专利名称：释放型电磁铁装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种例如作为断路器的解扣装置的释放型电磁铁装置。
背景技术：
释放型电磁铁装置由插棒式铁心(plunger)、轭、永久磁铁、释放线圈及释放弹簧等构成，为如下类型平时利用克服释放弹簧的永久磁铁的磁力将插棒式铁心吸引保持于固定铁心或U字形轭。在解扣操作时，通过使永久磁铁的磁力减弱的极性对释放线圈接通解扣(trip)电流，在吸引力小于释放弹簧的施力时，插棒式铁心在释放弹簧的力的作用下离开U字形轭而进行断路器的解扣动作。如上述那样，用于断路器的释放型电磁铁装置是用于向该断路器输送解扣指令的关键部件，但在以往的释放型电磁铁装置中，已知有例如如专利文献1所示那样的释放型电磁铁装置，该释放型电磁铁装置没有固定铁心，以如下方式配置，即，插棒式铁心贯通释放线圈及/或环状永久磁铁，并直接吸附于配置在线圈端部的U字形轭或极靴(pole piece)0然而，在该装置中，插棒式铁心尺寸长，其体积大，因此需要以与其相对应的电磁力驱动，成为使动作效率降低的原因。另外，插棒式铁心与U字形轭或极靴的吸附面位于远离向释放线圈通电所产生的磁通密度最高的释放线圈中央部的位置，因此相应地需要大的释放电流，导致动作效率差。此外，在专利文献1的装置中，插棒式铁心在由加工精度存在界限的成型树脂形成的绕线管(bobbin)内滑动，因此插棒式铁心因绕线管内的间隙等发生倾斜，存在如下问题伴随着与端部轭贯通孔接触而导致的插棒式铁心和端部轭之间产生的滑动摩擦力和磁性吸附力，导致动作特性降低。在插棒式铁心向端部轭接触时，插棒式铁心与端部轭之间的空隙短路，由此在插棒式铁心与端部轭之间产生磁性吸附力，在该状态下，上述滑动摩擦力最为显著。根据数值分析的结果，通常对于1 2g左右的插棒式铁心重量，产生相当于IOOg的磁性吸附力，如果设端部轭与插棒式铁心之间产生的阻力为N，设端部轭的摩擦系数为μ，则成为摩擦力F =μΝ的关系。由此，与通常的金属接触时的滑动摩擦力相比为较大的值，成为动作效率明显下降的主要原因。另一方面，作为例如使液压阀的阀芯(spool)移动的螺线管(solenoid)式电磁铁，已知有专利文献2所示的螺线管式电磁铁。在该螺线管式电磁铁中，在固定铁心和可动铁心的周围设有由筒状的非磁性体形成的管，使可动铁心在该管内滑动。在该类型的装置中，由于使可动铁心(插棒式铁心)在金属制的管内滑动，因此滑动摩擦力降低，在使用具有相同中空直径的绕线管的情况下，由于插入管而不得不将固定铁心、可动铁心的直径缩小该管的厚度的量，存在磁阻相应地增大、动作效率降低的问题。另外，在专利文献2的装置中，固定铁心和可动铁心的吸附面位于线圈的大致中央部，专利文献2的装置不是利用克服释放弹簧的永久磁铁的磁力在平时将插棒式铁心吸引保持于固定铁心的释放型电磁铁，而是没有永久磁铁的开放式电磁铁。即，专利文献2的装置是固定铁心和可动铁心平时为开放状态、利用线圈的施力使两者吸附在一起的类型， 因此线圈电流变大，动作效率恶化，使用用途被限制。专利文献1 日本特开2005-166429号公报(图1)专利文献2 日本特开平11-67531号公报(图3)在这样的释放型电磁铁装置中，仅利用永久磁铁的保持力将插棒式铁心吸附于固定铁心，在解扣操作时利用使永久磁铁的磁力减弱的极性对释放线圈接通解扣电流，因此能够实现动作效率高的断路器的解扣动作。但是，需要以相对于落下等的振动冲击不会简单地进行错误动作的方式设定平常状态的吸附力。即，为了相对于较大的冲击也能够不释放地保持吸附状态，需要使吸附力相对于解扣方向的释放弹簧力在插棒式铁心吸附力的基础上确保额外的负荷裕度(margin)。