JP2019186162A - 開閉器の電磁操作装置、並びに、それを用いる高速投入器、真空遮断器およびスイッチギヤ - Google Patents

Abstract

【課題】電源容量を増大することなく、高速動作できる開閉器の電磁操作装置を提供する。【解決手段】開閉器の可動電極３２ｂを操作する電磁操作装置が、可動電極３２ｂを操作する磁性ロッド４８と、磁性ロッド４８に設けられる可動磁性円板４２およびショートリング４９と、可動磁性円板４２を引き付けて、磁性ロッド４８の動きを拘束する永久磁石４１と、ショートリング４９に反発力を発生させる磁束を発生する電磁反発コイル４５と、磁性ロッド４８および可動磁性円板４２を通る、電磁反発コイル４５の磁束の磁路Ｂを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、受電用や配電用の開閉器を操作する電磁操作装置、並びに、それを用いる高速投入器、真空遮断器およびスイッチギヤに関する。

高速投入器、真空遮断器などの受電・配電用開閉器の可動電極を駆動して、可動電極および固定電極の開極および閉極を操作する電磁操作装置には、高速応答性が要求される。

これに対し、特許文献１に記載の従来技術が知られている。本従来技術では、永久磁石ラッチ部と電磁反発機構部を直線状に配置することで、動作時間を短縮している。

国際公開第２０１５／１２９１１５号

上記従来技術では、永久磁石ラッチ部と電磁反発機構部を直線状に配置することで、電磁反発力の伝達ロスと可動部重量を低減することで動作時間を短縮している。しかし、永久磁石ラッチを電磁反発力のみで引き外しているため、永久磁石ラッチ力が大きくなるほど、電磁反発機構の電源容量を大きくしなければならない。

そこで、本発明は、電源容量を増大することなく、高速動作できる開閉器の電磁操作装置を提供するとともに、この電磁操作装置を用いる高速投入器、真空遮断器およびスイッチギヤを提供する。

上記の課題を解決するために、本発明による開閉器の電磁操作装置は、開閉器の可動電極を操作するものであって、可動電極を操作する磁性ロッドと、磁性ロッドに設けられる可動磁性円板およびショートリングと、可動磁性円板を引き付けて、磁性ロッドの動きを拘束する永久磁石と、ショートリングに反発力を発生させる磁束を発生する電磁反発コイルと、磁性ロッドおよび可動磁性円板を通る、電磁反発コイルの磁束の磁路を有する。

また、上記の課題を解決するために、本発明による開閉器の電磁操作装置は、開閉器の可動電極を操作するものであって、可動電極を操作する磁性ロッドと、磁性ロッドに設けられる可動磁性円板およびショートリングと、可動磁性円板を引き付けて、磁性ロッドの動きを拘束する永久磁石と、ショートリングに反発力を発生させる磁束を発生する電磁反発コイルと、磁性ロッドの周囲に位置する磁性筒と、磁性筒の二つの開口部を塞ぐ、第１の固定磁性円板と第２の固定磁性円板と、を備え、磁性ロッドは、磁性筒の内と、第１の固定磁性円板と、第２の固定磁性円板とを通り、永久磁石は、第１の固定磁性円板上に位置し、電磁反発コイルは、第２の固定磁性円板上に位置し、第２の固定磁性円板上には、電磁反発コイルに隣接して、磁脚が配置され、第２の固定磁性円板と、磁性筒と、第１の固定磁性円板と、磁脚と、可動磁性円板と、磁性ロッドとを通る、電磁反発コイルの磁束の磁路を有する。

上記の課題を解決するために、本発明による高速投入器は、開閉器として、固定電極および可動電極を備える真空バルブを備え、かつ可動電極を操作する操作機構部を備えるものであって、真空バルブは、操作機構部の上方に、操作機構部と同軸に位置し、操作機構部は、上記いずれかの本発明による開閉器の電磁操作装置からなり、電磁反発コイルが通電すると、真空バルブの固定電極および可動電極が開極状態から閉極状態に移行する。

上記の課題を解決するために、本発明による真空遮断器は、固定電極および可動電極を備える真空バルブを備え、かつ可動電極を操作する操作機構部を備えるものであって、真空バルブは、操作機構部の下方に、操作機構部と同軸に位置し、操作機構部は、上記いずれかの本発明による開閉器の電磁操作装置からなり、電磁反発コイルが通電すると、真空バルブの固定電極および可動電極が閉極状態から開極状態に移行する。

