JPH06196051A - 主回路開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小型で低価格な機械保持式の真空接点式開閉器
を提供する。 【構成】主回路開閉装置に関し、真空バルブ１の接点を
用いて、操作部にてこ２０，３５を用い、機械的保持機
構として、溝付回転子３１と爪８を係合させる。 【効果】操作系および保持機構を大幅に簡素化でき、低
価格となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高電圧回路の切替え，開
閉に使用する遠隔操作型の主回路開閉装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の主回路開閉器は、例えば、実
開昭57−128740号公報では真空バルブの操作に電磁石を
用いており、ばね力で開路，電磁力で閉路を保持する。
このような構造では、閉路状態で主開路が通電中に操作
電磁コイルが断線したり、制御系統の故障によって、制
御電流が断たれると、保持力を失って真空バルブ接点は
ばね力により開極してしまうという問題があった。

【０００３】同種の接触器で閉路側に機械的なラッチ機
構を設け、機械的に閉路状態を保持できるようにしたも
のがある。ラッチ機構にはこれを外すためのリセット装
置を設け、操作用の電磁石と引き外し用の電磁石が別個
に設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
保持電力の節約を目的にしており、装置の小型化，原価
低減については考慮されておらず、リセット用の電磁石
を設けるためのスペースとコストが必要となる問題があ
った。

【０００５】本発明の目的は、小形で低価格な機械保持
式の真空主回路開閉装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、単一の操作装置で開路と閉路を行えるよ
うにした。

【０００７】請求項１は単一の操作部に対し、開路信号
線と閉路信号線を分離して設け、前記真空バルブ接点の
開路時はオフとなる連動制御接点を開路信号側に、真空
バルブ接点閉路時にオフとなる連動制御接点を閉路信号
側にそれぞれ挿入した。

【０００８】請求項２は開路を行うとき、機械的保持位
置に達する前に、前記開路信号側制御接点を遮断する必
要性から、操作系電磁回路にフライホイール電流を発生
させて十分な動作ストロークを得るようにした。

【０００９】又、閉路を行うときは、閉路信号が外部か
ら断たれた後、操作電磁系にフライホイール電流を発生
させて操作力をゆるやかに減衰させるようにした。

【００１０】請求項３は請求項１の操作部に電磁石を使
用し、かつ溝付矩形回転子とこれに係合する爪を設け
て、同一方向の電磁石励磁に対し、回転子の回転によっ
て爪の係合，係合解除を行わせるようにした。

【００１１】請求項４は請求項１の真空バルブと操作電
磁石を並列に並べ、かつ両者をてこで連結し、てこの一
端に請求項３の溝付き回転子を設けた。

【００１２】請求項５は請求項４のてこを絶縁物とし
た。

【００１３】請求項６は連動制御スイッチの操作リンク
を請求項４のてこと係合させ、かつリンクの支持軸を前
記請求項３の回転子の係合軸とした。

【００１４】請求項７は請求項６の前記てこの他に第２
のてこを設け、電磁石の操作力は第２のてこを介して、
前記第１のてこに伝えられるようにした。

【００１５】請求項８は請求項７の制御スイッチ操作リ
ンクのてことの係合長孔の幅を２段階にし開路保持位置
では係合軸が広幅部分にあるようにし、かつリンクにば
ね力で制御スイッチの操作方向と逆方向に戻し力を与え
るようにした。

【００１６】

【作用】請求項１のように操作回路は開路側と閉路側に
分離されているので、開路状態にあるとき、開路信号が
誤って入力されても制御接点によって回路は断たれてお
り閉路動作することはない。逆に閉路状態の時も同様で
ある。

【００１７】請求項２のように操作系にダイオードが逆
極性に並列接続されているので、開路動作の途中で制御
接点がオフしても、操作回路の電磁エネルギはダイオー
ドを通して電流を流し続け、開路保持位置まで操作を継
続させる。

【００１８】又、閉路時は外部からの閉路信号が断たれ
ても、操作電流はダイオードを通して流れ続け、電磁回
路の定数によりゆるやかに減衰する。

【００１９】請求項３のように回転子の溝と係合爪が接
点操作部の動きと共に回転，係合，回転，係合解除の順
に繰返し動作するので、単一の操作電磁石で開路，閉路
の切替えが出来る。

