JP2002124158A - 開閉装置 - Google Patents

開閉装置

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JP2002124158A
JP2002124158A JP2000315185A JP2000315185A JP2002124158A JP 2002124158 A JP2002124158 A JP 2002124158A JP 2000315185 A JP2000315185 A JP 2000315185A JP 2000315185 A JP2000315185 A JP 2000315185A JP 2002124158 A JP2002124158 A JP 2002124158A
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coils
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JP2000315185A
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Toshie Takeuchi
敏恵 竹内
Toyomi Oshige
豊実 大重
Hiroyuki Sasao
博之 笹尾
Hiroyuki Akita
裕之 秋田
Yukimori Kishida
行盛 岸田
Mitsuru Tsukima
満 月間
Kenichi Koyama
健一 小山
Toshiyuki Yoshizawa
敏行 吉澤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H33/285—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electro-dynamic repulsion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements

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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 応答速度を高くし、高速で確実な開閉動作を
するとともにコイル剛性を高めて信頼性の高い開閉装置
を得る。 【解決手段】 開極用可動コイル１０ａ及び閉極用可動
コイル１０ｂが介挿板２０を介して固着されており、そ
れぞれの可動コイルに対向して開極用固定コイル１１及
び閉極用固定コイル１２を配置することにより、各可動
コイルの剛性を高めてコイル損傷を少なくし、また、可
動コイル１０ａ及び固定コイル１１によるコイル対の電
磁力と可動コイル１０ｂ及び固定コイル１２によるコイ
ル対の電磁力とを同時にあるいは個別に発生することが
できるように構成された制御回路を持ち、電磁力のアッ
プが図れ、高速でかつ確実な開閉動作を得ることができ
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２４（ａ）および図２４（ｂ）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
において、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、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、この操作機構９を駆動し制御
する制御回路３０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１２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。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。また、接圧投入開放ばね１９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。
【０００６】また、図２５は、制御回路３０の結線の一
例を示した図である。図２５において、制御回路３０
は、開極のための開極電力貯蔵器３１ａと、閉極のため
の閉極電力貯蔵器３１ｂと、半導体素子からなる開極す
るための開極スイッチ３２ａと、同じく半導体素子から
なる閉極するための閉極スイッチ３２ｂと、開極用固定
コイル１１及び可動コイル１０の間を接続する開極ダイ
オード３３ａと、閉極用固定コイル１２及び可動コイル
１０の間を接続する閉極ダイオード３３ｂと、開極用固
定コイル１１、可動コイル１０及び閉極用固定コイル１
２にそれぞれ並列に接続され、それぞれのコイルに蓄積
された電磁エネルギーを放出するダイオードＤ１、Ｄ
２、Ｄ３とを備えている。開閉装置の使用時には電力貯
蔵器３１ａ及び３１ｂに電力供給するためにＤＣ電源３
４を図示のように接続する。
【０００７】次に、開極動作について説明する。図２４
（ａ）において、閉極状態に於いて図２５の開極スイッ
チ３２ａをオンすると、開極電力貯蔵器３１ａから開極
スイッチ３２ａを通ってパルス電流が開極用固定コイル
１１に流れ、磁界が発生する。同時に、開極ダイオード
３３ａを通って可動コイル１０にもパルス電流が流れ、
可動コイルには開極用固定コイル１１に発生した磁界と
逆方向の磁界が発生する。従って、これら２つのコイル
間にそれぞれのコイルが発生した磁界の相互作用によっ
て反発力が発生し、可動コイル１０は紙面下向きの方向
に引き下げられ、それとともに図２４（ａ）における可
動コイル１０に固定された可動軸５も引き下げられ、ス
イッチ部３が開極する。
【０００８】ここで、パルス電流の供給がなくなると、
