CN103620718A - 开关装置的操作机构及开关装置 - Google Patents

Abstract

提供开关装置及其操作机构，稳定地保持遮断用弹簧的弹簧力，并且缩短开极时间。具有主杆（11），该主杆（11）接受在向遮断转移时释能的遮断用弹簧（12）的弹簧力而旋转，由此使可动触点从对置触点分离。主杆（11）连结有固定于能够轴旋转的副轴（70）上的副杆（71）。副轴（70）固定有在前端安装有辊（72a）的一个闩锁杆（72）。闩锁杆（72）通过介于辊（72a）的移动轨迹上的一个闩锁部（91）而被抑制旋转。闩锁部（91）以可接触分离的方式被按压有重块（93），通过致动器（21）将该重块（93）推开而使闩锁部（91）旋转而从辊（72a）的移动轨迹上退避。

Description

开关装置的操作机构及开关装置

技术领域

本发明的实施方式涉及变电所、开关站中所设置的电力用的开关装置及其操作机构。

背景技术

具有电流遮断功能的开关装置，根据其使用目的、被需要的功能而被称为负载开关器、断路器、遮断器等，但其关于通过使触点相对地接触分离来切换电流的遮断和接通这一点是共通的。作为该使触点接触分离的操作机构，能够列举出可得到大输出的使用了液压操作力的操作机构、中·低输出的使用了弹簧操作力的操作机构。

使用了液压操作力的操作机构一般被称为液压操作机构，使用了弹簧操作力的操作机构一般被称为弹簧操作机构，但近年来，随着在开关装置的一种即气体遮断器中设置的灭弧室的小型化的进展，采用能够以较少的操作力来遮断事故电流等的弹簧操作机构的例子不断增多。

在此，在能够遮断超高电压的气体遮断器中，要求2周期遮断这种高速动作性能。2周期遮断是指，在交流的2个周期量的时间以内将电流遮断。但是，在以往的采用了弹簧操作机构的开关装置中，从保持遮断用弹簧的弹簧力的闩锁机构的响应性的观点出发，一般为3周期遮断程度的动作性能，不容易实现2周期遮断。

作为采用了这种弹簧操作机构的开关装置的第一现有例，能够列举出专利文献1至3。在专利文献1至3所公开的开关装置中，遮断用弹簧的作用力经由输出杆而通过由闩锁、O型支柱（开卡止杆）及卡钩（catch）构成的闩锁机构被保持。在该第一现有例中，通过向螺线管致动器流动电流，从而，柱塞使卡钩动作，卡钩与支柱的卡合脱离，输出杆与闩锁的卡合脱离，输出杆旋转，使遮断用弹簧释能（所谓释能是指弹簧中不蓄积力的状态，与蓄能相对），由此实施遮断动作。

此外，作为采用了这种弹簧操作机构的开关装置的第二现有例，能够列举出专利文献4。在专利文献4所公开的开关装置中采用的构造为，为了保持遮断用弹簧的作用力而配置有拉开杆和保持杆，保持杆在遮断动作时不是通过遮断用弹簧的力而是通过加速弹簧的力而动作，使遮断用弹簧的力释放。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-213824号公报

专利文献2：日本特开2000-40445号公报

专利文献3：日本特开2007-294363号公报

专利文献4：日本专利3497866号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述第一现有例中，遮断用弹簧的释能由基于螺线管的励磁而进行的卡钩的动作、O型支柱的动作及包含遮断用弹簧的触点的远离动作这三个动作来构成。图18表示这些动作关系。横轴为时间轴，纵轴为各部分的行程。最下部的曲线表示跳闸电流的波形，其上方表示卡钩的动作曲线，再上方表示O型支柱和遮断用弹簧的行程。最上部表示气体遮断器的灭弧室内部的触头的通电信号。

以向螺线管流动电流的时刻为基点，将卡钩动作、O型支柱开始动作为止的时间设为T1。并且，将从O型支柱开始动作起到遮断用弹簧开始动作为止的时间设为T2。T3表示从遮断弹簧开始动作起到达到开极点为止的时间。并且，若将开极时间设为T0，那么在第一现有例中有“T0＝T1＋T2＋T3”的关系成立。

为了实现2周期遮断，需要使开极时间T0为某个值以下。但是，在该第一现有例中，在向螺线管导通电流后，不是使从卡钩到遮断用弹簧全部都同时开始动作，而是通过卡钩动作了某种程度之后与O型支柱之间的卡合脱离，来使得O型支柱开始动作，在O型支柱动作了某种程度动作之后遮断用弹簧进行动作。如此，在使多个闩锁机构阶段性地动作、阶段性地将闩锁解除的方式中，缩短该开极时间T0是非常困难的。

例如，由于是根据灭弧室的可动部重量、开极速度、驱动能量来决定遮断用弹簧的弹簧力的，因此T3的时间缩短存在限度。作为使T2缩短的方法，能够列举出O型支柱的轻型化和增大保持遮断用弹簧的保持力的方法。由此，能够使其高速动作。但是，若根据该方法，那么若保持力变大，则为了提高强度而需要使O型支柱大型化，从而轻型化产生极限。因此，基于保持力增大的高速化产生极限。此外，通过使保持力增大，在O型支柱与卡钩的卡合部也作用较大的力，卡钩大型化，并且为了使卡钩动作而需要有具有较大电磁力的螺线管。

当前，为了螺线管的高输出化，采用利用了大型电容器的励磁方法，但向螺线管流动的电流值存在由规格决定的上限值，因此高输出化也具有限度。如此，在以往的弹簧操作机构中，难以使开极时间缩短。

此外，在第二现有例中也是，遮断用弹簧的弹簧力的释放过程由通过电磁石而使拉开钩动作、复位杆、加速弹簧和保持杆几乎同时动作、以及拉开杆和遮断弹簧同时动作这三个动作。

在该现有例中，使遮断弹簧的保持力的方向为保持杆的大致旋转中心，由此来减小保持杆的动作所需要的力。此外，通过加速弹簧使第二个动作所包含的保持杆的运动高速化来实现动作时间缩短。但是，使该第二个动作时间成为零秒在物理上是困难的，要使开极时间整体大幅度缩短，也包含在第一现有例中说明过的理由而是困难的。

