JPH03163722A - 動力源切り替え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、１つの動力源から他の動力源へと電気的な
負荷を切り替える切り替えスイッチに関し、特に３位置
動作機構を有した切り替えスイッチに関する。

（従来の技術） 通常の動力源は種々の理由、例えば地震や洪水や厳しい
気象条件や使用上の信頼性の欠如等、により中断される
。

通常の動力源、例えば電気用途、が停電や故障に遭遇し
た場合には、スタンバイ電気動力システムを利用して緊
急や絶対的な電気需要に電気を供給することがしばしば
必要である。

しばしば、スタンバイ動力供給システムは適応される法
律上の要請や使用者の希望等の要求に適合したオンサイ
ト電気動力源である。スタンバイまたは緊急動力供給シ
ステムは、通常の動力供給の損失や故障の後の規定の時
間内に所望の容量と信頼性と品質を備えた電力源を創出
するよう機能する。緊急動力供給システムは特定の状況
、例えば、切り替えスイッチの負荷ターミナルが受け入
れ可能な電力なしで許容される規定の最大時間があるよ
うな場合、に応じて変化する。迅速な切り替えは、病院
や空港やコンビュータシステムの如き厳しい用途におい
て本質的に重要である。

従来の切り替えスイッチでは、スタンバイ動力源が負荷
を十分に取り扱えるのに十分なエネルギを創出する以前
にスタンバイ動力源に負荷を切り替える可能性がある。

この問題を解決する為には、切り替えを遅らせるような
適切なタイマー機構を採用するか、または、切り替え後
の最初に必要な動力を供給するようなコンデンサを採用
しなければならない。

従来の切り替えスイッチのあるものは線形動作機構を使
用しており、この線形動作機構はいずれかの端からの排
出が可能なプランジャを備えた単一中心ソレノイドを有
している。ソレノイドの個々の側には２つの分離接触ブ
ロックがある。このような構造により、両方向線形誘導
モータが使用される。上述した如く、１つまたはそれ以
上のブースタまたはモータ始動コンデンサが要求される
。

両方の源から同時に負荷へと動力が供給されるのを防止
する為に、この線形動作機構もまた機械的な相互連結ビ
ームを有している。

とはいうものの、上述した如き従来の動作機構は非常に
大きな設置空間を必要としており、それによってこの従
来の動作機構を幾つかの適応に対して不適当にしており
、そして高価にしている。

そして、この従来の切り替えスイッチとともに使用され
る線形モータもまた比較的高価となり、大きな設置空間
を必要としている。

さらには、相互連結ビームを例えばねじを緩めることに
より移動させることも可能である。この状況では、初期
動力源とスタンバイ動力源の両者から動力を供給するこ
とが可能であり、これにより回路が短絡してスタンバイ
システムの故障を生じさせる可能性がある。

（発明が解決しようとする課題） この発明は上記事情のもとでなされ、この発明の目的は
、上述した如き種々の従来の切り替えスイッチに生じて
いる上述した如き種々の問題を解決することが出来る切
り替えスイッチを提供することである。

（課題を解決するための手段、発明の作用及び効果） 本発明は、二つの動力源の間で電気的切り替えスイッチ
を移動させる動作機構（アクチェータ機構）を備える。

この動作機構は電気的切り替えスイッチと協働する。こ
の電気的切り替えスイッチは、回転可能なクロスバーに
取り付けられた複数の接点を有し、且つ二つの異なる動
力源、例えば通常動力源と非常用動力源に対応する第１
と第２の固定接点バーの間で移動可能な形式である。切
り替えスイッチは、アクチェータにより通常動力源に対
応する接点ブロックと予備動力源（スタンバイ動力源）
若しくは非常用動力源に対応する接点ブロックとの間で
移動可能である。アクチェータは、平行関係にある第１
と第２の回転可能な駆動円板を備え、これらは、駆動円
板のスロットを貫いて延出するピンにより相互連結され
ている。

ピンはまた、第３の平行な円板、即ち被駆動円板に連結
される。この被駆動円板は、可動接点を支持するクロス
バーに相互連結されているので、被駆動円板の回転がク
ロスバーの回転を引き起こし、これにより電源切り替え
が実行される。また、ピンの回転運動を引き起こすよう
に、ピンに適切に相互連結された線形駆動手段も備えら
れている。

