JP2697152B2 - 三点断路器の電動操作機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、配電盤等に用いられる三点断路器の電動
操作機に関する。

〔従来の技術〕

入と切との２位置を持つ２点断路器は入→切の動作及
び切→入の動作の２動作を持つ。この断路器の操作軸を
減速機を介して回動させる直流の電動操作機は、正転又
は逆転の指令を受けて前記２動作を行う。各動作の終点
で正転又は逆転を急速に停止させて正確な入又は切の位
置を確保するためには、電源の遮断とともに発電制動回
路を作動させる。この発電制動回路の作動のために、操
作軸に設けたカムにより、入及び切の位置で動作するリ
ミットスイッチを用いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

これに対し、この発明の対象である３点断路器では、
例えば（ａ）接地→切→入を正転とすれば、（ｂ）入→
切→接地では逆転である。これを操作軸に取付けたカム
とリミットスイッチから見ると、同じ切位置でありなが
ら（ａ）と（ｂ）の動作、すなわち正転と逆転とに対し
てカムに異る動作を求めることになって発電制動回路を
作動させることができない。

そこで従来の３点断路器では、発電制動に代り、摩擦
式のブレーキモータを使用する。このブレーキモータに
はモータ軸に取付けたディスクに可動鉄心をばねで押し
付けて制動し、電磁石で引き離す無励磁式のもの、ばね
と電磁石の力の方向が反対の励磁式のものがあるが、い
ずれも摩擦力で制動するので寿命等に問題がある。

この発明の目的は、発電制動の可能な三点断路器の電
動操作機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明１の三点断路器の電動操作機は、 正転用リレーの接点と逆転用リレーの接点とで直流電
動機の正逆転可能な運転回路を構成し、 同時に作動するｂ接点とａ接点とを持つ第１のスイッ
チのｂ接点を前記電動機の電機子巻線の一方の端子に、
前記第１のスイッチのａ接点を他方の端子にそれぞれ接
続し、前記第１のスイッチの共通端子に前記正転用リレ
ーのｂ接点と前記逆転用リレーのｂ接点とを直列接続し
て前記電動機の界磁巻線の他方の端子に接続し、 同時に作動するｂ接点とａ接点とを持つ第２のスイッ
チのｂ接点を前記電機子巻線の端子のいずれか一方に、
前記第２のスイッチのａ接点を他方の端子にそれぞれ接
続し、前記第２のスイッチの共通端子に前記正転用リレ
ーのｂ接点と前記逆転用リレーのｂ接点とを直列接続し
て前記界磁巻線の一方の端子に接続して発電制動回路を
構成し、 前記電動機が減速機を介して駆動する操作軸に入、
切、接地の順に各操作角を隔ててその和の角度内を回動
する三点断路器を結合し、前記操作軸にトルク伝達手段
を介して摺動可能なカム板を回動可能に取付け、前記カ
ム板に前記両操作角の和の角度未満の許容角での回動を
許容するストッパを設け、前記カム板が前記許容角内で
回動しかつ前記各操作角の間の回動位置にある時にカム
輪郭の変化点が前記第１のスイッチと前記第２のスイッ
チを作動させるように配置するものである。

発明２の三点断路器の電動操作機は、発明１におい
て、 電機子巻線と界磁巻線とを相互に入れ換えてなるもの
である。

発明３の三点断路器の電動操作機は、発明１又は２に
おいて、 トルク伝達手段は、操作軸とカム板の一方に設けたば
ねで付勢される鋼球と、他方に設けた前記鋼球が係止さ
れる一方の凹部を持つ鋼球受けとからなるものである。

発明４の三点断路器の電動操作機は、発明１又は２に
おいて、 トルク伝達手段は、操作軸とカム板との間に摩擦トル
クを生じる摩擦ばねであるものである。

発明５の三点断路器の電動操作機は、発明１又は２に
おいて、 カム板が回動可能に取付けられる操作軸に代って、減
速機から取り出される回転時であるものである。

〔作用〕

発明１において、両操作角δ_１とδ_２の和の角度未満
の許容角εでのみ回動可能なカム板に対しトルク伝達手
段を介して摺動可能な操作軸はδ_１＋δ_２回動するの
で、カム板の回動角θ_ｃと操作軸の回動角θ_ａとの関係
を直交軸上に表すと、両者の動きは菱形線図となる。

