JP2002343199A - 開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチの開極距離の拡大や閉極加圧力及び
開極保持力の設定が容易な開閉装置を得る。 【解決手段】 可動電極３４と連結され接離方向に移動
可能な操作軸３８、操作軸３８を取り囲み接離方向に所
定の間隔を介して配置された一対のコイル２９、３０、
操作軸３８に固着して両コイル２９、３０間に配置され
一方のコイル３０に通電されたとき電磁反発力により接
触する方向に移動し、他方のコイル２９に通電されたと
き電磁反発力により離反する方向に移動して操作軸３８
を駆動する円盤状の反発部材３７、リンク４３の一端が
操作軸３８と連結され反発部材２６の両方向の駆動によ
り反転してそれぞれ操作軸３８を可動電極３４を固定電
極３３と接触、または固定電極３３から離反させた状態
をそれぞれ保持するトグルリンク機構４２を備える。

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、電磁反発力によ
り電気回路の開閉を行う開閉装置に係わり、特に操作機
構の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、例えば特開平９−３２６２２２
号公報に示された従来の開閉装置を示す構成図。図７は
図６の開閉装置に使用される皿ばねの変位と発生力の関
係を示す特性曲線図である。

【０００３】図６において、１は台板、２は台板１に直
立して一端が固着された複数の支柱、３は支柱２の中央
部に位置するように台板１上に固着されたストッパ、４
は各支柱２と固着された円板状のコイル支持板で、中央
部に所定の内径を有する開口５が設けられ、台板１との
間に所定の間隔が形成されている。６はコイル支持板４
と所定の間隔を介して各支柱２と固着されたコイル支持
板で、開口７を備えている。８は各支柱２の他端と固着
された上板である。

【０００４】９、１０は両コイル支持板４、６の対向面
にそれぞれ配置された第１及び第２のコイル、１１はス
イッチ容器１２内に固定電極１３と可動電極１４とが収
納された真空スイッチ、１５は一端が固定電極１３と連
結され、他端が上板８と固着された固定軸、１６は一端
が可動電極１４と連結され、他端側が両コイル９、１０
を貫通した操作軸で、他端は両電極１３、１４が開極し
た状態でストッパ３と当接するように形成されている。
１７は操作軸１６に固着された反発部材で、可動電極１
４が固定電極１３から開離した状態で第１のコイル９と
近接する位置に配置されている。

【０００５】１８は内径部が操作軸１６と、外径部が各
支柱２とにそれぞれ固着された皿ばねで、ばね力の方向
がたわみにより正負逆転する特性を備えている。１９は
両コイル９、１０と電気的に接続された例えばコンデン
サからなる駆動電源である。

【０００６】皿ばね１８の変位と発生力の関係を示す図
７において、可動電極１４が固定電極１３と接触した状
態では、皿ばね１８は操作軸１６を介して図において正
の可動電極１４を加圧する力を発生する。また、可動電
極１４が固定電極１３から開離した状態では、図におい
て負の閉極状態を保持する力を発生する。

【０００７】従来の開閉装置は以上のように構成され、
駆動電源１９より第１のコイル９または第２のコイル１
０に供給する電流により、誘起される第１のコイル９ま
たは第２のコイル１０と反発部材１７との電磁反発力に
よって、操作軸１６を介して皿ばね１８が駆動される。

