JP4866399B2 - 気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーター - Google Patents

Description

本発明は、駆動モーターに係り、より詳細には、第１及び第２のフレームを、ガラス繊維の加えられたプラスチック材質で形成することによって、ベアリングの圧入方式による挿入作業を容易にし、ブラシホルダーの絶縁のために必須に備えられてきた従来ブラシホルダー絶縁部を省くことによって、駆動モーターの製造コストを節減し、かつ、ブラシホルダー及び該ブラシホルダーが挿入される第１フレームのブラシホルダー挿入穴の構造を改善することによって、ブラシホルダーがより容易で強固に第１フレームのブラシホルダー挿入穴に挿着されるようにする他、固定子巻線と連結するためのハンダ付け作業を省き、労力を軽減できる、気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーターに関する。

一般に、気中遮断器（ＡＣＢ：Ａｉｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ）は、固定接触子と、該固定接触子と接触して通電回路を閉路する投入位置と、固定接触子から分離されて通電回路を開路する遮断（トリップ）位置へと移動可能な可動接触子とを備え、常にこれらを接触させて電流を流し、途中で線路のいずれかの箇所で故障により過電流が発生すると、迅速に可動接触子を固定接触子から分離させ電流を切ることによって、電子機器の内部回路及び付属部品を過電流から保護すると共に、この時に発生するアークを消滅させるために両接触子を空気中に露出させ、圧縮空気を吹き込む装置として知られている。

このような気中遮断器は、発電所や変電所などで、高圧の強電を投入／遮断する用途で使用される装置で、必要に応じて、接触された固定接触子と可動接触子との接点を速かに遮断／分離させることができる作動装置を備えている。この作動装置の駆動方式は、手動操作方式と、ソレノイド操作方式と、電動スプリング操作方式とに大別される。

なかでも、電動スプリング操作方式は、通常、可動接触子と連結されたリンクと接触するチャージングカムを付設したカム軸の一側に遮断スプリングが弾性結合し、このカム軸に、モーターを用いる電動式または手動操作レバーによってカム軸を回転させるためのチャージング装置が連結され、このチャージング装置を用いて遮断スプリングに回転モーメント付加用の主エネルギーが最大に蓄勢された状態に前記カム軸を回転させておき、必要時にロック（Ｌｏｃｋ）を解除し、蓄勢された遮断スプリングのエネルギーによりカム軸が回転しながら、順次に連動するリンクにより可動接触子を固定接触子から分離させ、電流を遮断する。

図１は、従来の気中遮断器の構成を示す斜視図であり、図２ａ乃至図２ｃは、図１の作動機構部の構成及び作動状態を段階的に示す作動状態図である。

図１乃至図２ｃに示すように、従来の気中遮断器は、通電回路を開閉するために、固定接触子３と可動接触子５との接点を選択的に分離及び接触させる投入スプリング１１、リンク機構１５、遮断スプリング２１、カム軸３０などを含む作動機構部１と、カム軸３０を回転させる駆動モーター５０、減速ギア組立体６０、出力ギア７０などを含むチャージング装置４０と、で構成される。

図２ａ乃至図２ｃを参照して、従来の気中遮断器の作動機構部１の作用について説明すると、下記の通りである。まず、図２ａは、固定接触子３と可動接触子５との接点がオープンされた状態であって、作動機構部１の最初状態を示す。

以降、チャージング装置４０の駆動モーター５０またはチャージングハンドル（図示せず）によりカム軸３０が回転し、これと連動して行われるチャージングカム１２の回転によりドライバーレバー１６が回転し、投入スプリング１１が圧縮されながら図２ｂに示すような状態、すなわち、チャージングの完了した状態となる。このように投入スプリング１１が蓄勢された状態のチャージングカム１２は、投入ラッチ１３と接触するオンレバー１４によって力の平衡状態をなしている。そして、投入ボタン（図示せず）または投入ソレノイド（図示せず）と接触するオンカップリング１７は、オンレバー１４を回転させ得る位置にある。