该负荷裕度取决于由需要插棒式铁心自身重量的 50 100倍的力等的产品规格(例如抗振动性为50 100G也不进行错误动作等)或动作可靠性而得到的要求值。因此，释放动作电流值在较大程度上取决于该负荷裕度，当然，例如尽可能减轻插棒式铁心自身重量有助于减小负荷裕度、提高动作效率。此外，为了呼应近年来的设备小型化趋势，释放型电磁铁装置的小型、高效率化的要求也已提高，需要使磁阻减小化。因此，作为磁阻的主要部分的空隙部的缩小是必须的， 通过尽可能缩小端部轭与插棒式铁心之间的空隙，能够减小磁阻并提高动作效率，但与此同时，在缩小了空隙的情况下，因装配时的制作误差使插棒式铁心和端部轭之间以一部分部位紧贴，存在由磁性吸附力引起的摩擦力增加、动作效率降低的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述的以往装置的技术课题而做成的，其目的在于得到一种断路器的释放型电磁铁装置，该释放型电磁铁装置使插棒式铁心直径不缩小地实现插棒式铁心的短小化、轻量化，且通过不伴随着磁阻增大的插棒式铁心的滑动摩擦力的减小，来减小负荷裕度，动作效率高，释放特性稳定。本发明的释放型电磁铁装置包括绕线管，该绕线管缠绕有释放线圈；固定铁心和插棒式铁心，该固定铁心和插棒式铁心插入上述绕线管的内周部且彼此相对地配置；U 字形轭，其收纳上述绕线管、固定铁心、插棒式铁心；端部轭，其以上述插棒式铁心的上端部能够向外部突出的方式固定在上述U字形轭的开口部；永久磁铁，其安装于上述U字形轭的底部，该释放型电磁铁装置平时利用上述永久磁铁克服设于上述端部轭的释放弹簧来将插棒式铁心保持在吸引位置，通过向上述释放线圈接通释放电流，对上述永久磁铁赋予退磁场来进行上述插棒式铁心的释放动作，该释放型电磁铁装置的特征在于，上述插棒式铁心由与上述固定铁心相对地配置的大径部和与该大径部相连且一端向外部侧突出的小径部构成，上述插棒式铁心与固定铁心的吸附面实质上位于上述释放线圈的中央部，在上述绕线管的内周壁与插棒式铁心的大径部之间，插入有由非磁性材料构成的筒状的管，该管夹持在上述端部轭与固定铁心的相对端面间。根据本发明，能够得到一种与以往相比以比较简单的结构来进一步提高动作效率且释放特性稳定的释放型电磁铁装置。
图1是本发明的实施方式1的释放型电磁铁装置的结构剖视图。图2是本发明的实施方式2的释放型电磁铁装置的结构剖视图。图3是本发明的实施方式3的端部轭部分的放大剖视图。图4是本发明的实施方式1的释放型电磁铁装置的产生磁通分布图。
具体实施例方式实施方式1以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的实施方式1的释放型电磁铁装置的剖视图。图中，在释放型电磁铁装置1中，释放线圈3缠绕于中空状的绕线管2，并收纳于U 字形轭4。端部轭5组合于U字形轭4的开口部，利用铆接等方法固定于U字形轭4。在U 字形轭4的底部配置有吸引保持插棒式铁心6的在厚度方向被磁化了的永久磁铁7、进行永久磁铁7的定位的固定板8。在永久磁铁7上设有传输轭(transfer yoke) 9，在传输轭9上以插入绕线管2的状态载置有固定铁心11。传输轭9是使从释放线圈3经由插棒式铁心6、端部轭5、U字形轭4、永久磁铁7、 固定铁心11流动的磁通的一部分绕过永久磁铁7从而微调整其吸附力的装置，是周知的装置。以能够在端部轭5上方突出的方式构成的插棒式铁心6由如下部分构成与上述固定铁心11相对地配置的大径部6a、与该大径部6a相连并向外部侧突出的小径部6b。