JP2020136564A - 切換開閉器及び切換開閉器を備える負荷時タップ切換器を含む変圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな切換開閉器及び切換開閉器を備える負荷時タップ切換器を含む変圧装置を提供する。【解決手段】切換開閉器３１は、可動部を備え、可動部の位置に応じて開閉する複数の開閉器３１Ｕ１〜３１Ｕ３、３１Ｖ１〜３１Ｖ３、３１Ｗ１〜３１Ｗ３と、直動カム５１と、可動部に固定され直動カム５１に当接し、複数の開閉器３１Ｕ１〜３１Ｗ３のそれぞれに対応する複数のカムフォロア５２Ｕ１〜５２Ｕ３、５２Ｖ１〜５２Ｖ３、５２Ｗ１〜５２Ｗ３と、を備える。この切換開閉器３１の備える複数の開閉器３１Ｕ１〜３１Ｗ３は、直動カム５１の移動方向に並べて配置されており、複数のカムフォロア５２Ｕ１〜５２Ｗ３が直動カム５１のカム面に付勢された状態で当接し、これらの開閉器３１Ｕ１〜３１Ｗ３は直動カム５１が移動することで、個別に開閉される。【選択図】図６

Description

本発明は、切換開閉器及び切換開閉器を備える負荷時タップ切換器を含む変圧装置に関する。

負荷時タップ切換器を含む変圧装置においては、負荷を繋いだままタップを切り換えるため、切換開閉器を用いてタップ間の配線のつなぎ替えを行う切換開閉器が必要とされる。
負荷時タップ切換器を含む変圧装置の切換開閉器の開閉は、回転体と回転しない固定部材の少なくとも一方に設けられた開閉機構を動作させることにより行われてきた。

例えば、特許文献１の切換開閉器は、開閉機構として、回転する駆動軸に固定されたカムと、駆動軸の周囲に設けられた複数の真空バルブと、カムに接して設けられ、カムの回転角度に応じて複数の真空バルブを開閉するローラと、を備える。
特許文献１の切換開閉器においては、交流の相ごとにカム、真空バルブ、ローラ等が駆動軸の方向に複数重ねて配置されており、切換開閉器は、全体として、軸方向である上下方向に伸びた円柱形状を形成している。

特開２００１−１１８４７５号公報

特許文献１に記載されたタップ切換器の切換開閉器は、回転する駆動軸、カムとその周囲に設けられた真空バルブ等を含む形状に形成されているため、全体として円柱形状をなしており、駆動軸の方向である上下方向の占有空間が大きいという問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、コンパクトな切換開閉器及び切換開閉器を備える負荷時タップ切換器を含む変圧装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る切換開閉器は、
可動部を備え、前記可動部の位置に応じて開閉する複数の開閉器と、直動カムと、前記可動部に固定され前記直動カムに当接し、前記複数の開閉器のそれぞれに対応する複数のカムフォロアと、を備える切換開閉器であって、
前記複数の開閉器は、前記直動カムの移動方向に並べて配置され、
前記複数のカムフォロアは、前記直動カムのカム面に付勢された状態で当接し、
前記複数の開閉器は、前記直動カムが移動することで、個別に開閉される、
ことを特徴とする。

本発明によれば、コンパクトな負荷時タップ切換器の切換開閉器及び変圧装置が提供される。

本発明の実施の形態に係るタップ切換器を備える変圧装置の正面図である。 （Ａ）は図１に示すコイルの正面図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図、（Ｃ）は概念的な鉛直断面図である。 図１に示すＵ、Ｖ、Ｗ三相のコイルの全体の平面図である。 図１に示す変圧装置のコイル側タップ端子と切換器側タップ端子の側面図である。 （Ａ）は図１に示す変圧装置の接触子と切換器側タップ端子との位置関係を示すタップ選択器の概略平面図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）は（Ａ）と異なる位置に接触子がある場合の概略平面図である。 図１に示す変圧装置の切換開閉器の概略平面図である。 （Ａ）は図１に示す変圧装置のタップ選択器において奇数タップが選択されている状態から偶数タップが選択されている状態への各切換開閉器の開閉を示すタイミングチャートであり、（Ｂ）〜（Ｅ）はそれぞれの状態における直動カムとカムフォロアの位置関係を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図６に示す直動カムとカムフォロアの構成の詳細を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、切換開閉器の配置を変更した場合の、直動カムとカムフォロアの構成例を示す図である。 （Ａ）は図１に示す変圧装置の駆動機構の概略平面図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）はその動作説明図である。 （Ａ）は図１に示す変圧装置の駆動機構の第２のカム機構の平面図であり、（Ｂ）は図１１（Ａ）に示すカムガイドの正面図である。 （Ａ）は図１に示す変圧装置のタップ選択器において２番のタップが選択されている状態における正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の状態から４番のタップへ切り換える過程のタップ選択器の正面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は図１に示す変圧装置におけるタップ切換時の回路図である。 タップを切り換える制御部の構成例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る変圧装置１を、図面を参照しつつ説明する。
本実施の形態に係る変圧装置１は、変圧器であるコイル２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗとコイル２０Ｕ〜２０Ｗのタップを切り換えるタップ切換器３０を備える。

（変圧装置１の全体構成）
図１に示すように、本実施の形態に係る変圧装置１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のコイル２０Ｕ、２０Ｖ及び２０Ｗと、コイル２０Ｕ、２０Ｖ及び２０Ｗのそれぞれについて、負荷状態のままタップ間の電気的接続を切り換えるタップ切換器３０と、タップ切換器３０を駆動する駆動機構４０と、これらの機器を収容するハウジング１０と、変圧装置１の入力端子７１及び出力端子７２と、を備える。

ハウジング１０は略箱形状を有し、その内部の底面にＵ相コイル２０Ｕ、Ｖ相コイル２０Ｖ及びＷ相コイル２０Ｗが図面左から右へ一直線上に並んで設置されている。また、これらのコイル２０Ｕ、２０Ｖ及び２０Ｗの直上に且つ近接してタップ切換器３０が配置されている。
タップ切換器３０は、切換開閉器３１とタップ選択器３２を備え、上側に切換開閉器３１が、下側にタップ選択器３２が配置されている。また、タップ切換器３０に隣接して、タップ切換の駆動力を発生する駆動機構４０が配置されている。

タップ切換器３０と駆動機構４０とは、ハウジング１０内に設けられた、コイル２０Ｕ〜２０Ｗとそれらの鉄心を固定する板状のフレーム上に固定されている。

入力端子７１と出力端子７２は、それぞれ、ハウジング１０の天井を貫通し、碍子を介してハウジング１０に固定されている。入力端子７１と出力端子７２は、それぞれ、外部から電力を引き込む導線と外部へ電力を送り出す導線に接続されている。
入力端子７１はタップ切換器３０の入力端子に、出力端子７２は切換器側タップ端子３２Ｕ５、３２Ｖ５及び３２Ｗ５に、それぞれ接続されている。

なお、Ｕ相コイル２０Ｕ、Ｖ相コイル２０Ｖ及びＷ相コイル２０Ｗの配列方向、即ち、図面左から右方向をＸ方向、鉛直方向上向きをＺ方向、Ｘ方向とＺ方向に直交する方向をＹ方向とするＸＹＺ直交座標系を設定し、適宜参照する。また、Ｘ方向を横方向、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を上下方向と表現することがある。Ｙ方向について、手前又は奥という表現を用いることがある。また、ＸＹ平面と平行な平面を水平面と表現することがある。

次に、変圧装置１を構成する各部の詳細を説明する。
（Ｕ相コイル２０Ｕ、Ｖ相コイル２０Ｖ、Ｗ相コイル２０Ｗの説明）
Ｕ相コイル２０Ｕ、Ｖ相コイル２０Ｖ、Ｗ相コイル２０Ｗは、それぞれ、Ｕ相用の単相変圧器、Ｖ相用の単相変圧器、Ｗ相用の単相変圧器として機能する単巻変圧器であり、互いに実質的に同一の構成を有する。そこで、代表して、Ｕ相コイル２０Ｕについて説明する。
図２（Ａ）にＵ相コイル２０Ｕの正面図を、（Ｂ）に平面図を示す。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、Ｕ相コイル２０Ｕは、略柱状の外形を有し、上部に９つのコイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｕ９が配置されている。図２（Ｂ）に示すように、奇数番目のコイル側タップ端子２１Ｕ１、２１Ｕ３、・・・、２１Ｕ９は、Ｕ相コイル２０Ｕの手前側に配置されており、偶数番目のコイル側タップ端子２１Ｕ２、２１Ｕ４、・・・、２１Ｕ８は、Ｕ相コイル２０Ｕの奥側に配置されている。図２（Ａ）に示すように、各コイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｕ９には、後述のボルトを挿通してナットで締結することで、これらのコイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｕ９をタップリード板３３Ｕ１〜３３Ｕ９に固定するためのＵ相コイル側端子貫通孔２１Ｕ１１〜２１Ｕ９２が１つの端子に対して２つずつ形成されている。