好適実施例では、この駆動手段は一対のソレノイドのよ
うな電磁石手段を備え、各ソレノイドは一枚の駆動円板
に相互連結される。好ましくは、ソレノイドプランジャ
と駆動円板は、各端部に枢軸連結器を有する適切なリン
ク手段により相互に連結される。

本発明の格別な利点は、その負荷を落とす能力であり、
これは即ち、動作機構がどちらの動力源からもパワーが
伝達されない中立位置へ移動可能なことである。この特
徴は例えば、予備動力源が、必要なパワーを供給するの
に充分な電圧を直ぐには備えられない場合に有益である
。この状況では、本発明のアクチェータは、適切な電圧
に達するまでに必要な時間に亘って中立位置へ置かれ得
る。

その時間の範囲は１秒未満の微小時間から２０秒若しく
はそれ以上である。

本発明のアクチェータの他の特徴は、切り替え操作が実
行される際、最初に多くの電流が流れることがない点で
ある。動作機構は、その操作に必要なエネルギーが僅か
であるため、必要な部品数が削減され、構造が単純化す
る。従って、アクチェータが移動させるべき質量も僅か
である。必要なエネルギーが僅かなため、蓄電器は不要
である。

本発明の他の利点は、従来の切り替えスイッチアクチェ
ータに比して必要な空間が少ないこと、即ち、アクチェ
ータを制限された狭細な空間にも配置し得ることである
。この特徴により、アクチェータは一層に費用効果的と
なる。

本発明及びその使用によって得られる利点のより良き理
解のために、本発明の好適実施例について、添付図面を
参照して詳細に説明すれば以下の通りである。

（実施例） 第１図及び第２図において、この発明の動作機構は参照
符号１０で示され、切り替えスイッチ１１が組み込まれ
ている。切り替えスイッチ１１は１対の静止接点ブロッ
ク１３．１４の間で移動し、１対の静止接点ブロック１
３．１４は通常の動力源とスタンバイまたは緊急動力源
（非常用動力源）の一夫々に連結されている。１対の静
止接点ブロック１３．１４の夫々の内部には、１つまた
はそれ以上の静止接点９が存在している。第２図には１
組みの静止接点９しか示されていないが、静止接点９の
数は相の数に対応することを理解すべきである。従って
、もし特殊な用途が多数の相に適応出来る切り替えスイ
ッチを要求している場合には、主接点１５．１８の多数
の組みが接点クロスパー１６に沿って配置され、そして
多数の対応する静止接点が接点ブロック１３．１４に沿
って配置される。

切り替えスイッチ１１は電気的な負荷を１つの電源から
他の電源へと切り替え、そして２つの電源が同時に負荷
に相互連結されることを防止する。

動作機構１０は、適当な主接点１５．１８に作用して移
動させることにより自動的に動力を切り替え、いずれか
の動力源からの動力の切り替えを行う。主接点１５．１
８は両者が同時に動力源に接触出来ないよう配置されて
いる。

この実施例において切り替えスイッチ１１は接点クロス
パー１６を有しており、接点クロスパー１６の上には主
接点１５．１８が設けられる。主接点１５．１８は、接
点クロスパー１６に対して直交する方向に延出した延出
指１７の末端上に配置される。第１の接点１５は通常の
または一次動力源に対応しており、第２の接点１８はス
タンバイまたは緊急動力源に対応している。電気ワイヤ
１９が接触アーム１７から延出しており、負荷の端子（
図示しない）に接続されている。動作機構１０は、後で
より詳細に説明されるが、切り替え動作を行う為に接点
クロスバーまたは接点クロス軸１６を回転させるよう機
能する。

動作機構１０は、２つのソレノイド２０．２１により操
作される３位置機構である。円板組み立て体または動作
装置１０は適当な支持またはブラケット組み立て体３７
上に設けられている。適当な線形動作手段が駆動される
と、円板組み立て体１０が回転され、そして２つの動力
源間の動力の切り替えが行われれる。動作装置１０は３
つの位置を持ち、第５Ｃ図に示された第１の位置で接点
１５は一次または通常の動力源と電気的に連結されてい
て、中央または中立位置で接点１５．１８のいずれもが
動力源に連結されておらず、第５ａ図に示された第３の
位置で接点ｌ８はスタンバイまたは緊急動力源と連結さ
れている。

