CN1134036C

CN1134036C - 开关装置

Info

Publication number: CN1134036C
Application number: CNB001193198A
Authority: CN
Inventors: ʢ��; 岸田行盛; ��һ; 小山健一; ֮; 笹尾博之; 西宫和彦; 山地佑一; 丸山稔正
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2004-01-07
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: EP0800195A2; US6295192B1; DE69731020D1; EP0800195B1; US6046423A; JPH09326222A; EP0800195A3; CN1176474A; CN1063278C; CN1285601A; JP3179349B2; DE69731020T2

Abstract

一种开关装置，包括：开合自如的电极，使上述电极断开的脱扣机构、使上述电极闭合的合闸机构，上述脱扣机构及合闸机构是由回弹部件、给与回弹部件回弹力的合闸用线圈及分断用线圈构成，或者，是由合闸回弹部件及分断回弹部件、及给与这两个回弹部件回弹力的合闸分断兼用线圈构成，其中，上述脱扣机构及合闸机构包括：在合闸时向上述合闸用线圈或者上述合闸分断兼用线圈供应电流的合闸用电容器；在分断时向上述分断用线圈或上述合闸分断兼用线圈供应电流的分断用电容器；以及为了给上述合闸以及分断用电容器充电的充电用电源。

Description

开关装置

本案是申请号为97104960.2，申请日为1997年3月31日，发明名称为“开关装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有开合自如的电极、根据电极的接触、分离施行合闸、分断动作的开关装置，尤其能使开关装置的构造简易化、并提高其性能。

背景技术

图25为与现有技术的开关装置相类似的一例，该开关装置见于特公平7-60624号公报，是一种利用了电磁回弹的开关装置。

图中，1为开关；2为回弹部件；3为产生回弹部件感应电流的线圈；4为可动导电棒；5为可动电极；6为固定电极；7为止动闩；8为接压(接触加压)合闸弹簧(螺旋弹簧)；9为线圈压板。回弹部件2、可动导电棒4以及可动电极5被连接，固定在电极的中心轴上。线圈3与产生磁场的电流源相连接。另外，图25(a)为闭合状态；图25(b)为断开状态。

图26所示为作为接压合闸弹簧8所使用的螺旋弹簧的载荷特性图。图中，49为所使用的螺旋弹簧的挠度；50为闭合状态的挠度；51为断开状态的挠度；52为闭合状态的弹簧载荷；53为断开状态的弹簧载荷。

下面对其工作情况进行说明。在图25中，电流流过线圈3，便产生磁场，这使得回弹部件2上产生感应电流，相对于线圈3，回弹部件2受到电磁回弹力。当这个电磁回弹力大于图26中所示闭合状态的弹簧载荷52时，回弹部件2、可动导电棒4以及可动电极5则沿与电磁回弹力相同的方向进行动作，使开关1断开。其后，止动闩7使回弹部件2、可动导电棒4以及可动电极5的位置保持在断开状态。其次，解开止动闩7，开关1在接压合闸弹簧8的载荷力作用下，施行合闸动作。如图26所示，螺旋弹簧的弹簧常数为一定，因此，断开状态的弹簧载荷53比闭合状态的载荷52还要大。(1)现有技术的开关装置如上面所述，采用螺旋弹簧作为接压合闸弹簧，由于断开状态的弹簧载荷大于闭合状态的弹簧载荷，使由闭合状态到断开状态的弹簧能量较大，这就需要额外的电磁回弹能量。此外，现有的开关装置为了保持断开状态，设置了必要的止动机构，当断开速度快时，止动机构的性能跟不上，使断开状态不能保持。此外，由于是通过止动闩的解开而进行合闸动作，所以开始止动闩的解开动作需花费时间，造成了合闸动作慢的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，目的是得到这样一种开关装置，即减小其从闭合状态到断开状态所需的弹簧能量。

此外，其目的还在于使止动闩的负担减轻或者无需负担，以得到开合动作快的开关装置。(2)此外，在本发明中，使用了碟形弹簧作为接压合闸弹簧，可是，使用碟形弹簧，曾出现碟形弹簧径向尺寸加大的问题。

本发明的第2个目的是：使用弹性系数大的材料，以缩小径向尺寸。(3)此外，碟形弹簧与垫圈(该垫圈对碟形弹簧进行夹持作为弹簧支架)或座板之间接触部分的摩擦大的话，开闭动作的时候，碟形弹簧沿径向不能扩展，曾出现不能进行开闭动作的问题。上述垫圈或座板是作为弹簧架，用来夹持该碟形弹簧的。

本发明的第3个目的是；改进碟形弹簧的接触部分的形状并通过改善表面状态来减小摩擦。(4)此外，碟形弹簧的弹簧支架(垫圈或座板)所用材料若比碟形弹簧软的话，在弹簧支架上与碟形弹簧相接触的部分会形成沟槽，开闭动作时，碟形弹簧沿径向不能扩展，曾出现开闭动作不能进行的问题。

本发明的第4个目的是：适当地选择碟形弹簧和弹簧支架(垫圈或座板)的材料，以防上沟槽的发生。(5)此外，使用碟形弹簧作为接压合闸弹簧时，与可动轴端部位置相对的固定框上配置有挡板，由此，决定了碟形弹簧的使用挠度，因此，曾出现挡板处必须留出多余空间的问题。

本发明的第5个目的是，采用不需要多余安装空间的挡板。(6)此外，在断开时，断开速度若快的话，使断开的冲击加大，这在对于开关装置整体、特别是对于开关要求高气密性的场合，曾出现破坏开关的气密性的情况。

本发明的第6个目的是：设置缓和冲击的构件，以缓和冲击。(7)此外，断开状态下，线圈与回弹部件的距离比电极容许磨损量小的情况下，接点磨损后，回弹部件被线圈挡住，引起电极不能接触。

