JP2002124157A - 開閉装置 - Google Patents

開閉装置

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JP2002124157A
JP2002124157A JP2000313909A JP2000313909A JP2002124157A JP 2002124157 A JP2002124157 A JP 2002124157A JP 2000313909 A JP2000313909 A JP 2000313909A JP 2000313909 A JP2000313909 A JP 2000313909A JP 2002124157 A JP2002124157 A JP 2002124157A
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Kenichi Koyama
健一 小山
Hiroyuki Sasao
博之 笹尾
Toshie Takeuchi
敏恵 竹内
Yukimori Kishida
行盛 岸田
Mitsuru Tsukima
満 月間
Shinji Sato
伸治 佐藤
Yasushi Nakayama
靖 中山
Atsushi Sawada
敦 澤田
Kentaro Ogura
健太郎 小倉
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Mitsubishi Electric Corp
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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高電圧の電路を容易かつ確実に遮断し、開閉
動作の衝撃による部品の損傷を防止する開閉装置を得
る。 【解決手段】 この開閉装置は、固定電極1及び可動電
極2からなるスイッチ部3と、可動電極2から延出する
可動軸5と、駆動力を発生し、可動軸5に駆動力を伝達
する操作機構9とを備えた開閉ユニットを2つ固定電極
1を背中合わせに固定することにより、操作機構9から
発生する駆動力により駆動される可動電極2が固定電極
1に衝突したときの衝撃力をうち消し合って固定電極1
を支持する支持部材の損傷を防止し、かつ、2つのスイ
ッチ部3により電路を容易かつ確実に遮断することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、接離自在な電極
を有し、この電極が接触・隔離をすることによって、一
対の電極の開極・閉極の動作が行われる開閉装置に関す
るもので、特に、電磁反発駆動の開閉装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図1は、従来の電磁反発力を利用した開
閉装置の構成図である。図1において、従来の開閉装置
は、電路の開閉を直接行うスイッチ部3と、スイッチ部
3の開閉をする駆動力を伝える可動軸5と、電源により
駆動されこの可動軸5に駆動力を与えてスイッチ部3を
開閉させる操作機構9とから構成されている。
【0003】スイッチ部3は、固定板16に固定された
固定電極1と、この固定電極1に対向して配置される可
動電極2とから構成され、これらの電極1、2の消弧性
を良くするためにスイッチ部3は真空バルブ4に収納さ
れている。また、固定電極1には固定側端子14、可動
電極2には可動側端子15が接続され、電路とスイッチ
部3との接続を可能にしている。
【0004】可動電極2には可動軸5が接続され、可動
軸5はスイッチ部3から操作機構9への電流の流れ込み
を防止するためにその間に絶縁ロッド8が介挿され、そ
のスイッチ部3側が充電部6、反対側が無充電部7とな
っている。
【0005】操作機構9は、開極コイル固定板17に固
定された開極用固定コイル11と、閉極コイル固定板1
8に固定された閉極用固定コイル12と、可動軸5に固
定され、開極用固定コイル11及び閉極用固定コイル1
2の間に配置された可動コイル10と、ばね固定板19
に固定されるとともに無充電部7に固定された接圧投入
開放ばね13とから構成されている。
【0006】可動コイル10は、可動軸5が開極コイル
固定板17及び閉極コイル固定板18を移動可能に貫通
しているので、開極用固定コイル11及び閉極用固定コ
イル12の間を往復自在に移動できる構成となってい
る。
【0007】また、接圧投入開放ばね13は可動軸5の
移動によって付勢方向の変化する非線形の性質を持った
ばねで、閉極状態では閉極方向(紙面上向き)、開極状
態では開極方向(紙面下向き)に荷重をかけるよう設定
してある。
【0008】次に、開極動作について説明する。図1の
ような閉極状態において、駆動電源からパルス電流が開
極用固定コイル11及び可動コイル10に流れると、各
コイル11、10に磁界が発生し、互いに相反する電磁
反発力が発生する。この電磁反発力によって可動コイル
10は紙面下向きに押し下げられ、この可動コイル10
