JP5618848B2

JP5618848B2 - 真空開閉装置

Info

Publication number: JP5618848B2
Application number: JP2011013993A
Authority: JP
Inventors: 遠矢　将大; 将大遠矢; 小林　稔; 稔小林; 菅　則雄; 則雄菅; 洋十鳥; 仁向井; 丈明山中; 慎司鳥羽
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2031-01-26
Also published as: JP2012155998A

Description

この発明は、例えば電力用の送配電設備あるいは受電設備などに用いられ、可動通電部に連結された操作ロッドとこの操作ロッドを駆動する操作機構部とを備えた真空開閉装置に関するものである。

従来の真空開閉装置としては、図５に示すものがある。図５は真空開閉装置を示す断面側面図である。図５においては、操作機構部１４の図示しない駆動源、すなわち、投入ばね（図示せず）を蓄勢し、その蓄勢された投入エネルギーにより出力リンク１４ｂを駆動し、その出力リンク１４ｂの駆動と連動して駆動レバー１６主軸１５とともにその主軸１５の軸心周りに反時計回りに回動し、駆動レバー１６の他方側１６ｂに連結された絶縁された操作ロッド１３が上方に押し上げられる。操作ロッド１３の上端側である一方側１３ａに連結された可動通電軸８が上方に移動し、可動通電軸８の可動側電極７が固定通電軸６の固定側電極５に接触する。固定側電極５と可動側電極７とが接触することにより真空バルブ１の電極間が閉極される。これにより真空バルブ１の投入が完了する。

また、真空バルブ１の電極間を開極する場合には、操作機構部１４の図示しない駆動源により出力リンク１４ｂを閉極時の動作とは逆方向に駆動し、その出力リンク１４ｂの駆動と連動して主軸１５とともにその主軸１５の軸心周りに時計回りに回動し、駆動レバー１６の他方側１６ｂに連結された操作ロッド１３が下方に押し下げられる。操作ロッド１３の上端側である一方側１３ａに連結された可動通電軸８が下方に移動し、可動通電軸８の可動側電極７が固定通電軸６の固定側電極５から離間して接触状態が開放される。固定側電極５と可動側電極７との接触状態が開放されることにより真空バルブ１の電極間が開極される。

このような、真空バルブ１の電極間の閉極動作、開極動作は数秒間隔で繰り返し行われるようになっている。

特開２０００−３５３４６０号公報

上述した従来の真空開閉装置においては、真空バルブ１の電極間の閉極動作、開極動作を操作機構部１４により行うようにしている。真空バルブ１が閉極状態であったとしても電源が喪失した場合には真空バルブ１は開極する構造となっている。また、真空バルブ１が投入されて閉極状態のとき、その投入状態を維持する必要がある。

真空バルブ１の投入状態を維持する必要があるが、従来装置は、例えば、図６に示すように、出力リンク１４ｂには上方向への大きな荷重Ｐが作用し、駆動レバー１６を主軸１５の軸心周りに時計回りに回動させ、駆動レバー１６の他方側１６ｂに連結された操作ロッド１３を下方に押し下げようと作用する。すなわち、出力リンク１４ｂの上方向への大きな荷重Ｐは可動通電軸８の可動側電極７が固定通電軸６の固定側電極５から離間して接触状態が開放され真空バルブ１の投入状態が解除されるよう作用する。

これを防止するため、図６に示すように、例えば、駆動レバー１６の一方側１６ａ近傍
に保持コイル１９を配設し、保持コイル１９を励磁して保持コイル１９のプランジャ１９ａを下方向に吸引することによりそのプランジャ１９ａの先端部に設けた押圧片１９ｂが下方向に移動し、その押圧片１９ｂにより、駆動レバー１６の一方側１６ａを下方向に押圧する。駆動レバー１６の一方側１６ａをプランジャ１９ａの先端部に設けた押圧片１９ｂにより下方向に押圧しているので、出力リンク１４ｂには上方向への大きな荷重Ｐが作用しようとしても、その大きな荷重Ｐに抗して駆動レバー１６が主軸１５の軸心周りに時計回りに回動しようとするのを抑止できる。駆動レバー１６の回動を抑止できるので、可動通電軸８の可動側電極７が固定通電軸６の固定側電極５から離間して接触状態が開放されることがなく、真空バルブ１の投入状態が維持されるようになっている。