開極用固定コイル１１及び可動コイル１０に蓄積された
電磁エネルギーはそれぞれダイオードＤ１及びＤ２を通
してそれぞれのコイル１１及び１０を循環し徐々に減衰
する。
【０００９】閉極用固定コイル１２にはこの時閉極ダイ
オード３３ｂによりパルス電流が流れ込まないので、磁
界が発生しない。
【００１０】次に、閉極動作について説明する。図２４
（ｂ）に示す開極状態に於いて図２５の閉極スイッチ３
２ｂをオンすると、閉極電力貯蔵器３１ｂから閉極スイ
ッチ３２ｂを通ってパルス電流が閉極用固定コイル１２
に流れ、磁界が発生する。同時に、閉極ダイオード３３
ｂを通って可動コイル１０にもパルス電流が流れ、可動
コイル１０には閉極用固定コイル１２に発生した磁界と
逆方向の磁界が発生する。従って、これら２つのコイル
間にそれぞれのコイルが発生した磁界の相互作用によっ
て反発力が発生し、可動コイル１０は紙面上向きの方向
に引き上げられ、それとともに図２４（ｂ）における可
動コイル１０に固定された可動軸５も引き上げられ、ス
イッチ部３が閉極する。
【００１１】開極動作と同様の作用により、パルス電流
の供給がなくなると、閉極用固定コイル１２及び可動コ
イル１０に蓄積された電磁エネルギーはそれぞれダイオ
ードＤ３及びＤ２を通してそれぞれのコイル１１及び１
０を循環し徐々に減衰する。
【００１２】
【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、コイル同士の電磁反発作用によって開閉動作
を行っているため動作速度が速く、この動作によるコイ
ル同士の衝突により可動コイル及び各固定コイルに大き
な衝撃力が生じるため、コイルの固定部分が損傷すると
いう問題があった。
【００１３】また、従来では開極動作及び閉極動作の両
方に１つの可動コイルがかかわっており、また電磁反発
力のみの駆動では動作速度に限界があるため、速度アッ
プや制御変更の要請に対して対応しづらいという問題点
もあった。
【００１４】そこで、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、コイルの損傷を防止す
るとともに、速度アップをして応答性を良くし、より信
頼性の高い制御により安定性のある開閉装置を得ること
を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】（１）この発明に係る開
閉装置は、可動電極を含んで開閉可能なスイッチ部と、
前記可動電極から延出する可動軸と、電源により附勢さ
れて電磁反発力により前記可動軸を移動させて前記スイ
ッチ部を開閉させる固定コイルおよび可動コイルからな
るコイル対を有する操作機構と、前記固定コイルおよび
前記可動コイルに流れる電流を制御して前記スイッチ部
の開閉を制御する制御手段とを備え、前記操作機構の前
記コイル対は２対あって、それぞれ２つずつある前記固
定コイルおよび前記可動コイルのうちの一方のコイルが
２つ共他方のコイルの間に設けられている。
【００１６】（２）また、前記２対のコイル対は、前記
可動コイル同士が支持板を介して背中合わせに連結され
て前記支持板と共に前記可動軸に固定されており、前記
可動コイルは前記固定コイルによって挟まれるように構
成されたものである。
【００１７】（３）また、前記２対のコイル対は、前記
可動コイル同士が支持板を介して背中合わせに連結され
て前記可動軸に固定された外周枠に前記支持板と共に固
定されており、前記可動コイルは前記固定コイルによっ
て挟まれるように構成されたものである。
【００１８】（４）また、前記２対のコイル対は、前記
固定コイル同士が支持板を介して背中合わせに連結され
ており、前記固定コイルは前記可動軸に固定された前記
可動コイルによって挟まれるように構成されたものであ
る。
【００１９】（５）また、前記制御手段は、前記２対の
コイル対のうち一方のコイル対のみに通電して、他方の
コイル対には通電せず、前記固定コイル及び前記可動コ
イルが互いに反発する方向に電磁力を作用させることに
より前記スイッチ部を開閉させるように構成されたもの
である。
【００２０】（６）また、前記制御手段は、前記２対の
コイル対のうち一方のコイル対に前記固定コイル及び前
記可動コイルが互いに反発する方向に電磁力を作用させ
るように通電し、同時に他方のコイル対に前記固定コイ
ル及び前記可動コイルが互いに吸引される方向に電磁力
を作用させるように通電して、前記スイッチ部を開閉さ
せるように構成されたものである。
【００２１】（７）また、前記制御手段は、前記２対の
コイル対のうち一方のコイル対に前記固定コイル及び前
記可動コイルが互いに反発する方向に電磁力を作用させ
るように通電した後、他方のコイル対に前記固定コイル
及び前記可動コイルが互いに吸引される方向に電磁力を
作用させるように通電して、前記スイッチ部を開閉させ
るように構成されたものである。
【００２２】（８）更に、前記制御手段は、前記他方の
コイル対の前記可動コイルが前記固定コイルに接近した
ときに、前記可動コイル及び前記固定コイルが互いに反
発する方向に電磁力を作用させるように通電して、前記
スイッチ部を開閉させるよう構成されたものである。
【００２３】
【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に係る開閉装置を示す構成図である。図に
おいて、開閉装置の外板である固定板１６に固定された
固定電極１は、この固定電極１に対向する可動電極２と
開極又は閉極できるようになっており、スイッチ部３を
構成している。このスイッチ部３は開極又は閉極の消弧
性をよくするため真空バルブに収納されている。固定電
極１及び可動電極２にはそれぞれ固定側端子１４及び可