上記の課題を解決するために、本発明によるスイッチギヤは、受電部と接地電位との間に、電気的に接続される高速投入器を備え、高速投入器が本発明による高速投入器である。

本発明によれば、電源容量を増大することなく、電磁操作装置の動作速度を向上できる。これにより、高速投入器、真空遮断器およびスイッチギヤの動作を高速化できる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１の高速投入器の構成を示す縦方向断面図である。 実施例１の高速投入器の主要部の構成を示す縦方向断面図である。 実施例１の高速投入器（遮断状態）の主要部の構成を示す縦方向断面図である。 図３における操作機構部を示す部分拡大図である。 実施例１の高速投入器（投入状態）の主要部の構成を示す縦方向断面図である。 実施例１の高速投入器が用いられるスイッチギヤの構成を示す。 実施例２のスイッチギヤの構成を示す。 実施例３の高速投入器（投入状態）の主要部の構成を示す縦方向断面図である。 実施例４の真空遮断器（投入状態）の主要部の構成を示す縦方向断面図である。

以下、本発明の実施形態について、下記の実施例１〜４により、図面を用いながら説明する。なお、各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。

実施例１について図１〜５を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例１である高速投入器の構成を示す縦方向断面図である。なお、高速投入器は、スイッチギヤに地絡事故が発生した場合に投入される開閉器である。これにより、地絡電流を高速投入器側へ転流させ、スイッチギヤを保護する。

図１に示すように、本実施例１の高速投入器は、ケース１０と絶縁フレーム１３０から構成される筐体内に、投入用真空バルブ３２を含む主回路部と、投入用真空バルブ３２の可動電極３２ｂを直線的に駆動し、固定電極３２ａと可動電極３２ｂを開極および閉極する操作機構部とを備えている。なお、絶縁フレーム１３０は、樹脂などの固体絶縁体からなる。

主回路部において、投入用真空バルブ３２の固定電極３２ａに、絶縁フレーム１３０に固定的に支持される固定側導体１３３が電気的に接続され、投入用真空バルブ３２の可動電極３２ｂに、フレキシブル導体１２１を介して、絶縁フレーム１３０に支持される可動側導体１３４が電気的に接続される。また、主回路部における固定側導体１３３および可動側導体１３４には、それぞれ、電力ケーブルの接続部となる断路部１３１および断路部１３２が取り付けられる。

操作機構部は、永久磁石の吸引力により、磁性ロッド４８の動きを拘束して、磁性ロッド４８の位置を、固定電極３２ａと可動電極３２ｂを開極させる位置に保持する永久磁石ラッチ部５２と、電磁反発コイルの通電に伴う電磁反発力により、磁性ロッド４８を、固定電極３２ａと可動電極３２ｂを閉極させる方向に直線的に駆動する電磁反発機構部５４を有する。これら永久磁石ラッチ部５２および電磁反発機構部５４は、磁性ロッド４８を中心軸として同軸に、かつ直列状に隣接配置される。

また、永久磁石ラッチ部５２および電磁反発機構部５４、すなわち操作機構部は、投入用真空バルブ３２とも同軸に配置される。なお、本実施例１において、投入用真空バルブ３２は、高速投入器の高さ方向において、操作機構部の上方に配置される。これにより、電磁反発機構部５４が非通電であり、かつ永久磁石ラッチ部５２が働いて磁性ロッド４８が静止している場合に、高速投入器は通常状態（遮断状態）となり、電磁反発機構部５４が通電されて、磁性ロッド４８が高速投入器の高さ方向において上方に駆動される場合、高速投入器は投入状態となる。

投入ばね５７は、磁性ロッド４８の可動軸方向両端の内、一端は絶縁ロッド１１４を介して可動電極３２ｂに機械的に接続され、他端は、投入ばね５７に接し、磁性ロッド４８の可動軸方向に、投入ばね５７のばね力を受ける。投入ばね５７は、固定電極３２ａと可動電極３２ｂが開極している時、磁性ロッド４８によって押圧され、磁性ロッド４８に対し、固定電極３２ａと可動電極３２ｂを閉極させる方向にばね力を与える。

なお、操作機構部の電磁反発機構部５４側において、投入ばね５７に接する磁性ロッド４８の端部に、図示されない、ばね受け板を設けても良い。また、投入ばね５７に隣接して、投入ばね５７の伸縮を案内する、ばねガイド部を設けても良い。これらにより、投入ばね５７によって磁性ロッド４８を安定に押圧することができる。

磁性ロッド４８は、鉄などの磁性体からなり、絶縁ロッド１１４を介して、可動電極３２ｂに、同軸に、機械的に接続される。上述のように、永久磁石ラッチ部５２および電磁反発機構部５４は同軸に配置され、かつ、磁性ロッド４８、絶縁ロッド１１４、可動電極３２ｂが同軸に配置されることにより、リンク機構を用いずに、磁性ロッド４８が永久磁石ラッチ部５２および電磁反発機構部５４によって直接的にラッチされるとともに直接的かつ直線的に駆動される。結果、可動電極３２ｂが、絶縁ロッド１１４を介して、磁性ロッド４８によって、直接的にかつ直線的に駆動される。このため、可動電極３２ｂの操作速度が向上する。

