JP2023025140A

JP2023025140A - トルク調節装置及びタップ切換装置

Info

Publication number: JP2023025140A
Application number: JP2022191658A
Authority: JP
Inventors: 裕希辻本; Yuki Tsujimoto
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2022-11-30
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2038-06-06
Also published as: JP7489446B2; JP2019212821A

Abstract

【課題】駆動軸回りのトルクを調節可能なトルク調節装置及びタップ切換装置を提供する。【解決手段】トルク調節装置及びタップ切換装置は、軸回りに回転する駆動軸４と、駆動軸４の外側に嵌合し、トルクを調節するための調節カム５１と、調節カム５１の周面に接触するカムフォロア５５と、該カムフォロア５５を調節カム５１に向けて付勢させる付勢部材５６と、付勢部材及びカムフォロア５５を連結し、駆動軸４に交差する軸回りに回転可能な連結部材とを備える。【選択図】図２

Description

本技術は、駆動軸回りのトルクの大きさを調節するトルク調節装置及びタップ切換装置に関する。

従来、変圧器の中性点と、奇数タップ又は偶数タップとの接続を切り換えるタップ切換装置が提案されている。中性点と奇数タップ又は偶数タップとの間には、スイッチが設けられており、該スイッチを操作することによって、切換が実行される。中性点とスイッチとの間、中性点と奇数タップとの間には、それぞれ真空バルブが設けられている。

タップ切換装置は、駆動軸と、該駆動軸に外側に嵌合した駆動カムと、該駆動カムの周面に接触するカムフォロアと、蓄勢ばねと、該蓄勢ばねを蓄勢する蓄勢機構とを備える。蓄勢ばねの蓄勢完了後、蓄勢ばねの付勢力によるトルク（以下、第一トルクという）が駆動軸に作用し、駆動軸は回転し、カムフォロアは移動する。カムフォロアの変位は真空バルブ及びスイッチに伝達され、真空バルブの開閉及びスイッチの切換が所定タイミングで実行される（例えば特許文献１参照）。

特開２００４－３１９９７５号公報

第一トルクは時間の経過と共に変化する。カムフォロアから駆動カムに対してもトルク（以下、第二トルクという）が発生する。第一トルクが大きすぎる場合、又は第一トルク及び第二トルクが同じ向きのトルクである場合、切換速度が速くなり過ぎて、真空バルブの開閉及びスイッチの切換のタイミングが、所定タイミングから大きくずれるおそれがある。第一トルク及び第二トルクが逆向きのトルクである場合、駆動軸を回転させるトルクが小さくなり過ぎて、真空バルブの開閉及びスイッチの切換が実行できないおそれがある。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、駆動軸回りのトルクを調節可能なトルク調節装置及びタップ切換装置を提供することを目的とする。

本開示に係るトルク調節装置は、軸回りに回転する駆動軸と、前記駆動軸の外側に嵌合し、トルクを調節するための調節カムと、前記調節カムの周面に接触する複数のカムフォロアと、前記カムフォロアを前記調節カムに向けて付勢させる付勢部材と、前記付勢部材及びカムフォロアを連結し、前記駆動軸に交差する軸回りに回転可能な連結部材と、前記駆動軸の径方向に延び、前記駆動軸の端部に一端部が固定される第１レバーと、前記第１レバーの他端部に作用する力を蓄積するための蓄勢ばねと、前記蓄勢ばねを蓄勢する蓄勢機構と、前記駆動軸の拘束及び前記駆動軸の拘束の解除を行うストッパ機構とを備える。
本開示に係るトルク調節装置の前記蓄勢機構は、前記第１レバーの他端部に取り付けられる第１ばね受け部材と、前記駆動軸に沿って延びる支持部と、前記支持部に一端部が回転可能に連結され、前記駆動軸の径方向に延びる第２レバーと、前記第２レバーの他端部に取り付けられる第２ばね受け部材と、前記第２レバーを回転させる回転機構とを有し、前記蓄勢ばねは前記第１ばね受け部材及び前記第２ばね受け部材に連結される。
本開示に係るトルク調節装置の前記回転機構は、前記駆動軸に平行な軸回りに回転する回転部材と、前記回転部材から前記駆動軸の径方向に延びる第３レバーと、前記駆動軸の径方向に延び、前記第３レバー及び前記第２レバーに連結する第４レバーとを有する。

本開示にあっては、調節カムにカムフォロアが付勢部材の付勢力によって接触している。調節カムの周面に形成されたカム面に沿って、カムフォロアが移動し、付勢部材はエネルギの吸収又は放出を行い、駆動軸回りのトルクを調節する。

