專利名稱：開關裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過電磁驅(qū)動進行電極的開關動作的開關裝置。
圖24是平成8年電氣學會產(chǎn)業(yè)應用部門全國大會發(fā)言第260號《新型高速開關的開關動作特性》所示的、利用電磁排斥的第一現(xiàn)有技術例子的開關裝置概要結構圖，圖24(a)表示閉合狀態(tài)，圖24(b)表示斷開狀態(tài)。
該開關裝置設有由可自由連接和斷開的固定電極6和可動電極5構成的開關部1；排斥板2，固定在連接可動電極5的可動軸4的中間部分；斷開用線圈3a，在排斥板2的軸線方向上在配置于可動電極5側(cè)的排斥板2上感應電流；閉合用線圈3b，使排斥板2介于中間而與斷開用線圈3a相對設置，在排斥板2上感應電流。斷開用線圈3a和閉合用線圈3b連接未圖示的產(chǎn)生磁場用的電流源。
可動電極5和固定電極6連接端子7、7，端子7、7連接各電路。而且，在與可動電極5相反側(cè)的可動軸4端部設有用于閉合時在可動電極5和固定電極6之間取得接觸壓力的投入接觸壓力彈簧8a、8b和運動開關部1開關的輔助開關9。
圖25示出上述投入接觸壓力彈簧8a、8b的載重特性及其合成載重。圖中，40為投入接觸壓力彈簧8a的載重特性，41為投入接觸壓力彈簧8b的載重特性，42為投入接觸壓力彈簧8a、8b的合成載重。配置各投入接觸壓力彈簧8a、8b，使合成載重42從中間位置到閉合位置的撓曲范圍中在閉合方向產(chǎn)生載重，從中間位置到斷開的撓曲范圍中在斷開方向得到載重。
下面，說明上述結構的開關裝置的斷開動作。
在圖24(a)的閉合狀態(tài)下，一旦脈沖電流流過斷開用線圈3a則產(chǎn)生磁場。由此，在排斥板2上產(chǎn)生感應電流，以產(chǎn)生在抵消斷開用線圈3a產(chǎn)生的磁場方向上的磁場。通過斷開用線圈3a產(chǎn)生的磁場與排斥板2產(chǎn)生的磁場的相互作用，排斥板2受到相對線圈3a的電磁排斥力。通過該電磁排斥力，固定排斥板2的可動軸4和可動電極5在排斥方向動作。然后，圖25中，隨著從閉合位置向中間位置投入接觸壓力彈簧8a、8b的撓曲量變化，載重特性42減少，一旦越過中間位置，載重特性42成為斷開方向的載重，投入接觸壓力彈簧8a、8b的撓曲量為斷開位置，開關部1如圖24(a)所示保持斷開狀態(tài)。
下面說明開關裝置的閉合動作。
在圖24(b)的斷開狀態(tài)下，一旦脈沖電流流過閉合用線圈3b則產(chǎn)生磁場。由此，在排斥板2上產(chǎn)生感應電流，排斥板2受到相對閉合用線圈3b的電磁排斥力。通過該電磁排斥力，固定排斥板2的可動軸4和可動電極5在排斥方向動作。然后，圖25中，隨著從斷開位置向中間位置投入接觸壓力彈簧8a、8b的撓曲量變化，載重特性42增加，一旦越過中間位置，載重特性42成為閉合方向的載重，投入接觸壓力彈簧8a、8b的撓曲量為閉合位置，開關部1如圖24(a)所示成為閉合狀態(tài)。
圖26示出例如日本實開昭58-103114號公報所述的第二現(xiàn)有技術例子的開關裝置主要部件的柱塞形電磁鐵的槽結構。
圖中，在可動軸100的前端部固定由磁性材料構成的可動體101。在可動體101的片側(cè)固定板簧106。可動體101通過空隙部104相對磁性材料構成的固定體102。在固定體102周圍設置用鐵心105包圍的線圈103。
圖27是圖26固定體102的側(cè)視圖，圖28是固定體102結構部件的截面圖。
固定體102通過重疊分別形成槽110的第一圓筒部107、第二圓筒部108及第三圓筒部109而構成。
下面說明上述結構的開關裝置的動作。
一旦電流流過線圈103則產(chǎn)生磁場，所產(chǎn)生的磁場通過固定體102、空隙部104過渡到可動體101，然后通過鐵心105返回固定體102形成閉合磁路。這時，由于可動體101與固定體102之間產(chǎn)生磁場的相互作用，從而產(chǎn)生電磁吸引力。通過該電磁吸引力，反抗板簧106的彈性力，而移動與可動體101成一體的可動軸100。然后，例如在該可動軸100前端部連接的可動電極(未圖示)離開固定電極(未圖示)，開關裝置的接點斷開。
一旦切斷線圈103的電流，固定體102被去磁，由于板簧106的彈性力，與可動體101成一體的可動軸100返回原位置，開關裝置的接點閉合。
這種開關裝置，一般產(chǎn)生磁場時在可動體101、固定體102及鐵心105產(chǎn)生感應電流，該感應電流以阻礙磁路的方向產(chǎn)生磁場。特別是，可動體101與固定體102上產(chǎn)生的渦流阻礙上述電磁吸引力的快速產(chǎn)生，成為延遲可動軸100動作的主要因素。該例中，為了抑制渦流，將固定體102作成由第一至第三圓筒部107、108、109構成的層疊結構，且形成槽110確保提高電磁力的高速性。
第一現(xiàn)有技術例子的開關裝置中，由于排斥板2產(chǎn)生的感應電流的磁場比由電氣回路直接供給電流產(chǎn)生的磁場小，通過線圈產(chǎn)生的磁場與該感應產(chǎn)生的磁場的相互作用產(chǎn)生的電磁排斥力小，開關動作需要高能量，存在向斷開用線圈3a、閉合用線圈3b或各線圈3a、3b供給電流的電源大型化的問題。
第二現(xiàn)有技術例子開關裝置中，固定體102是形成槽110的層疊結構，存在結構復雜、制作困難成本高的問題。而且，在線圈103通過電流產(chǎn)生磁場時固定體102不感應渦流，而可動體101中產(chǎn)生感應電流，該感應電流在抵消所產(chǎn)生磁場的方向產(chǎn)生磁場。因此，空隙部104產(chǎn)生的磁場比固定體和可動體上分別直接供給電流產(chǎn)生的磁場小，于是，由產(chǎn)生的磁場相互作用引起的可動體101與固定體102之間的電磁吸引力小，動作速度慢，有時為了加快動作速度，必須實現(xiàn)線圈大型化、供給線圈脈沖電流的電源大型化，存在全體裝置必須大型化的問題。
本發(fā)明以解決上述問題為課題，目的在于獲得在減小開關動作所需能量的同時將驅(qū)動電源小型化、全體裝置小型化的開關裝置。
本發(fā)明的方案1涉及的開關裝置，包括由可自由連接和斷開的固定電極和可動電極構成的開關部；與該可動電極一起運動的可動軸；具有固定在該可動軸上的磁性體及包圍該磁性體外側(cè)的可動線圈的可動部；以及相對該可動部設置的、具有在所述可動軸上自由滑動的磁性體和包圍該磁性體外側(cè)的固定線圈的固定部；通過在所述可動線圈和所述固定線圈流動勵磁電流而產(chǎn)生作用于可動線圈與固定線圈之間的電磁力，由此移動所述可動部和所述可動軸，可連接、斷開所述固定電極與所述可動電極。
本發(fā)明的方案2所涉及的開關裝置中，設有包圍可動線圈外側(cè)的磁性體，和包圍固定線圈外側(cè)的磁性體。
本發(fā)明的方案3涉及的開關裝置中，包括由可自由連接和斷開的固定電極和可動電極構成的開關部；與該可動電極一起運動的可動軸；固定在該可動軸上、具有可動線圈和覆蓋該可動線圈的磁性體的可動部；以及相對該可動部而設置、具有可動線圈和覆蓋該可動線圈的磁性體的固定部；通過在所述可動線圈和所述固定線圈流動勵磁電流而產(chǎn)生作用于可動線圈與固定線圈之間的電磁力，由此移動所述可動部和所述可動軸，使所述固定電極與所述可動電極可連接、斷開。