電磁反発機構部５４における電磁反発コイル４５は、コンデンサ１６に蓄電される直流電力によって通電されて励磁される。電磁反発コイルの通電および非通電は、制御回路１８によって制御される。なお、コンデンサ１６および制御回路１８は、ケース１０内に格納される。

次に、操作機構部の構成および動作について、図２〜５を用いて説明する。

図２は、実施例１である高速投入器の主要部、すなわち図１における投入用真空バルブ３２と操作機構部の構成を示す縦方向断面図である。図２において、高速投入器は遮断状態であり、固定電極３２ａおよび可動電極３２ｂは開極状態にある。

図２に示すように、本実施例１における操作機構部は、磁性筒４７の上端開口部を塞ぐ固定磁性円板４４などから構成される永久磁石ラッチ部５２を備える。磁性筒４７の下端開口部は、固定磁性円板４６によって塞がれる。この固定磁性円板４６上の磁性筒４７内には、電磁反発機構部５４が設けられる。磁性ロッド４８は、磁性筒４７内を通る。すなわち、磁性筒４７は、磁性ロッド４８の周囲において、磁性ロッド４８と同軸に位置する。

なお、永久磁石ラッチ部５２は、磁性筒４７と同軸に配置される筒状のキャップ４０によって覆われる。これにより、永久磁石を備える永久磁石ラッチ部５２に、塵埃が付着することが防止される。キャップ４０は、非磁性金属、もしくは樹脂などの絶縁体からなる。

キャップ４０および固定磁性円板４４，４６の各中央部の孔部を磁性ロッド４８が貫通し、磁性ロッド４８はこれら孔部に案内されて、直線状に駆動される。なお、絶縁ロッド１１４は、樹脂などの固体絶縁体からなる。

図２に示すように、永久磁石ラッチ部５２において、固定磁性円板４４の中心部を、磁性ロッド４８が、直線状に駆動可能なように、貫通する。固定磁性円板４４の表面上には、磁性ロッド４８の周りに同心状に隣接配置されるリング状の永久磁石４１が固定される。また、固定磁性円板４４の同表面上には、リング状の永久磁石４１の外側に、永久磁石４１に隣接して位置する同心リング状の磁脚４３が固定される。磁性ロッド４８には、可動磁性円板４２が同軸に固定される。この可動磁性円板４２は、固定磁性円板４４および永久磁石４１に対向し、固定磁性円板４４および永久磁石４１よりも可動電極３２ｂの近くに位置する。

ここで、磁性筒４７、固定磁性円板４６、磁脚４３および可動磁性円板４２は、鉄などの磁性体からなる。

図２に示すような、固定電極３２ａおよび可動電極３２ｂの開極保持状態では、後述の電磁反発コイル４５は非通電状態であり、永久磁石４１の磁力Ｆｍによって、可動磁性円板４２が永久磁石４１に引きつけられることにより、磁性ロッド４８の位置が、固定電極３２ａと可動電極３２ｂを開極させる位置に保持される。この時、可動磁性円板４２は磁脚４３と接触するので、永久磁石４１と可動磁性円板と磁脚４３と固定磁性円板４４を通る周回経路で、磁路Ａが形成される。

ここで、永久磁石４１の磁力Ｆｍの大きさは、投入ばね５７の付勢力Ｆｓよりも大きな値に設定される。従って、投入用真空バルブ３２の開極状態すなわち遮断状態が維持される。

磁脚４３は、可動磁性円板４２に固定されて、可動磁性円板４２とともに駆動されても良い。なお、本実施例１では、上述のように、磁脚４３は固定磁性円板４４に固定されるので、可動部重量が軽量化される。

また、図２に示すように、電磁反発機構部５４において、ショートリング４９（短絡環）が磁性ロッド４８に同軸に固定されるとともに、磁性筒４７内に位置する電磁反発コイル４５が固定磁性円板４６上に固定される。ショートリング４９は、固定電極３２ａおよび可動電極３２ｂの開極状態では、電磁反発コイル４５上において、電磁反発コイル４５に近接している。また、電磁反発コイル４５の巻線は、磁性ロッド４８の周りに巻き回される。なお、巻線を巻き回したボビンを、固定磁性円板４６上に固定しても良い。

ショートリング４９は、非磁性の導体、例えば銅、アルミニウム、非磁性合金板などの板材からなる。このため、電磁反発コイル４５が通電され、コイル磁束が発生すると、ショートリング４９内に渦電流が発生する。渦電流によって、コイル磁束を打ち消す方向の磁束がショートリング４９に発生するので、ショートリング４９と電磁反発コイル４５との間に反発力が生じる。この反発力によって磁性ロッド４８が直線的に駆動される。

