JP4723900B2 - 開閉器の電動操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、開閉器の電動操作装置に関する。

断路器や負荷開閉器などの開閉器に使用される電動操作機構においては、電動操作と手動操作をそれぞれ自由に操作できるように独立させる必要がある。また、開閉操作完了後に電動機を停止させるためのリミットスイッチの取付位置の調整を容易に行えるようにすることが望ましい。このような電動操作機構として、電動機により駆動用ねじを回転させ、これに螺合している駆動用ナットを移行させるものにおいて、駆動用ナットにローラフォロア及び操作杆を設け、ローラフォロアにより駆動伝達用レバーを駆動するとともに、操作杆により早切り補助開閉器を操作し、電動機の停止を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。

このようなものにおいては、駆動伝達用レバーがローラフォロアにより所定角度回動駆動されるとそれ以降はローラフォロアが移動しても駆動伝達用レバーが駆動されないような形状にされており、駆動伝達用レバーが所定角度回動駆動され停止した後にローラフォロアの移動により操作杆を介して早切り補助開閉器を操作するので、早切り補助開閉器の動作タイミングにより電動機の停止位置が変化しても駆動伝達用レバーの最大回動角度が変化することがない。このため、早切り補助開閉器の取付位置の微調整を必要としないというものである。

実開平５−７３８２９号公報（実願平４−１１２４５のマイクロフィルム（段落番号００１８、００２０及び図２））

従来の電動操作機構は以上のように構成されているので、早切り補助開閉器の取付位置の微調整は要しないが、電動機停止の制御や調整は、電動機の慣性力や電源電圧の変動により電動機停止位置がばらつくため困難であり、場合によっては電動機がオーバランして駆動用ナットが構造物に衝突して損傷のおそれがあるという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電動機の停止の制御が容易で電動機の停止の遅れによる損傷のおそれがない開閉器の電動操作装置を得ることを目的とする。

この発明に係る開閉器の電動操作装置は、電動機、この電動機の回転数を減速する歯車装置、歯車装置により回動駆動される回動部材、回動部材が電動機により所定方向に回動駆動され第１の回転角度位置から第２の回転角度位置まで回動する間に回動部材と係合して回動駆動され開閉器の開閉接点を駆動して開閉器を閉路または開路するとともに第２の回転角度位置を過ぎたとき回動部材との係合が解除されかつ自由に回動しうるようにされた可動接点駆動部材、及び回動部材が第２の回転角度位置よりも所定方向側にある第３の回転角度位置に来たとき動作して電動機への電力の供給を停止する電動機制御手段を備えたものである。

この発明は、電動機、この電動機の回転数を減速する歯車装置、歯車装置により回動駆動される回動部材、回動部材が電動機により所定方向に回動駆動され第１の回転角度位置から第２の回転角度位置まで回動する間に回動部材と係合して回動駆動され開閉器の開閉接点を駆動して開閉器を閉路または開路するとともに第２の回転角度位置を過ぎたとき回動部材との係合が解除されかつ自由に回動しうるようにされた可動接点駆動部材、及び回動部材が第２の回転角度位置よりも所定方向側にある第３の回転角度位置に来たとき動作して電動機への電力の供給を停止する電動機制御手段を備えたので、電動機の回動数を歯車装置により減速し回動部材を介して可動接点駆動部材を回動駆動するので、電動機の停止が遅れても空転するだけであり、損傷するおそれがない。また、組み立てにおける調整の手間を省くことができる。

実施の形態１．
図１〜図３は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は開閉器の電動操作装置の構成を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の右側方から見た電動操作機構の要部を示す要部構成図であり開閉器本体が開路している状態を示している。なお、図１（ｂ）は図示のスペースの制約上、図全体をおよそ９０度時計方向に回転させて図示している。図２は側面図、図３、図４は、電動操作機構の動作を説明するための図である。これらの図において、開閉装置３０は開閉器本体４０とこれを操作する電動操作機構５０を有する。詳細は後述するが、この開閉装置３０は、可動導体を兼ねるヒューズ１がベース３１に設けられたヒンジ２８に回動自在に支持され、ヒューズ１の端部に接続された主可動接触子３５が主固定接触子３６と接離する方式のものである。

