JP2006262695A - 永久磁石を利用したアクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】ボビンコイル数を減らしても起動性能の向上と製造コストの低減を実現でき、迅速な起動が必要な真空遮断器や高速切替スイッチにも幅広く適用できる永久磁石を利用したアクチュエータを提供する。
【解決手段】アクチュエータ１００を、所定間隔をおいて対向配置されて内部に空間部１００ａを形成する第１コア１１０及び第２コア１２０と、電源供給時に磁力を発生させるように、空間部１００ａの一方に固定設置される中空のボビンコイル１３０と、ボビンコイル１３０と所定間隔をおいて空間部１００ａの他方に固定設置される固定子１４０と、ボビンコイル１３０により発生する磁力によって空間部１００ａを直線移動し、第１コア１１０及び第２コア１２０の外部に突出するロッド部１５１を両側の中心部に備える移動子１５０と、移動子１５０の位置を固定できるように空間部１００ａの内面に固定設置される永久磁石１６０とから構成した。
【選択図】図２
【解決手段】アクチュエータ１００を、所定間隔をおいて対向配置されて内部に空間部１００ａを形成する第１コア１１０及び第２コア１２０と、電源供給時に磁力を発生させるように、空間部１００ａの一方に固定設置される中空のボビンコイル１３０と、ボビンコイル１３０と所定間隔をおいて空間部１００ａの他方に固定設置される固定子１４０と、ボビンコイル１３０により発生する磁力によって空間部１００ａを直線移動し、第１コア１１０及び第２コア１２０の外部に突出するロッド部１５１を両側の中心部に備える移動子１５０と、移動子１５０の位置を固定できるように空間部１００ａの内面に固定設置される永久磁石１６０とから構成した。
【選択図】図２
Description
本発明は、永久磁石を利用したアクチュエータに関し、特に、真空遮断器の接点や高速切替スイッチを開閉させる、永久磁石を利用したアクチュエータに関する。
一般に、真空遮断器や高速切替スイッチなどの機器には、接点やスイッチなどを開閉させるための駆動源として、永久磁石を利用したアクチュエータが使用されている。
図６は従来の永久磁石を利用したアクチュエータを示す斜視図であり、図７は従来の永久磁石を利用したアクチュエータを示す縦断面図である。
図６及び図７に示すように、従来の永久磁石を利用したアクチュエータ１０は、第１コア１１と第２コア１２とが所定間隔をおいて対向して配置されており、第１コア１１と第２コア１２との間に形成された空間部１３の上部には上部ボビンコイル１４が設置され、空間部１３の下部には下部ボビンコイル１５が設置されている。
また、上部ボビンコイル１４と下部ボビンコイル１５との間には永久磁石１６が設置され、空間部１３には、上部ボビンコイル１４と下部ボビンコイル１５により発生する磁力によって直線移動する移動子１７が設置されている。
移動子１７の両側には、第１コア１１と第２コア１２の外部に露出するロッド部１８が備えられている。
このように構成された従来の永久磁石を利用したアクチュエータにおいては、上部ボビンコイル１４又は下部ボビンコイル１５に電流が流れると、その電流の方向によって発生する磁力により、移動子１７が上下に直線移動し、移動子１７が所定の位置に移動した後は、永久磁石１６の磁力によりその位置が固定される。
しかし、従来の永久磁石を利用したアクチュエータにおいては、移動子を駆動するために、上部ボビンコイルと下部ボビンコイルとが上下に対向して位置し、上部ボビンコイルと下部ボビンコイルとの間に永久磁石が備えられる構造を有するが、このような構造では、起動性能が著しく低下し、これにより起動時間が遅くなるという問題があった。
また、２つのボビンコイルを有する構造を採用することによって、全体の構成が複雑になり、製造コストが上昇するという問題があった。
本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたもので、１つのボビンコイルを有し、起動時、小さい電流でも起動性能を向上させることができ、迅速な起動を要求する真空遮断器や高速切替スイッチにも適用できる、永久磁石を利用したアクチュエータを提供することを目的とする。
このような目的を達成するために、本発明による永久磁石を利用したアクチュエータは、所定間隔をおいて対向して配置されて内部に空間部を形成する第１コア及び第２コアと、電源供給時に磁力を発生させるように、空間部の一方に固定設置される中空のボビンコイルと、ボビンコイルと所定間隔をおいて空間部の他方に固定設置される固定子と、ボビンコイルにより発生する磁力によって空間部を直線移動し、第１コア及び第２コアの外部に突出するロッド部を両側の中心部に備える移動子と、移動子の位置を固定できるように、空間部の内面に固定設置される永久磁石とを含むことを特徴とする。
