JP5490147B2 - 電磁操作方式開閉装置 - Google Patents

Description

この発明は、電力の送配電および受電設備などに用いられる開閉装置に関し、特に電磁操作機構によって駆動され開閉器の主回路接点を開閉する電磁操作方式開閉装置に関するものである。

従来の電磁操作方式開閉装置は、例えば特許文献１、図１〜図７に示されるように、開閉器の主回路接点部、絶縁ロッド、駆動ロッド、上記主回路接点部に接圧を加えるコイルバネ、上記コイルバネのバネ受け部が同一軸（中心軸）上に配置されており、その軸に対して対称の位置に複数組配置された電磁操作機構の駆動力が、駆動レバーを始めとするリンク機構を介して上記中心軸上のコイルバネ、バネ受け部、駆動ロッド、絶縁ロッドに伝達され、上記主回路接点を開閉するようにしたものが知られている。

特開２００７−１２３２３０号公報

しかしながら上述した従来の電磁操作方式開閉装置では、対称の位置に複数組配置された電磁操作機構からの駆動力を、リンク機構を介してバネ受け部の１つの軸に連結することにより合成しているため、開閉器の主回路の絶縁階級、連続通電電流、短時間通電電流などから決定される主回路接点のストロークや接圧などの仕様変更に応じて、その都度、電磁操作機構の搭載台数や位置の変更等を行わなければならず、製造コストの上昇や開閉装置の大型化の原因となり、開閉装置設置スペース上の制約から問題となることが少なくなかった。また、上記主回路接点のストロークや接圧などの仕様変更に応じてリンク比を変更するため、その都度、駆動レバーを交換しなければならなかった。

この発明の電磁操作方式開閉装置は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、開閉器の主回路の絶縁階級、連続通電電流、短時間通電電流などから決定される主回路接点のストロークや接圧などの仕様変更があっても、前記バネ押えプレートの操作中心軸に直角方向の長さを調整することにより、電磁操作機構の配置やリンク機構の配置に影響を及ぼすことなく、ストロークや接圧力の変更に伴うリンク比の変更に対応することができるリンク機構を得ることを目的とするものである。

この発明の電磁操作方式開閉装置は、開閉器の主回路接点を開閉駆動する電磁操作機構、上記電磁操作機構の操作力を上記開閉器の主回路接点に伝達するリンク機構、上記主回路接点の操作中心軸上に配置された駆動ロッド、上記駆動ロッドに配設され上記主回路接点部に必要な接圧を加える接圧バネ、上記駆動ロッドと摺動可能に連結し、上記接圧バネを支持するバネ押えプレートを備え、上記リンク機構のリンク比の変更に応じて、上記バネ押えプレートの上記操作中心軸上の位置と、このバネ押さえプレートと上記リンク機構との連結点との距離を調整可能とすることを特徴とする。

この発明の電磁操作方式開閉装置によれば、ストロークや圧接力の変更によりリンク比が変化した場合でも、電磁操作機構の配置、すなわち電磁操作機構の構造あるいは取付け位置を変更することなくリンク機構の全長を調整することができ、ストロークや圧接力の変更に対し、電磁操作機構の共用化を図りながら対応することができる効果を有する。

この発明の用途であるガス絶縁開閉装置の全体構成図である。 この発明の電磁操作方式開閉器のリンク機構の原理図である。 この発明の実施の形態１による電磁操作方式開閉器（閉極時）の断面図である。 この発明の実施の形態１による電磁操作方式開閉器（開極時）の断面図である。 この発明のリンク機構において、リンク比を変化させた場合の例示図である。 この発明の実施の形態２による電磁操作方式開閉器（閉極時）の断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明による実施の形態を説明する。図１はこの発明の電磁操作方式開閉器を組み込んだガス絶縁開閉装置の全体構成図である。
図１において、ガス絶縁開閉装置本体１００内には、それぞれ絶縁性ガスが封入された２つの密閉容器２５が収納されている。上側の密閉容器には母線２２に接続される断路器や接地開閉器が収納されている。ここでは一相分のみ示しているが、紙面の奥行き方向に所定の間隔を置いて並設された３相分の多相ユニットにより構成される。