永久磁石ラッチ部５２および電磁反発機構部５４の配置は、図２の配置とは上下逆にしても、本実施例１と同様のラッチ機能および操作機能が得られる。

図３は、実施例１である高速投入器の主要部の構成を示す縦方向断面図である。図３において、高速投入器は、図２と同様に遮断状態である。さらに、図３は、電磁反発コイル４５が通電して励磁された瞬間における高速投入器の状態を示す。

電磁反発コイル４５が発生する磁束が、ショートリング４９を通る（磁路Ｃ）。このため、ショートリング４９を通る磁束が大きく変化する。これにより、上述のように、ショートリング４９に渦電流が発生して、ショートリング４９と電磁反発コイル４５との間に電磁反発力（図３中の「Ｆｅ」）が生じる。

電磁反発力Ｆｅの大きさは、電磁反発コイル４５の非通電時（図２）における永久磁石４１による磁力Ｆｍと投入ばね５７の付勢力Ｆｓとの差分の大きさよりも大きな値に設定される。従って、電磁反発コイル４５が通電されると、ショートリング４９に作用する電磁反発力Ｆｅによって、磁性ロッド４８が直線的に駆動される。

また、電磁反発コイル４５が発生する磁束の一部は、固定磁性円板４６と磁性筒４７と磁脚４３と可動磁性円板４２と磁性ロッド４８を通る（磁路Ｂ）。この様子について、次に説明する。

図４は、図３における操作機構部を示す部分拡大図である。図中において、磁路Ａ，Ｂ，Ｃを示すとともに、磁路中の磁束の向きを矢印で示す。

図４に示すように、本実施例１では、可動磁性円板４２中において、磁路Ａを通る磁束（磁石磁束）の向きと、磁路Ｂを通る磁束（コイル磁束の一部）の向きとが、磁石磁極の配置やコイル電流の向きなどによって、互いに逆方向に設定される。これにより、電磁反発コイル４５が通電されると、永久磁石４１が可動磁性円板４２を引きつける磁力Ｆｍが、非通電時よりも弱められる。このため、投入ばね５７の付勢力Ｆｓと電磁反発力Ｆｅの合力と、磁力Ｆｍとの差分、すなわち磁性ロッド４８の駆動力が増加する。これにより、磁性ロッド４８の駆動速度が向上する。

なお、図４および図３に示すように、本実施例１においては、固定磁性円板４４の中央部に設けられ、磁性ロッド４８が貫通する孔部において、磁性ロッド４８と孔部における内壁面との間に空隙部を設けている。これにより、可動磁性円板４２を通らず、磁性筒４７と固定磁性円板４４と磁性ロッド４８とを通る磁路の磁気抵抗が大きくなるので、電磁反発コイル４５が発生する磁束の一部は、この磁路はほとんど通らず、磁路Ｂの方を通る。このため、コイル磁束の一部は、確実に、可動磁性円板４２における磁石磁束のキャンセルに寄与する。

なお、図４において、この空隙部は、孔部の直径が、固定磁性円板４４における永久磁石４１との接触面から、この接触面の裏面に向って拡大するように設けられる。従って、図４のような縦方向断面で見れば、孔部における固定磁性円板４４の内壁面に、この内壁面と、固定磁性円板４４における永久磁石４１との接触面とが鋭角をなすように、テーパーが付けられている。これにより、永久磁石４１と固定磁性円板４４との接触面を低減することなく、従って、永久磁石４１を固定磁性円板４４に安定に固定しつつ、空隙部を設けることができる。また、比較的容易な機械加工法により、空隙部を形成できる。

図５は、実施例１である高速投入器の主要部の構成を示す縦方向断面図である。図５において、高速投入器は、投入状態である。

前図４に示すように電磁反発コイル４５が通電されて磁性ロッド４８が直線的に駆動されると、本図５に示すように、投入用真空バルブ３２における固定電極３２ａおよび可動電極３２ｂは、閉極状態になる。開極状態（図４）から閉極状態（図５）に移行すると、可動磁性円板４２は永久磁石４１から離れる。また、電磁反発コイル４５は非通電状態となる。従って、可動磁性円板４２に永久磁石４１の磁力Ｆｍ（図４）は実質的に作用しない。また、ショートリング４９に対して作用する電磁反発力Ｆｅ（図４）は発生しない。さらに、投入ばね５７は伸びきらず、すなわち投入ばね５７の長さは自然長より短く、付勢力Ｆｓが残存している。従って、投入ばね５７の付勢力Ｆｓによって、固定電極３２ａおよび可動電極３２ｂが良好な電気的接触状態で閉極するとともに、閉極状態すなわち高速投入器の投入状態が保持される。

