励磁による起磁力を前記接点閉→開の動作に比べ少なくすることができる。このように本実施の形態１による構成では、接点２１０の閉極維持時（図２（ａ））に必要な保持力約数千ニュートンと、開極維持時（図２（ｃ））に必要な保持力約数百ニュートンをポール６に対する永久磁石４の取り付け位置関係によって区別して発生することが可能な構成となっている。
【００３０】
図２（ｃ）に示した接点２１０の開状態から、図２（ａ）の閉状態にするには、第１のコイル３１を励磁することにより前記と同様の動作原理で可動子２がヨーク１の第１の部位７の方向に移動後、永久磁石４によって第１の部位７で保持される。この場合、前記したように図２（ｃ）に示す状態での保持力が小さいため第１のコイル３１の起磁力（ＡＴ）は第２のコイル３２のそれに比較して少なくてすむ。例えば第１、第２コイル３１、３２の通電値が同一ならば第１のコイル３１のコイル巻数は第２のコイル３２より少なくてよい。またさらに、本実施の形態１による操作装置１００を使用した、例えば図６に示す開閉装置５００は従来の図９に示したアシストバネ３００、３０１の接点開→閉をアシストする一方のバネを省略した１個のバネ３００ａが示してあり、このように開閉装置５００の小型化、低コスト化、メンテナンス性向上等の優れた効果を合わせて奏する。
【００３１】
実施の形態２．
前記実施の形態１では、可動子２がヨーク１の第１の部位７または第２の部位８で保持されている状態から引き離そうとする際、第１のコイル３１または第２のコイル３２をそれぞれ保持状態に応じて単独に永久磁石４と同極性となるよう励磁を行う例を示したが、この実施の形態２では、前記第１、第２のコイル３１、３２をそれぞれ別の電源で異なる極性で同時に励磁してもよい。その際、ΦＰＭ１−Φｃｏｉｌ２−１＜Φｃｏｉｌ２−２−ΦＰＭ２となるように第２コイル３２の起磁力を設定する。つまり第２のコイル３２に流す電流値を制御する。
すなわち、例えば前記図２（ｂ）では第２のコイル３２を永久磁石４と同極性に励磁しているが、これに加えて第１のコイル３１を第２のコイル３２とは逆極性となるように励磁すると、可動子２がヨーク１の第１の部位７で保持されている磁束ΦＰＭ１をさらに強く打ち消すように作用する。このことにより開閉装置２００の接点２１０の保持状態から動き出すまでの時間が短くなり応答特性が向上するとともに、三相回路等に用いられる開閉装置５００の制御の自由度の向上や多様性が得られる。
【００３２】
実施の形態３．
この実施の形態３では、前記第１、第２のコイル３１、３２のコイル巻き数を同一とし、つまり同体格のコイルとし、それぞれ別の電源により前記実施の形態２で示したと同様な方法で励磁を行う。この際、第１のコイル３１を励磁する電源は第２のコイル３２を励磁する電源に比較して電流値の小さな定格を有するものでよい。このような構成では電源容量の適正化が行えるとともに、接点２１０の始動時間が短縮され、また、開閉装置５００の制御の自由度の向上、多様性が得られる。
【００３３】
実施の形態４．
前記実施の形態２および３では、コイル電源を別電源としたが、この実施の形態４では同一電源を用い、第１、第２のコイル３１、３２に極性切換器を設けて、前記ヨーク１の第１の部位７または第２の部位８に可動子２が保持されているとき、その部位から可動子２を引き離す力が発生するよう異なる極性となるように極性切換器を互いに切り替えて、同時に励磁を行うものである。このような構成を採用することにより、前記実施の形態２、３と同様の効果を奏する。
【００３４】
実施の形態５．
この実施の形態５では、前記第１のコイル３１をそれぞれ同じコイル巻数で所定の起磁力を有した第１のａコイル３１ａおよび第１のｂコイル３１ｂで構成されるとともに、前記第２のコイル３２が同様にそれぞれ同じコイル巻数で所定の起磁力を有した第２のａコイル３２ａおよび第２のｂコイル３２ｂで構成され、前記第１のａコイル３１ａ、第１のｂコイル３１ｂおよび第２のａとｂのコイル３２ａ、３２ｂはそれぞれ逆極性となるように巻かれている（例えば第１のａと第２のａコイルは時計方向巻き、第１のｂと第２のｂコイルは反時計方向巻きとする）。かつ第１のａ、ｂコイル３１ａと３１ｂのコイル巻き数は第２のａ、ｂコイル３２ａ、３２ｂのコイル巻き数より少ないものが用いられている。そしてこれらのコイルは同一電源で同時に励磁されるものであり、コイル励磁の組み合わせは動作原理で述べる。