また、下側の密閉容器には遮断機器要素および複数の開閉機器要素を所定の上下関係で配設した構成となっており、ここでは真空バルブ２３を上段に、断路器と接地開閉器との水平配置を中段に、避雷器や接地開閉器等の水平配置を下段に配置した３段構成となっている。本装置を電気的に系統から切り離す断路器の操作機構は断路器操作機構収納部２１に収納されており、また、真空バルブ２３の接点の開閉を行う電磁操作方式開閉器は断路器収納部２０に収納されている。このような構成になるガス絶縁開閉装置は、ケーブルヘッド２４より電力を受電し、母線２２より末端の機器に電力を供給するものである。

図２はこの発明の実施の形態１に用いられる電磁操作方式開閉器のリンク機構の原理図であって、1相分のみを示している。このリンク機構は中心軸の軸方向に対称に配置されており、上下２台の電磁操作機構１を同時に駆動させることにより、中心軸上の接圧バネ８に操作力およびストロークを合成して伝達し、真空バルブ２３の主回路接点を開閉するものである。なお、図中、上下対称に配置された部品には錯綜を避けるためその一方のみに符号を付して示している。

リンク機構はメカベース１５に支承されており、電磁操作機構１の可動軸１aのストロークに対し駆動ロッド７（図３を参照）のストロークを大きくする目的があり、その比率は長さL１：L２の比で決定される。
なお、詳細は後で説明するが、L３はバネ押さえプレート６とピン１３間の距離（図３を参照）を示しており、これを調整することによりストロークや圧接力の変更によるリンク比の変化に対応するようになされている。

図３はこの発明の実施の形態１に用いられる電磁操作方式開閉装置の構造を示す断面図で、真空バルブ２３の閉極時の状態を示している。これも１相に対応するもののみ示しており、同じものが各相に設けられている。
次に図３の構成について詳細に説明する。上記電磁操作機構１は、例えば上記密閉容器２５に強固に支承されたメカベース１５に固定されており、上記可動軸１aの駆動力は以下に説明するリンク機構を介して上記中心軸Ｘ上に存在し、上記真空バルブ２３の主回路接点を開閉する駆動ロッド７に伝達されるようになっている。駆動ロッド７にはこれと摺動可能に連結されたバネ押えプレート６とバネ受け部２６との間に挿入された接圧バネ８が設けられている。

リンク機構は、上記電磁操作機構１の可動軸１aの端部が連動リンク２に結合され、この連動リンク２はピン１０により第１連結リンク３に回動可能に連結されている。更にこの第１連結リンク３はピン１１により駆動レバー４に連結され、この駆動レバー４の一端はネジ等で上記メカベース１５に固定された固定プレート１４にピン９により回動可能に連結され、他端はピン１２により第２連結リンク５に回動可能に連結されている。更に上記第２連結リンク５はピン１３を介してバネ押えプレート６に連結されており、電磁操作機構１に取り付けられた連動リンク２が操作されることで、上記第１連結リンク３、駆動レバー４、および第2連結リンク５、バネ押えプレート６を介して操作中心軸Ｘ上の駆動ロッド７および接圧バネ８に上記操作力およびストロークが伝達されるように構成されている。なお、ピン９はリンクの支点となっている。
上記メカベース１５がリンク機構の全長を決定するが、メカベース１５よりも電磁操作機構１側は設計標準化のため設計変更ができなくなっており、メカベース１５よりも真空バルブ２３側で設計変更が行われているのが通常である。

次に実施の形態１の動作について説明する。図３に示すように、電磁操作機構１の可動軸１aの操作力は、連動リンク２によって連結され、第１連結リンク３を介して、一体となった駆動レバー４の作用点４bに作用する。上下方向に対称に配置されている他の電磁操作機構についても同様である。駆動レバー４は支持点であるピン９で支持されているので、作用点４bに作用した駆動力で、駆動レバー４の作用点４aを駆動し、第２連結リンク５を介してバネ押えプレート６に操作力を加える。これによって、上下方向に対称に配置された電磁操作機構の合計駆動力が、駆動ロッド７および接圧バネ８に伝達され、中心軸方向に必要なストロークを与え、かつ、接圧バネ８に圧縮方向の操作力を与える。

