(57)【要約】【課題】可動部に生じる負荷力が小さい時であっても可動部を低速度で動作させる。【解決手段】電磁アクチュエータが備える制御回路は、コイルＬ１と交流電源Ｖ２、ダイオード５、スイッチＳ１，Ｓ２とを有する。コイルＬ１とダイオード５とは並列に接続される。スイッチＳ１は、コイルＬ１とダイオード５との並列接続に対して直列に接続される。スイッチＳ２は、コイルＬ１とスイッチＳ１との直列接続に対して並列に接続される。スイッチＳ２の両端には電源Ｖ２が印加される。スイッチＳ１を閉じた状態でスイッチＳ２も閉じると、コイルＬ１のインピーダンスが存在するスイッチＳ１側へは電流が流れにくくなり、コイルＬ１への電流の供給がほとんど遮断された状態になる。このとき、スイッチＳ１は閉じた状態にあるので、コイルＬ１とダイオード５とで形成されるループ回路において電流が帰還することを防ぐことができる。【選択図】図１６
2005223168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により移動する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える電磁アクチュエータにおいて、
前記スイッチが、前記コイルへの通電開始後、第１の所定期間が経過した第１時点で開かれるステップと、
前記スイッチが、その後第２時点で閉じられ、前記第２時点から第２の所定期間が経過した後に開かれるステップと
を備え、
前記可動部に生じる負荷力の時間変化が予め求められ、
前記第１時点は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第１の所定の値になる時点であり、
前記第２時点は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第２の所定の値になる時点から第３の所定期間だけ遡った時点である、電磁アクチュエータの制御方法。
【請求項２】
コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により起点から終点まで移動する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える電磁アクチュエータにおいて、
前記可動部が起点から終点に至るまでの期間に前記可動部に生じる負荷力の時間変化を予め求め、
前記コイルによって発生させる電磁力の時間変化を前記負荷力の時間変化に所定の力だけ増分して決め、
前記電磁力の時間変化を得る、前記コイルに流れる電流の時間変化を求め、
前記電流の時間変化をパルス幅変調方式により変換することで、矩形パルスを求め、
前記スイッチは、前記矩形パルスの値に対応して開閉する、電磁アクチュエータの制御方法。
【請求項３】
コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により移動する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える電磁アクチュエータにおいて、
前記コイルへの通電開始後、前記可動部が第１の所定距離を移動したときに、前記スイッチを開くステップと、
前記可動部が第２の所定距離を移動したときに、前記スイッチを閉じるステップと、
前記可動部が第３の所定距離を移動してから所定期間が経過した時点で前記スイッチを開くステップと
を備え、
前記可動部に生じる負荷力の移動距離に対する変化が予め求められ、
前記第１の所定距離は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第１の所定の値になる、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離であり、
前記第２の所定距離は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第２の所定の値になる、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離から、第４の所定距離だけ遡った移動距離であり、
前記第３の所定距離は、前記可動部１が終点に達する、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離である、電磁アクチュエータの制御方法。
【請求項４】
コイルと、
前記コイルが発生する電磁力により動作する可動部と、
前記コイルに並列に接続されるダイオードと、
前記コイルと前記ダイオードとの並列接続に対して直列に接続される第１スイッチと、
前記コイルと前記第１スイッチとの直列接続に対して並列に接続され、その両端に電圧が印加される第２スイッチと
を備える電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記第１スイッチを閉じて、前記コイルへの通電を開始し、
前記第２スイッチを、前記コイルへの通電開始後、第１の所定期間が経過した第１時点で閉じ、前記第１時点から第２の所定期間が経過した第２時点で開き、
前記第１スイッチを、前記第２時点の経過後、第３の所定期間が経過した後に開く、
制御部を更に備え、
前記可動部に生じる負荷力の時間変化が予め求められ、
前記第１時点は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第１の所定の値になる時点であり、
前記第２時点は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第２の所定の値になる時点から第４の所定期間だけ遡った時点である、請求項４記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】
請求項４記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記第１スイッチが閉じられて、前記コイルへの通電を開始するステップと、
前記第２スイッチが、前記コイルへの通電開始後、第１の所定期間が経過した第１時点で閉じられ、前記第１時点から第２の所定期間が経過した第２時点で開かれるステップと、
前記第１スイッチが、前記第２時点の経過後、第３の所定期間が経過した後に開かれるステップと
を備え、
前記可動部に生じる負荷力の時間変化が予め求められ、
前記第１時点は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第１の所定の値になる時点であり、
前記第２時点は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第２の所定の値になる時点から第４の所定期間だけ遡った時点である、電磁アクチュエータの制御方法。
【請求項７】
請求項４記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記可動部は起点から終点まで移動し、
前記可動部が前記起点から終点に至るまでの期間に前記可動部に生じる負荷力の時間変化を予め求め、
前記コイルによって発生させる電磁力の時間変化を前記負荷力の時間変化に所定の力だけ増分して決め、
前記電磁力の時間変化を得る、前記コイルに流れる電流の時間変化を求め、
前記電流の時間変化をパルス幅変調方式により変換することで、矩形パルスを求め、
前記第１スイッチが閉じられて、前記コイルへの通電を開始するステップと、
前記第２スイッチが、前記矩形パルスの値に対応して開閉するステップと、
前記第１スイッチが、前記コイルへの通電開始後、所定期間が経過した後に開かれるステップと
を備える、電磁アクチュエータの制御方法。
【請求項８】
請求項４記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記第１スイッチが閉じられて、前記コイルへの通電を開始するステップと、
前記コイルへの通電開始後、前記可動部が第１の所定距離を移動したときに、前記第２スイッチを閉じるステップと、
前記可動部が第２の所定距離を移動したときに、前記第２スイッチを開くステップと、
前記可動部が第３の所定距離を移動してから所定期間が経過した時点で前記第１スイッチを開くステップと
を備え、
前記可動部に生じる負荷力の移動距離に対する変化が予め求められ、
