断路器的远程操作单元的制作方法

专利名称：断路器的远程操作单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及安装在诸如模制管壳(molded-case)断路器或接地泄漏断路 器之类的断路器上的断路器的远程操作单元，该断路器远程操作单元用于 操纵断路器的杆，以通过远程指令切换该杆的位置以将其设置在开动、关 断以及复位位置中的任一位置处。
背景技术：
多个上述断路器被用作低压配电系统的部件，并安装在配电板或控制 板中以进行集中控制。断路器具有设置为外部附件的远程操作单元，该远 程操作单元用来根据远程指令(电信号)切换该断路器的杆的位置以将其 设置在开动、关断、以及复位位置中的任一位置处。对于这样的远程操作 单元，远程操作单元已被商品化，从而已知提供其是为了通过电磁线性致 动器的电磁驱动力将断路器杆驱动至所切换位置，而不是通过先前的组合 了驱动马达、减速齿轮和进给螺杆机构(feed screw mechanism)的电驱动系 统(例如，参见JP-A-2002-319504)。
在下文中，将参考图7A和图7B以及图8来说明在JP-A-2002-319504 中公开的断路器及其远程操作单元的结构和操作。图7A是示出安装在断路 器上的相关远程操作单元的结构的侧截面图，图7B是图7A中所示的相关 远程操作单元的俯视图，而图8是示出安装在图7A和7B所示的相关远程 操作单元上的相关电磁线性致动器的结构的透视图。
在图7A和7B中，附图标记1和2分别表示断路器(模制管壳断路器) 和附连到断路器1的远程操作单元。此外，附图标记la表示从外壳lb伸 出的摇臂型(rocker arm type)杆。附图标记lc和ld分别表示肘杆(toggle link) 切换机构和主电路触点。附图标记le和lf分别表示过电流脱扣装置和外壳。
远程操作单元2由一对导轨4、可动单元5以及一对定子6组成，所有这些部件都包括在外壳3中。导轨4相互平行排列。沿着导轨4可移动 地导向和支承可动单元5。稍后将说明可动单元5的详细结构。在可动单元
5的右侧和左侧各安排了定子6。每一个定子6具有缠绕在E形轭6a的中 间部分周围的工作线圈6b。远程操作单元2附连到断路器1，其中杆la的 顶端装配到形成于可动单元5下表面上的凹部。附图标记7表示远程操作 单元2的设置在可动单元5上的手动杆。
断路器1的开关操作是如众所周知的。杆la从关断位置到开动位置、 或从开动位置到关断位置的开关操作使沿与所操作杆la的运动方向相反的 方向一起操作的开关机构lc(用于操作肘杆的能量被存储在开关机构lc的 开关弹簧中)以断开或闭合主电路触点ld。此外，利用过电流脱扣装置le 检测主电路中的过电流以释放闭锁机构(latchmechanism)lc，断路器1实现 脱扣操作以断开主电路触点ld。这使杆la接收肘杆机构的回复力而停在大 约在开动位置和关断位置中间的脱扣位置以表示脱扣操作。为了在脱扣操 作之后重新闭合主电路触点ld，使杆la立即从脱扣位置移至复位位置以在 将其再次拨至开动位置之前重置闭锁机构。这使主电路触点闭合。
接着，在图8中示出了设置在远程操作单元2中的电磁线性致动器的 结构。如图8中所示，电磁线性致动器中耦合到断路器1中的杆la的可移 动单元5(通过图7中所示的导轨4导向和支承以可沿着导轨4在开动和关 断方向上移动)的侧面上设置有用作场磁体的永磁体5a，该永磁体正对设 置在可动单元5右侧和左侧的每一侧的各个定子6。同时，电磁线性致动器 中的各个定子6具有缠绕在E形轭6a中央周围的工作线圈6b。工作线圈 6a通过设置在远程操作部分中的开关连接到激励电源，该远程操作部分用 于实现断路器l的开动、关断以及复位操作中的任一操作。
