JP2016219293A - 気中遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】カム機構やリンク機構の伝達効率を向上させると共に機構部品の片摩耗を抑制し耐久性能を向上させた気中遮断器を得る。【解決手段】接点をオンーオフさせるトグルリンク機構、可動接点を固定接点にオン移動させる投入バネ、接点のオフ状態時に可動接点を開離する方向に付勢し、オン状態時に固定接点に対する接触圧力を可動接点に付与する接圧バネ、操作ハンドルと投入バネ間に介在し操作ハンドルの操作により投入バネの蓄勢、放勢を間接的に制御するカム機構を備え、カム機構は投入バネの蓄勢、放勢用のカムと、カムを駆動するラチェットギアとによって構成され、カムとラチェットギアは、支軸挿入孔に段付きスリーブを圧入することによって段付きスリーブ段部をカムとラチェットギアとにそれぞれ当接させた当接状態で一体化され、段付きスリーブには支軸として機能する締結具の軸部が挿通され締結具によってカム機構が筐体に取り付けられている。【選択図】図４

Description

この発明は、ハンドル操作や駆動モータなどで投入バネを蓄勢した後、指令を与えることにより、蓄勢された投入バネ力で通電部を閉路状態にする遮断器に関し、主に気中遮断器の開閉機構に適用するものである。

従来の気中遮断器のラッチ構造として、例えば特許文献１の図４に記載された気中遮断器のカム集合体は、側板の相補的な非円筒形開口部に配設した非円筒形のブッシングに支承させたカムシャフトを有する。ブッシングは、側板の内面と接触するフランジを備えている。また、カムシャフトには、該カムシャフトの両側にブッシングを配置してカムシャフトとブッシングがファスナーなしに側板の間に保持されるようにする肩部が形成されている。

回路遮断器の接点の閉成は、図９の接点開成及びばねチャージ状態から、図１４に示す閉路用プロップを解放することによりなされる。閉路用プロップが停止ローラとの係合関係から離脱すると、ばねのエネルギーが解放されてカム部材を図１０に示す位置へ急速に回転させる。カム部材が回転すると、駆動ローラは駆動カムのカム作用手段と係合する。このカム作用手段の半径はカムシャフトの回転につれて増加し、またバナナリンクは駆動ローラをその表面と接触状態に保持するため、極シャフトが回転して接点を閉成する。この点において張出し部はトリップＤシャフトと係合するため接点が閉位置に係止される。

閉路用プロップ機構のリセット手段は、閉路用プロップと同じシャフトに枢着されているが、閉路用プロップとは無関係に回転可能なリセットレバーを含む。このリセット手段はまた、閉路用カムプレートと駆動カムプレートの間において停止ローラより前方の回転位置に設けたリセットピンよりなるリセット部材を含む。閉路用プロップ機構が図１２に示す係止離脱位置にある場合、閉路用プロップはねじりばねによって停止手段に対して付勢される。カム部材が回転してバネを蓄勢させると、リセットピンはリセットレバーのフィンガーに係合する。

特開平１１−３３９６０８号公報 実開平３−２０１３３４号公報

上記気中遮断器の構造上の特徴として、投入時のリンク機構の動作において、高速での投入が必要となるため、蓄勢バネ力を大きくする必要がある。主にカム部分や、各リンク部には、蓄勢バネの伝達力が大きくなるが、構成スペースの関係上、機構の幅方向に対して対称構造とすることは難しいため、各リンクには倒れ方向のモーメントが発生する。このため、軸受部をブッシュング構造としたり、またベアリングなどの構造部品を用いるなどの配慮をしているが、コストアップとなったり、部品点数が増加する要因となっていた。

また、リンク部品やカム部品などの伝達系のリンク部品やカム部品が傾斜することで、伝達効率が低下したり、機構部品の片摩耗が発生しやすくなったり、部品の信頼性や本体の寿命に影響をおよぼしていた。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、気中遮断器のカム機構やリンク機構の伝達効率を向上させると共に、機構部品の片摩耗を抑制し、耐久性能を向上させる。