本发明的第7个目的是：合适地设定线圈与回弹部件的距离，以防止电极不能接触。(8)此外，闭合的时候，若闭合速度快的话，造成闭合的冲击加大，由于振动等原因使接点间发生电弧，发生过电极接点溶敷的情况。

尤其是在真空开关等对开关有高气密性要求的情况下，发生过由于冲击，破坏了开关的气密性的情况。

本发明的第8个目的是：合适地做好闭合时的线圈和回弹部件的配置，调节回弹部件的回弹力，以抑制冲击。(9)此外，用电磁回弹电源给电容器充电，所充电荷向线圈放电，由于是上述方式，当合闸、分断两个动作都利用电磁回弹的情况下，且电磁回弹用电源只有一个的场合，曾出现刚合闸后的断开动作，或者刚断开后的合闸动作不能进行的问题。

进一步来说，有这样的情况，即：刚断开后就合闸，而刚合闸之后又再次断开。曾出现不能做此种动作的问题。

本发明的第9个目的是：要使给电容器充电的电源即使只有一个，也能够施行刚合闸后的断开动作，或刚断开后的合闸动作。此外，要能够施行刚断开后就合闸，而刚合闸之后又再次断开的动作。(10)此外，若设置合闸用和分断用的两个电源作为电磁回弹的电源，虽然能够实施刚合闸后的断开动作，或刚断开后的合闸动作，但是，使用两个电源时出现的问题是：所占空间加大，不能适应小型化，成本加大。

本发明的第10个目的是：虽然不能实施刚合闸后的断开动作，或刚断开后的合闸动作，然而可以实现小型化、减少成本。(11)此外，在电容器还没有被足够充电时，一旦施行合闸动作或断开动作，电容器放电，这使得电容器的充电时间变长，使到下次合闸或断开的动作能够进行所需的时间拉长。

本发明的第11个目的是：在电容器的充电电压不足时，使其不施行合闸或断开动作，以防止电容器的充电时间变长。(12)再者合闸、断开时，电流在线圈中通过时，若切断电流的定时(时机)不当的话，会使电流切断后电容器的充电时间变长。

本发明的第12个目的是：使电流切断的定时恰当、缩短电容器的充电时间，更进一步，使合闸、断开后的再合闸、再断开的动作容易进行。(13)此外，按照电极、脱扣机构、合闸机构、保持机构的顺序所进行的配置情况下，由于流有大电流的电极与流有控制电流的脱扣机构、合闸机构相邻，形成了绝缘性能差的配置。

本发明的第13个目的是：改善上述各机构的配置，提高绝缘性。(14)此外，为了减小安装空间，需要对开关整体进行小型化。

本发明的第14个目的是：将开关装置整体进行模压化，以达到小型化。(1)本发明涉及的开关装置具有：开合自如的电极、使上述电极断开的脱扣机构、保持上述电极为断开状态的断开状态保持机构、使上述电极闭合的合闸机构，使上述电极接压合闸的接压合闸弹簧，

上述接压合闸弹簧的弹簧常数，从闭合到断开之间可以变化。(2)此外，在上述(1)项中所述的开关装置中，作为接压合闸弹簧，采用了在断开状态下与闭合状态的载荷相反方向的载荷发生作用的弹簧。(3)此外，还配置有：开合自如的电极、使上述电极断开的脱扣机构、保持上述电极为断开状态的断开状态保持机构，使上述电极闭合的合闸机构。

作为断开状态保持机构，采用了在断开状态下由与闭合状态的载荷相反方向的载荷发生作用的接压合闸弹簧。(4)此外，在上述(1)项中，作为接压弹簧，采用了如下弹簧，其载荷值为：断开状态之值小于闭合状态之值、或者两值相等。(5)此外，上述(1)项中，作为脱扣机构及合闸机构具有：分断用线圈、合闸用线圈以及在设置上、夹在这两个线圈之间的、由这两个线圈可引起感应电流的回弹部件。

采用了由回弹力使电极断开或闭合的机构，该回弹力发生于上述分断用线圈或合闸用线圈同上述回弹部件之间。(6)此外，上述(1)项中，脱扣机构及合闸机构具有：

断开用回弹部件、合闸用回弹部件、以及在设置上，夹在这两个回弹部件之间的，可引起两个回弹部件感应电流的，断开合闸兼用的线圈。

采用了由回弹力使电极断开或闭合的机构，该回弹力发生于上述断开用回弹部件或上述合闸用回弹部件同上述线圈之间。(7)此外，上述(1)项中，采用了碟形弹簧作为接压合闸弹簧。(8)此外，上述(7)项中，

在上述碟形弹簧的内侧，设置有限制碟形弹簧挠度的挡板，如果上述碟形弹簧被压至规定的距离时，上述挡板可阻止碟形弹簧动作。(9)此外，在具有开合自如的电极、使上述电极断开的脱扣机构、保持上述电极为断开状态的断开状态保持机构、使上述电极闭合的合闸机构的开关装置中，

作为脱扣机构，具有回弹部件及使回弹部件产生感应电流的线圈，配置上述两个线圈及回弹部件的方法是：利用上述线圈同上述回弹部件之间发生的回弹力，使电极断开，并使其保持断开状态保持，同时，也使闭合状态下上述线圈与上述回弹部件间的距离大于上述电极的容许磨损长度。(10)此外，在具有开合自如的电极、使上述电极断开的脱扣机构、使上述电极闭合的合闸机构的开关装置中，

作为脱扣机构和合闸机构，具备了分断用线圈、合闸用线圈、以及在设置上，由这两个线圈夹着的，并由两线圈作用而引起感应电流的回弹部件，配置上述两个线圈及回弹部件的方法是：利用上述分断用线圈或上述合闸用线圈同上述回弹部件之间发生的回弹力，使电极断开或闭合，作为断开机构或合闸机构，与此同时，也使由闭合状态进行分断时所产生的回弹力大于由断开状态进行合闸时所产生的回弹力。(11)此外，在具有开合自如的电极、使上述电极断开的脱扣机构、使上述电极闭合的合闸机构的开关装置中，

