JP4515664B2 - 電力用開閉装置の操作装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力用開閉装置の操作装置に関し、特にその遮断器もしくは断路器を構成する真空バルブの操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は例えば特開２０００−２６８６８３号公報に記載された従来の電力用開閉装置の操作装置を示す模式断面図であり、図１２の（ａ）は真空バルブの投入状態を示し、図１２の（ｂ）は真空バルブの開放状態を示している。図１３は図１２に示される従来の電力用開閉装置の操作装置の開放動作説明図、図１４は図１２に示される従来の電力用開閉装置の操作装置の投入動作説明図である。
【０００３】
図１２において、操作装置１は、可動接触子２ａと固定接触子２ｂとが真空容器２ｃ内に接離可能に配設されて構成された真空バルブ２、例えば真空遮断器を操作するものであり、操作ロッド３が可動接触子２ａに固着され、可動接触子２ａを固定接触子２ｂに対して接離させる方向（図中の上下方向）に移動可能に保持されている。
【０００４】
可動部材４は、断面ハット型に形成され、操作ロッド３に相対移動可能に接続され、かつ、断面カップ型の固定部材５に図中上下方向に移動可能に保持されている。第１の弾性部材６は操作ロッド３と可動部材４との間に介装され、可動部材４に対して稼動接触子２ａを固定接触子２ｂに押し付ける方向に、操作ロッド３を付勢している。可動部材４を固定部材５に対して吸引駆動するための円盤状の永久磁石７が固定されている。この永久磁石７は、軸方向の対向する端面にそいれぞれＮ極、Ｓ極が着磁されたものである。
【０００５】
ここで、可動接触子２ａが固定接触子２ｂに当接して真空バルブ２が投入している状態では、図１２の（ａ）に示されるように、固定部材５に対して、可動接触子２ａを固定接触子２ｂに押し付ける方向に永久磁石７のＮＳ二極の磁路の往来８ａ、８ｂで吸引する投入側磁気回路８が形成されている。一方、可動接触子２ａが固定接触子２ｂから離れて真空バルブ２が開放している状態では、図１２の（ｂ）に示されるように、固定部材５に対して、可動接触子２ａを固定接触子２ｂから離す方向に永久磁石７のＮＳ二極のうちいずれか一極側９ａで吸引する開放側磁気回路９が形成されている。
【０００６】
また、操作電磁石巻線１０が可動部材４に固定され、可動部材４と操作電磁石巻線１０とにより構成される操作電磁石が、投入側磁気回路８および開放側磁気回路９の磁束を増減するようになっている。さらに、可動部材４を固定部材５に対して可動接触子２ａを固定接触子２ｂから離す方向に付勢するために、第２の弾性部材１１が配設されている。
【０００７】
つぎに、このように構成された従来の操作装置１による真空バルブ２の開放動作について図１３を参照しつつ説明する。
真空バルブ２が投入状態にあるときに、操作電磁石巻線１０に電流を流し、図１３の（ａ）に点線で示されるように、投入側磁気回路８を流れる永久磁石７の磁束に反発させる磁束を発生させる。これにより、投入側磁気回路８を流れる永久磁石７の磁束が操作電磁石巻線１０により発生された磁束により相殺され、永久磁石７の磁力が減少する。そこで、第１および第２の弾性部材６、１１が可動部材４を固定部材５に対して可動接触子２ａを固定接触子２ｂから切り離す方向に付勢し、可動部材４が図１３の(a)中下方向に移動する。この可動部材４が固定部材５の下部側に到達すると、図１３の（ｂ）に示されるように、開放側磁気回路９が形成され、開放側磁気回路９を流れる永久磁石７の磁束に操作電磁石巻線１０により発生された磁束が加わる。これにより、可動部材４を磁気吸引した状態となり、可動接触子２ａが固定接触子２ｂから切り離された開放状態となる。
【０００８】
ついで、この従来の操作装置１による真空バルブ２の投入動作について図１４を参照しつつ説明する。
真空バルブ２が開放状態にあるときに、操作電磁石巻線１０に電流を流し、図１４の（ａ）に点線で示されるように、開放側磁気回路９を流れる永久磁石７の磁束に反発させる磁束を発生させる。この時の電磁反発力により、可動部材４を固定部材５に対して可動接触子２ａを固定接触子２ｂに押し付ける方向に付勢し、可動部材４が図１４の（ｂ）に示される位置に到達すると、投入側磁気回路８が形成され、投入側磁気回路８を流れる永久磁石７の磁束に操作電磁石巻線１０により発生された磁束が加わる。これにより、第１および第２の弾性部材６、１１の力に抗して可動部材４を磁気吸引した状態となり、可動接触子２ａが固定接触子２ｂに当接された投入状態となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の操作装置は、以上のように構成されているので、投入・遮断操作の際に、操作電磁石巻線１０により発生される磁界が永久磁石７にとって反磁界となる状態が生じてしまい、永久磁石７の減磁をもたらし、開閉動作の信頼性が低下してしまうという課題があった。
また、投入用および遮断用の操作電磁石巻線を備え、投入・遮断操作の際に、各操作電磁石巻線による磁束が永久磁石の内部を磁束を増やす方向に流れるように各操作電磁石巻線を配置し、永久磁石の減磁をなくすようにする改善策が、特開２０００−２６８６８３号公報に提案されている。しかしながら、投入用および遮断用の操作電磁石巻線が必要となり、部品点数が増加してしまうという課題があった。
【００１０】
この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、１つのコイルによる磁束が永久磁石の内部を流れないように投入側および開放側磁気回路を構成し、永久磁石の減磁をなくし、開閉動作の信頼性を高めるとともに、部品点数を削減できる電力用開閉装置の操作装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力用開閉装置の操作装置は、真空容器内に接離可能に設けられた可動接触子と固定接触子とを有する真空バルブを備えた電力用開閉装置の操作装置であって、
上記可動接触子に固定された絶縁ロッドと、
上記絶縁ロッドに相対的に接続され、上記可動接触子を上記固定接触子に対して接離させる駆動力を発生する電磁操作部と、
上記絶縁ロッドと上記電磁操作部との間に介装されて上記可動接触子を上記固定接触子に押し付ける方向に付勢する弾性部材とを備え、
上記電磁操作部が、
一対の側辺が基部の両端部から一側に延設され、中央辺が該基部の中央部から一側に延設され、かつ、貫通穴が該基部および該中央辺の中心に穿設されたＥ字状に成形され、該側辺および中央辺を上記絶縁ロッド側に向けて配設された第１固定鉄心と、
一対の側辺が基部の両端部から一側に延設され、中央辺が該基部の中央部から一側に延設され、かつ、貫通穴が該基部および該中央辺の中心に穿設されたＥ字状に成形され、該中央辺を上記第１固定鉄心の中央辺に突き合わせて該第１固定鉄心に直交するように配設された第２固定鉄心と、
上記第１および第２固定鉄心の基部および側辺により形成された空間内に、上記中央辺を囲繞するように配設されたコイルと、
上記第１および第２固定鉄心の貫通穴に挿通されて軸方向に移動可能に配設され、一端側が上記弾性部材を介して上記絶縁ロッドに接続された可動軸と、
上記第１固定鉄心の基部両端面からそれぞれ外側に延出し、その後上記側辺と平行に延びるＪ状に形成された一対の第１磁路形成部と、
上記第２固定鉄心の基部両端面からそれぞれ外側に延出し、その後上記側辺と平行に延びるＪ状に形成された一対の第２磁路形成部と、
上記第１固定鉄心の一対の側辺、上記一対の第１磁路形成部および上記第２固定鉄心の基部に相対するように上記可動軸に固着された第１可動鉄心と、
上記第２固定鉄心の一対の側辺、上記一対の第２磁路形成部および上記第１固定鉄心の基部に相対するように上記可動軸に固着された第２可動鉄心と、
上記各第１磁路形成部の上記側辺と平行な部位に配設され、かつ、上記可動軸の軸方向の一方向に着磁され、上記可動接触子が上記固定接触子から切り離された上記真空バルブの開放状態で、上記第１および第２固定鉄心に対して上記第１可動鉄心を該可動接触子を該固定接触子から切り離される方向に磁気吸引する開放側磁気回路を構成する一対の第１永久磁石と、
上記各第２磁路形成部の上記側辺と平行な部位に配設され、かつ、上記可動軸の軸方向の他方向に着磁され、上記可動接触子が上記固定接触子に当接した上記真空バルブの投入状態で、上記第１および第２固定鉄心に対して上記第２可動鉄心を該可動接触子を該固定接触子に当接させる方向に磁気吸引する投入側磁気回路を構成する一対の第２永久磁石とを有し、
