JP2009212024A - 開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投入状態が長期に亘って維持される開閉装置に対しても、可動部分がグリースの劣化や腐食などの原因によって固着することを未然に防ぐことができ、動作不良の発生を防止した開閉装置を提供する。
【解決手段】可動接点を操作するための駆動軸５１を該駆動軸の軸方向に駆動する電磁操作装置５を有する開閉装置において、上記駆動軸を該駆動軸のまわりに所定角度回動する電磁回動機構６と、この電磁回動機構を動作させる回動操作手段である回動操作回路７とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、電磁操作機構を用いた例えば真空遮断器などの開閉装置に関する。

従来の開閉装置として、操作回路によって制御される電磁操作機構の開極用コイルに電流を流すことにより、閉極状態を保持するための永久磁石による磁束を打ち消すと共に可動子を所定の方向に吸引することで可動子を駆動し、可動子に連結された開閉器の可動接点を開極するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
電磁操作機構と開閉器の可動接点は、上記のように駆動軸などのリンク機構で機械的に連結されている。可動子や、駆動軸などの可動部分は、軸受によって動作をガイドされている。このような軸受部などの可動部と固定部が接触する部分には摩擦が発生し、可動部のスムースな動作を妨げる。このために、接触面にグリースを塗布したり、低摩擦部材の使用が行われている。グリースを用いるものでは経年的な特性の劣化、使用部材の腐食／さび、異物の混入などによって、摩擦力が増大する問題がある。開閉装置の動作の信頼性を確保するためには、定期的なメンテナンスを実施する必要があり、メンテナンスの際には、開閉装置を実際に動作させて、可動部の動作特性を計測し、可動部分の動作特性を示す数値が基準範囲内にあることを検証している。また、可動部分の動作特性を常時監視するセンサを取り付けて、開閉装置が運用されている中で動作する際の動作特性を計測する方式もある。

特開２００７−１４９３６９号公報（図１〜図２、第５頁）

開閉装置の運用はユーザーの使用条件によって異なる。毎日、定期的に開閉動作を行うことが期待される開閉装置もあり、開閉装置の製品寿命に至るまでに数回しか動作しない開閉装置も存在する。定期的に開閉動作を行う開閉装置においては、上記のような常時監視センサの設置によって、開閉装置の駆動機構部の動作信頼性を検証することが可能である。一方、長期間に亘って動作することが無い開閉装置に関しては、定期的なメンテナンスを行って、動作の健全性を確認する必要があった。近年、メンテナンスの省力化、装置のライフ・サイクル・コストの低減の点から、ＴＢＭ（Ｔｉｍｅ Ｂａｓｅｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）方式、すなわち定期的なメンテナンスによる保守方式から、ＣＢＭ（Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｃｅ）方式、すなわち機器の状態を常時監視して異常兆候があった場合に保守を実施する方式の採用が進んでいるが、このような機器が存在することによってＣＢＭ方式への移行が妨げられていた。また、メンテナンスを実施してから、次のメンテナンスを実施するまでの期間は、動作の健全性を検証する方法が無いため、機器の異常状態となっても次回の定期メンテナンスの実施までは異常状態を把握することができないため、開閉装置の動作不良が発生する恐れがあった。

この発明は上記のような実情に鑑みなされたもので、投入状態が長期に亘って維持される開閉装置に対しても、可動部分がグリースの劣化や腐食などの原因によって固着することを未然に防ぐことができ、動作不良の発生を防止した開閉装置を提供することを目的としている。

この発明に関わる開閉装置は、駆動軸を該駆動軸の軸方向に駆動する電磁操作装置を有する開閉装置において、上記駆動軸を該駆動軸のまわりに所定角度回動する電磁回動機構と、この電磁回動機構を動作させる回動操作手段とを備えるようにしたものである。

この発明においては、駆動軸を回動する電磁回動機構と、この電磁回動機構を動作させる回動操作手段とを備えたことにより、駆動軸の回動操作を開閉装置本体の動作と独立して定期的に行うことが可能となり、長期に亘って投入状態を維持する必要がある開閉装置に対しても、可動部分がグリースの劣化や腐食などの原因によって固着することを未然に防ぐことができ、開閉装置の動作不良の発生を防ぐことができる。