上述脱扣机构及合闸机构，是由回弹部件，给与回弹部件回弹力的合闸用线圈及分断用线圈构成，或者，是由合闸回弹部件及断开回弹部件，及给与这两个回弹部件回弹力的合闸，分断兼用线圈构成，

其中配置有：在合闸时向上述合闸用线圈或者上述合闸、分断兼用线圈供应电流的合闸用电容器、在分断时向上述分断用线圈或上述合闸，分断兼用线圈供应电流的分断用电容器、以及为了给上述合闸以及分断用电容器充电用的一个充电用电源。(12)此外，在具有开合自如的电极、使上述电极断开的脱扣机构、使上述电极闭合的合闸机构的开关装置中，

上述脱扣机构及合闸机构，是由回弹部件、给与回弹部件回弹力的合闸用线圈及分断用线圈构成，或者，是由合闸回弹部件及断开回弹部件、及给与这两个回弹部件回弹力的合闸、分断兼用线圈构成。其中配置有：

在合闸时向上述合闸用线圈或者合闸、分断兼用线圈供应电流的合闸用电容器、在分断时向上述分断用线圈或者合闸、分断兼用线圈供应电流的分断用电容器、以及刚合闸之后就再分断时向上述分断线圈或合闸、分断兼用线圈再次供应电流的再分断用电容器、以及为了给上述合闸用，及分断用电容器，以及上述再分断用电容器进行充电用的一个充电用电源。(13)此外，在具有开合自如的电极、使上述电极断开的脱扣机构、使上述电极闭合的合闸机构的开关装置中，

上述脱扣机构及合闸机构由回弹部件、给与回弹部件回弹力的合闸用线圈及分断用线圈构成，

为向上述合闸用线圈或分断用线圈供应电流配置了电容器；为了给该电容器充电，配置了一个充电用电源；此外，为了根据分断、合闸动作的不同，有选择地切换上述电容器的电流使其流向上述分断用线圈或上述合闸用线圈，配置了合闸、分断切换装置。

(14)此外，在具有开合自如的电极、使上述电极断开的脱扣机构、保持上述电极为断开状态的断开状态保持机构、使上述电极闭合的合闸机构的开关装置中，

作为断开状态保持机构，采用了接压合闸弹簧的机构，该接压弹簧在断开状态下，与闭合状态的载荷相反方向的载荷发生作用。并以如下顺序进行了配置：上述电极、上述断开状态保持机构、上述脱扣机构、及上述合闸机构。

(15)此外，在具有开合自如的电极、使上述电极断开的脱扣机构、保持上述电极为断开状态的断开状态保持机构、使上述电极闭合的合闸机构的开关装置中，

作为断开状态保持机构，采用了接压合闸弹簧的机构，该接压弹簧在断开状态下，与闭合状态的载荷相反方向的载荷发生作用，同时，还采用了铸型化的结构，将开关装置的整体包围起来。

附图说明

图1是基于本发明实施形态1的开关装置结构图。

图2表示本发明实施形态1中使用的接压合闸弹簧的载荷特性。

图3是基于本发明实施形态1的开关装置的线圈电源例子的电路图。

图4是基于本发明实施形态2的开关装置结构图。

图5表示本发明实施了形态2中使用的接压合闸弹簧的载荷特性。

图6是本发明实施形态2中使用的接压合闸弹簧的载荷特性的其它图。

图7是本发明实施形态2中使用的接压合闸弹簧的载荷特性的其它图。

图8是本发明实施形态2中使用的接压合闸弹簧的载荷特性的其它图。

图9是基于本发明实施形态3的开关装置结构图。

图10是本发明实施形态3中使用的接压合闸弹簧的载荷特性图。

图11是基于本发明实施形态4的开关装置结构图。

图12是基于本发明实施形态5的开关装置结构图。

图13是基于本发明实施形态5的接压合闸弹簧的结构图。

图14是基于本发明实施形态5的接压合闸弹簧的结构图。

图15是基于本发明实施形态5的接压合闸弹簧的要点部位结构图。

图16是基于本发明实施形态7的接压合闸弹簧的要点部位结构图。

图17是基于本发明实施形态10的脱扣以及合闸机构的结构图。

图18是基于本发明实施形态12的电源装置电路图。

图19是基于本发明实施形态14的电源装置电路图。

图20是基于本发明实施形态15的电源装置电路图。

图21是基于本发明实施形态16的电源装置电路图。

图22是基于本发明实施形态16的线圈中流过电流的波形图。

图23是基于本发明实施形态17的开关装置结构图。

图24是基于本发明实施形态18的开关装置结构图。

图25是现有开关装置的结构图。

图26是现有的开关装置所使用的接压合闸弹簧的载荷特性图。

具体实施方式实施形态1

图1所示为本发明的实施形态1的开关装置结构图，图中：1为开关、2为回弹部件、4为可动导电棒、5为可动电极、6为固定电极、9为线圈压板，以上结构与现有开关装置例相同，另外，3a、3b为本实施形态所使用的线圈、71为挡板、81为本实施形态所使用的接压合闸弹簧。再有，图1(a)为开关的闭合状态图；图1(b)为开关的断开状态图。

图2所示为接压合闸弹簧81的载荷特性。10为所使用的接压合闸弹簧的挠度、11为闭合状态的挠度的范围、12是断开状态的挠度、13为闭合状态的弹簧载荷、14为断开状态的弹簧载荷。

接压合闸弹簧81的载荷在闭合状态的挠度范围11内具有极大值，在断开状态的挠度为12时，对应的接压合闸弹簧载荷为14，为使载荷曲线向断开方向突出去，使用碟形弹簧或薄板弹簧，但是，其它的弹簧只要有同样的特性，即：弹簧的常数在由断开到闭合之间不是一定的(即弹簧常数可变的弹簧)，也是可以代用的。

