JP2017208316A - 開閉器用電磁操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動コイルの磁束による磁力によって生ずる固定鉄心への吸引力を減速のためのばねを受けるばね受けに加えて可動鉄心の減速作用に寄与させ、小型で部品点数の少ない開閉器用電磁操作装置を提供する
【解決手段】固定鉄心１２０と、固定鉄心１２０の内空間で直動可能な可動鉄心１３０と、固定鉄心１２０内に配置された２つの駆動コイル１４０、１４１と、固定鉄心１２０の内空間に配置され、一端が固定鉄心１２０の内壁との間で位置規制される復帰ばね１６０と、固定鉄心１２０の内空間で可動範囲を規制されつつ復帰ばね１６０を受ける磁性体のばね受け１７０とを備え、復帰ばね１６０は可動鉄心１３０の可動範囲の一部の区間で復帰ばね受け１７０を介して、圧縮・解放されるよう構成し、復帰ばね受け１７０の可動範囲の端部で固定鉄心１２０と可動鉄心１３０の両方に磁気的に吸引可能に構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、開閉器用電磁操作装置、特に、電力機器用の開閉器における電磁操作装置に関し、電気回路を開閉する遮断器、断路器、接地器等の開閉器に備えられた電磁操作装置に関するものである。

電力系統には、事故電流から系統を保護するために事故電流を遮断する遮断器や、電力機器を確実に系統から切り離す断路器、接地することで感電を防止する接地開閉器といった開閉器が備えられている。これら開閉器において、開操作や閉操作によって高速に移動する可動電極を緩やかに停止させるためにオイルダンパ等を用いている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６２−２３２８２５号公報

特許文献１で提案されているオイルダンパは、操作時の衝撃を低減する必要性から、可動部の可動範囲端部に緩衝機構として備えられている。このオイルダンパによって開閉器の長寿命化を図ることが可能である。
しかし、オイルダンパを用いた構成は、可動方向に大きくなってしまうことや、部品点数の増加、オイルダンパ自体の耐久性などが問題となる。
また、開閉器に備えられた操作装置としては、駆動コイルにより駆動される可動鉄心を備え部品点数が少なくメンテナンス性に優れたソレノイド型電磁操作装置がよく利用されているが、可動鉄心にブレーキをかけるための構成が固定鉄心の外部にあり、開閉器の部品数の増加や、可動方向に大型化するという課題がある。

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、駆動コイルの磁束によって生ずる固定鉄心への吸引力を、減速のためのばねを受ける弾性部材受けに加えて可動鉄心の減速作用に寄与させ、オイルダンパを使用しないことで、小型で部品点数の少ない開閉器用電磁操作装置を提供することを目的とする。

この発明に係る開閉器用電磁操作装置は、固定鉄心と、前記固定鉄心に対し移動可能に設けられた可動鉄心と、前記固定鉄心および前記可動鉄心を流通する磁束を生成し前記可動鉄心を駆動する駆動コイルと、一端を固定部との間で位置規制され他端を前記可動鉄心と弾性部材受けを介して係合し前記可動鉄心を減速する弾性部材とを備え、前記駆動コイルの前記磁束による磁気力によって生ずる前記固定鉄心への吸引力を前記弾性部材受けに加え前記可動鉄心の減速作用に寄与するものである。

この発明によれば、駆動コイルの磁束によって生ずる固定鉄心への吸引力を弾性部材受けに加え可動鉄心の減速作用に寄与するようにしたので、小型で部品点数の少ない開閉器用電磁操作装置を提供できる。

この発明に係る実施の形態１における開閉器の構成を示す断面図である。 この発明に係る実施の形態１における開閉器の状態遷移図である。 この発明に係る実施の形態１における開閉器のストロークとばね荷重及び永久磁石の吸引力の関係を示したグラフである。 この発明に係る実施の形態１における開閉器用電磁操作装置内の磁束の経路を説明するための断面図である。 この発明に係る実施の形態２における開閉器の構成を示す断面図である。 この発明に係る実施の形態２における開閉器の状態遷移図である。 この発明に係る実施の形態２における開閉器のストロークとばね荷重及び永久磁石の吸引力の関係を示したグラフである。 この発明に係る実施の形態３における開閉器の構成を示す断面図である。 この発明に係る実施の形態３における開閉器の状態遷移図である。 この発明に係る実施の形態３における開閉器用電磁操作装置内の磁束の経路を説明するための図である。