動側端子１５が設けられ、電路とスイッチ部３との接続
を可能としている。可動電極２には可動軸５が取り付け
られており、可動軸５は外部との絶縁を保つため間に絶
縁ロッド８が挿入され、そのスイッチ部３側が充電部
６、その反対側が無充電部７となっている。可動軸５は
また軸方向に垂直に介挿板２０が固定され、その両面に
開極用可動コイル１０ａ及び閉極用可動コイル１０ｂが
固定されている。これら可動コイル１０ａ及び１０ｂは
剛性を上げるため、可動軸５にも固定されている。開極
用可動コイル１０ａに対向して開極用固定コイル１１が
開極コイル固定板１７に固定されており、この開極用固
定コイル１１と開極用可動コイル１０ａとから磁界が発
生し相互に作用する。また、閉極用可動コイル１０ｂに
対向して閉極用固定コイル１２が閉極コイル固定板１８
に固定されており、同様に閉極用固定コイル１２と閉極
用可動コイル１０ｂとが相互に作用する。可動軸５はま
た開閉装置の閉極又は開極を保持する接圧投入開放ばね
１３にも接続されており、接圧投入開放ばね１３はばね
固定板１９に固定されることにより、開極状態又は閉極
状態を保持する。
【００２４】また図２は、図１における開極用可動コイ
ル１０ａ、閉極用可動コイル１０ｂ、開極用固定コイル
１１、閉極用固定コイル１２及びこれらにパルス電流を
供給する電源の結線の一例を示した図である。図２にお
いて、制御回路４０は、開極のための開極電力貯蔵器４
１ａと、閉極のための閉極電力貯蔵器４１ｂと、半導体
素子からなる開極するための開極スイッチ４２ａと、同
じく半導体素子からなる閉極するための閉極スイッチ４
２ｂと、開極用固定コイル１１、可動コイル１０ａ、１
０ｂ及び閉極用固定コイル１２に並列に接続され、それ
ぞれのコイルに蓄積された電磁エネルギーを放出するダ
イオード４３ａ、４３ｂとを備えている。開閉装置の使
用状態においては、電力貯蔵器４１ａ及び４１ｂに電力
供給するためのＤＣ電源３４を図２に示すように接続し
て用いる。
【００２５】以上のように、この発明の開閉装置は可動
電極２を含んで開閉可能なスイッチ部３と、可動電極２
から延出した可動軸５と、図２に示す電源３４により附
勢されて電磁反発力により可動軸５を移動させてスイッ
チ部３を開閉させる固定コイル１１および可動コイル１
０ａで構成された第１のコイル対４５ａならびに固定コ
イル１２および可動コイル１０ｂで構成された第２のコ
イル対４５ｂを有する操作機構４６と、２対の固定コイ
ル１１、１２および可動コイル１０ａ、１０ｂに流れる
電流を制御してスイッチ部３の開閉を制御する制御回路
４０とを備えている。
【００２６】操作機構４６のコイル対４５ａおよび４５
ｂと２対あって、それぞれ２つずつある固定コイル１
１、１２および可動コイル１０ａ、１０ｂのうちの一方
のコイル（図示の例では可動コイル１０ａ、１０ｂ）が
２つ共、他方のコイル（図示の例では固定コイル１１、
１２）の間に設けられている。また、２対のコイル対４
５ａ、４５ｂは、可動コイル１０ａ、１０ｂ同士が支持
板即ち介挿板１６を介して背中合わせに連結されて支持
板１６と共に可動軸５に固定されており、可動コイル１
０ａ、１０ｂは固定コイル１１、１２によって挟まれる
ように構成されている。
【００２７】次に、実施の形態１に係る開閉装置の開極
動作について説明する。図３（ａ）における閉極状態で
あって、開極スイッチ４２ａをオンすると、図４に示す
ように開極電力貯蔵器４１ａから開極スイッチ４２ａを
通ってパルス電流が開極用固定コイル１１に流れ、磁界
が発生する。同時に、開極スイッチ４２ａを通って可動
コイル１０ａにもパルス電流が流れ、可動コイル１０ａ
には開極用固定コイル１１に発生した磁界と逆方向の磁
界が発生する。従って、これら２つのコイル間にそれぞ
れのコイルが発生した磁界の相互作用によって反発力が
発生し、可動コイル１０ａは紙面下向きの方向に引き下
げられ、それとともに図１における可動コイル１０ａに
固定された可動軸５も引き下げられ、スイッチ部３が開
極する。
【００２８】ここで、パルス電流の供給がなくなると、
開極用固定コイル１１及び可動コイル１０ａに蓄積され
た電磁エネルギーはそれぞれダイオード４３ａを通して
それぞれのコイル１１及び１０ａを循環し徐々に減衰す
る。
【００２９】次に、閉極動作について説明する。図３
（ｂ）における開極状態であって、閉極スイッチ４２ｂ
をオンすると、図５に示すように閉極電力貯蔵器４１ｂ
から閉極スイッチ４２ｂを通ってパルス電流が閉極用固
定コイル１２に流れ、磁界が発生する。同時に、閉極ス
イッチ４２ｂを通って可動コイル１０ｂにもパルス電流
が流れ、可動コイル１０ｂには閉極用固定コイル１２に
発生した磁界と逆方向の磁界が発生する。従って、これ
ら２つのコイル間にそれぞれのコイルが発生した磁界の
相互作用によって反発力が発生し、可動コイル１０ｂは
紙面上向きの方向に引き上げられ、それとともに図１に
おける可動コイル１０ｂに固定された可動軸５も引き上
げられ、スイッチ部３が閉極する。
【００３０】ここで、開極動作と同様の作用により、パ
ルス電流の供給がなくなると、閉極用固定コイル１２及
び可動コイル１０ｂに蓄積された電磁エネルギーはそれ
ぞれダイオード４３ｂを通してそれぞれのコイル１２及
び１０ｂを循環し徐々に減衰する。
【００３１】従って、可動コイル１０ａ及び１０ｂは介
挿板２０によって強固に固定されているので、電磁反発
による大きな衝撃にも耐えることができる。また、開極
動作及び閉極動作に関係しているコイルが区分されてい
るので、例えばコイルが損傷を受けた場合には別のコイ
ル対によって対処できる。更に、介挿板２０により固定
コイルと可動コイルの対向面に補強部材を設ける必要が
少なくなるので、固定コイル及び可動コイルの中心間距
離を小さくでき、電磁反発力が従来の技術に比べて大き
