JP4531005B2 - 電磁操作方式開閉器 - Google Patents

Description

この発明は、電力の送配電および受電設備などに用いられる開閉器の内、電磁操作によって駆動される開閉器に関するものである。

従来の電磁操作方式開閉器は、開閉器の主回路接点部、絶縁ロッド、駆動ロッド、主回路接点に接圧を加えるコイルバネ、コイルバネのバネ受け部、コイルバネのバネ押え金具、および電磁操作機構の可動軸を全て同一軸上に配置している。なお、類似の技術文献としては、特許文献１がある。

特開平９−３２０４０７号公報

従来の電磁操作方式開閉器では、上述のように、全て同一軸上に配置されているために、電磁操作機構のストローク、状態保持力などの性能を、主回路の絶縁階級、連続通電電流、短時間通電電流などから決定される主回路のストローク、接圧などの仕様毎に、個別の電磁操作機構が必要であるという問題点があった。
また、主回路接点が、電磁操作機構の可動軸の速度以上で開閉することができないので、特に早い動作速度が必要な電流遮断部に適用する場合には、電磁操作機構内に電磁コイルの巻き数を増やす又は電磁コイルへの通電電流を増やすなどの対策が必要であり、開閉器の小型化、低コスト化を阻害させるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、開閉器の主回路の絶縁階級、連続通電電流、短時間通電電流などから決定される主回路接点のストローク、接圧などの仕様に応じて、電磁操作機構の搭載台数と駆動レバー部を変更することにより、主回路の仕様に適した電磁操作機構を得ることができる電磁操作方式開閉器を得ることを目的とする。

この発明に係わる電磁操作方式開閉器は、主回路１相あたり複数個の電磁操作機構を用い、電磁操作機構内の電磁コイルを用いて開閉操作を行う電磁操作方式開閉器において、各相の主回路接点の可動軸と同軸に接続された駆動ロッド、上記駆動ロッド又はその延長線の軸に設けた、主回路接点部に必要な接圧を加えるコイルバネのバネ受け部、上記駆動ロッド又はその延長線の軸が摺動可能に貫挿されたバネ押え金具と上記バネ受け部との間に設け、上記主回路接点部に必要な接圧を加えるコイルバネ、上記バネ押え金具又はその延長線の軸と連結した対の第１連結リンク、上記主回路接点の可動軸の軸線に対して対称の位置に配置され、その一端は上記第１連結リンクに連結され、その他端は開閉器本体の支持部の支持点に回動可能なようにピンで連結された対の駆動レバー、上記主回路接点の可動軸の軸線に対して対称の位置に配置され、上記駆動レバーを駆動する対の電磁操作機構を備え、上記電磁操作機構のストロークと上記主回路接点の開閉のためのストロークから決定される上記駆動レバーの作用点は、上記作用点とピン結合された第２連結リンクを介して、上記主回路接点の上記可動軸と平行に動作する上記電磁操作機構の可動軸または、上記主回路接点の上記可動軸と平行に動作する上記電磁操作機構の可動軸連結フレームに接続されるものである。

この発明の電磁操作方式開閉器によれば、開閉器の主回路の絶縁階級、連続通電電流、短時間通電電流などから決定される主回路接点のストローク、接圧などの仕様に応じて、電磁操作機構の搭載台数と駆動レバーを変更することにより、主回路の仕様に適した電磁操作機構と駆動レバーを得ることができる。
また、駆動レバーを変更することによって、電磁操作機構内に電磁コイルの巻き数を増やす又はコイルへの通電電流を増やす等による電磁操作機構の動作特性を変更することなく、必要な開閉速度を得ることができる。

また、開閉器の主回路接点の可動軸の軸線に対し、電磁操作機構を対称の位置に配置することにより、主回路接点部および駆動ロッドに対し、可動方向と垂直な方向の荷重を相殺することができ、主回路接点部の開閉動作が安定する。さらに、主回路接点部および駆動ロッドに、可動方向と垂直な方向の荷重が発生しないことから、主回路接点部および駆動ロッドの耐荷重強度が低減でき、主回路接点部および駆動ロッドが軽量化できるために、開閉動作に必要な開閉駆動エネルギーを削減することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である電磁操作方式開閉器を示す構造図で、１相に対するものであり、各相毎に設けられるものである。図において、真空バルブ１の主回路接点部１ａの固定側端子１ｂは、開閉器本体のベース板２に固定した絶縁フレーム３によって保持されており、可動軸の可動側端子１ｃには、可動側接続導体１ｄが接続され、先端部は絶縁ロッド４に連結されている。絶縁ロッド４の操作機構側は駆動ロッド５に連結されている。

図２はコイルバネのバネ受け部とバネ押え金具付近を示す拡大断面図、図３は図２の側面図である。駆動ロッド５には、主回路接点部１ａに接圧を加えるコイルバネ６を受けるバネ受け部５ａが設けられ、バネ受け部５ａの先端部には、コイルバネ６を押えるバネ押え金具７と摺動可能なように連結する為に軸方向と垂直な方向にバネ受け部５ａを貫通する長円形孔５ｂが設けられている。バネ受け部５ａと摺動可能なように連結するバネ押え金具７は、中心にバネ受け部５ａと摺動する軸方向の孔７ａを設け、バネ受け部５ａと摺動する孔７ａと垂直にコイルバネ６を受ける座面７ｂを設け、座面７ｂと反対側の操作機構側に座面７ｂと平行（つまり軸方向と垂直）に、バネ受け部５ａの長円形孔５ｂと連通する貫通孔７ｃを設ける。