本發(fā)明的方案4涉及的開關裝置中，包括向可動線圈和固定線圈提供勵磁電流的電源，和通電方向設定設備，該通電方向設定設備設定從所述電源到所述可動線圈、固定線圈的相應勵磁電流通電方向，使開關部斷開、閉合時在所述可動線圈和所述固定線圈之間產(chǎn)生磁場的相互作用。
本發(fā)明的方案5涉及的開關裝置中，固定部具有相對可動部在軸線方向兩側(cè)分別相對配置、具有磁性體和固定線圈的第一固定部與第二固定部；通電方向設定設備，在開關部斷開時從電源向可動線圈和第一固定部的固定線圈流動勵磁電流的情況下，設定從所述電源向所述第一固定部的固定線圈和所述可動線圈的通電方向，使所述可動線圈與所述第一固定部的固定線圈之間產(chǎn)生磁排斥力，并在所述開關部閉合時從所述電源向所述可動線圈和所述第二固定部的所述固定線圈流動勵磁電流的情況下，設定從所述電源向所述第二固定部的所述固定線圈和所述可動線圈的通電方向，使所述可動線圈與所述第二固定部的所述固定線圈之間產(chǎn)生磁排斥力。
本發(fā)明的方案6涉及的開關裝置中，固定部僅在可動部軸線方向的一側(cè)相對配置，通電方向設定設備，在開關部斷開時從電源向可動線圈和固定線圈流動勵磁電流的情況下，設定從所述電源向所述可動線圈、固定線圈的通電方向，使所述可動線圈與所述固定線圈之間產(chǎn)生磁排斥力，并在所述開關部閉合時在所述可動線圈和所述固定線圈中流動勵磁電流的情況下，設定從所述電源向所述可動線圈、固定線圈的通電方向，使所述可動線圈與所述固定線圈之間產(chǎn)生磁吸引力。
本發(fā)明的方案7涉及的開關裝置，包括由可自由連接和斷開的固定電極和可動電極構成的開關部；與該可動電極一起運動的可動軸；由固定在該可動軸上的電介質(zhì)構成的可動部；以及相對該可動部在軸線方向兩側(cè)分別設置、具有磁性體和固定線圈的第一固定部和第二固定部；通過在所述第一固定部的固定線圈、所述第二固定部的固定線圈中流動勵磁電流而產(chǎn)生作用于所述可動部、第一固定部、第二固定部之間的電磁力，由此移動所述可動部和所述可動軸，使所述固定電極與所述可動電極可連接、斷開。
本發(fā)明的方案8涉及的開關裝置，包括向第一固定部的固定線圈、第二固定部的固定線圈提供勵磁電流的電源；在開關部斷開時從所述電源到所述第一固定部的固定線圈進行通電，使所述第一固定部的固定線圈產(chǎn)生磁場的設定設備；在所述開關部閉合時從所述電源到所述第二固定部的固定線圈進行通電，使所述第二固定部的固定線圈產(chǎn)生磁場的設定設備。
本發(fā)明的方案9涉及的開關裝置中，磁性體為疊加多個層疊板的層疊結構。
本發(fā)明的方案10涉及的開關裝置中，在分別設置在固定部和可動部的至少一方的磁性體表面上形成深溝，通過在磁性體上產(chǎn)生感應電流而降低弱磁場。
本發(fā)明的方案11涉及的開關裝置中，在固定部和可動部的至少一方上分別設置的磁性體，在兩面上交替地配置有從內(nèi)徑側(cè)向外徑側(cè)的槽和從外徑側(cè)向內(nèi)徑側(cè)的槽。
本發(fā)明的方案12涉及的開關裝置，包括由可自由連接和斷開的固定電極和可動電極構成的開關部；與所述可動電極一起運動的可動軸；固定在該可動軸上的可動體；相對該可動體而設置同時相對所述可動軸自由滑動的固定體；利用通電而產(chǎn)生的電磁力來連接、斷開所述固定體與所述可動體的線圈；在所述可動體和所述固定體的至少一方的相對面上形成抑制渦流的槽。
本發(fā)明的方案13涉及的開關裝置中，在相對面上，槽所占的面積比為20％以下。
本發(fā)明的方案14涉及的開關裝置中，在與固定體的相對面垂直的方向延伸的固定體側(cè)面上，形成占固定體全長的1/2-1/4范圍、在軸線方向延伸的槽。
本發(fā)明的方案15涉及的開關裝置中，在與可動體的相對面垂直的方向延伸的可動體側(cè)面上，形成占可動體全長的1/2-1/4范圍、在軸線方向延伸的槽。
本發(fā)明的方案16涉及的開關裝置，可動體截面為I形狀。
本發(fā)明的方案17涉及的開關裝置中，可動體截面為E形狀。
本發(fā)明的方案18涉及的開關裝置中，可動體為與可動軸成一體的截面T形狀。
本發(fā)明的方案19所述的開關裝置中，固定體截面為E形狀。
本發(fā)明的方案20涉及的開關裝置中，固定體為圓筒形狀。
本發(fā)明的方案21涉及的開關裝置中，固定體由分別設置在可動軸穿過中心部的平板形可動體兩面上的第一固定體和第二固定體構成，線圈由設置在所述第一固定體內(nèi)側(cè)的第一線圈和設置在所述第二固定體內(nèi)側(cè)的第二線圈構成。
本發(fā)明的方案22所述的開關裝置中，可動軸與可動體由相同材料一體地形成。


圖1是示出本發(fā)明實施例1開關裝置的主要結構圖，圖(a)示出閉合狀態(tài)，圖(b)示出斷開狀態(tài)。
圖2是示出本發(fā)明實施例1開關裝置整體的結構圖，圖(a)示出閉合狀態(tài)，圖(b)示出斷開狀態(tài)。
圖3示出本發(fā)明實施例1使用的圖1中的斷開用線圈、閉合用線圈、可動線圈與向其供給脈沖電流的電源的接線例子。
圖4示出本發(fā)明實施例1效果分析結果中的電流的時間變化。
圖5示出本發(fā)明實施例1效果分析結果中的電磁力的時間變化。
圖6示出本發(fā)明實施例2開關裝置的主要結構，圖(a)示出閉合狀態(tài)，圖(b)示出斷開狀態(tài)。
圖7示出本發(fā)明實施例3開關裝置的主要結構，圖(a)示出閉合狀態(tài)，圖(b)示出斷開狀態(tài)。
圖8示出本發(fā)明實施例5的開關裝置，圖(a)示出閉合狀態(tài)，圖(b)示出斷開狀態(tài)。
圖9示出本發(fā)明實施例5使用的向圖8中固定線圈和可動線圈供給脈沖電流的電源的接線例子。
圖10示出本發(fā)明實施例6開關裝置的主要結構，圖(a)示出閉合狀態(tài)，圖(b)示出斷開狀態(tài)。
圖11示出本發(fā)明實施例7開關裝置中的磁性體構造。
圖12示出本發(fā)明實施例8開關裝置中的磁性體構造。
圖13示出本發(fā)明實施例9開關裝置中的磁性體構造。
圖14是示出本發(fā)明實施例10開關裝置的主要部件截面圖。
圖15是圖14可動體的斜視圖。
圖16是圖14固定體的斜視圖。
圖17示出本申請發(fā)明人通過暫態(tài)響應電磁場分析求出的電磁吸引力的時間變化。
圖18是槽占可動體和固定體相對面的比例與接點斷開時間的關系圖。
圖19是可動體和固定體周邊側(cè)面的槽的長度與可動體和固定體之間磁吸引力的關系圖。
圖20是本發(fā)明實施例11開關裝置的主要部件斜視圖。
圖21是本發(fā)明實施例12開關裝置主要部件的斜視圖。
圖22是本發(fā)明實施例12的變形截面圖。
圖23是本發(fā)明實施例13開關裝置主要部件的截面圖。
圖24是第一現(xiàn)有技術例子開關裝置的結構圖，圖(a)示出閉合狀態(tài)，圖(b)示出斷開狀態(tài)。
圖25示出第一現(xiàn)有技術例子開關裝置中使用的投入接觸壓力彈簧的載重特性。
圖26是第二現(xiàn)有技術例子開關裝置的主要部件截面圖。
圖27是圖26的固定體斜視圖。
圖28是圖26固定體結構部件的截面圖。
下面根據(jù)圖示的實施例說明本發(fā)明。說明中，與現(xiàn)有技術例子相同或相應的部分使用同一標記。
實施例1圖1是示出本發(fā)明實施例1開關裝置主要部件電磁排斥機構的結構圖，圖1(a)是該裝置的閉合狀態(tài)，圖1(b)是該裝置的斷開狀態(tài)。