実施の形態１．
（開閉器全体の構成）
この発明に係る実施の形態１を図１から図４までについて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１に係る開閉器１の概略構成を示す断面図である。固定電極１０は、位置が固定された電極である。可動電極２０は、固定電極１０に対して接離可能な電極である。可動電極２０の開極側には絶縁ロッド３０が接続されている。絶縁ロッド３０は、可動電極２０と、絶縁ロッド３０の開極側に接続された可動軸Ｂ：６０とを電気的に絶縁する。可動軸Ｂ：６０は、その内空間で付勢された接圧ばね４０を介して可動軸Ｂ６０の開極側に可動軸Ａ：１１０が接続される。可動軸Ａ：１１０には電磁操作装置１００の固定鉄心１２０の内空間で可動鉄心１３０が接続される。固定鉄心１２０の開極方向側には開極ばね５０が接続されており、可動軸Ａ：１１０の開極側に固定された開極ばね受け７０と固定鉄心１２０の間で圧縮される。この開極ばね５０は可動軸Ａ：１１０に対して開極方向に荷重を加える。

（電磁操作装置内の構成）
電磁操作装置１００は、位置が固定された固定鉄心１２０の内空間に可動軸Ａ：１１０を中心に配置されたコイルＡ：１４０とコイルＢ：１４１を備え、それぞれ固定鉄心１２０の内空間の閉極側と開極側に配置される。固定鉄心１２０の内空間は、左右の側面に突起部１２０Ａがあり、この突起部１２０Ａと固定鉄心１２０の閉極側で弾性部材である復帰ばね１６０が復帰ばね受け１７０を介して圧縮されている。復帰ばね１６０の閉極側は固定鉄心と接触し、復帰ばね１６０の開極側は復帰ばね受け１７０を介して固定鉄心１２０の内空間にある側面の突起部１２０Ａで可動範囲を規制される。永久磁石１５０は固定鉄心１２０の閉極側に配置されており、可動鉄心１３０が閉極方向に移動した際に、可動鉄心１３０を吸着保持する。

（電磁操作装置の動作説明）
図２は、この発明の実施の形態１に係る開閉器１の状態遷移図である。
図２の（Ａ）は開極位置を表している。可動鉄心１３０や可動電極２０は可動軸Ａ：１１０を介して開極ばね５０の荷重により固定された状態である。
図２の（Ｂ）は開極位置（Ａ）から閉極位置（Ｄ）の間を移動中の状態で、可動鉄心１３０が復帰ばね受け１７０に接触した瞬間の状態を表している。
図２の（Ｃ）は開極位置（Ａ）から閉極位置（Ｄ）の間を移動中の状態で、可動鉄心１３０が復帰ばね受け１７０を介して復帰ばね１６０を（Ｂ）の状態よりも圧縮した状態で、可動電極２０と固定電極１０が接触または乖離する瞬間の状態を表している。
図２の（Ｄ）は閉極状態を表す。可動鉄心１３０は永久磁石１５０の磁力によって固定鉄心１２０の閉極側に吸着し、接圧ばね４０は可動軸Ａ：１１０と可動軸Ｂ：６０の内壁との間で圧縮された状態である。この圧縮量に応じた荷重で、可動電極２０は固定電極１０に押し付けられる。

図３は、この発明の実施の形態１に係る開閉器のストロークと各ばね荷重の合力及び永久磁石の吸引力の関係を示したグラフである。横軸は可動鉄心１３０のストロークで正方向が開極方向である。図３内の（Ａ）〜（Ｄ）は図２の各位置（Ａ）〜（Ｄ）に対応している。縦軸は永久磁石の吸引力と、各ばね荷重の合力である。比較し易くするため永久磁石の吸着力に対しては正方向が閉極方向を表し、各ばね荷重の合力に対しては正方向が開極方向を表す。

（閉極動作の説明）
次いで、図２を用いて動作の流れを詳しく説明する。
まずは閉極動作について説明する。閉極動作は開極位置（Ａ）から（Ｂ）、（Ｃ）を経て、閉極位置（Ｄ）で停止する動作である。図２の開極位置（Ａ）で閉極側にあるコイルＡ１４０を励磁すると、可動鉄心１３０には閉極方向に電磁力が発生し、可動鉄心１３０は、開極ばね５０を圧縮しながら閉極方向に駆動される。

移動途中の（Ｂ）においては、可動鉄心１３０が復帰ばね受け１７０に接触することで、復帰ばね１６０は圧縮される。復帰ばね１６０を圧縮することで可動鉄心１３０の運動エネルギーが吸収され、可動鉄心１３０は減速する、これにより、可動電極２０が固定電極１０に衝突した時の衝撃を和らげ電極の破損や変形を防ぐことが可能になる。
また、復帰ばね受け１７０を磁性体にすることで固定鉄心１２０の突起部１２０Ａと可動鉄心１３０の間に電磁力を発生させ、可動鉄心１３０の減速効果を高めることが可能である。