此外，在第二现有例中，还被指出在遮断用弹簧的弹簧力的保持中稳定性不足这样的问题。即，第一，由于将向拉开杆与保持杆卡合的部分的加压力的方向设为保持杆的大致旋转中心方向，因此由于因外部振动而产生的向保持杆的强制加振，而使得拉开杆向遮断动作方向旋转，有可能在无遮断指令的状态也进行动作。第二，由于拉开杆上所配置的辊与保持杆的卡合面的变形等，而使得加压力的方向是朝向保持杆的旋转中心的哪个方向是不稳定的，在加压力作用在了保持杆的遮断动作的方向上的情况下，即使不输入遮断指令，拉开杆也有可能脱离。第三，在接通动作中由于辊将保持杆推开而再次卡合时的冲击力，而使得保持杆向遮断方向动作，完全可以想到会产生无遮断指令而进行遮断动作的情况。

在这种以往的弹簧操作机构中，不能够充分缩短开极时间，并且存在遮断用弹簧的弹簧力的保持的稳定性不足的可能性。

本发明的实施方式是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种稳定地保持遮断用弹簧的弹簧力并且使开极时间缩短的开关装置及其操作机构。

用于解决课题的手段

为了实现上述的目的，实施方式的开关装置的操作机构是通过使可动触点相对于对置触点接触分离来切换电流的遮断和接通的开关装置的操作机构，具有以下特征。

（1）具有遮断用弹簧，该遮断用弹簧在从上述接通向上述遮断转移时释能。

（2）具有主杆，该主杆被轴支承成能够旋转，并且，一端与上述遮断用弹簧连结，另一端与上述可动触点连结，受到上述遮断用弹簧的弹簧力而旋转，由此将上述可动触点从上述对置触点拉开。

（3）具有副杆，该副杆的一端与上述主杆连，能够以另一端为中心旋转。

（4）具有副轴，该副轴将上述副杆的上述另一端固定，能够进行轴旋转。

（5）具有一个闩锁杆，该一个闩锁杆的一端固定于上述副轴，另一端安装有辊，接受上述副轴的轴旋转而能够以上述一端为中心旋转。

（6）具有一个闩锁部，该一个闩锁部被轴支承成能够旋转，在处于上述接通的状态时，端部介于上述辊的移动轨迹上而抑制上述闩锁杆的旋转。

（7）具有重块杆，该重块杆在一端具有能够与上述闩锁部的上述端部接触分离的重块。

（8）具有复位弹簧，该复位弹簧安装于上述重块杆的另一端，将上述重块向上述端部按压，以使上述闩锁部的上述端部维持在上述辊的移动轨迹上

（9）具有致动器，该致动器将上述重块推开而使上述闩锁部旋转，由此使上述闩锁部从上述辊的移动轨迹上退避。

此外，实施方式的开关装置是切换电流的遮断状态和接通状态的开关装置，具有以下特征。

（1）具有对置触点及可动触点，该对置触点及可动触点能够相对地接触分离。

（2）具有遮断用弹簧，该遮断用弹簧在从上述接通向上述遮断转移时释能。

（3）具有主杆，该主杆被轴支承成能够旋转，并且，一端与上述遮断用弹簧连结，另一端与上述可动触点连结，受到上述遮断用弹簧的弹簧力而旋转，由此将上述可动触点从上述对置触点拉开。

（4）具有副杆，该副杆的一端与上述主杆连，能够以另一端为中心旋转。

（5）具有副轴，该副轴将上述副杆的上述另一端固定，能够进行轴旋转。

（6）具有一个闩锁杆，该一个闩锁杆的一端固定于上述副轴，另一端安装有辊，接受上述副轴的轴旋转而能够以上述一端为中心旋转。

（7）具有一个闩锁部，该一个闩锁部被轴支承成能够旋转，在处于上述接通的状态时，端部介于上述辊的移动轨迹上而抑制上述闩锁杆的旋转。

（8）具有重块杆，该重块杆在一端具有能够与上述闩锁部的上述端部接触分离的重块。

（9）具有复位弹簧，该复位弹簧安装于上述重块杆的另一端，将上述重块向上述端部按压，以使上述闩锁部的上述端部维持在上述辊的移动轨迹上

（10）具有致动器，该致动器将上述重块推开而使上述闩锁部旋转，由此使上述闩锁部从上述辊的移动轨迹上退避。

附图说明

图1是表示第一实施方式的开关装置的一例的截面图。

图2是表示第一实施方式的操作机构的一例的分解结构图。

图3是第一实施方式的闩锁机构的详细结构图。

图4是表示第一实施方式的遮断刚刚开始后的闩锁机构的结构图。

图5是表示第一实施方式的遮断中途的闩锁机构的结构图。

图6是表示第一实施方式的遮断中途的操作机构整体的分解结构图。

图7是表示第一实施方式的接通刚刚开始后的接通机构的结构图。

图8是表示第一实施方式的接通刚刚开始后的闩锁机构及凸轮机构的结构图。

图9是表示第一实施方式的接通中途的闩锁机构的结构图。

图10是表示第一实施方式的接通刚要结束时的闩锁机构的结构图。

图11是表示第一实施方式的等效质量模型的示意图。

图12是表示第二实施方式的闩锁机构的结构图。

图13是表示在第二实施方式中接通动作时的闩锁杆、闩锁部及配重杆的位置关系的图。

图14是表示第三实施方式的闩锁部和配重杆的立体图。

图15是表示第四实施方式的闩锁部的前端的放大结构图。

图16是表示第五实施方式的闩锁机构的结构图。

图17是其他实施方式的闩锁机构的结构图。

图18是表示以往的开关装置中的各机构的动作关系的图表。

具体实施方式

以下，参照图1至17对开关装置及开关装置的操作机构的多个实施方式具体地进行说明。

（第一实施方式）

（结构）

图1是表示本实施方式的开关装置的一例的截面图。开关装置1是通过在灭弧性气体2内使触点接触分离来使电流遮断或者接通的气体遮断器。在该开关装置1中，在金属制或者玻璃制的密闭容器3内，对置配置有对置触头4a和可动触头4b。在密闭容器3内填充有灭弧性气体2。灭弧性气体2是灭弧性能及绝缘性能优良的气体，例如是六氟化硫气体（SF6气体），但也可以是全球变暖化系数比SF6气体小的空气、二氧化碳、氧、氮或者它们的混合气体等。

