JP6400229B2 - 電磁式可動装置 - Google Patents

Description

本発明は、開閉器/遮断器の開閉操作に用いる電磁式可動装置に関するものである。

一般的な電磁式可動装置は、固定接点および可動接点を備えた開閉器または遮断器に用いられ、投入用コイルに通電して励磁させて可動接点を投入し、永久磁石の磁力により接点を保持する。また、開極用コイルに通電して永久磁石の吸引力を打ち消す方向に励磁させ、蓄勢されたバネの反発力で接点を引きはがすことによって開極する。電磁式可動装置は上記のような構造になっているため、電磁式可動装置が故障すると遮断器や回路が損傷を受けて停電等を引き起こす可能性がある。したがって、電磁式可動装置の動作状態を常に把握する技術が求められている。電磁式可動装置の挙動が変化する主な要因として、ばね荷重、接点損耗、可動部摩擦、駆動用コイルに通電する電源の電圧低下（コンデンサ容量の低下）などがある。これらの変化を監視することによって遮断器または開閉器の故障を未然に防ぐことができ、さらに異常を示す部位を特定できればメンテナンス省力化の効果が期待できる。

電磁式可動装置の状態を把握する手段としてストロークセンサの設置が容易に考えられるが、機器の大型化や高コスト化を避けることができない。そこで、ストロークセンサを用いない方法として、例えば、特許文献１に開示されている電磁石動作監視装置が提案されている。特許文献１に開示されている電磁石動作監視装置は、可動鉄心を投入させるときに通電する投入用コイルと開極するときに通電する釈放用コイルを可動鉄心の外側に巻回している。このような電磁石操作装置において投入動作するとき、投入用コイルに電流が流れることによってコイルが励磁されると共に、通電していない釈放用コイルに誘導電圧が発生する。上記電磁石動作監視装置は、投入用コイルに流れる電流値と釈放用コイルに発生する誘導電圧値を測定し、それぞれの時間による波形において変曲点（動作指令のタイミング、可動鉄心の動き出しのタイミング、可動鉄心の動作完了のタイミング）を検知して可動鉄心の動作所要時間を算出する。開極動作の場合は、釈放用コイルに電流を流したときの電流値と投入用コイルに発生する誘導電圧を測定する。

特開２０１１−２５３８６０号公報（段落００２２、図１）

電磁式可動装置では、開閉器/遮断器の開閉操作をする際に、可動鉄心の速度が途中で変化する可動接点と固定接点が開離するタイミングがあり、そのタイミングは接点の消耗等により変化する。特許文献１に示すような従来の電磁式可動装置の状態監視手段では、可動鉄心の速度が途中で変化する接点開離の特徴点が表れにくく、精度よく接点の消耗等を推定することができないという問題があった。

また、特許文献１に示すような従来の電磁式可動装置の状態監視手段では、投入用コイルと開極用コイル位置が可動鉄心の移動方向に対して吸着面側に集中する開放磁路型の電磁式可動装置へ対応した場合、非励磁コイルの誘導電圧は励磁電流に大きく依存し、可動鉄心の移動による変化量の割合が小さくなることで、特に可動鉄心の動き出しと動作完了の特徴点が表れにくく、その挙動の推定は困難であるという問題があった。

本発明は、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、ストロークセンサを用いることなく、開閉器/遮断器の可動部の挙動を的確に精度よく推定できる汎用性の高い電磁式可動装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる電磁式可動装置は、可動鉄心と、前記可動鉄心が接離可能に設けられ、前記可動鉄心を吸着させるように永久磁石が設けられ、前記可動鉄心が吸着していない場合に前記永久磁石を経由しない磁路を形成する位置に設けられた固定鉄心と、前記可動鉄心が前記固定鉄心から離れて動作終端となる位置に設けられ、磁性体で構成された静止板と、前記固定鉄心に固定され、前記静止板を支持し、磁性体で構成され、前記可動鉄心と前記固定鉄心が吸着状態である場合の前記可動鉄心と前記固定鉄心との吸着力を生じる磁束の第１の閉鎖磁路の外側に配置された支柱と、駆動電流を通電することで前記可動鉄心を移動させる駆動用コイルと、前記支柱に生じる磁束の変化を測定する磁束変化測定手段とを備え、記磁束変化測定手段は、前記永久磁石により生じ前記可動鉄心と前記支柱と記固定鉄心とを経由し前記永久磁石に戻る第２の閉鎖磁路の磁束と、前記駆動用コイルにより生じ前記支柱と記固定鉄心とを経由し前記可動鉄心に戻る第３の閉鎖磁路の磁束と、の変化を測定することを特徴とする。

