JP4607370B2

JP4607370B2 - 開閉装置

Info

Publication number: JP4607370B2
Application number: JP2001139529A
Authority: JP
Inventors: 和彦香川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2021-05-10
Also published as: JP2002343199A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁反発力により電気回路の開閉を行う開閉装置に係わり、特に操作機構の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、例えば特開平９−３２６２２２号公報に示された従来の開閉装置を示す構成図。図７は図６の開閉装置に使用される皿ばねの変位と発生力の関係を示す特性曲線図である。
【０００３】
図６において、１は台板、２は台板１に直立して一端が固着された複数の支柱、３は支柱２の中央部に位置するように台板１上に固着されたストッパ、４は各支柱２と固着された円板状のコイル支持板で、中央部に所定の内径を有する開口５が設けられ、台板１との間に所定の間隔が形成されている。６はコイル支持板４と所定の間隔を介して各支柱２と固着されたコイル支持板で、開口７を備えている。８は各支柱２の他端と固着された上板である。
【０００４】
９、１０は両コイル支持板４、６の対向面にそれぞれ配置された第１及び第２のコイル、１１はスイッチ容器１２内に固定電極１３と可動電極１４とが収納された真空スイッチ、１５は一端が固定電極１３と連結され、他端が上板８と固着された固定軸、１６は一端が可動電極１４と連結され、他端側が両コイル９、１０を貫通した操作軸で、他端は両電極１３、１４が開極した状態でストッパ３と当接するように形成されている。１７は操作軸１６に固着された反発部材で、可動電極１４が固定電極１３から開離した状態で第１のコイル９と近接する位置に配置されている。
【０００５】
１８は内径部が操作軸１６と、外径部が各支柱２とにそれぞれ固着された皿ばねで、ばね力の方向がたわみにより正負逆転する特性を備えている。１９は両コイル９、１０と電気的に接続された例えばコンデンサからなる駆動電源である。
【０００６】
皿ばね１８の変位と発生力の関係を示す図７において、可動電極１４が固定電極１３と接触した状態では、皿ばね１８は操作軸１６を介して図において正の可動電極１４を加圧する力を発生する。また、可動電極１４が固定電極１３から開離した状態では、図において負の閉極状態を保持する力を発生する。
【０００７】
従来の開閉装置は以上のように構成され、駆動電源１９より第１のコイル９または第２のコイル１０に供給する電流により、誘起される第１のコイル９または第２のコイル１０と反発部材１７との電磁反発力によって、操作軸１６を介して皿ばね１８が駆動される。
【０００８】
図６に示す開極位置から閉極位置への操作では、駆動電源１９より第１のコイル９に供給された電流により、反発部材１７に発生する反発力が、皿ばね１８の開極の保持力より大きくなると、操作軸１６を介して可動電極１４が閉極方向に移動し、皿ばね１８の発生力が正方向の範囲になると、そのまま可動電極１４が固定電極１３と衝突する閉極位置まで移動して動作が終了する。閉極位置では皿ばね１８は可動電極１４を固定電極１３に加圧し、開閉装置に必要な通電能力を維持している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の開閉装置は、以上のように構成されているので、閉極位置から開極位置までの距離が大きくなるときは、皿ばね１８の変位が大きくなるため、所定のばね力を得るには、皿ばね１８の外径を大きくする必要がある。
また、皿ばね１８の形状により、変位と発生力の特性曲線がほぼ決定するため、閉極位置における加圧力と開極位置における保持力の比率や、その間の発生力がゼロになる位置を変更することが困難であるという問題点があった。
【００１０】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、開極距離の拡大や閉極加圧力及び開極保持力の設定が容易な開閉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】
