JP2002231110A - 電力用遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】遮断器の駆動源であるばねのエネルギー効率を
高めて小型化と高速化を図る遮断器の操作装置を提供す
る。 【解決手段】遮断ばね及び投入ばねとして一端を固定し
た弾性部材を撓ませて蓄えた曲げ歪エネルギーを放勢す
ることにより遮断部接点の開閉を行う構成とした。また
弾性部材は、曲げ応力がすべての断面で概略等しくなる
ように断面積を変化させた平等強さはり、あるいは重ね
板ばねとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギー効率を
高めて装置全体の小型化と高速化を図った電力用遮断器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電力用遮断器は、特開平９−１０６７４
２号公報に記載されているように、遮断、投入の動力手
段としてコイルばねを使用するものや、特開平７−２９
６６６３号公報に記載されているように、ねじりばねを
使用するものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そもそも、遮断器は、
例えば、雷等による電気トラブルが発生した場合、安全
のために電力供給を遮断するものである。その場合、遮
断器は、短時間で遮断し、短時間で復旧させることが望
ましいとされている。ところで、近年、電力需要の増加
により、変電所の電力用遮断器（以下、遮断器という）
が大型化する一方、変電所の増設が行われている。とこ
ろが、特に、都市部における変電所の建設にあたって
は、立地条件等の諸問題が多く、大型の変電所を建設出
来ないという問題がある。従って、小型の変電所建設を
余儀なくされ、小型遮断器の要求が高くなっている。

【０００４】これに対し、上記特開平９−１０６７４２
号公報のコイルばねを用いた遮断器では、主レバーを駆
動させるリンクの作用軸方向にコイルばねが取り付けて
いるため、コイルばねの駆動力を作用軸上に蓄えなけれ
ばならない。従って、遮断器を設計する場合、必要な駆
動力と主レバーの変位量に見合った大きさのコイルばね
を取り付け必要があり、ばねの占める体積が大きくな
り、遮断器自体が大きくなってしまうという問題があ
る。

【０００５】また、遮断器の動作前は、コイルばねが圧
縮状態にあり、このコイルばねが遮断動作により伸びる
ために必要なエネルギーが、遮断器の遮断駆動力に要す
るコイルばね自身の質量の約１／３を占めてしまうた
め、駆動力の低減や高速化を図る上で障害になってい
た。さらに、消失するエネルギーをカバーするだけのば
ね力を確保するために、コイルばねが大きくなり、結果
的に遮断器が大型化し、変電所の大型化に繋がるという
問題がある。

【０００６】また、上記特開平７−２９６６６３号公報
のねじりばねを用いた遮断器では、主レバーの回転軸そ
のものがねじりばねとなっているため、必要な駆動力と
変位量を得るためには、ばねを長くしなければならず、
やはり遮断器の大型化となってしまい、結果的に変電所
の大型化に繋がる。従って、上記特開平７−２９６６６
３号公報では、遮断器の小型化を図るために、ねじりば
ねを折り曲げているが、構造的に複雑になってしまって
いる。

【０００７】本発明の目的は、遮断器の駆動手段となる
ばねのエネルギー効率を向上させ、小型化と高速化を図
った遮断器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、接点を切り
離すことによって電力の遮断を行う遮断部と、この遮断
部と連結された遮断用動力手段と、この遮断用動力手段
のばね力を解放させて前記接点を切り離す遮断操作手段
とを備え、この遮蔽操作手段は遮断指令によって前記ば
ね力が開放電力用遮断器において、前記遮断用動力手段
を平板状の板材としたことにより達成される。

【０００９】また、接点を切り離すことによって電力の
遮断を行う遮断部と、この遮断部と連結された遮断用動
力手段と、この遮断用動力手段のばね力を解放させて前
記接点を切り離す遮断操作手段とを備え、この遮蔽操作
手段は遮断指令によって前記ばね力が開放電力用遮断器
において、前記遮断用動力手段を平板状の板材とし、こ
の板材を撓ませて蓄えた曲エネルギーで接点を切り離す
ことにより達成される。

【００１０】前記平板状の板材は、一端が固定され、前
記接点が連結された部分から前記固定された部分にかけ
て外広がりとなった三角形状であることことにより達成
される。

【００１１】前記遮断用動力手段および投入用動力手段
の両方を平等強さはりとし、前記遮断用弾性部材は１枚
で構成する一方、前記投入用弾性部材は２枚で構成し、
該投入用弾性部材の間に前記遮断用弾性部材を配置した
ことにより達成される。

