JP5995690B2 - 電磁操作機構の手動開放装置 - Google Patents

Description

この発明は、開閉器等の接点を電磁力により開閉駆動する電磁操作機構の手動開放装置に関するものである。

電力送配電系統に用いられる真空スイッチ等の開閉器のための操作装置として、永久磁石を用いた電磁操作方式のものが広く採用されている。すなわち、コンデンサ等に電気的エネルギーを蓄積し、このエネルギーを放電することにより磁場を発生させ、これによる電磁力により接点の開閉操作を行い、開閉操作後は永久磁石によりその開極又は閉極状態を保持するようにしたものである。このような電磁操作機構を有する開閉器においては、停電等で電源供給が停止した際には手動操作によって開閉器の接点を開放させる必要が生ずる。

従来の電磁操作機構の手動開放装置としては、例えば、開閉器の手動操作時に電磁操作機構の操作ロッドに連結させる連結体と、一端がこの連結体と移動可能に結合し、その移動によりばねを蓄勢する蓄勢軸と、蓄勢軸が所定範囲内で移動可能なように、蓄勢軸の他端に結合されてハンドルにより回転駆動される回転軸とを備え、手動操作するときは、電磁操作機構の操作ロッドに連結体を連結し、ハンドルを手動で回転駆動させて内蔵されたコイルばねを蓄勢しながら蓄勢軸の先端部を操作ロッドにねじ込んでいき、所定の圧縮量以上になるとコイルばねの蓄勢エネルギーが放勢され、操作ロッドが開放方向に移動することで、手動開放操作をする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、電磁操作機構の可動子に取り付けられた操作軸に間隔を開けて凸部を設け、操作軸の両凸部の間に遊嵌させて設けた操作板と、操作板に連結された支持棒と、支持棒に機械的付勢力を与えるばね装置と、それらを駆動する駆動棒をと有する機械的操作手段を備え、駆動棒を手動で操作し、ばね装置に蓄勢された蓄勢力を利用して操作板を駆動させ、可動子を第１の位置から第２の位置へ移動させるようにした技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１９７０９４号公報（第４−５頁、図１） 特開２００４−１４６２１５号公報（第１１−１２頁、図７）

特許文献１に示すような従来の電磁操作機構の手動開放装置では、手動操作を行うにはハンドルを多数回、回転駆動させる必要があり開放操作に時間を要するという問題点があった。
これに対し、特許文献２に示すような電磁操作機構の手動開放装置では、駆動棒を支点に対して一方に駆動させる動作により、可動子を移動させて接点の引外しが可能となっているが、機械的操作手段が操作軸側に連結されて電磁操作機構と一体に設けられているので、機械的操作手段を設置するスペースを必要とし、電磁操作機構が大形化するという問題点があった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、手動操作部を必要時に容易に装着して、電磁操作機構の開放操作を簡単な操作で実行できる手動開放装置を得ることを目的とする。

この発明に係る電磁操作機構の手動開放装置は、電磁力により開閉器の接点の開極及び閉極を行い、開極又は閉極の後は永久磁石によりその状態を保持する電磁操作機構の手動開放装置であって、電磁操作機構の操作ロッドに連結される延長ロッドと、ばねを含むリンク機構及びこのリンク機構を駆動するレバーを有し、延長ロッドに係合されて、ばねの駆動力により変曲動作するトグル機構と、電磁操作機構を収容する盤側に着脱可能に固定される固定板と、トグル機構が収容されて固定板に組み合わされる本体ケースと、レバーを駆動する操作棒と、を備え、盤側に固定された固定板に本体ケースが組み合わされた状態で、操作棒によりレバーが駆動されることにより、リンク機構がトグル動作してばねの蓄勢と放勢が行なわれ、ばねの放勢により延長ロッドが開極方向に駆動されるように構成されているものである。

この発明の電磁操作機構の手動開放装置によれば、電磁操作機構の操作ロッドに連結される延長ロッドと、ばねを含むリンク機構及びこのリンク機構を駆動するレバーを有し、延長ロッドに係合されて、ばねの駆動力により変曲動作するトグル機構と、電磁操作機構を収容する盤側に着脱可能に固定される固定板と、トグル機構が収容されて固定板に組み合わされる本体ケースと、レバーを駆動する操作棒と、を備え、盤側に固定された固定板に本体ケースが組み合わされた状態で、操作棒によりレバーが駆動されることにより、リンク機構がトグル動作してばねの蓄勢と放勢が行なわれ、ばねの放勢により延長ロッドが開極方向に駆動されるように構成されているので、トグル機構を手動操作することで、小さな力で簡単に開放操作を行うことができるため、操作が容易になると共に、操作時間の短縮化を図ることができる。また、手動開放装置の取付け及び取外しを容易に行うことができる。

