JP2022067847A - 負荷時タップ切換器のタップ選択器 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022067847000001
【課題】変動するタップ点数に対応する場合でも、部品点数の増加を抑制できる負荷時タップ切換器のタップ選択器を提供することである。
【解決手段】実施形態の負荷時タップ切換器のタップ選択器は、ゼネバドライバと、ゼネバギアと、を持つ。ゼネバドライバは、回転可能である。ゼネバギアは、前記ゼネバドライバの回転に連動して回転する。ゼネバギアは、ゼネバコマと、ギアベースと、を備える。ゼネバコマは、前記ゼネバギアの回転方向の一部に設けられる。ギアベースは、前記ゼネバコマが着脱可能に取り付けられるコマ取付凹部を有する。1つの種類の前記ギアベースの前記コマ取付凹部に対し、互いに異なる種類の前記ゼネバコマが付け替え可能とされる。
【選択図】図2

Description

本発明の実施形態は、負荷時タップ切換器のタップ選択器に関する。
負荷時タップ切換器は、変圧器運転中(負荷時)にタップを切り換える装置である。一般に、負荷時タップ切換器は、タップ選択器と、切換開閉器と、を備える。タップ選択器は、変圧器タップ巻線において運転するタップを選択する。切換開閉器は、選択されたタップに回路を切り換える。タップ選択器は、固定接点に向けて移動可能な可動接点を備える。運転するタップの選択時には、固定接点に可動接点を接続する。タップ選択器は、ゼネバドライバの回転に連動して回転するゼネバギアを備える。可動接点は、ゼネバギアの回転に連動して移動することにより、固定接点との接触と離反とを繰り返す。タップ選択器のタップ点数(接点数)は、電圧調整範囲等に応じて変動する。変動するタップ点数に対応するために、互いに異なる種類のゼネバドライバと対応するゼネバギアを使い分けている。変動するタップ点数に対応する場合でも、部品点数の増加の抑制が求められる。
特許第4282148号公報
本発明が解決しようとする課題は、変動するタップ点数に対応する場合でも、部品点数の増加を抑制できる負荷時タップ切換器のタップ選択器を提供することである。
実施形態の負荷時タップ切換器のタップ選択器は、ゼネバドライバと、ゼネバギアと、を持つ。ゼネバドライバは、回転可能である。ゼネバギアは、前記ゼネバドライバの回転に連動して回転する。ゼネバギアは、ゼネバコマと、ギアベースと、を備える。ゼネバコマは、前記ゼネバギアの回転方向の一部に設けられる。ギアベースは、前記ゼネバコマが着脱可能に取り付けられるコマ取付凹部を有する。1つの種類の前記ギアベースの前記コマ取付凹部に対し、互いに異なる種類の前記ゼネバコマが付け替え可能とされる。
第1実施形態の負荷時タップ切換器の斜視図。 第1実施形態の10接点用タップ選択器の斜視図。 第1実施形態のゼネバドライバの周辺を含む斜視図。 第1実施形態のゼネバドライバの周辺を含む他の斜視図。 図4のV-V断面を含む図。 図4のVI-VI断面を含む図。 第1実施形態のゼネバドライバを含む周辺部品の分解斜視図。 第1実施形態のゼネバドライバを含む周辺部品の他の分解斜視図。 第1実施形態の10接点用ゼネバギアの分解斜視図。 第1実施形態の10接点用ゼネバギアの上面図。 第1実施形態の10接点用ゼネバギアの側面図。 第1実施形態の主固定ユニットの周辺を含む斜視図。 第1実施形態の10接点用の固定接点の配置の説明図。 第1実施形態の10接点用の固定接点の取付方法の説明図。 第1実施形態の通常タップ切換の動作説明図。 図15に続く、通常タップ切換の動作説明図。 図16に続く、通常タップ切換の動作説明図。 第1実施形態の3倍タップ切換の動作説明図。 図18に続く、3倍タップ切換の動作説明図。 図19に続く、3倍タップ切換の動作説明図。 図20に続く、3倍タップ切換の動作説明図。 図21に続く、3倍タップ切換の動作説明図。 図22に続く、次の通常タップ切換の動作説明図。 比較例の切換スライダの動作の作用説明図。 第1実施形態の切換スライダの動作の作用説明図。 第1実施形態の12接点用タップ選択器の斜視図。 第1実施形態の12接点用ゼネバギアの分解斜視図。 第1実施形態の12接点用ゼネバギアの上面図。 第1実施形態の12接点用ゼネバギアの側面図。 第1実施形態の12接点用ゼネバコマの配置の説明図。 第1実施形態の12接点用の固定接点の配置の説明図。 第1実施形態の12接点用の固定接点の取付方法の説明図。 第2実施形態の12接点用タップ選択器の斜視図。
以下、実施形態の負荷時タップ切換器のタップ選択器を、図面を参照して説明する。
図1は、第1実施形態の負荷時タップ切換器1の斜視図である。
負荷時タップ切換器1は、運転状態において変圧器の巻数比(変圧比)を変えることで電圧を調整する装置である。負荷時タップ切換器1は、タップ選択器2と、駆動機構3と、減速機構4と、切換開閉器5と、油槽6と、を備える。
タップ選択器2は、変圧器タップ巻線において運転するタップを選択する。
駆動機構3は、電動操作装置(不図示)から駆動軸7を介して伝達される駆動力により、タップ選択器2を駆動する。
減速機構4は、電動操作装置(不図示)から駆動軸7に伝達される回転動作の回転数を減速する。
切換開閉器5は、選択されたタップに回路を切り換える。切換開閉器5は、油槽6の内部に配置される。切換開閉器5は、油槽6の内部で絶縁油に浸漬される。切換開閉器5は、複数のタップ端子(不図示)を備える。複数のタップ端子は、タップ選択器2に対して配線8により接続される。
一般に、タップ選択器の切換方式は、単一切換方式と並列切換方式とがある。単一切換方式は、2つの可動接点を同時に動作させ、一方の可動接点を無電流で他方の可動接点を通電状態のまま切り換える方式である。並列切換方式は、2つの可動接点の両方を無電流でのみ動作させ、奇数タップ及び偶数タップを交互に並列に切り換える方式である。実施形態では、単一切換方式を採用したタップ選択器について説明する。
タップ選択器のタップ点数(接点数)は、系統電圧の調整範囲によって種々要求される。例えば、タップ点数は、10以上40以下の範囲に設定される。以下の例では、10接点のタップ選択器(以下「10接点用タップ選択器」ともいう。)及び12接点のタップ選択器(以下「12接点用タップ選択器」ともいう。)についてそれぞれ説明する。
まず、第1実施形態の10接点用タップ選択器101について詳しく説明する。
図2は、第1実施形態の10接点用タップ選択器101の斜視図である。
図2に示すように、10接点用タップ選択器101は、上板10と、底板11と、支柱12と、を備える。
上板10及び底板11は、それぞれ水平方向に延びる。上板10は、10接点用タップ選択器101の上部を支持する。下板11は、10接点用タップ選択器101の下部(底部)を支持する。
支柱12は、上下方向に延びる。支柱12は、上板10と底板11とを連結する。支柱12は、複数設けられる。
10接点用タップ選択器101は、接点を切り換えるための複数の切換器110,120(切換機構)を備える。複数の切換器110,120は、主切換器110と、ゼネバドライバ20を介して主切換器110に連結された副切換器120と、を含む。複数の支柱12には、主切換器110を支持する主支柱13と、副切換器120を支持する副支柱14とが含まれる。
10接点用タップ選択器101は、集電リング18と、集電リング18を支持する柱体19と、を備える。
集電リング18は、軸方向から見て円環状に形成される。集電リング18は、上下方向に間隔をあけて複数(例えば本実施形態では6つ)設けられる。
柱体19は、上下方向に延びる。柱体19は、円筒状に形成される。柱体19の外周面には、6つの集電リング18が上下方向に実質的に同じ間隔をあけて連結される。
主切換器110は、主固定ユニット111と、主固定ユニット111に対して移動可能な主可動ユニット112と、を備える。
主固定ユニット111は、集電リング18と同じ数(例えば本実施形態では6つ)設けられる。主固定ユニット111は、U相、V相及びW相の三相に対応した数だけ設けられる。例えば、本実施形態では、U相、V相及びW相の各相につき2つずつ(上段及び下段)計6つ設けられる。複数の主固定ユニット111は、上下方向に実質的に同じ間隔をあけて主支柱13に固定される。
主可動ユニット112は、主固定ユニット111と同じ数(例えば本実施形態では6つ)設けられる。主可動ユニット112は、集電リング18の表面と主固定ユニット111の表面とを摺動することにより、接点の開極(非接続)又は閉極(接続)を行う。
