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JP2005223168A - Electromagnetic actuator and control method thereof - Google Patents

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JP2005223168A
JP2005223168A JP2004030132A JP2004030132A JP2005223168A JP 2005223168 A JP2005223168 A JP 2005223168A JP 2004030132 A JP2004030132 A JP 2004030132A JP 2004030132 A JP2004030132 A JP 2004030132A JP 2005223168 A JP2005223168 A JP 2005223168A
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JP
Japan
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coil
movable part
switch
time
predetermined
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004030132A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Tsukima
満 月間
Toshie Takeuchi
敏恵 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

【課題】可動部に生じる負荷力が小さい時であっても可動部を低速度で動作させる。
【解決手段】電磁アクチュエータが備える制御回路は、コイルL1と交流電源V2、ダイオード5、スイッチS1,S2とを有する。コイルL1とダイオード5とは並列に接続される。スイッチS1は、コイルL1とダイオード5との並列接続に対して直列に接続される。スイッチS2は、コイルL1とスイッチS1との直列接続に対して並列に接続される。スイッチS2の両端には電源V2が印加される。スイッチS1を閉じた状態でスイッチS2も閉じると、コイルL1のインピーダンスが存在するスイッチS1側へは電流が流れにくくなり、コイルL1への電流の供給がほとんど遮断された状態になる。このとき、スイッチS1は閉じた状態にあるので、コイルL1とダイオード5とで形成されるループ回路において電流が帰還することを防ぐことができる。
【選択図】図16
Even when a load force generated in a movable part is small, the movable part is operated at a low speed.
A control circuit included in an electromagnetic actuator includes a coil L1, an AC power supply V2, a diode 5, and switches S1 and S2. The coil L1 and the diode 5 are connected in parallel. The switch S1 is connected in series with the parallel connection of the coil L1 and the diode 5. The switch S2 is connected in parallel with the series connection of the coil L1 and the switch S1. A power source V2 is applied to both ends of the switch S2. If the switch S2 is also closed while the switch S1 is closed, it becomes difficult for current to flow to the switch S1 side where the impedance of the coil L1 exists, and the supply of current to the coil L1 is almost cut off. At this time, since the switch S1 is in the closed state, it is possible to prevent the current from returning in the loop circuit formed by the coil L1 and the diode 5.
[Selection] Figure 16

Description

本発明は、電磁アクチュエータ及びその制御方法に関し、例えば真空遮断器に適用することができる。   The present invention relates to an electromagnetic actuator and a control method thereof, and can be applied to, for example, a vacuum circuit breaker.

従来から、電磁アクチュエータは、例えばコイルに電流を供給することでコイルに電磁力を発生させ、その電磁力により可動部を動作させている。電磁アクチュエータは、例えば真空遮断器において真空中に設けられた真空バルブの開閉に用いられる。   Conventionally, an electromagnetic actuator generates an electromagnetic force in a coil by supplying a current to the coil, for example, and operates a movable part by the electromagnetic force. The electromagnetic actuator is used for opening and closing a vacuum valve provided in a vacuum, for example, in a vacuum circuit breaker.

なお、非特許文献1,2には、例えば電磁アクチュエータを備える真空遮断器においてコイルに発生する磁場と電磁アクチュエータの動作との関係が紹介されている。   Non-Patent Documents 1 and 2 introduce the relationship between the magnetic field generated in the coil and the operation of the electromagnetic actuator in a vacuum circuit breaker including, for example, an electromagnetic actuator.

エドガー・ドゥルニ(Edgar Dullni)、他2名、「ア・バキューム・サーキット−ブレーカー・ウイズ・パーマネント・マグネティック・アクチュエータ・アンド・エレクトロニック・コントロール(A Vacuum Circuit-Breaker with Permanent Magnetic Actuator and Electronic Control)」、15th・インターナショナル・カンファレンス・アンド・エキシビション・オン・エレクトリカル・パワー・ディストリビゥーション・エンジニアリング(15th International Conference and Exhibition on Electrical Power Distribution Engineering)、シー・アイ・アール・イー・ディー(CIRED)、1999年Edgar Dullni, two others, "A Vacuum Circuit-Breaker with Permanent Magnetic Actuator and Electronic Control", 15th International Conference and Exhibition on Electrical Power Distribution Engineering, CIRED, 1999 Year エドガー・ドゥルニ(Edgar Dullni)、他3名、「ア・ファミリー・オブ・バキューム・サーキット−ブレーカー・ウイズ・ワールドワイド・アプリケイションズ・ユージング・コモン・コンポーネンツ(A Family of Vacuum Circuit-Breakers with Worldwide Applications Using Common Components)」、17th・インターナショナル・カンファレンス・アンド・エキシビション・オン・エレクトリカル・パワー・ディストリビゥーション・エンジニアリング(17th International Conference and Exhibition on Electrical Power Distribution Engineering)、シー・アイ・アール・イー・ディー(CIRED)、2001年Edgar Dullni and three others, “A Family of Vacuum Circuit-Breakers with Worldwide Applications Using Common Components ”, 17th International Conference and Exhibition on Electrical Power Distribution Engineering, CIR CIRED, 2001

電磁アクチュエータの可動部の動作に伴って、可動部には、動作開始時と例えば真空遮断器においては真空バルブへの作用時とにおいて負荷力が生じる。つまり、動作時間に対して可動部に生じる負荷力は変化する。   Along with the operation of the movable part of the electromagnetic actuator, a load force is generated in the movable part at the time of starting the operation and at the time of acting on the vacuum valve in the vacuum circuit breaker, for example. That is, the load force generated in the movable part changes with respect to the operation time.

従来においては、電磁アクチュエータの動作の開始から終了まで、絶えずコイルに電流を供給していた。このため、可動部に生じる負荷力が小さいときには可動部が過剰に加速する。例えば真空遮断器においては、バルブの接点間に高電圧が印加されているため高速で接触すると接点がバウンスを繰り返し、接点間に発生するアークにより接点同士が溶着する可能性があった。また、高速で接点が接触すると強い衝撃が発生し、その衝撃により接点部分が変形する可能性もあった。   Conventionally, a current is constantly supplied to the coil from the start to the end of the operation of the electromagnetic actuator. For this reason, when the load force which arises in a movable part is small, a movable part accelerates excessively. For example, in a vacuum circuit breaker, since a high voltage is applied between the contact points of the valve, the contacts repeatedly bounce when contacted at a high speed, and the contacts may be welded by an arc generated between the contact points. In addition, when the contact contacts at a high speed, a strong impact is generated, and the contact portion may be deformed by the impact.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、可動部に生じる負荷力が小さい時であっても可動部を低速度で動作させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to operate a movable part at a low speed even when a load force generated in the movable part is small.

この発明にかかる第1の電磁アクチュエータの制御方法は、コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により移動する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える電磁アクチュエータにおいて、まず前記スイッチが、前記コイルへの通電開始後、第1の所定期間が経過した第1時点で開かれる。その後、前記スイッチが、第2時点で閉じられ、前記第2時点から第2の所定期間が経過した後に開かれる。前記可動部に生じる負荷力の時間変化が予め求められ、前記第1時点は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第1の所定の値になる時点である。前記第2時点は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第2の所定の値になる時点から第3の所定期間だけ遡った時点である。   The first electromagnetic actuator control method according to the present invention includes a coil, a power source that supplies current to the coil, a movable part that moves by electromagnetic force generated by the coil, and a switch connected in series to the coil. First, the switch is opened at a first time when a first predetermined period has elapsed after the start of energization of the coil. Thereafter, the switch is closed at a second time point and opened after a second predetermined period has elapsed from the second time point. The time change of the load force generated in the movable part is obtained in advance, and the first time point is a time point when the absolute value of the load force becomes a first predetermined value in the process of decreasing. The second time point is a time point that is traced back by a third predetermined period from the time point when the absolute value of the load force increases in the course of increasing the second predetermined value.

この発明にかかる第2の電磁アクチュエータの制御方法は、コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により起点から終点まで移動する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える電磁アクチュエータにおいて、まず前記可動部が起点から終点に至るまでの期間に前記可動部に生じる負荷力の時間変化を予め求める。前記コイルによって発生させる電磁力の時間変化を前記負荷力の時間変化に所定の力だけ増分して決める。前記電磁力の時間変化を得る、前記コイルに流れる電流の時間変化を求める。前記電流の時間変化をパルス幅変調方式により変換することで、矩形パルスを求める。そして、前記スイッチは、前記矩形パルスの値に対応して開閉する。   The second electromagnetic actuator control method according to the present invention includes a coil, a power source that supplies current to the coil, a movable part that moves from a starting point to an end point by an electromagnetic force generated by the coil, and a serial connection to the coil. In an electromagnetic actuator provided with a switch to be connected, first, a time change of a load force generated in the movable part in a period from the start point to the end point of the movable part is obtained in advance. The time change of the electromagnetic force generated by the coil is determined by incrementing the load force over time by a predetermined force. A time change of the current flowing in the coil is obtained to obtain a time change of the electromagnetic force. A rectangular pulse is obtained by converting the time change of the current by a pulse width modulation method. The switch opens and closes according to the value of the rectangular pulse.

この発明にかかる第3の電磁アクチュエータの制御方法は、コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により移動する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える電磁アクチュエータにおいて、まず前記コイルへの通電開始後、前記可動部が第1の所定距離を移動したときに、前記スイッチを開く。その後、前記可動部が第2の所定距離を移動したときに、前記スイッチを閉じる。そして、前記可動部が第3の所定距離を移動してから所定期間が経過した時点で前記スイッチを開く。前記可動部に生じる負荷力の移動距離に対する変化が予め求められ、前記第1の所定距離は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第1の所定の値になる、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離である。前記第2の所定距離は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第2の所定の値になる、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離から、第4の所定距離だけ遡った移動距離である。前記第3の所定距離は、前記可動部1が終点に達する、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離である。   A third electromagnetic actuator control method according to the present invention includes a coil, a power source for supplying current to the coil, a movable part that moves by electromagnetic force generated by the coil, and a switch connected in series to the coil. First, after the energization of the coil is started, the switch is opened when the movable part moves a first predetermined distance. Thereafter, the switch is closed when the movable part moves a second predetermined distance. Then, the switch is opened when a predetermined period elapses after the movable portion moves the third predetermined distance. The movement of the movable part, wherein a change in the moving distance of the load force generated in the movable part is obtained in advance, and the first predetermined distance becomes a first predetermined value in the process of decreasing the absolute value of the load force. Is the distance traveled since the start of. The second predetermined distance becomes a second predetermined value in the process of increasing the absolute value of the load force. The second predetermined distance goes back by a fourth predetermined distance from the moving distance from the start of the movement of the movable part. Travel distance. The third predetermined distance is a movement distance from the time when the movable part starts to move when the movable part 1 reaches the end point.

この発明にかかる第1の電磁アクチュエータは、コイルと、可動部と、第1スイッチと、第2スイッチとを備える。前記可動部は、前記コイルが発生する電磁力により動作する。前記第1スイッチは、前記コイルに並列に接続されるダイオードと、前記コイルと前記ダイオードとの並列接続に対して直列に接続される。前記第2スイッチは、前記コイルと前記第1スイッチとの直列接続に対して並列に接続され、その両端に電圧が印加される。   A first electromagnetic actuator according to the present invention includes a coil, a movable part, a first switch, and a second switch. The movable part is operated by an electromagnetic force generated by the coil. The first switch is connected in series with a diode connected in parallel to the coil and a parallel connection of the coil and the diode. The second switch is connected in parallel to the series connection of the coil and the first switch, and a voltage is applied to both ends thereof.

この発明にかかる第2の電磁アクチュエータは、コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により動作する可動部とを備える。前記電源は、第1コンデンサと、第2コンデンサと、第1サイリスタと、第2サイリスタとを有する。前記第1コンデンサ及び前記第1サイリスタは、互いに直列に接続される。前記第2コンデンサ及び前記第2サイリスタは、前記第1コンデンサと前記第1サイリスタとの直列接続に並列に接続され、互いに直列に接続される。   A second electromagnetic actuator according to the present invention includes a coil, a power source that supplies current to the coil, and a movable part that operates by electromagnetic force generated by the coil. The power source includes a first capacitor, a second capacitor, a first thyristor, and a second thyristor. The first capacitor and the first thyristor are connected in series with each other. The second capacitor and the second thyristor are connected in parallel to the series connection of the first capacitor and the first thyristor, and are connected in series to each other.

この発明にかかる第3の電磁アクチュエータは、コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により動作する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える。前記電源は、互いに直列に接続されるコンデンサ及びサイリスタを有する。   A third electromagnetic actuator according to the present invention includes a coil, a power source that supplies current to the coil, a movable part that operates by electromagnetic force generated by the coil, and a switch connected in series to the coil. . The power source includes a capacitor and a thyristor connected in series with each other.

この発明にかかる第1の電磁アクチュエータの制御方法によれば、通電開始後、可動部に生じる負荷力の絶対値が、第1の所定の値以下になった時にコイルに流れる電流を遮断し、第2の所定の値以上になる時点の第3の所定期間前からコイルに電流を流す。これにより、負荷力と電磁力の差が小さくなり、可動部に生じる負荷力が小さい時であっても可動部を低速度で動作させることができる。よって、可動部の動作が安定する。また、コイルに電流を流さない期間が設けられるので、電磁アクチュエータの効率性が向上する。   According to the first electromagnetic actuator control method of the present invention, after the start of energization, the current flowing through the coil is interrupted when the absolute value of the load force generated in the movable part becomes equal to or lower than the first predetermined value, A current is passed through the coil from a third predetermined period before the second predetermined value or more. Thereby, the difference between the load force and the electromagnetic force is reduced, and the movable portion can be operated at a low speed even when the load force generated in the movable portion is small. Therefore, the operation of the movable part is stabilized. In addition, since a period during which no current flows through the coil is provided, the efficiency of the electromagnetic actuator is improved.

この発明にかかる第2の電磁アクチュエータの制御方法によれば、コイルに流れる電流を精度良く制御することができるので、所望の電磁力を発生させることができる。よって、可動部の動作が安定するとともに、電磁アクチュエータの効率性が向上する。   According to the second electromagnetic actuator control method of the present invention, the current flowing in the coil can be controlled with high accuracy, and a desired electromagnetic force can be generated. Therefore, the operation of the movable part is stabilized and the efficiency of the electromagnetic actuator is improved.

