JP4458858B2 - 電磁操作機構の手動開放装置 - Google Patents

Description

この発明は、開閉器等の電磁操作機構に関し、特にこのような電磁操作機構の手動開放装置に関する。

電力送配電系統に用いられる真空スイッチ等の開閉器のための操作装置は、永久磁石を用いた電磁操作方式のものが使用されている。すなわち、コンデンサ等に電気的エネルギーを蓄積し、このエネルギーを放電することにより磁場を発生させ、これによる電磁力により接点の開極、閉極操作を行い、開極、閉極操作後は永久磁石により上記開極、閉極状態を保持するようにするものである。このような電磁操作機構を有する開閉器においては、停電等の電源供給が停止した際には手動操作によって上記接点を開放あるいは投入させる必要が生ずる。

従来のこの種開閉器の手動操作装置は、例えば特開平８−５５５３１号公報（特許文献１参照）に示されるように、ラッチピンとラッチレバーとの係合・引き外し機構を用い、通常は、引き外し用電磁石のトリップコイルを励磁することにより開極動作を行うが、手動操作の場合は、手動軸に手動ハンドルを取り付けて回転させることにより、手動投入レバーを回転させ、開極動作を行う。 しかし、このような機構は特許文献１から明らかなように、部品点数の多い極めて複雑な構成となり、また多くの場合、開閉器を収納したスイッチギヤは複数面を列盤して使用するため、それぞれの開閉器にこれらの機構を装備する必要があった。このため部品点数の増加に伴う製造工程の煩雑化、列盤設置による操作装置の大型化を来たし、製造コスト低減の障害となっていた。

特開平８−５５５３１号公報（図４及び[００２９]〜[００３２]参照）

この発明は上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、開閉器単体の部品点数を削減し、組立作業の容易化を図ると共に、製品の小型化、コスト低減に寄与する電磁操作機構の手動開放装置を提供するものである。またこの発明は、操作ハンドルによる開極操作が簡単かつ確実になり、操作時の安全性も確保することができる手動開放装置を提供するものである。

この発明は、電磁エネルギーにより開閉器の接点の開極、閉極操作を行い、上記開極、閉極操作後は永久磁石により上記開極、閉極状態を保持する電磁操作機構の手動開放装置において、上記開閉器の手動操作時に前記電磁操作機構の操作ロッドと連結する連結体と、一端が上記連結体と移動可能に結合し、その移動によりバネを蓄勢する蓄勢軸と、上記蓄勢軸の他端に上記蓄勢軸が所定範囲内で移動可能に結合し、ハンドルにより回転駆動される回転軸とを備えたものである。

この発明は上記のように構成することにより、部品点数の削減を通じ、組立作業が容易となり、製品の小型化が実現できることと併せて、製造コストの大幅低減が図れる効果を有する。またこの発明は、操作ハンドルによる開極操作が簡単かつ確実になり、操作時の安全性も確保することができる効果を有する。

実施の形態１．
図１(a)(b)(c)はこの発明の実施の形態１における電磁操作機構の手動開放装置の構成を示す正面図であり、図１(a)は開閉器の閉極状態を示す断面図、図１(b)はバネ蓄勢状態を示す断面図、図１(c)は開閉器の開極状態を示す断面図である。
図中、１０は真空スイッチ等の開閉器であり、真空バルブ部１１内に固定接触子１２と、主軸１４により軸方向に移動可能に支持されている可動接触子１３とからなっている。上記主軸１４の他端には鍔部１５を介して可動接触子１３に必要な接圧を与える接圧バネ１６が取り付けられている。

２０は開閉器の電磁操作機構部であり、操作ロッド２１により絶縁ロッド２７を介して上記開閉器１０の主軸１４と連結されている。この電磁操作機構部２０は磁性鋼板を上下、左右に積層したヨーク２２と、上記上下ヨークに取り付けられた永久磁石２３と、上記操作ロッド２１が貫通するように取り付けられた第１、第２のコイル２４、２５と、上記操作ロッド２１に一体に取り付けられ、上記ヨーク内を所定のストロークだけ移動可能に構成されている可動子２６とからなっている。

