JPH075611Y2 - 電磁装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、フラットな動作力が得られる電磁装置に関す
るものである。

B.考案の概要 本考案は、筒状励磁コイル中に挿通される可動鉄心を上
記励磁コイルの付勢によって直線駆動する電磁装置にお
いて、上記励磁コイルの一方開口端に設けられた固定鉄
心に一方端が接離される可動鉄心の他方端部に小径部を
形成し、上記励磁コイルの他方開口端に可動鉄心の段部
を接離させる補助固定鉄心を設けることにより、最大負
荷以上の磁気吸引力で可動鉄心の動作性能を補償するこ
とが可能となり、操作電圧や負荷曲線に依存しない安定
した動作が得られ、かつ可動鉄心の衝撃力を良好に緩和
できるようにしたものである。

C.従来の技術 周知のように励磁コイルの励磁により可動鉄心を直線方
向に動作させる電磁装置として、第２図に示すように筒
状の励磁コイル21の中空部に可動鉄心22を可動自在に設
けるとともに、この可動鉄心22の一端に操作桿23を設
け、上記励磁コイル21を磁気ヨーク24で囲み、操作桿23
を励磁コイル21の一方開口部に設けた固定鉄心25に貫通
させて、可動鉄心22の可動に応じて操作桿23により負荷
を駆動するようにしたものがある。

この電磁装置は、励磁コイル21を励磁することにより固
定鉄心25と可動鉄心22との間に磁気吸引力が作用し、固
定鉄心25に可動鉄心22が吸引される。この可動鉄心22の
動作速度は操作電圧に依存し、第３図の実線で示す特性
を有する。この特性によれば、操作電圧に比例して動作
速度が上がるため、操作電圧の許容変動幅の下限電圧で
可動鉄心22の動作性能を補償した場合、操作電圧の許容
変動幅の上限電圧において、可動鉄心22が加速されて固
定鉄心25に過大な機械的衝撃力が加わる。

ところが、実際の使用状態においては可動鉄心22に負荷
が連結されるために、可動鉄心22の動作速度は負荷曲線
に依存することになる。例えば、この電磁装置を遮断器
等の開閉機器の投入用電磁石として用いた場合、固定鉄
心25と可動鉄心22間のギャップＸが最大の時には負荷は
小さく、可動鉄心22が図示左方向に移動しギャップＸの
中間位に達した時に負荷が急激に増大する。

このように可動鉄心22が充分に加速されていない状態で
負荷が急激に増大すると、負荷急増位置にて可動鉄心22
の動作速度が極度に低下する。このため、一定速度の運
動が必要な開閉機器に用いる場合には、負荷特性を変更
したり、可動鉄心22の質量を増して慣性力を大きくする
などの対策が必要となる。

D.考案が解決しようとする課題 従来技術の電磁装置は可動鉄心22の動作速度が操作電圧
に依存するために、操作電圧の許容変動幅の上限電圧に
おいて過大な機械的衝撃力が発生するおそれがあり、こ
れにより電磁装置および駆動される負荷側機構部の機械
的寿命が低下する問題がある。しかも、この電磁装置は
可動鉄心22の動作速度が負荷曲線に依存するため、負荷
が急増すると可動鉄心22の動作速度が極度に低下し動作
が不安定になる問題がある。

また一定速度の運動が必要とされる遮断器等において
は、最大負荷時に安定した動作速度が得られるように負
荷特性を変更したり、一定の動作速度が得られるように
可動鉄心22の質量を増やすなどの対策が必要とされてい
る。ところが、このような対策を行うと、消費電力が増
えるとともに小形軽量化を図るうえで不利になるなどの
２次的な問題が発生し得策ではない。

本考案は上記の問題点に着目してなされたもので、操作
電圧や負荷曲線に依存しない安定した動作力が得られ、
かつ可動鉄心の衝撃力を良好に緩和し得る電磁装置を提
供することを目的とする。