まず、開閉器本体４０の構成を説明する。電源側主回路端子４及び負荷側主回路端子５がベース３１に絶縁支持台１０を介して支持されている。電源側主回路端子４には、主固定接触子３６及びアーク用固定接触子６が電気的に接続された状態で固定されている。電源側主回路端子４には図示されていない電源側の高圧ケーブルが接続される。負荷側側主回路端子５には、ヒンジ２８（図２）が設けられ、このヒンジ２８にヒンジ金具を兼ねる第１のヒューズ保持金具３３が回動自在に支持されている。なお、負荷側主回路端子５には、図示されていない負荷側の高圧ケーブルが接続される。

第１のヒューズ保持金具３３に絶縁板２７が固定されており、絶縁板２７に第１のヒューズ保持金具３３と図１（ａ）における上下方向に所定の間隔を設けて第２のヒューズ保持金具３４が設けられている（図１）。また、第２のヒューズ保持金具３４と一体に主可動接触子３５が設けられている。円筒状のヒューズ１は、その両端部が第１のヒューズ保持金具３３，３４にそれぞれ保持され、第１のヒューズ保持金具３３を介してヒンジ２８に回動自在に支持されている。

アーク用可動接触子３はヒューズ１を介してヒンジ２８に回動可能に支持され、電源側主回路端子４に設けられたアーク用固定接触子６と接離する。なお、アーク用固定接触子６を挟んで負荷電流を遮断するためアークシュート２が設けられている。三相軸２６は、ベース３１に回動可能に支持され、右方の端部に手動ハンドル９が設けられるとともにトーションバー１１に連結されている。ヒューズ１を支持する各相の絶縁板２７は、絶縁リンク１２によりそれぞれ三相軸２６に連結されている。各相の絶縁板２７は、三相軸２６の回動によりヒンジ２８を支点に回動操作される。開閉器本体４０は、以上のように構成されている。

次に、電動操作機構５０の構成を図１を参照しながら説明する。電動機７はベース３１に支持され、その出力軸に平歯の小歯車１６が設けられている。なお、歯車１６及び大歯車１５がこの発明における歯車装置である。軸２０は図示しない支持部材によりベース３１に回動自在に支持されている。同じく平歯の大歯車１５は軸２０に固着され、小歯車１６と噛合して軸２０とともに回動する。また、軸２０にカム１９及びレバー２１が固着され、軸２０とともに回動する。電動機制御手段としてのカム１９により動作するリミットスイッチ２４，２５が図１（ｂ）に示す位置に設けられている。レバー２１の端部に回動部材としてのピン２３が設けられている。

可動接点駆動部材としてのフォーク状レバー２２は、図１（ｂ）に示すようなＵ状の切欠き部を有するフォーク状の形状をしており、爪部２２ａ及び２２ｂを有する。レバー軸１４は図示しない支持部材によりベース３１に回動自在に支持されている。フォーク状レバー２２はレバー軸１４に固着され、レバー軸１４を介してベース３１に回動可能に支持され、爪部２２ａ，２２ｂがピン２３と係合して回動駆動される。また、ベース３１に回動自在に支持されたレバー軸１４にレバー１８が固着され、フォーク状レバー２２とともに回動する。なお、レバー１８には、対向する一対の固定ボルト１７が設けられており、固定ボルト１７により手動ハンドル９を押圧して挟むことにより、レバー１８と手動ハンドル９とをしっかり結合している。

開閉器本体４０と電動操作機構５０との連結箇所にあたる開閉器本体４０の手動ハンドル９と電動操作機構５０のレバー１８との連結は、相互の連結位置のずれが生じることがある。この生じた位置ずれをレバー１８の両側に設けた固定ボルト１７にて、相互の連結位置を合わせ、固定ボルト１７を締め付けることで、連結位置の調整が容易にでき、簡単に連結ができる構造としている。

電流通電は、電源側の高圧ケーブルが接続される電源側主回路端子４からアーク用固定接触子６、アーク用可動接触子３、ヒューズ１、ヒンジ２８を介して、負荷側主回路端子５に接続された負荷側の高圧ケーブルに通電される。開閉器本体の閉路は手動または電動で手動ハンドル９を回動させることにより三相軸２６が回動し、絶縁リンク１２を介して、アーク用可動接触子３、ヒューズ１と、それを支持している絶縁板２７が一体となって回動し、トーションバー１１が蓄勢され、主可動接触子３５が主固定接触子３６と完全に接触した閉路位置で、トリップ機構８の図示されていないラツチが手動ハンドル９に係合され、閉路状態を保持する。