なお、本実施例１の高速投入器は、図示しない遮断手段、例えば手動レバーや遮断用外付け電磁石によって、投入状態（図５）から遮断状態（図３）に戻すことができる。

図６は、本実施例１の高速投入器が用いられるスイッチギヤの構成を示す。

図６に示すように、スイッチギヤの筐体内において、真空遮断器１５６および本実施例１の高速投入器１５７が、それぞれ遮断器室１５４および高速投入器室１５２に配置される。また、受電用ケーブル１６０および配電用ケーブル１６１が、スイッチギヤの筐体内において、それぞれケーブル室１５５Ａおよびケーブル室１５５Ｂに配置される。受電用ケーブル１６０は、高速投入器１５７における投入用真空バルブの固定電極と電気的に接続されるとともに、スイッチギヤの筐体内における母線室１５３に配置される母線１６２を介して真空遮断器１５６における遮断用真空バルブの固定電極に電気的に接続される。配電用ケーブル１６１は、遮断用真空バルブの可動電極に電気的に接続される。なお、投入用真空バルブの可動電極は接地電位に電気的に接続される。

スイッチギヤの筐体前面（図６中、右側）には扉が設けられ、扉を開けると、高速投入器１５７および真空遮断器１５６の前面に設けられて、スイッチ類などを備える操作パネルが露出する。保守点検時には、扉を開けて、高速投入器１５７および真空遮断器１５６を引き出すことができる。また、スイッチギヤの筐体背部（図６中、左側）には、上述のケーブル室１５５Ａ、ケーブル室１５５Ｂおよび母線室１５３が位置し、この背部内に、上述の受電用ケーブル１６０、配電用ケーブル１６１および母線１６２が位置する。

図６に示すスイッチギヤでは、スイッチギヤが正常な状態の場合、高速投入器１５７は遮断状態である。これに対し、スイッチギヤの内部で地絡事故が発生した場合、高速投入器１５７は、電磁反発コイルを通電することにより、高速に投入状態へ移行する。これにより、地絡電流が高速投入器１５７へ高速に転流されるので、スイッチギヤの損傷を確実に回避することができる。

上述の実施例１によれば、投入用真空バルブ３２の開閉を操作する磁性ロッド４８を駆動するために電磁反発コイル４５が発生する磁束の一部によって、永久磁石ラッチ部５２の磁石磁束が相殺される。これにより、永久磁石ラッチ部５２のラッチ機能をもたらす永久磁石４１の磁力を実質的に弱めながら磁性ロッド４８が駆動されるので、電磁反発機構の電源容量を増大することなく、操作機構部の動作速度が向上する。従って、電磁反発コイル４５の電源であるコンデンサ１０（図１）の静電容量を増大することなく、すなわち高速投入器の装置サイズを増大することなく、高速投入器の動作速度を向上できる。さらに、高速投入器の動作速度が向上するので、本実施例１の高速投入器をスイッチギヤに適用することにより、地絡事故時に、スイッチギヤを確実に保護できる。

図７は、本発明の実施例２であるスイッチギヤの構成を示す。本実施例２においては、図６に示したスイッチギヤと異なり、高速投入器室１５２が外付けされる。

図７に示すように、遮断器室１５４、ケーブル室１５１Ａ，１５１Ｂ、ケーブル室１５１Ａ，１５１Ｂ間に位置する母線室を備えている、図６に示した筐体と同様の第１の筐体内において、２台の真空遮断器１５６がそれぞれ遮断器室１５４に配置される。また、配電用ケーブル１６１は、ケーブル室１５１Ｂに配置され、高速投入器１５７は、第１の筐体に外付けされる第２の筺体における高速投入器室１５２に配置される。

２台の真空遮断器１５６の内、一方の真空遮断器の可動電極と、他方の真空遮断器の固定電極とが、母線室内に位置する母線１６２Ｂによって互いに電気的に接続される。また、配電用ケーブル１６１は、ケーブル室１５１Ｂに配置され、ケーブル室１５１Ｂ内において配電用ケーブル１６１が他方の真空遮断器の可動電極に電気的に接続される。

さらに、受電用ケーブル１６０は、高速投入器室１５２内において、高速投入器室１５２の固定電極に電気的に接続されるとともに、高速投入器室１５２内およびケーブル室１５１Ａ内に配置される母線１６２Ａを介して、上述の一方の真空遮断器１５６の固定電極に電気的に接続される。高速投入器室１５２を有する第２の筐体は、真空遮断器１５６を格納する第１の筐体上に固定的に設けられる。

ここで、高速投入器室１５２を有する第２の筐体は、ケーブル室１５１Ａの背部において、第１の筐体と連通する。本構成によれば、排気ダクトを設ける必要がなくなる。

図８は、本発明の実施例３である高速投入器の主要部、すなわち投入用真空バルブ３２と操作機構部の構成を示す縦方向断面図である。図８において、高速投入器は投入状態であり、固定電極３２ａおよび可動電極３２ｂは閉極状態にある。