对置触头4a和可动触头4b分别是作为电触点发挥功能的导体。该对置触头4a和可动触头4b能够相对地接触分离。具体地说，可动触头4b与相对于密闭容器3并列设置的操作机构10连结。通过该操作机构10将可动触头4b向对置触头4a的方向推出，使得可动触头4b与对置触头4a接触，开关装置1转为电流接通状态，通过操作机构10将可动触头4b从对置触头4a拉离，使得可动触头4b与对置触头4a相远离，开关装置1转为电流遮断状态。

图2是表示操作机构10的一例的分解结构图。在操作机构10中，操作杆5是固定于可动触头4b后端的棒状部件，受到驱动力而推拉可动触头4b。该操作杆55与可动触头4b和对置触头4a同轴地配置，能够在该轴方向上滑动。

该操作杆5隔着连杆6而连结有主杆11。操作杆5的后端与连杆6的一端、以及主杆11与连杆6的另一端，分别被连结成能够以共通的销为中心旋转自如。

主杆11为，以放射状延伸形成有3个臂，在臂的放射中心具有与臂的延伸方向正交的旋转轴。该主杆11通过旋转轴被进行位置固定，但能够以旋转轴为中心进行旋转。主杆11与连杆6在作为其中的一个臂的第一臂的前端被连结。

若将第一臂从可动触头4b离开的方向设为顺时针方向，则主杆11的作为另一个臂的第二臂位于从第一臂逆时针旋转的方向。该第二臂连结有遮断驱动源。遮断驱动源包括：产生将电流遮断的操作驱动力的遮断用弹簧12；使遮断用弹簧12的振动衰减的缓冲器17；对遮断用弹簧12的伸长范围进行限制的活塞17a；以及将遮断用弹簧12的作用力向主杆11传递的连杆15。

遮断用弹簧12是沿伸长方向释能的压缩螺旋弹簧。该遮断用弹簧12设置于收纳主杆11的壳体14。遮断用弹簧12的一端固定于该壳体14，另一端浮动。

缓冲器17的内部填充有流体，一端固定于遮断用弹簧12的浮动端。在遮断用弹簧12的浮动端设置有板状的弹簧支座16。缓冲器17的一端固定于弹簧支座16的底面，沿着遮断用弹簧12的轴而向内部延伸。

在弹簧支座16的上表面设置有活塞17a。通过活塞17a与收容了遮断用弹簧12的壳体14的端面抵接，来限制遮断用弹簧12的伸长范围。

在缓冲器17的另一端固定有连杆15的一端。该连杆15沿着遮断用弹簧12的轴而从内部向外部延伸，并延伸到主杆11的第二臂。连杆15的另一端和第二臂的前端通过共通的销11a而连结成旋转自如。另外，该连杆16向第一臂侧延伸。

接下来，在主杆11的作为另一个臂的第三臂，经由连杆80连结有副杆71。第三臂的前端与连杆80的一端、以及副杆71的一端与连杆80的另一端，分别通过共通的销被连结成旋转自如。副杆71的另一端固定于在与该杆的延伸方向正交的方向上延伸配置的副轴70。

副轴70被未图示的轴承支撑而能够进行轴旋转，但配置位置固定。

如此，用于将遮断用弹簧12的伸长动作变换为可动触头4b的滑动动作的主杆11，经由连杆80和副杆71而与副轴70卡合。因此，操作机构10通过将副轴70从旋转抑制状态向可旋转状态切换，能够使遮断动作开始。该操作机构10具备用于切换副轴70的旋转抑制状态和可旋转状态的闩锁机构。

图3表示闩锁机构的详细结构。如图3所示那样，在副轴70，除了副杆71以外，还固定有闩锁杆72。闩锁杆72在与副轴70正交的方向上延伸，在其前端旋转自如地嵌合有从该杆的侧面突出的圆柱状的辊72a。若该闩锁杆72被闩锁，则副轴70成为旋转抑制状态，如果该闩锁杆72的闩锁被解除，则副轴70成为可旋转状态。

在闩锁杆72的辊72a侧，存在对闩锁杆72进行闩锁的闩锁部91。该闩锁杆72设置于以不可旋转的方式配置位置被固定的卡止杆91e上。该闩锁部91在一端具有旋转轴100，通过旋转轴100而被位置固定，但能够以旋转轴100为中心旋转。该闩锁部91以能够介于闩锁杆72的辊72a的移动轨迹上的一点（以下称为闩锁点）的方式延伸。

闩锁部91在延伸到闩锁点的端部具有平面部102。平面部102存在于在遮断动作时闩锁杆72的辊72a移向的方向，与辊72a的移动轨迹大致正交。在闩锁部91存在于闩锁点时，平面部102与闩锁杆72的辊72a抵接，抑制闩锁杆72的旋转。

该平面部102还形成为，在考虑到与其平面正交的假想的垂线时，闩锁部91的旋转轴100存在于该垂线上。因此，闩锁杆72的旋转力被变换为从平面部102朝向旋转轴100的向量，几乎不作用在闩锁部91的旋转方向上。

并且，在闩锁部91，与平面部102相邻接地设置有辊座103。该辊座103与平面部102大致正交地延伸。该辊座103为，在开关装置1的接通动作时而闩锁杆72返回到了闩锁点返回时，承受闩锁杆72。