また、例えばボルトでフレームを強固に連結すると共に、このボルトを軸としてカム機構やリンク機構を配置することができるため、荷重をしっかりと受けることができると共に、省スペースでの部品配置が可能となり、信頼性が高い気中遮断器を得ることを目的とする。

この発明に係わる気中遮断器は、可動接点を固定接点にオンーオフさせるトグルリンク機構、このトグルリンク機構のリンクを放勢力によって作動させ前記可動接点を前記固定接点にオン移動させる投入バネ、接点のオフ状態時に、前記可動接点を開離する方向に付勢し、オン状態時に、前記固定接点に対する接触圧力を前記可動接点に付与する接圧バネ、及び操作ハンドルと前記投入バネ間に介在し、前記操作ハンドルの操作により前記投入バネの蓄勢、放勢を間接的に制御するカム機構を備えた気中遮断器であって、前記カム機構は、前記投入バネの蓄勢、放勢用のカムと、このカムを駆動するラチェットギアとによって構成され、前記カムと前記ラチェットギアは、支軸挿入孔に段付きスリーブを圧入することによって、段付きスリーブ段部を前記カムと前記ラチェットギアとにそれぞれ当接させた当接状態で一体化され、この段付きスリーブには、支軸として機能する締結具の軸部が挿通され、この締結具によって前記カム機構が筐体に取り付けられているものである。

この発明の気中遮断器によれば、支軸挿入孔（軸孔）に圧入された段付きの円筒スリーブからなるカム機構と、締結具とによって、カム機構における傾斜発生の抑制及びカム機構の伝達効率の向上が可能となり、信頼性の高い気中遮断器が得られるものである。

この発明の実施の形態１における気中遮断器のオフ状態を示す側面断面図である。 気中遮断器の動作を説明するために、図１Ａの一部側面のみを示した動作説明図である。 この発明の実施の形態１における気中遮断器のオン状態を示す側面断面図である。 気中遮断器の動作を説明するために、図２Ａの一部側面のみを示した動作説明図である。 この発明の実施の形態１における気中遮断器のカム機構のみを示す側面図である。 図３の底面図である。 この発明の実施の形態１における気中遮断器のカム機構の変形例を示す底面図である。 この発明の実施の形態２における気中遮断器のクローズラッチ部のみを示す側面図である。 図６の底面図である。 この発明の実施の形態１における気中遮断器のクローズラッチ部の変形例を示す底面図である。

以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。

実施の形態１．
図１Ａ〜図５に基づいて実施の形態１の気中遮断器を説明する。
図１Ａは気中遮断器の投入バネの蓄勢が完了したオフ状態を示す側面断面図、図１Ｂは気中遮断器の動作説明図、図２Ａは気中遮断器のオン状態を示す側面断面図、図２Ｂは気中遮断器の動作説明図、図３は気中遮断器のカム機構のみを示す側面図、図４は図３の底面図、図５は気中遮断器のカム機構の変形例（円筒スリーブ形状の一部分が異なる変形例）を示す底面図である。

図において、筐体１は、モールドケース１Ａとモールドカバー１Ｂとで構成されている。消弧室５は、後述する固定接点５４と可動接点５５が開離する際に発生するアークを裁断する。
操作用ハンドル１１は、筐体１に前傾姿勢に配され、ラチェットギア１４に係合されている。一対の導体５１、５２は、通電部の一部を構成し、固定接点５４は、一方の導体５１の先端に固着され、可動接点５５は、固定接点５４に対し接触及び開離可能に配置され、可動子５６はこの可動接点５５を固着し、この可動子５６の基端部と他方の導体５２との間は、可撓導体５７で接続されている。
可動子ホルダ５８は、可動子５６を保持し、この可動子ホルダ５８の下端部は枢軸６０をもってモールドケース１Ａに回動自在に枢支されている。また上端部は連結ピン６１により後述する絶縁リンク４５の他端に連結されている。
接圧バネ６２は、可動子５６とモールドケース１Ａ側との間に張架されて、この可動子５６に対して接点閉成方向へのばね力を付勢し、接点のオフ状態時に、可動接点５５を開離する方向に付勢し、オン状態時に、固定接点５４に対する接触圧力を可動接点５５に付与するものである。

