JP2007515744A - 電動式スイッチング装置を作動させるための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、回転シャフト（１０）で駆動される少なくとも一つの可動接点を有する電動式スイッチギアを作動させるための装置に係る。本発明によれば、回転式の駆動シャフト（１８）を有する電動モータが、回転シャフト（１０）を駆動するため、トランスミッションを介して回転シャフト（１０）に接続される。

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載された、電動式スイッチング装置、特に高圧パワー・ブレーカを作動させるための装置に係る。

本発明は、更に、本発明に基づく作動装置を有するスイッチング装置、特に高圧パワー・ブレーカに係る。

従来のパワー・ブレーカは、固定及び可動コンタクト・ピースを有するスイッチング・チャンバを有している。この場合、可動コンタクト・ピースは、絶縁ロッドの一端に固定され、そのもう一方の端は、作動レバーの一端に接続される。作動レバーのもう一方の端は、回転シャフトの回転に伴い可動コンタクト・ピースが固定コンタクト・ピースの方へ移動するように、または、固定コンタクト・ピースから離れるように、回転シャフトに固定される。作動レバーの長さは、回転シャフトの特定角度の回転に伴い、パワー・ブレーカのスイッチがオンまたはオフになるように設計されている。

回転シャフトは、しばしば、機械的または流体力学的に貯えられたエネルギーを用いるスプリング機構により、回転駆動される。この駆動機構は、連結ロッドの一端に結合され、この連結ロッドは、更なるレバーを介してパワー・ブレーカの回転シャフトに接続される。この駆動機構の特定ストロークの直線的またはほぼ直線的な運動が、この場合、所定角度の回転シャフトの回転をもたらし、その結果としてスイッチング動作をもたらす。

このタイプの、機械的または流体力学的に貯えられたエネルギーを用いるスプリング機構は、エネルギー貯めを有している。そのようなエネルギー貯めは、例えば、ヘリカルバネ、スパイラルバネ、捩りバネまたは板バネの形態の、機械的なスプリング式のエネルギー貯めの形態である。このスプリング式のエネルギー貯めは、巻付けモータの働きにより、ストレスがかけられる。

スイッチング動作を実行するため、スプリング式のエネルギー貯めは、ラッチを解除することにより、あるいは、コントロール・バルブを作動させることにより、解放される。その結果として、バネに貯えられたエネルギーが、ギア機構または流体の伝達媒体を介して、連結ロッドに伝達され、それにより、必要なストロークが連結ロッドに与えられる。

このような貯えられたエネルギーを用いるスプリング機構は、多くの個別の可動パーツを有する比較的複雑なデザインを有していて、必要となるスペースがかなり大きくなる。更に、そのような機械的な可動パーツは、原理的に摩擦の影響を受けるので、定期的なメインテナンス及び点検が必要になる。

本発明の目的は、スイッチング装置を作動させるための装置であって、シンプルなデザインを有し、必要とされるスペースが小さく、メインテナンスの必要がほとんどない装置を提供することにある。本発明の目的はまた、対応するスイッチング装置を特定することにある。

この目的は、本発明に基づき、請求項１に規定された特徴を有する作動装置により実現される。更なる優位性のある改善、及び対応するスイッチング装置は、従属請求項に規定されている。

本発明によれば、電動式スイッチング装置、特に高圧パワー・ブレーカの回転シャフトを駆動する目的で、電動モータが設けられており、この電動モータは、回転式の駆動シャフトを有し、この駆動シャフトは、ギア機構を介して、当該スイッチング装置の回転シャフトに接続されている。機械的または流体力学的に貯えられたエネルギーを用いるスプリング機構と比べると、電動モータは、比較的シンプルなデザインを有しており、従って、必要とされるスペースがより小さい。そのメインテナンスのための複雑さもまた、貯えられたエネルギーを用いるスプリング機構と比べて、少ない。

ギア機構の使用は、スイッチング装置の回転シャフトに伝達されるトルクが、電動モータで与える必要があるトルクと比べて大きいことを意味している。物理的形状が、従って必要とされるスペースもまた、電動モータで直接に回転シャフトを駆動する場合と比べて、更に小さくなる。

