JP7499684B2 - Electromagnetic Actuators and Circuit Breakers - Google Patents
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Description
本開示は、遮断器の投入操作に用いられる電磁アクチュエータおよび遮断器に関する。 This disclosure relates to an electromagnetic actuator used to close a circuit breaker and a circuit breaker.
従来、電磁操作型遮断器では、電路を閉路状態にする投入操作において、電磁アクチュエータが使用されている。例えば、特許文献1には、磁束を発生させる励磁コイルと、励磁コイルの軸方向に移動可能に励磁コイルの内部空間に配置されるアマチュアと、励磁コイルの外側に配置され、アマチュアと共に磁束が通過する磁路を形成するコアとを有する電磁アクチュエータが開示されている。アマチュアは、励磁コイルの磁束により駆動方向に駆動された場合に、コアに一方端が接離される基部と、基部の他方端に連続し且つ基部よりも小径の延伸部とを備える。
Conventionally, in electromagnetically operated circuit breakers, an electromagnetic actuator is used in the closing operation to close the circuit. For example,
特許文献1に記載の電磁アクチュエータでは、アマチュアにおける基部と延伸部との間に段差を形成する段部と、コアに設けられる延出部とによって、励磁コイルへの給電開始時にアマチュアの駆動方向への移動を一時的に制限する磁気ラッチ部が構成される。かかる電磁アクチュエータでは、励磁コイルへの給電開始時、磁気ラッチ部によってアマチュアがアマチュアの駆動方向と逆方向に吸引されるため、アマチュアの駆動方向への移動が規制されるが、励磁コイルに流れる電流が徐々に増加してある規定値に達した時、コアの延出部からアマチュアの段部へ向かう磁束が飽和するため、コアの延出部とアマチュアの段部と間に発生する吸着力が抑制される。
In the electromagnetic actuator described in
励磁コイルに流れる電流がさらに増加すると、コアの延出部からアマチュアの延伸部へ向かう磁束が増加していくため、アマチュアの駆動方向への吸引力がアマチュアに掛かる負荷を上回る。そのため、アマチュアが駆動方向へ移動を開始してアマチュアの段部とコアの延出部との間の磁気ギャップは拡大する。 When the current flowing through the excitation coil increases further, the magnetic flux from the extension of the core to the extension of the armature increases, and the attractive force in the driving direction of the armature exceeds the load on the armature. As a result, the armature begins to move in the driving direction, and the magnetic gap between the step of the armature and the extension of the core expands.
これにより、駆動方向と逆向きに発生する吸引力は消失する。そして、消失した駆動方向と逆向きの吸引力の分だけ、駆動方向の吸引力は増加する。加えて、駆動方向におけるアマチュアとコアとの間の磁気ギャップが縮小するため、駆動方向の吸引力は一気に増加して駆動速度が上昇する。かかる特性を利用することで、励磁コイルに印加される電圧によらず、ほぼ一定速度でアマチュアを駆動方向へ移動させることができ、アマチュアの移動に伴って、開閉機構が駆動し、遮断器における投入動作が完了する。 As a result, the attractive force generated in the direction opposite to the drive direction disappears. The attractive force in the drive direction then increases by the amount of the lost attractive force in the direction opposite to the drive direction. In addition, the magnetic gap between the armature and the core in the drive direction shrinks, so the attractive force in the drive direction increases suddenly and the drive speed increases. By utilizing this characteristic, the armature can be moved in the drive direction at a nearly constant speed regardless of the voltage applied to the excitation coil, and as the armature moves, the opening and closing mechanism is driven, completing the closing operation of the circuit breaker.
上記特許文献1に記載の電磁アクチュエータでは、投入動作前においてアマチュアの段部とコアの延出部とが接しており、アマチュアの段部とコアの延出部との磁気ギャップは小さい。しかしながら、これら段部および延出部の接触面の平坦度のばらつきによって、段部と延出部との磁気ギャップのばらつきが大きくなる。磁気ギャップのばらつきが大きいと、アマチュアの段部とコアの延出部とを含む磁気ラッチ部により生じる駆動方向と逆向きの吸引力のばらつきが大きくなり、アマチュアが駆動方向に移動を開始する際の駆動方向の吸引力のばらつきが大きくなる。
In the electromagnetic actuator described in
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、アマチュアが駆動方向に移動を開始する際の駆動方向の吸引力のばらつきを低減することができる電磁アクチュエータを得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above, and aims to obtain an electromagnetic actuator that can reduce the variation in the attractive force in the driving direction when the armature starts to move in the driving direction.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の電磁アクチュエータは、遮断器の投入操作に用いられる電磁アクチュエータであって、励磁コイルと、アマチュアと、コアと、導電体とを備える。励磁コイルは、磁束を発生させる。アマチュアは、励磁コイルが発生する磁束によって駆動方向に移動可能に励磁コイルの内部空間に配置される。コアは、励磁コイルの外側に配置され、アマチュアと共に磁束が通過する磁路を形成する。アマチュアは、駆動方向に延伸する基部と、基部のうち駆動方向と逆方向の端部から基部よりも小さな外径で駆動方向とは逆方向に延伸する延伸部と、を有し、基部の駆動方向と逆方向の端部に、延伸部の外周から径方向に突出される周方向拡張部が形成される。コアは、駆動方向に延伸する一対のコア胴体部と、コア胴体部の駆動方向の端部側で一対のコア胴体部を接続するコア蓋部と、アマチュアの延伸部が挿通される開口が形成されるように、一対のコア胴体部の駆動方向と逆方向の端部から延出する一対の延出部と、を有し、一対の延出部には、アマチュアの周方向拡張部と対向し、延出部から駆動方向に突出される一対の突起部が形成される。導電体は、アマチュアの一対の周方向拡張部とコアの一対の突起部との間に配置される一対の第1導電体部と、アマチュアの延伸部とコアの一対の延出部との間に配置される一対の第2導電体部と、一対の第2導電体部間を接続する第3導電体部とを有し、アマチュアの延伸部に固定されている。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, an electromagnetic actuator of the present disclosure is an electromagnetic actuator used for closing a circuit breaker, and includes an excitation coil, an armature, a core, and a conductor. The excitation coil generates a magnetic flux. The armature is disposed in an internal space of the excitation coil so as to be movable in a driving direction by the magnetic flux generated by the excitation coil. The core is disposed outside the excitation coil, and forms a magnetic path through which the magnetic flux passes together with the armature . The armature has a base portion extending in the driving direction, and an extension portion extending in the opposite direction to the driving direction from an end of the base in the opposite direction to the driving direction with an outer diameter smaller than that of the base, and a circumferential extension portion protruding radially from the outer periphery of the extension portion is formed at the end of the base in the opposite direction to the driving direction. The core has a pair of core body parts extending in the drive direction, a core lid part connecting the pair of core body parts at the end sides in the drive direction of the core body parts, and a pair of extension parts extending from the end parts of the pair of core body parts in the opposite direction to the drive direction so as to form an opening through which the extension parts of the armature are inserted, and the pair of extension parts have a pair of protrusions that face the circumferential expansion parts of the armature and protrude from the extension parts in the drive direction. The conductor has a pair of first conductor parts arranged between the pair of circumferential expansion parts of the armature and the pair of protrusions of the core, a pair of second conductor parts arranged between the extension parts of the armature and the pair of extension parts of the core, and a third conductor part connecting the pair of second conductor parts, and is fixed to the extension parts of the armature.
本開示によれば、アマチュアが駆動方向に移動を開始する際の駆動方向の吸引力のばらつきを低減することができる、という効果を奏する。 The present disclosure has the effect of reducing the variation in the suction force in the driving direction when the armature starts to move in the driving direction.
以下に、実施の形態にかかる電磁アクチュエータおよび遮断器を図面に基づいて詳細に説明する。 The electromagnetic actuator and circuit breaker according to the embodiment are described in detail below with reference to the drawings.
実施の形態1.