この発明によれば、磁束変化を測定することで、開閉器/遮断器の可動部の挙動を的確に推定することができる。

本発明の実施の形態１による電磁式可動装置の構成を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態１による電磁式可動装置の構成を説明するための外観斜視図である。 本発明の実施の形態１による電磁式可動装置の可動鉄心と固定鉄心が吸着状態であるときの永久磁石による磁束の流れを示す断面図である。 本発明の実施の形態１による電磁式可動装置の動作を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態１による電磁式可動装置での開極動作時の可動鉄心による磁束変化の時間波形を示す図である。 本発明の実施の形態１による電磁式可動装置の開極動作時の磁束の流れを示す断面図である。 本発明の実施の形態１による電磁式可動装置の計測制御部でのデータおよび処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の実施の形態２による電磁式可動装置の構成を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態２による電磁式可動装置の構成を説明するための外観斜視図である。 本発明の実施の形態２による電磁式可動装置の計測制御部でのデータおよび処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の実施の形態３による電磁式可動装置の計測制御部でのデータおよび処理の流れを示すフローチャート図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による電磁式可動装置１００の構成を示す断面図であり、図２は、斜視図である。図１および図２に示すように、電磁式可動装置１００は、開極用コイル１、投入用コイル２、磁束変化測定手段３、支柱４、固定鉄心５、可動鉄心６、永久磁石７、静止板８、開極用ばね９、駆動棒１１ａ、および計測制御部３０で構成されている。

電磁式可動装置１００において、固定鉄心５は、駆動用コイルである開極用コイル１と投入用コイル２を囲むように配置される。可動鉄心６は、固定鉄心５に接離可能に設けられ、固定鉄心５と可動鉄心６との吸着面には永久磁石７が配置される。また、可動鉄心６は、駆動棒１１ａに貫通されて駆動用コイルである開極用コイル１と投入用コイル２の内径内を移動するよう構成される。静止板８は、固定鉄心５に固定された支柱４に支持されており、可動鉄心６の動作領域を制限している。開極用ばね９は、静止板８の可動鉄心６と反対面側に配置され、永久磁石７の磁力による可動鉄心６と固定鉄心５が吸着する力と反対方向の力が加わるよう配置される。

磁束変化測定手段３は、永久磁石７による可動鉄心６と固定鉄心５の吸着状態である場合の閉鎖磁路外で、可動鉄心６の変動による漏れ磁束の変化を測定することが可能な位置に配置される。図３は、本発明の実施の形態１による電磁式可動装置１００において、可動鉄心６と固定鉄心５の吸着状態である場合の永久磁石７による磁束の流れＡを示す。図３に示すように、本発明の実施の形態１においては、磁束変化測定手段３は、永久磁石７による磁束の流れＡが形成する閉鎖磁路の外側にある支柱４本のうちの１本に配置される。

磁束変化測定手段３の設置箇所については、本発明の実施の形態１では別途、支持部材を設ける必要がなく固定が容易であるため、支柱４に配置したが、電磁式可動装置の構造によっては、他の部材への固定や別途支持部材を使用しての固定でもよい。また、閉鎖磁路とならない箇所で漏れ磁束が測定できれば、固定鉄心５や可動鉄心６の一部に配置することでもよい。なお、本発明の実施の形態１では漏れ磁束の経路は固定鉄心５、可動鉄心６、静止板８、支柱４を経由するが（静止板は経由しない場合もあり）、磁束変化測定手段３の設置個所によってはこの限りではなく、固定鉄心５のみを経由する場合には固定鉄心５に設置する場合もある。