このときの磁束の流れを表したのが図４であり、復帰ばね受け１７０を磁性体にすることで、コイルＡ：１４０による磁束は、矢印が示すように、固定鉄心１２０の閉極側から固定鉄心１２０の突起部１２０Ａを通り、復帰ばね受け１７０を介して可動鉄心１３０の上部を通り固定鉄心の閉極側に戻るように発生する。これにより復帰ばね受け１７０には、可動鉄心１３０と固定鉄心１２０の突起部１２０Ａに吸着するような電磁力が発生するため、可動鉄心１３０が（Ｂ）の状態からさらに閉極方向に移動しようとした際に、復帰ばね受け１７０と可動鉄心１３０間の電磁力により可動鉄心１３０は減速することが可能である。
つまり（Ｂ）から閉極位置（Ｄ）の区間では復帰ばねの圧縮と復帰ばね受け１７０に発生する電磁力の双方により減速される。位置（Ｃ）は固定電極１０と可動電極２０が接触する位置であり、位置（Ｂ）から位置（Ｃ）までに減速することで電極接触時の衝撃を和らげることができる。

位置（Ｃ）からさらに閉極方向に可動鉄心１３０が移動すると、可動軸Ａ：１１０と可動軸Ｂ：６０の間の接圧ばね４０が圧縮され、圧縮量に応じて可動電極２０が固定電極１０に押し付けられる。そして、さらに閉極方向に移動すると、閉極位置（Ｄ）で可動鉄心１３０が固定鉄心１２０に衝突し閉極動作を完了する。このときコイルＡ：１４０の励磁を停止しても永久磁石１５０による磁束によって、可動鉄心１３０は固定鉄心１２０に吸着し閉極位置（Ｄ）で保持される。

（開極動作の説明）
次に開極動作について説明する。
開極動作は、図２の閉極位置（Ｄ）から（Ｃ）、（Ｂ）を経て、開極位置（Ａ）まで動く動作である。閉極位置（Ｄ）でコイルＢ：１４１を励磁することで、可動鉄心１３０に対して開極方向に電磁力が発生し、永久磁石１５０の閉極方向の吸着力が相殺され、開極ばね５０、接圧ばね４０、復帰ばね１６０の荷重とコイルＢ：１４１の電磁力により可動鉄心１３０は開極方向に駆動される。

閉極位置（Ｄ）から（Ｃ）の間は、コイルＢ：１４１による電磁力と、開極ばね５０、接圧ばね４０、復帰ばね１６０の荷重よって開極方向に駆動されるが、（Ｃ）からは可動電極２０が固定電極１０から離れることで、接圧ばね４０の荷重は開極動作に寄与しなくなる。
（Ｂ）からさらに開極方向に移動した開極側では復帰ばね１６０も固定鉄心１２０の内空間で可動範囲を規制されるため開極ばね５０の荷重とコイルＢ：１４１の電磁力によって開極方向に移動する。さらに開極方向に移動し、開極位置（Ａ）で可動鉄心１３０は固定鉄心１２０内空間の開極側に衝突し開極動作を完了する。開極位置（Ａ）でコイルＢ：１４１の励磁を停止しても可動鉄心１３０は開極ばね５０の荷重により開極位置（Ａ）で保持される。

以上のように、本実施の形態１においては、閉極動作時に可動電極２０が固定電極１０に衝突する前に、復帰ばね１６０の荷重および磁性体で構成された復帰ばね受け１７０に発生する電磁力によって、可動電極２０は減速され、衝突時の衝撃を和らげることができるので、これまで使用されたオイルダンパを廃止して、小形で部品点数の少ない開閉器を提供できる。
なお、上述の説明では、復帰ばね受け１７０を磁性体で構成する旨説明しているが、ばね受け１７０ 自体は非磁性体であっても、これと連動して動く部材が磁性体であれば、同様の効果を得ることができる。