在上述结构中，从远程操作部分向远程操作单元2给出指令，该指令 用于实现断路器l的开动、关断以及复位操作中的任一操作。基于该指令， 将激励电流馈送至电磁线性致动器的工作线圈6b。这提供了以图8中所示 双箭头方向P中的与根据指令的方向流动的激励电流相一致的任一方向作 用在可动单元5上的电磁驱动力。通过电磁驱动力，可动单元5按照双箭 头方向P的任一方向沿导轨4从一个行程终点向另一行程终点运动，以将耦合到可动单元5的断路器1的杆la的位置切换至开动、关断以及复位位
置中的任一位置。在可动单元5的各个行程终点设置了检测开关(微型开 关)10，从而在杆la的切换操作中，线性致动器中可动单元5到达一个行 程终点使得工作线圈6b的激励通过检测开关10的操作信号停止。
顺便提一下，安装在远程操作单元上的电磁线性致动器在结构和功能 方面具有以下问题。g卩，图8中所示的电磁线性致动器的定子6具有一种 有芯的结构，在该芯中工作线圈6b缠绕在E形轭6a周围。这使电磁线性 致动器和远程操作单元2的尺寸变大。而且，在工作线圈6b的非激励状态 下，可动单元5的永磁体5a的磁吸力作用在定子6的轭6a上，可动单元5 被其吸至对应于开动或关断位置的行程终点处的位置并保持在那里。因此， 当在工作线圈像停电时一样未被激励的情况下通过手动操作手动杆7来切 换断路器的杆la以使可动单元5移位时，由于连接到杆la的开关机构的 开关弹簧的回复力，可动单元5的永磁体5a施加在定子6的轭6a上的磁 吸力进一步增加为反作用负载(机械负载)从而阻止可动单元5移位。这 需要施加很大的力来手动实现杆la的开关操作，从而使可操作性恶化。而 且，同样在断路器检测到过电流而执行脱扣操作时，远程操作单元2中的 可动单元5保持在开动位置同时被永磁体5a的磁力吸引到那里。这使得从 断路器外部通过视觉确认断路器的脱扣操作状态是不可能的。
因此，作为解决这些问题的手段，发明人设计了远程操作单元，其中 如图9和图IO所示使用了无芯系统的电磁线性致动器。
在图9所示的远程操作单元2中，设置了相互平行排列的两组无芯型 电磁线性致动器，其中断路器的杆la放置在两者之间。在这里，电磁线性 致动器被形成为具有圆柱形定子8和可动单元9的组件，其中可动单元9 可动地装配到定子8的外表面上以由定子8导向和支承。定子8由作为可 动单元9的导引的导向管8a和以使相同的磁极彼此相对的方式插入导向管 8a中的串联排列的一对条形永磁体8b组成。可动单元9形成为由线轴9b 和缠绕在线轴9b周围的工作线圈9a组成的线圈组。由此形成的电磁线性 致动器被设置为相互平行排列的两组无芯音圈马达(voicecoilmotor)，其可 动单元9中整体地连接以与断路器1中的杆la卡合。
6在上述排列中，在断路器1中杆la的开关操作中，如图IIA和11B 所示地切换工作线圈9a中流动的激励电流的方向以将杆la的位置移至开 动、关断以及复位位置中的任一位置。在这里，为了通过将杆la的位置从 关断位置切换到开动位置来使断路器1开动，要使激励电流按照图IIA所 示方向在工作线圈9a中流动。因此，在定子8的永磁体8b的磁场中，箭 头方向的电磁驱动力F作用在其中有激励电流流动的工作线圈9a上以使可 动单元9向左移动，藉此将断路器1中杆la的位置切换至开动位置。同时， 当进行断路器1的杆la的关断操作时，工作线圈9中流动的激励电流的方 向朝与图11B中所示相反的方向切换。这使电磁驱动力F的方向反转以使 可动单元9向右移动。在断路器已脱扣之后进行的杆la的复位操作也可像 图11B中所示的操作一样进行。