另外，为增加挠度，接压合闸弹簧81也可由数片单独的弹簧重叠而成。

图3所示为一般的线圈电源例子的电路图。

15为线圈的电源、16为充电用DC电源、17为充电电阻、18为充电电容器、19为二极管、20为放电电阻、21为晶闸管、3为线圈，也就是图1中的线圈3a、3b。

下面，就本发明的接点断开动作进行说明。

图1(a)中，当线圈3a中流过非恒定的电流时，产生一磁场，受其作用，在回弹部件2中产生涡流，使回弹部件2受到来自线圈3a的、朝向图的右侧方向的电磁回弹力。

当电磁回弹力大于图2所示的闭合状态的弹簧载荷范围13时，弹簧81沿断开方向动作，这使得可动电极5朝向图的右侧方向移动，从而开关1开始断开。

图2中，随着开关1的断开，接压合闸弹簧的载荷变小，小的挠度达到断开状态的挠度12时，断开状态的弹簧载荷14则反转方向，向断开方向施加载荷。

此时，为使可动电极5停止，在线圈3b中通驼非恒定的电流，使回弹部件2受到从线圈3b来的、朝向图的左侧方向的电磁回弹力，从而减速。

图1(b)中，与可动导电棒4连接的部分接触到挡板71，由于在断开方向由挡板71止住，形成稳定的断开状态。

接着，就接点的闭合动作进行说明。

图1(b)中，当线圈3b中流过非恒定的电流时，产生一磁场，受其作用，在回弹部件2中产生涡流，使回弹部件2受到来自线圈3b的、朝向图的左侧方向的电磁回弹力。

当电磁回弹力大于图2所示的断开状态的弹簧载荷14时，弹簧81则沿闭合方向动作，这使得可动电极5朝向图的左侧方向移动，从而开关1开始闭合。

图2中，随着开关1的闭合，挠度进入向闭合方向作用的载荷范围时，在弹簧81的载荷作用下，开关1闭合。此时，为使可动电极停止，在线圈3a中通以非恒定的电流，使回弹部件2受到来自线圈3a的、朝向图的右侧方向的电磁回弹力，从而减速。

如上所述，就接压合闸弹簧81而言，其断开状态的弹簧载荷14比其闭合状态的弹簧载荷范围13要小，或者两者相等，与上述现有的开关装置例中所用的、断开状态的弹簧载荷大于闭合状态的弹簧载荷的螺旋弹簧8相比较，使用接压合闸弹簧81，可以减小由闭合状态到断开状态的弹簧能量，因此，也能够减小由闭合状态到断开状态所需的电磁回弹能量。

另外，由此，还能够使图3中线圈电源15的线圈3及充电电容器18的体积减小，在实现线圈电源15小型化的同时，也减小了电容、电感，使线圈3中电流的上升时间缩短，能够缩短由断开指令到开始断开所用的时间。

再有，在开关1闭合时，可动电极5与固定电极6接触时的冲击也变小，防止了因振动等原因产生的溶敷，减轻了机械负担，延长了开关1的使用寿命。

另外，由于使用了在断开状态时与闭合状态的载荷相反方向作用的弹簧，确保了断开状态的保持能力，可以减轻现有开关装置例中止动闩7的负担，或取消止动闩7的机构。随着止动闩7的机构的取消，更容易向合闸机构导入电磁回弹力，从而可以缩短完成闭合所需的时间。

此外，在图1(b)中，线圈3b中的电流进一步加大时，相对于线圈3b，回弹部件2受到加大的电磁回弹力，使合闸速度进一步增加，能够防止合闸时的先行放电。

根据以上所述的实施形态1，能够得到如下效果。

由闭合状态到断开状态的弹簧能量减小；从而也使线圈的回弹能量也减小，能够实现线圈电源的小型化和开关的长寿命化。此外，能够取消止动闩机构，得到开合动作快的开关装置。

另外，就上述实施形态的变形例进行说明。

上述实施形态中，接压合闸弹簧81采用了图2所示弹簧特性的弹簧，但下述的实施形态中所用的弹簧其特性如图5所示，它也可代替弹簧81。这种情况下，即使在断开状态下，也施加与闭合状态同方向的弹簧载荷(弹簧载荷为零以上)，因此，另外需要类似现有开关装置图25中的止动闩7的断开状态保持机构。

上述情况，虽然不能省略掉止动闩7，但由闭合状态到断开状态的弹簧能量小，使线圈的电磁回弹能量也变小，可以对线圈电源的小型化和开关的长寿命化起到效果。

另外，有了止动闩，就能确保断开状态，所以能够保持高的可靠性。实施形态2

上述实施形态1中，就一个碟形弹簧的情形、即接压合闸弹簧也具有断开状态保持机构的机能的情形作了说明，但配置两个碟形弹簧，即用于接压合闸弹簧的碟形弹簧和用于断开状态保持机构的碟形弹簧，也能够得到与上述实施形态1相同的效果。

图4为根据本发明的实施形态2构成的开关装置结构图。

图中，82a为接压合闸弹簧；82b为作为断开状态保持机构的弹簧。另外，与实施形态1相同的或相对应的部分采用的符号相同，故省去其说明。

图4(a)为开关闭合状态的图，图4(b)为开关断开状态的图。配置时，要使接压合闸弹簧82a具有向合闸方向突出去的载荷；要使作为断开状态保持机构的弹簧82b具有向断开方向突出去的载荷。

另外，图5所示为接压合闸弹簧82a的载荷特性图。23为所用的弹簧的挠度、24为闭合状态的挠度范围、25为断开状态的挠度、26为闭合状态弹簧的载荷范围、27为断开状态的弹簧载荷。弹簧82a的载荷特性在闭合状态的挠度范围24中具有极大值，对应闭合状态的弹簧载荷范围26，在断开状态的挠度25时，弹簧载荷为27。