この発明に係る実施の形態１における開閉器用電磁操作装置では、固定鉄心１２０と、前記固定鉄心１２０の内空間で直動可能な可動鉄心１３０と、前記固定鉄心１２０内に配置され、前記可動鉄心１３０の可動軸１１０を中心に巻かれ前記固定鉄心１２０および前記可動鉄心１３０を流通する磁束を生成して前記可動鉄心１３０を駆動する駆動コイル１４０と、前記固定鉄心１２０の内空間に配置され、一端が前記固定鉄心１２０内壁との間で位置規制された復帰ばね１６０からなる弾性部材と、前記固定鉄心１２０の内空間で可動範囲を規制されつつ前記弾性部材を受けるばね受け１７０からなる弾性部材受けとを備え、前記復帰ばね１６０からなる弾性部材は前記可動鉄心１３０の可動範囲の終端区間を含む一部の区間で前記弾性部材受けを介して圧縮または解放され、前記可動鉄心１３０の可動範囲の終端区間を含む一部の区間において前記復帰ばね１６０からなる弾性部材が前記駆動コイル１４０により駆動される前記可動鉄心１３０と前記弾性部材受けを介し他端を係合して圧縮され前記可動鉄心１３０を減速する開閉器用電磁操作装置であって、前記ばね受け１７０からなる弾性部材受けまたはこれと連動する連動部材を磁性体で構成して、前記弾性部材受けの可動範囲の終端区間を含む一部の区間で前記弾性部材受けの前記可動鉄心１３０との係合により前記弾性部材受けまたは前記連動部材に前記磁束を流通させ前記弾性部材受けを前記固定鉄心１２０と前記可動鉄心１３０の両方に磁気的に吸引可能となるように構成し、これにより前記ばね受け１７０からなる弾性部材受けに前記磁束による磁力に起因する前記固定鉄心１２０および前記可動鉄心１３０への吸引力を加え前記可動鉄心１３０の減速作用に寄与するものである。
この構成により、弾性部材受けに加えられる磁力を有効に活用して可動鉄心の減速作用に寄与することができ、小型で部品点数の少ない開閉器用電磁操作装置を提供できる。

実施の形態２．
（電磁操作装置内の構成）
この発明に係る実施の形態２を図５から図７までについて説明する。
実施の形態１においては、閉極動作時に電極衝突前の減速効果を期待できるが、開極動作においては減速されない。遮断のために開極速度が必要な遮断器の場合には、開極動作完了時に可動鉄心１３０が固定鉄心に衝突した時の衝撃が大きくなるため開極動作時の減速も必要となる場合がある。
実施の形態１の復帰ばね１６０を、開極側にも同様に備えることで開極動作時にも減速させることができる。以下、これを適用した本発明の実施の形態２について図を用いて説明する。

図５は、この発明の実施の形態２に係る開閉器１ａの概略構成を示す断面図である。
図１の実施の形態１に係る開閉器１との違いは、開極ばね５０と開極ばね受け７０がなくなり、新たに復帰ばね１６１、復帰ばね受け１７１及び永久磁石１５１を固定鉄心１２０の内空間の開極側に追加したことである。また、実施の形態１で説明した開極ばね５０と開極ばね受け７０は開極速度を補うために使用することも想定されるが、本実施の形態ではこれらを省略した場合について説明する。
復帰ばね１６１の開極側は固定鉄心１２０の内空間の開極側に保持され、復帰ばね１６１の閉極側は復帰ばね受け１６１を介して可動鉄心１３０に接触している。図５の状態では可動鉄心１３０が開極位置で保持されているため、復帰ばね１６１は復帰ばね受け１７１を介して圧縮されており、可動鉄心１３０が閉極側に移動すると復帰ばね受け１６１は解放されるが、駆動途中で固定鉄心１２０の突起部１２０Ａによって可動範囲を規制される。つまり、復帰ばね１６０と復帰ばね受け１７０が突起部１２０Ａより閉極側で可動範囲を規制されるのに対し、復帰ばね１６１と復帰ばね受け１７１は固定鉄心内空間の突起部１２０Ａより開極側で可動範囲を規制される。

（電磁操作装置の動作説明）
図６は実施の形態２に係る開閉器１ａの状態遷移図である。
図６の（Ａ）は開極位置を表している。復帰ばねＢ：１６１が圧縮された状態で、永久磁石Ｂ：１５１により可動鉄心１３０が固定鉄心１２０に吸着保持された状態である。
図６の（Ｂ）は開極位置（Ａ）から閉極位置（Ｄ）の間を移動中の状態で、可動鉄心１３０が復帰ばね受けＡ：１７０と復帰ばね受けＢ：１７１に接触または離反する瞬間の状態を表している。
図６の（Ｃ）は開極位置（Ａ）から閉極位置（Ｄ）の間を移動中の状態で、可動鉄心１３０が復帰ばね受けＡ：１７０を介して復帰ばねＡを（Ｂ）よりも圧縮した状態で、可動電極２０と固定電極１０が接触または乖離する瞬間の状態を表している。
図６の（Ｄ）は閉極状態を表す。可動鉄心１３０は永久磁石Ａ：１５０の磁力によって固定鉄心１２０の閉極側に吸着し、接圧ばね４０は可動軸Ａ：１１０と可動軸Ｂ６０の間で圧縮された状態である。この圧縮量に応じた荷重で、可動電極２０は固定電極１０に押し付けられる。