動作装置１０は２つの円板駆動装置２２．２３を有して
いる。第１の円板駆動装置２２はクロスバー１６の近傍
であり、第２の円板駆動装置２３は第１の円板駆動装置
２２と平行な関係にある。

この実施例において円板駆動装置２２．２３は略２・１
／２インチの直径である。円板駆動装置２２，２３の夫
々は構造が同じあり、クロスパー１６と同軸な軸２５（
第３図参照）が夫々の円板駆動装置２２．２３の中心孔
の中を延出している。

軸２５は適当な手段によりクロスパー１６と相互に連結
されている。例えば、軸２５はクロスパー１６中の中心
開口中に延出されている一端を有したねじであり、クロ
スパー１６中で軸２５に相互連結されている適当な締め
付け手段（図示しない）を伴っている。軸２５の一端は
ねじ頭部２７中で終了している。従って、軸２５の回転
がクロスパー１６と接点１５．１８の回転を生じさせる
。

動作装置１０はまた端円板または被駆動円板２６（第１
図および第３図参照）を備えていて、端円板または被駆
動円板２６は円板駆動装置２２２３と同じ寸法でこれら
と平行な関係にあることが好ましい。軸２５は端円板２
６に相互連結され、これによって端円板２６の回転が軸
２５の回転を生じさせる。円板駆動装置２２．２３の夫
々は切り欠きスロット２８．２９を有している。図に示
されている如く、スロット２８．２９は円板駆動装置２
２．２３の外側縁に対して周方向で接近しているよう形
作られている。スロット２８．２９は同じ寸法であり略
４５度の弧の長さに延出していることが好ましい。スロ
ット２８．２９中にはピン３０が延出されている。ピン
３０の寸法と形状は、スロット２８．２９中で摺動自在
となるようスロット２８．２９の幅よりも僅かに小さい
直径を持つよう設定されている。ピン３０は溶接または
他の適切な手段により端円板２６に相互連結されている
。

一端がピン３０に相互連結され他方の下端が静止ブラケ
ット３７に相互連結されているばね３８が存在している
ことが好ましい。ばね３８は切り替え作業中において円
板駆動装置２２．２３の移動を加速するよう作用すると
ともに接点１５．１８を適当な静止接点９に対して保持
するよう作用する。

円板駆動装置２２．２３の夫々は線形動作手段と動作的
にリンク連結されていて、線形動作手段は電磁手段とそ
の為の励起回路とからなることが好ましい。この実施例
では電磁手段は２つのソレノイド２０．２１を備えてい
る。第１図．第２図，そして第３図に示されている如く
、第１のソレノイド２０は第１の円板駆動装置２２に相
互連結されていて、第２のソレノイド２１は第２の円板
駆動装置２３に相互連結されている。ソレノイド２０．
２１は、ウィスコンシン州ミルウォーキーのトロンベッ
タ（Ｔｒｏｍｂｅｔｔａ）会社により販売されているパ
ート番号　Ｐ−５　１４　　またはＱ−５１４　　の形
式のソレノイドであることが好ましい。この発明の概念
に従えば動作装置１０を１つのソレノイドにより構成す
ることが出来る。

ソレノイド２０．２１の夫々はプランジャ３１．３２を
有している。円板駆動装置２２．２３とプランジャ３１
．３２とは適切なリンク連結手段により相互連結されて
いて、この実施例では１対のリンク３３．３４が使用さ
れている。

円板駆動装置２２．２３の夫々は平行関係にある２つの
円板４０からなり、個々の円板４０は中心開口を有して
いる。円板駆動装置２２．２３の為の円板４０は比較的
小さな距離を介して相互に離間しており、それらの中央
部分の近傍が相互連結されている。この実施例において
リンク３３．３４は細長く比較的平坦な部材であり、リ
ンク３３，３４の夫々の内端は円板駆動装置２２．２３
の夫々の２つの円板４０の間の空間に挿入されている。