按照这种安排，相比于图8中所示的有芯的电磁线性致动器，图9和 图IO中所示的无芯系统的电磁线性致动器的大小更小且结构更简化，藉此 可将远程操作系统形成得更加紧凑。此外，在工作线圈9a的未激励状态中， 具有无芯结构的可动单元9不受定子8的永磁体8b的磁场影响。因此，在 通过手动移动可动单元9实现杆la的开关操作的情况下，操作同样不受永 磁体8b的磁场影响，这使手动操作容易。
此外，在断路器脱扣时，开关机构的回复力使远程操作单元2的可动 单元9移至开动位置和关断位置中间处的脱扣指示位置。这使得断路器的 脱扣操作的状态可根据停止的可动单元9的位置从外部通过视觉确认。
顺便提一下，发明人实验性地制造了图9和图IO所示的远程操作单元， 并利用其中实验性制造的远程操作单元安装在其上的实际断路器进行了测 试。该测试表现出以下问题。S卩，在进行断路器的开动和关断操作中，即 使在工作线圈9a中流动的激励电流值相对较小，也可通过电磁线性致动器 的电磁驱动力切换断路器的杆。然而，用其值与开动和关断操作相同的激 励电流进行断路器的复位操作使杆在未达到复位位置就停下了。因此，可 靠的复位操作需要进一步增大工作线圈9a中流动的激励电流以增强电磁驱动力。
接着，将参考图12所示的条形永磁体8b周围的磁场分布图和图13所示的驱动力和负载的特性图，来说明用具有上述结构的电磁线性致动器操 作断路器杆时的驱动力的特性。
艮P， N极彼此相对地串联排列的一对条形永磁体8b周围的磁场具有如
图12所示的分布。在这样的磁场分布情况下，磁力线(p和磁力线cp的方向取 决于经移动的可动单元9的位置而不同。在图中所示行程的中央位置处(条 形永磁体8b的对接端)，来自N极的磁力线cp与工作线圈9a密集相交。因 此，电磁驱动力按照从中央位置到任一行程终点的方向作用在工作线圈9a 上。另一方面，可动单元9从图中所示的中央位置移至靠近任一行程终点 的位置导致返回S极的磁力线cp在工作线圈9a的上端处与其相交。这导致 电磁驱动力按照与先前相反的方向作用在工作线圈9a上，以阻止可动单元 9移动。因此，电磁线性致动器沿可动单元9移动路径的电磁驱动力的特性 变成如图13所示那样。
在图13中，横轴代表可动单元9的移动行程(行程)，而纵轴代表开 动和关断侧上的操作时作用在断路器杆上的机械反作用(负载)以及电磁 线性致动器的电磁驱动力(力)。驱动力特性A表示激励电流小的情况， 而驱动力特性B表示激励电流大的情况。这里，在将连接到断路器开关机 构的杆(由开关弹簧驱动的肘杆机构)从关断位置切换至开动位置的操作 过程中，施加到电磁线性致动器的负载(图中的开动负载)最大值呈现在 移动行程的后半部分中。另一方面，关断操作中的负载(图中的关断负载) 最大值呈现在超过移动行程中央位置的位置附近。与此相比，复位操作中 的负载(图中的复位负载)最大值呈现在关断侧的行程终点附近。另一方 面，与图12中所示的磁力线cp的分布相一致，在永磁体8b的磁场中作用在 其中有电流流动的工作线圈9a上的电磁驱动力所具有的特性使其在移动行 程的中央位置处(在条形永磁体8b的N极一侧上终点处的位置)最大，并 向任一行程终点减小。这是因为，当工作线圈9a靠近任一行程终点时，工
作线圈9a的上侧会与中央位置处的方向相反的方向上的磁力线cp相交。
图13示出即使工作线圈9a中流动的激励电流是具有相对较小值的最 优电流，具有图中给出的开动驱动力特性A和关断驱动力特性B的电磁驱 动力也能分别克服杆的开动负载和关断负载以使杆能进行切换至开动位置和关断位置的切换操作。然而，具有驱动力特性A的电磁驱动力在靠近工