このような構成の動作装置１００の動作原理を図１、図２を借りて以下に説明する。
図２（ｂ）の可動子２の移動開始状態では、例えば第１のｂコイル３１ｂと第２のａコイル３２ａとを同一電源で同時に励磁すると、ヨーク１の第１の部位７に保持されている可動子２は引き離されてヨーク１の第２の部位８に向かって移動開始する。図２（ｃ）の接点２１０開の状態となると、コイル励磁を止める。次に図２（ｃ）の接点２１０開から図２（ａ）の接点２１０閉の状態に可動子２を移動させようとする場合には、第１のａコイル３１ａと、第２のｂコイル３２ｂを同時に励磁するとヨーク１の第２の部位８に保持されている可動子２は引き離されてヨーク１の第１の部位７に向かって移動開始する。そして図２（ａ）の接点２１０閉の状態となるとコイル励磁を止める。このような構成は、前記実施の形態２、３と同様の効果に加え、コイル励磁の組み合わせの多様性がより増え、操作装置１００の用途の多様性が増す。
なお、図２（ｃ）の接点２１０開状態から図２（ａ）の接点２１０閉状態に移動開始させる場合、前述したように保持力が約数百ニュートンと小さいので、前記例えば第２のｂコイル３２ｂは第１のｂコイル３１ｂのコイル巻き数より少なくした、また同様に、第１のａコイル３１ａのコイル巻き数は第１のｂコイル３１ｂのコイル巻き数より少なくしたものを採用してもよい。
【００３５】
実施の形態６．
この実施の形態６では図１（ａ）に示したように、ポール６がヨーク１につながる箇所に穴９が設けられている。この穴はヨークの磁気抵抗を増すための穴である。この穴を設けた構成であるため、例えば図２（ｂ）に示した可動子２がヨーク１の第１の部位７に保持されているΦＰＭ１を打ち消すためのΦｃｏｉｌ２−２をより増加させることができ、接点２１０の開応答特性が向上する。
【００３６】
実施の形態７．
この実施の形態７では図１（ａ）に示すように、磁性体片１０ａを可動子２のヨーク１の第１の部位７に接する側の前記可動子２の外部に設けている。また磁性体片１０ｂをヨーク１の第２の部位８に接する側の前記可動子２の外部に設けている。
このような構成を有する可動子２は磁路断面積を大きくする機能を有し、コイルを励磁したときの可動子の磁束が増加し、コイルのＡＴを減らすことが可能となる。
【００３７】
実施の形態８．
この実施の形態８では図３に示すように永久磁石４を可動子２に保持するための保持部材１２を設け、例えばネジで可動子２に固着している。この保持部材１２は永久磁石が破損するような場合が発生しても、可動子２上から脱落することなく可動子２上の所定の位置に保持できる。
またさらに、図４に示すように可動子２に設けられた溝２ａ内に永久磁石４を挿入し、隙間を接着剤１４等で埋めるとともにカバー１３で可動子２を保持するようにしても、同様に永久磁石２の破損発生時にも脱落防止が可能である。なおまた、前記溝２ａは、永久磁石４とポール６との位置調整可能となるよう軸方向に永久磁石長より余裕をもった長さの溝とするよう設定している。さらに前記保持部材１２も同様に、位置調整可能な構造としてもよい。なお、この保持部材１２またはカバー１３の材質は、その構造寸法にもよるが磁性体より非磁性体の方が望ましい。
【００３８】
実施の形態９．
この実施の形態９では、例えば図５に示すように可動子２の溝２ａ内に永久磁石４ａを軸方向に適宜分割、例えば３分割して配置してもよい。
この場合前記したように、溝２ａの軸方向長さを可動子２の所定長より長くしておけば、ポール６に対向する永久磁石４の位置関係設定の自由度が増し、適確な保持力やコイルへの通電電流値の最適化が図れる。またさらに分割された永久磁石４ａの数を開閉装置の各種定格に合わせ、例えば個数を減らすなどの調整することにより、操作装置１００の種類の削減、標準化が図れるという効果を奏する。
また、前記永久磁石４ａを、可動子２の軸方向と直角方向つまりヨーク１の長手方向に分割して配置してもよい。この場合も前記と同様の効果を奏する。
【００３９】
実施の形態１０．