ボルト１２Ａは、フレームＬ１５１、フレームＲ１５２をナット１５５で連結している。
カム機構１７は、後述するように投入バネの放勢及び蓄勢を行うカム１７Ａ、１７Ｂとラチェットギア１４で構成され、カム側ローラ１０１は、カム１７Ａとこのカムを駆動するラチェットギア１４間に後述のようにして設けられ、蓄勢用アーム１０２は、カム機構１７の上方にあってボルト１０３を支点として回転し、アーム側ローラ１０４は、蓄勢用アーム１０２の一端に設けられ、カム機構１７を転接することにより（つまりカム機構１７のカム１７Ａ、１７Ｂと係合することにより）カム機構１７により回転駆動される。なお、蓄勢用アーム１０２の中腹部上面には、後述する投入トグルリンク機構１１６を突き上げるカム面１０５が形成されている。また、ラチェットギア１４は、操作用ハンドル１１で駆動力を与えられる。

バネカケピン１０７は、蓄勢用アーム１０２の他端に固着又は保持され、バネカケピン１０７とフレームＬ１５１及びフレームＲ１５２との間に配設された投入バネ３０の上端部を保持している。そして、バネカケピン１０７が、フレームＬ１５１及びフレームＲ１５２のガイド長孔１０７ｇ内を移動することで投入バネ３０は蓄圧される。
そして、後述するように投入バネ３０の放勢力によって可動接点５５は、固定接点５４にオン動作する。

クローズラッチ部１０８は、ボルト１０３に回転可能に装着され、中腹部にラッチ側ローラ１０９を有すると共に、一端側はカム側ローラ１０１に係合する。クローズラッチ１１０は、共有固定軸１１１Ｓを中心に回転し、下端はラッチ側ローラ１０９に係合すると共に上端側はクローズバー１１２に係合している。クローズバー１１２は、図示しないが手動あるいはソレノイドなどによりオン操作される。
メインシャフト１１３は、筐体１に回転可能に支持されている。メインシャフト１１３のアーム１１４、１１５は、メインシャフト１１３に等間隔で３個固定され、３極分の絶縁リンク４５が連結ピン４６によりそれぞれ連結されている。
２本のリンク１１６ａ、１１６ｂにより構成される投入トグルリンク機構１１６は、一方のリンク１１６ａが連結ピン１１７によりアーム１１４、１１５に連結され、他方のリンク１１６ｂが連結ピン１２２によりリンクレバー１２０に連結されている。

リンク側中央ローラ１１８は、投入トグルリンク機構１１６の中心ピン１１９により回転可能に支持され、蓄勢用アーム１０２のカム面１０５に当接する位置関係にあり、また投入トグルリンク機構１１６は、中心ピン１１９を中心に屈曲可能な関係にある。
リンクレバー１２０は、固定軸１２０Ｓに回転可能に支持され、一端側に連結ピン１２２により他方のリンク１１６ｂが連結される。
リンクレバー側ローラ１２３は、リンクレバー１２０の中腹部に回転可能に設けられ、トリップラッチ１２４は、共有固定軸１１１Ｓで回転可能に支持されている。
また、トリップラッチ１２４は、中腹部の凹部１２４ａにリンクレバー側ローラ１２３を係合すると共に、上端側はトリップバー１２５に係合している。トリップバー１２５は図示しないが手動あるいはソレノイドなどによりトリップ操作される。

次に動作について説明する。
まず、図１Ａに示す投入バネ３０の蓄勢について説明する。
投入バネ３０が放勢されたトリップ状態（特許文献２の図１参照）において、操作用ハンドル１１の操作によりラチェットギア１４を反時計方向に回転させて、カム機構１７を反時計方向に回転させると、蓄勢用アーム１０２がボルト１０３を中心に時計方向に図１Ｂで示す位置まで回動し、バネカケピン１０７が投入バネ３０を押下げるので、投入バネ３０が蓄圧される。このようにして投入バネ３０は、図１Ａに示す蓄勢状態となる。