実施の形態1にかかる遮断器は、低電圧配電線といった電路を開閉する気中遮断器であり、過電流および漏電の少なくとも一方を検出して電路を遮断する。なお、実施の形態1にかかる遮断器は、気中遮断器以外の遮断器であってもよい。以下においては、説明の便宜上、Z軸正方向を上方とし、Z軸負方向を下方とする。
The circuit breaker according to the first embodiment is an air circuit breaker that opens and closes an electric circuit such as a low-voltage distribution line, and detects at least one of an overcurrent and an earth leakage current to break the electric circuit. Note that the circuit breaker according to the first embodiment may be a circuit breaker other than an air circuit breaker. In the following, for convenience of explanation, the positive direction of the Z axis is defined as the upward direction, and the negative direction of the Z axis is defined as the downward direction.
図1は、実施の形態1にかかる遮断器の開極時における内部の側面図である。図2は、実施の形態1にかかる遮断器の閉極時における内部の側面図である。図1に示すように、実施の形態1にかかる遮断器1は、絶縁部材で形成された筐体2と、筐体2に各々取り付けられた電源側端子3および負荷側端子4と、筐体2の内部において負荷側端子4に一端部5aが接続された可撓性導体5とを備える。
Figure 1 is a side view of the inside of the circuit breaker according to the first embodiment when the contacts are open. Figure 2 is a side view of the inside of the circuit breaker according to the first embodiment when the contacts are closed. As shown in Figure 1, the
また、遮断器1は、可撓性導体5の他端部5bに一端部6aが接続された可動子6と、筐体2の内部において筐体2に一端部7aが回転可能に取り付けられた可動子ホルダ7と、可動子ホルダ7の他端部7bと可動子6の他端部6bに一端部と他端部とが取り付けられた接圧バネ8とを備える。
The
電源側端子3は、筐体2の外部において不図示の電源側導体に接続され、負荷側端子4は、筐体2の外部において不図示の負荷側導体に接続される。電源側端子3には、筐体2の内部において固定接点10が取り付けられ、可動子6の他端部6bには、可動接点11が取り付けられている。
The power
可撓性導体5は、可撓性を有する導体であり、上述したように、一端部5aが負荷側端子4に接続され他端部5bが可動子6に接続される。かかる可撓性導体5によって負荷側端子4と可動子6とが電気的に接続される。可動接点11が固定接点10に接触することによって、遮断器1は電源側端子3と負荷側端子4とが電気的に接続されて通電する閉極状態になる。可動接点11が固定接点10から開離することによって、遮断器1は電源側端子3と負荷側端子4とが電気的に遮断される開極状態になる。
The
可動子ホルダ7の一端部7aは、ホルダ軸12を回転中心として回転可能に筐体2に取り付けられている。また、可動子ホルダ7の中途部7cは、可動子ピン13によって回転可能に可動子6の一端部6aに取り付けられている。可動子ホルダ7には、可動子ストッパ9が設けられる。
One
可動子ストッパ9は、可動子ホルダ7に対して可動子6が可動子ピン13を中心に回転する角度に対して制限を与える。可動子6は、図1に示す状態で一端部6aが可動子ストッパ9に当接している。そのため、可動子6の他端部6bが可動子ホルダ7の他端部7bから離れる方向へ回転することが可動子ストッパ9により規制されているが、可動子6の他端部6bが可動子ホルダ7の他端部7bに近づく方向へ回転することは可能である。
The mover stopper 9 limits the angle at which the
接圧バネ8は、固定接点10に可動接点11を圧接するためのバネである。接圧バネ8は、図1に示す状態において、自然長よりも短く蓄勢された状態であり、予め一定の初期接圧を有する状態となっている。そのため、可動子6の他端部6bが可動子ホルダ7の他端部7bに近づく方向に回転した場合、可動子6の他端部6bと可動子ホルダ7の他端部7bとの距離が小さくなり、接圧バネ8がさらに蓄勢される。
The
また、遮断器1は、遮断器1の投入アクチュエータとして筐体2の内部に配設される電磁アクチュエータ20と、電磁アクチュエータ20の駆動力を可動子6に伝達して、可動接点11の固定接点10への接触および開離を行う伝達機構30とを備える。また、遮断器1は、伝達機構30と筐体2とに一端部と他端部とが取り付けられた開極バネ39と、閉極状態を維持し且つ閉極状態を解除する引き外し機構40と、電磁アクチュエータ20を駆動する駆動回路45とを備える。
The
電磁アクチュエータ20は、ボビン22に巻き付けられた励磁コイル21が駆動回路45によって通電された場合、後述するアマチュア23が駆動方向である上方に移動し、アマチュア23に固定されたシャフト25が上方に移動する。
When the
伝達機構30は、電磁アクチュエータ20のシャフト25に連結ピン34によって回転可能に一端部31aが連結された連結リンク31と、連結リンク31の他端部31bに回転可能に連結ピン35によって連結されたメインシャフト32と、メインシャフト32の一端部32aに回転可能に連結されたリンク33とを備える。
The
メインシャフト32は、筐体2に対して絶対位置が固定された回転軸36を中心に回転可能に回転軸36に取り付けられる。メインシャフト32は、回転軸36よりも引き外し機構40側の領域が連結リンク31の他端部31bに連結ピン35によって連結される。また、遮断器1の伝達機構30は、係合ピン41を備えており、係合ピン41は、メインシャフト32の他端部32bに固定されている。
The
リンク33は、一端部33aがメインシャフト32の一端部32aに回転可能に連結ピン38によって連結され、他端部33bが可動子ピン13によって回転可能に可動子6の一端部6aおよび可動子ホルダ7の中途部7cに取り付けられている。
One
メインシャフト32、リンク33、および可動子ホルダ7は、回転軸36とホルダ軸12とを固定の回転中心とした4節リンクにおけるトグル機構を構成している。そのため、回転軸36と連結ピン38と可動子ピン13とが直線状に配置される死点に近づくほど、小さい力で伝達機構30を駆動することができる。
The
開極バネ39は、上述したように、メインシャフト32と筐体2とに一端部と他端部とが取り付けられており、開極バネ39の弾性復元力によって伝達機構30を開極位置へ変位させる方向にメインシャフト32が付勢されている。
As described above, the
遮断器1が開極状態にある場合に、電磁アクチュエータ20への通電が行われると、電磁アクチュエータ20のシャフト25が駆動方向である上方へ移動する。シャフト25の上方への移動によって、メインシャフト32が回転軸36を中心に図1における時計回りに回転し、メインシャフト32とリンク33との連結角度が小さくなっていく。連結角度は、メインシャフト32の延伸方向とリンク33の延伸方向とが為す角度である。
When the
連結角度が小さくなるにつれて、可動子6が前方へ移動していき、図2に示すように、固定接点10と可動接点11とが接触して遮断器1が閉極状態になる。また、ラッチ42に係合ピン41が係合する。ラッチ42は、ラッチ43によって図2における反時計回りの回転が規制されており、これにより、遮断器1の閉極状態が維持される。以下、遮断器1のうちシャフト25の移動によって遮断器1を開極状態から閉極状態にするための部分を機構部と記載する。かかる機構部は、伝達機構30、可動子ホルダ7、可動子6、および可撓性導体5などを含む。
As the connection angle becomes smaller, the
図3は、実施の形態1にかかる遮断器において投入動作時における機構部の質量を電磁アクチュエータの位置での質量に換算した換算質量の開極位置から閉極位置までの変化を示す図である。図3において、縦軸は、電磁アクチュエータ20の位置での機構部の換算質量であり、横軸は、電磁アクチュエータ20のストロークである。電磁アクチュエータ20のストロークは、電磁アクチュエータ20のシャフト25の駆動方向への移動距離である。