作线圈9a的行程终点附近会减弱。这使具有关断驱动力特性A的电磁驱动
力在激励电流与上述相同的情况下不可能克服在行程终点附近变得最大的 复位负载。因此，在未针对此问题采取措施时，在复位操作的过程中杆未 到达行程终点就停止，从而会妨碍断路器杆的可靠复位操作。
因此，可靠地实现复位操作需要增大电磁线性致动器的工作线圈9a中 流动的激励电流，以将驱动力特性增强至图中给出的驱动力特性B。然而， 在工作线圈9a中设置较大的激励电流将会在开动和关断操作中将过量的电 磁驱动力提供给断路器的机械负载，从而导致电磁线性致动器不必要的功 率浪费。控制方法的一种思路是，在开动和关断操作时将工作线圈9a的激 励电流设置为低，在复位操作时将其增大。然而，此方法导致控制逻辑太 复杂而不利于实用。
考虑到上述问题作出了本发明，其中本发明的目的是提供经改进的断 路器远程操作单元，其通过使电磁驱动力特性与对应于断路器的开动、关 断以及复位操作中每一个的负载特性相匹配而减小其功耗，其中图9和图 10所示的无芯系统的电磁线性致动器的结构被用作基本结构。

发明内容
为实现上述目的，根据本发明，提供了一种安装在设置有摇臂型杆的 断路器上的断路器远程操作单元，该断路器远程操作单元用于实现将杆的 位置切换至开动位置、关断位置以及复位位置中任一位置的远程操作以分 别实现使断路器开动、关断以及复位的开动操作、关断操作以及复位操作， 该远程操作单元设置有连接到杆用于实现其切换操作的电磁线性致动器，
该电磁线性致动器包括以使相同的磁极彼此相对的方式将串联排列 的永磁体对插入用作导向管的管道中而形成的定子；以及具有由串联排列 的第一和第二线圈形成的工作线圈的可动单元，该可动单元装到该定子的
导向管的外表面上以通过该外表面可移动地导向和支承该可动单元。该可 动单元在连接到断路器的杆的情况下通过在开动、关断以及复位操作中的 任一操作时将在第一和第二线圈中流动的激励电流的值和方向的组合选择性地切换成指定的一个组合来实现杆的切换操作。具体地说，如下具体化 对工作线圈中流动的激励电流的控制和电磁线性致动器的结构。
(1) 对于电磁线性致动器，控制实现如下在杆的开动、关断以及复 位操作中的任一操作时，在可动单元的移动行程的前半部分中，使第一和 第二线圈中同时有激励电流以相同方向流过，并且在后半行程中，使得无 电流在可动单元的驱动方向上的先行侧上的线圈中流过，而使得后行侧上 的线圈中有激励电流流过。
(2) 在上述项(1)中所描述的控制中，在可动单元的移动行程的后 半部分中在后行侧上的线圈中流过的激励电流的值被设置成约两倍于在移 动行程的前半部分中流过的激励电流的值。
(3) 在如上形成的远程操作单元中，内部插入有永磁体对的定子导向 管安装在断路器的杆的一侧上，并且装配到导向管外表面上从而由该外表 面可滑动地导向和支承的可动单元与断路器的杆卡合连接。
(4) 在以上项(3)中所描述的远程操作单元中，两组电磁线性致动 器相互平行排列以设置在断路器的杆的左右两侧上且杆置于其间，并且两 组中的电磁线性致动器的可动单元在彼此组合成整体的同时都与杆卡合连 接。
在上述远程操作单元中，用于实现断路器杆的切换操作的电磁线性致
动器是无芯的，与JP-A-2002-319504中公开的有芯的相关电磁线性致动器 相比其结构较小且更紧凑。而且，在其工作线圈的未激励状态中，可动单 元不受永磁体影响。这使在电源故障时容易实现杆的手动开关操作。除此 之外，在断路器的脱扣操作中，耦合到杆的电磁线性致动器的可动单元移 至脱扣指示位置，以允许从可动单元的停止位置可通过视觉确认断路器的 脱扣操作状态。