そして前記カム板が回動して前記各操作角の間の回動
位置にある時にカム輪郭の変化点が第１のスイッチと第
２のスイッチを作動するように配置するので、結局、両
スイッチは操作軸が断路器の三点の間を回動する全ての
場合において、操作軸の各回動の終点では正転で不動作
ならば逆転で動作であり、正転で動作ならば逆転で不動
作という作動をする。

前記〔手段〕の構成要件の１つである「カム板が許容
角（ε）内で回動しかつ各操作角（δ_１又はδ_２）の間
の回動位置にある時にカム輪郭の変化１が第１のスイッ
チ（取付角α）と第２のスイッチ（取付角β）を作動さ
せる」ということは、換言するとε，δ₁,δ₂,α，βの
間に次の条件が成立することと同義である。

α，β＜ε＜δ_１＋δ_２ ……（５） ε−δ_２＜α，β＜δ_１ ……（６） 但しα，βは入の位置から計り、εは入又は接地の位
置から計り、δ_１は入−切間、δ_２は切−接地間の操作
角とする。

両スイッチにそれぞれ同時に作動するａ接点とｂ接点
とを設け、電機子巻線と界磁巻線について〔手段〕の項
に示した発電制動回路を設けるので、電動機への電源が
遮断されると、正転時にも逆転時にも電機子巻線に逆電
流が流れて発電制動され、操作軸はいずれの三点でも急
速に停止し正しい入、切、接地の位置を確保する。

発明２においては上記において、電機子巻線と界磁巻
線とを相互に入れ換えるので、制動時には電機子巻線に
逆電流が流れて発電制動される。

発明３においては、一対の凹部の一方にばねで付勢さ
れて鋼球が係止さている時には操作軸とカム板とは共に
回動する。カム板がストッパによって回動を阻止される
と、鋼球が凹部から外れて操作軸のみが回動し、操作軸
とカム板は軽く滑り、他方の凹部に鋼球が入って係止す
るまでカム板は停止し、操作軸のみが回動する。

発明４においては、操作軸とカム板とは常時、摩擦ば
ねの摩擦トルクによって共に回動しようとするが、カム
板がストッパによって回動を阻止されると、操作軸の駆
動トルクが摩擦力に打ち勝って操作軸のみが回動する。
操作軸の回転速度は極めて小さく、断路器を操作する操
作軸の駆動トルクはかなり大きいので、前記摩擦トルク
による駆動トルクの減少は実質上極めて小さい。

発明５においては、電動機から減速機を介して操作軸
を駆動するものを対象としているので、その動力伝達系
の操作軸に近い比較的低速の回転軸に許容角（ε）がほ
ぼ360゜未満のカム板を取付けてもよいこととなり、取
付位置の自由度が生じる。

〔実施例〕

第１図は実施例１のカム装置の平面図、第２図は第１
図のカム装置のカムとリミットスイッチの動作図であ
り、第３図は第１図のカム装置を用いた電動機の回路
図、第４図は第３図において電動機が正転する時の電流
の方向を付記した回路図、第５図は第４図において電源
を遮断して正転に対して発電制動をする時の電流の方向
を付記した回路図であり、第６図は第３図の電動機の回
路図に用いられる操作回路図、第７図は第６図のリミッ
トスイッチの動作図であり、第８図は実施例２のカム装
置の平面図、第９図は第８図の側面図、第10図は第８図
のカムの動作図であり、第11図は実施例３のカムの動作
図である。

第１図において、減速機を介して直流電動機で駆動さ
れる操作軸１が正転（図において左まわり）を完了し
て、断路器が入、切、接地の位置の入位置にある状態を
示す。入、切、接地の位置は、その順序に操作角δ₁,δ
_２、例えばそれぞれ60゜の間隔を持って配置される。

