JPWO2014141901A1 - 電磁操作装置 - Google Patents

Abstract

固定鉄心６と、固定鉄心６に対して移動可能に構成された可動鉄心７と、励磁により可動鉄心７を移動させて可動鉄心７に連結される真空バルブ１を開閉する電磁コイル９と、電磁コイル９に電力を供給する駆動用電源２１とを備えた電磁操作装置であって、駆動用電源２１を、真空バルブ１に対して通常時に開閉動作を行うための電源であるコンデンサ電源２４と、緊急時に開閉動作を行うための直流電源２６の２種類の電源で構成し、通常時に開閉動作を行うためのコンデンサ電源２４は電磁コイル９に供給する電力を蓄積するコンデンサ２２ａ，２２ｂと真空バルブ１に対する開極または閉極令指令に応答してコンデンサ２２ａ，２２ｂから電磁コイル９へ供給する電流を制御する制御基板２３とを備え、緊急時に開閉動作を行うための直流電源２６は電磁コイル９に直流電力を直接供給するものである。

Description

この発明は、例えば遮断器等の開閉装置の操作機構として用いられる電磁操作装置に関するものである。また、例えば遮断器等の開閉装置の操作機構に利用される電磁石装置、及びこの電磁石装置を用いた開閉装置に関するものである。

一般に、電磁操作装置の駆動は、電磁石の電磁コイルを励磁するための電力を蓄積するコンデンサと、開閉装置に対する投入指令または開極指令に応答してコンデンサから電磁コイルに供給する電流の通電方向を制御する制御基板とを有し、コンデンサに蓄積した電力で電磁コイルを励磁して可動鉄心を駆動させ、その駆動力で開閉装置の接点を開閉するように構成されている。
制御基板により開閉装置を操作する回路を備えた従来の電磁操作装置としては、例えば、ＡＣ／ＤＣ変換器，充電回路，制御ロジック部，放電回路を備え、放電回路には主制御手段としてのＦＥＴ，リレー接点等を有すると共にコンデンサと電磁コイルが接続された構成が開示されている。開閉装置の開閉動作は、電磁コイルへの通電によりなされ、また、電磁コイルへの通電方向で開閉が制御される。充電回路を通じてコンデンサに充電された電力が電磁コイルに通電されるが、通電方向はリレー接点で制御され、ＦＥＴのオン・オフで電磁コイルへの通電のオン・オフが制御されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の開閉装置に用いる電磁石装置において、電磁石装置の可動部は、可動方向の両端に設けられた平板の開口の中心を挿通する非磁性の駆動軸と、この駆動軸に嵌め込まれて固着されたバルク（塊）の磁性体である円柱可動鉄心と、この磁性体の上側に磁性部材である薄板を介して配置され、駆動軸に固着されている磁性体である円板可動鉄心で構成されている。円柱可動鉄心と円板可動鉄心は、駆動軸にねじ込みまたは止め具で固着されている。駆動軸は固着用の加工がなされており、外径寸法が位置によって異なる。固定鉄心は鋼管、平板、円筒で構成されている。（例えば、特許文献２参照）

また、短絡事故電流や異常電流を瞬時に遮断して設備を保護するために、開閉装置が電気設備および電力設備に使用されている。
長寿命化、省スペース化を図るため、閉極時に励磁され可動鉄心を作動する電磁石と、可動鉄心に貫通して固着され下端が支軸レバーの他端に連結された駆動軸と、駆動軸の上端に設けられ駆動軸を遮断方向へ付勢した開極ばねと、駆動軸の上方に設けられ、閉極時の駆動軸の上端が当接する緩衝装置とを備えた電磁石装置、およびこの電磁石装置を用いた開閉装置が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００４−１５２６２８号公報（第１１−１２頁、図１０） 特開２００6−２２２４３８号公報 特開平８−６４０５７号公報（段落［０００９］〜［００１５］、図１）

