专利名称：电磁操作开闭装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁操作开闭装置，特别涉及具有被电磁铁驱动而自 由接离的电极、并通过使该电极接触/隔离从而进行一对电极的开极(opened) /闭极(closed)的动作的电磁操作开闭装置。
技术背景在以往的电磁操作开闭器中，在电容器驱动的情况下，通过从电 容器对电磁操作器(电磁线圏)放电，而使电磁操作器产生电磁力来 进行驱动(例如参照专利文献l)。专利文献1:日本特开2005 - 44612号<^才艮(12页39行~ 13页 14行、图8、 9)以往的电磁操作方式开闭器具有下述问题点。在以往的电磁操作方式开闭器中，在真空阀(valve)的包括可 动接点部的可动部存在重量变更的情况下，由于重量变更，真空阀成 为规格外的速度。另外，存在如下的问题点即使改变电容器充电容 量或充电电压来调节速度，例如在可动部的重量降低的情况下，为了 抑制闭极动作速度上升而需要降低电容器充电容量或充电电压，在通 过该降低来压缩压力弹簧的定时(timing)发生通电电流不足，导致 发生闭极不良(参照图2的标号101以及A:通电电流量的不足)。另外，电磁操作器(电磁线圏)的驱动特性是按照从规定的真空 阀中要求的驱动条件来设计的，所以存在无法与使用了其它真空阀的 电磁操作开闭器将电磁操作共用化而降低成本这样的问题点。发明内容本发明是为了解决上述问题点而完成的，其目的在于得到一种如下的电磁操作开闭装置通过进行电容器容量和电阻值的调节，能够 调整通电电流特性，抑制由开闭器可动部的重量变更引起的闭极速度 上升。本发明是一种电磁操作开闭装置，具备开闭器；电磁操作器， 具备与上述开闭器的可动接点连结的可动铁芯、固定设置在上述可动 铁芯的外周部的固定铁芯、及配置于固定铁芯的上述可动铁芯驱动用 的线圏，通过上述可动铁芯的驱动对上述开闭器进行开闭驱动；以及 驱动电源装置，用于通过向上述线圈通电而驱动电磁操作器，该电磁 操作开闭装置的特征在于，上述驱动电源装置具备积蓄用于对上述线 圏进行通电的电荷的电容器，上述电磁操作开闭装置具备在将上述线 圏与上述电容器进行连接的用于闭极动作的电流所流过的路径上与 上述电容器串联地连接的电阻。本发明的电磁操作开闭装置具备开闭器；电磁操作器，具备与 上述开闭器的可动接点连结的可动铁芯、固定设置在上述可动铁芯的 外周部的固定铁芯、及配置于固定铁芯的上述可动铁芯驱动用的线 圏，通过上述可动铁芯的驱动对上述开闭器进行开闭驱动；以及驱动 电源装置，用于通过向上述线圏通电而驱动电磁操作器，其中，上述 驱动电源装置具备积蓄用于对上述线圈进行通电的电荷的电容器，上 述电磁操作开闭装置具备在将上述线圏与上述电容器进行连接的用 于闭极动作的电流所流过的路径上与上述电容器串联地连接的电阻， 因此，通过进行电容器容量与电阻值的调节，能够调整通电电流特性， 抑制由开闭器可动部的重量变更引起的闭极速度上升。
图l是示出本发明的实施方式l的电磁操作开闭装置的结构的结构图。图2是示出本发明的实施方式1的闭极动作时的通电电流特性的 说明图。
具体实施方式
实施方式1.