本開示に係るタップ切換装置は、軸回りに回転する駆動軸と、前記駆動軸の外側に嵌合し、タップの切換を行うための駆動カムと、前記駆動軸の外側に嵌合し、トルクを調節するための調節カムと、前記調節カムの周面に接触する複数のカムフォロアと、前記カムフォロアを前記調節カムに向けて付勢させる付勢部材と、前記付勢部材及びカムフォロアを連結し、前記駆動軸に交差する軸回りに回転可能な連結部材と、前記駆動軸の径方向に延び、前記駆動軸の端部に一端部が固定される第１レバーと、前記第１レバーの他端部に作用する力を蓄積する蓄勢ばねと、前記蓄勢ばねを蓄勢する蓄勢機構と、前記駆動軸の拘束及び前記駆動軸の拘束の解除を行うストッパ機構とを備える。
本開示に係るタップ切換装置の前記蓄勢機構は、前記第１レバーの他端部に取り付けられる第１ばね受け部材と、前記駆動軸に沿って延びる支持部と、前記支持部に一端部が回転可能に連結され、前記駆動軸の径方向に延びる第２レバーと、前記第２レバーの他端部に取り付けられる第２ばね受け部材と、前記第２レバーを回転させる回転機構とを有し、前記蓄勢ばねは前記第１ばね受け部材及び前記第２ばね受け部材に連結される。
本開示に係るタップ切換装置の前記回転機構は、前記駆動軸に平行な軸回りに回転する回転部材と、前記回転部材から前記駆動軸の径方向に延びる第３レバーと、前記駆動軸の径方向に延び、前記第３レバー及び前記第２レバーに連結する第４レバーとを有する。

本開示にあっては、調節カムにカムフォロアが付勢部材の付勢力によって接触している。調節カムの周面に形成されたカム面に沿って、カムフォロアが移動し、付勢部材はエネルギの吸収又は放出を行い、駆動軸回りのトルクを調節し、駆動カムによるトルクを調節する。

本開示に係るタップ切換装置は、前記駆動カムの周面に第一凹部が形成され、前記調節
カムの周面に第二凹部が形成され、前記駆動軸周りにおいて、前記第一凹部の位置は前記
第二凹部の位置とは異なる。

本開示にあっては、駆動軸周りにおいて、駆動カムの第一凹部と、調節カムの第二凹部との位置が異なる。第一凹部及び第二凹部それぞれをカムフォロアが同時に移動することが防止され、トルクの極端な増大又は減少を防止することができる。

本開示に係るタップ切換装置は、前記駆動カムの周面に第一凸部が形成され、前記調節カムの周面に第二凸部が形成され、前記駆動軸周りにおいて、前記第一凸部の少なくとも一部の位置が、前記第二凹部の位置と同じであり、前記駆動軸周りにおいて、前記第二凸部の少なくとも一部の位置が、前記第一凹部の位置と同じである。

本開示にあっては、駆動軸の周方向において、第一凸部の少なくとも一部が第二凹部に重なり、第二凸部の少なくとも一部が第一凹部に重なる。そのため、駆動カムによるトルクが調節カムによって相殺され易くなり、駆動軸に供給する動力を小さくすることができる。その結果、動力を供給する構成の小型化を促進させ、タップ切換装置の小型化を促進させて、タップ切換装置の製造費用を削減することができる。

本開示に係るトルク調節装置及びタップ切換装置にあっては、調節カムにカムフォロアが付勢部材の付勢力によって接触している。調節カムの周面に形成されたカム面に沿って、カムフォロアが移動し、付勢部材はエネルギの吸収又は放出を行い、駆動軸回りのトルクを調節する。

タップ選択器及びタップ切換装置の電気的構成を示す図である。タップ切換装置の略示縦断面図である。駆動カムの略示平面図である。駆動カムの略示平面図である。調節カム及び駆動カムの略示平面図である。調節カム及び駆動カムの略示平面図である。図６に示すＶＩＩ線で囲った部分を示す部分拡大図である。図６に示すＶＩＩＩ線で囲った部分を示す部分拡大図である。駆動軸に作用するトルクの一例を示すグラフである。

以下本発明を実施の形態に係るタップ切換装置１００を示す図面に基づいて説明する。図１はタップ選択器及びタップ切換装置１００の電気的構成を示す図である。タップ選択器は、変圧器の主巻線Ｗｍに直列に接続されたタップ巻線Ｗｔと、タップ巻線Ｗｔに設けられた奇数タップｔ１、ｔ３、ｔ５、・・・と、該奇数タップを選択する奇数タップ選択器Ｔ１と、タップ巻線Ｗｔに設けられた偶数タップｔ２、ｔ４、ｔ６、・・・と、該偶数タップを選択する偶数タップ選択器Ｔ２とを備える。奇数タップ選択器Ｔ１は、選択された奇数タップに電気的に接続され、偶数タップ選択器Ｔ２は、選択された偶数タップに電気的に接続される。

タップ切換装置１００は、タップ切換時に奇数タップ選択器Ｔ１及び偶数タップ選択器Ｔ２を通して流れる負荷電流を開閉する第一真空バルブＭａを備える。第一真空バルブＭａの一端は変圧器の中性点Ｎに接続され、他端は切換スイッチＳＷを介して奇数タップ選択器Ｔ１及び偶数タップ選択器Ｔ２に選択的に接続される。

タップ切換装置１００は、タップ切換時に流れるタップ間短絡電流を制限する限流抵抗器ｒと、限流抵抗器ｒの投入及び切り離しを行う第二真空バルブＭｂとを更に備える。第二真空バルブＭｂの一端は中性点Ｎに接続され、他端は限流抵抗器ｒを通して奇数タップ選択器Ｔ１に接続されている。

第一真空バルブＭａ及び第二真空バルブＭｂと、切換スイッチＳＷとによって、タップ選択器Ｔ１、Ｔ２により選択された二つのタップの一方から他方へ負荷電流が切り換えられる。

