JP7347998B2

JP7347998B2 - 遮断器

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Publication number: JP7347998B2
Application number: JP2019156645A
Authority: JP
Inventors: 幸三田村; 深大佐藤
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2023-09-20
Anticipated expiration: 2039-08-29
Also published as: JP2021034335A

Description

本発明は遮断器に係り、特に、相対向する電極の可動側が操作器等の駆動部により駆動されるものに好適な遮断器に関する。

遮断器に関する従来技術としては、特許文献１に記載されている真空遮断器を挙げることができる。この特許文献１には、真空遮断器の重量やサイズを増加させることなく、真空遮断器の開閉動作に伴う衝撃や振動による応力を軽減して操作機構部の筺体の撓みを低減し、開閉動作に対する信頼性を向上させるために、少なくとも固定側電極及び可動側電極が格納され、周囲がモールド部で覆われている真空バルブと、駆動軸を介して連結されて前記可動側電極を駆動する操作機構部とを備え、前記真空バルブ（固定側電極及び可動側電極）と前記駆動軸及び前記操作機構部が直線状に配置されていると共に、前記真空バルブのモールド部と前記操作機構部に跨り両者を固定する固定部材を備えていることが記載されている。

特開２０１８－１４７６４３号公報

しかしながら、上述した特許文献１の真空遮断器は、真空バルブ（固定側電極及び可動側電極）と駆動軸及び駆動部である操作機構部が直線状に配置されているため、固定側電極と可動側電極が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する際に、可動側電極が固定側電極にぶつかる（接触する）ことによる操作機構部からの駆動力が直接固定側電極に掛ることになる。

このため、固定側電極と可動側電極が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する時、可動側電極が固定側電極にぶつかる（接触する）際の衝撃で、可動側電極に反発応力が加わり、一時的に可動側電極が固定側電極との接続状態が外れてしまう（可動側電極と固定側電極が完全な非接触状態となってしまう）恐れがある。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、固定側電極と可動側電極が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する時、可動側電極が固定側電極にぶつかる（接触する）衝撃が発生したとしても、可動側電極に反発応力が加わることがなく、一時的に可動側電極が固定側電極との接続状態が外れることのない遮断器を提供することにある。

本発明の遮断器は、上記目的を達成するために、固定側電極と、該固定側電極と対向配置され電気的に接触する可動側電極と、該可動側電極を駆動する駆動部とを備えた遮断器であって、
前記固定側電極と前記可動側電極との接触時（駆動最終時）における前記駆動部の駆動力を、駆動途中の駆動終盤時の駆動力より強くして前記可動側電極を前記固定側電極に押し付けるように制御する制御部を備え、
前記制御部による前記駆動力の制御は、駆動電流若しくは駆動電圧の大小で行うか、或いはデジタルによるパルス駆動として単位時間当たりのパルス幅若しくはパルス数により行うことを特徴とする。

本発明によれば、固定側電極と可動側電極が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する時、可動側電極が固定側電極にぶつかる（接触する）衝撃が発生したとしても、可動側電極に反発応力が加わることがなく、一時的に可動側電極が固定側電極との接続状態が外れることはない。

本発明の遮断器の一例として真空遮断器を示す断面図である。本発明の遮断器の実施例１である真空遮断器の駆動開始時（固定側電極と可動側電極が非接触時）を示す図である。本発明の遮断器の実施例１である真空遮断器の図２の状態から固定側電極と可動側電極との距離が近づき接触が近い駆動終盤時を示す図である。本発明の遮断器の実施例１である真空遮断器の固定側電極に可動側電極が接触した駆動最終時を示す図である。本発明の遮断器の実施例１である真空遮断器の駆動開始時から駆動終盤時、駆動最終時へと可動側電極が移動する際の操作機構部の駆動力の変化を示す図である。本発明の遮断器の実施例２である真空遮断器の駆動開始時（固定側電極と可動側電極が非接触時）を示す図である。本発明の遮断器の実施例２である真空遮断器の図６の状態から固定側電極と可動側電極との距離が近づき接触が近い駆動終盤時を示す図である。本発明の遮断器の実施例２である真空遮断器の固定側電極に可動側電極が接触した駆動最終時を示す図である。本発明の遮断器の実施例２である真空遮断器の駆動開始時から駆動終盤時、駆動最終時へと可動側電極が移動する際の操作機構部の駆動速度の変化を示す図である。ばねを用いた従来の真空遮断器の固定側電極と可動側電極が非接触の状態を示す図である。ばねを用いた従来の真空遮断器の固定側電極と可動側電極が接触している状態を示す図である。本発明の遮断器の実施例３である真空遮断器の固定側電極と可動側電極が非接触の状態を示す図である。本発明の遮断器の実施例３である真空遮断器の固定側電極と可動側電極が接触している状態を示す図である。ばねを用いた従来の真空遮断器における可動側電極の駆動速度とばねの反発力との関係を示す図である。本発明の遮断器の実施例３である真空遮断器における可動側電極の駆動速度とばねの反発力との関係を、ばねを用いた従来の真空遮断器における可動側電極の駆動速度とばねの反発力と比較して示す図である。本発明の遮断器の実施例４である真空遮断器の固定側電極と可動側電極が接触している状態を示す図である。本発明の遮断器の実施例５である真空遮断器の固定側電極と可動側電極が接触している状態を示す図である。本発明の遮断器の実施例６である真空遮断器の固定側電極と可動側電極が非接触の状態を示す図である。本発明の遮断器の実施例６である真空遮断器の固定側電極と可動側電極が接触している状態を示す図である。本発明の遮断器の実施例６である真空遮断器の油圧ダンパ接触時と電極接触時における可動側電極の駆動速度の変化を示す図である。本発明の遮断器の実施例６である真空遮断器の油圧ダンパ接触時と電極接触時における油圧ダンパの制動力の変化を示す図である。本発明の遮断器の実施例７である真空遮断器の固定側電極と可動側電極が非接触の状態を示す図である。本発明の遮断器の実施例７である真空遮断器の可動側電極が固定側電極に接触するために移動した際の第１の溝部における固定側電極と可動側電極が非接触の状態の時の突起体の位置を示す図である図２３（ａ）の状態から可動側電極が左側に移動した時の第１の溝部における突起体の位置を示す図である。図２３（ｂ）の状態から可動側電極が更に左側に移動した時の第２の溝部の曲率部における突起体の位置を示す図である。図２３（ｃ）の状態から可動側電極が更に左側に移動した時の第２の溝部における突起体の位置を示す図である。本発明の遮断器の実施例８である真空遮断器の固定側電極と可動側電極が接触している状態を示す図である。本発明の遮断器の実施例８である真空遮断器の固定側電極と可動側電極が非接触の状態を示す図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明の遮断器を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。