このとき、作用点４aの回動距離は作用点４bの回動距離に対して、リンク機構のリンク比（L１：L２）の分だけ大きくなり、中心軸Ｘ上でのストロークは電磁操作機構１のストロークのリンク比倍となる。なお、L１はピン９とピン１１間の距離を、L２はピン９とピン１２間の距離を示す。
図３は電磁操作方式開閉器が閉極した状態を示しており、この状態で、駆動レバー４の開極方向（紙面左方向）へ駆動すると、図４の開極状態となる。図４の開極状態で、逆に駆動レバー４を主回路接点の閉極方向（紙面右方向）へ駆動すると、図３の閉極状態に戻る。

このように実施の形態１の電磁操作方式開閉器は、操作中心軸に対して対称の位置に配置されたリンク機構を介して開閉器の主回路接点を駆動する対の電磁操作機構1を備え、上記主回路接点の仕様変更による上記リンク比の変更に応じて、上記バネ押えプレート６の操作中心軸と直角方向の長さを調整可能としたものである。
これにより、ストロークや接圧力の変更によりリンク比（L１：L２）が変化した場合でも、特にリンク比が小さい場合、バネ押えプレート６とピン１３間の距離（L３）が容易に設計変更可能であるため、電磁操作機構１の配置に影響を及ぼさず、リンク比を変更することができる。

図５はリンク比を変化した場合の例をリンク機構原理図で示したもので、図５の（a）はリンク比が１：１．５の場合、（b）はリンク比が１：２の場合である。図において、L１は駆動レバー４のピン９と作用点４bが存在するピン１１との間の距離、L２は駆動レバー４のピン９と第２連結リンク５の作用点４aが存在するピン１２との間の距離、L３はバネ押えプレート６の中心軸Ｘと直角な方向の長さを示している。

今、開閉器の主回路の絶縁階級、連続通電電流、短時間通電電流などから決定される主回路接点のストロークや接圧などの仕様変更により、ストロークや接圧力の変更に伴うリンク比の変更があった場合、例えば（a）図のL１：L２＝１：１．５から（b）図のL１：L２＝１：２への変更があった場合、最も簡単には、上記バネ押えプレート６を上記リンク比の変更に見合った短い長さのものに取り替えることにより、電磁操作機構の配置、すなわち電磁操作機構の構造あるいは取付け位置を変更することなくリンク機構の全長を調整することができる。

上記バネ押えプレート６を単に交換する以外の方法も含み、例えば、上記バネ押えプレート６と連結リンク５とを連結するピン１３の位置が操作中心軸に対して直角方向に移動できるように、上記バネ押えプレート６に長溝等を設ける方法がある。要するに、上記バネ押えプレート６と、上記バネ押えプレート６と連結リンク５とを連結するピン１３との距離を調整できる構造とすればよい。

以上のようにこの実施形態によれば、ストロークや圧接力の変更に対し、電磁操作機構の共用化を図りながら簡単に主回路接点のストロークや接圧などの仕様変更に対応することができる。
なお、上記実施形態では主回路１相当り２個の電磁操作機構をこれらによる駆動力を合成する形式のものについて説明したが、１個の電磁操作機構によって駆動する形式の電磁操作方式開閉器についても同様にこの発明が適用される。この場合、前記主回路接点のストロークや接圧などの仕様変更に応じて、上記バネ押えプレートの中心（中心軸位置）と、バネ押えプレートと第２連結リンクとの連結点間の距離（L３／２に相当）を調整すれば足りる。

また、連動リンク２と第１の連結リンク３とを結合するピン１０と、上記第１の連結リンク３と駆動レバー４とを結合するピン１１は、それらを結ぶ直線と電磁操作機構１の可動軸１aとが同一直線状となっており、すなわち連動リンク２の力線方向が電磁操作機構の可動軸と同軸上に存在することにより、駆動レバーへの作用点４bに電磁操作機構１の駆動力が効率よく伝達される。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２における電磁操作方式開閉器の構造を示す断面図であり、閉極状態を示す。この実施の形態２では、実施の形態１のものに更に構成要素を付加している。すなわち、電磁操作機構１から突出している可動軸１aにバネ押え１６を固定し、このバネ押え１６と電磁操作機構１との間にバネ１７を設けている。
このようにすることにより、閉極動作時にバネ１７に圧縮力を蓄え、その圧縮力を開極動作時に使用することにより開極動作を支援することができる。また開極完了時には、バネ１７により開極状態を補佐することができるので、電磁操作機構１の開極時の操作エネルギーおよび保持力を補うことができる。