該開關裝置包括由可自由連接和斷開的固定電極6和可動電極5構成的開關部1；具有可動線圈10的可動部14，可動線圈10通過磁性體15c固定在連接可動電極5的可動軸4的中間部分；自由滑動地設在可動軸4上的固定部3。
固定部3由通過可動部14相對的第一固定部31和第二固定部32構成?？蓜与姌O5側(cè)的第一固定部31具有相對磁性體15c的磁性體15a、相對可動線圈10的斷開用線圈3a。與可動電極5相反側(cè)的第二固定部32具有相對磁性體15c的磁性體15b、相對可動線圈10的閉合用線圈3b。
可動部14和第一固定部31、第二固定部32的各磁性體15c、15a、15b分別配置在可動線圈10、斷開用線圈3a和閉合用線圈3b的內(nèi)徑側(cè)。各磁性體15c、15a、15b的中心形成可動軸4可穿過的孔。在可動部14的磁性體15c的孔中固定可動軸4，使可動部14與可動軸4不能相對移動，可動軸14可在第一固定部31的磁性體15a的孔、第二固定部31的磁性體15b的孔中滑動。
圖2是裝入圖1中電磁排斥機構的本發(fā)明涉及的開關裝置整體結構圖，圖2(a)示出該裝置的閉合狀態(tài)，圖2(b)示出該裝置的斷開狀態(tài)。
在開關裝置的開關部1的可動電極5和固定電極6連接用于連接各電路的端子7、7。而且，在與可動電極5相反側(cè)的可動軸4端部設有用于閉合時在可動電極5和固定電極6之間取得接觸壓力的投入接觸壓力彈簧8a、8b和運動開關部1開關的輔助開關9。該投入接觸壓力彈簧8a、8b的結構與功能與現(xiàn)有技術例子完全相同因而省略其說明。
上述開關部1、可動部14、第一固定部31、第二固定部32、投入接觸壓力彈簧8a、8b等組裝到支承架S上。支承架S設有支承、固定開關部1的開關部支承部件S1；支承、固定第一固定部31的第一固定部支承部件S2；支承、固定第二固定部32的第二固定部支承部件S3；支承投入接觸壓力彈簧8a、8b的彈簧支承部件S4；支承、固定輔助開關9的輔助開關支承部件S5；聯(lián)結各支承部件S1-S5的多根固定桿S6。
圖3是電連接圖1中斷開用線圈3a、閉合用線圈3b、可動線圈10和供給其脈沖電流的電源的接線電路圖。
該接線電路中，設有構成向斷開用線圈3a和閉合用線圈3b流動勵磁電流(脈沖電流)的電源的斷開用電力存儲器11a、閉合用電力存儲器11b，以及通電方向設定設備，通電方向設定設備設定從斷開用電力存儲器11a、閉合用電力存儲器11b對各線圈10、3a、3b的勵磁電流通電方向，使斷開、閉合開關部1時在可動線圈10與斷開用線圈3a、閉合用線圈3b之間產(chǎn)生磁場的相互作用。該通電方向設定設備設有斷開用放電開關12a、閉合用放電開關12b以及線圈間連接二極管13a、13b等。
斷開用線圈3a和可動線圈10經(jīng)線圈間連接二極管13a并聯(lián)連接，從斷開用電力存儲器11a經(jīng)過斷開用放電開關12a后脈沖電流供給斷開用線圈3a和可動線圈10。而且，閉合用線圈3b和可動線圈10也經(jīng)線圈間連接二極管13b并聯(lián)連接，從閉合用電力存儲器11b經(jīng)過閉合用放電開關12b后脈沖電流供給閉合用線圈3b和可動線圈10。線圈間連接二極管13a連接在斷開用放電開關12a與可動線圈10之間。線圈間連接二極管13b連接在閉合用放電開關12b與可動線圈10之間。該實施例中斷開用電力存儲器11a、閉合用電力存儲器11b可以是電容，也可以是存儲電力的電池。
D1是與斷開用線圈3a并聯(lián)連接、放出斷開用線圈3a中所積蓄的電磁能量的二極管，D2是與可動線圈10并聯(lián)連接、放出可動線圈10中所積蓄的電磁能量的二極管，D3是與閉合用線圈3b并聯(lián)連接、放出閉合用線圈3b中所積蓄的電磁能量的二極管，該實施例中，開關部1斷開時，一旦勵磁電流從斷開用電力存儲器11a向可動線圈10和固定線圈的斷開用線圈3a流動，則設定該勵磁電流的通電方向，使可動線圈10與斷開用線圈3a之間產(chǎn)生磁排斥力。而且，開關部1閉合時，一旦勵磁電流從閉合用電力存儲器11b向可動線圈10和固定線圈的閉合用線圈3b流動，則設定該勵磁電流的通電方向，使可動線圈10與閉合用線圈3b之間產(chǎn)生磁排斥力。
下面說明上述結構的開關裝置的接點斷開動作。
圖3中，一旦決定接通放電開關12a，脈沖電流從斷開用電力存儲器11a向放電開關12a、斷開用線圈3a流動，產(chǎn)生磁場。該產(chǎn)生的磁場由于第一固定部31的磁性體15a的磁效果而磁通密度提高，空間上產(chǎn)生的磁場強度變大。同時，可動線圈10也流過脈沖電流，產(chǎn)生與斷開用線圈3a所產(chǎn)生的磁場相反方向的磁場。該產(chǎn)生的磁場也由于可動部14的磁性體15c的磁效應而磁通密度提高，空間上產(chǎn)生的磁場強度變大。結果，斷開用線圈3a和可動線圈10上產(chǎn)生相反方向的磁場，在可動線圈10上由于磁場的相互作用而受到向紙面下的電磁排斥力。結果，固定可動部14的可動軸4向下推，開關部1的可動電極5離開固定電極6，開關部1斷開。
其中，脈沖電流被切斷后，斷開用線圈3a中所積蓄的電磁能量通過二極管D1、斷開用放電開關12a循環(huán)到斷開用線圈3a，逐漸衰減。而且，可動線圈10中所積蓄的電磁能量通過二極管D2循環(huán)到可動線圈10，逐漸衰減。這時，由于在可動線圈10與閉合用線圈3b之間連接著線圈間連接二極管13b，脈沖電流未流到閉合用線圈3b，因此，未發(fā)生閉合用線圈3b與可動線圈10的相互作用，確實執(zhí)行斷開動作。而且，斷開用電力存儲器11a放電脈沖電流后，由于線圈間連接二極管13a能防止電流從閉合用電力存儲器11b向斷開用電力存儲器11a流動，因此，執(zhí)行斷開動作后，能做閉合動作。
下面說明上述結構的開關裝置的接點閉合動作。
圖3中，一旦決定接通放電開關12b，脈沖電流從閉合用電力存儲器11b向放電開關12b、閉合用線圈3b流動，產(chǎn)生磁場。這時，產(chǎn)生的磁場由于第二固定體的磁效應而磁通密度提高，空間上產(chǎn)生的磁場強度變大。同時，可動線圈10也流過脈沖電流，產(chǎn)生與閉合用線圈3b所產(chǎn)生的磁場相反方向的磁場。該產(chǎn)生的磁場也由于磁性體15c的磁效應而磁通密度提高，空間上產(chǎn)生的磁場強度變大。結果，閉合用線圈3b和可動線圈10上產(chǎn)生相反方向的磁場，可動線圈10由于磁場的相互作用而受到向紙面上的電磁排斥力。結果，可動部14和固定可動部14的可動軸4向上推，開關部1的可動電極5接觸固定電極6，開關部1閉合。
這里，脈沖電流被切斷后，閉合用線圈3b中所積蓄的電磁能量通過二極管D3、閉合用放電開關12b循環(huán)到閉合用線圈3b，逐漸衰減。而且，可動線圈10中所積蓄的電磁能量通過二極管D2循環(huán)到可動線圈10，逐漸衰減。
而且，閉合用電力存儲器11b放電脈沖電流后，由于線圈間連接二極管13b能防止電流從斷開用電力存儲器11a向閉合用電力存儲器11b流動，因此，執(zhí)行閉合動作后，能確實地執(zhí)行斷開動作。
圖4示出向各線圈3a、3b、10脈沖施加某一定值電壓時，通過暫態(tài)響應電磁場分析求出各線圈3a、3b、10中流動的線圈電流與相應時間的關系。圖5示出向各線圈3a、3b、10脈沖施加某一定值電壓時，通過暫態(tài)響應電磁場分析求出可動部14中產(chǎn)生的電磁排斥力(Fz)與相應時間的關系。