先ず、図１を用いて本発明の遮断器の代表的な例である真空遮断器について説明する。

図１に示す如く、真空遮断器４０は、エポキシ樹脂等の固体絶縁物により一体注型（モールド）されて形成された（周囲がモールド部１Ａで覆われた）真空バルブ１と、固定側ケーブルブッシング導体１５の周囲がモールドされている固定側ケーブルブッシング２と、可動側ケーブルブッシング導体１６の外部の周囲がモールドされている可動側ケーブルブッシング３と、後述する可動側電極１３を操作する駆動部である操作機構部４とで概略構成されている。通常、エポキシ樹脂等の固体絶縁物により一体注型された真空バルブ１は、モールド真空バルブと呼ばれている。なお、特に図示しないが、モールド部分は通常接地されている。

上述した真空バルブ１は、円筒絶縁材５の一端に接合された固定側端板６と、固定側端板６を気密に貫通する固定側導体７と、円筒絶縁材５の他端に接合された可動側端板８と、可動側端板８に一端が接合され、可動部の駆動を許容する蛇腹形状のベローズ９と、ベローズ９を気密に貫通し真空を維持しながら軸方向に駆動する可動側導体１０とから構成され、その内部圧力は、およそ１０^－２Ｐａ以下の真空に保たれている。

その真空バルブ１の内部には、円筒絶縁材５で支持された浮遊電位金属１１と、固定側導体７の端部に接続された固定側電極１２と、可動側導体１０の端部に接続された可動側電極１３とが配置されている。

可動側導体１０は操作用絶縁ロッド１４に接続され、操作用絶縁ロッド１４は操作機構部４に収納され、電極対に接触荷重を加えるワイプ機構と連結された操作器に接続されている。操作用絶縁ロッド１４の周囲空間には、空気や六フッ化硫黄などの絶縁ガス１８が充填されている。

また、図示しない操作器の駆動に連動して操作用絶縁ロッド１４を介して可動側電極１３が駆動することで、固定側電極１２と可動側電極１３の接離、即ち、真空バルブ１の開状態と閉状態を切り替えることができる。なお、図１の真空バルブ１は、開状態を示している。

固定側ケーブルブッシング２は、固定側ケーブルブッシング導体１５を真空バルブ１の固定側導体７に電気的に接続して、また、可動側ケーブルブッシング３は、可動側ケーブルブッシング導体１６を真空バルブ１の可動側に配置して、真空バルブ１と一緒にエポキシ樹脂等の固体絶縁物により一体注型されており、真空バルブ１の可動側導体１０と可動側ケーブルブッシング導体１６は、摺動通電可能な接触子１７を介して電気的に接続され、固定側ケーブルブッシング２と可動側ケーブルブッシング３に、図示しない電源側ケーブルや負荷側ケーブルがそれぞれ接続されることで、運転できる構成となっている。

また、図１に示す真空遮断器４０は、真空バルブ（固定側電極１２及び可動側電極１３）１と駆動軸（可動側導体１０、操作用絶縁ロッド１４）及び駆動部である操作機構部４とがほぼ直線状に配置されていると共に、真空バルブ１の周囲のモールド部１Ａと操作機構部４とに跨り、両者を一体に固定する固定部材１９を有した構成となっている。

このように、図１に示す真空遮断器４０は、真空バルブ（固定側電極１２及び可動側電極１３）１と駆動軸（可動側導体１０、操作用絶縁ロッド１４）及び操作機構部４とがほぼ直線状に配置されているため、固定側電極１２と可動側電極１３が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する際に、可動側電極１３が固定側電極１２にぶつかる（接触する）ことによる操作機構部４からの駆動力が、操作用絶縁ロッド１４、可動側導体１０及び可動側電極１３を介して直接固定側電極１２に掛ることになる。

このことから、固定側電極１２と可動側電極１３が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する時、可動側電極１３が固定側電極１２にぶつかる（接触する）際の衝撃で、可動側電極１３に反発応力が加わり、一時的に可動側電極１３が固定側電極１２との接続状態が外れてしまう（可動側電極１３と固定側電極１２が完全な非接触状態となってしまう）恐れがある。

これを解決するのが本発明の遮断器であり、本発明の遮断器の一例である真空遮断器４０では、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）における駆動部である操作機構部４の駆動力を、駆動途中の駆動終盤時の駆動力より強くして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けるように制御する制御部を備えているか、或いは、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）における駆動部である操作機構部４の駆動速度を、駆動途中の駆動終盤時の駆動速度より小さくして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けるように制御する制御部又はばねを備えていることを特徴とする。

以下、上記操作機構部４の駆動力を、駆動途中の駆動終盤時の駆動力より強くして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けるように制御部で制御する具体例、及び上記操作機構部４の駆動速度を、駆動途中の駆動終盤時の駆動速度より小さくして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けるように制御部又はばねで制御する具体例について説明する。

