电磁操作机构及电磁操作机构的手动开关装置 |
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| 申请号 | CN201180016755.5 | 申请日 | 2011-03-14 | 公开(公告)号 | CN102822927A | 公开(公告)日 | 2012-12-12 |
| 申请人 | 三菱电机株式会社; | 发明人 | 金太炫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 能获得一种 开关 装置，其包括电磁操作机构，针对在可动 铁 心的整个可动范围内产生施 力 的开式 弹簧 ，为承受开式弹簧的伸长方向的施力而配置 螺栓 杆，并使用螺栓杆来承受开式弹簧的伸长方向的施力，通过使螺栓杆旋转并利用 螺纹 结构实现移动来使开式弹簧压缩、伸长，从而将触点维持在断开 位置 与闭合位置间的中间位置上来进行维护，在这种情况下，能以比断开动作更低速的方式进行手动开关操作，并将触点保持在断开位置与闭合位置间的中间位置上。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电磁操作机构，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 电磁操作机构及电磁操作机构的手动开关装置技术领域背景技术[0002] 在利用电磁操作机构的驱动力来开关触点的开关装置中，在闭合时，对开式弹簧及接触压力弹簧进行蓄力，并利用永磁体所产生的吸引力来将电磁铁的可动铁心吸附至固定铁心。在手动操作上述开关装置的情况下，使用手柄来使与电磁铁连接的连接机构动作，并通过使可动铁心移动至开式弹簧及接触压力弹簧的施力比永磁体所产生的吸引力大的点，来进行断开动作(例如参照专利文献1)。 [0003] 现有技术文献 [0004] 专利文献 [0005] 专利文献1：日本专利特许第3763094号 发明内容[0006] 发明所要解决的技术问题 [0007] 在使用手柄来使与电磁铁连接的连接机构动作，并使可动铁心移动至开式弹簧及接触压力弹簧的施力比永磁体所产生的吸引力大的点，来进行打开动作时，由于没有可抑制动作的结构，因此，是利用开式弹簧及接触压力弹簧所产生的施力的断开动作。在将触点维持在断开位置与闭合位置间的中间位置来进行维修的情况下，需要比上述断开动作更低速地进行手动开关操作，来将触点保持在断开位置与闭合位置间的中间位置。 [0008] 本发明是为解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能降低低速开关时作用在手动开关装置上的施力的电磁操作机构和能使用该电磁操作机构以手动方式实现低速开关的手动开关装置。 [0009] 解决技术问题所采用的技术方案 [0010] 将与电磁铁的驱动轴连接的连接杆、通过销连接成能使连接杆转动的支承点及与连接杆连接的开式弹簧配置成：与连接杆连接的支承点与开式弹簧和连接杆连接的连接点间的距离比支承点与电磁铁的驱动轴和连接杆连接的连接点间的距离大。 [0011] 针对在可动铁心的整个可动范围内起作用的开式弹簧，为承受开式弹簧的伸长方向的施力而配置螺栓杆，从而使用螺栓杆来承受开式弹簧的伸长方向的施力。通过使螺栓杆旋转来使螺纹结构移动，就可使开式弹簧压缩、伸长。 [0012] 发明效果 [0013] 由于与连接杆连接的支承点与开式弹簧和连接杆连接的连接点间的距离比支承点与电磁铁的驱动轴和连接杆连接的连接点间的距离更大，因此，开式弹簧部所需要的施力变小，可降低配置在开式弹簧部的手动开关装置的施力。 [0014] 由于手动开关装置的螺栓杆的端部与开式弹簧轴接触，并使用螺纹结构来承受由开式弹簧及接触压力弹簧所产生的施力，因此，能防止断开动作，并能实现可动触点及可动铁心的低速移动，从而能将触点保持在断开位置与闭合位置间的中间位置上。附图说明 [0015] 图1是表示本发明实施方式1的开关装置的闭合状态的剖视图。 [0016] 图2是表示图1的开关装置的触点的断开状态的剖视图。 [0017] 图3是在开关装置的闭合状态下安装了手动开关装置的电磁操作机构的剖视图。 [0018] 图4是在开关装置的断开状态下安装了手动开关装置的电磁操作机构的剖视图。 [0019] 图5是从图3的上方观察手动开关装置的闩锁机构的图。 [0020] 图6是从图3的上方观察开式弹簧座的图。 [0021] 图7是表示使闩锁机构的爪贯穿开式弹簧座的孔的位置关系的图。 [0022] 图8是表示闩锁机构的爪钩住开式弹簧座的状态的图。 [0023] 图9是在本发明实施方式2的开关装置的闭合状态下安装了手动开关装置的电磁操作机构的剖视图。 [0024] 图10是在本发明实施方式2的开关装置的断开状态下安装了手动开关装置的电磁操作机构的剖视图。 [0025] 图11是在本发明实施方式3的开关装置的闭合状态下安装了手动开关装置的电磁操作机构的剖视图。 具体实施方式[0026] 实施方式1 [0027] 图1是表示本发明实施方式1的开关装置的剖视图。此外，图2是表示图1的开关装置的触点处于打开的状态(断开状态)的剖视图。另外，图1是开关装置1的触点处于关闭的状态(闭合状态)的图。在图中，开关装置1具有：固定触点2；能与固定触点2接触、分离的可动触点3；对固定触点2及可动触点3进行收容的真空阀4；使可动触点3变位的开式弹簧9和电磁铁10；以及配置在电磁铁10与可动触点3之间的绝缘杆14和接触压力装置15。在此，电磁操作机构5是指包括电磁铁10、开式弹簧9和连接杆45在内的、对从接触压力装置15至可动触点3间的构件进行驱动的机构。 [0028] 可动触点3通过朝开关装置1的轴线方向(以下仅称为“轴线方向”)变位而与固定触点2接触、分离。通过使可动触点3与固定触点2接触来闭合开关装置1的触点，并通过使可动触点3与固定触点2分离来打开开关装置1的触点。 [0029] 为了提高固定触点2与可动触点3之间的消弧性能，而使真空阀4内处于真空。可动触点3与固定触点2的接触、分离是在真空阀4内进行的。在可动触点3与固定触点 2分离时，因真空阀4内为真空而处于负压，从而施加欲使可动触点3相对于固定触点2闭合的力。 [0030] 电磁铁10被板状的支承构件7支承。此外，电磁铁10包括通过绝缘杆14、接触压力装置15而与可动触点3连接的驱动轴8。 [0032] 电磁铁10设有固定铁心19和可动铁心20，该可动铁心20固定着驱动轴8，并能相对于固定铁心19在轴线方向上变位。 [0033] 开式弹簧9在开式弹簧座40与支承构件7之间被压缩，在轴线方向上产生弹性斥力。与开式弹簧座40连接的开式弹簧轴41连接在连接杆45上、距支点43的距离比驱动轴8距支点43的距离更远的位置处，该连接杆45安装于在支承构件7上安装的支点43且与驱动轴8连接。利用连接杆45受到的开式弹簧9的弹性斥力，来将驱动轴8朝使可动触点3脱离固定触点2的方向施力。 [0034] 通过对电磁铁10进行控制，来使驱动轴8有选择地朝使可动触点3与固定触点2接触的方向(闭合方向)及使可动触点3脱离固定触点2的方向(打开方向)中的任意一个方向变位。 [0035] 电磁铁10通过绝缘杆14而与可动触点3绝缘。 [0036] 接触压力装置15具有：弹簧框16；防脱板17，该防脱板17被固定在驱动轴8的前端部，并被配置在弹簧框16内；以及接触压力弹簧18，该接触压力弹簧18被压缩连接在弹簧框16与防脱板17之间。 [0037] 驱动轴8可与防脱板17一起相对于弹簧框16在轴线方向上变位。接触压力弹簧18对驱动轴8朝脱离可动触点3的方向施力。驱动轴8朝脱离可动触点3的方向的变位因防脱板17与弹簧框16的卡合而受到限制。 [0038] 可动铁心20能在脱离固定铁心19的后退位置(图2)与比后退位置更接近固定铁心19的前进位置(图1)之间变位。后退位置的位置是通过设于驱动轴8的限位件90来确定的。当可动铁心20位于后退位置时，可动触点3脱离固定触点2，当可动铁心20位于前进位置时，可动触点3被压靠至固定触点2。 [0039] 在可动触点3脱离固定触点2时(图2)，若驱动轴8在轴线方向上变位，则接触压力装置15、绝缘杆14及可动触点3就会与驱动轴8一起变位。此时，防脱板17因接触压力弹簧18的施力而与弹簧框16卡合。此外，在可动触点3与固定触点2接触时(图1)，驱动轴8克服接触压力弹簧18的施力而相对于弹簧框16进一步朝闭合方向变位。藉此，接触压力弹簧18被进一步压缩，并利用接触压力弹簧18的弹性斥力来将可动触点3压靠至固定触点2。 [0040] 电磁铁10具有：固定铁心19；可动铁心20，该可动铁心20固定着驱动轴8，并能相对于固定铁心19在轴线方向上变位；电磁线圈21，该电磁线圈21设置于固定铁心19，并通过通电来产生磁场；以及永磁体22，该永磁体22设置于固定铁心19。 [0041] 驱动轴8穿过固定铁心19，从而能在轴线方向上变位。在本例中，轴承50设置在固定铁心19上，驱动轴8穿过轴承50。固定铁心19的一部分在向轴线方向投影而得到的投影面内与可动铁心20的区域重叠。 [0042] 永磁体22设于固定铁心19，并与可动铁心20相对。各永磁体22具有N极和S极(一对磁极)。藉此，永磁体22可产生将可动铁心20保持在前进位置的保持用磁通。在本例中，各永磁体22的N极与可动铁心20相对，各永磁体22的S极固定在固定铁心19上。 [0043] 电磁线圈21在向轴线方向投影而得到的投影面内围住可动铁心20的一部分。藉此，电磁线圈21一旦通电就会产生穿过固定铁心19及可动铁心20的磁通。此外，通过切换向电磁线圈21通电的方向，电磁线圈21产生的磁通的方向就能反转。另外，电磁线圈21的中心轴线与开关装置1的轴线基本一致。 [0044] 固定铁心19和可动铁心20是由磁性材料构成的多块薄板在与轴线方向垂直的方向上层积而成的层积体。 [0046] 接着，对动作进行说明。在如图2所示可动触点3处于脱离固定触点2的打开状态时，可动铁心20因开式弹簧9的施力而变位至后退位置。通过对电磁线圈21通电，可动铁心20被吸引至第一固定铁心部26，并克服开式弹簧9的施力而从后退位置朝前进位置变位。藉此使可动触点3朝固定触点2变位。 [0047] 之后，一旦可动触点3与固定触点2接触，可动触点3的变位即停止。但是，可动铁心20进一步变位而到达前进位置。藉此，接触压力弹簧18被压缩，可动触点3被压靠至固定触点2，从而完成闭合动作(图1)。 [0048] 一旦可动铁心20到达前进位置，则利用永磁体22的保持用磁通而将可动铁心20吸引保持在固定铁心19上，从而使可动铁心20保持在前进位置上。 [0049] 在要解除可动铁心20在前进位置上的保持时，就朝与闭合动作时的方向相反的方向对电磁线圈21通电。一旦对电磁线圈21通电，可动铁心20与固定铁心19之间的吸引力便整体下降，开式弹簧9及接触压力弹簧18的各施力就使可动铁心20开始从前进位置向后退位置变位。此时，可动触点3仍被压靠至固定触点2。 [0050] 此后，当可动铁心20朝后退位置进一步变位时，防脱板17与弹簧框16卡合。之后，可动铁心20仍朝后退位置变位，由此使可动触点3脱离固定触点2。开式弹簧9的施力比欲使真空阀4的可动触点3相对于固定触点2闭合的力大。之后，可动铁心20进一步变位后到达后退位置。藉此，完成打开动作(图2)。 [0051] 这样，在断开状态(图2)下，开式弹簧9的施力比因真空阀4是真空容器而由负压产生的朝欲使可动触点3相对于固定触点2闭合的闭合方向施加的施力大，从而能稳定地维持断开状态。此外，即便可动部的摩擦力和开式弹簧9的施力的总和比利用真空阀4的真空容器的负压而朝使可动触点3相对于固定触点2闭合的闭合方向施加的施力大，也能稳定地维持打开状态。 [0052] 另一方面，在闭合状态(图1)下，永磁体22产生将可动铁心20保持在前进位置处的保持用磁通。由永磁体22的磁通产生的朝闭合方向的施力作用在可动铁心20上，由于朝闭合方向的施力比开式弹簧9及接触压力弹簧18的施力的总和大，因此，能维持闭合状态。此外，即便吸引力及可动部的摩擦力的总和在开式弹簧9及接触压力弹簧18的施力的总和以上，也能稳定地维持闭合状态。 [0053] 开式弹簧9的施力在可动铁心20的整个可动范围内起作用。 [0054] 图3是表示适用本发明实施方式1的手动开关装置60时的剖视图。此外，图4是表示图2的开关装置的触点处于打开的状态(断开状态)时的结构的剖视图。此外，图3是表示图1的开关装置1的触点处于打开的状态(打开状态)时的结构的剖视图。 [0055] 在图中，具有与安装有电磁铁10和开式弹簧9的支承构件7连接的杆62，在杆62上固定有框64。在上述框64上紧固有手动开关装置60的安装部件66。在安装部件66上固定有导向件68，在导向件68上具有阴螺纹部70。在上述阴螺纹部70配置有作为驱动杆的螺栓杆72的阳螺纹74，通过使螺栓杆72旋转，就可使螺栓杆72朝开式弹簧9的压缩伸长方向移动。在上述螺栓杆72上设置有手柄76，以能手动地使螺栓杆72旋转。螺栓杆72的一个端部78配置成与开式弹簧轴41接触。形成为用螺栓杆72的阳螺纹部74和阴螺纹部70的螺纹结构来承受开式弹簧9伸长时的施力的结构。在螺栓杆72上安装有闩锁机构80，该闩锁机构80通过较弱的摩擦力结合并能朝螺栓杆72的旋转方向自由旋转。闩锁机构80的臂84从可相对于螺栓杆72滑动的滑动部82伸出，在螺栓杆72的端部78与开式弹簧轴41接触的状态下，臂84贯穿设于开式弹簧座40的孔86。在闩锁机构80的臂部84的前端设置有可钩住开式弹簧座40的爪88。 [0056] 图5是从图3的上方观察本发明实施方式1的螺栓杆72和闩锁机构80的图。图6是从图3的上方观察本发明实施方式1的开式弹簧座40和开式弹簧轴41的图。 [0057] 图7和图8是用于说明本发明实施方式1的动作的、从图3的上方观察作为手动开关装置60的主要部分的闩锁机构80和开式弹簧座40的主要部分的图。 [0058] 接着，对手动开关动作进行说明。在打开动作中，一开始开关装置1处于闭合状态(图1)，永磁体22产生将可动铁心20保持在前进位置处的保持用磁通。 [0059] 由永磁体22的磁通产生的朝闭合方向的施力作用在可动铁心20上，由于朝闭合方向的施力比开式弹簧9及接触压力弹簧18的施力的总和大，因此，能维持闭合状态。为了从闭合状态开始进行手动断开，安装手动开关装置60(图3)。 [0060] 在安装手动开关装置60时，使螺栓杆72的端部78与开式弹簧轴41接触时，闩锁机构80的臂84前端的配置有爪88的部分穿过开式弹簧座40的孔86(图3、图7)。 [0061] 闩锁机构80以较弱的摩擦力结合并能自由旋转地配置在螺栓杆72上。若为了手动打开，而用手柄76以使螺栓杆72朝开式弹簧9伸长的方向移动的方式使螺栓杆72旋转(在本实施方式1中为右螺纹，图7、图8中的逆时针方向)，则由于闩锁机构80以较弱的摩擦力而与螺栓杆72结合，因此，如图8所示，闩锁机构80的爪88处于钩在开式弹簧座40上的状态。若继续旋转螺栓杆72，则开式弹簧座40在被闩锁机构80钩住的状态下与螺栓杆72一起朝开式弹簧9伸长的方向移动。在开式弹簧座40移动的同时，经由开式弹簧轴41、连接杆45连接的可动铁心20也朝断开方向移动。 [0062] 在可动铁心20移动规定距离后，开式弹簧9和接触压力弹簧18的施力的总和比永磁体22所产生的使可动铁心20朝闭合方向移动的施力大。开式弹簧座40从被闩锁机构80朝开式弹簧9伸长的方向拉动的状态，而变成经由与开式弹簧座40紧固的开式弹簧轴41，从端部78按压螺栓杆72的状态。 [0063] 螺栓杆72通过阳螺纹部74和阴螺纹部70的螺纹结构来承受由开式弹簧9及接触压力弹簧18产生的施力。接着，通过使螺栓杆72移动，就可使开式弹簧座40低速移动，在可动铁心20的整个可动范围内施加施力的开式弹簧9低速伸长，并使可动铁心20低速移动，从而使其移动至由安装于驱动轴8的限位件90确定的断开位置处，藉此来低速地完成打开动作。 [0064] 在闭合动作时，一开始开关装置1处于断开状态(图2)，开式弹簧9伸长，并在由安装于驱动轴8的限位件90确定的断开位置上维持断开状态。为了从断开状态进行手动闭合，以与手动断开动作相同的要领来安装手动开关装置60(图4)。 [0065] 闩锁机构80以较弱的摩擦力结合并能自由旋转地配置在螺栓杆72上。为了进行手动闭合，用手柄76以使螺栓杆72朝压缩开式弹簧9的方向移动的方式使螺栓杆72旋转。 [0066] 螺栓杆72的端部78将开式弹簧轴41朝使开式弹簧9压缩的方向按压。通过按压开式弹簧轴41，就可经由开式弹簧座40来对开式弹簧9进行压缩。此外，通过连接杆45连接的可动铁心20也朝闭合方向移动。 [0067] 由于螺栓杆72使用阳螺纹部74和阴螺纹部70的螺纹结构来承受由开式弹簧9及接触压力弹簧18产生的施力，因此，能低速地移动，低速地对开式弹簧9进行压缩，并低速地对可动铁心20进行闭合操作，以使可动铁心20移动到与固定铁心19接触的闭合位置上，藉此来低速地完成闭合动作。 [0068] 在上述电磁操作机构及电磁操作机构的手动开关装置中，由于利用可动铁心20的移动范围内的永磁体22的吸引力与开式弹簧9及接触压力弹簧18的施力的平衡来实现断开状态、闭合状态的保持，因此，在低速移动的情况下，只要考虑永磁体22的吸引力和开式弹簧9及接触压力弹簧18的施力来实现可移动即可，手动开关装置为仅直线移动的结构这样简单的结构。由于不需要手动开关装置60可实现在保持成不使开式弹簧9自然打开的同时拆下机械保持结构这样复杂的动作，仅使用拉伸动作就可实现打开动作，因此，能使用简单的结构来实现低速开关操作。 [0069] 此外，开式弹簧9连接在连接杆45上、距支点43的距离比驱动轴8距支点43的距离更远的位置处，该连接杆45安装于在支承构件7上安装的支点43且与驱动轴8连接。因此，根据杠杆原理，开式弹簧9部所产生的施力比驱动轴8部所产生的施力小，且移动距离大。由于开式弹簧9部产生的施力较小，因此，能减小手动开关装置60所需要的强度，此外，通过增大移动距离，能提高低速移动及移动中的位置精度。 [0070] 此外，由于螺栓杆72的端部78与开式弹簧轴41接触，且使用阳螺纹部74和阴螺纹部70的螺纹结构来承受由开式弹簧9及接触压力弹簧18所产生的施力，因此，能承受在可动铁心20的整个可动范围内起作用的开式弹簧9的施力、在可动铁心20的部分可动范围内一起作用的接触压力弹簧18的施力，从而能实现低速移动。 [0071] 实施方式2 [0072] 图9是在本发明实施方式2的开关装置的闭合状态下安装了手动开关装置的电磁操作机构的剖视图，图10是在开关装置的断开状态下安装了手动开关装置的电磁操作机构的剖视图。手动开关装置60中，在外侧设有齿轮部98的导向件96能自由旋转地安装于安装板95。导向件96设置有阴螺纹部97。在手柄105上安装有与导向件96的齿轮部98啮合来使导向件96旋转的齿轮100。 [0073] 在这种手动开关装置60中，由于为了移动螺栓杆72而使导向件96旋转，因此，手柄105仅旋转而不朝螺栓杆72的移动方向移动。因此，能实现电磁操作机构部的靠安装手柄105一侧的空间节省。 [0074] 实施方式3 [0075] 图11是在本发明实施方式3的开关装置的闭合状态下安装了手动开关装置的电磁操作机构的剖视图。开式弹簧9经由开式弹簧座40而与驱动轴8直接连接。 [0076] 在上述电磁操作机构及电磁操作机构的手动开关装置中，由于利用可动铁心20的移动范围内的永磁体22的吸引力与开式弹簧9及接触压力弹簧18的施力的平衡来实现断开状态、闭合状态的保持，因此，在低速移动的情况下，只要考虑永磁体22的吸引力和开式弹簧9及接触压力弹簧18的施力来实现可移动即可，手动开关装置为仅直线移动的结构这样简单的结构。由于不需要手动开关装置60可实现在保持成不使开式弹簧9自然打开的同时拆下机械保持结构这样复杂的动作，仅使用拉伸动作就可实现打开动作，因此，能使用简单的结构来实现低速开关操作。 [0077] 此外，由于螺栓杆72的端部78与开式弹簧轴41接触，且使用阳螺纹部74和阴螺纹部70的螺纹结构来承受由开式弹簧9及接触压力弹簧18所产生的施力，因此，能承受在可动铁心20的整个可动范围内起作用的开式弹簧9的施力、在可动铁心20的部分可动范围内起作用的接触压力弹簧18的施力，从而能实现低速移动。 [0078] (符号说明) [0079] 1开关装置 [0080] 5电磁操作机构 [0081] 8驱动轴 [0082] 9开式弹簧 [0083] 10电磁铁 [0084] 19固定铁心 [0085] 20可动铁心 [0086] 21电磁线圈 [0087] 22永磁体 [0088] 40开式弹簧座 [0089] 41开式弹簧轴 [0090] 43支点 [0091] 45连接杆 [0092] 70阴螺纹部 [0093] 72螺栓杆 [0094] 74阳螺纹部 [0095] 78端部 [0096] 80闩锁机构 [0097] 82滑动部 [0098] 84臂 [0099] 86孔 [0100] 88爪 |
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