用于断路器的远程操作装置的线性致动器的制作方法

专利名称：用于断路器的远程操作装置的线性致动器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种线性致动器。更具体地，本发明涉及一种能 够结合到安装在断路器(诸如模制外壳断路器或接地漏电断路器)上 的远程操作装置中的线性致动器，其中线性致动器通过远程控制操作
将断路器的手柄驱动至ON、 OFF和RESET位置。
背景技术：
断路器被用作低压配电系统中的部件，被安装在开关板或控制板 上，并且是集中控制系统的构成部件。当断路器与远程操作装置结合 使用时，设置外部附属装置，其根据外部命令(电信号)在ON、 OFF 和RESET位置之间切换断路器的手柄。除了由驱动电机、减速齿轮和 进给螺杆构成的传统电机驱动系统之外，目前有一种远程操作装置是 已知的并可在市场上买到，在这种远程操作装置中，电磁式线性致动 器直接驱动操作手柄。例如，在日本未审专利申请公开第2002-319504 号(图l和图6)和日本未审专利申请公开第2006-40665号(图3)中 示出了电磁式线性致动器的实例。
现在将参考图6 (a)、 6 (b)、 6 (c)、 7和8来描述上面引用的专 利申请中公开的用于断路器的远程操作装置和与远程操作装置结合使 用的断路器的构造。
在图6 (a)、 6 (b)和6 (c)中，符号1表示断路器(模制外壳 断路器)，符号la表示从断路器的壳体lb的盖子向外并向上突出的摇 杆式开闭操作手柄，并且符号2表示安装在断路器1的顶部并连接到 手柄la上的远程操作装置。远程操作装置2在壳体3中配备有电磁式 线性致动器。线性致动器由导轨4、导轨4所引导和支撑的动子5 (将 在后面描述动子的细节)和设置在动子的移动路径两侧上的一对定子 构成，每个定子由E形磁轭6a和缠绕在磁轭6a上的激励线圈6b构成。 在远程操作装置2安装在断路器1上的配置中，断路器的操作手柄la
与形成在动子5底面上的凹形结构嵌合并连接在一起。附图标记7表 示设置在动子5上的用于手动操作的手柄，并且附图标记8表示设置 在壳体3的顶面上的辅助盖子。如图7所示，断路器1的手柄la通过装配肘节链系和肘节弹簧 (toggle spring)的开关机构lc连接到主电路触点结构Id的可动接触 子。开关机构lc通过闩锁机构连接到过电流脱扣装置le。当单独使用 断路器并且将手柄la从图7所示的OFF位置移动到ON位置或从ON 位置移动到OFF位置时，开关机构lc根据手柄la的移动进行反向运 动(通过肘节弹簧推动肘节链系)，以闭合或打开主电路触点。当过电 流脱扣装置le检测到主电路中的过电流并释放闩锁机构时，断路器脱 扣以打开主电路触点，并且由于肘节链系和肘节弹簧之间的平衡条件， 手柄la在ON和OFF位置中间的TRIP (脱扣)位置停止，从而指示 脱扣动作。为了在脱扣动作之后再次接通主电路触点，将手柄la再一 次从TRIP位置移动到RESET位置以复位闩锁机构，然后将其移动到 ON位置以闭合主电路触点。
图8示出了现有技术的电磁式线性致动器的结构。以箭头方向可 移动地被引导和支撑的动子5，在与定子6相对的左和右侧表面上具有 用于磁场系统的永磁体9。定子6构成由E形磁轭6a和缠绕在磁轭的 中心腿上的激励线圈6b组成的线圈部。永磁体9的长度A (N和S极 之间的距离)以及中心腿和磁轭6a的外腿之间的距离B被设置成满足 关系B<A<2B。