くなる。
【００３２】このように、この実施形態による制御回路
４０は、２対のコイル対１０ａ、１１および１０ｂ、１
２のうち一方のコイル対（例えば１０ａ、１１）のみに
通電して、他方のコイル対（例えば１０ｂ、１２）には
通電せず、固定コイル（例えば１１）及び可動コイル
（例えば１０ａ）が互いに反発する方向に電磁力を作用
させ、もってスイッチ部３を開閉させるように構成され
ている。
【００３３】実施の形態２．図６は、実施の形態２に係
る開閉装置の構成を示す概略図である。図６において、
可動軸５には開極用可動コイル１０ａ、閉極用可動コイ
ル１０ｂ及びこれらの可動コイル１０ａ、１０ｂが固定
された介挿板２０の両側面に固着された外枠５０が開極
用固定コイル１１を覆うように固定されており、可動コ
イル１０ａ、１０ｂ及び外枠５０は可動軸５と共に軸方
向に開極用固定コイル１１及び閉極用固定コイル１２の
間を往復移動するように構成されている。また、他の構
成は実施の形態１と同様である。また、制御回路４０も
実施の形態１と同様に構成され、開極及び閉極の両動作
も実施の形態１と同様に行われる。
【００３４】以上の説明から明らかな通り、この実施形
態に於いては２対のコイル対をなすコイル１０ａ、１１
と１０ｂ、１２とは、可動コイル１０ａ、１０ｂ同士が
支持板である介挿板２０を介して背中合わせに連結され
て可動軸５に固定された外周枠即ち外枠５０に介挿板２
０と共に固定されており、また可動コイル１０ａ、１０
ｂは固定コイル１１、１２によって挟まれるように構成
されている。
【００３５】この構成によれば、実施の形態１と同様な
効果があり、また外枠５０によって可動コイル１０ａ及
び１０ｂが固定されているので、可動コイル１０ａ、１
０ｂの両側で支持されて応力分布を平滑化し、可動コイ
ル１０ａ、１０ｂは広面積で衝撃を受けることができ
る。
【００３６】実施の形態３．図７は、実施の形態３に係
る開閉装置の構成を示す概略図である。図７において、
開極用固定コイル１１及び閉極用固定コイル１２は介挿
板２０に固着されており、これら固定コイル１１、１２
及び介挿板２０は開閉装置の外枠支持部材５１に固着さ
れている。開極用固定コイル１１及び閉極用固定コイル
１２はそれぞれ開極用可動コイル１０ａ及び閉極用可動
コイル１０ｂと対向して配置されており、これら可動コ
イル１０ａ、１０ｂに挟まれるように構成されている。
可動コイル１０ａ及び１０ｂはそれぞれ可動軸５に固着
されており、可動軸５の移動に伴って可動コイル１０
ａ、１０ｂも移動する。なお、他の構成は実施の形態１
と同様である。また、制御回路４０も実施の形態１と同
様に構成され、開極及び閉極の両動作も実施の形態１と
同様に行われる。
【００３７】この実施形態によれば、２対のコイル対を
なすコイル１０ａ、１１と１０ｂ、１２とは、固定コイ
ル１１、１２同士が支持板である介挿板２０を介して背
中合わせに連結されており、固定コイル１１、１２は可
動軸５に固定された可動コイル１０ａ、１０ｂによって
挟まれるように構成されている。
【００３８】この構成によれば、実施の形態１と同様な
効果があり、また可動コイル１０ａ及び１０ｂは固定コ
イル１１、１２を挟むように構成されているので、可動
コイルの固定コイル側と反対側の面は電磁反発に何ら影
響を及ぼさず、ある程度の空間があるので、この面に補
強材料を設けて補強することにより電磁反発力を保持し
たままコイル剛性を高めることができる。
【００３９】実施の形態４．図８（ａ）および図８
（ｂ）は、実施の形態１に係る開閉装置と同様の構成の
開閉装置に於いて、開閉動作時に各コイルに流す電流の
方向を示す概念図であり、図８（ａ）は開極動作時の電
流方向、図８（ｂ）は閉極動作時の電流方向を示す図で
ある。図８（ａ）および図８（ｂ）の構成は実施の形態
１で説明したものと同様である。また、図９はこの実施
の形態に係る開閉装置の制御回路６０を示す図であり、
図８（ａ）および図８（ｂ）における開極用固定コイル
１１及び閉極用固定コイル１２の電流の方向を反転でき
るように各固定コイルの直前に切り替えスイッチ６１、
６２が設けられている。また、図１０は実施の形態４に
係る開閉装置の開極動作時における各コイルに流れる電
流値の時間的変化を示すグラフである。
【００４０】この実施の形態に係る開閉装置を閉極状態
から開極動作させるためには、図８（ａ）における閉極
状態において、図９に示す切り替えスイッチ６１を点線
状態に、切り替えスイッチ６２を実線状態に切り替え
て、開極スイッチ４２ａ及び閉極スイッチ４２ｂを同時
にオンする。そうすると開極用固定コイル１１、開極用
可動コイル１０ａ、閉極用固定コイル１０ｂ及び閉極用
固定コイル１２に同時に図１０に示すようなパルス電流
が流れ、開極用固定コイル１１及び開極用可動コイル１
０ａは互いに電磁反発力を発生し、閉極用固定コイル１
２及び閉極用可動コイル１０ｂは互いに電磁吸引力を発
生する。これら電磁反発力及び電磁吸引力により各可動
コイル１０ａ及び１０ｂは紙面下方に引き下げられ、そ
れとともに可動軸５も下方に移動し、スイッチ部３は開
極する。
【００４１】閉極動作を行うためには、図８（ｂ）にお
ける開極状態に於いて、図９における切り替えスイッチ
６１を実線状態に、切り替えスイッチ６２を点線状態に
して開極動作と逆の作用を起こすことにより、閉極動作
を行いスイッチ部３は閉極する。
【００４２】このように、この実施形態による制御回路
４０は、２対のコイル対１０ａ、１１および１０ｂ、１
２のうち一方のコイル対（例えば１０ａ、１１）には、
固定コイル（例えば１１）及び可動コイル（例えば１０
ａ）が互いに反発する方向に電磁力が作用するように通
電し、同時に他方のコイル対（例えば１０ｂ、１２）に