バネ受け部５ａとバネ押え金具７の相互を連結するために設けた長円形孔５ｂと貫通孔７ｃは、ピン８によって連結されると共に、ピン８によって４つの第１連結リンク１０の連結孔１０ａとも連結されている。従って、ピン８によって、バネ押え金具７と第１連結リンク１０は連結されている。図４は複数の電磁操作機構と駆動レバーの配置を説明する図で、図１の右側面からみた位置を説明する。図１において、電磁操作機構９は、紙面（主回路接点の可動軸方向の上下）に２台９１，９２が表示されている他に、紙面の上方（主回路接点の可動方向の左右）に紙面に対称に２台（図４の電磁操作機構９３，９４に該当する）が設置されている。紙面の１台９１と紙面に対称の１台９３が組みになり、他方の組９２，９４と主回路接点の可動軸方向（可動軸の軸線）に対して対称の位置に配置されている。４台の電磁操作機構９の可動軸９ａによって回動される４つの駆動レバー１１は４つの第１連結リンク１０にそれぞれピン１２で回動可能に連結されている。なお、駆動レバー１１にとって、ピン１２の中心点は第１連結リンク１０との連結点１１ｃである。

図５は電磁操作機構と駆動レバー付近を示す拡大構成図である。４台の電磁操作機構９は、ベース板２に支柱１３によって強固に固定されたメカベース板１４に固定されている。駆動レバー１１は、メカベース板１４の電磁操作機構９取付け側と反対側の電磁操作機構９の可動軸９ａが突出している面１４ａに設けた支持部１５とピン１６によって回動するように支持されている。ピン１６の位置は駆動レバー１１の支持点１１ａである。駆動レバー１１の他端は上述のとおり第１連結リンク１０とピン１２によって回動し得るように連結されている。

各２台組９１，９３、（９２，９４）の電磁操作機構９は、それぞれ可動軸９ａと垂直になる連結フレーム１７によって連結され、連結フレーム１７の途中に設けた駆動レバー連結部１７ａと駆動レバー１１は、第２連結リンク１８を介してピン１９を用いて連結されている。駆動レバー１１にとって、ピン１９の点は、電磁操作機構９の可動軸９ａの力が加わる作用点１１ｂである。なお、駆動レバー１１は、紙面に示す１本１１１と紙面に対称に紙面の上方の１本１１３（図４）とが組みになり、それらは一体となって、１つのピン１９で支承されている。同様に紙面に示す１本１１２と紙面に対称に紙面の上方の１本１１４（図４）とが組みになり、それらは一体となって、１つのピン１９で支承されている。

図６は電磁操作機構の主要部の構成を示す断面構成図である。電磁操作機構９のコア鉄心９ｂは、その内部に可動鉄心９ｃを有し、可動鉄心９ｃに固定された可動軸９ａが支承されている。第１電磁コイル９ｄを付勢すると、可動鉄心９ｃは上方に吸引されて可動軸９ａが上方に移動し、第２電磁コイル９ｅを付勢すると、可動鉄心９ｃは下方に吸引されて可動軸９ｃが下方に移動する。上方及び下方に移動した状態で永久磁石（図示せず）によりその状態が保持される。

図７は電磁操作機構の可動軸の移動と駆動レバーの回動の様子を説明する図で、その（ａ）は閉極時の駆動レバーの位置を示し、その（ｂ）は開極時の駆動レバーの位置を示す。駆動レバー１１は、支持点１１ａで支持されており、可動軸９ａが駆動されると、その力は第２連結リンク１８を介して駆動レバー１１の作用点１１ｂに作用する。その時の作用点１１ｂの回動距離に対して、連結点１１ｃの回動距離は、長さ１１ａ―１１ｂ（ｌ_１）：長さ１１ａ―１１ｃ（ｌ_２）の比で決まり、作用点１１ｂの回動距離に対して大きくなる。そのため、電磁操作機構９の可動軸９ａのストロークに対して、主回路接点１ａの開閉のためのストロークは大きくなる。

次に実施の形態１の動作について説明する。図４に示すように、電磁操作機構９１，９３に対する駆動レバー１１１，１１３は一体に結合されている。同様に電磁操作機構９２，９４に対する駆動レバー１１２，１１４は一体に結合されている。電磁操作機構９１，９３の各可動軸９ａ，９ａの駆動力は、図５を参照して、連結フレーム１７によって連結され、駆動レバー連結部１７ａと第２連結リンク１８を介して、一体となった駆動レバー１１（１１１，１１３）の作用点１１ｂに作用する。同様に、電磁操作機構９２，９４の各可動軸９ａ，９ａの駆動力も、連結フレーム１７によって連結され、駆動レバー連結部１７ａと第２連結リンク１８を介して、一体となった駆動レバー１１（１１２，１１４）の作用点１１ｂに作用する。