在上述结构的线性致动器的操作中，当从外部向图6所示的远程 操作装置2给出ON或OFF的操作命令，并且根据该命令将励磁电流 馈送给线性致动器的激励线圈6b时，对应于励磁电流的方向，在定子 6的磁轭6a和动子5的永磁体9之间产生磁性推力。磁性推力沿着导 轨4将动子5从一个冲程端移动到另一个冲程端，由此将断路器1的 摇杆手柄la切换到ON或OFF位置。用于检测ON或OFF位置的开 关被设置在动子5的移动路径的端位置上。当在断路器1的ON或OFF 操作中，动子5到达ON或OFF的端位置时，根据来自供位置检测用 的开关的输出信号来停止激励线圈6b的励磁。在不对激励线圈6b进 行励磁的状态下，动子5接收来自永磁体9的磁力，并被吸引和保持
在对应于ON或OFF位置的端位置。
图9示出了当将具有上述构造的远程操作装置2安装在断路器1 (额定值低的模制外壳断路器)上并通过线性致动器将手柄la驱动至 ON、 OFF或RESET位置时，推力和负荷的特性的实例。在图9中， 横坐标表示相对于手柄la的中心到ON和OFF方向的冲程(mm)，并 且纵坐标表示推力(N)(其中+表示在ON方向上的推力，并且-表示 在OFF方向上的推力)。特性曲线A、 B和C分别表示在断路器的ON 操作、OFF操作和RESET操作的过程中从断路器1的手柄la施加到 远程操作装置2的线性致动器上的负荷(主要是来自设置在开关机构 中的肘节弹簧的反作用力)。特性曲线D和E表示当分别将ON和OFF 方向的励磁电流(直流)馈送给线性致动器的激励线圈6b (图8)时， 动子5上的电磁推力。
在这些特性曲线中，由推力=0的横坐标和特性曲线A至E的每个 包围的面积表示在每个操作过程中所做的功。为了在ON、 OFF和 RESET位置之间切换断路器的操作手柄，在切换过程中电磁推力(特 性曲线D和E)必须克服操作手柄的负荷(特性曲线A、 B和C)。关 于这一点，在从ON到OFF切换断路器的手柄的过程中，负荷伴随着 手柄运动而增加(特性曲线B)，在恰好经过冲程=0的点之后达到峰值， 然后由于开关机构的反向动作而突然下降。另一方面，如果在手柄的 ON位置处开始激励线圈的励磁，则线性致动器的电磁推力(特性曲线 E)在切换过程的前半段中逐渐增加，对动子5进行加速并在动子上施 加惯性力。动子5在切换过程的后半段中渡过负荷的峰值点(特性曲 线B)，并在之后，冲到OFF端位置并完成手柄的OFF操作。
从OFF到ON切换断路器的手柄的过程与上述从ON到OFF的过 程几乎相同。在操作过程的后半段中，在开关机构的反向动作下，负 荷(特性曲线A)突然下降。线性致动器的动子在该过程开始时接收 电磁推力(特性曲线D)而加速，并被施加惯性力，冲到ON端位置 以完成断路器的手柄的ON操作。
在断路器的脱扣动作中(其中线性致动器的激励线圈处于没有励 磁的状态)，连接到操作手柄的线性致动器的动子5受到永磁体9的磁 力的吸引并被保持在ON侧。因此，断路器的手柄la不会像单独使用
断路器的情况那样移动到TRIP位置，而是仍然停留在ON位置周围。 在断路器的脱扣动作之后为了使用远程操作装置复位开关机构，通过 操作线性致动器再一次将手柄移回到ON端位置，然后将其从该ON 位置重新朝着OFF位置移动以完成开关机构的复位操作。在该复位操 作的过程中，负荷(特性曲线C)在OFF侧的冲程端附近增加以将开 关机构的闩锁锚定在闭锁位置。在这点上，在ON位置开始并行进到 OFF端位置的动子，可借助于伴随的足够惯性力而克服负荷(特性曲 线C)并到达RESET位置。
使用上述的线性致动器切换断路器的手柄的远程操作装置，在操 作和功能性能方面具有下述问题。当向激励线圈6b馈送励磁电流时， 根据操作命令，在具有图8所示的常规结构的线性致动器中，动子5 在接收到电磁推力时立刻从一个端位置移动到另一个端位置。动子5 随着行进距离而被加速，并且借助于惯性力，动子5的移动速度增加。 另一方面，恰好在先前描述的端位置之前，手柄的负荷(图9)突然下 降。因此，到达ON或OFF端位置的手柄与形成在断路器外壳的盖子 lb(图7)上的窗框激烈地碰撞。冲击力可能会破坏由树脂制成的手柄。 为了解决这种问题，远程操作装置已经在动子的冲程端设置有减震结 构，由此吸收手柄的冲击负荷并避免手柄的损坏。然而，这种结构会 导致装置增加的复杂性和较高的成本。

