JP2008204864A - 開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁アクチュエータに開路バネを用いた操作機構部のスペースを縮小化する。
【解決手段】接離自在の一対の電極３、４を有する真空バルブ５と、接触時に接触荷重を加えるワイプバネ１４と、真空バルブ５およびワイプバネ１４を収納した絶縁筒３０、３６と、絶縁筒３０、３６を固定するとともに、真空バルブ５を開閉する操作機構部１ｃとを備え、操作機構部１ｃは、絶縁筒３６と対向した第１のヨーク３９内に収納されるとともに、電極３、４を離す方向に付勢された開路バネ３８と、第１のヨーク３９に連接された第２のヨーク４１内に、永久磁石２０、アーマチュア１９、ソレノイドコイル２１、２２を有する電磁アクチュエータとから構成されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、開閉操作に必要な操作力が得られる電磁アクチュエータを用いた開閉器に関する。

従来、電磁アクチュエータを用いた開閉器は、ソレノイドコイルを励磁して開路操作と閉路操作とを行い、閉路完了時には、ソレノイドコイルを非励磁とし、永久磁石の保持力で閉路状態が保持されるようになっている。また、開路完了時にも、ソレノイドコイルを非励磁とし、開路バネのバネ力で開路状態が保持されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

この種の開閉器は、図３に示すように、電流を遮断する遮断部１ａ、遮断部１ａの閉路時に接触荷重を加えるワイプバネ部１ｂ、および遮断部１ａを開閉する操作機構部１ｃから構成されている。なお、図３において、図示右に閉路状態、図示左に開路状態を示している。

遮断部１ａには、真空絶縁容器２内に接離自在の一対の電極３、４を有する真空バルブ５が設けられている。真空絶縁容器２外の固定側には、一方の電路となる上部導体６が上部固定部材７に固定されている。また、可動側には、軸方向に移動自在の可動側通電軸８が設けられ、他方の電路となる下部導体９を摺動接触している。可動側通電軸８の軸方向には、絶縁操作ロッド１０の一方端が連結されている。

ワイプバネ部１ｂには、絶縁操作ロッド１０の他方端に連結された第１の可動軸１１と、この第１の可動軸１１の軸方向に配置された第２の可動軸１２とを連結するワイプバネフォルダ１３が設けられている。ワイプバネフォルダ１３内には、一対の電極３、４間に接触荷重を加えるワイプバネ１４、および開閉時の衝撃力を吸収する緩衝部材１５が設けられている。

操作機構部１ｃには、３相分の第２の可動軸１２を連結する剛体の連絡梁１６、および電磁アクチュエータ１７が設けられている。電磁アクチュエータ１７は、磁路を形成するためのヨーク１８、ヨーク１８内を移動するように設けられた磁性体のアーマチュア１９、アーマチュア１９を移動もしくは閉路保持する永久磁石２０、ヨーク１８内の磁束を増減させるソレノイドコイルの閉路コイル２１、開路コイル２２、およびアーマチュア１９を挟持してヨーク１８を貫き、連絡梁１６に連結された非磁性体の操作ロッド２３から構成されている。

また、電磁アクチュエータ１７の両側には、アーマチュア１９を永久磁石２０から離す方向に常時付勢された弾性部材の開路バネ２４が、連絡梁１６と下部固定部材２５間にそれぞれ設けられている。
特開２００５−７９００９号公報 （第２〜３ページ、図３）

上記の従来の開閉器においては、次のような問題がある。
電磁アクチュエータ１７の両側には、開路バネ２４が配置されているので、操作機構部１ｃで大きなスペースが必要となっていた。開路バネ２４はそのバネ力で開路操作に必要な大きな操作力を得るものであるので、当該開路バネ２４を設置するスペースは勿論のこと、損傷時などの部品の飛散を考慮して、大きなスペースが必要であった。なお、飛散防止や開閉操作時の操作音などの遮断のため、防護壁を設けることも考えられるが、部品点数が増加するものであった。

このため、開路バネ２４を設けるスペースの縮小化を図り、万が一の損傷時などにおいて部品などの飛散が防止でき、更には開閉に伴う操作音が遮断できる操作機構部が望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、開路バネを用いた操作機構部のスペースを縮小化し得る開閉器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の開閉器は、接離自在の一対の電極を有する真空バルブと、前記電極の接触時に接触荷重を加えるワイプバネと、前記真空バルブおよび前記ワイプバネを収納した絶縁筒と、前記絶縁筒を固定するとともに、前記真空バルブを開閉する操作機構部とを備え、前記操作機構部は、前記絶縁筒と対向した第１のヨーク内に収納されるとともに、前記電極を離す方向に付勢された開路バネと、前記第１のヨークに連接された第２のヨーク内に、永久磁石、アーマチュア、ソレノイドコイルを有する電磁アクチュエータとから構成されることを特徴とする。

本発明によれば、電磁アクチュエータ部の第２のヨークに連接された筒状の第１のヨーク内に、開路操作を行う開路バネを収納しているので、開路バネを設けるスペースを縮小化することができ、万が一の損傷時などにおいても部品などの飛散が防止でき、更には開閉に伴う操作音を遮断することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る開閉器を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る開閉器の構成を示す断面図である。なお、図１において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。また、図１において、図示右に閉路状態、図示左に開路状態を示している。