【００１２】また、前記弾性部材は、一端を固定した片
持ちはりとし、長さの異なるはり要素部材を順次長さが
短くなるように、前記弾性部材の撓む方向に重ねた重ね
板ばねとしたことにより達成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例を図
１ないし図４を用いて説明する。図１は、本発明の第１
の実施例を備えた遮断器の概略構造を示す図である。図
２は、本発明の遮断器が遮断された状態を示す図であ
る。図３は、図１に示した遮断器の投入ばねが放勢され
た状態を示す図である。図４は、図１をＡ−Ａ方向から
見た図である。図１において、５１は、遮断用動力手段
の駆動源となる遮断ばねである。５２ａ、５２ｂは、投
入用動力手段の駆動源となる投入ばねである。図１に示
したこれらのばねは、共に蓄勢状態にある。３２ａは、
タンク４８内の接点２９の可動接触子であり、一端がレ
バー３２ｂに回転自在に接続されている。このレバー３
２ｂは、軸６０に回転自在に支持されている。

【００１４】一方、操作器の主軸４は、筐体１に回転自
在に支持されている。この主軸４には、主レバー５とレ
バー３３ｃが取り付けられており、レバー３３ｃの一端
は、回転自在にリンク３３ｂに接続されている。このリ
ンク３３ｂの他端は、レバー３２ｂに回転自在に接続さ
れている。すなわち、主レバー５の回転により前記のリ
ンク３３ｂ、レバー３２ｂが動作して可動接触子３２ａ
を接点２９から引き離す。

【００１５】主レバー５の一端には、リンク２５が回転
自在に取り付けられ、このリンク２５の他方には、遮断
ばね５１がピン５４を介して取り付けられている。遮断
ばね５１は、一端が架台６２に固定された片持ち支持と
なっている。他端は、上述のように、リンク２５が取り
付けられている。その形状は、図４に示すように、リン
ク２５の取り付け部分から架台６２の固定部分に向かっ
て、外広がりとなった、概略三角形状となっている。

【００１６】遮断ばね５１に蓄えられた歪エネルギー
は、後述する遮断操作手段により保持、解放される。即
ち、主レバー５の回転は、他端に設けられたローラ７か
ら回転自在に支持された第２遮断ラッチ８の斜面と係合
保持することにより阻止されている。第２遮断ラッチ８
の回転は、その他端に設けられたローラ１０から回転自
在に支持された遮断ラッチ１１の斜面に係合保持するこ
とで阻止されている。さらに、遮断ラッチ１１は、他端
に設けられたローラ１３から回転自在に支持された遮断
トリガ１４に係合保持することで回転が阻止されてい
る。これらの遮断ラッチ８、１１及び遮断トリガ１４に
は、復帰ばね９、１２、１５が設けられ、常に弾性付勢
されている。遮断ソレノイド１７は、筐体１に取り付け
られ、そのプランジャが筐体１を貫通して遮断トリガ１
４の端部付近まで延びている。

【００１７】次に、投入動作のみで可動する部品を説明
する。回転自在のカム軸２には、カム３が固定され、カ
ム３には、投入ばねリンク２７ａ、２７ｂがピン２８に
より接続されている。投入ばねリンク２７ａ、２７ｂの
一端は、ピン５３ａ、５３ｂを介して投入ばね５２ａ、
５２ｂに接続されている。 本実施例の投入ばね５２
ａ、５２ｂは、図４に示すように、一端が架台６２に固
定された２枚の平板上ばねとなっており、その形状は、
遮断ばね５１と同じように、リンク２７ａの取り付け部
分から架台６２の固定部分に向かって、外広がりとなっ
た、概略三角形状となっている。この２枚の投入ばね５
２ａ、５２ｂは、ピン２８によりそれぞれが独立に動作
できないようになっている。

【００１８】投入操作手段は、以下に示すように構成さ
れている。投入ばね５２ａ、５２ｂのエネルギーにより
カム３は、時計回りの回転力が与えられるが、カム３の
一端に設けられたローラ１８から回転自在に支持された
投入ラッチ１９の斜面と係合保持することにより、その
回転が阻止されている。投入ラッチ１９の回転は、他端
に取り付けられたローラ２１から回転自在に支持された
投入トリガ２２に係合保持することで回転が阻止されて
いる。投入ソレノイド２４は筐体１に取り付けられ、そ
のプランジャが筐体１を貫通して投入トリガ２４の端部
付近まで延びている。４１はバネの収納部分とカム類の
収納部分とを区切る背板であろ。４２は架台６１、６２
を支持するためのフレームである。