图l是示出本发明的实施方式l中的作为电磁操作开闭装置的真空遮断器的结构的图。如图1所示，将本实施方式的电磁操作开闭装
置大致划分时由真空阀3、电磁操作电磁铁10和驱动电源装置20构成。
作为开闭器的真空阀3构成为在真空的收容器中收容有开闭接点5。开闭接点5由在图1的下方固定配置的固定接点5a、以及相对该固定接点5a在图1的上下方向(以下设为轴向)上隔开规定间隙而对向配置的可动接点5b构成。在可动接点5b中，在未与固定接点5a对向的一侧的轴向的端部粘接有驱动杆7，利用该驱动杆7使可动接点5b在轴向上水平移动。这样，由可动接点5b和驱动杆7构成可动部6。该可动部6经由压力弹簧8以及弹簧支承物(spring bearing)9，与电磁操作电磁铁10的可动铁芯16连结。另外，压力弹簧8被配置在弹簧支承物9上，它们被设置在真空阀3与电磁操作电磁铁10之间的间隙中。通过压力弹簧8，确保可动接点5b与固定接点5a的接触压力。
电磁操作电磁铁10具有闭极用线圏13、开极用线圏14、可动铁芯16和永久磁铁17。由强磁性材料形成的可动铁芯16经由驱动杆7，与真空阀3的可动接点5b连结。另外，在可动铁芯16的外周部，固定设置有圆筒状的永久磁铁17而作为固定铁芯。而且，对于永久磁铁17配置作为可动铁芯驱动用电磁线圏的闭极用线圏13以及开极用线圏14，并巻绕成圓环状。如图l所示，在轴向上隔开规定的间隔而排列配置了闭极用线圈13以及开极用线圏14。因此，在闭极用线圏13以及开极用线圏14的轴向的各中心部，在轴向上配置了可动铁芯16。可动铁芯16构成为形成细的圆柱型，被插入到圆筒状的永久磁铁17内，通过闭极用线圏13以及开极用线圈14的驱动，在永久磁铁17内在轴向上水平移动。电磁操作电磁铁10如上所述构成，通过可动铁芯16的驱动，进行作为开闭器的真空阀3的开闭驱动。另外，在本实施方式中，对圆筒状的电磁操作电磁铁IO的结构进行了说明，但不限于该情况，电磁操作电磁铁10只要是通过闭极用线圏13或开极用线圈14在直线方向上驱动可动4失芯16的部件即可，例如也可以使用日本特开2004 - 288502号公报中记载的电磁操作电磁铁。
驱动电源装置20具有积蓄用于对上述电磁操作电磁铁10的闭极用线圈13以及开极用线圏14进行通电的电荷的闭极用电容器23和开极用电容器24。利用充电装置51对这些闭极用电容器23和开极用电容器24进行充电。驱动电源装置20的闭极用电容器23通过连接线25与电磁操作电磁铁10的闭极用线圈13连接。在连接线25上设置有闭极指令开关33和电阻63。另夕卜，驱动电源装置20的开极用电容器24通过连接线26与电磁操作电磁铁10的开极用线圈14连接。在连接线26上设置有开极指令开关34和电阻64。另夕卜，闭极用电容器23、闭极用线圏13和电阻63成为所谓的串联连接的电路结构。另外，同样地，开极用电容器24、开极用线圏14和电阻64成为所谓的串联连接的电路结构。另外，如图1所示，从充电电路51对电容器23、 24进行充电的路径和从电容器23、 24对线圏13、 14进行通电的路径成为一部分^皮共用的电流路径，但电阻63、 64在用于将线圏13、14与电容器23、 24进行连接的闭极动作用的电流所流过的专用的路径中，与电容器23、 24串联连接。驱动电源装置20通过向闭极用线圏13以及开极用线圏14通电，而驱动作为电磁操作器的电磁操作电磁铁10。