圖4、5中，如果比較實施例1與現(xiàn)有技術例子可見，對應于電流隨時間的變化，由于磁性體15a、15b、15c，磁通密度變高，實施例1電磁力增加極大。特別是，由于磁性體15a、15b、15c僅配置在圓環(huán)形各線圈3a、3b、10的內(nèi)徑側(cè)，以較小磁能量實現(xiàn)不影響電流上升速度、增大磁場強度，結果，開關部1能高速動作。
下面，說明本發(fā)明的其它實施例。以下說明中主要只說明與實施例1的不同點，其余結構與作用省略。
實施例2
圖6是示出本發(fā)明實施例2涉及的開關裝置主要部件電磁排斥機構的結構圖，圖6(a)示出該開關裝置的閉合狀態(tài)，圖6(b)示出該開關裝置的斷開狀態(tài)。
實施例2中，在實施例1的可動線圈10和斷開用線圈3a、閉合用線圈3b的外側(cè)也分別設有環(huán)形的外側(cè)磁性體25c、25a、25b。
實施例2中，由于磁性體15c、15a、15b與外側(cè)磁性體25c、25a、25b配置成包圍可動線圈10、斷開用線圈3a和閉合用線圈3b的內(nèi)徑側(cè)、外徑側(cè)，與實施例1相比，通過磁效應使空間部分磁通密度進一步提高，磁場強度變大，通過小電流增大電磁排斥力。而且，外側(cè)磁性體25c、25a、25b兼作保持在各可動線圈10、斷開用線圈3a和閉合用線圈3b半徑外側(cè)方向上作用的擴張力，不需準備用于保持擴張力的專用部件。
實施例3圖7是示出本發(fā)明實施例3涉及的開關裝置主要部件電磁排斥機構的結構圖，圖7(a)示出該開關裝置的閉合狀態(tài)，圖7(b)示出該開關裝置的斷開狀態(tài)。
實施例3中，將實施例2的可動線圈10和斷開用、閉合用線圈3a、3b內(nèi)側(cè)及外側(cè)的磁性體整體化，用磁性體35c、35a、35b覆蓋各線圈10、3a、3b。
各磁性體35c、35a、35b分別設有可動線圈10及斷開用線圈3a、閉合用線圈3b內(nèi)徑側(cè)的內(nèi)徑連接部351c、351a、351b；外徑側(cè)的外徑連接部352c、352a、352b；軸線方向相對面的端面部353c、353a、353b。在該示出例子中，就可動線圈10而言在其軸線方向的兩端面上設置端面部353c，至于斷開用線圈3a、閉合用線圈3b只在與可動線圈10的相對面?zhèn)仍O置端面部353a、353b。不言而喻，也可以在該斷開用線圈3a、閉合用線圈3b的兩端面設置端面部353a、353b。
由于如此形成磁性體35c、35a、35b，通過磁效應，磁通密度進一步提高，空間部分的磁場強度變大，用小電流可增大電磁排斥力的產(chǎn)生。而且，磁性體35c、35a、35b能替代用作各線圈10、3a、3b的線圈容器，實現(xiàn)結構的簡化。
實施例4分別并聯(lián)連接實施例1-3中的可動線圈10、斷開用線圈3a、閉合用線圈3b，也取得與串聯(lián)連接時同樣的效果。
這時，可動線圈10與斷開用線圈3a串聯(lián)連接，經(jīng)斷開用放電開關12a從斷開用電力存儲器11a供給脈沖電流。而且，可動線圈10與閉合用線圈3b直接連接，經(jīng)閉合用放電開關12b從閉合用電力存儲器11b供給脈沖電流。
實施例5圖8是本發(fā)明實施例5涉及的開關裝置結構圖，圖8(a)示出該開關裝置的閉合狀態(tài)，圖8(b)示出該開關裝置的斷開狀態(tài)。
分別在上述實施例1-4中可動軸4上所固定的可動部14的上下兩面配置具有斷開用線圈3a和閉合用線圈3b的第一固定部31、第二固定部32，只在實施例5中可動部14的上方配置固定線圈3a和磁性體15a構成的固定部3。
至于磁性體15c、15a的結構，可以如實施例2那樣設有外側(cè)磁性體25c、25a，也可以如實施例3那樣設有容器構造的磁性體35c、35a。
圖9是圖8中可動線圈10、固定線圈3a以及向其供給脈沖電流的電源的接線圖。
圖中，標記10是可動線圈，14是可動部，11a是斷開用電力存儲器，11b是閉合用電力存儲器，12a是斷開用放電開關，12b是閉合用放電開關，13c是線圈間連接開關，13e、13f是切換開關。
該接線中，包括構成向可動線圈10和固定線圈3a流動勵磁電流(脈沖電流)的電源的斷開用電力存儲器11a、閉合用電力存儲器11b；通電方向設定設備，設定從斷開用電力存儲器11a、閉合用電力存儲器11b對各線圈10、3a的勵磁電流通電方向，使斷開、閉合開關部1時在可動線圈10與固定線圈3a之間產(chǎn)生磁場的相互作用。該通電方向設定設備設有斷開用放電開關12a、閉合用放電開關12b、線圈間連接開關13c以及切換開關13e、13f。
可動線圈10和固定線圈3a并聯(lián)連接，從斷開用電力存儲器11a、閉合用電力存儲器11b經(jīng)斷開用放電開關12a供給脈沖電流。線圈間連接開關13c通過斷開用放電開關12a設置在斷開用電力存儲器11a的負極和可動線圈10之間。
斷開動作的情況下，接通線圈間連接開關13c和切換開關13e，關斷切換開關13f。閉合動作的情況下，關斷線圈間連接開關13c和切換開關13e，接通切換開關13f。如果線圈間連接開關13c、切換開關13e、13f是圖8中的輔助開關9本身，或與輔助開關9一起通過電子電路而連動，則與上述實施例一樣提高開關動作的可靠性。
該實施例中，一旦開關部1斷開時從斷開用電力存儲器11a向可動線圈10和固定線圈3a流動勵磁電流，設定從斷開用電力存儲器11a向各線圈10、3a的通電方向使可動線圈10與固定線圈3a之間產(chǎn)生磁排斥力，而開關部1閉合時向可動線圈10和固定線圈3a流動勵磁電流時，設定從閉合用電力存儲器11b向各線圈10、3a的通電方向使可動線圈10與固定線圈3a之間產(chǎn)生磁吸引力。
D6是與固定線圈3a并聯(lián)連接、放出固定線圈3a上所積蓄的電磁能量的二極管，D7是與可動線圈10并聯(lián)連接、放出可動線圈10上所積蓄的電磁能量的二極管。
下面說明本發(fā)明開關裝置的接點斷開動作。
圖9中，一旦接通斷開用放電開關12a，從斷開用電力存儲器11a通過線圈間連接開關13c向固定線圈3a和可動線圈10流動脈沖電流，產(chǎn)生相反方向的磁場。固定線圈3a與可動線圈10因磁場的相互作用受到向紙面下的電磁排斥力。這時，因磁性體15c、15a的磁效應，產(chǎn)生的磁場空間部分磁通密度提高，空間部分磁場強度變大。一旦磁場強度變大，電磁排斥力也變大，用小電流提高驅(qū)動效率。結果，磁性體15c和可動線圈10上所固定的可動軸4向下方推，開關部1的可動電極5與固定電極6分離，圖8中的開關部1斷開。
下面說明本發(fā)明開關裝置的接點閉合動作。
圖9中，一旦決定接通閉合用放電開關12b，脈沖電流從閉合用電力存儲器11b通過切換開關13f向固定線圈3a和可動線圈10流動，產(chǎn)生相同方向的磁場。固定線圈3a和可動線圈10因磁場的相互作用受到向紙面上方的電磁吸引力。這時，因磁性體15a、15c的磁效應，產(chǎn)生的磁場空間部分的磁通密度提高，空間部分的磁場強度變大。結果，磁性體15和可動線圈10上固定的可動軸4被引向上方，圖8(b)中的開關部1閉合。
實施例6圖10是示出按照本發(fā)明實施例6的開關裝置主要部件電磁排斥機構的結構圖，圖10(a)示出該開關裝置的閉合狀態(tài)，圖10(b)示出該開關裝置的斷開狀態(tài)。
該實施例中，與實施例1-5不同，使用在可動部上保持可動線圈的非導電材料構成的排斥板2。
