專利名稱：電磁鐵和使用該電磁鐵的開關(guān)裝置的操作機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁鐵和使用該電磁鐵的開關(guān)裝置的操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，特別是涉及抑制永久磁鐵的退磁的電磁鐵和應(yīng)用該電磁鐵的可靠性高的開關(guān)裝置的操作機(jī)構(gòu)。
但是，在先有的帶永久磁鐵的電磁鐵中存在以下缺點(diǎn)。永久磁鐵有稀土類的釤—鈷系磁鐵、釹系磁鐵、鋁鎳鈷合金系磁鐵、鐵氧體系磁鐵等。使用剩余磁通密度高并且成本比較低的釹系磁鐵時(shí)，可以電磁鐵實(shí)現(xiàn)小型化并且廉價(jià)。但是，釹系磁鐵的矯頑力大到1000kA/m，磁化磁場(chǎng)需要2000kA/m(相當(dāng)于磁通密度2.5T)以上。因此，用組裝了電磁鐵的線圈將永久磁鐵磁化在現(xiàn)實(shí)上是不可能的，必須組裝磁化后的磁鐵。
將電磁鐵應(yīng)用于開關(guān)裝置的操作機(jī)構(gòu)時(shí)，必須保證長達(dá)20年以上的長期的動(dòng)作和滿足1萬次以上的多次動(dòng)作。因此，必須盡可能排除使永久磁鐵退磁的原因。在特開2000-249092號(hào)公報(bào)記載的帶永久磁鐵的電磁鐵中，直接向永久磁鐵施加逆向磁場(chǎng)，進(jìn)行切斷動(dòng)作。通過反復(fù)向永久磁鐵供給逆向能量，有可能一起退磁，即降低壽命。
此外，在磁路內(nèi)存在永久磁鐵時(shí)，從線圈側(cè)看，磁阻將增大。由于永久磁鐵的導(dǎo)磁率和空氣大致相同，所以，在動(dòng)作開始時(shí)刻，在行程長度中存在使永久磁鐵的厚度增加的間隙，從而需要更大的安匝數(shù)。
即，按照本發(fā)明，提供一種電磁鐵，其由線圈、在上述線圈的中心軸上移動(dòng)的可動(dòng)鐵心、以及以覆蓋上述線圈的上面、下面和外周面的形式設(shè)置的固定鐵心構(gòu)成，其特征在于將永久磁鐵配置在由上述可動(dòng)鐵心和上述固定鐵心包圍的空隙中，利用上述永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)使上述可動(dòng)鐵心吸附到上述固定鐵心上。
另外，按照本發(fā)明，提供一種電磁鐵，其由線圈、在上述線圈的中心軸上移動(dòng)的可動(dòng)鐵心、以及以覆蓋上述線圈的上面、下面和外周面的形式設(shè)置的固定鐵心構(gòu)成，其特征在于在上述固定鐵心的插入上述可動(dòng)鐵心的一側(cè)設(shè)置磁性體的突出部，用插棒式鐵心和固定在其端部的鋼板構(gòu)成上述可動(dòng)鐵心，使上述插棒式鐵心的端面與上述固定鐵心、上述鋼板與上述突出部分別以相同方向?qū)χ?，并將永久磁鐵設(shè)置在由上述插棒式鐵心、上述突出部、上述鋼板和上述固定鐵心包圍的區(qū)域。