副切換器120は、副固定ユニット121と、副固定ユニット121に対して移動可能な副可動ユニット(不図示)と、を備える。
副固定ユニット121は、U相、V相及びW相の三相に対応した数(例えば本実施形態では各相につき1つずつ計3つ)設けられる。複数の副固定ユニット121は、上下方向に実質的に同じ間隔をあけて副支柱14に固定される。
副可動ユニット(不図示)は、副固定ユニット121と同じ数(例えば本実施形態では3つ)設けられる。
以下、10接点用タップ選択器101において主切換器110の構成について詳しく説明する。副切換器120は、主切換器110と同様の構成を有するため詳細説明は省略する。
10接点用タップ選択器101は、ゼネバドライバ20と、10接点用ゼネバギア50(ゼネバギア)と、切換スライダ80と、スライダガイド板90と、を備える。図2においては、上板10を透過して示す。
ゼネバドライバ20は、上板10と副切換器120との間に設けられる。ゼネバドライバ20は、駆動機構3(図1参照)の回転動作により回転する。ゼネバドライバ20は、ドライバ駆動軸21に取り付けられる。
図3は、第1実施形態のゼネバドライバ20の周辺を含む斜視図である。図4は、第1実施形態のゼネバドライバ20の周辺を含む他の斜視図である。図4においては、上板10を透過して示す。図5は、図4のV-V断面を含む図である。図6は、図4のVI-VI断面を含む図である。
図5に示すように、ゼネバドライバ20は、水平方向に延びる第1ドライバ本体22及び第2ドライバ本体23を備える。第1ドライバ本体22及び第2ドライバ本体23は、互いに同軸に配置される。ドライバ駆動軸21に沿う方向から見て、第1ドライバ本体22の外形は、第2ドライバ本体23の外形よりも大きい。第2ドライバ本体23は、第1ドライバ本体22の下面に結合される。例えば、第1ドライバ本体22及び第2ドライバ本体23は、同一の部材で一体に形成される。
ドライバ駆動軸21は、上下方向に延びる。ドライバ駆動軸21は、上下一対の第1軸受24及び第2軸受25により回転可能に支持される。第1軸受24は、第1フランジ26に取り付けられる。第1フランジ26は、複数の第1ボルト28により上板10に固定される。第2軸受25は、第2フランジ27に取り付けられる。第2フランジ27は、複数の第2ボルト29により駆動軸取付板30に固定される。駆動軸取付板30は、上板10の下方に配置される。ドライバ駆動軸21は、上板10および駆動軸取付板30に両持ちで回転可能に支持される。
図7は、第1実施形態のゼネバドライバ20を含む周辺部品の分解斜視図である。図8は、第1実施形態のゼネバドライバ20を含む周辺部品の他の分解斜視図である。
図8に示すように、駆動軸取付板30は、ゼネバドライバ20を囲むように上方に開口するU字状に形成される。上板10は、駆動軸取付板30の一対の側壁の上部を固定する取付板固定部15を有する。駆動軸取付板30は、複数の取付板ボルト31により、上板10の一対の取付板固定部15に固定される。
図7に示すように、ゼネバドライバ20は、一対のローラ支持軸32を備える。一対のローラ支持軸32は、第1ドライバ本体22の一側部に配置される。ローラ支持軸32は、上下方向に延びる。ローラ支持軸32は、ガイドローラ33を回転可能に支持する。
図5に示すように、ドライバ駆動軸21は、スライダスペーサ34、スライダ支持ローラ35及び間隔管36を回転可能に支持する。スライダスペーサ34、スライダ支持ローラ35及び間隔管36は、ゼネバドライバ20上に順に配置される。間隔管36は、第1軸受24により上方から規制される。スライダスペーサ34、スライダ支持ローラ35及び間隔管36は、ゼネバドライバ20と第1軸受24とにより挟まれる。
ゼネバドライバ20は、一対のギア駆動カムフォロア40を備える。一対のギア駆動カムフォロア40は、第1ドライバ本体22の下面に設けられる。一対のギア駆動カムフォロア40は、水平方向においてドライバ駆動軸21を挟んで互いに対向する。ギア駆動カムフォロア40は、10接点用ゼネバギア50の所定の溝に係合可能とされる。
図8に示すように、ゼネバドライバ20は、10接点用ゼネバギア50の回転を規制する第1ドライバ側規制部41(第1規制部)及び第2ドライバ側規制部42(第2規制部)を備える。第1ドライバ側規制部41及び第2ドライバ側規制部42は、それぞれゼネバドライバ20の回転中心から外方に向かって突出する弧状に形成される。
第1ドライバ側規制部41は、第1ドライバ本体22の外周の一部に設けられる。第1ドライバ側規制部41は、通常タップ切換(第1の切換動作)の切り換え前後において10接点用ゼネバギア50の右回り(一方向)の回転を規制する(図23参照)。第1ドライバ側規制部41は、通常タップ切換とは異なる3倍タップ切換(第2の切換動作)の切り換え前後において10接点用ゼネバギア50の右回り(一方向)の回転とは逆の左回り(他方向)の回転を規制する(図18参照)。
第2ドライバ側規制部42は、第2ドライバ本体23の外周の一部に設けられる。第2ドライバ側規制部42は、通常タップ切換の切り換え前後において10接点用ゼネバギア50の左回りの回転を規制する(図23参照)。第2ドライバ側規制部42は、3倍タップ切換の切り換え前後において10接点用ゼネバギア50の右回りの回転を規制する(図18参照)。
図2に示すように、10接点用ゼネバギア50は、ゼネバドライバ20の回転に連動して回転する。10接点用ゼネバギア50は、上板10と主切換器110との間に設けられる。10接点用ゼネバギア50は、主切換器110の中心軸C(柱体19の中心軸C)と同心に配置される。以下、主切換器110の中心軸Cに沿う方向を「軸方向」、軸方向と直交する方向を「径方向」、中心軸Cの周りの方向を「周方向」ともいう。本実施形態では、軸方向は、水平方向に対して直交する方向(上下方向)である。本実施形態では、ゼネバギアの周方向は、ゼネバギアの回転方向と一致する。
10接点用ゼネバギア50は、ギア支持軸受51により回転可能に支持される。ギア支持軸受51は、環状のスリーブ52に取り付けられる。スリーブ52は、上板10に取り付けられる。
図9は、第1実施形態の10接点用ゼネバギア50の分解斜視図である。図10は、第1実施形態の10接点用ゼネバギア50の上面図である。図11は、第1実施形態の10接点用ゼネバギア50の側面図である。
図9に示すように、10接点用ゼネバギア50は、10接点用ゼネバコマ60(ゼネバコマ)と、ギアベース70と、を備える。10接点用ゼネバコマ60は、10接点用ゼネバギア50の回転方向の一部に設けられる。ギアベース70は、10接点用ゼネバコマ60が着脱可能に取り付けられるコマ取付凹部71を有する。1つの種類のギアベース70のコマ取付凹部71に対し、互いに異なる種類のゼネバコマ60,160が付け替え可能とされる。本実施形態では、1つの種類のギアベース70のコマ取付凹部71に対し、10接点用ゼネバコマ60及び12接点用ゼネバコマ160が付け替え可能とされる(図27参照)。コマ取付凹部71は、軸方向から見て、10接点用ゼネバコマ60の外形に沿う形状を有する。コマ取付凹部71は、図9に示す120度の範囲に形成される。図11に示すように、10接点用ゼネバコマ60は、コマ取付ボルト53によりギアベース70に固定される。
図10に示すように、10接点用ゼネバギア50は、複数の溝72,61,55と、複数の規制部75,65,66と、を備える。
複数の溝72,61,55は、10接点用ゼネバギア50の外周に沿って間隔をあけて配置される。複数の溝72,61,55は、それぞれ径方向に延びる。複数の溝72,61,55は、それぞれ10接点用ゼネバギア50の外周面から径方向内方に窪む。複数の溝72,61,55は、ベース側溝72、コマ側溝61及び合体溝55を含む。複数の溝72,61,55は、トータル10本配置される。
ベース側溝72は、ギアベース70の外周に沿って実質的に同じ間隔をあけて7本配置される。7本のベース側溝72は、30度間隔で配置される。ここで、ベース側溝72の間隔は、軸方向から見て、周方向に隣り合う2つのベース側溝72の中心線同士のなす角度(中心角)の間隔を意味する。
コマ側溝61は、10接点用ゼネバコマ60の外周に1本配置される。1本のコマ側溝61は、10接点用ゼネバコマ60の外周中央に配置される。コマ側溝61は、図10に示す90度範囲の中央に配置される。コマ側溝61は、7本のベース側溝72のうち周方向中央の溝72と中心軸Cを挟んで互いに対向する。コマ側溝61は、3倍駆動カムフォロア85(図3参照)が侵入(係合)する3倍駆動溝61として機能する。以下、コマ側溝61を3倍駆動溝61ともいう。