而且，在可动单元的工作线圈分成串联排列的第一和第二线圈的情况 下，在杆的开关操作时，在可动单元的移动行程的前半部分中使激励电流 以相同方向同时流过第一和第二线圈。在移动行程的后半部分中，在不使 可动单元移动方向上的前行侧上的线圈受激励的情况下，使后行侧上线圈
中流动的激励电流受控制。在使电磁线性致动器的驱动力特性与断路器的负载特性匹配的情况下，这能确保杆的开动、关断和复位操作。除此之外， 能减少电磁线性致动器的功耗。
而且，两组电磁线性致动器左右对称地平行排列以连接到断路器的杆。 这可通过两组电磁线性致动器叠加的电磁驱动力驱动杆。此外，使彼此平 行排列的电磁线性致动器的电磁驱动力以操作杆的方向作用在可动单元 上，而不存在任何有可能阻止可动单元相对于定子转动的偏移。


图1A是示出根据本发明的远程操作单元原理部分的结构的俯视图，该 远程操作单元处于安装在具有连接到断路器杆的电磁线性致动器的断路器
上的状态；
图1B是示意性地示出图1A中所示的远程操作单元中的电磁线性致动 器结构的截面图2是示出图1A所示的处于安装在断路器上且同时被外壳覆盖的状态 的远程操作单元的俯视图3是示出图2所示的处于安装在断路器上且远程操作单元的外壳被 去除的状态的远程操作单元的侧视图4A是示出图1B中所示电磁线性致动器的基本操作的截面图，其中 工作线圈的激励与开动操作一致；
图4B是示出图1B中所示电磁线性致动器的基本操作的截面图，其中 工作线圈的激励与关断或复位操作一致；
图5是示出图1B所示电磁线性致动器的驱动力和负载的特性的曲线
图6是示出图1B中所示电磁线性致动器中的第一和第二工作线圈的前 行侧和后行侧线圈的每一个中流动的激励电流的控制模式的曲线图7A是示出安装在断路器上的相关远程操作单元的结构的侧截面图7B是图7A中所示相关远程操作单元的俯视图8是示出安装在图7A和7B所示相关远程操作单元上的相关电磁线 性致动器的结构的透视图；图9是示出安装在断路器上的相关远程操作单元中的相关无芯型电磁 线性致动器的结构的透视图10是示意性地示出图9所示的相关无芯型电磁线性致动器结构的截 面图IIA是示出图IO中所示电磁线性致动器的操作的截面图，其中工作 线圈的激励与开动操作一致；
图IIB是示出图10中所示电磁线性致动器的操作的截面图，其中工作 线圈的激励与关断或复位操作一致；
图12是图IO所示电磁线性致动器中的条形永磁体附近的磁场分布以及
图13是示出图9所示电磁线性致动器的驱动力和负载的特性的曲线图。
附图标记说明
1:断路器
2:远程操作单元
8:定子
8a:导向管
8b:永磁体
9:可动单元
9a-l:第一工作线圈 9a-2:第二工作线圈 9b:线轴
具体实施例方式
在下文中，将参考图1A至图6说明本发明的实施例。图1A是示出根 据本发明的远程操作单元原理部分的结构的俯视图，该远程操作单元处于 安装在具有连接到断路器杆的电磁线性致动器的断路器上的状态；图1B是 示意性地示出图1A中所示的远程操作单元中的电磁线性致动器结构的截面图；图2是示出图1A所示的处于安装在断路器上且同时被外壳覆盖的状 态的远程操作单元的俯视图；图3是示出图2所示的处于安装在断路器上 且远程操作单元的外壳被去除的状态的远程操作单元的侧视图；图4A是示 出图1B中所示电磁线性致动器的基本操作的截面图，其中工作线圈的激励 与开动操作一致；图4B是示出图1B中所示电磁线性致动器的基本操作的 截面图，其中工作线圈的激励与关断或复位操作一致；图5是示出图1B所 示电磁线性致动器的驱动力和负载的特性的曲线图；以及图6是示出图1B 中所示电磁线性致动器中的第一和第二工作线圈的前行侧和后行侧线圈的 每一个中流动的激励电流的控制模式的曲线图。在这些附图中，由相同的 附图标记和符号表示对应于图9和图IO所示组件的组件。