多極のスイッチング装置場合、特に３極のスイッチング装置の場合、一台のモータが、全てのスイッチの極を駆動する目的で設けられる。

代替えの形態として、多極のスイッチング装置場合、特に３極のスイッチング装置の場合、個別の電動モータを、それぞれ各スイッチ極を駆動する目的で設けることもできる。

電動モータの駆動シャフトの中心軸は、回転シャフトの中心軸に対して平行である。この理由で、電動モータの物理的配置は、回転シャフトの位置によって固定されることがない。

本発明の一つの優位性のある改善において、上記電動モータは、サーボモータの形態である。他の電動モータと比べて、サーボモータは、対応する駆動により、所定角度の回転が比較的正確に実現できると言う優位性を備えている。更に、サーボモータは、特に短い動作期間の間に、比較的高いトルクを発生する。

一つの優位性のある実施形態によれば、ギア機構は、レバー機構の形態である。そのようなレバー機構、これは４部材の回転継手（four-membered rotary joint）ともあるいはロッカーアームとも呼ばれているが、信頼性が高く、且つメインテナンスをほとんど必要としない。

レバー機構は、好ましくは、電動モータの駆動シャフトの１８０°の回転が、スイッチング動作をもたらすように、デザインされる。レバー機構を、電動モータの駆動シャフトの１８０°以下の回転、例えば９０°の回転が、スイッチング動作をもたらすように、デザインすることも可能である。しかしながら、そのような場合、電動モータは、比較的高めのトルクを与える必要がある。１８０°の回転の時に、電動モータにより与えられるトルクが最小になる。

一つの優位性のある発展形態において、中間部材が、好ましくは円板の形態の中間部材が、電動モータの駆動シャフトに固定され、連結ロッドを、駆動シャフト側の端で、中間部材に、駆動シャフトの中心軸から少なくとも二つの距離の位置で、接続することが可能になる。この様にして、連結ロッドを駆動シャフトの中心軸から適切な距離に固定することにより、レバー機構を、異なるアウトプット角度にセットすることが可能になる。

一つの代替的なの実施形態によれば、ギア機構は、歯付きベルト駆動機構の形態で設けられる。これも、同様に、比較的信頼性が高く、メインテナンスの必要がほとんどない。

この歯付きベルト駆動機構は、好ましくは、１対１から１対６までの変換比、好ましくは、１対３．５の変換比を有する。例えば、回転シャフトの７０°のの回転が必要となるスイッチング動作のためには、電動モータの駆動シャフトは、７０°から４２０°までの範囲で回転し、好ましくは、２４５°回転する。駆動シャフトの回転角度が小さい場合には、電動モータに高いトルクが要求され、回転角度が大きい場合には、大きい角速度が要求される。実際に望ましい平均値は、約２４５°の回転角度、即ち１対３．５のギア変換比である。

更に、本発明による作動装置を有するスイッチング装置、特に高圧パワー・ブレーカ、がクレイムされる。

この作動装置は、更に、高圧、中圧及び低圧スイッチング装置、例えば、パワー・ブレーカ、絶路器、接地装置及び負荷絶路器にも適用可能である。

次に、本発明、本発明の優位性のある改善及び改良、及び更なる優位性について、図面を参照しながら、より詳細に説明する。図面の中には、本発明の実施形態の例が描かれている。

図１は、本発明に基づく作動装置を示しており、この装置はスイッチング装置を備えたレバー機構を有し、スイッチング装置はオフの状態にある。第一のレバー１６は、電動モータの駆動シャフト１８に、当該駆動シャフト１８と交差するように固定されており、連結ロッド１４を介して第二のレバー１２を作動する。前記第二のレバー１２は、スイッチング装置の回転シャフト１０に、当該回転シャフト１０と交差するように固定されている。作動レバー４２はまた、ガス・チャンバ側で回転シャフト１０に、当該回転シャフト１０と交差するように固定され、絶縁ロッド４４を介して、スイッチング・チャンバ４０の可動コンタクト・ピースを作動する。スイッチング・チャンバ４０は、象徴的な形態でのみ示されている。

仮想接続線Ｖが、駆動シャフト１８の中心軸及び回転シャフト１０の中心軸を通って伸びている。仮想中心線Ｍは、接続線Ｖ、及び回転シャフト１０の中心軸に対して、それぞれ直角に交わっている。