合体溝55は、コマ側半溝62とベース側半溝73とが合体した溝である。コマ側半溝62は、10接点用ゼネバコマ60の周方向の両端に設けられる。ベース側半溝73は、ギアベース70のコマ取付凹部71の周方向の両端に設けられる。合体溝55は、2本配置される。合体溝55は、図10に示す30度範囲の中央に配置される。合体溝55は、7本のベース側溝72のうち周方向最外側の溝72に対して30度間隔で配置される。ここで、ベース側溝72に対する合体溝55の間隔は、軸方向から見て、周方向に隣り合うベース側溝72と合体溝55との中心線同士のなす角度(中心角)の間隔を意味する。10本の溝72,61,55のうち9本の溝72,55は、30度間隔で配置される。
合体溝55は、係合部位を避ける溝内逃げ部56を有する。ここで、係合部位は、ゼネバドライバ20(図7参照)と10接点用ゼネバギア50とが互いに係合する部位を意味する。溝内逃げ部56は、合体溝55の径方向最内端に設けられる。10接点用ゼネバコマ60とギアベース70との分割線57は、溝内逃げ部56に配置される。
複数の規制部75,65,66は、軸方向から見て、それぞれ径方向内方に向かって弧状に形成される。複数の規制部75,65,66は、ベース側規制部75、第1コマ側規制部65及び第2コマ側規制部66を含む。
ベース側規制部75は、軸方向から見て径方向内方に向かって弧状の湾曲面を有する。ベース側規制部75は、ギアベース70の外周に沿って実質的に同じ間隔をあけて複数(例えば本実施形態では8つ)配置される。ベース側規制部75及びベース側溝72は、周方向において交互に配置される。
第1コマ側規制部65は、軸方向から見て径方向内方に向かって弧状の湾曲面を有する。第1コマ側規制部65は、10接点用ゼネバコマ60の外周に沿って間隔をあけて複数(例えば本実施形態では2つ)配置される。第1コマ側規制部65は、周方向においてコマ側溝61と合体溝55との間に配置される。第1コマ側規制部65は、10接点用ゼネバコマ60の上部に設けられる。第1コマ側規制部65は、上下方向において第1ドライバ側規制部41(図8参照)と同じ高さに配置される。第1コマ側規制部65の周方向の長さは、ベース側規制部75の周方向の長さの略半分とされる。
第2コマ側規制部66は、軸方向から見て径方向内方に向かって弧状の湾曲面を有する。第2コマ側規制部66は、10接点用ゼネバコマ60の外周に沿って間隔をあけて複数(例えば本実施形態では2つ)配置される。第2コマ側規制部66は、周方向においてコマ側溝61と合体溝55との間に配置される。第2コマ側規制部66は、周方向において第1コマ側規制部66よりも合体溝55寄りに配置される。第2コマ側規制部66は、10接点用ゼネバコマ60の下部に設けられる。第2コマ側規制部66は、第1コマ側規制部65よりも径方向外側に配置される。第2コマ側規制部66は、第1コマ側規制部65の下方に配置される(図9参照)。第2コマ側規制部66は、上下方向において第2ドライバ側規制部42(図8参照)と同じ高さに配置される。第2コマ側規制部66の周方向の長さは、ベース側規制部75の周方向の長さの略半分とされる。
図3に示すように、切換スライダ80は、ゼネバドライバ20に摺動可能に支持される。切換スライダ80は、10接点用ゼネバギア50に対して進退可能とされる。切換スライダ80は、ゼネバドライバ20の回転に連動して10接点用ゼネバギア50に向けて進むことにより、10接点用ゼネバコマ60とギアベース70とのうち10接点用ゼネバコマ60のみに係合する。
切換スライダ80は、スライダスペーサ34により下方から規制される。図4に示すように、切換スライダ80は、スライダガイド板90により上方から規制される。スライダガイド板90は、上板10の下面に取り付けられる。スライダガイド板90は、平面視でハート形状のガイド板溝91を有する。
図3に示すように、切換スライダ80は、水平方向に延びるスライダ本体81を備える。スライダ本体81は、一対のスライダガイド溝82と、スライダ支持溝83と、を有する。一対のスライダガイド溝82は、スライダ本体81の長手方向に沿って互いに平行に延びる。各スライダガイド溝82には、ガイドローラ33が配置される(図6参照)。
スライダ支持溝83は、スライダガイド溝82と平行に延びる。スライダ支持溝83の一部は、一対のスライダガイド溝82の間に配置される。スライダ支持溝83には、スライダ支持ローラ35が配置される。切換スライダ80は、各スライダガイド溝82に沿うガイドローラ33の回転摺動、及びスライダ支持溝83に沿うスライダ支持ローラ35の回転摺動により、スライダ支持溝83の長手方向に摺動可能とされる。
切換スライダ80は、10接点用ゼネバギア50の3倍駆動溝61(コマ側溝61)に係合可能な3倍駆動カムフォロア85を備える。3倍駆動カムフォロア85は、スライダ本体81の先端部(スライダ本体81の長手方向において10接点用ゼネバギア50側の部分)に設けられる。3倍駆動カムフォロア85は、スライダ本体81の先端部下面に配置される。
切換スライダ80は、上下方向に延びる制御ローラ軸86を備える。制御ローラ軸86は、スライダ本体81において一対のスライダガイド溝82の間の部分に設けられる。制御ローラ軸86は、スライダ制御ローラ87を回転可能に支持する。スライダ制御ローラ87は、スライダ本体81の上方に配置される。図4に示すように、スライダ制御ローラ87は、ガイド板溝91に配置される。スライダ制御ローラ87は、ゼネバドライバ20の回転により、ガイド板溝91に沿って摺動しつつ回転する。
ガイド板溝91に沿うスライダ制御ローラ87の回転摺動により、切換スライダ80は、ゼネバドライバ20上を水平方向に摺動する。切換スライダ80は、ゼネバドライバ20の回転角度に応じて10接点用ゼネバギア50への突出量を変更する。ガイド板溝91の形状は、ゼネバドライバ20の所定の回転位相において、3倍駆動カムフォロア85が3倍駆動溝61に侵入(係合)するように形成される。
図2に示すように、主固定ユニット111は、主切換器110の中心軸C(柱体19の中心軸C)と同心の環状を有する。
主固定ユニット111は、固定板130と、固定接点135と、接点連結部材136と、を備える。
図12は、第1実施形態の主固定ユニット111の周辺を含む斜視図である。図13は、第1実施形態の10接点用の固定接点135の配置の説明図である。図14は、第1実施形態の10接点用の固定接点135の取付方法の説明図である。
図14に示すように、固定板130は、軸方向から見て環状に形成される。例えば、固定板130は、絶縁性を有する樹脂等の絶縁体で形成される。固定板130は、固定接点135が着脱可能に取り付けられる接点取付凹部131を有する。接点取付凹部131は、固定接点135を外方から嵌め込み可能に固定板130の外面から内側に窪む。
接点取付凹部131は、固定板130の周方向に実質的に同じ間隔をあけて複数配置される。本実施形態では、6個の接点取付凹部131が、60度間隔で配置される。ここで、接点取付凹部131の間隔は、軸方向から見て、周方向に隣り合う2つの接点取付凹部131中心線同士のなす角度(中心角)の間隔を意味する。
接点連結部材136は、6個の固定接点135のうち2つを連結する。例えば、接点連結部材136は、固定接点135と同一の材料で形成される。固定板130は、接点連結部材136が着脱可能に取り付けられる連結部材取付部132を有する。連結部材取付部132は、6個の接点取付凹部131のうち固定板130の周方向に隣り合う2つの間に設けられる。
固定板130は、固定板130の外周から径方向外方に張り出す突起133を備える。突起133は、固定板130の外周に沿って間隔をあけて複数(例えば本実施形態では4つ)設けられる。4つの突起133は、周方向に実質的に同じ間隔をあけて配置される。
図2に示すように、主支柱13は、固定板130の突起133を差し込むための差込孔16を有する。差込孔16は、突起133を差込可能に開口する。差込孔16は、上下方向に実質的に同じ間隔をあけて複数(例えば本実施形態では6つ)配置される。主固定ユニット111は、固定板130の突起133を主支柱13の差込孔16に差し込むことにより、主支柱13に取り付けられる。
主可動ユニット112は、主固定ユニット111の周方向(図12の矢印G方向)に移動可能である。主可動ユニット112は、主固定ユニット111を軸方向両側から挟むように一対設けられる(図13参照)。図12に示すように、主可動ユニット112は、可動板140と、内側接点141と、外側接点142(可動接点)と、を備える。例えば、可動板140、内側接点141及び外側接点142は、同一の部材(例えば銅等の金属)で一体に形成される。
