(57)【要約】【課題】固定鉄心の渦電流損失を減少でき高性能であるとともに、固定鉄心と可動鉄心との組立てが容易で低コストである電磁アクチュエータと、この電磁アクチュエータを用いた開閉装置を得ることである。【解決手段】固定子が、鋼板を積層して形成した積層体であり、且つ２個の側脚部と各側脚部間を連結する継鉄部と、各側脚部の端部から内側に突出した突出部を有する固定鉄心と、固定鉄心の内周側に設置されたコイルと、突出部間に設置された支持孔を有する支持部材と、突出部の外周側に設置された永久磁石とで形成されており、可動鉄心が、磁性体の板状部と円柱状部とで形成され、板状部を永久磁石に対向させ、円柱状部を支持部材の支持孔で支持して、固定子に配設された電磁アクチュエータとこの電磁アクチュエータを用いた開閉装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、上記固定子に対して相対的に往復動作可能な状態で設置された可動鉄心と、上記可動鉄心に固定された出力シャフトとを備えた電磁アクチュエータであって、
上記固定子は、鋼板を積層して形成した積層体であり、且つ２個の側脚部と、上記各側脚部の一方の端部間を連結する継鉄部と、上記各側脚部の他方の端部から内側に突出した突出部を有する略Ｃ字形状である固定鉄心と、上記固定鉄心の内周側に設置されたコイルと、上記突出部間に設置され、且つ支持孔を有する支持部材と、上記突出部の外周側に設置された永久磁石とで形成されており、
上記可動鉄心が、磁性体の、板状部と円柱状部とで形成されており、上記出力シャフトが上記円柱状部側に延在しており、
上記板状部を上記永久磁石に対向させ、上記円柱状部が上記支持部材の支持孔で支持されて、上記可動鉄心が上記固定子に配設された電磁アクチュエータ。
【請求項２】
上記可動鉄心の円柱状部が、鋼板を積層して形成した積層体であることを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
上記可動鉄心の円柱状部が、鋼板の積層体を積層面で２分割した一方の鋼板積層体で形成され、上記鋼板の積層体を積層面で２分割した他方の鋼板積層体が固定子鉄心の継鉄部における内周側に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
上記一方の鋼板積層体と上記他方の鋼板積層体との間にばねを設けたことを特徴とする請求項３に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
上記可動鉄心の板状部における固定子と対向する面が、上記可動鉄心が出力シャフト方向の軸を中心にして回転変位しても、永久磁石を覆う大きさであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】
上記可動鉄心の板状部における固定子と対向する面に板状部用ストッパを設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項７】
上記支持部材を、樹脂材料で形成したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項８】
上記コイルがボビンに電線を巻回して形成されており、上記ボビンと支持部材とが、樹脂材料の一体成形で形成されたことを特徴とする請求項７に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項９】
固定側電極と可動側電極と上記固定側電極に一端が接続された固定側電極導体と上記可動側電極に一端が接続された可動側電極導体とを有する開閉部と、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータと、上記電磁アクチュエータの可動鉄心の往復動作を上記開閉部の可動側電極導体に伝達する伝達機構とを備えたことを特徴とする開閉装置。
【請求項１０】
上記伝達機構が、一端に上面側から接圧ばねを介して可動側電極導体が機械的に連結され、他端に上面側から出力シャフトが機械的に連結され、且つ中心にある軸で回転可能に支持されたレバーであり、上記レバーの出力シャフト連結面の反対側に開放ばねが設けられたことを特徴とする請求項９に記載の開閉装置。
【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および電磁アクチュエータを操作機構に用いた開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遮断器や開閉器等の開閉装置における操作機構には、油圧操作機構、ばね操作機構、電磁操作機構が知られている。特に、電磁操作機構は、油圧操作機構やばね操作機構に比べて、部品点数が少なく機構を簡素化でき、製造コストを低減できるので、例えば、真空遮断器の操作機構として利用される。