Figure 3 is a diagram showing the change in the converted mass, obtained by converting the mass of the mechanical part during the closing operation into the mass at the position of the electromagnetic actuator, from the open position to the closed position in the circuit breaker according to the first embodiment. In Figure 3, the vertical axis is the converted mass of the mechanical part at the position of the
図3に示すように、遮断器1は、電磁アクチュエータ20のシャフト25が開極位置にある場合、電磁アクチュエータ20の位置での換算質量が大きく、シャフト25が開極位置から閉極状態に近づくほど、電磁アクチュエータ20の位置での機構部の換算質量が小さくなる。
As shown in FIG. 3, when the
図3に示す特性は、投入動作の初期位置において電磁アクチュエータ20の動きが遅くなることを意味しており、シャフト25の速度増加によって生じる励磁コイル21の逆起電力を小さくできる。励磁コイル21の逆起電力を小さくできることから、励磁コイル21に流れる電流が低下せず、電磁アクチュエータ20において高い出力を保持できる。さらに、遮断器1では、機構部の状態が閉極方向に動くほど、質量変化に伴い速度が増加するので、イナーシャを十分蓄えることができ、安定した投入動作を実現できる。
The characteristics shown in FIG. 3 mean that the movement of the
また、図3に示すように、リンク33が金属である場合の電磁アクチュエータ20の位置での機構部の換算質量よりも、リンク33が樹脂の場合の電磁アクチュエータ20の位置での機構部の換算質量の方が小さい。そのため、リンク33を樹脂部材で形成することにより、開極状態から閉極状態に向かう質量変化を大きくすることができ、質量変化に伴う速度増加分の効果を高めることができる。なお、リンク33に代えて、可動子ホルダ7を樹脂部材で形成することでも同様の効果がある。さらに、リンク33および可動子ホルダ7を共に樹脂部材で形成することで上述した効果をさらに高めることができる。
Also, as shown in FIG. 3, when the
また、遮断器1は、図1に示す開極状態において、可撓性導体5は、撓んだ状態なので、元の一直線状に延びようとする可撓性導体5の復元力は、連結された可動子6の端部を通じて可動接点11を固定接点10に近づける閉極方向に作用することとなる。そのため、可動子6と可動子ピン13の嵌め合い公差によるガタつき、および可動子ピン13とリンク33との嵌め合い公差によるガタつきの各々は、閉極方向に詰まる。一方で、シャフト25と連結リンク31との嵌め合い公差によるガタつき、連結リンク31とメインシャフト32との嵌め合い公差によるガタつき、およびメインシャフト32とリンク33との嵌め合い公差によるガタつきの各々は、メインシャフト32に取り付けられた開極バネ39によって開極方向に詰まる。
In addition, in the open state of the
図4は、実施の形態1にかかる遮断器において可撓性導体の復元力が閉極方向に生じている場合の投入動作時における機構部の質量を電磁アクチュエータの位置での質量に換算した換算質量の開極位置から閉極位置までの変化を示す図である。図4に示すように、可撓性導体5の復元力が閉極方向に生じている場合、上述した嵌め合い公差の影響で、電磁アクチュエータ20が少し動かないと、機構部の開極方向に詰まったガタつきが埋まらず、さらに、可動子6の閉極方向に詰まったガタつきも埋まらないため、通電導体で重い可動子6および可撓性導体5は動かない。
Figure 4 is a diagram showing the change in the converted mass, obtained by converting the mass of the mechanism part during the closing operation into the mass at the position of the electromagnetic actuator, from the open position to the closed position when the restoring force of the flexible conductor is generated in the closing direction in the circuit breaker according to the first embodiment. As shown in Figure 4, when the restoring force of the
したがって、可動子6および可撓性導体5の質量は電磁アクチュエータ20の初期動作に影響を与えなくなり、機構部における部品の配置がばらついた場合においても、電磁アクチュエータ20の位置に換算された機構の質量はばらつかなくなる。そのため、遮断器1では、部品の配置のばらつきの影響が低減され、安定した電磁アクチュエータ20の動作が可能になる。
Therefore, the mass of the
なお、遮断器1において、電磁アクチュエータ20のコア24を積層鉄心とすることで、電源側端子3、固定接点10、可動接点11、可動子6、可撓性導体5、および負荷側端子4に流れる主回路電流によって、電磁アクチュエータ20に発生する渦電流発熱を低減することができる。
In addition, in the
次に、電磁アクチュエータ20の構成について具体的に説明する。図5は、実施の形態1にかかる電磁アクチュエータの正面図である。図6は、実施の形態1にかかる電磁アクチュエータの側面図である。
Next, the configuration of the
図5および図6に示すように、電磁アクチュエータ20は、筒状に形成され駆動回路45による通電によって磁束を発生させる励磁コイル21と、励磁コイル21が巻き付けられるボビン22と、励磁コイル21の軸方向である上下方向に移動可能に励磁コイル21の内部空間に配置されるアマチュア23とを備える。
As shown in Figures 5 and 6, the
また、電磁アクチュエータ20は、励磁コイル21の外側に配置され、アマチュア23と共に磁束が通過する磁路を形成するコア24と、アマチュア23に固定されたシャフト25と、後述する磁気ラッチ部75を形成するアマチュア23のラッチ形成領域とコア24のラッチ形成領域との間に配置される導電体26を備える。
The
電磁アクチュエータ20には、アマチュア23の移動方向を上下方向に案内するためのガイド27が設けられており、かかるガイド27によって、シャフト25は上下方向に変位可能であり、上下方向と異なる方向への変位が規制される。電磁アクチュエータ20については、後で詳細に説明する。
The
図7は、実施の形態1にかかるアマチュアの正面図であり、図8は、実施の形態1にかかるアマチュアの斜視図である。図7および図8に示すように、アマチュア23は、2つのアウトサイドアマチュア23Aと1つのミドルアマチュア23Bとを備え、駆動方向に直交する方向に、アウトサイドアマチュア23A、ミドルアマチュア23B、およびアウトサイドアマチュア23Aが積層されて構成される。アウトサイドアマチュア23Aおよびミドルアマチュア23Bの各々は、例えば、電磁鋼板などの磁性板が積層されて形成される。
Figure 7 is a front view of the armature according to the first embodiment, and Figure 8 is a perspective view of the armature according to the first embodiment. As shown in Figures 7 and 8, the
アマチュア23は、駆動方向に延伸する基部50と、基部50のうち駆動方向と逆方向の端部52から基部50よりも小さな外径で駆動方向とは逆方向に延伸する延伸部56とを有する。図7および図8に示す例では、基部50および延伸部56の各々は、直方体状に形成されているが、円柱形状などであってもよい。
The
基部50のうち駆動方向の端部51には、凹部511が設けられており、かかる凹部511に、図5および図6に示すシャフト25が取り付けられる。基部50のうち駆動方向の端部51の上面は、凹部511と、平坦面512と、平坦面512を挟んで下方に傾斜する一対のテーパ面513とを含む。
The
基部50のうち駆動方向と逆方向の端部52には、後述する磁気ラッチ部75の一部を構成するアマチュア側ラッチ形成領域として周方向拡張部53が形成される。かかる周方向拡張部53は、延伸部56の外周から基部50の周方向に延伸する領域に形成される。
At the
図9は、実施の形態1にかかるコアの正面図であり、図10は、実施の形態1にかかるコアの斜視図である。図9および図10に示すように、コア24は、2つのアウトサイドコア24Aと1つのミドルコア24Bとを備え、駆動方向に直交する方向に、アウトサイドコア24A、ミドルコア24B、およびアウトサイドコア24Aが積層されて構成される。アウトサイドコア24Aおよびミドルコア24Bの各々は、例えば、電磁鋼板などの磁性板が積層されて形成される。