第二固定部31、32的磁性體35a、35b，與實施例3一樣，包圍斷開用、閉合用線圈3a、3b的內(nèi)外徑及軸向端面而構成，磁性體35a、35b設有在斷開用、閉合用線圈3a、3b內(nèi)徑側(cè)配置的內(nèi)徑環(huán)部351a、351b；在外徑側(cè)配置的外徑環(huán)部352a、352b；端面部353a、353b，磁性體35a、35b配置成包圍斷開用線圈3a、閉合用線圈3b的全部。端面部353a、353b只在與排斥板2相對面的相反側(cè)上設置。
不言而喻，作為磁性體的結構，可以與實施例1的磁性體15a、15b一樣作成只配置在各線圈3a、3b的內(nèi)徑側(cè)，也可以與實施例2的磁性體15a、25a、15b、25b一樣配置在各線圈3a、3b的內(nèi)徑側(cè)和外徑側(cè)。
而且，斷開、閉合開關部1的電氣控制結構，可以使用與圖3所示的相同結構。
下面說明上述結構的開關裝置的斷開動作。
圖10(a)的閉合狀態(tài)中，一旦脈沖電流在斷開用線圈3a流動，則產(chǎn)生磁場。于是，在排斥板2上產(chǎn)生感應電流，以產(chǎn)生抵消斷開用線圈3a產(chǎn)生的磁場的方向的磁場。由于線圈3a產(chǎn)生的磁場與排斥板2產(chǎn)生的磁場相互作用，排斥板2受到相對線圈3a的電磁排斥力。這時，由于磁性體35a的磁效應，產(chǎn)生的磁場空間部分磁通密度提高，在空間部分產(chǎn)生的磁場強度增大，磁場變化量也變大。上述磁場變化量越大，排斥板2上流動的感應電流越大，因此，排斥板2上產(chǎn)生的電磁排斥力也變大，用小電流提高驅(qū)動效率。由于該電磁排斥力，排斥板2上固定的可動軸4及可動電極5向紙面下方動作，開關部1如圖10(b)所示保持斷開狀態(tài)。
下面說明上述結構的開關裝置的閉合動作。
圖10(b)的斷開狀態(tài)中，一旦脈沖電流在閉合用線圈3b流動，則產(chǎn)生磁場。于是，在排斥板2上產(chǎn)生感應電流，以產(chǎn)生抵消閉合用線圈3b產(chǎn)生的磁場的方向的磁場。由于線圈3b產(chǎn)生的磁場與排斥板2產(chǎn)生的磁場相互作用，排斥板2受到相對線圈3b的電磁排斥力。這時，由于磁性體35b的磁效應，產(chǎn)生的磁場空間部分磁通密度提高，在空間部分產(chǎn)生的磁場強度增大，磁場變化量也變大。上述磁場變化量越大，排斥板2上流動的感應電流越大，因此，排斥板2上產(chǎn)生的電磁排斥力也變大，用小電流提高驅(qū)動效率。由于該電磁排斥力，排斥板2上固定的可動軸4及可動電極5向紙面上方動作，開關部1如圖10(a)所示保持閉合狀態(tài)。
而且，由于磁性體35a、35b配置成包圍斷開用線圈3a、閉合用線圈3b，通過磁效應，空間部分磁通密度提高，排斥板2上產(chǎn)生的感應磁場強度變大，不用說以小電流使電磁排斥力變大，而且也兼作保持各線圈3a、3b擴張力的機構，簡化線圈的保持機構。
磁性體35a、35b與圖2所示的支承架S的第一、第二固定部支承部件S2、S3可以是其它形式，而且，通過用磁性體35a、35b構成第一、第二支承部件S2、S3，在得到與上述相同效果的同時，制造更簡便。
實施例7圖11示出本發(fā)明實施例7涉及的磁性體。
該實施例中，將實施例1-6所用的開關裝置固定部與可動部上配置的磁性體作成層疊結構。
磁性體的形狀隨實施例而不同，但是為了簡化說明，用圖中實施例1、2所示的可動部14的內(nèi)徑側(cè)磁性體15c來說明。
該環(huán)形磁性體15c是將扇形、相互絕緣的多個層疊板16在圓周方向重疊而成。不言而喻，可適用于上述實施例1-6所示的所有磁性體。
該實施例中，一旦各線圈10、3a、3b上流動脈沖電流，則產(chǎn)生磁場，這時在磁性體15c也是導電材料的情況下，在磁性體15c的表面上產(chǎn)生感應電流Ie，產(chǎn)生與可動線圈10產(chǎn)生的磁場相反方向的磁場，由于磁性體15c由相互絕緣的層疊板16構成，于是切斷感應電流Ie的流動。結果，抑制產(chǎn)生與可動線圈10產(chǎn)生的磁場相反的磁場。
圖4、5示出將實施例1涉及的磁性體作成層疊構造時的暫態(tài)響應分析結果。從圖4、5也可看出，對于可動線圈10中流動的電流，產(chǎn)生的電磁力在使用本實施例的磁性體15c時較大。
而且，圖11中層疊板的數(shù)量為14塊，但其塊數(shù)并不必限于此數(shù)目，如果實施切斷感應電流流動的足夠塊數(shù)的層疊，就得到足夠的效果。
實施例8圖12示出本發(fā)明實施例8涉及的磁性體。
雖然磁性體的形狀可因?qū)嵤├煌?，但與實施例7一樣，為了簡化說明，用圖中實施例1、2所示的可動部14的內(nèi)徑側(cè)磁性體15c來說明。
實施例8的磁性體15c是改進了實施例7的磁性體15c，在磁性體上進行溝加工來代替層疊構造。
該實施例中，在磁性體15c表面上在圓周方向以間隔形成多個足夠深的溝17。
該實施例中，一旦各線圈10、3a、3b上流動脈沖電流，則產(chǎn)生磁場。這時，在磁性體15c也是導電材料的情況下，在磁性體15c的表面上產(chǎn)生感應電流Ie，產(chǎn)生與線圈10、3a、3a產(chǎn)生的磁場相反方向的磁場。在可動線圈10產(chǎn)生的脈沖磁場要侵入磁性體15c表面的情況下，該感應電流Ie，在阻止磁場進入的方向流動。侵入磁性體15c表面的上述脈沖磁場一旦侵入(式1)中δ所定義的表皮深度，就按1/e(自然對數(shù))衰減，不能更深地侵入。因此，通過在磁性體15c表面上形成比表皮深度δ深得多的溝17，可得到與上述實施例7中所述的層疊一樣的效果。
δ=(2/ω·σ·μo·μm)1/2…(式1)其中，δ表皮深度ω2πf(f為頻率)σ磁性體的導電系數(shù)μo真空導磁率(4π×10-7)μm磁性體的相對導磁率例如，如果f=100Hz，σ=107s/m，μm=2400，則δ=0.3mm。
該實施例的磁性體15c只是進行溝加工而已，可保持磁性體15c的強度。而且，圖12中溝17的個數(shù)為14，但并不局限于該數(shù)目，如果進行切斷感應電流流動的足夠個數(shù)的溝加工，就得到足夠的效果。
而且，圖12中，溝17遍布在外徑側(cè)面、上下面及內(nèi)徑側(cè)面的所有面上，但并不是必要的，也不必全面設置，顯然，通過只在來自各線圈的侵入磁場大的面上設置溝，也能得到同樣的效果。
實施例9圖13示出本發(fā)明實施例9涉及的磁性體15c。
由于該實施例9是對上述實施例8的磁性體15c的改進，因此設置比溝17寬度窄的槽，代替溝17。該實施例中，在磁性體15上下面上，在軸向交替地形成從內(nèi)徑側(cè)向外徑側(cè)的槽18a和從外徑側(cè)向內(nèi)徑側(cè)的槽18b。槽所占表面的面積比為20％以下。
該實施例中，如圖13所示，在磁性體15c上下面上，交替地設有從內(nèi)徑側(cè)向外徑側(cè)的槽18a、和從外徑側(cè)向內(nèi)徑側(cè)的槽18b，與上述實施例8所述的全面溝加工相比，加工容易，能減少加工費用，也提高磁性體15c的強度。
圖13中，槽18a、18b設在外徑側(cè)面、上下面、內(nèi)徑側(cè)面的所有面上，但并不必要，也不必全面設置，顯然，通過只在來自各線圈的侵入磁場大的面上設置槽，也能得到同樣的效果。
實施例10圖14是按照本發(fā)明實施例10的開關裝置主要部件的截面圖。