電磁操作機構は、コイルを備えた固定鉄心と固定鉄心に対して相対的に移動可能な可動鉄心とから構成された電磁アクチュエータを利用した操作機構である。
【０００３】
開閉装置の操作機構に用いられる電磁アクチュエータには、大きく２種類のタイプがある。
第１のタイプの電磁アクチュエータは、円筒状の固定鉄心の内周側に円筒状のコイルを設置し、コイルの内側に上下方向に移動可能な可動鉄心が挿入されたソレノイド型の電磁アクチュエータである（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この電磁アクチュエータは、可動鉄心と固定鉄心との、各々が一体の鋼鉄材料で形成されているため、電磁アクチュエータ動作時に可動鉄心と固定鉄心とに渦電流が発生し起磁力損失が大きく、可動鉄心の動作性が低下するとの問題があった。また、可動鉄心の動作向上には、固定鉄心とコイルおよび駆動電源を大型化する必要があるとの問題があった。
【０００４】
上記問題を解決するソレノイド型の電磁アクチュエータとして、アーマチュア（可動鉄心）を、中心に設けられた鋼材の円柱体と、この円柱体の外周側にわずかな隙間を設けて同心円状に配設された鋼材の第１の円筒体と、第１の円筒体の外周側にわずかな隙間を設けて同心円状に配設された鋼材の第２の円筒体とで形成したものがある。
このソレノイド型の電磁アクチュエータは、アーマチュアが複数に分割され、磁気回路が複数になっているので、渦電流による損失が抑制される（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、上記問題を解決するソレノイド型の電磁アクチュエータとして、固定鉄心であるヨークを、多数の同形のヨーク素片をヨークの軸心に対して放射状に配列して形成しており、可動鉄心を、珪素鋼板で形成された複数枚の鉄心素片を可動鉄心の軸心を中心に放射状に並ぶように重ねて形成したものがある。
このソレノイド型の電磁アクチュエータは、固定鉄心と可動鉄心とが、ともに複数の素片で形成されているので、固定鉄心と可動鉄心との渦電流損失を小さくすることができる（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
第２のタイプの電磁アクチュエータは、少なくとも、薄板片を積層して形成された固定鉄心を用いた電磁アクチュエータである。
例えば、第２のタイプの電磁アクチュエータとして、内周側の対向する一対の辺の中心部に突出部が形成されたフレーム形状のヨーク片（固定鉄心片）を、積層して形成したヨーク（固定鉄心）と、２個のヨークの内周側における、天井部と突出部の間に設置された第１のコイルおよび底面部と突出部との間に設置された第２のコイルと、第１のコイルおよび第２のコイルの内周側に挿入されたアーマチュア（可動鉄心）とを備えた電磁アクチュエータがある。
この電磁アクチュエータは、固定鉄心が固定鉄心片を積層した構造であるので、固定鉄心の渦電流損失が抑制できる（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
また、第２のタイプの電磁アクチュエータとして、複数の鋼板を積層して形成した中央脚部とその両側に設けられた側脚部と中央脚部と側脚部との間を連絡するヨーク部を有する固定鉄心と、中央脚部に巻回されたコイルと、複数の鋼板を積層して形成され、且つ固定鉄心の側脚部間に配置された可動鉄心とを備えた電磁アクチュエータがある。
この電磁アクチュエータは、固定鉄心と可動鉄心とが、ともに複数の鋼板を積層した構造であるので、固定鉄心および可動鉄心の渦電流損失を減少できる（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１５１８２６号公報（第４頁、第１図）
【特許文献２】特開２００８−０６６６０２号公報（第３頁、第１図、第２図）
【特許文献３】特公平３−１４２０９号公報（第２頁、第７頁、第３図、第４１図）
【特許文献４】国際公開第９５／０７５４２号公報（第５頁、第６頁、第１図）
【特許文献５】特開２００１−２３７１１８号公報（第３頁、第１図、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に記載のソレノイド型の電磁アクチュエータは、可動鉄心が、分割されており、且つ隙間を設けて同心円状に配置される複数の部品で形成されているので、可動鉄心の、部品点数が増大するとともに、各部品の形状が複雑化し、可動鉄心の製造コストが増大するとの問題があった。