发明内容
本发明提供了一种确保稳定的电磁推力的线性致动器。当在远程 操作装置中使用这种线性致动器时，在断路器的手柄的切换操作的整 个过程中，手柄在切换过程的端位置处不需要受到过大的冲击负荷， 由此展现出稳定的操作和功能性能。
根据本发明的线性致动器包括第一永磁型线性脉冲电机，其包 括第一动子和第一定子；与第一永磁型线性脉冲电机相对布置的第二 永磁型线性脉冲电机，其包括第二动子和第二定子；以及连接到第一 动子和第二动子的致动器部件。第一永磁型线性脉冲电机和第二永磁 型线性脉冲电机均包括包括多个永磁体的磁场部，所述多个永磁体 布置成一行使得相邻磁体具有相反的极性；以及线圈部，其具有三腿
型磁轭和缠绕在磁轭的腿上的激励线圈。
一个永磁体的长度A和三腿
型磁轭的腿间间距B被设置成满足关系(3/3xA)《B《(5/3xA)，并且最 优选地，B=(4/3xA)。
在本发明的一个优选实施例中，第一动子包括第一永磁型线性脉 冲电机的磁场部，并且第二动子包括第二永磁型线性脉冲电机的磁场 部。
可替换地，在本发明的另一个优选实施例中，第一动子包括第一 永磁型线性脉冲电机的线圈部，并且第二动子包括第二永磁型线性脉 冲电机的线圈部。
致动器部件可以包括致动器开口，致动器部件要对其施加力的部 件(例如断路器的摇杆式开关)穿过该致动器开口。可替换地，致动 器部件本身可以包括手动手柄。
设置控制器以驱动第一永磁型线性电机的线圈部和第二永磁型线 性电机的线圈部。控制器控制激励线圈中的电流以从一个步进(step) 到下一个步进顺序地切换施加到缠绕在磁轭的腿上的激励线圈上的励 磁模式(excitation pattern )。
上述线性致动器可以结合到附连于具有摇杆式手柄的断路器的远 程操作装置中，其中线性致动器被连接到摇杆式手柄并将手柄操作至 ON、 OFF和RESET位置。
控制器控制激励线圈中的电流以从一个步进到下一个步进顺序地 改变用于激励线圈的励磁模式。励磁模式确定对将被馈送励磁电流的 激励线圈的选择和励磁电流的方向。动子的移动在每个步进中接收手 柄的负荷和动子上的动摩擦阻力而稳定，并进行到下一个步进。因此， 不可能在整个操作过程中对致动器的动子进行连续地加速。即使当手 柄到达切换操作的端位置时，手柄也不会接收到来自动子的大的惯性 力。而且，由于激励线圈上的励磁模式从一个步进到下一个步进顺序 地改变，所以动子上的推力相对均匀，并且在整个操作过程中处于高 水平。
因此，手柄在切换操作的端位置处停止，而不会接收到过大的冲 击力，从而消除了常规装置中手柄损坏的问题。因此，可以安全和平 滑地进行手柄的切换操作。远程操作装置不需要设置有减震结构，从 而简化了结构并降低了产品成本。
线性脉冲电机的磁场部和线圈部中的一个构成定子，而另一个构 成动子，左右对称布置的两个线性脉冲电机的动子被连接到断路器的 手柄。因此，除了通过线性脉冲电机获得推力来驱动手柄之外，还抵 消了吸引力，每个吸引力作用在一个线性脉冲电机上的动子和定子之 间并沿垂直于推力的方向。


将参考某些优选实施例和附图来描述本发明，其中 图1 (a)和1 (b)示出了根据本发明的实施例的实例1的远程操 作装置的结构，其中图1 (a)是安装在断路器上的远程操作装置的外 部透视图，并且图l (b)示出了图l (a)中的线性脉冲电机的示意构 造；