这种闩锁部91经由连杆机构而通过螺线管致动器21进行摆动。该连杆机构具备：与闩锁部91连结的拉开连杆53；以及与拉开连杆53连结并且通过螺线管致动器21而摆动的拉开杆54。

拉开连杆53的一端通过销而旋转自如地与闩锁部91连结。在拉开连杆53的另一端贯通设置有具有沿着延伸方向的长边的长孔53a。拉开杆54在中途具有旋转轴，在一端设置有辊销54b。拉开杆54构成为，通过辊销54b能够滑动地嵌入拉开连杆53的长孔53a，从而该拉开杆54与拉开连杆53连结。

螺线管致动器21的柱塞21a与该拉开杆54抵接。柱塞21a的抵接位置是隔着旋转轴而与辊销54b设置侧相反的一侧。此外，柱塞21a以若被螺线管致动器21推出则使拉开杆54顺时针旋转的方式与拉开杆54抵接。拉开杆54的顺时针，是指拉开连杆53向与闩锁部91相反的一侧移动的方向。

并且，该闩锁机构具有对基于闩锁部91的旋转抑制进行辅助的配重93部。配重93部具备配重杆92、配重93及复位弹簧94。

配重杆92具有“く”字形状，在弯曲部设置有旋转轴91a。从旋转轴91a延伸的第一臂延伸到在闩锁部91的前端设置的辊座103的背面。在该第一臂的前端固定有圆柱形状的配重93。在从旋转轴91a延伸的第二臂固定有复位弹簧94的一端。复位弹簧94进行推压，以使配重93与闩锁部91接触。

在将该闩锁部91和配重杆92作为等效质量模型进行考虑的情况下，若使闩锁部91和配重杆92分别为等效质量m1和等效质量m2，则设定为以下式（1）成立。

m2≥｛e1/（1＋e2＋e1×e2）｝×m1···（1）

e1是闩锁部91和闩锁杆72的辊72a的恢复系数（也称抗冲系数），e2是闩锁部91和配重杆92的恢复系数。在各自的碰撞为完全弹性碰撞的情况下，e1＝e2＝1，因此以下式（2）成立。

m2≥1/3×m1···（2）

等效质量模型中的闩锁部91的等效质量m1，是围绕闩锁部91的旋转轴100的惯性力矩除以从旋转轴100起到配重93的接触点为止的距离的平方而得到的值。此外，同样，在等效质量模型中，配重杆92具有由配重杆92和配重93构成的等效质量m2。

另外，在配重杆92与闩锁部91之间，设置有能够与配重杆92卡合的挡销90a。该挡销90a限制配重杆92的旋转范围。因此，从配重杆92受到旋转力的闩锁部91，由该挡销90a限制摆动范围。

返回图1，操作机构10还具备用于使可动触头4b与对置触头4a接触的接通机构。在接通机构中，在壳体14的上表面设置有接通用弹簧13。接通用弹簧13为压缩螺旋弹簧。该接通用弹簧13的一端固定于壳体14的上表面，另一端浮动。该接通用弹簧13被伸长的方向施力。在接通用弹簧13的浮动端设置有板状的弹簧支座18，在弹簧支座18固定有与接通用弹簧13的伸长方向正交的销18a。

在弹簧支座18上的销18a旋转自如地连结有棒状的连杆83的一端。在该连杆83连结有接通杆82。接通杆82旋转自如地连结于连杆83的另一端。该接通杆82固定于接通轴81。接通轴81的配置位置被固定，但能够进行轴旋转。该接通轴81在主杆11的旋转轴上以能够相互旋转的方式被轴支承，沿着副轴70平行地延伸。

在开关装置1的遮断状态、即可动触头4b从对置触头4a分离的状态下，使连杆83侧为近前、使接通轴81为里侧来观察连杆83与接通轴81的位置关系时，接通轴81的轴与连杆83的中心轴101相比更靠左侧。因此，若接通用弹簧13伸长，则接通轴81逆时针旋转。

在接通轴81固定有凸轮84。凸轮84具有扇形状，在弧的部分具有凸轮面。凸轮面与固定于接通轴81的轴之间的距离连续地扩大。若考虑从凸轮84的轴沿半径方向延伸的一根虚拟线时，从凸轮84的轴到虚拟线与凸轮面的交叉点为止的距离为，随着接通轴81逆时针旋转而扩大。

此外，在副轴70上，与该凸轮84对置地固定有凸轮杆73。凸轮杆73的一端固定于副轴70上，在另一端具有在凸轮面上滑动的辊73a。因此，若接通轴逆时针旋转，则凸轮杆73在顺时针旋转的方向上从凸轮面接受到旋转力。

在这种接通机构中，接通杆82被闩锁机构保持。在该闩锁机构中，对接通杆82设置有爪82b。半圆柱部件62能够接触分离地与爪82b卡合。半圆柱部件62能够在与沿轴方向扩展的平坦面正交的方向上移动，在爪82b与平坦面的长边的高度成为相同时，该半圆柱部件62与爪82b抵接，在爪82b与圆周面的高度成为相同时，该半圆柱部件62从爪82b分离。

对于该半圆柱部件62由螺线管致动器22赋予移动力。具体地说，在半圆柱部件62，在与平坦面平行且与轴正交的方向上设置有突起物62a。该突起物62a在位于半圆柱部件62的圆周面侧的底部与螺线管致动器22的柱塞22a抵接。因此，若柱塞22a被推出，则半圆柱部件62向上方移动，爪82b与半圆柱部件62的卡合被解除，接通杆82成为能够旋转。

此外，在突起物62a中，在与柱塞22a所抵接的面相反的面上，固定有沿伸长方向释能的复位弹簧62b，若柱塞22a被螺线管致动器22拉入，则半圆柱部件62与爪82b卡合，接通杆82的旋转被抑制。