開閉器本体の開路は、トリップ機構８に手動操作または電気信号が与えられると、トリップ機構８の図示されていないラツチと手動ハンドル９との係合が外れ、トーションバー１１の放勢トルクにより、三相軸２６を回動させ、絶縁リンク１２を介して、ヒンジ２８を回動支点としてヒューズ１及びアーク用可動接触子３が回動して、まず主可動接触子３５が主固定接触子３６から開離し、次いでアーク用可動接触子３がアーク用固定接触子６から開離して両者間に発生するアークをアークシュート２内で消弧する。

次に、電動操作機構５０の動作を説明する。図３、図４は、電動操作機構の構造を理解しやすくするために模式的に表した図であり、図１（ｂ）の開路状態から閉路する場合の動作順序を示している。図１（ｂ）の開路状態から開閉器本体を閉路させるときは、電動機７の運転により小歯車１６が回転し、回動連結された大歯車１５が図１（ｂ）における反時計方向に回転する。この大歯車１５の軸２０に連結されたレバー２１がともに回動し、フォーク状レバー２２の爪部２２ａに接触し、フォーク状レバー２２を押し時計方向に回動させ、ピン２３はフォーク状レバー２２の爪部２２ａと図３のように係合する。このときのピン２３の回転角度位置がこの発明における第１の回転角度位置である。

レバー軸１４に連結されたフォーク状レバー２２及びレバー１８はレバー軸１４を回動軸として時計方向に回動し、レバー１８とレバー１８に設けた固定ボルト１７により連結された開閉器本体４０の手動ハンドル９も同じく図１（ｂ）における時計方向に回動する。手動ハンドル９のさらなる回動により開閉器本体４０は閉路状態となり、ピン２３とフォーク状レバー２２の爪部２２ａとの係合が外れる。このときのピン２３の回転角度位置がこの発明における第２の回転角度位置である。さらに大歯車１５が若干回動すると、ピン２３と連動するカム１９がリミットスイッチ２４、２５を動作させ、電動機７の電力供給を遮断し停止させる。このときのピン２３の回転角度位置がこの発明における第３の回転角度位置である。なお、リミットスイッチ２４がカム１９により押されておらず、かつリミットスイッチ２５がカム１９により押されているような角度範囲が、第３の角度位置である。なお、図４は、リミットスイッチ２４がカム１９により押されておらず、かつリミットスイッチ２５がカム１９により押されている状態を示している。

このとき、ピン２３が電動機７の慣性力により急に停止できず、さらに回動したとしても干渉する物もなく余裕をもって停止させることができる。このため、電動機７の停止位置決めに要するリミットスイッチ２４、２５とカム１９の円周上の突設部との位置の徹調整を必要としない。従って、組み立てにおける調整の手間を省くことができる。

開路完了状態を示す図１（ｂ）または閉路完了状態を示す図４においては、ピン２３とフォーク状レバー２２は係合されておらず、フォーク状レバー２２と連結されたレバー１８及び開閉器本体４０の手動ハンドル９は回動軸１４を支点にして自由に回動できる。従って、手動ハンドル９は開路状態で手動操作でき、また閉路状態でもトリップ機構８に電気信号を与え、あるいは手動操作することにより、手動ハンドル９を回動させ開閉器本体を操作することが可能である。

なお、この実施の形態においては、開閉器の電動操作機構により開閉器本体の閉路を行い、開路はトーションバーのばね力の放勢により行うものを示したが、これに限られるものではない。例えば、開閉器本体の閉路及び開路を、ともに電動操作機構により行うものであっても同様の効果を奏する。開路する場合は、電動機を逆転させればよい。このとき、ピン２３がフォーク状レバー２２の爪部２２ｂと係合してフォーク状レバー２２が反時計方向に回動駆動されることになる。また、ヒューズの端部に接続された可動接触子がもう一方の端部を中心として回転して固定接触子と接離する方式の開閉器本体だけでなく、他の方式の開閉器本体、例えば可動接点が直線的に駆動され固定接点と接離するもの等にも適用できる。さらに、電動機７を停止させる電動機制御手段として、カム１９によりリミットスイッチ２４，２５を動作させて電動機７を停止するものを示したが、これに限られるものではなく、例えばレバー２１の回転位置を検出する光スイッチや近接スイッチ等により電動機の運転を制御するものであっても、同様の効果を奏する。

