JP2015513794A - タップ切換器用駆動ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニットに関する。本発明の課題は、タップ切換器の近くに配置されて、タップ切換器の速く確実な操作を保証する、コンパクトな構造のタップ切換器用駆動ユニットを提供することである。この課題は、電圧の印加によって切換接点を開閉する、切換接点に直に配置されたソレノイドから構成された駆動ユニットによって解決される。

Description

本発明は、切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニットに関する。

特許文献１により周知の通り、通常タップ切換器を駆動するためにモータ駆動部が使用されている。モータ駆動部とタップ切換器の協力した動作にも関わらず、それらは空間的に離して配置されている。タップ切換器自体は、上方に突き出たタップ切換器の頭部にまで変成器タンク内に沈められている一方、モータ駆動部は、変成器の外に、一般的にその外壁に配置されている。モータ駆動部とタップ切換器の間の接続は、幾つかのシャフト、連結部及び継手から構成されるシャフト軌道部によって行なわれている。

特許文献２の図１からも、モータ駆動部を用いてタップ切換器を操作する一般的な方式が周知である。変成器筐体の外に配置されたモータ駆動部が、駆動シャフトを介してタップ切換器を操作している。その場合、モータ駆動部の制御は、変成器の実際の電圧と目標の電圧を持続的に比較することによって制御命令を発見する電圧コントローラを用いて行なわれている。

特許文献３により、代替の真空遮断パイプ用操作装置が周知である。その場合、突き出た端部の所に有る真空遮断パイプの切換接点が、可動コア部と接続されている。このコア部の軸に沿った移動方向は、真空遮断パイプの切換接点の開閉移動方向と一致している。開閉時に、このコア部は、電流を加えることが可能な一つのコイルがそれぞれ配置された二つの終端位置の間を動く。これらのコイルの中の一方に電圧を目的通り印加することによって、このコア部を動かして、真空遮断パイプを開閉する力を誘導している。

従来技術により周知の駆動ユニットの大きな欠点は、負荷及び制御伝動部品を使用していることである。これらの個別伝動部品の相互接続は、複雑であり、時間とコストがかかる。駆動手段として簡単な三相交流モータを使用することも欠点を生じさせる。即ち、三相交流モータを一定の電力基準データと関連付けることは非常に難しく、特に、コストがかかる。三相交流モータのパラメータの不均一性のために、センサーを追加するか、或いは伝動部品を個々に調整する必要が有る。それらのシャフト軌道部も大きな故障の原因となる。シャフトを互いに接続する役割を果たす連結部は、時間と共に磨耗して、確実で信頼できる機能を保証することができなくなる。個別部品の小さい遊びは、駆動系統全体に渡って合算され、最後に、即ち、タップ切換器の所で大きな偏差を発生させる。

電圧を印加された二つのコイルの間に配置されたコア部を用いて真空遮断パイプを操作することも欠点を生じさせる。二つのコイルを収容する所要スペースの外に、コア部を動かして、真空遮断パイプを操作するためには、複雑な制御が必要である。

ドイツ特許公開第１９８１６５４３号明細書 ドイツ特許公開第１０１１９６６４号明細書 米国特許第８０４０２１０号明細書

以上のことから、本発明の課題は、タップ切換器の近くに配置されて、タップ切換器の速く確実な操作を保証する、コンパクトな構造のタップ切換器用駆動ユニットを提供することである。

本課題は、請求項１の特徴に基づくタップ切換器用駆動ユニットによって解決される。各従属請求項は、本発明の別の有利な改善構成に関する。

本課題は、電圧の印加によって切換接点を開閉する、切換接点に直に配置されたソレノイドから構成されたタップ切換器用駆動ユニットによって解決される。

以下において、図面に基づき本発明を説明する。

タップ切換器用駆動ユニットの図 二つのコイルを備えた駆動ユニットの実施構成図 直列に接続された二つの駆動ユニットの図 駆動ユニットの特別な接続図 連結部品を備えた駆動ユニットの図 クランク部品により切換接点を間接的に操作する駆動ユニットの図 ラック部品とカム部品により切換接点を間接的に操作する駆動ユニットの図

図１には、一つの筐体２、一つのコイル３及び一つの電機子４を備えたタップ切換器用駆動ユニット１が図示されている。このコイル３は、筐体２内に固定して取り付けられており、ここでは図示されていない電源と電気を通す形で接続されている。この電機子４は、筐体２内において、コイル３によって、少なくとも部分的に取り囲まれているように配置されている。この電機子４は、磁石として構成され、Ｎ極とＳ極を有する。この電機子４は、有利には、例えば、サマリウム−コバルト合金又はネオジム−鉄−ホウ素合金などの減磁し難い材料から構成される。

