JP4630373B2 - 電磁石装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁石装置に関し、特に、励磁コイルと永久磁石が設けられた開閉器に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
遮断器などの開閉器には一対の電極が内部に設けられ、一方の電極から可動側ロッドが外部に引き出され、引き出された可動側ロッドは、可動子が取り付けられた可動軸に接続されている。そして、電磁石装置の励磁コイルに励磁電流が通電されると、その発生した磁束の磁気的吸引力により固定子側に可動子が駆動される。そして、この駆動力は可動軸を介して可動側ロッドに伝達され、一方の電極が他方の電極に接触されることで、開閉器が投入状態に移行される。この投入状態を保持するための手段として常時励磁、機械的ラッチと電磁的ラッチがある。
【０００３】
常時励磁は、開閉器が投入状態に移行された後も励磁コイルを常に通電し続けることで、投入状態を保持するもので、消費電力の増大を招く。また、機械的ラッチは、投入状態を適当な構造物で機械的に引掛けるなどして保持するもので、一般的に複雑な形態を要し、潤滑油の塗布など、駆動部分の消耗を抑えるためのメンテナンスが必要となる。
一方、電磁的ラッチは、特開２００２−８４９８号公報に開示されているように、永久磁石の電磁的吸引力により投入状態を保持するもので、開閉器が投入状態に移行されると、励磁コイルへの通電を止めるか、あるいは通電電流を減少させることで、省電力化を図ることができる。
【０００４】
しかしながら、電磁的ラッチでは、停電時などに電源が切れた場合においても、永久磁石の電磁的吸引力により投入状態が保持され、電源が切れても投入状態が保持されることから、電源が切れた時に遮断器を遮断することが必要な分野には向かないという問題があった。
一方、常時励磁では、励磁コイルを常に通電し続けることで投入状態が保持されるため、停電時などに電源が切れると、自動的に遮断器を遮断することができる。
しかしながら、常時励磁では、投入状態を保持するには、消費電力の増大を招くことから、電源が切れた時に投入状態を保持することが必要な分野には向かないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、構成の複雑化を伴うことなく、電磁的ラッチと常時励磁とを簡単に切り替えることが可能な電磁石装置を提供することである。
発明の開示
［０００５］
上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る電磁石装置によれば、可動子を取り付けた可動軸と、前記可動軸に挿入され、前記可動子と接離可能な固定子と、前記可動子および前記固定子を包囲するように配置され、前記可動子を前記固定子の方向に移動させる磁力を発生させる励磁コイルと、前記可動子と前記固定子との接触状態を維持する磁力を発生させる永久磁石と、前記励磁コイルおよび前記永久磁石を包囲し、前記励磁コイルおよび永久磁石の磁束によって前記可動子を前記固定子の方向に移動させる磁気通路を形成するフレームと、前記永久磁石に跨るように設けられ、前記永久磁石から発生した磁束量を減少させる磁性短絡板とを備え、前記可動子と前記固定子との接触時に、前記磁性短絡板により低減した磁束分を励磁コイルの磁束で補充することを特徴とする。
［０００６］
また、本発明の一態様に係る電磁石装置によれば、前記フレームの内面と前記永久磁石の一方の極とに接するように配置された第１磁性板と、前記可動子と摺動自在に配置されるとともに、前記永久磁石の他方の極に接するように配置された第２磁性板とを備え、前記第１磁性板と前記第２磁性板との間に前記磁性短絡板を着脱自在に配置したことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る電磁石装置によれば、前記可動子と接触しないようにして、前記フレームの内面に接するとともに、前記永久磁石の一方の極に接するように配置された第１磁性板と、前記フレームと接触しないようにして、前記可動子と摺動自在に配置されるとともに、前記永久磁石の他方の極に接するように配置された第２磁性板とを備え、前記磁性短絡板は、前記第１磁性板と前記第２磁性板との間に架設されることを特徴とする。
［０００７］