この発明にかかる第3の電磁アクチュエータの制御方法によれば、可動部の位置に基づいてコイルに流れる電流を制御するので、可動部に負荷力が生じる時間とコイルが電磁力を発生する時間とのズレを小さくすることができる。よって、精度良く可動部の動作を制御することができる。   According to the third method for controlling an electromagnetic actuator according to the present invention, since the current flowing through the coil is controlled based on the position of the movable part, the time during which the load force is generated in the movable part and the time during which the coil generates the electromagnetic force The deviation can be reduced. Therefore, the operation of the movable part can be controlled with high accuracy.

第2スイッチがない場合において第1スイッチを閉じた状態から開いた状態に切り換えると、コイルとダイオードとで形成されるループ回路において電流が帰還して、スイッチングの応答性が低下する。この発明にかかる第1の電磁アクチュエータによれば、第2スイッチを設け、第1スイッチの開閉に替えて第1スイッチを閉じたまま第2のスイッチを閉じることで、ループ回路において電流が帰還することなくコイルに流れる電流を遮断する。つまり、スイッチングの応答性を向上することができる。   If the first switch is switched from the closed state to the open state when there is no second switch, the current is fed back in the loop circuit formed by the coil and the diode, and the switching responsiveness is lowered. According to the first electromagnetic actuator of the present invention, the second switch is provided, and the current is fed back in the loop circuit by closing the second switch while the first switch is closed instead of opening and closing the first switch. Without interrupting the current flowing in the coil. That is, switching responsiveness can be improved.

この発明にかかる第2の電磁アクチュエータによれば、第1サイリスタ及び第2サイリスタがonした後、第1コンデンサ及び第2コンデンサが放電される。その後、コンデンサC1及びコンデンサC2から流れる電流は小さくなって第1サイリスタ及び第2サイリスタが自動的にoffする。よって、第1サイリスタ及び第2サイリスタを閉じるタイミングを制御するだけで、コイルに流れる電流を制御することができる。   According to the second electromagnetic actuator of the present invention, after the first thyristor and the second thyristor are turned on, the first capacitor and the second capacitor are discharged. Thereafter, the current flowing from the capacitor C1 and the capacitor C2 becomes small, and the first thyristor and the second thyristor are automatically turned off. Therefore, the current flowing through the coil can be controlled only by controlling the timing of closing the first thyristor and the second thyristor.

この発明にかかる第3の電磁アクチュエータによれば、コンデンサを充電する電源よりも大きい電流をコイルに流して、大きな電磁力をコイルによって発生させることができる。   According to the third electromagnetic actuator of the present invention, a large electromagnetic force can be generated by the coil by causing a current larger than that of the power source for charging the capacitor to flow through the coil.

本発明にかかる電磁アクチュエータ及びその制御方法を適用することができる例えば真空遮断器が図1に断面図として示されている。真空遮断器は、電磁アクチュエータ100、接続部101、真空遮断部104を備える。   For example, a vacuum circuit breaker to which the electromagnetic actuator and the control method thereof according to the present invention can be applied is shown as a sectional view in FIG. The vacuum circuit breaker includes an electromagnetic actuator 100, a connection unit 101, and a vacuum circuit breaker 104.

電磁アクチュエータ100は、鉄心4とコイルL1,L2、永久磁石2、可動部1、非磁性体13とを有する。鉄心4は、両端が閉じた筒状であり軸110の方向に延在し、軸110の方向に対して中央付近の内側面に凸部を有する。凸部の表面のうち軸110と平行な面に永久磁石2が載置される。凸部と鉄心4の両端とで形成される凹部にはコイルL1,L2が設けられる。コイルL1は接続部101側の凹部に、コイルL2は、L1が設けられる凹部とは反対側の凹部にそれぞれ設けられる。可動部1は、軸固定部12a,12bが磁性体11を介して軸110の方向に接続されて成る。磁性体11は、鉄心4の内部で軸110方向に移動が可能である。鉄心4の両端は、軸110が貫く位置で軸固定部12a,12bに貫かれている。   The electromagnetic actuator 100 includes an iron core 4, coils L <b> 1 and L <b> 2, a permanent magnet 2, a movable part 1, and a nonmagnetic material 13. The iron core 4 has a cylindrical shape with both ends closed, extends in the direction of the shaft 110, and has a convex portion on the inner surface near the center with respect to the direction of the shaft 110. The permanent magnet 2 is placed on a surface parallel to the shaft 110 of the surface of the convex portion. Coils L <b> 1 and L <b> 2 are provided in a concave portion formed by the convex portion and both ends of the iron core 4. The coil L1 is provided in the concave portion on the connection portion 101 side, and the coil L2 is provided in the concave portion on the side opposite to the concave portion in which L1 is provided. The movable portion 1 is configured by connecting shaft fixing portions 12 a and 12 b in the direction of the shaft 110 via a magnetic body 11. The magnetic body 11 can move in the direction of the axis 110 inside the iron core 4. Both ends of the iron core 4 are penetrated by the shaft fixing portions 12a and 12b at positions where the shaft 110 penetrates.

非磁性体13は、軸固定部12b側にある鉄心4の端面の内側に設けられ、軸110の方向で軸固定部12b側にある鉄心4の端面側へと磁性体11が移動することを妨げる。図1では、真空バルブ103が開いた状態が示されている。可動部1はコイルL2側に移動可能な限度の位置にあり、ここを起点として捉えることができる。これにより、可動部1が起点に位置する場合において、可動部1に生じる永久磁石による負荷力が、非磁性体13がないとしたときに可動部1が鉄心4の端面に接触する位置で可動部1に生じる永久磁石による負荷力よりも小さくなる。非磁性体13を設けることは、可動部1の移動開始に必要な電磁力が小さくなるので望ましい。   The non-magnetic body 13 is provided inside the end surface of the iron core 4 on the shaft fixing portion 12b side, and the magnetic body 11 moves toward the end surface side of the iron core 4 on the shaft fixing portion 12b side in the direction of the shaft 110. Hinder. FIG. 1 shows a state where the vacuum valve 103 is opened. The movable part 1 is at a limit position where it can move to the coil L2 side, and can be regarded as a starting point. Thereby, when the movable part 1 is located at the starting point, the load force by the permanent magnet generated in the movable part 1 is movable at a position where the movable part 1 comes into contact with the end surface of the iron core 4 when there is no non-magnetic material 13. It becomes smaller than the load force by the permanent magnet which arises in the part 1. FIG. Providing the non-magnetic material 13 is desirable because the electromagnetic force necessary for starting the movement of the movable portion 1 becomes small.

コイルL1側の軸固定部12aは接続部101に、軸110方向に移動自在に接続される。接続部101は、真空遮断部104内に設けられる真空バルブ103に、バネ102を介して接続される。バネ102は真空バルブ103の開閉方向に伸縮自在である。接続部101は可動部1の軸110に沿った移動を、バネ102を介して真空バルブ103へと伝達するクランクとして機能する。図1では、接続部101は、軸110に沿った可動部1の移動に従って、可動部1の移動方向とは反対方向への真空バルブ103の移動を生じる。   The shaft fixing portion 12a on the coil L1 side is connected to the connection portion 101 so as to be movable in the direction of the shaft 110. The connection unit 101 is connected to a vacuum valve 103 provided in the vacuum cutoff unit 104 via a spring 102. The spring 102 can be expanded and contracted in the opening / closing direction of the vacuum valve 103. The connecting portion 101 functions as a crank that transmits the movement of the movable portion 1 along the axis 110 to the vacuum valve 103 via the spring 102. In FIG. 1, the connecting portion 101 causes the vacuum valve 103 to move in the direction opposite to the moving direction of the movable portion 1 as the movable portion 1 moves along the axis 110.

コイルL1に電流を流して磁性体11に対して電磁力を発生させることで、磁性体11が軸110の方向のコイルL1側へと移動し、接続部101とバネ102を介して真空バルブ103を閉じる。真空バルブ103が閉じた後、バネ102を圧縮して、可動部1はコイルL1側に移動可能な限度の位置に到達する。この位置を可動部1の終点と捉えることができる。   By passing an electric current through the coil L1 and generating an electromagnetic force on the magnetic body 11, the magnetic body 11 moves to the coil L1 side in the direction of the shaft 110, and the vacuum valve 103 is connected via the connection portion 101 and the spring 102. Close. After the vacuum valve 103 is closed, the spring 102 is compressed, and the movable part 1 reaches a limit position where it can move to the coil L1 side. This position can be regarded as the end point of the movable part 1.

以下の実施の形態では、コイルL1が磁性体11に発生させる電磁力を制御する方法と、その制御に用いられる制御回路とが説明される。   In the following embodiment, a method for controlling the electromagnetic force generated by the coil 11 in the magnetic body 11 and a control circuit used for the control will be described.

実施の形態1.
図2は、本実施の形態にかかる電磁アクチュエータ100が備える制御回路を概念的に示す。制御回路は、コイルL1と電源V1、ダイオード5、スイッチS1とを有する。コイルL1は、図1で示されるコイルL1に対応する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 2 conceptually shows a control circuit included in the electromagnetic actuator 100 according to the present embodiment. The control circuit includes a coil L1, a power supply V1, a diode 5, and a switch S1. The coil L1 corresponds to the coil L1 shown in FIG.

コイルL1とダイオード5とは並列に接続される。スイッチS1は、コイルL1とダイオード5との並列接続に直列に接続される。電源V1は、コイルL1とダイオード5との並列接続の両端にスイッチS1を介して接続される。スイッチS1は開閉が可能であり、例えば半導体スイッチが採用できる。   The coil L1 and the diode 5 are connected in parallel. The switch S1 is connected in series with the parallel connection of the coil L1 and the diode 5. The power source V1 is connected to both ends of the parallel connection of the coil L1 and the diode 5 via the switch S1. The switch S1 can be opened and closed, and for example, a semiconductor switch can be adopted.

電源V1は例えば直流であり、スイッチS1を開いたときにコイルL1の両端に逆起電力が生じる。ダイオード5は、この逆起電力によりスイッチS1が損傷することを防ぐ。スイッチS1を開いたときに逆起電力が生じることが問題とならない場合には、ダイオード5を設けなくてもよい。   The power source V1 is, for example, direct current, and back electromotive force is generated at both ends of the coil L1 when the switch S1 is opened. The diode 5 prevents the switch S1 from being damaged by this counter electromotive force. In the case where back electromotive force is not a problem when the switch S1 is opened, the diode 5 may not be provided.

まず、永久磁石2と鉄心4が作る磁気回路のエネルギー及びバネ102の反発によって可動部1に生じる負荷力(以下、単に「負荷力」とする。)の時間変化を求める。図3は、可動部1に生じる負荷力の時間変化を曲線201で示している。図3で示される可動部1に生じる力は軸110の軸固定部12aから軸固定部12bへと向かう方向(図1で軸110に付記される矢印の方向)を正とする。以下、いずれの実施の形態においても、可動部1に生じる力は同様の方向を正とする。また、軸110の軸固定部12aから軸固定部12bへと向かう方向を軸110の方向とする。   First, the time change of the energy of the magnetic circuit formed by the permanent magnet 2 and the iron core 4 and the load force (hereinafter simply referred to as “load force”) generated in the movable part 1 due to the repulsion of the spring 102 is obtained. FIG. 3 shows a time change of the load force generated in the movable part 1 by a curve 201. The force generated in the movable portion 1 shown in FIG. 3 is positive in the direction from the shaft fixing portion 12a of the shaft 110 to the shaft fixing portion 12b (the direction of the arrow attached to the shaft 110 in FIG. 1). Hereinafter, in any embodiment, the force generated in the movable portion 1 is positive in the same direction. The direction from the shaft fixing portion 12 a of the shaft 110 toward the shaft fixing portion 12 b is the direction of the shaft 110.

負荷力の時間変化は、例えば電磁アクチュエータ100を構成するバネ102や永久磁石2等の設計値から計算により求められる。時点T0以前では可動部1は起点に位置し、コイル1から発生する電磁力により時点T0から可動部1が軸110の方向へと移動し始める。可動部1が起点の近傍にある場合には、永久磁石2と鉄心4とが作る磁気回路による負荷力が軸110の方向(つまり可動部1が移動する方向とは反対方向)へと働く。可動部1が起点に位置している時(時点T0以前)は負荷力がほぼ一定であり、可動部1が移動し始めてから(時点T0から)は負荷力が減少する。時点T2から生じる負荷力は、真空バルブ103が閉じた後、可動部1の移動によりバネ102が圧縮されるときの反発力であり、バネ102が圧縮される方向とは反対方向、つまり可動部1に対しては軸110の方向へと生じる。時点T2では、真空バルブ103が閉じた時の衝撃による負荷力が生じる可能性がある。図3で示される時点T2から生じる負荷力には、バネ102による負荷力と共に、真空バルブ103が閉じた時に生じる負荷力も含まれているとしてもよい。   The time change of the load force can be obtained by calculation from design values of the spring 102 and the permanent magnet 2 constituting the electromagnetic actuator 100, for example. Before the time T0, the movable part 1 is located at the starting point, and the movable part 1 starts to move in the direction of the shaft 110 from the time T0 by the electromagnetic force generated from the coil 1. When the movable part 1 is in the vicinity of the starting point, the load force generated by the magnetic circuit formed by the permanent magnet 2 and the iron core 4 acts in the direction of the axis 110 (that is, the direction opposite to the direction in which the movable part 1 moves). When the movable part 1 is located at the starting point (before time T0), the load force is substantially constant, and after the movable part 1 starts to move (from time T0), the load force decreases. The load force generated from the time point T2 is a repulsive force when the spring 102 is compressed by the movement of the movable part 1 after the vacuum valve 103 is closed, and is the direction opposite to the direction in which the spring 102 is compressed, that is, the movable part. For 1, this occurs in the direction of the axis 110. At time T2, a load force due to an impact when the vacuum valve 103 is closed may be generated. The load force generated from time T2 shown in FIG. 3 may include the load force generated when the vacuum valve 103 is closed, as well as the load force due to the spring 102.