３０は手動操作機構部であり、停電等の電源供給の停止時のみ使用されるものである。
図２は手動操作機構部３０の詳細構造を説明するための図で、図２(a)は手動操作機構部３０の平面断面図、図２(b)は図２(a)のＡ−Ａ線断面図を示す。図中、３１は円筒状の収納ケースで、その一方端部（図の右側）にはリング状の孔を有する底板３２をネジ３２ａで結合している。また他方端部（図の左側）には、鍔部３３aと長孔３３ｂとを有する回転軸３３が嵌合され、上記鍔部３３aを上板３４で覆い、ネジ３５で固定している。

一方、収納ケース３１の内部には２種類のバネ、すなわちコイルバネ３７と皿バネ３８により付勢されるバネ蓄勢軸３６が収納されている。このバネ蓄勢軸３６の一端（図の左側）には上記回転軸３３を遊嵌する孔部３６ｂを設け、上記回転軸３３に設けられた長孔３３ｂを貫通するピン３９により長孔３３ｂの長さの範囲で互いに移動可能に結合されている。また、上記バネ蓄勢軸３６の他端（図の右側）には、上記底板３２のリング状の孔を移動可能に貫通する円筒部３６cを有し、この円筒部３６cの外周の上記コイルバネ３７と皿バネ３８との間にワッシャ４０が挿入されている。従って、コイルバネ３７はバネ蓄勢軸３６のバネ押さえ３６dとワッシャ４０との間に圧縮可能に挿入され、また皿バネ３８は上記ワッシャ４０と底板３２との間に圧縮可能に挿入されている。

また、上記円筒部３６cの内周にはネジが切られており、これに外周にネジが切られた連結棒４１がねじ込まれるようになっている。なお、回転軸３３の他端にはハンドル４２がネジ４３により固定され、ハンドルによる回転軸３３の回転が可能になっている。また、手動操作機構部３０の使用時は、開閉器１０及び電磁操作機構部２０等が収納された盤のフェースプレート５０に設けられた孔（図示せず）を介して上記円筒部３６c及び連結棒４１の一部を外部から挿入し、連結棒４１の内周に電磁操作機構部２０の操作ロッド２１をネジ込んで固定するようになされる。

次に、上述した電磁操作機構の手動開放装置の動作説明を行う。先ず、電源供給が正常に行われている時の電磁操作機構部２０による開閉器１０の開閉動作について説明する。このときには、上記手動操作機構部３０は盤のフェースプレート５０から取り外されているか、あるいは電磁操作機構部２０の操作ロッド２１と結合されていない状態である。
図１(a)は前述したように、開閉器接点が閉成状態にあり、可動子２６はヨーク２２の右側に保持されていて、第１、第２のコイル２４、２５は励磁されていない。この状態では永久磁石２３からの磁束がヨーク２２を通じて形成する左右二つの磁気回路のうち磁気抵抗の低い右側磁気回路の磁束により、可動子２６をヨーク２２の右側に保持する磁気吸引力が働いている。

次に、図示していないコンデンサに蓄積されているエネルギーを放電し第１コイル２４を励磁すると、これによる磁束により可動子２６は図の左側に引っ張られ、図１(c)のように開閉器接点が開放状態となる。この状態では、第１、第２のコイル２４、２５の励磁を解いても、永久磁石２３による磁気吸引力が働き、可動子２６はヨーク２２の左側に保持される。開閉器接点を再び閉成するには、第２のコイル２５を励磁することにより、同様の原理で可動子２６を右側に引っ張ればよい。

次に、停電等の原因で電源供給が停止され、開閉器の接点を手動で引き外す必要が生じた場合の手動操作装置３０の操作について説明する。先ず、手動操作装置３０の円筒部３６ｃ及び連結棒４１の一部を盤のフェースプレート５０に設けられた孔を介して外部から挿入し、連結棒４１の内周に電磁操作機構部２０の操作ロッド２１をネジ込んで固定すると共にハンドル４２を回転軸３３に取り付ける。この状態を図１(a)に示している。

続いて、ハンドル４２を時計方向に回転すると、回転軸３３とバネ蓄勢軸３６はピン３９により連結されているため、バネ蓄勢軸３６も時計方向に回転する。このとき、バネ蓄勢軸３６の円筒部３６cは連結棒４１のネジ部に入っていくため、バネ蓄勢軸３６は図の右方向に移動する。それと同時にバネ蓄勢軸３６によってコイルバネ３７及び皿バネ３８が圧縮され、図１(b)のバネ蓄勢状態になる。この状態で更にハンドルを回転していくと、コイルバネ３７及び皿バネ３８の圧縮による反発力が、先に説明した電磁操作機構部２０が閉極状態を保持しようとする永久磁石の力以上になり、その状態で、上記バネの開放力によりバネ蓄勢軸３６が図の左方向に移動する。