しかしながら、出力リンク１４ｂに作用する上方向への大きな荷重Ｐは、装置容量によっても相違するが例えば５００ｋｇもの荷重となることがある。したがって、５００ｋｇもの荷重を抑制するためには保持コイル１９の吸引力を５００ｋｇの荷重相当のものを必要とし、保持コイル１９は大きな構造となり、高価な装置となるとともに装置が大型化するという課題がある。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、経済性に優れ、小型化を図ることができる真空開閉装置を提供することを目的とする。

この発明に係わる真空開閉装置は、真空バルブと、軸心を前記真空バルブの電極間開閉方向と直交するように配設された主軸と、前記主軸と直交するように前記主軸に固着された駆動レバーと、前記駆動レバーの一方側に連結される出力リンクを有し、前記駆動レバーを介して前記主軸を回動させる操作機構部と、一方側が前記真空バルブの可動通電軸に連結され、他方側が前記駆動レバーの他方側に連結され、前記主軸の回動に連動して前記真空バルブの電極間開閉方向に移動し、前記真空バルブの電極間を開閉する操作ロッドとを備えた真空開閉装置において、前記操作機構部は、モータにより駆動される蓄勢軸と、前記蓄勢軸により駆動される駆動体と、前記駆動体と一体的に構成され、前記駆動体と連動して回動する投入カムと、前記投入カムにより回動されるとともに前記出力リンクと連結される出力レバーと、前記出力レバーの回動により前記出力レバーのピンと係合される荷重低減レバー体と、前記荷重低減レバー体を吸引して前記出力レバーのピンと前記荷重低減レバー体の荷重受け止め部との係合状態を保持する保持コイル装置とから構成されたものである。

この発明に係わる真空開閉装置は、出力レバーの回動により出力レバーのピンと係合される荷重低減レバーと、荷重低減レバーを吸引して出力レバーのピンと荷重低減レバーとの係合状態を保持する保持コイルを設けたことにより、経済性に優れ、小型化を図ることができる真空開閉装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係わる真空開閉装置を示す一部断面で示す正面図である。この発明の実施の形態１に係わる真空開閉装置を示す一部断面で示す平面図である。この発明の実施の形態１に係わる真空開閉装置を示す一部断面で示す側面図である。この発明の実施の形態１に係わる真空開閉装置における一部断面で示す側面図である。従来の真空開閉装置を示す断面側面図である。従来の真空開閉装置を示す要部断面側面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１〜図４に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わる真空開閉装置を示す一部断面で示す正面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わる真空開閉装置を示す一部断面で示す平面図である。図３はこの発明の実施の形態１に係わる真空開閉装置を示す一部断面で示す側面図である。図４はこの発明の実施の形態１に係わる真空開閉装置における一部断面で示す側面図である。

これら各図において、２０は真空開閉装置を構成する単極部であり、図は一例として三相の場合を示しており、単極部２０が３個配置されて三相構成とされている。２１は車輪２２が取り付けられた基台フレーム、２３は基台フレーム２１上に取り付けられた中空の支持碍子であり、支持碍子２３内を後述する操作ロッド３８が挿通される。２４は支持碍子２３の上方側に配置された例えば中空の支持碍子であり、支持碍子２４内に後述する真空バルブ２６が配設される。２５は支持碍子２４と支持碍子２３との間に配置された中空の連結体である。

２６は支持碍子２４内に配設された真空バルブ、２７は支持碍子２４の上部側に取り付けられた上部側端子導体であり、上部側端子導体取付板２８により取り付けられている。２９は真空バルブ２６内に配置され、固定通電軸３０に固着された固定側電極であり、固定通電軸３０を通して上部側端子導体２７と電気的に接続される。３１は真空バルブ１内に配置され、固定側電極２９と相対して対向し可動通電軸３２に固着された可動側電極である。３３は支持碍子２４の下部側に取り付けられた下部側端子導体であり、下部側端子導体取付板３４により取り付けられている。