在以上那种开关装置1中，在接通状态下，主杆11通过遮断用弹簧12而受到要使可动触头4b从对置触头4a离开的转矩。但是，闩锁杆72的旋转被闩锁部91限制，因此闩锁杆72所固定的副轴70也成为不能够进行轴旋转，副轴70上固定的副杆71也成为不能够旋转。因此，与副杆71连结的主杆11也不能够旋转，电流的接通状态被维持。

（作用1：遮断动作）

参照图4至6对这种操作机构10的开关装置1的遮断动作进行说明。图4是表示遮断刚刚开始后的闩锁机构的结构图，图5是表示遮断中途的闩锁机构的结构图，图6是表示遮断中途的操作机构10整体的分解结构图。

首先，如图4所示那样，若通过外部指令的输入而使得螺线管被励磁，则螺线管致动器21将柱塞21a向外推出。若柱塞21a被从螺线管致动器21推出，则与柱塞21a抵接的拉开杆54顺时针旋转。若拉开杆54旋转，则拉开杆54的前端所设置的辊销54b在拉开连杆53的长孔53a中向最端部侧滑动而与长孔53a的内面抵接。

并且，若柱塞21a被推出，则拉开连杆53被顺时针倒下的拉开杆54拉动，而向与闩锁部91相反的一侧移动。若拉开连杆53移动，则闩锁部91将背面的配重93推开，而开始以旋转轴为中心逆时针旋转。

闩锁部91在旋转一定角度之前，以平面部102将闩锁杆72的辊72a压入的方式移动，维持卡合关系。并且，若闩锁部91进一步旋转，则平面部102从闩锁点脱离而从辊72a离开。通过该平面部102与辊72a的分离而闩锁杆72的制止被解除。

若闩锁杆72的制止被解除，则如图5所示那样，闩锁杆72的逆时针的旋转被许可。即，副轴70变得能够旋转，副杆71变得能够旋转，接着主杆11变得能够旋转。

因此，如图6所示那样，遮断用弹簧12伸长，连杆15将主杆11的第二臂抬起，由此主杆11顺时针旋转。若主杆11顺时针旋转，则第一臂顺时针倒下，与第一臂连结的连杆6和操作杆5向与对置触头4a相反的一侧移动。随着该连杆和操作杆5的移动，可动触头4b从对置触头4a远离。

若可动触头4b从对置触头4a远离某种程度，则活塞17a与壳体14的上表面抵接，缓冲器17也发挥制动力，遮断用弹簧12的动作被停止。

另外，若闩锁部91与闩锁杆72的卡合被解除、闩锁杆72旋转、遮断动作结束，则由于配重杆92通过复位弹簧而旋转到与接通状态相同的位置，因而闩锁部91被该配重杆92推出而复位到与接通状态几乎相同的位置、即平面部102复位到闩锁点附近。拉开连杆53和拉开杆54也由于柱塞被拉入而复位到与接通状态几乎相同的位置。

（作用2：接通动作）

接下来，参照图7至11对这种操作机构10的开关装置1的接通动作进行说明。图7是表示接通刚刚开始后的接通机构的结构图，图8是表示接通刚刚开始后的闩锁机构及凸轮机构的结构图，图9是表示接通中途的闩锁机构的结构图，图10是表示接通刚要结束时的闩锁机构的结构图，图11是表示等效质量模型的示意图。

如图7所示那样，若螺线管致动器22将柱塞22a推出，则经由突起物62a而半圆柱部件62被向上方抬起。若半圆柱部件62被向上方抬起，则接通杆82的爪82b与半圆柱部件62的卡合被解除，接通杆82变得能够旋转。

若接通杆82变得能够旋转，则接通用弹簧13伸长，将连杆83抬起。若连杆83被抬起，则与连杆83连结的接通杆82开始以接通轴81为中心逆时针旋转。由于接通杆82固定于接通轴81，因此伴随着接通杆82的旋转而接通轴81也逆时针进行轴旋转。

如图8所示那样，若接通轴81逆时针进行轴旋转，则接通轴81上所固定的凸轮84也逆时针旋转，与凸轮84对置设置的凸轮杆73的辊73a在凸轮面上滑动。若凸轮84逆时针旋转，则凸轮杆73的辊73a所抵接的位置从凸轮84的轴连续地离开，因此凸轮杆73以前端被压下的方式顺时针旋转。

若凸轮杆73顺时针旋转，则凸轮杆73所固定的副轴70也顺时针进行轴旋转，副轴70上固定的副杆71也顺时针旋转。由于副杆71和主杆11经由一根连杆80连结，因此若副杆71顺时针旋转则主杆11逆时针旋转。

因此，主杆11的第一臂向接近对置触头4a的方向摆动，将连杆和操作杆5向对置触头4a侧推出。若连杆和操作杆5被向对置触头4a侧推出，则在操作杆5的前端固定的可动触头4b与对置触头4a接触。

另外，若通过该接通动作而主杆11旋转，则第二臂逆时针摆动，因此将连杆15向下方拉下。若连杆15被拉下，则遮断用弹簧12被压缩而蓄能。

在这种接通动作中，如图8所示那样，若副轴70顺时针旋转，则闩锁杆72由于固定于副轴70，因此相同地顺时针旋转。即，闩锁杆72的辊72a朝向闩锁点移动。

在闩锁杆72的顺时针的旋转过程中，闩锁杆72的辊72a首先与通过复位弹簧94而复位了的闩锁部91的臂部分抵接，将闩锁部91逆时针压入。然后，在闩锁杆72的辊72a位于了闩锁点时，如图9所示那样，从闩锁部91的臂部分离开。此时，闩锁部91由于与闩锁杆72的卡合被解除，因此与配重杆92一起顺时针地开始复位动作。

于是，如图10所示那样，闩锁部91以辊座103与闩锁杆72的辊72a碰撞，并且与平面部102抵接。另外，设定为，在闩锁部91的臂与闩锁杆72的辊72a的卡合被解除了时，凸轮84与凸轮杆73的接触被解除，闩锁杆72虽然想要逆时针地进行旋转，但由于惯性力，闩锁部91的辊座103的碰撞来得足够更快。