奇数タップが選択されている場合、切換スイッチＳＷが奇数タップ選択器Ｔ１側に切り換えられ、図示のように第一真空バルブＭａ及び第二真空バルブＭｂが閉状態にされる。また偶数タップが選択されている場合、切換スイッチＳＷが偶数タップ選択器Ｔ２側に切り換えられて、第一真空バルブＭａが閉状態にされ、第二真空バルブＭｂが開状態にされる。

例えば図示のように切換スイッチＳＷがタップ選択器Ｔ１側に接続され、第一真空バルブＭａ及び第二真空バルブＭｂが閉状態にされ、タップｔ１が選択されているとする。タップを奇数タップから偶数タップに切り換える場合、例えば、タップをｔ１からｔ２に切り換える場合には、先ず第一真空バルブＭａを開状態にして負荷電流を限流抵抗器ｒに流す。そして、切換スイッチＳＷをタップ選択器Ｔ２側に無アークで切り換えた後、第一真空バルブＭａを閉状態にし、更に真空バルブＭｂを開状態にしてタップ切換を終了する。切換スイッチＳＷをタップ選択器Ｔ２側に切り換えて、第一真空バルブＭａを閉状態にした場合、タップｔ１、ｔ２間を通してタップ間に短絡電流が流れる。この短絡電流は限流抵抗器ｒにより制限される。

切換スイッチＳＷをタップ選択器Ｔ２側に切り換えた状態で第一真空バルブＭａ及び第二真空バルブＭｂをそれぞれ閉状態及び開状態にしてタップｔ２を選択しているとする。偶数タップから奇数タップに切り換える場合、例えばタップをｔ２からｔ３に切り換える場合には、先ずタップ選択器Ｔ１によりタップｔ３を選択する。そして、真空バルブＭｂを閉状態にして限流抵抗器ｒをタップ選択器Ｔ１を通し、タップｔ３に接続し、第一真空バルブＭａを開状態にして負荷電流を限流抵抗器ｒに流す。そして、切換スイッチＳＷをタップ選択器Ｔ１側に無アークで切り換えて、第一真空バルブＭａを閉状態にし、タップ切換を終了する。

タップ切換装置１００においては、タップ切換の際にタップ選択器の動作と関連させて切換開閉器を構成するスイッチ（上記の例では第一真空バルブＭａ、第二真空バルブＭｂ及び切換スイッチＳＷ）を所定のシーケンスで動作させる駆動機構が設けられる。

図２は、タップ切換装置１００の略示縦断面図である。タップ切換装置１００は絶縁筒１を備える。絶縁筒１は上下方向に延びる。絶縁筒１の下部内側に、板状の下部固定フレーム２が設けられている。下部固定フレーム２の上側に、板状の上部固定フレーム３が設けられている。下部固定フレーム２と、上部固定フレーム３との間に、板状の中間フレーム５０が設けられている。下部固定フレーム２、上部固定フレーム３、及び中間フレーム５０は互いに略平行であり、絶縁筒１の軸方向に直角な方向に延びる。

中間フレーム５０は上下方向に貫通した貫通穴（図示略）が形成されている。上下方向を軸方向とし、軸回りに回転可能な駆動軸４が貫通穴に挿入されている。下部固定フレーム２及び上部固定フレーム３に軸受（図示略）を介して、駆動軸４が回転可能に支持されている。駆動軸４の下端部は下部固定フレーム２を貫通し、下部固定フレーム２よりも下側に突出している。

下部固定フレーム２の下方に駆動装置５が配置されている。駆動装置５は駆動軸４の下端部に連結している。駆動装置５の駆動力によって、駆動軸４は第１位置と第２位置との間の一定の角度範囲を往復回転する。第１位置は、タップを奇数タップから偶数タップに切り換える場合における駆動軸４の回転開始位置であり、第２位置は、タップを偶数タップから奇数タップに切り換える場合における駆動軸４の回転開始位置である。

駆動装置５は、蓄勢ばね６と、蓄勢ばね６を蓄勢する蓄勢機構７と、レバー８とを備える。レバー８は下部固定フレーム２に略平行な方向に延びる。レバー８の一端部は駆動軸４の下端部に固定されている。レバー８の他端部下側に、ばね受け部材９Ａが取り付けられている。下部固定フレーム２の下面に支持ポスト１０が固定されている。支持ポスト１０は下部固定フレーム２から下方に突出している。支持ポスト１０の下端部はレバー８よりも下側に位置する。支持ポスト１０の下端部にレバー１１の一端部が回転可能に連結している。レバー１１は、上下方向を回転軸方向として回転する。

レバー１１は、下部固定フレーム２に略平行な方向に延びる。レバー１１の他端部にばね受け部材９Ｂが設けられている。ばね受け部材９Ｂはレバー１１から上方に突出しており、レバー８のばね受け部材９Ａに対向する。蓄勢ばね６は引っ張りばねを有し、蓄勢ばね６の一端部はばね受け部材９Ａに連結され、他端部は、ばね受け部材９Ｂに連結されている。

絶縁筒１の内周面から支持金具１２が、絶縁筒１の径方向中央に向けて突出している。支持金具１２はレバー１１よりも下側に配置されている。支持金具１２に、回転部材１３が回転可能に取り付けられている。回転部材１３はモータ（図示略）から動力を供給され、上下方向を回転軸方向として回転する。