３５は真空バルブ２６外に延在する可動通電軸３２と下部側端子導体３３とを電気的に接続する可撓性導体である。３６は上部側端子導体２７の支持碍子２４外に伸張する端部に設けられた上部側ジャンクション、３７は下部側端子導体３３の支持碍子２４外に伸張する端部に設けられた下部側ジャンクションである。

３８は支持碍子２３内を挿通する絶縁された操作ロッドであり、この操作ロッド３８の一方側、すなわち、上端側が連結体２５内を通して可動通電軸３２の真空バルブ２６外に延在する下端部に取り付けられ、この操作ロッド３８の他方側、すなわち、下端側が基台フレーム２１内に挿通されて基台フレーム２１内に位置している。

３９は軸心を真空バルブ２６の固定側電極２９と可動側電極３１間の開閉方向、すなわち、操作ロッド３８の軸心と直交するように配設された主軸であり、基台フレーム２１内に軸支されている。４０は主軸３９に固着された駆動レバーであり、この駆動レバー４０の一方側４０ａが後述する操作機構部１００の出力リンク１０１にピンにより連結され、駆動レバー４０を介して主軸３９を回動させる。また、駆動レバー４０の他方側４０ｂは操作ロッド３８の下端側である他方側に回動自在にピンにより連結されている。４３は開放ばね、４４は接圧ばねである。

そして、真空バルブ２６の固定側電極２９と可動側電極３１間の開極動作および閉極動作は複数の操作機構部により行われ、切り替え動作により選択された操作機構部により、駆動レバー４０を介して主軸３９を回動させることによって操作ロッド３８が上下方向に作動され、真空バルブ２６の固定側電極２９と可動側電極３１間の開極動作および閉極動作が行われる。

図は一例として、この実施の形態１における操作機構部１００は、駆動レバー４０の一方側４０ａに連結される出力リンク１０１を有し、駆動レバー４０を介して主軸３９を回動させるように構成されている。図は一例として、操作機構部１００が２台設けられた場合を示しており、選択的に切り替えられた動作されるようになっている。

操作機構部１００は、モータ１０３と、モータ１０３のモータ出力軸（歯車）１０４により小歯車１０５に係合されて駆動される蓄勢軸１０６と、蓄勢軸１０６により駆動される駆動体（大歯車）１０７と、駆動体１０７と支軸１０８を介して一体的に構成され、駆動体１０７と連動して回動する投入カム１０９と、投入カム１０９により出力ローラ１１０が押し下げられると出力軸１１１を支点に反時計方向に回動されるとともに出力リンク１０１と連結される出力レバー１１２と、投入コイル１１３により作動される投入ラッチ（図示せず）と、駆動体１０７と一体的に構成され、駆動体１０７と連動して回動するとともに投入ラッチ（図示せず）のラッチ係合部（図示せず）と係合される投入ラッチローラ（図示せず）と、一方側が駆動体１０７に枢着され、他方側が投入ばね１１６と連結され、駆動体１０７の回動により投入ばね１１６を蓄勢および放勢する投入ばねロッド１１７と、出力レバー１１２の回動により出力レバー１１２のピン１１８と荷重受け止め部１１９ａが係合される荷重低減レバー体１１９と、荷重低減レバー体１１９を吸引して出力レバー１１２のピン１１８と荷重低減レバー体１１９の荷重受け止め部１１９ａとの係合状態を保持する保持コイル装置１２０とから構成されている。保持コイル装置１２０は真空バルブ２６の投入状態のときに常時通電されて励磁されている。

なお、出力リンク１０１の上端部１０１ａは連結軸１２１により出力レバー１１２と連結されている。また、荷重低減レバー体１１９は枢軸１１９ｂを支点にして回動する。

次に、図３および図４に基づいて動作について説明する。図３に示すように、真空バルブ２６は固定側電極２９と可動側電極３１が閉極状態であり、真空バルブ２６が投入状態である。したがって、真空バルブ２６の投入状態を維持する必要がある。