E.課題を解決するための手段 本考案は上記目的を達成するために、筒状の励磁コイル
と、この励磁コイルの一方開口端に設けられた固定鉄心
と、この固定鉄心に一方端が接離されるように上記励磁
コイルの中空部に可動自在に設けられ他方端部に小径部
を形成した可動鉄心と、上記励磁コイルの他方開口端に
設けられ上記可動鉄心の小径部が挿通されその段部が接
離される補助固定鉄心と、上記励磁コイルを囲むように
設けられた磁気ヨークにより電磁装置を構成する。

F.作用 補助固定鉄心に可動鉄心の段部が接触しているときに
は、その間の磁気抵抗が固定鉄心と可動鉄心との間の磁
気抵抗に比べて充分に小さくなるために、補助固定鉄心
側に作用する磁気吸引力により可動鉄心は補助固定鉄心
に磁気吸引されて保持される。この状態において、操作
電圧を徐々に上げ固定鉄心側に最大負荷を上回る磁気吸
引力が発生する操作コイル電流が流れると、補助固定鉄
心と可動鉄心との間を透過する磁束が飽和し、補助鉄心
側の磁気吸引力が抑制される。それ以後は、固定鉄心側
の磁気吸引力だけが増大し、補助固定鉄心側の磁気吸引
力に抗して固定鉄心側の磁気吸引力により可動鉄心は固
定鉄心に磁気吸引される。

G.実施例 以下、本考案を第１図に示す実施例に基づいて説明す
る。

第１図は本考案の一実施例を示す概略的構成図であり、
本図において１は絶縁銅線等を円筒状に巻装した励磁コ
イルで、この励磁コイル１の中空部には、円柱状の基部
2aに段部2bを介して小径部2cを一体に形成してなる可動
鉄心２が可動自在に設けらえている。この可動鉄心２の
基部端面2dと相対向する励磁コイル１の一方開口端に固
定鉄心３が設けられ、また段部2bと相対向する励磁コイ
ル１の他方開口端に補助固定鉄心４が設けられている。
この補助固定鉄心４の透孔に可動鉄心２の小径部2cを挿
通させる。この場合、固定鉄心３の磁極面を補助固定鉄
心４の磁極面に比べて大きく設定し、かつ操作コイル電
流が規定値以上になったとき、補助固定鉄心４を透過す
る磁束が飽和するように補助固定鉄心４の磁極面積を設
定する。すなわち、固定鉄心３側に最大負荷を上回る磁
気吸引力が発生する操作コイル電流が流れたときに、補
助固定鉄心４を透過する磁束が飽和するように設計す
る。図示例では、励磁コイル１の周囲に設けられた磁気
ヨーク５の両端を励磁コイル１の端面に延出し、この延
出部5a,5bに上述の固定鉄心３と補助固定鉄心４を一体
に形成したが、組立が容易になるように固定鉄心３と補
助固定鉄心４を別体に形成するとよい。

一方、可動鉄心２の基部端面2dには、固定鉄心３の透孔
より外部に導出させ、図示しない負荷に連結される操作
桿６が一体に形成されている。

次に、この実施例の作用を説明する。

第１図に示すように、可動鉄心２の段部2bが補助固定鉄
心４に接触した状態で励磁コイル１を励磁すると、磁気
ヨーク5,固定鉄心3,基部2a,補助固定鉄心４からなる磁
気回路にφ₁の磁束が透過され、また磁気ヨーク5,固定
鉄心3,基部2a,小径部2c,補助固定鉄心４からなる磁気回
路にφ₂の磁束が透過される。動作前は補助固定鉄心４
に可動鉄心２の段部2bが接しているために、段部2bと補
助固定鉄心４との間のギャップＧによる磁気抵抗は基部
2aと固定鉄心３との間のギャップＸによる磁気抵抗に比
べて非常に小さくなる。この状態で励磁コイル１を励磁
すると、操作コイル電流が規定の電流値に達するまでの
間は、補助固定鉄心４側に作用する磁気吸引力の方が固
定鉄心３側に作用する磁気吸引力よりも大きくなる。こ
の補助固定鉄心４側に作用する磁気吸引力により、可動
鉄心２は固定鉄心３側の磁気吸引力に抗して補助固定鉄
心４に磁気吸引され図示位置に保持される。