以下、主に、実施例１の高速投入器と異なる点について説明する。

図８に示すように、本実施例３においては、実施例１とは異なり、投入ばね５７が、投入用真空バルブ３２と永久磁石ラッチ部５２の間に配置される。

図８に示すように、磁性ロッド４８における絶縁ロッド１１４に接続される一端部には、投入ばね５７の一端が当接するばね受け部材、例えばフランジ状もしくは円盤状の金属板が、磁性ロッド４８と同軸に固定される。投入ばね５７において、磁性ロッド４８が貫通する。前述のように投入ばね５７の一端は、ばね受け部材に当接し、また、投入ばね５７の他端は、キャップ４０の上面に当接する。なお、投入ばね５７内を通る磁性ロッド４８によって、投入ばね５７の伸縮が案内される。

本実施例３によれば、実施例１と同様に、電磁反発機構の電源容量を増大することなく、高速投入器の動作速度を向上できる。また、ばねの案内部材などの部品点数の増加を抑制しながら、磁性ロッド４８に対して、投入ばねのばね力を安定に与えることができる。

図９は、本発明の実施例４である真空遮断器の主要部、すなわち遮断用真空バルブ１７０と操作機構部の構成を示す縦方向断面図である。図９において、真空遮断器は投入状態であり、固定電極１７０ａおよび可動電極１７０ｂは閉極状態にある。

図９に示すように、操作機構部は、実施例１（図２）と同様に、永久磁石ラッチ部５２および電磁反発機構部５４を備えている。各部の動作は、実施例１について上述したとおりである。ただし、本実施例４においては、図９に示すように永久磁石ラッチ部５２が動作する場合、すなわち可動磁性円板４２が永久磁石４１に引きつけられている場合、真空遮断器は投入状態であり、電磁反発機構部５４が動作して磁性ロッド４８が駆動される場合、投入状態から、固定電極１７０ａおよび可動電極１７０ｂの開極状態すなわち真空遮断器の遮断状態へ移行する。

なお、本実施例４において、遮断用真空バルブ１７０は、真空遮断器の高さ方向において、操作機構部の下方に配置される。これにより、電磁反発機構部５４が非通電であり、かつ永久磁石ラッチ部５２が働いて磁性ロッド４８が静止している場合に、真空遮断器は通常状態（投入状態）となり、電磁反発機構部５４が通電されて、磁性ロッド４８が真空遮断器の高さ方向において上方に駆動される場合、真空遮断器は遮断状態となる。

本実施例４においては、図９に示すように、操作機構部における磁性ロッド４８は、操作ロッド２００および絶縁ロッド１１４を介して、可動電極１７０ｂに機械的に接続される。磁性ロッド４８には操作ロッド２００の一端が機械的に接続され、操作ロッド２００の他端には絶縁ロッド１１４の一端が機械的に接続される。絶縁ロッド１１４の他端は、可動電極１７０ｂに機械的に接続される。なお、磁性ロッド４８、操作ロッド２００、絶縁ロッド１１４、可動電極１７０ｂは、互いに同軸に配置される。なお、操作ロッド２００は、樹脂などの固体絶縁体もしくは金属からなる。

また、図９に示すように、磁性ロッド４８と操作ロッド２００の接続部において、磁性ロッド４８の端部にはフランジ部が固定される。さらに、操作ロッド２００と絶縁ロッド１１４の接続部において、操作ロッド２００の端部にはフランジ部が固定される。これらフランジ部には、ワイプばね５９の両端部が当接する。これらフランジ部と、ワイプばね５９と、磁性ロッド４８と操作ロッド２００との接続部とからワイプ機構が構成される。なお、操作ロッド２００がワイプばね５９内を貫通しているので、操作ロッド２００によってワイプばね５９の伸縮が案内される。

図９のような真空遮断器の投入状態では、ワイプ機構によってワイプばね５９が圧縮されるので、ワイプばね５９のばね力が可動電極１７０ｂに与えられる。これにより、固定電極１７０ａおよび可動電極１７０ｂの閉極状態、すなわち真空遮断器の投入状態が保持されるとともに、固定電極１７０ａと可動電極１７０ｂとの良好な電気的接触が確保される。

また、磁性ロッド４８の端部にはフランジ部には、ワイプばね５９のほかに、遮断ばね６０の一端が当接する。なお、遮断ばね６０の他端は、真空遮断器の主要部とは別体のばね受け部に当接する。このばね受け部は、例えば、主要部が格納される絶縁フレーム１３０内（図１）に固定的に設けられる。

なお、本実施例４においては、遮断ばね６０のばね径をワイプばね５９のばね径よりも大きくして、遮断ばね６０内にワイプばね５９が位置するようにしている。さらに、操作ロッド２００が遮断ばね６０内を貫通しているので、操作ロッド２００によって遮断ばね６０およびワイプばね５９の伸縮が案内される。これらにより、遮断ばね６０とワイプばね５９を設けながらも、真空遮断器の装置サイズの増大が抑制される。