此外，按照本發(fā)明，提供一種電磁鐵，其由線圈、在上述線圈的中心軸上移動(dòng)的可動(dòng)鐵心、以及以覆蓋上述線圈的上面、下面和外周面的形式設(shè)置的固定鐵心構(gòu)成，其特征在于在上述固定鐵心的插入上述可動(dòng)鐵心側(cè)設(shè)置磁性體的突出部，用插棒式鐵心和固定在其端部的鋼板構(gòu)成上述可動(dòng)鐵心，并將永久磁鐵配置在由上述插棒式鐵心、上述突出部、上述鋼板和上述固定鐵心包圍的空隙中，使上述鋼板的側(cè)面與上述突出部相對(duì)置，并且使上述插棒式鐵心的端面與上述固定鐵心、上述鋼板與上述永久磁鐵分別以相同的方向?qū)χ谩?br> 另外，按照本發(fā)明，提供如上所述的電磁鐵，其特征在于具有可以有選擇性地使順向和逆向電流流過上述線圈的電源電路，在流過順向電流時(shí)，產(chǎn)生與上述永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同的磁場(chǎng)，進(jìn)行吸引動(dòng)作，在流過逆向電流時(shí)，就抵消上述永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)，進(jìn)行釋放動(dòng)作。
此外，按照本發(fā)明，提供一種開關(guān)裝置的操作機(jī)構(gòu)，其特征在于具有上述電磁鐵、開合自由的觸點(diǎn)和用于使上述觸點(diǎn)斷開的切斷彈簧，并設(shè)置有可以有選擇性地使順向和逆向的電流流過上述電磁鐵的線圈的電源電路，在流過順向電流時(shí)，使上述切斷彈簧積蓄能量，并接通觸點(diǎn)，利用上述永久磁鐵的吸引力維持接通狀態(tài)，在上述線圈中流過逆向電流時(shí)，就抵消上述永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)，并由上述切斷彈簧的彈性力所切斷。
即，如果是這樣構(gòu)成的電磁鐵，由于不直接對(duì)永久磁鐵進(jìn)行逆勵(lì)磁并且在由線圈電流形成的磁路中不存在永久磁鐵，所以，可以提供壽命長、效率高的電磁鐵。此外，通過將該電磁鐵應(yīng)用于開關(guān)裝置的操作機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)小型、廉價(jià)并且可靠性高的開關(guān)裝置。
圖2表示本發(fā)明實(shí)施例的電磁鐵的吸引動(dòng)作開始之后的狀態(tài)。
圖3表示本發(fā)明實(shí)施例的電磁鐵的吸引動(dòng)作結(jié)束之前的狀態(tài)。
圖4表示本發(fā)明實(shí)施例的電磁鐵的吸引動(dòng)作結(jié)束的狀態(tài)。
圖5表示本發(fā)明實(shí)施例的電磁鐵的釋放動(dòng)作中的狀態(tài)。
圖6表示本發(fā)明實(shí)施例2的電磁鐵的吸引動(dòng)作開始之后的狀態(tài)。
圖7表示本發(fā)明實(shí)施例2的電磁鐵的吸引動(dòng)作結(jié)束之前的狀態(tài)。
圖8表示本發(fā)明實(shí)施例2的電磁鐵的釋放動(dòng)作中的狀態(tài)。
圖9表示應(yīng)用本發(fā)明的電磁鐵的真空斷路器的結(jié)構(gòu)。


圖10表示本發(fā)明的真空斷路器的觸壓彈簧43周邊部的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例1.
