JP5859146B2 - 電磁操作機構の手動開閉装置 - Google Patents

Description

この発明は、電磁操作機構の手動開閉装置に関するものである。

永久磁石の吸引力により投入保持する開閉装置は、投入保持状態から手動開放を行うためには、電磁アクチュエータの可動鉄心に対し、吸引力よりも大きい力を手動で吸引力に抗う方向に与え、永久磁石と可動鉄心を引き離す必要がある。
このような操作を行う手動開放機構で、開閉装置が閉極状態となっている状態から開極状態とする場合には、永久磁石により生じる磁気吸引力により呼び鉄に可動子が吸着された閉極状態で、まず可動子に固定連結されたシャフトの底面を手動で押し上げる操作を行って、可動子を呼び鉄から引き外し、可動子と呼び鉄との間にギャップを形成する。このギャップの形成により磁気抵抗が増加し永久磁石による吸引力が急激に低下するので、その吸引力を開極ばねと接圧ばねの反発力より小さくすることによって、開閉装置の開極操作が行われている。

特開２０１０−１３５２６７号公報

特許文献１に記述されているような、永久磁石を用いた従来の電磁操作開閉装置では、手動開放荷重を与える箇所をアクチュエータの軸下端とすると、手動開放荷重を支える箇所は、軸下端部の引外しロッドに接する台車から、ケース側面の電磁アクチュエータを固定する箇所まで広範囲に及び、手動開放荷重に耐えるための頑丈な筐体構造が開閉装置の構成に必要という問題があった。この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、開閉装置の手動開放機構を構築するために必要な開閉装置本体の強度増加を軽減した手動開放装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係わる電磁操作機構の手動開閉装置は、固定鉄心部と、この固定鉄心部に対して進退自在に配置された可動鉄心部と、この可動鉄心部に対向して上記固定鉄心部に設けられた永久磁石と、上記可動鉄心部に連結された駆動軸と、上記固定鉄心部に配置され上記可動鉄心部を進退させる電磁コイルと、固定接点と可動接点とを有する真空バルブの上記可動接点側に設けられた可動軸と、この可動軸を上記駆動軸に連結するリンク機構とによって電磁操作機構を構成し、上記可動鉄心部には、上記永久磁石に吸着して上記電磁コイルと共に上記可動接点を閉極状態に保持する可動吸着部を設け、上記固定鉄心部には、一端部側に上記可動吸着部と当接する当接部を形成すると共に他端部側に手動操作部を形成した梃子状の手動開放リンク機構を設け、この手動開放リンク機構の上記当接部で上記可動吸着部を上記永久磁石から引き離し上記固定接点と上記可動接点とを手動で開放するものである。

この発明の電磁操作機構の手動開閉装置によれば、永久磁石の吸引力により投入保持する開閉装置において、可動鉄心部を永久磁石から直接引き離す構成とするとともに手動開放荷重を支える箇所を固定鉄心部に設けたので、手動開放荷重は固定鉄心部にのみ作用し且つ手動開放操作時に開閉装置に印加される操作力の範囲を抑制し、更に手動開放装置を設けるために必要であった開閉装置の強度を軽減することができるものである。
又一般に電磁操作機構の固定は、動作負荷力に耐える強固な構造であるため、手動開放操作力の印加箇所を電磁操作機構の固定箇所と同一にすることは強度所要箇所の削減を可能とする。したがって、従来の手動開放機構を設ける際に必要であった操作力印加部品に対する強度の増加が不要となり、開閉装置の強度軽減を可能とすることができる。

この発明の実施の形態１における電磁操作機構の手動開閉装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は図（ａ）Ａ部分を拡大して示した正面図、（ｃ）は図（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。 この発明の実施の形態１における電磁操作機構の手動開閉装置を示す側断面図である。 実施の形態１における電磁操作機構の手動開閉装置の閉極状態において、手動開放操作開始直後の状態を示し、手動操作レバーの操作過程を説明するための側断面図である。 実施の形態１における電磁操作機構の手動開閉装置において、手動開放後の状態を説明するための側断面図である。 実施の形態２における電磁操作機構の手動開閉装置の閉極状態において、手動開放操作開始直後の状態を示し、手動操作レバーの操作過程を説明するための側断面図である。 従来の電磁操作機構の手動開閉装置を説明するための側断面図である。

以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。

実施の形態１．
この発明は、例えば電力系統の電磁操作機構搭載型開閉装置に採用される電磁操作機構の手動開閉装置に関し、以下実施の形態１における電磁操作機構の手動開閉装置を説明する。
図１は、実施の形態１における電磁操作機構の手動開閉装置を示す正面図とＡ部分の拡大図、図２はその側断面図である。なお、図１及び図２は、共に開極状態の開閉装置を示している。