以降、使用者が投入ボタンを押下したり、投入ソレノイドが作用したりし、オンカップリング１７が下方に移動してオンレバー１４を回転させると、投入ラッチ１３がチャージングカム１２を解除し、投入スプリング１１の蓄勢された力がドライバーレバー１６を通じてリンク機構１５に伝達され、開閉軸１０は時計回り方向に回転しながらこれと連動して回転する開閉レバー２０を通じて固定接触子３と可動接触子５との接点が接触するようにすると同時に、遮断スプリング２１を引っ張る。この時の状態が図２ｃに示されており、このように固定接触子３と可動接触子５との接点が接触した状態、すなわち、遮断器が投入された状態の平衡状態は、リンク機構１５とオープンラッチ２２を経てオフレバー２３により維持されている。

以降、線路のいずれかの箇所の故障により過電流の発生が感知され、使用者が遮断ボタン（図示せず）を押下したり、遮断ソレノイド（図示せず）の作動によりオフレバー２３を回転させると、オープンラッチ２２が回転し、投入動作からトグルされたリンク機構１５が解除されながら、開閉軸１０が遮断スプリング２１の引っ張られた力により反時計回り方向に回転し、固定接触子３と可動接触子５との接点を分離させ、再び図２ａのような状態となる。

一方、図３は、図１に示す従来の駆動モーターの構成を示す断面図である。以下では、同図を参照しつつ、従来の気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される従来の駆動モーターについて説明する。

図３に示すように、従来の駆動モーター５０は、アルミニウム材質からなる第１及び第２のフレーム１１０，１２０に圧入方式で挿入されるベアリング１３５を介して第１及び第２のフレーム１１０，１２０内部で回転可能に配置されるシャフト１３０と、シャフト１３０の一側に圧入される整流子１４０と、シャフト１３０を回転させる固定子巻線１７０と、第１のフレーム１１０に挿入されるブラシホルダー１６０と、スプリング（図示せず）によって弾持されるようにブラシホルダー１６０内に挿入され、整流子１４０と接触するブラシ１５０と、ブラシホルダー１６０と第１フレーム１１０とを絶縁させるブラシホルダー絶縁部１８０と、で構成される。

しかしながら、前述したような構成を持つ従来の駆動モーター５０は、次のような問題点があった。

まず、ブラシホルダー１６０と固定子巻線１７０とを連結するために、ブラシホルダー１６０の一側に、固定子巻線１７０と連結された電線がハンダ付けされるが、このようなハンダ付けは非常に面倒な作業である他、ハンダ付け作業時に作業者の誤作業によりハンダ付けが正しくできないと、駆動モーター５０が正しく駆動せず、気中遮断器の遮断作用が正しく行われないという問題があった。

また、第１及び第２フレーム１１０，１２０がダイカスト鋳造法により鋳造されたアルミニウム材質からなるので、シャフト１３０の円滑な回転のために第１及び第２フレーム１１０，１２０に圧入方式で挿入されるベアリング１３５の挿入作業に困難がある他、ブラシホルダー１６０との絶縁のためにブラシホルダー１６０と第１フレーム１１０とを絶縁させるブラシホルダー絶縁部１８０がさらに備えられなければならないため、製造コストが上昇するという問題点があった。

本発明は、上記の従来技術の問題を克服するためのもので、その目的は、第１及び第２のフレームを、ガラス繊維の加えられたプラスチック材質で形成することによって、ベアリングの圧入方式による挿入作業を容易にし、ブラシホルダーの絶縁のために従来必須に備えられてきたブラシホルダー絶縁部を省くことによって、駆動モーターの製造コストを節減でき、ブラシホルダー及び該ブラシホルダーが挿入される第１フレームのブラシホルダー挿入穴の構造を改善することによって、ブラシホルダーがより容易で強固に第１フレームのブラシホルダー挿入穴に挿着されるようにし、かつ、固定子巻線と連結するためのハンダ付け作業を省くことができる、気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーターを提供することにある。