また、本発明の一態様に係る電磁石装置によれば、前記永久磁石と前記励磁コイルとは前記可動軸に沿って並べて配置され、前記永久磁石は、前記第１磁性板と前記第２磁性板との間に挟まれた状態で前記フレーム内に支持されていることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る電磁石装置によれば、前記磁性短絡板の断面積を増減させることで、前記永久磁石から発生した磁束量を増減させることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る電磁石装置によれば、前記第１磁性板と前記第２磁性板は、前記磁性短絡板との接触面がアール状に形成されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁石装置の釈放状態を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電磁石装置の投入状態を示す断面図である。
【図３】図１および図２のＡ２方向から見た時の電磁石装置の構成を示す正面図である。
【図４】図３のＡ３方向から見た時の電磁石装置の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【０００９】
１ 可動軸
１ａ 可動ネジ
１ｂ 可動ナット
２ 可動子
２ａ ギャップ
３ 固定子
３ａ 支持溝
４ａ バネ溝
５ 空隙部
６ フレーム
６ａ フレーム端
７ 端板
８ 励磁コイル
８ａ コイル枠
９ 永久磁石
１０ａ 磁気通路
１１、１２ 磁性板
１３ 空間部
１４ 締付ボルト
１５ 締付ナット
１６ 磁性短絡板
【発明の実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る電磁石装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電磁石装置の釈放状態を図３のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す断面図、図２は、本発明の一実施形態に係る電磁石装置の投入状態を示す断面図、図３は、図１および図２のＡ２方向から見た時の電磁石装置の構成を示す正面図、図４は、図３のＡ３方向から見た時の電磁石装置の構成を示す側面図である。
【００１１】
図１〜図４において、電磁石装置には、互いに接離可能な可動子２および固定子３が設けられるとともに、可動子２と固定子３とを離間させるように付勢された遮断バネ４が設けられている。また、電磁石装置には、可動子２を固定子３に接触させるための励磁コイル８が設けられるとともに、可動子２と固定子３との接触状態を維持する磁力を発生させる永久磁石９が設けられている。ここで、可動子２および固定子３は円筒状に形成され、可動子２は、電磁石装置の中心部を貫く可動軸１に固定されるとともに、固定子３には、その内部に形成された貫通穴を介して可動軸１が挿入されている。そして、釈放時に可動子２が固定子３から離れることができる空隙部５が形成されるように可動子２と固定子３とが配置されている。ここで、可動軸１の一端には可動ネジ１ａが形成されている。そして、可動ネジ１ａに可動ナット１ｂを装着し、可動ナット１ｂを締め付けることで、可動子２を可動軸１に固定することができる。
【００１２】
また、可動子２と固定子３との対抗面側には、可動軸１に沿うようにしてバネ溝４ａが形成されている。そして、バネ溝４ａには、空隙部５に跨るようにして遮断バネ４が配置されている。また、可動子２及び固定子３の外側には、可動子２及び固定子３を包囲する筒状のフレーム６が設けられている。ここで、フレーム６の一端には、可動軸１に直交するフレーム端６ａが形成されるとともに、フレーム６の他端には、フレーム端６ａに対向配置された端板７が取り付けられている。
【００１３】
そして、フレーム端６ａには固定子３を挿入する貫通穴が形成され、固定子３にはフレーム端６ａの先端が挿入される支持溝３ａが形成されている。そして、フレーム端６ａの先端が支持溝３ａに挿入されることで、固定子３とフレーム６とが固定されている。また、可動子２と固定子３との外周側には、フレーム６内に収容された励磁コイル８および永久磁石９が配置されている。ここで、励磁コイル８と永久磁石９とは可動軸１に沿って並べて配置することができる。