前記第１の所定距離は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第１の所定の値になる、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離であり、
前記第２の所定距離は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第２の所定の値になる、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離から、第４の所定距離だけ遡った移動距離であり、
前記第３の所定距離は、前記可動部１が終点に達する、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離である、電磁アクチュエータの制御方法。
【請求項９】
コイルと、
前記コイルに電流を供給する電源と、
前記コイルが発生する電磁力により動作する可動部と
を備え、
前記電源は、
互いに直列に接続される第１コンデンサ及び第１サイリスタと、
前記第１コンデンサと第１サイリスタとの直列接続に並列に接続され、互いに直列に接続される第２コンデンサ及び第２サイリスタと
を有する、電磁アクチュエータ。
【請求項１０】
コイルと、
前記コイルに電流を供給する電源と、
前記コイルが発生する電磁力により動作する可動部と、
前記コイルに直列に接続されるスイッチと
を備え、
前記電源は、互いに直列に接続されるコンデンサ及びサイリスタを有する、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、電磁アクチュエータ及びその制御方法に関し、例えば真空遮断器に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電磁アクチュエータは、例えばコイルに電流を供給することでコイルに電磁力を発生させ、その電磁力により可動部を動作させている。電磁アクチュエータは、例えば真空遮断器において真空中に設けられた真空バルブの開閉に用いられる。
【０００３】
なお、非特許文献１，２には、例えば電磁アクチュエータを備える真空遮断器においてコイルに発生する磁場と電磁アクチュエータの動作との関係が紹介されている。
【０００４】
【非特許文献１】エドガー・ドゥルニ（Edgar Dullni）、他２名、「ア・バキューム・サーキット−ブレーカー・ウイズ・パーマネント・マグネティック・アクチュエータ・アンド・エレクトロニック・コントロール（A Vacuum Circuit-Breaker with Permanent Magnetic Actuator and Electronic Control）」、１５ｔｈ・インターナショナル・カンファレンス・アンド・エキシビション・オン・エレクトリカル・パワー・ディストリビゥーション・エンジニアリング（15th International Conference and Exhibition on Electrical Power Distribution Engineering）、シー・アイ・アール・イー・ディー（CIRED）、１９９９年
【非特許文献２】エドガー・ドゥルニ（Edgar Dullni）、他３名、「ア・ファミリー・オブ・バキューム・サーキット−ブレーカー・ウイズ・ワールドワイド・アプリケイションズ・ユージング・コモン・コンポーネンツ（A Family of Vacuum Circuit-Breakers with Worldwide Applications Using Common Components）」、１７ｔｈ・インターナショナル・カンファレンス・アンド・エキシビション・オン・エレクトリカル・パワー・ディストリビゥーション・エンジニアリング（17th International Conference and Exhibition on Electrical Power Distribution Engineering）、シー・アイ・アール・イー・ディー（CIRED）、２００１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電磁アクチュエータの可動部の動作に伴って、可動部には、動作開始時と例えば真空遮断器においては真空バルブへの作用時とにおいて負荷力が生じる。つまり、動作時間に対して可動部に生じる負荷力は変化する。
【０００６】
従来においては、電磁アクチュエータの動作の開始から終了まで、絶えずコイルに電流を供給していた。このため、可動部に生じる負荷力が小さいときには可動部が過剰に加速する。例えば真空遮断器においては、バルブの接点間に高電圧が印加されているため高速で接触すると接点がバウンスを繰り返し、接点間に発生するアークにより接点同士が溶着する可能性があった。また、高速で接点が接触すると強い衝撃が発生し、その衝撃により接点部分が変形する可能性もあった。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、可動部に生じる負荷力が小さい時であっても可動部を低速度で動作させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明にかかる第１の電磁アクチュエータの制御方法は、コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により移動する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える電磁アクチュエータにおいて、まず前記スイッチが、前記コイルへの通電開始後、第１の所定期間が経過した第１時点で開かれる。その後、前記スイッチが、第２時点で閉じられ、前記第２時点から第２の所定期間が経過した後に開かれる。前記可動部に生じる負荷力の時間変化が予め求められ、前記第１時点は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第１の所定の値になる時点である。前記第２時点は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第２の所定の値になる時点から第３の所定期間だけ遡った時点である。
【０００９】
この発明にかかる第２の電磁アクチュエータの制御方法は、コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により起点から終点まで移動する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える電磁アクチュエータにおいて、まず前記可動部が起点から終点に至るまでの期間に前記可動部に生じる負荷力の時間変化を予め求める。前記コイルによって発生させる電磁力の時間変化を前記負荷力の時間変化に所定の力だけ増分して決める。前記電磁力の時間変化を得る、前記コイルに流れる電流の時間変化を求める。前記電流の時間変化をパルス幅変調方式により変換することで、矩形パルスを求める。そして、前記スイッチは、前記矩形パルスの値に対応して開閉する。
【００１０】
この発明にかかる第３の電磁アクチュエータの制御方法は、コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により移動する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える電磁アクチュエータにおいて、まず前記コイルへの通電開始後、前記可動部が第１の所定距離を移動したときに、前記スイッチを開く。その後、前記可動部が第２の所定距離を移動したときに、前記スイッチを閉じる。そして、前記可動部が第３の所定距離を移動してから所定期間が経過した時点で前記スイッチを開く。前記可動部に生じる負荷力の移動距離に対する変化が予め求められ、前記第１の所定距離は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第１の所定の値になる、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離である。前記第２の所定距離は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第２の所定の値になる、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離から、第４の所定距離だけ遡った移動距離である。前記第３の所定距離は、前記可動部１が終点に達する、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離である。