また、特許文献３に記載のソレノイド型の電磁アクチュエータは、固定鉄心と可動鉄心との各々が、複数の素片で形成され、且つ複数の素片が、各鉄心の軸心に対して放射状に配置されているので、やはり、各鉄心の部品点数が増大し、各鉄心の組立て工程が複雑となるとともに、高い組立て精度も要求され、各鉄心の製造コストが増大するとの問題があった。
【００１０】
また、特許文献４に記載の電磁アクチュエータは、所定の間隔を設けて対向させて配置した２個の積層体の固定鉄心に、矩形状に巻回されたコイルが設置され、コイルの内周側に可動鉄心が挿入されたものであるので、可動鉄心の軸中心と固定鉄心の軸中心を一致させる調芯作業が不可欠であり、電磁アクチュエータの、組立て工程が長くなり、組立てコストが増大するとの問題があった。
【００１１】
また、特許文献５に記載の電磁アクチュエータは、積層体の固定鉄心の側脚部間に、積層体の可動鉄心を配置したものであり、やはり、可動鉄心の軸中心と固定鉄心の軸中心を一致させる調芯作業が不可欠であり、電磁アクチュエータの、組立て工程が長くなり、組立てコストが増大するとの問題があった。
【００１２】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、少なくとも固定鉄心の渦電流損失を減少でき、且つ固定鉄心および可動鉄心の組立てが容易であるとともに、電磁アクチュエータの組立て時の調芯作業が不要であり、高性能で製造コストの増大が抑制された電磁アクチュエータと、この電磁アクチュエータを用いた開閉装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係わる電磁アクチュエータは、固定子と、固定子に対して相対的に往復動作可能な状態で設置された可動鉄心と、可動鉄心に固定された出力シャフトとを備えた電磁アクチュエータであって、固定子は、鋼板を積層して形成した積層体であり、且つ２個の側脚部と、各側脚部の一方の端部間を連結する継鉄部と、各側脚部の他方の端部から内側に突出した突出部を有する略Ｃ字形状である固定鉄心と、固定鉄心の内周側に設置されたコイルと、突出部間に設置され、且つ支持孔を有する支持部材と、突出部の外周側に設置された永久磁石とで形成されており、可動鉄心が、磁性体の、板状部と円柱状部とで形成されており、出力シャフトが上記円柱状部側に延在しており、板状部を永久磁石に対向させ、円柱状部が支持部材の支持孔で支持されて、可動鉄心が固定子に配設されたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係わる電磁アクチュエータは、固定子と、固定子に対して相対的に往復動作可能な状態で設置された可動鉄心と、可動鉄心に固定された出力シャフトとを備えた電磁アクチュエータであって、固定子は、鋼板を積層して形成した積層体であり、且つ２個の側脚部と、各側脚部の一方の端部間を連結する継鉄部と、各側脚部の他方の端部から内側に突出した突出部を有する略Ｃ字形状である固定鉄心と、固定鉄心の内周側に設置されたコイルと、突出部間に設置され、且つ支持孔を有する支持部材と、突出部の外周側に設置された永久磁石とで形成されており、可動鉄心が、磁性体の、板状部と円柱状部とで形成されており、出力シャフトが上記円柱状部側に延在しており、板状部を永久磁石に対向させ、円柱状部が支持部材の支持孔で支持されて、可動鉄心が固定子に配設されたものであり、動作効率が高いとともに、操作電源の小型化が図れ、且つ製造コストを低減できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる電磁アクチュエータの外観を示す斜視模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わる電磁アクチュエータにおいて固定子と可動鉄心とが分離した状態を示す斜視模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係わる図１に示す電磁アクチュエータのＡ−Ａ断面を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わる電磁アクチュエータにおいて、可動鉄心が回転した場合の可動鉄心の板状部と永久磁石との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係わる電磁アクチュエータの断面模式図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係わる電磁アクチュエータの断面模式図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係わる電磁アクチュエータの断面模式図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係わる電磁アクチュエータに用いられる可動鉄心の断面模式図である。