【００１９】ここで、本実施例の動作を説明する。ま
ず、遮断動作は、遮断指令が入力されると遮断ソレノイ
ド１７が励磁され、プランジャが突出すると、このプラ
ンジャが復帰ばね１５の付勢力に打ち勝ち、遮断トリガ
１４の一部を押圧し時計方向回りに回転する。この遮断
トリガ１４が回転すると、遮断トリガ１４と遮断ラッチ
１１のローラ１３との係合が解除され、遮断ラッチ１１
は、回転自由になり、遮断ラッチ１１と第２遮断ラッチ
８との係合が解除される。解除されると、第２遮断ラッ
チ８が回転自由になり、主レバー５と第２遮断ラッチ８
との係合が解除される。主レバー５は、遮断ばね５１の
駆動力により主軸４を中心として時計回りに回転すると
同時に、レバー３２ｂがレバー３３ｃとリンク３３ｂに
よって引き寄せられ、可動接触子３２ａが接点２９から
離れ、遮断動作が終了する。

【００２０】遮断動作が終了した状態を示した図２で
は、主レバー５の一端に設けられたローラ６がカム３の
外表面にほぼ当接した状態で静止している。次に、遮断
器を復帰させるための投入動作を図２を用いて説明す
る。図２において、投入指令が入力されると、投入ソレ
ノイド２４が励磁され、プランジャが突出すると、この
プランジャが復帰ばね２３の付勢力に打ち勝ち、投入ト
リガ２２の一部を押圧する。押圧された投入トリガ２２
は、時計方向に回転するので投入ラッチ１９のローラ２
１から離れ、投入ラッチ１９は、カム３のローラ１８か
ら離れる。拘束を解かれたたカム３は、投入ばね５２
ａ、５２ｂの引っ張り力により時計方向に回転し、主レ
バー５のローラ６に当接し、主レバー５は反時計回りに
回転する。主レバー５が回転すると、遮断ばね５１を折
り曲げつつ、リンク３３ｂがレバー３２ｂを押し上げ、
接点２９の投入動作を行う。

【００２１】カム３は、投入動作後半までに半回転して
最大曲率半径部分で主レバー５のローラ６と当接して、
主レバー５が投入保持状態の位置よりオーバーストロー
クするように構成しているので、まず第２遮断ラッチ８
が復帰ばね９により元の位置に復帰し、次に遮断ラッチ
１１が復帰ばね１２により元の位置に復帰する。最後に
遮断トリガ１４が復帰ばね１５により元の位置に復帰す
る。投入動作が終了した状態を図３に示す。

【００２２】本実施例によれば、遮断器の動力手段とし
て平板ばねを用いたことにより、歪エネルギーを放勢す
る時に、ばね自体の慣性モーメントしかないので、コイ
ルばねよりも固有振動数を大きくすることができ、エネ
ルギー効率が向上する。したがって、動作の高速化、駆
動力の低減が可能になる。さらに、コイルばねのように
素線同士が接触することがないので、ばね放勢時の騒音
や振動も低減可能である。

【００２３】また、架台の高さ方向で支持し、奥行き方
向に幅を変化させた三角形状の板ばねを用いたことによ
り、駆動力の軸線上に占めるスペースをばねのストロー
ク程度まで少なくすることができ、且つばねの占める占
有体積をコイルばねと比較して約１／２〜１／２．５程
度まで低減することが可能である。さらにリンクとのピ
ン接続部分を除いて、はりの曲げ応力が全ての断面で概
略等しいので信頼性が向上する。また、２枚の投入ばね
の間に遮断ばねを配置することにより、ばねの取付けス
ペースを少なくすることができ、操作器全体の小型化が
可能になる。

【００２４】次に、本発明の第２の実施例を図５に示
す。第１の実施例では、投入ばね５２ａ、５２ｂのよう
に、２つ設けたが、これらの合力と同等の駆動力を発生
する１つの投入ばね５２で構成する。但し、遮断ばねリ
ンク２５との干渉をふせぐために、遮断ばね５１のリン
ク２５が貫通する切欠き部６３を設けている。このよう
に構成しても第１の実施例と同様の効果が得られるのに
加え、さらに投入ばねリンク２７ａ、２７ｂと遮断ばね
リンク２５とを同一面上に配置できるので、更なる小型
化が可能である。