図２（Ｃ）にＵ相コイル２０Ｕの概念的な鉛直断面図を示す。
図２（Ｃ）に示すように、Ｕ相コイル２０の直列巻線Ｐと分路巻線Ｗとは、直列巻線Ｐを外側、分路巻線Ｗを内側とするように、鉛直方向の軸を中心にほぼ同心に巻かれている。直列巻線Ｐは、Ｕ相コイル２０Ｕの高さにほぼ等しい幅を有する帯状の薄い銅板を巻いて形成されている。直列巻線Ｐは、絶縁紙Ｉとともに巻かれることで、絶縁されている。

一方、分路巻線Ｗは、直列巻線Ｐに比べて細い径の銅線から形成されている。分路巻線Ｗの表面には絶縁紙が螺旋状に巻き付けられており、これによって絶縁されている。

Ｕ相コイル２０の上面と下面とは、それぞれ、樹脂等の絶縁性材料等から形成された絶縁層２４と２５によりコーティングされている。
前述のコイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｕ９は、それぞれ、上面側の絶縁層２４の上に２列に配列されて固定されている。
各コイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｕ９は、それぞれ、板状の導体であるタップリード配線２６により、直列巻線Ｐの９つのタップ引き出し位置の何れかに接続されている。タップリード配線２６は、帯状の銅板の一面に溶接、ハンダ等により固定及び接続されている。タップ引き出し位置は、直列巻線Ｐの一端から離間した９箇所に設定されている。コイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｕ９には、前列に配置されたものについては、左方から右方に向けて１、３、５、７、９の番号が、後列に配置されたものについては、右方から左方に向けて２、４、６、８の番号が、それぞれ付されている。
タップリード配線２６の全部又は一部は、直列巻線Ｐ又はＵ相コイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｕ９と一体に形成されていてもよい。
なお、コイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｕ９やタップリード配線２６が絶縁を保っていればよいため、Ｕ相コイル２０の上面又は下面は必ずしも絶縁層２４又は２５によってコーティングされていなくてもよい。

なお、コイル側タップ端子２１Ｕ５は、タップリード配線２６に接続されるとともに、出力端子７２にも接続されている。

図１に示したＶ相コイル２０ＶとＷ相コイル２０Ｗは、Ｖ相とＷ相のコイルであり、Ｕ相コイル２０Ｕと基本的に同一の構成を有し、９つのコイル側タップ端子２１Ｖ１〜２１Ｖ９と、２１Ｗ１〜２１Ｗ９をそれぞれ備える。Ｖ相コイル側タップ端子２１Ｖ１〜２１Ｖ９とＷ相コイル側タップ端子２１Ｗ１〜２１Ｗ９も、Ｕ相コイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｕ９と同様に、タップリード配線２６により、直列巻線Ｐの一端から離間した９箇所に設定された引き出し位置と接続されている。
なお、Ｕ相コイル２０Ｕ、Ｖ相コイル２０Ｖ及びＷ相コイル２０Ｗは、スター結線で接続されている。

図３は、Ｕ相コイル２０Ｕ、Ｖ相コイル２０Ｖ、Ｗ相コイル２０Ｗとそれらのコイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｗ９の位置関係を示す平面図である。図３に示すように、Ｕ相コイル２０Ｕ、Ｖ相コイル２０Ｖ及びＷ相コイル２０Ｗの奇数番端子２１Ｕ１〜２１Ｕ９、２１Ｖ１〜２１Ｖ９、２１Ｗ１〜２１Ｗ９と、偶数番端子２１Ｕ２〜２１Ｕ８、２１Ｖ２〜２１Ｖ８及び２１Ｗ２〜２１Ｗ８は、それぞれ、直線状に配列されている。

（タップ切換器３０の説明）
図１に示すように、タップ切換器３０は、所望のタップを選択するタップ選択器３２と、複数の開閉器によって電気回路の接続を切り換える切換開閉器３１と、を含む。

（タップ選択器３２の説明）
タップ選択器３２は、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｕ９、Ｖ相切換器側タップ端子３２Ｖ１〜３２Ｖ９及びＷ相切換器側タップ端子３２Ｗ１〜３２Ｗ９と、Ｕ相タップリード板３３Ｕ１〜３３Ｕ９、Ｖ相タップリード板３３Ｖ１〜３３Ｖ９及びＷ相タップリード板３３Ｗ１〜３３Ｗ９と、を備える。

まず、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ１とＵ相タップリード板３３Ｕ１を例に、その構造を説明する。
Ｕ相コイル２０ＵのＵ相コイル側タップ端子２１Ｕ１には、図４に示すように、鉛直方向に延在するＵ相タップリード板３３Ｕ１の下端部が固定されている。Ｕ相タップリード板３３Ｕ１は、例えば、剛性を有する板状部材から構成される。

コイル側タップ端子２１Ｕ１とタップリード板３３Ｕ１の下端部とは、コイル側端子貫通孔２１Ｕ１１、２１Ｕ１２及びタップリード板側貫通孔３３Ｕ１１、３３Ｕ１２にボルトＢ１、Ｂ２を通してナットＮ１、Ｎ２で締結することにより、固定されている。タップリード板３３Ｕ１の上端部には、庇状に切換器側タップ端子３２Ｕ１が形成されている。すなわち、切換器側タップ端子３２Ｕ１とタップリード板３３Ｕ１とは一体に形成されている。

コイル側タップ端子２１Ｕ２〜２１Ｗ９についても、それぞれ、タップリード板３３Ｕ２〜３３Ｗ９の下端部が固定されている。また、タップリード板３３Ｕ２〜３３Ｗ９の上端部には、庇状に切換器側タップ端子３２Ｕ２〜３２Ｗ９が形成されている。

このような構成であるため、切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｗ９は、図３に示すコイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｗ９と同様に、Ｕ、Ｖ、Ｗの相ごとに、各奇数番目の５端子は手前側に一直線状に順番に配置され、かつ、偶数番目の４端子は奥側に一直線状に順番に配置されている。

このように、円筒形状の従来型の一般的なタップ切換器を縦型と呼ぶとすれば、タップ切換器３０では、切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｗ９が左右方向の直線上に配置されていることから、横型ということができる。タップ切換器３０を横型とすることで、縦型のタップ切換器を用いる場合に比べて、構成を簡略化できる。また、タップ切換器３０とコイル２０Ｕ等とを近接して配置するため、変圧装置１を全体として小型化することができる。さらに、コイル側タップ端子２１Ｕ１等と切換器側タップ端子３２Ｕ１等との接続にリード線を用いる場合に比べて、変圧装置１の内部の配線が複雑に絡み合うことが少なくなるため、変圧装置１全体の点検や配線の引き回し、接続の変更及び取換えが容易になる。

タップ選択器３２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相用に、それぞれ、Ｕ相接触子３２Ｕ１２と３２Ｕ２２、Ｖ相接触子３２Ｖ１２と３２Ｖ２２、Ｗ相接触子３２Ｗ１２と３２Ｗ２２と、を備える。なお、図４は、Ｕ相接触子３２Ｕ１２のみを例示したものである。

Ｕ相接触子３２Ｕ１２はＵ相開閉器端子３１Ｕ２２と短絡しており、Ｕ相接触子３２Ｕ２２はＵ相開閉器端子３１Ｕ１２と短絡し、かつ、限流抵抗器３１Ｕ４を介してＵ相開閉器端子３１Ｕ３２と接続している。Ｖ相接触子３２Ｖ１２はＶ相開閉器端子３１Ｖ２２と短絡しており、Ｖ相接触子３２Ｖ２２はＶ相開閉器端子３１Ｖ１２と短絡し、かつ、限流抵抗器３１Ｖ４を介してＶ相開閉器端子３１Ｖ３２と接続している。Ｗ相接触子３２Ｗ１２はＷ相開閉器端子３１Ｗ２２と短絡しており、Ｗ相接触子３２Ｗ２２はＷ相開閉器端子３１Ｗ１２と短絡し、かつ、限流抵抗器３１Ｗ４を介してＷ相開閉器端子３１Ｗ３２と接続している。