まず、図１及び図２に基づいて電磁操作機構を説明する。
図１、図２において、ケース１の中に収納された電磁操作機構は、固定板２によりケース１に固定されたロ字形の固定鉄心部（以下「固定子」という）３と、この固定子３の上下枠部を貫通し上部に可動接点１３ｂ（後述）を閉極状態に保持する可動吸着部４ａを有し中心部の駆動軸８により上下（進退）動作が可能なように設けられた可動鉄心部（以下「可動子」という）４と、固定子３に配置され可動子４を進退させる電磁コイル５６と、固定子３の上枠部に可動子４の可動吸着部４ａに対向して設けられ、この可動吸着部４ａを適宜吸着する永久磁石７等により構成され、固定子３と可動子４とにより電磁アクチュエータを構成している。
なお、電磁コイル５６は、固定子３の内部に隙間をおいて可動子４を囲うように設けられた投入コイル５と、投入コイル５の外側に投入コイル５と逆方向に巻かれた開放コイル６とにより構成されている。

可動子４と固定連結された駆動軸８は、リンク９ａ、９ｂにより三相軸１０と連結されており、三相軸１０は、接点開放ばね（以下「主回路ばね」という）１５を備えた絶縁ロッド１１を介して真空バルブ１３の可動接点側に設けられた可動軸１３ｃと連結されている。なお、１２は真空バルブ１３を収納したモールドフレーム、１３ａは真空バルブ１３の固定接点、１３ｂは可動接点である。
主回路ばね１５は、固定接点１３ａと可動接点１３ｂの両接点を常時開方向に附勢する機能を有している。
リンク９ａ、９ｂ、絶縁ロッド１１等は、可動軸１３ｃを駆動軸８に連結するリンク機構を構成している。
開閉装置は、配電盤への引出挿入操作が容易となるように台車１４が設けられている。

次に、電磁コイル５６、すなわち投入コイル５と開放コイル６とによる開閉装置の開閉極動作を説明する。
図２における開閉装置の開極状態において、開閉装置（両接点１３ａ、１３ｂ）の閉極動作は、投入コイル５に電流を通電させることで行う。
この投入コイル５への通電により固定子３と可動子４で構成される閉路に磁束を発生させ、開極状態にある可動子４と固定子３間に磁気吸引力を誘起させることで、可動子４および駆動軸８を下方向に作動させ、三相軸１０を回動する。
この三相軸１０の回動により絶縁ロッド１１が主回路ばね１５に抗して上昇し真空バルブ１３の両接点１３ａ、１３ｂを閉じ図３の閉極状態とする。
このように、真空バルブ１３の閉極保持は、投入コイル５の付勢と共に永久磁石７の磁気吸着力により、閉極状態にある可動子４の可動吸着部４ａを固定子３側に吸着固定することで実現している。

次に、図３における開閉装置の閉極状態において、開閉装置（両接点１３ａ、１３ｂ）の開極動作は、開放コイル６に電流を通電させることで、永久磁石７の磁気吸着力に逆らう方向に起磁力を与え、可動子４の可動吸着部４ａと永久磁石７の間にギャップを形成し、永久磁石７による吸引力を主回路ばね１５の反発力より小さくすることで、投入コイル５の通電の時とは逆の動作をして開閉装置を開極状態にするものである。

通常、開閉装置には、電磁操作機構への電気的な操作以外の方法で開極操作を行うために、手動開放装置が設けられている。

図３は、実施の形態１における電磁操作機構の手動開閉装置において、手動開放前から手動開放操作開始直後の状態、すなわち、開閉装置（両接点１３ａ、１３ｂ）が閉極状態にある状態から手動操作レバー１９を操作している過程を説明するための側断面図、図４は、実施の形態１における電磁操作機構の手動開閉装置において、手動開放後の状態、すなわち、閉極状態にあった開閉装置（両接点１３ａ、１３ｂ）が手動開放操作を受け開極状態に至った状態を説明するための側断面図である。

以下、実施の形態１における手動開放装置とその動作を図１〜図４に基づいて説明する。
手動開放装置は、可動吸着部４ａ、鉄製板状の剛性受け体（被当接部）４ｂ、支持ベース１６、梃子状の手動開放リンク機構２０、手動開放ばね２１等により構成され、固定子３に近い箇所に配置されている。