在端部轭5上设有突缘部恥，该突缘部恥具有用于插入插棒式铁心6的贯通孔fe。板13被固定环14固定于插棒式铁心6的外侧端部，该板13保持在突出方向(A方向)上对插棒式铁心6施力的释放弹簧10，在该板13与插棒式铁心的台形部6a之间配设有板簧15。此外，由非磁性材料构成的筒状的管12插入绕线管2的中空内壁与插棒式铁心6 的大径部6a之间，并且夹持在端部轭5与固定铁心11的相对面间。即，成为固定铁心11 以被管12向传输轭9的方向推压的状态被夹持固定的结构。接下来，说明如以上那样构成的本发明的释放型电磁铁装置的动作。首先，在通过断路器(未图示)的复位操作将插棒式铁心6插入图示的复位位置 (与箭头A相反的方向)时，该插棒式铁心6在永久磁铁7的磁力Fm的作用下被吸引保持于该位置。在该状态下，永久磁铁7的磁通(pm自N极经由传输轭9、固定铁心11、插棒式铁心6、端部轭5、U字形轭4返回到S极(路径X)。若设释放弹簧10的弹簧力为Fs，则插棒式铁心6以Fm-Fs的力被吸附。在该状态下，例如在断路器内流动有漏电电流，通过由此产生的解扣信号对释放线圈3接通释放电流时，则磁通φ 以使永久磁铁7的保持力Fm消除的方式在固定铁心11、 传输轭9、U字形轭4、端部轭5、插棒式铁心6的路径内流动(路径Y)。由此，永久磁铁7的保持力Fm变小，释放弹簧10的弹簧力Fs克服永久磁铁7的保持力Fm，因此，插棒式铁心6 向外部侧(箭头A方向)突出。若插棒式铁心6突出，则进行未图示的断路器解扣动作。使主体机构部离开的促动器(actuator)(未图示)向与A相反的方向推压板13，使插棒式铁心6吸附于固定铁心 11，由此，如最初所说明的那样使释放型电磁铁装置1进行复位动作。板13能够利用板簧 15在插棒式铁心6的中心轴方向动作，因此能够防止在进行促动器的复位动作时由于促动器过度推压板13而破坏板13。在上述实施方式1的释放型电磁铁装置中，由固定铁心11和端部轭5夹着管12， 从而能够使插棒式铁心长度短小化，能够不发生磁阻增加地进行释放动作。同时，插棒式铁心总是配置在加工精度高的金属性的管中，以滑动摩擦力低的状态滑动，因此能够减小间隙和制造误差，能够抑制在释放动作时固定铁心11的晃动、插棒式铁心与端部轭之间的空隙的不均勻。JIS规格的一般公差规定在6mm以下的构件中为士0. 1mm。因此，端部轭与插棒式铁心之间的空隙只要设定为在插棒式铁心和管的公差为士0. Imm时的装配误差以上的值 (由累积公差等规定的值)即可。通过这样设定，还能够抑制由于晃动而发生的插棒式铁心的吸附姿势向固定铁心倾斜和错位所引起的吸附力和滑动摩擦力的不均勻，以及由于插棒式铁心和端部轭之间在一部分部位紧贴而使由磁性吸附力引起的摩擦力增加，能够抑制由此产生的动作效率的降低，能够确保稳定的释放动作特性。另外，如上述那样，为了相对于大的冲击也能够不释放地维持吸附状态，需要使吸附力Fm大于解扣方向的释放弹簧力Fs，为了防止与上述振动冲击相对应的错误动作，需要在上述的零件结构、动作原理中，使插棒式铁心短小化、轻量化，使插棒式铁心自身重量轻量化，由此削减负荷裕度，提高动作效率。此外，如图4所示，在使插棒式铁心短小化时，将插棒式铁心6与固定铁心11的抵接面配置在向线圈通电而产生的磁通φ的密度最高的线圈中央部附近，当然也能够有助于动作效率的提高。实施方式2图2是表示本发明的实施方式2的释放型电磁铁装置的剖视图。在图中，与图1 相同的附图标记表示同一部分或相当的部分。在图2中，与图1中不同的部分在于，在图1中，在永久磁铁7上设有传输轭9，在传输轭9上以插入绕线管2的状态载置有固定铁心11，但在图2中，固定铁心11与传输轭9为一体化的结构。