图11表示该闩锁部91与闩锁杆72碰撞时的等效质量模型。如图11所示那样，闩锁杆72能够作为固定壁303来考虑。首先，在刚刚要碰撞时，如图11的（a）所示那样，具有等效质量m1的闩锁部91的等效质量模型301和具有等效质量m2的配重杆92的等效质量模型302一体地运动，因此分别以速度v1朝向固定壁移动。

在该状态下，如图11的（b）所示那样，若闩锁部91的等效质量模型301与固定壁303碰撞，则闩锁部91的等效质量模型301反弹而成为速度v2，与速度v1的配重杆92的等效质量模型302碰撞。

然后，如图11的（c）所示那样，通过闩锁部91与配重杆92的碰撞，各个等效质量模型301、302成为速度v3和速度v4。

在这一系列的碰撞过程中，若将闩锁部91的等效质量模型301和固定壁303的恢复系数设为e1，则以下式（3）成立。

v2/v1＝–e1···（3）

在闩锁部91与配重杆92的碰撞前后，根据动量守恒定律，以下式（4）成立。

m1·v2＋m2·v1＝m1·v3＋m2·v4···（4）

并且，若将闩锁部91和配重杆92的恢复系数设为e2，则以下式（5）成立。

（v3–v4）/（v2–v1）＝–e2···（5）

于是，根据上述（3）至（5），以下式（6）成立。

–e1·v1·m1＋（v1＋e2·v1＋e1·e2·v1）·m2

＝v3·m1＋v3·m2···（6）

在此，如上所述，闩锁部91和配重杆92被设定为，以下式（1）成立。

m2≥｛e1/（1＋e2＋e1×e2）｝×m1···（1）

因此，根据上述（1）及（6）式，v3≥0，闩锁部91即使与闩锁杆72碰撞也不会由于反作用而向逆时针的方向旋转，在碰撞以后，闩锁部91和闩锁杆72不会分离。

另外，即使在不满足上述（1）式的情况下，与闩锁部91向闩锁杆72碰撞后的反弹的速度v2相比，与配重杆92碰撞后的速度v3向从闩锁杆72离开的方向的速度更小，因此能够得到通过碰撞的反作用来抑制闩锁部91从闩锁杆72远离的动作的效果。

（效果）

如上所述，根据本实施方式的开关装置1，限制电流遮断动作的闩锁机构，仅具有一个卡合关系，具体地说，仅为闩锁杆72与闩锁部91的卡合关系。因此，通过依次进行将闩锁杆72与闩锁部91的卡合拉开的动作、以及遮断用弹簧12的动作这合计2个动作，由此进行电流遮断动作。如此，以往的遮断用弹簧12的遮断动作是由卡钩行程、O型支柱行程及遮断用弹簧12的行程这合计3个动作而形成的，但在本实施方式中能够通过2个动作来实现，因此从致动器开始驱动起的开极时间被缩短。具体地说，能够得到与O型支柱行程的时间T2被除掉相同的效果。

关于仅以一个来设置该闩锁机构的结构，由于通过配重93来实现与闩锁杆72卡合的闩锁部91的位置保持并进行了卡合脱离防止，因此能够有效地得以实现。

此外，将该配重杆92设置为能够与闩锁部91的背面接触分离，由此防止电流接通动作中的闩锁部91与闩锁杆72的碰撞导致的卡合脱离，因此弹簧操作机构10的动作可靠性提高。

并且，通过使闩锁部91与闩锁杆72的卡合面为平面，并在与该平面正交的垂线上设置闩锁部91的旋转轴，由此闩锁杆72的按压力不易向闩锁部91的旋转方向作用。因此，能够实现闩锁部91的小型化，将闩锁部91从闩锁杆72拉开时的力也能够最小化，螺线管致动器也能够小型化。

（第二实施方式）

接下来，参照图12及13对第二实施方式的开关装置1的操作机构10进行详细说明。另外，对于与第一实施方式相同的位置赋予相同附图标记而省略详细的说明。

图12是表示第二实施方式的闩锁机构的结构图。如图12所示那样，在闩锁部91中，复位弹簧91c与旋转轴嵌合。该复位弹簧91c为扭转弹簧。扭转弹簧的臂向闩锁部91从闩锁杆72离开的方向外扩，在外侧与挡销抵接。因此，该扭转弹簧以使闩锁部91位于闩锁杆72的辊的移动轨迹上的方式常时赋予作用力，从而闩锁部91难以从闩锁杆72离开。

此外，在复位弹簧91c的其他臂附近设置有其他挡销90a，限制闩锁部91的顺时针的旋转范围。

图13是表示在该第二实施方式中接通动作时的闩锁杆72、闩锁部91及配重杆92的位置关系的图。如图13（a）所示那样，若在接通动作时闩锁杆72以将闩锁部91推开的方式旋转，则闩锁部91由于复位弹簧91c的存在而响应速度变慢，配重杆92先由于碰撞的反作用而反弹而从闩锁部91离开。

然后，如图13（b）所示那样，在闩锁部91通过碰撞的反作用而从闩锁杆72反弹了时，配重杆92向闩锁部91的方向返回，并与闩锁部91抵接。因此，如图13（c）所示那样，闩锁部91的反弹由于配重杆92而变小。

因此，在第二实施方式中，由于复位弹簧91c的存在而闩锁部91对闩锁杆72的旋转抑制效果进一步提高，并且，能够更有效地防止接通动作中闩锁杆72从闩锁部91的卡合脱离。

（第三实施方式）

接下来，参照图14对第三实施方式的开关装置1的操作机构10进行详细说明。另外，对于与第一实施方式相同的位置赋予相同的附图标记而省略详细的说明。

图14是表示第三实施方式的闩锁部91和配重杆92的立体图。如图14所示那样，该操作机构10具备多个配重杆92。配重杆92分别在一端安装有配重93，另一端被各复位弹簧94施力。