操作軸１にはばね２で外力に付勢される鋼球３を備え
る動作片４が固定される。操作軸１に回動可能に取付け
られるカム板５には前記鋼球３が係止される一対の凹部
６（6a、6b）を60゜の間隔に配した鋼球受７が固定され
る。更にカム板５はストッパ８がケース10側に固定した
一対の固定片９（9a、9b）に当ることによって、操作角
δ_１（60゜）と同一角の許容角εを範囲内でのみ回動で
きるように阻止される。なお動作片４とカム板５とを結
合する前記のばね２、鋼球３、鋼球受７に代り、動作片
４とカム板５とをばね等で加圧される摩擦で摺動可能に
結合してもよいが、実施例２で後述する。

カム板５は半径の異る円弧とその接続部すなわち変化
部5a、5bとからカム輪郭が形成され、変化部5aに対応し
て第１のスイッチであるリミットスイッチLSOC1が、変
化部5bに対応して第２のスイッチであるリミットスイッ
チLSOE1がケース10側に固定される。図示の状態におけ
るLSOC1の取付角α、LSOE1の取付角βは前記操作角δ_１
又はδ_２より充分少さい、例えば40゜にとる。

第２図に基いて、前記第１図の構造における操作軸の
回動と両リミットスイッチの動作とを説明する。第１図
の状態は第２図のカム動作図のＰ点を示す。第１図にお
いて、操作軸１が入位置から逆転（右まわり）すると、
ばね２で押されている鋼球３が凹部6aに係止されている
ので、カム板５は操作軸１と一体になって回動する。許
容角εだけ回動して切位置に来ると、ストッパ８は固定
片9bに当ってカム板５はそれ以上の回動を阻止される。
こゝまでの動きは第２図の矢印1bである。この切位置か
ら操作軸１が更に逆転しようとすると、カム板５の回動
が阻止されているので、鋼球３が凹部6aから抜けてカム
板５は動かず操作軸１のみが逆転を続け、接地位置（Ｑ
点）に到達する。その時鋼球３は凹部6bに入り弾性的に
係止される。こゝまでの動きは第２図の矢印b2である。
前記の入→切の動作（b1）では操作軸１とカム板５とは
共に動く（共動）が切→入の動作（b2）では両者は相対
的に滑っている（滑り）ことになる。

次に前記b1の逆転動作後に切位置から再び入位置に向
って正転する動作は矢印a3で示され、鋼球３は凹部6aに
係止されたまま、操作軸１とカム板５とは滑りなく共動
して第１図の状態に戻る。

前記接地位置Ｑから正転して接地→切の方向に回動す
る場合を説明する。前述したようにＱ点では鋼球３は凹
部6bに係止されていて、ストッパ８は固定片9bに当って
いる。したがってＱ点から正転して接地→切の方向に回
動する動作は第２図の→a1に示され、鋼球３は凹部6bに
係止されたまま操作軸１とカム板５とは共動する。そし
て切位置でストッパ８が固定片9bに当る。この切位置か
ら更に正転して切→入の回動ではカム板５は停止したま
ま、操作軸１のみが正転を続けＰ点に戻る。矢印a2の動
きである。

接地→切後に逆転して戻る時は矢印b3となる。

前記６通りの動きで注目すべきことは、例えば同じ切
→入の動作でも、入→切動作後に入に回動するか、接地
→切動作後に入に回動するかとの間にはa3とa2との動作
の相異があることである。同様に切→接地の動作にb3と
b2の相異がある。すなわち切位置にヒステレシスがあ
り、カム動作図は図示のように菱形となる。

このようなカム動作図を示すカム板５の動きに対応す
る前述のリミットスイッチLSOC1及びLSOE1のリミットス
イッチ動作図は、第２図に対応して図示したとおりであ
る。すなわち各取付角α、βに位置する変化部5a、5bに
おいてリミットスイッチが動作位置から不動作位置に又
はその逆に動くことを考慮し、前記６通りの動きについ
てカム動作図から丹念にリミットスイッチの動きを求め
れば図示のリミットスイッチ動作図となる。