图2 (a)和2 (b)示出了根据本发明的实施例的实例2的远程操 作装置的结构，其中图2 (a)是安装在断路器上的远程操作装置的外 部透视图，并且图2 (b)示出了图2 (a)中的线性脉冲电机的示意构 造；
图3 (a)、 3 (b)和3 (c)示出了在图1 (a)和1 (b)的构造的 断路器的手柄的ON操作过程中施加在线性脉冲电机的线圈部上的励 磁模式，其中图3 (a)、 3 (b)和3 (c)分别是线圈部的线圈l、线圈 2和线圈3的时序与图3 (a)、 3 (b)和3 (c)中的励磁模式相对应的图4 (a)、 4 (b)和4 (c)示出了激励线圈中的励磁电流的方向和流过线圈部和磁 场部的磁通路径；
图5示出了对应于图3 (a)、 3 (b)、 3 (c)的励磁模式的电磁推 力的特性曲线，以及断路器的手柄的负荷；
图6 (a)、 6 (b)和6 (c)示出了现有技术的远程操作装置的结 构，其中图6 (a)是断路器和安装在断路器上的远程操作装置的侧视 截面图，图6 (b)是前视截面图，并且图6 (c)是远程操作装置的俯 视图7示出了图6 (a)、 6 (b)和6 (c)中的断路器的内部结构；
图8示出了用在图6 (a)、 6 (b)和6 (c)所示的远程操作装置 中的传统电磁式线性致动器的结构；
图9示出了由图8中所示的电磁式线性致动器产生的推力和断路 器的负荷的特性曲线；
图10 (a)至10 (f)示出了在顺序的电流供给模式中，线圈部18 和磁场部15之间的相对位置。图10 (a)对应于模式#1，图10 (b) 对应于#2，图10 (c)对应于#3，图10 (d)对应于#4，图10 (e)对 应于#5，并且图10 (f)对应于#6;以及
图11是示出本发明的励磁模式的表格。
具体实施例方式
图1 (a)和1 (b)示出了本发明的第一实施例的远程操作装置的 结构，其中图1 (a)是断路器和安装在断路器上的远程操作装置的外 部透视图，并且图1 (b)示出了构成远程操作装置的永磁型线性脉冲 电机的示意构造。该实施例的远程操作装置2设置有左右布置的两个 永磁型线性脉冲电机10。远程操作装置2安装在断路器1的外壳的顶 部。线性脉冲电机lO的定子ll固定在断路器的外壳上，并且动子12 被连接到断路器的手柄la。
永磁型线性脉冲电机10包括磁场部15和线圈部18，其中磁场部 15包括具有带状结构的基座13和在基座13上布置成一行的多个永磁 体14，并且线圈部18包括三腿型磁轭16和缠绕在磁轭16的腿16a、 16b和16c上的激励线圈17a (线圈1)、 17b(线圈2)和17c (线圈3)。 永磁体14是在厚度方向上磁化的具有矩形板形状的磁体。永磁体被布 置成使得相邻磁体具有N极或S极的相反极性。永磁体14构成的行与 线圈部18相对，在它们之间具有间隙。
在本发明的三腿型磁轭16装置中，为了形成如图4 (a)、 4 (b) 和4 (c)所示的流过磁轭16的磁通回路，选自于腿16a、 16b和16c 的其中一对腿必须构成N极和S极。存在六种可能的组合使得腿16a、 16b和16c中的两个腿成为N极和S极。图ll中所示的表l示出了三 腿型磁轭16的腿16a、 16b和16c的励磁模式。通过以图3所示的电 流供给模式#1至#6，向激励线圈17a (线圈1)、 17b (线圈2)和17c
(线圈3)施加电流来产生这些励磁模式。在图3中正好有六个电流供