该多个配重杆92构成为，配重93的重量或者复位弹簧的弹性系数或者其双方分别不同。因此，在接通动作中，在配重杆92从闩锁部91反弹了的情况下，各配重杆92向闩锁部91的复位定时错开。因此，对于闩锁部91从闩锁杆72反弹的抑制力是断续地作用的，更有效地防止闩锁杆72与闩锁部91的卡合脱离。

（第四实施方式）

接下来，参照图15对第四实施方式的开关装置1的操作机构10进行详细说明。另外，对于与第一实施方式相同的位置赋予相同的附图标记而省略详细的说明。

图15是表示第四实施方式的闩锁部91的前端的放大结构图。如图15所示那样，在配重杆92的前端，在配重93的侧面立设有销97。销97相对于闩锁部91的旋转方向正交地延伸。

该销97嵌合有环98。环98的内径比销97的直径大，环98能够在销97的径向上移动。该环98具有与配重93大致相同的外径。

在该第四实施方式的开关装置1的操作机构10中，在接通动作时，闩锁部91与闩锁杆72碰撞，若其反作用力被传到配重杆92，则环通过惯性力而与配重杆92的反弹方向相反地移动，并与销碰撞。因此，闩锁部91通过该环98的惯性力而被阻止从闩锁杆72分离。因此，在该第四实施方式中，能够进一步防止闩锁部91和闩锁杆72的卡合脱离。

（第五实施方式）

接下来，参照图16对第五实施方式的开关装置1的操作机构10进行详细说明。另外，对于与第一实施方式相同的位置赋予相同的附图标记而省略详细的说明。

图16是第五实施方式的闩锁机构的结构图。如图16所示那样，在闩锁部91的辊座103，在与辊72a的碰撞面上粘贴有振动吸收部件95。振动吸收部件95由高分子材料等振动吸收性较高的材质构成。由此，在通过接通动作而闩锁杆72的辊72a与闩锁部91碰撞了时，其冲击被振动吸收部件95吸收，闩锁部91的反弹被缓和，能够更有效地防止闩锁部91与闩锁杆72的卡合脱离。

［其他实施方式］

在本说明书中，对本发明的多个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例而提示的，不意图限定发明的范围。具体地说，包含使第一至第五实施方式的全部或者几个组合的实施方式。以上那样的实施方式能够以其他各种形态实施，在不脱离发明范围的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、主旨，同样包含于专利请求的范围所记载的发明及其等同的范围。

例如，如图17所示那样，在闩锁部91固定杆，通过按压卡止部件91e来卡止闩锁部91的旋转，通过螺线管致动器91f来赋予或者解除该卡止部件91e的按压，在这样的方式中，也能够将配重杆92设置在闩锁部91的背面。

此外，配重93也可以为圆形的剖面形状，也可以是其以外的形状，在双方情况下都能够得到同样的效果。

并且，在各实施方式中，遮断用弹簧12、接通用弹簧13、其他复位弹簧使用了压缩螺旋弹簧，但也能够使用其他弹性体要素，例如螺旋线圈弹簧、碟形弹簧、盘簧、板簧、空气弹簧或者拉簧等。

此外，通过将闩锁部91的前端形成为凸圆弧面，并使该圆弧面的中心位置与将接通状态下的辊的中心与闩锁部91的旋转轴中心连结而成的直线几乎一致，由此缩短了将闩锁部91与闩锁杆72的卡合解除的时间，能够使开极时间缩短化。

此外，在第二实施方式中，分别设置有与固定于闩锁部91的复位弹簧91c卡合的挡销90c及对闩锁部91的顺时针的旋转进行限制的挡销90a，但也能够仅使用一个挡销来兼顾。

例如，本发明还能够应用于使对置触头4a向与可动触头4b相反的一侧驱动且使用了要使相对的开极速度提高的所谓双运动机构的这种类型的开关装置1中。

附图标记的说明

1   开关装置

2   灭弧性气体

3   密闭容器

4a  对置触点

4b  可动触点

5   操作杆

6   连杆

10  操作机构

11   主杆

11a  销

12   遮断用弹簧

13   接通用弹簧

14   壳体

14a  壳体上面

15   连杆

16   弹簧支座

17   缓冲器

17a  活塞

18   弹簧支座

18a  销

21   螺线管致动器

21a  柱塞

22   螺线管致动器

22b  柱塞

53   拉开连杆

53a  长孔

54   拉开杆

54b  辊销

62   半圆柱部件

62a  突起物

62b  复位弹簧

70   副轴

71   副杆

71a  销

72   闩锁杆

72a  辊

73   凸轮杆

73a  辊

80   连杆

82   接通杆

82a  销

82b  爪

83   连杆

84   凸轮

90   卡止杆

90a  挡销

90b  销

90c  挡销

91   闩锁部

91a  旋转轴

91b  销

91c  复位弹簧

91d  杆

91e  卡止杆

91f  螺线管致动器

92   配重杆

93   配重

94   复位弹簧

95   振动吸收部件

97   销

98   环

100  旋转轴

101  中心轴

102  平面部

103  辊座

301  闩锁部的等效质量模型

302  配重杆的等效质量模型

303  闩锁杆

Claims (16)