図５（Ａ）〜（Ｅ）は、Ｕ相接触子３２Ｕ１２、３２Ｕ２２とＵ相切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｕ９の位置関係を示す平面図である。なお、図５（Ａ）〜（Ｅ）では、位置関係を示すため、Ｕ相接触子３２Ｕ１２、３２Ｕ２２のうち、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｕ９の陰になる部分も実線で示している。図５（Ａ）〜（Ｅ）に例示するように、Ｕ相接触子３２Ｕ１２は、Ｕ相の奇数番目のＵ相切換器側タップ端子３２Ｕ１、３２Ｕ３、・・・、３２Ｕ９のいずれか１つの下面と接触可能に左右方向及び上下方向に移動する。同様に、Ｕ相接触子３２Ｕ２２は、Ｕ相の偶数番目のＵ相切換器側タップ端子３２Ｕ２、３２Ｕ４、３２Ｕ６、３２Ｕ８のいずれか１つの下面と接触可能に、左右方向及び上下方向に移動する。同様に、Ｖ相接触子３２Ｖ１２は、手前側の奇数番目のＶ相切換器側タップ端子３２Ｖ１、３２Ｖ３、・・・、３２Ｖ９に接触可能に左右方向及び上下方向に移動し、Ｖ相接触子３２Ｖ２２は、奥側の偶数番目のＶ相切換器側タップ端子３２Ｖ２、３２Ｖ４、・・・、３２Ｖ８に接触可能に左右方向及び上下方向に移動する。また、Ｗ相接触子３２Ｗ１２は、手前側の奇数番目のＷ相切換器側タップ端子３２Ｗ１、３２Ｗ３、・・・、３２Ｗ９に接触可能に左右方向及び上下方向に移動し、Ｗ相接触子３２Ｗ２２は、偶数番目のＷ相切換器側タップ端子３２Ｗ２、３２Ｗ４、・・・、３２Ｗ８に接触可能に左右方向及び上下方向に移動する。
Ｕ相接触子３２Ｕ１２、３２Ｕ２２、Ｖ相接触子３２Ｖ１２、３２Ｖ２２、Ｗ相接触子３２Ｗ１２、３２Ｗ２２の動作については後述する。

（切換開閉器３１の説明）
図６は、切換開閉器３１の概略平面図である。切換開閉器３１は、タップ切換時に、高圧大電流の回路を、高速に且つ確実に接続及び遮断する装置である。
図６に示すように、切換開閉器３１は、３つのＵ相開閉器３１Ｕ１、３１Ｕ２及び３１Ｕ３と、３つのＶ相開閉器３１Ｖ１、３１Ｖ２及び３１Ｖ３と、３つのＷ相開閉器３１Ｗ１、３１Ｗ２及び３１Ｗ３と、これらの開閉器を開閉するための第１のカム機構５０と、を備える。

Ｕ相開閉器３１Ｕ１は、管状の真空バルブ（高圧交流負荷開閉器）と、真空バルブから奥に向かって伸びるロッドと、ロッドに巻かれた図示しない圧縮コイルばねと、圧縮コイルばねによって奥向きに付勢されているＵ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１と、を備える。
また、Ｕ相開閉器３１Ｕ１の一端は、Ｕ相開閉器端子３１Ｕ１１に電気的に接続されており、他端は、Ｕ相開閉器端子３１Ｕ１２に電気的に接続されている。

第１のカム機構５０によってＵ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１が手前に移動すると、Ｕ相開閉器３１Ｕ１のロッドも手前に向かって押し込まれ、破線で示す内部接点が接触して、Ｕ相開閉器３１Ｕ１の２つのＵ相開閉器端子３１Ｕ１１と３１Ｕ１２とは電気的に接続された状態（閉）となる。反対に、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１が奥に移動すると、Ｕ相開閉器３１Ｕ１のロッドも奥に向かって引き抜かれ、破線で示す内部接点が離間して、２つのＵ相開閉器端子３１Ｕ１１と３１Ｕ１２とは電気的に切断された状態（開）となる。

他のＵ相開閉器３１Ｕ２、３１Ｕ３、Ｖ相開閉器３１Ｖ１〜３１Ｖ３、Ｗ相開閉器３１Ｗ１〜３１Ｗ３についても同様の態様で電気的に開閉される。
これらの開閉器３１Ｕ１〜３１Ｗ３等は、真空バルブの管及びシャフトの軸が前後方向を向くように、真空バルブが横に倒された状態で、１つの水平な平面上に互いに平行に配置されている。

Ｕ相開閉器３１Ｕ３のＵ相開閉器端子３１Ｕ３２と３１Ｕ１２との間、Ｖ相開閉器３１Ｖ３のＶ相開閉器端子３１Ｖ３２と３１Ｖ１２との間、及びＷ相開閉器３１Ｗ３のＷ相開閉器端子３１Ｗ３２と３１Ｗ１２との間には、それぞれ、Ｕ相限流抵抗器３１Ｕ４、Ｖ相限流抵抗器３１Ｖ４及びＷ相限流抵抗器３１Ｗ４が接続されている。

Ｕ相開閉器端子３１Ｕ１１、３１Ｕ２１、３１Ｕ３１は、相互に電気的に接続され、Ｕ相の入力端に相当し、銅線を介して入力端子７１に接続されている。
一方、Ｕ相開閉器端子３１Ｕ１２は、偶数タップ端子用のＵ相接触子３２Ｕ２２に銅線を介して接続されている。さらに、Ｕ相開閉器端子３１Ｕ２２は、奇数タップ端子用のＵ相接触子３２Ｕ１２に銅線を介して接続されている。

これにより、例えば、Ｕ相開閉器３１Ｕ１が閉じると、入力端子７１とＵ相接触子３２Ｕ２２が電気的に接続され、Ｕ相開閉器３１Ｕ１が開くと、入力端子７１とＵ相接触子３２Ｕ２２が電気的に切断される。

同様に、Ｖ相開閉器３１Ｖ１〜３１Ｖ３は、入力端子７１、Ｖ相限流抵抗器３１Ｖ４、Ｖ相接触子３２Ｖ１２、３２Ｖ２２に接続されている。また、Ｗ相の開閉器３１Ｗ１〜３１Ｗ３は、入力端子７１、Ｗ相限流抵抗器３１Ｗ４、Ｗ相接触子３２Ｗ１２、３２Ｗ２２に接続されている。

開閉器３１Ｕ１〜３１Ｗ３を開閉するため、直動カム５１は、図６に例示するように、左右方向に１ピッチ分だけ、往復運動する。
タップ切換時における、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１、５２Ｕ２、５２Ｕ３にそれぞれ対応するＵ相開閉器３１Ｕ１〜３１Ｕ３の開閉の状態変化を図７（Ａ）に示す。なお、図７（Ａ）〜（Ｅ）ではＵ相分だけを例示し、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１〜５２Ｕ３及びこれらのカムフォロアに対応するＵ相開閉器３１Ｕ１〜３１Ｕ３を、それぞれ、（ｂ）、（ａ）、（ｒ）として説明する。
図７（Ａ）の横軸は時間であり、奇数のタップが選択された状態から偶数のタップが選択された状態に変化する過程における、各開閉器（ａ）、（ｒ）、（ｂ）の開（ＯＦＦ）、閉（ＯＮ）の状態を示す。
初期状態では、奇数のタップが選択されており、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、開閉器（ａ）は閉じ、開閉器（ｂ）、（ｒ）は開いている。続いて、図７（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、開閉器（ａ）が閉じたまま、開閉器（ｒ）も閉じ、開閉器（ｂ）のみが開いた中間状態１が生じる。さらに時間が経過すると、図７（Ａ）及び（Ｄ）に示すように、開閉器（ｂ）は開いたまま、開閉器（ｒ）は閉じたままで、開閉器（ａ）が開いた中間状態２が生じる。これらの中間状態１、２を経て、最終的に、図７（Ａ）及び（Ｅ）に示すように、開閉器（ｂ）及び（ｒ）が閉じ、（ａ）が開いている、偶数タップの選択された状態に至る。なお、図７（Ｂ）から（Ｅ）への変化の過程では、直動カム５１は、−Ｘ方向に移動している。
なお、偶数タップが選択された状態から奇数タップが選択された状態に至る過程では、直動カム５１は＋Ｘ方向に移動し、各開閉器（ｂ）、（ａ）、（ｒ）の開閉状態の変化は上述したのと逆となる。