該開關裝置設有截面I形狀的可動軸200；由固定在該可動軸200前端部的磁性體構成的可動體201；通過空隙部202相對可動體201、同時在中心部形成滑動可動軸200的通孔204的固定體203；包圍可動體201和固定體203的線圈205；包圍線圈205和固定體203、同時用螺絲部206螺絲固定在固定體203的鐵芯207；安裝在固定體203的端面上、用于消除固定體203的剩余磁化的非磁性材料墊片199。而且，固定體203與鐵芯207可一體地形成。
圖15是圖14的可動體201的斜視圖，圖16是圖14的固定體203的斜視圖。在可動體201和固定體203的各相對面S1、S2中形成槽208、209。進行槽加工，使可動體201的槽208和固定體203的槽209的深度分別比可動體201和固定體203的表皮深度更深。
在可動體201的相對面S1上槽208所占的比例為20％以下，在固定體203的相對面S2上槽209所占的比例為20％以下。
另外，在可動體201的周邊側(cè)面上形成從槽208沿軸線方向延伸的槽210。該槽210的長度為可動體201全長的約1/2。在固定體203的周邊側(cè)面上形成從槽209沿軸線方向延伸的槽211。該槽211的長度為固定體203全長的約1/4。
下面說明上述結構的開關裝置接點斷開與閉合動作。
一旦在線圈205上施加一定的電壓，則產(chǎn)生磁場，該產(chǎn)生磁場如此形成閉合磁路通過磁性體構成的可動體201、可動體201的相對面S1、空隙部202而過渡到固定體203的相對面S2，通過固定體203、鐵芯207返回可動體201。這時，在可動體201的相對面S1與固定體203的相對面S2間的空隙部202中由于產(chǎn)生磁場的相互作用而產(chǎn)生電磁吸引力，通過電磁吸引力，克服安裝在可動軸200端部的彈性部件(未圖示)的彈性力，與可動體201一體的可動軸200移動。然后，例如經(jīng)可動軸200前端部的連接部件連接的可動電極(未圖示)離開固定電極，開關裝置的接點斷開。
一旦切斷線圈205的電流，可動體201被去磁，由于彈性部件的彈性力，與可動體201成一體的可動軸200返回原始位置，開關裝置的接點閉合。
該實施例中，由于進行槽加工使可動體201的槽208和固定體203的槽209的深度分別相對可動體201和固定體203的表皮深度足夠深，抑制可動體201的相對面S1和固定體203的相對面S2中的感應電流的產(chǎn)生，降低電磁吸引力的損耗，電磁吸引力的上升快。
圖17示出本申請的發(fā)明人用暫態(tài)響應電磁場分析求出的電磁吸引力隨時間的變化，從圖中可看出，與不進行槽加工相比較，電磁吸引力上升快，且電磁吸引力的值變大。
圖18示出槽208、209占可動體201和固定體203相對面的比例(S％)與接點斷開時間(T)(可動部201的相對面S1接觸到固定部203的相對面S2前的時間)的關系，從該圖中可看出，槽的占有面積為20％以下時斷開時間短，一旦超過該值，斷開時間變長。這是因為，通過進行槽加工，抑制感應電流的產(chǎn)生，如果超過20％，可動體201和固定體203的各相對面S1、S2中達到磁飽和，降低了有效磁場。
圖19示出可動體201和固定體203的周邊側(cè)面槽210、211的長度與可動體201和固定體203間磁吸引力(F)的關系。圖19的值是在可動體201的相對面S1和固定體203的相對面S2中槽208、209所占面積為20％時的例子。從該圖中可看出，槽的長度比(槽210、211的長度與可動體201、固定體203的全長之比)從零到約1/2時，磁吸引力的降低較小。這是因為，通過進行槽加工，抑制感應電流的產(chǎn)生，一旦超過1/2，在可動體201和固定體203的周邊側(cè)面達到磁飽和，降低有效磁場。
實施例11圖20是實施例11的開關裝置主要部件斜視圖，與實施例10的不同點在于將可動體212、固定體213的整體形狀作成E形。
該實施例中，可動體212的相對面S1和固定體213的相對面S2成為凹凸形狀，通過增大相對面S1、S2的面積，與實施例10相比，得到更大的電磁吸引力。而且，可動體212和固定體213為平板形，能減小厚度方向的尺寸，能使整體更緊湊。
實施例12圖21是本發(fā)明實施例12開關裝置的主要部件斜視圖，圖22是實施例12的變形，可動體215和可動軸217由磁性材料一體地形成?？蓜芋w215為圓板形狀，在可動體215的相對面S1和周邊側(cè)面上形成槽218、219。進行槽加工使各槽218、219的深度比可動體215的表皮深度更深。
在以磁性材料構成、有底圓筒形的固定體216中心部穿過可動軸217。在該固定體216內(nèi)設有線圈205。在固定體216面對可動體215側(cè)形成比固定體216的表皮深度更深的槽220。
該實施例中，可動體215的相對面S1和固定體216的相對面S2面積增大，能得到更大的電磁吸引力，可高速驅(qū)動。而且，可動軸217與可動體215是一體，制造簡單。固定體216為圓筒形，結構上、制造容易，能以低成本制造。
而且，用非磁性材料構成可動軸217，用磁性材料構成可動部215后，可以用兩部件構成。
實施例13圖23是本發(fā)明實施例13開關裝置主要部件截面圖，該實施例中，圓板形的可動體223和可動軸224一體地形成。在該可動體223的上面、下面和周邊側(cè)面形成槽230。進行槽加工使各槽230的深度比可動體223的表皮深度更深。而且，與圖21的開關裝置一樣，在可動軸217和線圈205間可以有固定體的一部分。
在以磁性材料構成、有底圓筒形的固定體221中心部穿過可動軸224。在該第一固定體221內(nèi)設有第一線圈225。在第一固定體221面對可動體223側(cè)形成比第一固定體221的表皮深度更深的槽231。在以磁性材料構成、有底圓筒形的第二固定體222中心部穿過可動軸224。在該第二固定體222內(nèi)設有第二線圈226。在第二固定體222面對可動體223側(cè)形成比第二固定體222的表皮深度更深的槽232。
該實施例中，通過槽230、231、232可抑制渦流的產(chǎn)生，同時，通過對第一線圈225和第二線圈226通電，在第一固定體221和第二固定體222與可動體223間能得到較大電磁排斥力，可高速驅(qū)動。
而且，可以用不同部件構成可動體223和可動軸224，再連接兩部件。
上述各實施例對每一開關裝置的情況作了說明，但是，不用說，本發(fā)明也能適用于汽車發(fā)動機氣門等要求高速驅(qū)動的裝置中。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的方案1涉及的開關裝置，包括由可自由連接和斷開的固定電極和可動電極構成的開關部；與該可動電極一起運動的可動軸；具有固定在該可動軸上的磁性體及包圍該磁性體外側(cè)的可動線圈的可動部；以及相對該可動部而設置、具有在所述可動軸上自由滑動的磁性體和包圍該磁性體外側(cè)的固定線圈的固定部；通過在所述可動線圈和所述固定線圈流動勵磁電流而產(chǎn)生作用于可動線圈與固定線圈之間的電磁力，由此移動所述可動部和所述可動軸，可連接、斷開所述固定電極與所述可動電極，因此，能使電磁驅(qū)動高效化，同時，確保斷開、閉合高速動作。
根據(jù)方案2涉及的發(fā)明，由于設有包圍可動線圈外側(cè)的磁性體，通過在可動部和固定部線圈的內(nèi)徑側(cè)、外徑側(cè)兩側(cè)使用磁性體，在使電磁驅(qū)動高效化的同時，使線圈的支承結構簡便。