磁束変化測定手段３には比較的安価なコイルを用い、それを支柱４に巻きつけて誘導電圧を測定する。磁束変化測定手段３はホール素子やＭＲ（Magneto Resistive）素子を使用したものでもよい。また、磁束変化測定手段３の感度を高めるため、支柱４と静止板８は磁性体で構成される。

計測制御部３０は、電磁式可動装置１００の動作制御や磁束変化測定手段３で測定された磁束変化の時系列データの処理等を行う。計測制御部３０は、駆動電流制御手段３１、挙動推定手段３２、状態判定手段３３、通知手段３４で構成される。

挙動推定手段３２は、磁束変化測定手段３で測定された磁束変化の時系列データを処理し、可動鉄心６の動作状態を推定する。ここで、可動鉄心６の動作状態とは、その位置情報である動き出し、動作完了に加え、速度や途中の速度変化等である。さらに、挙動推定手段３２は、可動鉄心６の動作状態から、真空遮断器の開閉部を構成する真空バルブ内の可動接点と固定接点の状態、つまり接点の消耗量を推定する。

また、状態判定手段３３は、挙動推定手段３２で推定された可動鉄心６の動作状態や真空バルブ内の可動接点と固定接点の消耗量に基づき、電磁式可動装置１００や真空バルブ等に異常が発生したかどうかを判定する。通知手段３４は、挙動推定手段３２による推定結果や、状態判定手段３３による判定結果を表示ランプ、ブザー、通信等により外部に通知する。駆動電流制御手段３１、挙動推定手段３２、状態判定手段３３、通知手段３４は、ここではマイクロコンピュータ等の電子部品で構成される。

次に、本発明の実施の形態１による電磁式可動装置１００の動作について、図を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態１による電磁式可動装置１００の動作を示す断面模式図である。図４（ａ）は、電磁式可動装置１００を備えた真空バルブ２０の閉極状態を示す図である。図４（ｂ）は、可動鉄心６が動作し接点が閉極から開極へ移行する状態を示す図である。図４（ｃ）は、真空バルブ２０の開極状態を示す図である。図５は、本発明の実施の形態１による電磁式可動装置１００を備えた真空バルブ２０の開極動作時の可動鉄心６の位置、開極用コイル１に流れる電流、および磁束変化測定手段３での出力の時間によるそれぞれの波形１２、１３、１４を示す図である。図６は、本発明の実施の形態１による電磁式可動装置１００を備えた真空バルブ２０の開極動作の場合の磁束の流れを示す断面図である。図６（ａ）は、釈放電流通電後で動作直前を示す図である。図６（ｂ）は、動作途中を示す図である。図６（ｃ）は、動作完了時を示す図である。なお、図５では、磁束変化測定手段３での出力波形１４が実際に測定するデータであり、可動鉄心６の位置波形１２と駆動電流波形１３は動作説明用の波形であり本形態で測定するデータではない。

最初は、図４（ａ）に示すように、電磁式可動装置１００を備えた真空バルブ２０は閉極状態にある。永久磁石７の磁力による吸着力が開極用ばね９と接圧ばね１０による開極力を上回ることで、可動鉄心６は固定鉄心５と吸着しており、接圧ばね１０の力により可動接点２２が固定接点２３に押しつけられ閉極している。このときの磁束の流れは図３のようになり、開極用コイル１や投入用コイル２への通電が行われていないため、永久磁石７による磁束Ａのみとなる。永久磁石であり磁束変化は起こらないため、図５に示すように、磁束変化測定手段３の出力波形１４は、時間０から時間Ｔ０の範囲で０となる。