回転部材１３には第一レバー１４が連結している。第一レバー１４は、回転部材１３からレバー１１と略平行な方向に延びる。第一レバー１４の先端部には、上下方向を軸方向とした枢軸１４ａが設けられている。該枢軸１４ａには第二レバー１５が取り付けられている。第二レバー１５はレバー１１と略平行な方向に延び、第一レバー１４及びレバー１１の間に配置されている。第二レバー１５の先端部は、上下方向を軸方向とした枢軸１５ａを介して、レバー１１の下側に連結されている。

後述のストッパ機構によって、駆動軸４が第１位置又は第２位置（回転開始位置）に拘束され、且つ回転部材１３を回転させた場合、レバー１１は回転し、蓄勢バネ６は引っ張られ、蓄勢される。ストッパ機構が駆動軸４を解放した場合、蓄勢バネ６に蓄勢されたエネルギは一気に解放され、駆動軸４は第１位置から第２位置に、又は第２位置から第１位置に一気に回動する。

図３及び図４は、駆動カム１６の略示平面図である。図４は、図３に示す位置から、駆動軸４及び駆動カム１６が平面視反時計回りに回転した状態を示す。中間フレーム５０と下部固定フレーム２との間において、板状の駆動カム１６が駆動軸４の外側に嵌合している。駆動カム１６は駆動軸４に略直交する。駆動カム１６には上下に貫通した穴が形成され、該穴に駆動軸４が挿入されている。駆動カム１６の周面にはカム面１６ａが形成されている。カム面１６ａは、１２０°間隔で配置された三つの第一凸部１６ｕ、１６ｖ、１６ｗと、これらの第一凸部１６ｕ、１６ｖ、１６ｗ相互間をつなぐ第一凹部１６ｃとを備える。

駆動軸４の周囲にはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三つの第一真空バルブＭａが１２０°間隔で並んでおり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三つの第二真空バルブＭｂが１２０°間隔で並んでいる。三つの第二真空バルブＭｂは、それぞれ、三つの第一真空バルブＭａの間に配置されている。

中間フレーム５０と下部固定フレーム２との間において、絶縁筒１の内周面に、三つの第一真空バルブＭａに対応する三つの端子金具１７ａと、三つの第二真空バルブＭｂに対応する三つの端子金具１７ｂが設けられている。端子金具１７ａ、１７ｂは、駆動カム１６よりも下側に配置されている。真空バルブＭａ及びＭｂは、それぞれの中心軸線を上下方向に向けた状態で配置されている。真空バルブＭａ及びＭｂそれぞれの下端から端子が導出されており、この端子は端子金具１７ａ及び１７ｂに固定されている。

中間フレーム５０から支持部材２２が下方に突出している。第一真空バルブＭａ及び第二真空バルブＭｂそれぞれに対応する真空バルブ駆動用のＬ形レバー２０ａ及び２０ｂが中間フレーム５０と下部固定フレーム２との間に設けられている。Ｌ形レバー２０ａ及び２０ｂの中間の角部は、駆動軸４の軸線に対して直角な方向に延びる回動軸２１を介して、支持部材２２に回転可能に支持されている。

Ｌ形レバー２０ａ及び２０ｂの一端には、ローラからなる真空バルブ駆動用のカムフォロア２３が取り付けられている。カムフォロア２３はカム面１６ａを転動する。第一真空バルブＭａ及び第二真空バルブＭｂの上端から可動軸２４が上方に突出する。Ｌ形レバー２０ａ及び２０ｂの他端は、対応する第一真空バルブＭａ及び第二真空バルブＭｂの可動軸２４にピン２５を介して連結されている。

可動軸２４の上端と中間フレーム５０との間にバネ２６が配置され、該バネ２６の付勢力により、カムフォロア２３は駆動カム１６のカム面１６ａ側に押圧され、カム面１６ａに当接する。

駆動カム１６のカム面１６ａの第一凸部１６ｕ、１６ｖ、１６ｗが、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第一真空バルブＭａ又は第二真空バルブＭｂに対応するカムフォロア２３から離れている場合、第一真空バルブＭａ又は第二真空バルブＭｂが閉状態にある。

駆動カム１６のカム面１６ａの第一凸部１６ｕ、１６ｖ、１６ｗが、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第一真空バルブＭａ又は第二真空バルブＭｂに対応するカムフォロア２３に当接し、カムフォロア２３を移動させた場合、可動軸２４がバネ２６の付勢力に抗して上方に移動し、第一真空バルブＭａ又は第二真空バルブＭｂが開状態になる。

蓄勢バネ６の蓄勢が完了するまでの間、駆動軸４を回転開始位置（第１位置または第２位置）に拘束して駆動軸４の回転を阻止するため、ストッパ機構３０が設けられている。

ストッパ機構３０は、駆動カム１６の中間フレーム５０側に固定された補助カム３１を備える。補助カム３１は、駆動軸４の周方向に沿って延びる円弧状をなし、その外周面にカム面３１ａが形成されている。ストッパ機構３０は更に、中間フレーム５０側に設けられており、補助カム３１のカム面３１ａに当接する補助カムフォロア３２と、該補助カムフォロア３２をカム面３１ａ側に押圧するように補助カムフォロア３２を付勢するバネ３３とを備えている。