可動板140は、集電リング18と固定板130とに跨るように径方向に延びる。内側接点141は、可動板140の径方向内側部に設けられる。内側接点141は、集電リング18の軸方向外面に接する。外側接点142は、内側接点141よりも可動板140の径方向外側に配置される。外側接点142は、可動板140の径方向外側部に設けられる。外側接点142は、固定接点135に接続可能とされる。図12の例においては、外側接点142は、周方向に隣り合う2つの固定接点135を連結する接点連結部材136の軸方向外面に接する。
図12に示すように、主切換器110は、主可動ユニット112を主固定ユニット111の軸方向(図12の矢印H方向)に移動可能に保持する保持部材145を備える。保持部材145は、上下方向に延びる。保持部材145の上端は、10接点用ゼネバギア50(図13参照)の下面に固定される。これにより、保持部材145は、10接点用ゼネバギア50と一体回転する。主可動ユニット112は、保持部材145を介して10接点用ゼネバギア50と一体回転する。
保持部材145は、主可動ユニット112を挟んで一対設けられる。一対の保持部材145は、主可動ユニット112の周方向両側に配置される。主可動ユニット112は、一対の保持部材145に保持されることにより軸方向に移動可能とされる。
主可動ユニット112は、10接点用ゼネバギア50(図2参照)の回転により、内側接点141を集電リング18に常に接触させた状態で、同一円周上に配置された固定接点135に対する外側接点142の接触及び離反を順に繰り返す。主可動ユニット112の外側接点142(可動接点)は、固定接点135または接点連結部材136に接する。
本実施形態のタップ選択器は、単一切換方式であるため、2つの可動接点を同時に動作させ、一方の可動接点を無電流で他方の可動接点を通電状態のまま切り換える。図14の例においては、主固定ユニット111として、上下一対のうち上段に配置される10接点用上段固定ユニットUT10と、下段に配置される10接点用下段固定ユニットLT10と、を示す。図13の例においては、主可動ユニット112として、10接点用上段固定ユニットUT10に対応する上段側可動接続部UJと、10接点用下段固定ユニットLT10に対応する下段側可動接続部LJと、示す。
10接点用上段固定ユニットUT10は、10接点用の奇数タップの接続部として機能する。10接点用下段固定ユニットLT10は、10接点用の偶数タップの接続部として機能する。図14に示すように、10接点用下段固定ユニットLT10の固定接点135は、10接点用上段固定ユニットUT10の固定接点135の配置間隔の中間位置に配置される。言い換えると、10接点用下段固定ユニットLT10の固定接点135は、10接点用上段固定ユニットUT10の固定接点135に対して位相を30度ずらして配置される。
図14の例においては、10接点用上段固定ユニットUT10は、6個の固定接点135を有する。10接点用上段固定ユニットUT10において、6個の固定接点135のうち周方向に隣り合う2個の固定接点135は、接点連結部材136により連結される。10接点用下段固定ユニットLT10は、5個の固定接点135を有する。10接点用下段固定ユニットLT10において周方向に隣り合う2つの固定接点135の間の接点取付凹部131には、固定接点135は設けられない。
結果的に、固定接点135は、10接点用上段固定ユニットUT10に5個、10接点用下段固定ユニットLT10に5個の計10個配置される。10個の固定接点135は、10接点用タップ選択器101(図2参照)を構成する。
図14の例では、10接点用上段固定ユニットUT10は、左回り(反時計回り)に順に奇数番号の5個の固定接点135(第1固定接点P1、第3固定接点P3、第5固定接点P5、第7固定接点P7、第9固定接点P9)を備える。一方、10接点用下段固定ユニットLT10は、左回りに順に偶数番号の5個の固定接点135(第0固定接点P0、第2固定接点P2、第4固定接点P4、第6固定接点P6、第8固定接点P8)を備える。例えば、10接点用タップ選択器と副切換器とを組み合わせることにより、最大19タップまで対応可能である。
以下、第1実施形態の10接点用タップ選択器のタップ切換動作の一例について説明する。10接点用タップ選択器の切換動作は、通常タップ切換と、3倍タップ切換と、を含む。通常タップ切換は、30度毎に切り換える動作を意味する。3倍タップ切換は、通常タップ切換の切換角度の3倍毎(90度毎)に切り換える動作を意味する。
まず、通常タップ切換について説明する。
図15は、第1実施形態の10接点用タップ選択器101の通常タップ切換の動作説明図である。図16は、図15に続く、通常タップ切換の動作説明図である。図17は、図16に続く、通常タップ切換の動作説明図である。通常タップ切換については、図15から図17を参照し、ドライバ駆動軸21が右回り(時計回り)に回転する方向で順に説明する。図15から図17においては、上板10を透過して示す。
図15の位置は、常時通電状態にある位置を示す。図15の位置は、通常タップ切換の待機位置に相当する。通常タップ切換の待機位置では、10接点用ゼネバギア50のベース側規制部75とゼネバドライバ20の第2ドライバ側規制部42とが係合する(図15の長円囲み部)。ベース側規制部75と第2ドライバ側規制部42との係合により、10接点用ゼネバギア50の回転が規制される。
通常タップ切換の待機位置では、ゼネバドライバ20のギア駆動カムフォロア40は、ゼネバドライバ20の回転中心を通る直線上にある。通常タップ切換の待機位置では、上段側可動接続部UJは、10接点用上段固定ユニットUT10の第3固定接点P3上にある。一方、下段側可動接続部LJは、10接点用下段固定ユニットLT10の第4固定接点P4上にある。
通常タップ切換の待機位置からドライバ駆動軸21が右回りに回転すると、図16に示す通常タップ切換の切換開始位置となる。通常タップ切換の切換開始位置では、ゼネバドライバ20が矢印V方向に回転することにより、ギア駆動カムフォロア40が10接点用ゼネバギア50の合体溝55に侵入(係合)する。ギア駆動カムフォロア40が合体溝55に係合すると、10接点用ゼネバギア50が回転を開始する。10接点用ゼネバギア50の回転開始により、可動接続部UJ,LJが矢印W方向に移動し始める。
通常タップ切換の切換開始位置からドライバ駆動軸21が右回りに回転すると、図17に示す通常タップ切換の切換完了位置となる。通常タップ切換の切換完了位置では、ゼネバドライバ20が矢印V方向にさらに回転することにより、ギア駆動カムフォロア40が合体溝55から離脱する。ギア駆動カムフォロア40が合体溝55から離脱すると、可動接続部UJ,LJは30度回転して止まる。通常タップ切換の切換完了位置では、上段側可動接続部UJは、10接点用上段固定ユニットUT10の第5固定接点P5上にある。一方、下段側可動接続部LJは、10接点用下段固定ユニットLT10の第4固定接点P4上にある。
通常タップ切換の待機位置から切換完了位置に至るまで、上段側可動接続部UJは10接点用上段固定ユニットUT10の第3固定接点P3上から第5固定接点P5上へと接点間を移動する。一方、下段側可動接続部LJは、上段側可動接続部UJが第3固定接点P3上から第5固定接点P5上へと移動する間、10接点用下段固定ユニットLT10の第4固定接点P4上を移動する。
次に、3倍タップ切換について説明する。
図18は、第1実施形態の10接点用タップ選択器101の3倍タップ切換の動作説明図である。図19は、図18に続く、3倍タップ切換の動作説明図である。図20は、図19に続く、3倍タップ切換の動作説明図である。図21は、図20に続く、3倍タップ切換の動作説明図である。図22は、図21に続く、3倍タップ切換の動作説明図である。3倍タップ切換については、図18から図22を参照し、ドライバ駆動軸21が右回り(時計回り)に回転する方向で順に説明する。図18から図22においては、上板10を透過して示す。
図18の位置は、3倍タップ切換の待機位置に相当する。3倍タップ切換の待機位置では、ゼネバドライバ20の第1ドライバ側規制部41と10接点用ゼネバギア50の第1コマ側規制部65とが係合する(図18の中心軸C寄りの長円囲み部)。第1ドライバ側規制部41と第1コマ側規制部65との係合により、10接点用ゼネバギア50の左回りの回転が規制される。さらに、3倍タップ切換の待機位置では、ゼネバドライバ20の第2ドライバ側規制部42と10接点用ゼネバギア50の第2コマ側規制部66とが係合する(図18のドライバ駆動軸21寄りの長円囲み部)。第2ドライバ側規制部42と第2コマ側規制部66との係合により、10接点用ゼネバギア50の右回りの回転が規制される。