時点T3以降では可動部1は終点に位置する。可動部1が終点近傍にある場合には、バネ102の圧縮による負荷力に加えて、永久磁石2と鉄心4とが作る磁気回路による負荷力が軸110の方向とは反対方向へと生じる。鉄心4の接続部101側の端と永久磁石2との間で磁性体11が磁気ヨークとして機能するからである。永久磁石2と鉄心4とが作る磁気回路による負荷力の大きさは、バネ102の圧縮による負荷力の大きさよりも大きくなる。このため、可動部1が終点に位置する場合には、外部から力が働かなくても終点に留まることができる。可動部1が終点に位置している時は負荷力がほぼ一定である。   After time T3, the movable part 1 is located at the end point. When the movable part 1 is in the vicinity of the end point, in addition to the load force due to the compression of the spring 102, a load force due to the magnetic circuit formed by the permanent magnet 2 and the iron core 4 is generated in a direction opposite to the direction of the shaft 110. This is because the magnetic body 11 functions as a magnetic yoke between the end of the iron core 4 on the connection portion 101 side and the permanent magnet 2. The magnitude of the load force due to the magnetic circuit created by the permanent magnet 2 and the iron core 4 is greater than the magnitude of the load force due to compression of the spring 102. For this reason, when the movable part 1 is located at the end point, it can remain at the end point even if no force is applied from the outside. When the movable part 1 is located at the end point, the load force is substantially constant.

負荷力曲線201に基づいて時点T*0,T1,T2,T3,T*2,T*3を設定する。時点T1では、可動部1が終点側へと移動する途中で、後述するようにこの時点T1でコイルL1への電源の供給を止めたとしても可動部1が起点側へと引き戻されない。時点T2では、真空バルブ103が閉じ、可動部1は、接続部101を介してバネ102の圧縮を開始する。時点T3では、可動部1が終点に至る。 Based on the load force curve 201, time points T * 0, T1, T2, T3, T * 2, and T * 3 are set. At the time point T1, the movable unit 1 is not pulled back to the starting point side even when the supply of power to the coil L1 is stopped at the time point T1, as will be described later, while the movable unit 1 is moving toward the end point side. At time T <b> 2, the vacuum valve 103 is closed, and the movable part 1 starts to compress the spring 102 via the connection part 101. At the time T3, the movable part 1 reaches the end point.

コイルL1によって磁性体11に電磁力を発生させた場合、コイルL1に電流を流し始めてから電磁力は増加していき所定期間を経てある所定の値になる。このため、時点T0から可動部1を移動させ始めるためには、時点T0において電磁力の大きさが負荷力の大きさよりも大きくなる必要がある。よって、電磁力の発生開始から電磁力の大きさが負荷力の大きさより大きくなるまでの間隔τ1だけ、時点T0から遡った時点T*0を設定し、後述するように時点T*0からコイルL1に電磁力を発生させ始めることが望ましい。換言すれば、コイルL1に電磁力を発生させてから間隔τ1後に可動部1が移動し始める。 When an electromagnetic force is generated in the magnetic body 11 by the coil L1, the electromagnetic force increases after a current starts to flow through the coil L1, and reaches a predetermined value after a predetermined period. For this reason, in order to start moving the movable part 1 from the time T0, the magnitude of the electromagnetic force needs to be larger than the magnitude of the load force at the time T0. Therefore, only the interval τ1 from start of generation electromagnetic force to the magnitude of the electromagnetic force is greater than the magnitude of the load force, to set the time T * 0 predated from time T0, the coil from time T * 0 as described below It is desirable to start generating electromagnetic force in L1. In other words, the movable part 1 starts to move after the interval τ1 after the electromagnetic force is generated in the coil L1.

また、時点T2でコイルL1に電磁力を発生させ始めてもよいが、電磁力のエネルギーが、バネ102の圧縮による反発エネルギーと可動部1の運動エネルギーとの差よりも小さく、可動部1が起点側へと押し戻される可能性がある。そこで、時点T2から所定期間ΔT*2前に時点T*2を設定し、後述するように時点T*2からコイルL1に電磁力を発生させ始めることが望ましい。これにより、時点T2での電磁力のエネルギーを上記二つのエネルギーの差よりも大きくすることができる。 Further, the electromagnetic force may start to be generated in the coil L1 at the time T2, but the energy of the electromagnetic force is smaller than the difference between the repulsive energy due to the compression of the spring 102 and the kinetic energy of the movable part 1, and the movable part 1 is the starting point. May be pushed back to the side. Therefore, to set the time T * 2 from time T2 to a predetermined time period [Delta] T * 2 before, it is desirable to begin to generate an electromagnetic force from the time T * 2 in the coil L1 as described below. Thereby, the energy of the electromagnetic force at time T2 can be made larger than the difference between the two energies.

可動部1が終点に至った時点T3でコイルL1による電磁力の発生を終了させてもよいが、可動部1が鉄心4の軸固定部12a側の端面と衝突することによって生じる反発力により、可動部1が起点側へと押し戻される可能性がある。そこで、時点T3から所定期間τ2が経過した時点T*3を設定し、後述するように時点T*3でコイルL1による電磁力の発生を終了することが望ましい。 The generation of electromagnetic force by the coil L1 may be terminated at the time T3 when the movable part 1 reaches the end point, but due to the repulsive force generated when the movable part 1 collides with the end surface of the iron core 4 on the shaft fixing part 12a side, There is a possibility that the movable part 1 is pushed back to the starting point side. Therefore, it is desirable to set a time point T * 3 at which the predetermined period τ2 has elapsed from the time point T3, and to end the generation of the electromagnetic force by the coil L1 at the time point T * 3 as described later.

次に、上述した時点T*0,T1,T*2,T*3に従ったスイッチS1の開閉の制御を説明する。図4は、スイッチS1の開閉(on/off)の時間変化を概念的に示す。スイッチS1は、時点T*0で閉じられて時点T1で開かれ、その後時点T*2で閉じられて時点T*3で開かれる。図4に従ってスイッチS1を開閉した時にコイルL1が発生する電磁力の時間変化が、例えば図5において曲線202により概念的に示される。電磁力については、その絶対値が示されているが、その方向は常に軸110の方向とは反対向きである。 Next, the opening / closing control of the switch S1 according to the above-described time points T * 0, T1, T * 2, and T * 3 will be described. FIG. 4 conceptually shows the time change of opening / closing (on / off) of the switch S1. Switch S1 is closed at time T * 0 and opened at time T1, and then closed at time T * 2 and opened at time T * 3. The time change of the electromagnetic force generated by the coil L1 when the switch S1 is opened and closed according to FIG. 4 is conceptually shown by a curve 202 in FIG. 5, for example. The absolute value of the electromagnetic force is shown, but its direction is always opposite to the direction of the axis 110.

時点T*3でスイッチS1が開かれた後は、コイルL1が発生する電磁力は減少してバネ102の反発力の大きさよりも小さくなる。しかし、前述したように永久磁石2による負荷力が軸110の方向とは反対向きに働くため、可動部1は終点に留まる。 After the switch S1 is opened at time T * 3, the electromagnetic force generated by the coil L1 decreases and becomes smaller than the magnitude of the repulsive force of the spring 102. However, since the load force by the permanent magnet 2 works in the direction opposite to the direction of the axis 110 as described above, the movable portion 1 remains at the end point.

時点T1は第1時点、時点T*2は第2時点、時点T*0から時点T1までの期間ΔT1は第1の所定期間、時点T*2から時点T*3までの期間ΔT2は第2の所定期間と把握して、上述の電磁アクチュエータの制御方法は次のように把握することができる。つまり、スイッチS1が、コイルL1への通電開始(T*0)後、第1の所定期間ΔT1が経過した第1時点T1で開かれる。その後、スイッチS1が、第2時点T*2で閉じられ、第2時点T*2から第2の所定期間ΔT2が経過した後(T*3)に開かれる。 Time point T1 is the first time point, time point T * 2 is the second time point, time period T1 from time point T * 0 to time point T1 is the first predetermined time period, time period T2 from time point T * 2 to time point T * 3 is the second time period The above-mentioned electromagnetic actuator control method can be grasped as follows. That is, the switch S1 is opened at the first time point T1 when the first predetermined period ΔT1 has elapsed after the start of energization of the coil L1 (T * 0). Thereafter, the switch S1 is closed at a second time point T * 2, the second predetermined time period ΔT2 is opened after a lapse (T * 3) from the second time point T * 2.

また、可動部1が終点側へと移動する途中で、スイッチS1を開いたとしても起点側へと可動部1が引き戻されない時の、可動部1に生じている負荷力f1の絶対値を第1の所定の値と把握する。バネ102の圧縮により可動部1に生じる負荷力のうち、バネ102の圧縮の初期段階での負荷力f2の絶対値を第2の所定の値と把握する。図3では、負荷力f1,f2が等しい場合が示されている。更に、期間ΔT*2を第3の所定期間と把握すれば、第1時点T1及び第2時点T*2は次のように把握できる。 Further, the absolute value of the load force f1 generated in the movable part 1 when the movable part 1 is not pulled back to the starting point side even if the switch S1 is opened during the movement of the movable part 1 to the end point side. It is grasped as the first predetermined value. Among the load forces generated in the movable part 1 by the compression of the spring 102, the absolute value of the load force f2 at the initial stage of the compression of the spring 102 is grasped as a second predetermined value. FIG. 3 shows a case where the load forces f1 and f2 are equal. Furthermore, if the period ΔT * 2 is grasped as the third predetermined period, the first time point T1 and the second time point T * 2 can be grasped as follows.

つまり、第1時点T1は、負荷力の絶対値が減少する過程で第1の所定の値|f1|になる時点である。第2時点T*2は、負荷力の絶対値が増加する過程で第2の所定の値|f2|になる時点T2から第3の所定期間ΔT*2だけ遡った時点である。 That is, the first time point T1 is a time point when the first predetermined value | f1 | is reached in the process in which the absolute value of the load force decreases. The second time point T * 2 is a time point that is back by the third predetermined period ΔT * 2 from the time point T2 at which the second predetermined value | f2 | is reached in the process of increasing the absolute value of the load force.

上述で説明される電磁アクチュエータの制御方法の開閉の制御によれば、通電開始後、可動部1に生じる負荷力の絶対値が、第1の所定の値以下になった時にコイルL1に流れる電流を遮断し、第2の所定の値以上になる時点T2の第3の所定期間ΔT*2前からコイルL1に電流を流す。これにより、負荷力と電磁力の差が小さくなり、可動部1に生じる負荷力が小さい時であっても可動部1を低速度で動作させることができる。よって、可動部1の動作が安定する。また、コイルL1に電流を流さない期間(時点T1〜時点T*2)が設けられるので、電磁アクチュエータ100の効率性が向上する。 According to the opening / closing control of the electromagnetic actuator control method described above, the current flowing through the coil L1 when the absolute value of the load force generated in the movable part 1 becomes equal to or less than the first predetermined value after energization is started. And a current is passed through the coil L1 before the third predetermined period ΔT * 2 of the time point T2 when the value becomes equal to or greater than the second predetermined value. Thereby, the difference between the load force and the electromagnetic force is reduced, and the movable portion 1 can be operated at a low speed even when the load force generated in the movable portion 1 is small. Therefore, the operation of the movable part 1 is stabilized. Further, since a period (time T1 to time T * 2) during which no current flows through the coil L1 is provided, the efficiency of the electromagnetic actuator 100 is improved.

実施の形態2.
本実施の形態では、実施の形態1と同様の制御回路(図2)を用いて、実施の形態1とは異なる制御方法でスイッチS1を制御する。図6は、スイッチS1の開閉に用いる矩形パルスの導出のステップを示すフローチャート図である。
Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, the switch S1 is controlled by a control method different from that in the first embodiment using the same control circuit (FIG. 2) as in the first embodiment. FIG. 6 is a flowchart showing steps for deriving a rectangular pulse used to open and close the switch S1.

第1に、可動部1が起点から終点に至るまでの期間に可動部1に生じる負荷力の時間変化を予め求める。ただし、可動部1が終点に至った後も、起点側に押し戻されないように、終点に至ってから所定期間τ2が経過するまでの時間変化を求めてもよい。   1stly, the time change of the load force which arises in the movable part 1 in the period from the movable part 1 to an end point is calculated | required previously. However, after the movable part 1 reaches the end point, the time change from the end point until the predetermined period τ2 elapses may be obtained so that the movable part 1 is not pushed back to the start point side.

第2に、負荷力の時間変化に所定の力だけ増分することでコイルL1によって発生させる電磁力の時間変化を決める。図7は、第2のステップで導出したコイルL1によって発生させる電磁力の時間変化を表す曲線203を概念的に示す。増分となる所定の力は一定となる必要はない。   Secondly, the time change of the electromagnetic force generated by the coil L1 is determined by incrementing the load force by a predetermined force. FIG. 7 conceptually shows a curve 203 representing the time change of the electromagnetic force generated by the coil L1 derived in the second step. The predetermined force that is incremented need not be constant.

第3に、第2のステップで導出した電磁力の時間変化(曲線203)を得ることができるように、コイルL1に流す電流の時間変化を求める。電流の時間変化は、例えば電磁アクチュエータの設計値から計算により求められる。   Thirdly, the time change of the current flowing through the coil L1 is obtained so that the time change (curve 203) of the electromagnetic force derived in the second step can be obtained. The time change of the current is obtained by calculation from the design value of the electromagnetic actuator, for example.

第4に、第3のステップで得られた電流の時間変換をパルス幅変調(PWM)方式により変換することで、矩形パルスを求める。図8(a)は、曲線203で表される電磁力の時間変化(図7)から第3、第4のステップを経て得られる、おおよその矩形パルスを概念的に示す。   Fourth, a rectangular pulse is obtained by converting the time conversion of the current obtained in the third step by a pulse width modulation (PWM) method. FIG. 8A conceptually shows an approximate rectangular pulse obtained through the third and fourth steps from the time variation of the electromagnetic force represented by the curve 203 (FIG. 7).

図8(b)は、図8(a)で示される矩形パルスに基づいたスイッチS1の開閉(on/off)の時間変化を概念的に示す。矩形パルスが発生する期間ではスイッチS1を閉じ、矩形パルスが発生していない期間ではスイッチS1を開く。このようなスイッチS1の開閉によれば、図7で示される曲線203にほぼ一致した電磁力の時間変化を得ることができる。   FIG. 8B conceptually shows a time change of opening / closing (on / off) of the switch S1 based on the rectangular pulse shown in FIG. The switch S1 is closed during the period when the rectangular pulse is generated, and the switch S1 is opened during the period when the rectangular pulse is not generated. According to such opening and closing of the switch S1, it is possible to obtain a time change of the electromagnetic force that substantially matches the curve 203 shown in FIG.

