JP2008226631A - 回路遮断器のリモート操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小形で、手動操作時には必要以上の大きな操作力を要さず、また回路遮断器のトリップ動作状態をハンドルの位置から視認できる、回路遮断器のリモート操作装置を提供する。
【解決手段】電磁リニアアクチュエータを、互いに逆極性に着磁された一対の棒状永久磁石１２ｂを直列に並べて可動子案内用のガイドパイプ１２ａに内装した固定子１２と、コイル巻枠１３ｂに巻装した操作コイル１３ａをガイドパイプ１２ａに沿ってスライド移動可能に案内支持した可動子１３との組立体からなるコイルレス型のボイスコイルモータで構成し、前記可動子１３のコイル巻枠１３ｂを回路遮断器１のハンドル１ａに連結した上で、操作コイル１３ａに通電する励磁電流の向きを選択的に切替えてハンドル１ａをＯＮ，ＯＦＦ，ＲＥＳＥＴ位置に切換え操作する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線用遮断器，漏電遮断器などの回路遮断器に取付けて遠隔指令により遮断器のハンドルをＯＮ，ＯＦＦ、ＲＥＳＥＴ位置に切換え操作する回路遮断器のリモート(remote)操作装置に関する。

低圧配電設備のコンポーネントとして使用する頭記の回路遮断器は配電盤，制御盤などに装備して集中管理しており、この回路遮断器には外部付属装置（オプション）として遠隔指令（電気信号）により回路遮断器のハンドルをＯＮ，ＯＦＦ，ＲＥＳＥＴ位置に切換え操作するようにしたリモート（remote）操作装置が周知である。また、このリモート操作装置として、駆動モータ，減速歯車，送りねじ機構を組合せた在来の電動駆動方式に代えて、電磁リニアアクチュエータ（linear actuator）を採用して回路遮断器のハンドルを直接駆動するようにしたリモート操作装置が既に製品化されて公知である（例えば、特許文献１参照）。

次に、回路遮断器、および特許文献１に開示されているリモート操作装置の構成，動作を図６〜図８で説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）において、１は回路遮断器（配線用遮断器）、２は回路遮断器１に装着したリモート操作装置である。また、１ａは回路遮断器１のケースカバー１ｂから先端が突き出たロッカー式の開閉操作ハンドル、１ｃはトグルリンク（toggle rink）式の開閉機構、１ｄは主回路接点、１ｅは開閉機構１ｃにラッチ（latch）機構を介して連繋した過電流引外し装置である。

一方、リモート操作装置２は、ケース３の内部にガイドレール４、ガイドレール４に案内支持した可動子５（可動子の詳細構造については後記する）、Ｅ字形の磁気ヨーク６ａに操作コイル６ｂを巻装して前記可動子５の移動経路の両側に配した一対の固定子６からなる。このリモート操作装置２を回路遮断器１に装着した状態では、前記可動子５の下面に形成した凹所にハンドル１ａの先端が嵌合して相互連結している。なお、７は前記可動子５に設けた手動操作用のハンドル、８はケース３の頂面に設けた補助蓋である。

上記した回路遮断器１の開閉動作は周知の通りであり、ハンドル１ａを図中に表したＯＦＦからＯＮ位置，ＯＮからＯＦＦの位置に移動操作すると、ハンドル１ａの動きに連動して開閉機構１ｃ(トグルリンクが開閉ばねで蓄勢されている)が反転動作し、主回路接点１ｄが閉極，開極する。また、過電流引外し装置１ｅが主回路の過電流を検知してラッチ機構を釈放すると、回路遮断器１はトリップ動作して主回路接点１ｄが開極し、ハンドル１ａはトグルリンク機構の復元力を受けてＯＮ位置とＯＦＦ位置との中間に停止してトリップ動作を表示する。なお、トリップ動作後に主回路接点１ｄを再投入させるには、ハンドル１ａをＴＲＩＰ位置から一旦ＲＥＳＥＴ位置に移動してラッチ機構をリセットさせた後、改めてＯＮ位置に投入することで主回路接点が閉極する。

次に、前記リモート操作装置２に備えた電磁リニアアクチュエータの従来構造を図７に、またその動作を図８（ａ），（ｂ）で説明する。回路遮断器１のハンドル１ａに連結したリニアアクチュエータの可動子５（図６のガイドレール４に沿ってＯＮ，ＯＦＦ方向へ移動可能に案内支持されている）は、図７で示すように固定子６に対向して左右側面に界磁用の永久磁石９を備えている。一方、リニアアクチュエータの固定子６は、Ｅ字形の磁気ヨーク６ａの中央脚に操作コイル６ｂを巻装してコイル部を構成している。なお、固定子６の操作コイル６ｂは、図８（ａ）に示す遠隔制御部１０に備えたＯＮ，ＯＦＦ操作用スイッチ１１の接点を介して励磁電源に接続されている。