図１Ａに示す蓄勢完了状態では、カム機構１７のカム側ローラ１０１によりクローズラッチ部１０８の回動が阻止され、更にクローズラッチ部１０８のラッチ側ローラ１０９によりクローズラッチ１１０の回動が阻止され、このクローズラッチ１１０はクローズバー１１２によりロックされている。

次に図１Ａの状態から、接点をオンにする操作について説明する。
図１Ａに示す状態のクローズバー１１２を時計方向に回動操作する。この操作によりクローズラッチ１１０が時計方向に回転し、クローズラッチ１１０に対するラッチ側ローラ１０９の係合が解除され、これに伴なってクローズラッチ部１０８が反時計方向に回転するので、カム機構１７のロックが解除されてカム機構１７が反時計方向に回転をはじめる。
カム機構１７が反時計方向に回転すると、図２Ａに示すようにアーム側ローラ１０４がカム機構１７の絶壁部から凹部１７hに落ち込み蓄勢用アーム１０２がフリーになるので
、投入バネ３０が放勢され、この投入バネ３０の放勢により蓄勢用アーム１０２が反時計方向に、図２Ｂに示す位置まで回転し、且つはね上がる。このようにして蓄勢用アーム１０２がはね上がったとき、蓄勢用アーム１０２のカム面１０５に、リンク側中央ローラ１１８が当接するので、投入トグルリンク機構１１６が、蓄勢用アーム１０２の、はね上げ力によって図２Ａ、図２Ｂに示す伸長状態となり、接点がオン状態になる。

次に接点のオンからオフへの操作について説明する。
図２Ａのオン状態において、トリップバー１２５を反時計方向に回動操作させると、トリップラッチ１２４が反時計方向に回動するので、トリップラッチ１２４の凹部１２４ａからリンクレバー側ローラ１２３の係合が外れてリンクレバー１２０が固定軸１２０Ｓを軸に時計方向に回動し、投入トグルリンク機構１１６が図１Ｂに示すように屈曲してオフ
状態となる。
そして以下、上記動作の繰り返しとなる。

次にこの発明の要部であるカム機構１７を、図３〜図５に基づいて説明する。
カム機構は、投入バネと直接的に、又はアームなどを介して間接的に係合し回転変位するもので、一対のフレームと、フレームを連結する締結具であるボルトと、それぞれ少なくとも１枚のカム形状であるカムと、板形状であるラチェットギアと、ラチェットギアに設けられた穴部に軸支されたカム側ローラと、カム側ローラに係合しているクローズラッチ部と、カムとラチェットギアの軸孔（ボルト挿入孔）に圧入されカムとラチェットギアとを一体化する段付きの円筒スリーブなどで構成されている。

以下、図３、図４によってカム機構を詳述する。
カム機構１７は、カム１７Ａとカム１７Ｂとラチェットギア１４とが重ねて配置され、カム側ローラ１０１は、カム１７Ａとラチェットギア１４にそれぞれ設けられた穴部に嵌め込まれる構造となっている。そして、段付き円筒スリーブ１５７は、カム１７Ｂとラチェットギア１４で挟み込まれた構造になっている。そして、カム１７Ａとカム１７Ｂとラチェットギア１４は、カムとラチェットギアの軸孔（支軸挿入孔）ｈに段付き円筒スリーブ１５７が圧入され更に段付きスリーブの両端段部１５７ａがカム１７Ｂとラチェットギア１４の側面にそれぞれ当接させた当接状態とすることで一体化されている。

また、図４において、筐体１の一部であるフレームＬ１５１とフレームＲ１５２は、締結具であるボルト１２Ａとナット１５５で締結されている。
ボルト１２Ａは、段付き円筒スリーブ１５７に挿通されて支軸として機能し、カム機構１７は、この支軸を中心にして回転する構造となっている。
図１Ａ、図１Ｂ、図３における投入バネ３０の蓄勢時、前段のアーム側ローラ１０４は、カム１７Ａ、１７Ｂの螺旋状外周端面に転接（接触転動）し、カム側ローラ１０１を介して後段への力（投入バネ３０が蓄勢される力）の伝達となっている。