在此实施例中，安装在断路器1上的远程操作单元2中的电磁线性致 动器由无芯音圈马达构成，其中组合了具有如下结构的定子和可动单元。 即，如图1B所示，电磁线性致动器的定子8具有一种结构，其中一对条形 永磁体8b插入由非磁性材料制成的导向管(空心轴)8a中，同时N极面 彼此对接地串联排列。另一方面，可动单元9被设置为一组件，其中工作 线圈可分成缠绕在线轴9b上以便串联排列的第一工作线圈9a-l和第二工作 线圈9a-2。使线轴9b装到导向管8a的外表面上以由导向管8a导向和支承， 从而可在其轴向上滑动。可动单元9的轴向长度Ll约等于定子8中排列的 一个条形永磁体8b的长度L2。而且，第一工作线圈9a-l和第二工作线圈 9a-2的绕组具有相同的匝数，而且分别缠绕在线轴9b上以在纵向上将其一 分为二。
在根据所说明实施例的远程操作单元2中，两组电磁线性致动器左右 对称地平行排列以设置在断路器1的杆la两侧，而两组中的可动单元9相 互组合成整体。如图3所示，由此形成的远程操作单元2通过在可动单元9 的线轴9b的下表面侧上设置的连接板9c与断路器1的杆la卡合，从而与 其连接。连接板9c中形成有卡合孔，杆la插入该卡合孔中。各组中的定 子8通过导向管8a的两端附连到远程操作单元2的外壳3内部。外壳3通 过螺钉固定到断路器1外壳的上表面上的指定位置。
而且，通过在外壳3的上表面上打开的开口 3a，将手动杆7 (对应于图7所示相关单元中设置的手动杆7)提供给电磁线性致动器的可动单元9，
以便通过开口 3a确认杆la的位置，甚至在电源故障时实现杆la的手动开 关操作。
接着将说明具有上述结构的远程操作单元2的操作。当操作断路器1 的杆la以将其切换至开动、关断以及复位位置中的任一位置时，如下所述 通过外部指令使激励电流在电磁线性致动器的工作线圈中流动。
首先，当进行将断路器1的杆la从关断位置切换至开动位置的操作时， 使激励电流按照图4A所示方向在电磁线性致动器中的工作线圈中流动。这 使得在设置在定子8b中的条形永磁体8b的磁场(参见图12)中作用在第 一和第二工作线圈9a-l和9a-2上的箭头所示方向上的电磁驱动力F使可动 单元9向开动侧上的行程终点移动，藉此将连接到可动单元9的断路器1 的杆la的位置切换至开动位置。当进行杆la的关断操作时，使在工作线 圈9a-l和9a-2的每一个中流动的激励电流方向反转成图4B中所示的方向。 这导致向右的电磁驱动力F作用在可动单元9上，从而将断路器1的杆la 驱动至关断位置。当在断路器1的脱扣操作之后进行杆la的复位操作时， 按照如图4B所示相同的方法进行该操作。
这里，在杆la的操作时，在可动单元9沿定子8从一个行程终点移至 相反的行程终点的整个行程中，使大小相同的电流值流过缠绕在可动单元9 上的第一工作线圈9a-l和第二工作线圈9a-2。这提供了具有其特性与图5 所示的开动驱动力特性(A)和驱动力特性(B) —样的电磁驱动力的电磁 线性致动器，该电磁驱动力在整个行程的中央位置处变成最大值，且向着 各个行程终点减弱。驱动力特性的图形与图13所示的驱动力特性的图形大 致相同。