特許文献１に示すような、制御基板と電磁コイルにより操作する電磁石制御装置（電磁操作装置）にあっては、制御基板部には半導体素子や切換リレー等の多くの部品が用いられ、部品点数が多くなるため、半導体素子や各部品の故障確率が積算されて電磁操作装置全体の故障確率が高くなり、結果としてその電磁操作装置により開閉駆動される開閉装置の信頼度が低下するという問題点があった。

上述した従来の特許文献２に示すような電磁石装置を用いた開閉装置にあっては、複数ある定格に対して、各定格の開閉装置に必要な操作力に応じて、円柱可動鉄心、円板可動鉄心、駆動軸、固定鉄心の鋼管、平板、円筒を設計し、電磁石装置を製作していた。したがって、電磁石装置の部品の標準化ができないという問題点があった。

特許文献３の開示発明では、閉極側の衝撃を低減するための緩衝装置を駆動軸の上方に設けているため、装置全体を小型化できないという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成により信頼性を高めた電磁操作装置を提供することを目的とする。

また、電磁石装置において、複数の定格に対して、可動鉄心、固定鉄心の形状を標準化して低コスト化できるようにするとともに、電磁石装置を用いた開閉装置全体を小型化することを目的とするものである。

また、閉極および開極動作完了時の衝撃を緩和する緩衝装置を備えるとともに、装置全体の小型化を図ることができる電磁石装置を提供することを目的とする。

この発明に係わる電磁操作装置は、固定鉄心と、前記固定鉄心に対して移動可能に構成された可動鉄心と、励磁により前記可動鉄心を移動させて前記可動鉄心に連結される開閉装置を開閉する電磁コイルと、前記電磁コイルに電力を供給する駆動用電源とを備え、
前記駆動用電源は、前記開閉装置に対して通常時に開閉動作を行うための電源と、緊急時に開閉動作を行うための電源の２種類の電源で構成され、前記駆動用電源のうち、前記通常時に開閉動作を行うための電源は、前記電磁コイルに供給する電力を蓄積するコンデンサと前記開閉装置に対する開極または閉極令指令に応答して前記コンデンサから前記電磁コイルへ供給する電流を制御する制御基板とを備えたコンデンサ電源であり、前記緊急時に開閉動作を行うための電源は、前記電磁コイルに直流電力を直接供給する直流電源であるものである。

この発明に係わる電磁石装置は、複数の磁性体の板を積層して構成された固定鉄心と、複数の磁性体の板を積層して構成され前記固定鉄心内を進退移動する可動鉄心と、前記固定鉄心に設けられた電磁コイルと、前記可動鉄心の中央部に配置される駆動軸とを有する電磁石装置において、前記駆動軸は、前記可動鉄心の中央部を貫通し、前記可動鉄心の接続部に連結部材により前記可動鉄心と連結された１本の軸体として構成され、前記駆動軸の前記接続部の軸径と前記駆動軸の他部の軸径と異なる軸径としたものである。

また、固定接点及び前記固定接点に接離可能な可動接点を有する開閉器本体部と、前記開閉器本体部の前記可動接点に連結装置を介して連結され、前記可動接点を前記固定接点に接離させる電磁石装置を有する開閉装置において、前記電磁石装置は、上述した手段に記載の電磁石装置が用いられているものである。

また、この発明に係る電磁石装置は、固定鉄心と、固定鉄心に対向配置された可動鉄心と、可動鉄心に貫通して固着された駆動軸と、電流を流すことで可動鉄心を駆動軸の中心軸に沿って変位させる電磁コイルと、可動鉄心を駆動軸の中心軸に沿って固定鉄心から隔離する方向に変位させるために付勢される隔離ばねと、可動鉄心の変位完了時の衝撃を緩和する緩衝装置を備え、緩衝装置は駆動軸に緩衝体部を設け、緩衝体部に嵌合する緩衝室を備えた構造である。