【０００８】図６に示す開極位置から閉極位置への操作
では、駆動電源１９より第１のコイル９に供給された電
流により、反発部材１７に発生する反発力が、皿ばね１
８の開極の保持力より大きくなると、操作軸１６を介し
て可動電極１４が閉極方向に移動し、皿ばね１８の発生
力が正方向の範囲になると、そのまま可動電極１４が固
定電極１３と衝突する閉極位置まで移動して動作が終了
する。閉極位置では皿ばね１８は可動電極１４を固定電
極１３に加圧し、開閉装置に必要な通電能力を維持して
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の開閉装置は、以
上のように構成されているので、閉極位置から開極位置
までの距離が大きくなるときは、皿ばね１８の変位が大
きくなるため、所定のばね力を得るには、皿ばね１８の
外径を大きくする必要がある。また、皿ばね１８の形状
により、変位と発生力の特性曲線がほぼ決定するため、
閉極位置における加圧力と開極位置における保持力の比
率や、その間の発生力がゼロになる位置を変更すること
が困難であるという問題点があった。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、開極距離の拡大や閉極加圧力及
び開極保持力の設定が容易な開閉装置を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
わる開閉装置は、容器内に接離可能に収納された固定電
極および可動電極、可動電極と連結され接離方向に移動
可能な操作軸、操作軸を取り囲み接離方向に所定の間隔
を介して配置された一対のコイル、操作軸に固着して両
コイル間に配置され、一方のコイルに通電されたとき電
磁反発力により接触する方向に移動し、他方のコイルに
通電されたとき電磁反発力により離反する方向に移動し
て操作軸を駆動する円盤状の反発部材、リンクの一端が
操作軸と連結され反発部材の両方向の駆動により反転し
てそれぞれ操作軸を、可動電極を固定電極と接触、また
は固定電極から離反させた状態をそれぞれ保持するトグ
ルリンク機構を備えたものである。

【００１２】また、この発明の請求項２に係わる開閉装
置は、請求項１において、トグルリンク機構の操作軸と
連結されるリンクは、Ｌ字状でその支点は操作軸の接離
方向と交わる方向に変位可能な他のリンクで支持された
ものである。

【００１３】また、この発明の請求項３に係わる開閉装
置は、請求項１において、トグルリンク機構は、電極の
接離動作の終了位置でストッパによって停止されるもの
である。

【００１４】また、この発明の請求項４に係わる開閉装
置は、請求項１において、ストッパは、緩衝部材で形成
されたものである。

【００１５】また、この発明の請求項５に係わる開閉装
置は、請求項１ないし４のいずれかにおいて、台車上に
搭載されたものである。

【００１６】

【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に係わる開閉装置の構成を示す側面図、図
２は図１の開閉装置の閉極状態を示す側面図である。

【００１７】図１において、２１は台板、２２は台板２
１に直立して一端が固着された複数の支柱、２３は支柱
２２の中央部に位置するように台板２１上に固着された
ストッパ、２４は各支柱２２と固着された円板状のコイ
ル支持板で、中央部に所定の内径を有する開口２５が設
けられ、台板２１との間に所定の間隔が形成されてい
る。２６はコイル支持板２４と所定の間隔を介して各支
柱２２と固着されたコイル支持板で、開口２７を備えて
いる。２８は各支柱２２の他端と固着された上板であ
る。

【００１８】２９、３０は両コイル支持板２４、２６の
対向面にそれぞれ配置された第１及び第２のコイル、３
１はスイッチ容器３２内に固定電極３３と可動電極３４
とが収納された真空スイッチ、３５は一端が固定電極３
３と連結され、他端が上板２８と固着された固定軸、３
６は一端が可動電極３４と連結され、他端側が両コイル
２９、３０を貫通した操作軸で、他端がコイル支持板２
４と近接するような長さに形成されている。

【００１９】３７は操作軸３６に固着された反発部材
で、可動電極３４が固定電極３３から開離した状態で、
第１のコイル２９と近接する位置に配置されている。３
８は連結ピン３９によって一端が操作軸３６の他端と傾
動可能に連結された第２の操作軸で、他端は可動電極３
４が固定電極３３と開離した状態でストッパ２３と当接
するように形成されている。