実施の形態１．
図１〜図９はこの発明の実施の形態１に係る開閉装置としての電磁操作式真空遮断器を説明する図であり、図１は真空遮断器の開極状態を模式的に示す要部断面図、図２は図１の真空遮断器の投入状態を模式的に示す要部断面図、図３は図１に示された電磁操作装置の近傍を拡大して示す詳細断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線における矢視断面図、図５は図４に示された可動子の安定状態を説明する図、図６は図１に示された電磁回動機構の近傍を拡大して示す詳細断面図、図７、図８は図１に示された電磁回動機構の動作説明図、図９は開極時の電磁回動機構の回動子位置を示す図である。図において、開閉装置１は所定の間隔を設けて対向配置された固定接点（固定電極）２１及び可動接点（可動電極）２２を有する真空バルブ２と、可動接点２２に対して絶縁部材３及び接圧ばね４を介して連結された駆動軸５１を有する電磁操作装置（アクチュエータ）５と、閉極状態のときに駆動軸５１を該駆動軸５１のまわりに回動し得る電磁回動機構６と、この電磁回動機構６を動作させる回動操作手段である回動操作回路７を備えている。

真空バルブ２は真空容器の中に固定接点２１と可動接点２２を収容したものである。なお、図１に示された真空バルブ２と電磁操作装置５及び電磁回動機構６との連結体は、例えば３相分、所定間隔を設けて並列に配列されている（詳細図示省略）。電磁操作装置５には、駆動電源５０が接続されており、外部からの開閉指令信号に応じて駆動電源５０から電磁操作装置５へ電流が供給されることで、後述する駆動軸５１を図の上方、又は下方に駆動して真空バルブ２を開極状態から投入状態へ、又は投入状態から開極状態へ移行させるものである。なお、図１において電磁操作装置５は、開極位置で静止しており、接圧ばね４は伸張した状態である。開閉装置１の投入状態では、電磁操作装置５は図２に示すように投入位置で静止しており、真空バルブ２内部の固定電極２１と可動電極２２は電気的に接触した状態となっている。また、このとき接圧ばね４は、所定量だけ圧縮された状態となっており、可動電極２２は接圧ばね４の反発力によって固定電極２１に押し付けられている。

電磁操作装置５は図３に詳細に示すように、駆動軸５１と、この駆動軸５１に固定された磁性体からなる可動子５２と、この可動子５２を含む磁気回路を形成するように設けられたヨーク５３と、上記磁気回路内に介装され可動子５２を駆動軸５１の軸方向に平行なＺ方向に離間された第１の位置（例えば図１の開極位置）及び第２の位置（例えば図２の投入位置）の任意の一方に保持し得る永久磁石５４と、可動子５２が第１の位置にあるときに第２の位置に移動し得る第１のコイル（以下、ここでは投入操作コイルという）５５ａと、可動子５２が第２の位置にあるときに第１の位置に移動し得る第２のコイル（以下、ここでは開極操作コイルという）５５ｂを備えてなり、駆動軸５１は図示省略している支持部材に対して回動及び軸方向の移動自在に保持され、支持部材との間にグリースなどの潤滑材（図示省略）が塗布されている。投入操作コイル５５ａ、及び開極操作コイル５５ｂは、駆動電源５０にそれぞれ電気的に接続され、外部からの開極／投入の指令に応じて、駆動電源５０から、投入操作コイル５５ａ、又は、開極操作コイル５５ｂに電流が通電される。

可動子５２と永久磁石５４の間には、可動子５２の軸方向へのスムースな動作を可能とするために図４に示すように微小な隙間ｇが設けられている。この隙間ｇが大きくなると永久磁石５４が発生する磁力の作用が低下し、電磁操作装置５の開状態、又は閉状態を保持する力が低下するため、隙間ｇは例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度に設定される。図４では、可動子５２と永久磁石５４の間には、隙間ｇが左右とも均等に開いているように図示されているが、実際には永久磁石５４が発生する磁力のため、可動子５２は、図５（ａ）、又は図５（ｂ）のように、駆動軸５１の回りに回動して、一端または両端が永久磁石５４に当接した状態で静止する。図５（ａ）、図５（ｂ）の状態は、何れも安定な状態であるが、外部から駆動軸５１に回動力を与えることで、図５（ａ）から図５（ｂ）へ、又は、図５（ｂ）から図５（ａ）へ移行させることが可能である。例えば、可動子５２と永久磁石５４の隙間ｇが左右均等に０．５ｍｍずつ設けられていたとして、可動子５２が１辺５０ｍｍの正方形断面であるとした場合、図５（ａ）から図５（ｂ）へ回動するためには、可動子５２が駆動軸５１の回りに約１．２度回動すれば良く、回動角は微小である。