接下来，对真空阀3的开闭动作进行说明。在图1中，驱动电源装置20的闭极用电容器23以及开极用电容器24通过充电装置51，始终被充电为规定的电压。在图1所示的可动接点5b为开极的状态下，当闭合闭极指令开关33时，充电到闭极用电容器23中的电荷被供给到闭极用线圈13。于是，通过流过闭极用线圏13的电流，在轴向上向图1的下方驱动可动铁芯16，经由压力弹簧8以及驱动杆7使可动接点5b接触固定接点5a而设为闭极。此时，在可动接点5b接触到固定接点5a之后，压力弹簧8被进一步压缩，成为通过被压缩的压力弹簧8确保接点5a、 5b之间的接触压力的状态，通过安装在可动铁芯16周围的永久磁铁17的磁通来维持该状态，成为闭极状态。
在该闭极状态下，闭合开极指令开关34而提供开极指令时，充电到开极用电容器24中的电荷被供给到开极用线圏14，通过流过开极用线圏14的电流，在轴向上向图1的上方驱动可动铁芯16。在可动铁芯16开始向上方移动时，最初只是被压缩的压力弹簧8伸展，而可动接点5b以及真空阀3—侧的驱动杆7不移动。之后，在可动铁芯16进一步向上方移动时，可动接点5b、驱动杆7、压力弹簧8、弹簧支承物9以及可动铁芯16成为一体而向上方移动，可动接点5b从固定接点5a离开，通过安装在可动铁芯16周围的永久磁铁17的》兹通来维持该状态，成为开极状态。
此处，以闭极动作时为例子，参照图1以及图2，说明电阻63的效果。另外，在图2中，横轴是时间，纵轴是电流，另外，100是轻量化前的电流波形，101是通过轻量化后的以往的静电容量降低来调整速度时的电流波形，102是通过本实施方式的轻量化后的静电容量增加、电阻增加来调整速度时的电流波形。
1.在真空阀3的包括可动接点5b的可动部6的重量通过设计变更而轻量化的情况下，在与以往相同的电路条件下，关于由电磁操作电磁铁10产生的吸引力，在驱动开始时产生与轻量化前相同的力，所以可动部6比轻量化前更高速地进行移动。根据情况，成为规格范围外的速度。为了抑制该速度，考虑降低闭极用电容器23的充电电压V或容量C，但在该情况下，闭极用电容器23中积蓄的电荷量Q根据Q-CV的关系而降低。由于电荷量Q减少，所以一般情况下，从通电开始起经过某固定时间后的闭极动作途中的电流量减少(参照图2的A)。
另 一方面，在希望将压力弹簧8的发生荷重设为一定的设计条件下，在压缩压力弹簧8的时刻所需的电磁操作电磁铁10中发生的吸引力成为一定，所以在该时刻要求的电流量与轻量化前大致相同(参照图2的B)。因此，在通过降低闭极用电容器23的充电电压V或容量C而降低闭极速度时，在压缩压力弹簧8的时刻电磁操作电磁铁IO中发生的吸引力不足，所以无法实现闭极。在该情况下，为了增大闭极用电容器23的静电容量C从而使闭极用电容器23与电磁操作电磁铁10的闭极用线圈13进行闭极动作，而向通电路径以所谓串联连接的电路结构插入电阻63时，可调节电阻63以能够抑制闭极动作开始前的电磁操作电磁铁10的闭极用线圏13中通电的电流量I，所以能够将闭极速度设定为与可动部6的轻量化前大致相同的值(参照图2的102 )。
另外，电荷量Q根据Q-CV的关系而增大，所以如果闭极速度与轻量化前相同，则以与轻量化前大致相同的时间达到压缩压力弹簧8的定时。如果电流量I比轻量化前少，且直到到达压缩压力弹簧8的定时为止的经过时间t与轻量化前大致相同，则根据I-dQ/dt的关系，所消耗的电荷量Q比轻量化前小。电磁操作电磁铁10与轻量化前相同，且闭极速度大致与轻量化前相同，因此也可以认为由电磁操作电磁铁IO的驱动引起的闭极用线圈13的电感L的变化大致相同。