カム１７Ａとカム１７Ｂには、アーム側ローラ１０４からの力Ｐ２を受け、カム側ローラ１０１は、次段のクローズラッチ１０８Ｂと接触しているためＰ３の力を伝達しようとするため、その反作用力Ｐ３１を受けることになる。このような作用により、カム機構１７には、Ｐ２とＰ３１の力が発生し、モーメントＭ２０が発生することになる。このため、カム１７Ａとカム１７Ｂは、傾斜をしようとする。

このとき、段付き円筒スリーブ１５７がこれらのカム１７Ａ、カム１７Ｂ、ラチェットギア１４の軸孔（支軸挿入孔）ｈに圧入配置されており、この傾斜を抑制するように作用する。また、ボルト１２Ａとナット１５５により、フレームＬ１５１とフレームＲ１５２が強固に締結されており、カム機構１７に発生する力を支持することができ、傾斜を抑制するように作用する。また、円筒スリーブ構造による軸との穴の接触面の安定により、位置精度安定化し、カム側ローラ１０１の片あたり等を低下させ耐久性能を向上する。

図５においては、片側のみ段付きの円筒スリーブ１５８で構成されているものである。このように、段部（円筒スリーブ端部の段部１５８ａ）を片側のみにすることで、軸孔（支軸挿入孔）ｈへの圧入作業がし易くなり、生産性を向上させることができる。外部からの抜け止め、例えばフレームＲ１５２が期待できる場合には、このような構成とすることが可能となる。

実施の形態２．
図６〜図８に基づいて実施の形態２の気中遮断器を説明する。
図６は気中遮断器のクローズラッチ部のみを示す側面図、図７は図６の底面図、図８は気中遮断器のクローズラッチ部の変形例を示す底面図である。

以下、実施の形態２の要部であるクローズラッチ機構を、図６、図７に基づいて説明する。なお、実施の形態１と同一部分については説明を省略する。
クローズラッチ機構は、投入バネとアームや、カム機構などを介して間接的に係合し回転変位するクローズラッチ部で構成され、このクローズラッチ部は、それぞれ少なくとも１枚のカム形状と、板形状からなり、カム形状と板形状に設けられた穴部に軸支されたラッチ側ローラと、ラッチ側ローラに係合しているラッチを備え、クローズラッチ部のカム形状と板形状は、段付きの円筒スリーブの圧入などで固定され、この段付きの円筒スリーブに、一対のフレーム間に連結したボルトを挿入させたものである。

図６、図７は図１Ａに示すクローズラッチ部（クローズラッチ機構）１０８を詳細に示したもので、クローズラッチ部１０８は、クローズラッチ１０８Ａとクローズラッチ１０８Ｂが重ねて配置され、かしめピン１６１Ａ、１６１Ｂ、１６１Ｃでカシメられ、ラッチ側ローラ１０９はクローズラッチ１０８Ａとクローズラッチ１０８Ｂに設けられた穴に嵌め込まれる構造となっている。そして、段付き円筒スリーブ１６７は、クローズラッチ１０８Ａとクローズラッチ１０８Ｂで挟み込まれた構造となっている。

また、図７において、筐体１の一部であるフレームＬ１５１とフレームＲ１５２が、ボルト１０３とナット１６５で締結されている。そして、このボルト１０３の軸にクローズラッチ部１０８が嵌合配置されており、この軸を中心にしてクローズラッチ部１０８が回転する構造となっている。
前段のカム側ローラ１０１が一方の板状のクローズラッチ１０８Ｂの面に接触し、クローズラッチ１０８Ａとクローズラッチ１０８Ｂ間に配置したラッチ側ローラ１０９を介して後段への力の伝達となっている。クローズラッチ１０８Ａとクローズラッチ１０８Ｂにはカム側ローラ１０１からの力Ｐ３を受け、ラッチ側ローラ１０９は、次段のクローズラッチと接触しているためＰ４の力を伝達しようとするため、その反作用力Ｐ４１を受けることになる。このような作用により、クローズラッチ部１０８には、Ｐ３とＰ４１の力が発生し、モーメントＭ３０が発生することになる。このため、クローズラッチ部１０８は、傾斜をしようとする。