また、この発明に係る電磁石装置は、固定鉄心と、固定鉄心に対向配置された可動鉄心と、可動鉄心に貫通して固着された駆動軸と、電流を流すことで可動鉄心を駆動軸の中心軸に沿って変位させる電磁コイルと、可動鉄心を駆動軸の中心軸に沿って固定鉄心から隔離する方向に変位させるために付勢される隔離ばねと、可動鉄心の変位完了時の衝撃を緩和する複数の緩衝装置を備え、緩衝装置は緩衝装置軸に緩衝体部を設け、緩衝体部に嵌合する緩衝室を備え、緩衝装置軸を可動鉄心に連結した構造である。

この発明に係る電磁操作装置によれば、この発明の電磁操作装置によれば、電磁コイルに電力を供給する駆動用電源は、開閉装置に対して通常時に開閉動作を行うための電源と、緊急時に開閉動作を行うための電源の２種類の電源で構成されているので、通常時に開閉動作を行うための電源が何らかの要因で動作不良となった場合でも、緊急時に開閉動作を行うための電源により開閉装置を開閉動作させることができるため、電磁操作装置の信頼性が大幅に向上する。

また、この発明に係わる電磁石装置によれば、複数の定格に対して、可動鉄心、固定鉄心の形状を標準化して低コスト化できるようにするとともに、電磁石装置を用いた開閉装置全体を小型化することができる。

また、この発明に係る電磁石装置は、上記のような構造であるため、閉極および開極動作完了時の衝撃を緩和する緩衝装置を設けることができ、装置全体を小型化できる効果を有する。

また、この発明に係る電磁石装置は、上記のような構造であるため、閉極および開極動作完了時の衝撃を緩和する緩衝装置を設けることができ、装置全体を小型化できる効果を有する。

この発明の実施の形態1による電磁操作装置とそれにより操作される開閉装置とを示す全体構成図である。 この発明の実施の形態２による電磁操作装置の切換手段部を示す回路図である。 この発明の実施の形態３による電磁操作装置とそれにより操作される開閉装置とを示す全体構成図である。 この発明の実施の形態４による電磁操作装置とそれにより操作される開閉装置とを示す全体構成図である。 実施の形態４による電磁操作装置の他の例を示す全体構成図である。 この発明の実施の形態５に係わる電磁石装置およびこの電磁石装置を用いた開閉装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係わる電磁石装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係わる電磁石装置を示す図７のVIII−VIII線における断面図である。 この発明の実施の形態６の電磁石装置およびこれを用いた開閉装置の全体構成図である。 この発明の実施の形態６の電磁石装置に係る構成図である。 この発明の実施の形態６の電磁石装置に係る構成図である。 この発明の実施の形態６の電磁石装置に係る可動鉄心の斜視図である。 この発明の実施の形態６の電磁石装置に係る固定鉄心部の断面図である。 この発明の実施の形態６の電磁石装置に係る他の構成図である。 この発明の実施の形態６の電磁石装置に係る他の構成図である。 この発明の実施の形態７の電磁石装置に係る構成図である。 この発明の実施の形態８の電磁石装置に係る構成図である。 この発明の実施の形態９の電磁石装置に係る構成図である。 この発明の実施の形態１０の電磁石装置に係る構成図である。 この発明の実施の形態１１の電磁石装置に係る構成図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による電磁操作装置とそれにより操作される開閉装置を示す全体構成図であり、電磁操作部と開閉装置は断面を示している。
電磁操作装置は、開閉装置の可動側に接続されてその開閉装置を開閉駆動するものであり、電磁操作部とその電磁操作部に電力を供給する駆動用電源部とで構成されている。
先ずこの電磁操作装置により駆動される開閉装置から説明する。以下では開閉装置の一例として真空バルブを例に挙げて説明する。
真空バルブ１は、絶縁容器２の内部に固定接点３と可動接点４が収容され、可動接点４に固着された可動電極棒４ａの一端が絶縁容器２からベローズを介して外部に導出されて構成されている。絶縁容器２内は、両接点３，４間の消弧能力の向上のために真空に保たれている。