下面，使用圖1～圖5說明本發(fā)明的實(shí)施例1。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電磁鐵10的剖面圖。電磁鐵10是軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在圖的右半部附加了用于說明結(jié)構(gòu)的參照符號(hào)，在左半部表示出了永久磁鐵12和流過線圈3的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)B(虛線)。
可動(dòng)鐵心1由貫穿在線圈3的中心軸上的插棒式鐵心5和固定在其端部的圓盤狀的鋼板6構(gòu)成，經(jīng)由固定在插棒式鐵心5的端部的非磁性的連接部件7與負(fù)載W連接。負(fù)載W在電磁鐵10的吸引狀態(tài)下作用將可動(dòng)鐵心1向上驅(qū)動(dòng)的力。固定鐵心2由都是磁性體的鋼管2a、凸型鋼材2b和環(huán)狀的鋼板2c構(gòu)成。凸型鋼材2b和環(huán)狀的鋼板2c可以如圖所示的那樣從鋼管2a的兩端按照擰入的方式安裝或者通過焊接而固定。另外，鋼管2a和凸型鋼材2b或鋼管2a和環(huán)狀的鋼板2c可以用圓柱狀的材料通過切削而制造。這里，鋼材2b采用凸型形狀，當(dāng)然也可以采用單純的平板形狀。但是，將插棒式鐵心5的端面和固定鐵心2的間隙X設(shè)置在線圈3的中央附近時(shí)，可以減少磁通泄漏，所以，使用凸型鋼材比較好。另外，凸型鋼材2b可以用一體物制造，也可以將2塊鋼板連接而構(gòu)成。線圈3由用絕緣物或非磁性體金屬(鋁、銅等)制作的骨架3a和繞組線3b構(gòu)成。
環(huán)狀的鋼板2c比較深地?cái)Q入到鋼管2a內(nèi)，成為設(shè)置了磁性體的突出部4的形狀。本實(shí)施例的電磁鐵10的結(jié)構(gòu)使插棒式鐵心5的端面與凸型鋼材2b、圓盤狀的鋼板6與突出部4分別以相同方向?qū)χ?。插棒式鐵心5的側(cè)面與環(huán)狀的鋼板2c間的距離g比可動(dòng)鐵心的行程長度短。關(guān)于其理由，后面予以說明。另外，插棒式鐵心5的端面與凸型鋼材2b間的距離X比圓盤狀的鋼板6與突出部4間的距離L短，在吸引動(dòng)作結(jié)束時(shí)插棒式鐵心5與凸型鋼材2b成為接觸的狀態(tài)。
環(huán)狀的永久磁鐵12配置在由插棒式鐵心5、圓盤狀的鋼板6、突出部4和環(huán)狀的鋼板2c包圍的區(qū)域中，固定在環(huán)狀的鋼板2c上。符號(hào)13是由例如SUS等非磁性體制作的永久磁鐵12的固定件，固定件13是通過擰入鋼管2 a中而固定。利用固定件13在永久磁鐵12與突出部4之間設(shè)置間隙，這是為了防止永久磁鐵12產(chǎn)生的磁通被突出部4短路而設(shè)置的。
下面，使用圖2～圖5說明本發(fā)明的電磁鐵10的動(dòng)作。圖2表示吸引動(dòng)作開始之后的狀態(tài)、圖3表示吸引動(dòng)作結(jié)束之前的狀態(tài)、圖4表示吸引動(dòng)作結(jié)束后的狀態(tài)、圖5表示釋放動(dòng)作中的狀態(tài)。
利用外部的電源電路(圖中未示出)向線圈3通電時(shí)，吸引力F0作用于插棒式鐵心5的端面，可動(dòng)鐵心1開始向下動(dòng)作。這里，插棒式鐵心5的側(cè)面與環(huán)狀的鋼板2c間的距離g設(shè)定得比可動(dòng)鐵心1的行程長度短，所以，線圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bc通過路徑01。這里，為了使磁場(chǎng)Bc和永久磁鐵12產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bm的方向成為圖2中箭頭所示的方向，必須預(yù)先設(shè)定線圈電流的方向和永久磁鐵12的極性。磁場(chǎng)Bc和磁場(chǎng)Bm的方向也可以同時(shí)成為相反方向。