【００１４】
そして、励磁コイル８は、固定子３と可動子２の一部が包囲されるように円筒状に構成することができる。そして、中空部を有するコイル枠８ａに電線を巻回することにより、励磁コイル８を形成し、励磁コイル８の中空内に可動子２および固定子３を挿入することができる。ここで、可動子２とコイル枠８ａとの間には、ギャップ２ａを可動軸１に沿って形成することができる。
また、永久磁石９は、例えば、可動子２の一部が包囲されるようにリング状に構成することができる。なお、永久磁石９は、リング状以外にも、例えば、バー状に形成し、可動子２を介して上下に配置するようにしてもよい。
【００１５】
そして、永久磁石９は、磁性板１１、１２の間に挟まれ、磁性板１１、１２を介しフレーム６に固定されている。ここで、磁性板１１は、可動子２と接触しないようにして、フレーム６の内面に接するとともに、コイル枠８ａおよび永久磁石９の一方の極に接するように配置されている。そして、磁性板１１および永久磁石９にて、ギャップ２ａに連通する空間部１３が形成されている。また、磁性板１２は、フレーム６と接触しないようにして、可動子２と摺動自在に配置されるとともに、永久磁石９の他方の極に接するように配置されている。
【００１６】
また、磁性板１２と端板７との間には締付ボルト１４が配置され、締付ボルト１４は、端板７に形成された貫通孔に挿入されている。そして、締付ボルト１４のネジ溝に締付ナット１５を装着し、締付ナット１５を締め付けることで、締付ボルト１４を磁性板１２に押圧し、締付ボルト１４とフレーム端６ａとの間に励磁コイル８と永久磁石９とを支持することができる。
【００１７】
また、磁性板１１、１２間には、磁性短絡板１６が永久磁石９に跨るように脱着自在に設けられている。ここで、磁性短絡板１６は磁性板１１、１２間が磁気的に短絡されるように磁性板１１、１２間に架設することができ、永久磁石９から発生した磁束量を減少させることができる。なお、磁性短絡板１６は、例えば、鋼板で形成することができる。そして、永久磁石９による磁気的吸引力によって磁性短絡板１６を磁性板１１、１２間に装着したり、磁性短絡板１６を取り外したりすることができる。また、磁性短絡板１６の断面積を増減させることで、永久磁石９から発生した磁束量を増減させることができる。
なお、図４に示すように、各磁性板１１、１２の端部１１ａ、１２ａには、磁性短絡板１６との接触面にアール面１７を形成するようにしてもよい。
【００１８】
以下、図１〜図４の電磁石装置の動作を説明する。
この電磁石装置では、磁性短絡板１６を装着することで、常時励磁として動作させることができ、磁性短絡板１６を取り外すことで、電磁的ラッチとして動作させることができる。
そして、図１において、電磁石装置の釈放時には、遮断バネ４にて可動子２と固定子３とが離間される。そして、可動子２と固定子３との間には空隙部５が形成され、可動子２の端部が端板７に当接した状態で保持される。
【００１９】
ここで、可動子２の端部が端板７に当接すると、永久磁石９にて発生された磁束φ２は点線で示すように、永久磁石９⇒磁性板１２⇒可動子２⇒端板７⇒フレーム６⇒磁性板１１⇒永久磁石９を主に循環することで、磁気通路１０ｂが形成される。そして、電磁石装置の釈放時には、この磁気通路１０ｂの磁気的吸引力によって可動子２が端板７に常に接触した状態を維持させることができる。このため、可動子２が遮断位置から投入位置に移動する移動距離を均一化することができ、可動子２が固定子３に接触できる接触時間を均一にすることが可能となることから、電磁石装置の品質を向上させることができる。
【００２０】
この状態で励磁コイル８を通電し、励磁コイル８を励磁すると、励磁コイル８にて発生された磁束φ１は、図２の点線で示すように、永久磁石９⇒磁性板１２⇒可動子２⇒固定子３⇒フレーム６⇒磁性板１１⇒永久磁石９を主に循環することで、磁気通路１０ａが形成されるとともに、永久磁石９の磁束φ２も磁気通路１０ａに合流する。
そして、磁束通路１０ａを流れる磁束φ１，φ２の磁気吸引力により可動子２は固定子３に吸引され、図２に示すように、可動子２が固定子３の方向に移動しながら遮断バネ４を圧縮するとともに、可動子２が固定子３に接触して投入状態になる。
【００２１】