上記電磁回動機構６は、電磁操作装置５の図１の下部側に付設されている。該電磁回動機構６は、この実施の形態１では真空バルブ２が図１に示すように投入状態にあるときに電磁操作装置５の駆動軸５１を微小角度回動させるように構成された装置であり、図６に示すように、この例では棒状で中央部が円柱状に膨らんだハブ状に形成され、該中央部で駆動軸５１に固定された回動子６１と、この回動子６１の各両端部一側にそれぞれ対向して配設された２つの磁極６２ａ、６２ｂと、これら磁極６２ａ、６２ｂを相互に連結するように配設され、中央部が回動子６１の中央部のハブ状部分の方向に突出形成された固定ヨーク６３と、２つの磁極６２ａ、６２ｂにそれぞれ卷回された回動用コイル６４ａ、６４ｂから構成されている。なお、上記回動子６１、固定ヨーク６３、及び磁極６２ａ、６２ｂは、例えば鉄材などの強磁性体で構成されている。

そして、上記回動用コイル６４ａ、６４ｂは、図１、図２のように回動操作回路７と電気的に接続されている。回動操作回路７は、外部からの指令に応じて、回動用コイル６４ａ、又は、６４ｂに通電を行う。図７（ａ）の状態において、回動用コイル６４ａに通電が行われると、磁極６２ａ下面から、回動子６１左端に入り、回動子６１の中央部から固定ヨーク６３を通って、磁極６２ａに戻る磁束が作られ、回動子６１の左端部を磁極６２ａに吸引する電磁力が発生する。回動用コイル６４ａへの通電電流が十分大きくなると、可動子５２が永久磁石５４によって吸引されている力、及び、可動子５２が電磁操作装置５のヨーク５３に吸着されていることに起因する摩擦力に打ち勝って、図７（ｂ）に示す位置に回動する。回動子６１、駆動軸５１、及び可動子５２は相互に固定されているので、回動子６１の回動に伴って可動子５２も、図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態となる。なお、図５（ｂ）の状態は、可動子５２が永久磁石５４に吸着された安定状態であるので、回動用コイル６４ａへの通電を終了しても、この状態が維持される。

同様に、図７（ｂ）の状態において、回動用コイル６４ｂに通電することで、回動子６１を図７（ａ）の状態へ、可動子５２を図５（ａ）の状態へ移行させることができる。要するに回動子６１は可動子５２と共に同一の駆動軸５１に固定されているため、回動子６１を図７（ａ）→図７（ｂ）へ回動させたときに、電磁操作装置５の可動子５２も、図５（ａ）→図５（ｂ）へ回動される。なお、図７（ａ）では、回動子６１の右端部と磁極６２ｂが近接した配置となるが、回動子６１と磁極６２ｂとの間には、例えば１ｍｍ程度の隙間ｔが設けられており、電磁操作装置５を動作させたときに駆動軸５１の上下方向への移動に伴って、回動子６１も支障なく上下方向に移動できるように構成されている。同様に、図７（ｂ）の状態では、回動子６１の左端部と磁極６２ａが１ｍｍ程度の隙間ｔをあけて近接するように配置され、両者が当接しないように構成されている。