可動(dòng)鐵心1由吸引力F0驅(qū)動(dòng)時(shí)，就成為圖3所示的狀態(tài)。隨著可動(dòng)鐵心1的移動(dòng)，圓盤狀的鋼板6與突出部4間的間隙L減小，從而變得比插棒式鐵心5與環(huán)狀的鋼板2c間的間隙g短(g＞L)。因此，線圈電流的磁場(chǎng)Bc開始向路徑02分流，在動(dòng)作結(jié)束時(shí)就幾乎全部流入路徑02。即，隨著可動(dòng)鐵心1的移動(dòng)，除了作用于插棒式鐵心5的端面上的吸引力F0外，還有吸引力F1作用于圓盤狀的鋼板6與突出部4之間。在吸引動(dòng)作結(jié)束之前的狀態(tài)下，由于永久磁鐵12的磁場(chǎng)Bm通過路徑03，所以，吸引力F0就進(jìn)一步增大。
在可動(dòng)鐵心1的動(dòng)作結(jié)束之后，切斷線圈3的電流時(shí)，由永久磁鐵12的吸引力保持吸引狀態(tài)。在吸引動(dòng)作結(jié)束之后，在圓盤狀的鋼板6與突出部4之間也存在間隙，所以，永久磁鐵12產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bm通過路徑03。由吸引力F0維持可動(dòng)鐵心1與固定鐵心2的吸附狀態(tài)。
下面，使用圖5說明釋放動(dòng)作。釋放動(dòng)作通過將與吸引動(dòng)作時(shí)方向相反的電流向線圈3通電而進(jìn)行。線圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bc通過路徑02，抵消永久磁鐵12產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bm。作用到插棒式鐵心5的端面的吸引力F0減小，在負(fù)載力的作用下，可動(dòng)鐵心1向上移動(dòng)。但是，由于磁場(chǎng)Bc同時(shí)向圓盤狀的鋼板6與突出部4之間作用吸引力Fr，所以，在過大的電流通過線圈3時(shí)有可能再次發(fā)生吸引動(dòng)作。必須設(shè)置根據(jù)與負(fù)載力的平衡力限制線圈電流并且在釋放動(dòng)作結(jié)束之后即時(shí)地切斷線圈電流的裝置。
下面，說明本實(shí)施例的效果。先有的帶永久磁鐵的電磁鐵在線圈電流形成的磁路中存在永久磁鐵12，所以，在釋放動(dòng)作時(shí)對(duì)永久磁鐵12直接進(jìn)行逆勵(lì)磁。通過反復(fù)動(dòng)作而繼續(xù)向永久磁鐵12供給逆向能量時(shí)，就存在發(fā)生退磁的危險(xiǎn)性。在本實(shí)施例的電磁鐵中，將永久磁鐵12配置在由可動(dòng)鐵心1和固定鐵心2包圍的空隙中，即配置在磁屏蔽的區(qū)域內(nèi)，所以，線圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bc對(duì)永久磁鐵12不直接作用。在釋放動(dòng)作中也不向永久磁鐵12供給逆向能量?？梢员苊獍l(fā)生退磁的危險(xiǎn)性，從而可以成為壽命長、可靠性高的電磁鐵。
另外，永久磁鐵12的導(dǎo)磁率和空氣基本上相同，在線圈電流形成的磁路中存在永久磁鐵12時(shí)，從線圈側(cè)看，磁阻將增大。在動(dòng)作開始時(shí)，在行程中將存在除了永久磁鐵12的厚度之外的間隙，從而要增加動(dòng)作所需要的安匝數(shù)。在本實(shí)施例的電磁鐵10中，在線圈電流形成的磁路中不存在永久磁鐵，所以，磁阻小、效率高。
實(shí)施例2.