由此，在压缩压力弹簧8的定时，与轻量化前相比，电荷量Q以及电压V成为更大的值。由于压缩压力弹簧8的定时的电荷量Q以及电压V能够成为比轻量化前大的值，所以如果将闭极用电容器23的容量C和电阻63的值调节为合适的值，则能够在压缩压力弹簧8的定时确保与轻量化前相同的通电电流量，能够用电磁操作电磁铁10产生可压缩压力弹簧8的吸引力，可防止闭极不良。因此，即使发生了可动部6的重量变更等设计变更，也可以^^用同 一电磁操作电磁铁IO、同一驱动电源装置20简单地通过变更电容器容量、电阻从而进行对应。无需开发新的电磁操作电磁铁IO、驱动电源装置20。
2.开闭动作时的特性是主要从真空阀3要求的性能，针对每个电压、电流容量、以及每个机种，决定开极速度范围、闭极速度范围、压力条件。因此，设计电磁操作电磁铁IO，使得能够满足从真空阀3要求的开极速度范围、闭极速度范围、压力条件。在将该电磁操作电磁铁10例如应用于不同种类的真空阀(以下设为真空阀3b)中的情
8况下，特别在闭极速度条件与真空阀3相同、且真空阀3b—方的仅 压力条件高于真空阀3的情况下，不用提高驱动开始时的电流值，而 需要增大在压缩上述压力弹簧8时闭极用线圏中通电的电流值。通过 增大闭极用电容器23的容量，并增大电阻63的值，从而按照上述记 载的方法，不用提高驱动开始时的电流值，而能够增大压缩压力弹簧 8时闭极用线圏中通电的电流值。
如上所述，本发明的实施方式1中的电磁操作开闭装置构成为在 将闭极用线圏13以及开极用线圏14与闭极用电容器23以及开极用 电容器24进行连接的用于闭极动作的电流所流过的路径中，以与闭 极用电容器23以及开极用电容器24串联的形式分别连接了电阻63、 64，所以通过调节闭极用电容器23的容量和电阻63的值(和/或开极 用电容器24的容量和电阻64的值)，即^f吏发生了可动部6的重量变 更等设计变更，也可以使用同一电磁操作电磁铁IO、同一驱动电源装 置20简单地通过变更电容器容量、电阻来调节开闭特性并进行对应。 由此，无需开发新的电磁操作电磁铁10、驱动电源装置20。另外， 由于能够用同一电磁操作电磁铁IO来对应其它机种的真空阀3，所以 能够实现电磁操作电磁铁10的共用化，能够通过量产效果实现电磁 操作电磁铁10的低成本化。另外，即使在驱动电源电路20中，也可 以仅通过变更配置在外部的电容器以及电阻来进行对应，因此能够通 过量产效果实现驱动基板电路20的低成本化。
如上所述，本发明的实施方式1中的电磁操作开闭装置具备开闭 接点5 (开闭器)以及对该开闭接点5进行开闭驱动的电磁操作电磁 铁10 (电磁操作器)，电磁操作电磁铁10具备永久磁铁17 (固定铁 芯)、线圈13、 14、以及与开闭接点5的可动接点5b连结的可动铁 芯16，具备通过对线圏13、 14进行通电来驱动可动^^芯16、并积蓄 对线圏13进行通电的电荷的电容器23、 24，为了驱动可动铁芯16， 具备与从电容器23、 24向线圏13、 14进行通电的路径串联连接的电 阻63、 64，因此，通过该结构，能够用同一电磁操作器来驱动各种设 计的开闭器。即，根据本发明，通过在从电容器向电磁操作装置的主要的通电路径中串联地排列电阻，能够得到以下两个效果。
1. 由于能够调节通电电流特性，所以特别是在闭极动作中，对
于由真空阀3的包括可动接点部的可动部件的重量变更、特别是重量 降低引起的闭极速度的上升，通过调节电容器容量的增大和电阻值的 增大量而能够调整通电电流值，所以不用变更驱动基板电路、电磁操 作电磁铁的设计而能够满足真空阀的要求规格。