なお、剛性受け体（被当接部）４ｂは、可動吸着部４ａの上面部に固着され、後述するように手動開放時に可動子４と永久磁石７を引き離すための荷重を受ける。
支持ベース１６は、固定子３に固定接続され、手動開放リンク本体部２０ａを支持するとともに手動開放リンク機構２０の動作範囲を制限する。

手動開放リンク機構２０は、手動開放リンク本体部２０ａの中間部が支持ベース１６に支点となるピン１７によって軸支され、一端部側に、剛性受け体４ｂに手動開放荷重を与えるため剛性受け体４ｂと当接する当接部２０ｔが形成され、他端部側に、手動操作部２０ｂが形成されている。
なお、手動操作部２０ｂは、ピン１８と、手動開放リンク本体部２０ａに操作力を与える手動操作レバー１９とにより構成され、手動操作レバー１９は、ピン１８によりケース１に対し切欠き２２ａから出入り自在且つ収納自在に接続されている。

手動開放ばね２１は、支持ベース１６と手動開放リンク本体部２０ａの間に設けられ手動引き外し操作時以外に手動開放リンク本体部２０ａを剛性受け体（被当接部）４ｂと干渉しない位置に固定する。
可動子４は、可動吸着部４ａと、剛性受け体４ｂと、固定子上枠部及び電磁コイル５６を挿通する可動鉄心本体４ｃなどにより構成されており、剛性受け体４ｂは、これを採用することなく可動吸着部４aにその機能を持たせ、可動吸着部４a自体が当接部２０ｔで押し上げられるようにすることも可能である。

次に動作について説明する。
手動操作レバー１９は、図２に示すように、非使用時は開閉装置の正面に設けられたフェースプレート２２と、ケース１に垂直に設けられた手動操作レバー用支え２３により、ケース１内に収納されている。

このように手動操作レバー１９は、非使用時、図２に示す収納位置にあるが、開閉装置の閉極状態において手動開放の操作のため使用開始する時は、図３に示すように、ピン１８を軸にして手動操作レバー１９を下方向に押し下げる。この押し下げにより手動開放ばね２１が収縮し、手動操作レバー１９はフェースプレート２２に設けた切欠き２２ａから抜け出し、操作位置に取り出すことが可能となる。

手動開放を行うためには、操作位置にあって力点となる手動操作レバー１９を、さらに下方向に押し下げる。これにより、手動操作レバー１９と一体状態の手動開放リンク本体部２０ａがピン１７を中心に回動し、この回動により手動開放リンク本体部２０ａの当接部２０ｔが剛性受け体４ｂの下面に当接し、当該部を作用点として剛性受け体４ｂを上方向に押し上げることで可動子４と永久磁石７を引き離し、手動操作による開放動作を行う。

すなわち、可動子４と永久磁石７の間に強制的にギャップを形成し、永久磁石７による吸引力を主回路ばね１５の反発力より小さくすることで、投入コイル５の通電の時とは逆の動作をして開閉装置を開極状態にするものである。
なお、手動開放操作後の手動操作レバー１９は、図４に示すように支持ベース１６により受け止められるため、余剰操作力は固定板２の他に印加されない構造になっている。

実施の形態１における手動開放装置は、電磁操作機構に直接設けられた構造であるため、手動開放荷重を支える箇所が電磁操作機構の固定部である固定板２にのみ作用する。
電磁操作機構の固定は、動作負荷力に耐える強固な構造であるため、手動開放操作力の印加箇所を電磁操作機構の固定箇所と同一にすることは、強度所要箇所の削減を可能とする。ゆえに、手動開放装置は、従来の手動開放機構を設ける際に必要であった操作力印加部品に対する強度の増加が不要となり、開閉装置の強度軽減が可能となる。

又、実施の形態１における手動開放装置は、電磁操作機構に直接設けられており、力点となる手動操作レバー１９から作用点となる可動子４まで短距離で構成されているため、手動開放操作力によるたわみが生じる箇所は、手動操作レバー１９と連動するように設けられた手動開放リンク本体部２０ａ、この手動開放リンク本体部２０ａを支える支持ベース１６、支持ベース１６を固定する固定子３、可動子４に固定して設けられた剛性受け体４ｂに限定される。

一方、図６に示した従来例においては、力点が操作レバー３１であり、作用点が可動子３４となるため、実施の形態１よりも構成範囲は長距離となり、たわみの発生箇所は、操作レバー３１、可動子３４、半月ラッチ３２、台車３７、およびヨーク３６の固定箇所であるフレーム３７まで広範囲に及ぶ。これに対し実施の形態１によれば手動開放機構に存在するたわみの総量を軽減し、手動開放に要する操作量の増加を抑制する効果がある。