この発明の実施の形態１による電磁操作機構の手動開放装置を取り付ける前の、通常の運転状態における電磁操作機構及び開閉器の構成を示す側面断面図である。 この発明の実施の形態１による電磁操作機構の手動操作装置を示す側面断面図であり、開閉器が閉極状態にあるときの断面図である。 図２の状態から手動開放操作を開始し、途中の状態を示す断面図である。 図３の状態から操作が進み開閉器が開放状態となったときの断面図である。 電磁操作機構の手動開放装置の外観を示す斜視図であり、（ａ）は組立途中を示し、（ｂ）は組立状態を示している。 この発明の実施の形態１による電磁操作機構の手動操作装置の、初期状態に戻す操作を示す側面断面図である。 この発明の実施の形態２による電磁操作機構の手動操作装置の構成を示す側面断面図である。 この発明の実施の形態３による電磁操作機構の手動操作装置の構成を示す側面断面図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による電磁操作機構の手動開放装置によって操作される開閉器と電磁操作機構の構成を示す図であり、手動開放装置を取り付ける前の通常の運転状態における側面断面図である。
図２は、図１の電磁操作機構部に、実施の形態１の手動開放装置を取り付けた状態の側面断面図であり、開閉器は閉極状態にあり、手動開放装置の操作を開始する前の状態を示している。図３は、図２の状態から操作を開始し、操作途中の状態を示す側面断面図であり、図４は、図３から更に操作が進み開閉器が手動開放された状態を示す側面断面図である。また、図５は手動開放装置の外観を示す斜視図である。

先ず、図１により開閉器と電磁操作機構の全体構成から説明する。
真空スイッチ等により構成される開閉器１は、固定接触子１ａと可動接触子１ｂとが対向配置されて真空容器１ｃ内に収容され、可動接触子１ｂには可動軸１ｄの一端が連結され、その軸線方向に移動可能となっている。可動軸１ｄの他端側はその軸線上に配置された接圧ばね２の一端側の鍔部に連結され、接圧ばね２の他端側の鍔部は、絶縁ロッド（図示せず）を介して電磁操作機構３の操作ロッド４に連結されている。

電磁操作機構３は、磁性鋼板を積層してなるヨーク５と、ヨーク５に取り付けられた永久磁石６と、操作ロッド４が貫通するようにヨーク５の内側に配置された第１，第２のコイル７ａ，７ｂと、操作ロッド４に一体に取り付けられ、ヨーク５内を所定のストロークだけ移動可能な可動子８とを有している。操作ロッド４の接圧ばね２側とは反対側の先端部には、次に説明する手動開放装置１１に連結可能な連結体９が設けられている。この連結体９は、開閉器１と電磁操作機構３を収容する盤（図示せず）のフェースプレート１０に対向しており、対向部には穴が設けられている。

次に、図２〜５により、手動開放装置１１について説明する。
内部構成を説明する前に、先ず全体の構成から説明する。手動開放装置１１は、図５（ａ）に示すように、操作ロッド４先端側の連結体９に着脱可能な延長ロッド１２の部分と、手動開放装置１１をフェースプレート１０へ固定するための固定板１３と、本体ケース１４の部分に分かれており、固定板１３に本体ケース１４側を組み合わせ、固定ピン１５によって結合されるようになっている。なお、延長ロッド１２（後述の皿ばね１７も含む）の部分は、固定板１３には取り付けられてなく、独立した構成品である。また、本体ケース１４内に配置された、後述のレバー部を操作するための操作棒１６を備えている。