根據(jù)方案3的發(fā)明，包括由可自由連接和斷開的固定電極和可動電極構成的開關部；與該可動電極一起運動的可動軸；固定在該可動軸上、具有可動線圈和覆蓋該可動線圈的第一磁性體的可動部；以及相對該可動部設置的、具有固定線圈和覆蓋該固定線圈的第二磁性體的固定部；通過在所述可動線圈和所述固定線圈流動勵磁電流而產(chǎn)生作用于可動線圈與固定線圈之間的電磁力，由此移動所述可動部和所述可動軸，可連接、斷開所述固定電極與所述可動電極，因此，在使電磁驅(qū)動高效化的同時，磁性材料能兼作線圈的卷繞架和容器，制作性提高。
根據(jù)方案4的發(fā)明，包括向可動線圈和固定線圈提供勵磁電流的電源和通電方向設定設備，通電方向設定設備設定從所述電源到所述可動線圈、固定線圈的相應勵磁電流通電方向，使開關部斷開、閉合時在所述可動線圈和所述固定線圈之間產(chǎn)生磁場的相互作用，因此，能將斷開用電源或閉合用電源作成小容量。
根據(jù)方案5的發(fā)明，固定部具有相對可動部在軸線方向兩側(cè)分別相對配置、具有磁性體和固定線圈的第一固定部與第二固定部；通電方向設定設備，在開關部斷開時從電源向可動線圈和第一固定部的固定線圈流動勵磁電流的情況下，設定從所述電源向所述各線圈的通電方向，使所述可動線圈與所述第一固定部的固定線圈之間產(chǎn)生磁排斥力，并在所述開關部閉合時向所述可動線圈和所述第二固定部的所述固定線圈流動勵磁電流的情況下，設定從所述電源向所述各線圈的通電方向，使所述可動線圈與所述第二固定部的固定線圈之間產(chǎn)生磁排斥力，因此，由于可動線圈與固定線圈產(chǎn)生磁場的相互作用，能高效產(chǎn)生電磁排斥力。
根據(jù)方案6的發(fā)明，相對具有可動線圈的可動部，相對配置具有固定線圈的固定部，通電方向設定設備在開關部斷開時從電源向所述可動線圈和所述固定線圈流動勵磁電流的情況下，設定從所述電源向所述各線圈的通電方向，使所述可動線圈與所述固定線圈之間產(chǎn)生磁排斥力，并在所述開關部閉合時在所述可動線圈和所述固定線圈中流動勵磁電流的情況下，設定從所述電源向所述各線圈的通電方向，使所述可動線圈與所述固定線圈之間產(chǎn)生磁吸引力，因此，在能使電磁驅(qū)動高效化的同時，可減少動作用線圈數(shù)量，使裝置整體小型化。
根據(jù)方案7涉及的發(fā)明，包括由可自由連接和斷開的固定電極和可動電極構成的開關部；與該可動電極一起運動的可動軸；由固定在該可動軸上的電介質(zhì)構成的可動部；相對該可動部在軸線方向兩側(cè)分別設置、具有磁性體和固定線圈的第一固定部和第二固定部；通過在所述第一固定部的固定線圈、所述第二固定部的固定線圈中流動勵磁電流而產(chǎn)生作用于所述可動部、第一固定部、第二固定部之間的電磁力，由此移動所述可動部和所述可動軸，可連接、斷開所述固定電極與所述可動電極，因此，通過使用包圍固定線圈的磁性體，能使電磁驅(qū)動高效化。
根據(jù)方案8涉及的發(fā)明，包括向第一、第二固定部的固定線圈提供勵磁電流的電源；在開關部斷開時從所述電源到所述第一固定部的固定線圈進行通電，使所述第一固定部的固定線圈產(chǎn)生磁場的設定設備；在所述開關部閉合時從所述電源到所述第二固定部的固定線圈進行通電，使所述第二固定部的固定線圈產(chǎn)生磁場的設定設備，因此，能將斷開用電源或閉合用電源作成小容量。
根據(jù)方案9的發(fā)明，層疊地構成配置在固定部和可動部上的磁性體，因此，通過磁性體上產(chǎn)生的感應電流，能減小弱磁場，在使電磁驅(qū)動高效化的同時，可使開關高速動作，將斷開用電源或閉合用電源作成小容量。
根據(jù)方案10涉及的發(fā)明，層疊固定部和可動部上配置的磁性體，在磁性體表面上加工能模擬的足夠深的溝，因此，通過磁性體上產(chǎn)生的感應電流，能減少弱磁場，在能使電磁驅(qū)動高效化的同時，使開關可高速動作，且能保持磁性體強度，將斷開用電源或閉合用電源作成小容量。
根據(jù)方案11涉及的發(fā)明，在固定部和可動部上配置的磁性體的上下面上，交替地配置從內(nèi)徑側(cè)向外徑側(cè)的槽和從外徑側(cè)向內(nèi)徑側(cè)的槽，因此，通過磁性體上產(chǎn)生的感應電流，能減少弱磁場，在能使電磁驅(qū)動高效化的同時，使開關可高速動作，且在能保持磁性體強度的同時，制作容易，將斷開用電源或閉合用電源作成小容量。
根據(jù)方案12涉及的發(fā)明，包括由可自由連接和斷開的固定電極和可動電極構成的開關部；與所述可動電極一起運動的可動軸；固定在該可動軸上的可動體；相對該可動體而設置同時相對所述可動軸自由滑動的固定體；利用通電而產(chǎn)生的電磁力來連接、斷開所述固定體與所述可動體的線圈；在所述可動體和所述固定體的至少一方的相對面上形成抑制渦流的槽，因此，能使電磁驅(qū)動高速化，確保斷開、閉合高速動作，能將斷開用電源或閉合用電源作成小容量·緊湊化。
根據(jù)方案13涉及的發(fā)明，在相對面上，槽所占的占有面積為20％以下，因此，由于將可動體和固定體相對面的磁飽和保持為與形成槽之前的狀態(tài)幾乎相同，所以，不減少可動體與固定體之間的電磁力，能使電磁驅(qū)動高速化，確保斷開、閉合高速動作，能將斷開用電源或閉合用電源作成小容量·緊湊化。
根據(jù)方案14涉及的發(fā)明，在與固定體的相對面垂直的方向延伸的固定體側(cè)面上，形成占固定體全長的1/2-1/4范圍、在軸線方向延伸的槽，因此，由于將固定體相對面的磁飽和保持為與形成槽之前的狀態(tài)幾乎相同，所以，不減少可動體與固定體之間的電磁力，能使電磁驅(qū)動高速化，確保斷開、閉合高速動作，能將斷開用電源或閉合用電源作成小容量·緊湊化。
根據(jù)方案15涉及的發(fā)明，在與可動體的相對面垂直的方向延伸的可動體側(cè)面上，形成占可動體全長的1/2-1/4范圍、在軸線方向延伸的槽，因此，由于將可動體相對面的磁飽和保持為與形成槽之前的狀態(tài)幾乎相同，所以，不減少可動體與固定體之間的電磁力，能使電磁驅(qū)動高速化，確保斷開、閉合高速動作，能將斷開用電源或閉合用電源作成小容量·緊湊化。
根據(jù)方案16涉及的發(fā)明，由于可動體截面為I形狀，在制作簡單的同時，能使可動體的重量輕，使初期驅(qū)動高速化，確保斷開、閉合高速動作，能將斷開用電源或閉合用電源作成小容量·緊湊化。
根據(jù)方案17涉及的發(fā)明，由于可動體截面為E形狀，可動體相對固定體的相對面積增大，由于能增大可動體與固定體之間的電磁力，使電磁驅(qū)動高效化、高速化，確保斷開、閉合高速動作，能將斷開用電源或閉合用電源作成小容量·緊湊化。
根據(jù)方案18涉及的發(fā)明，由于可動體為與可動軸成一體的截面T形狀，可動體相對固定體的相對面積增大，由于能增大可動體與固定體之間的電磁力，使電磁驅(qū)動高效化、高速化，確保斷開、閉合高速動作，能將斷開用電源或閉合用電源作成小容量·緊湊化。
根據(jù)方案19涉及的發(fā)明，由于固定體截面為E形狀，固定體相對可動體的相對面積增大，由于能增大可動體與固定體之間的電磁力，使電磁驅(qū)動高效化、高速化，確保斷開、閉合高速動作，能將斷開用電源或閉合用電源作成小容量·緊湊化。
根據(jù)方案20涉及的發(fā)明，由于固定體為圓筒形狀，固定體的制作變得容易。