3倍タップ切換の待機位置では、切換スライダ80の3倍駆動カムフォロア85は、ゼネバドライバ20の回転中心を通る直線上にある。3倍タップ切換の待機位置では、通常タップ切換の待機位置(図15参照)に対して、ゼネバドライバ20は180度回転している。これにより、1タップ切換(第4固定接点P4から第5固定接点P5への切換)が完了している。
3倍タップ切換の待機位置からドライバ駆動軸21が右回りに回転すると、図19に示す3倍タップ切換の切換開始位置となる。3倍タップ切換の切換開始位置では、ゼネバドライバ20が矢印V方向に回転することにより、切換スライダ80のスライダ制御ローラ87がスライダガイド板90のガイド板溝91に沿って移動する。スライダ制御ローラ87がガイド板溝91に沿って移動することにより、切換スライダ80がゼネバドライバ20上を矢印X方向(ゼネバドライバ20の回転中心から遠ざかる方向)に摺動する。加えて、3倍駆動カムフォロア85が矢印Y方向へ移動する。切換スライダ80の矢印X方向への摺動により、3倍駆動カムフォロア85が10接点用ゼネバギア50の3倍駆動溝61近傍まで導かれる。3倍駆動カムフォロア85が3倍駆動溝61に係合すると、10接点用ゼネバギア50が再び回転を開始する。10接点用ゼネバギア50の回転開始により、可動接続部UJ,LJが矢印W方向に再び移動し始める。
ここで、ゼネバドライバ20の回転中心と3倍駆動カムフォロア85の回転中心との距離を「3倍駆動中心間距離」、ゼネバドライバ20の回転中心とギア駆動カムフォロア40の回転中心との距離を「ギア駆動中心間距離」とする。本実施形態では、3倍駆動中心間距離がギア駆動中心間距離よりも大きいため、3倍駆動カムフォロア85が3倍駆動溝61に早い段階で係合する。そのため、3倍タップ切換の切換開始位置では、通常タップ切換の切換開始位置(図16参照)に比べて、可動接続部UL,LJが増速駆動する。
3倍タップ切換の切換開始位置からドライバ駆動軸21が右回りに回転すると、図20に示す3倍タップ切換の中間位置となる。3倍タップ切換の中間位置は、ゼネバドライバ20が矢印V方向にさらに回転することにより、ほぼ半分の角度(図18に示す3倍タップ位置の待機位置から右回りに90度程度)まで進んだ位置に相当する。3倍タップ切換の中間位置では、スライダ制御ローラ87がガイド板溝91に沿って移動することにより、3倍駆動カムフォロア85が矢印Z方向(ゼネバドライバ20の回転中心に近づく方向)に移動する。加えて、3倍駆動カムフォロア85が矢印Y方向へ移動する。3倍駆動カムフォロア85の矢印Z方向への移動により、3倍駆動中心間距離が小さくなるため、10接点用ゼネバギア50に対する負荷トルクは軽減される。
3倍タップ切換の中間位置からドライバ駆動軸21が右回りに回転すると、図21に示す3倍タップ切換の進展位置となる。3倍タップ切換の進展位置では、ゼネバドライバ20が矢印V方向に回転することにより、3倍駆動カムフォロア85が3倍駆動溝61から離脱する直前の位置に達している。3倍タップ切換の進展位置では、スライダ制御ローラ87がガイド板溝91に沿って移動することにより、3倍駆動カムフォロア85が矢印X方向(ゼネバドライバ20の回転中心から遠ざかる方向)に移動する。加えて、3倍駆動カムフォロア85が矢印Y方向へ移動する。3倍駆動カムフォロア85の矢印X方向への移動により、10接点用ゼネバギア50が矢印W方向に回転する。3倍タップ切換の進展位置では、10接点用ゼネバギア50の矢印W方向への回転により、10接点用ゼネバギア50が所定の回転角度(図18に示す3倍タップ位置の待機位置から左回りに90度)の近傍まで回転している。
3倍タップ切換の進展位置からドライバ駆動軸21が右回りに回転すると、図22に示す3倍タップ切換の切換完了位置となる。3倍タップ切換の切換完了位置では、ゼネバドライバ20が矢印V方向にさらに回転することにより、3倍駆動カムフォロア85が3倍駆動溝61から離脱する。3倍駆動カムフォロア85の3倍駆動溝61からの離脱により、10接点用ゼネバギア50は所定の回転角度(図18に示す3倍タップ位置の待機位置から左回りに90度)の回転を完了する。
3倍タップ切換の切換完了位置からドライバ駆動軸21が右回りに回転すると、スライダ制御ローラ87がガイド板溝91に沿って移動することにより、3倍駆動カムフォロア85は矢印Z方向(ゼネバドライバ20の回転中心に近づく方向)に再び移動する。加えて、3倍駆動カムフォロア85が矢印Y方向へ再び移動する。
図23は、図22に続く、次の通常タップ切換の動作説明図である。図23においては、上板10を透過して示す。
3倍タップ切換の切換完了位置からドライバ駆動軸21が右回りに回転すると、図23に示す次の通常タップ切換の待機位置となる。次の通常タップ切換の待機位置では、ゼネバドライバ20の第1ドライバ側規制部41と10接点用ゼネバギア50の第1コマ側規制部65とが係合する(図23の中心軸C寄りの長円囲み部)。第1ドライバ側規制部41と第1コマ側規制部65との係合により、10接点用ゼネバギア50の右回りの回転が規制される。さらに、次の通常タップ切換の待機位置では、ゼネバドライバ20の第2ドライバ側規制部42と10接点用ゼネバギア50の第2コマ側規制部66とが係合する(図23のドライバ駆動軸21寄りの長円囲み部)。第2ドライバ側規制部42と第2コマ側規制部66との係合により、10接点用ゼネバギア50の左回りの回転が規制される。
次の通常タップ切換の待機位置では、切換スライダ80の3倍駆動カムフォロア85は、ゼネバドライバ20の回転中心を通る直線上(図18に示す3倍タップ切換の待機位置とは反対側)にある。次の通常タップ切換の待機位置では、3倍タップ切換の待機位置(図18参照)に対して、ゼネバドライバ20は180度回転している。
3倍タップ切換の待機位置(図18参照)から次の通常タップ切換の待機位置に至るまで、下段側可動接続部LJは10接点用下段固定ユニットLT10の第4固定接点P4上から第6固定接点P6上への接点間を移動する。一方、上段側可動接続部UJは、下段側可動接続部LJが第4固定接点P4上から第6固定接点P6上へと移動する間、10接点用上段固定ユニットUT10の第5固定接点P5上(接点連結部材136上)を移動する。これにより、1タップ切換(第5固定接点P5から第6固定接点P6への切換)が完了する。
次に、図24及び図25を参照し、切換スライダ80の動作による作用を説明する。
図24は、比較例の切換スライダ80の動作の作用説明図である。図25は、第1実施形態の切換スライダ80の動作の作用説明図である。図24及び図25の例では、ゼネバドライバ20(ドライバ駆動軸21)の回転中心と10接点用ゼネバギア50の回転中心(中心軸C)との距離(以下「回転中心間距離」ともいう。)をLとする。
図24は、切換スライダ80を3倍駆動カムフォロア85が3倍駆動溝61に係合する位置で固定した場合の3倍駆動カムフォロア85の回転中心の移動軌跡を示す。図24では、ドライバ駆動軸21の回転中心と3倍駆動カムフォロア85の回転中心の移動軌跡との距離Kを、回転中心間距離Lの2/3の大きさとする(K=L×2/3)。
図25は、スライダガイド板90の作用により、切換スライダ80がゼネバドライバ20の回転位相に応じてゼネバドライバ20上を摺動する場合の3倍駆動カムフォロア85の回転中心の移動軌跡を示す。図25では、ドライバ駆動軸21の回転中心からの距離(L/2)と、10接点用ゼネバギア50の回転中心からの距離(L/2)との設定例を示す。
図25に示すように、第1実施形態の3倍駆動カムフォロア85の回転中心の移動軌跡は、比較例の3倍駆動カムフォロア85の回転中心の移動軌跡(図24参照)よりも小さい。第1実施形態によれば、比較例に対し、タップ選択器を軸方向から見た外形面積を小さくすることができる。
図24及び図25の例の場合、10接点用ゼネバギア50に対する負荷トルクは、ドライバ駆動軸21の回転中心と10接点用ゼネバギア50の回転中心とを結ぶ直線Q上に3倍駆動カムフォロア85の回転中心があるときに最大となる。10接点用ゼネバギア50に対する最大負荷トルクTmaxは、以下の式(1)により算出される。
Tmax=T÷R×M ・・・(1)