図１に示すように、開閉器は、図示上段の電流を遮断する遮断部１ａ、遮断部１ａの閉路時に接触荷重を加えるワイプバネ部１ｂ、および図示下段の遮断部１ａを開閉する操作機構部１ｃから構成されている。これらは、各相がそれぞれ独立し、横一列配置されている。

遮断部１ａには、真空絶縁容器２内に接離自在の一対の電極３、４を有する真空バルブ５がエポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドされた筒状の第１の絶縁筒３０内に設けられている。真空絶縁容器２外の固定側には、一方の電路となる上部導体３１が設けられ、第１の絶縁筒３０端から導出されている。また、可動側には、軸方向に移動自在の可動側通電軸８が設けられ、他方の電路となる下部導体９を摺動接触している。可動側通電軸８の軸方向には、絶縁操作ロッド１０の一方端が連結されている。なお、真空バルブ５は、第１の絶縁筒３０と一体でモールドしてもよく、また、予め製作しておいた第１の絶縁筒３０内に真空バルブ５を装着後、バルブ固定部材３２を接着などにより固定してもよい。

ワイプバネ部１ｂには、絶縁操作ロッド１０の他方端に連結された第１の可動軸１１と、この第１の可動軸１１の軸方向に配置された第２の可動軸１２とを連結するワイプバネフォルダ１３が設けられている。ワイプバネフォルダ１３内には、一対の電極３、４の接触時に接触荷重を加えるワイプバネ１４、および開閉時の衝撃力を吸収する緩衝部材１５が設けられている。第２の可動軸１２には、連結部材３３を介して、軸方向に配置された第３の可動軸３４が連結され、第３の可動軸３４は板状の非磁性体のフランジ３５の開口部を移動自在に貫通している。

これらのワイプバネフォルダ１３、連結部材３３などは、第１の絶縁筒３０に連接された筒状の第２の絶縁筒３６内に収納されている。第２の絶縁筒３６の端部の開口面は、半径方向に広がった凸部３６ａとなっており、ボルト３７によりフランジ３５に固定されている。即ち、上述の真空バルブ５やワイプバネフォルダ１３などは、第１の絶縁筒３０と第２の絶縁筒３６からなる絶縁筒内に収納され、フランジ３５に固定されている。

操作機構部１ｃは、開路バネ部１ｃａと電磁アクチュエータ部１ｃｂとから構成されている。

開路バネ部１ｃａには、ワイプバネ部１ｂから伸びた第３の可動軸３４の外周に、電極３、４間を離す方向に常時付勢された弾性部材の開路バネ３８が設けられている。開路バネ３８は、フランジ３５と電磁アクチュエータ部１ｃｂ間で第２の絶縁筒３６に対向して設けられ、筒状の第１のヨーク３９内に収納されている。第１のヨーク３９端部の開口面は、半径方向に広がった凸部３９ａとなっており、ボルト４０によりフランジ３５に固定されている。なお、ボルト４０は、ワイプバネ部１ｂ側のボルト３７と異なる位置に固定される。

電磁アクチュエータ部１ｃｂには、第３の可動軸３４の軸方向に配置された移動自在の非磁性体の操作ロッド２３が設けられている。操作ロッド２３には、アーマチュア１９が固定されている。アーマチュア１９の外周には、アーマチュア１９を移動もしくは閉路保持する永久磁石２０、および磁束を増減させるソレノイドコイルの閉路コイル２１と開路コイル２２とが設けられている。これらのアーマチュア１９や永久磁石２０などは、第１のヨーク３９に連接された磁路を形成するための第２のヨーク４１に囲まれている。第２のヨーク４１は、下部固定部材２５に固定されている。

即ち、必要な操作力を発生する電磁アクチュエータ部１ｃｂと、開路バネ３８を収納した開路バネ部１ｃａとが、フランジ３５と下部固定部材２５間に固定されている。ここで、第１のヨーク３９と第２のヨーク４１とは連接され一体となっているが、第１のヨーク３９が非磁性体のフランジ３５と接しているので、開路バネ部１ｃａでは磁束が形成し難いものとなる。なお、第２のヨーク４１内では、所定の磁束を形成する。

そして、閉路状態にする場合には、図示しない制御回路を操作して、永久磁石２０の磁束と同方向の磁束が生じる閉路コイル２１を励磁して、アーマチュア１９を永久磁石２０の方向に吸引させる。この吸引力は閉路時の操作力となって、アーマチュア１９とともに操作ロッド２３を図示上方の閉路方向に移動させ、電極３、４間を接触させる。閉路後には、閉路コイル２１を無励磁にして、永久磁石２０の吸引力によりアーマチュア１９を常時吸引する。

一方、開路状態にする場合には、図示しない制御回路を操作して、永久磁石２０の磁束と逆方向の磁束が生じる開路コイル２２を励磁して、アーマチュア１９と永久磁石２０との吸引力を減少させる。それに伴って吸引状態は、開路バネ３８のバネ力が勝ることでアーマチュア１９とともに操作ロッド２３を図示下方の開路方向に移動させる。更に、開路コイル２２を無励磁として、開路バネ３８により、電極３、４間を最終の位置まで移動させ保持する。