ここに示した図において、スイッチング装置はオフの状態にあり、スイッチング・チャンバ４０のシンボルから見て取れるように、第二のレバー１２は、鋭角αで中心線Ｍに対して傾斜している。この場合、第二のレバー１２の、連結ロッド１４に接続される側の端は、中心線Ｍの、駆動シャフト１８から遠い方の側に位置している。第一のレバー１６は、接続線Ｖの上にあり、このケースでは、連結ロッド１４に接続される側の端は、回転シャフト１０の方向を向いている。

スイッチング装置をオンにするため、第一のレバー１６は、角度βで、この場合には１８０°で、駆動シャフト１８により回転される。この回転の間、第一のレバー１６、連結ロッド１４及び第二のレバー１２は、常に、接続線Ｖの同じ側にある。

図２は、図１の作動装置で、スイッチング装置がオンになった状態を示しており、それが、スイッチング・チャンバ４０のシンボルから見て取れる。第一のレバー１６はまた、接続線Ｖの上にある、しかしながら、このケースでは、連結ロッド１４に接続される側の端は、回転シャフト１０と反対方向を向いている。第二のレバー１２はまた、角度αで中心線Ｍに対して傾斜している。しかしながら、このケースでは、連結ロッド１４に接続された側の端は、中心線Ｍの、駆動シャフト１８に近い方の側にある。

スイッチング装置をオフにするため、第一のレバー１６は、角度βで、この場合には１８０°で、スイッチをオンする場合と反対方向に、駆動シャフト１８により回転される。

このようにして、第一のレバー１６の１８０°のの回転が、第二のレバーの２^＊αの回転をもたらす。レバー機構の寸法諸元に対して、次に式が成り立つ：
Ｌ１＝Ｌ２＊ｓｉｎ（ａ）
ここで、Ｌ１は第一のレバー１６の長さを表わし、Ｌ２は、第二のレバー１２の長さを表わしている。連結ロッド１４の長さは、第二のレバー１２の長さよりも長いように選択される。

図３は、円板２６の形態の中間部材を示し、この中間部材は、連結ロッド１４のための複数の取付け可能位置を有している。この円板２６は、電動モータの駆動シャフト１８に取り付けられ、円板２６の中心軸と駆動シャフト１８の中心軸は、互いに一致している。円板２６は、この場合には、四つの穴３１，３２，３３及び３４を有していて、それらは、円板２６の中心軸から径方向の異なる距離にそれぞれ設けられ、連結ロッド１４のための取付け可能位置として用いられる。例えば、連結ロッド１４も同様に、円板２６と連結ロッド１４がボルトを用いて接続されるように、穴を有することができる。

連結ロッド１４の接続のためのこれらの穴３１，３２，３３または３４の、駆動シャフト１８の中心軸からの径方向の距離は、図１及び図２に示した第一のレバー１６の長さＬ１に対応する。連結ロッド１４の接続のための対応する穴３１，３２，３３または３４を選択することによって、レバー機構を、長さＬ２が異なる第二のレバー１２に、および／または、異なる回転角度の回転シャフト１０に、適用することが可能になる。この場合には、スイッチング装置がオフの状態の時に、連結ロッド１４が接続される穴３１，３２，３３または３４が、接続線Ｖの上で、且つ回転シャフト１０の方向に向くように、円板が調整される。

円板上でのこれらの穴の配置は、自由に選択可能であり、その例が、図の中で第一の穴３１及び第二の穴３２の配置により示されている。第三の穴３３及び第四の穴３４は、例えば、それらの中心が、駆動シャフト１８の中心軸に揃うように、配置される。

中間部材の形状は、ここで円板として示した形状に必ずしも限定されない。中間部材の形状は、例えば、円の一部、卵形、ロッド、三角形、矩形、またはその他の形状などであっても良い。

図４は、本発明に基づく、歯付きベルト駆動機構を有する作動装置を示す。第一のベルトプーリ２４が、電動モータの駆動シャフト１８に取り付けられ、第二のベルトプーリ２２が、スイッチング装置の回転シャフト１０に取り付けられている。歯付きベルト２０が、ベルトプーリ２２及び２４の間にかけ渡されている。作動レバー４２はまた、回転シャフト１０に、当該回転シャフト１０と交差するように固定されており、絶縁ロッド４４を介して、スイッチング・チャンバ４０の可動コンタクト・ピースを作動させる。スイッチング・チャンバ４０は、象徴的にのみ描かれている。