は、固定コイル（例えば１２）及び可動コイル（例えば
１０ｂ）が互いに吸引される方向に電磁力が作用するよ
うに通電して、もってスイッチ部３を開閉させるように
構成されている。
【００４３】従って、開極及び閉極動作のいずれもが電
磁反発力による作用だけでなく電磁吸引力による作用も
加わるので、動作を高速かつ確実に行うことができる。
【００４４】実施の形態５．図１１乃至図１３は、実施
の形態５に係る開閉装置の開極動作時の各コイルに流れ
る電流方向を示す概念図であり、図１１は開極動作開始
時の電流方向、図１２は開極動作開始後で動作完了まで
の電流方向、図１３は開極動作完了時の電流方向を示す
図である。図１１乃至図１３の開閉装置自体の構成は実
施の形態１と同様であり、制御手段は図９における実施
の形態４の制御回路６０と同様で良く似ているが、閉極
スイッチ４２ｂは開極用可動コイル１０ａが開極用固定
コイル１１から離れ、閉極用可動コイル１０ｂが閉極用
固定コイル１２に接しない程度の位置にあるときに作動
するセンサＡ（図示しない）の作動によってオンするよ
うに構成されている。同様に閉極動作において、開極ス
イッチ４２ａは閉極用可動コイル１０ｂが閉極用固定コ
イル１２から離れ、開極用可動コイル１０ａが開極用固
定コイル１１に接しない程度の位置にあるときに作動す
るセンサＢ（図示しない）の作動によってオンするよう
になっている。また、図１４は実施の形態５に係る開閉
装置の開極動作時における各コイルに流れる電流値の時
間的変化を示すグラフである。
【００４５】次に、実施の形態５に係る開閉装置を開極
動作させるためには、図１１における閉極状態であっ
て、図９の切り替えスイッチ６１を点線状態に、切り替
えスイッチ６２を実線状態にした後、開極スイッチ４２
ａをオンすると、開極用固定コイル１１及び開極用可動
コイル１０ａにパルス電流が流れ、互いのコイルに電磁
反発力が発生する。この電磁反発力によって紙面下向き
に引き下げられた開極用可動コイル１０ａがセンサＡの
位置に来ると、センサＡの作動により閉極スイッチ４２
ｂがオンし、図１２に示すように閉極用固定コイル１２
及び閉極用可動コイル１０ｂにパルス電流が流れ、互い
に電磁吸引力を発生する。その後、図１２に示すように
開極用コイルの電磁反発力は減衰し、図１３のように閉
極用コイルの電磁吸引力により開極動作が完了する。
【００４６】次に、閉極動作について説明する。図９に
おける切り替えスイッチ６１を実線状態に、切り替えス
イッチ６２を点線状態にした後、閉極スイッチ４２ｂを
オンすると、閉極用固定コイル１２及び閉極用可動コイ
ル１０ｂにパルス電流が流れ、互いのコイルに電磁反発
力が発生する。この電磁反発力によって紙面上向きに引
き上げられた閉極用可動コイル１０ｂがセンサＢの位置
に来ると、センサＢの作動により開極スイッチ４２ａが
オンし、開極用固定コイル１１及び開極用可動コイル１
０ａにパルス電流が流れ、互いに電磁吸引力を発生す
る。その後、閉極用コイルの電磁反発力は減衰し、開極
用コイルの電磁吸引力により閉極動作が完了する。
【００４７】このように制御手段である制御回路６０
は、２対のコイル対１０ａ、１１および１０ｂ、１２の
うち一方のコイル対（例えば可動コイル１０ａ、固定コ
イル１１）に固定コイル（例えば１１）及び可動コイル
（例えば１０ａ）が互いに反発する方向に電磁力を作用
させるように通電し、可動コイル１０ａの移動をセンサ
Ａ（図示してない）で検出した後、他方のコイル対（例
えば可動コイル１０ｂ、固定コイル１２）に固定コイル
（例えば１２）及び可動コイル（例えば１０ｂ）が互い
に吸引される方向に電磁力を作用させるように通電し
て、スイッチ部を開閉させるように構成されている。
【００４８】従って、電磁反発力及び電磁吸引力が影響
を及ぼす範囲内にコイルがあるときにそれぞれの電磁力
が働くので、効率良くコイルに電磁力を与えることがで
き、確実な動作が可能となる。なお、センサＡ及びＢの
作動による閉極スイッチ４２ｂ及び開極スイッチ４２ａ
のオン動作は、センサに限らず例えば時間的変化やコイ
ル内の電流減衰の程度によりオン動作することとしても
構わない。
【００４９】実施の形態６．図１５乃至図１７は、実施
の形態６に係る開閉装置の開極動作時の各コイルに流れ
る電流方向を示す概念図であり、図１５は開極動作開始
時の電流方向、図１６は開極動作開始後で動作完了まで
の電流方向、図１７は開極動作完了寸前の電流方向を示
す図である。図１５乃至図１７の開閉装置自体の構成は
実施の形態１のものと良く似ているが、動作制御は図２
における実施の形態１の制御回路４０と同様であるが、
実施の形態５と同じくセンサＡ及びＢ（図示してない）
が設けられている。
【００５０】即ち、図１５における閉極状態において、
開極スイッチ４２ａをオンすると、開極用固定コイル１
１及び開極用可動コイル１０ａにパルス電流が流れ、互
いに反発する電磁反発力が発生する。この電磁反発力に
より引き下げられた開極用可動コイル１０ａがセンサＡ
に達すると閉極スイッチ４２ｂがオンし、図１７に示す
ように閉極用固定コイル１２及び閉極用可動コイル１０
ｂにパルス電流が流れ、電磁反発力が発生する。この電
磁反発力は高速で移動する可動コイルにブレーキをかけ
る役目を果たし、各コイルの衝撃による損傷を防止す
る。ここで、閉極電力貯蔵器４１ｂにチャージする電圧
値を小さくすることでブレーキをかける役目の電磁反発
力によるはねかえりを防止し、再閉極することを防ぐこ
とができる。
【００５１】閉極動作も閉極スイッチ４２ｂをオンし
て、開極動作に対応する閉極要素の同様の動作により閉
極することができ、各コイルの損傷を防止することがで
きる。
【００５２】このように制御手段である制御回路６０
は、２対のコイル対１０ａ、１１および１０ｂ、１２の