上記実施例１の開閉器によれば、アーマチュア１９や永久磁石２０を有する電磁アクチュエータ部１ｃｂの第２のヨーク４１に連接された筒状の第１のヨーク３９内に、開路操作を行う開路バネ３８を設けているので、開路バネ３８を設けるスペースの縮小化を図ることができ、万が一の損傷時などにおいても部品などの飛散が防止でき、更には開閉に伴う操作音を遮断することができる。

上記実施例１では、各相を横一列配置で説明したが、三角配置してもよい。また、各相が独立しているので、単相回路にも用いることもできる。

次に、本発明の実施例２に係る開閉器を図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る開閉器の構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、３相分の真空バルブを一括で操作する連絡梁を設けたことである。図２において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２に示すように、開路バネ部１ｃａには、３相分の第３の可動軸３４を連結した剛体の連絡梁４２が設けられている。連絡梁４２は非磁性体の収納容器４３に収納され、ボルト４４でフランジ３５に固定されている。連絡梁４２の中間部には、収納容器４３の開口部を移動自在に貫通する第３の可動軸３４が連結されており、その外周に開路バネ３８が設けられている。開路バネ３８は第１のヨーク３９内に収納され、凸部３９ａが収納容器４３にボルト４５で固定されている。第１のヨーク３９には、第２のヨーク４１が連接され、実施例１と同様に、電磁アクチュエータ部１ｃｂが構成されている。なお、開路バネ３８や電磁アクチュエータ部１ｃｂは、３相分を操作する所定の操作力を有する。

上記実施例２では、実施例１と同様の効果のほかに、３相分の真空バルブ５を、１つの開路バネ３８および電磁アクチュエータ部１ｃｂで開閉操作することができる。

本発明の実施例１に係る開閉器の構成を示す断面図。 本発明の実施例２に係る開閉器の構成を示す断面図。 従来の開閉器の構成を示す断面図。

符号の説明

１ａ 遮断部
１ｂ ワイプバネ部
１ｃ 操作機構部
１ｃａ 開路バネ部
１ｃｂ 電磁アクチュエータ部
２ 真空絶縁容器
３、４ 電極
５ 真空バルブ
６、３１ 上部導体
７ 上部固定部材
８ 可動側通電軸
９ 下部導体
１０ 絶縁操作ロッド
１１ 第１の可動軸
１２ 第２の可動軸
１３ ワイプバネフォルダ
１４ ワイプバネ
１５ 緩衝部材
１６、４２ 連絡梁
１７ 電磁アクチュエータ
１８ ヨーク
１９ アーマチュア
２０ 永久磁石
２１ 閉路コイル
２２ 開路コイル
２３ 操作ロッド
２４、３８ 開路バネ
２５ 下部固定部材
３０ 第１の絶縁筒
３２ バルブ固定部材
３３ 連結部材
３４ 第３の可動軸
３５ フランジ
３６ 第２の絶縁筒
３６ａ、３９ａ 凸部
３７、４０、４４、４５ ボルト
３９ 第１のヨーク
４１ 第２のヨーク
４３ 収納容器

Claims (5)

1. 接離自在の一対の電極を有する真空バルブと、
   前記電極の接触時に接触荷重を加えるワイプバネと、
   前記真空バルブおよび前記ワイプバネを収納した絶縁筒と、
   前記絶縁筒を固定するとともに、前記真空バルブを開閉する操作機構部とを備え、
   前記操作機構部は、前記絶縁筒と対向した第１のヨーク内に収納されるとともに、前記電極を離す方向に付勢された開路バネと、
   前記第１のヨークに連接された第２のヨーク内に、永久磁石、アーマチュア、ソレノイドコイルを有する電磁アクチュエータとから構成されることを特徴とする開閉器。
2. 前記絶縁筒と前記第１のヨーク間に非磁性体のフランジを設け、このフランジにそれぞれを固定したことを特徴とする請求項１に記載の開閉器。
3. 前記真空バルブ、前記ワイプバネおよび前記操作機構部を各相独立とし、３相回路に用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉器。
4. 前記真空バルブ、前記ワイプバネおよび前記操作機構部を各相独立とし、単相回路に用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉器。
5. 接離自在の一対の電極を有する真空バルブと、
   前記電極の接触時に接触荷重を加えるワイプバネと、
   前記真空バルブおよび前記ワイプバネを収納した絶縁筒と、
   前記絶縁筒を固定するとともに、前記真空バルブを開閉する操作機構部とを備え、
   前記操作機構部は、３相分の前記ワイプバネが連結された連絡梁と、
   前記連絡梁に連結されるとともに、第１のヨーク内に収納され、且つ前記電極を離す方向に付勢された開路バネと、
   前記第１のヨークに連接された第２のヨーク内に、永久磁石、アーマチュア、ソレノイドコイルを有する電磁アクチュエータとから構成されることを特徴とする開閉器。

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