真空遮断器の投入状態では、遮断ばねは圧縮され、図９に示すようなラッチ状態にある磁性ロッド４８を押圧している。これにより、投入状態から遮断状態へ移行するとき、磁性ロッド４８の駆動力として、電磁反発力に遮断ばね６０のばね力が加わることにより、真空遮断器の遮断動作が高速化する。さらに、本実施例４では、遮断状態において、遮断ばね６０の長さは、投入状態よりも伸びるが、自然長よりも短くなるようにしている。これにより、磁性ロッド４８にばね力が与えられるので、固定電極１７０ａおよび可動電極１７０ｂの開極状態、すなわち真空遮断器の遮断状態が保持される。

なお、本実施例４の真空遮断器は、図示しない投入手段、例えば手動レバーや遮断用外付け電磁石によって、遮断状態から投入状態（図９）に戻すことができる。

上述の実施例４によれば、遮断用真空バルブの開閉を操作する磁性ロッド４８を駆動するために電磁反発コイル４５が発生する磁束の一部によって、永久磁石ラッチ部５２の磁石磁束が相殺される。これにより、永久磁石ラッチ部５２のラッチ機能をもたらす永久磁石４１の磁力を実質的に弱めながら磁性ロッド４８が駆動されるので、電磁反発機構部５４の電源容量を増大することなく、真空遮断器の遮断動作速度を向上できる。従って、電磁反発コイル４５の電源であるコンデンサ１０（図１）の静電容量を増大することなく、すなわち真空遮断器の装置サイズを増大することなく、真空遮断器の遮断動作の動作速度を向上できる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。

例えば、上述した操作機構部（永久磁石ラッチ部５２、電磁反発機構部５４）は、上記実施例のような高速投入器や真空遮断器に限らず、可動電極が操作される種々の開閉器に適用できる。

１０ ケース、１６ コンデンサ、１８ 制御回路、
３２ 投入用真空バルブ、３２ａ 固定電極、３２ｂ 可動電極、
４１ 永久磁石、４２ 可動磁性円板、４３ 磁脚、４４ 固定磁性円板、
４５ 電磁反発コイル、４６ 固定磁性円板、４７ 磁性筒、４８ 磁性ロッド、
４９ ショートリング、５２ 永久磁石ラッチ部、５４ 電磁反発機構部、
５７ 投入ばね、５９ ワイプばね、６０ 遮断ばね、１１４ 絶縁ロッド、
１２１ フレキシブル導体、１３０ 絶縁フレーム、１３１ 断路部、１３２ 断路部、
１３３ 固定側導体、１３４ 可動側導体、
１５１Ａ，１５１Ｂ ケーブル室、１５２ 高速投入器室、１５３ 母線室、
１５４ 遮断器室、１５５Ａ，１５５Ｂ ケーブル室、１５６ 真空遮断器、
１５７ 高速投入器、１６０ 受電用ケーブル、１６１ 配電用ケーブル、
１６２，１６２Ａ，１６２Ｂ 母線、
１７０ 遮断用真空バルブ、１７０ａ 固定電極、１７０ｂ 可動電極、
２００ 操作ロッド

Claims (15)