この実施の形態１０では図１に示すように、可動子２が接するヨーク１の第２の部位８に数ミリ厚さの非磁性材１４を設けたものである。このような構成を採用することで、磁気回路抵抗を増し、保持力を低減させることが可能となり接点２１０の開状態から閉状態に移る際の可動子２の移動応答性が向上した開閉装置を得ることができる。
【００４０】
なお、前記実施の形態１〜１０ではヨーク構造を特定していないが、薄鋼板の積層構造が一般的である。
なおまた、可動子２が接するヨーク１の第１の部位７に図１に示すように数ミリ厚さの磁性体１５を設けて、接点２１０の閉極時に発生する可動子２とヨーク１間の衝撃力をこの磁性体が負担させると、前記積層構造のヨークでは、積層板端面の損傷を防止することができる。さらにこの操作装置１００は開閉装置５００の開閉器２００の開閉動作用に用いる例を示したが、これに限らず、例えば気体や液体用のバルブの開閉や、ドアの開閉等往復動運動する機器であれば適用可能となることは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
この発明は以上述べたような構成を有する操作装置およびそれを使用した開閉装置であるので、以下に示すような効果を奏する。
【００４２】
ヨーク内を移動する可動子を備えた操作装置であって、前記ヨークには対向するポールと、第１および第２のコイルが設けられているとともに、可動子が接する第１および第２の部位を有しており、
可動子には永久磁石が取り付けられており、第１または第２のコイルが励磁されると、ヨークの第２または第１の部位に向けて可動子が所定のストローク移動し、永久磁石によって前記ヨークの第２または第１の部位に保持されるものであり、可動子が前記ヨークの第１の部位に保持されたとき、永久磁石が前記可動子上において、ポールに対向した位置となるとともに、ヨークの第２の部位で保持されたとき、ポールに対してヨークの第２の部位方向に偏って対向した位置となるよう取り付けられているので、第２の部位における可動子とヨーク間の保持力が少なくなり、第２の部位から第１の部位に可動子を移動させる際、可動子をヨークから引き離す力が少なくなり、その結果第１のコイルに要する起磁力が第２のコイルのそれに比較して小さくてよいので、操作装置の小型化、低コスト化および電源の小型化が図れるという優れた効果を奏する。
【００４３】
また、第１のコイルと第２のコイルとは、それぞれ別の電源で、可動子が前記ヨークに保持されている状態に対応して、それぞれ個別に励磁されるので、前記と同様の効果を奏する。
【００４４】
また、前記可動子が前記ヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、前記可動子の端面と前記ヨークの第１、第２の部位は磁気的空隙長が違うので、前記と同様の効果を奏する。
【００４５】
また、可動子がヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、第１、第２のコイルが別電源によって互いに異なる極性で同時に励磁されることによって、可動子が前記ヨークの第１または第２の部位から引き離されて所定のストロークを移動するので、前記に加え、可動子の始動開始時間が短縮され可動子につながる接点の開応答特性が向上し、また、コイル励磁の多様化、例えばこの操作装置を使用した３相電力送配電系統の開閉装置において、３相間の開閉タイミングの調整の多様化が図れるという優れた効果を奏する。
【００４６】
また、第１、第２のコイルに極性切換器が設けられており、ヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、第１、第２のコイルが同一電源で互いに異なる極性で同時に励磁されることによって、可動子が前記ヨークの第１または第２の部位から引き離されて所定のストロークを移動するので、前記［００４５］と同様の効果を奏する。
【００４７】
また、第１のコイルの巻き数が、前記第２のコイルの巻き数より少ないので、操作装置の小型化、低コスト化がはかれる。
【００４８】