更に、この電機子４の一端は、接続部材５を介して切換接点６と機械的に接続されている。この接続部材５によって、切換接点６を開閉することができる。この切換接点６は、例えば、真空遮断パイプ、機械的な接点又はそれらと同等の物によって実現することができる。

一つの駆動ユニット１を用いて複数の切換接点６を操作することも可能である。そのためには、それぞれ操作すべき切換接点６の数に接続部材５を適合させなければならない。

コイル３に電圧を印加することによって、そのコイルを介して整流された電流が流れ、それにより磁界が発生する。このコイル内の磁界は、電機子４を動かすための力を電機子４に及ぼす。この電機子４の移動方向は、電流の方向に依存し、対称軸７に沿って直線的に延びている。そのため、この電機子４の運動は、切換接点６を開閉させることとなり、従って、電流の流れる方向に依存する。

図２は、電機子４を少なくとも部分的に取り囲む第一のコイル３が筐体２に固定して配置されているのではなく、第二のコイル８によって少なくとも部分的に取り囲まれている、タップ切換器用駆動ユニット１の考え得る実施構成を図示している。この場合、これらのコイル３，８は、互いに機械的に接続されている。それによって、第一のコイル３は、電機子として使用することができ、同じく対称軸７に沿った直線的な運動を行なうことができる。特に、第一のコイル３が発生する力が切換接点６を開くのに十分でない場合に、この構成が必要である。

図３は、第一の駆動ユニット１．１が第二の駆動ユニット１．２の後に配置され、両方のユニットが一つの切換接点６を操作する本発明の別の実施構成を図示している。両方の駆動ユニット１．１，１．２は、ストロークの高さ及び／又はストロークの強さに関して異なる特性値を有するが、図１の駆動ユニット１と同じ方式に基づき動作する。この有利な実施構成によって、開閉プロセスの異なるフェーズを制御することができる。

図４には、駆動ユニット１の別の接続手法が図示されている。各切換接点６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、別個の駆動ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと接続されている。更に、全ての駆動ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それらよりも明らかに大きい別の一つの駆動ユニット９と接続されている。この駆動ユニット９は、特に、補助部品として使用され、例えば、切換接点が溶接されている場合に使用される、即ち、一種の安全部品として使用される。

図５に図示された実施構成では、駆動ユニット１と切換接点６の間に連結部品１０が配置されている。それは、衝撃方式に基づき動作し、特に、接着又は溶接された切換接点６を溶解させるのに適している。この場合、駆動ユニット１は、連結ロッド１１を介して連結部品１０と接続され、接続部材５を介して切換接点６と機械的に接続されている。この駆動ユニット１を操作した場合、その運動が連結ロッド１１に伝達される。そのロッドがフリーホイールを有するので、先ずは未だ切換接点６を操作しない。そのフリーホイールの終端の所で、突然発生する抵抗によって、連結部品１０を通るパルスが発生する。そのパルスは、切換接点６に伝達されて、切換接点６内の溶接又は接着された箇所を溶解させる。フリーホイールの大きさに応じて、パルスの強さを変更することができる。

図６は、本発明の別の実施構成を図示している。この場合、駆動ユニット１と切換接点６は、クランク部品１２を介して間接的に、機械的に接続されている。この接続部材５は、その上端に、クランク部品１２の輪郭に沿って滑動して、それにより切換接点６を操作するカム部品１３を有する。このクランク部品１２は、更に、接続部品１４を介して駆動ユニット１と機械的に接続されている。駆動ユニット１の操作によって、クランク部品１２は、接続部品１４を介して動かされる。このクランク部品１２とカム部品１３の輪郭を介して、切換接点６が接続部材５によって操作される。

図７には、駆動ユニット１がラック部品１５を操作する別の実施構成が図示されている。この部品は、歯車１６と機械的に接続されており、ラック部品１５の直線的な運動を回転運動に変換する。この歯車１６は、更に、回転によって接続部材５を介して切換接点６を操作するカム部品１７と接続されている。