2. 对于每个真空阀3中要求的驱动特性，能够得到合适的通电 电流特性。具体而言，能够与从真空阀的开闭特性要求的压力弹簧、 释放弹簧条件、开闭速度对应地，根据通电电流特性来调节电磁操作 装置的电磁力特性。
另外，对于开闭接点5，具备用于确保可动接点5b和固定接点 5a的接触压力的压力弹簧8，所以能够用同一电磁操作电磁铁10驱 动各种设计的开闭接点(开闭器)。另外，在上述实施方式中，对使 用压力弹簧8的例子进行了说明，但不限于该情况，也可以使用提高 可动接点5b的开极速度的释放弹簧，或者也可以具备压力弹簧8以 及释放弹簧中的至少一方或双方。在任一情况下都同样地能够得到可 用同一电磁操作电磁铁10驱动各种设计的开闭器这样的效果。
另外，具备对电容器23、 24进行充电的充电电路51，具备从充 电电路51对电容器23、 24进行充电的路径，具备将从充电电路51 对电容器23、 24进行充电的路径与从电容器23、 24对线圏13、 14 进行通电的路径共用的电流路径，具备与从电容器23、 24对线圏13、 14进行通电的专用的路径串联地连接的电阻63、 64，所以能够降低 充电时的由电阻引起的损失。
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权利要求
1. 一种电磁操作开闭装置，具备开闭器；电磁操作器，具备与上述开闭器的可动接点连结的可动铁芯、固定设置在上述可动铁芯的外周部的固定铁芯、及配置于固定铁芯的上述可动铁芯驱动用的线圈，通过上述可动铁芯的驱动对上述开闭器进行开闭驱动；以及驱动电源装置，用于通过向上述线圈通电而驱动电磁操作器，该电磁操作开闭装置的特征在于，上述驱动电源装置具备积蓄用于对上述线圈进行通电的电荷的电容器，上述电磁操作开闭装置具备在将上述线圈与上述电容器进行连接的用于闭极动作的电流所流过的路径上与上述电容器串联地连接的电阻。
2. 根据权利要求l所述的电磁操作开闭装置，其特征在于， 上述开闭器具备用于确保上述可动接点与上述固定接点的接触压力的压力弹簧、以及用于提高上述可动接点的开极速度的释放弹簧 中的至少一方或双方。
3. 根据权利要求1或2所述的电磁操作开闭装置，其特征在于， 上述驱动电源装置还具备用于对上述电容器进行充电的充电电路，从上述充电电路对上述电容器进行充电的路径与从上述电容器 对上述线圏进行通电的路径共用着一部分，上述电阻与从上述电容器对上述线圏进行通电的专用的路径串 联地连接。
全文摘要
具备开闭器(5)、驱动开闭接点的电磁操作电磁铁(10)和用于驱动电磁操作电磁铁的驱动电源装置(20)，电磁操作电磁铁(10)具有与开闭接点(5)的可动接点(5b)连结的可动铁芯(16)、可动铁芯(16)外周部的固定铁芯(17)、和针对可动铁芯(16)及固定铁芯(17)卷绕的线圈(13、14)，电磁操作电磁铁(10)通过对线圈(13、14)通电而驱动可动铁芯(16)，并且具备积蓄用于对线圈(13、14)通电的电荷的电容器(23、24)。在将电容器(23、24)与电磁操作电磁铁(10)的线圈(13、14)连接的用于闭极动作的电流所流过的路径上串联排列电阻(63、64)，通过电容器容量和电阻值的调节，调整向电磁操作电磁铁(10)的通电电流特性。
文档编号H01H33/59GK101523535SQ200780036188
公开日2009年9月2日 申请日期2007年2月23日 优先权日2006年9月28日
发明者丸山昭彦, 矢野知孝, 金太炫 申请人:三菱电机株式会社