【００２０】請求項４のように構成された装置におい
て、真空バルブはてこの支点側にあるため小さなストロ
ークで動作し、請求項３の回転子はてこの支点の反対側
の一端に設けたことによって大きなストロークで動作す
る。

【００２１】請求項５のようにてこを絶縁物としたの
で、真空バルブとてこの間に絶縁物を介在させることは
不要である。

【００２２】請求項６のように設けた連動制御スイッチ
の操作リンク支持軸は回転子の爪と係合し、閉路状態か
ら開路状態への動作時は回転子を直立状態から所定の角
度傾けた状態にして回転子が開路保持爪に係合するよう
にする。開路状態から閉路状態への動作時には、回転子
をさらに傾け水平状態にし、回転子は再び開路保持爪に
当って直立状態になり閉路位置に戻る。

【００２３】請求項７のように設けた第２のてこは、電
磁石の操作力をうけて、支持軸周りの回転モーメントを
発生し、てこ比で決まるストロークを第１のてこに与
え、第１のてこを支持軸周りに回転させる。

【００２４】請求項８のように設けた制御スイッチ操作
リンクとてこの連結孔の広幅部分ではスイッチ操作リン
クは制御スイッチ操作部７ａから離れてばね４２で保持
されるので、回転子と開路保持爪が係合する時の衝撃を
制御スイッチの接点に伝えない。

【００２５】

【実施例】以下本発明の一実施例を説明する。

【００２６】図１、及び図２において、真空バルブ１，
操作電磁石６，制御スイッチ７，係合爪８，固定金具
９，端子台１０が左右一対の絶縁支持枠１１，１２に固
定支持される。

【００２７】真空バルブ１は固定接点２，固定電極２
ａ，可動接点３，可動電極３ａ，絶縁筒４、及びベロー
ズ５からなり、固定電極２ａは固定金具９に端子１３と
共に固定される。

【００２８】可動電極３ａには撓み導体１４，ばね受け
１５，操作軸１６が固定され、投入ばね１７によって可
動接点を固定接点に押しつける方向に力を受けている。

【００２９】操作軸１６に垂直方向に、絶縁物で構成さ
れる第１のてこ２０が軸２１の周りに回動可能に一端を
支持され、操作軸１６と第１のてこ２０に互いに垂直に
交わるピン２２が操作軸１６に貫通固定され、ローラ２
３がピン２２の両端にはめられ、てこ２０の回転動作と
操作軸１６の垂直動作の接点としている。

【００３０】てこ２０の支持軸と反対側の一端には軸３
０とこの軸の周りに回転可能に取り付けられた矩形回転
子３１があり、矩形回転子の短辺部２か所にはＶ字形の
溝３１ａが支持軸３０に点対称に設けられている。

【００３１】さらに、第１のてこの支持軸と反対側に
は、第１のてこと垂直に係合爪８が設けられ、係合爪に
は図２に示す開路保持爪８ａ、及び停止爪８ｂが設けら
れている。

【００３２】図１の真空バルブ接点閉路状態では、回転
子３１は二つの溝が爪８に対して上下並列に並んだ状態
になっており、回転子と爪の間にはすきまＡがある。

【００３３】第１のてこ２０と平行に第２のてこ３５が
一端を支持軸３６の周りに回転可能に固定され、別の一
端を第１のてこ２０に軸３２で固定連結され、支持軸３
６と軸３２の間にローラ３７があり、操作電磁石６の操
作軸５４がこのローラを押すようにしてある。

【００３４】更にリンク４０が中央部を支持軸４１の周
りに回転可能に支持され、一端を第１のてこ２０及び第
２のてこ３５に軸３２で連結されている。３者の連結部
の軸孔形状は、第１のてこ２０及びリンク４０は長孔形
状で、さらにリンク４０の長孔は幅を４０ａ部と４０ｂ
部の２段階にしている。リンク４０の別の一端は引っ張
りばね４２で図示反時計周り方向に回転力を付与され、
押し板４３が固定され、制御スイッチ７の操作部７ａが
ばね７ｂによって押し板４３に押しつけられており、ス
イッチ７の内部に前記操作部７ａと連動して開閉する接
点７ｃ，７ｄが設けられている。