1.一种操作机构，是通过使可动触点相对于对置触点接触分离来切换电流的遮断和接通的开关装置的操作机构，其特征在于，具备：

遮断用弹簧，在从上述接通向上述遮断转移时释能；

主杆，被轴支承成能够旋转，并且，一端与上述遮断用弹簧连结，另一端与上述可动触点连结，受到上述遮断用弹簧的弹簧力而旋转，由此将上述可动触点从上述对置触点拉开；

副杆，一端与上述主杆连结，能够以另一端为中心旋转；

副轴，将上述副杆的上述另一端固定，能够进行轴旋转；

一个闩锁杆，一端固定于上述副轴，另一端安装有辊，接受上述副轴的轴旋转而能够以上述一端为中心旋转；

一个闩锁部，被轴支承成能够旋转，在处于上述接通的状态时，端部介于上述辊的移动轨迹上而抑制上述闩锁杆的旋转；

重块杆，在一端具有能够与上述闩锁部的上述端部接触分离的重块；

复位弹簧，安装于上述重块杆的另一端，将上述重块向上述端部按压，以使上述闩锁部的上述端部维持在上述辊的移动轨迹上；以及

致动器，将上述重块推开而使上述闩锁部旋转，由此使上述闩锁部从上述辊的移动轨迹上退避。

2.如权利要求1记载的操作机构，其特征在于，

上述闩锁部具有：

平面，设置在介于上述辊的移动轨迹上的端部，与上述辊抵接；和

旋转轴，设置在与上述平面正交的虚拟线上，

在上述接通的状态下，通过上述平面将上述辊的移动力变换为朝向上述旋转轴的力，由此进一步抑制上述闩锁杆的旋转。

3.如权利要求1或2记载的操作机构，其特征在于，还具备：

拉开连杆机构，与上述闩锁部连结，接受上述致动器的驱动力而能够以将上述闩锁部从上述辊的移动轨迹上拉开的方式移动；以及

复位弹簧，将上述闩锁部的端部向上述辊的移动轨迹上施力，

上述致动器反抗上述复位弹簧而使上述连杆机构移动。

4.如权利要求3记载的操作机构，其特征在于，

上述拉开连杆机构具有：

销，配置于上述闩锁部；

连杆，一端轴支承于上述销，在另一端具有长孔；以及

杆，在一端设置有能够在上述长孔内滑动的销，

上述致动器为具有与上述杆的另一端抵接的柱塞的螺线管致动器，

若通过上述柱塞将上述杆的另一端推出，则上述杆的前端被拉倒，上述连杆被上述杆的前端拉拽，上述闩锁部将上述重块推开而旋转，从上述辊的移动轨迹退避。

5.如权利要求1至4中任一项记载的操作机构，其特征在于，

若将上述闩锁杆和上述闩锁部的恢复系数设为e1，将上述闩锁部和上述重块杆的恢复系数设为e2，则上述闩锁部的等效质量m1和上述重块杆的等效质量m2满足：

m2≥｛e1/（1＋e2＋e1×e2）｝×m1。

6.如权利要求1至5中任一项记载的操作机构，其特征在于，

具有上述重块的上述重块杆、上述重块的上述复位弹簧分别设有多个。

7.如权利要求6记载的操作机构，其特征在于，

上述多个重块的重量不同。

8.如权利要求6或7记载的操作机构，其特征在于，

上述重块的上述复位弹簧的弹性系数不同。

9.如权利要求1至8中任一项记载的操作机构，其特征在于，

还具备使上述闩锁部的端部向上述辊的移动轨迹上复位的复位弹簧。

10.如权利要求1至9中任一项记载的操作机构，其特征在于，具有：

销体，配设于上述重块；以及

环，具有比上述销体的外径大的内径和与上述重块的外径相同程度的外径，供上述销体游隙地贯通。

11.如权利要求1至10中任一项记载的操作机构，其特征在于，

还具备振动吸收部件，该振动吸收部件设置于上述闩锁部的上述端部。

12.如权利要求1至11中任一项记载的操作机构，其特征在于，具备：

凸轮杆，固定于上述副轴；

接通轴，与上述副轴并行地配设；

接通凸轮，固定于上述接通轴，凸轮面与上述凸轮杆抵接；

接通杆，一端固定于上述接通轴，使上述接通轴进行轴旋转；以及

接通用弹簧，经由连杆机构安装于上述接通杆的另一端，在向上述接通的状态转移时以使上述接通杆旋转的方式施力。

13.如权利要求12记载的操作机构，其特征在于，具备：

爪，配置于上述接通杆的前端；

半圆柱部，与上述爪卡合；

弹簧，将上述半圆柱部向与上述爪卡合的方向施力；以及

致动器，反抗上述弹簧的施力，使上述半圆柱部向从上述爪分离的方向移动。

14.一种开关装置，切换电流的遮断状态和接通状态，其特征在于，具备：

对置触点及可动触点，能够相对地接触分离；

遮断用弹簧，在从上述接通状态向上述遮断状态转移时释能；

主杆，被轴支承成能够旋转，并且，一端与上述遮断用弹簧连结，另一端与上述可动触点连结，接受上述遮断用弹簧的释能而旋转，由此将上述可动触点从上述对置触点拉开；

副杆，一端与上述主杆连结，能够以另一端为中心旋转；

副轴，将上述副杆的上述另一端固定，能够进行轴旋转；

一个闩锁杆，一端固定于上述副轴，另一端安装有辊，接受上述副轴的轴旋转而能够以上述一端为中心旋转；

一个闩锁部，被轴支承成能够旋转，在处于上述接通状态时，端部介于上述辊的移动轨迹上而抑制上述闩锁杆的旋转；

重块杆，在一端具有能够与上述闩锁部的上述端部接触分离的重块；

复位弹簧，安装在上述重块杆的另一端，将上述重块向上述端部按压，以使上述闩锁部的上述端部维持在上述辊的移动轨迹上；以及

致动器，将上述重块推开而使上述闩锁部旋转，由此使上述闩锁部从上述辊的移动轨迹上退避。

15.如权利要求14记载的开关装置，其特征在于，

上述闩锁部具有：

平面，设置在介于上述辊的移动轨迹上的端部，与上述辊抵接；和

旋转轴，设置在与上述平面正交的虚拟线上，

在上述接通的状态下，通过上述平面将上述辊的移动力变换为朝向上述旋转轴的力，由此进一步抑制上述闩锁杆的旋转。

16.如权利要求14或15记载的开关装置，其特征在于，

若将上述闩锁杆和上述闩锁部的恢复系数设为e1，将上述闩锁部和上述重块杆的恢复系数设为e2，则上述闩锁部的等效质量m1和上述重块杆的等效质量m2满足：

m2≥｛e1/（1＋e2＋e1×e2）｝×m1。

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