(57)【要約】【課題】閉路動作開始時の吸引力を増加させ、ソレノイドコイルの操作電流を低減できる電磁アクチュエータを提供する。【解決手段】磁路を形成するヨーク１と、ヨーク１に連接されたコア２と、ヨーク１内を移動自在に移動するとともに、コア２と接離するアーマチュア３と、ヨーク１内の磁束を増減させるソレノイドコイル４と、アーマチュア３に固定された非磁性体の操作ロッド５とを備え、接離するコア２端部とアーマチュア３端部との一方を凹状の底部２ａと山部２ｂ、他方を凸状の山部３ａと底部３ｂにしたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁路を形成するヨークと、
前記ヨークに連接されたコアと、
前記ヨーク内を移動自在に移動するとともに、前記コアと接離するアーマチュアと、
前記ヨーク内の磁束を増減させるソレノイドコイルと、
前記アーマチュアに固定された非磁性体の操作ロッドとを備え、
前記コア端部と前記アーマチュア端部との一方を凹状、他方を凸状にしたことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記凹状および前記凸状の山部と底部との表面積を同等とした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】
前記凹状および前記凸状の底部と山部とを複数としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記操作ロッドにワイプバネを介した真空バルブを連結し、前記ワイプバネが圧縮を始める位置を、前記凹状の山部と前記凸状の山部とが接する位置としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に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】
本発明の実施形態は、真空遮断器のような開閉器の開閉操作を行う電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
開閉操作に電磁アクチュエータを用いた、所謂、ソレノイド操作方式の真空遮断器では、閉路操作時、ソレノイドコイルを励磁し、真空バルブの接点に連結されている可動軸を閉路方向に移動させている。開路操作時には、閉路状態を保持しているラッチ部を開放し、開路バネのバネ力により可動軸を閉路操作時と逆方向の開路方向に移動させている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この種の電磁アクチュエータは、図４に示すように、磁路を形成する筒状のヨーク１と、ヨーク１の内側に連接された環状のコア２と、コア２と接離しヨーク１内を移動自在に移動する円柱状のアーマチュア３と、ヨーク１内の磁束を増減させるソレノイドコイル４と、アーマチュア３に貫通固定されヨーク１とコア２の中央開口部を移動自在に貫通する非磁性体の操作ロッド５と、アーマチュア３の開路位置を定めるヨーク１に固定された非磁性体のストッパー６と、アーマチュア３を軸方向に移動させる非磁性体のガイド７を有している。操作ロッド５には、図示しないリンク機構などを介し、真空バルブの可動軸が連結される。なお、図４は、図示右に閉路状態、図示左に開路状態を示す。
【０００４】
次に、動作について説明する。閉路指令を入力すると、ソレノイドコイル４が励磁され、ヨーク１→アーマチュア３→ギャップｇ→コア２の磁気回路が形成され、図示点線で示すような磁束が発生する。これにより、アーマチュア３とコア２間に吸引力が働き、アーマチュア３がギャップｇを縮める方向に移動する。操作ロッド５も同時に移動し、真空バルブを閉路することができる。なお、コア２とアーマチュア３が接離する互いの面は、平滑な面となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１３６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来の電磁アクチュエータにおいては、電動ばね操作方式と比較した場合、部品点数を大幅に削減できる反面、ソレノイドコイル４の操作電流を大きくしなければならず、電源設備が大型化する問題があった。これは、電磁アクチュエータの吸引力がギャップｇに発生する磁束密度の二乗に比例するためである。即ち、開路位置にあって閉路動作開始時には、ギャップｇが最大であり、磁気抵抗が大きく、所定の吸引力を得るためには大きな操作電流が必要であった。また、ソレノイド操作方式では、閉路完了時の負荷低減のためリンク機構と組合せて使用されるが、ソレノイドコイル４の吸引力特性（ギャップｇが短いほど、吸引力が増大）と、リンク機構の負荷特性（ギャップｇが広いときに大きな吸引力が必要）がアンマッチとなることも問題であった。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、閉路動作開始時の吸引力を増加させ、ソレノイドコイルの操作電流の低減を図った電磁アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、実施形態の電磁アクチュエータは、磁路を形成するヨークと、前記ヨークに連接されたコアと、前記ヨーク内を移動自在に移動するとともに、前記コアと接離するアーマチュアと、前記ヨーク内の磁束を増減させるソレノイドコイルと、前記アーマチュアに固定された非磁性体の操作ロッドとを備え、前記コア端部と前記アーマチュア端部との一方を凹状、他方を凸状にしたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る電磁アクチュエータの構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る電磁アクチュエータの特性を説明する図。
【図３】本発明の実施例２に係る電磁アクチュエータの構成を示す断面図。
【図４】従来の電磁アクチュエータの構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