【図９】本発明の実施の形態６に係わる開閉装置の側面模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係わる開閉装置における、真空遮断部の固定側電極と可動側電極とが開離した状態を示す側面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる電磁アクチュエータの外観を示す斜視模式図である。
図２は、本発明の実施の形態１に係わる電磁アクチュエータにおいて固定子と可動鉄心とが分離した状態を示す斜視模式図である。
図３は、図１に示す電磁アクチュエータのＡ−Ａ断面を示す模式図である。
図１から図３に示すように、本実施の形態の電磁アクチュエータ１００は、固定子１と、固定子１に対して相対的に往復動作が可能な状態で設置された可動鉄心２と、可動鉄心２に固定された出力シャフト６とを備えている。
【００１７】
固定子１は、固定鉄心８と、巻枠（ボビンと記す）４ａに電線が巻回されたコイル４と、可動鉄心２を支持する支持部材５と、可動鉄心２を吸引する板状の永久磁石３とを備えている。
可動鉄心２は、永久磁石３と対向し、且つ永久磁石３で吸引される部分である板状部２ａと、支持部材５で支持される部分である円柱状部２ｂとで形成されている。
出力シャフト６は、板状部２ａと円柱状部２ｂとの略中心部を貫通し、板状部２ａと円柱状部２ｂとに固定されているとともに、円柱状部２ｂ側に延在している。すなわち、可動鉄心２を形成する板状部２ａと円柱状部２ｂ、および、出力シャフト６は一体化している。
【００１８】
そして、固定鉄心８は、鋼板を積層して形成した積層体であり、且つ２個の側脚部８ａと、各側脚部８ａの一方の端部側間を連結する継鉄部８ｂと、各側脚部８の他方の端部側から内側に突出した突出部８ｃとを有する略Ｃ字形状である。そして、継鉄部８ｂには、出力シャフト挿通孔が設けられている。
また、コイル４は、略Ｃ字形状の固定鉄心８の内周側に設置されており、ボビン４ａの孔部（ボビン孔と記す）には、可動鉄心２の円柱状部２ｂが挿入されている。ボビン孔のサイズは、円柱状部２ｂをスムーズに挿入できる大きさである。
【００１９】
また、支持部材５は、固定鉄心８の突出部８ｃ間に設置されており、且つその中心部に可動鉄心２を往復動作が可能な状態で支持する支持孔５ａが設けられており、支持孔５ａには、可動鉄心２の円柱状部２ｂが挿通されている。
また、板状の永久磁石３は、固定鉄心８の突出部８ｃの外周側である、可動鉄心２の板状部２ａと対向する部分に貼着されている。そして、板状の永久磁石３の表面はカバー（図示せず）で覆われている。
【００２０】
また、可動鉄心２は、板状部２ａと円柱状部２ｂとがともに塊状の磁性体であり、一体のものであっても良く、別体のものを接合したものであっても良い。
また、板状部２ａの固定子１と対向する面は、略矩形の形状である。
図４は、本発明の実施の形態１に係わる電磁アクチュエータにおいて、可動鉄心が回転した場合の可動鉄心の板状部と永久磁石との関係を示す図である。
図４に示すように、本実施の形態の電磁アクチュエータ１００は、開閉装置に用いた場合に生じる、可動鉄心２における出力シャフト６方向の軸を中心にした回転角が１０度までの回転では、板状部２ａの固定子１と対向する面が永久磁石３の吸引面を覆うことができる大きさの可動鉄心が用いられている。
【００２１】
本実施の形態の電磁アクチュエータ１００は、可動鉄心２が、円柱状部２ｂを、支持孔５ａを挿通し支持されるとともに、ボビン孔に挿入された状態で、固定子１に配設され、出力シャフト６が、出力シャフト挿通孔を挿通した状態で、固定子１に配設されている。
また、本実施の形態の電磁アクチュエータ１００は、可動鉄心２の円柱状部２ｂが固定鉄心８の継鉄部８ｂに接触するまで、可動鉄心２を移動しても、可動鉄心２の板状部２ａと永久磁石３との間に、わずかな空隙ができるようにしてある。
【００２２】