【００１１】
この発明にかかる第１の電磁アクチュエータは、コイルと、可動部と、第１スイッチと、第２スイッチとを備える。前記可動部は、前記コイルが発生する電磁力により動作する。前記第１スイッチは、前記コイルに並列に接続されるダイオードと、前記コイルと前記ダイオードとの並列接続に対して直列に接続される。前記第２スイッチは、前記コイルと前記第１スイッチとの直列接続に対して並列に接続され、その両端に電圧が印加される。
【００１２】
この発明にかかる第２の電磁アクチュエータは、コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により動作する可動部とを備える。前記電源は、第１コンデンサと、第２コンデンサと、第１サイリスタと、第２サイリスタとを有する。前記第１コンデンサ及び前記第１サイリスタは、互いに直列に接続される。前記第２コンデンサ及び前記第２サイリスタは、前記第１コンデンサと前記第１サイリスタとの直列接続に並列に接続され、互いに直列に接続される。
【００１３】
この発明にかかる第３の電磁アクチュエータは、コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により動作する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える。前記電源は、互いに直列に接続されるコンデンサ及びサイリスタを有する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明にかかる第１の電磁アクチュエータの制御方法によれば、通電開始後、可動部に生じる負荷力の絶対値が、第１の所定の値以下になった時にコイルに流れる電流を遮断し、第２の所定の値以上になる時点の第３の所定期間前からコイルに電流を流す。これにより、負荷力と電磁力の差が小さくなり、可動部に生じる負荷力が小さい時であっても可動部を低速度で動作させることができる。よって、可動部の動作が安定する。また、コイルに電流を流さない期間が設けられるので、電磁アクチュエータの効率性が向上する。
【００１５】
この発明にかかる第２の電磁アクチュエータの制御方法によれば、コイルに流れる電流を精度良く制御することができるので、所望の電磁力を発生させることができる。よって、可動部の動作が安定するとともに、電磁アクチュエータの効率性が向上する。
【００１６】
この発明にかかる第３の電磁アクチュエータの制御方法によれば、可動部の位置に基づいてコイルに流れる電流を制御するので、可動部に負荷力が生じる時間とコイルが電磁力を発生する時間とのズレを小さくすることができる。よって、精度良く可動部の動作を制御することができる。
【００１７】
第２スイッチがない場合において第１スイッチを閉じた状態から開いた状態に切り換えると、コイルとダイオードとで形成されるループ回路において電流が帰還して、スイッチングの応答性が低下する。この発明にかかる第１の電磁アクチュエータによれば、第２スイッチを設け、第１スイッチの開閉に替えて第１スイッチを閉じたまま第２のスイッチを閉じることで、ループ回路において電流が帰還することなくコイルに流れる電流を遮断する。つまり、スイッチングの応答性を向上することができる。
【００１８】
この発明にかかる第２の電磁アクチュエータによれば、第１サイリスタ及び第２サイリスタがｏｎした後、第１コンデンサ及び第２コンデンサが放電される。その後、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２から流れる電流は小さくなって第１サイリスタ及び第２サイリスタが自動的にｏｆｆする。よって、第１サイリスタ及び第２サイリスタを閉じるタイミングを制御するだけで、コイルに流れる電流を制御することができる。
【００１９】
この発明にかかる第３の電磁アクチュエータによれば、コンデンサを充電する電源よりも大きい電流をコイルに流して、大きな電磁力をコイルによって発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明にかかる電磁アクチュエータ及びその制御方法を適用することができる例えば真空遮断器が図１に断面図として示されている。真空遮断器は、電磁アクチュエータ１００、接続部１０１、真空遮断部１０４を備える。
【００２１】
電磁アクチュエータ１００は、鉄心４とコイルＬ１，Ｌ２、永久磁石２、可動部１、非磁性体１３とを有する。鉄心４は、両端が閉じた筒状であり軸１１０の方向に延在し、軸１１０の方向に対して中央付近の内側面に凸部を有する。凸部の表面のうち軸１１０と平行な面に永久磁石２が載置される。凸部と鉄心４の両端とで形成される凹部にはコイルＬ１，Ｌ２が設けられる。コイルＬ１は接続部１０１側の凹部に、コイルＬ２は、Ｌ１が設けられる凹部とは反対側の凹部にそれぞれ設けられる。可動部１は、軸固定部１２ａ，１２ｂが磁性体１１を介して軸１１０の方向に接続されて成る。磁性体１１は、鉄心４の内部で軸１１０方向に移動が可能である。鉄心４の両端は、軸１１０が貫く位置で軸固定部１２ａ，１２ｂに貫かれている。
【００２２】
非磁性体１３は、軸固定部１２ｂ側にある鉄心４の端面の内側に設けられ、軸１１０の方向で軸固定部１２ｂ側にある鉄心４の端面側へと磁性体１１が移動することを妨げる。図１では、真空バルブ１０３が開いた状態が示されている。可動部１はコイルＬ２側に移動可能な限度の位置にあり、ここを起点として捉えることができる。これにより、可動部１が起点に位置する場合において、可動部１に生じる永久磁石による負荷力が、非磁性体１３がないとしたときに可動部１が鉄心４の端面に接触する位置で可動部１に生じる永久磁石による負荷力よりも小さくなる。非磁性体１３を設けることは、可動部１の移動開始に必要な電磁力が小さくなるので望ましい。
【００２３】
コイルＬ１側の軸固定部１２ａは接続部１０１に、軸１１０方向に移動自在に接続される。接続部１０１は、真空遮断部１０４内に設けられる真空バルブ１０３に、バネ１０２を介して接続される。バネ１０２は真空バルブ１０３の開閉方向に伸縮自在である。接続部１０１は可動部１の軸１１０に沿った移動を、バネ１０２を介して真空バルブ１０３へと伝達するクランクとして機能する。図１では、接続部１０１は、軸１１０に沿った可動部１の移動に従って、可動部１の移動方向とは反対方向への真空バルブ１０３の移動を生じる。
【００２４】
コイルＬ１に電流を流して磁性体１１に対して電磁力を発生させることで、磁性体１１が軸１１０の方向のコイルＬ１側へと移動し、接続部１０１とバネ１０２を介して真空バルブ１０３を閉じる。真空バルブ１０３が閉じた後、バネ１０２を圧縮して、可動部１はコイルＬ１側に移動可能な限度の位置に到達する。この位置を可動部１の終点と捉えることができる。
【００２５】
以下の実施の形態では、コイルＬ１が磁性体１１に発生させる電磁力を制御する方法と、その制御に用いられる制御回路とが説明される。
【００２６】
実施の形態１．
図２は、本実施の形態にかかる電磁アクチュエータ１００が備える制御回路を概念的に示す。制御回路は、コイルＬ１と電源Ｖ１、ダイオード５、スイッチＳ１とを有する。コイルＬ１は、図１で示されるコイルＬ１に対応する。
【００２７】
コイルＬ１とダイオード５とは並列に接続される。スイッチＳ１は、コイルＬ１とダイオード５との並列接続に直列に接続される。電源Ｖ１は、コイルＬ１とダイオード５との並列接続の両端にスイッチＳ１を介して接続される。スイッチＳ１は開閉が可能であり、例えば半導体スイッチが採用できる。
【００２８】
電源Ｖ１は例えば直流であり、スイッチＳ１を開いたときにコイルＬ１の両端に逆起電力が生じる。ダイオード５は、この逆起電力によりスイッチＳ１が損傷することを防ぐ。スイッチＳ１を開いたときに逆起電力が生じることが問題とならない場合には、ダイオード５を設けなくてもよい。
【００２９】