ここで、磁性板１１、１２間に磁性短絡板１６が装着されていると、永久磁石９の磁束φ２は磁性板１１、１２間を磁気的に短絡するように磁性短絡板１６にも流れる。このため、永久磁石９からの磁束量は磁性短絡板１６の磁気的な損失分だけ減少し、永久磁石９の磁気吸引力が減少する。このため、この磁気吸引力の減少分を励磁コイル８からの磁束φ１の磁気吸引力で補充することにより、投入状態を維持することができ、常時励磁として動作させることができる。
【００２２】
一方、磁性短絡板１６を取り外すと、磁束通路１０ａの永久磁石９からの磁気吸引力により、可動子２は固定子３に接触して投入状態が維持され、電磁的ラッチとして動作させることができる。このため、投入状態に移行した後に、励磁コイル８の通電を止めるか、あるいは通電電流を減少させることで、電力の省エネルギー化を図ることができる。
【００２３】
このように、磁性短絡板１６を取り外すことで、電磁的ラッチとして動作させることができ、励磁コイル８に通電することなく、投入状態を保持することが可能となることから、電力の省エネルギー化を図ることが可能となるとともに、停電時などに電源が切れた場合においても、永久磁石９の電磁的吸引力により投入状態を保持させることが可能となる。また、磁性板１１、１２間に磁性短絡板１６を装着することで、常時励磁として動作させることができ、停電時などに電源が切れると、自動的に遮断状態に移行させることが可能となる。
【００２４】
このため、電磁的ラッチと常時励磁とを１台の電磁石装置に兼用させることが可能となるとともに、構成の複雑化を伴うことなく、電磁的ラッチと常時励磁とを簡単に切り替えることができ、電磁石装置の大型化や高価格化を抑制しつつ、電磁石装置の使い勝手を向上させることができる。
また、本発明の電磁石装置では、常時励磁から電磁的ラッチに切り替えるには、磁性短絡板１６を取り外せばよく、既存の電磁石装置であっても、常時励磁から電磁的ラッチに簡単に移行させることができる。
【００２５】
なお、上述した実施形態では、遮断バネ４の蓄積エネルギーの釈放力によって固定子３から可動子２を離間させる方法について説明したが、励磁コイル８の逆磁気的吸引力だけでも固定子３から可動子２を離間させることができるので、遮断バネ４は必ずしもなくてもよい。
また、磁性板１１、１２間に配置された磁性短絡板１６は電磁石装置の外部から観察することができ、製造ミスや第３者による模倣などを容易に発見することができる。
【００２６】
また、永久磁石９から発生した磁束量は、磁性短絡板１６の断面積を増減させることで増減させることができ、励磁コイル８に通電される励磁電流を任意の値に調整することができる。
また、各磁性板１１、１２において、磁性短絡板１６との接触面にアール面１７を形成することにより、アール面１７に磁束を集中させることができ、アール面１７を形成した分だけ漏洩磁束を減少させることが可能となることから、磁気損失を低減させることができ、磁気効率を向上させることができる。
【産業上の利用の可能性】
【００２７】
本発明の電磁石装置は、例えば、回路遮断器や漏洩遮断器などの開閉器や、遮断装置に用いられる電磁アクチュエータなどに利用することができ、電源が切れた時に遮断器を遮断することが必要な分野および電源が切れた時に投入状態を保持することが必要な分野のいずれにも適用することが可能となる。
【０００１】
本発明は電磁石装置に関し、特に、励磁コイルと永久磁石が設けられた開閉器に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
遮断器などの開閉器には一対の電極が内部に設けられ、一方の電極から可動側ロッドが外部に引き出され、引き出された可動側ロッドは、可動子が取り付けられた可動軸に接続されている。そして、電磁石装置の励磁コイルに励磁電流が通電されると、その発生した磁束の磁気的吸引力により固定子側に可動子が駆動される。そして、この駆動力は可動軸を介して可動側ロッドに伝達され、一方の電極が他方の電極に接触されることで、開閉器が投入状態に移行される。この投入状態を保持するための手段として常時励磁、機械的ラッチと電磁的ラッチがある。
【０００３】
常時励磁は、開閉器が投入状態に移行された後も励磁コイルを常に通電し続けることで、投入状態を保持するもので、消費電力の増大を招く。また、機械的ラッチは、投入状態を適当な構造物で機械的に引掛けるなどして保持するもので、一般的に複雑な形態を要し、潤滑油の塗布など、駆動部分の消耗を抑えるためのメンテナンスが必要となる。