根據(jù)方案21涉及的發(fā)明，固定體由分別設置在可動軸穿過中心部的平板形可動體兩面上的第一固定體和第二固定體構成，線圈由設置在所述第一固定體內(nèi)側(cè)的第一線圈和設置在所述第二固定體內(nèi)側(cè)的第二線圈構成，因此，通過對第一線圈和第二線圈通電，能在第一固定體和第二固體與可動體之間得到較大電磁排斥力，能使電磁驅(qū)動高效化、高速化，確保斷開、閉合高速動作，能將斷開用電源或閉合用電源作成小容量·緊湊化。
根據(jù)方案22涉及的發(fā)明，由于可動軸與可動體由相同材料一體地形成，所以，能簡單、低成本地制作可動軸與可動體。
權利要求
1．一種開關裝置，包括由可自由連接和斷開的固定電極和可動電極構成的開關部；與該可動電極一起運動的可動軸；具有固定在該可動軸上的磁性體及包圍該磁性體外側(cè)的可動線圈的可動部；以及相對該可動部設置的、具有在所述可動軸上自由滑動的磁性體和包圍該磁性體外側(cè)的固定線圈的固定部；通過在所述可動線圈和所述固定線圈流動勵磁電流而產(chǎn)生作用于可動線圈與固定線圈之間的電磁力，由此移動所述可動部和所述可動軸，使所述固定電極與所述可動電極可連接、斷開。
2．如權利要求1所述的開關裝置，其特征在于，設有包圍可動線圈外側(cè)的第一磁性體，和包圍固定線圈外側(cè)的第二磁性體。
3．一種開關裝置，包括由可自由連接和斷開的固定電極和可動電極構成的開關部；與該可動電極一起運動的可動軸；固定在該可動軸上、具有可動線圈和覆蓋該可動線圈的第一磁性體的可動部；以及相對該可動部設置的、具有固定線圈和覆蓋該固定線圈的第二磁性體的固定部；通過在所述可動線圈和所述固定線圈流動勵磁電流而產(chǎn)生作用于可動線圈與固定線圈之間的電磁力，由此移動所述可動部和所述可動軸，使所述固定電極與所述可動電極可連接、斷開。
4．如權利要求1，2或3所述的開關裝置，其特征在于，包括向可動線圈和固定線圈提供勵磁電流的電源，和通電方向設定設備，該通電方向設定設備設定從所述電源到所述可動線圈、固定線圈的相應勵磁電流通電方向，使開關部斷開、閉合時在所述可動線圈和所述固定線圈之間產(chǎn)生磁場的相互作用。
5．如權利要求4所述的開關裝置，其特征在于，固定部具有相對可動部在軸線方向兩側(cè)分別相對配置、具有磁性體和固定線圈的第一固定部與第二固定部；通電方向設定設備，在開關部斷開時從電源向可動線圈和第一固定部的固定線圈流動勵磁電流的情況下，設定從所述電源向所述第一固定部的固定線圈和所述可動線圈的通電方向，使所述可動線圈與所述第一固定部的固定線圈之間產(chǎn)生磁排斥力，并在所述開關部閉合時從所述電源向所述可動線圈和所述第二固定部的所述固定線圈流動勵磁電流的情況下，設定從所述電源向所述第二固定部的所述固定線圈和所述可動線圈的通電方向，使所述可動線圈與所述第二固定部的所述固定線圈之間產(chǎn)生磁排斥力。
6．如權利要求4所述的開關裝置，其特征在于，固定部僅在可動部軸線方向的一側(cè)相對配置，通電方向設定設備，在開關部斷開時從電源向可動線圈和固定線圈流動勵磁電流的情況下，設定從所述電源向所述可動線圈、固定線圈的通電方向，使所述可動線圈與所述固定線圈之間產(chǎn)生磁排斥力，并在所述開關部閉合時在所述可動線圈和所述固定線圈中流動勵磁電流的情況下，設定從所述電源向所述可動線圈、固定線圈的通電方向，使所述可動線圈與所述固定線圈之間產(chǎn)生磁吸引力。
7．一種開關裝置，包括由可自由連接和斷開的固定電極和可動電極構成的開關部；與該可動電極一起運動的可動軸；由固定在該可動軸上的電介質(zhì)構成的可動部；以及相對該可動部在軸線方向兩側(cè)分別設置的、具有磁性體和固定線圈的第一固定部和第二固定部；通過在所述第一固定部的固定線圈、所述第二固定部的固定線圈中流動勵磁電流而產(chǎn)生作用于所述可動部、第一固定部、第二固定部之間的電磁力，由此移動所述可動部和所述可動軸，使所述固定電極與所述可動電極可連接、斷開。
8．如權利要求7所述的開關裝置，其特征在于，包括向第一固定部的固定線圈、第二固定部的固定線圈提供勵磁電流的電源；在開關部斷開時從所述電源到所述第一固定部的固定線圈進行通電，使所述第一固定部的固定線圈產(chǎn)生磁場的設定設備；以及在所述開關部閉合時從所述電源到所述第二固定部的固定線圈進行通電，使所述第二固定部的固定線圈產(chǎn)生磁場的設定設備。
9．如權利要求1或8所述的開關裝置，其特征在于，磁性本為疊加多個層疊板的層疊結構。
10．如權利要求1或8所述的開關裝置，其特征在于，在分別設置在固定部和可動部的至少一方的磁性體表面上形成深溝，通過在磁性體上產(chǎn)生感應電流而降低弱磁場。
11．如權利要求1或8所述的開關裝置，其特征在于，在固定部和可動部的至少一方上分別設置的磁性體，在兩面上交替地配置有從內(nèi)徑側(cè)向外徑側(cè)的槽和從外徑側(cè)向內(nèi)徑側(cè)的槽。
12．一種開關裝置，包括由可自由連接和斷開的固定電極和可動電極構成的開關部；與所述可動電極一起運動的可動軸；固定在該可動軸上的可動體；相對該可動體而設置同時相對所述可動軸自由滑動的固定體；以及利用通電而產(chǎn)生的電磁力來連接、斷開所述固定體與所述可動體的線圈；在所述可動體和所述固定體的至少一方的相對面上形成抑制渦流的槽。
13．如權利要求12所述的開關裝置，其特征在于，在相對面上，槽所占的面積比為20％以下。
14．如權利要求12所述的開關裝置，其特征在于，在與固定體的相對面垂直的方向延伸的固定體側(cè)面上，形成占固定體全長的1/2-1/4范圍、在軸線方向延伸的槽。
15．如權利要求12所述的開關裝置，其特征在于，在與可動體的相對面垂直的方向延伸的可動體側(cè)面上，形成占可動體全長的1/2-1/4范圍、在軸線方向延伸的槽。
16．如權利要求12所述的開關裝置，其特征在于，可動體截面為I形狀。
17．如權利要求12所述的開關裝置，其特征在于，可動體截面為E形狀。
18．如權利要求12所述的開關裝置，其特征在于，可動體為與可動軸成一體的截面T形狀。
19．如權利要求12所述的開關裝置，其特征在于，固定體截面為E形狀。
20．如權利要求12所述的開關裝置，其特征在于，固定體為圓筒形狀。
21．如權利要求12所述的開關裝置，其特征在于，固定體由分別設置在可動軸穿過中心部的平板形可動體兩面上的第一固定體和第二固定體構成，線圈由設置在所述第一固定體內(nèi)側(cè)的第一線圈和設置在所述第二固定體內(nèi)側(cè)的第二線圈構成。
22．如權利要求12所述的開關裝置，其特征在于，可動軸與可動體由相同材料一體地形成。
全文摘要
在向兩線圈供給脈沖電流,通過電磁驅(qū)動進行開關動作的開關裝置中,在高效、高速地進行電磁驅(qū)動的同時,將斷開、閉合用電源小容量化。通過設有:由可自由連接和斷開的固定電極6和可動電極5構成的開關部1;經(jīng)可動電極5連接的可動軸4與可動線圈10之間的磁性體15而固定的可動部14;在相對該可動部14配置的固定線圈3a、3b的內(nèi)徑側(cè)配置磁性體15a、15b的固定部31、32,可以增大和快速提高各線圈間產(chǎn)生的磁場。
文檔編號H01H33/66GK1299142SQ0012622
公開日2001年6月13日 申請日期2000年6月28日 優(yōu)先權日1999年12月6日
發(fā)明者竹內(nèi)敏惠, 吉澤敏行, 秋田裕之, 笹尾博之, 岸田行盛 申請人:三菱電機株式會社