Figure 9 is a front view of the core according to the first embodiment, and Figure 10 is a perspective view of the core according to the first embodiment. As shown in Figures 9 and 10, the
ミドルコア24Bは、コア24の積層方向である駆動方向に直交する方向から見てアウトサイドコア24Aよりも外形が大きく、駆動方向に直交する方向でアウトサイドコア24Aから露出する被固定部67,68を備える。被固定部67,68には、駆動方向に直交する方向に貫通し、締結部材が挿通される貫通孔67a,68aが形成されている。なお、貫通孔67a,68aは、非ネジ孔であるが、ネジ孔であってもよい。
The
コア24は、アマチュア23の延伸部56が挿通可能な開口62を形成するコア開口端部60と、コア開口端部60から駆動方向に離れた位置でコア開口端部60と対向するコア蓋部63と、コア蓋部63とコア開口端部60を接続する一対のコア胴体部64とを有する。
The
コア開口端部60は、対向する一対の延出部61を有しており、一対の延出部61間には、アマチュア23の延伸部56が挿通される開口62が形成される。各延出部61の内周面611側には、アマチュア23の周方向拡張部53と対向し、後述する磁気ラッチ部75の一部を構成するコア側ラッチ形成領域である突起部66と、アマチュア23の延伸部56と対向する対向部612とを有する。
The
コア蓋部63の内面は、平坦面631と、平坦面631を挟んで下方に傾斜する一対のテーパ面632とを含む。コア蓋部63のテーパ面632は、アマチュア23の基部50のテーパ面513と平行である。
The inner surface of the
コア蓋部63には、貫通孔634が形成されており、かかる貫通孔634をシャフト25が上下方向に移動可能に配置される。コア蓋部63の貫通孔634は、その中心軸が励磁コイル21のコイル軸と一致するように形成され、上述したガイド27が取り付けられる。シャフト25の中心軸はアマチュア23の中心軸と一致している。シャフト25がコア蓋部63の貫通孔634に取り付けられたガイド27に挿入されることで、シャフト25およびアマチュア23の中心軸がコイル軸と一致するように、アマチュア23が励磁コイル21およびコア24の内側に配置される。これにより、アマチュア23の駆動方向を励磁コイル21のコイル軸方向と平行にすることができる。
The
図11は、実施の形態1にかかる導電体の斜視図である。図11に示す導電体26は、アマチュア23の周方向拡張部53とコア24の突起部66との間に配置される一対の第1導電体部70と、アマチュア23の一対の延伸部56とコア24の対向部612との間に配置される一対の第2導電体部71と、一対の第2導電体部71間を接続する第3導電体部72とを有する。導電体26は、例えば、板状の導電体に打ち抜き加工および折り曲げ加工などを施すことによって形成される。一対の第1導電体部70および一対の第2導電体部71の各々は、平板状に形成される。
Figure 11 is a perspective view of the conductor according to the first embodiment. The
ここで、電磁アクチュエータ20の動作について詳細に説明する。図12は、実施の形態1にかかる電磁アクチュエータにおいてアマチュアが初期位置である場合の電磁アクチュエータの正面図であり、図13は、図12に示すA領域の拡大図である。図14は、実施の形態1にかかる電磁アクチュエータにおいてアマチュアが駆動方向への移動を開始した場合の電磁アクチュエータの正面図であり、図15は、図14に示すB領域の拡大図である。図12~図15では、説明の便宜上、励磁コイル21を断面で表し、ボビン22を省略している。
The operation of the
電磁アクチュエータ20の初期位置は、駆動回路45による励磁コイル21への通電が行われていない状態における電磁アクチュエータ20のシャフト25の位置であり、図1に示す開極状態である遮断器1におけるシャフト25の位置である。また、電磁アクチュエータ20の投入位置は、駆動回路45による励磁コイル21への通電が完了した状態の電磁アクチュエータ20のシャフト25の位置であり、図2に示す閉極状態である遮断器1におけるシャフト25の位置である。
The initial position of the
図13に示すように、アマチュア23の周方向拡張部53とコア24と突起部66との間に導電体26の第1導電体部70が配置されている。アマチュア23の周方向拡張部53と、コア24と突起部66と、導電体26の第1導電体部70とを含む構成によって、磁気ラッチ部75が構成される。また、アマチュア23の延伸部56と、コア24の対向部612との間には、導電体26の第2導電体部71が配置されている。
As shown in FIG. 13, the
図13に示すように、電磁アクチュエータ20が初期位置の状態では、第1磁路M1と第2磁路M2とが形成される。第1磁路M1は、コア24の突起部66、導電体26の第1導電体部70、およびアマチュア23の周方向拡張部53を磁束が通過する磁路である。第2磁路M2は、コア24の対向部612、導電体26の第2導電体部71、およびアマチュア23の延伸部56を磁束が通過する磁路である。
As shown in FIG. 13, when the
電磁アクチュエータ20が初期位置の状態において、駆動回路45によって励磁コイル21への給電が開始されると、磁気ラッチ部75によってアマチュア23の駆動方向への移動が一時的に規制されるが、励磁コイル21のインダクタンスによって、電流が徐々に増加してある規定値に達した時、コア24の突起部66から導電体26の第1導電体部70を介してアマチュア23の周方向拡張部53へ向かう磁束が飽和するため、コア24の突起部66とアマチュア23の周方向拡張部53との間に発生する吸着力が抑制される。
When the
励磁コイル21に流れる電流がさらに増加すると、コア24の対向部612から導電体26の第2導電体部71を介してアマチュア23の延伸部56へ向かう磁束が増加していくため、アマチュア23の駆動方向への吸引力が、磁気ラッチ部75によって生じる吸着力によってアマチュア23に掛かる負荷を上回る。そのため、図15に示すように、アマチュア23が駆動方向へ移動を開始してコア24の突起部66とアマチュア23の周方向拡張部53との間の磁気ギャップは拡大する。
When the current flowing through the
これにより、駆動方向と逆向きに発生する吸引力は消失する。そして、消失した駆動方向と逆向きの吸引力の分だけ、駆動方向の吸引力は増加する。加えて、駆動方向におけるアマチュア23とコア24との間の磁気ギャップが縮小するため、駆動方向の吸引力は一気に増加して駆動速度が上昇する。かかる特性を利用することで、駆動回路45からの通電電圧の大きさに依存せずに、ほぼ一定速度でアマチュア23を駆動方向へ移動させることができる。かかるアマチュア23の移動に伴って、伝達機構30が駆動し、遮断器1における投入動作が完了する。
As a result, the attractive force generated in the direction opposite to the drive direction disappears. The attractive force in the drive direction increases by the amount of the disappeared attractive force in the direction opposite to the drive direction. In addition, the magnetic gap between the
図13に示すように、磁気ラッチ部75は、コア24の突起部66とアマチュア23の周方向拡張部53との間に導電体26の第1導電体部70が配置されており、コア24の突起部66とアマチュア23の周方向拡張部53とは非接触である。そのため、第1導電体部70を設けない場合に比べて、電磁アクチュエータ20の組立時のばらつきまたは公差のばらつきに対して、磁気ギャップのばらつきを抑えることができる。そのため、電磁アクチュエータ20では、アマチュア23が駆動方向に移動を開始する際の駆動方向の吸引力のばらつき、すなわち磁気ラッチ部75による初期負荷力のばらつきを抑えることができ、安定した動作が可能である。
As shown in FIG. 13, the
また、電磁アクチュエータ20は、コア24の突起部66とアマチュア23の周方向拡張部53との間に導電体26の第1導電体部70が配置されていることから、駆動回路45から交流電流を整流した電流を励磁コイル21に供給した場合であっても、動作を安定化することができる。
In addition, since the
図16は、実施の形態1にかかる電磁アクチュエータの励磁コイルに流れる電流の一例を示す図である。図16において、縦軸は、励磁コイル21に流れる電流であるコイル電流であり、横軸は、時間である。