给模式#1至#6;模式#7等同于模式#1。在表1中，模式#4、 #5和#6 类似于模式#1、 #2和#3，但具有相反的磁极极性。具体地，模式#4是 模式#1的相反的极性激励模式，模式#5是模式#2的相反的模式，并且 模式#6是模式#3的相反的模式。图5示出了每个电流供给模式的推力 的特性曲线。表1和图3中的模式#1至#6分别对应于图5中的模式"a" 至"f"。图5中的推力的特性曲线对称地展现出如同表1中的励磁模式 的a-d、 b-e和c-f之间的相反关系。
为了在线圈部中的三腿型磁轭16和磁场部中的永磁体14之间顺 序地进行相对移动，有必要在连续的励磁模式中反转腿16a、 16b和16c 中的一个的极性，或者对在先前模式中没有励磁的腿进行励磁。除此 之外，与处于某个极性(不是中性极性)的腿相对的永磁体14的极性 必须是与该腿的极性相反的极性。
另外，在从模式#1到模式#4的过程中，三腿型磁轭16相对于永 磁体14移动距离A，即永磁体14的长度；在从某个模式到随后的模 式的过程中，三腿型磁轭16相对于永磁体14移动距离A/3。
图10 (a)至10 (f)示出了在顺序的电流供给模式中，线圈部18 和磁场部15之间的相对位置。图10 (a)对应于模式#1，图10 (b) 对应于#2，图10 (c)对应于#3，图10 (d)对应于#4，图10 (e)对 应于#5，并且图10 (f)对应于#6。
为了获得有规律的推力，优选的是，在从#1至#4的励磁模式的三 个步进的每个步进中，正好行进永磁体14的长度A的1/3。通过在励 磁模式的随后步进中移动永磁体长度A的1/3的距离，可以确保图5 所示的冲程之间的平衡的推力特性。以规则的间隔在励磁#1和糾之间 实施励磁#2和#3，使得以有规律的方式在图5所示的冲程位置处产生 推力。
为了在励磁模式的每个连续步进中移动永磁体14的长度A的1/3， 腿16a、 16b、 16c的磁极和与其相对的永磁体14必须在表1的每个励 磁模式中处于平衡并满足可以保持磁稳定状态的尺寸关系(参见图 10)。对于该状态而言，值B即腿间间距的可允许范围是从3/3xA到 5/3xA，并且最优选的B值是4/3xA。
在图l的实施例中，线圈部18构成定子11，并且磁场部15构成 动子12 (致动器部件)。左右布置的两组线性脉冲电机IO在内侧设置 有磁场部15并在外侧设置有线圈部18。两组磁场部15背对背设置， 并与可动框架19 (其附连到磁场部15，也构成动子的一部分)的左和 右侧组合在一起，如图1 (a)所示。可动框架19由导轨(图1 (a) 中未示出，但等价于图6中的导轨4)引导和支撑，并被嵌合到从断路 器1的外壳顶部突出的手柄la上。线圈部18设置在壳体(图1 (a) 中未示出，但等价于图6中的壳体3)中，该壳体继而用螺钉固定到断 路器1的外壳顶表面上的预定位置。
在将具有上述结构的远程操作装置2安装在断路器1上之后，在 手柄la的ON、 OFF和RESET操作中，以常规方式经由控制线路(未 示出)向远程操作装置2给出外部操作命令。根据该操作命令，通过 馈送线路(未示出)将励磁电流馈送给缠绕在线性脉冲电机10的线圈 部18中的激励线圈17a、 17b和17c。馈送线路中的励磁电流由外部控 制器30 (例如，被编程为执行控制操作的通用计算机，专用控制器， 微处理器，等等)控制以具有下文中所述的励磁模式，并在线圈部18 和磁场部15之间产生电磁推力。电磁推力引起经由可动框架连接到断 路器1的手柄la的动子12的步进运动，并朝着切换操作的端位置驱 动手柄la。
接下来，将详细描述在将断路器1的手柄la从OFF位置操作到 ON位置的情况的实例中，对馈送电流的控制和远程操作装置2的移动 操作。图3 (a)、 3 (b)和3 (c)的时序图给出了线圈部18的激励线 圈的励磁方案。图3 (a)、 3 (b)禾n 3 (c)示出了在切换操作的过程 中，施加在线圈1 (激励线圈17a)、线圈2 (激励线圈17b)和线圈3 (激励线圈17c)上的励磁电压的时序图。图4 (a)、 4 (b)和4 (c) 示出了与图3 (a)、 3 (b)、 3 (c)的励磁模式相对应的在激励线圈中 馈送的励磁电流的方向，以及流过磁场部15的永磁体14和线圈部18 的磁轭16的磁通路径。