この発明の請求項１に係わる開閉装置は、容器内に接離可能に収納された固定電極および可動電極、可動電極と連結され接離方向に移動可能な操作軸、操作軸を取り囲み接離方向に所定の間隔を介して配置された一対のコイル、操作軸に固着して両コイル間に配置され、一方のコイルに通電されたとき電磁反発力により接触する方向に移動し、他方のコイルに通電されたとき電磁反発力により離反する方向に移動して操作軸を駆動する円盤状の反発部材、リンクの一端が操作軸と連結され反発部材の両方向の駆動により反転してそれぞれ操作軸を、可動電極を固定電極と接触、または固定電極から離反させた状態をそれぞれ保持するトグルリンク機構を備え、
上記操作軸と連結される上記リンクはＬ字状で、上記リンクの支点は上記操作軸の接離方向と交わる方向に変位可能な傾動リンクで支持されたものである。
【００１２】
また、この発明の請求項２に係わる開閉装置は、請求項１において、台車上に搭載されたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係わる開閉装置の構成を示す側面図、図２は図１の開閉装置の閉極状態を示す側面図である。
【００１４】
図１において、２１は台板、２２は台板２１に直立して一端が固着された複数の支柱、２３は支柱２２の中央部に位置するように台板２１上に固着されたストッパ、２４は各支柱２２と固着された円板状のコイル支持板で、中央部に所定の内径を有する開口２５が設けられ、台板２１との間に所定の間隔が形成されている。２６はコイル支持板２４と所定の間隔を介して各支柱２２と固着されたコイル支持板で、開口２７を備えている。２８は各支柱２２の他端と固着された上板である。
【００１５】
２９、３０は両コイル支持板２４、２６の対向面にそれぞれ配置された第１及び第２のコイル、３１はスイッチ容器３２内に固定電極３３と可動電極３４とが収納された真空スイッチ、３５は一端が固定電極３３と連結され、他端が上板２８と固着された固定軸、３６は一端が可動電極３４と連結され、他端側が両コイル２９、３０を貫通した操作軸で、他端がコイル支持板２４と近接するような長さに形成されている。
【００１６】
３７は操作軸３６に固着された反発部材で、可動電極３４が固定電極３３から開離した状態で、第１のコイル２９と近接する位置に配置されている。３８は連結ピン３９によって一端が操作軸３６の他端と傾動可能に連結された第２の操作軸で、他端は可動電極３４が固定電極３３と開離した状態でストッパ２３と当接するように形成されている。
【００１７】
４０は台板２１及び第２の操作軸３８と間隔をあけて連結ピン３９と同一方向に配置された第１の支軸、４１は台板２１及び第１の支軸４０と所定の間隔をあけて第１の支軸４０と同一方向に配置された第２の支軸、４２は両支軸４０、４１で傾動可能に支持されたトグルリンク機構で、第１の支軸４０で支持された第１のリンク４３と、この第１のリンク４３と連結ピン４４で連結され、長穴４６を介して第２の支軸４１で支持された第２のリンク４５、及び第２の支軸４１と連結ピン４４との間に配置されたばね４７によって形成されている。そして、このトグルリンク機構４２は、第１のリンク４３の一端が第２の操作軸３８の他端と連結ピン４８によって連結されている。なお、４９は第１と第２のコイル２９、３０に電流を供給する駆動電源である。
【００１８】
このように形成された開閉装置は、両電極３３、３４の開離状態では所定の開極保持力で、操作軸３６は第２の操作軸３８を介してストッパ２３を押圧している。
図１に示す開極状態において、駆動電源４９より第１のコイル２９に供給された電流により、反発部材３７に発生する反発力が、トグルリンク機構４２の開極の保持力より大きくなると、第２の操作軸３８を介して可動電極３４が閉極方向に移動を始める。この操作軸３８の移動によって、トグルリンク機構４２は第１のリンク４３が図において反時計方向に回動を始める。
【００１９】
そして、ばね４７が第２の操作軸３８に及ぼす力は、その力がゼロとなるトルグリンク機構４２の死点を越えると、連結ピン４４によって連結部が図１において下方向に反転移動することにより、図２に示すように、可動電極３４は固定電極３３と接触し、可動電極３４はばね４７の押圧力によって所定の接触圧力が保持されている。
なお、トグルリンク機構４２が死点を越えるとき、連結部と第２の操作軸３８との間、及び連結部と第２の支軸４１との間の距離が、それぞれのリンク４３、４５の傾動によって変化するが、第２の操作軸３８の連結ピン３９を支点とした傾動で距離の変化が吸収され、また、第２のリンク４５では長穴４６によって距離の変化が吸収される。
【００２０】