このリミットスイッチ動作図で注目すべきことは、い
ずれのリミットスイッチも１個のカム板の１個所の変化
部5a（又は5b）によって動作するにもかかわらず、操作
軸の全回動角（δ_１＋δ_２）の範囲内でリミットスイッ
チの作動点が入と切の間及び切と接地の間の２個所にあ
るという特徴である。従来の単に操作軸に取付けたカム
により動作するリミットスイッチと異る。この特徴を別
の観点から見ると、例えばLSOC1は正転の全ての動きa
1、a2、a3の終点に入る前に動作状態を保っている（a
1、a3のように新たに動作状態に入るものも含む）し、
逆転の全ての動きは終点前に不動作状態を保っていると
いうことである。LSOE1は正転で不動作状態、逆転で動
作状態である。

なお、LSOE1をLSOC1と同一個所に設け、変化部5aで作
動させ、ａ接点ならｂ接点に、ｂ接点ならａ接点に代え
れば同一作用を示す。この際、β＝αとなるが目的上何
ら問題なく、変化部は5aのみ必要となりLSOE1とLSOC1を
１個のリミットスイッチで構成でき、実施例２で後述す
る。

第３図の電動機回路図においては、中央部付近に電動
機を正転又は逆転させる運転回路31が、左右に発電制動
回路32（32a、32b）が形成される。なおLSM3は操作軸の
手動ハンドル用のインタロックスイッチである。

運転回路31は図示のように正転指令で励磁されてONす
る３個の正転用リレーのａ接点CCX、逆転でONする３個
の逆転用リレーのａ接点TCX、電動機の電機子巻線及び
界磁巻線によって形成される公知の回路である。なおCC
X、TCXを開閉するリレー回路は後述する。

発電制動回路32aにおいて、ｂ接点とａ接点とを持つ
第１のスイッチ33には前述のLSOC1が使用され、そのｂ
接点を電気子巻線Ｍの一方の端子に、ａ接点を他方の端
子にそれぞれ接続し、共通端子に前記正転用リレーのｂ
接点CCXと前記逆転用リレーのｂ接点TCXとを直列接続し
て界磁巻線Ｆの他方の端子に接続する。

発電制動回路32bにおいて、ほぼ同様に第２のスイッ
チ34（LSOE1）のｂ接点、ａ接点、共通端子、ｂ接点CCX
及びｂ接点TCXとを図示のようにＭ、Ｆの端子に接続す
る。この際前述したようにLSOE1をLSOC1と同位置に固定
しカムの変化点5aで動作させるようにした時には、ｂ接
点とａ接点とを入れ代えて接続する。

第４図はCCX接点が動作して電動機が正転する時の電
流の方向を第３図に付記したものである。この時CCXの
ｂ接点が開いて発電制動回路32a、32bは遮断されてい
る。

第５図は前記正転状態から電源が遮断され発電制動回
路が動作している時の電流の方向を示す。この時の第１
のスイッチLSOC1第２のスイッチLSOE1の各ａ接点、ｂ接
点は第２図から知ることができる。すなわち前述したよ
うに操作軸１がa1、a2、a3のいずれの動作をしている時
でも、その動作の終点前にはLSOC1は動作状態、LSOE1は
不動作である。したがってLSOC1のａ接点とLSOE1のｂ接
点が閉じ、CCXとTCXのｂ接点はいずれも閉じ第５図に示
す電流の方向となる。この図ではＦの電流の方向は変ら
ずＭの方向が代るので発電制動状態となり電動機は急速
に停止する。

逆転運転とその制動状態の電流の方向は特に図示する
までもなく、Ｍの電流方向のみが変って逆転していてか
ら電源が遮断し、LSOC1のｂ接点とLSOE1のａ接点が閉じ
るとによってＭの電流方向が変り逆転での発動制動回路
が成立する。

次に、第６図及び第７図に基いて３点断路器用の電動
操作機の操作回路の概略を説明する。

各リミットスイッチは操作軸に取付けたカムによって
リミットスイッチ動作図のように動作する。

切位置において、スイッチCS入を押して入指令を与え
ると、LSC2とLSC3とは切位置で予め閉じているからリレ
ーCCYが励磁し自己保持される。それによってリレーCCX
が励磁し、前述の運転回路のａ接点CCXが閉じ、電動機
は正転する。操作軸が入位置に来ると、LSC3が開きリレ
ーCCYの回路を遮断し、前記ａ接点CCXが開き、電動機回
路を電源から遮断する。同時に前述したように発電制動
回路が成立して入位置で急速に停止し正確な入位置を確
保する。