図２、図３、図４及び図５に、本発明の遮断器の実施例１として操作機構部４の駆動力を、駆動途中の駆動終盤時の駆動力より強くして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けるように制御部で制御する例を示す。

図２、図３及び図４は、図１に示した真空遮断器４０の概略構成であり、図２は真空遮断器４０の駆動開始時（ａ）（固定側電極１２と可動側電極１３が非接触時）を、図３は図２の状態から固定側電極１２と可動側電極１３との距離が近づき接触が近い駆動終盤時（ｂ）を、図４は固定側電極１２に可動側電極１３が接触した駆動最終時（ｃ）をそれぞれ示し、図５は駆動開始時（ａ）から駆動終盤時（ｂ）、駆動最終時（ｃ）へと可動側電極１３が移動する際の操作機構部４の駆動力の変化を示す。

図２、図３及び図４に示す本実施例では、操作機構部４に制御部２０Ａを備え、この制御部２０Ａで、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時（ｃ））における操作機構部４の駆動力を、駆動途中の駆動終盤時（ｂ）の駆動力より強くして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けるように制御している。

即ち、制御部２０Ａで、図５に示すように、駆動開始時（ａ）には操作機構部４の駆動力を最も大きい“大”にし、図２の状態から固定側電極１２と可動側電極１３との距離が近づき接触が近い図３の状態の駆動終盤時（ｂ）には操作機構部４の駆動力を最も小さい“小”にし、固定側電極１２に可動側電極１３が接触した図４の駆動最終時（ｃ）には操作機構部４の駆動力を駆動終盤時（ｂ）の駆動力より大きい“中”にして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けるようにしている。

なお、上記した制御部２０Ａによる操作機構部４の駆動力の制御は、駆動電流若しくは駆動電圧の大小で行うか、或いはデジタルによるパルス駆動として単位時間当たりのパルス幅若しくはパルス数により行うものである。

このように、制御部２０Ａで、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時（ｃ））における操作機構部４の駆動力を、駆動途中の駆動終盤時（ｂ）の駆動力より強く（大きく）して可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けるように制御することにより、固定側電極１２と可動側電極１３が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する時、可動側電極１３が固定側電極１２にぶつかる（接触する）衝撃が発生したとしても、駆動最終時（ｃ）における操作機構部４の駆動力を、駆動途中の駆動終盤時（ｂ）の駆動力より強くして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けているので、可動側電極１３への反発を抑制でき、可動側電極１３に反発応力が加わることがなく、一時的に可動側電極１３が固定側電極１２との接続状態が外れることはない。

図６、図７、図８及び図９に、本発明の遮断器の実施例２として固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時（ｃ））における操作機構部４の駆動速度を、駆動途中の駆動終盤時（ｂ）の駆動速度より小さくして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けるように制御部で制御する例を示し、固定側電極１２と可動側電極１３との接触前に、操作機構部４の駆動速度を最高速度より低下させるように制御する例を示す。

図６、図７及び図８は、図１に示した真空遮断器４０の概略構成であり、図６は真空遮断器４０の駆動開始時（ａ）（固定側電極１２と可動側電極１３が非接触時）を、図７は図６の状態から固定側電極１２と可動側電極１３との距離が近づき接触が近い駆動終盤時（ｂ）を、図８は固定側電極１２に可動側電極１３が接触した駆動最終時（ｃ）をそれぞれ示し、図９は駆動開始時（ａ）から駆動終盤時（ｂ）、駆動最終時（ｃ）へと可動側電極１３が移動する際の操作機構部４の駆動速度の変化を示す。

図６、図７及び図８に示す本実施例では、操作機構部４に制御部２０Ｂを備え、この制御部２０Ｂで、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時（ｃ））における操作機構部４の駆動速度を、駆動途中の駆動終盤時（ｂ）の駆動速度より小さくして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けるように制御している。

即ち、制御部２０Ｂで、図９に示すように、駆動開始時（ａ）には操作機構部４の駆動速度を零にし、図６の状態から固定側電極１２と可動側電極１３との距離が近づき接触が近い図７の状態の駆動終盤時（ｂ）には操作機構部４の駆動速度を最高速度にし、固定側電極１２に可動側電極１３が接触した図８の駆動最終時（ｃ）には操作機構部４の駆動速度を駆動終盤時（ｂ）の駆動速度（最高速度）より小さくして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けるようにしている。

このように、制御部２０Ｂで、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時（ｃ））における操作機構部４の駆動速度を、駆動途中の駆動終盤時（ｂ）の駆動速度より小さくして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けるように制御、即ち、固定側電極１２と可動側電極１３との接触前に、操作機構部４の駆動速度を最高速度より低下させるように制御部２０Ｂで制御することにより、固定側電極１２と可動側電極１３が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する時、可動側電極１３が固定側電極１２にぶつかる（接触する）衝撃が発生したとしても、駆動最終時（ｃ）における操作機構部４の駆動速度を、駆動途中の駆動終盤時（ｂ）の駆動速度より小さくして可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けているので、可動側電極１３への反発を抑制でき、可動側電極１３に反発応力が加わることがなく、一時的に可動側電極１３が固定側電極１２との接続状態が外れることはない。

図１２、図１３及び図１５に、本発明の遮断器の実施例３として、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）における操作機構部４の駆動速度を、ばねで制御する例を示す。

先ず、図１０及び図１１を用いて、従来の構成における課題について説明する。図１０及び図１１は、図１に示した真空遮断器４０の概略構成であり、図１０は固定側電極１２と可動側電極１３が非接触の状態、図１１は固定側電極１２と可動側電極１３が接触している状態を示す。