在将断路器1的手柄la从OFF位置操作到ON位置的情况中，将 励磁模式分割成适于操作过程中的移动的步进#1至#7 (每个步进具有 100ms的持续时间)。在每个步进中，将正或负电压施加到选自于如图
3 (a)、 3 (b)和3 (c)所示的三个激励线圈(线圈1、线圈2和线圈 3)的两个激励线圈上以馈送励磁电流。图4(a)示出了这样的状态(图 3 (a)、 3 (b)、 3 (c)中的步进#2):线圈1没有被励磁，给线圈2施 加了正电压，并给线圈3施加了负电压。图4 (a)(以及图4 (b)和4 (c))中的粗箭头表示通过励磁电流的磁通势在磁轭中产生的磁通的 方向。图4 (b)示出了与(图3 (a)、 3 (b)、 3 (c)中的步进#3的) 励磁模式相对应的状态，在该励磁模式中，给线圈1施加正电压，线 圈2没有被励磁，并给线圈3施加负电压。图4 (c)示出了与(图3
(a) 、 3 (b)、 3 (c)中的步进#4的)励磁模式相对应的状态，在该励 磁模式中，给线圈1施加正电压，给线圈2施加负电压，并且线圈3 没有被励磁。
图5示出了与上述励磁模式相对应的由线性脉冲电机产生的推力 的特性，以及表示在断路器的ON、 OFF和RESET操作过程中，由手 柄la施加在远程操作装置2上的负荷的推力的特性。在图5中，与图 9类似，横坐标表示手柄沿着ON或OFF方向的冲程(mm)，并且纵 坐标表示推力(N)。特性曲线A、B和C分别表示在ON、OFF和RESET 操作过程中的负荷(正值表示ON方向的负荷，并且负值表示OFF方 向的负荷)。特性曲线"a"至"f"表示分别与图5的插入内容中的励 磁模式"a"至"f"相对应的推力(正值表示ON方向的推力，并且负 值表示OFF方向的推力)。特性曲线"g"表示在激励线圈的未励磁状 态下，作用在磁场部15的永磁体14和线圈部18的磁轭16之间的吸 引推力。
接下来，在下面描述线性脉冲电机10的动作。在如图4 (a)、 4
(b) 和4 (c)所示的线圈部18的磁轭16 (定子1)和磁场部15的 永磁体14 (动子12)之间的相对位置的情形中，用于激励线圈的励磁 模式产生如图4 (a)、 4 (b)和4 (c)所示的通过磁轭16的腿和永磁 体14的路径中的磁通0的流动。磁通在磁场部15和线圈部18之间产 生包括动子12的移动方向上的分量的磁性推力(磁吸引力)。该推力 在以箭头F表示的方向上驱动动子12。当线圈部18和磁场部15的相 对位置稍微移动到右边时，磁通量分布发生变化，以降低箭头F方向 上的推力。附加力，即手柄la的负荷和动子12上的动摩擦阻力，稳
定动子12的移动，以减慢动子。
通过控制(开环控制)激励线圈中的电流，如图3 (a)、 3 (b)和
3 (c)所示沿着步进顺序地改变励磁模式，动子12在如图4 (a)—图
4 (b)—图4 (c)所示的操作过程中，以步进运动的方式移动。由这 些励磁模式产生的步进运动是用图5所示的推力的特性曲线表示的； 在操作过程中作用在动子上的推力以特性曲线a—b—c—d—e—f的顺 序进行切换(切换励磁模式，使得每个特性曲线在两个特性曲线的交 叉点处转换为下一特性曲线)。因此，在ON操作的整个过程中获得了 相对稳定和大的推力。而且，当动子在操作过程的后半段中经过负荷 的峰值点并向端位置移动时，动子的移动稳定并且驱动手柄的推力(特 性曲线"a，，)减小到几乎为零(N)。