上述で説明される電磁アクチュエータの制御方法によれば、コイルL1に流れる電流を精度良く制御することができるので、所望の電磁力を発生させることができる。よって、可動部1の動作が安定するとともに、電磁アクチュエータ100の効率性が向上する。   According to the electromagnetic actuator control method described above, the current flowing through the coil L1 can be controlled with high accuracy, and a desired electromagnetic force can be generated. Therefore, the operation of the movable part 1 is stabilized and the efficiency of the electromagnetic actuator 100 is improved.

実施の形態3.
本実施の形態では、実施の形態1と同様の制御回路(図2)を用いて、可動部1の位置に基づいてスイッチS1を制御する。図10乃至図13では、図1で示される真空遮断器が概略的に描かれており、可動部1の位置の変化が順に示されている。図10乃至図13で示される真空遮断器を構成する要素のうち、図1で示される真空遮断器を構成する要素と同じものには同符号が付されている。但し、接続部101は破断部において省略されている。図14は、センサ71,72,73の検出信号の活性/非活性と、スイッチS1の開閉(on/off)の時間変化とを概念的に示す。
Embodiment 3 FIG.
In the present embodiment, the switch S1 is controlled based on the position of the movable portion 1 using the same control circuit (FIG. 2) as in the first embodiment. 10 to 13, the vacuum circuit breaker shown in FIG. 1 is schematically drawn, and the change in the position of the movable portion 1 is shown in order. Among the elements constituting the vacuum circuit breaker shown in FIG. 10 to FIG. 13, the same elements as those constituting the vacuum circuit breaker shown in FIG. However, the connecting part 101 is omitted in the broken part. FIG. 14 conceptually shows the activation / inactivation of the detection signals of the sensors 71, 72, and 73 and the time change of opening / closing (on / off) of the switch S1.

電磁アクチュエータ100は、可動部1を構成する軸固定部12に設けられる被検出部81,82と、センサ71,72,73と、制御部9とを更に備える。センサ71は、被検出部81がセンサ71に近接、例えば対向したときに検出信号を活性化し、検出信号を制御部9に与える。センサ72,73も同様に、被検出部82がそれぞれに近接、例えば対向したときに検出信号を活性化し、検出信号を制御部9に与える。制御部9は、図2で示されるスイッチS1とダイオード5とを含む。   The electromagnetic actuator 100 further includes detected portions 81 and 82 provided on the shaft fixing portion 12 constituting the movable portion 1, sensors 71, 72, and 73, and a control portion 9. The sensor 71 activates a detection signal when the detected portion 81 is close to, for example, opposed to the sensor 71, and gives the detection signal to the control unit 9. Similarly, the sensors 72 and 73 activate the detection signal when the detected portion 82 is close to, for example, opposed to each other, and gives the detection signal to the control unit 9. Control unit 9 includes switch S1 and diode 5 shown in FIG.

図9は、可動部1に生じる負荷力の移動距離に対する変化を曲線204で示す。負荷力の移動距離に対する変化は、図3で示される負荷力の時間変化を求める場合と同様に、電磁アクチュエータ100の設計値から計算により予め求められる。   FIG. 9 shows a change with respect to the moving distance of the load force generated in the movable part 1 by a curve 204. The change of the load force with respect to the moving distance is obtained in advance by calculation from the design value of the electromagnetic actuator 100, as in the case of obtaining the time change of the load force shown in FIG.

負荷力曲線204に基づいて距離D1,D2,D3,D*2、更には時点T*0,T*3を設定する。距離D1では、可動部1が終点側へと移動する途中で、後述するようにこのときにコイルL1への電源の供給を止めたとしても可動部1が起点側へと引き戻されない。距離D2では、真空バルブ103が閉じ、可動部1は、接続部101を介してバネ102の圧縮を開始する。距離D3では、可動部1が終点に至る。 Based on the load force curve 204, the distances D1, D2, D3, D * 2 and further the time points T * 0, T * 3 are set. At the distance D1, even when the supply of power to the coil L1 is stopped at this time during the movement of the movable part 1 to the end point side as described later, the movable part 1 is not pulled back to the start point side. At the distance D2, the vacuum valve 103 is closed, and the movable part 1 starts to compress the spring 102 via the connection part 101. At the distance D3, the movable part 1 reaches the end point.

実施の形態1と同様の理由により、可動部1が移動し始めるためには電磁力の大きさが負荷力の大きさよりも大きくなる必要がある。よって、電磁力の発生開始から電磁力の大きさが負荷力の大きさより大きくなるまでの間隔τ1だけ、可動部1を移動させ始める時点から遡った時点T*0から、コイルL1に電磁力を発生させ始めることが望ましい。 For the same reason as in the first embodiment, the magnitude of the electromagnetic force needs to be larger than the magnitude of the load force in order for the movable portion 1 to start moving. Therefore, the electromagnetic force is applied to the coil L1 from the time T * 0 that is traced back from the time when the movable part 1 starts to move by the interval τ1 from the start of the generation of the electromagnetic force until the magnitude of the electromagnetic force becomes larger than the magnitude of the load force. It is desirable to start generating.

また、距離D2でコイルL1に電磁力を発生させ始めてもよいが、電磁力によるエネルギーが、バネ102の圧縮による反発エネルギーと可動部1の運動エネルギーとの差よりも小さく、可動部1が起点側へと押し戻される可能性がある。そこで、距離D2から所定距離ΔD*2だけ戻った距離D*2を設定し、後述するように可動部1の移動距離が距離D*2に至った時からコイルL1に電磁力を発生させ始めることが望ましい。 The electromagnetic force may start to be generated in the coil L1 at the distance D2, but the energy by the electromagnetic force is smaller than the difference between the repulsive energy due to the compression of the spring 102 and the kinetic energy of the movable part 1, and the movable part 1 is the starting point. May be pushed back to the side. Therefore, a distance D * 2 that is returned from the distance D2 by a predetermined distance ΔD * 2 is set, and the electromagnetic force is started to be generated in the coil L1 when the moving distance of the movable part 1 reaches the distance D * 2, as will be described later. It is desirable.

可動部1が終点に至った時にコイルL1による電磁力の発生を終了させてもよいが、可動部1が鉄心4の軸固定部12a側の端面と衝突することによって生じる反発力により、可動部1が起点側へと押し戻される可能性がある。そこで、可動部1が終点に至った時点から所定期間τ2が経過した時点T*3でコイルL1による電磁力の発生を終了することが望ましい。 The generation of electromagnetic force by the coil L1 may be terminated when the movable part 1 reaches the end point. However, the movable part 1 is caused by a repulsive force generated when the movable part 1 collides with the end surface of the iron core 4 on the shaft fixing part 12a side. 1 may be pushed back to the starting side. Therefore, it is desirable to end generation of the electromagnetic force by the coil L1 at a time T * 3 when the predetermined period τ2 has elapsed from the time when the movable part 1 reaches the end point.

センサ71は、バネ102が設けられる側とは反対側の軸固定部12bの近傍で、可動部1の移動を検出できる位置に設けられる。センサ72,73は、バネ102が設けられる側の軸固定部12aの近傍で、可動部1の移動を検出できる位置に設けられ、互いに間隔ΔD2(距離D3と距離D*2との差)だけ離れている。このときセンサ73は、センサ72に対してバネ102側に設けられる。 The sensor 71 is provided at a position where the movement of the movable portion 1 can be detected in the vicinity of the shaft fixing portion 12b opposite to the side where the spring 102 is provided. The sensors 72 and 73 are provided in the vicinity of the shaft fixing portion 12a on the side where the spring 102 is provided, at a position where the movement of the movable portion 1 can be detected, and are spaced by a distance ΔD2 (difference between the distance D3 and the distance D * 2). is seperated. At this time, the sensor 73 is provided on the spring 102 side with respect to the sensor 72.

可動部1が起点にある場合(図10)において、被検出部81は、軸固定部12bのうちセンサ71が対向する位置から、磁性体11とは反対側へ距離D1だけ離れた位置に設けられる。被検出部82は、軸固定部11aのうちセンサ72が対向する位置から、磁性体11側へ距離D*2だけ離れた位置に設けられる。 When the movable part 1 is at the starting point (FIG. 10), the detected part 81 is provided at a position away from the position where the sensor 71 is opposed to the opposite side of the magnetic body 11 by a distance D1 in the shaft fixing part 12b. It is done. The detected portion 82 is provided at a position away from the position where the sensor 72 faces in the shaft fixing portion 11a by the distance D * 2 toward the magnetic body 11 side.

第1に、時点T*0でスイッチS1を閉じることで(図14(d))、コイルL1に電流が流れて電磁力が発生し始める。所定期間τ1が経過した時点で電磁力が負荷力を上まわり、可動部1が移動し始める。可動部1が距離D1だけ移動すると被検出部81がセンサ71に対向して(図11)、センサ71は検出信号を活性化させる(図14(a))。検出信号を受けた制御部9はスイッチS1を開いて(図14(d))、コイルL1への電流の供給を遮断する。図14(d)で示される横軸では、可動部1の移動距離が0から距離D3までは可動部1の移動距離が示され、移動距離が0以前と距離D3以降とにおいて時間が示されている。 First, by closing the switch S1 at time T * 0 (FIG. 14 (d)), current flows through the coil L1 and electromagnetic force starts to be generated. When the predetermined period τ1 elapses, the electromagnetic force exceeds the load force, and the movable part 1 starts to move. When the movable part 1 moves by the distance D1, the detected part 81 faces the sensor 71 (FIG. 11), and the sensor 71 activates the detection signal (FIG. 14 (a)). Upon receiving the detection signal, the control unit 9 opens the switch S1 (FIG. 14 (d)) and interrupts the supply of current to the coil L1. In the horizontal axis shown in FIG. 14D, the movement distance of the movable part 1 is shown when the movement distance of the movable part 1 is from 0 to the distance D3, and the time is shown when the movement distance is before 0 and after the distance D3. ing.

第2に、可動部1が距離D*2だけ移動すると被検出部82がセンサ72に対向して(図12)、センサ72は検出信号を活性化させる(図14(b))。検出信号を受けた制御部9はスイッチS1を閉じて(図14(d))、コイルL1へ電源V1を通電する。 Second, when the movable part 1 moves by the distance D * 2, the detected part 82 faces the sensor 72 (FIG. 12), and the sensor 72 activates the detection signal (FIG. 14 (b)). Upon receiving the detection signal, the control unit 9 closes the switch S1 (FIG. 14 (d)) and energizes the coil L1 with the power source V1.

第3に、可動部1が更に間隔ΔD2だけ移動して終点に至ると検出部82がセンサ73と対向して(図13)、センサ73は検出信号を活性化させる(図14(c))。検出信号を受けた制御部9は、その後所定期間τ2が経過した時点T*3でスイッチS1を開く(図14(d))。所定期間τ2の通電期間は、可動部1が鉄心4の軸固定部12a側の端面と衝突することよって生じる反発力により可動部1が起点側へと押し戻される可能性を防止するために、設けられることが望ましい。 Third, when the movable part 1 further moves by the distance ΔD2 and reaches the end point, the detection part 82 faces the sensor 73 (FIG. 13), and the sensor 73 activates the detection signal (FIG. 14 (c)). . Upon receiving the detection signal, the control unit 9 opens the switch S1 at a time T * 3 when the predetermined period τ2 has passed (FIG. 14 (d)). The energization period of the predetermined period τ2 is provided in order to prevent the possibility that the movable part 1 is pushed back to the starting point side by the repulsive force generated when the movable part 1 collides with the end surface of the iron core 4 on the shaft fixing part 12a side. It is desirable that

図14(d)に従ってスイッチS1を開閉した時にコイルL1が発生する電磁力の移動距離に対する変化が、例えば図15において曲線205により概念的に示されている。   A change with respect to the moving distance of the electromagnetic force generated by the coil L1 when the switch S1 is opened and closed according to FIG.

距離D1は第1の所定距離、距離D*2は第2の所定距離、距離D3は第3の所定距離と把握すれば、上述の内容は次のように把握することができる。 Assuming that the distance D1 is the first predetermined distance, the distance D * 2 is the second predetermined distance, and the distance D3 is the third predetermined distance, the above contents can be understood as follows.

つまり、コイルL1への通電開始(時点T*0)後、可動部1が第1の所定距離D1を移動したときにスイッチS1を開く。その後、可動部1が第2の所定距離D*2を移動したときにスイッチS1を閉じる。望ましくは更にその後、可動部1が第3の所定距離D3を移動してから所定期間τ2が経過した時点T*3でスイッチS1を開く。 That is, after the start of energization of the coil L1 (time T * 0), the switch S1 is opened when the movable part 1 moves the first predetermined distance D1. Thereafter, the switch S1 is closed when the movable unit 1 moves the second predetermined distance D * 2. More preferably, after that, the switch S1 is opened at a time T * 3 when a predetermined period τ2 has elapsed since the movable portion 1 moved the third predetermined distance D3.

また、可動部1が終点側へと移動する途中で、スイッチS1を開いたとしても起点側へと可動部1が引き戻されない時の、可動部1に生じている負荷力f1の絶対値を第1の所定の値と把握する。バネ102の圧縮により可動部1に生じる負荷力のうち、バネ102の圧縮の初期段階での負荷力f2の絶対値を第2の所定の値と把握する。図9では、負荷力f1,f2が等しい場合が示されている。更に、間隔ΔD*2は第4の所定距離と把握すれば、第1乃至第3の所定距離は次のように把握できる。 Further, the absolute value of the load force f1 generated in the movable part 1 when the movable part 1 is not pulled back to the starting point side even if the switch S1 is opened during the movement of the movable part 1 to the end point side. It is grasped as the first predetermined value. Among the load forces generated in the movable part 1 by the compression of the spring 102, the absolute value of the load force f2 at the initial stage of the compression of the spring 102 is grasped as a second predetermined value. FIG. 9 shows a case where the load forces f1 and f2 are equal. Further, if the interval ΔD * 2 is grasped as the fourth predetermined distance, the first to third predetermined distances can be grasped as follows.

つまり、第1の所定距離D1は、負荷力の絶対値が減少する過程で第1の所定の値|f1|になる、前記可動部1の移動が開始した時からの移動距離である。第2の所定距離D*2は、負荷力の絶対値が増加する過程で第2の所定の値|f2|になる、前記可動部1の移動が開始した時からの移動距離から、第4の所定距離ΔD*2だけ遡った移動距離である。第3の所定距離D3は、可動部1が終点に達する、可動部1の移動が開始した時からの移動距離である。 That is, the first predetermined distance D1 is a movement distance from the start of the movement of the movable part 1 that becomes the first predetermined value | f1 | in the course of decreasing the absolute value of the load force. The second predetermined distance D * 2 becomes a second predetermined value | f2 | in the process of increasing the absolute value of the load force. The fourth predetermined distance D * 2 is the fourth distance from the movement distance from the start of the movement of the movable part 1. Is a movement distance retroactive by a predetermined distance ΔD * 2. The third predetermined distance D3 is a movement distance from the time when the movable part 1 starts to move when the movable part 1 reaches the end point.