図２に戻り内部構成を説明する。延長ロッド１２は、一端側に連結体９の雌ねじ部に螺合される雄ねじが形成され、他端側には皿ばね１７が保持部材で保持されて設けられている。
本体ケース１４の内部側には、延長ロッド１２に所定の位置で係合するように配設された駆動板１８が、支点軸１９に回動自在に支持されている。
駆動板１８の延長ロッド１２との係合側は、延長ロッド１２の径より大きい幅で延長ロッド１２を跨ぐように形成された切り込みを有する係合部１８ａとなっており（図５（ａ）も参照）、手動開放動作前の図２のような状態では、まだ延長ロッド１２とは接していない。支点軸１９に対して、係合部１８ａの反対側は、２方向に分かれており、一方は、コイルばね２０が伸縮可能に装着された円筒部材からなるばね保持体２１の一端とピン２２で連結され、他方は、次に説明するレバー２３と係合可能な係合ピン２４が設けられている。

ばね保持体２１は、駆動板１８との連結側の反対側が、本体ケース１４に設けられた支点軸２５に摺動可能に軸着されている。これにより、ばね保持体２１は、駆動板１８に連動して支点軸２５を中心に回動可能であると共に、コイルばね２０によって常時、駆動板１８側に付勢力が働いている。
レバー２３は、支点軸２６を中心に回動可能に本体ケース１４に支持され、駆動板１８に対向する側はコの字状に曲げられており、所定の回動位置において駆動板１８の係合ピン２４と係合し、反対側は本体ケース１４の外部に露出して操作棒１６の装着部となっている。

次に、手動開放装置１１による開放操作について説明する。
先ず、盤のフェースプレート１０に固定板１３をねじ２７により固定する。次に、電磁操作機構３の操作ロッド４の先端に設けた連結体９のねじ部に、延長ロッド１２を螺合させて固定する。図５（ａ）に示すように、固定板１３と延長ロッド１２の上方から本体ケース１４側を被せるように固定板１３側に挿入して組み合わせ、固定板１３と本体ケース１４とに形成した固定ピン用のピン穴１３ａ，１４ａを合わせ、そこに固定ピン１５を挿入して固定板１３と本体ケース１４を貫通させる。これにより、手動開放装置１１はフェースプレート１０に固定され、操作中に外れることがない。
続いてレバー２３に操作棒１６を装着する。この状態における外観は、図５（ｂ）に示すようになり、断面は図２に示す状態となっている。

手動開放操作は、図３に示すように、操作棒１６によりレバー２３を、支点軸２６を中心に図で時計方向に回動させる。この動作で、レバー２３が駆動板１８の係合ピン２４と接触し、駆動板１８が、その支点軸１９を中心に反時計方向に回動する。駆動板１８の動きに追従し、ばね保持体２１が、支点軸２５を中心にスライドしながら時計方向に回動する。回動により蓄勢状態にあるコイルばね２０が更に蓄勢される。
ばね保持体２１の回動が支点軸１９と支点軸２５を結ぶ線より越えると、すなわち、図３の状態を越えると、コイルばね２０が放勢され、その放勢力により駆動板１８が支点軸１９を中心に急速に反時計方向に回動する。

その途中で駆動板１８が所定の角度まで回動すると、係合部１８ａが延長ロッド１２に接触して係合し、延長ロッド１２に取り付けられた皿ばね１７を圧縮する。この皿ばね１７の圧縮による反発力と駆動板１８の回転力が、永久磁石６により電磁操作機構３を閉極状態に保持しようとする力以上となったとき、延長ロッド１２が開放方向へ移動する。これにより延長ロッド１２と結合している操作ロッド４及び可動接触子１ｂが共に移動して開閉器１が開放状態となる。この状態が図４である。

図４の状態になると、電磁操作機構３は、永久磁石６の磁束により開放状態を保持するように作用する。また、駆動板１８が開放完了後も延長ロッド１２を開放方向へ押しつづけるため、延長ロッド１２の跳ね返りを防ぎ、開閉器１が半投入状態へ陥るのを防ぐ効果を有している。
また、開放操作の途中、コイルばね２０の放勢が開始される図３の位置まで操作棒１６を回動させると、その後、駆動板１８はコイルばね２０の放勢力のみで回動し始めるので、駆動板１８の係合ピン２４とレバー２３との係合は図４に示すように離れるため、コイルばね２０の放勢力はレバー２３には伝わらず、操作者はコイルばね２０の放勢力に起因する操作棒１６の急な動き等の危害を受けることなく、操作者の安全性が確保される。