の移動に伴って可動軸5及び可動電極2が下方に移動
し、スイッチ部3が開極される。この時、接圧投入開放
ばね13は作用が反転して閉極方向(紙面上向き)への
付勢から開極方向(紙面下向き)への付勢に変化し、図
2のようにスイッチ部3の開極状態が保持される。
【0009】次に、閉極動作について説明する。図2の
開極状態において、駆動電源からパルス電流が閉極用固
定コイル12及び可動コイル10に流れると、各コイル
12、10に磁界が発生し、互いに相反する電磁反発力
が発生する。この電磁反発力によって可動コイル10は
紙面上向きに押し上げられ、この可動コイル10の移動
に伴って可動軸5及び可動電極2が上方へ移動し、固定
電極1に可動電極2が接触することによって、スイッチ
部3は閉極される。この時、接圧投入開放ばね13は開
極方向の付勢(紙面下向き)から閉極方向(紙面上向
き)に変化し、図1のようにスイッチ部3の開極状態が
保持される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の開閉装置は以上
のように、電磁反発力による駆動力を利用しているの
で、開閉動作が高速になり、可動電極2が固定電極1に
衝突する際に大きな衝撃力を生じ、固定電極1側を強固
な構造とする必要があった。
【0011】また、開閉装置は高電圧路の開閉に使用さ
れるので、開極時の可動電極2及び固定電極1間の距離
が小さいとアーク発生による遮断不良や両電極1及び2
の損傷を引き起こす可能性があり、確実に電路遮断をす
るために両電極1及び2間の距離を大きくしなければな
らなかった。このことにより閉極動作時の可動電極2の
加速距離が大きくなり固定電極1側の構造に負担がかか
るという問題があった。
【0012】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、高電圧系統の遮断を確実に
行い、高速動作で、かつ、部品損傷が少なく信頼性の高
い開閉装置を得ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、上述
の課題を解決するための手段は次の通りである。
【0014】(1)電力供給回路を開閉する開閉装置に
おいて、接離自在な固定電極及び可動電極から構成され
るスイッチ部と、前記可動電極から延出した可動軸と、
前記可動軸をその軸心方向に駆動して前記スイッチ部を
開閉する電磁反発力を利用した操作機構とを有する開閉
ユニットを2つ備え、前記スイッチ部は、互いに電気的
に直列接続され、前記2つの開閉ユニットは、それぞれ
の前記可動軸を互いに一直線上に整列し、それぞれの前
記固定電極を背中合わせにして互いに対向させてほぼ同
時に開閉するようにしたことにより、開閉時に前記操作
機構から前記スイッチ部に作用する力が打ち消し合うも
のである。
【0015】(2)前記スイッチ部は、真空バルブであ
る。
【0016】(3)前記スイッチ部は、絶縁ガスを充填
した容器内に収納されている。
【0017】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この発明
の実施の形態1に係る開閉装置の構成を示す概略図であ
る。図1において、この開閉装置は、固定電極1及び可
動電極2から構成されるスイッチ部3と、可動電極2か
ら延出した可動軸5と、この可動軸5を軸心方向に駆動
してスイッチ部3を開閉する操作機構9とを有した開閉
ユニット30を2つ備え、それら2つの開閉ユニット3
0の固定電極1を導電性の固定ブロック35を介して背
中合わせに固定したものである。この背中合わせに固定
された固定電極1は2つの開閉ユニット30の可動軸5
と一直線上に整列され、2つの可動軸5に挟まれた状態
になっている。なお、2つの開閉ユニット30はそれぞ
れ30a、30bとし、この30a、30bは同一構成
なので、以後一方の開閉ユニットのみの構成を説明す
る。また、各開閉ユニット30a、30bの各構成要素
を特定するために、それぞれの構成要素の番号に符号
a、bを付することとする。
【0018】スイッチ部3は、固定電極1及び可動電極
2を有し、これら電極1及び2の接離によって電路の開
閉を行うが、これら両電極1及び2は消弧性を良くする
ために真空バルブ4に収納されている。
【0019】可動軸5は、可動電極2に操作機構9から
の駆動力を伝えるもので、この可動軸5の間に電気絶縁
性のある絶縁ロッド8が挿入されることにより、操作機
構9への電流の介入を防止している。よって、絶縁ロッ
ド8の可動電極2側が充電部6、操作機構9側が無充電
部7となっている。また、充電部6は可動軸5の軸方向
に沿って設けられた導電性で筒状の摺動接触子36を貫
通しており、この摺動接触子36に接触するように充電
部6に固着された導電性可動子37が設けられている。
この構造により、充電部6の移動とともに導電性可動子
37は摺動接触子36に常に接触状態で移動する。摺動
接触子36には導体棒38を介して端子27が電気的に
接続されており、外部の電路と接続できる構造となって
いる。
【0020】操作機構9は、可動軸5に駆動力を発生す