本実施の形態では、支持部材５は、摺動性や機械強度に優れた樹脂で形成されている。用いられる樹脂材料は、例えば、フッ素樹脂やＰＯＭ（ポリアセタール）樹脂、ＰＡ（ポリアミド）樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。樹脂材料は支持部材５を成形加工で形成できるので、製造コストを低減でき、好ましい。
また、本実施の形態では、コイル４には電線を巻回するボビン４ａが用いられている。ボビン４ａは、樹脂材料で形成し、支持部材５と一体成型した構造であっても良く、この場合は、部品点数が削減でき、部品コストや組立てコストを低減できる。
【００２３】
本実施の形態の電磁アクチュエータ１００は、電磁アクチュエータの磁気回路のうち、大半を占める固定鉄心８が鋼板の積層体で形成され、渦電流が抑制されるので、動作効率が高いとともに、コイルに大電流を流さなくても、固定子が可動鉄心を吸引でき、操作電源を小型化できる。
また、本実施の形態の電磁アクチュエータ１００は、開閉装置に用いた場合に生じる範囲の可動鉄心２の回転変位がおきても、可動鉄心２における板状部２ａの固定子１と対向する面が、永久磁石３の吸引面を覆うようになっているので、固定子が可動鉄心を吸引する時の漏れ磁束を最小限に抑制でき、固定子が安定した吸引力を発現する。
【００２４】
また、本実施の形態の電磁アクチュエータ１００では、可動鉄心２の円柱状部２ｂが固定鉄心８の継鉄部８ｂに接触するまで、可動鉄心２が移動しても、可動鉄心２の板状部２ａと永久磁石３との間に、わずかな空隙ができるようにしてあるので、固定子で可動鉄心を吸引した場合でも、可動鉄心の板状部が永久磁石に衝突することが防止でき、永久磁石の破損が回避できる。
【００２５】
また、従来の電磁アクチュエータでは、径の細い出力シャフトが軸受けで支持される構造であるので、操作対象機器からの影響で出力シャフトが傾き、軸芯がずれた場合、可動鉄心と固定子の可動鉄心が挿入された部分、例えば、可動鉄心と固定子に設けられたコイルボビンの内壁とが接触し、あるいは、可動鉄心と固定鉄心とが接触し、可動鉄心が駆動される場合の摺動摩擦抵抗が増大したり、接触部が磨耗する可能性があった。
【００２６】
しかし、本実施の形態の電磁アクチュエータ１００は、可動鉄心２の円柱状部２ｂ、すなわち可動鉄心自体を、固定子１に設けられた支持部材５の支持孔５ａで支持しているので、軸受けの精度を高くできるとともに、可動鉄心のスムーズな動作が可能である。
また、可動鉄心と出力シャフトとの軸心を合わせる調芯作業が不要であり、組立てが容易になり、組立てコストを削減できる。
【００２７】
また、本実施の形態の電磁アクチュエータ１００は、固定子１の固定鉄心８が、略Ｃ字形状の鋼板を積層して形成されるので、固定鉄心の製造が容易であり、その製造コストを低減できる。
また、可動鉄心２が、板状部２ａと円柱状部２ｂとを一体ものとして形成できるので、製造コストを低減できる。可動鉄心２の板状部２ａと円柱状部２ｂとが別体であっても、板状部２ａと円柱状部２ｂとが出力シャフトで結合されるので、可動鉄心の製造は容易であり、製造コストを低減できる。
【００２８】
本実施の形態の電磁アクチュエータ１００では、可動鉄心２の板状部２ａは、塊状の磁性体であるが、円柱状部２ｂと別体とし、鋼板を積層したものであっても良く、この場合、渦電流がさらに抑制される。積層された鋼板は、例えばカシメ接合やボルト・ナット締結等で一体化される。
また、可動鉄心２における板状部２ａの永久磁石３と対向する面は、略矩形の形状であるが、永久磁石３の吸引面を覆うことができれば、この形状に限定されない。例えば、円板形状とすれば、回転変位の影響を無くすことができる。
支持部材５に樹脂の成形品が用いられているが、一般的なベアリング部品（玉軸受けや油浸金属、無給油ブッシュなど）を用いても良い。
【００２９】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係わる電磁アクチュエータの断面模式図である。
図５に示すように、本実施の形態の電磁アクチュエータ２００は、可動鉄心２２の円柱状部２２ｂが、板状部２２ａとは別体であり、且つ出力シャフト６の挿通孔を有する鋼板を積層して形成した積層体である以外、実施の形態１の電磁アクチュエータ１００と同様である。
円柱状部２２ｂを形成する積層体は、円柱状部２２ｂを挿通した出力シャフト６とナット６ａで強固に固定されている。また、積層体の鋼板間にダボを設けたり、積層体にピンを圧入することで、積層された鋼板をさらに強固に固定することが可能である。
【００３０】