また、この実施の形態２では図６にメカベース１５の中心軸上にダンパープレート１８およびダンパー１９を設置している。電磁操作機構１の動作により前述のように駆動ロッド７がメカベース１５に形成された孔部１５aに出入りするが、そのときの繰り返し衝撃により駆動ロッドを損傷したりノイズ発生の原因となっていた。これに対し、上記メカベース１５の電磁操作機構側の駆動ロッド７に対向する部分に公知の緩衝手段を備えたものである。ダンパー１９はいうまでもなく弾性材料で構成され、電磁操作方式開閉器が閉極状態から開極状態へ移行する際の余分なエネルギーを吸収・緩和し、リンク機構を保護するものである。

この発明は、電力の送配電および受電設備などに用いられる遮断器、断路器、接地開閉器などの開閉器の電磁操作機構に広く利用できる。

１ 電磁操作機構、 １a 可動軸、 ３ 第１連結リンク、 ４ 駆動レバー、 ４a 作用点、 ４b 連結点、 ５ 第２連結リンク、６ バネ押えプレート、 ７ 駆動ロッド、 ８ 接圧バネ、 ９、１０、１１、１２、１３ ピン、 １３a 結合点、 １４ 固定プレート、 １５ メカベース、 １６ バネ押え、 １６a 孔部、 １７ バネ、 １８ ダンパープレート、 １９ ダンパー、 ２０ 開閉器収納部、 ２１ 断路器操作機構収納部、 ２２ 母線、 ２３ 真空バルブ、 ２４ ケーブルヘッド、 ２５ タンク、 ２６ バネ受け部、 １００ ガス絶縁開閉装置本体。

Claims (8)

1. 開閉器の主回路接点を開閉駆動する電磁操作機構、
   上記電磁操作機構の操作力を上記開閉器の主回路接点に伝達するリンク機構、
   上記主回路接点の操作中心軸上に配置された駆動ロッド、
   上記駆動ロッドに配設され上記主回路接点に必要な接圧を加える接圧バネ、
   上記駆動ロッドと摺動可能に連結し、上記接圧バネを支持するバネ押えプレートを備え、上記リンク機構のリンク比の変更に応じて、上記バネ押えプレートの上記操作中心軸上の位置と、このバネ押さえプレートと上記リンク機構との連結点との距離を調整可能とすることを特徴とする電磁操作方式開閉装置。
2. 上記リンク機構のリンク比の変更に応じて、上記バネ押えプレートの上記操作中心軸と直角方向の長さを調整することによって、上記バネ押さえプレートと、このバネ押さえプレートと上記リンク機構との連結点との距離を調整可能とすることを特徴とする請求項１に記載の電磁操作方式開閉装置。
3. 上記リンク機構のリンク比の変更に応じて、上記バネ押えプレートを長さの異なるものに交換することによって、上記バネ押さえプレートと、このバネ押さえプレートと上記リンク機構との連結点との距離を調整可能とすることを特徴とする請求項１に記載の電磁操作方式開閉装置。
4. 上記リンク機構は、上記電磁操作機構のストロークを伝達する連動リンクと、上記連動リンクに回動可能に連結された第１連結リンクと、上記バネ押えプレートと回動可能に連結された第２連結リンクと、一端が固定プレートの支持点に回動可能に結合され、他端は上記第２連結リンクに回動可能に結合された駆動レバーとから構成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁操作方式開閉装置。
5. 上記リンク機構は上記主回路接点の操作中心軸に対して対称に複数個配置され、上記リンク機構を介して伝達されるそれぞれの操作力を上記バネ押えプレートに合成して加えるようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁操作方式開閉装置。
6. 上記連動リンクの力線方向が上記電磁操作機構の可動軸と同軸上にあることを特徴とする請求項４に記載の電磁操作方式開閉装置。
7. 上記開閉器が閉極状態から開極状態へ移行する際、上記駆動ロッドに発生する操作力を上記操作中心軸上で吸収・緩和する緩衝装置を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁操作方式開閉装置。
8. 上記リンク機構のリンク比は、上記固定プレートの支持点と上記第２連結リンクと上記駆動レバーとの結合点との長さと、上記固定プレートの支持点と上記第1連結リンクと上記駆動レバーの連結点との長さとの比であることを特徴とする請求項４に記載の電磁操作方式開閉装置。

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