移動子と固定子との間には、移動子を弾力的に直線移動させるように、弾性部材が設置されることが好ましい。
固定子の外周面にはフランジ部が延長形成され、フランジ部には永久磁石の端部が支持されることが好ましい。
永久磁石は、移動子を中心に対向して位置することが好ましい。
本発明による永久磁石を利用したアクチュエータによれば、１つのボビンコイルを有する構造を採用するとともに起動性能を向上させることができ、製造コストを低減し、迅速な起動を要求する真空遮断器や高速切替スイッチにも幅広く適用できるという効果がある。
以下、添付の図面を参照して、本発明による永久磁石を利用したアクチュエータの好ましい実施形態について説明する。
図１は本発明による永久磁石を利用したアクチュエータを示す斜視図であり、図２は本発明による永久磁石を利用したアクチュエータを示す縦断面図であり、図３は本発明による永久磁石を利用したアクチュエータのロッド部の他の例を示す縦断面図であり、図４及び図５は本発明による永久磁石を利用したアクチュエータの作動構造を示す縦断面図である。
図示のように、本発明による永久磁石を利用したアクチュエータ１００は、起動時に移動子１５０を図中の上方に移動させるとき、ボビンコイル１３０により発生する磁力とともに弾性部材１７０の付勢力を利用して、小さい電流で移動子１５０を上方に迅速に移動（駆動）させることができる構造である。
本発明による永久磁石を利用したアクチュエータ１００は、所定間隔をおいて対向して配置されて内部に空間部１００ａを形成する第１コア１１０及び第２コア１２０と、電源供給時に磁力を発生させるように、空間部１００ａの一方に固定設置される中空のボビンコイル１３０と、ボビンコイル１３０と所定間隔をおいて空間部１００ａの他方に固定設置される固定子１４０と、ボビンコイル１３０により発生する磁力によって空間部１００ａを直線移動し、第１コア１１０及び第２コア１２０の外部に突出するロッド部１５１を両側の中心部に備える移動子１５０と、移動子１５０の位置を固定できるように、空間部１００ａの内面に固定設置される永久磁石１６０とを含む。
ボビンコイル１３０は、空間部１００ａの上側に中空状に設置され、ボビンコイル１３０の中心部には、移動子１５０が移動自在に設置される。
移動子１５０と固定子１４０との間には、移動子１５０を弾力的に直線移動させるための弾性部材１７０が設置される。ここで、弾性部材１７０としては、圧縮バネを使用することが好ましい。
移動子１５０と固定子１４０との接触面には、弾性部材１７０の両端部を収容する収容凹部１７１が形成されることが好ましい。
ここで、収容凹部１７１は、図２に示すように、移動子１５０と固定子１４０の両方に形成することもできるが、移動子１５０又は固定子１４０のいずれか一方にのみ形成することもできる（図示せず）。
第１コア１１０と第２コア１２０との間には、ベアリングブロック１８０が設置されており、ベアリングブロック１８０の中心部には、ロッド部１５１が挿入される挿入孔１８１が形成されている。
ここで、ベアリングブロック１８０は、第１コア１１０と第２コア１２０とを連結し、ベアリングの役割を果たす。
固定子１４０の外周面にはフランジ部１４１が延長形成され、フランジ部１４１には永久磁石１６０の下端１６２が支持されることが好ましい。
永久磁石１６０は、移動子１５０を中心に対向して位置している。
ロッド部１５１は、移動子１５０に形成された装着溝１５２に挿入されるが、移動子１５０の両側に備えられたロッド部１５１は、図２に示すように、分離して形成することもでき、図３に示すように、ロッド部２５１として一体に形成することもできる。
図中、符号１９１及び１９２（図４、図５参照）は電流の方向を示すもので、１９１はボビンコイル１３０に流れる電流が紙面から手前に流れることを、１９２はボビンコイル１３０に流れる電流が紙面から奥に流れることを示す。
以下、このように構成された本発明による永久磁石を利用したアクチュエータの動作について説明する。
図４においては、永久磁石１６０の磁力が移動子１５０を引っ張っているため、移動子１５０の端部が固定子１４０に接触しており、弾性部材１７０が圧縮されている（以下、初期状態という）。
このような初期状態で、真空遮断器や高速切替スイッチの接点やスイッチを駆動するために、アクチュエータ１００を駆動した場合、ボビンコイル１３０に１９１から１９２の方向に電流が流れると、ボビンコイル１３０から発生する磁力が永久磁石１６０の磁力より大きくなり、すなわち、移動子１５０を引っ張る永久磁石１６０の磁力より、移動子１５０を引っ張るボビンコイル１３０の磁力の方が大きくなり、移動子１５０が上方に移動する。これと同時に、弾性部材１７０の付勢力は、移動子１５０がさらに迅速に上方に移動するように力を加える。