由此，没有必要另外准备传输轭，并且固定铁心11的固定可靠且容易。实施方式3图3是表示本发明的实施方式3的释放型电磁铁装置的局部放大剖视图。在图中， 与图1相同的附图标记表示同一部分或相当的部分。在图3中，与图1中不同的部分在于， 在图1中，非磁性管12嵌入端部轭5与固定铁心11之间的相对面间，但在图3中，在端部轭5与绕线管2之间插入有管固定用间隔件(spacer) 16，在该管固定用间隔件16与固定铁心11之间夹持非磁性管12。管固定用间隔件16由非磁性材料构成，借助如图所示那样在其一部分上形成的孔与绕线管2嵌合固定。由此，端部轭5的成型变得容易，有助于降低制造成本。附图标记说明1释放型电磁铁装置， 2绕线管，3释放线圈，4 U字形轭，
5端部轭，fe端部轭贯通孔，6插棒式铁心部，6a插棒式铁心的大径部，6b插棒式铁心的小径部，7永久磁铁，8固定板，9传输轭，10释放弹簧，11固定铁心，12非磁性管，I3板，14固定环，15板簧，16管固定用间隔件。
权利要求
1.一种释放型电磁铁装置，具有绕线管，该绕线管缠绕有释放线圈；固定铁心和插棒式铁心，该固定铁心和插棒式铁心插入上述绕线管的内周部且彼此相对地配置；U字形轭， 该U字形轭收纳上述绕线管、固定铁心、插棒式铁心；端部轭，该端部轭以上述插棒式铁心的上端部能够向外部突出的方式固定在上述U字形轭的开口部；永久磁铁，该永久磁铁安装于上述U字形轭的底部，该释放型电磁铁装置平时利用上述永久磁铁对抗设于上述端部轭的释放弹簧来将插棒式铁心保持在吸引位置，通过向上述释放线圈接通释放电流而对上述永久磁铁赋予退磁场，进行上述插棒式铁心的释放动作，其特征在于，上述插棒式铁心由与上述固定铁心相对配置的大径部和与该大径部相连且一端向外部侧突出的小径部构成， 上述插棒式铁心与固定铁心的吸附面实质上位于上述释放线圈的中央部，在上述绕线管的内周壁与插棒式铁心的大径部之间，插入有由非磁性材料构成的筒状的管，该管夹持在上述端部轭与固定铁心的相对端面间。
2.根据权利要求1所述的释放型电磁铁装置，其特征在于，在上述端部轭与绕线管之间插入管固定用间隔件，在该管固定用间隔件与固定铁心之间夹持上述管。
3.根据权利要求1或2所述的释放型电磁铁装置，其特征在于，固定铁心与插棒式铁心的吸附面实质上位于释放线圈的中央部。
4.根据权利要求3所述的释放型电磁铁装置，其特征在于，在U字形轭的底部固定有永久磁铁，该永久磁铁对插棒式铁心进行吸引保持并沿厚度方向被磁化，在上述永久磁铁上设有传输轭，在传输轭上以插入绕线管的状态载置有上述固定铁心。
5.根据权利要求4所述的释放型电磁铁装置，其特征在于，固定铁心与传输轭一体成型。
6.根据权利要求1所述的释放型电磁铁装置，其特征在于，插棒式铁心与端部轭之间的空隙设定为插棒式铁心和管的公差的装配误差以上的值。全文摘要
本发明提供一种释放型电磁铁装置，在该释放型电磁铁装置中，使插棒式铁心长度短小化，加设固定铁心，不缩小插棒式铁心直径地使插棒式铁心重量轻量化。此外，减小插棒式铁心在绕线管内的倾斜，并消除与端部轭贯通孔的接触。由于能够不缩小插棒式铁心直径地使插棒式铁心重量轻量化，因此能够防止由于交链磁通减少(直径缩小)而发生的吸附力降低、由于磁阻的增加而引起的释放动作效率降低，通过减小插棒式铁心的倾斜能够抑制吸附力和滑动摩擦力的不均匀，提高释放动作特性。
文档编号H01H73/36GK102473561SQ20098016010
公开日2012年5月23日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者杉本康浩, 牧田阳, 野村敏光 申请人:三菱电机株式会社