根据图5所示为使闭合状态的弹簧载荷范围26大于断开状态的弹簧载荷27，弹簧82a使用了碟形弹簧或薄板弹簧，然而，也可以用其他的具有同样特性的弹簧来代用。

此外，为了增加挠度值，弹簧82a也可由数片叠成。

同样，图6为保持闭合状态的弹簧82b的载荷特性。28为所使用的弹簧的挠度范围，弹簧82b的载荷特性是像图2那样的具有极大值的载荷特性。

该弹簧82b也与弹簧82a同样，使用了碟形弹簧或薄板弹簧，然而，也可以用其他的具有同样特性的弹簧来代用。

此外，为了增加挠度值，弹簧82b也可由数片叠成。

另外，图7所示为图4所示的情形的载荷特性，该情形下的配置，是要使弹簧82a具有向合闸方向突出去的载荷；要使弹簧82b具有向断开方向突出去的载荷。

29为具有图5的特性的弹簧，即图4的弹簧82a；30为具有图6的特性的弹簧，即图4的弹簧82b。

31为所使用的弹簧的挠度范围；32为闭合状态的挠度范围；33为断开状态的挠度；34为闭合状态的弹簧载荷范围；35为断开状态的弹簧载荷。

配置时，要使具有图5特性的弹簧29的载荷范围34大于具有图6特性的弹簧30的载荷范围34，此外，要使具有图5特性的弹簧29的载荷35大于具有图6特性的弹簧30的载荷35。

另外，图8所示为图4那样的，配置了弹簧82a、82b的情况下的合成载荷特性。

36为使用的弹簧的挠度范围；37为闭合状态挠度范围；38为断开状态的挠度；39为闭合状态的弹簧载荷范围；40为断开状态的弹簧载荷。

在上述实施形态1中，接压合闸弹簧81为碟形弹簧时，相对于断开状态，闭合状态下接压合闸弹簧81呈翻过来的状态，易于使接压合闸弹簧81疲劳，寿命不长。

由于配置了如图8所示的两个互相对置的弹簧82a、82b，相对于断开状态，闭合状态下82a、82b不会呈翻过来的状态，从而延长了寿命，同时，能够得到与图1的接压合闸弹簧81相同的特性。

下面，就动作进行说明。

动作基本上与上述实施形态1相同。首先就断开动作进行说明。图4(a)中，当线圈3a中流过电流时，回弹部件受到来自线圈3a的、朝向图的右方的电磁回弹力。电磁回弹力大于图8所示闭合状态的载荷范围39时，弹簧82a则向断开方向动作，使可动电极5向图的右方向移动，使开关1开始断开。

图8中，随着开关1的断开，接压合闸弹簧的载荷变小，小的挠度达到断开状态的挠度38时，断开状态的弹簧载荷40沿断开方向施加载荷，成为断开状态。

下面，就闭合动作进行说明。

图4(b)中，电流流过线圈3b时，回弹部件2受到来自3b的朝向图的左方的电磁回弹力。

如图8所示，当电磁回弹力大于断开状态的弹簧载荷40时，弹簧82b则向闭合方向动作，这使得可动电极5沿图的朝向左的方向移动，开关1开始闭合。

图8中，随着开关1的闭合，挠度进入向闭合方向作用的载荷范围内时，由弹簧82b的载荷使开关1闭合。实施形态3

上述实施形态2中，接压合闸弹簧及断开状态保持机构各自分别使用了碟形弹簧，本实施形态中，使用碟形弹簧作为接压合闸弹簧，使用螺旋弹簧作为断开状态保持机构，也能够得到与上述实施形态1相同的效果。

图9为根据本发明的实施形态3构成的开关装置的结构图。

图9中，83b为作为断开状态保持机构的弹簧，与现有开关装置例中的螺旋弹簧8是相同的载荷特性，是用来取代上述实施形态2中的弹簧82b的弹簧。

此外，与实施形态1相同或对应的部分由相同的符号标出，省略其说明。

图9(a)为开关的闭合状态图，图9(b)为开关断开状态的图。配置时，要使接压合闸弹簧83a具有沿闭合方向突出去的载荷，要使作为断开状态保持机构的弹簧83b具有向断开方向突出去的载荷。

另外，图10示出了图9的弹簧83a、83b的载荷特性。图中，41为弹簧83a的载荷特性；42为弹簧83b的载荷特性；43为弹簧83a和83b的合成载荷特性。

此外，44为使用的弹簧的挠度范围；45为闭合状态的挠度范围；46为断开状态的挠度；47为闭合状态的弹簧载荷范围；48为断开状态弹簧载荷。

弹簧的载荷特性，在闭合状态的挠度范围45内具有极大值，对应闭合状态的弹簧载荷范围47，断开状态的挠度46对应于断开状态的弹簧载荷48。为了使闭合状态的弹簧载荷范围47大于断开状态的弹簧载荷48，弹簧83a使用了碟形弹簧或薄板弹簧，然而，也可以用其它的具有同样特性的弹簧来代用。

另外，为了增加挠度值，弹簧83a也可以由数片叠成。

由于配置了如图9所示的两种弹簧83a、83b，相对于断开状态，闭合状态下83a、83b不会呈翻过来的状态，从而延长了寿命，同时，能够得到与图1的接压合闸弹簧81相同的特性。