【００３５】操作電磁石６は操作コイル５０，継鉄５
１，コア５２，アマチュア５３，操作軸５４，戻しばね
５５，ストッパ５６から構成されている。

【００３６】図３は本実施例の主開路開閉装置の内部配
線を示す。

【００３７】操作コイル５０に並列にダイオード５７が
接続され、入力は開路信号用と閉路信号用、および共通
線の３本が設けられ、開路信号側には真空バルブ接点が
閉路しているときにオンとなる制御接点７ｃが挿入され
ている。閉路信号側には真空バルブ接点が開路している
ときにオンとなる制御接点７ｄが挿入されている。

【００３８】以上のように構成された実施例の開路動作
を図３から図６で説明する。

【００３９】図４において、真空バルブ１の接点は閉路
状態にあり、接点操作軸１６は投入ばね１７によって図
示上方向に押し上げられている。第１のてこ２０は接点
操作軸１６を貫通する軸２２及びローラ２３を介して、
投入ばね１７の力により図示の状態に保持される。

【００４０】第２のてこ３５及びリンク４０は第１のて
こにより軸３２を介して図示の位置に保持される。この
時、制御スイッチ７の操作部７ａはリンク４０及び押し
板４３により、図示右方向に動作した状態で保持され
る。

【００４１】この状態で開路信号を与えると、制御接点
７ｃを通して、操作コイル５０に電流が流れ、アマチュ
ア５３がコア５２に吸引されて操作軸５４が図示下方向
に押し下げられ、第２のてこ３５は支持軸３６の周りに
図示時計周りのモーメントをあたえられ、軸３２を介し
て第１のてこ２０及びリンク４０を押し下げ、図５の状
態となる。

【００４２】図５において、回転子３１の溝が、支持軸
４１に係合し第１のてこ２０はこの状態で一旦停止す
る。一方、リンク４０は第１のてことともに、軸４１の
周りに、図示時計廻りに回転し、制御スイッチ７の操作
部７ａが左に動作し接点７ｃはオフ状態になる。また同
様にして接点７ｄはオン状態になる。この時、真空バル
ブの可動接点は前記第１のてこ２０の回転と共に操作軸
１６により固定接点２から引き離されて開路状態とな
る。

【００４３】上記の動作において、制御接点７ｃおよび
７ｄの切替りは、図４と図６の中間にあるので、制御接
点７ｃを流れるコイル電流は動作の途中で断たれるが、
以降はダイオード５７を通じてフライホイル電流がコイ
ルに流れ、図５の状態となる。

【００４４】接点切替え位置は、動作の余裕の点では出
来るかぎり図６の状態に近い点にすることが良いため、
リンク４０のてことの連結孔４０ｂは図４の位置から図
６の位置の直前までは制御スイッチ７のストロークを小
さくするようにしてある。

【００４５】フライホイル電流がコイルの抵抗損失で消
失すると、第１のてこは投入ばね１７の力で軸２１の周
りに、図示時計方向に回転し、図４の状態に戻ろうとす
るが、回転子３１が傾けられているため、図６の状態
で、回転子３１の溝と開路保持爪８ａが係合し、ロック
される。この時リンク４０も図５の状態から図６の状態
に戻るが、図６の状態では制御スイッチ７と押し板４３
は接触しないように、リンク４０とてこの連結孔４０ａ
は図４から図６までの孔４０ｂの幅よりも広くして動作
を逃げるようにしてある。

【００４６】次に実施例の閉路動作を図３及び図６から
図８で説明する。

【００４７】図６の状態で制御接点は前述のように、７
ｃはオフし７ｄがオンの状態である。図３において閉路
信号を与えると、接点５９を通してコイルに電流が流れ
アマチュア５３はコア５２に吸引され、操作軸５４が第
２のてこ３５を経て第１のてこ２０を支持軸２１の周り
に反時計方向に回転させる。回転子３１が開路保持爪８
ａとの係合によって図５の状態よりもさらに傾いている
ため、回転子の長辺部が軸４１および停止爪８ｂに当た
り、図７の状態となる。