以下、第１のカム機構５０について詳細に説明する。
第１のカム機構５０は、図６に示したように、左右に移動するカムである直動カム５１と、直動カム５１の手前側に設けられた凹凸部を有する側面に押し当てられる円柱形状のカムフォロアであるＵ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１、５２Ｕ２、５２Ｕ３と、Ｖ相開閉器カムフォロア５２Ｖ１、５２Ｖ２、５２Ｖ３と、Ｗ相開閉器カムフォロア５２Ｗ１、５２Ｗ２、５２Ｗ３と、を備える。

直動カム５１は、手前側に突き出す凸部を有する側面を備える。開閉器３１Ｕ１〜３１Ｗ３がＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順に規則正しく並んでいることに対応し、直動カム５１の側壁の凹凸、即ち、直動カム５１の山と谷は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相間で相対的に等しい位置に等しい形状に形成されている。

また、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１〜５２Ｕ３、Ｖ相開閉器カムフォロア５２Ｖ１〜５２Ｖ３、Ｗ相開閉器カムフォロア５２Ｗ１〜５２Ｗ３は、それぞれ、Ｕ相開閉器３１Ｕ１〜３１Ｕ３、Ｖ相開閉器３１Ｖ１〜３１Ｖ３、Ｗ相開閉器３１Ｗ１〜３１Ｗ３の他方のロッドに連結されている。
カムフォロア５２Ｕ１〜５２Ｗ３の構成を、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１を例として、より詳細に説明する。Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１は、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、左右方向から見た断面がＬ字形に形成されたＵ相カムフォロアブラケット５３Ｕ１と、Ｕ相カムフォロアブラケット５３Ｕ１に回転可能に軸支され、直動カム５１のカム面上を転動するＵ相カムフォロア５３Ｕ２とを備える。また、Ｕ相カムフォロアブラケット５３Ｕ１は、水平板５３Ｕ１１と鉛直板５３Ｕ１２とを備える。

図８（Ｃ）に示すように、水平板５３Ｕ１１の下面は、直動カム５１の上面との間に僅かなクリアランスＣＬを有している。また、Ｕ相カムフォロア５３Ｕ２は円柱形状を有し、水平板５３Ｕ１１に回転可能に軸支され、直動カム５１のカム面に沿って転動可能である。

Ｕ相カムフォロアブラケット５３Ｕ１の水平板５３Ｕ１１は、十分な奥行きをもつように奥側に張り出して形成されている。そのため、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１等が図８（Ａ）に示すように手前の位置にあっても、図８（Ｂ）に示すように奥の位置にあっても、図８（Ｃ）に示すように、Ｕ相カムフォロアブラケット５３Ｕ１の水平板５３Ｕ１１は、上下方向において、直動カム５１の上面と十分な重なり合いＯＬを保つ。このような構成により、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１は、直動カム５１のカム面に沿って滑らかに移動する。

直動カム５１が上述のように各相で共通の形状に加工され、各開閉器カムフォロア５２Ｕ１〜５２Ｗ３が規則的に配置されているため、例えば、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１とＶ相開閉器カムフォロア５２Ｖ１とＷ相開閉器カムフォロア５２Ｗ１とは、同期して手前にせり出し、或いは、奥側に引き込む。同様に、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ２とＶ相開閉器カムフォロア５２Ｖ２とＷ相開閉器カムフォロア５２Ｗ２、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ３とＶ相開閉器カムフォロア５２Ｖ３とＷ相開閉器カムフォロア５２Ｗ３についても、同期して手前にせり出し、或いは、奥側に引き込む。

直動カム５１は、左右に伸びる角棒状の部材であり、手前に突出する部分を３つ有する側壁がカム機構としての原動節に対応する。また、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ１、Ｖ相開閉器カムフォロア５２Ｖ１及びＷ相開閉器カムフォロア５２Ｗ１がカム機構としての従動節に対応する。

なお、図７（Ｂ）〜（Ｅ）に示したのとは異なり、開閉器を、３１Ｕ１、３１Ｕ３、３１Ｕ２、又は３１Ｕ２、３１Ｕ３、３１Ｕ１の順に配列して、限流抵抗器３１Ｕ４に接続する開閉器３１Ｕ３を他の２つの開閉器３１Ｕ１と３１Ｕ２との間に配置することが考えられる。しかし、このような配置にすると、図９（Ａ）及び（Ｂ）に例示するように、図６、図７（Ｂ）〜（Ｅ）に示した場合に比べ、直動カム５１の長さが長くなる。従って、図６、図７（Ｂ）〜（Ｅ）に示した構造の方が、切換開閉器３１をコンパクトにすることができる。

（駆動機構４０の説明）
直動カム５１の往復運動は駆動機構４０によりなされる。
そこで、次に、駆動機構４０について、図１０（Ａ）〜（Ｅ）を参照して説明する。
駆動機構４０は、図示しないモータＭによる外部からの回転力を受ける駆動シャフト４１と、駆動シャフト４１の回転運動を直線運動に変換するクランク機構部４２と、クランク機構部４２に機械的に接続され、水平方向のスライドラック４７に沿って移動するスライダー４６と、スライダー４６に機械的に連結され、切換開閉器３１に所定の動作をさせる第１のカム機構５０と、を備える。直動カム５１はスライダー４６と接続されている。

変圧装置１は、例えば、図示しない計器用変圧器を介して出力電圧を監視しており、出力電圧と目標の電圧との差が一定値を超えた場合に、出力電圧を目標の電圧に近づけるため、モータＭに電流を流して回転させて駆動機構４０を動作させ、タップ切換動作を行う。

図１０（Ａ）は、クランク機構部４２の平面図である。クランク機構部４２は、駆動シャフト４１に一端部が固定され、駆動シャフト４１を中心として３６０°回転可能な第１のリンク４３ａと、第１のリンク４３ａの他端部に一端部が連結された第２のリンク４３ｂと、第２のリンク４３ｂの他端部に揺動可能に連結された第１のクランク４４ａと、を備える。図１０（Ａ）においては、第１のリンク４３ａが＋Ｘ方向を向いており、第１のリンク４３ａの長手方向と第２のリンク４３ｂの長手方向は平行である。このときの駆動シャフト４１の回転角度を０°とする。また、以後の説明では、駆動シャフト４１の回転角度（＝又は第１のリンク４３ａの回転角度）は、時計回りに計測した場合の値を表す。
第１のクランク４４ａは、その中間部において第２のリンク４３ｂの他端部に揺動可能に連結され、その一端部に後述するコイルばね４５の一端部が懸架されている。

クランク機構部４２は、扇形ギア４２ａと、扇形ギア４２ａの歯と噛み合い、左右方向に移動可能なスライドラック４７と、をさらに備える。扇形ギア４２ａは、扇の頂点を回転軸とし、一辺部に第１のクランク４４ａの他端部が扇形ギア４２ａの回転軸を中心として回転可能であるように連結されている。扇形ギア４２ａ上には、一端部が扇形ギア４２ａの中央部に回転可能に連結された第２のクランク４４ｂと、第２のクランク４４ｂを挟むように配置され、第２のクランク４４ｂの移動範囲を規制する２つのストッパ４４ｃ、４４ｄと、が配置されている。第１のクランク４４ａの一端部及び第２のクランク４４ｂの他端部には、それぞれ、ばね係止部が設けられており、これらの２つのばね係止部にコイルばね４５の両端が固定されている。これにより、第１のクランク４４ａの一端部と第２のクランク４４ｂの他端部との間にコイルばね４５が張られている。これにより、第１のクランク４４ａの一端部と第２のクランク４４ｂの他端部とは、コイルばね４５の延長軸において互いに引っ張り合う方向の力をそれぞれ受けている。

なお、扇形ギア４２ａは、平歯車のうち一定の角度θ１を切り出した形状に形成されており、例えば、図１０（Ａ）の状態においては、扇形ギア４２ａの複数の歯の左端の一部とスライドラック４７の複数の歯の手前左の一部とが噛み合っている。このとき、直動カム５１は図７（Ｂ）に示す位置にあり、奇数番のタップが選択されている。