下面，就动作进行说明。

动作基本上与上述实施形态1相同。

首先就断开动作进行说明。图9(a)中，当电流流过线圈3a时，回弹部件2受到来自线圈3a的、朝向图的右方的电磁回弹力。

如图10所示那样，当电磁回弹力大于闭合状态的弹簧载荷范围47时，弹簧83a则向断开方向动作，使可动电极5向图的右方向移动，使开关1开始断开。

图10中，随着开关1的断开，弹簧83a的载荷变小，小的挠度达到断开状态的挠度46时，断开状态的弹簧载荷48沿断开方向施加载荷，成为断开状态。

下面，就闭合动作进行说明。

图9(b)中，电流流过线圈3b时，回弹部件2受到来自3b的朝向图的左方的电磁回弹力。

如图10所示，当电磁回弹力大于断开状态的弹簧载荷48时，弹簧83b则向闭合方向动作，这使得可动电极5向图的左方方向移动，开关1开始闭合。

图10中，随着开关1的闭合，挠度进入向闭合方向作用的载荷范围内时，由弹簧83b的载荷使开关1闭合。实施形态4

上述实施形态1至3中，就回弹部件2只有一个的情况进行了说明，本实施形态中，对具有多个回弹部件的情况进行说明。

图11为根据本发明的实施形态4构成的开关装置的结构图。

图中，2a、2b为设置于线圈3的两侧的两个回弹部件。另外，与实施形态1相同的或相应的部分由相同的符号标出，省略其说明。此外，本实施形态中，以使用了图2的弹簧的情况进行说明。

下面就本发明的接点断开动作进行说明。

图11(a)中，非恒定电流流过线圈3时，产生磁场，受其作用，回弹部件2b上产生涡流，回弹部件2b受到来自线圈3的朝向图的右方的电磁回弹力。当电磁回弹力大于图2所示的闭合状态的弹簧载荷范围13时，弹簧18则向断开方向动作，使可动电极5向图的右方方向移动，使开关1开始断开。

图2中，随着开关1的断开，接压合闸弹簧的载荷变小，小的挠度达到断开状态的挠度12时，断开状态的弹簧载荷14向断开方向施加载荷。此时，回弹部件2a受到来自线圈3的与动作方向相反的，即向图的左方方向的电磁回弹力，因此，回弹部件2a、2b、可动导电棒4、可动电极6成为一体而减速，能够减轻装置整体受到的冲击。

图11(b)中，与可动导电棒4相连接的部分与挡板71相接触，收于在断开方向由此挡板71止住，所以形成了稳定的断开状态。

下面，就接点闭合动作进行说明

图11(b)中，当线圈3中流过非恒定的电流时，产生一磁场，受其作用，在回弹部件2a中产生涡流，使回弹部件2a受到来自线圈3的朝向图的左侧方向的电磁回弹力。当电磁回弹力大于断开状态的接压合闸弹簧载荷范围14时，弹簧71则沿闭合方向动作，这使得可动电极5朝向图的左侧方向移动，从而开关1开始闭合。

图2中，随着开关1的闭合，挠度进入向闭合方向作用的载荷范围时，在接压合闸弹簧81的载荷作用下，使开关1闭合。此时，回弹部件2b受到来自线圈3的与动作方向相反的、即向图的右侧方向的电磁回弹力，因此回弹部件2a、2b、可动导电棒4、可动电极6成为一体而减速，能够减轻装置整体受到的冲击。

根据以上所述的本实施形态4，可以得到断开、闭合时冲击小的开关装置。此外，线圈及其电源都各自只用一个就可，因此，与上述实施形态1至3相比较，具有可获得小型的开关装置的效果。

另外，上述实施形态4中，就接压合闸弹簧，使用了上述实施形态1的弹簧的情形进行了说明，然而，在使用上述实施形态2及3的弹簧的情形下，也具有同样的效果。实施形态5

图12为本发明的实施形态的开关装置结构图。

图中，1～6，9与上述实施形态2的图4中所示相同，省略其说明。

70为端子；83为座板；91为限位开关；是在现有装置上也被设置的部件。但是，垫圈84在本发明的实施形态中被作为接压合闸弹簧82a、82b的弹簧支架。82a、82b为接压合闸弹簧，用的是碟形弹簧。

图12(a)为开关闭合状态的图，图12(b)为开关断开状态的图。

图13、图14每个图都是接压合闸弹簧82a、82b的详细图。分别由(a)表示断开状态，(b)表示闭合状态。84为垫圈；85为压溃挡环。这个压溃挡环85具有限制碟形弹簧的挠度范围的挡块的功能，在图13中，压溃挡环85被附加在垫圈84上。另外，在图14中，压溃挡环85被附加在座板83上。

图15为接压合闸弹簧的要点部位图，图15(a)所示为图13(a)的上部的压溃挡环(挡块)的详细断面。

本发明的接点断开动作与上述实施形态2相同，省略其说明。

上述实施形态2中，与可动导电棒4相连接的部分与挡板71相接触，在断开方向，由于由挡板71挡住，故形成稳定的断开状态。

与此不同的是，在图13(b)中，与垫圈84相连接的压溃挡环85与座板83相接触，在断开方向由于由座板83挡住，故形成稳定的断形状态。

图14(b)中，接压合闸弹簧82a侧的垫圈84与同座板83相连接的压溃挡环85相接触，在断开方向，由于由压溃挡环85挡住，故形成稳定的断开状态。

由于配置了压溃挡环85，从而设定了接压合闸弹簧82a、82b的使用量，减轻了接压合闸弹簧82a、82b的老化，延长了使用寿命。

再者，通过配置压溃挡环85，可以节省上述实施形态2中的挡板71的空间。

再者，压溃挡环85的一部分或全部由缓冲材料构成。这使得在断开动作中为达到断开状态时，断开的冲击被压溃挡环85所吸收，不会传到开关装置整体上、特别是不会传到开关1上，故使开关1的寿命变长。实施形态6

另外，由于接压合闸弹簧82a、82b的外径较大，所以作为接压合闸弹簧82a、82b的材料，通过使用弹性系数大的钢、铍铜、钛合金、或者玻璃纤维强化塑料等复合材料等这些弹性系数大的材料，可以缩小接压合闸弹簧82a、82b的外径。实施形态7