如上所述的动子的驱动动作不会带来常规装置中的如下现象动 子被加速，由此增加了手柄的ON操作过程中的移动速度，并使得手 柄在ON端位置处与断路器外壳激烈地碰撞。因此，在本发明中，安 全地实现了手柄从OFF位置到ON位置的切换操作，同时确保有足够 的电磁推力来克服在ON操作过程中从断路器施加在远程操作装置上 的负荷。由于两组线性脉冲电机IO左右对称地布置并连接到手柄la， 所以抵消了在垂直于推力的方向上作用在定子11和动子12之间的磁 吸引力(因此，垂直的吸引力对推力没有贡献)。因此，可能作用于引 导机构上的无用摩擦力被保持在最小。而且，消除了在常规装置中需 要用来减缓动子并吸收冲程端处的震动的减震结构，由此简化了装置 的结构。
在断路器的OFF操作和RESET操作的情况下，如在上述的ON操 作中那样，通过在步进中顺序地改变励磁模式来控制激励线圈中的电 流。动子以步进运动方式从ON位置移动到OFF位置或RESET位置， 并且安全地进行手柄的切换操作。
尽管上述的实施例采用了在预定的时刻切换励磁模式的开环控 制，但是也可以采用闭环控制，在该闭环控制中，设置与永磁体的布 置相对应的位置传感器，并使用由传感器检测到的动子的位置信号来 切换励磁模式。
图2 (a)和2 (b)示出了远程操作装置的第二实施例，其中线性
脉冲电机的磁场部构成定子并且线圈部构成动子。两个线性脉冲电机 IO左右排列并安装在断路器1的外壳顶部。线性脉冲电机的线圈部18
和磁场部15背靠背布置，线圈部18布置在内侧，并且磁场部15布置 在外侧，这与第一实施例的布置相反。磁场部15 (该实施例中的定子 11)沿着远程操作装置2的外壳20的左右侧壁设置并设置在侧壁的内 侧。线圈部18 (该实施例中的动子12)以类似于图6所示的布置方式， 由一个或多个导轨21引导和支撑并连接到手动手柄7。因此，当手动 手柄7附连到线圈部18时，它也构成了动子12的一部分(其构成致 动器部件)。在这种构造中，如在第一实施例中那样在操作过程中驱动 线圈部18，并且实例2的远程操作装置2可以安全地对断路器1的手 柄la进行ON、 OFF和RESET操作。
比较两个实施例之间的相对优点，尽管在手柄操作过程中获得的 电磁推力没有不同，但是在第一实施例中线簡部18构成定子11，所以 可以以固定的方式布置用于对激励线圈进行励磁的馈送线路以简化配 线。而且，在第二实施例中永磁体14必须布置在手柄la的整个移动 冲程上，这需要长磁场部15。相反，第一实施例中的线圈部18设置在 手柄la的冲程的中央，并且可以将磁场部15的必要长度减少为大约 第二实施例的一半。
己经参考了本发明的某些优选实施例对本发明进行了描述。然而， 应该理解的是，在所附权利要求的范围内可以有改型和变型。例如， 图1所示的第一实施例具有作为定子的线圈部18和附连到框架19的 作为动子的磁场板15，但是可以理解的是，可以颠倒该布置(类似于 第二实施例)，使得线圈部18构成连接到框架19的动子，并且磁场板 15是定子。类似地，在图2所示的实施例中可以颠倒磁场板15和线圈 部18的布置，使得磁场板15连接到手动开关7，并且线圈部18是定 子。进一步的改型和变型也是可能的。
权利要求
1.一种装置，包括第一永磁型线性脉冲电机，其包括第一动子和第一定子；与所述第一永磁型线性脉冲电机相对布置的第二永磁型线性脉冲电机，其包括第二动子和第二定子；以及连接到所述第一动子和所述第二动子的致动器部件；其中，所述第一永磁型线性脉冲电机和所述第二永磁型线性脉冲电机均包括包括多个永磁体的磁场部，所述多个永磁体布置成一行使得相邻磁体具有相反的极性；以及线圈部，其具有三腿型磁轭和缠绕在所述磁轭的腿上的激励线圈；并且其中，一个永磁体的长度A和所述三腿型磁轭的腿间间距B被设置成满足关系(3/3×A)≤B≤(5/3×A)。