一方、電磁的ラッチは、特開２００２−８４９８号公報に開示されているように、永久磁石の電磁的吸引力により投入状態を保持するもので、開閉器が投入状態に移行されると、励磁コイルへの通電を止めるか、あるいは通電電流を減少させることで、省電力化を図ることができる。
【０００４】
しかしながら、電磁的ラッチでは、停電時などに電源が切れた場合においても、永久磁石の電磁的吸引力により投入状態が保持され、電源が切れても投入状態が保持されることから、電源が切れた時に遮断器を遮断することが必要な分野には向かないという問題があった。
一方、常時励磁では、励磁コイルを常に通電し続けることで投入状態が保持されるため、停電時などに電源が切れると、自動的に遮断器を遮断することができる。
しかしながら、常時励磁では、投入状態を保持するには、消費電力の増大を招くことから、電源が切れた時に投入状態を保持することが必要な分野には向かないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、構成の複雑化を伴うことなく、電磁的ラッチと常時励磁とを簡単に切り替えることが可能な電磁石装置を提供することである。
発明の開示
［０００５］
上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る電磁石装置によれば、可動子を取り付けた可動軸と、前記可動軸に挿入され、前記可動子と接離可能な固定子と、前記可動子および前記固定子を包囲するように配置され、前記可動子を前記固定子の方向に移動させる磁力を発生させる励磁コイルと、前記可動子と前記固定子との接触状態を維持する磁力を発生させる永久磁石と、前記励磁コイルおよび前記永久磁石を包囲し、前記励磁コイルおよび永久磁石の磁束によって前記可動子を前記固定子の方向に移動させる磁気通路を形成するフレームと、前記永久磁石に跨るように設けられ、前記永久磁石から発生した磁束量を減少させる磁性短絡板とを備え、前記可動子と前記固定子との接触時に、前記磁性短絡板により低減した磁束分を励磁コイルの磁束で補充することを特徴とする。
［０００６］
また、本発明の一態様に係る電磁石装置によれば、前記フレームの内面と前記永久磁石の一方の極とに接するように配置された第１磁性板と、前記可動子と摺動自在に配置されるとともに、前記永久磁石の他方の極に接するように配置された第２磁性板とを備え、前記第１磁性板と前記第２磁性板との間に前記磁性短絡板を着脱自在に配置したことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る電磁石装置によれば、前記可動子と接触しないようにして、前記フレームの内面に接するとともに、前記永久磁石の一方の極に接するように配置された第１磁性板と、前記フレームと接触しないようにして、前記可動子と摺動自在に配置されるとともに、前記永久磁石の他方の極に接するように配置された第２磁性板とを備え、前記磁性短絡板は、前記第１磁性板と前記第２磁性板との間に架設されることを特徴とする。
［０００７］
また、本発明の一態様に係る電磁石装置によれば、前記永久磁石と前記励磁コイルとは前記可動軸に沿って並べて配置され、前記永久磁石は、前記第１磁性板と前記第２磁性板との間に挟まれた状態で前記フレーム内に支持されていることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る電磁石装置によれば、前記磁性短絡板の断面積を増減させることで、前記永久磁石から発生した磁束量を増減させることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る電磁石装置によれば、前記第１磁性板と前記第２磁性板は、前記磁性短絡板との接触面がアール状に形成されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁石装置の釈放状態を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電磁石装置の投入状態を示す断面図である。
【図３】図１および図２のＡ２方向から見た時の電磁石装置の構成を示す正面図である。
【図４】図３のＡ３方向から見た時の電磁石装置の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【０００９】