Figure 16 is a diagram showing an example of a current flowing through an excitation coil of an electromagnetic actuator according to
図16に示すように、駆動回路45から交流電流を整流した電流を励磁コイル21に供給した場合、電源周波数のリップル電流が励磁コイル21にコイル電流として流れるが、かかるリップル電流による吸着力の変化を、導電体26の第1導電体部70に発生する渦電流によって抑止することがきる。
As shown in FIG. 16, when a rectified alternating current is supplied from the
そのため、電磁アクチュエータ20では、リップル電流のピークに応答して、アマチュア23の動き出しが早くなることを抑制することができ、駆動回路45から供給する電流が直流電流であるか交流電流であるかにかかわらず、動作を安定化することができる。なお、上述した例では、第1磁路M1の磁束が通過する第1導電体部70と第2磁路M2の磁束が通過する第2導電体部71とが一体化されているが、第1導電体部70と第2導電体部71とは別体で構成されていても同様の効果が得られる。また、導電体26は、第3導電体部72が設けられない構成であってもよい。
Therefore, in the
また、第1導電体部70は、コア24の突起部66のうちの一部の領域とアマチュア23の周方向拡張部53のうちの一部の領域との間に配置され、コア24の突起部66のうちの残りの領域とアマチュア23の周方向拡張部53のうちの残りの領域との間には配置されない。これにより、電磁アクチュエータ20では、コア24の突起部66とアマチュア23の周方向拡張部53との間のギャップのばらつきを抑制することができる。
The
図17は、実施の形態1にかかる電磁アクチュエータのうち励磁コイルおよびボビンを除いた部分の斜視図であり、図18は、図17に示すC領域の拡大図である。図17および図18に示すように、導電体の導電体26の第1導電体部70は、コア24の突起部66とアマチュア23の周方向拡張部53との間のうち、アウトサイドコア24Aの一部の領域とアウトサイドアマチュア23Aの一部の領域との間に配置され、第1導電体部70は、アウトサイドアマチュア23Aとミドルアマチュア23Bとに跨がった領域と、アウトサイドコア24Aとミドルコア24Bとに跨がった領域との間には配置されない。
Figure 17 is a perspective view of the electromagnetic actuator according to the first embodiment excluding the excitation coil and bobbin, and Figure 18 is an enlarged view of region C shown in Figure 17. As shown in Figures 17 and 18, the
アウトサイドアマチュア23Aとミドルアマチュア23Bとは互いに形状が異なるため、アウトサイドアマチュア23Aとミドルアマチュア23Bとを積層した場合に、アウトサイドアマチュア23Aとミドルアマチュア23Bとの間で位置ずれが生じやすい。同様に、アウトサイドコア24Aとミドルコア24Bとは互いに形状が異なるため、アウトサイドコア24Aとミドルコア24Bとを積層した場合に、アウトサイドコア24Aとミドルコア24Bとの間で位置ずれが生じやすい。
Because the
そのため、アウトサイドアマチュア23Aとミドルアマチュア23Bとに跨がった領域と、アウトサイドコア24Aとミドルコア24Bとに跨がった領域との間に第1導電体部70が配置された場合、コア24の突起部66とアマチュア23の周方向拡張部53との間の間隙が個体差によって大きくばらついて、アマチュア23が駆動方向に移動を開始する際の駆動方向の吸引力のばらつきが大きくなる。
Therefore, when the
一方で、電磁アクチュエータ20では、第1導電体部70は、アウトサイドアマチュア23Aとミドルアマチュア23Bとに跨がった領域と、アウトサイドコア24Aとミドルコア24Bとに跨がった領域との間には配置されない。そのため、コア24の突起部66とアマチュア23の周方向拡張部53との間の間隙が個体差によって大きくばらつくことを回避することができ、電磁アクチュエータ20の動作を安定化することができる。
On the other hand, in the
なお、導電体26の形状は、上述した例に限定されない。図19は、実施の形態1にかかる導電体の他の形状を説明するための図である。図19に示すように、導電体26は、アウトサイドアマチュア23Aとミドルアマチュア23Bとに跨がった領域と、アウトサイドコア24Aとミドルコア24Bとに跨がった領域との間に第1導電体部70が配置される。
The shape of the
アウトサイドアマチュア23Aとミドルアマチュア23Bとの位置ずれおよびアウトサイドコア24Aとミドルコア24Bとの位置ずれが小さいような場合には、第1導電体部70は、図19に示すように、アウトサイドアマチュア23Aとミドルアマチュア23Bとに跨がった領域と、アウトサイドコア24Aとミドルコア24Bとに跨がった領域との間に配置されてもよい。
When the positional misalignment between the
なお、電磁アクチュエータ20は、コア24の対向部612とアマチュア23の延伸部56との間に導電体26の第2導電体部71が配置されていることから、駆動回路45から交流電流を整流した電流を励磁コイル21に供給した場合であっても、リップル電流による吸引力の変化を、導電体26の第2導電体部71に発生する渦電流によって抑止することがきる。
In addition, since the
また、磁気ラッチ部75は、図6に示すように、ボビン22に覆われており、電磁アクチュエータ20は、外部から磁気ラッチ部75を不用意に接触できないように構成される。そのため、磁気ラッチ部75を構成する部材の位置ずれなどを抑制することができ、動作を安定化することができる。
In addition, as shown in FIG. 6, the
次に、アマチュア23の吸着面について説明する。図12に示すように、アマチュア23における基部50の端部51には、駆動方向と直交する方向に傾斜するテーパ面513が形成されており、かかるテーパ面513は、コア24と吸着する吸着面として機能する。
Next, the suction surface of the
アマチュア23のテーパ面513は、コア24のテーパ面632と空隙を介して駆動方向で対向し、駆動方向で互いに対向するテーパ面513とテーパ面632とは互いに平行である。テーパ面513は、第2磁路M2の磁束によって生じる吸引力でコア24のテーパ面632に吸引されて駆動方向に移動し、コア24のテーパ面632に吸着する。
The
アマチュア23が駆動した際は、コア24の突起部66とアマチュア23の周方向拡張部53との間の間隔が拡大して磁気ラッチ部75を含む第1磁路M1を通る磁束は大幅に減少し、初期負荷力はほぼ全て駆動方向の吸引力になる。これによって、遮断器1は、電磁アクチュエータ20において駆動方向の吸引力が格段に増加して、可動接点11を固定接点10まで移動することができ、確実に投入操作を実行する。
When the
テーパ面513,632などのテーパ面を有する吸着面と磁気ラッチ部75とにより、駆動方向の吸引力を格段に増加させることができる理由について説明する。
アマチュア23が駆動され始める所定の吸引力を発生させるコイル電流を比べると、吸着面がテーパ面である方が、吸着面がテーパ面ではなく平坦である場合に比べ、小さいコイル電流となる。換言すれば、同じコイル電流であれば、アマチュア23の初期位置における吸引力は、吸着面がテーパ面である方が大きい。このため、同じ定格値のコイル電流を流せる電磁アクチュエータであれば、吸着面がテーパ面である方が、磁気ラッチ部75に発生する駆動方向と逆向きの吸着力を大きく設定することが可能となる。つまり、吸着面をテーパ形状にすることで、吸着面を平坦にした場合に比べて、アマチュア23が駆動され始めた後の駆動方向の吸引力は、磁気ラッチ部75に発生させた駆動方向と逆向きの吸着力の分だけ増加するため、駆動方向の吸引力を格段に増加することが可能となる。
The reason why the
When comparing the coil currents that generate a predetermined attractive force when the
よって、テーパ面の有無および磁気ラッチ部75の有無で、アマチュア23が駆動され始めた後のアマチュア23に発生する駆動方向の吸引力を比べると、テーパ面と磁気ラッチ部75が共にある場合が一番大きい吸引力となり、2番目が、テーパ面がなく且つ磁気ラッチ部75がある場合、テーパ面の有無に関わらず磁気ラッチ部75がない場合が一番小さい吸引力となる。
すなわち、テーパ面513,632などのテーパ面を有する吸着面に磁気ラッチ部75の効果を重畳させた電磁アクチュエータ20では、磁気ラッチ部75により駆動方向と逆向きに発生する吸引力を大きく設定できるので、アマチュア23が駆動した際は、アマチュア23の吸引力を大きく増加させることが可能となる。