【００２０】４０は台板２１及び第２の操作軸３８と間
隔をあけて連結ピン３９と同一方向に配置された第１の
支軸、４１は台板２１及び第１の支軸４０と所定の間隔
をあけて第１の支軸４０と同一方向に配置された第２の
支軸、４２は両支軸４０、４１で傾動可能に支持された
トグルリンク機構で、第１の支軸４０で支持された第１
のリンク４３と、この第１のリンク４３と連結ピン４４
で連結され、長穴４６を介して第２の支軸４１で支持さ
れた第２のリンク４５、及び第２の支軸４１と連結ピン
４４との間に配置されたばね４７によって形成されてい
る。そして、このトグルリンク機構４２は、第１のリン
ク４３の一端が第２の操作軸３８の他端と連結ピン４８
によって連結されている。なお、４９は第１と第２のコ
イル２９、３０に電流を供給する駆動電源である。

【００２１】このように形成された開閉装置は、両電極
３３、３４の開離状態では所定の開極保持力で、操作軸
３６は第２の操作軸３８を介してストッパ２３を押圧し
ている。図１に示す開極状態において、駆動電源４９よ
り第１のコイル２９に供給された電流により、反発部材
３７に発生する反発力が、トグルリンク機構４２の開極
の保持力より大きくなると、第２の操作軸３８を介して
可動電極３４が閉極方向に移動を始める。この操作軸３
８の移動によって、トグルリンク機構４２は第１のリン
ク４３が図において反時計方向に回動を始める。

【００２２】そして、ばね４７が第２の操作軸３８に及
ぼす力は、その力がゼロとなるトルグリンク機構４２の
死点を越えると、連結ピン４４によって連結部が図１に
おいて下方向に反転移動することにより、図２に示すよ
うに、可動電極３４は固定電極３３と接触し、可動電極
３４はばね４７の押圧力によって所定の接触圧力が保持
されている。なお、トグルリンク機構４２が死点を越え
るとき、連結部と第２の操作軸３８との間、及び連結部
と第２の支軸４１との間の距離が、それぞれのリンク４
３、４５の傾動によって変化するが、第２の操作軸３８
の連結ピン３９を支点とした傾動で距離の変化が吸収さ
れ、また、第２のリンク４５では長穴４６によって距離
の変化が吸収される。

【００２３】以上のように実施の形態１によれば、真空
スイッチ３１の閉極加圧力と開極保持力とを、押しばね
４７の押圧力で反転するトグルリンク機構４２で与える
ようにしたので、押しばね４７の線径や巻数、及び第１
のリンク４３の支点４０の位置を変化させてレバー比を
変えることにより、閉極保持力及び開極距離や開極保持
力を容易に設定することができる。さらに、トグルリン
ク機構４２の死点に対する第２のリンク４５の回転角度
を閉極側と開極側、それぞれに設定することにより、閉
極加圧力と開極保持力との比率や、その間の発生力がゼ
ロとなる位置を変更することが容易となる。

【００２４】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２に係わる開閉装置のトグルリンク機構の構成を示す
側面図である。なお、トグルリンク機構以外は実施の形
態１を示す図１の開閉装置と同様であるため、図１と同
一符号で示し説明を省略する。

【００２５】図３において、５１は一端がストッパ２３
と当接し他端が図示しない可動電極と連結された操作軸
で、可動電極が固定電極と開離した状態でストッパ２３
と当接している。５２は台板２１と平行に操作軸５１の
中心と交わるようにそれぞれ所定の間隔をあけ台板２１
と平行かつ操作軸５１の中心線と交わるように配置され
た第１の支軸、５３は第１の支軸５２と垂直方向に所定
の間隔をあけて配置された第２の支軸、５４は第１の支
軸５２に一端が傾動可能に枢着された傾動リンク、５５
は傾動リンク５４の他端部に枢着された連結ピンであ
る。

【００２６】５６は第２の支軸５３と第１の支軸５２と
で傾動可能に支持されたトグルリンク機構である。この
トグルリンク機構５６は、Ｌ字状の曲がり部が連結ピン
５５で支持された第１のリンク５７と、一端が第１のリ
ンク５７の一端と連結ピン５８を介して連結され他端が
長穴５９を介して第２の支軸５３に枢着された第２のリ
ンク６０、及び、連結ピン５８と第２の支軸５３との間
に配置されたばね６１によって形成されている。そし
て、第１のリンク５７の他端は連結ピン６２によって操
作軸５１の他端と連結されている。