前記Ｌ形レバー２０ａ、２０ｂと同形状、同寸法を有するストッパ機構用のＬ形レバー３４が補助カム３１の上側に配置されている。Ｌ形レバー３４の上方において、支持部材３６が中間フレーム５０に固定されている。Ｌ形レバー３４の中間の角部は、駆動軸４の軸線に対して直角な方向に延びる回転軸３５を介して、支持部材３６に支持されている。Ｌ形レバー３４の一端に補助カムフォロア３２が取り付けられている。補助カムフォロア３２はカム面３１ａ上を転動するローラを有する。Ｌ形レバー３４の他端に、ピン３７を介してバネ受け部材３８が取り付けられている。バネ受け部材３８と中間フレーム５０との間にバネ３３が設けられている。バネ３３の付勢力によって、補助カムフォロア３２はカム面３１ａに当接する。

図３及び図４に示すように、カム面３１ａは、第１ストッパ部３１ａ１と、第２ストッパ部３１ａ２とを有している。第１ストッパ部３１ａ１と、第２ストッパ部３１ａ２とは、円弧状をなすカム面３１ａの周方向に離隔している。第１ストッパ部３１ａ１及び第２ストッパ部３１ａ２は、カム面３１ａから径方向外向きに突出している。駆動軸４が第１位置にある場合、補助カムフォロア３２は、第１ストッパ部３１ａ１における第２ストッパ部３１ａ２の反対側に係合し、駆動軸４の第２位置への回転を妨げる。駆動軸４が第２位置にある場合、補助カムフォロア３２は、第２ストッパ部３１ａ２における第１ストッパ部３１ａ１の反対側に係合し、駆動軸４の第１位置への回転を妨げる。蓄勢バネ６から駆動軸４及び駆動カム１６を通して与えられる力によって、補助カムフォロア３２がストッパ部３１ａ１、３１ａ２を乗り越えるまで、駆動軸４の回転は阻止される。

第１ストッパ部３１ａ１が補助カムフォロア３２に接触し、補助カム３１の時計方向への回転を阻止している場合、駆動軸４は第１位置に配置されている。第２ストッパ部３１ａ２が補助カムフォロア３２に接触し、補助カム３１の反時計方向への回転を阻止している場合、駆動軸４は第２位置に配置されている。

駆動カム１６の下側において、駆動軸４の中途部周面に絶縁部材４０を介して可動接触子４１が取り付けられている。１対の固定接触子４２、４２（図２は一方の固定接触子４２のみを示している）が、絶縁部材４０及び可動接触子４１に対向するように、駆動軸４の回転方向に間隔を開けた状態で絶縁筒１の内周面に固定されている。可動接触子４１は、駆動軸４の回転に伴って二つの固定接触子４２、４２のいずれかに、選択的に接触する。可動接触子４１と固定接触子４２、４２とによって、切換スイッチＳＷが構成されている。１対の固定接触子４２、４２の一方は奇数タップ選択器に接続され、他方は偶数タップ選択器に接続されている。また可動接触子４１は対応する相の第一真空バルブＭａの可動コンタクト側の端子（可動軸２４）に配線（図示略）を介して接続される。

上部固定フレーム３の上方の空間に３相の限流抵抗器ｒが配置され、該限流抵抗器ｒが各相の第二真空バルブＭｂと奇数タップ選択器との間に接続される。図２において、３相の限流抵抗器ｒ、奇数タップ選択器及び偶数タップ選択器は省略されている。

３相の切換スイッチＳＷが奇数タップ選択器Ｔ１側に切り換えられ、真空バルブＭａ、Ｍｂが閉状態にされ、奇数タップが選択されている場合、駆動軸４は第１位置を僅かに行き過ぎた位置にある。このとき第１ストッパ部３１ａ１は、補助カムフォロア３２に接触する位置（図３に示す位置）を反時計方向に僅かに行き過ぎた位置にある。

この状態からタップを偶数タップに切り換える場合には、蓄勢機構７により蓄勢バネ６を蓄勢する。このとき、図３に示すように、第１ストッパ部３１ａ１が補助カムフォロア３２に当接することによって、駆動軸４を第１位置に拘束してその回転を阻止し、蓄勢バネ６の蓄勢を進行させる。蓄勢バネ６の蓄勢が完了した場合、蓄勢バネ６から駆動軸４を通して補助カム３１に伝達される力が、バネ３３から補助カムフォロア３２に与えられている押さえ力を超えて、ストッパ部３１ａ１と補助カムフォロア３２との係合が外れるため、補助カム３１が駆動カム１６及び駆動軸４とともに回転を開始し、蓄勢バネ６に蓄積されたエネルギが一気に放出され、駆動軸４が、図４の矢印に示すように、時計方向に一気に回転する。この駆動軸４の回転の過程では、駆動カム１６が第一真空バルブＭａを開状態にし、負荷電流を限流抵抗器ｒに流す。次いで３相の切換スイッチＳＷをタップ選択器Ｔ２側に無アークで切り換えた後、第一真空バルブＭａを閉状態にし、更に真空バルブＭｂを開状態にしてタップ切換を終了する。タップ切換を終了し、補助カムフォロア３２が補助カム３１の第２ストッパ部３１ａ２を超えた状態（ストッパ部３１ａ２が補助カムフォロア３２と接触する位置を時計方向に僅かに行き過ぎた状態）になったところで駆動軸４が停止する。