この状態を図１(c)に示しており、バネ蓄勢軸３６と結合している操作ロッド２１及び可動接触子１３が共に移動して開閉器が開放状態となる。このとき電磁操作機構部２０内の可動子２６も左方向に移動し、この状態で永久磁石２３の磁束により開極状態を保持するように作用するものである。上記バネの開放力はコイルバネ３７及び皿バネ３８の共働作用により行われるが、コイルバネ３７は、可動子２６とヨーク２２との衝突によりバネ蓄勢軸３６に伝達される衝撃力による反発力を吸収し、速やかに開放状態に安定するように作用するものである。

なお、引き外し操作の途中ではコイルバネ３７の両端に生じる力が蓄勢軸３６とフェースプレート５０の間に加わっているが、回転軸３３にはこの力が加わっていない。このため、操作者が引き外し操作中にハンドル４２から誤って手を放してもハンドルが逆回転することはない。また、引き外し動作（電磁操作機構の投入位置からの解離）時において蓄勢軸３６は図１において左方向に移動するが、回転軸３３の鍔部３３ａは上板３４で固定されているため、軸方向には移動しない。このため、引き外し操作中あるいは引き外し動作時においても操作者はコイルバネ３７に蓄勢されるエネルギーに起因する危害を受けることがなく、操作者の安全性が確保される。

以上の説明したように、この発明の実施の形態１によれば、開閉器単体の部品点数を削減し、組立作業の容易化を図ることができ、製品の小型化、コスト低減を図ることができる効果を有する。また、操作ハンドルによる開極操作が簡単かつ確実になり、操作時の安全性も確保することができる。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示し、三相配置の場合における電磁操作機構の手動操作装置の構成を示す平面図である。
図において、フェースプレート５０内に並置された三相開閉器１０a、１０b、１０cは、接圧バネ１６a、１６b、１６c、絶縁ロッド２７a、２７b、２７c、電磁操作機構部２０（各相別々に存在）を介して操作ロッド２１a、２１b、２１cに連結されており、中央の操作ロッド２１aに前述した手動操作機構３０の連結棒４１がネジ結合されている。この操作ロッド２１aと他相の操作ロッド２１b、２１cとは連結フレーム４５を介して一体に結合されている。４６a、４６b、４６cはこの連結フレーム４５を操作ロッド２１a、２１b、２１cに結合する締結手段である。

このように構成することにより、手動操作機構３０による引き外し操作により、上記連結棒４１が図の左方向に移動すると同時に連結フレーム４５により連結されている他相の操作ロッド２１b、２１cも左方向へ移動するため、三相同時に開極動作を行うことができるものである。一台の手動操作機構により一時に三相の開極操作を行うことができるため、各相それぞれに手動操作機構を設ける必要がなくなり、製品の小型化、コスト低減に一層寄与するものである。

実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示し、三相配置の場合における電磁操作機構の手動操作装置の他の構成を示す平面図である。
図において、図３と異なるところは、操作ロッド２１a、２１b、２１cを連結棒４７a、４７b、４７cを介してフェースプレート５０の外部へ導出し、正常時は各相独立して制御すると共に、停電等による手動引き外し時には外部から手動操作機構３０を装着して引き外すようにした点である。すなわち手動引き外し時には、中央の連結棒４７aに手動操作機構３０の連結棒４１がネジ４６ａにより結合され、この連結棒４７aと他相の連結棒４７ｂ、４７ｃとを連結フレーム４５を介して締結手段４６a、４６b、４６cで一体に結合する。この際、手動操作機構３０にはフェースプレート５０との間隔を確保するために、上記連結フレーム４５を貫通する貫通孔４８ａを有するスペーサ４８を設けている。

また、上記スペース４８がないと、ハンドルを回転させた場合、ハンドル自身が右方向に移動してしまうため、ハンドルの一端をフェースプレート５０と接触させることによりハンドルを固定し、図３の場合と同様にハンドル自身は左右方向に移動せず、蓄勢軸３６のみを右方向に移動させるようにしている。
このように構成することにより、停電等による手動引き外し時にはフェースプレート５０の外部側からのみ手動操作機構３０を装着することができ、手動操作機構の設置が簡単になって迅速な操作を可能とする付加的効果を有する。