駆動レバー１１は支持点１１ａで支持されているので、作用点１１ｂに作用した駆動力で、駆動レバー１１の連結点１１ｃを駆動し、第１連結リンク１０とバネ押え金具７を介してコイルバネ６の圧縮力に作用する。これによって、電磁操作機構９１，９３の駆動力と電磁操作機構９２，９４の駆動力の合計駆動力が、バネ押え金具７とコイルバネ６の圧縮力に作用し、バネ受け部５ａと駆動ロッド５と絶縁ロッド４を介して主回路接点部１ａに伝達され、主回路接点を開閉する。

図１では、駆動レバーにおいて、主回路接点が閉極した状態を示しており、この状態で、駆動レバー１１を主回路接点の開極方向へ駆動すると、図５の開極状態となる。図５の開極状態で、駆動レバー１１を主回路接点の閉極方向へ駆動すると、図１の閉極状態になる。

実施の形態１において、主回路接点部１ａの開極距離とコイルバネ６の押え代は、連結フレーム１７と電磁操作機構９の可動軸９ａとの固定位置、および駆動ロッド５とバネ受け部５ａとの固定位置によって調整される。例えば、連結フレーム１７を主回路接点部１ａ側になるように固定すると、主回路接点部１ａの開極距離が小さくなり、コイルバネ６の押え代が増し、逆に、連結フレーム１７を電磁操作機構９側になるように固定すると、主回路接点部１ａの開極距離が増し、コイルバネ６の押え代が小さくなる。なお、主回路接点部１ａの開極距離（上記主回路接点に必要なストローク）とコイルバネ６の押え代との合計が、バネ押え金具７の総ストロークとなる。

そのため、主回路接点部１ａに要求される通電性能および絶縁性能などから決定される開極距離とコイルバネ６の押え代（主回路接点部１ａへの接圧）、開閉速度などは、駆動レバー１１の支持点１１ａ、可動軸９ａの作用点１１ｂ、第１連結リンク１０との連結点１１ｃの３点の位置関係を設計時決定し、各部品の寸法誤差によって生じる誤差を組立時に、連結フレーム１７と可動軸９ａとの固定位置、および駆動ロッド５とバネ受け部５ａとの固定位置を調整することで、主回路の通電性能および絶縁性能などが確保されている。

このように、実施の形態１では、主回路１相あたり複数個の電磁操作機構を用い、電磁操作機構内の電磁コイルを用いて開閉操作を行う電磁操作方式開閉器において、各相の主回路接点の可動軸と同軸に絶縁ロッドを介して接続された駆動ロッド、上記駆動ロッドに設けた、主回路接点部に必要な接圧を加えるコイルバネのバネ受け部、上記駆動ロッドと摺動可能なように連結したバネ押え金具との間に設け、上記主回路接点部に必要な接圧を加えるコイルバネ、上記バネ押え金具とピンにより連結した対の第１連結リンク、上記主回路接点の可動軸方向（可動軸の軸線）に対して対称の位置に配置され、その一端は上記第１連結リンクに連結され、その他端は開閉器本体の支持部の支持点に回動可能なようにピンで連結された対の駆動レバー、上記主回路接点の可動軸方向に対して対称の位置に配置され、上記駆動レバーを駆動する対の電磁操作機構を備え、上記電磁操作機構のストロークと上記主回路接点に必要なストロークから決定される上記駆動レバーの作用点は、上記作用点とピン結合された第２連結リンクを介して、上記主回路接点の上記可動軸と平行に動作する上記電磁操作機構の可動軸または、上記主回路接点の上記可動軸と平行に動作する上記電磁操作機構の可動軸連結フレームに接続されるものである。

そのため、開閉器の主回路の絶縁階級、連続通電電流、短時間通電電流などから決定される主回路接点のストローク、接圧などの仕様に応じて、電磁操作機構９の搭載台数と駆動レバー１１を変更することにより、主回路の仕様に適した電磁操作機構９と駆動レバー１１を得ることができる。電磁操作機構９の搭載台数は、実施の形態１では、１相あたり４台のものを示したが、主回路接点の可動軸方向に対称の位置に配置した２台、６台、８台でも可能である。

駆動レバー１１を変更することによって、電磁操作機構内に電磁コイルの巻き数を増やす又はコイルへの通電電流を増やす等による電磁操作機構９の動作特性を変更することなく、必要な開閉速度を得ることができる。

また、開閉器の主回路接点の可動軸方向（可動軸の軸線）に対し、電磁操作機構９を対称の位置に配置することにより、主回路接点部１ａおよび駆動ロッド５に対し、可動方向と垂直な方向の荷重を相殺することができ、主回路接点部１ａの開閉動作が安定する。さらに、主回路接点部１ａおよび駆動ロッド５に、可動方向と垂直な方向の荷重が発生しないことから、主回路接点部１ａおよび駆動ロッド５の耐荷重強度が低減でき、主回路接点部１ａおよび駆動ロッド５が軽量化できるために、開閉動作に必要な開閉駆動エネルギーを削減することができる。