うち一方のコイル対（例えば可動コイル１０ａ、固定コ
イル１１）に固定コイル（例えば１１）及び可動コイル
（例えば１０ａ）が互いに反発する方向に電磁力を作用
させるように通電し、可動コイル１０ａが固定コイルに
接近したときに、他方のコイル対（例えば可動コイル１
０ｂ、固定コイル１２）に固定コイル（例えば１２）及
び可動コイル（例えば１０ｂ）が互いに反発する方向に
電磁力を作用させるように通電して、スイッチ部を開閉
させるように構成されている。
【００５３】なお、ブレーキをかける役目の電磁反発力
を発生させるパルス電流供給は、各電力貯蔵器自体の容
量を小さくすることによって発生電流値を小さくしても
構わない。
【００５４】また、センサＡ及びＢの作動による閉極ス
イッチ４２ｂ及び開極スイッチ４２ａのオン動作は、セ
ンサに限らず例えば時間的変化やコイル内の電流減衰の
程度によりオン動作することとしても構わない。
【００５５】実施の形態７．図１９乃至図２２は、実施
の形態７に係る開閉装置の開極動作時の各コイルに流れ
る電流方向を示す概念図であり、図１９は開極動作開始
時の電流方向を示し、図２０は開極動作開始後の電流方
向を示し、図２１は開極動作完了前の電流方向を示し、
図２２は開極動作完了寸前の電流方向を示す図である。
図１９乃至図２２の開閉装置自体の構成は実施の形態１
のものと同様となっている。しかしながら、動作制御は
図９における実施の形態４の制御回路６０と同様である
が、実施の形態５と同様のセンサＡ及びＢが設けられて
いる他に、更に開極動作完了寸前に切り替えスイッチ６
２を切り替えるセンサＣ（図示しない）、閉極動作完了
寸前に切り替えスイッチ６１を切り替えるセンサＤ（図
示しない）が設けられている。
【００５６】次に、開極動作について説明する。図１９
における閉極状態に於いて、開極スイッチ４２ａをオン
すると、開極用固定コイル１１及び開極用可動コイル１
０ａに互いに反発する電磁反発力が発生する。この反発
力により開極用可動コイル１０ａは紙面下方に引き下げ
られる。この可動コイル１０ａがセンサＡに達したとき
に閉極スイッチ４２ｂがオンし、図２０に示すように閉
極用固定コイル１２及び閉極用可動コイル１０ｂに互い
に吸引する電磁吸引力が発生する。この電磁吸引力は図
２１に示すように開極完了寸前まで発生し、その後セン
サＣの作動により切り替えスイッチ６２を切り替えて、
この電磁吸引力が図２２に示すように電磁反発力に反転
する。
【００５７】閉極動作も閉極用スイッチ４２ｂをオンし
て、センサＢ及びセンサＤを作動させ、開極動作に対応
する閉極要素の同様の動作により閉極動作を行うことが
できる。
【００５８】このように制御手段である制御回路６０
は、２対のコイル対１０ａ、１１および１０ｂ、１２の
うち他方のコイル対（例えば可動コイル１０ｂ、固定コ
イル１２）の可動コイル（例えば１０ｂ）が固定コイル
（例えば１２）に接近したときに、これらの可動コイル
（例えば１０ｂ）および固定コイル（例えば１２）が互
いに反発する方向に電磁力を作用させるように通電し、
スイッチ部を開閉させるように構成されている。
【００５９】従って、開極動作及び閉極動作は電磁反発
力と電磁吸引力の合力によって行うことができ、高速か
つ応答性の良い動作となるとともに、コイル同士の衝突
寸前に電磁反発力をかけることにより、コイルへの衝撃
が緩和されコイル損傷を起こしにくくなる。
【００６０】なお、センサＡ及びＢの作動による閉極ス
イッチ４２ｂ及び開極スイッチ４２ａのオン動作、セン
サＣ及びＤの作動による切り替えスイッチ６２及び６１
の切り替え動作は、センサに限らず例えば時間的変化や
コイル内の電流減衰の程度によりオン動作及び切り替え
動作することとしても構わない。
【００６１】また、上記実施の形態４乃至７の開閉装置
自体の構造は実施の形態１の開閉装置自体の構造に限定
されず、例えば実施の形態２及び３の開閉装置自体の構
造ののでであってもよい。
【００６２】また、上述の各実施の形態では、切り替え
スイッチ６１及び６２は有接点スイッチが用いられてい
るが、これに限定されるものではなく、無接点スイッチ
でもスイッチ切り替えができるものであれば構わない。
【００６３】また、上記各実施の形態では、各コイルの
内側に鉄心を配置することにより磁束を集結させて効率
を高めるようにすることもできる。
【００６４】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、この発明
の効果は次の通りである。 （１）開閉装置は、可動電極を含んで開閉可能なスイッ
チ部と、前記可動電極から延出する可動軸と、電源によ
り附勢されて電磁反発力により前記可動軸を移動させて
前記スイッチ部を開閉させる固定コイルおよび可動コイ
ルからなるコイル対を有する操作機構と、前記固定コイ
ルおよび前記可動コイルに流れる電流を制御して前記ス
イッチ部の開閉を制御する制御手段とを備え、前記操作
機構の前記コイル対は２対あって、それぞれ２つずつあ
る前記固定コイルおよび前記可動コイルのうちの一方の
コイルが２つ共他方のコイルの間に設けられているの
で、開極動作及び閉極動作を個別のコイル対で制御して
２対のコイル対で発生する電磁力を有効に利用すること
により、大きな駆動力を発生することができる。
【００６５】（２）前記２対のコイル対は、前記可動コ
イル同士が支持板を介して背中合わせに連結されて前記
支持板と共に前記可動軸に固定されており、前記可動コ
イルは前記固定コイルによって挟まれるように構成され
ているので、可動コイルの高速移動による可動コイルに
及ぼす衝撃力を板で支持して可動コイルの剛性を高める
ことができ、信頼性の高い開閉装置を得ることができ
る。
【００６６】（３）前記２対のコイル対は、前記可動コ