下面，使用圖6和圖7說明本發(fā)明的實(shí)施例2。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例的電磁鐵10的剖面圖。可動(dòng)鐵心1由貫穿在線圈3的中心軸上的插棒式鐵心5和固定在其端部的圓盤狀的鋼板6構(gòu)成，經(jīng)由固定插棒式鐵心5的端部的非磁性的連接部件7與負(fù)載連接。固定鐵心2由都是磁性體的鋼管2a、凸型鋼材2b和環(huán)狀的鋼板2c構(gòu)成。凸型鋼材2b和環(huán)狀的鋼板2c，可以如圖所示的那樣按照從鋼管2a的兩端擰入的方式進(jìn)行安裝，或者可以通過焊接而固定。凸型鋼材2b可以用一體物制造，也可以將2塊鋼板連接而構(gòu)成。線圈3由用絕緣物或非磁性體金屬(鋁、銅等)制作的骨架3a和繞組線3b構(gòu)成。
環(huán)狀的永久磁鐵12固定到環(huán)狀的鋼板2c上。符號(hào)15是用例如SUS等非磁性部件制作的管子，以扶持永久磁鐵12的狀態(tài)固定到鋼管2a上。由于沒有大的力作用到管子15上，所以，可以用螺絲16等固定。用非磁性部件制作管子15，是為了避免管子15將永久磁鐵12的磁場(chǎng)短路。另外，在管子15的端部，安裝由非磁性部件制作的蓋子17，固定在可動(dòng)鐵心1上的棒8從中穿過。由蓋子17、凸型鋼材2b、連接部件7和棒8防止可動(dòng)鐵心1的軸發(fā)生偏離。
插棒式鐵心5的端面與凸型鋼材2b間的距離X比圓盤狀的鋼板6與永久磁鐵12間的距離L短，避免圓盤狀的鋼板6碰撞而將永久磁鐵12破壞。
下面，使用圖6～圖9說明本發(fā)明的電磁鐵10的動(dòng)作。圖6～圖9表示電磁鐵10的剖面，右半部表示出了用于說明結(jié)構(gòu)的符號(hào)，左半部表示出了磁場(chǎng)的情況。
圖6表示吸引動(dòng)作開始之后的狀態(tài)。插棒式鐵心5的端面與凸型鋼材2b間的距離X、圓盤狀的鋼板6與永久磁鐵12的距離L都比永久磁鐵12與插棒式鐵心5間的距離g長，永久磁鐵12產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bm如圖6所示的那樣只作用到永久磁鐵12的周邊。因此，作用于可動(dòng)鐵心1的驅(qū)動(dòng)力非常弱。用外部的電源電路(圖中未示出)向線圈3通電時(shí)，由線圈電流的磁場(chǎng)Bc向插棒式鐵心5的端面作用吸引力F0，可動(dòng)鐵心1開始向下動(dòng)作。這里，插棒式鐵心5的側(cè)面與環(huán)狀的鋼板2c間的距離g設(shè)定得比可動(dòng)鐵心1的行程長度短，所以，線圈電流產(chǎn)生的磁通Φc通過路徑04。為了使線圈電流的磁場(chǎng)Bc和永久磁鐵12的磁場(chǎng)Bm的方向成為圖6所示的箭頭的方向，必須預(yù)先設(shè)定線圈電流的方向和永久磁鐵12的極性方向。磁場(chǎng)Bc和磁場(chǎng)Bm的方向可以同時(shí)成為相反方向。
由吸引力F0驅(qū)動(dòng)可動(dòng)鐵心1時(shí)，就成為圖7所示的狀態(tài)。隨著可動(dòng)鐵心1的移動(dòng)，圓盤狀的鋼板6與永久磁鐵12間的間隙L減小，變得比插棒式鐵心5與環(huán)狀的鋼板2c間的間隙g短(g＞L)，所以，永久磁鐵12的磁場(chǎng)Bm通過路徑05。即，隨著可動(dòng)鐵心1的移動(dòng)，在吸引力F0作用到插棒式鐵心5的端面上的同時(shí)，吸引力F1也作用到圓盤狀的鋼板6與永久磁鐵12之間。另外，永久磁鐵12的磁場(chǎng)Bm通過插棒式鐵心5與凸型鋼材2b相對(duì)置的面，所以，吸引力F0將更加增大。
在可動(dòng)鐵心1的動(dòng)作結(jié)束之后，取消線圈3的勵(lì)磁時(shí)，由于永久磁鐵12的磁通Φm，吸引力F0和吸引力F1作用，保持該狀態(tài)。