また、実施の形態１の図７において、開閉器はその開極時｛図７（ｂ）｝または閉極時｛図７（ａ）｝に、電磁操作機構９の可動軸９ａが最も駆動力を必要とする。そのため、その時に駆動レバー１１の作用点１１ｂに電磁操作機構９の可動軸９ａが最も駆動力を加え易くするように構成することが望ましい。そのため、図７に示すように、開極時または閉極時に、駆動レバー１１の作用点１１ｂと支持点１１ａとを結んだ直線に対して、上記電磁操作機構９の可動軸９ａまたは、主回路接点の可動軸と平行に動作する電磁操作機構９の可動軸連結フレーム１７を垂直に作用させるようにするとよい。

実施の形態２．
図８は実施の形態２における電磁操作方式開閉器の操作機構の主要部を示す構造図であり、主回路接点の閉極時を示す。図９は実施の形態２における電磁操作方式開閉器の操作機構の主要部を示す構造図であり、主回路接点の開極時を示す。実施の形態２では、実施の形態１のものにさらに構成要素を付加している。バネ押え金具７の座面７ｂの反対側にシャフト３１によって可動コア３２を取付け固定する。一方、メカベース板１４には、主回路開極状態における可動コア３２に対して、開閉器の開極距離＋バネ押え代と同等の距離を離した位置に永久磁石３３を内蔵した固定コア３４を固定して設け、固定コア３４にはシャフト３１が貫通する孔を設けている。

このように構成すると、主回路接点の閉極直前に可動コア３２が固定コア３４の永久磁石３３に吸引され、主回路接点の閉極時に可動コア３２が固定コア３４の永久磁石３３に保持されるので、閉極状態を保持することができる。そのため、電磁操作機構９の閉極時の操作エネルギ−又は閉極保持状態での保持力が、主回路接点部１ａを動作または保持に必要なエネルギーより小さい時に、操作エネルギーおよび保持力を補うことができる。

さらに、電磁操作機構９から突出した可動軸９ａにバネ押え３５を固定し、バネ押え３５と電磁操作機構９の間にバネ３６を設けている。このようにすることにより、閉極動作時にバネ３６に圧縮力を蓄え、その圧縮力を開極動作時に使用することにより開極動作を支援することができる。開極完了時には、バネ３６により開極状態を補佐することができる。そのため、電磁操作機構９の開極時の操作エネルギ−又は開極保持状態での保持力が、主回路接点部１ａを動作または保持に必要なエネルギーより小さい時に、操作エネルギーおよび保持力を補うことができる。

なお、図８と図９には、シャフト３１，可動コア３２，永久磁石３３，固定コア３４の構成と、バネ押え３５，バネ３６の構成を同時に示したが、それぞれを単独に用いるようにするとよい。

実施の形態３．
図１０は実施の形態３における電磁操作方式開閉器の操作機構の主要部を示す構造図であり、主回路接点の閉極時を示す。図１０において、バネ押え金具７に、主回路接点の可動軸と同軸に、延長軸７ｄを固定し、その延長軸７ｄにピン２０で回転可能に第１連結リンク１０を連結している。このように、バネ押え金具７の延長線の軸に第１連結リンク１０を連結するようにしてもよい。

実施の形態４．
図１１は実施の形態４における電磁操作方式開閉器の操作機構の主要部を示す構造図であり、主回路接点の閉極時を示す。図１１においては、主回路接点にバネ受け部５ａを有する駆動ロッド５を連結し、その駆動ロッド５にコイルバネ６とバネ押え金具７を介して絶縁ロッド４を連結している。その絶縁ロッド４と同軸の延長軸４ａに、ピン２１で回転可能に第１連結リンク１０を連結している。このように、バネ受け部５ａとコイルバネ６とバネ押え金具７は、駆動ロッド又はその延長線の軸のどの位置に設けてもよい。

実施の形態５．
図１２は実施の形態５における電磁操作方式開閉器の磁石装置５０の主要部を示す構造図であり、主回路接点の閉極時を示す。図１３は実施の形態５における電磁操作方式開閉器の磁石装置５０の主要部を示す構造図であり、主回路接点の開極時を示す。実施の形態５は、図９に示す実施の形態２におけるシャフト３１，可動コア３２，永久磁石３３，固定コア３４の構成に代わる構成を示している。バネ押え金具７（図９）の座面７ｂ（図２）の反対側にシャフト４１によって可動コア４２を取付け固定する。一方、メカベース板１４（図９）には、主回路接点の開極状態（図１３）における可動コア４２に対して、開閉器の開極距離＋バネ押え代と同等の距離を離した位置に、永久磁石４３を内蔵した固定コア４４を固定して設け、固定コア４４にはシャフト４１が貫通する孔を設けている。

固定コア４４は支柱４５によりメカベース板１４に固定している。シャフト４１はバネ押え金具７又はその延長線の軸と連結され、バネ押え金具７又はその延長線の軸と連動して移動する。固定コア４４には、シャフト４１が貫通し摺動する孔を有する基部固定コア４４ａを有している。可動コア４２の移動方向の両側に基部固定コア４４ａと一体又は基部固定コア４４ａと密着固定して連続している側部固定コア４４ｂを有している。両側部固定コア４４ｂの可動コア４２側には永久磁石４３がそれぞれ密着固定されている。さらに、両永久磁石４３の可動コア４２側に磁束収束用固定コア４４ｃがそれぞれ密着固定されている。