歯付きベルト駆動機構の変換比は、第一のベルトプーリ２４の半径と、第二のベルトプーリ２２の半径の商として、与えられる。もし、変換比が１：３の場合には、例えば、駆動シャフト１８の２１０°の回転に伴い、回転シャフト１０を７０°回転させるスイッチング動作が生ずる。

図１は、本発明に基づく作動装置を示しており、この装置はスイッチング装置を備えたレバー機構を有し、スイッチング装置はオフの状態にある。 図２は、本発明に基づく作動装置を示しており、この装置はスイッチング装置を備えたレバー機構を有し、スイッチング装置はオンの状態にある。 図３は、複数の取付け可能位置を有する円板を示す。 図４は、歯付きベルト駆動機構を有する本発明による作動装置を示す。

符号の説明

１０・・・回転シャフト、１２・・・第二のレバー、１４・・・連結ロッド、１６・・・第一のレバー、１８・・・駆動シャフト、２０・・・歯付きベルト、２２・・・第二のベルトプーリ、２４・・・第一のベルトプーリ、２６・・・円板、３１・・・第一の穴、３２・・・第二の穴、３３・・・第三の穴、３４・・・第四の穴、４０・・・スイッチング・チャンバ、４２・・・作動レバー、４４・・・絶縁ロッド、α・・・回転シャフトの回転角度、β・・・回転シャフトの回転角度、Ｍ・・・中心線、Ｖ・・・接続線。

Claims (11)

1. 電動式スイッチング装置を作動させるための装置であって、少なくとも一つの可動コンタクト・ピースを有し、この少なくとも一つの可動コンタクト・ピースが回転シャフト（１０）で駆動される装置において、
   前記回転シャフト（１０）を駆動する目的で、電動モータが設けられており、
   この電動モータは、回転式の駆動シャフト（１８）を有し、
   この駆動シャフト（１８）は、前記スイッチング装置のための前記回転シャフト（１０）に、ギア機構を介して接続されることを特徴とする装置。
2. 下記特徴を備えた請求項１に記載の装置：
   多極のスイッチング装置の場合、特に３極のスイッチング装置の場合、１台の電動モータがスイッチの全ての極を駆動する目的で設けられている。
3. 下記特徴を備えた請求項１に記載の装置：
   多極のスイッチング装置の場合、特に３極のスイッチング装置の場合、個別の電動モータがスイッチのそれぞれ各極を駆動する目的で設けられている。
4. 下記特徴を備えた請求項１から３のいずれか１項に記載の装置：
   前記駆動シャフト（１８）の中心軸は、前記回転シャフト（１０）の中心軸に対して平行である。
5. 下記特徴を備えた請求項１から４のいずれか１項に記載の装置：
   前記電動モータは、サーボモータの形態である。
6. 下記特徴を備えた請求項１から５のいずれか１項に記載の装置：
   前記ギア機構は、レバー機構の形態である。
7. 下記特徴を備えた請求項６に記載の装置：
   前記レバー機構は、前記電動モータの駆動シャフト（１８）の１８０°以下の回転が、前記スイッチング装置のスイッチング動作をもたらすように、設計されている。
8. 下記特徴を備えた請求項６または７に記載の装置：
   中間部材が、好ましくは円板２６が、前記電動モータの駆動シャフト（１８）に固定され、且つ、
   前記連結ロッド（１４）の、前記駆動シャフト（１８）側の端は、前記駆動シャフト（１８）の中心軸から少なくとも二つの距離の位置で、前記中間部材に接続されることが可能である。
9. 下記特徴を備えた請求項１から５のいずれか１項に記載の装置：
   前記ギア機構は、歯付きベルト駆動機構の形態である。
10. 下記特徴を備えた請求項９に記載の装置：
    前記歯付きベルト駆動機構は、１対１から１対６まで、好ましくは１対３．５の変換比を有している。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載された駆動の目的のための少なくとも一つの装置を有するスイッチング装置。

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