移動子１５０が上方に移動して、移動子１５０の端部が永久磁石１６０の中間点１６１を通過する時点では、移動子１５０を引っ張る永久磁石１６０の磁力が非常に小さくなるため、移動子１５０がさらに迅速に上方に移動する。
図５の状態で、ボビンコイル１３０に１９１から１９２の方向に電流が流れると、ボビンコイル１３０から発生する磁力により移動子１５０が下方に移動し、このとき、弾性部材１７０は圧縮される。
移動子１５０が下方に移動して、移動子１５０の端部が永久磁石１６０の中間点１６１に近接する時点では、移動子１５０を引っ張る永久磁石１６０の磁力が非常に大きくなるため、移動子１５０は、ボビンコイル１３０から発生する磁力と永久磁石１６０の磁力により、さらに迅速に下方に移動する。
下方に移動した移動子１５０は、図４に示す初期状態に復帰する。
前述のように、初期状態で、真空遮断器や高速切替スイッチの接点やスイッチを駆動するために、アクチュエータ１００を駆動した場合、弾性部材１７０の付勢力により、移動子１５０をさらに迅速に上方に移動させることにより、小さい電流でも起動を容易に行うことができる。
１００ａ 空間部
１１０ 第１コア
１２０ 第２コア
１３０ ボビンコイル
１４０ 固定子
１４１ フランジ部
１５０ 移動子
１５１ ロッド部
１５２ 装着溝
１６０ 永久磁石
１６１ 永久磁石の中間点
１６２ 永久磁石の下端
１７０ 弾性部材
１７１ 収容凹部
１８０ ベアリングブロック
１８１ 挿入孔
１１０ 第１コア
１２０ 第２コア
１３０ ボビンコイル
１４０ 固定子
１４１ フランジ部
１５０ 移動子
１５１ ロッド部
１５２ 装着溝
１６０ 永久磁石
１６１ 永久磁石の中間点
１６２ 永久磁石の下端
１７０ 弾性部材
１７１ 収容凹部
１８０ ベアリングブロック
１８１ 挿入孔
Claims (10)
- 所定間隔をおいて対向して配置されて内部に空間部を形成する第１コア及び第２コアと、
電源供給時に磁力を発生させるように、前記空間部の一方に固定設置される中空のボビンコイルと、
前記ボビンコイルと所定間隔をおいて前記空間部の他方に固定設置される固定子と、
前記ボビンコイルにより発生する磁力によって前記空間部を直線移動し、前記第１コア及び前記第２コアの外部に突出するロッド部を両側の中心部に備える移動子と、
前記移動子の位置を固定できるように、前記空間部の内面に固定設置される永久磁石と、
を含むことを特徴とする永久磁石を利用したアクチュエータ。 - 前記移動子を弾力的に直線移動させるように、前記移動子と前記固定子との間に設置される弾性部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石を利用したアクチュエータ。
- 前記移動子と前記固定子との接触面に、前記弾性部材の両端部を収容する収容凹部が形成されることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石を利用したアクチュエータ。
- 前記第１コアと前記第２コアとの間に設置されて、前記第１コアと前記第２コアとを連結し、中心部に前記ロッド部が挿入される挿入孔が形成されるベアリングブロックをさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の永久磁石を利用したアクチュエータ。
- 前記固定子の外周面にフランジ部が延長形成され、前記フランジ部に前記永久磁石の端部が支持されることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石を利用したアクチュエータ。
- 前記永久磁石が、前記移動子を中心に対向して位置することを特徴とする請求項１に記載の永久磁石を利用したアクチュエータ。
- 前記ロッド部が、前記移動子に形成された装着溝に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石を利用したアクチュエータ。
- 前記移動子の両側に備えられたロッド部が一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石を利用したアクチュエータ。
- 前記弾性部材が圧縮バネであることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石を利用したアクチュエータ。
- 前記移動子が、前記ボビンコイルの中心部に位置することを特徴とする請求項１に記載の永久磁石を利用したアクチュエータ。
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