【００４８】図７の状態で閉路信号をオフするとアマチ
ュア５３は戻しばね５５の力により引き戻され、第１の
てこ２０も投入ばね１７により、軸２１の周りに時計方
向に回転し、図４の状態に戻る。回転子３１は上記動作
の途中で開路保持爪８ａと当るが、図７の状態で回転子
の溝は水平方向になっているため開路保持爪８ａとは係
合せず、長辺部分で当って回転し、図１の状態に戻る。

【００４９】本実施例では、閉路時の保持を投入ばね力
で、開路時の保持を機械的係合保持としたが、これを逆
にしても効果は変わらない。

【００５０】また本実施例では連動制御スイッチを機械
的接点としたが、半導体を使用したいわゆる無接点スイ
ッチを使用した場合でもスイッチと真空バルブ接点との
連動部分については本発明の効果は変わらない。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば下記の効果が有る。

【００５２】（１）開路，閉路を同一の電気操作系で行
えるので操作系が一つですみ、小形化，低価格化が可能
となり、構成部品が少なく電気系の故障発生に対する信
頼性は２操作系の２倍に向上できる効果がある。

【００５３】操作部は単一であるが、開路信号と閉路信
号を分離したので、誤信号が入力されても、誤動作せ
ず、操作信頼性は従来技術と同等に保たれる。

【００５４】（２）制御接点オフから機械的係合までの
動作を、操作部の慣性力だけを利用する場合に比べ、動
作力，ストロークに余裕ができるので、ポンピング動作
の発生を防ぎ、かつ制御接点の火花消し効果もあり、小
容量の制御接点が使用出来、低価格化が可能。

【００５５】（３）回転子と爪の簡素な構成であり、回
転子の動作は全て物理的な接触と傾きで決まり、慣性力
やばね力は利用していないので少ない部品構成で安定し
た係合，解除ができ低価格化が可能。

【００５６】（４）真空バルブ，電磁石装置を並行に並
べ、左右に両者を連結する形でてこを配置しているの
で、装置の上下寸法を小さく設計でき、小型化，低価格
化が可能である。

【００５７】また、開放保持用の回転子をてこの端部に
配置したので、真空バルブのストロークを小さくして
も、回転子に必要なストロークが容易に得られ真空バル
ブのベローズに無理なストロークを発生させずバルブの
長寿命化ができるので、保守回帰延長の効果がある。ま
た回転子にかかる力はてこ比で減じられるので、真空バ
ルブに必要な接触圧力を与えても、回転子にかかる力を
小さく抑えることができ、装置の長寿命化，高信頼性化
が可能である。

【００５８】（５）さらにてこを絶縁物にしたので、真
空バルブと操作部の絶縁も兼用でき、また成型による製
作が容易で、加工工数も少なく出来、一層の小型化，原
価低減が可能となる効果がある。

【００５９】（６）回転子の係合爪の一つを連動接点操
作リンクの支持軸と兼用できるので、部品点数が節減さ
れ、原価低減がされる効果がある。

【００６０】（７）第２のてこで操作力を伝えるように
したことにより、操作力とストロークの設定が第２のて
このてこ比を変えるだけで容易に行えるので、電磁石設
計の自由度が広がり、標準の電磁石で任意の真空バルブ
と組み合わせることが可能になり、原価低減，部品標準
化の効果がある。

【００６１】（８）真空バルブの小ストロークと汎用の
制御接点のストロークの両立が容易になり、限られたス
ペースでの設計が可能になる。

【００６２】回転子が開路保持爪と係合する時、操作機
械系には衝撃力が発生するが、制御接点の操作系はこの
位置では操作系と接触しないので、衝撃力による誤動作
を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図。