１ 可動軸
１ａ 可動ネジ
１ｂ 可動ナット
２ 可動子
２ａ ギャップ
３ 固定子
３ａ 支持溝
４ａ バネ溝
５ 空隙部
６ フレーム
６ａ フレーム端
７ 端板
８ 励磁コイル
８ａ コイル枠
９ 永久磁石
１０ａ 磁気通路
１１、１２ 磁性板
１３ 空間部
１４ 締付ボルト
１５ 締付ナット
１６ 磁性短絡板
【発明の実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る電磁石装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電磁石装置の釈放状態を図３のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す断面図、図２は、本発明の一実施形態に係る電磁石装置の投入状態を示す断面図、図３は、図１および図２のＡ２方向から見た時の電磁石装置の構成を示す正面図、図４は、図３のＡ３方向から見た時の電磁石装置の構成を示す側面図である。
【００１１】
図１〜図４において、電磁石装置には、互いに接離可能な可動子２および固定子３が設けられるとともに、可動子２と固定子３とを離間させるように付勢された遮断バネ４が設けられている。また、電磁石装置には、可動子２を固定子３に接触させるための励磁コイル８が設けられるとともに、可動子２と固定子３との接触状態を維持する磁力を発生させる永久磁石９が設けられている。ここで、可動子２および固定子３は円筒状に形成され、可動子２は、電磁石装置の中心部を貫く可動軸１に固定されるとともに、固定子３には、その内部に形成された貫通穴を介して可動軸１が挿入されている。そして、釈放時に可動子２が固定子３から離れることができる空隙部５が形成されるように可動子２と固定子３とが配置されている。ここで、可動軸１の一端には可動ネジ１ａが形成されている。そして、可動ネジ１ａに可動ナット１ｂを装着し、可動ナット１ｂを締め付けることで、可動子２を可動軸１に固定することができる。
【００１２】
また、可動子２と固定子３との対抗面側には、可動軸１に沿うようにしてバネ溝４ａが形成されている。そして、バネ溝４ａには、空隙部５に跨るようにして遮断バネ４が配置されている。また、可動子２及び固定子３の外側には、可動子２及び固定子３を包囲する筒状のフレーム６が設けられている。ここで、フレーム６の一端には、可動軸１に直交するフレーム端６ａが形成されるとともに、フレーム６の他端には、フレーム端６ａに対向配置された端板７が取り付けられている。
【００１３】
そして、フレーム端６ａには固定子３を挿入する貫通穴が形成され、固定子３にはフレーム端６ａの先端が挿入される支持溝３ａが形成されている。そして、フレーム端６ａの先端が支持溝３ａに挿入されることで、固定子３とフレーム６とが固定されている。また、可動子２と固定子３との外周側には、フレーム６内に収容された励磁コイル８および永久磁石９が配置されている。ここで、励磁コイル８と永久磁石９とは可動軸１に沿って並べて配置することができる。
【００１４】
そして、励磁コイル８は、固定子３と可動子２の一部が包囲されるように円筒状に構成することができる。そして、中空部を有するコイル枠８ａに電線を巻回することにより、励磁コイル８を形成し、励磁コイル８の中空内に可動子２および固定子３を挿入することができる。ここで、可動子２とコイル枠８ａとの間には、ギャップ２ａを可動軸１に沿って形成することができる。
また、永久磁石９は、例えば、可動子２の一部が包囲されるようにリング状に構成することができる。なお、永久磁石９は、リング状以外にも、例えば、バー状に形成し、可動子２を介して上下に配置するようにしてもよい。
【００１５】
そして、永久磁石９は、磁性板１１、１２の間に挟まれ、磁性板１１、１２を介しフレーム６に固定されている。ここで、磁性板１１は、可動子２と接触しないようにして、フレーム６の内面に接するとともに、コイル枠８ａおよび永久磁石９の一方の極に接するように配置されている。そして、磁性板１１および永久磁石９にて、ギャップ２ａに連通する空間部１３が形成されている。また、磁性板１２は、フレーム６と接触しないようにして、可動子２と摺動自在に配置されるとともに、永久磁石９の他方の極に接するように配置されている。
【００１６】