上記真空バルブの投入動作時には、上記開放側磁気回路の上記第１および第２固定鉄心の中央辺を流れる磁束を減少させるように上記コイルに通電し、上記真空バルブの開放動作時には、上記投入側磁気回路の上記第１および第２固定鉄心の中央辺を流れる磁束を減少させるように上記コイルに通電するように構成されているものである。
【００１２】
また、３相分の上記絶縁ロッドが並列に配設され、上記可動軸がリンク機構を介して３相分の上記絶縁ロッドに連結され、３相分の上記真空バルブが１つの上記電磁操作部により投入・開放制御されるように構成されているものである。
【００１３】
また、３相分の上記絶縁ロッドが並列に配設され、３相分の上記電磁操作部が、それぞれ、上記可動軸、上記弾性部材および上記絶縁ロッドを直線的に配置して並列に配設されているものである。
【００１４】
また、隣り合う上記電磁操作部が上記可動軸の軸方向にオフセットされて段違いに配設されているものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置の全体構成を示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の要部を示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の固定鉄心の組立状態を示す斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の可動鉄心の組立状態を示す斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の要部を示す分解斜視図である。図６はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の開放状態を模式的に示す断面図であり、図２のＶＩ−ＶＩ矢視断面に相当する。図７はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の投入状態を模式的に示す断面図であり、図２のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面に相当する。図８はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の投入動作を説明する図、図９はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の開放動作を説明する図である。なお、図１において、右半分が投入状態を示し、左半分が開放状態を示している。
【００１６】
図１において、真空バルブ２は、真空容器２ｃ内に可動接触子２ａと固定接触子２ｂとを接離可能に配設して構成され、例えば真空遮断器として機能する。そして、３つの真空バルブ２が、可動接触子２ａと固定接触子２ｂとの接離方向を平行として並列に配設されている。
【００１７】
この開閉装置１００は、１つの電磁操作部３０と、各可動接触子２ａに固定された３相分の絶縁ロッド２０と、電磁操作部３０と３相分の絶縁ロッド２０とを連結するリンク機構２１と、各絶縁ロッド２０とリンク機構２１との間に介装された弾性部材としてのワイプバネ２２とから構成されている。この絶縁ロッド２０は、セラミックなどの電気絶縁材料で作製され、真空バルブ２と電磁操作部３０との間を電気的に絶縁するとともに、電磁操作部３０の駆動力を真空バルブ２に伝達する機能を有している。
これにより、３相分の真空バルブ２が１つの電磁操作部３０により同時駆動されるようになっている。
【００１８】
ついで、電磁操作部３０の構成について図２乃至図５を参照しつつ説明する。
電磁操作部３０は、第１および第２固定子鉄心３１、３２と、１つのコイル３３と、可動軸３４、可動軸３４に所定間隙を持って平行に固着された第１および第２可動鉄心３５、３６と、第１固定鉄心３１に装着された一対の第１永久磁石３７と、第２固定鉄心３２に装着された一対の第１永久磁石３８とから構成されている。
【００１９】
第１および第２固定鉄心３１、３２は、それぞれＥ状に成形された薄板を多数枚積層して作製されたＥ型鉄心である。つまり、第１固定鉄心３１は、基部３１ａと、基部３１ａの両端から一側に延出する一対の側辺３１ｂと、基部３１ａの中央部から一側に延出する中央辺３１ｃとから構成されている。そして、貫通穴３１ｄが、基部３１ａの中央に、基部３１ａと中央辺３１ｃとを貫通するように形成されている。同様に、第２固定鉄心３２は、基部３２ａと、基部３２ａの両端から一側に延出する一対の側辺３２ｂと、基部３２ａの中央部から一側に延出する中央辺３２ｃとから構成されている。そして、貫通穴３２ｄが、基部３２ａの中央に、基部３２ａと中央辺３２ｃとを貫通するように形成されている。
そして、第１および第２固定鉄心３１、３２は、第１固定鉄心３１の側辺３１ａおよび中央辺３１ｂを絶縁ロッド２０側に向けて、第２固定鉄心３２の側辺３２ａおよび中央辺３２ｂを反絶縁ロッド２０側に向けて、基部３１ａ、３２ａを直交させ、かつ、中央辺３１ｃ、３２ｃを当接させて配設されている。この時、貫通穴３１ｄ、３２ｄが同軸に直列に配列し、１つの貫通穴を形成している。また、一対の側辺３１ｂの先端面と基部３２ａの背面とが、貫通穴３１ｄ、３２ｄの穴中心と直交する同一平面上に位置し、一対の側辺３２ｂの先端面と基部３１ａの背面とが、貫通穴３１ｄ、３２ｄの穴中心と直交する同一平面上に位置している。
【００２０】
Ｊ状に形成された一対の第１磁路形成部３９が、第１固定鉄心３１の両端部に一体に形成されている。つまり、一対の第１磁路形成部３９は、第１固定鉄心３１の基部３１ａの両端面からそれぞれ外側に延出し、その後各側辺３１ｂと平行に延びるように第１固定鉄心３１に一体に形成されている。この第１磁路形成部３９の先端面は一対の側辺３１ｂの先端面と同一面位置となっている。そして、絶縁スペーサ４１が第１磁路形成部３９と側辺３１ｂとの間に充填されている。さらに、第１永久磁石３７が各第１磁路形成部３９の側辺３１ｂに平行な部位に配設されている。
同様に、Ｊ状に形成された一対の第２磁路形成部４０が、第２固定鉄心３２の両端部に一体に形成されている。つまり、一対の第２磁路形成部４０は、第２固定鉄心３２の基部３２ａの両端面からそれぞれ外側に延出し、その後各側辺３２ｂと平行に延びるように第２固定鉄心３２に一体に形成されている。この第２磁路形成部４０の先端面は一対の側辺３２ｂの先端面と同一面位置となっている。そして、絶縁スペーサ４１が第２磁路形成部４０と側辺３２ｂとの間に充填されている。さらに、第２永久磁石３８が各第２磁路形成部４０の側辺３２ｂに平行な部位に配設されている。
【００２１】
コイル３３は、導線を環状に所定回巻回して構成され、基部３１ａ、３２ａおよび４つの側辺３１ｂ、３２ｂで囲まれた空間内に、中央辺３１ｃ、３２ｃを囲繞するように配設されている。
可動軸３４は、貫通穴３１ｄ、３２ｄに挿通されて、軸方向に移動可能に配設されている。そして、リンク機構２１が可動軸３４の一端に固着されている。第１および第２可動鉄心３５、３６は、それぞれ細長の平板状に形成され、可動軸３４に可動軸３４の軸心に直交するように、かつ、互いに直交するように固着されている。そして、可動軸３４は、第１可動鉄心３５が第１磁路形成部３９の先端面、側辺３１ｂの先端面および基部３２ａの背面と相対し、第２可動鉄心３６が第２磁路形成部４０の先端面、側辺３２ｂの先端面および基部３１ａの背面と相対するように第１および第２固定鉄心３１、３２に装着されている。
【００２２】
ここで、第１および第２固定鉄心３１、３２、可動軸３４および第１および第２可動鉄心３５、３６は強磁性材料で作製されている。また、一対の第１永久磁石３７の磁化方向Ａは可動軸３４の軸方向の投入方向に一致し、一対の第２永久磁石３８の磁化方向Ｂは可動軸３４の軸方向の開放方向に一致している。つまり、永久磁石３７、３８は、磁化方向Ａ、Ｂが互いに逆向きとなるように配設されている。
【００２３】
このように構成された電磁操作部３０は、可動軸３４の一端がリンク機構２１に連結され、各絶縁ロッド２０がワイプバネ２８を介してリンク機構２１に連結されて、各真空バルブ２に接続されている。
【００２４】
ここで、可動接触子２ａが固定接触子２ｂから離れて真空バルブ２が開放している状態（図１の左半分の真空バルブ２）では、図６に点線で示されるように、可動軸３４が下方に移動し、第１可動鉄心３５が第１固定鉄心３１の一対の側辺３１ｂの先端面および一対の第１磁路形成部３９の先端面に近接する位置（開放位置）に位置している。この時、第１永久磁石３７による開放側磁気回路２８が形成され、磁束が図６に矢印で示されるように開放側磁気回路２８に流れ、第１可動鉄心３５が第１および第２固定鉄心３１、３２に磁気吸引されて開放位置に保持され、可動接触子２ａが固定接触子２ｂから離反した状態が確保される。