图15(a)(b)所示为接压合闸弹簧82a和作为弹簧支架的垫圈84、以及座板83的相接触部分。同垫圈84以及同座板83相接触的接压合闸弹簧82a的端部的断面形状具有圆角82c、82d。

这样做，可使垫圈84以及座板83同接压合闸弹簧82a的接触部分的摩擦减轻，在开合动作时，接压合闸弹簧82a沿径向可以平滑地扩张和收缩，因此，不上润滑油，就能够让其进行许多次的开合动作。

碟形弹簧82b也具有同样的圆角形状。

另外，如图16(a)(b)那样，同垫圈84以及同座板83相接触的碟形弹簧82a的部分加大了接触面积，这样做，使每单位面积的弹簧载荷减小，由此，使开合动作的时候，接压合闸弹簧82a与垫圈84以及座板83之间无阻碍，沿径向的扩张、收缩能够平滑地进行，从而能保证准确的开合动作。

碟形弹簧82b也同样进行了接触面的加大。实施形态8

本实施形态是对接压合闸弹簧82a、82b或者垫圈84、座板83的表面进行减小摩擦的表面处理。

本表面处理是进行二氧化钼、石墨、含氟树脂等的涂覆。

进行了这样的表面处理，可以减小垫圈84以及座板83与接压合闸弹簧82a、82b的接触部分的摩擦，使开合动作的时候，接压合闸弹簧82a沿径向平滑地扩张和收缩，因此，不上润滑油，就能够让其进行许多次的开合动作。

另外，表面处理亦可不仅限于接压合闸弹簧82a、82b及垫圈84、座板83中的一个方面，也可对两方面都进行处理。或者仅对两者的接触部分进行处理也可。实施形态9

本实施形态是垫圈、座板使用比接压合闸弹簧82a、82b硬的材料。

这样做可使垫圈84、座板83与接压合闸弹簧82a、82b相接触的部分不会产生刮削，使开合动作时，接压合闸弹簧82a、82b沿径向平滑地扩张和收缩，因此，不上润滑油就能够让其进行许多次的开合动作。实施形态10

本实施形态是防止电极非接触的实施形态。

图17(a)所示为闭合状态的线圈3a、3b与回弹部件2之间的位置关系图。100为闭合状态的线圈3a与回弹部件2之间的距离。

将闭合状态下的线圈3a与回弹部件2之间的距离100加大，使其大于可动电极5和固定电极6的容许磨损长度。

这样做，即使可动电极5、固定电极6产生了磨损，回弹部件2也不会被线圈3挡住，能够防止电极的非接触。

另外，图17为回弹部件被夹在线圈中间的结构，然而，像实施形态4的图11那样的，线圈被回弹部件夹在中间的结构也同样适用于本实施形态。实施形态11

本实施形态是减小闭合速度，以减小对电极的冲击，而且，防止振动的实施形态。

图17(b)中，101为断开状态下线圈3b与回弹部件2之间的距离。该距离101在配置上，要长于图17(a)所示闭合状态下回弹部件2与断开动作用线圈3a之间的距离100。

做了这样的配置，闭合时的回弹力则小于断开时的回弹力，闭合速度也就小于断开速度。因此，减小了闭合时的冲击，防止了因振动等原因引起的可动电极5与固定电极6之间的电弧发生，从而能防止溶敷发生。

另外，图17为回弹部件被夹在线圈中间的结构，然而，像实施表态4的图11那样的，线圈被回弹部件夹在中间的结构也同样适用于本实施形态。

此外，合闸用线圈和分断用线圈的尺寸，线圈的匝数、电流值等不同的情况下，图17中的距离100和距离101的大小不直接反应回弹力的大小。这时，应考虑参照闭合时和断开时的回弹力的大小来配置线圈和回弹部件。实施形态12

本实施形态是如下的实施形态：

其给闭合、断开线圈驱动用充电电容器进行充电的充电用电源仅设置为一个，并且使其能够施行刚合闸之后的断开，或者刚断开后的合闸。

图18为本实施形态的电源结构图，3a为分断用线圈；3b为合闸用线圈；16为充电用DC电源；18为充电用电容器；19为二极管(整流元件)；21为晶闸管；102为电压表；103为控制极触发电路。

如图所示，分断用、合闸用的线圈3a、3b各自配置有充电电容器18，对于两个并联的充电电容器18，只配置一个充电用DC电源16。

再有，在两个并联的充电电容器18与一个充电用DC电源16之间，配置二极管19。二极管19是用来阻止在电容器之间电流产生环流的。

利用二极管19，例如，在闭合动作之后，可防止电流从用于断开动作的充电电容器18流入用于闭合动作的充电电容器18，即使是一个充电用DC电源16的结构，也能够进行刚闭合后的断开动作。或者，刚断开后的闭合动作。

再者，将图18中的二极管19中的接在负极的两个省去，只有正极的两个，也能够阻止在电容器间电流形成环流。

另外，本实施形态对于像实施形态4的图11那样的，由合闸用和分断用的两个回弹部件以及合闸分断兼用的线圈所构成的开关装置，也能够适用。实施形态13

本实施形态是如下的实施形态：

图18中，当电压表102所测定的充电电容器18的电压低于分合动作所必要的电压时，使控制极触发电路103不发生作用，从而抑制分合动作。

电容器尚未充分充电时，进行闭合或者断开动作会使电容器放电，这使得电容器要充电到能进行下次闭合或者断开动作，所需的充电时间变长。此时，抑制闭合、断开动作，进行电容器的充电，可防止充电时间变长，能够提高可靠性。实施形态14