次いで、開極動作を行うため、駆動電流制御手段３１により開極用コイル１に通電を開始する。開極用コイル１に電流を流すことで、永久磁石７の磁力を打ち消す方向に磁力を発生させる。通電開始直後は開極用コイル１の時定数があるため、開極に必要な電流値となるまで時間遅れがある。この時間が生じるのは図５に示す時間Ｔ０から時間Ｔ１の範囲であり、図６（ａ）に示す磁束の流れのように、駆動電流によって発生した漏れ磁束Ｂが磁束変化測定手段３に流れるため、その変化量に応じて磁束変化測定手段３に出力が生じる。その出力波形１４は、通電開始（変曲点１３ａ）と同時に急激に増加し（変曲点１４ａ）、時間Ｔ０から時間Ｔ１の範囲で駆動電流の増加により若干増加または一定値となる。

駆動電流が増加し、永久磁石７の磁力による吸着力が開極用ばね９と接圧ばね１０による開極力を下回ると可動鉄心６が動作を開始する（変曲点１２ａ）。動作を開始すると、固定鉄心５と可動鉄心６の間隔が広がることで、漏れ磁束が一時大きく増加し磁束変化測定手段３の出力も増加する（変曲点１４ｂ）。しかし、すぐに図６（ｂ）のように磁束が流れ、駆動電流による磁束Ｂは永久磁石７を経由しない別磁路を形成するので、固定鉄心５と可動鉄心６の間隔が広がることで漏れ磁束量としては増加するが、磁束変化測定手段３の出力（磁束の変化量）が低下し始める（変曲点１４ｃ）。

可動鉄心６が動作し、図４（ｂ）のようになると、接圧ばね１０の力が働かなくなり、接圧ばね１０で固定接点２３へ押しつけられていた可動接点２２が動き出し、固定接点２３と可動接点２２が開離する。このとき可動する物体が可動鉄心６と駆動棒１１ａだったものに可動接点２２と駆動棒１１ｂが加わることで、質量および摩擦が増加する。これにより可動する物体の速度が低下し、磁束変化測定手段３の出力に変曲点が表れる（変曲点１４ｄ）。

その後、開極用コイル１への駆動電流の通電を止めると（変曲点１３ｃ）、磁束変化測定手段３の出力は大きく負側へ振れ（変曲点１４ｅ）、駆動電流の低下とともに小さくなっていく。このとき駆動電流は、駆動電流制御手段３１で出力を停止されても還流ダイオードに流れ続けようとするため、低下しながらしばらく流れ続ける。

最後に、図４（ｃ）に示すように、可動鉄心６が静止板８の位置まで移動すると（変曲点１２ｂ）、可動鉄心６の動作は停止する。このとき、開極用コイル１への駆動電流はほぼなくなっており、図６（ｃ）のように磁束が流れ、動作停止となることで永久磁石７による磁束変化もなくなり、磁束変化測定手段３の出力は０となる（変曲点１４ｆ）。

急に磁束変化測定手段３の出力が０となることで変曲点１４ｆが表れるが、駆動電流がなく、可動鉄心６が永久磁石７から離れることで磁束量自体が低下するため、磁束変化測定手段３の出力変化量は小さい。ここで、支柱４、静止板８を磁性体とすると、可動鉄心６の停止時の磁束量を増すことができ、可動鉄心６の停止直前に磁束変化測定手段３の出力を一時増加させることができ、変曲点１４ｆもはっきりと表れる。

このように磁束変化測定手段３の出力波形１４により、開極用コイル１への通電開始時間Ｔ０、可動鉄心６の動き出し時間Ｔ１、可動接点２２と固定接点２３の開離時間（開極時間）Ｔ２、開極用コイル１への通電停止時間Ｔ３、可動鉄心６の動作停止時間Ｔ４にそれぞれ変曲点１４ａ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆが表れる。挙動推定手段３２により、各変曲点の時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を算出し、挙動推定手段３２にあらかじめ記憶されている出荷検査時等に測定した正常時（基準値）のＴ０ｓ、Ｔ１ｓ、Ｔ２ｓ、Ｔ３ｓ、Ｔ４ｓと比較をすることで、可動接点２２の速度である開極速度や可動接点２２と固定接点２３の接点消耗量等を推定する。例えば可動接点２２と固定接点２３の接点消耗量であれば、接点消耗により接圧ばね１０での押し込み量が減るため、可動鉄心６の動き出しから可動接点２２と固定接点２３が開離するまでの距離が短くなり、また、可動鉄心６の移動速度が落ちるので、（Ｔ２−Ｔ１）および（Ｔ４−Ｔ２）がそれぞれ変化することを利用し推定する。