一方、回動操作回路７は、回動用コイル６４ａ、又は６４ｂへ通電した際の電流値を計測する電流センサ（図示省略）を備えており、該電流センサの検知出力は、信号処理回路７１へ送られる。信号処理回路７１では、回動操作回路７から送られた信号をデジタル値に変換し時系列データに変換する計測部、データを記憶するメモリ、及び計測された電流波形の時系列データを分析する信号処理部（何れも図示省略）などから構成され、通電時の通電電流のデジタル化された電流波形データを内部メモリに保存し、回動操作が完了した後に、蓄積されたメモリ上の電流波形データを読み出して、可動子５２従って回動子６１が回動を開始した時点の電流値、及び回動子６１を回動させるために要した回動力の推定、これらの値から回動に要した回動力の算出と、過去の回動操作を行った際の回動力データの記録から、回動力の異常を判定する機能を有している。なお、真空バルブ２の可動接点２２は、真空封止されたベローズ（図示せず）を介して真空バルブ２から支持されているため、可動接点２２を軸の回りに回動させることができない。このため、電磁操作装置５側の駆動軸５１が微小回動をしても、接圧ばね４から真空バルブ２側は回動しないように、接圧ばね４部分が回動摺動可能に構成されている（詳細図示省略）。

次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。まず、電磁操作装置５による真空バルブ２の開閉動作について説明する。図１のように真空バルブ２が開極状態にあるときに、可動子５２はヨーク５３の下側に当接した状態で静止している。このとき、永久磁石５４が作る磁束は、可動子５２の上部側面から下面に抜けて、ヨーク５３に入り再び永久磁石５４に戻る経路を作り、可動子５２を図中下方向に押し付ける力を発生する。これにより電磁操作装置５は図１の開極状態を保持している。次に、駆動電源５０に投入指令が入力されると、駆動電源５０から投入操作コイル５５ａに電流が通電される。このとき投入操作コイル５５ａが発生する磁束は、可動子５２の下面から可動子５２の上面に抜けて、ヨーク５３を通り、再び可動子５２に戻る経路を作り、可動子５２の下面において、永久磁石５４が発生する磁束と逆方向の磁束を発生させて相殺し、永久磁石５４による可動子５２の下方向への吸引力を失わせる。

さらに、投入操作コイル５５ａが発生する磁束により可動子５２は上方向への吸引力を受けるため、可動子５２は上方向に移動する。可動子５２は上方向に移動した後、図２に示すようにヨーク５３に当接した状態で静止する。このとき、永久磁石５４が発生する磁束は、可動子５２の下部側面から可動子５２の上面に抜ける方向となり、投入操作コイル５５ａが作る磁束と同方向である。駆動電源５０からの電流の供給が停止した後も、永久磁石５４が作る磁束により、可動子５２は図中上方向に吸引され、投入状態が保持される。また、投入状態から開極状態に移動する場合にも同様に、可動子５２は下方向に移動して、開極状態を保持する。なお、上記説明では、便宜上、永久磁石５４、投入操作コイル５５ａが作る磁束の方向を１方向に規定して説明したが、磁束の方向を全て逆にしても同様の動作が得られる。

次に、電磁回動機構６によって駆動軸５１を軸θのまわりに回動させ、回動時の回動力を判定することによって、グリースの劣化や腐食などによる摩擦力の増大を検出し、開閉装置の異常状態を検知する動作について説明する。電磁回動機構６は、真空バルブ２が投入位置で静止しているときに、回動操作回路７によって好ましくは所定の時間間隔で定期的に動作させて、駆動軸５１を時計回り、又は反時計回りに、１回、又は複数回動作させる。なお、電磁回動機構６は、軸方向の力は発生しないため、真空バルブ２は投入状態が維持される。具体的には、図７（ａ）から図７（ｂ）の状態に回動させるために回動操作回路７から回動用コイル６４ａに電流を通電するときに、回動操作回路７からの通電を、例えば放電用コンデンサ（図示省略）の放電電流によって行う場合、もしも回動子６１が動かなければ、放電電流の波形は放電用コンデンサ容量Ｃと回動用コイル６４ａの自己インダクタンスＬによるＬＣ放電となる。この場合、放電波形は図８の実線で示す曲線Ａのようなサイン波形となる。ただし、厳密には回動用コイル６４ａやコンデンサ、配線などが抵抗値を持つために、サイン波に抵抗値Ｒによる減衰項が重畳された波形となる。