図７は、この発明の実施の形態２に係る開閉器１ａのストロークと各ばね荷重の合力及び永久磁石の吸引力の関係を示したグラフである。横軸は可動鉄心１３０のストロークで正方向が開極方向である。図７内の（Ａ）〜（Ｄ）は図６の各位置（Ａ）〜（Ｄ）に対応している。縦軸は永久磁石の吸引力と、各ばね荷重の合力である。比較し易くするため永久磁石の吸着力に対しては正方向が閉極方向を表し、各ばね荷重の合力に対しては正方向が開極方向を表すようにしている。

（開極動作の説明）
開極動作は図６の閉極位置（Ｄ）から（Ｃ）、（Ｂ）を経て、開極位置（Ａ）まで動く動作である。閉極位置（Ｄ）でコイルＢ：１４１を励磁することで、可動鉄心１３０に対して開極方向に電磁力が発生し、永久磁石による閉極方向の吸着力が相殺され、接圧ばね４０、復帰ばね１６０の荷重とコイルＢ：１４１の電磁力により可動鉄心１３０は開極方向に駆動される。

閉極位置（Ｄ）から（Ｃ）の間は、コイルＢ：１４１による電磁力と、接圧ばね４０、復帰ばね１６０の荷重によって駆動されるが、（Ｃ）からは可動電極２０が固定電極１０から離れることで、接圧ばね４０の荷重は開極動作に寄与しなくなる。さらに開極方向に移動した（Ｂ）から開極側では復帰ばね１６０も固定鉄心１２０の内空間で可動範囲を規制されるためコイルＢ：１４１の電磁力と慣性力によって開極方向に移動する。
（Ｂ）よりさらに開極方向に移動すると可動鉄心１３０は復帰ばね受けＢ：１７１に接触することで、復帰ばねＢ：１６１を圧縮する。復帰ばねＢ：１６１を圧縮することで可動鉄心１３０の運動エネルギーが吸収され、可動鉄心１３０は減速する、これにより、可動鉄心１３０が固定鉄心１２０に衝突した時の衝撃を和らげ部品の破損や変形を防ぐことが可能になる。

なお、図４に示した実施の形態１の復帰ばね受け１７０と同様に復帰ばね受けＢ：１７１を磁性体にすることで、復帰ばね受けＢ：１７１は可動鉄心１３０と固定鉄心１２０の突起部１２０Ａに吸着しようとするため、可動鉄心１３０が（Ｂ）の位置からさらに開極方向に移動しようとした際に、復帰ばね受けＢ１７１と可動鉄心１３０の間に発生する電磁力により、可動鉄心１３０は減速する。つまり（Ｂ）から閉極位置（Ａ）の区間では復帰ばねＢ１６１の圧縮と復帰ばね受けＢ：１７１に発生する電磁力により可動鉄心１３０は減速される。
開極位置（Ａ）で可動鉄心１３０は固定鉄心内空間の開極側に衝突し開極動作を完了する。なお、開極位置（Ａ）でコイルＢ：１４１の励磁を停止しても永久磁石１５１の吸着力により開極位置（Ａ）で保持される。

（閉極動作の説明）
閉極動作は図６の開極位置（Ａ）から（Ｂ）、（Ｃ）を経て、閉極位置（Ｄ）で停止する動作である。開極位置（Ａ）でコイルＡ１４０を励磁すると、可動鉄心１３０には閉極方向に電磁力が発生するため、永久磁石Ｂ：１５１の開極方向の吸着力は相殺され、可動鉄心１３０は、復帰ばねＢ：１５１の荷重とコイルＡ：１４０の電磁力によって閉極方向に駆動される。
移動途中の（Ｂ）においては、復帰ばね受けＢ：１７１は固定鉄心１２０内空間の側面の突起部１２０Ａにより可動範囲を規制されているため、可動鉄心１３０から離れる。その一方で、可動鉄心１３０が復帰ばね受けＡ：１７０に接触することで、復帰ばねＡ：１６０が圧縮される。
つまりこの位置で、ばねの荷重は反転し閉極方向から開極方向に変わる。（Ｂ）よりも閉極位置方向に移動すると、復帰ばねＡ：１６０は圧縮されるので可動鉄心１３０の運動エネルギーが吸収され、可動鉄心１３０は減速する。これにより、可動電極２０が固定電極１０に衝突した時の衝撃を和らげ電極の破損や変形を防ぐことが可能になる。