挙動推定手段３２で推定された可動接点２２と可動接点２２と対向する固定接点２３の状態、つまり開極速度や接点消耗量等のデータは、状態判定手段３３へ送られる。状態判定手段３３は、あらかじめ状態判定手段３３に記憶されている基準値（閾値）と比較し、範囲内であれば正常、範囲外であれば異常と判定する。

挙動推定手段３２で推定した挙動推定結果としての開極速度や接点消耗量等のデータや、状態判定手段３３で判定された状態判定結果としての正常/異常のデータは、通知手段３４へ送られる。通知手段３４は、外部へ通知するためＬＥＤ等による表示やブザー等による警報、または外部装置を使用するための接点出力や通信によるデータ伝送等を行う。

次に、本発明の実施の形態１による電磁式可動装置１００の計測制御部３０でのデータおよび処理の流れについて、図を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態１による電磁式可動装置１００の計測制御部３０でのデータおよび処理の流れを示すフローチャート図である。

まず最初は、図７に示すように、挙動推定手段３２は、磁束変化測定手段３からの磁束変化の時系列データＤより、変曲点１４ａ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆを算出し（ステップＳ７０１）、各変曲点に対応する変曲点の時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を算出する（ステップＳ７０２）。

続いて、挙動推定手段３２は、算出された変曲点の時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４をそれぞれ出荷時のデータである正常時（基準値）のＴ０ｓ、Ｔ１ｓ、Ｔ２ｓ、Ｔ３ｓ、Ｔ４ｓと比較をすることで、開極速度と接点消耗量を算出する（ステップＳ７０３）。

次いで、状態判定手段３３は、挙動推定手段３２で算出した開極速度と接点消耗量と、開極速度と接点消耗量の基準値（閾値）との差分計算を行い（ステップＳ７０４）、許容範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ７０５）。

状態判定手段３３は、許容範囲内であると判断した場合には（ステップＳ７０５でＹｅｓ）、正常判定を示す信号を生成し（ステップＳ７０６）、許容範囲外であると判断した場合には（ステップＳ７０５でＮｏ）、異常判定を示す信号を生成し（ステップＳ７０７）、通知手段３４に送る。通知手段３４は、外部へ正常/異常を通知して、終了する。

以上のように、本発明における実施の形態１による電磁式可動装置１００は、磁束変化測定手段３を、永久磁石７による可動鉄心６と固定鉄心５の吸着状態である場合の閉鎖磁路の外側で、可動鉄心６の変動による漏れ磁束の変化を測定することが可能な位置に配置するようにしたので、磁束変化の時系列データの測定において可動鉄心の動作の影響による変曲点を出現させることができ、変曲点の時間を算出し正常時の値と比較することにより、開閉器/遮断器の可動部、特に接点の消耗量等の推定ができ、可動部の挙動を的確に推定することができる。また、磁束変化測定手段３を支柱４に取り付けるようにしたので、支持部材を設ける必要がなく固定が容易になる。さらに、支柱４と静止板８を磁性体で設けるようにしたので、磁束変化の時系列データの変曲点（特に可動鉄心の動作停止時）をより明確にすることができる。また、状態判定手段３３と通知手段３４を設けるようにしたので、異常の判定やその通知を行うことができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、磁束変化測定手段３は、支柱４本のうちの１本に配置されている場合について示したが、実施の形態２では、複数の支柱に配置した場合について示す。