2. 如权利要求l所述的装置，其中B气4/3xA)。
3. 如权利要求1所述的装置，其中所述第一动子包括所述第一永 磁型线性脉冲电机的所述磁场部，并且所述第二动子包括所述第二永 磁型线性脉冲电机的所述磁场部。
4. 如权利要求1所述的装置，其中所述第一动子包括所述第一永 磁型线性脉冲电机的所述线圈部，并且所述第二动子包括所述第二永 磁型线性脉冲电机的所述线圈部。
5. 如权利要求1所述的装置，其中所述致动器部件包括致动器开口。
6. 如权利要求1所述的装置，其中所述致动器部件包括手动手柄。
7. 如权利要求1所述的装置，还包括控制装置，所述控制装置用于驱动所述第一永磁型线性电机的所述线圈部和所述第二永磁型线性 电机的所述线圈部。
8. 如权利要求7所述的装置，其中所述控制装置控制所述激励线圈中的电流以从一个步进到下一个步进顺序地切换施加到缠绕在所述 磁轭的腿上的所述激励线圈上的励磁模式。
9. 一种装置，包括断路器，其包括摇杆式手柄；以及 线性致动器，其连接到所述摇杆式手柄； 其中，所述线性致动器包括第一永磁型线性脉冲电机，其包括第一动子和第一定子； 与所述第一永磁型线性脉冲电机相对布置的第二永磁型线性脉冲电机，其包括第二动子和第二定子；以及连接到所述第一动子和所述第二动子并与所述摇杆式手柄接触的致动器部件；其中，所述第一永磁型线性脉冲电机和所述第二永磁型线性脉冲 电机均包括包括多个永磁体的磁场部，所述多个永磁体布置成一行使得相邻 磁体具有相反的极性；以及线圈部，其具有三腿型磁轭和缠绕在所述磁轭的腿上的激励线圈；并且其中， 一个永磁体的长度A和所述三腿型磁轭的腿间间距B被设 置成满足关系(3/3xA)《B《(5/3xA)。
10. 如权利要求9所述的装置，其中B^4/3xA)。
11. 如权利要求9所述的装置，其中所述第一动子包括所述第一永 磁型线性脉冲电机的所述磁场部，并且所述第二动子包括所述第二永 磁型线性脉冲电机的所述磁场部。
12. 如权利要求9所述的装置，其中所述第一动子包括所述第一永 磁型线性脉冲电机的所述线圈部，并且所述第二动子包括所述第二永 磁型线性脉冲电机的所述线圈部。
13. 如权利要求9所述的装置，其中所述致动器部件包括致动器开 口，所述摇杆式手柄穿过所述致动器开口。
14. 如权利要求1所述的装置，其中所述致动器部件包括手动手柄。
15. 如权利要求9所述的装置，还包括控制装置，所述控制装置用 于驱动所述第一永磁型线性电机的所述线圈部和所述第二永磁型线性 电机的所述线圈部。
16. 如权利要求15所述的装置，其中所述控制装置控制所述激励 线圈中的电流以从一个步进到下一个步进顺序地切换施加到缠绕在所 述磁轭的腿上的所述激励线圈上的励磁模式。
全文摘要
本发明公开了一种远程操作装置，其包括具有连接到断路器的手柄的动子的电磁式线性致动器，并根据远程操作命令驱动手柄以将手柄切换至ON、OFF和RESET位置。电磁式线性致动器由永磁型线性脉冲电机构成，每个永磁型线性脉冲电机包括具有布置成一行的多个永磁体的磁场部以及具有三腿型磁轭和缠绕在磁轭的腿上的激励线圈并与磁场部相对的线圈部。在操作过程中，通过顺序地切换励磁模式来控制激励线圈中的电流，并且以步进运动的方式驱动动子，以将断路器的手柄驱动至切换操作过程的端位置。
文档编号H01H71/10GK101174525SQ200710199918
公开日2008年5月7日 申请日期2007年10月31日 优先权日2006年10月31日
发明者铃木健司 申请人:富士电机机器制御株式会社