図１０及び図１１に示すように、絶縁体で構成された駆動軸である操作用絶縁ロッド１４の可動側電極１３とは反対側の先端にはばね２１が設置されており、このばね２１は、操作機構部４に形成された中空部４ａ内に配置されている。

上記したばね２１は、図１０に示す固定側電極１２と可動側電極１３が非接触（ＯＦＦ時）の状態では圧縮状態であり、この状態からばね２１の圧縮状態を解放すると図１１に示す固定側電極１２と可動側電極１３が接触するが、この際、図１４に示すように、ばね２１の圧縮解放後、ばね２１の力で可動側電極１３は徐々に速度を上げ、やがて固定側電極１２と接触時（ＯＮ時）には、可動側電極１３は最高速度となる。

固定側電極１２と可動側電極１３の接触時（ＯＮ時）に、可動側電極１３が最高速度となるため、その分反発力も大きくなり反発力が増大し、収束までに時間がかかってしまうという課題があった。

この課題を解決するのが、図１２及び図１３に示す実施例３である。

図１２及び図１３は、図１に示した真空遮断器４０の概略構成であり、図１２は固定側電極１２と可動側電極１３が非接触の状態、図１３は固定側電極１２と可動側電極１３が接触している状態を示す。

図１２及び図１３に示す実施例３は、絶縁体で構成された駆動軸である操作用絶縁ロッド１４の可動側電極１３とは反対側の先端に設置され、固定側電極１２と可動側電極１３の非接触時に圧縮状態となる操作機構部４に形成された中空部４ａ内に配置された第１のばね２１Ａと、この第１のばね２１Ａとは別に操作用絶縁ロッド１４に一端が第１の支持部材２３を介して接続され、操作機構部４に他端が第２の支持部材２４を介して接続されていると共に、固定側電極１２と可動側電極１３の接触時に引っ張り応力となる第２のばね２２とを備えて構成されている。

そして、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）に、第２のばね２２の引っ張り応力が最大となるようにし、可動側電極１３の駆動速度を減速するようにしている。

このように、圧縮状態の第１のばね２１Ａに加え、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）に引っ張り力となる第２のばね２２を設け、第２のばね２２の引っ張り力が、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）に最大となるようにすることにより、固定側電極１２と可動側電極１３が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する時、可動側電極１３が固定側電極１２にぶつかる（接触する）衝撃が発生したとしても、駆動最終時における操作機構部４の駆動速度を低下させて可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けているので、可動側電極１３への反発を抑制でき、可動側電極１３に反発応力が加わることがなく、一時的に可動側電極１３が固定側電極１２との接続状態が外れることはない。

図１４に示すように（第２のばね２２がない場合）、ばね２１の圧縮解放後、ばね２１の力で可動側電極１３は徐々に速度を上げ、やがて固定側電極１２と接触時（ＯＮ時）には、可動側電極１３は最高速度となることは上述したが、図１５に示すように、第２のばね２２がある場合には、第２のばね２２がない場合に比べて、固定側電極１２との接触時（ＯＮ時）の可動側電極１３の最高速度が低下していることが分かる。

また、図１５から分かるように、第１のばね２１Ａの反発力の最小値が、第２のばね２２の引っ張り力の最大値より大きくなければ、固定側電極１２と可動側電極１３との接触が外れてしまうので、第１のばね２１Ａの反発力の最小値は、第２のばね２２の引っ張り力の最大値より大きいことが重要である。

図１６に、本発明の遮断器の実施例４として、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）における操作機構部４の駆動速度を、ばねで制御する例を示す。

図１６は、図１に示した真空遮断器４０の概略構成であり、固定側電極１２と可動側電極１３が接触している状態を示す。

図１６に示す実施例４は、絶縁体で構成された駆動軸である操作用絶縁ロッド１４の可動側電極１３とは反対側の先端に設置され、操作機構部４に形成された中空部４ａ内に配置された第１のばね２１Ａと、この第１のばね２１Ａの外周に、操作用絶縁ロッド１４に一端が第１の支持部材２３ａを介して接続され、操作機構部４に他端が第２の支持部材２４ａを介して接続されると共に、第１のばね２１Ａと同軸上に配置された第２のばね２５とを備え、第２のばね２５の巻き数を第１のばね２１Ａの巻き数より少なくし、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）での第２のばね２５の引っ張り力を、一時的に第１のばね２１Ａの引っ張り力より大きくし、可動側電極１３の固定側電極１２との接触速度を低減するようにしている。

このように、第１のばね２１Ａの外周に、第１のばね２１Ａと同軸上に配置された第２のばね２５の巻き数を第１のばね２１Ａの巻き数より少なくし、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）での第２のばね２５の引っ張り力を、一時的に第１のばね２１Ａの引っ張り力より大きくし、可動側電極１３の固定側電極１２との接触速度を低減することにより、固定側電極１２と可動側電極１３が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する時、可動側電極１３が固定側電極１２にぶつかる（接触する）衝撃が発生したとしても、駆動最終時における操作機構部４の駆動速度を低下させて可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けているので、可動側電極１３への反発を抑制でき、可動側電極１３に反発応力が加わることがなく、一時的に可動側電極１３が固定側電極１２との接続状態が外れることはない。

図１７に、本発明の遮断器の実施例５として、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）における操作機構部４の駆動速度を、電磁石で制御する例を示す。