先ず、本発明の実施例１に係る電磁アクチュエータを図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る電磁アクチュエータの構成を示す断面図である。なお、図１において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。
【００１２】
図１に示すように、磁路を形成する筒状のヨーク１と、ヨーク１の内側に連接された環状のコア２と、コア２と接離しヨーク１内を移動自在に移動する円柱状のアーマチュア３と、ヨーク１内の磁束を増減させるソレノイドコイル４と、アーマチュア３に貫通固定されヨーク１とコア２の中央開口部を移動自在に貫通する非磁性体の操作ロッド５と、アーマチュア３の開路位置を定めるヨーク１に固定された非磁性体のストッパー６と、アーマチュア３を軸方向に移動させる非磁性体のガイド７を有している。操作ロッド５には、図示しないリンク機構などを介し、真空バルブの可動軸が連結される。なお、図１は、図示右に閉路状態、図示左に開路状態を示す。
【００１３】
ここで、コア２とアーマチュア３が接離する面は、コア２側が内周側のコア底部２ａと外周側のコア山部２ｂで構成され、同軸状の断面凹状となっている。アーマチュア３側は、コア底部２ａに接離するアーマチュア山部３ａとコア山部２ｂに接離するアーマチュア底部３ｂで構成され、同軸状の断面凸状となっている。コア底部２ａ、コア山部２ｂ、アーマチュア山部３ａ、アーマチュア底部３ｂのそれぞれの面は、軸方向と直交する方向に設けられ、断面矩形状となっている。また、軸方向と平行な面には、僅かな隙間ができるようになっている。
【００１４】
次に、動作について説明する。閉路指令を入力すると、ソレノイドコイル４が励磁され、ヨーク１→アーマチュア３→ギャップｇ→コア２の磁気回路が形成され、図示点線で示すような磁束が発生する。これにより、アーマチュア３とコア２間に吸引力が働き、アーマチュア３がギャップｇを縮める方向に移動する。
【００１５】
ストローク特性を図２に示すが、実線で示す実施例１のような凸凹型（ａ）では、一点鎖線で示す従来の平面型（ｂ）に対し、ギャップｇの平均距離が短く、磁気抵抗が低減するので、閉路動作開始時に強い吸引力を得ることができる。そして、半径方向から見て、アーマチュア山部３ａとコア山部２ｂが接し始めようとするＡ点の位置で一旦、ピークを迎えて低下し、その後、ギャップｇが短くなるに伴い上昇する特性となる。なお、平面型（ｂ）では、接離する面が互いに平面のため、ギャップｇに対し単一的に上昇する特性となる。
【００１６】
これに対し、二点鎖線で示す負荷特性（ｃ）は、荷重がほぼ横ばいであるが、真空バルブを閉路させワイプバネを圧縮するとき、一旦ピークを迎え、その後、低下する特性となる。このため、ワイプバネの圧縮が始まる位置に、アーマチュア山部３ａとコア山部２ｂが接するＡ点の位置を持ってくれば、負荷特性に適した吸引力特性とすることができる。凸凹の高さを調整すれば、Ａ点の位置を制御することができる。例えば、ストローク１０ｍｍであれば、凸凹の高さ（または深さ）を２〜３ｍｍで調整する。
【００１７】
また、凸凹型（ａ）では、閉路の動作完了時の余剰エネルギーを、平面型（ｂ）よりも低減することができる。なお、コア底部２ａ、コア山部２ｂ、アーマチュア山部３ａ、アーマチュア底部３ｂの表面積を同等にすれば、磁束密度を均一化することができ、磁気抵抗を更に抑えることができる。
【００１８】
上記実施例１の電磁アクチュエータによれば、コア２端部をコア底部２ａとコア山部２ｂの凹状に構成し、これと接離するアーマチュア３端部をアーマチュア山部３ａとアーマチュア底部３ｂの凸状に構成しているので、閉路動作開始時に形成される磁気回路で最も大きくなるギャップでの磁気抵抗を低減させることができ、吸引力を増加させることができる。また、ソレノイドコイル４の操作電流を抑制することができる。
【００１９】
上記実施例１では、コア２端部を凹状、アーマチュア３端部を凸状で説明したが、これらを逆にし、コア２端部を凸状、アーマチュア３端部を凹状としてもよい。また、凸凹状の山部２ｂ、３ａと底部２ａ、３ｂを断面矩形状で説明したが、断面台形状としてもよい。
【実施例２】
【００２０】
次に、本発明の実施例２に係る電磁アクチュエータを図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る電磁アクチュエータの構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、凸凹状を複数としたことである。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２１】
図３に示すように、コア２端部のコア底部２ａ、コア山部２ｂを複数の同軸状とし、これと接離するアーマチュア３端部のアーマチュア山部３ａとアーマチュア底部３ｂも複数の同軸状としている。
【００２２】
上記実施例２の電磁アクチュエータによれば、コア２とアーマチュア３間の磁気抵抗を実施例１よりも更に低減することができる。
【００２３】
以上述べたような実施形態によると、コア端部とこれと接離するアーマチュア端部を、一方を凸状、他方を凹状としているので、磁気回路で最も大きくなるギャップでの磁気抵抗を低減することができ、ソレノイドコイルの操作電流を抑制することができる。
【００２４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、および変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２５】
１  ヨーク
２  コア
２ａ  コア底部
２ｂ  コア山部
３  アーマチュア
３ａ  アーマチュア山部
３ｂ  アーマチュア底部
４  ソレノイドコイル
５  操作ロッド
６  ガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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