入位置で切指令を与えると、LSO3、スイッチCS切、LS
O1のａ接点、CCXのｂ接点、LSE3が閉じてリレーTCXが励
磁し、自己保持するとともに前述の運転回路のａ接点TC
Xが閉じ、電動機は逆転する。切位置に来るとLSO3が開
いて電動機の電源を遮断して発電制動回路が成立する。

前記以外の切接地の指令によっても、電動機は切
接地の運転をし、所定の位置で制動が加えられて急速に
停止する。

カム装置の実施例２を示す第８図から第10図までにお
いて、実施例１と同一符号を付けるものはおよそ同一機
能を持つ。

図において、操作角δ₁,δ_２は60゜であるが、カム板
85の許容角εはかなり小さく、約ε＝15゜である。操作
軸１に回動可能に取付けられるカム板85は操作軸１のフ
ランジ1a、1bの間にあって、トルク伝達手段である摩擦
ばね82とライナ83とによって操作軸１の回動に対し摩擦
トルクを生じる。カム板85はストッパ８がケース10側に
固定した一対の固定片９（9a、9b）に当ることによって
許容角εの範囲内でのみ回動できる。第１のスイッチで
あるリミットスイッチLSOCIと第２のスイッチであるリ
ミットスイッチLSOEIは、入の位置でカムの変化部5aに
対し取付角α（第２のスイッチの取付角β≠αなら、
β）でケース10側に固定される。αとεの関係は次式
（１）である必要がある。

α，β＜ε ……（１） このような条件によれば、「カム板85が許容角ε内を
回動しかつ各操作角δ_１又はδ_２の間の回動位置にある
時にカム輪郭の変化点5aが第１のスイッチと第２のスイ
ッチを作動させる」（前記〔手段〕の構成要件の１つで
ある）ことになる。

実施例１は、ε＝δ_１＝δ_２＝60という特殊な場合で
あり、実施例２は ε≪δ_１＝δ_２＝60という極端にεが少さい場合であ
る。そこでδ_１≠δ_２でεがかなり大きい場合を含めた
一般的な場合における、ε，δ₁,δ₂,α，βの間の条件
を求めてみる。

第11図に示す実施例３は、カム装置の構造を特に示さ
ないで、カム板の動作図のみを示す。構造は実施例１又
は２のものと同一でよい。

操作軸の３点間の両操作角δ_１とδ_２の和の角度内を
回動してカム板の動きが菱形線図を示すためには、 ε＜δ_１＋δ_２ ……（２） カム板が入→切の動作b1で、取付位置α（及びβ。以
下同様）の第１のスイッチ（及び第２のスイッチ。以下
同様）が切の位置までに作動しなければならないので、 αmax＝δ_１ ……（3a） ∴α＜δ_１ ……（３） この時、動作a3でもスイッチは作動する。

次にカム板が接地→切の動作a1でスイッチが切の位置
までに作動しなければならないので、図の横軸も参照し
て、 αmin＝ε−δ_２ ……（4a） ∴α＞ε−δ_２ ……（４） この時、動作b3でもスイッチは作動する。

前記式（２）（３）及び（４）の条件が満たすこと
は、スイッチの作動線が図示のようなαminとαmaxとの
間に位置することと意味し、この様な条件では、「カム
板が許容角ε内で回動しかつ各操作角δ_１又はδ_２の間
の回動位置にある時にカム輪郭の変化部が第１のスイッ
チと第２のスイッチを作動させる」（前記の〔手段〕の
構成要件の２つである）ことになる。

以上の第２図、第10図及第３図の説明と式（１），
（２），（３）及び（４）からε，δ₁,δ_２の間の一般
条件は、 α，β＜ε＜δ_１＋δ_２ ……（５） ε−δ_２＜α，β＜δ_１ ……（６） 但し、α，βを入の位置から計り、εは入又は接地の位
置から計り、δ_１は入−切間、δ_２は切−接地間の操作
角とする。