また、磁性板１２と端板７との間には締付ボルト１４が配置され、締付ボルト１４は、端板７に形成された貫通孔に挿入されている。そして、締付ボルト１４のネジ溝に締付ナット１５を装着し、締付ナット１５を締め付けることで、締付ボルト１４を磁性板１２に押圧し、締付ボルト１４とフレーム端６ａとの間に励磁コイル８と永久磁石９とを支持することができる。
【００１７】
また、磁性板１１、１２間には、磁性短絡板１６が永久磁石９に跨るように脱着自在に設けられている。ここで、磁性短絡板１６は磁性板１１、１２間が磁気的に短絡されるように磁性板１１、１２間に架設することができ、永久磁石９から発生した磁束量を減少させることができる。なお、磁性短絡板１６は、例えば、鋼板で形成することができる。そして、永久磁石９による磁気的吸引力によって磁性短絡板１６を磁性板１１、１２間に装着したり、磁性短絡板１６を取り外したりすることができる。また、磁性短絡板１６の断面積を増減させることで、永久磁石９から発生した磁束量を増減させることができる。
なお、図４に示すように、各磁性板１１、１２の端部１１ａ、１２ａには、磁性短絡板１６との接触面にアール面１７を形成するようにしてもよい。
【００１８】
以下、図１〜図４の電磁石装置の動作を説明する。
この電磁石装置では、磁性短絡板１６を装着することで、常時励磁として動作させることができ、磁性短絡板１６を取り外すことで、電磁的ラッチとして動作させることができる。
そして、図１において、電磁石装置の釈放時には、遮断バネ４にて可動子２と固定子３とが離間される。そして、可動子２と固定子３との間には空隙部５が形成され、可動子２の端部が端板７に当接した状態で保持される。
【００１９】
ここで、可動子２の端部が端板７に当接すると、永久磁石９にて発生された磁束φ２は点線で示すように、永久磁石９⇒磁性板１２⇒可動子２⇒端板７⇒フレーム６⇒磁性板１１⇒永久磁石９を主に循環することで、磁気通路１０ｂが形成される。そして、電磁石装置の釈放時には、この磁気通路１０ｂの磁気的吸引力によって可動子２が端板７に常に接触した状態を維持させることができる。このため、可動子２が遮断位置から投入位置に移動する移動距離を均一化することができ、可動子２が固定子３に接触できる接触時間を均一にすることが可能となることから、電磁石装置の品質を向上させることができる。
【００２０】
この状態で励磁コイル８を通電し、励磁コイル８を励磁すると、励磁コイル８にて発生された磁束φ１は、図２の点線で示すように、永久磁石９⇒磁性板１２⇒可動子２⇒固定子３⇒フレーム６⇒磁性板１１⇒永久磁石９を主に循環することで、磁気通路１０ａが形成されるとともに、永久磁石９の磁束φ２も磁気通路１０ａに合流する。
そして、磁束通路１０ａを流れる磁束φ１，φ２の磁気吸引力により可動子２は固定子３に吸引され、図２に示すように、可動子２が固定子３の方向に移動しながら遮断バネ４を圧縮するとともに、可動子２が固定子３に接触して投入状態になる。
【００２１】
ここで、磁性板１１、１２間に磁性短絡板１６が装着されていると、永久磁石９の磁束φ２は磁性板１１、１２間を磁気的に短絡するように磁性短絡板１６にも流れる。このため、永久磁石９からの磁束量は磁性短絡板１６の磁気的な損失分だけ減少し、永久磁石９の磁気吸引力が減少する。このため、この磁気吸引力の減少分を励磁コイル８からの磁束φ１の磁気吸引力で補充することにより、投入状態を維持することができ、常時励磁として動作させることができる。
【００２２】
一方、磁性短絡板１６を取り外すと、磁束通路１０ａの永久磁石９からの磁気吸引力により、可動子２は固定子３に接触して投入状態が維持され、電磁的ラッチとして動作させることができる。このため、投入状態に移行した後に、励磁コイル８の通電を止めるか、あるいは通電電流を減少させることで、電力の省エネルギー化を図ることができる。
【００２３】
このように、磁性短絡板１６を取り外すことで、電磁的ラッチとして動作させることができ、励磁コイル８に通電することなく、投入状態を保持することが可能となることから、電力の省エネルギー化を図ることが可能となるとともに、停電時などに電源が切れた場合においても、永久磁石９の電磁的吸引力により投入状態を保持させることが可能となる。また、磁性板１１、１２間に磁性短絡板１６を装着することで、常時励磁として動作させることができ、停電時などに電源が切れると、自動的に遮断状態に移行させることが可能となる。