以下、クランク機構部４２の動作の理解に重要な部分を強調して示した図１０（Ｂ）〜（Ｅ）を参照して、クランク機構部４２の動作を説明する。

図１０（Ｂ）は、奇数番のタップが選択された状態におけるクランク機構部４２の説明図であり、駆動シャフト４１の回転角度は０°である。このとき、スライドラック４７は最も図面右に寄った状態にあり、扇形ギア４２ａのギアの左端付近がスライドラック４７の歯と噛み合っている。また、第２のクランク４４ｂは、ストッパ４４ｄに当接している。
図１０（Ｂ）の状態で駆動シャフト４１が９０°時計回りに回転すると、図１０（Ｃ）に示すように、第１のリンク４３ａも９０°回転する。これに第２のリンク４３ｂが従動して、第１のクランク４４ａの一端部が手前に移動する。一方、第２のクランク４４ｂはストッパ４４ｄに当接したまま、扇形ギア４２ａと第２のクランク４４ｂは、大きくは回転しない。ただし、第１のクランク４４ａの一端部と第２のクランク４４ｂの他端部の距離が大きくなるため、コイルばね４５には弾性エネルギーが蓄えられる。
駆動シャフト４１がさらに特定の角度θ２まで回転すると、図１０（Ｄ）に示すように、第１のクランク４４ａと第２のクランク４４ｂが一直線となり、コイルばね４５は、図１０（Ｃ）に示した状態よりもさらに伸びて、弾性エネルギーをより多く貯えた状態になる。
駆動シャフト４１が角度θ２から引き続き時計回りに回転しようとすると、第１のクランク４４ａ及び第２のクランク４４ｂが死点を超え、コイルばね４５の弾性力により、第２のクランク４４ｂがストッパ４４ｄに当接した状態から反時計回りの図１０（Ｄ）の矢印に示した方向に付勢されて瞬時にストッパ４４ｃに当接する状態まで移動する。同時に、ストッパ４４ｃから左向きの力を受けて扇形ギア４２ａも左向きに反時計方向に回転し、噛み合っているスライドラック４７が、勢いよく左方向（−Ｘ方向）に移動し、スライダー４６が左方向に移動し、直動カム５１が図７（Ｅ）に示す状態となる。
駆動シャフト４１をさらに回転させると、駆動シャフト４１の回転角度は１８０°となる。この位置は、偶数のタップが選択された状態の定常位置である。
駆動シャフト４１をさらに回転させると、上述したのと同様の過程で、死点を超えた時点で、扇形ギア４２ａは時計回りに回転し、第２のクランク４４ｂはストッパ４４ｃから離れ、ストッパ４４ｄまで瞬時に回転して接触する。これにより、スライドラック４７は右方に移動し、スライダー４６が右方向（＋Ｘ方向）に移動し、直動カム５１は図７（Ｂ）に示す状態となる。
駆動シャフト４１をさらに回転させると、クランク機構部４２は、図１０（Ｂ）の状態に戻る。
このようにして、駆動シャフト４１が１８０°回転する度に、スライドラック４７は、左右に交互に高速で移動する。スライドラック４７の高速移動により、直動カム５１が高速に移動し、開閉器３１Ｕ１〜３１Ｗ３の開閉状態が高速に切り換えられる。なお、以上述べたように、第２のクランク４４ｂは、死点を超える前後において、ストッパ４４ｃ、４４ｄのいずれか一方に当接しており、死点を超えた瞬間だけ、ストッパ４４ｃと４４ｄとの間で高速に移動する。

（第２のカム機構６０の構造の説明）
駆動機構４０は、図５、図１１（Ａ）に示すように、接触子３２Ｕ１２と３２Ｕ２２、３２Ｖ１２と３２Ｖ２２、３２Ｗ１２と３２Ｗ２２を駆動するための第２のカム機構６０を備える。
第２のカム機構６０は、図１１（Ａ）に示すように、タップ選択器３２の手前側と奥側に、互いに対向する形状を有する第１のカムガイド６１ａ及び第２のカムガイド６１ｂと、第１のラック６３ａ及び第２のラック６３ｂと、を備える。
第１のカムガイド６１ａは、奥側の接触子３２Ｕ２２、３２Ｖ２２、３２Ｗ２２を横方向に移動させるための構成であり、図１１（Ｂ）に示すようにカム溝６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗが形成されている。
第１のラック６３ａは、第１のカムガイド６１ａに沿って移動する。第１のラック６３ａには、奥側の接触子３２Ｕ２２、３２Ｖ２２、３２Ｗ２２に取り付けられたカムフォロア６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗが取り付けられている。カムフォロア６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗは、それぞれ、カム溝６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗに挿通されている。このため、第１のラック６３ａの横方向の移動に伴って、カムフォロア６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗが、それぞれ、カム溝６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗに沿って上下動しながら横方向に移動し、この動きに応じて、奥側の接触子３２Ｕ２２、３２Ｖ２２、３２Ｗ２２も移動する。
第２のカムガイド６１ｂは、手前側の接触子３２Ｕ１２、３２Ｖ１２、３２Ｗ１２を横方向に移動させるための構成であり、各相用のカム溝６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗが形成されている。第２のラック６３ｂは、第２のカムガイド６１ｂに沿って移動する。第２のラック６３ｂには、手前側の接触子３２Ｕ１２、３２Ｖ１２、３２Ｗ１２に取り付けられたカムフォロアが取り付けられている。各カムフォロア６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗは、それぞれ、対応するカム溝に挿通されている。このため、第２のラック６３ｂの横方向の移動に伴って、各カムフォロア６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗがカム溝６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗに沿って上下動しながら横方向に移動し、この動きに応じて、手前側の接触子３２Ｕ１２、３２Ｖ１２、３２Ｗ１２も移動する。

また、タップ選択器３２は、ギア類として、動力源に近い方から、第１の歯車６５ａと、第２の歯車６５ｂと、第３の歯車６５ｃと、を備える。これらの歯車は平歯車であり、第１の歯車６５ａと第２の歯車６５ｂ、第２の歯車６５ｂと第３の歯車６５ｃは、互いに噛み合っている。第１の歯車６５ａは前述の駆動シャフト４１により駆動される。

第１の歯車６５ａ、第２の歯車６５ｂ及び第３の歯車６５ｃは、共通の平面上に配置されている。また、これらの歯車の回転軸は、第１のラック６３ａの内壁及び第２のラック６３ｂの内壁に平行な平面上にある。

第３の歯車６５ｃの右隣には、上から順に、第５の歯車６５ｅと、第４の歯車６５ｄと、第１のゼネバギア６６ａと、が配置されている。これらの歯車類は共通の回転軸を有し、この回転軸は、第１のラック６３ａからの距離と第２のラック６３ｂからの距離が等しい平面として定義される中央平面ＣＰと平行な平面上にあるが、第５の歯車６５ｅが第２のラック６３ｂと噛み合うように、中央平面ＣＰよりも手前に位置する平面上に回転軸を有するように配置されている。

第４の歯車６５ｄ、第１のゼネバギア６６ａ及び第５の歯車６５ｅは、共通の回転軸を有するが、第４の歯車６５ｄは、第５の歯車６５ｅ及び第１のゼネバギア６６ａから独立に回転可能であり、第５の歯車６５ｅと第１のゼネバギア６６ａは連動して回転するように形成されている。

第４の歯車６５ｄの右隣には、上から順に、第６の歯車６５ｆと、欠け円板６６ｃと、が配置されている。第６の歯車６５ｆ及び欠け円板６６ｃは共通の回転軸を有し、この回転軸は、中央平面ＣＰ上にある。

第６の歯車６５ｆは、欠け円板６６ｃと連動して回転するように形成されている。また、第６の歯車６５ｆは、第４の歯車６５ｄと噛み合うように配置されている。

第６の歯車６５ｆの右隣には、上から順に、第７の歯車６５ｇと第２のゼネバギア６６ｂが配置されている。第７の歯車６５ｇ及び第２のゼネバギア６６ｂは共通の回転軸を有し、この回転軸は、中央平面ＣＰと平行な平面上にあるが、第７の歯車６５ｇが第１のラック６３ａと噛み合うように、ＣＰよりも奥に位置する平面上に配置されている。

第７の歯車６５ｇは、第２のゼネバギア６６ｂと共通の回転軸を有し、互いに連動して回転するように形成されている。
第１のゼネバギア６６ａ及び第２のゼネバギア６６ｂは、同一の形状に加工され、それぞれ６つのスロットを有するが、これらのスロットは等間隔には設けられておらず、円周方向に７等分した径方向の位置に設けられている。
欠け円板６６ｃは、１つのピン６６ｄを備え、第１のゼネバギア６６ａ及び第２のゼネバギア６６ｂに設けられたスロットに滑らかに嵌合することができる形状に形成されている。