図１７は、図１に示した真空遮断器４０の概略構成であり、固定側電極１２と可動側電極１３が接触している状態を示す。

図１７に示す実施例５は、絶縁体で構成された駆動軸である操作用絶縁ロッド１４の可動側電極１３とは反対側の先端に設置され、操作機構部４に形成された中空部４ａ内に配置された第１のばね２１Ａと、この第１のばね２１Ａの外周に、操作用絶縁ロッド１４に一端が第１の支持部材２３ａを介して接続され、操作機構部４に他端が第２の支持部材２４ａを介して接続されると共に、第１のばね２１Ａと同軸上に配置された第２のばね２５と、操作用絶縁ロッド１４に第１の支持部材２３ａを介して設置されている磁石受け部２７と、この磁石受け部２７と対向配置された電磁石２６とを備え、固定側電極１２と可動側電極１３との間の距離が一定以上近づいた段階で、一時的に電磁石２６を作動させて磁石受け部２７を吸引接触して操作用絶縁ロッド１４に減速力を発生させ、駆動途中の駆動終盤時での駆動速度を急減速し、減速後、電磁石２６をＯＦＦにして磁石受け部２７との吸引接触を開放し、固定側電極１２と可動側電極１３を低速度で接触させるようにしている。

このように、固定側電極１２と可動側電極１３との間の距離が一定以上近づいた段階で、一時的に電磁石２６を作動させて磁石受け部２７を吸引接触して操作用絶縁ロッド１４に減速力を発生させ、駆動途中の駆動終盤時での駆動速度を急減速し、減速後、電磁石２６をＯＦＦにして磁石受け部２７との吸引接触を開放し、固定側電極１２と可動側電極１３を低速度で接触させることにより、固定側電極１２と可動側電極１３が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する時、可動側電極１３が固定側電極１２にぶつかる（接触する）衝撃が発生したとしても、駆動最終時における操作機構部４の駆動速度を低下させて可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けているので、可動側電極１３への反発を抑制でき、可動側電極１３に反発応力が加わることがなく、一時的に可動側電極１３が固定側電極１２との接続状態が外れることはない。

図１８及び図１９に、本発明の遮断器の実施例６として、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）における操作機構部４の駆動速度を、油圧ダンパで制御する例を示す。

図１８及び図１９は、図１に示した真空遮断器４０の概略構成であり、図１８は固定側電極１２と可動側電極１３が非接触の状態、図１９は固定側電極１２と可動側電極１３が接触している状態を示す。

図１８及び図１９に示す実施例６は、絶縁体で構成された駆動軸である操作用絶縁ロッド１４の可動側電極１３とは反対側の先端に設置され、操作機構部４に形成された中空部４ａ内に配置された第１のばね２１Ａと、この第１のばね２１Ａの外周に、操作用絶縁ロッド１４に一端が、後述する油圧ダンパ２８の先端部２８ａと接触する接触板を兼ねる第１の支持部材２３ｂを介して接続され、操作機構部４に他端が第２の支持部材２４ａを介して接続されると共に、第１のばね２１Ａと同軸上に配置された第２のばね２５と、操作用絶縁ロッド１４と一緒に動作する接触板を兼ねる第１の支持部材２３ｂと対向して配置され、支持部材２９を介して第２の支持部材２４ａに支持されている油圧ダンパ２８とを備え、固定側電極１２と可動側電極１３とが非接触状態（図１８）では第１及び第２のばね２１Ａ及び２５は圧縮状態で、油圧ダンパ２８の先端部２８ａと接触板を兼ねる第１の支持部材２３ｂの距離が所定値離れており、第１及び第２のばね２１Ａ及び２５の圧縮状態を解放する力により可動側電極１３が固定側電極１２に向って図１８の左側に移動すると、油圧ダンパ２８の先端部２８ａと接触板を兼ねる第１の支持部材２３ｂの距離が徐々に減少し、やがて、速度が乗った状態で油圧ダンパ２８の先端部２８ａが接触板を兼ねる第１の支持部材２３ｂに接触することにより、油圧ダンパ２８が操作用絶縁ロッド１４に減速力を発生させ（高速度のため、油圧ダンパ２８は硬い状態の反応となり急減速）、駆動途中の駆動終盤時での駆動速度を急減速し、減速後、引き続き可動側電極１３は図１８の左側に動くが、この時は速度が落ちているため油圧ダンパ２８は柔らかい状態となるため、再び速度を向上して、やがて、固定側電極１２と可動側電極１３とが接触して通電するようにしている。

このように、固定側電極１２と可動側電極１３とが非接触状態では第１及び第２のばね２１Ａ及び２５は圧縮状態で、油圧ダンパ２８の先端部２８ａと接触板を兼ねる第１の支持部材２３ｂの距離が所定値離れており、第１及び第２のばね２１Ａ及び２５の圧縮状態を解放する力により可動側電極１３が固定側電極１２に向って移動すると、油圧ダンパ２８の先端部２８ａと接触板を兼ねる第１の支持部材２３ｂの距離が徐々に減少し、やがて、速度が乗った状態で油圧ダンパ２８の先端部２８ａが接触板を兼ねる第１の支持部材２３ｂに接触することにより（図２０に示すように、油圧ダンパ２８の接触時に可動側電極１３の駆動速度が最高速度になっている）、油圧ダンパ２８が操作用絶縁ロッド１４に減速力を発生させ（図２１に示すように、油圧ダンパ２８の制動力が最大になっている）、駆動途中の駆動終盤時での駆動速度を急減速し（図２０に示すように、可動側電極１３の駆動速度が急激に減少している）、減速後、再び可動側電極１３が固定側電極１２に向って移動して固定側電極１２と可動側電極１３とが接触することにより、固定側電極１２と可動側電極１３が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する時、可動側電極１３が固定側電極１２にぶつかる（接触する）衝撃が発生したとしても、駆動最終時における操作機構部４の駆動速度を低下させて可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けているので、可動側電極１３への反発を抑制でき、可動側電極１３に反発応力が加わることがなく、一時的に可動側電極１３が固定側電極１２との接続状態が外れることはない。