上記の構成で、図６に示したリモート操作装置２に遠隔制御部１０（図８（ｂ）参照）からＯＮ，ＯＦＦの操作指令を与え、その指令に基づいてリニアアクチュエータの操作コイル６ｂに励磁電流を通電すると、ＯＮ，ＯＦＦ指令に対応した向きの励磁電流により固定子６と可動子５の永久磁石９との間に矢印方向の磁気推力が発生する。そして、この磁気推力を受けて可動子５がガイドレール４に沿って一方のストロークエンドから他方のストロークエンドに向けて移動し、回路遮断器１のロッカー式ハンドル１ａをＯＮ，ＯＦＦ位置に切り換える。なお、図示してないが可動子５の移動経路の終端位置にはＯＮ，ＯＦＦ位置の検知スイッチを備えており、回路遮断器１のＯＮ，ＯＦＦ操作時に可動子５がＯＮ，ＯＦＦの終端位置に到達すると、前記検知スイッチの動作信号により操作コイル６ｂの励磁を停止するようにしている。
特開２００２−３１９５０４号公報（図１，図６）

ところで、前記した従来のモリモート操作装置は、構造，機能面で次記のような問題点がある。
（１）図７に示した電磁リニアアクチュエータの固定子６は操作コイル６ｂをＥ字形の磁気ヨーク６ａに巻装したコア付き構造であることから、リモート操作装置全体の外形サイズも大形となる。
（２）操作コイル６ｂの非励磁状態では、永久磁石９と磁気ヨークとの間に働く磁気吸引力により可動子５がＯＮ，ＯＦＦ位置に対応するストローク終端位置に保持されている。このために、停電時などのように操作コイル６ｂを無励磁のまま、図６に示した可動子５のハンドル７を手動操作して回路遮断器のハンドル１ａを切換える場合には、前記した永久磁石９の磁気吸引力が反力として加わる。このために手動操作には必要以上の大きな力を要することになる。
（３）さらに、回路遮断器が過電流を検出してトリップ動作した場合でも、リモート操作装置２の可動子５に連結したハンドル１ａは永久磁石９の磁力でＯＮ位置に拘束保持されたままであるために、このハンドル位置からでは回路遮断器のトリップ動作状態を目視確認することができない。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、簡易な構造で装置の小形，コンパクト化を図るとともに、手動によるハンドルの切換え操作時には必要以上の大きな操作力を要さずに回路遮断器のハンドルを切換えられ、しかも回路遮断器のトリップ動作状態をハンドル位置から確認できるように改良した回路遮断器のリモート操作装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ロッカー式ハンドルを備えた回路遮断器に装着して前記ハンドルをＯＮ，ＯＦＦ，ＲＥＳＥＴ位置に切換え操作する回路遮断器のリモート操作装置で、回路遮断器のハンドルに電磁リニアアクチュエータの可動子を連結し、該電磁リニアアクチュエータの遠隔操作により回路遮断器のハンドルを切換えるようにしたものにおいて、
前記電磁リニアアクチュエータを、互いに逆極性に着磁された一対の棒状永久磁石を直列に並べて可動子案内用のガイドパイプに内装した固定子と、前記ガイドパイプに沿って操作コイルを移動可能に案内支持した可動子との組立体から構成し、前記可動子を回路遮断器のハンドルに連結した上で、操作コイルに通電する励磁電流の向きを選択的に切替えて回路遮断器のハンドルをＯＮ，ＯＦＦ，ＲＥＳＥＴ位置に切換え操作するようにし（請求項１）、また前記リニアアクチュエータは具体的に次記のような態様で構成，配置する。
（１）固定子の棒状永久磁石を内装したガイドパイプが非磁性のパイプであり、該ガイドパイプを回路遮断器のハンドルの側方に敷設するとともに、可動子の操作コイルを巻装したコイル巻枠を前記ガイドパイプの外周にスライド可能に嵌挿して組立て、この組立位置で前記のコイル巻枠を回路遮断器のハンドルに係合連結させる（請求項２）。
（２）前記したリニアアクチュエータの２組を回路遮断器のハンドルの両側に並置配備し、かつ各組のリニアアクチュエータの可動子同士を一体に結合した上で回路遮断器のハンドルに連結する（請求項３）。

上記構成のリモート操作装置は、棒状の永久磁石を可動子案内用のガイドパイプに内装した固定子と、前記ガイドパイプをガイドレールとしてこのパイプ軸に沿って操作コイルを巻装したコイル巻枠を移動可能に案内支持した可動子とからなるコアレス(core less)方式のボイスコイルモータ(voice coil motor）で電磁リニアアクチュエータを構成している。これにより、先記した従来構造のコア付きリニアアクチュエータ（図６，図８参照）と比べて構造が簡単でリモート操作装置を小形，コンパクトに構成できる。