バネ押え金具７又はその延長線の軸の往復移動と連動して、基部固定コア４４ａに対して、シャフト４１と共に可動コア４２が両側部固定コア４４ｂの内側を往復移動し、主回路接点の閉極時に可動コア４２が基部固定コア４４ａの突出部４４ｅに吸着される。基部固定コア４４ａには、シャフト４１の移動方向に沿って突出し吸着面４４ｄを有する突出部４４ｅを形成し、その吸着面４４ｄの移動方向の位置４４ｆを、磁束収束用固定コア４４ｃの可動コア対向面４４ｇの基部固定コア４４ａ側端の位置４４ｈより、上記基部固定コア４４ａ側で近傍に設けている。

磁束収束用固定コア４４ｃは、基部固定コア４４ａと反対側を傾斜させて、永久磁石４３に密着固定する側の断面積より可動コア対向面４４ｇの断面積を小さくして永久磁石４３からでる磁束を収束させている。磁束収束用固定コア４４ｃの永久磁石４３と密着する面は、永久磁石４３と概ね同一の断面形状を持ち、可動コア対向面４４ｇは、磁束収束用固定コア４４ｃと対向する可動コア４２の面より小さく、可動コア対向面４４ｇの全面が、磁束収束用固定コア４４ｃと対向する可動コア４２の面に面している。

可動コア４２が基部固定コア４４の突出部４４ｅに吸着された閉極状態において（図１２）、可動コア４２の基部固定コア４４ａと反対側の端面４２ａの移動方向の位置４２ｂと、磁束収束用固定コア４４ｃの可動コア対向面４４ｇの基部固定コア４４ａと反対側端の位置４４ｊとをほぼ一致させている。突出部４４ｅの吸着面４４ｄは、可動コア４２の吸着面と概ね同一の断面形状をしている。

磁束収束用固定コア４４ｃの永久磁石４３と密着する面の断面積と可動コア対向面４４ｇの断面積比は、概ね
永久磁石４３と密着する面の断面積：可動コア対向面４４ｇの断面積≦
可動コア４２の飽和磁束密度：永久磁石４３の残留磁束密度
となるように設定すれば良い。

図１４は閉極状態における磁石装置の磁束分布を説明する図である。図では、永久磁石４３が発生する磁束分布を概念的に示している。磁束線４６は永久磁石４３から磁束収束用固定コア４４ｃを通過し、収束され、可動コア４２を通過し、基部固定コア４４ａの吸着面４４ｄから突出部４４ｅを通過し、基部固定コア４４ａを通過し、側部固定コア４４ｂを通過し、永久磁石４３に戻る。磁束線４６の通過順序は逆でも良い。図１４に示すように、永久磁石４３の磁束線４６は磁束収束用固定コア４４ｃによって収束され、可動コア４２内を通過して、基部固定コア４４ａの突出部４４ｅを通過するため、効率良く永久磁石４３で発生する磁場を可動コア４２と基部固定コア４４ａの突出部４４ｅに発生する吸引力に利用できる。

図１５は閉極状態と開極状態の中間の状態における磁石装置の磁束分布を説明する図である。図において、磁束線４６は永久磁石４３から磁束収束用固定コア４４ｃを通過し収束され、可動コア４２を通過し、突出部４４ｅを通過し、基部固定コア４４ａを通過し、側部固定コア４４ｂを通過し、永久磁石４３に戻る。磁束線４６の通過順序は逆でも良い。このとき、磁束線４６の一部は可動コア４２を通過しないで、磁束収束用固定コア４４ｃから直接、突出部４４ｅに入る。

図１５に示すように、開閉器の閉極状態と開極状態の中間状態では、永久磁石４３の磁束線４６の一部が可動コア４２を通過しない。一定の面積を通過する磁束線の量は概念的に磁束密度に比例する。概念的には、磁束密度が増えればコアに働く電磁力が増え、磁束密度が減ればコアに働く電磁力が減る。このため、開閉器の閉極状態と開極状態の中間状態に、永久磁石４３の磁束線４６の一部が可動コア４２を通過しないため、可動コア４２が基部固定コア４４ａの突出部４４ｅに吸引される力を削減できる。このような構成は、開閉器の閉極力のみを補う場合に効果的である。開閉器の閉極状態と開極状態の中間状態で、可動コア４２が基部固定コア４４ａの突出部４４ｅに吸引される力があると、開極動作を妨げる力になるので、これを減少させることにより、開極時の動作速度向上を図ることができる。