另一方面，如圖8所示，釋放動(dòng)作通過以和吸引動(dòng)作時(shí)方向相反的電流向線圈3通電而進(jìn)行。線圈電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bc通過路徑06，抵消永久磁鐵12產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bm。吸引力F0減小，在負(fù)載力的作用下，可動(dòng)鐵心1向上移動(dòng)。
下面，說明本實(shí)施例的效果。和實(shí)施例1的電磁鐵一樣，線圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bc不直接作用于永久磁鐵12，釋放動(dòng)作時(shí)也不供給逆向能量。因此，可以避免永久磁鐵退磁的危險(xiǎn)性，從而可以成為壽命長、可靠性高的電磁鐵。另外，永久磁鐵12的導(dǎo)磁率和空氣基本上相同，在線圈電流形成的磁路中存在永久磁鐵12時(shí)，從線圈側(cè)看，磁阻將增大。在動(dòng)作開始時(shí)，在行程中將存在除了永久磁鐵12的厚度之外的間隙，從而要增加所需要的安匝數(shù)。在本實(shí)施例的電磁鐵10中，在線圈電流形成的磁路中不存在永久磁鐵，所以，磁阻小、效率高。
此外，本實(shí)施例的電磁鐵具有以下的效果。在釋放動(dòng)作中，實(shí)施例1的電磁鐵由線圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bm向圓盤狀的鋼板6與磁性體突出部4之間作用吸引力F1，所以，線圈3中通過過大的電流時(shí)有可能再次發(fā)生吸引動(dòng)作。因此，必須設(shè)置根據(jù)與負(fù)載力的平衡力限制線圈電流并且在釋放動(dòng)作結(jié)束之后即時(shí)地切斷線圈電流的裝置。但是，在本實(shí)施例的電磁鐵中，沒有由線圈電流的磁場(chǎng)Bc發(fā)生吸引力的部分，從而不會(huì)再次發(fā)生吸引動(dòng)作。因此，不必設(shè)置根據(jù)與負(fù)載力的平衡力限制線圈電流并且在釋放動(dòng)作結(jié)束之后即時(shí)地切斷線圈電流的裝置。
實(shí)施例3.
下面，使用圖9和圖10說明本發(fā)明的實(shí)施例3。
本實(shí)施例是將實(shí)施例1和實(shí)施例2的電磁鐵10應(yīng)用于開關(guān)裝置的操作機(jī)構(gòu)的實(shí)施例。圖9是應(yīng)用實(shí)施例2的電磁鐵10的三相真空斷路器20的側(cè)剖面圖。這里，以真空斷路器為例進(jìn)行說明，但是，也可以將本發(fā)明的電磁鐵10應(yīng)用于氣體斷路器等其他開關(guān)裝置。
真空斷路器20由真空管30、操作機(jī)構(gòu)部40、絕緣支架31以及容納控制電路51和電磁鐵10的操作空間50構(gòu)成。真空管30以三相并列的狀態(tài)設(shè)置在紙面里邊方向。3個(gè)真空管30用操作機(jī)構(gòu)部40內(nèi)的手柄41連接，由1個(gè)電磁鐵10驅(qū)動(dòng)。
真空管30根據(jù)由上下的端板32和絕緣筒33構(gòu)成的真空容器將其內(nèi)部保持為真空狀態(tài)。在真空管30內(nèi)配置固定觸點(diǎn)37和可動(dòng)觸點(diǎn)38，通過它們的開合而實(shí)現(xiàn)接通和切斷。固定觸點(diǎn)37固定到固定導(dǎo)體35上，與固定側(cè)饋電線39電氣連接。另一方面，可動(dòng)觸點(diǎn)38固定到可動(dòng)導(dǎo)體36上，通過撓性導(dǎo)體61與可動(dòng)側(cè)饋電線62連接。波紋管34將其兩端與可動(dòng)導(dǎo)體36和端板32連接。由波紋管34維持著真空狀態(tài)，固定觸點(diǎn)37和可動(dòng)觸點(diǎn)38可以進(jìn)行開合。