Therefore, when comparing the attractive force in the driving direction generated in the
In other words, in the
次に、電磁アクチュエータ20の筐体2への固定方法について説明する。図20は、実施の形態1にかかる電磁アクチュエータが固定される筐体の領域の一例を示す正面図であり、図21は、実施の形態1にかかる電磁アクチュエータが固定される筐体の領域の一例を示す側面図である。
Next, a method for fixing the
図20および図21に示すように、筐体2は、複数の支持部81,82,83を備え、複数の支持部81,82,83は、筐体2の壁部80から同一方向に突出する。図20に示す例では、筐体2は、2つの支持部81と、2つの支持部82と、1つの支持部83とを含む。
20 and 21, the
各支持部81は、電磁アクチュエータ20のミドルコア24Bの被固定部67に当接する当接面81aと、締結具が取り付けられる取付穴81bとを有する。また、各支持部82は、電磁アクチュエータ20のミドルコア24Bの被固定部68に当接する当接面82aと、電磁アクチュエータ20のアウトサイドコア24Aの底面に当接する当接面82bと、締結具が取り付けられる取付穴82cとを有する。取付穴81b,82cは、例えば、ネジ穴である。支持部83は、当て面83aを有する。
Each
支持部81,82は共に電磁アクチュエータ20を筐体2に固定させるために用いられる。支持部81は、コア24のコア蓋部63側を筐体2に固定させるために用いられ、支持部82は、コア24のコア開口端部60側を筐体2に固定させるために用いられる。また、支持部81,82のうち支持部82は、さらに筐体2に対する電磁アクチュエータ20の位置出しのために用いられる。支持部83の当て面83aは、電磁アクチュエータ20の軸出し面として用いられる。
The
図22は、実施の形態1にかかる電磁アクチュエータが固定された状態の筐体の領域の一例を示す正面図であり、図23は、実施の形態1にかかる電磁アクチュエータが固定された状態の筐体の領域の一例を示す側面図である。また、図24は、図22に示すXXIII-XXIII線に沿った断面図であり、図25は、図22に示すXXIV-XXIV線に沿った断面図である。
Fig. 22 is a front view showing an example of a region of a housing in a state where an electromagnetic actuator according to
図24に示すように、電磁アクチュエータ20が筐体2に固定された状態では、支持部81の当接面81aに対して電磁アクチュエータ20のミドルコア24Bの被固定部67が当接した状態で被固定部67に固定され、支持部82の当接面82aに対して電磁アクチュエータ20のミドルコア24Bの被固定部68が当接した状態で被固定部68に固定されている。支持部81に対する被固定部67の固定および支持部82に対する被固定部68の固定は、不図示の締結具によって行われる。
As shown in FIG. 24, when the
電磁アクチュエータ20のコア24は、電磁鋼板などの磁性板を積層して形成されているため、磁性板の積層枚数に応じて磁性板の一枚当たりの厚みに応じたばらつきが加わる。実施の形態1にかかる遮断器1では、電磁アクチュエータ20のミドルコア24Bが支持部81,82に固定されるため、シャフト25と筐体2との相対位置のばらつきをミドルコア24Bの積層枚数の半分に抑えることができる。そのため、遮断器1では、アウトサイドコア24Aを支持部81,82に固定する場合に比べて、図24に示すシャフト25と筐体2との左右方向における相対位置のばらつきを格段に抑制することができる。
The
また、図24に示すように、電磁アクチュエータ20が筐体2に固定された状態では、電磁アクチュエータ20のアウトサイドコア24Aの底面65が支持部82の当接面82bに当接する。これにより、図24における上下方向に関しても、シャフト25と筐体2との相対位置のばらつきを低減することができる。
Also, as shown in FIG. 24, when the
電磁アクチュエータの筐体への固定方法として、電磁アクチュエータを筐体に圧入して位置出しする方法があるが、かかる方法では、投入衝撃が筐体に直接印加されるため、筐体が破損する可能性がある。一方、電磁アクチュエータ20の筐体2への上述した固定方法では、支持部82の当接面82bに対向する支持部81の下面81cと電磁アクチュエータ20との間に空隙が設けられているため、投入衝撃は、例えばボルトなど、ミドルコア24Bを筐体2に固定する部材を介して支持部81に印加されるため、直接、支持部81に印加されることを抑制することができ、支持部81の破損を防止できる。
One method of fixing the electromagnetic actuator to the housing is to press the electromagnetic actuator into the housing to position it, but with this method, the input impact is applied directly to the housing, which may damage the housing. On the other hand, with the above-mentioned method of fixing the
図25に示すように、支持部83の当て面83aは、アウトサイドアマチュア23Aに導電体26を介して当てられている。遮断器1は、図1に示す構成であることから、開極バネ39および接圧バネ8の蓄勢力は連結リンク31の傾きに沿って、電磁アクチュエータ20のシャフト25に反力として作用する。かかる反力は、図25に示す矢印の方向に印加され、ガイド27を支点として、シャフト25およびそれに連結されたアマチュア23を図25における反時計回りに回転させるように作用するが、支持部83の当て面83aによって回転が抑制される。
As shown in FIG. 25, the
そのため、シャフト25が傾くことなく、シャフト25が傾くことで発生する摩擦の増加およびストロークロスなどを防止でき、遮断器1において、安定して投入動作を行うことができる。さらに、支持部83の当て面83aの効果によって、電磁アクチュエータ20においてシャフト25を上下方向に案内するガイド27を複数設けることなく、1つのガイド27で電磁アクチュエータ20を構成することができる。
As a result, the
なお、図25に示す例では、導電体26を通して、アマチュア23が支持部83の当て面83aに当てられるが、アマチュア23が直接支持部83の当て面83aに当てられても同様に効果を得ることができる。
In the example shown in FIG. 25, the
以上のように、実施の形態1にかかる電磁アクチュエータ20は、遮断器1の投入操作に用いられる電磁アクチュエータであって、励磁コイル21と、アマチュア23と、コア24と、導電体26とを備える。励磁コイル21は、磁束を発生させる。アマチュア23は、励磁コイル21が発生する磁束によって駆動方向に移動可能に励磁コイル21の内部空間に配置される。コア24は、励磁コイル21の外側に配置され、アマチュア23と共に磁束が通過する磁路を形成する。導電体26は、励磁コイル21への給電開始時にアマチュア23の駆動方向への移動を一時的に制限する磁気ラッチ部75を形成するアマチュア23のラッチ形成領域である周方向拡張部53とコア24のラッチ形成領域である突起部66との間に配置される。これにより、電磁アクチュエータ20は、アマチュア23が駆動方向に移動を開始する際の駆動方向の吸引力のばらつきを低減することができる。
As described above, the
また、アマチュア23における駆動方向の端部51は、駆動方向に対して傾斜するテーパ面513を有する。コア24は、アマチュア23における端部51のテーパ面513と駆動方向に平行な方向で対向し、テーパ面513と平行な吸引面であるテーパ面632を有する。
The
また、導電体26は、アマチュア23のラッチ形成領域である周方向拡張部53の一部とコア24のラッチ形成領域である突起部66の一部との間に配置される。これにより、電磁アクチュエータ20では、コア24の突起部66とアマチュア23の周方向拡張部53との間のギャップのばらつきを抑制することができる。
The
また、電磁アクチュエータ20は、励磁コイル21が巻かれるボビン22を備える。磁気ラッチ部75は、ボビン22に覆われる。これにより、電磁アクチュエータ20では、磁気ラッチ部75を構成する部材の位置ずれなどを抑制することができ、動作を安定化することができる。
The