図２２、図２３（ａ）、図２３（ｂ）、図２３（ｃ）及び、図２３（ｄ）に、本発明の遮断器の実施例７として、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）における操作機構部４の駆動速度を、駆動軸に設けられた溝部と、この溝部を移動する突起体で制御する例を示す。

図２２、図２３（ａ）、図２３（ｂ）、図２３（ｃ）及び、図２３（ｄ）は、図１に示した真空遮断器４０の概略構成であり、図２２は固定側電極１２と可動側電極１３が非接触の状態、図２３（ａ）、図２３（ｂ）、図２３（ｃ）及び図２３（ｄ）は可動側電極１３が固定側電極１２に接触するために移動した際の溝部における突起体の位置を示す図である。

図２２に示す実施例７は、絶縁体で構成された駆動軸である操作用絶縁ロッド１４の可動側電極１３とは反対側の先端に設置され、操作機構部４に形成された中空部４ａ内に配置された第１のばね２１Ａと、この第１のばね２１Ａの外周に、操作用絶縁ロッド１４に一端が第１の支持部材２３ａを介して接続され、操作機構部４に他端が第２の支持部材２４ａを介して接続されると共に、第１のばね２１Ａと同軸上に配置された第２のばね２５とを備えている。

そして、上記構成に加え、本実施例では、駆動軸の一部である可動側導体１０と操作用絶縁ロッド１４の間に設けられた回転軸３０を、可動側導体１０に対しては第１の回転接続部３０ａを介して、操作用絶縁ロッド１４に対しては第２の回転接続部３０ｂを介して、それぞれ回転可能に構成し、回転可能に構成された回転軸３０に溝部３１を設け、この溝部３１を移動する突起体３２を備えている。

本実施例では、固定側電極１２と可動側電極１３とが非接触状態では第１のばね２１Ａは圧縮状態で、この状態から第１のばね２１Ａの圧縮状態を解放する力により可動側電極１３が固定側電極１２に向って移動すると突起体３２が溝部３１を移動して、駆動軸（可動側電極１３、操作用絶縁ロッド１４）に減速力を発生させ、駆動途中の駆動終盤時での可動側電極１３の駆動速度を急減速し、減速後、回転軸３０が回転し、突起体３２が溝部３１を移動することによって、再び可動側電極１３が固定側電極１２に向って移動して固定側電極１２と可動側電極１３とが接触するものである。

上記した溝部３１は、図２３（ａ）、図２３（ｂ）、図２３（ｃ）及び、図２３（ｄ）に示すように、軸方向に伸延する直線状の第１の溝部３１ａと、この第１の溝部３１ａの操作機構部４側端部から連続して形成された曲線状の第２の溝部３１ｂとから構成され、可動側電極１３が固定側電極１２に向って移動すると突起体３２が第１の溝部３１ａを移動し、回転軸３０が回転し、突起体３２が第２の溝部３１ｂの曲線状の曲率部に衝突することにより駆動軸（可動側電極１３、操作用絶縁ロッド１４）に減速力を発生させ、駆動途中の駆動終盤時での可動側電極１３の駆動速度を急減速する。

図２３（ａ）、図２３（ｂ）、図２３（ｃ）及び、図２３（ｄ）を用いて、更に具体的に説明すると、図２３（ａ）に示す固定側電極１２と可動側電極１３が非接触の状態（ＯＦＦ状態）では、可動側電極１３は移動していないので、突起体３２は第１の溝部３１ａの略中央部に位置している。

この状態から可動側電極１３が固定側電極１２との接触に向けて図２３（ｂ）の左側に移動を開始すると、図２３（ｂ）に示すように、突起体３２は第１の溝部３１ａの右側に位置している。

この図２３（ｂ）の状態から可動側電極１３が固定側電極１２との接触に向けて更に左側に移動すると、突起体３２が第２の溝部３１ｂの曲線状の曲率部に衝突（この状態が図２３（ｃ））し、可動側電極１３は急減速する。

その後、引き続き可動側電極１３が左側に向う方向の力が加わることで回転軸３０が回転され、突起体３２は曲率部のある第２の溝部３１ｂ内を更に進行する（この状態が図２３（ｄ））。この時、可動側電極１３は、少し加速しながら左側に移動する。

このように、軸方向に伸延する直線状の第１の溝部３１ａと、この第１の溝部３１ａの操作機構部４側端部から連続して形成された曲線状の第２の溝部３１ｂとから構成され、可動側電極１３が固定側電極１２に向って移動すると突起体３２が第１の溝部３１ａを移動し、回転軸３０が回転し、突起体３２が第２の溝部３１ｂの曲線状の曲率部に衝突することにより駆動軸（可動側電極１３、操作用絶縁ロッド１４）に減速力を発生させ、駆動途中の駆動終盤時での可動側電極１３の駆動速度を急減速し、その後、引き続き可動側電極１３が左側に向う方向の力が加わることで回転軸３０が回転され、突起体３２は曲率部のある第２の溝部３１ｂ内を更に進行して、固定側電極１２と可動側電極１３を接触させることにより、固定側電極１２と可動側電極１３が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する時、可動側電極１３が固定側電極１２にぶつかる（接触する）衝撃が発生したとしても、駆動最終時における操作機構部４の駆動速度を低下させて可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けているので、可動側電極１３への反発を抑制でき、可動側電極１３に反発応力が加わることがなく、一時的に可動側電極１３が固定側電極１２との接続状態が外れることはない。

なお、本実施例では、固定側電極１２と可動側電極１３が接触したあとの反発も、回転軸３０が回転しながらでないと可動側電極１３が反発できないため、接触後の反発も抑制でき、更に接触安定化までの時間を短縮できる。