本实施形态是对如下情况适应的实施形：刚断开后就进行合闸、此合闸刚进行之后再断开。

图19示出了本实施形态的电路图。符号与图18相同，故省略其说明。

给分断用线圈3a配置两个充电电容器18；给合闸用线圈3b配置一个充电电容器18；对于三个并联的充电电容器18，只配置一个充电用DC电源16。

再有，三个并联的充电电容器18与一个充电用DC电源16之间，配置二极管19。此二极管19是用于阻止在电容器之间电流产生环流的。

由此，能够缩短断开→闭合→再断开这段期间的时间。

再有，将图19中的二极管19中的接在负极的三个省去，只有正极的三个，也能够阻止在电容器间电流形成环流。

另外，本实施形态对于：像实施形态4的图11那样的、由合闸用和分断用的两个回弹部件以及合闸分断兼用的线圈所构成的开关装置，也能够适用。实施形态15

本实施形态是实行电源的低成本化、小型化的实施形态。

图20为本实施形态的电源的电路图，除限位开关91以外，符号与上述图18的电源相同，省略其说明。

给分断用线圈3a、合闸用线圈3b配置一个充电电容器18；在分断用、合闸用晶闸管21与控制极触发电路103之间配置限位开关91。这个限位开关被安装于实施形态5的图12所示限位开关91的位置上。

每次进行断开、闭合的动作时，限位开关91进行闭合一侧与断开一侧的切换，因此，即使一个充电用DC电源16和一个电容器18，也能够施行断开、闭合的动作。因此，能够实行电源的低成本化、小型化。实施形态16

本实施形态是防止如下情况发生的实施形态：

在闭合、断开时，线圈中流过电流的情况下，若切断电流的定时(时机)不适当，则使切断后的电容器充电时间变长。

图21为本实施形态的电源电路图，除去104的双向可控硅之外，符号与上述图20的电源相同，故省略其说明。

双向可控硅104是要使晶闸管在正向、反向都能流，将两个晶闸管并联相接得到的元件。

另外，图22所示105为流过线圈的电流波形。

给分断用线圈3a、合闸用线圈3b配置一个充电电容器18；在分断用、合闸用双向可控硅104与控制极触发电路103之间配置限位开关91。

控制双向可控硅104，使得线圈中的电流105以一个周期、或者n个周期(n：正整数)的定时被切断。这使得，例如闭合后，进行断开的情况下，由于闭合时充电电容器18被负侧的半周进行再充电，因此，充电时间变短，闭合与断开之间的时间也能够缩短。

另外，由于剩余的电容器充电能量大，可施行刚闭合后的断开、或者刚断开后的闭合动作。

再有，上述说明的实施形态12～16的电源，可以根据需要进行选用。实施形态17

本实施形态是如下内容的实施形态：

改善开关装置的绝缘性，另外，谋求开关装置整体的小型化。

图23为本实施形态的结构图。图中，符号与上述实施形态5的图12相同，省略其说明。

按如下顺序进行设置：

开关1、接压合闸弹簧82a、82b、线圈3a、回弹部件2、线圈3b。

使流过大电流的开关1同流过控制电流的线圈3a、3b不相邻接，提高了绝缘性，因此，使开关装置整体小型化。

本实施形态的闭合、断开动作与实施形态5相同，省略其说明。实施形态18

图24为本实施形态的结构图。图中，除106以外，符号与上述实施形态17相同，省略其说明。

106为模压件，在此模压件106内，将3相集中在一起统一配置开关装置，因此，使3相开关装置整体小型化。

本实施形态的闭合，断开动作与上述实施形态5相同，省略其说明。

(1)基于本发明的开关装置，由其闭合状态到成为断开状态的弹簧能量被减小，因此，线圈的电磁回弹能量也被减小，这不仅使电源的小型化成为可能，与此同时，由于断开、闭合时的冲击小，可以使开关长寿命。

另外，由于可以不设置止动闩机构，所以能够得到开合动作快的开关装置。

(2)另外，接压合闸弹簧采用碟形弹簧，并对碟形弹簧和弹簧支架的材料、形状等进行考虑和改进，并且设置了挡板，因此，能够使碟形弹簧良好地动作并提高闭合、断开动作的可靠性。

(3)另外，对回弹部件与线圈做了适当的配置，因此，能够使电极良好地接触，限制了闭合速度，能够防止电极的熔敷等。

(4)另外，由于电源采用了给每个线圈都设置充电电容器的电源，因此能够进行刚闭合之后的断开、刚断开之后的闭合动作，在需要重新再断开时，也能够相应处理。

(5)另外，采取只有一个充电电源和一个充电电容器，能够按照断开、闭合动作要求，相应地切换线圈。因此，使得电源能够小型化，并能减少成本。

(6)另外，由于采取了电极与脱扣机构和与合闸机构的距离大的结构，能够提高绝缘性。

(7)另外，由于整体采用了模压件化，能够实现小型化。

Claims

1.一种开关装置，包括开合自如的电极、使上述电极断开的脱扣机构及使上述电极闭合的合闸机构，其特征在于，

上述脱扣机构及合闸机构是由回弹部件、给与回弹部件回弹力的合闸用线圈及分断用线圈构成，或者，由合闸回弹部件及分断回弹部件、及给与这两个回弹部件回弹力的合闸分断兼用线圈构成，

并包括：在合闸时向上述合闸用线圈或者上述合闸分断兼用线圈供应电流的合闸用电容器、在分断时向上述分断用线圈或上述合闸分断兼用线圈供应电流的分断用电容器以及为了给上述合闸以及分断用电容器充电的一个充电用电源。

2.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，还包括再分断用电容器，其由上述充电用电源充电，并在刚合闸之后就再分断时向上述分断用线圈或合闸分断兼用线圈再次供应电流。

3.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，还包括：当上述脱扣机构及合闸机构是由回弹部件、给与回弹部件回弹力的合闸用线圈及分断用线圈构成时，根据分断动作或合闸动作，有选择地切换上述电容器的电流使其流向上述分断用线圈或上述合闸用线圈的合闸、分断切换装置。