また、アマチュア23は、駆動方向に延伸する基部50と、基部50のうち駆動方向と逆方向の端部52から基部50よりも小さな外径で駆動方向とは逆方向に延伸する延伸部56とを有する。基部50の端部52には、アマチュア23のラッチ形成領域である周方向拡張部53が形成される。コア24は、駆動方向と直交する方向で互いに逆向きで延伸部56と対向する一対の延出部61を備える。一対の延出部61の各々は、駆動方向と直交する方向で延伸部56と対向する第1導電体部である対向部612と、アマチュア23のラッチ形成領域である周方向拡張部53と駆動方向で対向してコア24のラッチ形成領域として機能する第2導電体部である突起部66とを有する。これにより、電磁アクチュエータ20は、アマチュア23が駆動方向に移動を開始する際の駆動方向の吸引力のばらつきを低減することができる。なお、磁気ラッチ部75の構成は、上述した構成に限定されない。
The
また、実施の形態1にかかる遮断器1は、電磁アクチュエータ20と、電磁アクチュエータ20のアマチュア23が駆動方向へ移動した場合に、電磁アクチュエータ20の駆動力によって可動接点11を固定接点10に接触させる伝達機構30と、電磁アクチュエータ20と伝達機構30とを収容する筐体2とを備える。コア24は、駆動方向に直交する方向に筐体2側から順に積層されたアウトサイドコア24A、ミドルコア24B、およびアウトサイドコア24Aを含む。アウトサイドコア24Aは、第1分割コアまたは第3分割コアの一例であり、ミドルコア24Bは、第2分割コアの一例である。アウトサイドコア24Aおよびミドルコア24Bの各々は、駆動方向に直交する方向に磁性板が積層されて形成される。ミドルコア24Bは、駆動方向に直交する方向でアウトサイドコア24Aから露出し筐体2に固定される複数の被固定部67,68を有する。そのため、遮断器1では、アウトサイドコア24Aを支持部81,82に固定する場合に比べて、図24に示すシャフト25と筐体2との左右方向における相対位置のばらつきを格段に抑制することができる。
The
また、筐体2は、複数の被固定部67,68に向けて突出して複数の被固定部67,68を筐体2に固定する複数の支持部81,82を備える。複数の支持部81,82のうちの一部の支持部81は、コア24のうち駆動方向の端部にある被固定部67を筐体2に固定する。複数の支持部81,82のうちの残りの支持部82は、コア24のうち駆動方向の逆方向の端部にある被固定部68を筐体2に固定し、さらに、駆動方向へ移動前の状態のアマチュア23の底面65に当接する当接面82bを有する。これにより、遮断器1では、図24における上下方向に関しても、シャフト25と筐体2との相対位置のばらつきを低減することができる。
The
また、筐体2は、アマチュア23のうち駆動方向とは逆側の領域に導電体26を介してまたは直接当てられる当て面83aを有する支持部83を備える。これにより、遮断器1では、シャフト25が傾くことで発生する摩擦の増加およびストロークロスなどを防止でき、安定して投入動作を行うことができる。さらに、遮断器1では、支持部83の当て面83aの効果によって、電磁アクチュエータ20においてシャフト25を上下方向に案内するガイド27を複数設けることなく、1つのガイド27で電磁アクチュエータ20を構成することができる。
The
また、伝達機構30は、メインシャフト32と、リンク33と、可動子ホルダ7とを備える。リンク33は、第1リンクの一例であり、可動子ホルダ7は、第2リンクの一例である。メインシャフト32は、アマチュア23の駆動方向への移動に伴って回転軸36中心に回転する。回転軸36は、第1回転軸の一例である。リンク33は、メインシャフト32と回転可能に一端部33a側が連結される。可動子ホルダ7は、一端部7a側が筐体2にホルダ軸12に回転可能に支持され、リンク33の他端部33b側に他端部7b側が回転可能に連結される。ホルダ軸12は、第2回転軸の一例である。リンク33および可動子ホルダ7のうちの少なくとも1つが樹脂部材で形成される。これにより、遮断器1では、開極状態から閉極状態に向かう質量変化を大きくすることができ、質量変化に伴う速度増加分の効果を高めることができる。
The
また、遮断器1は、可動接点11を有する可動子6と、一端部5aが負荷側端子4に固定され、可動子6に他端部5bが連結される可撓性導体5とを備える。可撓性導体5には、励磁コイル21への給電前の状態において可動接点11を固定接点10に近づける閉極方向に復元力が発生している。これにより、遮断器1では、部品の配置のばらつきの影響が低減され、安定した電磁アクチュエータ20の動作が可能になる。
The
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configurations shown in the above embodiments are merely examples, and may be combined with other known technologies. Parts of the configurations may be omitted or modified without departing from the spirit of the invention.
1 遮断器、2 筐体、3 電源側端子、4 負荷側端子、5 可撓性導体、5a,6a,7a,31a,32a,33a 一端部、5b,6b,7b,31b,32b,33b 他端部、6 可動子、7 可動子ホルダ、7c 中途部、8 接圧バネ、9 可動子ストッパ、10 固定接点、11 可動接点、12 ホルダ軸、13 可動子ピン、20 電磁アクチュエータ、21 励磁コイル、22 ボビン、23 アマチュア、23A アウトサイドアマチュア、23B ミドルアマチュア、24 コア、24A アウトサイドコア、24B ミドルコア、25 シャフト、26 導電体、27 ガイド、30 伝達機構、31 連結リンク、32 メインシャフト、33 リンク、34,35,38 連結ピン、36 回転軸、39 開極バネ、40 引き外し機構、41 係合ピン、42,43 ラッチ、45 駆動回路、50 基部、51,52 端部、53 周方向拡張部、56 延伸部、60 コア開口端部、61 延出部、62 開口、63 コア蓋部、64 コア胴体部、65 底面、66 突起部、67,68 被固定部、67a,68a,634 貫通孔、70 第1導電体部、71 第2導電体部、72 第3導電体部、75 磁気ラッチ部、80 壁部、81,82,83 支持部、81a,82a,82b 当接面、81b,82c 取付穴、81c 下面、83a 当て面、511 凹部、512,631 平坦面、513,632 テーパ面、611 内周面、612 対向部、M1 第1磁路、M2 第2磁路。 1 Circuit breaker, 2 Housing, 3 Power supply terminal, 4 Load terminal, 5 Flexible conductor, 5a, 6a, 7a, 31a, 32a, 33a One end, 5b, 6b, 7b, 31b, 32b, 33b Other end, 6 Movable piece, 7 Movable piece holder, 7c Mid-way part, 8 Pressure spring, 9 Movable piece stopper, 10 Fixed contact, 11 Movable contact, 12 Holder shaft, 13 Movable piece pin, 20 Electromagnetic actuator, 21 Excitation coil, 22 Bobbin, 23 Armature, 23A Outside armature, 23B Middle armature, 24 Core, 24A Outside core, 24B Middle core, 25 Shaft, 26 Conductor, 27 Guide, 30 Transmission mechanism, 31 Connecting link, 32 Main shaft, 33 Link, 34, 35, 38 Connecting pin, 36 Rotating shaft, 39 opening spring, 40 tripping mechanism, 41 engagement pin, 42, 43 latch, 45 drive circuit, 50 base, 51, 52 end, 53 circumferential extension, 56 extension, 60 core opening end, 61 extension, 62 opening, 63 core cover, 64 core body, 65 bottom surface, 66 protrusion, 67, 68 fixed portion, 67a, 68a, 634 through hole, 70 first conductor, 71 second conductor, 72 third conductor, 75 magnetic latch portion, 80 wall, 81, 82, 83 support, 81a, 82a, 82b abutment surface, 81b, 82c mounting hole, 81c lower surface, 83a abutment surface, 511 recess, 512, 631 Flat surface, 513, 632 tapered surface, 611 inner surface, 612 opposing portion, M1 first magnetic path, M2 second magnetic path.