上記の目的を達成するための、本発明による気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーターは、ベアリング挿入溝と１対のブラシホルダー挿入穴が形成された第１フレームと、ベアリング挿入溝とシャフト貫通穴が形成された第２フレームと、前記第１及び第２フレームに形成されたベアリング挿入溝のそれぞれに挿入されるベアリングと、前記第２フレームのシャフト貫通穴を貫通し、前記ベアリングを介して前記第１及び第２フレームに回転可能に結合するシャフトと、前記シャフトに結合する整流子と、前記シャフトを回転させる固定子巻線と、前記ブラシホルダー挿入穴に挿入され、前記固定子巻線と電線で連結されるブラシホルダーと、スプリングにより弾持される状態で前記ブラシホルダーに挿入され、前記整流子と接触するブラシと、を含む構成とした。

本発明の一実施例において、好ましくは、前記第１及び第２フレームは、ガラス繊維の加えられたプラスチック材質で形成される。

本発明の一実施例において、好ましくは、前記ブラシホルダーは、四角筒形に形成され、下端に、曲げ作用により曲げられ、開放された下端を閉じる下部遮断板を備え、外側壁には、曲げ作用により曲げられ、前記電線を連結固定する電線固定爪を備える。

本発明の一実施例において、好ましくは、前記ブラシホルダー挿入穴の内側面には係合突部がさらに形成され、前記ブラシホルダーの外側壁には、前記係合突部に係止される第１係止爪と、前記ブラシホルダー挿入穴の上端に係止される第２係止爪がさらに形成される。

本発明の一実施例において、好ましくは、前記第２フレームには、構造的強度補強のための第１リブと第２リブがさらに形成される。

本発明に係る気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーターによれば、第１及び第２フレームを、ガラス繊維の加えられたプラスチック材質で形成したため、ベアリングの圧入方式による挿入作業が容易になる他、ブラシホルダーの絶縁のために必須に備えられてきた従来ブラシホルダー絶縁部を省き、駆動モーターの製造コストを節減することが可能になり、かつ、ブラシホルダー及び該ブラシホルダーが挿入される第１フレームのブラシホルダー挿入穴の構造を改善したため、ブラシホルダーをより容易で強固に第１フレームのブラシホルダー挿入穴に挿着することができる他、固定子巻線と連結するためのハンダ付け作業を省き、労力を軽減することが可能になる。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明による気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーターの好適な実施例について詳細に説明する。

図４は、本発明による気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーターの構成を示す断面図であり、図５ａは、図４に示す駆動モーターの第１フレーム、ブラシ、及びブラシホルダーを示す分解斜視図であり、図５ｂは、ブラシホルダーが挿入された状態の図５ａのＡ−Ａ’線断面図であり、図５ｃは、図５ａに示すブラシホルダーにブラシと固定子巻線連結用電線が連結された状態を示す斜視図であり、図６は、図４に示す駆動モーターの第２フレームを、異なる方向から見た斜視図である。

図４乃至図６に示すように、本発明による気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーター２００は、ベアリング挿入溝２１２と１対のブラシホルダー挿入穴２１４が形成された第１フレーム２１０を備える。この第１フレーム２１０から所定間隔隔たった位置に、シャフト貫通穴２２１とベアリング挿入溝２２２が形成された第２フレーム２２０が配置される。第１及び第２フレーム２１０，２２０は、ガラス繊維の加えられたプラスチック材質で形成される。第２フレーム２２０には、構造的強度補強のための第１リブ２２４と第２リブ２２６が形成される。