また、復帰ばね受けＡ：１７０を磁性体とすることで固定鉄心１２０の突起部１２０Ａと可動鉄心１３０の間に電磁力を発生させることで、可動鉄心１３０の減速効果を高めることが可能である。このときの磁束の流れは、実施の形態１で説明した図４と同様であり、復帰ばね受けＡ：１７０を磁性体にすることで、コイルＡ：１４０による磁束は、矢印が示すように、固定鉄心１２０の閉極側から固定鉄心１２０の突起部１２０Ａを通り、復帰ばね受けＡ：１７０を介して可動鉄心１３０を通り固定鉄心１２０の閉極側に戻るように発生する。これにより復帰ばね受けＡ：１７０は可動鉄心１３０と固定鉄心１２０の突起部１２０Ａに吸着しようとするため、可動鉄心１３０が（Ｂ）の状態からさらに閉極方向に移動しようとした際に、復帰ばね受けＡ：１７０と可動鉄心１３０の間に発生する電磁力により可動鉄心１３０は減速することが可能である。つまり（Ｂ）から閉極位置（Ｄ）の区間では復帰ばねの圧縮と復帰ばね受けＡ：１７０に発生する電磁力により減速される。位置（Ｃ）は固定電極１０と可動電極２０が接触する位置であり、位置（Ｂ）から位置（Ｃ）までに減速することで電極接触時の衝撃を和らげることができる。

位置（Ｃ）からさらに閉極方向に可動鉄心１３０が移動すると、可動軸Ａ：１１０と可動軸Ｂ：６０の間の接圧ばね４０が圧縮され、圧縮量に応じて可動電極２０が固定電極１０に押し付けられる。そして、さらに閉極方向に移動すると、閉極位置（Ｄ）で可動鉄心１３０が固定鉄心１２０に衝突し閉極動作を完了する。このときコイルＡ：１４０の励磁を停止しても永久磁石Ａ：１５０による磁束によって、可動鉄心１３０は固定鉄心１２０に吸着し閉極位置（Ｄ）で保持される。

以上のように、本実施の形態２においては、実施の形態１でも説明した閉極動作時の低衝撃化に加えて、開極動作時に可動鉄心１３０が固定鉄心１２０に衝突する前に、復帰ばねＢ：１６１の荷重および磁性体で構成された復帰ばね受けＢ：１７１に発生する電磁力によって、可動鉄心１３０は減速され、衝突時の衝撃を和らげることができるので、これまで使用されたオイルダンパを廃止して、小形で部品点数の少ない開閉器を提供できる。

（３位置安定の説明）
また、図７が示す通り、実施の形態２の電磁操作装置１００ａは３安定なアクチュエータである。開極位置（Ａ）と閉極位置（Ｄ）はこれまでの説明の通り、永久磁石の吸着力により保持される。一方でこれまで、駆動途中の位置とした（Ｂ）においては、ばね荷重の方向が反転するため、この位置においても可動鉄心１３０を保持することが可能である。
開極動作、閉極動作の途中でコイルＡ：１４０やコイルＢ：１４１の励磁を停止ないしは小さくすることで可動鉄心１３０を中間位置で停止することも可能である。

これにより遮断器と断路器を複合させた開閉器や断路器と接地開閉器を複合させた開閉器を実現できる。遮断器と断路器の複合例を説明すると、図６の位置（Ｄ）は遮断器の閉極状態、位置（Ｂ）は遮断器の開極位置及び断路器の閉極位置とすることができる。
そして、位置（Ｂ）からさらに開極することで絶縁性能を確保した位置（Ａ）は断路器の開極位置とすることができる。このように複数の開閉器を複合させることで電力設備を小形化し、低コスト化することが可能となる。

実施の形態３．
（電磁操作装置内の構成）
この発明に係る実施の形態３を図８から図１０までについて説明する。
実施の形態２においては開極動作・閉極動作時の駆動途中で減速可能な開閉器を説明し、３安定な電磁操作装置を提供できることも説明した。
実施の形態３においては中間位置でさらに停止し易くするために中間位置に可動鉄心１３０を吸引するためのコイルを閉極側のコイルＡ：１４０と開極側のコイルＢ：１４１の間の固定鉄心の突起部１２０Ａ内に追加する。図８が実施の形態３に係る開閉器１ｂの概略構成を示す断面図である。第１の駆動コイルとしての閉極用のコイルＡ：１４０と第２の駆動コイルとしての開極用のコイルＢ：１４１の間に第３の駆動コイルとしてのコイルＣ：１４２を備えている。また、実施の形態１で説明した開極ばね５０と開極ばね受け７０を開極速度を補うために使用することも想定されるが、本実施の形態ではこれらを省略した場合について説明する。