1. 開閉器の可動電極を操作する開閉器の電磁操作装置において、
   前記可動電極を操作する磁性ロッドと、
   前記磁性ロッドに設けられる可動磁性円板およびショートリングと、
   前記可動磁性円板を引き付けて、前記磁性ロッドの動きを拘束する永久磁石と、
   前記ショートリングに反発力を発生させる磁束を発生する電磁反発コイルと、
   前記磁性ロッドおよび前記可動磁性円板を通る、前記電磁反発コイルの磁束の磁路を有することを特徴とする開閉器の電磁操作装置。
2. 請求項１に記載の開閉器の電磁操作装置において、
   前記可動磁性円板を通る前記永久磁石の磁束の向きと、前記磁路において前可動磁性円板を通る前記電磁反発コイルの磁束の向きとが、互いに逆方向であることを特徴とする開閉器の電磁操作装置。
3. 請求項１に記載の開閉器の電磁操作装置において、
   前記可動磁性円板および前記ショートリングは、前記磁性ロッドと同軸に、前記磁性ロッドに設けられ、
   前記電磁反発コイルは、前記磁性ロッドと同軸に、配置されることを特徴とする開閉器の電磁操作装置。
4. 請求項１に記載の開閉器の電磁操作装置において、
   さらに、前記磁性ロッドの周囲に位置する磁性筒と、
   前記磁性筒の二つの開口部を塞ぐ、第１の固定磁性円板と第２の固定磁性円板と、
   を備え、
   前記磁性ロッドは、前記磁性筒の内と、前記第１の固定磁性円板と、前記第２の固定磁性円板とを通り、
   前記永久磁石は、前記第１の固定磁性円板の上に位置し、
   前記電磁反発コイルは、前記第２の固定磁性円板の上に位置し、
   前記第２の固定磁性円板の上には、前記電磁反発コイルに隣接して、磁脚が配置され、
   前記磁路は、前記第２の固定磁性円板と、前記磁性筒と、前記第１の固定磁性円板と、前記磁脚と、前記可動磁性円板と、前記磁性ロッドとを通ることを特徴とする開閉器の電磁操作装置。
5. 請求項４に記載の開閉器の電磁操作装置において、
   前記第１の固定磁性円板の中央部に設けられ、前記磁性ロッドが通る孔部における内壁面と、前記磁性ロッドとの間に、前記第１の固定磁性円板と前記磁性ロッドとの間の磁気抵抗を高めるために、空隙部が設けられることを特徴とする開閉器の電磁操作装置。
6. 請求項５に記載の開閉器の電磁操作装置において、
   前記内壁面にテーパーが付けられていることを特徴とする開閉器の電磁操作装置。
7. 請求項１に記載の開閉器の電磁操作装置において、
   さらに、前記磁性ロッドを付勢するばねを備えることを特徴とする開閉器の電磁操作装置。
8. 請求項７に記載の開閉器の電磁操作装置において、
   前記磁性ロッドの両端部側の内、一方の端部側に前記可動電極が接続され、他方の端部側に前記ばねが設けられることを特徴とする開閉器の電磁操作装置。
9. 請求項７に記載の開閉器の電磁操作装置において、
   前記磁性ロッドの両端部側の内、一方の端部側に前記可動電極が接続され、前記一方の端部側に前記ばねが設けられることを特徴とする開閉器の電磁操作装置。
10. 開閉器の可動電極を操作する開閉器の電磁操作装置において、
    前記可動電極を操作する磁性ロッドと、
    前記磁性ロッドに設けられる可動磁性円板およびショートリングと、
    前記可動磁性円板を引き付けて、前記磁性ロッドの動きを拘束する永久磁石と、
    前記ショートリングに反発力を発生させる磁束を発生する電磁反発コイルと、
    前記磁性ロッドの周囲に位置する磁性筒と、
    前記磁性筒の二つの開口部を塞ぐ、第１の固定磁性円板と第２の固定磁性円板と、
    を備え、
    前記磁性ロッドは、前記磁性筒の内と、前記第１の固定磁性円板と、前記第２の固定磁性円板とを通り、
    前記永久磁石は、前記第１の固定磁性円板の上に位置し、
    前記電磁反発コイルは、前記第２の固定磁性円板の上に位置し、
    前記第２の固定磁性円板の上には、前記電磁反発コイルに隣接して、磁脚が配置され、
    前記第２の固定磁性円板と、前記磁性筒と、前記第１の固定磁性円板と、前記磁脚と、前記可動磁性円板と、前記磁性ロッドとを通る、前記電磁反発コイルの磁束の磁路を有することを特徴とする開閉器の電磁操作装置。
11. 請求項１０に記載の開閉器の電磁操作装置において、
    前記可動磁性円板を通る前記永久磁石の磁束の向きと、前記磁路において前可動磁性円板を通る前記電磁反発コイルの磁束の向きとが、互いに逆方向であることを特徴とする開閉器の電磁操作装置。
12. 開閉器として、固定電極および可動電極を備える真空バルブを備え、かつ前記可動電極を操作する操作機構部を備える高速投入器において、
    前記真空バルブは、前記操作機構部の上方に、前記操作機構部と同軸に位置し、
    前記操作機構部は、請求項１または請求項１０に記載の開閉器の電磁操作装置からなり、
    前記電磁反発コイルが通電すると、前記真空バルブの前記固定電極および前記可動電極が開極状態から閉極状態に移行することを特徴とする高速投入器。
13. 開閉器として、固定電極および可動電極を備える真空バルブを備え、かつ前記可動電極を操作する操作機構部を備える真空遮断器において、
    前記真空バルブは、前記操作機構部の下方に、前記操作機構部と同軸に位置し、
    前記操作機構部は、請求項１または請求項１０に記載の開閉器の電磁操作装置からなり、
    前記電磁反発コイルが通電すると、前記真空バルブの前記固定電極および前記可動電極が閉極状態から開極状態に移行することを特徴とする真空遮断器。
14. スイッチギヤにおいて、
    受電部と接地電位との間に、電気的に接続される高速投入器を備え、
    前記高速投入器が請求項１２に記載の高速投入器であることを特徴とするスイッチギヤ。
15. 請求項１４に記載のスイッチギヤにおいて、
    第１の筐体の内に位置し、
    前記高速投入器は、前記第１の筐体と連通する第２の筐体の内に位置することを特徴とするスイッチギヤ。

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