第１及び第２フレーム２１０，２２０に形成されたベアリング挿入溝２１２，２２２のそれぞれには、ベアリング２３５が圧入方式で挿入される。本発明では、第１及び第２フレーム２１０，２２０が、アルミニウム材質で形成された従来技術のそれと違い、ガラス繊維の加えられたプラスチック材質で形成されるので、ベアリング２３５の挿入作業が容易になる。

第１及び第２フレーム２１０，２２０により形成された内部空間には、第２フレーム２２０のシャフト貫通穴２２１を貫通し、ベアリング２３５を介して第１及び第２フレーム２１０，２２０に回転可能に結合するシャフト２３０が配置される。シャフト２３０は、図１で説明した減速ギア組立体６０と連結されて回転力を出力ギア７０に伝達する。シャフト２３０には整流子２４０が圧入して結合される。シャフト２３０の外部には、印加される電流により磁界を形成し、シャフト２３０を回転させる固定子巻線２７０が配置される。

第１フレーム２１０に形成されたブラシホルダー挿入穴２１４には、後述するブラシ２５０を内蔵するブラシホルダー２６０が挿着される。本発明では、前述したように、第１及び第２フレーム２１０，２２０が、ガラス繊維の加えられたプラスチック材質で形成されるので、従来技術におけるようなブラシホルダーとの絶縁のためのブラシホルダー絶縁部１８０（図３参照）を必要としない。

ブラシホルダー２６０は、図５ａに示すように、四角筒形に形成され、下端に、曲げ作用により曲げられて、開放された下端を閉じる下部遮断板２６６を備える。すなわち、ブラシホルダー２６０内に挿入されるブラシ２５０の下端に連結されたスプリング２５２が、曲げられた下部遮断板２６６により支持されるようにすることによって、ブラシ２５０がスプリング２５２により弾持される状態でブラシホルダーに挿入されるようにする。ブラシ２５０は、スプリング２５２の弾性作用により整流子２４０と接触するように配置される。

ブラシホルダー２６０の外側壁には、曲げ作用により曲げられ、固定子巻線２７０との電気的連結のための電線２９０を連結固定する電線固定爪２６８が設けられる。すなわち、図５ｃに示すように、電線２９０の脱皮した末端を、ブラシホルダー２６０の外側壁に設けられた電線固定爪２６８に当てたのち電線固定爪２６８を曲げ、電線２９０の脱皮した末端がブラシホルダー２６０の外側壁に加圧密着されるようにすることによって、電線２９０をブラシホルダー２６０に容易に連結固定することができる。したがって、従来技術とは違い、電線２９０の連結のためにハンダ付け作業を行わずに済む他、ハンダ付け作業の誤りに起因する問題点を防止できる。

ブラシホルダー２６０の外側壁には、弾性力を有する１対の第１係止爪２６２が設けられ、この第１係止爪２６２が係合する係合突部２１４ａが、第１フレーム２１０のブラシホルダー挿入穴２１４の内側面に形成される。また、ブラシホルダー２６０の外側壁には、弾性力を有する第２係止爪２６４が設けられる。したがって、図５ａ及び図５ｂに示すように、ブラシホルダー２６０を第１フレーム２１０のブラシホルダー挿入穴２１４に挿入すると、ブラシホルダー２６０の第２係止爪２６４は、ブラシホルダー挿入穴２１４の上端２１４ｂに係止され、ブラシホルダー２６０の第１係止爪２６２は、ブラシホルダー挿入穴２１４の内側面に形成された係合突部２１４ａに係止されることで、ブラシホルダー２６０が第１フレーム２１０のブラシホルダー挿入穴２１４に固定される。逆に、ブラシホルダー２６０をブラシホルダー挿入穴２１４から引き抜く場合には、第２係止爪２６４を押して係止状態を解除し、ブラシ２５０を図面上左側方向に押し出すことによって、容易にブラシホルダー２６０を取り出すことができる。