図９は実施の形態３に係る開閉器１ｂの状態遷移図である。
図９の（Ａ）は断路位置を表す。このとき可動鉄心１３０は永久磁石Ｂ：１５１の吸着力により、固定鉄心１２０に吸着保持された状態である。
図９の（Ｂ）は断路位置（Ａ）よりも閉極側に移動した中間位置である開極位置を表す。
図９の（Ｃ）は開極位置（Ｂ）と閉極位置（Ｄ）の間を移動中の状態で、可動電極２０と固定電極１０が接触または乖離する瞬間の状態を表す。
図９の（Ｄ）は閉極位置を表す。このとき可動鉄心１３０は永久磁石１５１の吸着力により、固定鉄心１２０に吸着保持された状態である。
この発明の実施の形態３に係る開閉器のストロークと各ばね荷重の合力及び永久磁石の吸引力の関係は実施の形態２と同様に図７のグラフである。

（動作説明・断路器閉極）
各動作の流れについて説明する。
断路位置（Ａ）から開極位置（Ｂ）の駆動にはコイルＣ：１４２を励磁する。コイルＣ：１４２を励磁すると断路位置（Ａ）から閉極方向に電磁力が働くため、永久磁石Ａ：１５１の吸着力が相殺され可動鉄心１３０は電磁力と復帰ばね１６１の荷重により閉極方向に動き始める。可動部の慣性力によって開極位置（Ｂ）よりも閉極側にオーバストロークした場合には復帰ばねＡ：１６０の荷重とコイルＣ：１４２による電磁力が開極方向に発生するため、減速し、開極位置（Ｂ）に戻される。また、開極位置（Ｂ）においては図１０に示す経路で発生するコイルＣ：１４２の磁束によって復帰ばね受けＡ：１７０と復帰ばね受けＢ：１７１は固定鉄心１２０と可動鉄心１３０に吸着するためオーバストロークが小さくなり、開極位置（Ｂ）で停止するまでの可動部の振動を抑えることが可能である。

（動作説明・断路器開極）
開極位置（Ｂ）から断路位置（Ａ）の駆動にはコイルＢ：１４１を励磁する。コイルＢ：１４１を励磁すると開極位置（Ｂ）から開極方向に電磁力が働くため、復帰ばねＢ：１６１を圧縮しながら可動鉄心１３０は開極方向に駆動される。断路位置（Ａ）まで可動鉄心１３０が移動すると永久磁石Ｂ：１５１の吸着力により固定鉄心１２０に可動鉄心１３０が吸着保持される。

（動作説明・遮断器閉極）
開極位置（Ｂ）から閉極位置（Ｄ）の駆動にはコイルＡ：１４０を励磁する。コイルＡ：１４０を励磁すると開極位置（Ｂ）から閉極方向に電磁力が働くため、復帰ばねＡ：１６０を圧縮しながら可動鉄心１３０は閉極方向に駆動される。閉極位置（Ｄ）まで可動鉄心１３０が移動すると永久磁石Ａ：１５０の吸着力により固定鉄心１２０に可動鉄心１３０は吸着保持される。

（動作説明・遮断器開極）
閉極位置（Ｄ）から開極位置（Ｂ）の駆動にはコイルＣ：１４２を励磁する。コイルＣ：１４２を励磁すると閉極位置（Ｄ）から開極方向に電磁力が働くため、永久磁石Ａ１５０の吸着力が相殺され可動鉄心１３０は電磁力と復帰ばねＡ：１６０により開極方向に駆動される。可動部の慣性力によって開極位置（Ｂ）よりも開極側にオーバストロークした場合には復帰ばねＢ：１６１の荷重とコイルＣ：１４２による電磁力が閉極方向に発生するため、減速し、開極位置（Ｂ）に戻される。

また、開極位置（Ｂ）においては図１０に示す経路で発生するコイルＣ：１４２の磁束によって復帰ばね受けＡ：１７０と復帰ばね受けＢ：１７１は固定鉄心１２０と可動鉄心１３０に吸着するためオーバストロークが小さくなり、開極位置（Ｂ）で停止するまでの可動部の振動を抑えることが可能である。