次に、電磁操作装置の電磁操作部について説明する。
電磁操作部５は、固定鉄心６と、それに対向配置された可動鉄心７と、可動鉄心７の中央部を貫通し可動鉄心７に固着された駆動軸８と、固定鉄心６に設けられ、通電により磁界を発生する電磁コイル９と、固定鉄心６側に設けられた永久磁石１０と、固定鉄心６を固定する支柱１１と、支柱１１の両端に配置した開極側プレート１２及び閉極側プレート１３とを備えている。電磁コイル９は、開極用コイル９ａと閉極用コイル９ｂを有している。固定鉄心６は、支柱１１で挟まれて固定されている。一方の可動鉄心７は、固定鉄心６から離れて開極側プレート１２に接した後退位置（図１の位置）と、固定鉄心６に当接した前進位置との間を、駆動軸８と共に駆動されて変位可能になっている。

この電磁操作部５は、支持板１４に取付部材１５を介して支持されている。支持板１４は、例えば、真空バルブ１を支持するフレームやそのフレームに設けられたケース等である。支持板１４に取付部材１５を立設し、取付部材１５に閉極側プレート１３をボルト締め等で固定し、閉極側プレート１３に支柱１１が固定されている。
また、開極側プレート１２より外側に突出した駆動軸８の先端側には、ばね受け１６が固着されており、開極側プレート１２とばね受け１６との間には開極ばね１７が挿入されている。開極ばね１７は、例えば圧縮されたコイルばねであり、開極側プレート１２とばね受け１６との間で軸方向に弾性反発力を発生している。

次に、電磁操作部５の駆動軸８と真空バルブ１の可動電極棒４ａとの連結部について説明する。連結部は、可動電極棒４ａに連結された絶縁ロッド１８と、その絶縁ロッド１８と駆動軸８との間に介在させた接圧装置１９とを備えている。図では、絶縁ロッド１８が支持板１４を貫通する部分にベローズを設けたものを示しているが、ベローズは、支持板１４の構成によっては、不要の場合もある。
また、図では駆動軸８の軸線と、真空バルブ１の軸線とを一直線に合わせたものを示しているが、連結部にレバー等を介在させて方向を変換した構成でも良い。
なお、図１に示す開閉装置としての真空バルブ１、電磁操作装置の電磁操作部５、接圧装置１９、及び電磁操作部５の固定部の構成は一例を示すものであり、図の形状に限定するものではない。

次に、電磁操作部５の動作と真空バルブ１の開閉動作を簡単に説明する。可動接点４が固定接点３から離れた開極状態にあるときは、可動鉄心７は開極ばね１７の付勢力で図１のような後退位置にある。後述する駆動用電源により電磁コイル９の閉極用コイル９ｂへ通電されると、可動鉄心７が固定鉄心６に吸引され、開極ばね１７の荷重に逆らって、後退位置から前進位置に向かって変位する。これにより、駆動軸８に連結された真空バルブ１の可動接点４は、固定接点３に向かって移動する。
この後、可動接点４が固定接点３に接すると、可動接点４の移動は停止する。しかし、可動鉄心７はさらに固定鉄心６に当接するまで変位して前進位置に達する。これにより、接圧装置１９の接圧ばね１９ａが縮められ、可動接点４が固定接点３に所定の押圧力で押し付けられて閉極動作が完了する。

可動鉄心７が前進位置に達すると、永久磁石１０の保持用磁束によって可動鉄心７が吸引保持されて前進位置が保持される。
可動鉄心７の前進位置の保持を解除して開極するときは、駆動用電源から開極用コイル９ａへ通電することで、可動鉄心７と固定鉄心６の間の吸引力が低下し、開極ばね１７及び接圧ばね１９ａの各荷重によって、可動鉄心７は後退位置へ移動する。