まず、永久磁石２と鉄心４が作る磁気回路のエネルギー及びバネ１０２の反発によって可動部１に生じる負荷力（以下、単に「負荷力」とする。）の時間変化を求める。図３は、可動部１に生じる負荷力の時間変化を曲線２０１で示している。図３で示される可動部１に生じる力は軸１１０の軸固定部１２ａから軸固定部１２ｂへと向かう方向（図１で軸１１０に付記される矢印の方向）を正とする。以下、いずれの実施の形態においても、可動部１に生じる力は同様の方向を正とする。また、軸１１０の軸固定部１２ａから軸固定部１２ｂへと向かう方向を軸１１０の方向とする。
【００３０】
負荷力の時間変化は、例えば電磁アクチュエータ１００を構成するバネ１０２や永久磁石２等の設計値から計算により求められる。時点Ｔ０以前では可動部１は起点に位置し、コイル１から発生する電磁力により時点Ｔ０から可動部１が軸１１０の方向へと移動し始める。可動部１が起点の近傍にある場合には、永久磁石２と鉄心４とが作る磁気回路による負荷力が軸１１０の方向（つまり可動部１が移動する方向とは反対方向）へと働く。可動部１が起点に位置している時（時点Ｔ０以前）は負荷力がほぼ一定であり、可動部１が移動し始めてから（時点Ｔ０から）は負荷力が減少する。時点Ｔ２から生じる負荷力は、真空バルブ１０３が閉じた後、可動部１の移動によりバネ１０２が圧縮されるときの反発力であり、バネ１０２が圧縮される方向とは反対方向、つまり可動部１に対しては軸１１０の方向へと生じる。時点Ｔ２では、真空バルブ１０３が閉じた時の衝撃による負荷力が生じる可能性がある。図３で示される時点Ｔ２から生じる負荷力には、バネ１０２による負荷力と共に、真空バルブ１０３が閉じた時に生じる負荷力も含まれているとしてもよい。
【００３１】
時点Ｔ３以降では可動部１は終点に位置する。可動部１が終点近傍にある場合には、バネ１０２の圧縮による負荷力に加えて、永久磁石２と鉄心４とが作る磁気回路による負荷力が軸１１０の方向とは反対方向へと生じる。鉄心４の接続部１０１側の端と永久磁石２との間で磁性体１１が磁気ヨークとして機能するからである。永久磁石２と鉄心４とが作る磁気回路による負荷力の大きさは、バネ１０２の圧縮による負荷力の大きさよりも大きくなる。このため、可動部１が終点に位置する場合には、外部から力が働かなくても終点に留まることができる。可動部１が終点に位置している時は負荷力がほぼ一定である。
【００３２】
負荷力曲線２０１に基づいて時点Ｔ*０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ*２，Ｔ*３を設定する。時点Ｔ１では、可動部１が終点側へと移動する途中で、後述するようにこの時点Ｔ１でコイルＬ１への電源の供給を止めたとしても可動部１が起点側へと引き戻されない。時点Ｔ２では、真空バルブ１０３が閉じ、可動部１は、接続部１０１を介してバネ１０２の圧縮を開始する。時点Ｔ３では、可動部１が終点に至る。
【００３３】
コイルＬ１によって磁性体１１に電磁力を発生させた場合、コイルＬ１に電流を流し始めてから電磁力は増加していき所定期間を経てある所定の値になる。このため、時点Ｔ０から可動部１を移動させ始めるためには、時点Ｔ０において電磁力の大きさが負荷力の大きさよりも大きくなる必要がある。よって、電磁力の発生開始から電磁力の大きさが負荷力の大きさより大きくなるまでの間隔τ１だけ、時点Ｔ０から遡った時点Ｔ*０を設定し、後述するように時点Ｔ*０からコイルＬ１に電磁力を発生させ始めることが望ましい。換言すれば、コイルＬ１に電磁力を発生させてから間隔τ１後に可動部１が移動し始める。
【００３４】
また、時点Ｔ２でコイルＬ１に電磁力を発生させ始めてもよいが、電磁力のエネルギーが、バネ１０２の圧縮による反発エネルギーと可動部１の運動エネルギーとの差よりも小さく、可動部１が起点側へと押し戻される可能性がある。そこで、時点Ｔ２から所定期間ΔＴ*２前に時点Ｔ*２を設定し、後述するように時点Ｔ*２からコイルＬ１に電磁力を発生させ始めることが望ましい。これにより、時点Ｔ２での電磁力のエネルギーを上記二つのエネルギーの差よりも大きくすることができる。
【００３５】
可動部１が終点に至った時点Ｔ３でコイルＬ１による電磁力の発生を終了させてもよいが、可動部１が鉄心４の軸固定部１２ａ側の端面と衝突することによって生じる反発力により、可動部１が起点側へと押し戻される可能性がある。そこで、時点Ｔ３から所定期間τ２が経過した時点Ｔ*３を設定し、後述するように時点Ｔ*３でコイルＬ１による電磁力の発生を終了することが望ましい。
【００３６】
次に、上述した時点Ｔ*０，Ｔ１，Ｔ*２，Ｔ*３に従ったスイッチＳ１の開閉の制御を説明する。図４は、スイッチＳ１の開閉（ｏｎ／ｏｆｆ）の時間変化を概念的に示す。スイッチＳ１は、時点Ｔ*０で閉じられて時点Ｔ１で開かれ、その後時点Ｔ*２で閉じられて時点Ｔ*３で開かれる。図４に従ってスイッチＳ１を開閉した時にコイルＬ１が発生する電磁力の時間変化が、例えば図５において曲線２０２により概念的に示される。電磁力については、その絶対値が示されているが、その方向は常に軸１１０の方向とは反対向きである。
【００３７】
時点Ｔ*３でスイッチＳ１が開かれた後は、コイルＬ１が発生する電磁力は減少してバネ１０２の反発力の大きさよりも小さくなる。しかし、前述したように永久磁石２による負荷力が軸１１０の方向とは反対向きに働くため、可動部１は終点に留まる。
【００３８】
時点Ｔ１は第１時点、時点Ｔ*２は第２時点、時点Ｔ*０から時点Ｔ１までの期間ΔＴ１は第１の所定期間、時点Ｔ*２から時点Ｔ*３までの期間ΔＴ２は第２の所定期間と把握して、上述の電磁アクチュエータの制御方法は次のように把握することができる。つまり、スイッチＳ１が、コイルＬ１への通電開始（Ｔ*０）後、第１の所定期間ΔＴ１が経過した第１時点Ｔ１で開かれる。その後、スイッチＳ１が、第２時点Ｔ*２で閉じられ、第２時点Ｔ*２から第２の所定期間ΔＴ２が経過した後（Ｔ*３）に開かれる。
【００３９】
また、可動部１が終点側へと移動する途中で、スイッチＳ１を開いたとしても起点側へと可動部１が引き戻されない時の、可動部１に生じている負荷力ｆ１の絶対値を第１の所定の値と把握する。バネ１０２の圧縮により可動部１に生じる負荷力のうち、バネ１０２の圧縮の初期段階での負荷力ｆ２の絶対値を第２の所定の値と把握する。図３では、負荷力ｆ１，ｆ２が等しい場合が示されている。更に、期間ΔＴ*２を第３の所定期間と把握すれば、第１時点Ｔ１及び第２時点Ｔ*２は次のように把握できる。
【００４０】
つまり、第１時点Ｔ１は、負荷力の絶対値が減少する過程で第１の所定の値｜ｆ１｜になる時点である。第２時点Ｔ*２は、負荷力の絶対値が増加する過程で第２の所定の値｜ｆ２｜になる時点Ｔ２から第３の所定期間ΔＴ*２だけ遡った時点である。
【００４１】
上述で説明される電磁アクチュエータの制御方法の開閉の制御によれば、通電開始後、可動部１に生じる負荷力の絶対値が、第１の所定の値以下になった時にコイルＬ１に流れる電流を遮断し、第２の所定の値以上になる時点Ｔ２の第３の所定期間ΔＴ*２前からコイルＬ１に電流を流す。これにより、負荷力と電磁力の差が小さくなり、可動部１に生じる負荷力が小さい時であっても可動部１を低速度で動作させることができる。よって、可動部１の動作が安定する。また、コイルＬ１に電流を流さない期間（時点Ｔ１〜時点Ｔ*２）が設けられるので、電磁アクチュエータ１００の効率性が向上する。
【００４２】
実施の形態２．
本実施の形態では、実施の形態１と同様の制御回路（図２）を用いて、実施の形態１とは異なる制御方法でスイッチＳ１を制御する。図６は、スイッチＳ１の開閉に用いる矩形パルスの導出のステップを示すフローチャート図である。
【００４３】
第１に、可動部１が起点から終点に至るまでの期間に可動部１に生じる負荷力の時間変化を予め求める。ただし、可動部１が終点に至った後も、起点側に押し戻されないように、終点に至ってから所定期間τ２が経過するまでの時間変化を求めてもよい。
【００４４】
第２に、負荷力の時間変化に所定の力だけ増分することでコイルＬ１によって発生させる電磁力の時間変化を決める。図７は、第２のステップで導出したコイルＬ１によって発生させる電磁力の時間変化を表す曲線２０３を概念的に示す。増分となる所定の力は一定となる必要はない。
【００４５】