上記の式(1)において、Tは10接点用ゼネバギア50に対する負荷トルク、Rは直線Q上に3倍駆動カムフォロア85の回転中心があるときの10接点用ゼネバギア50の回転中心と3倍駆動カムフォロア85の回転中心との距離、Mは直線Q上に3倍駆動カムフォロア85の回転中心があるときのゼネバドライバ20の回転中心と3倍駆動カムフォロア85の回転中心との距離をそれぞれ示す。
図24に示すように、比較例の場合、R=L/3、M=L×2/3となる。上記の式(1)にR=L/3、M=L×2/3を代入して計算すると、比較例の場合、Tmax=2Tとなる。
図25に示すように、第1実施形態の場合、R=L/2、M=L/2となる。上記の式(1)にR=L/2、M=L/2を代入して計算すると、第1実施形態の場合、Tmax=Tとなる。第1実施形態の場合、比較例の負荷トルクの半分の大きさとなる。第1実施形態によれば、タップ切換時の負荷トルクを抑制することができる。
次に、図26から図32を用いて、第1実施形態の12接点用タップ選択器102について詳しく説明する。
図26は、第1実施形態の12接点用タップ選択器102の斜視図である。図26から図32において、上述した10接点用タップ選択器101と同一の構成は同一の符号を付し詳細説明を省略する。
図26に示すように、12接点用タップ選択器102は、ゼネバドライバ20と、12接点用ゼネバギア150と、切換スライダ80と、スライダガイド板90と、を備える。図26においては、上板10を透過して示す。
図27は、第1実施形態の12接点用ゼネバギア150の分解斜視図である。図28は、第1実施形態の12接点用ゼネバギア150の上面図である。図29は、第1実施形態の12接点用ゼネバギア150の側面図である。
図27に示すように、12接点用ゼネバギア150は、12接点用ゼネバコマ160と、ギアベース70と、を備える。12接点用ゼネバコマ160は、12接点用ゼネバギア150の回転方向の一部に設けられる。ギアベース70は、12接点用ゼネバコマ160が着脱可能に取り付けられるコマ取付凹部71を有する。コマ取付凹部71は、軸方向から見て、12接点用ゼネバコマ160の外形に沿う形状を有する。12接点用ゼネバコマ160は、10接点用ゼネバコマ60(図9参照)がコマ取付凹部71に沿う部分の形状と同じ形状を有する。図29に示すように、12接点用ゼネバコマ160は、コマ取付ボルト53によりギアベース70に固定される。12接点用ゼネバギア150は、10接点用ゼネバギア50と共通のギアベース70を母体とする。
図28に示すように、12接点用ゼネバギア150は、複数の溝72,161,55と、複数の規制部75,165と、を備える。複数の溝72,161,55及び複数の規制部75,165は、周方向において交互に配置される。
複数の溝72,161,55は、12接点用ゼネバギア150の外周に沿って実質的に同じ間隔をあけて配置される。複数の溝72,161,55は、それぞれ径方向に延びる。複数の溝72,161,55は、12接点用ゼネバギア150の外周面から径方向内方に窪む。複数の溝72,161,55は、ベース側溝72、コマ側溝161及び合体溝55を含む。複数の溝72,161,55は、トータル12本配置される。12本の溝72,161,55は、30度間隔で配置される。
ベース側溝72は、ギアベース70の外周に沿って実質的に同じ間隔をあけて7本配置される。7本のベース側溝72は、30度間隔で配置される。
コマ側溝161は、12接点用ゼネバコマ160の外周に沿って実質的に同じ間隔をあけて3本配置される。3本のコマ側溝161は、30度間隔で配置される。
合体溝55は、コマ側半溝162とベース側半溝73とが合体した溝である。コマ側半溝162は、12接点用ゼネバコマ160の周方向の両端に設けられる。ベース側半溝73は、ギアベース70のコマ取付凹部71の周方向の両端に設けられる。合体溝55は、2本配置される。合体溝55は、図28に示す30度範囲の中央に配置される。合体溝55は、7本のベース側溝72のうち周方向最外側の溝72及び3本のコマ側溝161のうち周方向最外側の溝161のそれぞれに対して30度間隔で配置される。
複数の規制部75,165は、12接点用ゼネバギア150の外周に沿って間隔をあけて配置される。複数の規制部75,165は、軸方向から見て、それぞれ径方向内方に向かって弧状に形成される。複数の規制部は、ベース側規制部75及び12接点用コマ側規制部165を含む。
ベース側規制部75は、軸方向から見て径方向内方に向かって弧状の湾曲面を有する。ベース側規制部75は、ギアベース70の外周に沿って実質的に同じ間隔をあけて複数(例えば本実施形態では8つ)配置される。ベース側規制部75及びベース側溝72は、周方向において交互に配置される。
12接点用コマ側規制部165は、軸方向から見て径方向内方に向かって弧状の湾曲面を有する。12接点用コマ側規制部165は、軸方向から見てベース側規制部75と同じ形状を有する。12接点用コマ側規制部165は、12接点用ゼネバコマ160の外周に沿って実質的に同じ間隔をあけて複数(例えば本実施形態では4つ)配置される。12接点用コマ側規制部165及びコマ側溝61は、周方向において交互に配置される。
結果的に、12接点用ゼネバギア150は、互いに等価な12本の溝72,161,55(7本のベース側溝72、3本のコマ側溝61及び2本の合体溝55)と、互いに等価な12個の規制部75,165(8個のベース側規制部75及び4個の12接点用コマ側規制部165)を備える。
図30は、第1実施形態の12接点用ゼネバコマ160の配置の説明図である。
図30に示すように、12接点用ゼネバコマ160は、上下方向において3倍駆動カムフォロア85よりも低い高さに配置される。12接点用ゼネバコマ160は、水平方向において第1ドライバ側規制部41(図8参照)とは干渉しない位置に配置される。ゼネバドライバ20が回転した場合でも第1ドライバ側規制部41は12接点用ゼネバコマ160とは干渉しないため、12接点用タップ選択器102は、10接点用タップ選択器101とゼネバドライバ20を共通化することができる。
12接点用タップ選択器102では、タップ切換時において、ギア駆動カムフォロア40が12本の溝72,161,55のいずれかと係合することにより、30度間隔で12接点用ゼネバギア150を回転させる。一方、停止時においては、ゼネバドライバ20の第2ドライバ側規制部42(図8参照)が12個の規制部75,165のいずれかと係合することにより、12接点用ゼネバギア150の回転が規制される。
図31は、第1実施形態の12接点用の固定接点135の配置の説明図である。図32は、第1実施形態の12接点用の固定接点135の取付方法の説明図である。
図32の例においては、12接点用タップ選択器102の主固定ユニット111として、上下一対のうち上段に配置される12接点用上段固定ユニットUT12と、下段に配置される12接点用下段固定ユニットLT12と、を示す。図31の例においては、12接点用タップ選択器102の主可動ユニット112として、12接点用上段固定ユニットUT12に対応する上段側可動接続部UJと、12接点用下段固定ユニットLT12に対応する下段側可動接続部LJと、示す。
12接点用上段固定ユニットUT12は、12接点用の奇数タップの接続部として機能する。12接点用下段固定ユニットLT12は、12接点用の偶数タップの接続部として機能する。図32に示すように、12接点用上段固定ユニットUT12は、周方向に実質的に同じ間隔をあけて配置された6個の固定接点135を有する。12接点用下段固定ユニットLT12は、周方向に実質的に同じ間隔をあけて配置された6個の固定接点135を有する。12接点用下段固定ユニットLT12の固定接点135は、12接点用上段固定ユニットUT12の固定接点135に対して位相を30度ずらして配置される。
固定接点135は、12接点用上段固定ユニットUT12に6個、12接点用下段固定ユニットLT12に6個の計12個配置される。12個の固定接点135は、12接点用タップ選択器102(図26参照)を構成する。
図32の例では、12接点用上段固定ユニットUT12は、左回り(反時計回り)に順に奇数番号の6個の固定接点135(第1固定接点P1、第3固定接点P3、第5固定接点P5、第7固定接点P7、第9固定接点P9、第11固定接点P11)を備える。一方、12接点用下段固定ユニットLT12は、左回りに順に偶数番号の6個の固定接点135(第0固定接点P0、第2固定接点P2、第4固定接点P4、第6固定接点P6、第8固定接点P8、第10固定接点P10)を備える。