又、実施の形態１における手動開放装置は、力点が手動操作レバー１９、支点がピン１７、作用点が可動吸着部４ａ又は剛性受け体４ｂであり、手動開放リンク機構２０は、梃子として作用するため、手動開放方向に直接開放荷重を与える構造と比較して、手動開放操作力を軽減する効果がある。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２における電磁操作機構の手動開閉装置の閉極状態において、手動開放操作開始直後の状態を示し、手動操作レバーの操作過程を説明するための側断面図である。

以下、図５に基づいて実施の形態２における電磁操作機構の手動開閉装置を説明する。
実施の形態１における電磁操作開閉装置の手動開放装置と同様に手動操作レバー１９は、非使用時にケース１内に収納されている。
手動開放操作をする時は、手動操作レバー１９を手前方向に引出すことにより図５に示される操作位置に取り出すことが可能となる。
手動開放のためには、操作位置にある手動操作レバー１９を更に上方向に引き上げる。これによって作用点が支点と力点との内側に位置する手動開放リンク本体部２０ａがピン１７を中心に回転し、剛性受け体４ｂを上方向に押し上げるので可動子４が永久磁石７から引き離され開放動作が行われる。
手動操作レバー１９は、自重で下方向に下がるため、非使用時はケース１内に自動的に収納される。
手動操作レバー１９がケース１内部に収納されている状態において、手動開放ばね２１の復元力により手動操作レバー１９がフェースプレート２２の内側に接触固定されることで、遮断器の開閉動作時に発生する振動を受けても手動操作レバー１９がフェースプレート２２の外に飛び出すことが防止されている。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１：ケース、２：固定板、３：固定子（固定鉄心部）、
４：可動子（可動鉄心部）、４ａ：可動吸着部、
４ｂ：剛性受け体（被当接部）、４ｃ：可動鉄心本体、５６：電磁コイル、
５：投入コイル、６：開放コイル、 ７：永久磁石（呼び鉄）、
８：駆動軸、９（９ａ、９ｂ）：リンク、１０：三相軸、
１１：絶縁ロッド、１２：モールドフレーム、１３：真空バルブ、
１３ａ：固定接点、１３ｂ：可動接点、１３ｃ：可動軸、１４：台車、
１５：主回路ばね（接点開放ばね）、１６：支持ベース、１７：ピン、
１８：ピン、１９：手動操作レバー、２０：手動開放リンク機構、
２０ａ：手動開放リンク本体部、２０ｂ：手動操作部、２０ｔ：当接部、
２１：手動開放ばね、２２：フェースプレート、２２ａ：切欠き、
２３：手動操作レバー用支え、３１：操作レバー、３２：半月ラッチ、
３３：操作軸（駆動軸）、３４：可動子、３５：呼び鉄（永久磁石）、
３６：ヨーク、３７：フレーム。

Claims (4)

1. 固定鉄心部と、この固定鉄心部に対して進退自在に配置された可動鉄心部と、この可動鉄心部に対向して上記固定鉄心部に設けられた永久磁石と、上記可動鉄心部に連結された駆動軸と、上記固定鉄心部に配置され上記可動鉄心部を進退させる電磁コイルと、固定接点と可動接点とを有する真空バルブの上記可動接点側に設けられた可動軸と、この可動軸を上記駆動軸に連結するリンク機構とによって電磁操作機構を構成し、
   上記可動鉄心部には、上記永久磁石に吸着して上記電磁コイルと共に上記可動接点を閉極状態に保持する可動吸着部を設け、上記固定鉄心部には、一端部側に上記可動吸着部と当接する当接部を形成すると共に他端部側に手動操作部を形成した梃子状の手動開放リンク機構を設け、この手動開放リンク機構の上記当接部で上記可動吸着部を上記永久磁石から引き離し上記固定接点と上記可動接点とを手動で開放することを特徴とする電磁操作機構の手動開閉装置。
2. 上記手動開放リンク機構と上記固定鉄心部に設けた支持ベースとの間に、手動開放ばねを設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁操作機構の手動開閉装置。
3. 上記可動鉄心部の上記可動吸着部には、上記手動開放リンク機構の上記当接部を当接させる剛性受け体を設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁操作機構の手動開閉装置。
4. 上記手動操作部には、上記電磁操作機構の収納ケースに対し出し入れ自在に軸支された手動操作レバーを設け、この手動操作レバーを力点とし且つ上記当接部を作用点として上記可動吸着部を上記永久磁石から引き離すことを特徴とする請求項１記載の電磁操作機構の手動開閉装置。

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