る駆動機構21と、開極状態又は閉極状態を保持する保
持機構22とを有しており、この操作機構9の中心を可
動軸5の無充電部7が貫通して、可動軸5は軸方向に往
復移動する構成となっている。また、この操作機構9は
機構支持枠34に覆われており、この機構支持枠34に
支持固定されている。
【0021】駆動機構21は、可動軸5の無充電部7に
固着された可動コイル10と、この可動コイル10のス
イッチ部3側に対向して設けられ、開極コイル固定板2
3に固定された開極用固定コイル11と、可動コイル1
0の保持機構22側に対向して設けられ、閉極コイル固
定板24に固定された閉極用固定コイル12とを備え、
開極コイル固定板23及び閉極コイル固定板24は機構
支持枠34に固定され、可動軸5の無充電部7にゆるく
貫通されているので、可動コイル10は電源25からの
通電によって開極用固定コイル11及び閉極用固定コイ
ル12の間を往復移動する構成となっている。
【0022】保持機構22は、操作機構9を貫通してい
る可動軸5の無充電部7に固着されるとともに機構支持
枠34に固定された接圧投入開放ばね13を有し、この
接圧投入開放ばね13は可動軸5の移動に伴って反転す
ることにより、付勢方向を反対方向に変化させる非線形
の性質を持った皿ばねである。
【0023】上述のような構成を有した開閉ユニット3
0a及び30bが対向して配置されているわけである
が、開閉ユニット30a及び30bのそれぞれの端子2
7a及び27bに外部電路を接続することにより、閉極
時の電路を形成することができる。即ち、端子27a及
び27bの間にスイッチ部3a及び3bが直列挿入さ
れ、端子27a及び27b間の電路をスイッチ部3a及
び3bで開閉する構成となっている。
【0024】また、それぞれの開閉ユニット30a及び
30bの閉極時の充電部分であるスイッチ部3、導電性
可動子37、摺動接触子36及び導体棒38はタンク2
6に収納されており、タンク26にはそれぞれの充電部
分が絶縁体を介して固定されている。さらに、このタン
ク26の内部に電気絶縁性及び消弧作用の高い六フッ化
硫黄ガス(SF6)を充満させ開閉装置の信頼性を高め
ている。
【0025】次に、開極動作について説明する。開閉ユ
ニット30a及び30bが両方とも閉極状態おいて、端
子27a及び27b間に電路が形成されているが、それ
ぞれの開閉ユニット30a及び30bの可動コイル10
a、開極用固定コイル11a及び可動コイル10b、開
極用固定コイル11bにそれぞれの電源25a及び25
bからパルス電流が流れると、電磁反発力の作用により
可動コイル10a、10bがそれぞれ開極用固定コイル
11a、11bから離れる方向に移動する。この時、電
源25a及び25bからは同時にパルス電流が流れるよ
うに制御されており、同時に可動コイル10a、10b
が互いに逆方向に移動する。この移動とともにそれぞれ
の可動コイル10a、10bに連動している可動電極2
a、2bが固定電極1a、1bをそれぞれ離れ、スイッ
チ部3a、3bは開極する。この動作に伴って、保持機
構22a、22bの接圧投入開放ばね13a、13bが
反転し付勢方向を変化させてそれぞれの開閉ユニット3
0a、30bの開極状態を保持する。
【0026】この時、開閉ユニット30a及び30bの
2つのスイッチ部3a及び3bによって電路は遮断され
るので、2箇所の遮断の相乗効果によりアーク発生距離
が短くなり、遮断が容易で、しかも確実になる。
【0027】次に、閉極動作について説明する。図1の
ような開極状態において、それぞれの開閉ユニット30
a及び30bの可動コイル10a、閉極用固定コイル1
1a及び10b、11bに電源25a、25bからパル
ス電流が流れると、電磁反発力の作用により可動コイル
10a、10bがそれぞれ閉極用固定コイル11a、1
1bから離れる方向に移動する。この時、電源25a及
び25bからは同時にパルス電流が流れるように制御さ
れており、同時に可動コイル10a、10bが互いに逆
方向に移動する。この移動とともにそれぞれの可動コイ
ル10a、10bに連動している可動電極2a、2bが
固定電極1a、1bに衝突する方向に移動して可動電極
2a、2bがほぼ同時に固定電極1a、1bに衝突し、
スイッチ部3a、3bは閉極する。この動作に伴って、
保持機構22a、22bの接圧投入開放ばね13a、1
3bが反転し付勢方向を変化させてそれぞれの開閉ユニ
ット30a、30bの閉極状態を保持する。
【0028】この閉極動作では、可動電極2a及び2b
が固定ブロック35を介して背中合わせに固定された固
定電極1a及び1bにほぼ同時に衝突するので、可動電
極2a及び2bの衝突による固定電極1a及び1bに発
生する抗力が打ち消し合い、固定電極1a及び1bは移
動しない。よって、各固定電極1a及び1bを支持する
支持部材を強固なものとする必要はなく、また閉極動作
に伴う衝撃力による損傷を防ぐことができる。なお、こ
の抗力を打ち消し合うことにより閉極動作に伴う損傷を
防止できるので、両可動電極2a及び2bの動作のズレ