第１のラック６３ａと第２のラック６３ｂは、いずれも同一の高さに配置されている。また、第５の歯車６５ｅと第７の歯車６５ｇは、いずれも同一の高さに設けられている。

（第２のカム機構６０の動作の説明）
上記の第２のカム機構６０の構造により、カム溝６４Ｕに嵌合するカムフォロア６２Ｕの左右及び上下方向の位置に応じて、Ｕ相接触子３２Ｕ１１、３２Ｕ１２を左右及び上下方向に移動させ、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｕ９のいずれと接触させるかを変更することができる。以下、Ｕ相のタップを変更する場合を例として、タップ選択器３２の第１のカムガイド６１ａ、カムフォロア６２Ｕ、Ｕ相接触子３２Ｕ１２、３２Ｕ２２、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｕ９の位置関係について、図１２（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。

タップ選択器３２を、タップ選択器３２の外部から内部に向かって見た場合の部分拡大図を図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図１２（Ａ）に示すように、Ｕ相接触子３２Ｕ２２はＵ相切換器側タップ端子３２Ｕ２と接触している。Ｕ相接触子３２Ｕ２２が右方に移動すると、図１２（Ｂ）に示すように、カム溝６４Ｕに嵌合しているカムフォロア６２Ｕが下方に移動するため、Ｕ相接触子３２Ｕ２２は切換器側タップ端子３２Ｕ２から離れる。さらにＵ相接触子３２Ｕ２２が右方に移動すると、Ｕ相接触子３２Ｕ２２は上方に移動してＵ相切換器側タップ端子３２Ｕ４と接触する。このように、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ２は、左右方向の移動に際し、カム溝６４Ｕの溝の形状に従い、上下にも移動するため、隣接する切換器側タップ端子３２Ｕ２及び３２Ｕ４に同時に接触することがない。このため、隣接する切換器側タップ端子同士の間隔をＵ相接触子３２Ｕ２２の幅よりも短くすることができ、上下運動を伴わない場合に比べてタップ選択器３２の全体的なサイズを小さくすることができる。

なお、手前側に配置されているＵ相接触子３２Ｕ１２や他の相の接触子３２Ｖ２２等についても、上述したＵ相接触子３２Ｕ２２と同様の動作を行う。

このような接触子の構造から、Ｕ相接触子３２Ｕ１２は、手前に配置されている、末尾が奇数のＵ相切換器側タップ端子３２Ｕ１、３２Ｕ３、・・・、３２Ｕ９のいずれかと、Ｕ相接触子３２Ｕ２２は、奥に配置されている、末尾が偶数のＵ相切換器側タップ端子３２Ｕ２、３２Ｕ４、・・・、３２Ｕ８のいずれかとのみ接続することができる。また、Ｖ相及びＷ相についても同様の制限がある。

次に、タップ選択器３２における接触子３２Ｕ１２〜３２Ｗ２２の位置関係について、図５（Ａ）〜（Ｅ）を用いて説明する。図５（Ａ）〜（Ｅ）は、Ｕ相接触子３２Ｕ１２、３２Ｕ２２とＵ相切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｕ９との位置関係を示す概略平面図である。位置関係の説明のため、接触子の大きさ、形状等ついては簡略化して示す。図である。また、図中の１〜９は、それぞれ、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｕ９を表す。

まず、小さい番号のタップから大きい番号のタップへ切り換える場合について説明する。
図５（Ａ）は、１番のタップを選択している状態を示す。Ｕ相接触子３２Ｕ１２は、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ１の直下に位置しており、かつ、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ１と接している。Ｕ相接触子３２Ｕ２２は、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ２の直下に位置しており、かつ、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ２と接している。この状態において、タップを１番から２番に切り換えるときには、Ｕ相接触子３２Ｕ１２及び３２Ｕ２２は左右方向及び上下方向のいずれにも移動させない。

図５（Ｂ）は、タップを２番から３番に切り換える途中の状態を示す。この場合、Ｕ相接触子３２Ｕ１２を、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ１から３２Ｕ３に向かって右方に移動させる。このとき、第２のカム機構６０により、Ｕ相接触子３２Ｕ１２を下方向に移動させ、いずれのＵ相切換器側タップ端子とも接触させない。Ｕ相接触子３２Ｕ２２は、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ２の直下に位置し、かつ、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ２と接した状態を維持する。

図５（Ｃ）は、３番のタップを選択している状態を示す。Ｕ相接触子３２Ｕ１２は、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ３の直下に位置しており、かつ、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ３と接している。Ｕ相接触子３２Ｕ２２は、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ２の直下に位置し、かつ、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ２と接している。

図５（Ｄ）は、タップを３番から４番に切り換える途中の状態を示す。この場合、Ｕ相接触子３２Ｕ２２を、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ２から３２Ｕ４に向かって左方に移動させる。このとき、第２のカム機構６０により、Ｕ相接触子３２Ｕ２２を下方向に移動させ、いずれのＵ相切換器側タップ端子とも接触させない。Ｕ相接触子３２Ｕ１２は、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ３の直下に位置し、かつ、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ３と接した状態を維持する。

図５（Ｅ）は、４番のタップが選択されている状態を示す。この場合、Ｕ相接触子３２Ｕ１２は、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ３の直下に位置し、かつ、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ３と接した状態を維持する。Ｕ相接触子３２Ｕ２２は、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ４の直下に位置しており、かつ、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ４と接している。

次に、大きい番号のタップから小さい番号のタップへ切り換える場合について説明する。
図５（Ｅ）に示したように、Ｕ相接触子３２Ｕ１２がＵ相切換器側タップ端子３２Ｕ３と接しており、かつ、Ｕ相接触子３２Ｕ２２がＵ相切換器側タップ端子３２Ｕ４と接している場合において、タップを４番から３番に切り換えるときには、Ｕ相接触子３２Ｕ１２及び３２Ｕ２２は左右方向及び上下方向のいずれにも移動しない。

図５（Ｄ）は、タップを３番から２番に切り換える途中の状態を示す。この場合、Ｕ相接触子３２Ｕ２２を、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ４から３２Ｕ２に向かって右方に移動させ、かつ、Ｕ相切換器側タップ端子３２Ｕ４と３２Ｕ２のいずれとも接触させない。この切換えが完了すると、図５（Ｃ）に示した状態となる。

図５（Ｂ）は、タップを２番から１番に切り換える途中の状態を示す。Ｕ相接触子３２Ｕ１２を、切換器側タップ端子３２Ｕ３から３２Ｕ１に向かって左方に移動させ、かつ、切換器側タップ端子３２Ｕ３と３２Ｕ１のいずれとも接触させない。この切換えが完了すると、図５（Ａ）に示した状態となる。

同様の態様で、奇数の番号のタップから偶数の番号のタップへの切換え、及び、偶数の番号のタップから奇数の番号のタップへの切換えが行われる。

欠け円板６６ｃと第１のゼネバギア６６ａの噛み合い、欠け円板６６ｃと第２のゼネバギア６６ｂとの噛み合いにより、可動接触子アセンブリ６４の水平方向の移動が制御される。また、上述したように、可動接触子アセンブリ６４の上下方向の移動は、カムフォロア６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗのカム溝６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗにおける嵌合の位置によって制御される。したがって、可動接触子アセンブリ６４の左右方向の移動と垂直方向の移動とは同時に行われるため、第２のカム機構６０を用いない場合に比べて、タップ選択器３２のサイズを小さくすることができる。

（切換開閉器３１とタップ選択器３２との連携動作の説明）
切換開閉器３１とタップ選択器３２は、駆動機構４０において、駆動シャフト４１を介して機械的に連動して動作する。
駆動シャフト４１が回転すると、駆動シャフト４１の回転方向及びその時点における切換開閉器３１の状態に応じて、切換開閉器３１は前述の切換動作を行う。
また、それと同時に、駆動シャフト４１が回転すると、駆動シャフト４１の回転方向及びその時点におけるタップ選択器３２の状態に応じて、タップ選択器３２は前述のタップ選択操作を行う。
このように、駆動シャフト４１を回転させることで、切換開閉器３１とタップ選択器３２は、タップ切換器３０の動作を行うため、連携して動作するように構築されている。
例えば、タップを１から２に変更する場合、第１の歯車６５ａは駆動シャフト４１から駆動力を受けずに、タップ選択器３２の側においては、可動接触子アセンブリ６４は電気的接続の変更を行わず、切換開閉器３１の側においては、回路の開閉が行われ、所望のタップに切り換えられる。
次に、タップを２から３に変更する場合、第１の歯車６５ａは駆動シャフト４１から駆動力を受けて時計回りに回転し、切換開閉器３１の側においては、タップ選択器３２における接触子と接触子との電気的接続の変更があるため、円滑な接続の変更を行えるよう、切換開閉器３１は、回路の開閉と付け換えを行う。