一方、同様の通電で回動子６１が正常に回動する場合、放電開始初期の回動用コイル６４ａ（または６４ｂ）への電流が少ない時点では、電磁回動機構６の回動力が、電磁操作装置５の永久磁石５４の磁力、及び摩擦力よりも小さいため、回動子６１は動作せず、電流波形は回動子６１が動作しない場合のサイン波形と一致する。回動用コイル６４ａへの電流が十分大きくなり、回動子６１が動作を開始して図７（ａ）→図７（ｂ）へ回動すると、回動子６１の左端部と磁極６２ａの隙間が小さくなり、回動用コイル６４ａの自己インダクタンスが次第に増大する。このために、電流波形は、図８の破線で示す曲線Ｂのように変化する。信号処理回路７１は、回動子６１が動作しない場合の理想的なサイン波形と、実際の電流波形を比較することで、回動子６１の動作開始時点Ｐを検知し、この動作開始時点Ｐの電流値から回動子６１を回動させるための回動力を算出する。

また、上記動作開始時点Ｐに応じて、曲線Ｂの電流波形のピーク電流値や、放電が完了する時間も変化するため、これらの値から回動力を推定することも可能である。また、電流波形がサイン波形であった場合には、回動操作に対して、回動子６１が動作しなかったと判定することができる。ただし、図７（ａ）の状態から、回動用コイル６４ｂに通電する場合は、回動子６１は回動しない。このため、回動子６１が回動操作を行ったにも関わらず、回動しなかった場合は、回動用コイル６４ａ、６４ｂへの通電を交互に行って、何れの場合にも回動動作しなかった場合について、回動しなかったと判定する。信号処理回路７１では、このようにして算出された回動力を、予め決められた回動力の上限値と比較し、この上限値を超えた回動力が発生した場合、及び回動しなかった場合には異常と判断して警報信号を出力し、開閉装置の管理担当者に緊急のメンテナンスの実施を要求する。例えば、図示省略している操作盤に設けられた警報ランプやディスプレイなどの視覚表示手段、あるいはブザー、スピーカなどの聴覚報知手段等を適宜用いて知らせることができる。

また、回動操作回路７は、定期的、例えば１ヶ月に１回の割合で回動用コイル６４ａ、６４ｂへの通電を交互に行うようにプログラムすることが可能である。各動作時の電流波形は、信号処理回路７１で処理され、回動力の算出を行う。この定期的に回動操作を行った際の回動力データは、信号処理回路７１内部の図示省略しているメモリに保存される。信号処理回路７１では、この時系列の回動力のトレンドデータを解析し、回動力が増加傾向にある場合には、回動力の上限値に達するまでの時間を推定する。回動力が上限に達するまでの時間が、決められた値以下になった場合、例えば、２年以下になった場合は、メンテナンス要求信号を出力し、開閉装置１の管理担当者に対して、例えば１年〜２年以内にメンテナンスを実施することを要求（報知）する。

上記のような回動操作を投入状態で定期的に行うことによって、長期に亘って投入状態を維持する必要がある開閉装置に対しても、可動部分がグリースの劣化や腐食などの原因によって固着することを未然に防ぐことができ、開閉装置の動作不良の発生を防ぐことができる。また、回動操作時の回動力を判定することによって、グリースの劣化や腐食などによる摩擦力の増大を自動的に検出することができ、開閉装置が異常状態に近づいた場合には、即座にメンテナンスを実施することが可能となる。これによって、開閉装置の動作不良の発生を防ぐことができる。また、回動操作時の回動力の変化傾向から、メンテナンスが必要な時期を予め推定することが可能となるため、開閉装置全体のメンテナンス計画を効率良く立案することが可能となり、メンテナンス・コストを低減することができる。

なお、上記説明では、開閉装置が投入状態にあることを前提として説明した。開極状態の場合は、図９のように、回動子６１は固定ヨーク６３や回動用コイル６４ａ、６４ｂから離れた位置に移動し、回動操作を行うことはできない。これは、開閉装置が投入状態で長期間に亘って動作を行わない場合において、電力系統の事故が発生しても開閉装置が正常に動作することを担保するためである。開閉装置が開極状態で長期間動かないケースでは、事故遮断などの緊急操作を行う必要がなく、投入動作前に動作試験を行うことが可能であるために、このような回動操作を行う必要はない。