与此相比，对于缠绕在可动单元9上的第一工作线圈9a-l和第二工作 线圈9a-2，使行进方向(开动或关断方向)上的前行侧上的线圈(开动操 作中的第一工作线圈9a-l或关断操作中的第二工作线圈9a-2)无电流流过， 而仅使后行侧上的线圈(开动操作中的第二工作线圈9a-2或关断操作中的 第一工作线圈9a-l)有上述激励电流大小两倍的激励电流流过。因此，该 电磁驱动力的特性被设置为图5所示的开动驱动力特性(B)和关断驱动力特性(B)。对于驱动力特性(A)和驱动力特性(B)，流过激励电流的
工作线圈的安培匝数(ampere-turn)相等。在移动行程的前半部分中，具 有特性(B)的电磁驱动力小于具有特性(A)的电磁驱动力。然而，在移 动行程的后半部分中，具有特性(B)的电磁驱动力会超过具有特性(A) 的电磁驱动力。根据流过激励电流的工作线圈的相对位置与如图12所示分 布的永磁体磁场的关系，能容易地理解驱动力特性(B)的变化。
因此，在本发明中，基于对电磁驱动力的研究结果，通过如图6所示 的图形来控制可动单元9中的第一工作线圈9a-l中流动的激励电流和可动 单元9中的第二工作线圈9a-2中流动的激励电流。g卩，在可动单元9的移 动行程分成前半部分行程和后半部分行程的情况下，在从起始位置到行程 中央位置的前半部分行程中，使分别流过第一工作线圈9a-l和第二工作线 圈9a-2的电流值彼此相等(阶段1)。与此相比，在后半行程中从中央位 置到相反侧上的行程终点，使行进方向(开动和关断方向)上前行侧上的 工作线圈(开动操作中的第一工作线圈9a-l或关断操作中的第二工作线圈 9a-2)没有电流流过，而使后行侧上的工作线圈(开动操作中的第二工作线 圈9a-2或关断操作中的第一工作线圈9a-l)流过阶段1中电流值约两倍的 电流(阶段2)。为实现激励模式控制，将例如用于检测可动单元9的微开 关放置在沿可动单元9的行进路径的行程中央位置处。通过微开关的操作 信号，使工作线圈的激励模式从阶段1切换至阶段2。
通过如上所述地在可动单元9的移动行程途中组合阶段1和阶段2的 激励模式实现激励控制，电磁线性致动器的电磁驱动力特性变得与图5中 的粗点划线所表示的开动驱动力特性(C)和关断驱动力特性(C) 一样。 即，在移动行程的前半部分中能获得具有沿特性曲线(A)所呈现的特性的 电磁驱动力，而在后半部分行程中能获得沿特性曲线(B)增大的电磁驱动 力。在利用阶段1中的激励模式进行激励时工作线圈9中流过的激励电流 的功耗等于在利用阶段2中的激励模式进行激励时工作线圈9中流过的激 励电流的功耗。
如图5所示，这使电磁线性致动器的驱动力特性(C)与开动负载、关 断负载以及复位负载匹配，从而允许将电磁线性致动器的电磁驱动力设置
15为总是超过上述负载。因此，可在没有任何干扰的情况下实现断路器杆的
开关操作。在这里，对同时在第一工作线圈9a-l和第二工作线圈9a-2中流 动的激励电流值进行设置，以使在开动或关断操作的前半部分行程(阶段1) 中获得的电磁驱动力超过开动负载或关断负载。甚至在激励电流值相同的 情况下，这也能进一步使后半部分行程中阶段2中的电磁驱动力增大到大 于阶段1中的电磁驱动力，藉此该电磁驱动力将超过开动负载、关断负载 以及复位负载中的最大值。这使得断路器杆的开动、关断以及复位操作能 可靠进行，而且在可动单元9的整个移动行程中工作线圈中流动的激励电 流功耗最小化。
而且，如所说明实施例，通过将两组电磁致动器左右对称地平行排列， 且将断路器1的杆la置于其间并与两组中的可动单元9相互组合成整体， 可用叠加的两组电磁线性致动器的电磁驱动力驱动杆la。此外，使彼此平 行排列的电磁线性致动器的电磁驱动力按操作杆的方向作用在可动单元9 上，而不存在任何有可能阻止可动单元9相对于定子转动的偏移。