第３に、第２のステップで導出した電磁力の時間変化（曲線２０３）を得ることができるように、コイルＬ１に流す電流の時間変化を求める。電流の時間変化は、例えば電磁アクチュエータの設計値から計算により求められる。
【００４６】
第４に、第３のステップで得られた電流の時間変換をパルス幅変調（ＰＷＭ）方式により変換することで、矩形パルスを求める。図８（ａ）は、曲線２０３で表される電磁力の時間変化（図７）から第３、第４のステップを経て得られる、おおよその矩形パルスを概念的に示す。
【００４７】
図８（ｂ）は、図８（ａ）で示される矩形パルスに基づいたスイッチＳ１の開閉（ｏｎ／ｏｆｆ）の時間変化を概念的に示す。矩形パルスが発生する期間ではスイッチＳ１を閉じ、矩形パルスが発生していない期間ではスイッチＳ１を開く。このようなスイッチＳ１の開閉によれば、図７で示される曲線２０３にほぼ一致した電磁力の時間変化を得ることができる。
【００４８】
上述で説明される電磁アクチュエータの制御方法によれば、コイルＬ１に流れる電流を精度良く制御することができるので、所望の電磁力を発生させることができる。よって、可動部１の動作が安定するとともに、電磁アクチュエータ１００の効率性が向上する。
【００４９】
実施の形態３．
本実施の形態では、実施の形態１と同様の制御回路（図２）を用いて、可動部１の位置に基づいてスイッチＳ１を制御する。図１０乃至図１３では、図１で示される真空遮断器が概略的に描かれており、可動部１の位置の変化が順に示されている。図１０乃至図１３で示される真空遮断器を構成する要素のうち、図１で示される真空遮断器を構成する要素と同じものには同符号が付されている。但し、接続部１０１は破断部において省略されている。図１４は、センサ７１，７２，７３の検出信号の活性／非活性と、スイッチＳ１の開閉（ｏｎ／ｏｆｆ）の時間変化とを概念的に示す。
【００５０】
電磁アクチュエータ１００は、可動部１を構成する軸固定部１２に設けられる被検出部８１，８２と、センサ７１，７２，７３と、制御部９とを更に備える。センサ７１は、被検出部８１がセンサ７１に近接、例えば対向したときに検出信号を活性化し、検出信号を制御部９に与える。センサ７２，７３も同様に、被検出部８２がそれぞれに近接、例えば対向したときに検出信号を活性化し、検出信号を制御部９に与える。制御部９は、図２で示されるスイッチＳ１とダイオード５とを含む。
【００５１】
図９は、可動部１に生じる負荷力の移動距離に対する変化を曲線２０４で示す。負荷力の移動距離に対する変化は、図３で示される負荷力の時間変化を求める場合と同様に、電磁アクチュエータ１００の設計値から計算により予め求められる。
【００５２】
負荷力曲線２０４に基づいて距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ*２、更には時点Ｔ*０，Ｔ*３を設定する。距離Ｄ１では、可動部１が終点側へと移動する途中で、後述するようにこのときにコイルＬ１への電源の供給を止めたとしても可動部１が起点側へと引き戻されない。距離Ｄ２では、真空バルブ１０３が閉じ、可動部１は、接続部１０１を介してバネ１０２の圧縮を開始する。距離Ｄ３では、可動部１が終点に至る。
【００５３】
実施の形態１と同様の理由により、可動部１が移動し始めるためには電磁力の大きさが負荷力の大きさよりも大きくなる必要がある。よって、電磁力の発生開始から電磁力の大きさが負荷力の大きさより大きくなるまでの間隔τ１だけ、可動部１を移動させ始める時点から遡った時点Ｔ*０から、コイルＬ１に電磁力を発生させ始めることが望ましい。
【００５４】
また、距離Ｄ２でコイルＬ１に電磁力を発生させ始めてもよいが、電磁力によるエネルギーが、バネ１０２の圧縮による反発エネルギーと可動部１の運動エネルギーとの差よりも小さく、可動部１が起点側へと押し戻される可能性がある。そこで、距離Ｄ２から所定距離ΔＤ*２だけ戻った距離Ｄ*２を設定し、後述するように可動部１の移動距離が距離Ｄ*２に至った時からコイルＬ１に電磁力を発生させ始めることが望ましい。
【００５５】
可動部１が終点に至った時にコイルＬ１による電磁力の発生を終了させてもよいが、可動部１が鉄心４の軸固定部１２ａ側の端面と衝突することによって生じる反発力により、可動部１が起点側へと押し戻される可能性がある。そこで、可動部１が終点に至った時点から所定期間τ２が経過した時点Ｔ*３でコイルＬ１による電磁力の発生を終了することが望ましい。
【００５６】
センサ７１は、バネ１０２が設けられる側とは反対側の軸固定部１２ｂの近傍で、可動部１の移動を検出できる位置に設けられる。センサ７２，７３は、バネ１０２が設けられる側の軸固定部１２ａの近傍で、可動部１の移動を検出できる位置に設けられ、互いに間隔ΔＤ２（距離Ｄ３と距離Ｄ*２との差）だけ離れている。このときセンサ７３は、センサ７２に対してバネ１０２側に設けられる。
【００５７】
可動部１が起点にある場合（図１０）において、被検出部８１は、軸固定部１２ｂのうちセンサ７１が対向する位置から、磁性体１１とは反対側へ距離Ｄ１だけ離れた位置に設けられる。被検出部８２は、軸固定部１１ａのうちセンサ７２が対向する位置から、磁性体１１側へ距離Ｄ*２だけ離れた位置に設けられる。
【００５８】
第１に、時点Ｔ*０でスイッチＳ１を閉じることで（図１４（ｄ））、コイルＬ１に電流が流れて電磁力が発生し始める。所定期間τ１が経過した時点で電磁力が負荷力を上まわり、可動部１が移動し始める。可動部１が距離Ｄ１だけ移動すると被検出部８１がセンサ７１に対向して（図１１）、センサ７１は検出信号を活性化させる（図１４（ａ））。検出信号を受けた制御部９はスイッチＳ１を開いて（図１４（ｄ））、コイルＬ１への電流の供給を遮断する。図１４（ｄ）で示される横軸では、可動部１の移動距離が０から距離Ｄ３までは可動部１の移動距離が示され、移動距離が０以前と距離Ｄ３以降とにおいて時間が示されている。
【００５９】
第２に、可動部１が距離Ｄ*２だけ移動すると被検出部８２がセンサ７２に対向して（図１２）、センサ７２は検出信号を活性化させる（図１４（ｂ））。検出信号を受けた制御部９はスイッチＳ１を閉じて（図１４（ｄ））、コイルＬ１へ電源Ｖ１を通電する。
【００６０】
第３に、可動部１が更に間隔ΔＤ２だけ移動して終点に至ると検出部８２がセンサ７３と対向して（図１３）、センサ７３は検出信号を活性化させる（図１４（ｃ））。検出信号を受けた制御部９は、その後所定期間τ２が経過した時点Ｔ*３でスイッチＳ１を開く（図１４（ｄ））。所定期間τ２の通電期間は、可動部１が鉄心４の軸固定部１２ａ側の端面と衝突することよって生じる反発力により可動部１が起点側へと押し戻される可能性を防止するために、設けられることが望ましい。
【００６１】
図１４（ｄ）に従ってスイッチＳ１を開閉した時にコイルＬ１が発生する電磁力の移動距離に対する変化が、例えば図１５において曲線２０５により概念的に示されている。
【００６２】
距離Ｄ１は第１の所定距離、距離Ｄ*２は第２の所定距離、距離Ｄ３は第３の所定距離と把握すれば、上述の内容は次のように把握することができる。
【００６３】
つまり、コイルＬ１への通電開始（時点Ｔ*０）後、可動部１が第１の所定距離Ｄ１を移動したときにスイッチＳ１を開く。その後、可動部１が第２の所定距離Ｄ*２を移動したときにスイッチＳ１を閉じる。望ましくは更にその後、可動部１が第３の所定距離Ｄ３を移動してから所定期間τ２が経過した時点Ｔ*３でスイッチＳ１を開く。
【００６４】
また、可動部１が終点側へと移動する途中で、スイッチＳ１を開いたとしても起点側へと可動部１が引き戻されない時の、可動部１に生じている負荷力ｆ１の絶対値を第１の所定の値と把握する。バネ１０２の圧縮により可動部１に生じる負荷力のうち、バネ１０２の圧縮の初期段階での負荷力ｆ２の絶対値を第２の所定の値と把握する。図９では、負荷力ｆ１，ｆ２が等しい場合が示されている。更に、間隔ΔＤ*２は第４の所定距離と把握すれば、第１乃至第３の所定距離は次のように把握できる。
【００６５】
つまり、第１の所定距離Ｄ１は、負荷力の絶対値が減少する過程で第１の所定の値｜ｆ１｜になる、前記可動部１の移動が開始した時からの移動距離である。第２の所定距離Ｄ*２は、負荷力の絶対値が増加する過程で第２の所定の値｜ｆ２｜になる、前記可動部１の移動が開始した時からの移動距離から、第４の所定距離ΔＤ*２だけ遡った移動距離である。第３の所定距離Ｄ３は、可動部１が終点に達する、可動部１の移動が開始した時からの移動距離である。