【００２５】
一方、可動接触子２ａが固定接触子２ｂに当接して真空バルブ２が投入している状態（図１の右半分の真空バルブ２）では、図７に点線で示されるように、可動軸３４が上方に移動し、第２可動鉄心３６が第２固定鉄心３２の一対の側辺３２ｂの先端面および一対の第２磁路形成部４０の先端面に近接する位置（投入位置）に位置している。この時、第２永久磁石３８による投入側磁気回路２９が形成され、磁束が図７に矢印で示されるように投入側磁気回路２９に流れ、第２可動鉄心３６が第１および第２固定鉄心３１、３２に磁気吸引されて投入位置に保持される。そこで、ワイプバネ２２の蓄勢力が絶縁ロッド２０を介して可動接触子２ａに加わり、可動接触子２ａと固定接触子２ｂとの接触圧が確保される。
【００２６】
つぎに、このように構成された操作装置１００による真空バルブ２の投入動作について図８を参照しつつ説明する。
真空バルブ２が開放状態にあるときに、コイル３３に図８に示される方向に通電する。これにより、図８の（ａ）に示されるように中央辺３１ｃ、３２ｃ、基部３２ａ、第１可動鉄心３５、側辺３１ｂおよび基部３１ａで構成されるコイル３３を１周する磁気回路４３ａと、図８の（ｂ）に示されるように中央辺３１ｃ、３２ｃ、基部３２ａ、側辺３２ｂおよび第２可動鉄心３６で構成されるコイル３３を１周する磁気回路４３ｂとが形成される。
そして、磁気回路４３ａに流れる磁束が、開放側磁気回路２８の中央辺３１ｃ、３２ｃを流れる永久磁石３７による磁束を減少させるように作用し、第１可動鉄心３５と第２固定鉄心３２の基部３２ａとの間の磁気吸引力が弱められる。一方、磁束が磁気回路４３ｂに流れ、第２可動鉄心３６と第１固定鉄心３１の基部３１ａとの間に磁気吸引力が発生する。
【００２７】
そして、コイル３３への通電を続けることにより、第２可動鉄心３６と第１固定鉄心３１の基部３１ａとの間の磁気吸引力が第１可動鉄心３５と第２固定鉄心３２の基部３２ａとの間の磁気吸引力より大きくなり、可動軸３４が図８の（ａ）（ｂ）中上方に移動する。そして、可動軸３４の移動に連動して可動接触子２ａが固定接触子２ｂへの接近を開始する。ワイプバネ２２は、可動接触子２ａが固定接触子２ｂに接した後、蓄勢される。そして、第２可動鉄心３６が投入位置に到達すると、図７に示されるように、投入側磁気回路２９が形成される。そこで、コイル３３への通電が停止され、第２可動鉄心３６が投入側磁気回路２９により投入位置に保持され、可動接触子２ａが固定接触子２ｂに当接した投入状態となる。また、可動接触子２ａと固定接触子２ｂとの接触圧がワイプバネ２２の蓄勢力により確保される。
【００２８】
ついで、この操作装置１００による真空バルブ２の開放動作について図９を参照しつつ説明する。
真空バルブ２が投入状態にあるときに、コイル３３に図９に示される方向に通電する。これにより、図９の（ａ）に示されるように中央辺３２ｃ、３１ｃ、基部３１ａ、第２可動鉄心３６、側辺３２ｂおよび基部３２ａで構成されるコイル３３を１周する磁気回路４４ａと、図８の（ｂ）に示されるように中央辺３２ｃ、３１ｃ、基部３１ａ、側辺３１ｂ、第１可動鉄心３５およひ基部３２ａで構成されるコイル３３を１周する磁気回路４４ｂとが形成される。
そして、磁気回路４４ａに流れる磁束が、投入側磁気回路２９の中央辺３１ｃ、３２ｃを流れる永久磁石３８による磁束を減少させるように作用し、第２可動鉄心３６と第１固定鉄心３１の基部３１ａとの間の磁気吸引力が弱められる。一方、磁束が磁気回路４４ｂに流れ、第１可動鉄心３５と第２固定鉄心３２の基部３２ａとの間に磁気吸引力が発生する。
【００２９】
そして、コイル３３への通電を続けることにより、第１可動鉄心３５と第２固定鉄心３２の基部３２ａとの間の磁気吸引力およびワイプバネ２２の蓄勢力が第２可動鉄心３６と第１固定鉄心３１の基部３１ａとの間の磁気吸引力より大きくなり、可動軸３４が図９の（ａ）（ｂ）中下方に移動する。そして、ワイプバネ２２の蓄勢力が放勢されると、可動軸３４の移動に連動して可動接触子２ａが固定接触子２ｂからの離反を開始する。この第１可動鉄心３５が開放位置に到達すると、図６に示されるように、開放側磁気回路２８が形成される。そこで、コイル３３への通電が停止され、第１可動鉄心３５が開放側磁気回路２８により開放位置に保持され、可動接触子２ａが固定接触子２ｂから切り離された開放状態となる。
【００３０】
このように、この実施の形態１によれば、投入・開放（遮断）操作の際に、コイル３３により形成される磁気回路４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂに流れる磁束が永久磁石３７、３８を通らないので、永久磁石３７、３８の減磁がなく、開閉動作の信頼性が向上される。
また、投入・開放用のコイルが１つのコイル３３で構成され、かつ、開放用磁気回路２８と投入用磁気回路２９とが異なっているので、部品点数が削減され、コイル電流の立ち上がりが高速となり、簡素な構成で高速な開閉動作を実現できる。
また、リンク機構２１が可動軸３４の一端に連結され、３相分の絶縁ロッド２０がリンク機構２１を介して可動軸３４に連結されているので、３相電力の電力用開閉装置を１つの電磁操作部３０で同時開閉動作でき、操作装置の低コスト化が図られるとともに、相間のばらつきがなく、遮断性能の信頼性を向上させることができる。
【００３１】
ここで、第２可動鉄心３６を投入方向に付勢する投入バネを配設するようにしてもよい。これにより、投入動作時に、第２可動鉄心３６と第１固定鉄心３１の基部３１ａとの間の磁気吸引力と投入バネの蓄勢力とが第１可動鉄心３５と第２固定鉄心３２の基部３２ａとの間の磁気吸引力より大きくなった時点で可動接触子２ａの固定接触子２ｂへの近接が開始され、高速な投入動作が実現される。
【００３２】
なお、上記実施の形態１では、永久磁石３７の磁化方向Ａが可動軸３４の軸方向の投入方向に一致し、永久磁石３８の磁化方向Ｂが可動軸３４の軸方向の開放方向に一致するようにするものとしているが、永久磁石３７の磁化方向が可動軸３４の軸方向の開放方向に一致し、永久磁石３８の磁化方向が可動軸３４の軸方向の投入方向に一致するようにしてもよい。この場合、投入および開放時のコイル３３への通電電流の向きを上記実施の形態１と逆にすればよい。
【００３３】
実施の形態２．
図１０はこの発明の実施の形態２に係る電力用開閉装置の操作装置の全体構成を示す断面図である。
図１０において、開閉装置１０１は、３相分の真空バルブ２が並列に配設され、３相分の絶縁ロッド２０が各真空バルブ２の可動接触子２ａに連結されて並列に配設され、電磁操作部３０が各相の絶縁ロッド２０にワイプバネ２２を介して連結されている。そして、また、絶縁ロッド２０、ワイプバネ２２および可動軸３４が直線的に配置されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３４】
この実施の形態２によれば、各相の真空バルブ２を単独の電磁操作部３０により開閉動作するようにしているので、三相の開閉動作の個別制御が可能となるとともに、位相同期開閉・投入が可能となる。
【００３５】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３に係る電力用開閉装置の操作装置の全体構成を示す断面図である。
図１１において、操作装置１０２は、隣り合う電磁操作部３０が可動軸３４の軸方向にオフセットされて段違いに配列されている。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。
【００３６】
この実施の形態３によれば、各相の真空バルブ２をそれぞれ開閉駆動する電磁操作部３０が段違いに配列されているので、隣り合う可動軸３４間の距離を短くした際に電磁操作部３０同士の干渉がなく、真空バルブ２の相間絶縁距離内に３相分の電磁操作部３０を配置することができ、小型化が図られる。
また、内部の第１および第２可動鉄心３５、３６の面積を大きく採ることができ、電磁力を省電力で発生させることが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されているような効果を奏する。
【００３８】
この発明によれば、真空容器内に接離可能に設けられた可動接触子と固定接触子とを有する真空バルブを備えた電力用開閉装置の操作装置であって、