上述で説明される電磁アクチュエータの制御方法によれば、可動部1の位置に基づいてコイルL1に流れる電流を制御するので、可動部1に負荷力が生じる時間とコイルL1が電磁力を発生する時間とのズレを小さくすることができる。よって、精度良く可動部の動作を制御することができる。   According to the electromagnetic actuator control method described above, since the current flowing through the coil L1 is controlled based on the position of the movable part 1, the time during which the load force is generated in the movable part 1 and the coil L1 generate the electromagnetic force. Deviation from time can be reduced. Therefore, the operation of the movable part can be controlled with high accuracy.

本実施の形態には、実施の形態2で説明した電磁アクチュエータの制御方法を採用してもよい。つまり、図6で示される方法において、第1に、可動部1に生じる負荷力の時間変化に替えて、可動部1に生じる負荷力の移動距離に対する変化を導出する(図9)。第2及び第3のステップで、コイルL1によって発生させる電磁力の移動距離に対する変化及びコイルL1に流す電流の移動距離に対する変化をそれぞれ求める。第4に、電流の移動距離に対する変化をパルス幅変調(PWM)方式により変換することで、矩形パルスを得る。そして、矩形パルスの移動距離に対する変化に基づいて、複数のセンサを設けて、複数のセンサと接続される制御部においてスイッチの開閉を制御する。   In the present embodiment, the method for controlling the electromagnetic actuator described in the second embodiment may be employed. That is, in the method shown in FIG. 6, first, a change with respect to the moving distance of the load force generated in the movable portion 1 is derived instead of the time change of the load force generated in the movable portion 1 (FIG. 9). In the second and third steps, a change with respect to the moving distance of the electromagnetic force generated by the coil L1 and a change with respect to the moving distance of the current flowing through the coil L1 are obtained. Fourth, a rectangular pulse is obtained by converting a change with respect to the moving distance of the current by a pulse width modulation (PWM) method. And based on the change with respect to the moving distance of a rectangular pulse, a some sensor is provided and the opening / closing of a switch is controlled in the control part connected with a some sensor.

この方法によれば、所望の電磁力を得ることができるとともに、可動部1に負荷力が生じる時間とコイルL1が電磁力を発生する時間とのズレを小さくすることができる。   According to this method, it is possible to obtain a desired electromagnetic force, and it is possible to reduce a difference between a time when the load force is generated in the movable part 1 and a time when the coil L1 generates the electromagnetic force.

実施の形態4.
実施の形態1で説明される制御回路(図2)を備える電磁アクチュエータにおいては、例えばスイッチS1を閉じた状態から開いた状態に切り換えると、コイルL1とダイオード5とで形成されるループ回路において電流が帰還して、スイッチS1のスイッチングの応答性が低下する。本実施の形態では、スイッチングの応答性を向上する。
Embodiment 4 FIG.
In the electromagnetic actuator including the control circuit (FIG. 2) described in the first embodiment, for example, when the switch S1 is switched from the closed state to the open state, a current is generated in the loop circuit formed by the coil L1 and the diode 5. Feedback, and the switching responsiveness of the switch S1 decreases. In this embodiment, switching response is improved.

図16は、本実施の形態にかかる制御回路を概念的に示す図である。制御回路は、コイルL1と交流電源V2、ダイオード5、スイッチS1,S2とを有する。コイルL1は、図1で示されるコイルL1に対応する。   FIG. 16 is a diagram conceptually showing the control circuit according to the present embodiment. The control circuit includes a coil L1, an AC power supply V2, a diode 5, and switches S1 and S2. The coil L1 corresponds to the coil L1 shown in FIG.

コイルL1とダイオード5とは並列に接続される。スイッチS1は、コイルL1とダイオード5との並列接続に対して直列に接続される。スイッチS2は、コイルL1とスイッチS1との直列接続に対して並列に接続される。スイッチS2の両端には電源V2が印加される。スイッチS1,S2には例えば半導体スイッチが採用できる。ダイオード5は、実施の形態1と同様の理由で設けられる。また、スイッチS1は第1スイッチ、スイッチS2は第2スイッチと把握すれば、請求項4にかかる電磁アクチュエータを得ることができる。   The coil L1 and the diode 5 are connected in parallel. The switch S1 is connected in series with the parallel connection of the coil L1 and the diode 5. The switch S2 is connected in parallel with the series connection of the coil L1 and the switch S1. A power source V2 is applied to both ends of the switch S2. For example, semiconductor switches can be employed as the switches S1 and S2. The diode 5 is provided for the same reason as in the first embodiment. Further, if it is understood that the switch S1 is the first switch and the switch S2 is the second switch, the electromagnetic actuator according to the fourth aspect can be obtained.

まず実施の形態1と同様に、可動部1に生じる負荷力の時間変化を求めて、時点T*0,T1,T*2,T*3を設定する(図3)。そして、時点T*0,T1,T*2,T*3に従ってスイッチS1,S2の開閉を制御する。図17は、スイッチS1,S2の開閉(on/off)の時間変化を概念的に示す。 First, similarly to the first embodiment, the time change of the load force generated in the movable portion 1 is obtained, and the time points T * 0, T1, T * 2, and T * 3 are set (FIG. 3). Then, the switching of the switches S1, S2 is controlled according to the time points T * 0, T1, T * 2, T * 3. FIG. 17 conceptually shows temporal changes in opening / closing (on / off) of the switches S1 and S2.

時点T*0では、スイッチS2を開いた状態でスイッチS1を閉じ、コイルL1への電流の供給を開始する。その後、時点T1では、スイッチS1を閉じた状態でスイッチS2も閉じる。これにより、コイルL1のインピーダンスが存在するスイッチS1側へは電流が流れにくくなり、コイルL1への電流の供給がほとんど遮断された状態になる。このとき、スイッチS1は閉じた状態にあるので、上述したループ回路において電流が帰還することを防ぐことができる。 At time T * 0, the switch S1 is closed with the switch S2 open, and the supply of current to the coil L1 is started. Thereafter, at time T1, the switch S2 is also closed with the switch S1 being closed. This makes it difficult for current to flow to the switch S1 side where the impedance of the coil L1 exists, and the supply of current to the coil L1 is almost cut off. At this time, since the switch S1 is in the closed state, it is possible to prevent the current from returning in the loop circuit described above.

時点T*2では、スイッチS1を閉じた状態でスイッチS2を開く。これにより、コイルL1への電流の供給が再開する。その後、時点T*3では、スイッチS1が開かれて、コイルL1への電流の供給が終了する。つまり、電磁アクチュエータの動作が終了する。 At time T * 2, the switch S2 is opened with the switch S1 closed. Thereby, supply of the current to the coil L1 is resumed. Thereafter, at time T * 3, the switch S1 is opened, and the supply of current to the coil L1 is completed. That is, the operation of the electromagnetic actuator ends.

図17に従ってスイッチS1,S2を開閉した時にコイルL1によって生じる電磁力の時間変化が、例えば図18において曲線208により概念的に示されており、時点T1,T*3でのスイッチングの応答性が、図5で示される曲線202で示される時点T1,T*3でのスイッチングの応答性よりも向上する。 The time change of the electromagnetic force generated by the coil L1 when the switches S1 and S2 are opened and closed according to FIG. 17 is conceptually shown by a curve 208 in FIG. 18, for example, and the switching responsiveness at the time points T1 and T * 3 is shown. Thus, the switching response at the time points T1 and T * 3 indicated by the curve 202 shown in FIG.

時点T1は第1時点、時点T*2は第2時点、時点T*0から時点T1までの期間ΔT1は第1の所定期間、時点T1から時点T*2までの期間ΔT*1は第2の所定期間、時点T*2から時点T*3までの期間ΔT2は第3の所定期間と把握して(図17)、上述の電磁アクチュエータの制御方法は次のように把握することができる。つまり、第1スイッチS1を閉じて、コイルL1への通電を開始する。通電開始(時点T*0)後、第2スイッチS2を、第1の所定期間ΔT1が経過した第1時点T1で閉じ、第1時点T1から第2の所定期間ΔT*1が経過した第2時点T*2で開く。第2時点T*2の経過後、第1スイッチS1を、第3の所定期間ΔT2が経過した後(T*3)に開く。 Time point T1 is the first time point, time point T * 2 is the second time point, time period T1 from time point T * 0 to time point T1 is the first predetermined time period, time period T1 to time point T * 2 is the second time period ΔT * 1 The period ΔT2 from the time point T * 2 to the time point T * 3 is grasped as the third predetermined period (FIG. 17), and the above-described electromagnetic actuator control method can be grasped as follows. That is, the first switch S1 is closed and energization to the coil L1 is started. After the start of energization (time point T * 0), the second switch S2 is closed at the first time point T1 when the first predetermined period ΔT1 has elapsed, and the second time period after the second predetermined period ΔT * 1 has elapsed from the first time point T1. Open at time T * 2. After the elapse of the second time point T * 2, the first switch S1 is opened after the third predetermined period ΔT2 has elapsed (T * 3).

また、可動部1が終点側へと移動する途中で、スイッチS1を開いたとしても起点側へと可動部1が引き戻されない時の、可動部1に生じている負荷力f1(図3)の絶対値を第1の所定の値と把握する。バネ102の圧縮により磁性体11に生じる負荷力のうち、バネ102の圧縮の初期段階での負荷力f2(図3)の絶対値を第2の所定の値と把握する。更に、期間ΔT*2(図18)を第4の所定期間と把握すれば、第1時点T1及び第2時点T*2は次のように把握できる。 Further, the load force f1 generated in the movable part 1 when the movable part 1 is not pulled back to the starting point side even if the switch S1 is opened during the movement of the movable part 1 to the end point side (FIG. 3). Is grasped as the first predetermined value. Among the load forces generated in the magnetic body 11 by the compression of the spring 102, the absolute value of the load force f2 (FIG. 3) at the initial stage of the compression of the spring 102 is grasped as a second predetermined value. Furthermore, if the period ΔT * 2 (FIG. 18) is grasped as the fourth predetermined period, the first time point T1 and the second time point T * 2 can be grasped as follows.

つまり、第1時点T1は、負荷力の絶対値が減少する過程で第1の所定の値|f1|になる時点である。第2時点T*2は、負荷力の絶対値が増加する過程で第2の所定の値|f2|になる時点T2から第4の所定期間ΔT*2だけ遡った時点である。 That is, the first time point T1 is a time point when the first predetermined value | f1 | is reached in the process in which the absolute value of the load force decreases. The second time point T * 2 is a time point that is back by a fourth predetermined period ΔT * 2 from the time point T2 at which the second predetermined value | f2 | is reached in the process of increasing the absolute value of the load force.

本実施の形態にかかる電磁アクチュエータは制御部を更に備え、上述で説明させるスイッチS1,S2の開閉の制御を制御部で行ってもよい。   The electromagnetic actuator according to the present embodiment may further include a control unit, and the control unit may perform opening / closing control of the switches S1 and S2 described above.

上述の電磁アクチュエータ及び電磁アクチュエータの制御方法によれば、ループ回路において電流が帰還することなくコイルL1に流れる電流を遮断するので、スイッチングの応答性が向上する。また、通電開始後、可動部1に生じる負荷力の絶対値が、第1の所定の値以下になった時にコイルL1に流れる電流を遮断し、第2の所定の値以上になる時点の第4の所定期間ΔT*2前からコイルL1に電流を流す。これにより、負荷力と電磁力の差が小さくなり、可動部1に生じる負荷力が小さい時であっても可動部1を低速度で動作させることができる。よって、可動部1の動作が安定する。 According to the electromagnetic actuator and the method for controlling the electromagnetic actuator described above, since the current flowing through the coil L1 is interrupted without feedback of the current in the loop circuit, the switching response is improved. In addition, after the start of energization, the current flowing through the coil L1 is cut off when the absolute value of the load force generated in the movable part 1 becomes equal to or lower than the first predetermined value, and the current at the time when the absolute value of the load force becomes equal to or higher than the second predetermined value. A current is passed through the coil L1 from a predetermined period ΔT * 2 before 4. Thereby, the difference between the load force and the electromagnetic force is reduced, and the movable portion 1 can be operated at a low speed even when the load force generated in the movable portion 1 is small. Therefore, the operation of the movable part 1 is stabilized.

本実施の形態にかかる電磁アクチュエータを用いて、上述の内容とは異なる制御方法でスイッチS1,S2を制御してもよい。図19(a)は、実施の形態2と同様の方法(図6)で得られる矩形パルスである。図19(b),(c)は、図19(a)で示される矩形パルスに基づいたスイッチS1,S2の開閉(on/off)の時間変化を概念的に示す。   Using the electromagnetic actuator according to the present embodiment, the switches S1 and S2 may be controlled by a control method different from that described above. FIG. 19A shows a rectangular pulse obtained by the same method (FIG. 6) as in the second embodiment. FIGS. 19B and 19C conceptually show time changes in opening and closing (on / off) of the switches S1 and S2 based on the rectangular pulse shown in FIG.

時点T*0では、第1スイッチS1及び第2スイッチが閉じられる。その後、矩形パルスが発生する期間ではスイッチS2が開かれ、矩形パルスが発生しない期間ではスイッチS2が閉じられる。そして、時点T*3でスイッチS1を開いて、アクチュエータの動作が終了する。このようなスイッチS1,S2の開閉によれば、図7で示される曲線203にほぼ一致した電磁力の時間変化を得ることができる。 At time T * 0, the first switch S1 and the second switch are closed. Thereafter, the switch S2 is opened during the period in which the rectangular pulse is generated, and the switch S2 is closed in the period in which the rectangular pulse is not generated. Then, at time T * 3, the switch S1 is opened, and the operation of the actuator is finished. According to such opening and closing of the switches S1 and S2, it is possible to obtain a time change of the electromagnetic force substantially coincident with the curve 203 shown in FIG.