以上では好適な実施例に挙げて本発明を説明してきたが、これらの実施例に限定されず、本発明の範ちゅうを逸脱しない限度内で様々な改変が可能であるということは、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者にとっては明らかである。したがって、本発明の権利範囲は、説明された実施例に限定されてはいけなく、添付の特許請求の範囲とそれと均等なものによって定められるべきである。

従来の気中遮断器の構成を示す斜視図である。 図１に示す作動機構部の構成及び作動状態を段階的に示す作動状態図である。 図１に示す作動機構部の構成及び作動状態を段階的に示す作動状態図である。 図１に示す作動機構部の構成及び作動状態を段階的に示す作動状態図である。 図１に示す従来の駆動モーターの構成を示す断面図である。 本発明による気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーターの構成を示す断面図である。 図４に示す駆動モーターの第１フレーム、ブラシ、及びブラシホルダーを示す分解斜視図である。 ブラシホルダーが挿入された状態における図５ａのＡ−Ａ’線断面図である。 図５ａに示すブラシホルダーにブラシと固定子巻線連結用電線が連結された状態を示す斜視図である。 図４に示す駆動モーターの第２フレームを、異なる方向から見た斜視図である。

符号の説明

１ 作動機構部
１０ 開閉軸
１１ 投入スプリング
１２ チャージングカム
１３ 投入ラッチ
１４ オンレバー
１５ リンク機構
１６ ドライバーレバー
１８ 開閉軸ストッパー
２０ 開閉レバー
２１ 遮断スプリング
２２ オープンラッチ
２３ オフレバー
３０ カム軸
２１０ 第１フレーム
２１２ ベアリング挿入溝
２１４ ブラシホルダー挿入穴
２１４ａ 係合突部
２２０ 第２フレーム
２２１ シャフト貫通穴
２２２ ベアリング挿入溝
２２４ 第１リブ
２２６ 第２リブ
２３０ シャフト
２３５ ベアリング
２４０ 整流子
２５０ ブラシ
２６０ ブラシホルダー
２６１ 主ブラケット
２６２ 第１係止爪
２６４ 第２係止爪
２６６ 下部遮断板
２６８ 電線固定爪
２７０ 固定子巻線
２９０ 固定子巻線連結用電線

Claims (4)

1. ベアリング挿入溝と１対のブラシホルダー挿入穴が形成された第１フレームと、
   ベアリング挿入溝とシャフト貫通穴が形成された第２フレームと、
   前記第１及び第２フレームに形成されたベアリング挿入溝のそれぞれに挿入されるベアリングと、
   前記第２フレームのシャフト貫通穴を貫通し、前記ベアリングを介して前記第１及び第２フレームに回転可能に結合するシャフトと、
   前記シャフトに結合する整流子と、
   前記シャフトを回転させる固定子巻線と、
   前記ブラシホルダー挿入穴に挿入され、前記固定子巻線と電線で連結されるブラシホルダーと、
   スプリングにより弾持される状態で前記ブラシホルダーに挿入され、前記整流子と接触するブラシと、
   を含み、
   前記第１及び第２フレームは、ガラス繊維の加えられたプラスチック材質で形成されたことを特徴とする、気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーター。
2. 前記ブラシホルダーは、四角筒形に形成され、
   下端に、曲げ作用により曲げられ、開放された下端を閉じる下部遮断板を備え、外側壁には、曲げ作用により曲げられ、前記電線を連結固定する電線固定爪を備えることを特徴とする、請求項１に記載の気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーター。
3. 前記ブラシホルダー挿入穴の内側面には係合突部がさらに形成され、前記ブラシホルダーの外側壁には、前記係合突部に係止される第１係止爪と、前記ブラシホルダー挿入穴の上端に係止される第２係止爪がさらに形成されたことを特徴とする、請求項２に記載の気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーター。
4. 前記第２フレームには、構造的強度補強のための第１リブと第２リブがさらに形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の気中遮断器の投入スプリングチャージング装置に使用される駆動モーター。