可動コア４２と基部固定コア４４ａの突出部４４ｅとの吸引力の関係を説明する。図１６は可動コアの閉極位置と開極位置を説明する図であり、図１７は閉極位置から開極位置に移行するときの吸引力の分布を示す特性図である。図１６で領域５１は閉極力が必要な領域で、閉極状態直前の短い領域で、具体的には、例えば１ｍｍ程度である。領域５２は閉極力が不要な領域で、開極状態までの長い領域で、具体的には例えば、数十ｍｍ程度である。基部固定コア４４ａの突出部４４ｅは、閉極力の必要な領域５１の範囲を設計条件に合わせるように高さを決定している。突出部４４ｅの吸着面４４ｄの位置と磁束収束用固定コア４４ｃの可動コア対向面４４ｇの基部固定コア側端４４ｈの位置の差が、概ね領域５１の長さと一致する。

図１７で示すように、閉極力が必要な領域５１では吸引力が大きく、閉極力が不要な領域５２では急速にその吸引力が減少する。これは、基部固定コア４４ａに吸着面４４ｄを有する突出部４４ｅを形成し、その吸着面４４ｄの移動方向の位置４４ｆを、磁束収束用固定コア４４ｃの可動コア対向面４４ｇの基部固定コア側端の位置４４ｈより、基部固定コア側で近傍に設けたことに起因している。閉極状態（閉極位置）から可動コア４２が移動し、領域５１を通過すると、磁束収束用固定コア４４ｃで収束された磁束線４６の一部が可動コア４２を通過しないで直接突出部４４ｅに入り、吸着力を減少させるためである。

このように、実施の形態５のように構成すると、シャフト４１に固定された可動コア４２がバネ押え金具７又はその延長線の軸と連動して移動し、主回路接点が閉極されようとするときには、主回路接点の閉極直前に可動コア４２が基部固定コア４４ａの突出部４４ｅに吸引され、主回路接点の閉極時に可動コア４２が固定コア４４の永久磁石４３に保持されるので、閉極状態を保持することができる。そのため、電磁操作機構９の閉極時の操作エネルギ−又は閉極保持状態での保持力が、主回路接点部１ａを動作または保持に必要なエネルギーより小さい時に、操作エネルギーおよび保持力を補うことができる。さらに、閉極力が必要な領域５１では吸引力が大きく、閉極力が不要な領域５２では急速にその吸引力が減少する作用がある。

なお、実施の形態５の磁石装置５０は、メカベース板１４に載置固定した場合を説明したが、電磁操作機構９のメカベース板１４と反対側に載置固定し、電磁操作機構９から突出した可動軸９ａにシャフト４１を直結して、電磁操作機構９の可動軸９ａの往復移動と連動してシャフト４１を往復移動させ、閉極時に可動コア４２を基部固定コア４４ａの突出部４４ｅに吸着させ、閉極状態を保持させるようにしてもよい。この場合においても、シャフト４１は、可動軸９ａ、駆動レバー１１を介して、バネ押え金具７又はその延長線の軸と連動している。

実施の形態６．
図１８は実施の形態６における電磁操作方式開閉器の磁石装置５０の主要部を示す構造図である。図中、実施の形態５と同一符号は同一又は相当部分を示し、同一符号の説明を援用する。図１８では、実施の形態５の磁石装置５０を転倒させて、メカベース板１４に支柱４５で固定している。シャフト４１はバネ押え金具７又はその延長線の軸と連結され、その往復移動と連動して、往復移動する。実施の形態６では、主回路接点の開極状態で可動コア４２が基部固定コア４４ａの突出部４４ｅに吸着されるように配置してある。そのため、電磁操作機構９の開極時の操作エネルギ−又は開極保持状態での保持力が、主回路接点部１ａを動作または保持に必要なエネルギーより小さい時に、操作エネルギーおよび保持力を補うことができる。さらに、開極力が必要な領域では吸引力が大きく、開極力が不要な領域では急速にその吸引力が減少する作用がある。

なお、実施の形態６の磁石装置５０は、メカベース板１４に載置固定した場合を説明したが、電磁操作機構９のメカベース板１４と反対側に載置固定し、電磁操作機構９から突出した可動軸９ａにシャフト４１を直結して、電磁操作機構９の可動軸９ａの往復移動と連動してシャフト４１を往復移動させ、開極時に可動コア４２を基部固定コア４４ａの突出部４４ｅに吸着させ、開極状態を保持させるようにしてもよい。この場合においても、シャフト４１は、可動軸９ａ、駆動レバー１１を介して、バネ押え金具７又はその延長線の軸と連動している。

実施の形態７．
図１９は実施の形態７における電磁操作方式開閉器の磁石装置５０の主要部を示す構造図であり、主回路接点の閉極時を示す。図２０は実施の形態７における電磁操作方式開閉器の磁石装置５０の主要部を示す構造図であり、主回路接点の開極時を示す。図中、実施の形態５と同一符号は同一又は相当部分を示し、同一符号の説明を援用する。実施の形態７の磁束装置５０では、基部固定コア４４ａに設けられる突出部が省略されて平らである。図１９における主回路接点の閉極状態では、可動コア４２は基部固定コア４４ａに吸着される。このとき、可動コア４２の基部固定コア４４ａと反対側の端面４２ａの移動方向の位置４２ｂと、磁束収束用固定コア４４ｃの可動コア対向面４４ｇの基部固定コア４４ａと反対側端の位置４４ｊとをほぼ一致させている。