以上に説明されたように、本実施形態の負荷時タップ切換器1のタップ選択器101(102)は、ゼネバドライバ20と、ゼネバギア50(150)と、を持つ。ゼネバドライバ20は、回転可能である。ゼネバギア50(150)は、ゼネバドライバ20の回転に連動して回転する。ゼネバギア50(150)は、ゼネバコマ60(160)と、ギアベース70と、を備える。ゼネバコマ60(160)は、ゼネバギア50(150)の回転方向の一部に設けられる。ギアベース70は、ゼネバコマ60(160)が着脱可能に取り付けられるコマ取付凹部71を有する。1つの種類のギアベース70のコマ取付凹部71に対し、互いに異なる種類のゼネバコマ60(160)が付け替え可能とされる。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
変動するタップ点数に対応するためにコマ取付凹部71に対してゼネバコマ60(160)を付け替える場合でも、共通のギアベース70を用いることができる。したがって、変動するタップ点数に対応する場合でも、部品点数の増加を抑制することができる。
タップ選択器101(102)は、ゼネバギア50(150)に対して進退可能にゼネバドライバ20に摺動可能に支持される切換スライダ80を備える。切換スライダ80は、ゼネバドライバ20の回転に連動してゼネバギア50(150)に向けて進むことにより、ゼネバコマ60とギアベース70とのうちゼネバコマ60のみに係合する。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
ゼネバドライバ20の回転に連動した切換スライダ80の進退動作と、切換スライダ80とゼネバコマ60との係合とにより、1回の切換動作でゼネバギア50を所定の回転角度(通常切換時の回転角度の所定の倍数)で回転させることができる。
切換スライダ80は、ゼネバドライバ20の回転角度に応じてゼネバドライバ20の回転中心から外方への突出量を変更することで、以下の効果を奏する。
仮に、切換スライダ80の突出量がゼネバドライバ20の回転角度に関わらず一定(常に最大の突出量)の場合、切換スライダ80の全周回転時に大きな占有面積が必要となる。これに対し本実施形態によれば、切換スライダ80の突出量がゼネバドライバ20の回転角度に応じて変わることで、占有面積を小さくすることができる。したがって、タップ選択器を小型化することができる。
切換スライダ80がゼネバコマ60に係合するときの突出量は、切換スライダ80がゼネバコマ60に係合しないときの突出量よりも小さいことで、以下の効果を奏する。
仮に、切換スライダ80の突出量がゼネバドライバ20の回転角度に関わらず一定(常に最大の突出量)の場合、切換スライダ80がゼネバコマ60に係合するときに過大な負荷が生じる。これに対し本実施形態によれば、切換スライダ80がゼネバコマ60に係合するときの突出量が小さいことで、過大な負荷が生じることを抑制することができる。したがって、切換スライダ80による切換動作時の負荷上昇を抑制することができる。
ゼネバコマ60(160)は、周方向の両端にコマ側半溝62(162)を有する。ギアベース70は、コマ取付凹部71の周方向の両端にベース側半溝73を有する。ゼネバギア50(150)は、コマ側半溝62(162)とベース側半溝73とが合体した合体溝55を有する。合体溝55は、係合部位を避ける溝内逃げ部56を有する。ゼネバコマ60(160)とギアベース70との分割線57は、溝内逃げ部56に配置される。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
ゼネバコマ60(160)とギアベース70との分割線57が溝内逃げ部56に配置されることで、切換動作時に係合部位が分割線57に接しないため、スムーズな切換動作を実現することができる。加えて、ゼネバギア50(150)の外周面に分割線57が現れないため、ゼネバドライバ20側の規制部とゼネバギア50(150)側の規制部との係合が良好に保たれる。したがって、切換動作の信頼性を高めることができる。
ゼネバドライバ20は、ゼネバギア50の切換動作の切り換え前後においてゼネバギア50の回転を規制する第1ドライバ側規制部41及び第2ドライバ側規制部42を備える。第1ドライバ側規制部41は、通常タップ切換の切り換え前後においてゼネバギア50の右回りの回転を規制する。第1ドライバ側規制部41は、3倍タップ切換の切り換え前後においてゼネバギア50の左回りの回転を規制する。第2ドライバ側規制部42は、通常タップ切換の切り換え前後においてゼネバギア50の左回りの回転を規制する。第2ドライバ側規制部42は、3倍タップ切換の切り換え前後においてゼネバギア50の右回りの回転を規制する。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
第1ドライバ側規制部41及び第2ドライバ側規制部42により、通常タップ切換及び3倍タップ切換のそれぞれの切り換え前後において、ゼネバギア50の回転規制を互いに逆向きの回転規制により分担することができる。したがって、通常タップ切換及び3倍タップ切換のそれぞれにおいて切換動作の信頼性を高めることができる。
タップ選択器101は、複数の固定接点135と、複数の固定接点135のうち2つを連結する接点連結部材136と、環状の固定板130と、を備える。固定板130は、固定接点135が着脱可能に取り付けられる接点取付凹部131と、接点連結部材136が着脱可能に取り付けられる連結部材取付部132と、を有する。接点取付凹部131は、固定板130の周方向に間隔をあけて複数設けられる。連結部材取付部132は、複数の接点取付凹部131のうち固定板130の周方向に隣り合う2つの間に設けられる。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
変動するタップ点数に対応するために接点取付凹部131に対して固定接点135を着脱したり連結部材取付部132に対して接点連結部材136を着脱したりする場合でも、共通の固定板130を用いることができる。したがって、変動するタップ点数に対応する場合でも、部品点数の増加を抑制することができる。
特に、ギアベース70、ゼネバドライバ20、固定接点135及び固定板130は、タップ選択器を構成する部品の中でもコスト比率が高い主部品である。本実施形態によれば、共通のギアベース70、共通のゼネバドライバ20、共通の固定接点135、及び共通の固定板130を用いることができるため、部品コストを削減する上で好適である。
例えば、従来例として、変動するタップ点数に対応するために、互いに異なる種類のゼネバドライバと対応するゼネバギアを使い分けたタップ選択器を示す。従来例の10接点用タップ選択器は、10接点用のゼネバギアと、10接点用の固定接点と、10接点用の固定接点取付板と、10接点用のゼネバドライバと、を備える。従来例の12接点用タップ選択器は、12接点用のゼネバギアと、12接点用の固定接点と、12接点用の固定接点取付板と、12接点用のゼネバドライバと、を備える。従来例では、タップ選択器を構成する4つの主部品(ゼネバギア、固定接点、固定接点取付板及びゼネバドライバ)に対して、互いに異なる2種類の部品を用いる。従来例では、互いに異なる2種類の部品を用いることにより、対象部品の調達数量が2分割になり、コスト低減が困難となる。例えば、10接点用と12接点用との間で部品の需要比率が極端に偏った場合、極小ロット部品の単価が割高となり、製品シリーズ全体としてのコスト上昇を招く可能性がある。また、ゼネバギア周辺部品の組立は、ゼネバギアの噛み合い及び接点切換性能確保のため、組立工程を厳密に管理する必要がある。しかし、組立工程が2系統生じることは、全く別の2種類のタップ選択器を製造することと等価となる。このため、従来例では、別々の工程管理が必要となり、生産性の悪化及び製品品質の低下が懸念される。