上記可動接触子に固定された絶縁ロッドと、
上記絶縁ロッドに相対的に接続され、上記可動接触子を上記固定接触子に対して接離させる駆動力を発生する電磁操作部と、
上記絶縁ロッドと上記電磁操作部との間に介装されて上記可動接触子を上記固定接触子に押し付ける方向に付勢する弾性部材とを備え、
上記電磁操作部が、
一対の側辺が基部の両端部から一側に延設され、中央辺が該基部の中央部から一側に延設され、かつ、貫通穴が該基部および該中央辺の中心に穿設されたＥ字状に成形され、該側辺および中央辺を上記絶縁ロッド側に向けて配設された第１固定鉄心と、
一対の側辺が基部の両端部から一側に延設され、中央辺が該基部の中央部から一側に延設され、かつ、貫通穴が該基部および該中央辺の中心に穿設されたＥ字状に成形され、該中央辺を上記第１固定鉄心の中央辺に突き合わせて該第１固定鉄心に直交するように配設された第２固定鉄心と、
上記第１および第２固定鉄心の基部および側辺により形成された空間内に、上記中央辺を囲繞するように配設されたコイルと、
上記第１および第２固定鉄心の貫通穴に挿通されて軸方向に移動可能に配設され、一端側が上記弾性部材を介して上記絶縁ロッドに接続された可動軸と、
上記第１固定鉄心の基部両端面からそれぞれ外側に延出し、その後上記側辺と平行に延びるＪ状に形成された一対の第１磁路形成部と、
上記第２固定鉄心の基部両端面からそれぞれ外側に延出し、その後上記側辺と平行に延びるＪ状に形成された一対の第２磁路形成部と、
上記第１固定鉄心の一対の側辺、上記一対の第１磁路形成部および上記第２固定鉄心の基部に相対するように上記可動軸に固着された第１可動鉄心と、
上記第２固定鉄心の一対の側辺、上記一対の第２磁路形成部および上記第１固定鉄心の基部に相対するように上記可動軸に固着された第２可動鉄心と、
上記各第１磁路形成部の上記側辺と平行な部位に配設され、かつ、上記可動軸の軸方向の一方向に着磁され、上記可動接触子が上記固定接触子から切り離された上記真空バルブの開放状態で、上記第１および第２固定鉄心に対して上記第１可動鉄心を該可動接触子を該固定接触子から切り離される方向に磁気吸引する開放側磁気回路を構成する一対の第１永久磁石と、
上記各第２磁路形成部の上記側辺と平行な部位に配設され、かつ、上記可動軸の軸方向の他方向に着磁され、上記可動接触子が上記固定接触子に当接した上記真空バルブの投入状態で、上記第１および第２固定鉄心に対して上記第２可動鉄心を該可動接触子を該固定接触子に当接させる方向に磁気吸引する投入側磁気回路を構成する一対の第２永久磁石とを有し、
上記真空バルブの投入動作時には、上記開放側磁気回路の上記第１および第２固定鉄心の中央辺を流れる磁束を減少させるように上記コイルに通電し、上記真空バルブの開放動作時には、上記投入側磁気回路の上記第１および第２固定鉄心の中央辺を流れる磁束を減少させるように上記コイルに通電するように構成されているので、１つのコイルで開閉動作を行えるようになり、部品点数が削減され、低価格化が図られ、開放側磁気回路および投入側磁気回路が異なる磁気回路で構成され、コイル電流の立ち上がりが高速となり、高速の開閉動作が可能となるとともに、永久磁石の減磁がなく、信頼性が向上される電力用開閉装置の操作装置が得られる。
【００３９】
また、３相分の上記絶縁ロッドが並列に配設され、上記可動軸がリンク機構を介して３相分の上記絶縁ロッドに連結され、３相分の上記真空バルブが１つの上記電磁操作部により投入・開放制御されるように構成されているので、３相を同時駆動でき、相間のばらつきがなく、遮断性能の信頼性が向上されるとともに、構造の簡素化が図られ、部品点数が削減でき、低価格化が図られる。
【００４０】
また、３相分の上記絶縁ロッドが並列に配設され、３相分の上記電磁操作部が、それぞれ、上記可動軸、上記弾性部材および上記絶縁ロッドを直線的に配置して並列に配設されているので、各相の個別制御が可能となり、位相同期開放・投入が可能となる。
【００４１】
また、隣り合う上記電磁操作部が上記可動軸の軸方向にオフセットされて段違いに配設されているので、小型化が図られると共に、電磁力を省電力で発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の要部を示す斜視図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の固定鉄心の組立状態を示す斜視図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の可動鉄心の組立状態を示す斜視図である。
【図５】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の要部を示す分解斜視図である。
【図６】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の開放状態を模式的に示す断面図である。
【図７】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の投入状態を模式的に示す断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の投入動作を説明する図である。
【図９】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の開放動作を説明する図である。
【図１０】 この発明の実施の形態２に係る電力用開閉装置の操作装置の全体構成を示す断面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態３に係る電力用開閉装置の操作装置の全体構成を示す断面図である。
【図１２】 従来の電力用開閉装置の操作装置を示す模式断面図である。
【図１３】 従来の電力用開閉装置の操作装置の開放動作説明図である。
【図１４】 従来の電力用開閉装置の操作装置の投入動作説明図である。
【符号の説明】
２ 真空バルブ、２ａ 可動接触子、２ｂ 固定接触子、２ｃ 真空容器、２０ 絶縁ロッド、２１ リンク機構、２２ ワイプバネ（弾性部材）、２８ 開放側磁気回路、２９ 投入側磁気回路、３０ 電磁操作部、３１ 第１固定鉄心、３１ａ 基部、３１ｂ 側辺、３１ｃ 中央辺、３１ｄ 貫通穴、３２ 第２固定鉄心、３２ａ 基部、３２ｂ 側辺、３２ｃ 中央辺、３２ｄ 貫通穴、３３ コイル、３４ 可動軸、３５ 第１可動鉄心、３６ 第２可動鉄心、３７ 第１永久磁石、３８ 第２永久磁石、３９ 第１磁路形成部、４０ 第２磁路形成部、１００、１０１、１０２ 開閉装置、Ａ、Ｂ 磁化方向。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力用開閉装置の操作装置に関し、特にその遮断器もしくは断路器を構成する真空バルブの操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は例えば特開２０００−２６８６８３号公報に記載された従来の電力用開閉装置の操作装置を示す模式断面図であり、図１２の（ａ）は真空バルブの投入状態を示し、図１２の（ｂ）は真空バルブの開放状態を示している。図１３は図１２に示される従来の電力用開閉装置の操作装置の開放動作説明図、図１４は図１２に示される従来の電力用開閉装置の操作装置の投入動作説明図である。
【０００３】
図１２において、操作装置１は、可動接触子２ａと固定接触子２ｂとが真空容器２ｃ内に接離可能に配設されて構成された真空バルブ２、例えば真空遮断器を操作するものであり、操作ロッド３が可動接触子２ａに固着され、可動接触子２ａを固定接触子２ｂに対して接離させる方向（図中の上下方向）に移動可能に保持されている。
【０００４】
可動部材４は、断面ハット型に形成され、操作ロッド３に相対移動可能に接続され、かつ、断面カップ型の固定部材５に図中上下方向に移動可能に保持されている。第１の弾性部材６は操作ロッド３と可動部材４との間に介装され、可動部材４に対して稼動接触子２ａを固定接触子２ｂに押し付ける方向に、操作ロッド３を付勢している。可動部材４を固定部材５に対して吸引駆動するための円盤状の永久磁石７が固定されている。この永久磁石７は、軸方向の対向する端面にそいれぞれＮ極、Ｓ極が着磁されたものである。
【０００５】