磁束収束用固定コア４４ｃを用いて磁束を収束させ、可動コア４２の端面４２ａの移動方向の位置４２ｂと、磁束収束用固定コア４４ｃの基部固定コア４４ａと反対側端の位置４４ｊとをほぼ一致させることにより、可動コア４２の移動方向の厚さを減少させることができる。そのため、可動コア４２が開極時に移動し図２０のように突出するが、可動コア４２の厚さが減少した分、可動コア４２の移動スペースが減少し、この結果、開極側方向にある配置スペース等が大きくなり、装置を小型化できるなどの効果がある。

なお、実施の形態７の磁石装置５０は、メカベース板１４に載置固定した場合を想定したが、、電磁操作機構９のメカベース板１４と反対側に載置固定し、電磁操作機構９から突出した可動軸９ａにシャフト４１を直結して、電磁操作機構９の可動軸９ａの往復移動と連動してシャフト４１を往復移動させ、閉極時に可動コア４２を基部固定コア４４ａに吸着させ、閉極状態を保持させるようにしてもよい。この場合においても、シャフト４１は、可動軸９ａ、駆動レバー１１を介して、バネ押え金具７又はその延長線の軸と連動している。

なお、実施の形態５〜７の磁石装置５０は、実施の形態１に適用されるだけでなく、主回路接点の固定接点に可動接点を接離させ主回路接点を閉開極させる駆動ロッドと連動して主回路接点の閉極又は開極状態を保持する開閉器の磁石装置に適用できる。

この発明は、電力の送配電および受電設備などに用いられる遮断器、断路器、接地開閉器などの開閉器に利用できる。

この発明の実施の形態１である電磁操作方式開閉器を示す構造図である。 実施の形態１のコイルバネのバネ受け部とバネ押え金具付近を示す拡大断面図である。 図２の側面図である。 実施の形態１の複数の電磁操作機構と駆動レバーの配置を説明する図である。 実施の形態１の電磁操作機構と駆動レバー付近を示す拡大構成図である。 実施の形態１の電磁操作機構の主要部の構成を示す断面構成図である。 実施の形態１の電磁操作機構の可動軸の移動と駆動レバーの回動の様子を説明する図である。 実施の形態２における電磁操作方式開閉器の操作機構の主要部を示す構造図である。 実施の形態２における電磁操作方式開閉器の操作機構の主要部を示す構造図である。 実施の形態３における電磁操作方式開閉器の操作機構の主要部を示す構造図である。

実施の形態４における電磁操作方式開閉器の操作機構の主要部を示す構造図である。 実施の形態５における電磁操作方式開閉器の磁石装置の主要部を示す構造図である。 実施の形態５における電磁操作方式開閉器の磁石装置の主要部を示す構造図である。 実施の形態５で閉極状態における磁石装置の磁束分布を説明する図である。 実施の形態５で閉極状態と開極状態の中間の状態における磁石装置の磁束分布を説明する図である。 実施の形態５で可動コアの閉極位置と開極位置を説明する図である。 実施の形態５で閉極位置から開極位置に移行するときの吸引力の分布を示す特性図である。 実施の形態６における電磁操作方式開閉器の磁石装置の主要部を示す構造図である。 実施の形態７における電磁操作方式開閉器の磁石装置の主要部を示す構造図である。 実施の形態７における電磁操作方式開閉器の磁石装置の主要部を示す構造図である。

符号の説明

１ 真空バルブ １ａ 主回路接点部
１ｂ 固定側端子 １ｃ 可動側端子
１ｄ 可動側接続導体 ２ ベース板
３ 絶縁フレーム ４ 絶縁ロッド
４ａ 延長軸 ５ 駆動ロッド
５ａ バネ受け部 ５ｂ 長円形孔
６ コイルバネ ７ バネ押え金具
７ａ 孔 ７ｂ 座面
７ｃ 貫通孔 ７ｄ 延長軸
８ ピン ９ 電磁操作機構
９ａ 可動軸 ９ｂ コア鉄心

９ｃ 可動鉄心 ９ｄ 第１電磁コイル
９ｅ 第２電磁コイル １０ 第１連結リンク
１０ａ 連結孔 １１ 駆動レバー
１１ａ 支持点 １１ｂ 作用点
１１ｃ 連結点 １２ ピン
１３ 支柱 １４ メカベース板
１４ａ 面 １５ 支持部
１６ ピン １７ 連結フレーム
１７ａ 駆動レバー連結部 １８ 第２連結リンク
１９ ピン ２０ ピン
２１ ピン ３１ シャフト
３２ 可動コア ３３ 永久磁石
３４ 固定コア ３５ バネ押え

３６ バネ ４１ シャフト
４２ 可動コア ４３ 永久磁石
４４ 固定コア ４４ａ 基部固定コア
４４ｂ 側部固定コア ４４ｃ 磁束収束用固定コア
４４ｄ 吸着面 ４４ｅ 突出部
４４ｆ 位置 ４４ｇ 可動コア対向面
４４ｈ 位置 ４４ｊ 位置
４５ 支柱 ４６ 磁束線
５０ 磁石装置 ５１ 領域
５２ 領域 ９１，９２，９３，９４ 電磁操作機構
１１１，１１２，１１３，１１４ 駆動レバー