上述で説明される電磁アクチュエータの制御方法によれば、コイルL1に流れる電流を精度良く制御することができるので、所望の電磁力を発生させることができる。よって、スイッチングの応答性の向上に加えて、可動部1の動作が安定する。   According to the electromagnetic actuator control method described above, the current flowing through the coil L1 can be controlled with high accuracy, and a desired electromagnetic force can be generated. Therefore, in addition to improving the switching response, the operation of the movable part 1 is stabilized.

実施の形態5.
本実施の形態では、実施の形態3で説明される制御部9が、図16で示されるスイッチS1,S2及びダイオード5を含む場合について、可動部1の位置に基づいてスイッチS1,S2を制御する。この電磁アクチュエータは、実施の形態4にかかる電磁アクチュエータが、位置を検出するセンサ71,72,73と、被検出部81,82と、制御部9とを更に備えると把握することができる。
Embodiment 5 FIG.
In the present embodiment, when the control unit 9 described in the third embodiment includes the switches S1 and S2 and the diode 5 illustrated in FIG. 16, the switches S1 and S2 are controlled based on the position of the movable unit 1. To do. This electromagnetic actuator can be understood that the electromagnetic actuator according to the fourth embodiment further includes sensors 71, 72, 73 for detecting positions, detected portions 81, 82, and a control unit 9.

負荷力曲線に基づく距離D1,D2,D3,D*2(図9)及び時点T*0,T*3の設定と、センサ71,72,73及び被検出部81,82が設けられる位置等(図10乃至図13)は、実施の形態3で説明される内容と同様である。図20は、センサ71,72,73の検出信号の活性/非活性と、スイッチS1,S2の開閉(on/off)の時間変化とを概念的に示す。 Setting of distances D1, D2, D3, D * 2 (FIG. 9) and time points T * 0, T * 3 based on the load force curve, positions where the sensors 71, 72, 73 and the detected parts 81, 82 are provided, etc. (FIGS. 10 to 13) are the same as those described in the third embodiment. FIG. 20 conceptually shows the activation / inactivation of the detection signals of the sensors 71, 72, 73 and the time change of opening / closing (on / off) of the switches S1, S2.

第1に、時点T*0でスイッチS1を閉じることで(図20(d))、コイルL1に電流が流れて電磁力が発生し始める。所定期間τ1が経過した時点から可動部1が移動し始める。可動部1が距離D1だけ移動すると被検出部81がセンサ71に対向して(図11)、センサ71は検出信号を活性化させる(図20(a))。検出信号を受けた制御部9は、スイッチS1を閉じた状態でスイッチS2も閉じて(図20(e))、コイルL1への電流の供給を遮断する。このとき、スイッチS1は閉じた状態にあるので、実施の形態4で説明したループ回路において電流が帰還することを防ぐことができる。図20(d),(e)で示される横軸では、可動部1の移動距離が0から距離D3までは可動部1の移動距離が示され、移動距離が0以前と距離D3以降とにおいて時間が示されている。 First, by closing the switch S1 at time T * 0 (FIG. 20 (d)), a current flows through the coil L1 and electromagnetic force starts to be generated. The movable part 1 starts to move from when the predetermined period τ1 has elapsed. When the movable part 1 moves by the distance D1, the detected part 81 faces the sensor 71 (FIG. 11), and the sensor 71 activates the detection signal (FIG. 20 (a)). Upon receiving the detection signal, the control unit 9 closes the switch S2 with the switch S1 closed (FIG. 20E), and interrupts the supply of current to the coil L1. At this time, since the switch S1 is in a closed state, it is possible to prevent a current from being fed back in the loop circuit described in the fourth embodiment. On the horizontal axis shown in FIGS. 20D and 20E, the movement distance of the movable part 1 is shown when the movement distance of the movable part 1 is from 0 to the distance D3, and the movement distance is before 0 and after the distance D3. Time is shown.

第2に、可動部1が距離D*2だけ移動すると被検出部82がセンサ72に対向して(図12)、センサ72は検出信号を活性化させる(図20(b))。検出信号を受けた制御部9は、スイッチS1を閉じた状態でスイッチS2を開いて(図20(e))、コイルL1への電流の供給が再開する。 Second, when the movable part 1 moves by the distance D * 2, the detected part 82 faces the sensor 72 (FIG. 12), and the sensor 72 activates the detection signal (FIG. 20 (b)). Upon receiving the detection signal, the control unit 9 opens the switch S2 with the switch S1 closed (FIG. 20 (e)), and the supply of current to the coil L1 is resumed.

第3に、可動部1が更に間隔ΔD2だけ移動して終点に至ると検出部82がセンサ73と対向して(図13)、センサ73は検出信号を活性化させる(図20(c))。検出信号を受けた制御部9は、その後所定期間τ2が経過した時点T*3でスイッチS1を開く(図20(d))。所定期間τ2の通電期間は、可動部1が鉄心4の軸固定部12a側の端面と衝突することによって生じる反発力により可動部1が起点側へと押し戻される可能性を防止するために、設けられることが望ましい。 Third, when the movable part 1 further moves by the distance ΔD2 and reaches the end point, the detection part 82 faces the sensor 73 (FIG. 13), and the sensor 73 activates the detection signal (FIG. 20 (c)). . Upon receiving the detection signal, the control unit 9 opens the switch S1 at the time T * 3 when the predetermined period τ2 has elapsed (FIG. 20 (d)). The energization period of the predetermined period τ2 is provided in order to prevent the possibility that the movable part 1 is pushed back to the starting point side by the repulsive force generated when the movable part 1 collides with the end surface of the iron core 4 on the shaft fixing part 12a side. It is desirable that

図20(d),(e)に従ってスイッチS1,S2を開閉した時にコイルL1によって生じる電磁力の移動距離に対する変化が、例えば図21において曲線209により概念的に示されており、距離D1でのスイッチングの応答性が、図15で示される曲線205で示される距離D1でのスイッチングの応答性よりも向上する。   A change with respect to the moving distance of the electromagnetic force generated by the coil L1 when the switches S1 and S2 are opened and closed according to FIGS. 20D and 20E is conceptually shown by a curve 209 in FIG. 21, for example, at the distance D1. The switching responsiveness is improved over the switching responsiveness at the distance D1 indicated by the curve 205 shown in FIG.

スイッチS1,S2は第1,第2スイッチ、距離D1は第1の所定距離、距離D*2は第2の所定距離、距離D3は第3の所定距離と把握すれば、上述の内容は次のように把握することができる。 If the switches S1 and S2 are the first and second switches, the distance D1 is the first predetermined distance, the distance D * 2 is the second predetermined distance, and the distance D3 is the third predetermined distance, Can be grasped like this.

つまり、第1スイッチS1が閉じられて、コイルL1への通電を開始する。コイルL1への通電開始後、可動部1が第1の所定距離D1を移動したときに第2スイッチS2を閉じる。その後、可動部1が第2の所定距離D*2を移動したときに第2スイッチS2を開く。望ましくは更にその後、可動部1が第3の所定距離D3を移動してから所定期間τ2が経過した時点で第1スイッチS1を開く。 That is, the first switch S1 is closed and energization of the coil L1 is started. After the energization of the coil L1 is started, the second switch S2 is closed when the movable part 1 moves the first predetermined distance D1. Thereafter, the second switch S2 is opened when the movable portion 1 moves the second predetermined distance D * 2. More preferably, after that, the first switch S1 is opened when a predetermined period τ2 elapses after the movable portion 1 moves the third predetermined distance D3.

また、可動部1が終点側へと移動する途中で、スイッチS1を開いたとしても起点側へと可動部1が引き戻されない時の、可動部1に生じている負荷力f1(図9)の絶対値を第1の所定の値と把握する。バネ102の圧縮により磁性体11に生じる負荷力のうち、バネ102の圧縮の初期段階での負荷力f2(図9)の絶対値を第2の所定の値と把握する。更に、間隔ΔD*2(図9)は第4の所定距離と把握すれば、第1乃至第3の所定期間は次のように把握できる。 Further, the load force f1 generated in the movable part 1 when the movable part 1 is not pulled back to the starting point side even if the switch S1 is opened during the movement of the movable part 1 to the end point side (FIG. 9). Is grasped as the first predetermined value. Among the load forces generated in the magnetic body 11 by the compression of the spring 102, the absolute value of the load force f2 (FIG. 9) at the initial stage of the compression of the spring 102 is grasped as a second predetermined value. Furthermore, if the interval ΔD * 2 (FIG. 9) is grasped as the fourth predetermined distance, the first to third predetermined periods can be grasped as follows.

つまり、第1の所定距離D1は、負荷力の絶対値が減少する過程で第1の所定の値|f1|になる、前記可動部1の移動が開始した時からの移動距離である。第2の所定距離D*2は、負荷力の絶対値が増加する過程で第2の所定の値|f2|になる、前記可動部1の移動が開始した時からの移動距離から、第4の所定距離ΔD*2だけ遡った移動距離である。第3の所定距離D3は、可動部1が終点に達する、可動部1の移動が開始した時からの移動距離である。 That is, the first predetermined distance D1 is a movement distance from the start of the movement of the movable part 1 that becomes the first predetermined value | f1 | in the course of decreasing the absolute value of the load force. The second predetermined distance D * 2 becomes a second predetermined value | f2 | in the process of increasing the absolute value of the load force. The fourth predetermined distance D * 2 is the fourth distance from the movement distance from the start of the movement of the movable part 1. Is a movement distance retroactive by a predetermined distance ΔD * 2. The third predetermined distance D3 is a movement distance from the time when the movable part 1 starts to move when the movable part 1 reaches the end point.

上述で説明される電磁アクチュエータの制御方法によれば、可動部1の位置に基づいてコイルL1に流れる電流を制御するので、可動部1に負荷力が生じる時間とコイルL1に電磁力が発生する時間とのズレを小さくすることができる。よって、スイッチングの応答性の向上に加えて、精度良く可動部の動作を制御することができる。   According to the electromagnetic actuator control method described above, since the current flowing through the coil L1 is controlled based on the position of the movable part 1, the time during which the load force is generated in the movable part 1 and the electromagnetic force is generated in the coil L1. Deviation from time can be reduced. Therefore, in addition to improving switching responsiveness, the operation of the movable part can be controlled with high accuracy.

本実施の形態には、実施の形態4で説明した電磁アクチュエータの制御方法のうち矩形パルスを発生させる方法を採用してもよい。つまり、図6で示される方法において、第1に、可動部1に生じる負荷力の時間変化に替えて、可動部1に生じる負荷力の移動距離に対する変化を導出する(図9)。第2及び第3のステップで、コイルL1によって発生させる電磁力の移動距離に対する変化及びコイルL1に流す電流の移動距離に対する変化をそれぞれ求める。第4に、電流の移動距離に対する変化をパルス幅変調(PWM)方式により変換することで、矩形パルスを得る。そして、矩形パルスの移動距離に対する変化に基づいて、複数のセンサを設けて、複数のセンサと接続される制御部においてスイッチS1,S2の開閉を制御する。   In the present embodiment, a method of generating a rectangular pulse among the electromagnetic actuator control methods described in the fourth embodiment may be employed. That is, in the method shown in FIG. 6, first, a change with respect to the moving distance of the load force generated in the movable portion 1 is derived instead of the time change of the load force generated in the movable portion 1 (FIG. 9). In the second and third steps, a change with respect to the moving distance of the electromagnetic force generated by the coil L1 and a change with respect to the moving distance of the current flowing through the coil L1 are obtained. Fourth, a rectangular pulse is obtained by converting a change with respect to the moving distance of the current by a pulse width modulation (PWM) method. And based on the change with respect to the movement distance of a rectangular pulse, a some sensor is provided and the opening / closing of switch S1, S2 is controlled in the control part connected with a some sensor.

この方法によれば、所望の電磁力を得ることができるとともに、可動部1に負荷力が生じる時間とコイルL1が電磁力を発生する時間とのズレを小さくすることができる。   According to this method, it is possible to obtain a desired electromagnetic force, and it is possible to reduce a difference between a time when the load force is generated in the movable part 1 and a time when the coil L1 generates the electromagnetic force.

実施の形態6.
図22は、本実施の形態にかかる電磁アクチュエータ100が備える制御回路を概念的に示す図である。制御回路は、コイルL1とダイオード5、コンデンサC1,C2、サイリスタ61,62とを有する。コイルL1は、図1で示されるコイルL1に対応する。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 22 is a diagram conceptually showing a control circuit included in the electromagnetic actuator 100 according to the present embodiment. The control circuit includes a coil L1, a diode 5, capacitors C1 and C2, and thyristors 61 and 62. The coil L1 corresponds to the coil L1 shown in FIG.

コイルL1とダイオード5とは並列に接続される。コイルL1とダイオード5との並列接続の両端には、コンデンサC1がサイリスタ61を介して、コンデンサC2がサイリスタ62を介して、それぞれ接続される。ダイオード5は実施の形態1と同様の理由で接続されている。   The coil L1 and the diode 5 are connected in parallel. A capacitor C1 is connected to both ends of the parallel connection of the coil L1 and the diode 5 via a thyristor 61, and a capacitor C2 is connected via a thyristor 62. The diode 5 is connected for the same reason as in the first embodiment.

コンデンサC1は第1コンデンサ、コンデンサC2は第2コンデンサ、サイリスタ61は第1サイリスタ、サイリスタ62は第2サイリスタと把握すれば、上述の内容は次のように把握できる。つまり、電磁アクチュエータ100は、コイルL1と、コイルL1に電流を供給する電源21と、コイルL1が発生する電磁力により動作する可動部1とを備える。そして、電源21は、互いに直列に接続される第1コンデンサC1及び第1サイリスタ61と、第1コンデンサC1と第1サイリスタ61との直列接続に並列に接続され、互いに直列に接続される第2コンデンサC2及びサイリスタ62とを有する。   If the capacitor C1 is a first capacitor, the capacitor C2 is a second capacitor, the thyristor 61 is a first thyristor, and the thyristor 62 is a second thyristor, the above contents can be grasped as follows. That is, the electromagnetic actuator 100 includes the coil L1, the power source 21 that supplies current to the coil L1, and the movable unit 1 that operates by the electromagnetic force generated by the coil L1. The power source 21 is connected in parallel to the first capacitor C1 and the first thyristor 61 connected in series with each other, the series connection of the first capacitor C1 and the first thyristor 61, and the second connected in series with each other. A capacitor C2 and a thyristor 62;

図23は、コンデンサC1,C2の放電時間と電流量との関係を示す。コンデンサの充電量はコンデンサの静電容量に依存するので、コンデンサの静電容量が大きくなるに従って、放電時間と電流量の関係を示す曲線211から曲線213へと変化する。曲線214は、コンデンサとの比較のために、一定の電流を供給することのできる電源の電流量の時間変化を示している。   FIG. 23 shows the relationship between the discharge time of capacitors C1 and C2 and the amount of current. Since the charge amount of the capacitor depends on the capacitance of the capacitor, the curve 211 changes from the curve 211 indicating the relationship between the discharge time and the current amount to the curve 213 as the capacitance of the capacitor increases. A curve 214 shows a change with time in the amount of current of a power source that can supply a constant current for comparison with a capacitor.