上記説明したように、この実施の形態１によれば駆動軸５１を該駆動軸のまわりに所定角度回動する電磁回動機構６と、この電磁回動機構を動作させる回動操作回路７とを備えたことにより、駆動軸５１の微小回動操作を投入状態で定期的に行うことができるので、この操作によって、長期に亘って投入状態を維持する必要がある開閉装置に対して開閉装置を操作しなくても、軸受け部など可動部と固定部が接触している部分がグリースの劣化や腐食などの原因によって固着することを未然に防ぐことができ、開閉装置の動作不良の発生を防ぎ開閉装置の動作信頼性を高めることができる。また、電磁回動機構６に通電された電流を検知する電流センサと、この電流センサによって検知された信号から駆動軸５１の回動操作力を推定する信号処理回路７１を備えたことにより、通電された電流波形の分析により回動操作時の回動力の判定ができ、これによって、グリースの劣化や腐食などによる摩擦力の増大を自動的に検出することができ、開閉装置が異常状態に近づいた場合には、即座にメンテナンスを実施するように促すことが可能となる。これによって、開閉装置の動作不良の発生を防ぐことができる。

また、回動操作を投入状態で定期的に行うようにしたので、長期に亘って投入状態を維持する必要がある開閉装置に対しても、可動部分がグリースの劣化や腐食などの原因によって固着することを未然に防ぐことができ、開閉装置の動作不良の発生を防ぐことができる。さらに、電磁回動機構６に通電された電流を計測する電流センサと、この電流センサの信号を読み取り、電流信号から回動操作力を推定する信号処理回路７１を備え、この信号処理回路は、回動力の時系列データから、電磁操作装置のメンテナンス時期を算出する機能を備えたことにより、回動操作時の回動力の変化傾向から、メンテナンスが必要な時期を予め推定することが可能となるため、開閉装置全体のメンテナンス計画を効率良く立案することが可能となり、メンテナンス・コストを低減することができる。また、回動操作時に回動操作回路７から通電された電流波形を分析することによって、回動に要した回動力が、突発的に異常値を示した場合や、軸が回動しなかった場合には、重故障信号を出力して、即時のメンテナンス実施を要求することにより、開閉装置の動作不良の発生を防ぐこともできる。

実施の形態２．
図１０はこの発明の実施の形態２に係る開閉装置である電磁操作式真空遮断器の電磁回動機構を示す要部断面図である。この実施の形態２における電磁回動機構６Ａは、回動子６１の両側に磁気回路を設けたものであり、回動操作を行う固定ヨーク６３、磁極６２ａ、６２ｂ、回動用コイル６４ａ、６４ｂに対して、駆動軸５１に回動対称に、固定ヨーク６３Ａ、磁極６２ｃ、６２ｄ、及び回動用コイル６４ｃ、６４ｄが配設されている。駆動軸５１を回動させるときには、回動用コイル６４ａと回動用コイル６４ｄ、又は回動用コイル６４ｂと回動用コイル６４ｃが同時に励磁される。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態２においては、駆動軸５１を回動させるための磁気回路を回動子６１の両側に設けたので、駆動軸５１には、上下方向の力が発生せず、ほぼ回動力のみが駆動軸５１に与えられ、実施の形態１よりも小さな電流で回動力を効率良く伝達することができる。このため、回動操作回路７（図１）から供給する通電電流量を低減することが可能で、回動操作回路７を小型化することができる。また、回動操作回路７を低コストに製作することができる。

実施の形態３．
この実施の形態３は、上記実施の形態１における図７に示された電磁回動機構６、又は上記実施の形態２における図１０に示された電磁回動機構６Ａに用いる磁気回路を構成する鋼板などの材料として、公知の渦電流の発生を抑制する部材を用いた他は実施の形態１又は実施の形態２と同様に構成したものである（図示省略）。以下、図７、図１０を参照して説明する。上記のように構成された実施の形態３においては、回動子６１、磁極６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、固定ヨーク６３、６３Ａ内の渦電流の発生が抑制され、回動用コイル６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄに流れる電流に対して、効率良く電磁力を発生することができる。このため、回動操作回路７から供給する通電電流量が低減され、回動操作回路７を小型化できる。また、回動操作回路７を低コストに製作することができる。また、渦電流による電磁力のばらつきが抑えられ、回動力の推定精度が向上するという効果も得られる。