この実施の形態によれば、以上のように構成されているため、次に記載するような効果を奏する。電動操作機構５０は、電動機７の回動数を平歯車である小歯車１６、大歯車１５で構成される平歯車列により減速し駆動トルクとして駆動ねじと駆動ナットを用いることなく開閉器本体４０の手動ハンドル９に伝達する構成としたため、開閉器本体４０の操作用動力の伝達の摩擦損失を軽減し、電動機７からの駆動力の伝達効率を向上させることができる。

また、開閉器本体の完全閉路位置で電動機７への電力供給を停止後、慣性力により電動機７や大歯車１５等がさらに回転するが、フォーク状レバー２２の爪部２２ａとピン２３との係合が外れフォーク状レバー２２がその位置で停止するため、すなわちフォーク状レバー２２の回動停止位置がピン２３とフォーク状レバー２２との係合関係だけで決まるため、電動機７は開閉器本体４０が完全に閉路された後に余裕をもって停止させることができ、従来のような電動機７すなわちピン２３の停止位置制御のためのリミットスイッチ２４，２５の取付位置の微調整を必要としない。すなわち、可動接点駆動部材は回動部材が第２の回転角度位置を過ぎたとき回動部材との係合が解除されるので、可動接点駆動部材の停止位置を規制するために電動機すなわち回動部材の停止位置を厳密に制御する必要がなく、電動機の停止の制御が容易である。なお、電動機が過回転しても、空転するだけであり、過大な力によりフォーク状レバー２２や手動ハンドル９その他を損傷するおそれがない。

さらに、手動ハンドル９と電動操作機構５０のレバー１８に位置ずれが生じてもレバー１８の両側に設けた固定ボルト１７の締め込み寸法を調整することにより、連結位置の調整を容易に行うことができ、簡易な連結構造によって、電動操作機構全体を安価に製作できる。

この発明の実施の形態１である開閉器の電動操作装置の構成を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の右方から見た電動操作機構の要部を示す要部構成図である。 図１の電動操作装置の側面図である。 図１の電動操作機構動作を説明するための図である。 図１の電動操作機構動作を説明するための図である。

符号の説明

１ ヒューズ、３ アーク用可動接触子、６ アーク用固定接触子、７ 電動機、
８ トリップ機構、９ 手動ハンドル、１０ 絶縁支持台、１１ トーションバー、
１２ 絶縁リンク、１４ レバー軸、１５ 犬歯車、１６ 小歯車、１７ 固定ボルト、
１８ レバー、１９ カム、２０ 軸、２１ レバー、２２ フォーク状レバー、
２３ ピン、２４，２５ リミットスイッチ、２６ 三相軸、２７ 絶縁板、
２８ ヒンジ、３１ ベース、３５ 主可動接触子、３６主固定接触子。

Claims (3)

1. 電動機、この電動機の回転数を減速する歯車装置、上記歯車装置により回動駆動される回動部材、上記回動部材が上記電動機により所定方向に回動駆動され第１の回転角度位置から第２の回転角度位置まで回動する間に上記回動部材と係合して回動駆動され開閉器の開閉接点を駆動して上記開閉器を閉路または開路するとともに上記第２の回転角度位置を過ぎたとき上記回動部材との係合が解除されかつ自由に回動しうるようにされた可動接点駆動部材、及び上記回動部材が上記第２の回転角度位置よりも上記所定方向側にある第３の回転角度位置に来たとき動作して上記電動機への電力の供給を停止する電動機制御手段を備えた開閉器の電動操作装置。
2. 上記電動機制御手段は、上記回動部材とともに回動するカムと上記カムが所定位置に来たときに上記カムにより開閉されるリミットスイッチとを備え、上記リミットスイッチの開閉状態により上記回動部材の上記第３の回転角度位置を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の開閉器の電動操作装置。
3. 上記開閉器本体は気中開閉器であって、上記開閉接点はベースに回動可能に支持された可動接触子が上記可動接点駆動部材により回動駆動され固定接触子と接離するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉器の電動操作装置。

Images