により衝突するタイミングが異なっても抗力を打ち消し
合うことができる範囲内であれば、ほぼ同時であるとす
る。
【0029】なお、可動コイル10を導電性反発板とし
て、誘導電流による電磁反発力を発生させることによっ
ても同様の効果が得られる。
【0030】また、開閉動作のどちらか一方について電
磁反発力を用いた駆動方式であっても同様の効果が得ら
れるし、保持機構22をラッチ方式としてもよい。
【0031】また、タンク26内の六フッ化硫黄ガスに
代えて、その他の絶縁性媒体を用いても構わない。
【0032】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0033】(1)電力供給回路を開閉する開閉装置に
おいて、接離自在な固定電極及び可動電極から構成され
るスイッチ部と、前記可動電極から延出した可動軸と、
前記可動軸をその軸心方向に駆動して前記スイッチ部を
開閉する電磁反発力を利用した操作機構とを有する開閉
ユニットを2つ備え、前記スイッチ部は、互いに電気的
に直列接続され、前記2つの開閉ユニットは、それぞれ
の前記可動軸を互いに一直線上に整列し、それぞれの前
記固定電極を背中合わせにして互いに対向させてほぼ同
時に開閉するようにしたことにより、開閉時に前記操作
機構から前記スイッチ部に作用する力が打ち消し合うの
で、前記固定電極に加わる衝撃力を低減し、前記固定電
極やその支持部材の損傷を防止するとともに、応答速度
が速く、容易かつ確実に開閉する開閉装置が得られる。
【0034】(2)前記スイッチ部は、真空バルブであ
るので、耐電圧性能が向上することにより電極間距離を
短くして小型化し、保守点検を必要としない開閉装置が
得られる。
【0035】(3)前記スイッチ部は、絶縁ガスを充填
した容器内に収納されているので、小型化を可能にし、
信頼性の高い開閉装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る開閉装置の構
成を示す概略図である。
【図2】 従来の開閉装置の構成を示す閉極状態の概略
図である。
【図3】 従来の開閉装置の構成を示す開極状態の概略
図である。
【符号の説明】
1 固定電極、2 可動電極、3 スイッチ部、4 真
空バルブ、5 可動軸、8 絶縁ロッド、9 操作機
構、10 可動コイル、11 開極用固定コイル、12
閉極用固定コイル、13 接圧投入開放ばね、34
機構支持枠、35固定ロッド、36 摺動接触子、37
導電性可動子、38 導体棒、21駆動機構、22
保持機構、26 タンク、27 端子、30 開閉ユニ
ット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 敏恵 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 岸田 行盛 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 月間 満 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 佐藤 伸治 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 中山 靖 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 澤田 敦 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 小倉 健太郎 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5G028 AA01 AA05 DB01 DB09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力供給回路を開閉する開閉装置におい
    て、 接離自在な固定電極及び可動電極から構成されるスイッ
    チ部と、前記可動電極から延出した可動軸と、前記可動
    軸をその軸心方向に駆動して前記スイッチ部を開閉する
    電磁反発力を利用した操作機構とを有する開閉ユニット
    を2つ備え、 前記スイッチ部は、互いに電気的に直列接続され、 前記2つの開閉ユニットは、それぞれの前記可動軸を互
    いに一直線上に整列し、それぞれの前記固定電極を背中
    合わせにして互いに対向させてほぼ同時に開閉するよう
    にしたことにより、開閉時に前記操作機構から前記スイ
    ッチ部に作用する力が打ち消し合うことを特徴とする開
    閉装置。
  2. 【請求項2】 前記スイッチ部は、真空バルブであるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の開閉装置。
  3. 【請求項3】 前記スイッチ部は、絶縁ガスを充填した
    容器内に収納されていることを特徴とする請求項1又は
    請求項2に記載の開閉装置。
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