以上のように、本実施の形態３においては、閉極側または開極側から可動鉄心１３０を中間位置に駆動するとき、復帰ばねＡ：１６０の荷重と、復帰ばねＢ：１６１の荷重と、コイルＣ：１４２を励磁することで復帰ばね受けＡ：１７０と復帰ばね受けＢ：１７１に発生する電磁力によって可動鉄心１３０は中間位置で停止させることができるため、３安定な電磁操作装置を実現できる。
これにより、例えば３位置で動作可能な遮断器と断路器を複合させた開閉器が提供できる。遮断器として必要な開極距離からさらに開極することで絶縁性能を確保し、断路器としての性能を得ることができる。これにより、スイッチギア内で遮断器と断路器を複合することで、それぞれに必要だった電極や操作機構を共用化でき、省スペース、低コストなスイッチギアを提供できる。

なお、上述の説明では、復帰ばね受けＡ：１７０ 、復帰ばね受けＢ：１７１を磁性体で構成する旨説明しているが、ばね受けＡ：１７０ 、ばね受けＢ：１７１自体は非磁性体であっても、これと連動して動く部材が磁性体であれば、同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１，１ａ，１ｂ 開閉器、１０ 固定電極 、２０ 可動電極、３０ 絶縁ロッド、４０ 接圧ばね 、５０ 開極ばね 、６０ 可動軸Ｂ、７０ 開極ばね受け、１００ ，１００ａ，１００ｂ 電磁操作装置、１１０ 可動軸Ａ、１２０ 固定鉄心、１３０ 可動鉄心 、１４０ コイルＡ、１４１ コイルＢ、１４２ コイルＣ、１５０ 永久磁石Ａ、１５１ 永久磁石Ｂ、１６０ 復帰ばねＡ（弾性部材）、１６１ 復帰ばねＢ（弾性部材）、１７０ 復帰ばね受けＡ（弾性部材受け）、１７１ 復帰ばね受けＢ（弾性部材受け）。

Claims (7)

1. 固定鉄心と、前記固定鉄心に対し移動可能に設けられた可動鉄心と、前記固定鉄心および前記可動鉄心を流通する磁束を生成し前記可動鉄心を駆動する駆動コイルと、一端を固定部との間で位置規制され他端を前記可動鉄心と弾性部材受けを介して係合し前記可動鉄心を減速する弾性部材とを備え、前記駆動コイルの前記磁束によって生ずる前記固定鉄心への吸引力を前記弾性部材受けに加え前記可動鉄心の減速作用に寄与することを特徴とする開閉器用電磁操作装置。
2. 固定鉄心と、前記固定鉄心の内空間で直動可能な可動鉄心と、前記固定鉄心内に配置され、前記可動鉄心の可動軸を中心に巻かれ前記固定鉄心および前記可動鉄心を流通する磁束を生成して前記可動鉄心を駆動する駆動コイルと、前記固定鉄心の内空間に配置され、一端が前記固定鉄心内壁との間で位置規制された弾性部材と、前記固定鉄心の内空間で可動範囲を規制されつつ前記弾性部材を受ける弾性部材受けとを備え、前記弾性部材は前記駆動コイルにより駆動される前記可動鉄心に前記弾性部材受けを介し他端を係合して圧縮され前記可動鉄心を減速する開閉器用電磁操作装置であって、前記弾性部材受けを磁性体で構成して前記可動鉄心との係合により前記弾性部材受けに前記磁束を流通させ前記弾性部材受けを前記固定鉄心と前記可動鉄心の両方に磁気的に吸引させることを特徴とする開閉器用電磁操作装置。
3. 前記駆動コイルは、前記可動鉄心の開極側と閉極側の双方に設けられるとともに、前記固定鉄心の内空間の閉極側に永久磁石を備えたことを特徴とする請求項２に記載の開閉器用電磁操作装置。
4. 前記固定鉄心の中間部に可動軸方向へ突出する突起部を形成し、この突起部の端部で前記弾性部材受けを支承するようにしたことを特徴とする請求項２または３に記載の開閉器用電磁操作装置。
5. 前記可動軸にばね受けを形成し、このばね受けと前記固定鉄心との間に開極方向に付勢する開極ばねを設けたことを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の開閉器用電磁操作装置。
6. 前記弾性部材、前記弾性部材受け、前記永久磁石を閉極側及び開極側にそれぞれ２つずつ設けたことを特徴とする請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の開閉器用電磁操作装置。
7. 第１の駆動コイルとしての開極用コイルと第２の駆動コイルとしての閉極用コイルに加えて、前記固定鉄心中間部に設けた突起部に第３の駆動コイルを設け、この第３の駆動コイルを駆動することで、開極と閉極の途中段階で安定して停止する３安定の操作装置を得るようにしたことを特徴とする請求項２から請求項６までのいずれか１項に記載の開閉器用電磁操作装置。

Images