另外，甚至在类似于电源故障的没有激励电流能在工作线圈中流动的 状态下，通过手动操作在电磁线性致动器的可动单元9上设置的杆7 (参见 图2)，可实现断路器1的杆la的开关操作。而且，在此情况中，无芯型 可动单元9不受条形永磁体8b的磁场影响，这使杆la的开关操作更容易 而无需施加任何额外的力。
虽然己参考本发明的优选实施例具体示出和描述了本发明，但本领域 普通技术人员会理解在形式和细节上可作出上述和其它改变而不背离本发 明的精神和范围。
权利要求
1. 一种断路器远程操作单元，所述远程操作单元安装在设置有摇臂型杆的断路器上，所述远程操作单元用于实行将所述杆的位置切换至开动位置、关断位置以及复位位置中的任一位置的远程操作以分别实现使所述断路器开动、关断以及复位的开动操作、关断操作以及复位操作，所述远程操作单元设置有连接到所述杆用于实现其切换操作的电磁线性致动器，其特征在于，所述电磁线性致动器包括以使相同的磁极彼此相对的方式将串联排列的永磁体对插入用作导向管的管道中而形成的定子；以及具有由串联排列的第一和第二线圈形成的工作线圈的可动单元，所述可动单元装配到所述定子的导向管的外表面上以通过所述外表面可移动地导向和支承所述可动单元，所述可动单元在连接到所述断路器的杆的情况下通过在所述开动、关断以及复位操作中的任一操作时将在所述第一和第二线圈中流动的激励电流的值和方向的组合选择性地切换成指定的一个组合来实现所述杆的切换操作。
2. 如权利要求1所述的远程操作单元，其特征在于，在所述杆的开动、关断以及复位操作中的任一操作时，在所述可动单元的前半部分移动行程 中，使所述第一和第二线圈中同时有激励电流按相同方向流过，并且在后 半行程中，使得在所述可动单元的驱动方向上的先行侧上的线圈中无电流 流过，而使得后行侧上的线圈中有激励电流流过。
3. 如权利要求2所述的远程操作单元，其特征在于，在所述可动单元 的所述后半部分移动行程中在所述后行侧上的线圈中流过的激励电流的值 被设置成约两倍于在所述前半部分移动行程中流过的所述激励电流的值。
4. 如权利要求l所述的远程操作单元，其特征在于，所述内部插入有 永磁体对的定子导向管安装在所述断路器的杆的侧边上，并且装配到所述 导向管外表面上从而由所述外表面可滑动地导向和支承的所述可动单元与所述断路器的杆卡合连接。
5.如权利要求4所述的远程操作单元，其特征在于，两组所述电磁线 性致动器相互平行排列以设置在所述断路器的杆的左右两侧上且所述杆置 于其间，并且所述两组中的所述电磁线性致动器的可动单元在彼此组合成 整体的同时都与所述杆卡合连接。
全文摘要
公开了一种断路器远程操作单元，其中电磁线性致动器连接到断路器(1)的杆，以通过该线性致动器的电磁驱动力实现将杆的位置切换至开动、关断以及复位位置中的任一位置，该电磁线性致动器由以下组成定子(8)，其中以使相同的磁极彼此相对的方式将串联排列的条形永磁体对(8b)插入导向管(8a)内；以及形成为具有都缠绕在线轴上的第一线圈(9a-1)和第二线圈(9a-2)的线圈组件的可动单元(9)，该可动单元装配到导向管(8a)上以沿着导向管(8a)可移动地导向和支承。通过将可动单元(9)连接到断路器(1)的杆，实现控制以将可动单元(9)前半部分移动行程中第一和第二线圈的激励模式切换成后半部分行程中不同的一种激励模式，以使电磁线性致动器的驱动力特性与开动、关断以及复位负载的特性匹配，从而使电磁线性致动器的电磁驱动力总是能超过上述负载。
文档编号H01H71/68GK101521130SQ20091012641
公开日2009年9月2日 申请日期2009年2月25日 优先权日2008年2月25日
发明者石川公忠, 铃木健司 申请人:富士电机机器制御株式会社