図２４及び図２５に、本発明の遮断器の実施例８として、固定側電極１２と可動側電極１３との接触時（駆動最終時）における操作機構部４の駆動速度を、固定側電極１２の周囲に配置した電磁石で制御する例を示す。

図２４及び図２５は、図１に示した真空遮断器４０の概略構成であり、図２４は固定側電極１２と可動側電極１３が接触している状態、図２５は固定側電極１２と可動側電極１３が非接触の状態を示す。

図２４及び図２５に示す実施例８は、絶縁体で構成された駆動軸である操作用絶縁ロッド１４の可動側電極１３とは反対側の先端に設置され、固定側電極１２と可動側電極１３の非接触時に圧縮状態となり、接触時には伸びきった状態になる操作機構部４に形成された中空部４ａ内に配置されたばね２１と、固定側電極１２の周囲に配置された電磁石３３とを備えて構成されている。

そして、電磁石３３に電流を流し、この電磁石３３による吸着力（Ａ）とばね２１による固定側電極１２と可動側電極１３の引きはがし力（Ｂ）の関係がＡ＞Ｂであれば、固定側電極１２と可動側電極１３が接触して導通し（図２４の状態）、電磁石３３の電流がＯＦＦか又は弱まり吸着力（Ａ）とばね２１による固定側電極１２と可動側電極１３の引きはがし力（Ｂ）の関係がＡ＜Ｂになれば、固定側電極１２と可動側電極１３が分離して非導通（図２５の状態）となるようにしたものである。

このように、電磁石３３に電流を流し、この電磁石３３による吸着力（Ａ）とばね２１による固定側電極１２と可動側電極１３の引きはがし力（Ｂ）の関係がＡ＞Ｂであれば、固定側電極１２と可動側電極１３が接触して導通し（図２４の状態）、電磁石３３の電流がＯＦＦか又は弱まり吸着力（Ａ）とばね２１による固定側電極１２と可動側電極１３の引きはがし力（Ｂ）の関係がＡ＜Ｂになれば、固定側電極１２と可動側電極１３が分離して非導通（図２５の状態）となるようにすることにより、固定側電極１２と可動側電極１３が遮断状態（開）から投入状態（閉）に移行する時、可動側電極１３が固定側電極１２にぶつかる（接触する）衝撃が発生したとしても、駆動最終時における操作機構部４の駆動速度を低下させて可動側電極１３を固定側電極１２に押し付けているので、可動側電極１３への反発を抑制でき、可動側電極１３に反発応力が加わることがなく、一時的に可動側電極１３が固定側電極１２との接続状態が外れることはない。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加える事も可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をする事が可能である。

１…真空バルブ、１Ａ…真空バルブのモールド部、２…固定側ケーブルブッシング、３…可動側ケーブルブッシング、４…操作機構部、４ａ…中空部、５…円筒絶縁材、６…固定側端板、７…固定側導体、８…可動側端板、９…ベローズ、１０…可動側導体、１１…浮遊電位金属、１２…固定側電極、１３…可動側電極、１４…操作用絶縁ロッド、１５…固定側ケーブルブッシング導体、１６…可動側ケーブルブッシング導体、１７…接触子、１８…絶縁ガス、１９…固定部材、２０Ａ、２０Ｂ…制御部、２１…ばね、２１Ａ…第１のばね、２２、２５…第２のばね、２３、２３ａ…第１の支持部材、２３ｂ…接触板を兼ねる第１の支持部材、２４、２４ａ…第２の支持部材、２６、３３…電磁石、２７…磁石受け部、２８…油圧ダンパ、２８ａ…油圧ダンパの先端部、２９…支持部材、３０…回転軸、３０ａ…第１の回転接続部、３０ｂ…第２の回転接続部、３１…溝部、３１ａ…第１の溝部、３１ｂ…第２の溝部、３２…突起体、４０…真空遮断器。