本実施の形態の電磁アクチュエータ２００は、実施の形態１の電磁アクチュエータ１００と同様な効果を有するとともに、可動鉄心２２が、円板状鋼板を積層して形成された積層体であり、動作時の渦電流をさらに抑制できるので、いっそうの動作効率の向上と操作電源の小型化とが図れる。
【００３１】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係わる電磁アクチュエータの断面模式図である。
図６では、固定子３１と可動鉄心３２とを分離した状態を示している。
図６に示すように、本実施の形態の電磁アクチュエータ３００は、円柱状の鋼板の積層体を積層面で２分割した、一方の鋼板積層体を可動鉄心３２の円柱状部３２ｂとし、他方の鋼板積層体３２ｄを固定鉄心８の継鉄部８ｂにおける内周側に配置するとともに、可動鉄心３２の円柱状部３２ｂが、固定鉄心８の継鉄部８ｂに配置した鋼板積層体３２ｄと接触するまで、可動鉄心３２を移動しても、可動鉄心３２の板状部３２ａと永久磁石３との間に、わずかな空隙ができるようにした以外、実施の形態２の電磁アクチュエータ２００と同様である。
【００３２】
本実施の形態の電磁アクチュエータ３００は、実施の形態２の電磁アクチュエータ２００と同様な効果を有するとともに、２分割された鋼板の積層体における、一方の積層体を円柱状部３２ｂとしており、可動鉄心３２の質量が軽減されているので、可動鉄心の往復動作を高速化することができる。
【００３３】
実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４に係わる電磁アクチュエータの断面模式図である。
図７に示すように、本実施の形態の電磁アクチュエータ４００は、可動鉄心４２の円柱状部４２ｂである一方の鋼板積層体と、固定鉄心８の継鉄部８ｂにおける内周側に配置された他方の鋼板積層体４２ｄとの間にばね４２ｅを設け、一方の鋼板積層体と他方の鋼板積層体４２ｄとの合計の厚さを、ばね４２ｅの設置する幅の分だけ薄くするとともに、固定子４１の可動鉄心４２を吸引する力と釣り合うまで、ばね４２ｅが圧縮された状態でも、可動鉄心４２の板状部４２ａと永久磁石３との間に、わずかな空隙ができるようにした以外、実施の形態３の電磁アクチュエータ３００と同様である。
【００３４】
本実施の形態の電磁アクチュエータ４００は、実施の形態３の電磁アクチュエータ３００と同様な効果を有するとともに、可動鉄心の円柱状部４２ｂと他方の鋼板積層体４２ｄとの間に、ばね４２ｅが設けられており、ばね４２ｅが、円柱状部４２ｂと他方の鋼板積層体４２ｄとが離間する方向に荷重が作用するので、他方の鋼板積層体４２ｄを固定鉄心８の継鉄部８ｂに固定する工程が不要であり、製造コストを低減できる。
【００３５】
実施の形態５．
図８は、本発明の実施の形態５に係わる電磁アクチュエータに用いられる可動鉄心の断面模式図である。
本実施の形態の電磁アクチュエータは、図８に示す、板状部２ａに板状部用ストッパ２ｃが設けられた可動鉄心５２を用いた以外、実施の形態１の電磁アクチュエータ１００と同様である。
板状部用ストッパ２ｃは、板状部２ａにおける固定子１と対向する面の４つの角部に設けられており、且つ可動鉄心５２が固定子１に吸引された場合に、固定鉄心８の突出部８ｃと当たるようになっている。
【００３６】
本実施の形態の電磁アクチュエータは、実施の形態１の電磁アクチュエータ１００と同様な効果を有するとともに、可動鉄心５２の板状部２ａに板状部用ストッパ２ｃが設けられているので、なんらかの不測の原因で可動鉄心５２が一時的に傾いたとしても、板状部用ストッパ２ｃが固定鉄心８と接触するので、可動鉄心５２と永久磁石３との衝突が回避でき、永久磁石３の破損が防止できる。
特に、可動鉄心５２の板状部２ａを鋼板の積層体で形成した場合は、積層体の締結にボルトを用い、この締結ボルトを板状部用ストッパ２ｃとしても良く、製造コストを低減できる。
本実施の形態の板状部用ストッパは、実施の形態２から実施の形態４の、いずれの電磁アクチュエータにも適用でき、同様な効果が得られる。
【００３７】
実施の形態６．
図９は、本発明の実施の形態６に係わる開閉装置の側面模式図である。
図９では、本実施の形態の開閉装置６００の構造がわかるように、開閉装置６００の側面部分を除いた状態を示している。
図９に示すように、本実施の形態の開閉装置６００は、実施の形態１の電磁アクチュエータ１００と、開閉部である真空遮断部６１０と、電磁アクチュエータ１００の動作を真空遮断部６１０に伝達する伝達機構であるレバー６３０とを備えた真空遮断器である。
【００３８】