図８は、本発明の実施の形態２による電磁式可動装置１０１の構成を示す断面図であり、図９は、斜視図である。図８および図９に示すように、電磁式可動装置１０１は、２つの磁束変化測定手段３ａ、３ｂが、永久磁石７による磁束の流れが形成する閉鎖磁路の外側にある支柱４本のうちの２本に配置されている。電磁式可動装置１０１のその他の構成については、実施の形態１の電磁式可動装置１００と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。

この場合の磁束変化測定手段３ａ、３ｂの時系列データは、図５と同様の傾向を示すが、可動鉄心６の中心軸からの左右への傾きやズレにより、固定鉄心５と可動鉄心６との左右の間隔に差ができ、磁束変化測定手段３ａと３ｂの時系列データの変曲点位置に差が生じる。磁束変化測定手段３ａ、３ｂの時系列データは、挙動推定手段３２へ送られ、挙動推定手段３２は磁束変化測定手段３ａと３ｂの時系列データからそれぞれ変曲点を求め、各変曲点の時間Ｔ０ａ、Ｔ１ａ、Ｔ２ａ、Ｔ３ａ、Ｔ４ａ、および時間Ｔ０ｂ、Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂ、Ｔ３ｂ、Ｔ４ｂを算出する。ここで、挙動推定手段３２は磁束変化測定手段３ａ、３ｂから得られたデータを１つの磁束変化測定手段から得られたデータのように補正して時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を算出する。

その補正方法は例えば、磁束変化測定手段３ａ、３ｂから得られた各変曲点の時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４をそれぞれ、磁束変化測定手段３ａ、３ｂのデータで平均化し、それを新たなＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４とする方法等である。磁束変化測定手段３の数を増やすと、可動鉄心６の傾きやズレによって生じたデータ誤差の補正がより正確になる。

次に、本発明の実施の形態２による電磁式可動装置１０１の計測制御部３０でのデータおよび処理の流れについて、図を用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態２による電磁式可動装置１０１の計測制御部３０でのデータおよび処理の流れを示すフローチャート図である。

まず最初は、図１０に示すように、挙動推定手段３２は、磁束変化測定手段３ａ、３ｂからの磁束変化の時系列データＤａ、Ｄｂより、変曲点１４ａａ、１４ｃａ、１４ｄａ、１４ｅａ、１４ｆａ、および変曲点１４ａｂ、１４ｃｂ、１４ｄｂ、１４ｅｂ、１４ｆｂを算出し（ステップＳ１００１およびステップＳ１００２）、各変曲点に対応する変曲点の時間Ｔ０ａ、Ｔ１ａ、Ｔ２ａ、Ｔ３ａ、Ｔ４ａ、および時間Ｔ０ｂ、Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂ、Ｔ３ｂ、Ｔ４ｂを算出する（ステップＳ１００３およびステップＳ１００４）。

続いて、挙動推定手段３２は、算出された各変曲点の時間Ｔ０ａ、Ｔ１ａ、Ｔ２ａ、Ｔ３ａ、Ｔ４ａ、および時間Ｔ０ｂ、Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂ、Ｔ３ｂ、Ｔ４ｂを１つのデータに補正処理して、時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を算出する（ステップＳ１００５）。

次いで、挙動推定手段３２は、算出された変曲点の時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４をそれぞれ出荷時のデータである正常時（基準値）のＴ０ｓ、Ｔ１ｓ、Ｔ２ｓ、Ｔ３ｓ、Ｔ４ｓと比較をすることで、開極速度と接点消耗量を算出する（ステップＳ１００６）。挙動推定手段３２は、算出された開極速度と接点消耗量を状態判定手段３３に出力する。状態判定手段３３でのデータおよび処理の流れは、実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。

以上のように、本発明における実施の形態２による電磁式可動装置１０１は、複数の磁束変化測定手段３ａ、３ｂを、永久磁石７による可動鉄心６と固定鉄心５の吸着状態である場合の閉鎖磁路の外側で、可動鉄心６の変動による漏れ磁束の変化を測定することが可能な位置に配置するようにしたので、可動鉄心の傾きやズレによって生じたデータ誤差の補正が可能になり、開閉器/遮断器の可動部、特に接点の消耗量等の推定がより精度よくでき、可動部の挙動の推定精度をさらに向上できる。