円滑なタップ選択が実現されることを、図１３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して電気回路の観点から説明する。
なお、駆動シャフト４１は、図１４に示すように、負荷状態を検出し、モータの制御信号を出力するコントローラ１０１、コントローラ１０１からの制御信号に従って、モータ１０３を駆動するモータドライバ１０２により適宜駆動される。
タップ３が選択されている場合の回路図を図１３（Ａ）に示した。このとき、直動カム５１は、図７（Ｂ）の状態にあり、Ｕ相開閉器３１Ｕ２（ａ）が閉、Ｕ相開閉器３１Ｕ１（ｂ）及び３１Ｕ３（ｒ）が開の状態にある。また、直動カム５１と接続されているスライドラック４７は、図７（Ｂ）に示す右端にスライドした状態にある。また、このとき、接触子は図５（Ｃ）に示す状態にある。

コントローラ１０１は、タップ３をタップ４に切り換えるために、モータドライバを介してモータを制御し、駆動シャフト４１を１８０°回転する。これにより、ギア列を介して、第１のラック６３ａが−Ｘ方向に１ピッチ移動する。この移動により、奥側の接触子３２Ｕ２２は、カム溝６４Ｕの形状に従って図５（Ｄ）、図１２（Ｂ）に示すように、タップ端子３２Ｕ２から離間して移動する。さらに、切換器側接触子３２Ｕ２２がタップ端子３２Ｕ４に接触する、図５（Ｅ）に示す状態に変化する。
また、駆動シャフト４１の回転により、クランク機構部４２が動作して、スライドラック４７及びこれに接続された直動カム５１は、図７（Ｂ）の位置から図７（Ｅ）の位置に移動する過程で、図７（Ｃ）に示す中間状態１が発生する。このため、一瞬、図１３（Ｂ）に示すように、タップ３とタップ４の両方に接続された状態が生じる。しかし、タップ４には、直列に接続された限流抵抗器３１Ｕ４を介して接続されるにとどまるから、タップ４の接続に伴う入力電流の変化が緩和され、出力電圧及び出力電流に大きな変化は生じない。

続いて、直動カム５１が図７（Ｄ）に示す中間状態２に変化し、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ２に対応するＵ相開閉器３１Ｕ２が開き、手前側の接触子３２Ｕ１２が電気的に絶縁される。これにより、Ｕ相開閉器カムフォロア５２Ｕ３に対応するＵ相開閉器３１Ｕ３だけが閉じた状態となり、限流抵抗器３１Ｕ４を介してタップ４に接続された状態が短時間生じる。限流抵抗器３１Ｕ４は、図７（Ｄ）の中間状態２における電流に耐えられるように、その抵抗値や容量が設定されている。

さらに図７（Ｅ）に示す状態に変化すると、図１３（Ｃ）に示すように、タップ４に直接入力電圧が加えられた状態となり、タップの変更が完了する。

このように、タップ選択器３２によってＵ、Ｖ、Ｗの各相の所望のタップが選択されるとともに、切換開閉器３１は、負荷状態においても、それまで接続されていたタップから新たに選択されたタップに接続を切り換える。

変圧装置１においては、切換開閉器３１とタップ選択器３２は別々に設けられており、それぞれの動作を組み合わせることで、タップ数分の切換開閉器３１を用意する必要がない。また、切換開閉器３１による切換動作は、駆動機構４０により、即時かつ滑らかに行われるから、タップ切換時の電圧及び電流の変動も短時間かつ滑らかなものにとどまる。

以上説明したように、本実施の形態に係る変圧装置１は、内側に巻かれた分路巻線Ｗと分路巻線Ｗの外側に巻かれた帯状導体から構成される直列巻線Ｐとを備えるコイル２０Ｕ〜２０Ｗ、コイル２０Ｕ〜２０Ｗの一面上に直線状に規則的に配列されたコイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｗ９、直列巻線Ｐを構成する帯状導体の上側部の複数の箇所に接続され、コイル２０Ｕ〜２０Ｗの一面上を延在してコイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｗ９に接続されたタップリード配線２６、を備える変圧器と、
コイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｗ９と直線状に規則的に配列された切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｗ９、コイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｗ９と切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｗ９との対応するもの同士を接続するタップリード板３３Ｕ１〜３３Ｗ１、を備えるタップ切換器３０と、
を含む。
この構成によれば、コイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｗ９と切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｗ９とが実質的に対向する位置に配置される。従って、コイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｗ９と切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｗ９との対応するもの同士を接続するタップリード板３３Ｕ１〜３３Ｗ１の長さをほぼ最短の距離で結ぶことができ、コイル２０Ｕ〜２０Ｗとタップ切換器３０の構成を簡易化できる。また、端子２１Ｕ１〜２１Ｗ９、３２Ｕ１〜３２Ｗ９の対応関係が明確であるため、接続作業が容易となる。

また、直列巻線Ｐの上側部とコイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｗ９とをタップリード配線２６で接続する。このため、タップリード配線２６を鉛直方向に延在する必要がなく、タップリード配線２６による抵抗のばらつきを抑えることができる。

上記実施の形態においては、コイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｗ９と、切り換え器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｗ９を水平に配置して、対向する形態としたが、コイル側タップ端子２１Ｕ１〜２１Ｗ９の位置と、切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｗ９の位置とがほぼ対向しており、接触子３２Ｕ１２〜３２Ｗ２２が切り換え器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｗ９の間をスライドできるならば、その向きは任意である。例えば、切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｗ９は、鉛直面に水平方向に整列して配列されてもよい。

上記実施の形態においては、コイルの直列巻線Ｐとして、帯状配線を使用したが、通常のワイヤ状の巻線を使用してもよい。また、コイルの分路巻線Ｗとして、帯状配線を使用してもよい。

上記実施の形態においては、直動カム５１の側壁の凹凸は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相間で相対的に等しい位置に等しい形状に形成されている。しかし、駆動機構４０の負荷を低減する観点から、直動カム５１の側壁の凹凸は、各相間で相対的に異なる位置に形成され、又は異なる形状に形成されていてもよい。

以上の説明は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる交流電圧を変圧する３相交流変圧器を前提としてなされたが、本発明の実施の形態は、これに限られない。本発明は、単相変圧器に適用されてもよい。
なお、本発明の変圧装置又は変圧器は、変成器、変流器等と呼ばれる構成を含む。
さらに、本発明の実施の形態は、コイルと負荷時タップ切換器の組合せを含むすべての電気機器に適用されてもよい。
出力端子７２を直列巻線の５番タップに対応する切換器側タップ端子３２Ｕ５、３２Ｖ５及び３２Ｗ５に接続する例を示したが、５番以外のタップに対応する切換器側タップ端子３２Ｕ１〜３２Ｕ４、３２Ｕ６〜３２Ｕ９、３２Ｖ１〜３２Ｖ４、３２Ｖ６〜３２Ｖ９、３２Ｗ１〜３２Ｗ４、３２Ｗ６〜３２Ｗ９に接続してもよい。

以上の説明では、好適な実施の形態として、タップを切り換える駆動機構等についても詳細に説明したが、タップを適切に切り換えることができれば、これらの構成は任意である。例えば、クランク機構部４２においては、扇形ギア４２ａの扇の回転軸と第１のクランク４４ａの回転軸は共通であるが、これらの回転軸が共通とならないように扇形ギア４２ａと第１のクランク４４ａを配置してもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。即ち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