〔発明の効果〕

この発明は、操作軸の切位置の両側に各操作角δ_１及
びδ_２を隔てて入位置と接地位置とを持つ三点断路器に
おいて、前記操作軸にトルク伝達手段を介して摺動可能
に取付けられるカム板に角度εの範囲での回動を許容す
るストッパを設け、前記カム板で第１、第２のスイッチ
を作動させるものである。

したがって従来の操作軸に単純にカム板を固定するも
のと異り、三点間の６種類の任意の回動に対しても前記
両スイッチは操作軸の正転と逆転とに対応して常に同一
の作動をさせることができ、電動機回路に両スイッチに
よる発電制動回路を構成できるという効果があり、従来
の摩擦式ブレーキモータを使用するような寿命が短いと
いうことがないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１のカム装置の平面図、第２図は第１図
のカム装置とカムとリミットスイッチの動作図であり、
第３図は第１図のカム装置を用いた電動機の回路図、第
４図は第３図において電動機が正転する時の電流の方向
を付記した回路図、第５図は第４図において電源を遮断
して正転に対して発電制動をする時の電流の方向を付記
した回路図であり、第６図は第３図の電動機の回路図に
用いられる操作回路図、第７図は第６図のリミットスイ
ッチの動作図であり、第８図は実施例２のカム装置の平
面図、第９図は第８図の側面図、第10図は第８図のカム
の動作図であり、第11図は実施例３のカムの動作図であ
る。 １……操作軸、４……動作片、5,85……カム板、5a,5b
……変化部、８……ストッパ、9a,9b……固定片、LSOC
1,LSOE1……リミットスイッチ、33……第１のスイッ
チ、34……第２のスイッチ、δ，δ₁,δ_２……操作角。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正転用リレーの接点と逆転用リレーの接点
   とで直流電動機の正逆転可能な運転回路を構成し、 同時に作動するｂ接点とａ接点とを持つ第１のスイッチ
   のｂ接点を前記電動機の電機子巻線の一方の端子に、前
   記第１のスイッチのａ接点を他方の端子にそれぞれ接続
   し、前記第１のスイッチの共通端子に前記正転用リレー
   のｂ接点と前記逆転用リレーのｂ接点とを直列接続して
   前記電動機の界磁巻線の他方の端子に接続し、 同時に作動するｂ接点とａ接点とを持つ第２のスイッチ
   のｂ接点を前記電機子巻線の端子のいずれか一方に、前
   記第２のスイッチのａ接点を他方の端子にそれぞれ接続
   し、前記第２のスイッチの共通端子に前記正転用リレー
   のｂ接点と前記逆転用リレーのｂ接点とを直列接続して
   前記界磁巻線の一方の端子に接続して発電制動回路を構
   成し、 前記電動機が減速機を介して駆動する操作軸に入、切、
   接地の順に各操作角を隔ててその和の角度内を回動する
   三点断路器を結合し、前記操作軸にトルク伝達手段を介
   して摺動可能なカム板を回動可能に取付け、前記カム板
   に前記両操作角の和の角度未満の許容角での回動を許容
   するストッパを設け、前記カム板が前記許容角内で回動
   しかつ前記各操作角の間の回動位置にある時にカム輪郭
   の変化点が前記第１のスイッチと前記第２のスイッチを
   作動させるように配置することを特徴とする三点断路器
   の電動操作機。
2. 【請求項２】請求項１記載の三点断路器の電動操作機に
   おいて、 電機子巻線と界磁巻線とを相互に入れ換えてなることを
   特徴とする三点断路器の電動操作機。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２記載の三点断路器の
   電動操作機において、 トルク伝達手段は、操作軸とカム板の一方に設けたばね
   で付勢される鋼球と、他方に設けた前記鋼球が係止され
   る一対の凹部を持つ鋼球受けとからなることを特徴とす
   る三点断路器の電動操作機。
4. 【請求項４】請求項１又は請求項２記載の三点断路器の
   電動操作機において、 トルク伝達手段は、操作軸とカム板との間に摩擦トルク
   を生じる摩擦ばねであることを特徴とする三点断路器の
   電動操作機。
5. 【請求項５】請求項１又は請求項２記載の三点断路器の
   電動操作機において、 カム板が回動可能に取付けられる操作軸に代って、減速
   機から取り出される回転時であることを特徴とする三点
   断路器の電動操作機。