実施の形態３．
実施の形態１および実施の形態２では、挙動推定手段３２は出荷検査時等に測定した正常値（基準値）を参照する場合について示したが、実施の形態３では、挙動推定手段３２が出荷検査時等に測定したデータを用いない場合について示す。

何らかの要因により計測制御部３０に含まれる電子回路を変更ないしは磁束変化測定手段３の素子や開閉器／遮断器の可動部部品を交換した場合、出荷時と異なる個体と認識され、過去のデータは状態判定結果に影響を及ぼす可能性がある。そこで、基準値の再設定が必要となる。以下、主回路を停電して遮断器を点検し、計測制御部３０に含まれる電子回路を交換した場合を例とし、磁束変化測定手段３が一箇所であるときの挙動推定手段３２の動作を説明する。

主回路から切り離した遮断器において、作業員は計測制御部３０を介して挙動推定手段３２の基準値の学習開始を意味する信号を挙動推定手段３２に送信する。挙動推定手段３２は、計測制御部３０が送信した信号を受信すると、保持していた基準値データを消去する。

挙動推定手段３２が基準値データを消去した状態になった後、外部電源または計測制御部３０に含む電源を使って遮断器の開閉動作をｎ回行う。このとき挙動推定手段３２は、磁束変化測定手段３が計測した磁束変化の時系列データを使って変曲点１４ａｎ、１４ｃｎ、１４ｄｎ、１４ｅｎ、１４ｆｎ（ｎ＝１、２、・・・）を算出し、各変曲点の時間Ｔ０ｎ、Ｔ１ｎ、Ｔ２ｎ、Ｔ３ｎ、Ｔ４ｎ（ｎ＝１、２、・・・）を算出する。開閉動作毎に算出した変曲点の時間Ｔ０ｎ、Ｔ１ｎ、Ｔ２ｎ、Ｔ３ｎ、Ｔ４ｎを用いて、例えば加算平均するなどで変曲点の時間の代表値を算出する。このようにして新たな代表値を基準値データＴ０ｓ、Ｔ１ｓ、Ｔ２ｓ、Ｔ３ｓ、Ｔ４ｓとして記憶する。

作業員は開閉動作を任意の回数繰り返して挙動推定手段３２の基準値を更新した後、計測制御部３０を介して挙動推定手段３２の基準値学習終了を意味する信号を挙動推定手段３２に送信する。挙動推定手段３２は、計測制御部３０が送信した信号を受信すると、保持していた基準値データの更新を終了する。そして作業員は遮断器を主回路に接続して通電開始する。なお、基準値を設定するために実施する開閉動作の回数は、適用環境等により求められる精度に応じて任意に決めるものとする。

次に、本発明の実施の形態３による電磁式可動装置１０２の計測制御部３０でのデータおよび処理の流れについて、図を用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態３による電磁式可動装置１０２の計測制御部３０でのデータおよび処理の流れを示すフローチャート図である。

まず最初は、図１１に示すように、挙動推定手段３２は、計測制御部３０から学習開始の信号を受けると、学習を開始し（ステップＳ１１０１）、保持していた基準データを消去する（ステップＳ１１０２）。

続いて、計測制御部３０により、外部電源または計測制御部３０に含む電源を使って遮断器の開閉動作を行うことで、挙動推定手段３２は、磁束変化測定手段３からの磁束変化の時系列データＤより、変曲点１４ａｎ、１４ｃｎ、１４ｄｎ、１４ｅｎ、１４ｆｎを算出し（ステップＳ１１０３）、各変曲点に対応する変曲点の時間Ｔ０ｎ、Ｔ１ｎ、Ｔ２ｎ、Ｔ３ｎ、Ｔ４ｎを算出し（ステップＳ１１０４）、記憶する（ステップＳ１１０５）。