図６は、手動開放装置１１の操作後に初期状態に戻す操作を説明する断面図である。
手動開放操作により開閉器１の接点を開放した後、手動開放装置１１の駆動板１８を次の開放操作のために元の状態に戻しておく必要がある。
開放操作後、図４の状態から操作棒１６を図で反時計方向へ回動させる。レバー２３の駆動板１８側はコの字状の屈曲部を有するので、回動の途中からレバー２３の屈曲部の一方が駆動板１８の係合ピン２４と係合し、駆動板１８を時計方向に回動させる。これにより、駆動板１８が延長ロッド１２を開放方向へ押す力が解除されると共に、コイルばね２０が蓄勢されていく。

先の図３の状態を越えて更に操作棒１６を反時計方向へ回動させると、コイルばね２０の付勢力により駆動板１８が時計方向に回動されて図６の状態となり、駆動板１８の位置は図３と同じ初期状態である。
なお、駆動板１８が時計方向及び反時計方向に所定以上回動しないように、本体ケース１４側にストッパ２８が設けられている。
また、延長ロッド１２に設けた皿ばね１７は必ずしも必要ではない。

手動開放操作において、レバー２３と支点軸２６、操作棒１６からなる連結駆動部に、梃子の原理が働き、比較的小さな操作力でコイルばね２０の蓄勢を行える。
また、支点軸１９に支持された駆動板１８とばね保持体２１の一端とがピン結合され、ばね保持体２１の他端がスライドするリンク機構となっており、トグル動作によりピン結合部に加える力が増大されてコイルばね２０に作用するので、操作棒１６に加える小さな力で容易にコイルばね２０の蓄勢を行うことができる。
なお、リンク機構は、図に示すような駆動板１８とばね保持体２１の形状に限定するものではなく、トグル動作を利用して小さな力でばねを蓄勢し、放勢力で延長ロッドを駆動するような構成であればよい。

手動開放操作が終われば、固定ピン１５を抜き、本体ケース１４側を取り外し、電磁操作機構３の操作ロッド４の連結体９に連結した延長ロッド１２を取り外し、更に固定板１３をフェースプレート１０から取り外す。この状態で手動開放装置１１を保管しておけば、次回の開放操作時に備えることができる。
このように、本願発明の手動開放装置は、操作棒を回動操作させる一動作だけで、且つ、小さな力で開放操作を容易に行うことができる。

以上のように、実施の形態１の電磁操作機構の手動開放装置によれば、電磁力により開閉器の接点の開極及び閉極を行い、開極又は閉極の後は永久磁石によりその状態を保持する電磁操作機構の手動開放装置であって、電磁操作機構の操作ロッドにばねの駆動力により変曲動作するトグル機構を係合し、操作ロッドを開極方向に駆動するように構成したので、トグル機構を手動操作することで、小さな力で簡単に開放操作を行うことができるため、操作が容易になると共に、操作時間の短縮化を図ることができる。

また、電磁操作機構の操作ロッドに連結される延長ロッドと、ばねを含むリンク機構及びリンク機構を駆動するレバーを有し、操作棒によりレバーを駆動することにより、リンク機構がトグル動作してばねの蓄勢と放勢が行なわれ、ばねの放勢により延長ロッドが開極方向に駆動されるように構成したので、手動操作が必要なときに電磁操作機構と組み合わせて、操作棒を一方向に操作するだけで簡単に開放操作を行うことができるため、操作が容易なると共に、操作時間の短縮化を図ることができる。

また、リンク機構は、支点軸を中心に回動し一方側に延長ロッドと係合可能な係合部を有する駆動板と、一端が駆動板の他方側に回動自在に連結され、他端がスライド可能に軸着されてばねが装着されたばね保持体とを備え、レバーを駆動させて駆動板を回動させることによりばねが蓄勢され、所定の回動位置を越えるとばねが放勢されてその放勢力で駆動板が回動され、係合部が延長ロッドに係合して延長ロッドが開極方向に駆動されるように構成したので、簡単なリンク構成により、小さな操作力で駆動板を駆動して延長ロッドを開放方向に駆動できるので、容易に手動開放操作を行うことができる。

また、電磁操作機構を収容する盤側に着脱可能に取り付けられる固定板と、リンク機構及びレバーを収容する本体ケースとを有し、固定板に本体ケースが組み合わされて固定ピンで結合されるように構成したので、手動開放装置の取付け及び取外しを容易に短時間のうちに行うことができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２による電磁操作機構の手動操作装置の構成を示す側面断面図である。実施の形態１の図２〜４と同等部分は同一符号を付して説明は省略する。
図７に示すように、本実施の形態では、延長ロッド１２が開閉器１の開放を完了する位置の直前で、延長ロッド１２と接触するようにショックアブソーバ２９を配設したものであり、それ以外は、実施の形態１と同等である。