ここで、可動接触子２ａが固定接触子２ｂに当接して真空バルブ２が投入している状態では、図１２の（ａ）に示されるように、固定部材５に対して、可動接触子２ａを固定接触子２ｂに押し付ける方向に永久磁石７のＮＳ二極の磁路の往来８ａ、８ｂで吸引する投入側磁気回路８が形成されている。一方、可動接触子２ａが固定接触子２ｂから離れて真空バルブ２が開放している状態では、図１２の（ｂ）に示されるように、固定部材５に対して、可動接触子２ａを固定接触子２ｂから離す方向に永久磁石７のＮＳ二極のうちいずれか一極側９ａで吸引する開放側磁気回路９が形成されている。
【０００６】
また、操作電磁石巻線１０が可動部材４に固定され、可動部材４と操作電磁石巻線１０とにより構成される操作電磁石が、投入側磁気回路８および開放側磁気回路９の磁束を増減するようになっている。さらに、可動部材４を固定部材５に対して可動接触子２ａを固定接触子２ｂから離す方向に付勢するために、第２の弾性部材１１が配設されている。
【０００７】
つぎに、このように構成された従来の操作装置１による真空バルブ２の開放動作について図１３を参照しつつ説明する。
真空バルブ２が投入状態にあるときに、操作電磁石巻線１０に電流を流し、図１３の（ａ）に点線で示されるように、投入側磁気回路８を流れる永久磁石７の磁束に反発させる磁束を発生させる。これにより、投入側磁気回路８を流れる永久磁石７の磁束が操作電磁石巻線１０により発生された磁束により相殺され、永久磁石７の磁力が減少する。そこで、第１および第２の弾性部材６、１１が可動部材４を固定部材５に対して可動接触子２ａを固定接触子２ｂから切り離す方向に付勢し、可動部材４が図１３の(a)中下方向に移動する。この可動部材４が固定部材５の下部側に到達すると、図１３の（ｂ）に示されるように、開放側磁気回路９が形成され、開放側磁気回路９を流れる永久磁石７の磁束に操作電磁石巻線１０により発生された磁束が加わる。これにより、可動部材４を磁気吸引した状態となり、可動接触子２ａが固定接触子２ｂから切り離された開放状態となる。
【０００８】
ついで、この従来の操作装置１による真空バルブ２の投入動作について図１４を参照しつつ説明する。
真空バルブ２が開放状態にあるときに、操作電磁石巻線１０に電流を流し、図１４の（ａ）に点線で示されるように、開放側磁気回路９を流れる永久磁石７の磁束に反発させる磁束を発生させる。この時の電磁反発力により、可動部材４を固定部材５に対して可動接触子２ａを固定接触子２ｂに押し付ける方向に付勢し、可動部材４が図１４の（ｂ）に示される位置に到達すると、投入側磁気回路８が形成され、投入側磁気回路８を流れる永久磁石７の磁束に操作電磁石巻線１０により発生された磁束が加わる。これにより、第１および第２の弾性部材６、１１の力に抗して可動部材４を磁気吸引した状態となり、可動接触子２ａが固定接触子２ｂに当接された投入状態となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の操作装置は、以上のように構成されているので、投入・遮断操作の際に、操作電磁石巻線１０により発生される磁界が永久磁石７にとって反磁界となる状態が生じてしまい、永久磁石７の減磁をもたらし、開閉動作の信頼性が低下してしまうという課題があった。
また、投入用および遮断用の操作電磁石巻線を備え、投入・遮断操作の際に、各操作電磁石巻線による磁束が永久磁石の内部を磁束を増やす方向に流れるように各操作電磁石巻線を配置し、永久磁石の減磁をなくすようにする改善策が、特開２０００−２６８６８３号公報に提案されている。しかしながら、投入用および遮断用の操作電磁石巻線が必要となり、部品点数が増加してしまうという課題があった。
【００１０】
この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、１つのコイルによる磁束が永久磁石の内部を流れないように投入側および開放側磁気回路を構成し、永久磁石の減磁をなくし、開閉動作の信頼性を高めるとともに、部品点数を削減できる電力用開閉装置の操作装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力用開閉装置の操作装置は、真空容器内に接離可能に設けられた可動接触子と固定接触子とを有する真空バルブを備えた電力用開閉装置の操作装置であって、
上記可動接触子に固定された絶縁ロッドと、
上記絶縁ロッドに相対的に接続され、上記可動接触子を上記固定接触子に対して接離させる駆動力を発生する電磁操作部と、
上記絶縁ロッドと上記電磁操作部との間に介装されて上記可動接触子を上記固定接触子に押し付ける方向に付勢する弾性部材とを備え、
上記電磁操作部が、
一対の側辺が基部の両端部から一側に延設され、中央辺が該基部の中央部から一側に延設され、かつ、貫通穴が該基部および該中央辺の中心に穿設されたＥ字状に成形され、該側辺および中央辺を上記絶縁ロッド側に向けて配設された第１固定鉄心と、
一対の側辺が基部の両端部から一側に延設され、中央辺が該基部の中央部から一側に延設され、かつ、貫通穴が該基部および該中央辺の中心に穿設されたＥ字状に成形され、該中央辺を上記第１固定鉄心の中央辺に突き合わせて該第１固定鉄心に直交するように配設された第２固定鉄心と、
上記第１および第２固定鉄心の基部および側辺により形成された空間内に、上記中央辺を囲繞するように配設されたコイルと、
上記第１および第２固定鉄心の貫通穴に挿通されて軸方向に移動可能に配設され、一端側が上記弾性部材を介して上記絶縁ロッドに接続された可動軸と、
上記第１固定鉄心の基部両端面からそれぞれ外側に延出し、その後上記側辺と平行に延びるＪ状に形成された一対の第１磁路形成部と、
上記第２固定鉄心の基部両端面からそれぞれ外側に延出し、その後上記側辺と平行に延びるＪ状に形成された一対の第２磁路形成部と、
上記第１固定鉄心の一対の側辺、上記一対の第１磁路形成部および上記第２固定鉄心の基部に相対するように上記可動軸に固着された第１可動鉄心と、
上記第２固定鉄心の一対の側辺、上記一対の第２磁路形成部および上記第１固定鉄心の基部に相対するように上記可動軸に固着された第２可動鉄心と、
上記各第１磁路形成部の上記側辺と平行な部位に配設され、かつ、上記可動軸の軸方向の一方向に着磁され、上記可動接触子が上記固定接触子から切り離された上記真空バルブの開放状態で、上記第１および第２固定鉄心に対して上記第１可動鉄心を該可動接触子を該固定接触子から切り離される方向に磁気吸引する開放側磁気回路を構成する一対の第１永久磁石と、
上記各第２磁路形成部の上記側辺と平行な部位に配設され、かつ、上記可動軸の軸方向の他方向に着磁され、上記可動接触子が上記固定接触子に当接した上記真空バルブの投入状態で、上記第１および第２固定鉄心に対して上記第２可動鉄心を該可動接触子を該固定接触子に当接させる方向に磁気吸引する投入側磁気回路を構成する一対の第２永久磁石とを有し、
上記真空バルブの投入動作時には、上記開放側磁気回路の上記第１および第２固定鉄心の中央辺を流れる磁束を減少させるように上記コイルに通電し、上記真空バルブの開放動作時には、上記投入側磁気回路の上記第１および第２固定鉄心の中央辺を流れる磁束を減少させるように上記コイルに通電するように構成されているものである。
【００１２】
また、３相分の上記絶縁ロッドが並列に配設され、上記可動軸がリンク機構を介して３相分の上記絶縁ロッドに連結され、３相分の上記真空バルブが１つの上記電磁操作部により投入・開放制御されるように構成されているものである。
【００１３】
また、３相分の上記絶縁ロッドが並列に配設され、３相分の上記電磁操作部が、それぞれ、上記可動軸、上記弾性部材および上記絶縁ロッドを直線的に配置して並列に配設されているものである。
【００１４】
また、隣り合う上記電磁操作部が上記可動軸の軸方向にオフセットされて段違いに配設されているものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置の全体構成を示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の要部を示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の固定鉄心の組立状態を示す斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の可動鉄心の組立状態を示す斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の要部を示す分解斜視図である。図６はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の開放状態を模式的に示す断面図であり、図２のＶＩ−ＶＩ矢視断面に相当する。図７はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の投入状態を模式的に示す断面図であり、図２のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面に相当する。図８はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の投入動作を説明する図、図９はこの発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の開放動作を説明する図である。なお、図１において、右半分が投入状態を示し、左半分が開放状態を示している。