Claims (8)
磁束を発生させる励磁コイルと、
前記励磁コイルが発生する磁束によって駆動方向に移動可能に前記励磁コイルの内部空間に配置されるアマチュアと、
前記励磁コイルの外側に配置され、前記アマチュアと共に前記磁束が通過する磁路を形成するコアと、
導電体と、を備え、
前記アマチュアは、前記駆動方向に延伸する基部と、前記基部のうち前記駆動方向と逆方向の端部から前記基部よりも小さな外径で前記駆動方向とは逆方向に延伸する延伸部と、を有し、前記基部の前記駆動方向と逆方向の端部に、前記延伸部の外周から径方向に突出される周方向拡張部が形成され、
前記コアは、前記駆動方向に延伸する一対のコア胴体部と、前記コア胴体部の前記駆動方向の端部側で一対の前記コア胴体部を接続するコア蓋部と、前記アマチュアの前記延伸部が挿通される開口が形成されるように、一対の前記コア胴体部の前記駆動方向と逆方向の端部から延出する一対の延出部と、を有し、一対の前記延出部には、前記アマチュアの前記周方向拡張部と対向し、前記延出部から前記駆動方向に突出される一対の突起部が形成され、
前記導電体は、前記アマチュアの一対の前記周方向拡張部と前記コアの一対の前記突起部との間に配置される一対の第1導電体部と、前記アマチュアの前記延伸部と前記コアの一対の前記延出部との間に配置される一対の第2導電体部と、一対の前記第2導電体部間を接続する第3導電体部とを有し、前記アマチュアの前記延伸部に固定されている
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。 An electromagnetic actuator used for closing a circuit breaker,
An excitation coil that generates a magnetic flux;
an armature disposed in an internal space of the excitation coil so as to be movable in a drive direction by a magnetic flux generated by the excitation coil;
a core that is disposed outside the excitation coil and that, together with the armature, forms a magnetic path through which the magnetic flux passes;
A conductor ;
the armature has a base portion extending in the drive direction, and an extension portion extending in the opposite direction to the drive direction from an end of the base portion in the opposite direction to the drive direction with an outer diameter smaller than that of the base portion, and a circumferential extension portion protruding in a radial direction from an outer periphery of the extension portion is formed at the end of the base portion in the opposite direction to the drive direction,
the core has a pair of core body portions extending in the drive direction, a core lid portion connecting the pair of core body portions at end sides in the drive direction of the core body portions, and a pair of extension portions extending from ends of the pair of core body portions in a direction opposite to the drive direction so as to form an opening through which the extension portion of the armature is inserted, the pair of extension portions are formed with a pair of protrusions that face the circumferential expansion portion of the armature and protrude from the extension portions in the drive direction,
The conductor has a pair of first conductor parts arranged between the pair of circumferential expansion parts of the armature and the pair of protrusion parts of the core, a pair of second conductor parts arranged between the extension part of the armature and the pair of extension parts of the core, and a third conductor part connecting the pair of second conductor parts, and is fixed to the extension parts of the armature.
Electromagnetic actuator.
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。2. The electromagnetic actuator according to claim 1.
前記駆動方向に対して傾斜するテーパ面を有し、
前記コアの前記コア蓋部は、
前記アマチュアにおける前記端部の前記テーパ面と前記駆動方向に平行な方向で対向し、前記テーパ面と平行な吸引面を有する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電磁アクチュエータ。 The end of the base of the armature in the driving direction is
a tapered surface inclined with respect to the driving direction;
The core lid portion of the core is
3. The electromagnetic actuator according to claim 1, further comprising an attraction surface that faces the tapered surface of the end of the armature in a direction parallel to the driving direction and is parallel to the tapered surface.
前記アマチュアの前記周方向拡張部、前記コアの一対の前記突起部、および前記導電体の一対の前記第1導電体部は、
前記ボビンに覆われる
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の電磁アクチュエータ。 A bobbin is provided around which the excitation coil is wound,
The circumferential extension portion of the armature, the pair of protrusions of the core, and the pair of first conductor portions of the conductor are
The electromagnetic actuator according to claim 1 , wherein the electromagnetic actuator is covered by the bobbin.
前記電磁アクチュエータの前記アマチュアが前記駆動方向へ移動した場合に、前記電磁アクチュエータの駆動力によって可動接点を固定接点に接触させる伝達機構と、
前記電磁アクチュエータと前記伝達機構とを収容する筐体と、を備え、
前記コアは、
前記駆動方向に直交する方向に前記筐体側から順に積層された第1分割コア、第2分割コア、および第3分割コアを含み、
前記第1分割コア、前記第2分割コア、および前記第3分割コアの各々は、
前記駆動方向に直交する方向に磁性板が積層されて形成され、
前記第2分割コアは、
前記駆動方向に直交する方向で前記第1分割コアおよび前記第3分割コアから露出し前記筐体に固定される複数の被固定部を有する
ことを特徴とする遮断器。 An electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 4 ;
a transmission mechanism that causes a movable contact to come into contact with a fixed contact by a driving force of the electromagnetic actuator when the armature of the electromagnetic actuator moves in the driving direction;
a housing that houses the electromagnetic actuator and the transmission mechanism,
The core is
a first divided core, a second divided core, and a third divided core stacked in this order from the housing side in a direction perpendicular to the drive direction,
Each of the first divided core, the second divided core, and the third divided core has
The magnetic plate is formed by stacking magnetic plates in a direction perpendicular to the driving direction,
The second divided core is
a plurality of fixed portions exposed from the first split core and the third split core in a direction perpendicular to the drive direction and fixed to the housing;
前記電磁アクチュエータの前記アマチュアが前記駆動方向へ移動した場合に、前記電磁アクチュエータの駆動力によって可動接点を固定接点に接触させる伝達機構と、
前記電磁アクチュエータと前記伝達機構とを収容する筐体と、を備え、
前記コアは、前記筐体に固定される複数の被固定部を有し、
前記筐体は、複数の前記被固定部に向けて突出して複数の前記被固定部を前記筐体に固定する複数の支持部を備え、
前記複数の支持部のうちの一部の支持部は、
前記コアのうち前記駆動方向の端部を前記筐体に固定し、
前記複数の支持部のうちの残りの支持部は、
前記コアのうち前記駆動方向と逆方向の端部を前記筐体に固定し、さらに、前記駆動方向へ移動前の状態の前記コアの底面に当接する当接面を有し、
前記筐体は、
前記アマチュアのうち前記駆動方向とは逆側の領域に前記導電体を介してまたは直接当てられる当て面を有する支持部を備える
ことを特徴とする遮断器。 an electromagnetic actuator used for closing a circuit breaker, the actuator comprising: an excitation coil which generates a magnetic flux; an armature which is disposed in an internal space of the excitation coil and is movable in a drive direction by the magnetic flux generated by the excitation coil; a core which is disposed outside the excitation coil and which, together with the armature, forms a magnetic path through which the magnetic flux passes; and a conductor which is disposed between a latch forming region of the armature and a latch forming region of the core, the latch forming region forming a magnetic latch portion which temporarily limits the movement of the armature in the drive direction when power supply to the excitation coil is started;
a transmission mechanism that causes a movable contact to come into contact with a fixed contact by a driving force of the electromagnetic actuator when the armature of the electromagnetic actuator moves in the driving direction;
a housing that houses the electromagnetic actuator and the transmission mechanism,
the core has a plurality of fixed portions fixed to the housing,
the housing includes a plurality of support portions that protrude toward the plurality of fixed portions and fix the plurality of fixed portions to the housing,
Some of the support parts among the plurality of support parts are
An end portion of the core in the driving direction is fixed to the housing,
The remaining support portions of the plurality of support portions are
an end portion of the core opposite to the driving direction is fixed to the housing, and the end portion further includes an abutment surface that abuts against a bottom surface of the core before the core moves in the driving direction;
The housing includes:
a support portion having a contact surface that is contacted directly or via the conductor in a region of the armature opposite to the driving direction.
前記アマチュアの前記駆動方向への移動に伴って第1回転軸を中心に回転するメインシャフトと、
前記メインシャフトと回転可能に一端部側が連結された第1リンクと、
一端部側が前記筐体に第2回転軸に回転可能に支持され、前記第1リンクの他端部側に他端部側が回転可能に連結される第2リンクと、を備え、
前記第1リンクおよび前記第2リンクのうちの少なくとも1つが樹脂部材で形成される
ことを特徴とする請求項5または6に記載の遮断器。 The transmission mechanism includes:
a main shaft that rotates about a first rotation axis in accordance with movement of the armature in the driving direction;
a first link having one end rotatably connected to the main shaft;
a second link having one end side rotatably supported on a second rotating shaft of the housing and another end side rotatably connected to the other end side of the first link,
7. The circuit breaker according to claim 5 , wherein at least one of the first link and the second link is formed of a resin member.
一端部が負荷側端子に固定され、前記可動子に他端部が連結される可撓性導体と、を備え、
前記可撓性導体には、
前記励磁コイルへの給電前の状態において前記可動接点を前記固定接点に近づける閉極方向に復元力が発生している
ことを特徴とする請求項5から7のいずれか1つに記載の遮断器。 a movable element having the movable contact;
a flexible conductor having one end fixed to a load side terminal and the other end connected to the movable element,
The flexible conductor includes:
8. The circuit breaker according to claim 5, wherein a restoring force is generated in a closing direction that moves the movable contact toward the fixed contact before power is supplied to the exciting coil.
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