延長ロッド１２は、開放完了位置直前でショックアブソーバ２９に接し、ショックアブソーバ２９が働いて駆動板１８の駆動力による衝撃を吸収し、開放完了位置へ移動後は、速やかに安定するように作用する。
ショックアブソーバ２９が延長ロッド１２の衝撃力を吸収することで、延長ロッド１２の跳ね返りを防ぎ、開放状態の保持をより確実に行うことができる。

以上のように、実施の形態２の電磁操作機構の手動開放装置によれば、延長ロッドが開極方向に駆動される際に生じる衝撃を吸収するショックアブソーバを備えたので、延長ロッドの跳ね返りを防ぎ、開放状態の保持をより確実に行うことができる。

実施の形態３．
図８は、実施の形態３による電磁操作機構の手動操作装置の構成を示す側面断面図である。実施の形態１の図２と同等部分は同一符号を付して説明は省略する。
実施の形態３では、手動開放装置１１を盤のフェースプレート１０に直接取り付けたものである。この場合は、電磁操作機構３と手動開放装置１１は分離せずに、常時接続している。
また、操作ロッド４と延長ロッド１２は、連結体９によって分離可能としなくても、一体であっても良い。

なお、本願発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。

１ 開閉器、１ａ 固定接触子、１ｂ 可動接触子、１ｃ 真空容器、１ｄ 可動軸、２ 接圧ばね、３ 電磁操作機構、４ 操作ロッド、５ ヨーク、６ 永久磁石、７ａ 第１のコイル、７ｂ 第２のコイル、８ 可動子、９ 連結体、１０ フェースプレート、１１ 手動開放装置、１２ 延長ロッド、１３ 固定板、１３ａ ピン穴、１４ 本体ケース、１４ａ ピン穴、１５ 固定ピン、１６ 操作棒、１７ 皿ばね、１８ 駆動板、１８ａ 係合部、１９ 支点軸、２０ コイルばね、２１ ばね保持体、２２ ピン、２３ レバー、２４ 係合ピン、２５ 支点軸、２６ 支点軸、２７ ねじ、２８ ストッパ、２９ ショックアブソーバ。

Claims (3)

1. 電磁力により開閉器の接点の開極及び閉極を行い、前記開極又は前記閉極の後は永久磁石によりその状態を保持する電磁操作機構の手動開放装置であって、
   前記電磁操作機構の操作ロッドに連結される延長ロッドと、
   ばねを含むリンク機構及びこのリンク機構を駆動するレバーを有し、前記延長ロッドに係合されて、前記ばねの駆動力により変曲動作するトグル機構と、
   前記電磁操作機構を収容する盤側に着脱可能に固定される固定板と、
   前記トグル機構が収容されて前記固定板に組み合わされる本体ケースと、
   前記レバーを駆動する操作棒と、を備え、
   前記盤側に固定された前記固定板に前記本体ケースが組み合わされた状態で、前記操作棒により前記レバーが駆動されることにより、前記リンク機構がトグル動作して前記ばねの蓄勢と放勢が行なわれ、前記ばねの放勢により前記延長ロッドが開極方向に駆動されるように構成されていることを特徴とする電磁操作機構の手動開放装置。
2. 請求項１に記載の電磁操作機構の手動開放装置において、
   前記リンク機構は、支点軸を中心に回動し一方側に前記延長ロッドと係合可能な係合部を有する駆動板と、一端が前記駆動板の他方側に回動自在に連結され、他端がスライド可能に軸着されて前記ばねが装着されたばね保持体とを備え、
   前記レバーを駆動させて前記駆動板を回動させることにより前記ばねが蓄勢され、所定の回動位置を越えると前記ばねが放勢されてその放勢力で前記駆動板が回動され、前記係合部が前記延長ロッドに係合して前記延長ロッドが前記開極方向に駆動されるように構成されていることを特徴とする電磁操作機構の手動開放装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電磁操作機構の手動開放装置において、
   前記延長ロッドが前記開極方向に駆動される際に生じる衝撃を吸収するショックアブソーバが備えられていることを特徴とする電磁操作機構の手動開放装置。