コンデンサC1は、放電時間と電流量の関係が例えば曲線211であり、コンデンサC2は、放電時間と電流量の関係が例えば曲線212である。放電時間の間隔Δt1,Δt2は、コンデンサC1,C2による放電の開始から、放電が終了したと認められる程度に電流量が小さくなった時点までの間隔である。   For the capacitor C1, the relationship between the discharge time and the current amount is, for example, a curve 211, and for the capacitor C2, the relationship between the discharge time and the current amount is, for example, a curve 212. The discharge time intervals Δt1 and Δt2 are intervals from the start of the discharge by the capacitors C1 and C2 to the time when the amount of current becomes small enough to recognize that the discharge has ended.

実施の形態1と同様に、可動部1に生じる負荷力の時間変化を求めて、時点T*0,T1,T*2,T*3を設定し(図3)、更に電磁力がなくても可動部1が起点側へと引き戻されない程度に負荷力が小さい時点T4を設定する(図25)。 Similar to the first embodiment, the time change of the load force generated in the movable portion 1 is obtained, and time points T * 0, T1, T * 2, and T * 3 are set (FIG. 3), and there is no electromagnetic force. Also, the time point T4 is set so that the load force is small enough that the movable part 1 is not pulled back to the starting point side (FIG. 25).

図24は、サイリスタ61,62をonするタイミングを概念的に示す。時点T*0では、サイリスタ61をonすることで(図24(a))、コンデンサC1が放電してコイルL1への電流の供給を開始する。コンデンサC1の放電時間の間隔Δt1は期間ΔT4(時点T*0から時点T4までの間隔)とほぼ同じであることが望ましい。なぜなら、サイリスタ61は、サイリスタ61に流れる電流量が小さくなると自動的にoffするので、時点T*0から期間ΔT4が経過した時点T4でコイルL1に流れる電流が遮断されるからである。 FIG. 24 conceptually shows the timing when the thyristors 61 and 62 are turned on. At time T * 0, the thyristor 61 is turned on (FIG. 24 (a)), and the capacitor C1 is discharged to start supplying current to the coil L1. It is desirable that the interval Δt1 of the discharge time of the capacitor C1 is substantially the same as the period ΔT4 (interval from time T * 0 to time T4). This is because the thyristor 61 is automatically turned off when the amount of current flowing through the thyristor 61 becomes small, so that the current flowing through the coil L1 is cut off at time T4 when the period ΔT4 has elapsed from time T * 0.

時点T*2では、サイリスタ62をonすることで(図24(b))、コンデンサC2が放電してコイルL1への電流の供給を開始する。コンデンサC1の放電時間の間隔Δt2を期間ΔT2とほぼ等しくすることで、時点T*3でコイルL1への電流の供給が遮断されて(サイリスタ62が自動的にoffして)、電磁アクチュエータの動作が終了する。 At time T * 2, the thyristor 62 is turned on (FIG. 24B), and the capacitor C2 is discharged to start supplying current to the coil L1. By making the discharge time interval Δt2 of the capacitor C1 substantially equal to the period ΔT2, the supply of current to the coil L1 is cut off at the time T * 3 (the thyristor 62 is automatically turned off), and the operation of the electromagnetic actuator Ends.

図24(a),(b)に従ってサイリスタ61,62をonした時にコイルL1に生じる電磁力の時間に対する変化は、例えば図25で示される曲線206となる。   The change with time of the electromagnetic force generated in the coil L1 when the thyristors 61 and 62 are turned on according to FIGS. 24A and 24B is a curve 206 shown in FIG. 25, for example.

上述で説明される電磁アクチュエータによれば、第1サイリスタ61及び第2サイリスタ62がonした後、第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2が放電される。その後、コンデンサC1及びコンデンサC2から流れる電流は小さくなって第1サイリスタ61及び第2サイリスタ62が自動的にoffする。よって、第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2の放電時間の間隔Δt1,Δt2を、所定期間ΔT4,ΔT2とほぼ等しくすることで、第1サイリスタ及び第2サイリスタをonするタイミングを制御するだけで、コイルL1に流れる電流を制御することができる。また、可動部1の動作が安定するとともに、電磁アクチュエータ100の効率性が向上する。   According to the electromagnetic actuator described above, after the first thyristor 61 and the second thyristor 62 are turned on, the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are discharged. Thereafter, the current flowing from the capacitor C1 and the capacitor C2 decreases, and the first thyristor 61 and the second thyristor 62 are automatically turned off. Therefore, by setting the intervals Δt1 and Δt2 between the discharge times of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 to be substantially equal to the predetermined periods ΔT4 and ΔT2, only the timing of turning on the first thyristor and the second thyristor is controlled The current flowing through the coil L1 can be controlled. Further, the operation of the movable portion 1 is stabilized, and the efficiency of the electromagnetic actuator 100 is improved.

本実施の形態において、サイリスタ61,62が開いているときに、コンデンサC1,C2を充電することで、繰り返し電磁アクチュエータを動作させることができる。   In the present embodiment, when the thyristors 61 and 62 are open, the electromagnetic actuator can be operated repeatedly by charging the capacitors C1 and C2.

実施の形態7.
図26は、本実施の形態にかかる電磁アクチュエータ100が備える制御回路を概念的に示す。制御回路は、コイルL1とダイオード5、コンデンサC3、サイリスタ63、スイッチS1,S3、充電用電源V3とを有する。コイルL1は、図1で示されるコイルL1に対応する。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 26 conceptually shows a control circuit included in the electromagnetic actuator 100 according to the present embodiment. The control circuit includes a coil L1, a diode 5, a capacitor C3, a thyristor 63, switches S1 and S3, and a charging power source V3. The coil L1 corresponds to the coil L1 shown in FIG.

コイルL1とダイオード5とは並列に接続される。コイルL1とダイオード5との並列接続に直列にスイッチS1が接続される。コンデンサC3とサイリスタ63との直列接続が、スイッチS1を介してコイルL1とダイオード5との並列接続の両端に接続される。コンデンサC3とサイリスタ63の直列接続は電源22と把握できる。充電用電源V3はスイッチS3を介してコンデンサC3の両端に電圧を印加する。ダイオード5は実施の形態1と同様の理由で接続されている。スイッチS1,S3には例えば半導体スイッチが採用できる。   The coil L1 and the diode 5 are connected in parallel. A switch S1 is connected in series with the parallel connection of the coil L1 and the diode 5. A series connection of the capacitor C3 and the thyristor 63 is connected to both ends of the parallel connection of the coil L1 and the diode 5 via the switch S1. The series connection of the capacitor C3 and the thyristor 63 can be grasped as the power source 22. The charging power source V3 applies a voltage across the capacitor C3 via the switch S3. The diode 5 is connected for the same reason as in the first embodiment. For example, semiconductor switches can be used as the switches S1 and S3.

コンデンサC3は、放電時間と電流量の関係が例えば曲線213(図23)であり、充電用電源V3は、電流量の時間に対する変化が例えば曲線214で表される。放電時間の間隔Δt3は、コンデンサC3による放電の開始から、放電が終了したと認められる程度に電流量が小さくなった時点までの間隔である。間隔Δt3のうち、コンデンサC3によって放電される電流の値が、充電用電源V3の電流の値よりも大きい期間Δt(図23)が長い方が、コイルL1に大電流を長時間流すことができるという点で望ましい。   For the capacitor C3, the relationship between the discharge time and the current amount is, for example, a curve 213 (FIG. 23), and for the charging power supply V3, the change of the current amount with respect to time is represented by, for example, the curve 214. The discharge time interval Δt3 is an interval from the start of the discharge by the capacitor C3 to the time when the amount of current becomes small enough to recognize that the discharge has ended. Of the interval Δt3, when the period Δt (FIG. 23) in which the value of the current discharged by the capacitor C3 is larger than the value of the current of the charging power supply V3 is longer, a large current can flow through the coil L1 for a longer time. This is desirable.

実施の形態1と同様に、可動部1に生じる負荷力の時間変化を求めて、時点T*0,T1,T*2,T*3を設定し(図3)、スイッチS1の開閉とサイリスタ63をonするタイミングとを制御する。図27は、(a)スイッチS1の開閉(on/off)の時間変化と、(b)サイリスタ63をonするタイミングを概念的に示す。 Similar to the first embodiment, the time change of the load force generated in the movable part 1 is obtained, and the time points T * 0, T1, T * 2, and T * 3 are set (FIG. 3), the opening / closing of the switch S1 and the thyristor. The timing of turning on 63 is controlled. FIG. 27 conceptually shows (a) time variation of opening / closing (on / off) of the switch S1 and (b) timing of turning on the thyristor 63.

時点T*0では、スイッチS1とサイリスタ63とをonすることで(図27(a),(b))、コンデンサC3が放電してコイルL1への電流の供給を開始する。このとき、スイッチS3は開いて、充電用電源V3によるコンデンサC3への充電は行わない。その後、時点T1でスイッチS1を開くことでコイルL1への電流の供給を遮断する。これに伴って、サイリスタ63が自動的にoffし、その後スイッチS3を閉じて充電用電源V3によりコンデンサC3を充電する。 At time T * 0, by turning on the switch S1 and the thyristor 63 (FIGS. 27A and 27B), the capacitor C3 is discharged, and supply of current to the coil L1 is started. At this time, the switch S3 is opened, and the capacitor C3 is not charged by the charging power source V3. Thereafter, the current supply to the coil L1 is cut off by opening the switch S1 at the time T1. Along with this, the thyristor 63 is automatically turned off, and then the switch S3 is closed and the capacitor C3 is charged by the charging power source V3.

時点T*2では、スイッチS1とサイリスタ63とをonすることで(図27(a),(b))、コンデンサC3が放電してコイルL1への電流の供給を再開する。このとき、スイッチS3は開いて、充電用電源V3によるコンデンサC3への充電は行わない。その後、時点T*3でスイッチS1を開くことでコイルL1への電流の供給を遮断して、電磁アクチュエータ100の動作が終了する。例えば、動作が終了した後においてスイッチS3を閉じて、充電用電源V3によりコンデンサC3を充電してもよい。 At time T * 2, by turning on the switch S1 and the thyristor 63 (FIGS. 27A and 27B), the capacitor C3 is discharged and the supply of current to the coil L1 is resumed. At this time, the switch S3 is opened, and the capacitor C3 is not charged by the charging power source V3. Thereafter, the current supply to the coil L1 is interrupted by opening the switch S1 at time T * 3, and the operation of the electromagnetic actuator 100 is completed. For example, the switch S3 may be closed after the operation is completed, and the capacitor C3 may be charged by the charging power source V3.

図27(a),(b)に従ってスイッチS1及びサイリスタ63を制御した時にコイルL1に生じる電磁力の時間に対する変化は、例えば図28で示される曲線207となる。   The change with time of the electromagnetic force generated in the coil L1 when the switch S1 and the thyristor 63 are controlled according to FIGS. 27A and 27B is a curve 207 shown in FIG. 28, for example.

本実施の形態にかかる電磁アクチュエータ100によれば、充電用電源V3から得られる電流よりも大きい電流をコイルL1に流して、大きな電磁力をコイルL1によって発生させることができる。また、可動部1の動作が安定するとともに、電磁アクチュエータ100の効率性が向上する。   According to the electromagnetic actuator 100 according to the present embodiment, it is possible to cause the coil L1 to generate a large electromagnetic force by flowing a current larger than the current obtained from the charging power supply V3 to the coil L1. Further, the operation of the movable portion 1 is stabilized, and the efficiency of the electromagnetic actuator 100 is improved.

本発明が適用できる、真空遮断機を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally the vacuum circuit breaker which can apply this invention. 実施の形態1で説明される、制御回路を概念的に示す回路図である。2 is a circuit diagram conceptually showing a control circuit described in the first embodiment. FIG. 可動部1に生じる負荷力の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the load force which arises in the movable part. スイッチS1の開閉の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of opening and closing of switch S1. コイルL1が発生する電磁力の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the electromagnetic force which the coil L1 generate | occur | produces. 実施の形態2で説明される、矩形パルスの導出のステップを示すフローチャート図である。FIG. 10 is a flowchart illustrating steps for deriving a rectangular pulse described in the second embodiment. コイルL1が発生する電磁力の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the electromagnetic force which the coil L1 generate | occur | produces. (a)矩形パルス、(b)スイッチS1の開閉の時間変化をそれぞれ示す図である。It is a figure which shows the time change of (a) a rectangular pulse and (b) opening and closing of switch S1, respectively. 実施の形態3で説明される、可動部1に生じる負荷力の移動距離に対する変化を示す図である。It is a figure which shows the change with respect to the moving distance of the load force which arises in the movable part 1 demonstrated in Embodiment 3. FIG. 図1で示される真空遮断機を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the vacuum circuit breaker shown by FIG. 図1で示される真空遮断機を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the vacuum circuit breaker shown by FIG. 図1で示される真空遮断機を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the vacuum circuit breaker shown by FIG. 図1で示される真空遮断機を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the vacuum circuit breaker shown by FIG. (a)〜(c)センサ71,72,73の検出信号の活性/非活性、(d)スイッチS1の開閉の時間変化をそれぞれ示す図である。(A)-(c) It is a figure which shows activation / deactivation of the detection signal of sensors 71, 72, 73, and (d) time change of opening and closing of switch S1, respectively. コイルL1が発生する電磁力の移動距離に対する変化を示す図である。It is a figure which shows the change with respect to the moving distance of the electromagnetic force which the coil L1 generate | occur | produces. 実施の形態4で説明される、制御回路を概念的に示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram conceptually showing a control circuit described in a fourth embodiment. スイッチS1,S2の開閉の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of opening and closing of switch S1, S2. コイルL1が発生する電磁力の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the electromagnetic force which the coil L1 generate | occur | produces. (a)矩形パルス、(b),(c)スイッチS1,S2の開閉の時間変化をそれぞれ示す図である。(A) Rectangular pulse, (b), (c) Changes in time of opening and closing of switches S1, S2 are respectively shown. 実施の形態5で説明される、(a)〜(c)センサ71,72,73の検出信号の活性/非活性、(d),(e)スイッチS1,S2の開閉の時間変化をそれぞれ示す図である。(A) to (c) The activation / inactivation of the detection signals of the sensors 71, 72, and 73, and (d) and (e) the change with time of opening and closing of the switches S1 and S2, respectively, are described. FIG. コイルL1が発生する電磁力の移動距離に対する変化を示す図である。It is a figure which shows the change with respect to the moving distance of the electromagnetic force which the coil L1 generate | occur | produces. 実施の形態6で説明される、制御回路を概念的に示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram conceptually showing a control circuit described in a sixth embodiment. コンデンサの放電時間と電流量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the discharge time of a capacitor | condenser, and electric current amount. サイリスタ61,62をonするタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing which turns on thyristor 61,62. コイルL1が発生する電磁力の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the electromagnetic force which the coil L1 generate | occur | produces. 実施の形態7で説明される、制御回路を概念的に示す回路図である。FIG. 17 is a circuit diagram conceptually showing a control circuit described in a seventh embodiment. (a)スイッチS1の開閉の時間変化、(b)サイリスタ63をonするタイミングをそれぞれ示す図である。(a) It is a figure which shows the time change of opening and closing of switch S1, and (b) the timing which turns on the thyristor 63, respectively. コイルL1が発生する電磁力の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the electromagnetic force which the coil L1 generate | occur | produces.