以上のように実施の形態１によれば、真空スイッチ３１の閉極加圧力と開極保持力とを、押しばね４７の押圧力で反転するトグルリンク機構４２で与えるようにしたので、押しばね４７の線径や巻数、及び第１のリンク４３の支点４０の位置を変化させてレバー比を変えることにより、閉極保持力及び開極距離や開極保持力を容易に設定することができる。さらに、トグルリンク機構４２の死点に対する第２のリンク４５の回転角度を閉極側と開極側、それぞれに設定することにより、閉極加圧力と開極保持力との比率や、その間の発生力がゼロとなる位置を変更することが容易となる。
【００２１】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係わる開閉装置のトグルリンク機構の構成を示す側面図である。なお、トグルリンク機構以外は実施の形態１を示す図１の開閉装置と同様であるため、図１と同一符号で示し説明を省略する。
【００２２】
図３において、５１は一端がストッパ２３と当接し他端が図示しない可動電極と連結された操作軸で、可動電極が固定電極と開離した状態でストッパ２３と当接している。５２は台板２１と平行に操作軸５１の中心と交わるようにそれぞれ所定の間隔をあけ台板２１と平行かつ操作軸５１の中心線と交わるように配置された第１の支軸、５３は第１の支軸５２と垂直方向に所定の間隔をあけて配置された第２の支軸、５４は第１の支軸５２に一端が傾動可能に枢着された傾動リンク、５５は傾動リンク５４の他端部に枢着された連結ピンである。
【００２３】
５６は第２の支軸５３と第１の支軸５２とで傾動可能に支持されたトグルリンク機構である。このトグルリンク機構５６は、Ｌ字状の曲がり部が連結ピン５５で支持された第１のリンク５７と、一端が第１のリンク５７の一端と連結ピン５８を介して連結され他端が長穴５９を介して第２の支軸５３に枢着された第２のリンク６０、及び、連結ピン５８と第２の支軸５３との間に配置されたばね６１によって形成されている。そして、第１のリンク５７の他端は連結ピン６２によって操作軸５１の他端と連結されている。
【００２４】
このように形成された開閉装置のトグルリンク機構５６は、押しばね６１によって連結ピン５８を押すことにより、第１のリンク５７を第１の支軸５２を支点として時計方向に回動させて、連結ピン６２を介して操作軸５１を下方に移動させ、可動電極が固定電極から開離した状態を保持している。
この状態において、図示しない反発部材の電磁反発力によって操作軸５１が図示上方に移動を始めると、連結ピン６２を介して第１のリンク５７が反時計方向に回動を始める。
【００２５】
そして、第１のリンク５７の回動の進行に伴って、第１の支軸５２を中心として傾動リンク５４が反時計方向に傾動することにより、操作軸５１と連結ピン５５との軸間距離の変化が吸収されながら、連結ピン５８によって第２のリンク６０をばね６１に打ち勝って第２の支軸５３に向かって押圧する。そして、連結ピン５８が死点を越えることにより図示の状態から連結ピン５８の位置が反転し、操作軸５１を介して図示しない可動電極を急速に固定電極と接触させ、真空スイッチの閉極状態を保持する。
【００２６】
以上のように実施の形態２によれば、可動電極の開閉動作時に、第１のリンク５７の連結ピン５５を中心とした回動による連結ピン５８の円弧動作に対し、傾動リンク５４が第１の支軸５２を中心に傾動することにより、連結ピン５５と操作軸５１との軸間距離の変化が傾動リンク５４の傾動によって吸収されるので、操作軸５１の軸方向に移動するとき横揺れの発生を防止し、円滑な開閉動作が得られる。
【００２７】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３に係わる開閉装置の構成を示す側面図である。本実施の形態３は、図に示すように、トルグリンク機構４２が真空スイッチ３１の可動電極３４を固定電極３０と接触するように動作したとき、第１のリンク４３と第２のリンク４５との連結ピン４４による連結部が、可動電極３４の閉極位置となる最終位置で当接するように、ストッパ６５を台板２１上に固着したものである。
【００２８】
このように、トグルリンク機構４２を動作終了時にストッパ６５と当接させると、可動電極３４が固定電極３３と接触する閉極動作時に、可動電極３４や操作軸３６、３８に加わる衝撃力を緩和することができる。
また、ストッパ６５を油緩衝器などの緩衝部材で形成すると、閉極動作時の衝突速度を低減し、衝撃力の緩和作用を高めることができる。
さらに、閉極動作時にストッパ６５で可動電極３４の衝突速度及び衝撃力を緩和するようにしたが、相対する開極動作側にストッパを設けても、上記と同様の効果を期待することができることはいうまでもない。
【００２９】