これに対し本実施形態によれば、10接点用タップ選択器101及び12接点用タップ選択器102のそれぞれに対して、共通のギアベース70、共通のゼネバドライバ20、共通の固定接点135、及び共通の固定板130を用いることができる。例えば、ギアベース70のコマ取付凹部71に対して10接点用ゼネバコマ60と12接点用ゼネバコマ160とを付け替えることにより、10接点用ゼネバギア50と12接点用ゼネバギア150とを作り分けることができる。例えば、固定板130に対して6個の固定接点135を取り付けることにより、12接点用上段固定ユニットUT12(12接点用下段固定ユニットLT12)とすることができる。例えば、12接点用上段固定ユニットUT12に接点連結部材136を追加することにより、10接点用上段固定ユニットUT10とすることができる。例えば、12接点用下段固定ユニットLT12から1個の固定接点135を取り外すことにより、10接点用下段固定ユニットLT10とすることができる。このように、10接点用タップ選択器101及び12接点用タップ選択器102のそれぞれに対して、共通の部品を用い、限られた小部品の付け替えにより各タップ選択器101,102を製造することができる。したがって、共通の部品を用いて簡単に10接点用タップ選択器101と12接点用タップ選択器102とを作り分けることができる。例えば、製品シリーズ全体として共通の部品を用いることにより、部品数量が分割されることがなく、製品シリーズ間のコスト偏りを減らし、製品シリーズ全体のコスト安定化を実現することができる。加えて、タップ選択器の主部品である4部品の共通化によるコスト削減と、組立工程一本化による工数削減とを両立することができる。さらに、ゼネバギア周辺部品の組立工程が1系統のみとなるため、生産性の向上及び製品品質の向上を図ることができる。
次に、図33を参照して第2実施形態について説明する。第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。第2実施形態は、12接点用タップ選択器の構成が第1実施形態と異なる。
図33は、第2実施形態の12接点用タップ選択器202の斜視図である。
図33に示すように、12接点用タップ選択器202は、ゼネバドライバ20と、12接点用ゼネバギア150と、を備える。図33においては、上板10を透過して示す。
第2実施形態の12接点用タップ選択器202は、3倍タップ駆動時のみに機能する部品を有しない。第2実施形態の12接点用タップ選択器202は、第1実施形態の12接点用タップ選択器102(図26参照)に対し、切換スライダ80、スライダガイド板90、3倍駆動カムフォロア85、制御ローラ軸86、スライダ制御ローラ87等(図4参照)を有しない。
第2実施形態によれば、12接点用タップ選択器202は、3倍タップ駆動時のみに機能する部品を有しないことで、以下の効果を奏する。
部品点数を削減し、低コスト化を図ることができる。通常、小容量器においては19タップまで対応可能な10接点用タップ選択器により大多数の重要を補うことができる。このため、12接点用ゼネバコマは、10接点用ゼネバコマに比べて使用数量が極めて少なくなる。これにより、12接点用ゼネバコマは、10接点用ゼネバコマに比べてコストが割高となる。3倍タップ駆動時のみに機能する部品を削除することにより、ゼネバコマのコスト差と相殺が可能となる。結果的に、10接点用タップ選択器及び12接点用タップ選択器の両方を実質的に同じコストとすることができ、製品全体の競争力向上を実現することができる。
次に、実施形態の変形例について説明する。
実施形態のゼネバギアは、コマ側半溝とベース側半溝とが合体した合体溝を有する。これに対して、ゼネバギアは、合体溝を有しなくてもよい。例えば、ゼネバギアの複数の溝は、ベース側溝及びコマ側溝を含んでいればよい。例えば、ゼネバギアの溝の態様は、要求仕様に応じて変更することができる。
実施形態のゼネバドライバは、ゼネバギアの切換動作の切り換え前後においてゼネバギアの回転を規制する第1規制部及び第2規制部を備える。これに対して、ゼネバドライバは、第1規制部または第2規制部のうちいずれか一方を有しなくてもよい。例えば、第1規制部または第2規制部のうちいずれか他方は、ゼネバドライバ以外の他の部品に設けられてもよい。例えば、規制部の設置態様は、要求仕様に応じて変更することができる。
実施形態のタップ選択器は、単一切換方式を採用する。これに対して、タップ選択器は、並列切換方式を採用してもよい。例えば、タップ選択器の切換方式は、要求仕様に応じて変更することができる。
実施形態のタップ選択器は、10接点用タップ選択器または12接点用タップ選択器を例示した。これに対し、タップ選択器は、10接点用または12接点用以外の接点用であってもよい。例えば、タップ選択器のタップ点数は、要求仕様に応じて変更することができる。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、1つの種類のギアベースのコマ取付凹部に対し、互いに異なる種類のゼネバコマが付け替え可能とされる。これにより、変動するタップ点数に対応する場合でも、部品点数の増加を抑制することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1…タップ選択器、20…ゼネバドライバ、41…第1ドライバ側規制部(第1規制部)、42…第2ドライバ側規制部、50…10接点用ゼネバギア(ゼネバギア)、55…合体溝、56…溝内逃げ部、57…分割線、60…10接点用ゼネバコマ、62…コマ側半溝、70…ギアベース、71…コマ取付凹部、73…ベース側半溝、80…切換スライダ、101…10接点用タップ選択器(タップ選択器)、102…12接点用タップ選択器、130…固定板、131…接点取付凹部、132…連結部材取付部、135…固定接点、136…接点連結部材、150…12接点用ゼネバギア、160…12接点用ゼネバコマ、162…コマ側半溝、202…12接点用タップ選択器(タップ選択器)

Claims (7)

  1. 回転可能なゼネバドライバと、
    前記ゼネバドライバの回転に連動して回転するゼネバギアと、を備え、
    前記ゼネバギアは、
    前記ゼネバギアの回転方向の一部に設けられるゼネバコマと、
    前記ゼネバコマが着脱可能に取り付けられるコマ取付凹部を有するギアベースと、を備え、
    1つの種類の前記ギアベースの前記コマ取付凹部に対し、互いに異なる種類の前記ゼネバコマが付け替え可能とされる
    負荷時タップ切換器のタップ選択器。
  2. 前記ゼネバギアに対して進退可能に前記ゼネバドライバに摺動可能に支持される切換スライダを備え、
    前記切換スライダは、前記ゼネバドライバの回転に連動して前記ゼネバギアに向けて進むことにより、前記ゼネバコマと前記ギアベースとのうち前記ゼネバコマのみに係合する
    請求項1に記載の負荷時タップ切換器のタップ選択器。
  3. 前記切換スライダは、前記ゼネバドライバの回転角度に応じて前記ゼネバドライバの回転中心から外方への突出量を変更する
    請求項2に記載の負荷時タップ切換器のタップ選択器。
  4. 前記切換スライダが前記ゼネバコマに係合するときの前記突出量は、前記切換スライダが前記ゼネバコマに係合しないときの前記突出量よりも小さい
    請求項3に記載の負荷時タップ切換器のタップ選択器。
  5. 前記ゼネバコマは、前記回転方向の両端にコマ側半溝を有し、
    前記ギアベースは、前記コマ取付凹部の前記回転方向の両端にベース側半溝を有し、
    前記ゼネバギアは、前記コマ側半溝と前記ベース側半溝とが合体した合体溝を有し、
    前記合体溝は、係合部位を避ける溝内逃げ部を有し、
    前記ゼネバコマと前記ギアベースとの分割線は、前記溝内逃げ部に配置される
    請求項1から4のいずれか一項に記載の負荷時タップ切換器のタップ選択器。
  6. 前記ゼネバドライバは、
    第1の切換動作の切り換え前後において前記ゼネバギアの一方向の回転を規制し、かつ、前記第1の切換動作とは異なる第2の切換動作の切り換え前後において前記ゼネバギアの前記一方向の回転とは逆の他方向の回転を規制する第1規制部と、
    前記第1の切換動作の切り換え前後において前記ゼネバギアの前記他方向の回転を規制し、かつ、前記第2の切換動作の切り換え前後において前記ゼネバギアの前記一方向の回転を規制する第2規制部と、を備える
    請求項1から5のいずれか一項に記載の負荷時タップ切換器のタップ選択器。
  7. 複数の固定接点と、
    前記複数の固定接点のうち2つを連結する接点連結部材と、
    環状の固定板と、を備え、
    前記固定板は、
    前記固定接点が着脱可能に取り付けられる接点取付凹部と、
    前記接点連結部材が着脱可能に取り付けられる連結部材取付部と、を有し、
    前記接点取付凹部は、前記固定板の周方向に間隔をあけて複数設けられ、
    前記連結部材取付部は、複数の前記接点取付凹部のうち前記固定板の周方向に隣り合う2つの間に設けられる
    請求項1から6のいずれか一項に記載の負荷時タップ切換器のタップ選択器。
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