【００１６】
図１において、真空バルブ２は、真空容器２ｃ内に可動接触子２ａと固定接触子２ｂとを接離可能に配設して構成され、例えば真空遮断器として機能する。そして、３つの真空バルブ２が、可動接触子２ａと固定接触子２ｂとの接離方向を平行として並列に配設されている。
【００１７】
この開閉装置１００は、１つの電磁操作部３０と、各可動接触子２ａに固定された３相分の絶縁ロッド２０と、電磁操作部３０と３相分の絶縁ロッド２０とを連結するリンク機構２１と、各絶縁ロッド２０とリンク機構２１との間に介装された弾性部材としてのワイプバネ２２とから構成されている。この絶縁ロッド２０は、セラミックなどの電気絶縁材料で作製され、真空バルブ２と電磁操作部３０との間を電気的に絶縁するとともに、電磁操作部３０の駆動力を真空バルブ２に伝達する機能を有している。
これにより、３相分の真空バルブ２が１つの電磁操作部３０により同時駆動されるようになっている。
【００１８】
ついで、電磁操作部３０の構成について図２乃至図５を参照しつつ説明する。
電磁操作部３０は、第１および第２固定子鉄心３１、３２と、１つのコイル３３と、可動軸３４、可動軸３４に所定間隙を持って平行に固着された第１および第２可動鉄心３５、３６と、第１固定鉄心３１に装着された一対の第１永久磁石３７と、第２固定鉄心３２に装着された一対の第１永久磁石３８とから構成されている。
【００１９】
第１および第２固定鉄心３１、３２は、それぞれＥ状に成形された薄板を多数枚積層して作製されたＥ型鉄心である。つまり、第１固定鉄心３１は、基部３１ａと、基部３１ａの両端から一側に延出する一対の側辺３１ｂと、基部３１ａの中央部から一側に延出する中央辺３１ｃとから構成されている。そして、貫通穴３１ｄが、基部３１ａの中央に、基部３１ａと中央辺３１ｃとを貫通するように形成されている。同様に、第２固定鉄心３２は、基部３２ａと、基部３２ａの両端から一側に延出する一対の側辺３２ｂと、基部３２ａの中央部から一側に延出する中央辺３２ｃとから構成されている。そして、貫通穴３２ｄが、基部３２ａの中央に、基部３２ａと中央辺３２ｃとを貫通するように形成されている。
そして、第１および第２固定鉄心３１、３２は、第１固定鉄心３１の側辺３１ａおよび中央辺３１ｂを絶縁ロッド２０側に向けて、第２固定鉄心３２の側辺３２ａおよび中央辺３２ｂを反絶縁ロッド２０側に向けて、基部３１ａ、３２ａを直交させ、かつ、中央辺３１ｃ、３２ｃを当接させて配設されている。この時、貫通穴３１ｄ、３２ｄが同軸に直列に配列し、１つの貫通穴を形成している。また、一対の側辺３１ｂの先端面と基部３２ａの背面とが、貫通穴３１ｄ、３２ｄの穴中心と直交する同一平面上に位置し、一対の側辺３２ｂの先端面と基部３１ａの背面とが、貫通穴３１ｄ、３２ｄの穴中心と直交する同一平面上に位置している。
【００２０】
Ｊ状に形成された一対の第１磁路形成部３９が、第１固定鉄心３１の両端部に一体に形成されている。つまり、一対の第１磁路形成部３９は、第１固定鉄心３１の基部３１ａの両端面からそれぞれ外側に延出し、その後各側辺３１ｂと平行に延びるように第１固定鉄心３１に一体に形成されている。この第１磁路形成部３９の先端面は一対の側辺３１ｂの先端面と同一面位置となっている。そして、絶縁スペーサ４１が第１磁路形成部３９と側辺３１ｂとの間に充填されている。さらに、第１永久磁石３７が各第１磁路形成部３９の側辺３１ｂに平行な部位に配設されている。
同様に、Ｊ状に形成された一対の第２磁路形成部４０が、第２固定鉄心３２の両端部に一体に形成されている。つまり、一対の第２磁路形成部４０は、第２固定鉄心３２の基部３２ａの両端面からそれぞれ外側に延出し、その後各側辺３２ｂと平行に延びるように第２固定鉄心３２に一体に形成されている。この第２磁路形成部４０の先端面は一対の側辺３２ｂの先端面と同一面位置となっている。そして、絶縁スペーサ４１が第２磁路形成部４０と側辺３２ｂとの間に充填されている。さらに、第２永久磁石３８が各第２磁路形成部４０の側辺３２ｂに平行な部位に配設されている。
【００２１】
コイル３３は、導線を環状に所定回巻回して構成され、基部３１ａ、３２ａおよび４つの側辺３１ｂ、３２ｂで囲まれた空間内に、中央辺３１ｃ、３２ｃを囲繞するように配設されている。
可動軸３４は、貫通穴３１ｄ、３２ｄに挿通されて、軸方向に移動可能に配設されている。そして、リンク機構２１が可動軸３４の一端に固着されている。第１および第２可動鉄心３５、３６は、それぞれ細長の平板状に形成され、可動軸３４に可動軸３４の軸心に直交するように、かつ、互いに直交するように固着されている。そして、可動軸３４は、第１可動鉄心３５が第１磁路形成部３９の先端面、側辺３１ｂの先端面および基部３２ａの背面と相対し、第２可動鉄心３６が第２磁路形成部４０の先端面、側辺３２ｂの先端面および基部３１ａの背面と相対するように第１および第２固定鉄心３１、３２に装着されている。
【００２２】
ここで、第１および第２固定鉄心３１、３２、可動軸３４および第１および第２可動鉄心３５、３６は強磁性材料で作製されている。また、一対の第１永久磁石３７の磁化方向Ａは可動軸３４の軸方向の投入方向に一致し、一対の第２永久磁石３８の磁化方向Ｂは可動軸３４の軸方向の開放方向に一致している。つまり、永久磁石３７、３８は、磁化方向Ａ、Ｂが互いに逆向きとなるように配設されている。
【００２３】
このように構成された電磁操作部３０は、可動軸３４の一端がリンク機構２１に連結され、各絶縁ロッド２０がワイプバネ２８を介してリンク機構２１に連結されて、各真空バルブ２に接続されている。
【００２４】
ここで、可動接触子２ａが固定接触子２ｂから離れて真空バルブ２が開放している状態（図１の左半分の真空バルブ２）では、図６に点線で示されるように、可動軸３４が下方に移動し、第１可動鉄心３５が第１固定鉄心３１の一対の側辺３１ｂの先端面および一対の第１磁路形成部３９の先端面に近接する位置（開放位置）に位置している。この時、第１永久磁石３７による開放側磁気回路２８が形成され、磁束が図６に矢印で示されるように開放側磁気回路２８に流れ、第１可動鉄心３５が第１および第２固定鉄心３１、３２に磁気吸引されて開放位置に保持され、可動接触子２ａが固定接触子２ｂから離反した状態が確保される。
【００２５】
一方、可動接触子２ａが固定接触子２ｂに当接して真空バルブ２が投入している状態（図１の右半分の真空バルブ２）では、図７に点線で示されるように、可動軸３４が上方に移動し、第２可動鉄心３６が第２固定鉄心３２の一対の側辺３２ｂの先端面および一対の第２磁路形成部４０の先端面に近接する位置（投入位置）に位置している。この時、第２永久磁石３８による投入側磁気回路２９が形成され、磁束が図７に矢印で示されるように投入側磁気回路２９に流れ、第２可動鉄心３６が第１および第２固定鉄心３１、３２に磁気吸引されて投入位置に保持される。そこで、ワイプバネ２２の蓄勢力が絶縁ロッド２０を介して可動接触子２ａに加わり、可動接触子２ａと固定接触子２ｂとの接触圧が確保される。
【００２６】
つぎに、このように構成された操作装置１００による真空バルブ２の投入動作について図８を参照しつつ説明する。
真空バルブ２が開放状態にあるときに、コイル３３に図８に示される方向に通電する。これにより、図８の（ａ）に示されるように中央辺３１ｃ、３２ｃ、基部３２ａ、第１可動鉄心３５、側辺３１ｂおよび基部３１ａで構成されるコイル３３を１周する磁気回路４３ａと、図８の（ｂ）に示されるように中央辺３１ｃ、３２ｃ、基部３２ａ、側辺３２ｂおよび第２可動鉄心３６で構成されるコイル３３を１周する磁気回路４３ｂとが形成される。
そして、磁気回路４３ａに流れる磁束が、開放側磁気回路２８の中央辺３１ｃ、３２ｃを流れる永久磁石３７による磁束を減少させるように作用し、第１可動鉄心３５と第２固定鉄心３２の基部３２ａとの間の磁気吸引力が弱められる。一方、磁束が磁気回路４３ｂに流れ、第２可動鉄心３６と第１固定鉄心３１の基部３１ａとの間に磁気吸引力が発生する。