【００２５】次に、本発明の第３の実施例を図６ないし
図７に示す。遮断ばね５５及び投入ばね５６は、一端を
固定した片持ちはりとした重ね板ばねで構成している。
本実施例においても、遮断ばね、投入ばねに生じる曲げ
応力を概ね等しくできるので前記第１の実施例と同様の
効果が得られる。さらに、図７に示すようにばねの幅を
小さくすると、取付けスペースを少なくすることが可能
になる。

【００２６】なお、以上に示した実施例では、遮断ばね
と投入ばねをともに平等状としたが、いずれか一方を平
板ばねとし、他方をコイルばね、或いはねじりばね等と
の組み合わせにしても良く、あるいはまた、コイルば
ね、ねじりばね等、他の形式のばねと併用する構成とし
ても良い。

【００２７】以上述べたように、本発明によれば、接点
の遮断、投入の動力手段としてはりを撓ませる構成とし
たことにより、エネルギー効率が向上し、動作の高速
化、駆動力の低減が可能になる。

【００２８】また、２枚の投入ばねの間に遮断ばねを配
置することにより、ばねの取付けスペースを少なくする
ことができ、機器のレイアウトに自由度が広がってさら
なる小型化が可能となる。その結果、遮断器全体を小型
化できる、さらには遮断器を含む送変電システム全体の
省スペース化を図ることができる為、設備の小型化、低
コスト化、設置スペース削減を図ることも可能になる。

【００２９】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、遮断器の
駆動手段となるばねのエネルギー効率を向上させ、小型
化と高速化を図った遮断器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を備えた遮断器の第１の実施例を示す図
である。

【図２】図１に示した遮断器が遮断状態になっている状
態を示す図である。

【図３】図１の投入状態で、投入ばねが放勢した状態を
示す構造、

【図４】図１をＡ−Ａ方向から見た状態を示す図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施例を備えた遮断器を示す図
である。

【図６】本発明の第３の実施例を備えた遮断器を示す図
である。

【図７】図６をＢ−Ｂ方向から見た状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…筐体、３…カム、５…主レバー、８…第２遮断ラッ
チ、１１…遮断ラッチ、１４…遮断トリガ、１７…遮断
ソレノイド、１９…投入ラッチ、２２…投入トリガ、２
４…投入ソレノイド、２５…遮断ばねリンク、２７ａ、
２７ｂ…投入ばねリンク、２９…接点、３２ａ…可動接
触子、４１…背板、５１、５６…遮断ばね、５２、５２
ａ、５２ｂ、５５ａ、５５ｂ…投入ばね、６１…架台、
６２…架台、６３…切欠き部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎田 義勝 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所電機システム事業部内 (72)発明者 大久保 健一 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所電機システム事業部内 (72)発明者 瀬戸 信治 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 5G028 AA01 AA08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】接点を切り離すことによって電力の遮断を
   行う遮断部と、この遮断部と連結された遮断用動力手段
   と、この遮断用動力手段のばね力を解放させて前記接点
   を切り離す遮断操作手段とを備え、この遮蔽操作手段は
   遮断指令によって前記ばね力が開放電力用遮断器におい
   て、前記遮断用動力手段を平板状の板材としたことをを
   特徴とする電力用遮断器。
2. 【請求項２】接点を切り離すことによって電力の遮断を
   行う遮断部と、この遮断部と連結された遮断用動力手段
   と、この遮断用動力手段のばね力を解放させて前記接点
   を切り離す遮断操作手段とを備え、この遮蔽操作手段は
   遮断指令によって前記ばね力が開放電力用遮断器におい
   て、前記遮断用動力手段を平板状の板材とし、この板材
   を撓ませて蓄えた曲エネルギーで接点を切り離すことを
   特徴とする電力用遮断器。
3. 【請求項３】前記平板状の板材は、一端が固定され、前
   記接点が連結された部分から前記固定された部分にかけ
   て外広がりとなった三角形状であることを特徴とする請
   求項１ないし請求項２記載の電力用遮断器。
4. 【請求項４】前記遮断用動力手段および投入用動力手段
   の両方を平等強さはりとし、前記遮断用弾性部材は１枚
   で構成する一方、前記投入用弾性部材は２枚で構成し、
   該投入用弾性部材の間に前記遮断用弾性部材を配置した
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の電力
   用遮断器。
5. 【請求項５】前記弾性部材は、一端を固定した片持ちは
   りとし、長さの異なるはり要素部材を順次長さが短くな
   るように、前記弾性部材の撓む方向に重ねた重ね板ばね
   としたことを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載
   の電力用遮断器。