実施の形態４．
図１１は、この発明の実施の形態４に係る開閉装置である電磁操作式真空遮断器の電磁回動機構を示す要部断面図、図１２はその変形例を示す断面図である。図１１において、電磁回動機構６Ｂは、回動用コイル６４ａ、６４ｂ、及び回動子６１から構成され、磁極及び固定ヨークは省略されている。なお、回動子６１は、導電性の高い非磁性金属、例えば、銅やアルミ等の金属からなる。
回動用コイル６４ａ、又は６４ｂに急峻に変化する電流を通電すると、回動子６１の回動用コイルに対向する面には渦電流が流れ、回動用コイルが発生する磁束と逆向きの磁束が発生し、回動用コイルと回動子６１の間に電磁反発力が発生する。この実施の形態４は、この電磁反発力を用いて、回動操作を行うようにしたものである。

この実施の形態４においては上記構成により、回動子６１をアルミなどの軽量の金属、銅などの金属で構成することができるため、駆動軸５１に固定された可動部の重量を低減することができる。また、渦電流は、回動用コイル６４ａ、又は６４ｂに対向する回動子６１の表面にのみ発生するので、回動子６１をパイプ状の構造とした場合には、さらに軽量に構成することができる。これにより、電磁操作装置５の駆動負荷が低減され、駆動電源５０から電磁操作装置５に供給する通電電流量を低減することが可能で、駆動電源５０を小型化することができる。また、駆動電源５０を低コストに製作することができる。また、可動部重量が低減すると、動作完了時に発生する衝撃力が低減されるため、装置の機械的な寿命が向上する。なお、図１１では、回動用コイル６４ａ、６４ｂを空芯としたが、図１２の変形例に示すように、電磁回動機構６Ｃを、図１１の回動用コイル６４ａ、６４ｂに対して、積層鋼板などの渦電流抑制効果を持った鉄心６５ａ、６５ｂを設けた構成とすることにより、より効率よく電磁反発力を発生させることができる。

実施の形態５．
この実施の形態５は、上記実施の形態１と同様のハード構成とし、図２に示す投入状態で電磁回動機構６により駆動軸５１を微小回動させる際に、回動操作回路７から回動用コイル６４ａ、又は６４ｂへの通電に連動して、電磁操作装置５の投入用コイル５５ａに駆動電源５０から通電を行うように構成したものである。以下、実施の形態１の図面（図１〜図７）を参照して説明する。
上記のような操作を行うことによって、実施の形態５においては駆動軸５１を微小回動させるときの駆動軸５１の投入保持力が増強され、電磁回動機構６の動作に伴って、駆動軸５１に回動力以外の方向の力が発生して、永久磁石５４による投入保持力が低下されるような現象が発生しても、投入状態を確実に維持することができ、開閉装置の信頼性を一層向上させることができる。

実施の形態６．
この実施の形態６は、上記実施の形態１と同様のハード構成において、信号処理回路７１が、図１、図２に示す電磁操作装置５による真空バルブ２の操作に連動して、回動操作回路７から回動用コイル６４ａ又は６４ｂに電流を通電し、その通電波形から電磁操作装置５の駆動特性を算出するように構成したものである。なお、この時の通電電流は、回動子６１が回動しない程度の小さい電流値とした。以下、実施の形態１の図面（図１〜図７）を参照して説明する。

この実施の形態６では上記のように電磁操作装置５に連動させて電磁回動機構６を動作させるようにしたことにより、電磁操作装置５の動作時には、駆動軸５１は回動しないが、回動用コイル６４ａ、又は６４ｂと回動子６１の相対的な位置が変化するため、回動用コイル６４ａ、６４ｂの自己インダクタンスは、電磁操作装置５の駆動軸５１の動作に伴って変化する。信号処理回路７１にて、電磁操作装置５の動作時の回動用コイル６４ａ、６４ｂに流れた電流波形を調べるように構成することにより、この自己インダクタンスの時間的な変化を抽出することができる。電磁操作装置５の位置と回動用コイル６４ａ、６４ｂの自己インダクタンスとの関係を予め求めておくことにより、この自己インダクタンスの時間的な変化情報から、電磁操作装置５の動作特性を求めることができる。この動作特性データから、電磁操作装置５が正常な動作を行っているかを推定し、異常時には警報出力を行うことにより、開閉装置１の動作不良を未然に防ぐことが可能となると共に、開閉装置のメンテナンス、コストを低減することができる。