Claims

固定側電極と、該固定側電極と対向配置され電気的に接触する可動側電極と、該可動側電極を駆動する駆動部とを備えた遮断器であって、
前記固定側電極と前記可動側電極との接触時（駆動最終時）における前記駆動部の駆動力を、駆動途中の駆動終盤時の駆動力より強くして前記可動側電極を前記固定側電極に押し付けるように制御する制御部を備え、
前記制御部による前記駆動力の制御は、駆動電流若しくは駆動電圧の大小で行うか、或いはデジタルによるパルス駆動として単位時間当たりのパルス幅若しくはパルス数により行うことを特徴とする遮断器。
請求項１に記載の遮断器であって、
前記可動側電極と前記駆動部が駆動軸を介して接続されていると共に、前記固定側電極と前記可動側電極及び前記駆動部が直線状に配置されていることを特徴とする遮断器。
固定側電極と、該固定側電極と対向配置され電気的に接触する可動側電極と、該可動側電極を駆動する駆動部とを備え、前記可動側電極と前記駆動部が駆動軸を介して接続されていると共に、前記固定側電極と前記可動側電極及び前記駆動部が直線状に配置されている遮断器であって、
絶縁体で構成された前記駆動軸の前記可動側電極とは反対側の先端に設置され、前記固定側電極と前記可動側電極の非接触時に圧縮状態となる前記駆動部内に配置された第１のばねと、該第１のばねとは別に前記駆動軸に一端が、前記駆動部に他端が接続され、前記固定側電極と前記可動側電極の接触時に引っ張り力となる第２のばねとを備え、
前記固定側電極と前記可動側電極との接触時（駆動最終時）に、前記第２のばねの引っ張り力が最大となり、前記可動側電極の駆動速度を減速することを特徴とする遮断器。
請求項３に記載の遮断器であって、
前記第１のばねの反発力の最小値は、前記第２のばねの引っ張り力の最大値より大きいことを特徴とする遮断器。
固定側電極と、該固定側電極と対向配置され電気的に接触する可動側電極と、該可動側電極を駆動する駆動部とを備え、前記可動側電極と前記駆動部が駆動軸を介して接続されていると共に、前記固定側電極と前記可動側電極及び前記駆動部が直線状に配置されている遮断器であって、
絶縁体で構成された前記駆動軸の前記可動側電極とは反対側の先端に設置され、前記駆動部内に配置された第１のばねと、該第１のばねの外周に、該第１のばねと同軸上に配置された第２のばねとを備え、
前記第２のばねの巻き数を前記第１のばねの巻き数より少なくし、前記固定側電極と前記可動側電極との接触時（駆動最終時）での前記第２のばねの引っ張り力を、一時的に前記第１のばねの引っ張り力より大きくしたことを特徴とする遮断器。
固定側電極と、該固定側電極と対向配置され電気的に接触する可動側電極と、該可動側電極を駆動する駆動部とを備え、前記可動側電極と前記駆動部が駆動軸を介して接続されていると共に、前記固定側電極と前記可動側電極及び前記駆動部が直線状に配置されている遮断器であって、
絶縁体で構成された前記駆動軸の前記可動側電極とは反対側の先端に設置され、前記駆動部内に配置された第１のばねと、該第１のばねの外周に、該第１のばねと同軸上に配置された第２のばねと、前記駆動軸に設置されている磁石受け部と、該磁石受け部と対向配置された電磁石とを備え、
前記固定側電極と前記可動側電極間の距離が一定以上近づいた段階で、一時的に前記電磁石を作動させて前記磁石受け部を吸引接触して前記駆動軸に減速力を発生させ、駆動途中の駆動終盤時での駆動速度を急減速し、減速後、前記電磁石をＯＦＦにして前記磁石受け部との吸引接触を開放し、前記固定側電極と前記可動側電極を低速度で接触させることを特徴とする遮断器。
固定側電極と、該固定側電極と対向配置され電気的に接触する可動側電極と、該可動側電極を駆動する駆動部とを備え、前記可動側電極と前記駆動部が駆動軸を介して接続されていると共に、前記固定側電極と前記可動側電極及び前記駆動部が直線状に配置されている遮断器であって、
絶縁体で構成された前記駆動軸の前記可動側電極とは反対側の先端に設置され、前記駆動部内に配置されたばねと、前記駆動軸と一緒に動作する接触板と対向して配置された油圧ダンパとを備え、
前記固定側電極と前記可動側電極とが非接触状態では前記ばねは圧縮状態で、前記油圧ダンパと前記接触板の距離が所定値離れており、前記ばねの圧縮状態を解放する力により前記可動側電極が前記固定側電極に向って移動すると前記油圧ダンパと前記接触板の距離が徐々に減少し、前記油圧ダンパが前記接触板に接触することにより前記油圧ダンパが前記駆動軸に減速力を発生させ、駆動途中の駆動終盤時での駆動速度を急減速し、減速後、再び前記可動側電極が前記固定側電極に向って移動して前記固定側電極と前記可動側電極とが接触することを特徴とする遮断器。
固定側電極と、該固定側電極と対向配置され電気的に接触する可動側電極と、該可動側電極を駆動する駆動部とを備え、前記可動側電極と前記駆動部が駆動軸を介して接続されていると共に、前記固定側電極と前記可動側電極及び前記駆動部が直線状に配置されている遮断器であって、
前記駆動軸の一部を回転可能に構成すると共に、絶縁体で構成された前記駆動軸の前記可動側電極とは反対側の先端に設置され、前記駆動部内に配置されたばねと、前記駆動軸の回転可能に構成された部分に溝部を設け、前記溝部を移動する突起体とを備え、
前記固定側電極と前記可動側電極とが非接触状態では前記ばねは圧縮状態で、前記ばねの圧縮状態を解放する力により前記可動側電極が前記固定側電極に向って移動すると前記突起体が前記溝部を移動することにより前記駆動軸に減速力を発生させ、駆動途中の駆動終盤時での駆動速度を急減速し、減速後、前記駆動軸の回転可能に構成された部分が回転し、前記突起体が前記溝部を移動することによって、再び前記可動側電極が前記固定側電極に向って移動して前記固定側電極と前記可動側電極とが接触することを特徴とする遮断器。
請求項８に記載の遮断器であって、
前記溝部は、軸方向に伸延する直線状の第１の溝部と、該第１の溝部の前記駆動部側端部から連続して形成された曲線状の第２の溝部とから成り、
前記可動側電極が前記固定側電極に向って移動すると前記突起体が前記第１の溝部を移動し、前記駆動軸の回転可能に構成された部分が回転し、前記突起体が前記第２の溝部の曲線状の曲率部に衝突することにより前記駆動軸に減速力を発生させ、駆動途中の駆動終盤時での駆動速度を急減速することを特徴とする遮断器。
固定側電極と、該固定側電極と対向配置され電気的に接触する可動側電極と、該可動側電極を駆動する駆動部とを備え、前記可動側電極と前記駆動部が駆動軸を介して接続されていると共に、前記固定側電極と前記可動側電極及び前記駆動部が直線状に配置されている遮断器であって、
絶縁体で構成された前記駆動軸の前記可動側電極とは反対側の先端に設置され、前記駆動部内に配置されたばねと、前記固定側電極の周囲に配置された電磁石とを備え、
前記電磁石に電流を流し、前記電磁石による吸着力（Ａ）と前記ばねによる前記固定側電極と前記可動側電極の引きはがし力（Ｂ）の関係がＡ＞Ｂであれば、前記固定側電極と前記可動側電極が接触して導通し、前記電磁石の電流がＯＦＦか又は弱まりＡ＜Ｂになれば、前記固定側電極と前記可動側電極が分離して非導通となることを特徴とする遮断器。