真空管30和電磁鐵10都與手柄41連接，使電磁鐵10產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力作用于可動(dòng)導(dǎo)體36?？蓜?dòng)導(dǎo)體36利用絕緣棒63與操作機(jī)構(gòu)電氣絕緣，與固定在手柄41上的控制桿42連結(jié)。電磁鐵10的可動(dòng)鐵心1通過連接部件9與控制桿44連結(jié)。
在接通動(dòng)作中，必須使觸壓彈簧43和切斷彈簧45同時(shí)積蓄能量。觸壓彈簧43是接通時(shí)用于向觸點(diǎn)供給接觸壓力的彈簧，切斷彈簧45是用于進(jìn)行切斷動(dòng)作的彈簧。
觸壓彈簧43容納在絕緣棒63內(nèi)，觸壓彈簧43周邊的結(jié)構(gòu)示于圖10。觸壓彈簧43容納在絕緣棒63上壓制的觸壓彈簧倉43a內(nèi)?？蓜?dòng)導(dǎo)體36固定到連接部件43b上，連接部件43b通過銷釘43c與觸壓彈簧倉43a連結(jié)。在連接部件43b上，設(shè)置比銷釘43c的外徑略大的孔，在觸壓彈簧倉43a上設(shè)置橢圓孔43d。在接通動(dòng)作中，固定觸點(diǎn)37與可動(dòng)觸點(diǎn)38接觸時(shí)，銷釘43c開始在橢圓孔43d內(nèi)移動(dòng)(圖中向下)，到接通動(dòng)作結(jié)束之前，壓縮觸壓彈簧43。另一方面，切斷彈簧45由操作機(jī)構(gòu)部40的頂板46和固定在連接部件9上的板47扶持。切斷彈簧45在接通動(dòng)作中總是被壓縮。
下面，說明開關(guān)裝置20的動(dòng)作。向線圈3通電而產(chǎn)生圖7所示的磁場(chǎng)Bc時(shí)，可動(dòng)鐵心1在吸引力F0的作用下向下移動(dòng)，同時(shí)可動(dòng)導(dǎo)體36向上移動(dòng)，觸點(diǎn)被接通。在接通動(dòng)作結(jié)束之后，即使切斷線圈3的電流，根據(jù)永久磁鐵12的吸引力也保持該狀態(tài)。在切斷動(dòng)作中，以和接通動(dòng)作時(shí)方向相反的電流向線圈3通電時(shí)，如圖8所示，抵消永久磁鐵12的磁場(chǎng)Bm，吸引力F0減小，所以，在觸壓彈簧43和切斷彈簧43的彈性力的作用下，可動(dòng)導(dǎo)體36向下驅(qū)動(dòng)。
下面，說明本實(shí)施例的效果。通過將實(shí)施例1～實(shí)施例2的電磁鐵10應(yīng)用于開關(guān)裝置，保持接通狀態(tài)所使用的永久磁鐵12不會(huì)發(fā)生退磁，從而可以保證20年的長期使用和滿足1萬次以上的多次動(dòng)作。即，可以提供壽命長、可靠性高的開關(guān)裝置。
按照本發(fā)明的電磁鐵和使用該電磁鐵的開關(guān)裝置的操作機(jī)構(gòu)，由于將用于維持吸引狀態(tài)的永久磁鐵配置在由固定鐵心和可動(dòng)鐵心包圍的區(qū)域內(nèi)，所以，線圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)不直接作用于永久磁鐵，從而可以提供可靠性高并且效率高的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種電磁鐵，其由線圈、在上述線圈的中心軸上移動(dòng)的可動(dòng)鐵心、以及以覆蓋上述線圈的上面、下面和外周面的形式設(shè)置的固定鐵心構(gòu)成，其特征在于將永久磁鐵配置在由上述可動(dòng)鐵心和上述固定鐵心包圍的空隙中，利用上述永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)使上述可動(dòng)鐵心吸附到上述固定鐵心上。