【００２７】
そして、コイル３３への通電を続けることにより、第２可動鉄心３６と第１固定鉄心３１の基部３１ａとの間の磁気吸引力が第１可動鉄心３５と第２固定鉄心３２の基部３２ａとの間の磁気吸引力より大きくなり、可動軸３４が図８の（ａ）（ｂ）中上方に移動する。そして、可動軸３４の移動に連動して可動接触子２ａが固定接触子２ｂへの接近を開始する。ワイプバネ２２は、可動接触子２ａが固定接触子２ｂに接した後、蓄勢される。そして、第２可動鉄心３６が投入位置に到達すると、図７に示されるように、投入側磁気回路２９が形成される。そこで、コイル３３への通電が停止され、第２可動鉄心３６が投入側磁気回路２９により投入位置に保持され、可動接触子２ａが固定接触子２ｂに当接した投入状態となる。また、可動接触子２ａと固定接触子２ｂとの接触圧がワイプバネ２２の蓄勢力により確保される。
【００２８】
ついで、この操作装置１００による真空バルブ２の開放動作について図９を参照しつつ説明する。
真空バルブ２が投入状態にあるときに、コイル３３に図９に示される方向に通電する。これにより、図９の（ａ）に示されるように中央辺３２ｃ、３１ｃ、基部３１ａ、第２可動鉄心３６、側辺３２ｂおよび基部３２ａで構成されるコイル３３を１周する磁気回路４４ａと、図８の（ｂ）に示されるように中央辺３２ｃ、３１ｃ、基部３１ａ、側辺３１ｂ、第１可動鉄心３５およひ基部３２ａで構成されるコイル３３を１周する磁気回路４４ｂとが形成される。
そして、磁気回路４４ａに流れる磁束が、投入側磁気回路２９の中央辺３１ｃ、３２ｃを流れる永久磁石３８による磁束を減少させるように作用し、第２可動鉄心３６と第１固定鉄心３１の基部３１ａとの間の磁気吸引力が弱められる。一方、磁束が磁気回路４４ｂに流れ、第１可動鉄心３５と第２固定鉄心３２の基部３２ａとの間に磁気吸引力が発生する。
【００２９】
そして、コイル３３への通電を続けることにより、第１可動鉄心３５と第２固定鉄心３２の基部３２ａとの間の磁気吸引力およびワイプバネ２２の蓄勢力が第２可動鉄心３６と第１固定鉄心３１の基部３１ａとの間の磁気吸引力より大きくなり、可動軸３４が図９の（ａ）（ｂ）中下方に移動する。そして、ワイプバネ２２の蓄勢力が放勢されると、可動軸３４の移動に連動して可動接触子２ａが固定接触子２ｂからの離反を開始する。この第１可動鉄心３５が開放位置に到達すると、図６に示されるように、開放側磁気回路２８が形成される。そこで、コイル３３への通電が停止され、第１可動鉄心３５が開放側磁気回路２８により開放位置に保持され、可動接触子２ａが固定接触子２ｂから切り離された開放状態となる。
【００３０】
このように、この実施の形態１によれば、投入・開放（遮断）操作の際に、コイル３３により形成される磁気回路４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂに流れる磁束が永久磁石３７、３８を通らないので、永久磁石３７、３８の減磁がなく、開閉動作の信頼性が向上される。
また、投入・開放用のコイルが１つのコイル３３で構成され、かつ、開放用磁気回路２８と投入用磁気回路２９とが異なっているので、部品点数が削減され、コイル電流の立ち上がりが高速となり、簡素な構成で高速な開閉動作を実現できる。
また、リンク機構２１が可動軸３４の一端に連結され、３相分の絶縁ロッド２０がリンク機構２１を介して可動軸３４に連結されているので、３相電力の電力用開閉装置を１つの電磁操作部３０で同時開閉動作でき、操作装置の低コスト化が図られるとともに、相間のばらつきがなく、遮断性能の信頼性を向上させることができる。
【００３１】
ここで、第２可動鉄心３６を投入方向に付勢する投入バネを配設するようにしてもよい。これにより、投入動作時に、第２可動鉄心３６と第１固定鉄心３１の基部３１ａとの間の磁気吸引力と投入バネの蓄勢力とが第１可動鉄心３５と第２固定鉄心３２の基部３２ａとの間の磁気吸引力より大きくなった時点で可動接触子２ａの固定接触子２ｂへの近接が開始され、高速な投入動作が実現される。
【００３２】
なお、上記実施の形態１では、永久磁石３７の磁化方向Ａが可動軸３４の軸方向の投入方向に一致し、永久磁石３８の磁化方向Ｂが可動軸３４の軸方向の開放方向に一致するようにするものとしているが、永久磁石３７の磁化方向が可動軸３４の軸方向の開放方向に一致し、永久磁石３８の磁化方向が可動軸３４の軸方向の投入方向に一致するようにしてもよい。この場合、投入および開放時のコイル３３への通電電流の向きを上記実施の形態１と逆にすればよい。
【００３３】
実施の形態２．
図１０はこの発明の実施の形態２に係る電力用開閉装置の操作装置の全体構成を示す断面図である。
図１０において、開閉装置１０１は、３相分の真空バルブ２が並列に配設され、３相分の絶縁ロッド２０が各真空バルブ２の可動接触子２ａに連結されて並列に配設され、電磁操作部３０が各相の絶縁ロッド２０にワイプバネ２２を介して連結されている。そして、また、絶縁ロッド２０、ワイプバネ２２および可動軸３４が直線的に配置されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３４】
この実施の形態２によれば、各相の真空バルブ２を単独の電磁操作部３０により開閉動作するようにしているので、三相の開閉動作の個別制御が可能となるとともに、位相同期開閉・投入が可能となる。
【００３５】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３に係る電力用開閉装置の操作装置の全体構成を示す断面図である。
図１１において、操作装置１０２は、隣り合う電磁操作部３０が可動軸３４の軸方向にオフセットされて段違いに配列されている。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。
【００３６】
この実施の形態３によれば、各相の真空バルブ２をそれぞれ開閉駆動する電磁操作部３０が段違いに配列されているので、隣り合う可動軸３４間の距離を短くした際に電磁操作部３０同士の干渉がなく、真空バルブ２の相間絶縁距離内に３相分の電磁操作部３０を配置することができ、小型化が図られる。
また、内部の第１および第２可動鉄心３５、３６の面積を大きく採ることができ、電磁力を省電力で発生させることが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されているような効果を奏する。
【００３８】
この発明によれば、真空容器内に接離可能に設けられた可動接触子と固定接触子とを有する真空バルブを備えた電力用開閉装置の操作装置であって、
上記可動接触子に固定された絶縁ロッドと、
上記絶縁ロッドに相対的に接続され、上記可動接触子を上記固定接触子に対して接離させる駆動力を発生する電磁操作部と、
上記絶縁ロッドと上記電磁操作部との間に介装されて上記可動接触子を上記固定接触子に押し付ける方向に付勢する弾性部材とを備え、
上記電磁操作部が、
一対の側辺が基部の両端部から一側に延設され、中央辺が該基部の中央部から一側に延設され、かつ、貫通穴が該基部および該中央辺の中心に穿設されたＥ字状に成形され、該側辺および中央辺を上記絶縁ロッド側に向けて配設された第１固定鉄心と、
一対の側辺が基部の両端部から一側に延設され、中央辺が該基部の中央部から一側に延設され、かつ、貫通穴が該基部および該中央辺の中心に穿設されたＥ字状に成形され、該中央辺を上記第１固定鉄心の中央辺に突き合わせて該第１固定鉄心に直交するように配設された第２固定鉄心と、
上記第１および第２固定鉄心の基部および側辺により形成された空間内に、上記中央辺を囲繞するように配設されたコイルと、
上記第１および第２固定鉄心の貫通穴に挿通されて軸方向に移動可能に配設され、一端側が上記弾性部材を介して上記絶縁ロッドに接続された可動軸と、
上記第１固定鉄心の基部両端面からそれぞれ外側に延出し、その後上記側辺と平行に延びるＪ状に形成された一対の第１磁路形成部と、
上記第２固定鉄心の基部両端面からそれぞれ外側に延出し、その後上記側辺と平行に延びるＪ状に形成された一対の第２磁路形成部と、
上記第１固定鉄心の一対の側辺、上記一対の第１磁路形成部および上記第２固定鉄心の基部に相対するように上記可動軸に固着された第１可動鉄心と、
上記第２固定鉄心の一対の側辺、上記一対の第２磁路形成部および上記第１固定鉄心の基部に相対するように上記可動軸に固着された第２可動鉄心と、