この状態から操作電圧を徐々に上げ励磁コイル１に流れ
る操作コイル電流が規定値に達すると、補助固定鉄心４
と可動鉄心２の段部2bとの間を透過する磁束φ₁が飽和
し、補助固定鉄心４側の磁気吸引力が抑制される。この
とき、固定鉄心３側に最大負荷を上回る磁気吸引力が発
生する。そして、操作コイル電流が規定値以上になる
と、磁束φ₁＋φ₂により固定鉄心３側に作用する磁気吸
引力のみが増大し、可動鉄心２は図示左方向へと動きだ
す。このとき、ギャップＸが小さくなるにしたがってギ
ャップＸの磁気抵抗は減少し、ギャップＧが大きくなる
にしたがってギャップＧの磁気抵抗は増大するために、
可動鉄心２の動作はは磁束φ₂による磁気吸引力により
支配されることになる。これにより、可動鉄心２は補助
固定鉄心４側の磁気吸引力に抗して固定鉄心３に磁気吸
引される。

一方、この電磁装置を遮断器等の開閉機器の投入用電磁
石として用いた場合、可動鉄心２が図示左側方向に移動
しギャップＸの中間位に達したときに、操作桿６を介し
て可動鉄心２に負荷が加わることになる。このとき、ギ
ャップＸが小さくなり、固定鉄心３側に作用する磁気吸
引力が最大負荷を充分に上回るために、可動鉄心２の動
作速度は負荷急増位置で極度に低下することなくスムー
ズな動作となる。

したがって、このような構成によれば、固定鉄心３側の
磁気吸引力が最大負荷に達するまで補助固定鉄心４側の
磁気吸引力で保持させておくことにより、可動鉄心２を
最大負荷以上の磁気吸引力で動作させることが可能とな
る。また、規定値を越える一定の操作コイル電流によ
り、動作性能を補償することができる。これにより、第
３図破線で示すように、動作速度がフラットで操作電圧
の変動や負荷曲線に依存しない安定した特性を得ること
ができるため、一定速度の運動が必要とされる遮断器等
の投入特性が安定し機器の信頼性を向上することができ
るとともに、過大な機械的衝撃力を受けることがなく機
械的寿命を向上させることができる。

また、可動鉄心２の段部2bと相対向する励磁コイル１の
他方開口端に補助固定鉄心４を設けることにより、従来
のように負荷特性を変更したり、また可動鉄心の質量を
増やすなどの特別の対策が不要となるため、小形軽量化
を容易に図り得るととに価格的にも安価にできる。

なお、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、
要旨を変更しない範囲において種々変形して実施するこ
とができる。

H.考案の効果 以上に述べたように本考案によれば、最大負荷を上回る
磁気吸引力が発生する一定の操作コイル電流により可動
鉄心の動作性能を補償することが可能となり、操作電圧
や負荷曲線に依存しない安定した動作力が得られる。ま
た、可動鉄心の動作速度をほぼ一定にすることができる
ので、可動鉄心の衝撃力を良好に緩和することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す概略的構成図、第２図
は従来の電磁装置を示す概略的構成図、第３図は本考案
および従来の電磁装置を説明するための特性図である。 １……励磁コイル、２……可動鉄心、2a……基部、2b…
…段部、2c……小径部、2d……基部端面、３……固定鉄
心、４……補助固定鉄心、５……磁気ヨーク、5a,5b…
…延出部、６……操作桿。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状の励磁コイルと、この励磁コイルの一
   方開口端に設けられた固定鉄心と、この固定鉄心に一方
   端が接離されるように上記励磁コイルの中空部に可動自
   在に設けられ他方端部に小径部を形成した可動鉄心と、
   上記励磁コイルの他方開口端に設けられ上記可動鉄心の
   小径部が挿通されその段部が接離される補助固定鉄心
   と、上記励磁コイルを囲むように設けられた磁気ヨーク
   とを具備したことを特徴とする電磁装置。