イル同士が支持板を介して背中合わせに連結されて前記
可動軸に固定された外周枠に前記支持板と共に固定され
ており、前記可動コイルは前記固定コイルによって挟ま
れるように構成されているので、外周枠の広い面積で支
持されて衝撃力を分散することができ、前記可動コイル
の剛性を高めることができる。
【００６７】（４）前記２対のコイル対は、前記固定コ
イル同士が支持板を介して背中合わせに連結されてお
り、前記固定コイルは前記可動軸に固定された前記可動
コイルによって挟まれるように構成されているので、可
動コイルの固定コイルに対向する面と反対側の面に補強
部材を設けることができコイル中心間距離を保って電磁
力を低減せずに前記可動コイルの剛性を高めることがで
きる。
【００６８】（５）前記制御手段は、前記２対のコイル
対のうち一方のコイル対のみに通電して、他方のコイル
対には通電せず、前記固定コイル及び前記可動コイルが
互いに反発する方向に電磁力を作用させることにより前
記スイッチ部を開閉させるように構成されているので、
応答速度の良い開閉動作を得ることができる。
【００６９】（６）前記制御手段は、前記２対のコイル
対のうち一方のコイル対に前記固定コイル及び前記可動
コイルが互いに反発する方向に電磁力を作用させるよう
に通電し、同時に他方のコイル対に前記固定コイル及び
前記可動コイルが互いに吸引される方向に電磁力を作用
させるように通電して、前記スイッチ部を開閉させるよ
うに構成されているので、２対のコイル対の両方のコイ
ル対に発生する電磁力を同時に利用でき、応答速度が良
くなり、確実に開極又は閉極することができる。
【００７０】（７）前記制御手段は、前記２対のコイル
対のうち一方のコイル対に前記固定コイル及び前記可動
コイルが互いに反発する方向に電磁力を作用させるよう
に通電した後、他方のコイル対に前記固定コイル及び前
記可動コイルが互いに吸引される方向に電磁力を作用さ
せるように通電して、前記スイッチ部を開閉させるよう
に構成されているので、コイル対で発生した電磁力が効
果的に影響を及ぼす範囲内で各コイル対に電磁力を発生
でき、効率良くしかも確実に開極又は閉極することがで
きる。
【００７１】（８）前記制御手段は、前記他方のコイル
対の前記可動コイルが前記固定コイルに接近したとき
に、前記可動コイル及び前記固定コイルが互いに反発す
る方向に電磁力を作用させるように通電して、前記スイ
ッチ部を開閉させるよう構成されているので、高速で移
動する前記可動コイルに及ぼす衝撃力を緩和することが
でき、可動コイルの損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る開閉装置を示
す概略構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る開閉装置の制
御回路の結線図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る開閉装置の開
閉動作を説明する概略図であり、図３（ａ）は開極動作
を説明する図、図３（ｂ）は閉極動作を説明する図であ
る。
【図４】 この発明の実施の形態１に係る開閉装置の開
極動作時における各コイルに流れるパルス電流の時間的
変化を示すグラフである。
【図５】 この発明の実施の形態１に係る開閉装置の閉
極動作時における各コイルに流れるパルス電流の時間的
変化を示すグラフである。
【図６】 この発明の実施の形態２に係る開閉装置の構
成を示す概略図である。
【図７】 この発明の実施の形態３に係る開閉装置の構
成を示す概略図である。
【図８】 この発明の実施の形態４に係る開閉装置の開
閉動作時の各コイルに流れる電流方向を示す概念図であ
り、図８（ａ）は開極動作時の電流方向を示す図、図８
（ｂ）は閉極動作時の電流方向を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態４に係る開閉装置の制
御回路の結線図である。
【図１０】 この発明の実施の形態４に係る開閉装置の
開極動作時における各コイルに流れるパルス電流の時間
的変化を示すグラフである。
【図１１】 この発明の実施の形態５に係る開閉装置の
開極動作時の各コイルに流れる開極動作開始時の電流方
向を示す概念図である。
【図１２】 この発明の実施の形態５に係る開閉装置の
開極動作時の各コイルに流れる開極動作開始後で動作完
了までの電流方向を示す概念図である。
【図１３】 この発明の実施の形態５に係る開閉装置の
開極動作時の各コイルに流れる開極動作完了時の電流方
向を示す概念図である。
【図１４】 この発明の実施の形態５に係る開閉装置の
開極動作時における各コイルに流れるパルス電流の時間
的変化を示すグラフである。
【図１５】 この発明の実施の形態６に係る開閉装置の
開極動作時の各コイルに流れる開極動作開始時の電流方
向を示す概念図である。
【図１６】 この発明の実施の形態６に係る開閉装置の
開極動作時の各コイルに流れる開極動作開始後で動作完
了までの電流方向を示す概念図である。
【図１７】 この発明の実施の形態６に係る開閉装置の
開極動作時の各コイルに流れる開極動作完了寸前の電流
方向を示す概念図である。
【図１８】 この発明の実施の形態６に係る開閉装置の
開極動作時における各コイルに流れるパルス電流の時間
的変化を示すグラフである。
【図１９】 この発明の実施の形態７に係る開閉装置の
開極動作時の各コイルに流れる開極動作開始時の電流方
向を示す概念図である。
【図２０】 この発明の実施の形態７に係る開閉装置の
開極動作時の各コイルに流れる開極動作開始後の電流方
向を示す概念図である。
【図２１】 この発明の実施の形態７に係る開閉装置の
開極動作時の各コイルに流れる開極動作完了前の電流方
向を示す概念図である。