真空バルブ２６の投入状態を維持する必要があるが、出力リンク１０１には上方向への大きな荷重Ｐが作用し、駆動レバー４０を主軸３９の軸心周りに時計回りに回動させ、駆動レバー４０の他方側４０ｂに連結された操作ロッド３８を下方に押し下げようと作用する。すなわち、出力リンク１０１の上方向への大きな荷重Ｐは可動通電軸３２の可動側電極３１が固定通電軸３０の固定側電極２９から離間して接触状態が開放され真空バルブ２６の投入状態が解除されるよう作用する。

これを防止するため、この実施の形態１においては、図４に示すように、出力レバー１１２の反時計方向の回動により出力レバー１１２のピン１１８と荷重低減レバー体１１９の荷重受け止め部１１９ａとが係合される。これにより、真空バルブ２６が投入状態となる。

出力レバー１１２のピン１１８と荷重低減レバー体１１９の荷重受け止め部１１９ａとの係合状態を保持するため、真空バルブ２６の投入状態のときには保持コイル装置１２０が常時通電されて励磁されるので、保持コイル装置１２０の励磁よる吸引動作によってプランジャ１２０ａを図４において左方向に吸引して移動させ、このプランジャ１２０ａの左方向の移動に連動してそのプランジャ１２０ａの先端部に設けられた押圧片１２０ｂにより荷重低減レバー体１１９を保持コイル装置１２０側に吸引している。

保持コイル装置１２０による常時励磁により荷重低減レバー体１１９を保持コイル装置
１２０側に吸引しているので、出力レバー１１２のピン１１８と荷重低減レバー体１１９の荷重受け止め部１１９ａとの係合状態を保持することができるので、真空バルブ２６の投入状態を維持することができる。

ところで、出力リンク１０１に作用する上方向への大きな荷重Ｐは、出力軸１１１に作用する分力Ｐ１とピン１１８に作用する分力Ｐ２とに分散される。これら分力Ｐ１と分力Ｐ２との大きさは、連結軸１２１の鉛直方向の軸線と出力軸１１１の鉛直方向の軸線との距離Ｓ１、連結軸１２１の鉛直方向の軸線とピン１１８の鉛直方向の軸線との距離Ｓ２によって決まる。この場合においては、分力Ｐ１＞分力Ｐ２となり、分力Ｐ２は分力Ｐ１と比べてかなり小さな分力となる。

そして、ピン１１８に作用する分力Ｐ２は、荷重低減レバー体１１９に対し、荷重低減レバー体１１９とピン１１８の接触部の斜面と垂直方向に荷重Ｐ３が作用する。この荷重Ｐ３は水平方向の分力Ｐ４、鉛直方向の分力Ｐ５に分解できる。これら分力Ｐ４と分力Ｐ５との大きさは、分力Ｐ４＜分力Ｐ５となり、分力Ｐ４は分力Ｐ５と比べて小さな分力となる。

したがって、保持コイル装置１２０としては、極めて小さくなった分力Ｐ４を吸引するだけの吸引力でよくなる。

このように、この実施の形態１によれば、出力リンク１０１に作用する上方向への大きな荷重Ｐは、出力軸１１１に作用する分力Ｐ１とピン１１８に作用する分力Ｐ２とに分散され、さらに、ピン１１８に作用する分力Ｐ２は、図４に示すように、分力Ｐ３と分力Ｐ４とに分散されるので、極めて小さくなった分力Ｐ４を吸引するだけの吸引力を持った保持コイル装置１２０とすることができる。例えば、出力リンク１０１に作用する上方向への大きな荷重Ｐが５００ｋｇとした場合、分力Ｐ４としては約１／１０となり、保持コイル装置１２０への通電電流を低減できるとともに装置の小型化が図れ、経済性優れた真空開閉装置を得ることができる。