真空遮断部６１０は、絶縁体６１１と、絶縁体６１１に固定され、且つ主回路を形成する、真空バルブ６１２と上部導体６１３と下部導体６１４とを備えている。
真空バルブ６１２には、固定側電極６１５と可動側電極６１６とが、接離可能に配設されている。
固定側電極６１５には固定側電極導体６１５ａの一端が接続され、固定側電極導体６１５ａの他端には上部導体６１３が電気的に接続されている。
可動側電極６１６には可動側電極導体６１６ａの一端が接続され、可動側電極導体６１６ａはベローズ６１７を貫通して真空バルブ６１２の外部に導出され、可動側電極導体６１６ａの導出部には、フレキシブル導体６１８を介して下部導体６１４が電気的に接続されている。
【００３９】
また、可動側電極導体６１６ａの導出部は、接圧ばね６３２を介して、レバー６３０の一端に上面側から機械的に連結されている。
可動側電極導体６１６ａの導出部に連結されるレバー６３０は、真空遮断部６１０の主回路と電磁アクチュエータ１００とを電気的に絶縁するため、樹脂材料等の絶縁材で形成される。レバー６３０が金属等の非絶縁材料の場合は、可動側電極導体６１６ａの導出部における、フレキシブル導体６１８の接続部とレバー６３０の連結部との間に絶縁部（図示せず）が設けられる。
【００４０】
また、レバー６３０は、その回転中心にある回転軸６３１を、軸受け等により回転可能な状態で支持されており、電磁アクチュエータ１００の出力シャフト６が、レバー６３０の他端に上面側から連結している。
また、レバー６３０の出力シャフト６が連結された部分の面の反対側に開放ばね６３３が設置されている。
【００４１】
次に、本実施の形態の開閉装置６００の動作について説明する。
図９は、真空遮断部６１０の固定側電極６１５と可動側電極６１６とが接している状態である。
図１０は、本発明の実施の形態６に係わる開閉装置における、真空遮断部の固定側電極と可動側電極とが開離した状態を示す側面模式図である。
【００４２】
図９に示す、真空遮断部６１０の固定側電極６１５と可動側電極６１６とが接している状態では、電磁アクチュエータ１００の可動鉄心２は固定子１に吸着保持された状態である。
すなわち、板状の永久磁石３は、板厚方向に着磁されており、永久磁石３から発生する磁束が可動鉄心２の通り、可動鉄心２の円柱状部２ｂの底面から固定鉄心８へと流れる低リラクタンスの磁気回路が形成されて磁束量が大きくなり、可動鉄心２が固定子１に吸着保持されている。
この時、接圧ばね６３２と開放ばね６３３とは圧縮状態となっている。
【００４３】
次に、図９に示された状態の開閉装置６００において、電磁アクチュエータ１００のコイル４に、コイル４で形成する磁束が、永久磁石３の磁束とは逆向きになるように、電流を流す。
そうすると、コイル電流でつくる磁束が、永久磁石３でつくる磁束を弱めるため、永久磁石３の可動鉄心２を吸引する力が低下する。永久磁石３の吸引力が、接圧ばね６３２と開放ばね６３３との圧縮荷重より小さくなると、各ばねに蓄積されたエネルギーが開放され、レバー６３０が回転中心６３１を軸として、時計回り方向に回転し、可動側電極６１６が下方向に移動し、固定側電極６１５と可動側電極６１６とが開離する。
その後、ストッパ（図示せず）によって停止するまで、固定側電極６１５と可動側電極６１６との距離が離れて、図１０に示すような状態になる。
【００４４】
図１０に示すように、固定側電極６１５と可動側電極６１６とが、ストッパで停止するまで開離した状態では、可動鉄心２と固定子１との間の距離（磁気空隙）が大きく、永久磁石３による吸引力が急激に低下する。
この状態で、コイル４に流す電流を止めたとしても、可動側電極６１６の開方向に働く開放ばね６３３の力により、固定側電極６１５と可動側電極６１６とが開離した状態は維持される。
上記、コイル４に電流を流す電源は直流電源でも良いし、コンデンサの充放電回路を利用しても良い。
【００４５】
次に、図１０に示した状態の開閉装置６００において、コイル４に、コイル４で形成する磁束が、永久磁石３の磁束と同じ向きになるように、電流を流す。
そうすると、固定子１から可動鉄心２に電磁吸引力が作用し、固定子１が可動鉄心２を吸引し、可動鉄心２に連結された出力シャフト６がレバー６３０を反時計回りに回転させる。そして、レバー６３０が反時計回りに回転すると、可動側電極導体６１６ａを押し上げ、可動側電極６１６が固定側電極６１５に接近していき、最後に、可動側電極６１６と固定側電極６１５とが接触し、図９に示すような状態になる。
【００４６】