リンク３３．３４の夫々は駆動円板への連結の為の連結
ピンを保持している。リンク３３．３４の夫々は両端に
連結器を有しており、内方の連結器３５は円板駆動装置
２２．２３に取り付けられていて、外方の連結器３６は
案内部材または案内レバー４０．４１に取り付けられて
いる。そしてさらに案内部材または案内レバー４０．４
１はソレノイドプランジャー３１．３’２の内端に相互
連結されている。この実施例において外方の連結器３６
は回転ピンであり、内方の連結器３５はＵリンクピンで
ある。この発明の概念に従えば、リンク３５．３６はピ
ン３０と直接に相互連結させることも出来る。案内部材
４０．４１の夫々は、枠組み３７中の対応する案内スロ
ット４２．４３中に摺動自在に保持されている。案内ス
ロット４２，４３の端は案内部材４０，４１の移動を制
限するよう作用する。

ソレノイド２０．２１の一方が励起された時には、その
対応するプランジャ３１または３２が磁化され、対応す
るプランジャ３１または３２は励起されたソレノイド２
０または２１中を移動する。

励起が停止されると、ソレノイド中のプランジャばねま
たは他の付勢手段（図示しない）がプランジャ３１また
は３２を付勢してプランジャ３１または３２をソレノイ
ド２０または２１の外側に押し出す。従って、ソレノイ
ドの励起の停止は、第１図ないし第４図に示されている
如く、ソレノイドハウジングの外側の位置へのプランジ
ャ３１または３２の移動を生じさせる。この励起停止位
置は円板組み立て体１０に関するソレノイドプランジャ
の内方位置または非収縮位置として引用される。第１図
ないし第４図は、ソレノイド２０および２１の両者が動
作していない状態を示している。

この実施例では、ソレノイド２０または２１の励起が対
応するプランジャ３１または３２１．：略７０〜８０ポ
ンドの力を付加する。プランジャ３１または３２が励起
位置にある時、ソレノイド中のばねは略２０ボンドの力
を反対方向に付加する。

ソレノイド２０または２１は２ないし３秒の程度で瞬間
的に係合されそして速やかに動作する。ソレノイド２０
または２１は適切な制御手段（図示しない）により動作
される。

複数の動力源中の１つから中立位置への切り替え作業の
間に、１つのソレノイドが励起され、そしてそれに連結
されているリンクを動作させる。

中立位置から残りの動力源へと切り替えると、次に残り
のソレノイドが励起され、そしてそれに連結されている
リンクを動作させる。また中立位置から元の動力源へと
切り替えると、最初のソレノイドが再度励起される。動
作時にリンク３３，３４は慣性トルクを駆動円板に付加
し回転速度を発生させる。ソレノイドの動作は駆動円板
の軸２５と接点クロスパー１６の回転を生じさせ、これ
によって適切な電気接触が許容される。

特に、通常の動力源から緊急動力源への切り替え作業に
ついて以下に詳細に説明する。２つのソレノイドの一方
（この場合は、第２のソレノイド２１）が電流が流され
ることにより動作される。

第２のソレノイドプランジャ３１はソレノイド本体中を
その外方または収縮位置へと移動し、これにより第２の
円板駆動装置２３が第２図ないし第５図に示す如く時計
回り方向に回転するか、または第１図に示す如く反時計
回り方向に回転する。

第２のソレノイド２１が動作する前に、第４図．第５Ｃ
図，そして第６ａ図に示されている如く、第２の円板駆
動装置２３のスロット２９中のピン３０はスロット２９
中の右端に位置しており、第１の円板駆動装置のスロッ
ト２８中のピン３０はスロット２８中の左端に位置して
いる。第４図中では、ソレノイドプランジャ３１の左方
向への移動がリンク３４を実質的な水平位置に引っ張り
、そして第２の円板駆動装置２３を時計回り方向に回転
させる。プランジャ３１が最も外方位置に到達し右に向
けて戻り始めた後、リンク３４はその元の位置には戻ら
ず、その代わりに回転し、その結果、リンク３４の右端
（第４図における）がその左端の上方に位置する。プラ
ンジャ３１の内方への移動は第２の円板駆動装置２３の
時計回り方向への回転を生じさせ、ひいては駆動円板２
２，端円板２６，中心軸２５，そしてクロスパー１６の
時計回り方向への回転を生じさせる。ソレノイドプラン
ジャ３１がその休止または収縮位置に到達した時、組み
立て体１０は第６ｂ図に示されている中立位置に在り、
ここではいずれの接点もいずれの駆動源に電気的に連結
しない。即ち、接点１５、１８は接点ブロック１３．１
４のいずれにも接触しない。中立位置は、適当なタイマ
機構により所定の時間保持することが出来る。