【図２２】 この発明の実施の形態７に係る開閉装置の
開極動作時の各コイルに流れる開極動作完了寸前の電流
方向を示す概念図である。
【図２３】 この発明の実施の形態７に係る開閉装置の
開極動作時における各コイルに流れるパルス電流の時間
的変化を示すグラフである。
【図２４】 従来の開閉装置の構成を示す概念図であ
り、図２４（ａ）は開極状態を示す図、図２４（ｂ）は
閉極状態を示す図である。
【図２５】 従来の開閉装置における制御回路の結線図
である。
【符号の説明】
１ 固定電極、２ 可動電極、３ スイッチ部、５ 可
動軸、９ 操作機構、１０ 可動コイル（１０ａ 開極
用可動コイル、１０ｂ 閉極用可動コイル）、１１ 開
極用固定コイル、１２ 閉極用固定コイル、２０ 介挿
板（支持板）、３０、４０、６０ 制御回路（制御手
段）、３４ 電源、４５ａ、４５ｂ コイル対、５０
外枠（外周枠）。
フロントページの続き (72)発明者 笹尾 博之 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 秋田 裕之 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 小山 健一 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 吉澤 敏行 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 DB08

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可動電極を含んで開閉可能なスイッチ部
    と、前記可動電極から延出する可動軸と、電源により附
    勢されて電磁反発力により前記可動軸を移動させて前記
    スイッチ部を開閉させる固定コイルおよび可動コイルか
    らなるコイル対を有する操作機構と、前記固定コイルお
    よび前記可動コイルに流れる電流を制御して前記スイッ
    チ部の開閉を制御する制御手段とを備え、 前記操作機構の前記コイル対は２対あって、それぞれ２
    つずつある前記固定コイルおよび前記可動コイルのうち
    の一方のコイルが２つ共他方のコイルの間に設けられて
    いることを特徴とする開閉装置。
  2. 【請求項２】 前記２対のコイル対は、前記可動コイル
    同士が支持板を介して背中合わせに連結されて前記支持
    板と共に前記可動軸に固定されており、前記可動コイル
    は前記固定コイルによって挟まれるように構成されたこ
    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２対のコイル対は、前記可動コイル
    同士が支持板を介して背中合わせに連結されて前記可動
    軸に固定された外周枠に前記支持板と共に固定されてお
    り、前記可動コイルは前記固定コイルによって挟まれる
    ように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の開
    閉装置。
  4. 【請求項４】 前記２対のコイル対は、前記固定コイル
    同士が支持板を介して背中合わせに連結されており、前
    記固定コイルは前記可動軸に固定された前記可動コイル
    によって挟まれるように構成されたことを特徴とする請
    求項１に記載の開閉装置。
  5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記２対のコイル対の
    うち一方のコイル対のみに通電して、他方のコイル対に
    は通電せず、前記固定コイル及び前記可動コイルが互い
    に反発する方向に電磁力を作用させることにより前記ス
    イッチ部を開閉させるように構成されたことを特徴とす
    る請求項１乃至請求項４の何れかに記載の開閉装置。
  6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記２対のコイル対の
    うち一方のコイル対に前記固定コイル及び前記可動コイ
    ルが互いに反発する方向に電磁力を作用させるように通
    電し、同時に他方のコイル対に前記固定コイル及び前記
    可動コイルが互いに吸引される方向に電磁力を作用させ
    るように通電して、前記スイッチ部を開閉させるように
    構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何
    れかに記載の開閉装置。
  7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記２対のコイル対の
    うち一方のコイル対に前記固定コイル及び前記可動コイ
    ルが互いに反発する方向に電磁力を作用させるように通
    電した後、他方のコイル対に前記固定コイル及び前記可
    動コイルが互いに吸引される方向に電磁力を作用させる
    ように通電して、前記スイッチ部を開閉させるように構
    成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れ
    かに記載の開閉装置。
  8. 【請求項８】 前記制御手段は、前記他方のコイル対の
    前記可動コイルが前記固定コイルに接近したときに、前
    記可動コイル及び前記固定コイルが互いに反発する方向
    に電磁力を作用させるように通電して、前記スイッチ部
    を開閉させるよう構成されたことを特徴とする請求項５
    乃至請求項７の何れかに記載の開閉装置。
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