【００２７】このように形成された開閉装置のトグルリ
ンク機構５６は、押しばね６１によって連結ピン５８を
押すことにより、第１のリンク５７を第１の支軸５２を
支点として時計方向に回動させて、連結ピン６２を介し
て操作軸５１を下方に移動させ、可動電極が固定電極か
ら開離した状態を保持している。この状態において、図
示しない反発部材の電磁反発力によって操作軸５１が図
示上方に移動を始めると、連結ピン６２を介して第１の
リンク５７が反時計方向に回動を始める。

【００２８】そして、第１のリンク５７の回動の進行に
伴って、第１の支軸５２を中心として傾動リンク５４が
反時計方向に傾動することにより、操作軸５１と連結ピ
ン５５との軸間距離の変化が吸収されながら、連結ピン
５８によって第２のリンク６０をばね６１に打ち勝って
第２の支軸５３に向かって押圧する。そして、連結ピン
５８が死点を越えることにより図示の状態から連結ピン
５８の位置が反転し、操作軸５１を介して図示しない可
動電極を急速に固定電極と接触させ、真空スイッチの閉
極状態を保持する。

【００２９】以上のように実施の形態２によれば、可動
電極の開閉動作時に、第１のリンク５７の連結ピン５５
を中心とした回動による連結ピン５８の円弧動作に対
し、傾動リンク５４が第１の支軸５２を中心に傾動する
ことにより、連結ピン５５と操作軸５１との軸間距離の
変化が傾動リンク５４の傾動によって吸収されるので、
操作軸５１の軸方向に移動するとき横揺れの発生を防止
し、円滑な開閉動作が得られる。

【００３０】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３に係わる開閉装置の構成を示す側面図である。本実
施の形態３は、図に示すように、トルグリンク機構４２
が真空スイッチ３１の可動電極３４を固定電極３０と接
触するように動作したとき、第１のリンク４３と第２の
リンク４５との連結ピン４４による連結部が、可動電極
３４の閉極位置となる最終位置で当接するように、スト
ッパ６５を台板２１上に固着したものである。

【００３１】このように、トグルリンク機構４２を動作
終了時にストッパ６５と当接させると、可動電極３４が
固定電極３３と接触する閉極動作時に、可動電極３４や
操作軸３６、３８に加わる衝撃力を緩和することができ
る。また、ストッパ６５を油緩衝器などの緩衝部材で形
成すると、閉極動作時の衝突速度を低減し、衝撃力の緩
和作用を高めることができる。さらに、閉極動作時にス
トッパ６５で可動電極３４の衝突速度及び衝撃力を緩和
するようにしたが、相対する開極動作側にストッパを設
けても、上記と同様の効果を期待することができること
はいうまでもない。

【００３２】以上のように実施の形態３によれば、実施
の形態１と同様の効果を得ることは勿論、閉極動作時の
可動電極３４の衝突速度を低減し、衝撃力を緩和するこ
とができる。

【００３３】実施の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４に係わる開閉装置の構成を示す側面図である。本実
施の形態４は、図に示すように、スイッチ部分を台車上
に搭載した以外は図１と同様のため、同一部分は同一符
号を付して詳細な説明は省略する。

【００３４】図に示すように、車輪７１を有する台車７
０の内部にトグルリンク機構４２が、台車７０の床面に
ストッパ２３がそれぞれ配置されている。そして、台車
７０の上面に複数の支軸７２が固着され、台車７０上に
第１と第２のコイル２９、３０及び反発部材３７を有す
る操作部と、真空スイッチ３１とを配置して開閉装置が
形成され、台車７０上に駆動電源４９が配置されてい
る。

【００３５】以上のように実施の形態４によれば、車輪
７１を有する台車７０上に、開閉装置と駆動電源４９と
を搭載したので、図示しない配電盤への開閉装置の着脱
を容易にすることができるため、メンテナンスが容易に
なる。