本発明では、個々の伝動部品が互いに独立して操作することが可能であり、それによって、複雑な切換フローを実現できることが特に有利である。多くの伝動部品とシャフトを省略できることも利点である。この簡略化された構造と最早不要となった個別部品によって、製造が簡略化されるとともに、コストが低減される。個別部品の磨耗の作用も、駆動ユニットの少数の単独構成部品への削減によって重要性を失う。故障した、或いは消耗したコンポーネントの交換は、速く目的通り行なうことができる。

強磁性の電機子を使用することによって、一つのコイルだけが必要となり、電機子の移動方向が印加する電圧の極性に依存するので、駆動ユニットを特にコンパクトに構成することができる。この電圧の極性の制御は、非常に簡単かつ安価に実現できる。電機子が減磁し難い特別な材料又は合金から構成されているので、それは、高い温度でも強磁性特性を保有する。そのことは、本発明の利用範囲を拡大する。

１ 駆動ユニット
１．１ 第一の駆動ユニット
１．２ 第二の駆動ユニット
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 駆動ユニット
２ 筐体
３ 第一のコイル
４ 電機子
５ 接続部材
６ 切換接点
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 切換接点
７ 対称軸
８ 第二のコイル
９ 駆動ユニット
１０ 連結部品
１１ 連結ロッド
１２ クランク部品
１３ カム部品
１４ 接続部品
１５ ラック部品
１６ 歯車
１７ カム部品

Claims (10)

1. 少なくとも一つの切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニットにおいて、
   この駆動ユニット（１）が、一つの筐体（２）、一つの電気コイル（３）及び一つの強磁性の電機子（４）から構成されていることと、
   この強磁性の電機子（４）が、このコイル（３）によって、少なくとも部分的に取り囲まれていることと、
   このコイル（３）が、この筐体（２）と機械的に接続されていることと、
   この強磁性の電機子（４）が、この少なくとも一つの切換接点（６）と機械的に接続されていることと、
   この強磁性の電機子（４）が、一つの対称軸（７）に沿って移動できるように配置されていることと、
   このコイル（３）が、この少なくとも一つの切換接点（６）を操作するために、異なる極性を選択可能な電圧を時間的に印加することができ、その印加した電圧の極性によって、この強磁性の電機子（４）の移動方向を決定することができることと、
   特徴とする少なくとも一つの切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニット。
2. 当該のコイル（３）が、第二のコイル（８）によって、少なくとも部分的に取り囲まれていることと、
   当該のコイル（３）が、この第二のコイル（８）と機械的に接続されていることと、
   当該のコイル（３）が、当該の対称軸（７）に沿って移動できるように配置されていることと、
   を特徴とする請求項１に記載の少なくとも一つの切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニット。
3. 少なくとも二つの駆動ユニット（１．１，１．２）が、当該の切換接点（６）と直列に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の少なくとも一つの切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニット。
4. 複数の別個の駆動ユニット（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）が、それぞれ一つの切換接点（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）と並列に接続されるとともに、それらよりも大きな一つの共通の駆動ユニット（９）によって、同時に駆動することが可能であることを特徴とする請求項３に記載の少なくとも一つの切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニット。
5. 一つの駆動ユニット（１）と少なくとも一つの切換接点（６）の間に、少なくとも一つの連結部品（１０）が配置されていることと、
   この連結部品（１０）が衝撃方式に基づき動作することと、
   を特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の少なくとも一つの切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニット。
6. 当該の駆動ユニット（１）が、クランク部品（１２）を介して間接的に、少なくとも一つの切換接点（６）を操作することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の少なくとも一つの切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニット。
7. 当該の駆動ユニット（１）が、歯車（１６）と機械的に接続されたラック部品（１５）を操作することと、
   この歯車（１６）が、カム部品（１７）と機械的に接続されていることと、
   このカム部品（１７）が、直に、或いは接続部材（５）を介して、少なくとも一つの切換接点（６）を操作することと、
   を特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の少なくとも一つの切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニット。
8. 当該の少なくとも一つの切換接点（６）が真空遮断パイプ又は機械的な接点であることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の少なくとも一つの切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニット。
9. 複数の真空遮断パイプが単一の切換接点（６）として組み合わされていることを特徴とする請求項８に記載の少なくとも一つの切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニット。
10. 当該の強磁性の電機子（４）が、減磁し難い材料又は合金、特に、サマリウム−コバルト合金又はネオジム−鉄−ホウ素合金から構成されていることを特徴とする請求項１から９までのいずれか一つに記載の少なくとも一つの切換接点を操作するタップ切換器用駆動ユニット。

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