【００２４】
このため、電磁的ラッチと常時励磁とを１台の電磁石装置に兼用させることが可能となるとともに、構成の複雑化を伴うことなく、電磁的ラッチと常時励磁とを簡単に切り替えることができ、電磁石装置の大型化や高価格化を抑制しつつ、電磁石装置の使い勝手を向上させることができる。
また、本発明の電磁石装置では、常時励磁から電磁的ラッチに切り替えるには、磁性短絡板１６を取り外せばよく、既存の電磁石装置であっても、常時励磁から電磁的ラッチに簡単に移行させることができる。
【００２５】
なお、上述した実施形態では、遮断バネ４の蓄積エネルギーの釈放力によって固定子３から可動子２を離間させる方法について説明したが、励磁コイル８の逆磁気的吸引力だけでも固定子３から可動子２を離間させることができるので、遮断バネ４は必ずしもなくてもよい。
また、磁性板１１、１２間に配置された磁性短絡板１６は電磁石装置の外部から観察することができ、製造ミスや第３者による模倣などを容易に発見することができる。
【００２６】
また、永久磁石９から発生した磁束量は、磁性短絡板１６の断面積を増減させることで増減させることができ、励磁コイル８に通電される励磁電流を任意の値に調整することができる。
また、各磁性板１１、１２において、磁性短絡板１６との接触面にアール面１７を形成することにより、アール面１７に磁束を集中させることができ、アール面１７を形成した分だけ漏洩磁束を減少させることが可能となることから、磁気損失を低減させることができ、磁気効率を向上させることができる。
【産業上の利用の可能性】
【００２７】
本発明の電磁石装置は、例えば、回路遮断器や漏洩遮断器などの開閉器や、遮断装置に用いられる電磁アクチュエータなどに利用することができ、電源が切れた時に遮断器を遮断することが必要な分野および電源が切れた時に投入状態を保持することが必要な分野のいずれにも適用することが可能となる。
Claims (6)
- 可動子を取り付けた可動軸と、
前記可動軸に挿入され、前記可動子と接離可能な固定子と、
前記可動子および前記固定子を包囲するように配置され、前記可動子を前記固定子の方向に移動させる磁力を発生させる励磁コイルと、
前記可動子と前記固定子との接触状態を維持する磁力を発生させる永久磁石と、
前記励磁コイルおよび前記永久磁石を包囲し、前記励磁コイルおよび永久磁石の磁束によって前記可動子を前記固定子の方向に移動させる磁気通路を形成するフレームと、
前記永久磁石に跨るように設けられ、前記永久磁石から発生した磁束量を減少させる磁性短絡板とを備え、
前記可動子と前記固定子との接触時に、前記磁性短絡板により低減した磁束分を励磁コイルの磁束で補充することを特徴とする電磁石装置。 - 前記フレームの内面と前記永久磁石の一方の極とに接するように配置された第１磁性板と、
前記可動子と摺動自在に配置されるとともに、前記永久磁石の他方の極に接するように配置された第２磁性板とを備え、
前記第１磁性板と前記第２磁性板との間に前記磁性短絡板を着脱自在に配置したことを特徴とする請求項１記載の電磁石装置。 - 前記可動子と接触しないようにして、前記フレームの内面に接するとともに、前記永久磁石の一方の極に接するように配置された第１磁性板と、
前記フレームと接触しないようにして、前記可動子と摺動自在に配置されるとともに、前記永久磁石の他方の極に接するように配置された第２磁性板とを備え、
前記磁性短絡板は、前記第１磁性板と前記第２磁性板との間に架設されることを特徴とする請求項１記載の電磁石装置。 - 前記永久磁石と前記励磁コイルとは前記可動軸に沿って並べて配置され、前記永久磁石は、前記第１磁性板と前記第２磁性板との間に挟まれた状態で前記フレーム内に支持されていることを特徴とする請求項２又は３記載の電磁石装置。
- 前記磁性短絡板の断面積を増減させることで、前記永久磁石から発生した磁束量を増減させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の電磁石装置。
- 前記第１磁性板と前記第２磁性板は、前記磁性短絡板との接触面がアール状に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の電磁石装置。
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