中立位置から緊急動力源への切り替え作業を完全に行う
には、第１のソレノイド２０が動作される。第４図で見
ると、ソレノイドプランジャ３２が右方に移動し、これ
によってリンク３３が水平位置を取り、円板駆動装置２
２は時計回り方向に回転される。プランジャ３２が左方
へとその非収縮位置に移動されると、リンク３３の左端
はリンク３３の右端の下に移動する。この結果、プラン
ジャ３２の内方への移動が駆動円板２２，駆動円板２３
，端円板２６，そしてクロスパー１６のの回転を生じさ
せる。この切り替え作業の後、接点の反対側から見て、
そして第５ａ図に示されているように、第１の円板２２
中のスロット２８中のピン３０はスロット２８中の左端
に位置し、第２の円板２３中のスロット２９中のピン３
０はスロット２つ中の右端に位置する。この結果として
緊急動力源との電気的な接触が達成され、そして第６Ｃ
図の位置が達成される。

リンク３３．３４は、励起作業の間に、慣性トルクを円
板駆動装置２２．２３に付加してクロスパー１６の移動
を生じさせる回転速度を生じさせるとともに、他の接点
ブロック１４への切り替えを生じさせる。回転慣性力は
ばね３８の力に打ち勝つ。接点１５．１８が適当な動力
諒接点ブロック１３または１４上に休止されると、切り
替え作業が終了する。

緊急動力源から通常の動力源への接点の切り替えは、第
１のソレノイド２０が最初に動作して切り替え作業が開
始されるとともに対応する第１の円板２２が駆動円板と
して作動することを除けば、上述した手順を基礎にして
行われる。円板２３は通常モードから緊急モードへの切
り替えの間に駆動円板として作動し、また円板２２は緊
急モードから通常モードへの切り替えの間に駆動円板と
して作動する。

第５ａ図乃至第５Ｃ図はピン３０に関する円板駆動装置
２２．２３の３つの位置を示している。

第５ａ図，第５ｂ図．そして第５Ｃ図は、緊急動力源モ
ード，中立モード．そして通常動力源モードに夫々対応
している。第２の円板駆動装置２３上のスロット２９は
実線により示され、第１の円板駆動装置２２上のスロッ
ト２８は点線により示されている。第５Ｃ図は第３図中
に示されているのと同じ形態を示している。