この状態からタップを奇数タップに切り換える場合には、蓄勢機構７により再度蓄勢バネ６を蓄勢する。このとき第２ストッパ部３１ａ２が補助カムフォロア３２に当接することにより、駆動軸４を第２位置に拘束してその回転を阻止し、蓄勢バネ６の蓄勢を進行させる。蓄勢バネ６の蓄勢が完了すると、蓄勢バネ６から駆動軸４を通して補助カム３１に伝達される力が、バネ３３から補助カムフォロア３２に与えられている押さえ力を超えて補助カム３１のストッパ部３１ａ２と補助カムフォロア３２との係合が外れ、補助カム３１が駆動カム１６とともに回転を開始する。この駆動軸４の回転の過程で、駆動カム１６が先ず真空バルブＭｂを閉状態にした後、真空バルブＭａを開状態にして負荷電流を限流抵抗器ｒに流す。次いで３相の切換スイッチＳＷをタップ選択器Ｔ１側に無アークで切り換えた後、第一真空バルブＭａを閉状態にし、タップ切換を終了する。タップ切換を終了し、補助カムフォロア３２が補助カム３１の第１ストッパ部３１ａ１を超えた状態（ストッパ部３１ａ１が補助カムフォロア３２と接触する図３の位置を反時計方向に僅かに行き過ぎた状態）になったところで駆動軸４が停止する。

図５及び図６は、調節カム５１及び駆動カム１６の略示平面図である。図６は、図５に示す位置から、駆動軸４、調節カム５１及び駆動カム１６が平面視反時計回りに回転した状態を示す。図５は図３に対応し、図６は図４に対応する。中間フレーム５０と、上部固定フレーム３との間において、板状の調節カム５１が駆動軸４の外側に嵌合している。調節カム５１は駆動軸４に略直交する。調節カム５１には上下に貫通した穴が形成され、該穴に駆動軸４が挿入されている。調節カム５１の周面にはカム面５１ａが形成されている。カム面５１ａは、１２０°間隔で配置された三つの第二凸部５１ｕ、５１ｖ、５１ｗと、これらの第二凸部５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ相互間をつなぐ第二凹部５１ｃとを備える。

調節カム５１は駆動カム１６と同様な形状を有する。図５に示すように、駆動軸４の軸周りにおいて、第二凸部５１ｕ、５１ｖ、５１ｗの頂部の位置は、第一凸部１６ｕ、１６ｖ、１６ｗの頂部から略６０°ずれている。駆動軸４の軸方向から視認した場合に、第二凸部５１ｕ、５１ｖ、５１ｗは、第一凹部１６ｃに重畳し、第一凸部１６ｕ、１６ｖ、１６ｗの頂部は、第二凹部５１ｃに重畳するように、配置されている。換言すれば、駆動軸４周りにおいて、第一凹部１６ｃと、第二凹部５１ｃとの位置が異なる。

調節カム５１の周囲に、三つのＬ形レバー５２が並んでいる。上部固定フレーム３から三つの支持部材５４が下方に突出している。三つの支持部材５４は三つのＬ形レバー５２にそれぞれ対応している。Ｌ形レバー５２の角部は、駆動軸４の軸線に対して直角な方向に延びる回動軸５３を介して支持部材５４に回転可能に支持されている。

Ｌ形レバー５２の一端には、カムフォロア、例えばローラを有するローラフォロア５５が取り付けられている。Ｌ形レバー５２の他端と、上部固定フレーム３との間に、バネ５６が設けられている。バネ５６の付勢力によって、ローラフォロア５５は調節カム５１のカム面５１ａに向けて付勢される。ローラフォロア５５はカム面５１ａに当接し、カム面５１ａ上を転動する。トルク調節装置は、調節カム５１、Ｌ形レバー５２、回動軸５３、支持部材５４、ローラフォロア５５及びバネ５６を含む。

図７は、図６に示すＶＩＩ線で囲った部分を示す部分拡大図、図８は、図６に示すＶＩＩＩ線で囲った部分を示す部分拡大図である。駆動軸４が時計方向に回転した場合、図７に示すように、一のカムフォロア２３は第一凸部１６ｕによって径方向外向きに押し出される。一方、図８に示すように、前記一のカムフォロア２３に対応する一のローラフォロア５５は第二凹部５１ｃを移動し、径方向内向きに移動する。

即ち、一のカムフォロア２３の移動による力は、蓄勢バネ６の付勢力によって駆動軸４に作用するトルクの向きとは逆向きのトルク（負荷トルク）として、駆動軸４に作用し、一のローラフォロア５５の移動による力は、蓄勢バネ６の付勢力によって駆動軸４に作用するトルクと同じ向きのトルク（駆動トルク）として、駆動軸４に作用し、両者は互いに減衰又は相殺される。即ち調節カム５１のバネ５６は、カムフォロア２３の移動による駆動トルクに対して、エネルギを吸収し、カムフォロア２３の移動による負荷トルクに対して、吸収したエネルギを放出する。

一のローラフォロア５５が第二凸部５１ｕ～ｗによって、径方向外向きに押し出された場合、一のカムフォロア２３は第一凹部１６ｃを移動し、径方向内向きに移動する。即ち、一のローラフォロア５５の移動による力は、駆動軸４に負荷トルクとして作用し、一のカムフォロア２３の移動による力は、駆動軸４に駆動トルクとして作用し、両者は減衰又は相殺される。