図９に示すように、電磁アクチュエータ１００において、可動鉄心２が固定子１に吸着保持されると、コイル４へ流す電流を止めても、永久磁石３の発生する磁束により可動鉄心２は固定子１に吸着保持され、真空遮断部６１０の、固定側電極６１５と可動側電極６１６との接触状態（入り状態）が維持される。
また、電磁アクチュエータ１００における、コイル４の巻数やコイル４に流す電流は、接圧ばね６３２と開放ばね６３３とのばね荷重を上回る電磁吸引力が発生するよう設定されている。
【００４７】
本実施の形態の開閉装置６００には、実施の形態１の電磁アクチュエータ１００が用いられており、動作効率が高く、用いられる電源を小型化できるとともに、可動鉄心の動作がスムーズであり、固定側電極６１５と可動側電極６１６との接離をスムーズに行える。
また、本実施の形態の開閉装置６００は、出力シャフト６とレバー６３０との連結は、通常ピンにて行われており、ピンの直径と連結部の孔径のクリアランスに起因するアソビがある。そのため、可動鉄心２は、出力シャフト６を中心に、僅かに（１０度以下）回転変位する可能性がある。
【００４８】
本実施の形態の開閉装置６００に用いられた実施の形態１の電磁アクチュエータ１００は、板状部２ａの永久磁石３と対向する面の大きさが、可動鉄心２が回転しても回転角が１０度以下であれば、永久磁石３の吸引面を覆うことができる大きさであるので、吸引時の漏れ磁束を最小限にでき、安定な吸引力を発現し、確実な固定側電極６１５と可動側電極６１６との接離を実現できる。
【００４９】
本実施の形態の開閉装置６００には、実施の形態２から実施の形態５のいずれの電磁アクチュエータも用いることがで、実施の形態１の電磁アクチュエータを用いた場合と同様な効果がある。
特に、実施の形態３の電磁アクチュエータを用いたものは、電磁アクチュエータの可動鉄心が軽量化され、その往復動作が高速化しているので、真空遮断部の遮断性能を向上することができるとともに、接圧ばねと開放ばねとのばね荷重を低減することができる。
【００５０】
また、実施の形態４の電磁アクチュエータを用いたものは、電磁アクチュエータにおける、可動鉄心の円柱状部と固定鉄心の継鉄部に設置した積層体との間に、ばねが設けられており、このばねが開放ばねと同様な方向に力が作用するので、開放ばねを小型化できる。
本実施の形態の開閉装置は、真空遮断器であるが、ガス遮断器や大気中に固定側電極と可動側電極とを備えた遮断器、あるいは開閉器であっても良い。
【００５１】
本実施の形態の開閉装置は、電磁アクチュエータの動作を、レバーを介して真空遮断部に伝達し、固定側電極と可動側電極との接離を行っているが、電磁アクチュエータと真空遮断部とを直線上に配置し、電磁アクチュエータの出力シャフトを真空遮断部の可動側電極に連結しても良い、この場合も、出力シャフトと可動側電極との間は電気的に絶縁する。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係わる電磁アクチュエータは、可動鉄心が、板状部と円柱状部とを備え、固定子が、積層体の固定鉄心とコイルと永久磁石と支持部材とを備え、可動鉄心の円柱状部が固定子の支持部材で保持されたものであり、製造コストが低く、安定した可動鉄心の動作が実現できるので、低コストが要求され、且つ信頼性に優れた開閉装置に用いられる。
【符号の説明】
【００５３】
１  固定子、２  可動鉄心、２ａ  板状部、２ｂ  円柱状部、
２ｃ  板状部用ストッパ、３  永久磁石、４  コイル、４ａ  ボビン、５  支持部材、
５ａ  支持孔、６  出力シャフト、６ａ  ナット、８  固定鉄心、８ａ  側脚部、
８ｂ  継鉄部、８ｃ  突出部、２２  可動鉄心、２２ａ  板状部、２２ｂ  円柱状部、
３１  固定子、３２  可動鉄心、３２ａ  板状部、３２ｂ  円柱状部、
３２ｄ  鋼板積層体、４１  固定子、４２  可動鉄心、４２ａ  板状部、
４２ｂ  円柱状部、４２ｄ  鋼板積層体、４２ｅ  ばね、５２  可動鉄心、
１００，２００，３００，４００  電磁アクチュエータ、６００  開閉装置、
６１０  真空遮断部、６１１  絶縁体、６１２  真空バルブ、６１３  上部導体、
６１４  下部導体、６１５  固定側電極、６１５ａ  固定側電極導体、
６１６  可動側電極、６１６ａ  可動側電極導体、６１７  ベローズ、
６１８  フレキシブル導体、６３０  レバー、６３１  回転軸、６３２  接圧ばね、
６３３  開放ばね。
【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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