符号の説明Explanation of symbols

1 可動部、9 制御部、100 電磁アクチュエータ、L1 コイル、S1,S2 スイッチ、V1 電源、T1,T*2 時点、ΔT1,ΔT2,ΔT*1,ΔT*2 期間、f1,f2 負荷力、D1,D*2,D3 距離、ΔD*2 間隔(第4の所定距離)、21,22 電源、61〜63 サイリスタ、C1〜C3 コンデンサ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Movable part, 9 Control part, 100 Electromagnetic actuator, L1 coil, S1, S2 switch, V1 power supply, T1, T * 2 time point, ΔT1, ΔT2, ΔT * 1, ΔT * 2 period, f1, f2 load force, D1 , D * 2, D3 distance, ΔD * 2 interval (fourth predetermined distance), 21, 22 power supply, 61-63 thyristor, C1-C3 capacitor.

Claims (10)

コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により移動する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える電磁アクチュエータにおいて、
前記スイッチが、前記コイルへの通電開始後、第1の所定期間が経過した第1時点で開かれるステップと、
前記スイッチが、その後第2時点で閉じられ、前記第2時点から第2の所定期間が経過した後に開かれるステップと
を備え、
前記可動部に生じる負荷力の時間変化が予め求められ、
前記第1時点は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第1の所定の値になる時点であり、
前記第2時点は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第2の所定の値になる時点から第3の所定期間だけ遡った時点である、電磁アクチュエータの制御方法。
In an electromagnetic actuator comprising a coil, a power source for supplying current to the coil, a movable part that is moved by electromagnetic force generated by the coil, and a switch connected in series to the coil,
The switch is opened at a first time point after a first predetermined period has elapsed after starting energization of the coil;
The switch is then closed at a second time point and opened after a second predetermined period of time has elapsed from the second time point,
The time change of the load force generated in the movable part is obtained in advance,
The first time point is a time point when the absolute value of the load force becomes a first predetermined value in the process of decreasing,
The method of controlling an electromagnetic actuator, wherein the second time point is a time point that is traced back by a third predetermined period from a time point when the absolute value of the load force is increased to a second predetermined value.
コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により起点から終点まで移動する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える電磁アクチュエータにおいて、
前記可動部が起点から終点に至るまでの期間に前記可動部に生じる負荷力の時間変化を予め求め、
前記コイルによって発生させる電磁力の時間変化を前記負荷力の時間変化に所定の力だけ増分して決め、
前記電磁力の時間変化を得る、前記コイルに流れる電流の時間変化を求め、
前記電流の時間変化をパルス幅変調方式により変換することで、矩形パルスを求め、
前記スイッチは、前記矩形パルスの値に対応して開閉する、電磁アクチュエータの制御方法。
In an electromagnetic actuator comprising a coil, a power source that supplies current to the coil, a movable part that moves from a starting point to an end point by electromagnetic force generated by the coil, and a switch connected in series to the coil,
Obtain in advance the time change of the load force generated in the movable part during the period from the start point to the end point of the movable part,
The time change of the electromagnetic force generated by the coil is determined by incrementing the time change of the load force by a predetermined force,
Obtain the time change of the electromagnetic force, obtain the time change of the current flowing through the coil,
By converting the time change of the current by a pulse width modulation method, a rectangular pulse is obtained,
The electromagnetic actuator control method, wherein the switch opens and closes in accordance with the value of the rectangular pulse.
コイルと、前記コイルに電流を供給する電源と、前記コイルが発生する電磁力により移動する可動部と、前記コイルに直列に接続されるスイッチとを備える電磁アクチュエータにおいて、
前記コイルへの通電開始後、前記可動部が第1の所定距離を移動したときに、前記スイッチを開くステップと、
前記可動部が第2の所定距離を移動したときに、前記スイッチを閉じるステップと、
前記可動部が第3の所定距離を移動してから所定期間が経過した時点で前記スイッチを開くステップと
を備え、
前記可動部に生じる負荷力の移動距離に対する変化が予め求められ、
前記第1の所定距離は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第1の所定の値になる、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離であり、
前記第2の所定距離は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第2の所定の値になる、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離から、第4の所定距離だけ遡った移動距離であり、
前記第3の所定距離は、前記可動部1が終点に達する、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離である、電磁アクチュエータの制御方法。
In an electromagnetic actuator comprising a coil, a power source for supplying current to the coil, a movable part that is moved by electromagnetic force generated by the coil, and a switch connected in series to the coil,
Opening the switch when the movable part has moved a first predetermined distance after starting energization of the coil;
Closing the switch when the movable part has moved a second predetermined distance;
Opening the switch when a predetermined period of time has passed since the movable part has moved a third predetermined distance,
The change with respect to the moving distance of the load force generated in the movable part is obtained in advance,
The first predetermined distance is a movement distance from the start of the movement of the movable part, which becomes a first predetermined value in the process of decreasing the absolute value of the load force,
The second predetermined distance becomes a second predetermined value in the process of increasing the absolute value of the load force. The second predetermined distance goes back by a fourth predetermined distance from the moving distance from the start of the movement of the movable part. Travel distance
The third predetermined distance is a method for controlling an electromagnetic actuator, which is a movement distance from the time when the movable part starts to move when the movable part 1 reaches an end point.
コイルと、
前記コイルが発生する電磁力により動作する可動部と、
前記コイルに並列に接続されるダイオードと、
前記コイルと前記ダイオードとの並列接続に対して直列に接続される第1スイッチと、
前記コイルと前記第1スイッチとの直列接続に対して並列に接続され、その両端に電圧が印加される第2スイッチと
を備える電磁アクチュエータ。
Coils,
A movable part that operates by electromagnetic force generated by the coil;
A diode connected in parallel to the coil;
A first switch connected in series with a parallel connection of the coil and the diode;
An electromagnetic actuator comprising: a second switch connected in parallel to the series connection of the coil and the first switch, and a voltage is applied to both ends thereof.
前記第1スイッチを閉じて、前記コイルへの通電を開始し、
前記第2スイッチを、前記コイルへの通電開始後、第1の所定期間が経過した第1時点で閉じ、前記第1時点から第2の所定期間が経過した第2時点で開き、
前記第1スイッチを、前記第2時点の経過後、第3の所定期間が経過した後に開く、
制御部を更に備え、
前記可動部に生じる負荷力の時間変化が予め求められ、
前記第1時点は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第1の所定の値になる時点であり、
前記第2時点は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第2の所定の値になる時点から第4の所定期間だけ遡った時点である、請求項4記載の電磁アクチュエータ。
Close the first switch and start energizing the coil;
The second switch is closed at a first time when a first predetermined period has elapsed after starting energization of the coil, and is opened at a second time when a second predetermined period has elapsed from the first time,
Opening the first switch after a third predetermined period has elapsed after the second time point has elapsed;
A control unit;
The time change of the load force generated in the movable part is obtained in advance,
The first time point is a time point when the absolute value of the load force becomes a first predetermined value in the process of decreasing,
5. The electromagnetic actuator according to claim 4, wherein the second time point is a time point that is back by a fourth predetermined period from a time point when the absolute value of the load force is increased to a second predetermined value.
請求項4記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記第1スイッチが閉じられて、前記コイルへの通電を開始するステップと、
前記第2スイッチが、前記コイルへの通電開始後、第1の所定期間が経過した第1時点で閉じられ、前記第1時点から第2の所定期間が経過した第2時点で開かれるステップと、
前記第1スイッチが、前記第2時点の経過後、第3の所定期間が経過した後に開かれるステップと
を備え、
前記可動部に生じる負荷力の時間変化が予め求められ、
前記第1時点は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第1の所定の値になる時点であり、
前記第2時点は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第2の所定の値になる時点から第4の所定期間だけ遡った時点である、電磁アクチュエータの制御方法。
The electromagnetic actuator according to claim 4, wherein
The first switch is closed to start energization of the coil;
The second switch is closed at a first time when a first predetermined period has elapsed after the start of energization of the coil, and is opened at a second time when a second predetermined period has elapsed from the first time; ,
The first switch is opened after a third predetermined period has elapsed after the second time point has elapsed,
The time change of the load force generated in the movable part is obtained in advance,
The first time point is a time point when the absolute value of the load force becomes a first predetermined value in the process of decreasing,
The method of controlling an electromagnetic actuator, wherein the second time point is a time point that is back by a fourth predetermined period from a time point when the absolute value of the load force is increased to a second predetermined value.
請求項4記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記可動部は起点から終点まで移動し、
前記可動部が前記起点から終点に至るまでの期間に前記可動部に生じる負荷力の時間変化を予め求め、
前記コイルによって発生させる電磁力の時間変化を前記負荷力の時間変化に所定の力だけ増分して決め、
前記電磁力の時間変化を得る、前記コイルに流れる電流の時間変化を求め、
前記電流の時間変化をパルス幅変調方式により変換することで、矩形パルスを求め、
前記第1スイッチが閉じられて、前記コイルへの通電を開始するステップと、
前記第2スイッチが、前記矩形パルスの値に対応して開閉するステップと、
前記第1スイッチが、前記コイルへの通電開始後、所定期間が経過した後に開かれるステップと
を備える、電磁アクチュエータの制御方法。
The electromagnetic actuator according to claim 4, wherein
The movable part moves from the start point to the end point,
Obtain in advance the time change of the load force generated in the movable part during the period from the start point to the end point of the movable part,
The time change of the electromagnetic force generated by the coil is determined by incrementing the time change of the load force by a predetermined force,
Obtain the time change of the electromagnetic force, obtain the time change of the current flowing through the coil,
By converting the time change of the current by a pulse width modulation method, a rectangular pulse is obtained,
The first switch is closed to start energization of the coil;
The second switch opens and closes corresponding to the value of the rectangular pulse;
And a step of opening the first switch after a predetermined period has elapsed after starting energization of the coil.
請求項4記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記第1スイッチが閉じられて、前記コイルへの通電を開始するステップと、
前記コイルへの通電開始後、前記可動部が第1の所定距離を移動したときに、前記第2スイッチを閉じるステップと、
前記可動部が第2の所定距離を移動したときに、前記第2スイッチを開くステップと、
前記可動部が第3の所定距離を移動してから所定期間が経過した時点で前記第1スイッチを開くステップと
を備え、
前記可動部に生じる負荷力の移動距離に対する変化が予め求められ、
前記第1の所定距離は、前記負荷力の絶対値が減少する過程で第1の所定の値になる、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離であり、
前記第2の所定距離は、前記負荷力の絶対値が増加する過程で第2の所定の値になる、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離から、第4の所定距離だけ遡った移動距離であり、
前記第3の所定距離は、前記可動部1が終点に達する、前記可動部の移動が開始した時からの移動距離である、電磁アクチュエータの制御方法。
The electromagnetic actuator according to claim 4, wherein
The first switch is closed to start energization of the coil;
Closing the second switch when the movable part moves a first predetermined distance after energization of the coil is started;
Opening the second switch when the movable part has moved a second predetermined distance;
Opening the first switch when a predetermined period has elapsed since the movable part has moved a third predetermined distance,
The change with respect to the moving distance of the load force generated in the movable part is obtained in advance,
The first predetermined distance is a movement distance from the start of the movement of the movable part, which becomes a first predetermined value in the process of decreasing the absolute value of the load force,
The second predetermined distance becomes a second predetermined value in the process of increasing the absolute value of the load force. The second predetermined distance goes back by a fourth predetermined distance from the moving distance from the start of the movement of the movable part. Travel distance
The third predetermined distance is a method for controlling an electromagnetic actuator, which is a movement distance from the time when the movable part starts to move when the movable part 1 reaches an end point.
コイルと、
前記コイルに電流を供給する電源と、
前記コイルが発生する電磁力により動作する可動部と
を備え、
前記電源は、
互いに直列に接続される第1コンデンサ及び第1サイリスタと、
前記第1コンデンサと第1サイリスタとの直列接続に並列に接続され、互いに直列に接続される第2コンデンサ及び第2サイリスタと
を有する、電磁アクチュエータ。
Coils,
A power supply for supplying current to the coil;
A movable part that operates by electromagnetic force generated by the coil,
The power supply is
A first capacitor and a first thyristor connected in series with each other;
An electromagnetic actuator comprising a second capacitor and a second thyristor connected in parallel to each other in series with the first capacitor and the first thyristor and connected in series with each other.
コイルと、
前記コイルに電流を供給する電源と、
前記コイルが発生する電磁力により動作する可動部と、
前記コイルに直列に接続されるスイッチと
を備え、
前記電源は、互いに直列に接続されるコンデンサ及びサイリスタを有する、電磁アクチュエータ。
Coils,
A power supply for supplying current to the coil;
A movable part that operates by electromagnetic force generated by the coil;
A switch connected in series to the coil,
The power source is an electromagnetic actuator having a capacitor and a thyristor connected in series with each other.
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