【００６６】
上述で説明される電磁アクチュエータの制御方法によれば、可動部１の位置に基づいてコイルＬ１に流れる電流を制御するので、可動部１に負荷力が生じる時間とコイルＬ１が電磁力を発生する時間とのズレを小さくすることができる。よって、精度良く可動部の動作を制御することができる。
【００６７】
本実施の形態には、実施の形態２で説明した電磁アクチュエータの制御方法を採用してもよい。つまり、図６で示される方法において、第１に、可動部１に生じる負荷力の時間変化に替えて、可動部１に生じる負荷力の移動距離に対する変化を導出する（図９）。第２及び第３のステップで、コイルＬ１によって発生させる電磁力の移動距離に対する変化及びコイルＬ１に流す電流の移動距離に対する変化をそれぞれ求める。第４に、電流の移動距離に対する変化をパルス幅変調（ＰＷＭ）方式により変換することで、矩形パルスを得る。そして、矩形パルスの移動距離に対する変化に基づいて、複数のセンサを設けて、複数のセンサと接続される制御部においてスイッチの開閉を制御する。
【００６８】
この方法によれば、所望の電磁力を得ることができるとともに、可動部１に負荷力が生じる時間とコイルＬ１が電磁力を発生する時間とのズレを小さくすることができる。
【００６９】
実施の形態４．
実施の形態１で説明される制御回路（図２）を備える電磁アクチュエータにおいては、例えばスイッチＳ１を閉じた状態から開いた状態に切り換えると、コイルＬ１とダイオード５とで形成されるループ回路において電流が帰還して、スイッチＳ１のスイッチングの応答性が低下する。本実施の形態では、スイッチングの応答性を向上する。
【００７０】
図１６は、本実施の形態にかかる制御回路を概念的に示す図である。制御回路は、コイルＬ１と交流電源Ｖ２、ダイオード５、スイッチＳ１，Ｓ２とを有する。コイルＬ１は、図１で示されるコイルＬ１に対応する。
【００７１】
コイルＬ１とダイオード５とは並列に接続される。スイッチＳ１は、コイルＬ１とダイオード５との並列接続に対して直列に接続される。スイッチＳ２は、コイルＬ１とスイッチＳ１との直列接続に対して並列に接続される。スイッチＳ２の両端には電源Ｖ２が印加される。スイッチＳ１，Ｓ２には例えば半導体スイッチが採用できる。ダイオード５は、実施の形態１と同様の理由で設けられる。また、スイッチＳ１は第１スイッチ、スイッチＳ２は第２スイッチと把握すれば、請求項４にかかる電磁アクチュエータを得ることができる。
【００７２】
まず実施の形態１と同様に、可動部１に生じる負荷力の時間変化を求めて、時点Ｔ*０，Ｔ１，Ｔ*２，Ｔ*３を設定する（図３）。そして、時点Ｔ*０，Ｔ１，Ｔ*２，Ｔ*３に従ってスイッチＳ１，Ｓ２の開閉を制御する。図１７は、スイッチＳ１，Ｓ２の開閉（ｏｎ／ｏｆｆ）の時間変化を概念的に示す。
【００７３】
時点Ｔ*０では、スイッチＳ２を開いた状態でスイッチＳ１を閉じ、コイルＬ１への電流の供給を開始する。その後、時点Ｔ１では、スイッチＳ１を閉じた状態でスイッチＳ２も閉じる。これにより、コイルＬ１のインピーダンスが存在するスイッチＳ１側へは電流が流れにくくなり、コイルＬ１への電流の供給がほとんど遮断された状態になる。このとき、スイッチＳ１は閉じた状態にあるので、上述したループ回路において電流が帰還することを防ぐことができる。
【００７４】
時点Ｔ*２では、スイッチＳ１を閉じた状態でスイッチＳ２を開く。これにより、コイルＬ１への電流の供給が再開する。その後、時点Ｔ*３では、スイッチＳ１が開かれて、コイルＬ１への電流の供給が終了する。つまり、電磁アクチュエータの動作が終了する。
【００７５】
図１７に従ってスイッチＳ１，Ｓ２を開閉した時にコイルＬ１によって生じる電磁力の時間変化が、例えば図１８において曲線２０８により概念的に示されており、時点Ｔ１，Ｔ*３でのスイッチングの応答性が、図５で示される曲線２０２で示される時点Ｔ１，Ｔ*３でのスイッチングの応答性よりも向上する。
【００７６】
時点Ｔ１は第１時点、時点Ｔ*２は第２時点、時点Ｔ*０から時点Ｔ１までの期間ΔＴ１は第１の所定期間、時点Ｔ１から時点Ｔ*２までの期間ΔＴ*１は第２の所定期間、時点Ｔ*２から時点Ｔ*３までの期間ΔＴ２は第３の所定期間と把握して（図１７）、上述の電磁アクチュエータの制御方法は次のように把握することができる。つまり、第１スイッチＳ１を閉じて、コイルＬ１への通電を開始する。通電開始（時点Ｔ*０）後、第２スイッチＳ２を、第１の所定期間ΔＴ１が経過した第１時点Ｔ１で閉じ、第１時点Ｔ１から第２の所定期間ΔＴ*１が経過した第２時点Ｔ*２で開く。第２時点Ｔ*２の経過後、第１スイッチＳ１を、第３の所定期間ΔＴ２が経過した後（Ｔ*３）に開く。
【００７７】
また、可動部１が終点側へと移動する途中で、スイッチＳ１を開いたとしても起点側へと可動部１が引き戻されない時の、可動部１に生じている負荷力ｆ１（図３）の絶対値を第１の所定の値と把握する。バネ１０２の圧縮により磁性体１１に生じる負荷力のうち、バネ１０２の圧縮の初期段階での負荷力ｆ２（図３）の絶対値を第２の所定の値と把握する。更に、期間ΔＴ*２（図１８）を第４の所定期間と把握すれば、第１時点Ｔ１及び第２時点Ｔ*２は次のように把握できる。
【００７８】
つまり、第１時点Ｔ１は、負荷力の絶対値が減少する過程で第１の所定の値｜ｆ１｜になる時点である。第２時点Ｔ*２は、負荷力の絶対値が増加する過程で第２の所定の値｜ｆ２｜になる時点Ｔ２から第４の所定期間ΔＴ*２だけ遡った時点である。
【００７９】
本実施の形態にかかる電磁アクチュエータは制御部を更に備え、上述で説明させるスイッチＳ１，Ｓ２の開閉の制御を制御部で行ってもよい。
【００８０】
上述の電磁アクチュエータ及び電磁アクチュエータの制御方法によれば、ループ回路において電流が帰還することなくコイルＬ１に流れる電流を遮断するので、スイッチングの応答性が向上する。また、通電開始後、可動部１に生じる負荷力の絶対値が、第１の所定の値以下になった時にコイルＬ１に流れる電流を遮断し、第２の所定の値以上になる時点の第４の所定期間ΔＴ*２前からコイルＬ１に電流を流す。これにより、負荷力と電磁力の差が小さくなり、可動部１に生じる負荷力が小さい時であっても可動部１を低速度で動作させることができる。よって、可動部１の動作が安定する。
【００８１】
本実施の形態にかかる電磁アクチュエータを用いて、上述の内容とは異なる制御方法でスイッチＳ１，Ｓ２を制御してもよい。図１９（ａ）は、実施の形態２と同様の方法（図６）で得られる矩形パルスである。図１９（ｂ），（ｃ）は、図１９（ａ）で示される矩形パルスに基づいたスイッチＳ１，Ｓ２の開閉（ｏｎ／ｏｆｆ）の時間変化を概念的に示す。
【００８２】
時点Ｔ*０では、第１スイッチＳ１及び第２スイッチが閉じられる。その後、矩形パルスが発生する期間ではスイッチＳ２が開かれ、矩形パルスが発生しない期間ではスイッチＳ２が閉じられる。そして、時点Ｔ*３でスイッチＳ１を開いて、アクチュエータの動作が終了する。このようなスイッチＳ１，Ｓ２の開閉によれば、図７で示される曲線２０３にほぼ一致した電磁力の時間変化を得ることができる。
【００８３】
上述で説明される電磁アクチュエータの制御方法によれば、コイルＬ１に流れる電流を精度良く制御することができるので、所望の電磁力を発生させることができる。よって、スイッチングの応答性の向上に加えて、可動部１の動作が安定する。
【００８４】
実施の形態５．
本実施の形態では、実施の形態３で説明される制御部９が、図１６で示されるスイッチＳ１，Ｓ２及びダイオード５を含む場合について、可動部１の位置に基づいてスイッチＳ１，Ｓ２を制御する。この電磁アクチュエータは、実施の形態４にかかる電磁アクチュエータが、位置を検出するセンサ７１，７２，７３と、被検出部８１，８２と、制御部９とを更に備えると把握することができる。
【００８５】
負荷力曲線に基づく距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ*２（図９）及び時点Ｔ*０，Ｔ*３の設定と、センサ７１，７２，７３及び被検出部８１，８２が設けられる位置等（図１０乃至図１３）は、実施の形態３で説明される内容と同様である。図２０は、センサ７１，７２，７３の検出信号の活性／非活性と、スイッチＳ１，Ｓ２の開閉（ｏｎ／ｏｆｆ）の時間変化とを概念的に示す。