図９は、駆動軸４に作用するトルクの一例を示すグラフである。図９において、Ｔ１はカムフォロア２３の移動によって駆動軸４に作用するトルクを示し、Ｔ２はローラフォロア５５の移動によって駆動軸４に作用するトルクを示し、Ｔ３及びＴ４は蓄勢バネ６によって駆動軸４に作用するトルクを示す。縦軸は各トルクを示す。横軸は駆動軸４の回転角度を示す。トルクＴ１及びＴ２において、正のトルクは駆動軸４に作用する負荷トルクを示し、負のトルクは駆動軸４に作用する駆動トルクを示す。トルクＴ３及びＴ４において、正のトルクは駆動軸４に作用する駆動トルクを示し、負のトルクは駆動軸４に作用する負荷トルクを示す。

図９に示すように、例えば、略角度１５度～２５度又は略５５～６５度において、ローラフォロア５５が第二凸部５１ｕ～ｗによって、径方向外向きに押し出され、カムフォロア２３が第一凹部１６ｃを移動し、径方向内向きに移動した場合、ローラフォロア５５の移動によって、駆動軸４に負荷トルクが作用し、カムフォロア２３の移動によって、駆動軸４に駆動トルクが作用し、両者は減衰又は相殺される。即ち、駆動軸４に作用する合成トルクの極端な増大を防止することができる。

また、例えば、略角度２７度～３７度又は略６７度～７７度において、カムフォロア２３が第一凸部１６ｕによって径方向外向きに押し出され、ローラフォロア５５が第二凹部５１ｃを移動し、径方向内向きに移動した場合、カムフォロア２３の移動によって、駆動軸４に負荷トルクが作用し、ローラフォロア５５の移動によって、駆動軸４に駆動トルクが作用し、両者は減衰又は相殺される。

駆動軸４の回転の進行に従って、蓄勢バネ６に蓄えられたエネルギは減少する。即ち、図９に示すように、蓄勢バネ６によるトルクＴ３は、駆動軸４の回転の進行に従って、減少する。そのため、例えば、略角度２７度～３７度又は略６７度～７７度において、トルクＴ３が減少し且つカムフォロア２３の移動によって、駆動軸４に負荷トルクが作用した場合、合成トルクが極端に減少し、零又は負の値となり、駆動軸４が停止するおそれがある。

しかし、ローラフォロア５５の移動によって、駆動軸４に駆動トルクが作用する。即ち、カムフォロア２３の移動による力が負荷トルクとして作用しても、ローラフォロア５５の移動による力が駆動トルクとして作用し、負荷トルクは減衰されるので、駆動軸４に作用する合成トルクは正の値を保ちやすい。そのため、駆動軸４は、ストッパ部３１ａ１又は３１ａ２によって係止されるまで、停止することなく、回転を継続することができる。即ち、タップ切換装置１００は、合成トルクの極端な減少を防止し、駆動軸４の回転を継続させることができる。

蓄勢バネ６の付勢力によるトルクは、従来、カムフォロア２３の移動によって作用する負荷トルクが作用した場合でも、駆動軸４が停止しない大きさに設定され、例えばトルクＴ３に設定されていた。本実施例においては、上述のように、カムフォロア２３の移動によって生じるトルクＴ１は、ローラフォロア５５の移動によって生じるトルクＴ２によって減衰又は相殺される。そのため、例えば、蓄勢バネ６の付勢力によるトルクを、トルクＴ３よりも小さいトルクＴ４に設定することができる。蓄勢バネ６に付勢力によるトルクを小さくすることができるので、駆動装置５に要求される強度が小さくなり、駆動装置５の小型化を促進させることができる。また駆動装置５を構成する部品、例えば蓄勢バネ６の構成を簡素化させることができ、タップ切換装置１００の製造費用を削減することができる。

実施の形態に係るトルク調節装置及びタップ切換装置１００にあっては、駆動軸４の回転によるトルクを調節することができる。また駆動カム１６の回転速度を調節し、真空バルブＭａ、Ｍｂの開閉及び切換スイッチＳＷの切換を所定タイミングで実行することができる。

また調節カム５１にローラフォロア５５がバネ５６の付勢力によって接触している。調節カム５１の周面に形成されたカム面５１ａに沿って、ローラフォロア５５が移動し、バネ５６は、カムフォロア２３の移動によって発生するトルクに対して、エネルギの吸収又は放出を行い、駆動軸４回りのトルクを調節することができる。

また駆動軸４周りにおいて、駆動カム１６の第一凹部１６ｃと、調節カム５１の第二凹部５１ｃとの位置が異なる。第一凹部１６ｃ及び第二凹部５１ｃそれぞれを、カムフォロア２３、５５が同時に移動することが防止され、トルクの極端な増大又は減少を防止することができる。

また駆動軸４の周方向において、第一凸部１６ｕ、１６ｖ、１６ｗの少なくとも一部が第二凹部５１ｃに重なり、第二凸部５１ｕ、５１ｖ、５１ｗの少なくとも一部が第一凹部１６ｃに重なる。そのため、駆動カム１６によるトルクが調節カム５１によって相殺され易くなり、駆動軸４に供給する動力を小さくすることができる。その結果、動力を供給する構成の小型化を促進させ、タップ切換装置１００の小型化を促進させて、タップ切換装置１００の製造費用を削減することができる。