この発明の実施の形態１における電磁操作機構の手動操作装置の全体構成を示す正面図である。 手動操作機構部３０の詳細構造を説明する断面図である。 この発明の実施の形態２における電磁操作機構の手動操作装置の全体構成を示す正面図である。 この発明の実施の形態３における電磁操作機構の手動操作装置の全体構成を示す正面図である。

符号の説明

１０ 開閉器、２０ 電磁操作機構、３０ 手動操作機構、
１１ 真空バルブ １２ 固定接触子 １３ 可動接触子、
２１ 操作ロッド、２２ ヨーク ２３ 永久磁石
３３ 回転軸、３３b 長孔部、
３６ 蓄勢軸、３６c 円筒部、 ３７ コイルバネ、
３８ 皿バネ、３９ ピン、４１ 連結体、
４２ ハンドル、４５ 連結フレーム、４８ スペーサ。

Claims (8)

1. 電磁エネルギーにより開閉器の接点の開極、閉極操作を行い、上記開極、閉極操作後は永久磁石により上記開極、閉極状態を保持する電磁操作機構の手動開放装置であって、上記開閉器の手動操作時に前記電磁操作機構の操作ロッドと連結する連結体と、一端部に盤壁を貫通して上記連結体にネジ結合される円筒部を備え、その移動によりバネを蓄勢する蓄勢軸と、上記蓄勢軸の他端に上記蓄勢軸が所定範囲内で移動可能に結合し、ハンドルにより回転駆動される回転軸とを備え、ハンドルの時計方向への回転により上記円筒部が上記バネを蓄勢するように移動することを特徴とする電磁操作機構の手動開放装置。
2. 上記蓄勢軸により蓄勢されるバネは上記蓄勢軸の外周部に装架されたコイルバネと皿バネの少なくとも２種類のバネにより構成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁操作機構の手動開放装置。
3. 上記蓄勢軸の他端部には上記回転軸を嵌入する孔部を有すると共に、上記回転軸に軸方向に延びる長孔を貫通させ、この長孔を通して上記蓄勢軸の孔部にピンを立てることにより、上記蓄勢軸と回転軸相互間が上記長孔の範囲内で移動可能に結合されることを特徴とする請求項１に記載の電磁操作機構の手動開放装置。
4. 上記ハンドルの回転駆動により蓄勢された上記バネの反発力が上記電磁操作機構の永久磁石による保持力を超えると開閉器の開極、閉極操作が行われることを特徴とする請求項１に記載の電磁操作機構の手動開放装置。
5. 上記開閉器は三相配置され、上記連結体と上記操作ロッドとの連結部分に、上記三相配置された各開閉器の操作ロッドを同時操作する連結フレームを設けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁操作機構の手動開放装置。
6. コンデンサの蓄積エネルギーを放電することにより開閉器の開極、閉極操作を行うと共に、開極、閉極状態を永久磁石により保持する電磁操作機構を備えた開閉器において、ハンドルの回転により軸方向に移動して、上記永久磁石の保持力に打ち勝つに十分なバネ反発力を与える蓄勢軸と、上記蓄勢軸にハンドルの回転駆動力を伝達すると共に、上記蓄勢軸が軸方向に所定範囲で移動可能になるように結合する回転軸と、上記蓄勢軸と回転軸を前記電磁操作機構との結合状態を維持して収容する外部ケースとを備え、上記回転軸と蓄勢軸との結合はハンドルの回転駆動によるバネ蓄勢時に互いに離間位置を採り、上記バネの反発力が上記永久磁石の保持力に打ち勝った時に互いに接近位置を採るようになされたことを特徴とする電磁操作機構の手動開放装置。
7. 上記回転軸と蓄勢軸との結合は、上記蓄勢軸に上記回転軸を嵌入する孔部を有し、上記回転軸に軸方向に延びる長孔を貫通させ、この長孔を通して上記蓄勢軸の孔部にピン結合することにより、上記蓄勢軸と回転軸相互間が上記長孔の範囲内で移動可能に連結されることを特徴とする請求項６に記載の開閉器の手動操作装置。
8. 上記蓄勢軸の外部には、上記ハンドルの回転駆動によって蓄勢され上記永久磁石の保持力に打ち勝つに十分なバネ荷重を有する皿バネと、上記蓄勢軸の衝撃による反発力を吸収するコイルバネとを有することを特徴とする請求項６に記載の電磁操作機構の手動開放装置。
   

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