このとき、段付き円筒スリーブ１６７がこれらのクローズラッチ１０８Ａ、クローズラッチ１０８Ｂの軸孔（支軸挿入孔）ｈに圧入配置されており、この傾斜を抑制するように作用する。また、ボルト１０３とナット１６５により、フレームＬ１５１とフレームＲ１５２が強固に締結されており、この傾斜を抑制するように作用している。また、円筒スリーブ構造による軸との穴の接触面の安定により、位置精度安定化し、ラッチ側ローラ１０９の片あたり等を低下させ耐久性能を向上する。

図８においては、片側のみ段付きの円筒スリーブ１６８で構成されているものである。このように、段部（円筒スリーブ端部の段部１６８ａ）を片側のみの構成とすることで、軸孔（支軸挿入孔）ｈへの圧入作業はし易くなり、生産性を向上させることができる。外部からの抜け止め、例えばフレームＲ１５２が期待できる場合には、このような構成とすることが可能となる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

筐体１、 １４：ラチェットギア、 １７：カム機構、 １７Ａ：カム、
１７Ｂ：カム、 ３０：投入バネ、 ５４：固定接点、 ５５：可動接点、
６２：接圧バネ、 １０３：ボルト、 １０５：蓄勢用アーム１０２のカム面、
１０７ｇ：ガイド長孔、 １１１Ｓ：共有固定軸、
１１６：投入トグルリンク機構、 １１６ａ：一方のリンク、
１１６ｂ：他方のリンク、 １５１：フレームＬ、 １５２：フレームＲ、
１５５：ナット、 １５７：段付き円筒スリーブ、
１５７ａ：円筒スリーブ端部の段部、 １５８：片側のみ段付きの円筒スリーブ、
１５８ａ：円筒スリーブ端部の段部 ｈ：軸孔（支軸挿入孔）

Claims (2)

1. 可動接点を固定接点にオンーオフさせるトグルリンク機構、このトグルリンク機構のリンクを放勢力によって作動させ前記可動接点を前記固定接点にオン移動させる投入バネ、接点のオフ状態時に、前記可動接点を開離する方向に付勢し、オン状態時に、前記固定接点に対する接触圧力を前記可動接点に付与する接圧バネ、及び操作ハンドルと前記投入バネ間に介在し、前記操作ハンドルの操作により前記投入バネの蓄勢、放勢を間接的に制御するカム機構を備えた気中遮断器であって、
   前記カム機構は、前記投入バネの蓄勢、放勢用のカムと、このカムを駆動するラチェットギアとによって構成され、前記カムと前記ラチェットギアは、支軸挿入孔に段付きスリーブを圧入することによって、段付きスリーブ段部を前記カムと前記ラチェットギアとにそれぞれ当接させた当接状態で一体化され、この段付きスリーブには、支軸として機能する締結具の軸部が挿通され、この締結具によって前記カム機構が筐体に取り付けられていることを特徴とする気中遮断器。
2. 可動接点を固定接点にオンーオフさせるトグルリンク機構、このトグルリンク機構のリンクを放勢力によって作動させ前記可動接点を前記固定接点にオン移動させる投入バネ、接点のオフ状態時に、前記可動接点を開離する方向に付勢し、オン状態時に、前記固定接点に対する接触圧力を前記可動接点に付与する接圧バネ、及び操作ハンドルと前記トグルリンク機構間に介在し、前記操作ハンドルの操作により前記投入バネの蓄勢、放勢を間接的に制御するクローズラッチ機構を備えた気中遮断器であって、
   前記クローズラッチ機構は、カムとして機能するクローズラッチと板形状のクローズラッチとによって構成され、前記クローズラッチと板形状のクローズラッチは、支軸挿入孔に段付きスリーブを圧入することによって、段付きスリーブ段部を前記クローズラッチと板形状のクローズラッチとにそれぞれ当接させた当接状態で一体化され、この段付きスリーブには、支軸として機能する締結具の軸部が挿通され、この締結具によって前記クローズラッチ機構が筐体に取り付けられていることを特徴とする気中遮断器。

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