2.一種電磁鐵，其由線圈、在上述線圈的中心軸上移動(dòng)的可動(dòng)鐵心、以及以覆蓋上述線圈的上面、下面和外周面的形式設(shè)置的固定鐵心構(gòu)成，其特征在于在上述固定鐵心的插入上述可動(dòng)鐵心的一側(cè)設(shè)置磁性體的突出部，用插棒式鐵心和固定在其端部的鋼板構(gòu)成上述可動(dòng)鐵心，使上述插棒式鐵心的端面與上述固定鐵心、上述鋼板與上述突出部分別以相同的方向?qū)χ茫⒂谰么盆F設(shè)置在由上述插棒式鐵心、上述突出部、上述鋼板和上述固定鐵心包圍的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的電磁鐵，其特征在于使上述插棒式鐵心的端面與固定鐵心間的距離比上述鋼板與上述突出部間的距離短。
4.一種電磁鐵，其由線圈、在上述線圈的中心軸上移動(dòng)的可動(dòng)鐵心、以及以覆蓋上述線圈的上面、下面和外周面的形式設(shè)置的固定鐵心構(gòu)成，其特征在于在上述固定鐵心的插入上述可動(dòng)鐵心的一側(cè)設(shè)置磁性體的突出部，用插棒式鐵心和固定在其端部的鋼板構(gòu)成上述可動(dòng)鐵心，上述插棒式鐵心的端面與上述固定鐵心、上述鋼板與上述突出部分別以相同的方向?qū)χ茫⒂谰么盆F配置在由上述插棒式鐵心、上述突出部、上述鋼板和上述固定鐵心包圍的空隙中，使上述鋼板的側(cè)面與上述突出部相對(duì)置，并且使上述插棒式鐵心的端面與上述固定鐵心、上述鋼板與上述永久磁鐵分別以相同的方向?qū)χ谩?br> 5.如權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的電磁鐵，其特征在于具有可以有選擇性地使順向和逆向電流流過上述線圈的電源電路，在流過順向電流時(shí)，產(chǎn)生與上述永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同的磁場(chǎng)，進(jìn)行吸引動(dòng)作，在流過逆向電流時(shí)，就抵消上述永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)，進(jìn)行釋放動(dòng)作。
6.一種開關(guān)裝置的操作機(jī)構(gòu)，其特征在于具有權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所述的電磁鐵，開合自由的觸點(diǎn)和用于使上述觸點(diǎn)斷開的切斷彈簧，并設(shè)置有可以有選擇性地使順向和逆向的電流流過上述電磁鐵的線圈的電源電路，在流過順向電流時(shí)，使上述切斷彈簧積蓄能量，并接通觸點(diǎn)，利用上述永久磁鐵的吸引力維持接通狀態(tài)，在上述線圈中流過逆向電流時(shí)，就抵消上述永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)，并由上述切斷彈簧的彈性力所切斷。
全文摘要
提供了一種電磁鐵10,其由線圈3、在上述線圈3的中心軸上移動(dòng)的可動(dòng)鐵心1和以覆蓋上述線圈3的上面、下面和外周面的形式設(shè)置的固定鐵心2構(gòu)成,其特征在于將永久磁鐵12配置在由上述可動(dòng)鐵心1和上述固定鐵心2包圍的空隙中,利用上述永久磁鐵12產(chǎn)生的磁場(chǎng)使上述可動(dòng)鐵心1吸附到上述固定鐵心2上?？朔擞捎谠诰€圈電流形成的磁路中存在永久磁鐵,所以釋放時(shí)對(duì)永久磁鐵直接進(jìn)行逆勵(lì)磁,有可能發(fā)生退磁的現(xiàn)有的電磁鐵的缺點(diǎn)。即,由于將永久磁鐵配置在由固定鐵心和可動(dòng)鐵心包圍的空隙內(nèi),所以,線圈電流的磁場(chǎng)不作用于永久磁鐵,從而可以提供不會(huì)發(fā)生退磁的壽命長、可靠性高的電磁鐵。
文檔編號(hào)H01H33/666GK1366312SQ0112515
公開日2002年8月28日 申請(qǐng)日期2001年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月18日
發(fā)明者森田步, 鈴木安昭, 藪雅人, 谷水徹, 柴田易藏, 門脅孝志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所, 株式會(huì)社日立工程服務(wù)