１ 変圧装置
１０ ハウジング
２０Ｕ Ｕ相コイル
２０Ｖ Ｖ相コイル
２０Ｗ Ｗ相コイル
２１Ｕ１、２１Ｕ２、２１Ｕ３、２１Ｕ４、２１Ｕ５、２１Ｕ６、２１Ｕ７、２１Ｕ８、２１Ｕ９ Ｕ相コイル側タップ端子
２１Ｕ１１、２１Ｕ１２、２１Ｕ２１、２１Ｕ２２、２１Ｕ３１、２１Ｕ３２、２１Ｕ４１、２１Ｕ４２、２１Ｕ５１、２１Ｕ５２、２１Ｕ６１、２１Ｕ６２、２１Ｕ７１、２１Ｕ７２、２１Ｕ８１、２１Ｕ８２、２１Ｕ９１、２１Ｕ９２ Ｕ相コイル側端子貫通孔
２１Ｖ１１、２１Ｖ１２、２１Ｖ２１、２１Ｖ２２、２１Ｖ３１、２１Ｖ３２、２１Ｖ４１、２１Ｖ４２、２１Ｖ５１、２１Ｖ５２、２１Ｖ６１、２１Ｖ６２、２１Ｖ７１、２１Ｖ７２、２１Ｖ８１、２１Ｖ８２、２１Ｖ９１、２１Ｖ９２ Ｖ相コイル側端子貫通孔
２１Ｗ１１、２１Ｗ１２、２１Ｗ２１、２１Ｗ２２、２１Ｗ３１、２１Ｗ３２、２１Ｗ４１、２１Ｗ４２、２１Ｗ５１、２１Ｗ５２、２１Ｗ６１、２１Ｗ６２、２１Ｗ７１、２１Ｗ７２、２１Ｗ８１、２１Ｗ８２、２１Ｗ９１、２１Ｗ９２ Ｗ相コイル側端子貫通孔
２１Ｖ１、２１Ｖ２、２１Ｖ３、２１Ｖ４、２１Ｖ５、２１Ｖ６、２１Ｖ７、２１Ｖ８、２１Ｖ９ Ｖ相コイル側タップ端子
２１Ｗ１、２１Ｗ２、２１Ｗ３、２１Ｗ４、２１Ｗ５、２１Ｗ６、２１Ｗ７、２１Ｗ８、２１Ｗ９ Ｗ相コイル側タップ端子
２４ 絶縁層
２５ 絶縁層
２６ タップリード配線
３０ タップ切換器
３１ 切換開閉器
３１Ｕ１、３１Ｕ２、３１Ｕ３ Ｕ相開閉器
３１Ｖ１、３１Ｖ２、３１Ｖ３ Ｖ相開閉器
３１Ｗ１、３１Ｗ２、３１Ｗ３ Ｗ相開閉器
３１Ｕ４ Ｕ相限流抵抗器
３１Ｖ４ Ｖ相限流抵抗器
３１Ｗ４ Ｗ相限流抵抗器
３１Ｕ１１、３１Ｕ１２、３１Ｕ２１、３１Ｕ２２、３１Ｕ３１、３１Ｕ３２ Ｕ相開閉器端子
３１Ｖ１１、３１Ｖ１２、３１Ｖ２１、３１Ｖ２２、３１Ｖ３１、３１Ｖ３２ Ｖ相開閉器端子
３１Ｗ１１、３１Ｗ１２、３１Ｗ２１、３１Ｗ２２、３１Ｗ３１、３１Ｗ３２ Ｗ相開閉器端子
３２ タップ選択器
３２Ｕ１、３２Ｕ２、３２Ｕ３、３２Ｕ４、３２Ｕ５、３２Ｕ６、３２Ｕ７、３２Ｕ８、３２Ｕ９ Ｕ相切換器側タップ端子
３２Ｖ１、３２Ｖ２、３２Ｖ３、３２Ｖ４、３２Ｖ５、３２Ｖ６、３２Ｖ７、３２Ｖ８、３２Ｖ９ Ｖ相切換器側タップ端子
３２Ｗ１、３２Ｗ２、３２Ｗ３、３２Ｗ４、３２Ｗ５、３２Ｗ６、３２Ｗ７、３２Ｗ８、３２Ｗ９ Ｗ相切換器側タップ端子
３２Ｕ１２、３２Ｕ２２ Ｕ相接触子
３２Ｖ１２、３２Ｖ２２ Ｖ相接触子
３２Ｗ１２、３２Ｗ２２ Ｗ相接触子
３３Ｕ１、３３Ｕ２、３３Ｕ３、３３Ｕ４、３３Ｕ５、３３Ｕ６、３３Ｕ７、３３Ｕ８、３３Ｕ９ Ｕ相タップリード板
３３Ｖ１、３３Ｖ２、３３Ｖ３、３３Ｖ４、３３Ｖ５、３３Ｖ６、３３Ｖ７、３３Ｖ８、３３Ｖ９ Ｖ相タップリード板
３３Ｗ１、３３Ｗ２、３３Ｗ３、３３Ｗ４、３３Ｗ５、３３Ｗ６、３３Ｗ７、３３Ｗ８、３３Ｗ９ Ｗ相タップリード板
３３Ｕ１１、３３Ｕ１２、３３Ｕ２１、３３Ｕ２２、３３Ｕ３１、３３Ｕ３２、３３Ｕ４１、３３Ｕ４２、３３Ｕ５１、３３Ｕ５２、３３Ｕ６１、３３Ｕ６２、３３Ｕ７１、３３Ｕ７２、３３Ｕ８１、３３Ｕ８２、３３Ｕ９１、３３Ｕ９２ Ｕ相タップリード板側貫通孔
３３Ｖ１１、３３Ｖ１２、３３Ｖ２１、３３Ｖ２２、３３Ｖ３１、３３Ｖ３２、３３Ｖ４１、３３Ｖ４２、３３Ｖ５１、３３Ｖ５２、３３Ｖ６１、３３Ｖ６２、３３Ｖ７１、３３Ｖ７２、３３Ｖ８１、３３Ｖ８２、３３Ｖ９１、３３Ｖ９２ Ｖ相タップリード板側貫通孔
３３Ｗ１１、３３Ｗ１２、３３Ｗ２１、３３Ｗ２２、３３Ｗ３１、３３Ｗ３２、３３Ｗ４１、３３Ｗ４２、３３Ｗ５１、３３Ｗ５２、３３Ｗ６１、３３Ｗ６２、３３Ｗ７１、３３Ｗ７２、３３Ｗ８１、３３Ｗ８２、３３Ｗ９１、３３Ｗ９２ Ｗ相タップリード板側貫通孔
４０ 駆動機構
４１ 駆動シャフト
４２ クランク機構部
４２ａ 扇形ギア
４３ａ 第１のリンク
４３ｂ 第２のリンク
４４ａ 第１のクランク
４４ｂ 第２のクランク
４４ｃ ストッパ
４５ コイルばね
４６ スライダー
４７ スライドラック
５０ 第１のカム機構
５１ 直動カム
５２Ｕ１、５２Ｕ２、５２Ｕ３ Ｕ相開閉器カムフォロア
５２Ｖ１、５２Ｖ２、５２Ｖ３ Ｖ相開閉器カムフォロア
５２Ｗ１、５２Ｗ２、５２Ｗ３ Ｗ相開閉器カムフォロア
５３Ｕ１ Ｕ相カムフォロアブラケット
５３Ｕ２ Ｕ相カムフォロア
５３Ｖ１ Ｖ相カムフォロアブラケット
５３Ｖ２ Ｖ相カムフォロア
５３Ｗ１ Ｗ相カムフォロアブラケット
５３Ｗ２ Ｗ相カムフォロア
５３Ｕ１１ 水平板
５３Ｕ１２ 鉛直板
６０ 第２のカム機構
６１ａ 第１のカムガイド
６１ｂ 第２のカムガイド
６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗ カムフォロア
６３ａ 第１のラック
６３ｂ 第２のラック
６４ 可動接触子アセンブリ
６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗ カム溝
６５ａ 第１の歯車
６５ｂ 第２の歯車
６５ｃ 第３の歯車
６５ｄ 第４の歯車
６５ｅ 第５の歯車
６５ｆ 第６の歯車
６５ｇ 第７の歯車
６６ａ 第１のゼネバギア
６６ｂ 第２のゼネバギア
６６ｃ 欠け円板
６６ｄ ピン
７１ 入力端子
７２ 出力端子
１０１ コントローラ
１０２ モータドライバ
１０３ モータ

Claims (5)

1. 可動部を備え、前記可動部の位置に応じて開閉する複数の開閉器と、直動カムと、前記可動部に固定され前記直動カムに当接し、前記複数の開閉器のそれぞれに対応する複数のカムフォロアと、を備える切換開閉器であって、
   前記複数の開閉器は、前記直動カムの移動方向に並べて配置され、
   前記複数のカムフォロアは、前記直動カムのカム面に付勢された状態で当接し、
   前記複数の開閉器は、前記直動カムが移動することで、個別に開閉される、
   切換開閉器。
2. 前記複数の開閉器は、開閉する交流電流の相ごとに設けられている、
   請求項１に記載の切換開閉器。
3. 各前記複数の開閉器は、前記カムフォロアに固定されたカムフォロアブラケットをさらに備え、
   前記カムフォロアブラケットは、前記直動カムの上面の少なくとも一部を覆う形状に形成されている、
   請求項１又は２に記載の切換開閉器。
4. 前記カムフォロアブラケットの底面と前記直動カムの前記上面とは接している、
   請求項３に記載の切換開閉器。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の切換開閉器を備える負荷時タップ切換器を含む、
   変圧装置。

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