以上のように実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることは勿論、閉極動作時の可動電極３４の衝突速度を低減し、衝撃力を緩和することができる。
【００３０】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４に係わる開閉装置の構成を示す側面図である。本実施の形態４は、図に示すように、スイッチ部分を台車上に搭載した以外は図１と同様のため、同一部分は同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３１】
図に示すように、車輪７１を有する台車７０の内部にトグルリンク機構４２が、台車７０の床面にストッパ２３がそれぞれ配置されている。そして、台車７０の上面に複数の支軸７２が固着され、台車７０上に第１と第２のコイル２９、３０及び反発部材３７を有する操作部と、真空スイッチ３１とを配置して開閉装置が形成され、台車７０上に駆動電源４９が配置されている。
【００３２】
以上のように実施の形態４によれば、車輪７１を有する台車７０上に、開閉装置と駆動電源４９とを搭載したので、図示しない配電盤への開閉装置の着脱を容易にすることができるため、メンテナンスが容易になる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明の請求項１によれば、容器内に接離可能に収納された固定電極および可動電極、可動電極と連結され接離方向に移動可能な操作軸、操作軸を取り囲み接離方向に所定の間隔を介して配置された一対のコイル、操作軸に固着して両コイル間に配置され、一方のコイルに通電されたとき電磁反発力により接触する方向に移動し、他方のコイルに通電されたとき電磁反発力により離反する方向に移動して操作軸を駆動する円盤状の反発部材、リンクの一端が操作軸と連結され反発部材の両方向の駆動により反転してそれぞれ操作軸を可動電極を固定電極と接触、または固定電極から離反させた状態をそれぞれ保持するトグルリンク機構を備え、
上記操作軸と連結される上記リンクはＬ字状で、上記リンクの支点は上記操作軸の接離方向と交わる方向に変位可能な傾動リンクで支持された構成としたので、
開極距離や開極保持力あるいは接触加圧力を容易に設定することが可能な開閉装置を提供することができ、操作軸の横揺れを防止することが可能な開閉装置を提供することができる。
【００３４】
また、この発明の請求項２によれば、請求項１において、台車上に搭載された構成としたので、移動操作が容易な開閉装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる開閉装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１の開閉装置の閉極動作を示す側面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係わる開閉装置の操作機構を示す側面図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係わる開閉装置の構成を示す側面図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係わる開閉装置の構成を示す側面図である。
【図６】従来の開閉装置の構成を示す側面図である。
【図７】図６の開閉装置中の皿ばねの特性曲線図である。
【符号の説明】
２６反発部材、２９，３０コイル、３２容器、３３固定電極、
３４可動電極、３６，３８操作軸、４３リンク、
４２トグルリンク機構。

Claims

容器内に接離可能に収納された固定電極および可動電極、上記可動電極と連結され上記接離方向に移動可能な操作軸、上記操作軸を取り囲み上記接離方向に所定の間隔を介して配置された一対のコイル、上記操作軸に固着して上記両コイル間に配置され、一方の上記コイルに通電されたとき電磁反発力により上記接触する方向に移動し、他方の上記コイルに通電されたとき電磁反発力により上記離反する方向に移動して上記操作軸を駆動する円盤状の反発部材、リンクの一端が上記操作軸と連結され上記反発部材の両方向の駆動により反転してそれぞれ上記操作軸を、上記可動電極を上記固定電極と接触、または上記固定電極から離反させた状態をそれぞれ保持するトグルリンク機構を備え、
上記操作軸と連結される上記リンクはＬ字状で、上記リンクの支点は上記操作軸の接離方向と交わる方向に変位可能な傾動リンクで支持されていることを特徴とする開閉装置。
台車上に搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。