第６図は第５図に示された３つのモードに対応した３つ
の位置を示している。即ち、第５Ｃ図，第５ｂ図，そし
て第５ａ図は、第６ａ図，第６ｂ図，そして第６Ｃ図に
対応しており、また通常動力源モード，中立モード，そ
して緊急動力源モードに夫々対応している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動作機構の斜視図、 第２図は第１図．と反対側から視た動作機構と切り替え
スイッチの斜視図、 第３図は動作機構の平面図、 第４図は動作機構の要部を破断して示す第３図の４−４
線側面図、 第５ａ図乃至第５Ｃ図は、切り替えスイッチの反対側の
アクチェータの側から視た動作機構の円板の三状態を示
す模式図、 第６ａ図乃至第６Ｃ図は、第５図に示す状態に対応する
接点アームの三状態を示す側面図である。 １５．１８・・・接点（可動接点） １６・・・クロスバー ２０．２１・・・ソレノイド（線形動作手段）２２．２
３・・・駆動円板（円形の板）２５・・・軸 ２６・・・被駆動ディスク ２８．２９・・・スロット ３０・・・ピン（偏心ピン） ３１．３２・・・ソレノイドプランジャ（線形動作手段
）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、通常動力源から非常用動力源へ、及びその逆へ電気
   的負荷を切り替える切り替えスイッチであって、 複数の可動接点を固定的に支持する回転可能なクロスバ
   ーを備え、上記可動接点は、通常動力源静止接点に接触
   する位置と、非常用動力源静止接点に接触する位置、及
   びそれらの間の中間中立位置との間で回転可能とされ、 上記クロスバーと相互に連結された軸を有する被駆動円
   板を備え、この被駆動円板は偏心ピンを有し、この被駆
   動円板の回転は上記クロスバーの回転を引き起こし、 互いに平行関係にあり、且つ上記被駆動円板と平行関係
   にある第１と第２の回転可能な駆動円板を備え、その各
   々の駆動円板は、上記ピンを摺動可能に収容する弧状の
   スロットを有し、 上記ピンの弧状の運動を引き起こすように、上記ピンと
   相互に連結可能な線形動作手段を備え、一つの上記動力
   源位置から中立位置への切り替えが、一枚の上記駆動円
   板の上記スロットにおける上記ピンの自由運動を生じ、
   且つ上記二枚の駆動円板の他方の回転を引き起こし、こ
   の他方の駆動円板の回転が、上記被駆動円板の回転及び
   上記クロスバーの回転を引き起こすことを特徴とする切
   り替えスイッチ。 ２、上記動作手段が、電磁石手段、及びその励磁回路を
   備えることを特徴とする請求項１に記載の切り替えスイ
   ッチ。 ３、上記第１と第２の駆動円板と上記線形動作手段との
   間に、相互に連結されて配置された第１と第２のリンク
   手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の切
   り替えスイッチ。 ４、上記電磁石手段が、一対のソレノイドを備え、その
   各々のソレノイドは、上記リンク手段を上記駆動円板に
   対して内側方向へ付勢させるバイアス手段を有すること
   を特徴とする請求項３に記載の切り替えスイッチ。 ５、上記線形動作手段が、プランジャを有する一対のソ
   レノイドを備え、上記プランジャは、各々の上記駆動円
   板上の偏心位置に対して枢軸に相互連結されていること
   を特徴とする請求項４に記載の切り替えスイッチ。 ６、各々の上記駆動円板が、平行関係にある一対の円形
   の板を備え、その各々の円形の板は平行関係にある弧状
   のスロットを有することを特徴とする請求項５に記載の
   切り替えスイッチ。 ７、一対のリンクを更に備え、このリンクの各端部は、
   上記ソレノイドプランジャと駆動円板との各々が枢軸に
   相互連結されるように、枢軸連結手段を有し、上記リン
   クの内方端部は、上記円板の間に位置付けられることを
   特徴とする請求項６に記載の切り替えスイッチ。 ８、通常動力源から非常用動力源へ、及びその逆へ電気
   的負荷を切り替える切り替えスイッチであって、 複数の可動接点を固定的に支持する回転可能なクロスバ
   ーを備え、上記可動接点は、通常動力源静止接点に接触
   する位置と、非常用動力源静止接点に接触する位置、及
   びそれらの間の中間中立位置との間で回転可能とされ、 上記クロスバーと相互に連結された軸を有する被駆動円
   板を備え、この被駆動円板は偏心ピンを有し、この被駆
   動円板の回転が上記クロスバーの回転を引き起こし、 互いに平行関係にあり、且つ上記被駆動円板と平行関係
   にある第１と第２の回転可能な駆動円板を備え、その各
   々の駆動円板は、上記ピンを摺動可能に収容する弧状の
   スロットを有し、 プランジャを有する一対のソレノイドを備え、上記プラ
   ンジャは、各々の上記駆動円板上の偏心位置へリンクに
   より枢軸に相互連結され、ソレノイドの動作が、このソ
   レノイドに相互連結された上記駆動円板の回転を引き起
   こすことを特徴とする切り替えスイッチ。 ９、各々のソレノイドが、上記リンク手段を上記駆動円
   板に対して内側方向へ付勢させるバイアス手段を有する
   ことを特徴とする請求項８に記載の切り替えスイッチ。 １０、各々の上記駆動円板が、平行関係にある一対の円
   形の板を備え、その各々の円形の板は平行関係にある弧
   状のスロットを有することを特徴とする請求項９に記載
   の切り替えスイッチ。