しかも、リニアアクチュエータがコアレス構造であるので、操作コイルの無励磁状態では可動子が固定子の永久磁石の磁力の影響を受けることがない。したがって、手動でハンドルの切換えを行う場合でも永久磁石からの反力を受けずに楽に操作できる。
さらに、回路遮断器のトリップ動作時には、その開閉機構の復元力によりハンドルと一緒にリモート操作装置の可動子も何らの拘束を受けずにトリップ表示位置に移動するので、この可動子の停止位置から回路遮断器のトリップ動作状態を目視確認できる。

また、上記構成になる２組のリニアアクチュエータを左右対象に並べてその可動子を回路遮断器のハンドルに連結するよう配置したことにより、２組のリニアアクチュエータの磁気推力を合算して回路遮断器のハンドルを駆動できるほか、各組の固定子と可動子との間で磁気推力と直角方向に作用する磁気吸引力を相殺して可動子のスライド移動に伴うガイドパイプとコイル巻枠の間に働く摺動摩擦抵抗を低減できる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に示す実施例に基づいて説明する。なお、図１（ａ）は回路遮断器に装着したリモート操作装置の主要部外観図、図１（ｂ）はリモート操作装置の中核部品である電磁リニアアクチュエータを模式的に表した構成図、図２は図１（ａ）のリモート操作装置にケースを被せて回路遮断器に取付けた状態の外観図、図３は図２のケースカバーを外した状態での上面図、図４は図２のケース側壁を外した状態の側面図、図５（ａ），（ｂ）は電磁リニアアクチュエータの動作説明図である。

この実施例においては、回路遮断器１に装着したリモート操作装置２の電磁リニアアクチュエータが次記構造の固定子と可動子を組合せたコアレス型のボイスコイルモータで構成されている。すなわち、図１（ｂ）で示すように、電磁リニアアクチュエータの固定子１２は、非磁性材で作られたガイドパイプ（中空軸）１２ａの中に逆極性に着磁された一対の棒状永久磁石１２ｂを直列に並べて挿入した構造である。一方、可動子１３は操作コイル１３ａと、該操作コイル１３ａを巻装したコイル巻枠１３ｂからなり、該コイル巻枠１３ｂを前記したガイドパイプ１２ａの外周に嵌合してパイプの軸方向へスライド移動可能に案内支持している。

上記の構成で操作コイル１３ａに励磁電流を通電すると、その電流方向に対応して固定子１２の永久磁石１２ｂと可動子１３の操作コイル１３ａとの間に電磁推力が作用し、この電磁推力を受けて可動子１３のコイル巻枠１３ｂがガイドパイプ１２ａに沿って矢印Ｐ方向にスライド移動する。なお、図示は操作コイル１３ａを非励磁として可動子１３が移動ストロークの中央位置に停止している状態を表している。

そして、図示実施例のリモート操作装置２では、前記した電磁リニアアクチュエータの２組を左右に組合せて回路遮断器１のハンドル１ａの側方に配置し（図１（ａ），図３参照）、この位置で次記のように可動子１３のコイル巻枠１３ｂを回路遮断器１のハンドル１ａに連結している。すなわち、各組の固定子１２はガイドパイプ１２ａの両端に結合した端板１２ｃを介してリモート操作装置２のケース３に組み付け、このケース３を回路遮断器１のカバー上面にねじ止めして所定位置に固定する。なお、ケース３の上面には窓穴３ａを開口しており、この窓穴３ａを通してハンドル１ａの位置確認，および手動によるハンドル１ａの切換え操作が行えるようにしている。一方、可動子１３はＵ字形の連結板１３ｃを介して各組のコイル巻枠１３ｂの相互間を一体に結合した上で、連結板１３ｃの底部中央に開口した係合穴（角穴）を回路遮断器１のハンドル１ａの先端部に嵌合してハンドル／固定子間を連結する。