【００８６】
第１に、時点Ｔ*０でスイッチＳ１を閉じることで（図２０（ｄ））、コイルＬ１に電流が流れて電磁力が発生し始める。所定期間τ１が経過した時点から可動部１が移動し始める。可動部１が距離Ｄ１だけ移動すると被検出部８１がセンサ７１に対向して（図１１）、センサ７１は検出信号を活性化させる（図２０（ａ））。検出信号を受けた制御部９は、スイッチＳ１を閉じた状態でスイッチＳ２も閉じて（図２０（ｅ））、コイルＬ１への電流の供給を遮断する。このとき、スイッチＳ１は閉じた状態にあるので、実施の形態４で説明したループ回路において電流が帰還することを防ぐことができる。図２０（ｄ），（ｅ）で示される横軸では、可動部１の移動距離が０から距離Ｄ３までは可動部１の移動距離が示され、移動距離が０以前と距離Ｄ３以降とにおいて時間が示されている。
【００８７】
第２に、可動部１が距離Ｄ*２だけ移動すると被検出部８２がセンサ７２に対向して（図１２）、センサ７２は検出信号を活性化させる（図２０（ｂ））。検出信号を受けた制御部９は、スイッチＳ１を閉じた状態でスイッチＳ２を開いて（図２０（ｅ））、コイルＬ１への電流の供給が再開する。
【００８８】
第３に、可動部１が更に間隔ΔＤ２だけ移動して終点に至ると検出部８２がセンサ７３と対向して（図１３）、センサ７３は検出信号を活性化させる（図２０（ｃ））。検出信号を受けた制御部９は、その後所定期間τ２が経過した時点Ｔ*３でスイッチＳ１を開く（図２０（ｄ））。所定期間τ２の通電期間は、可動部１が鉄心４の軸固定部１２ａ側の端面と衝突することによって生じる反発力により可動部１が起点側へと押し戻される可能性を防止するために、設けられることが望ましい。
【００８９】
図２０（ｄ），（ｅ）に従ってスイッチＳ１，Ｓ２を開閉した時にコイルＬ１によって生じる電磁力の移動距離に対する変化が、例えば図２１において曲線２０９により概念的に示されており、距離Ｄ１でのスイッチングの応答性が、図１５で示される曲線２０５で示される距離Ｄ１でのスイッチングの応答性よりも向上する。
【００９０】
スイッチＳ１，Ｓ２は第１，第２スイッチ、距離Ｄ１は第１の所定距離、距離Ｄ*２は第２の所定距離、距離Ｄ３は第３の所定距離と把握すれば、上述の内容は次のように把握することができる。
【００９１】
つまり、第１スイッチＳ１が閉じられて、コイルＬ１への通電を開始する。コイルＬ１への通電開始後、可動部１が第１の所定距離Ｄ１を移動したときに第２スイッチＳ２を閉じる。その後、可動部１が第２の所定距離Ｄ*２を移動したときに第２スイッチＳ２を開く。望ましくは更にその後、可動部１が第３の所定距離Ｄ３を移動してから所定期間τ２が経過した時点で第１スイッチＳ１を開く。
【００９２】
また、可動部１が終点側へと移動する途中で、スイッチＳ１を開いたとしても起点側へと可動部１が引き戻されない時の、可動部１に生じている負荷力ｆ１（図９）の絶対値を第１の所定の値と把握する。バネ１０２の圧縮により磁性体１１に生じる負荷力のうち、バネ１０２の圧縮の初期段階での負荷力ｆ２（図９）の絶対値を第２の所定の値と把握する。更に、間隔ΔＤ*２（図９）は第４の所定距離と把握すれば、第１乃至第３の所定期間は次のように把握できる。
【００９３】
つまり、第１の所定距離Ｄ１は、負荷力の絶対値が減少する過程で第１の所定の値｜ｆ１｜になる、前記可動部１の移動が開始した時からの移動距離である。第２の所定距離Ｄ*２は、負荷力の絶対値が増加する過程で第２の所定の値｜ｆ２｜になる、前記可動部１の移動が開始した時からの移動距離から、第４の所定距離ΔＤ*２だけ遡った移動距離である。第３の所定距離Ｄ３は、可動部１が終点に達する、可動部１の移動が開始した時からの移動距離である。
【００９４】
上述で説明される電磁アクチュエータの制御方法によれば、可動部１の位置に基づいてコイルＬ１に流れる電流を制御するので、可動部１に負荷力が生じる時間とコイルＬ１に電磁力が発生する時間とのズレを小さくすることができる。よって、スイッチングの応答性の向上に加えて、精度良く可動部の動作を制御することができる。
【００９５】
本実施の形態には、実施の形態４で説明した電磁アクチュエータの制御方法のうち矩形パルスを発生させる方法を採用してもよい。つまり、図６で示される方法において、第１に、可動部１に生じる負荷力の時間変化に替えて、可動部１に生じる負荷力の移動距離に対する変化を導出する（図９）。第２及び第３のステップで、コイルＬ１によって発生させる電磁力の移動距離に対する変化及びコイルＬ１に流す電流の移動距離に対する変化をそれぞれ求める。第４に、電流の移動距離に対する変化をパルス幅変調（ＰＷＭ）方式により変換することで、矩形パルスを得る。そして、矩形パルスの移動距離に対する変化に基づいて、複数のセンサを設けて、複数のセンサと接続される制御部においてスイッチＳ１，Ｓ２の開閉を制御する。
【００９６】
この方法によれば、所望の電磁力を得ることができるとともに、可動部１に負荷力が生じる時間とコイルＬ１が電磁力を発生する時間とのズレを小さくすることができる。
【００９７】
実施の形態６．
図２２は、本実施の形態にかかる電磁アクチュエータ１００が備える制御回路を概念的に示す図である。制御回路は、コイルＬ１とダイオード５、コンデンサＣ１，Ｃ２、サイリスタ６１，６２とを有する。コイルＬ１は、図１で示されるコイルＬ１に対応する。
【００９８】
コイルＬ１とダイオード５とは並列に接続される。コイルＬ１とダイオード５との並列接続の両端には、コンデンサＣ１がサイリスタ６１を介して、コンデンサＣ２がサイリスタ６２を介して、それぞれ接続される。ダイオード５は実施の形態１と同様の理由で接続されている。
【００９９】
コンデンサＣ１は第１コンデンサ、コンデンサＣ２は第２コンデンサ、サイリスタ６１は第１サイリスタ、サイリスタ６２は第２サイリスタと把握すれば、上述の内容は次のように把握できる。つまり、電磁アクチュエータ１００は、コイルＬ１と、コイルＬ１に電流を供給する電源２１と、コイルＬ１が発生する電磁力により動作する可動部１とを備える。そして、電源２１は、互いに直列に接続される第１コンデンサＣ１及び第１サイリスタ６１と、第１コンデンサＣ１と第１サイリスタ６１との直列接続に並列に接続され、互いに直列に接続される第２コンデンサＣ２及びサイリスタ６２とを有する。
【０１００】
図２３は、コンデンサＣ１，Ｃ２の放電時間と電流量との関係を示す。コンデンサの充電量はコンデンサの静電容量に依存するので、コンデンサの静電容量が大きくなるに従って、放電時間と電流量の関係を示す曲線２１１から曲線２１３へと変化する。曲線２１４は、コンデンサとの比較のために、一定の電流を供給することのできる電源の電流量の時間変化を示している。
【０１０１】
コンデンサＣ１は、放電時間と電流量の関係が例えば曲線２１１であり、コンデンサＣ２は、放電時間と電流量の関係が例えば曲線２１２である。放電時間の間隔Δｔ１，Δｔ２は、コンデンサＣ１，Ｃ２による放電の開始から、放電が終了したと認められる程度に電流量が小さくなった時点までの間隔である。
【０１０２】
実施の形態１と同様に、可動部１に生じる負荷力の時間変化を求めて、時点Ｔ*０，Ｔ１，Ｔ*２，Ｔ*３を設定し（図３）、更に電磁力がなくても可動部１が起点側へと引き戻されない程度に負荷力が小さい時点Ｔ４を設定する（図２５）。
【０１０３】
図２４は、サイリスタ６１，６２をｏｎするタイミングを概念的に示す。時点Ｔ*０では、サイリスタ６１をｏｎすることで（図２４（ａ））、コンデンサＣ１が放電してコイルＬ１への電流の供給を開始する。コンデンサＣ１の放電時間の間隔Δｔ１は期間ΔＴ４（時点Ｔ*０から時点Ｔ４までの間隔）とほぼ同じであることが望ましい。なぜなら、サイリスタ６１は、サイリスタ６１に流れる電流量が小さくなると自動的にｏｆｆするので、時点Ｔ*０から期間ΔＴ４が経過した時点Ｔ４でコイルＬ１に流れる電流が遮断されるからである。
【０１０４】
時点Ｔ*２では、サイリスタ６２をｏｎすることで（図２４（ｂ））、コンデンサＣ２が放電してコイルＬ１への電流の供給を開始する。コンデンサＣ１の放電時間の間隔Δｔ２を期間ΔＴ２とほぼ等しくすることで、時点Ｔ*３でコイルＬ１への電流の供給が遮断されて（サイリスタ６２が自動的にｏｆｆして）、電磁アクチュエータの動作が終了する。