上述の実施の形態に示した、第一凸部１６ｕ、１６ｖ、１６ｗ、第一凹部１６ｃ、第二凸部５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ、及び第二凹部５１ｃの位置は例示に過ぎず、第一凸部１６ｕ、１６ｖ、１６ｗ、第一凹部１６ｃ、第二凸部５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ、及び第二凹部５１ｃは任意の位置に設定することができる。また上述のトルク調節装置は、タップ切換装置１００以外の装置にも適用させることができ、該装置におけるトルクを調節することができる。またトルクの減少又は相殺の為のみならず、トルクの増大の為に、トルク調節装置を使用してもよい。

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。各実施形態に記載した事項は相互に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した独立請求項及び従属請求項は、引用形式に関わらず全てのあらゆる組み合わせにおいて、相互に組み合わせることが可能である。さらに、特許請求の範囲には他の２以上のクレームを引用するクレームを記載する形式（マルチクレーム形式）を用いているが、これに限るものではない。マルチクレームを少なくとも一つ引用するマルチクレーム（マルチマルチクレーム）を記載する形式を用いて記載してもよい。

４駆動軸
１６駆動カム
１６ｃ第一凹部
１６ｕ、１６ｖ、１６ｗ第一凸部
５１調節カム
５１ａカム面
５１ｃ第二凹部
５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ第二凸部
５２Ｌ形レバー（連結部材）
５５ローラフォロア（カムフォロア）
５６バネ（付勢部材）

Claims

軸回りに回転する駆動軸と、
前記駆動軸の外側に嵌合し、トルクを調節するための調節カムと、
前記調節カムの周面に接触する複数のカムフォロアと、
前記カムフォロアを前記調節カムに向けて付勢させる付勢部材と、
前記付勢部材及びカムフォロアを連結し、前記駆動軸に交差する軸回りに回転可能な連結部材と、
前記駆動軸の径方向に延び、前記駆動軸の端部に一端部が固定される第１レバーと、
前記第１レバーの他端部に作用する力を蓄積するための蓄勢ばねと、
前記蓄勢ばねを蓄勢する蓄勢機構と、
前記駆動軸の拘束及び前記駆動軸の拘束の解除を行うストッパ機構と
を備える
トルク調節装置。
前記蓄勢機構は、
前記第１レバーの他端部に取り付けられる第１ばね受け部材と、
前記駆動軸に沿って延びる支持部と、
前記支持部に一端部が回転可能に連結され、前記駆動軸の径方向に延びる第２レバーと、
前記第２レバーの他端部に取り付けられる第２ばね受け部材と、
前記第２レバーを回転させる回転機構と
を有し、
前記蓄勢ばねは前記第１ばね受け部材及び前記第２ばね受け部材に連結される
請求項１に記載のトルク調節装置。
前記回転機構は、
前記駆動軸に平行な軸回りに回転する回転部材と、
前記回転部材から前記駆動軸の径方向に延びる第３レバーと、
前記駆動軸の径方向に延び、前記第３レバー及び前記第２レバーに連結する第４レバーと
を有する
請求項２に記載のトルク調節装置。
軸回りに回転する駆動軸と、
前記駆動軸の外側に嵌合し、タップの切換を行うための駆動カムと、
前記駆動軸の外側に嵌合し、トルクを調節するための調節カムと、
前記調節カムの周面に接触する複数のカムフォロアと、
前記カムフォロアを前記調節カムに向けて付勢させる付勢部材と、
前記付勢部材及びカムフォロアを連結し、前記駆動軸に交差する軸回りに回転可能な連結部材と、
前記駆動軸の径方向に延び、前記駆動軸の端部に一端部が固定される第１レバーと、
前記第１レバーの他端部に作用する力を蓄積する蓄勢ばねと、
前記蓄勢ばねを蓄勢する蓄勢機構と、
前記駆動軸の拘束及び前記駆動軸の拘束の解除を行うストッパ機構と
を備える
タップ切換装置。
前記蓄勢機構は、
前記第１レバーの他端部に取り付けられる第１ばね受け部材と、
前記駆動軸に沿って延びる支持部と、
前記支持部に一端部が回転可能に連結され、前記駆動軸の径方向に延びる第２レバーと、
前記第２レバーの他端部に取り付けられる第２ばね受け部材と、
前記第２レバーを回転させる回転機構と
を有し、
前記蓄勢ばねは前記第１ばね受け部材及び前記第２ばね受け部材に連結される
請求項４に記載のタップ切換装置。
前記回転機構は、
前記駆動軸に平行な軸回りに回転する回転部材と、
前記回転部材から前記駆動軸の径方向に延びる第３レバーと、
前記駆動軸の径方向に延び、前記第３レバー及び前記第２レバーに連結する第４レバーと
を有する
請求項５に記載のタップ切換装置。
前記駆動カムの周面に第一凹部が形成され、
前記調節カムの周面に第二凹部が形成され、
前記駆動軸周りにおいて、前記第一凹部の位置は前記第二凹部の位置とは異なる
請求項４から６のいずれか一つに記載のタップ切換装置。
前記駆動カムの周面に第一凸部が形成され、
前記調節カムの周面に第二凸部が形成され、
前記駆動軸周りにおいて、前記第一凸部の少なくとも一部の位置が、前記第二凹部の位
置と同じであり、
前記駆動軸周りにおいて、前記第二凸部の少なくとも一部の位置が、前記第一凹部の位
置と同じである
請求項７に記載のタップ切換装置。