上記各第１磁路形成部の上記側辺と平行な部位に配設され、かつ、上記可動軸の軸方向の一方向に着磁され、上記可動接触子が上記固定接触子から切り離された上記真空バルブの開放状態で、上記第１および第２固定鉄心に対して上記第１可動鉄心を該可動接触子を該固定接触子から切り離される方向に磁気吸引する開放側磁気回路を構成する一対の第１永久磁石と、
上記各第２磁路形成部の上記側辺と平行な部位に配設され、かつ、上記可動軸の軸方向の他方向に着磁され、上記可動接触子が上記固定接触子に当接した上記真空バルブの投入状態で、上記第１および第２固定鉄心に対して上記第２可動鉄心を該可動接触子を該固定接触子に当接させる方向に磁気吸引する投入側磁気回路を構成する一対の第２永久磁石とを有し、
上記真空バルブの投入動作時には、上記開放側磁気回路の上記第１および第２固定鉄心の中央辺を流れる磁束を減少させるように上記コイルに通電し、上記真空バルブの開放動作時には、上記投入側磁気回路の上記第１および第２固定鉄心の中央辺を流れる磁束を減少させるように上記コイルに通電するように構成されているので、１つのコイルで開閉動作を行えるようになり、部品点数が削減され、低価格化が図られ、開放側磁気回路および投入側磁気回路が異なる磁気回路で構成され、コイル電流の立ち上がりが高速となり、高速の開閉動作が可能となるとともに、永久磁石の減磁がなく、信頼性が向上される電力用開閉装置の操作装置が得られる。
【００３９】
また、３相分の上記絶縁ロッドが並列に配設され、上記可動軸がリンク機構を介して３相分の上記絶縁ロッドに連結され、３相分の上記真空バルブが１つの上記電磁操作部により投入・開放制御されるように構成されているので、３相を同時駆動でき、相間のばらつきがなく、遮断性能の信頼性が向上されるとともに、構造の簡素化が図られ、部品点数が削減でき、低価格化が図られる。
【００４０】
また、３相分の上記絶縁ロッドが並列に配設され、３相分の上記電磁操作部が、それぞれ、上記可動軸、上記弾性部材および上記絶縁ロッドを直線的に配置して並列に配設されているので、各相の個別制御が可能となり、位相同期開放・投入が可能となる。
【００４１】
また、隣り合う上記電磁操作部が上記可動軸の軸方向にオフセットされて段違いに配設されているので、小型化が図られると共に、電磁力を省電力で発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の要部を示す斜視図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の固定鉄心の組立状態を示す斜視図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の可動鉄心の組立状態を示す斜視図である。
【図５】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の要部を示す分解斜視図である。
【図６】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の開放状態を模式的に示す断面図である。
【図７】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の投入状態を模式的に示す断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の投入動作を説明する図である。
【図９】 この発明の実施の形態１に係る電力用開閉装置の操作装置における電磁操作部の開放動作を説明する図である。
【図１０】 この発明の実施の形態２に係る電力用開閉装置の操作装置の全体構成を示す断面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態３に係る電力用開閉装置の操作装置の全体構成を示す断面図である。
【図１２】 従来の電力用開閉装置の操作装置を示す模式断面図である。
【図１３】 従来の電力用開閉装置の操作装置の開放動作説明図である。
【図１４】 従来の電力用開閉装置の操作装置の投入動作説明図である。
【符号の説明】
２ 真空バルブ、２ａ 可動接触子、２ｂ 固定接触子、２ｃ 真空容器、２０ 絶縁ロッド、２１ リンク機構、２２ ワイプバネ（弾性部材）、２８ 開放側磁気回路、２９ 投入側磁気回路、３０ 電磁操作部、３１ 第１固定鉄心、３１ａ 基部、３１ｂ 側辺、３１ｃ 中央辺、３１ｄ 貫通穴、３２ 第２固定鉄心、３２ａ 基部、３２ｂ 側辺、３２ｃ 中央辺、３２ｄ 貫通穴、３３ コイル、３４ 可動軸、３５ 第１可動鉄心、３６ 第２可動鉄心、３７ 第１永久磁石、３８ 第２永久磁石、３９ 第１磁路形成部、４０ 第２磁路形成部、１００、１０１、１０２ 開閉装置、Ａ、Ｂ 磁化方向。
Claims (4)
- 真空容器内に接離可能に設けられた可動接触子と固定接触子とを有する真空バルブを備えた電力用開閉装置の操作装置であって、
上記可動接触子に固定された絶縁ロッドと、
上記絶縁ロッドに相対的に接続され、上記可動接触子を上記固定接触子に対して接離させる駆動力を発生する電磁操作部と、
上記絶縁ロッドと上記電磁操作部との間に介装されて上記可動接触子を上記固定接触子に押し付ける方向に付勢する弾性部材とを備え、
上記電磁操作部が、
一対の側辺が基部の両端部から一側に延設され、中央辺が該基部の中央部から一側に延設され、かつ、貫通穴が該基部および該中央辺の中心に穿設されたＥ字状に成形され、該側辺および中央辺を上記絶縁ロッド側に向けて配設された第１固定鉄心と、
一対の側辺が基部の両端部から一側に延設され、中央辺が該基部の中央部から一側に延設され、かつ、貫通穴が該基部および該中央辺の中心に穿設されたＥ字状に成形され、該中央辺を上記第１固定鉄心の中央辺に突き合わせて該第１固定鉄心に直交するように配設された第２固定鉄心と、
上記第１および第２固定鉄心の基部および側辺により形成された空間内に、上記中央辺を囲繞するように配設されたコイルと、
上記第１および第２固定鉄心の貫通穴に挿通されて軸方向に移動可能に配設され、一端側が上記弾性部材を介して上記絶縁ロッドに接続された可動軸と、
上記第１固定鉄心の基部両端面からそれぞれ外側に延出し、その後上記側辺と平行に延びるＪ状に形成された一対の第１磁路形成部と、
上記第２固定鉄心の基部両端面からそれぞれ外側に延出し、その後上記側辺と平行に延びるＪ状に形成された一対の第２磁路形成部と、
上記第１固定鉄心の一対の側辺、上記一対の第１磁路形成部および上記第２固定鉄心の基部に相対するように上記可動軸に固着された第１可動鉄心と、
上記第２固定鉄心の一対の側辺、上記一対の第２磁路形成部および上記第１固定鉄心の基部に相対するように上記可動軸に固着された第２可動鉄心と、
上記各第１磁路形成部の上記側辺と平行な部位に配設され、かつ、上記可動軸の軸方向の一方向に着磁され、上記可動接触子が上記固定接触子から切り離された上記真空バルブの開放状態で、上記第１および第２固定鉄心に対して上記第１可動鉄心を該可動接触子を該固定接触子から切り離される方向に磁気吸引する開放側磁気回路を構成する一対の第１永久磁石と、
上記各第２磁路形成部の上記側辺と平行な部位に配設され、かつ、上記可動軸の軸方向の他方向に着磁され、上記可動接触子が上記固定接触子に当接した上記真空バルブの投入状態で、上記第１および第２固定鉄心に対して上記第２可動鉄心を該可動接触子を該固定接触子に当接させる方向に磁気吸引する投入側磁気回路を構成する一対の第２永久磁石とを有し、
上記真空バルブの投入動作時には、上記開放側磁気回路の上記第１および第２固定鉄心の中央辺を流れる磁束を減少させるように上記コイルに通電し、上記真空バルブの開放動作時には、上記投入側磁気回路の上記第１および第２固定鉄心の中央辺を流れる磁束を減少させるように上記コイルに通電するように構成されていることを特徴とする電力用開閉装置の操作装置。 - ３相分の上記絶縁ロッドが並列に配設され、上記可動軸がリンク機構を介して３相分の上記絶縁ロッドに連結され、３相分の上記真空バルブが１つの上記電磁操作部により投入・開放制御されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電力用開閉装置の操作装置。
- ３相分の上記絶縁ロッドが並列に配設され、３相分の上記電磁操作部が、それぞれ、上記可動軸、上記弾性部材および上記絶縁ロッドを直線的に配置して並列に配設されていることを特徴とする請求項１記載の電力用開閉装置の操作装置。
- 隣り合う上記電磁操作部が上記可動軸の軸方向にオフセットされて段違いに配設されていることを特徴とする請求項３記載の電力用開閉装置の操作装置。
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