また、出力レバー１１２のピン１１８と荷重低減レバー体１１９の荷重受け止め部１１９ａとの係合状態は出力レバー１１２のピン１１８の鉛直方向の軸線より右方向側に偏移した軸線の位置で係合されているので、荷重低減レバー体１１９が受ける荷重方向は常に荷重低減レバー体１１９の荷重受け止め部１１９ａと出力レバー１１２のピン１１８との係合が外れる方向であり、トリップするときには保持コイル装置１２０への通電を断つことにより、プランジャ１２０ａが右方向へ移動するので押圧片１２０ｂの押圧力が断たれ荷重低減レバー体１１９は反時計方向に回動する。

荷重低減レバー体１１９が反時計方向に回動することにより、出力レバー１１２のピン１１８と荷重低減レバー体１１９の荷重受け止め部１１９ａとの係合状態は解除され、出力レバー１１２が時計方向に回動する。

出力レバー１１２が時計方向に回動することにより、出力リンク１０１が上方向に移動して、駆動レバー４０を主軸３９の軸心周りに時計回りに回動させ、駆動レバー４０の他方側４０ｂに連結された操作ロッド３８を下方に押し下げ、可動通電軸３２の可動側電極３１を固定通電軸３０の固定側電極２９から離間して接触状態が開放され真空バルブ２６が開極される。

また、電源が喪失場合においても、保持コイル装置１２０への通電が断たれるので、プランジャ１２０ａが右方向へ移動して押圧片１２０ｂの押圧力が断たれ荷重低減レバー体１１９が反時計方向に回動する。

以上のように、トリップあるいは電源喪失時おいては、速やかに真空バルブ２６を閉極状態から開極状態に移行させることができるので、信頼性に優れた真空開閉装置を得ることができる。

ところで、上述した実施の形態１における保持コイル装置１２０のプランジャ１２０ａおよび押圧片１２０ｂの配設する位置は、荷重低減レバー体１１９の荷重受け止め部１１９ａに近い位置ほどさらに小さな吸引力とすることができるので、より一層小型化を図ることができる。

また、上述した実施の形態１においては、操作機構部１００が２台設けた場合について述べたが、これに限定されるものではなく、操作機構部１００は１台あるいは３台以上であってもよく上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。

この発明は、例えば電力用の送配電設備あるいは受電設備に用いられ、可動通電部に連結された操作ロッドとこの操作ロッドを駆動する操作機構部とを備えた真空開閉装置に関し、経済性に優れ、小型化を図ることができる真空開閉装置の実現に好適である。

２６真空バルブ
２９固定側電極
３１可動側電極
３２可動通電軸
３８操作ロッド
３９主軸
４０駆動レバー
１００操作機構部
１０１出力リンク
１０３モータ
１０６蓄勢軸
１０７駆動体
１０９投入カム
１１２出力レバー
１１８ピン
１１９荷重低減レバー体
１１９ａ荷重受け止め部
１２０保持コイル装置

Claims

真空バルブと、軸心を前記真空バルブの電極間開閉方向と直交するように配設された主軸と、前記主軸と直交するように前記主軸に固着された駆動レバーと、前記駆動レバーの一方側に連結される出力リンクを有し、前記駆動レバーを介して前記主軸を回動させる操作機構部と、一方側が前記真空バルブの可動通電軸に連結され、他方側が前記駆動レバーの他方側に連結され、前記主軸の回動に連動して前記真空バルブの電極間開閉方向に移動し、前記真空バルブの電極間を開閉する操作ロッドとを備えた真空開閉装置において、前記操作機構部は、モータにより駆動される蓄勢軸と、前記蓄勢軸により駆動される駆動体と、前記駆動体と一体的に構成され、前記駆動体と連動して回動する投入カムと、前記投入カムにより回動されるとともに前記出力リンクと連結される出力レバーと、前記出力レバーの回動により前記出力レバーのピンと係合される荷重低減レバー体と、前記荷重低減レバー体を吸引して前記出力レバーのピンと前記荷重低減レバー体の荷重受け止め部との係合状態を保持する保持コイル装置とから構成されたことを特徴とする真空開閉装置。
前記出力レバーのピンと前記荷重低減レバー体の荷重受け止め部との係合状態は前記出力レバーのピンの鉛直方向の軸線の位置より偏移した軸線の位置で係合されることを特徴とする請求項１に記載の真空開閉装置。