次に上記構成のリモート操作装置２の動作について説明する。回路遮断器１のハンドル１ａをＯＮ，ＯＦＦ，ＲＥＳＥＴ位置に切換え操作する場合には、図８に示した遠隔制御部１０と同様に外部からの指令で電磁リニアアクチュエータの操作コイル１３ａに励磁電流を通電する。
ここで、ハンドル１ａをＯＦＦに切換え操作する（図８（ｂ）参照）には、操作コイル１３ａに通電する励磁電流を図５（ａ）の向きに流す。これにより、操作コイル１３ａと固定子１２の永久磁石１２ｂとの間に作用する矢印方向の電磁推力Ｆにより可動子１３が左方向に移動して回路遮断器のハンドル１ａをＯＦＦ位置に切換える。また、回路遮断器のトリップ動作後にＲＥＳＥＴする場合も同様である。一方、ハンドル１ａをＯＮ位置に駆動して回路遮断器をＯＮに切換え操作するには、前記とは逆に操作コイル１３ａに通電する励磁電流を図５（ｂ）の向きに反転させる。これにより、可動子１３が右方向の電磁推力Ｆを受けて回路遮断器のハンドル１ａがＯＮ位置に切換わる。なお、ハンドル１ａの位置はケース３の頂面に開口した窓穴３ａを通じて目視確認することかできる。

ここで、図示実施例のようにハンドル１ａを挟んで２組の電磁リニアアクチュエータを左右対象に配置してその可動子同士を一体結合することにより、リニアアクチュエータの電磁推力と直角方向に作用する電磁力を互いに相殺して可動子１３のコイル巻枠１３ｂと固定子１２のガイドパイプ１２ａとの間に働く摺動摩擦抵抗を軽減できる。
また、停電時のように操作コイル１３ａに励磁電流を通電できない状態で、回路遮断器１のハンドル１ａを手動で切換え操作する場合には、リモート操作装置２のケース３に開口した窓穴３ａ（図２参照）からハンドル１ａに直接手を掛けて切り換えることができる。なお、この場合に可動子１３は永久磁石１２ｂの磁力の影響を受けることがないので、余分な力を加えずにハンドル１ａを楽に切換え操作できる。

本発明の実施例に係わるリモート操作装置の構成図で、（ａ）はその電磁リニアアクチュエータを回路遮断器のハンドルに連結した状態の外観図、（ｂ）は（ａ）における電磁リニアアクチュエータの模式構成図 図１の電磁リニアアクチュエータにケースを被せた組立状態の外観図 図２のケースカバーを外した状態での上面図 図２のケース側壁を外した状態での側面図 図１（ｂ）に示した電磁リニアアクチュエータの動作説明図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれＯＦＦ操作，ＯＮ操作に対応した状態を表す図 従来におけるリモート操作装置の構成図で、（ａ）は回路遮断器にリモート操作装置を装着した状態の側視断面図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）の縦断正面図，およびリモート操作装置の平面図 図６のリモート操作装置に搭載した従来の電磁リニアアクチュエータの構成図 図６に示したリモート操作装置の操作説明図で、（ａ）は遠隔制御部の回路図、（ｂ）はＯＮ，ＯＦＦ，ＴＲＩＰ，ＲＥＳＥＴに対応する回路遮断器のハンドル位置を表す図

符号の説明

１ 回路遮断器
１ａ ハンドル
２ リモート操作装置
１２ 電磁リニアアクチュエータの固定子
１２ａ ガイドパイプ
１２ｂ 棒状永久磁石
１２ｃ 端板
１３ 電磁リニアアクチュエータの可動子
１３ａ 操作コイル
１３ｂ コイル巻枠
１３ｃ 連結板

Claims (3)

1. ロッカー式ハンドルを備えた回路遮断器に装着して前記ハンドルをＯＮ，ＯＦＦ，ＲＥＳＥＴ位置に切換え操作する回路遮断器のリモート操作装置であって、回路遮断器のハンドルに電磁リニアアクチュエータの可動子を連結し、該電磁リニアアクチュエータの遠隔操作でハンドルを切換えるようにしたものにおいて、
   前記電磁リニアアクチュエータが、互いに逆極性に着磁された一対の棒状永久磁石を直列に並べて可動子案内用のガイドパイプに内装した固定子と、前記ガイドパイプに沿って操作コイルを移動可能に案内支持した可動子とからなり、前記可動子を回路遮断器のハンドルに連結し、操作コイルに通電する励磁電流の向きを選択的に切替えてハンドルを切換え操作するようにしたことを特徴とする回路遮断器のリモート操作装置。
2. 請求項１に記載のリモート操作装置において、固定子の棒状永久磁石を内装したガイドパイプが非磁性のパイプであり、該ガイドパイプをハンドルの側方に敷設するとともに、可動子の操作コイルを巻装したコイル巻枠を前記ガイドパイプの外周にスライド可能に嵌挿し、この位置で前記コイル巻枠を回路遮断器のハンドルに係合連結したことを特徴とする回路遮断器のリモート操作装置。
3. 請求項１に記載のリモート操作装置において、２組のリニアアクチュエータをハンドルの両側に並置配備し、かつその可動子同士を一体に結合して回路遮断器のハンドルに連結したことを特徴とする回路遮断器のリモート操作装置。

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