【００３６】

【発明の効果】この発明の請求項１によれば、容器内に
接離可能に収納された固定電極および可動電極、可動電
極と連結され接離方向に移動可能な操作軸、操作軸を取
り囲み接離方向に所定の間隔を介して配置された一対の
コイル、操作軸に固着して両コイル間に配置され、一方
のコイルに通電されたとき電磁反発力により接触する方
向に移動し、他方のコイルに通電されたとき電磁反発力
により離反する方向に移動して操作軸を駆動する円盤状
の反発部材、リンクの一端が操作軸と連結され反発部材
の両方向の駆動により反転してそれぞれ操作軸を可動電
極を固定電極と接触、または固定電極から離反させた状
態をそれぞれ保持するトグルリンク機構を備えた構成と
したので、開極距離や開極保持力あるいは接触加圧力を
容易に設定することが可能な開閉装置を提供することが
できる。

【００３７】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、トグルリンク機構の操作軸と連結される
リンクはＬ字状でその支点は操作軸の接離方向と交わる
方向に変位可能な他のリンクで支持された構成としたの
で、操作軸の横揺れを防止することが可能な開閉装置を
提供することができる。

【００３８】また、この発明の請求項３によれば、請求
項１において、トグルリンク機構は電極の接離動作の終
了位置でストッパによって停止される構成としたので、
閉極及び開極動作時に発生する衝撃力を緩和することが
可能な開閉装置を提供するこができる。

【００３９】また、この発明の請求項４によれば、請求
項１において、ストッパは緩衝部材で形成された構成と
したので、閉極及び開極動作時に発生する衝撃力を緩和
することが可能な開閉装置を提供するこができる。

【００４０】また、この発明の請求項５によれば、請求
項１または３のいずれかにおいて、台車上に搭載された
構成としたので、移動操作が容易な開閉装置を提供する
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に係わる開閉装置の
構成を示す側面図である。

【図２】 図１の開閉装置の閉極動作を示す側面図であ
る。

【図３】 この発明の実施の形態２に係わる開閉装置の
操作機構を示す側面図である。

【図４】 この発明の実施の形態３に係わる開閉装置の
構成を示す側面図である。

【図５】 この発明の実施の形態４に係わる開閉装置の
構成を示す側面図である。

【図６】 従来の開閉装置の構成を示す側面図である。

【図７】 図６の開閉装置中の皿ばねの特性曲線図であ
る。

【符号の説明】

２６ 反発部材、２９，３０ コイル、３２ 容器、３
３ 固定電極、３４ 可動電極、３６，３８ 操作軸、
４３ リンク、４２ トグルリンク機構。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に接離可能に収納された固定電極
   および可動電極、上記可動電極と連結され上記接離方向
   に移動可能な操作軸、上記操作軸を取り囲み上記接離方
   向に所定の間隔を介して配置された一対のコイル、上記
   操作軸に固着して上記両コイル間に配置され、一方の上
   記コイルに通電されたとき電磁反発力により上記接触す
   る方向に移動し、他方の上記コイルに通電されたとき電
   磁反発力により上記離反する方向に移動して上記操作軸
   を駆動する円盤状の反発部材、リンクの一端が上記操作
   軸と連結され上記反発部材の両方向の駆動により反転し
   てそれぞれ上記操作軸を、上記可動電極を上記固定電極
   と接触、または上記固定電極から離反させた状態をそれ
   ぞれ保持するトグルリンク機構を備えたことを特徴とす
   る開閉装置。
2. 【請求項２】 トグルリンク機構の操作軸と連結される
   リンクは、Ｌ字状でその支点は上記操作軸の接離方向と
   交わる方向に変位可能な他のリンクで支持されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
3. 【請求項３】 トグルリンク機構は、電極の接離動作の
   終了位置でストッパによって停止されることを特徴とす
   る請求項１に記載の開閉装置。
4. 【請求項４】 ストッパは、緩衝部材で形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の開閉装置。
5. 【請求項５】 台車上に搭載されていることを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれかに記載の開閉装置。