【図２】図１の側面図。

【図３】本発明の実施例の内部の配線図。

【図４】図１の動作を示す閉路状態の説明図。

【図５】図１の動作を示す閉路状態から開路状態への過
渡状態の説明図。

【図６】図１の動作を示す開路状態の説明図。

【図７】図１の動作を示す開路状態から閉路状態への過
渡状態の説明図。

【符号の説明】

１…真空バルブ、２…固定接点、３…可動接点、６…操
作電磁石、７…制御スイッチ、８…爪、１６…操作軸、
１７…投入ばね、２０…第１のてこ、３１…回転子、３
１ａ…溝、３５…第２のてこ、４０…リンク、５０…コ
イル、５７…ダイオード。

フロントページの続き (72)発明者 鎌田 忠 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気回路を開閉する一組の真空バルブ接点
   を持ち、前記接点は固定接点と、前記固定接点に対して
   押しつけ又は、引き離される可動接点とからなり、前記
   可動接点の前記固定接点に対する二つの状態、すなわち
   閉路状態と開路状態の各々を機械的に保持する機構を備
   えた開閉装置のうち、閉路状態と開路状態の切替えを一
   つの電気操作系で行うものにおいて、操作電気信号系統
   を二つに分離し、各系統に前記真空バルブ接点の開閉状
   態に連動した制御スイッチを設け、二つの状態で各々の
   制御スイッチの接点開閉状態が逆になるように構成した
   ことを特徴とする主回路開閉装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記電気操作系に逆極
   性かつ並列にダイオードを接続した主回路開閉装置。
3. 【請求項３】請求項１において、回転支軸とこの軸に点
   対称な一対の溝を持ち、前記回転支軸に回転可能に保持
   される矩形の回転子と、前記回転子の溝と係合し、所定
   の回転角度を与え、前記回転子を保持する複数の係合
   爪、又は軸を組合わせて、両者の１回の往復運動に対
   し、前記回転子と爪の係合及び係合の解除とを行わせる
   ように構成したものを、可動接点の操作部に設けた主回
   路開閉装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記真空バルブと並行
   に操作電磁石を配し、前記真空バルブの可動接点操作軸
   に対し前記可動接点を固定接点に押しつける投入ばね
   と、前記可動接点操作軸と垂直に交わる方向にてこを設
   け、前記可動接点操作軸の一端を回動可能に前記てこに
   固定し、かつ前記操作電磁石と反対側にてこの支軸を設
   け、前記操作電磁石の操作ロッドが前記てこの一端を押
   すことにより、てこが前記支軸の周りに回転モーメント
   を発生し、前記可動接点操作軸を前記投入ばねの力に抗
   して動作させるようにし、前記てこの支軸と反対側の端
   部に前記矩形回転子を設けた主回路開閉装置。
5. 【請求項５】請求項４において、前記てこが絶縁物であ
   る主回路開閉装置。
6. 【請求項６】請求項４において、一本の支軸と、前記支
   軸の周りに回転可能に取り付けられたリンクを設け、前
   記てこと前記リンクは軸によって連結され、かつ各々の
   支軸の周りに回転可能とするため、前記てこまたは前記
   リンクのどちらか一方の連結軸孔は長孔とし、前記リン
   クの一端は、前記制御スイッチの操作部と係合させるよ
   うにし前記リンクの支軸を前記回転子の溝に係合させる
   主回路開閉装置。
7. 【請求項７】請求項６において、前記てこと並行した別
   の第２のてこを設け、前記てこの一端は回動可能に軸に
   固定され別の一端は前記第１のてこおよび前記制御スイ
   ッチ操作リンクの連結軸に回転可能に連結され、前記第
   １のてこ，リンク，第２のてこのそれぞれが、各々の支
   持軸の周りに回転可能なように連結され、前記操作電磁
   石の操作力は第２のてこの中間に作用するようにした主
   開路開閉装置。
8. 【請求項８】請求項７において、前記制御スイッチ操作
   リンクの連結長孔は、孔の幅を２段階として開路保持位
   置では係合軸が広幅部分にあるようにし、前記リンクは
   ばねによって制御スイッチの操作方向と反対方向に戻し
   力を与えられている主回路開閉装置。