また、第１、第２のコイルは、それぞれ所定の起磁力を有した第１のａ、第１のｂおよび第２のａ、第２のｂのコイルで構成されており、第１のａとｂおよび第２のａとｂコイルはそれぞれ逆極性となるよう巻かれており、ヨークの第１または第２の部位で保持されているとき、第１のｂと第２のａコイルまたは第１のａと第２のｂコイルが同一電源で同時に励磁されることによって可動子が前記ヨークの第１または第２の部位から引き離されて所定のストロークを移動するので、可動子の移動開始時間が短縮され、開応答特性の向上やまたコイル励磁の多様性がはかれるという前記［００４５］と同様の効果を奏する。
【００４９】
第１のａ、第１のｂコイルは同じコイル巻き数を有し、また第２のａ、第２のｂのコイルも同じ巻き数を有し、前記第１のａ、第１のｂコイルのそれぞれの巻数が前記第２のａ、第２のｂのそれぞれの巻数より少ないので、前記［００４８］に加え、装置の小型化、低コスト化がはかれる。
【００５０】
また、ポールから前記ヨークにつながる個所に、穴を設けているので、保持力を少なくし、可動子の移動特性つまり接点の開特性を向上させる。
【００５１】
また、永久磁石は、可動子に保持部材でもって取り付けられているので、永久磁石の破損が生じた場合でも、可動子から脱落することがなく、操作装置としての性能に影響を与えない。
【００５２】
また、永久磁石は、可動子に設けられた溝に挿入されるとともにカバーで保持されて取り付けられているので、前記［００５１］と同様の効果を奏する。
【００５３】
また、永久磁石は、可動子の軸方向に分割、配置して取り付けられているので、ポールに対する永久磁石の取り付け位置設定の自由度が増し、保持力、通電値の最適化や、操作装置の標準化が図れるという優れた効果を奏する。
【００５４】
また、永久磁石は、前記可動子の軸方向と直角方向に分割、配置して取り付けられているので、前記［００５３］と同様の効果を奏する。
【００５５】
また、ヨークの第１または第２の部位に接する前記可動子の端面に磁性体片を設けているので、可動子の磁路断面積を増し、保持力を調整することができる。
【００５６】
また、ヨークの第２の部位に非磁性材を設けているので、磁気回路抵抗を増して、保持力を低下させ可動子の開状態から閉状態の移動応答特性を向上させる。
【００５７】
また、開閉器と、開閉器の開閉駆動を行う操作装置と、開閉駆動をアシストするバネとを備えた開閉装置であって、前記した操作装置を使用しているので、安価で小型、かつ接点応答特性の向上したまた、アシストバネ数を少なくしメンテナンス性の向上した開閉装置を提供できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による操作装置を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１〜９による操作装置の動作原理説明図である。
【図３】この発明の実施の形態８による永久磁石の可動子への取付法を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態８による永久磁石の可動子への他の取付法を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態９による永久磁石の可動子への他の取付法を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１〜９による開閉装置を示す概念図である。
【図７】従来の操作装置の動作原理説明図である。
【図８】従来の操作装置を示す図である。
【図９】従来の開閉装置を示す概念図である。
【符号の説明】
１　ヨーク、２　可動子、４　永久磁石、６　ポール、７　第１の部位、
８　第２の部位、９　ヨークの穴、１０ａ，１０ｂ　磁性体片、１１　ロッド、
１２　保持部材、１４　非磁性材、３１　第１のコイル、３２　第２のコイル、
１００　操作装置、２００　開閉器、２０１　接点、
３００，３００ａ，３０１　バネ、ｇ，Ｇ　ギャップ、ＬＰ　偏り。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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