【０１０５】
図２４（ａ），（ｂ）に従ってサイリスタ６１，６２をｏｎした時にコイルＬ１に生じる電磁力の時間に対する変化は、例えば図２５で示される曲線２０６となる。
【０１０６】
上述で説明される電磁アクチュエータによれば、第１サイリスタ６１及び第２サイリスタ６２がｏｎした後、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２が放電される。その後、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２から流れる電流は小さくなって第１サイリスタ６１及び第２サイリスタ６２が自動的にｏｆｆする。よって、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の放電時間の間隔Δｔ１，Δｔ２を、所定期間ΔＴ４，ΔＴ２とほぼ等しくすることで、第１サイリスタ及び第２サイリスタをｏｎするタイミングを制御するだけで、コイルＬ１に流れる電流を制御することができる。また、可動部１の動作が安定するとともに、電磁アクチュエータ１００の効率性が向上する。
【０１０７】
本実施の形態において、サイリスタ６１，６２が開いているときに、コンデンサＣ１，Ｃ２を充電することで、繰り返し電磁アクチュエータを動作させることができる。
【０１０８】
実施の形態７．
図２６は、本実施の形態にかかる電磁アクチュエータ１００が備える制御回路を概念的に示す。制御回路は、コイルＬ１とダイオード５、コンデンサＣ３、サイリスタ６３、スイッチＳ１，Ｓ３、充電用電源Ｖ３とを有する。コイルＬ１は、図１で示されるコイルＬ１に対応する。
【０１０９】
コイルＬ１とダイオード５とは並列に接続される。コイルＬ１とダイオード５との並列接続に直列にスイッチＳ１が接続される。コンデンサＣ３とサイリスタ６３との直列接続が、スイッチＳ１を介してコイルＬ１とダイオード５との並列接続の両端に接続される。コンデンサＣ３とサイリスタ６３の直列接続は電源２２と把握できる。充電用電源Ｖ３はスイッチＳ３を介してコンデンサＣ３の両端に電圧を印加する。ダイオード５は実施の形態１と同様の理由で接続されている。スイッチＳ１，Ｓ３には例えば半導体スイッチが採用できる。
【０１１０】
コンデンサＣ３は、放電時間と電流量の関係が例えば曲線２１３（図２３）であり、充電用電源Ｖ３は、電流量の時間に対する変化が例えば曲線２１４で表される。放電時間の間隔Δｔ３は、コンデンサＣ３による放電の開始から、放電が終了したと認められる程度に電流量が小さくなった時点までの間隔である。間隔Δｔ３のうち、コンデンサＣ３によって放電される電流の値が、充電用電源Ｖ３の電流の値よりも大きい期間Δｔ（図２３）が長い方が、コイルＬ１に大電流を長時間流すことができるという点で望ましい。
【０１１１】
実施の形態１と同様に、可動部１に生じる負荷力の時間変化を求めて、時点Ｔ*０，Ｔ１，Ｔ*２，Ｔ*３を設定し（図３）、スイッチＳ１の開閉とサイリスタ６３をｏｎするタイミングとを制御する。図２７は、（ａ）スイッチＳ１の開閉（ｏｎ／ｏｆｆ）の時間変化と、（ｂ）サイリスタ６３をｏｎするタイミングを概念的に示す。
【０１１２】
時点Ｔ*０では、スイッチＳ１とサイリスタ６３とをｏｎすることで（図２７（ａ），（ｂ））、コンデンサＣ３が放電してコイルＬ１への電流の供給を開始する。このとき、スイッチＳ３は開いて、充電用電源Ｖ３によるコンデンサＣ３への充電は行わない。その後、時点Ｔ１でスイッチＳ１を開くことでコイルＬ１への電流の供給を遮断する。これに伴って、サイリスタ６３が自動的にｏｆｆし、その後スイッチＳ３を閉じて充電用電源Ｖ３によりコンデンサＣ３を充電する。
【０１１３】
時点Ｔ*２では、スイッチＳ１とサイリスタ６３とをｏｎすることで（図２７（ａ），（ｂ））、コンデンサＣ３が放電してコイルＬ１への電流の供給を再開する。このとき、スイッチＳ３は開いて、充電用電源Ｖ３によるコンデンサＣ３への充電は行わない。その後、時点Ｔ*３でスイッチＳ１を開くことでコイルＬ１への電流の供給を遮断して、電磁アクチュエータ１００の動作が終了する。例えば、動作が終了した後においてスイッチＳ３を閉じて、充電用電源Ｖ３によりコンデンサＣ３を充電してもよい。
【０１１４】
図２７（ａ），（ｂ）に従ってスイッチＳ１及びサイリスタ６３を制御した時にコイルＬ１に生じる電磁力の時間に対する変化は、例えば図２８で示される曲線２０７となる。
【０１１５】
本実施の形態にかかる電磁アクチュエータ１００によれば、充電用電源Ｖ３から得られる電流よりも大きい電流をコイルＬ１に流して、大きな電磁力をコイルＬ１によって発生させることができる。また、可動部１の動作が安定するとともに、電磁アクチュエータ１００の効率性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明が適用できる、真空遮断機を概念的に示す断面図である。
【図２】実施の形態１で説明される、制御回路を概念的に示す回路図である。
【図３】可動部１に生じる負荷力の時間変化を示す図である。
【図４】スイッチＳ１の開閉の時間変化を示す図である。
【図５】コイルＬ１が発生する電磁力の時間変化を示す図である。
【図６】実施の形態２で説明される、矩形パルスの導出のステップを示すフローチャート図である。
【図７】コイルＬ１が発生する電磁力の時間変化を示す図である。
【図８】（ａ）矩形パルス、（ｂ）スイッチＳ１の開閉の時間変化をそれぞれ示す図である。
【図９】実施の形態３で説明される、可動部１に生じる負荷力の移動距離に対する変化を示す図である。
【図１０】図１で示される真空遮断機を概略的に示す平面図である。
【図１１】図１で示される真空遮断機を概略的に示す平面図である。
【図１２】図１で示される真空遮断機を概略的に示す平面図である。
【図１３】図１で示される真空遮断機を概略的に示す平面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）センサ７１，７２，７３の検出信号の活性／非活性、（ｄ）スイッチＳ１の開閉の時間変化をそれぞれ示す図である。
【図１５】コイルＬ１が発生する電磁力の移動距離に対する変化を示す図である。
【図１６】実施の形態４で説明される、制御回路を概念的に示す回路図である。
【図１７】スイッチＳ１，Ｓ２の開閉の時間変化を示す図である。
【図１８】コイルＬ１が発生する電磁力の時間変化を示す図である。
【図１９】（ａ）矩形パルス、（ｂ），（ｃ）スイッチＳ１，Ｓ２の開閉の時間変化をそれぞれ示す図である。
【図２０】実施の形態５で説明される、（ａ）〜（ｃ）センサ７１，７２，７３の検出信号の活性／非活性、（ｄ），（ｅ）スイッチＳ１，Ｓ２の開閉の時間変化をそれぞれ示す図である。
【図２１】コイルＬ１が発生する電磁力の移動距離に対する変化を示す図である。
【図２２】実施の形態６で説明される、制御回路を概念的に示す回路図である。
【図２３】コンデンサの放電時間と電流量の関係を示す図である。
【図２４】サイリスタ６１，６２をｏｎするタイミングを示す図である。
【図２５】コイルＬ１が発生する電磁力の時間変化を示す図である。
【図２６】実施の形態７で説明される、制御回路を概念的に示す回路図である。
【図２７】(ａ)スイッチＳ１の開閉の時間変化、（ｂ）サイリスタ６３をｏｎするタイミングをそれぞれ示す図である。
【図２８】コイルＬ１が発生する電磁力の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  可動部、９  制御部、１００  電磁アクチュエータ、Ｌ１  コイル、Ｓ１，Ｓ２  スイッチ、Ｖ１  電源、Ｔ１，Ｔ*２  時点、ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ*１，ΔＴ*２  期間、ｆ１，ｆ２  負荷力、Ｄ１，Ｄ*２，Ｄ３  距離、ΔＤ*２  間隔（第４の所定距離）、２１，２２  電源、６１〜６３  サイリスタ、Ｃ１〜Ｃ３  コンデンサ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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