なお、上記実施の形態ではこの発明を真空遮断器に適用した場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、他の開閉装置にも同様に適用できることは言うまでもない。また、駆動軸５１を軸方向に動作させる可動子５２の移動を投入操作コイル（第１のコイル）５５ａと、開極操作コイル（第２のコイル）５５ｂの２つのコイルを用いて行う方式について例示したが、１つのコイルを用い、電流の向きを反転させることで行うように構成したものでもよい。同様に、回動子６１を回動させるために回動用コイル６４ａ、６４ｂの複数のコイルを用いたが、１つのコイルで動作するように構成しても差し支えない。さらに、駆動軸５１を微小角度（例えば１．５度）回動させるようにした場合について例示したが、回動角度はこれに限定されないことは当然であり、例えば軸θのまわりに自由に回転できるものであっても差し支えない。その他種々の変形や変更ができることは勿論である。

この発明の実施の形態１に係る開閉装置としての電磁操作式真空遮断器の開極状態を模式的に示す要部断面図。 図１に示された真空遮断器の投入状態を模式的に示す要部断面図。 図１に示された電磁操作装置の近傍を拡大して示す詳細断面図。 図３のＩＶ−ＩＶ線における矢視断面図。 図４に示された可動子の安定状態を説明する図。 図１に示された電磁回動機構の近傍を拡大して示す詳細断面図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ線における矢視断面図。 図１に示された電磁回動機構の動作説明図。 図１に示された電磁回動機構の動作を説明する図であり、回動用コイルの電流波形の例である。 図１に示された電磁回動機構の開極時の回動子位置を示す図。 この発明の実施の形態２に係る開閉装置である電磁操作式真空遮断器の電磁回動機構を示す要部断面図。 この発明の実施の形態４に係る開閉装置である電磁操作式真空遮断器の電磁回動機構を示す要部断面図。 図１１に示された電磁回動機構の変形例を示す断面図。

符号の説明

１ 開閉装置、 ２ 真空バルブ、 ２１ 固定接点（固定電極）、 ２２ 可動接点（可動電極）、 ３ 絶縁部材、 ４ 接圧ばね、 ５ 電磁操作装置（アクチュエータ）、 ５０ 駆動電源、 ５１ 駆動軸、 ５２ 可動子、 ５３ ヨーク、 ５４ 永久磁石、 ５５ａ 投入操作コイル（第１のコイル）、 ５５ｂ 開極操作コイル（第２のコイル）、 ６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ 電磁回動機構、 ６１ 回動子、 ６２ａ、６２ｂ 磁極、 ６３ 固定ヨーク、 ６４ａ、６４ｂ 回動用コイル、 ７ 回動操作回路、 ７１ 信号処理回路、 ｇ、ｔ 隙間。

Claims (6)

1. 駆動軸を該駆動軸の軸方向に駆動する電磁操作装置を有する開閉装置において、上記駆動軸を該駆動軸のまわりに所定角度回動する電磁回動機構と、この電磁回動機構を動作させる回動操作手段とを備えたことを特徴とする開閉装置。
2. 上記電磁操作装置は、上記駆動軸に固定された磁性体からなる可動子と、この可動子を含む磁気回路を形成するように設けられたヨークと、上記磁気回路内に介装され上記可動子を上記軸方向に離間された第１の位置及び第２の位置の任意の一方に保持し得る永久磁石と、上記可動子をこの永久磁石の保持力に抗して上記第１の位置及び上記第２の位置の任意の一方に移動し得るコイルとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
3. 上記回動操作手段は、所定の時間毎に上記駆動軸を回動させるようにしたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉装置。
4. 上記電磁回動機構に通電された電流を検知する電流センサと、この電流センサによって検知された信号から上記駆動軸の異常を検知する信号処理回路を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の開閉装置。
5. 上記信号処理回路は、上記回動操作力の時系列データから上記電磁操作装置のメンテナンス時期を算出する機能を備えたことを特徴とする請求項４に記載の開閉装置。
6. 上記信号処理回路は、上記電磁操作装置による上記駆動軸の駆動に連動して、上記電磁回動機構に電流を通電し、その通電波形から上記電磁操作装置の駆動特性を算出することを特徴とする請求項４に記載の開閉装置。

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