次いで、挙動推定手段３２は、計測制御部３０の学習信号により（ステップＳ１１０６でＯＮ）、開閉動作をｎ回数繰り返す(ステップＳ１１０３からステップＳ１１０６)。ｎ回後に、挙動推定手段３２は、ｎ回の開閉動作毎に算出された変曲点の時間Ｔ０ｎ、Ｔ１ｎ、Ｔ２ｎ、Ｔ３ｎ、Ｔ４ｎを用いて変曲点の時間の代表値を算出し、新たな代表値を基準値データＴ０ｓ、Ｔ１ｓ、Ｔ２ｓ、Ｔ３ｓ、Ｔ４ｓとして更新する（ｎ回後のステップＳ１１０５）。

最後に、挙動推定手段３２は、基準値データを更新した後、計測制御部３０の学習終了信号により（ステップＳ１１０６でＯＦＦ）、基準値データの更新のための学習を終了する。

以上のように、本発明における実施の形態３による電磁式可動装置１０２は、挙動推定手段３２により、基準値データを更新するようにしたので、計測制御部３０に含まれる電子回路を変更ないしは磁束変化測定手段３の素子や開閉器／遮断器の可動部部品を交換しても、開閉器/遮断器の可動部、特に接点の消耗量等を推定でき、可動部の挙動の推定精度をさらに向上できる。

なお、本発明は、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、変形、省略することが可能である。

１ 開極用コイル、３ 磁束変化測定手段、５ 固定鉄心、６ 可動鉄心、７ 永久磁石、１００、１０１、１０２ 電磁式可動装置。

Claims (9)

1. 可動鉄心と、
   前記可動鉄心が接離可能に設けられ、前記可動鉄心を吸着させるように永久磁石が設けられ、前記可動鉄心が吸着していない場合に前記永久磁石を経由しない磁路を形成する位置に設けられた固定鉄心と、
   前記可動鉄心が前記固定鉄心から離れて動作終端となる位置に設けられ、磁性体で構成された静止板と、
   前記固定鉄心に固定され、前記静止板を支持し、磁性体で構成され、前記可動鉄心と前記固定鉄心が吸着状態である場合の前記可動鉄心と前記固定鉄心との吸着力を生じる磁束の第１の閉鎖磁路の外側に配置された支柱と、
   駆動電流を通電することで前記可動鉄心を移動させる駆動用コイルと、
   前記支柱に生じる磁束の変化を測定する磁束変化測定手段とを備え、
   記磁束変化測定手段は、前記永久磁石により生じ前記可動鉄心と前記支柱と記固定鉄心とを経由し前記永久磁石に戻る第２の閉鎖磁路の磁束と、前記駆動用コイルにより生じ前記支柱と記固定鉄心とを経由し前記可動鉄心に戻る第３の閉鎖磁路の磁束と、の変化を測定することを特徴とする電磁式可動装置。
2. 前記磁束変化測定手段によって測定された磁束変化の時系列データおよび基準値データに基づいて前記可動鉄心の動作状態を推定する挙動推定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電磁式可動装置。
3. 前記挙動推定手段は、前記基準値データを予め記憶していることを特徴とする請求項２に記載の電磁式可動装置。
4. 前記挙動推定手段は、予め記憶する前記基準値データを消去し、前記基準値データを更新することを特徴とする請求項３に記載の電磁式可動装置。
5. 前記挙動推定手段の出力に基づき、前記可動鉄心に連結される開閉機器に異常が発生したか否かを判別する状態判定手段を備えたことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電磁式可動装置。
6. 前記挙動推定手段が、前記開閉機器の可動接点と前記可動接点と対向する固定接点の状態を推定することを特徴とする請求項５に記載の電磁式可動装置。
7. 前記挙動推定手段による挙動推定結果または前記状態判定手段による状態判定結果を外部へ通知する通知手段を備えたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電磁式可動装置。
8. 前記磁束変化測定手段を、複数個備えたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電磁式可動装置。
9. 前記複数の磁束変化測定手段から出力された時系列データに基づいて前記可動鉄心の動作状態を推定することを特徴とする請求項８に記載の電磁式可動装置。

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