Claims (7)

1. 主回路１相あたり複数個の電磁操作機構を用い、電磁操作機構内の電磁コイルを用いて開閉操作を行う電磁操作方式開閉器において、
   各相の主回路接点の可動軸と同軸に接続された駆動ロッド、
   上記駆動ロッド又はその延長線の軸に設けた、主回路接点部に必要な接圧を加えるコイルバネのバネ受け部、
   上記駆動ロッド又はその延長線の軸が摺動可能に貫挿されたバネ押え金具と上記バネ受け部との間に設け、上記主回路接点部に必要な接圧を加えるコイルバネ、
   上記バネ押え金具又はその延長線の軸と連結した対の第１連結リンク、
   上記主回路接点の可動軸の軸線に対して対称の位置に配置され、その一端は上記第１連結リンクに連結され、その他端は開閉器本体の支持部の支持点に回動可能なようにピンで連結された対の駆動レバー、
   上記主回路接点の可動軸の軸線に対して対称の位置に配置され、上記駆動レバーを駆動する対の電磁操作機構を備え、
   上記電磁操作機構のストロークと上記主回路接点の開閉のためのストロークから決定される上記駆動レバーの作用点は、上記作用点とピン結合された第２連結リンクを介して、上記主回路接点の上記可動軸と平行に動作する上記電磁操作機構の可動軸または、上記主回路接点の上記可動軸と平行に動作する上記電磁操作機構の可動軸連結フレームに接続されることを特徴とする電磁操作方式開閉器。
2. 上記電磁操作機構のストロークと上記主回路接点の開閉のためのストロークから決定される上記駆動レバーの作用点は、
   上記作用点とピン結合された第２連結リンクを介して、上記主回路接点の上記可動軸と平行に動作する上記電磁操作機構の可動軸または、上記主回路接点の上記可動軸と平行に動作する上記電磁操作機構の可動軸連結フレームに接続されると共に、
   上記作用点とピン結合された第２連結リンクを介して、閉極時の上記駆動レバーの作用点と上記支持点とを結んだ直線に対して、垂直に動作する上記電磁操作機構の可動軸、または、上記電磁操作機構の可動軸連結フレームに接続されることを特徴とする請求項１記載の電磁操作方式開閉器。
3. 上記電磁操作機構のストロークと上記主回路接点の開閉のためのストロークから決定される上記駆動レバーの作用点は、
   上記作用点とピン結合された第２連結リンクを介して、上記主回路接点の上記可動軸と平行に動作する上記電磁操作機構の可動軸または、上記主回路接点の上記可動軸と平行に動作する上記電磁操作機構の可動軸連結フレームに接続されると共に、
   上記作用点とピン結合された第２連結リンクを介して、開極時の上記駆動レバーの作用点と上記支持点とを結んだ直線に対して、垂直に動作する上記電磁操作機構の可動軸、または、上記電磁操作機構の可動軸連結フレームに接続されることを特徴とする請求項１記載の電磁操作方式開閉器。
4. 主回路接点の可動軸の軸線上のバネ押え金具より電磁操作機構側に、
   永久磁石と、
   主回路接点が閉極状態のときに上記永久磁石を介して磁路を形成するコアと
   を配置したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電磁操作方式開閉器。
5. 電磁操作機構の可動軸を駆動レバーと反対側に突出させ、この突出した可動軸に、主回路が閉極状態のときに可動軸に対し開極側へ動作させる力を加えるバネを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電磁操作方式開閉器。
6. 上記バネ押え金具又はその延長線の軸と連結され、上記バネ押え金具又はその延長線の軸と連動して移動するシャフト、
   上記シャフトに固定された可動コア、
   基部固定コア、
   上記可動コアの移動方向の両側にそれぞれ設けられ上記基部固定コアと連続した側部固定コア、
   上記両側部固定コアの上記可動コア側にそれぞれ固定された永久磁石、及び、上記両永久磁石の可動コア側にそれぞれ固定された磁束収束用固定コアを設け、
   上記バネ押え金具又はその延長線の軸の往復移動と連動して、上記基部固定コアに対して上記シャフトと共に上記可動コアが上記両側部固定コアの内側を往復移動し、上記主回路接点の閉極又は開極時に上記可動コアが上記基部固定コアに吸着されるものであって、
   上記磁束収束用固定コアは、上記基部固定コアと反対側を傾斜させて、上記永久磁石に固定する側の断面積より上記可動コアに対向する側の断面積を小さくし、
   上記可動コアが上記基部固定コアに吸着された状態において、上記可動コアの上記基部固定コアと反対側の端面の移動方向の位置と、上記磁束収束用固定コアの可動コア対向面の上記基部固定コアと反対側端の位置とをほぼ一致させた請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電磁操作方式開閉器。
7. 上記基部固定コアには、上記シャフトの移動方向に沿って突出し吸着面を有する突出部を形成し、その吸着面の移動方向の位置を、上記磁束収束用固定コアの上記可動コア対向面の上記基部固定コア側端の位置より、上記基部固定コア側で近傍に設けた請求項６記載の電磁操作方式開閉器。

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