次に、本願発明の特徴部である、電磁操作装置の駆動用電源部２１について説明する。先に説明したように、電磁操作装置の電磁操作部５の電磁コイル９は、開極用コイル９ａと閉極用コイル９ｂとを有している。
駆動用電源部２１は、電磁コイル９の開極用コイル９ａと閉極用コイル９ｂに供給する電力を蓄積するコンデンサ２２ａ，２２ｂと、開閉装置である真空バルブ１に対する開極または閉極令指令に応答してコンデンサ２２ａ，２２ｂから開極用コイル９ａ又は閉極用コイル９ｂへ供給する電流を制御する制御基板２３を備えている。通常時はこの電源によって電磁操作部５を駆動することで、真空バルブ１が開閉されるようになっている。以下の説明では、このコンデンサ２２ａ，２２ｂと制御基板２３とを備えた電源をコンデンサ電源２４と呼ぶことにする。

更に、駆動用電源部２１は、コンデンサ電源２４と開極用コイル９ａとを接続する回路に、切換手段２５を介して直流電源２６が接続されている。切換手段２５は、例えば、手動の押しボタンスイッチからなる切換スイッチ２５ａ，２５ｂで構成されている。直流電源２６は、緊急時に電磁操作部５を駆動して真空バルブ１を動作させるものである。この直流電源２６は、通常、開閉装置の制御用に備えられた直流電源を利用すればよい。
切換手段２５は、制御基板２３と開極用コイル９ａとを接続する回路の途中に挿入された接続手段２７により接続されて回路に組み込まれている。接続手段２７は、例えば、プラグとレセプタクルからなる一般に知られたコネクタである。
実際には、通常、制御基板２３と電磁コイル９は接続手段２７を介して接続されているので、この接続手段２７を開いて、その間に、同じコネクタ形状の接続手段２７を有する切換手段２５を挿入すればよい。こうすれば、直流電源２６を持たない既設の電磁操作装置にも、後から容易に切換手段２５を挿入し直流電源２６を接続することが可能である。
以上のように、本願の駆動用電源部２１は、駆動用電源として、コンデンサ電源２４と、直流電源２６の２種類の電源を備えて構成されている。

次に、駆動用電源部２１の動作について説明する。
コンデンサ２２ａ，２２ｂは、予め図示しない充電回路によって充電されている。切換手段２５は通常は制御基板２３側に切り換えられている。図１のような開極状態から閉極する場合を説明する。制御基板２３に閉極指令が入力されると、制御基板２３からの信号によってコンデンサ２２ｂに蓄積された電力が閉極用コイル９ｂに放出されて閉極用コイル９ｂが通電されることで、可動鉄心７が固定鉄心６側に吸引されて先に説明したような閉極動作で真空バルブ１の両接点３，４が閉じられて投入状態となる。
開極する場合は、制御基板２３に開極指令が入力されると、制御基板２３からの信号によってコンデンサ２２ａに蓄積された電力が開極用コイル９ａに放出されて開極用コイル９ａが通電され、可動鉄心７と固定鉄心６の間の吸引力が低下し、開極ばね１７及び接圧ばね１９ａの各荷重によって、可動鉄心７が固定鉄心６から離れる方向に移動し、真空バルブ１の両接点３，４が開極される。
上記の開閉動作は、通常時における真空バルブ１の開閉動作である。

ここで、もし、コンデンサ電源２４の制御基板２３に何らかの不具合があって、コンデンサ電源２４側からの開極制御ができなくなった場合、切換手段２５の切換スイッチ２５ａ，２５ｂを直流電源２６側に切り換えることで、直流電源２６から開極用コイル９ａへ流れる回路が確保でき、直流電源２６によって開極用コイル９ａに通電して電磁操作部５を開極動作させることができるようになっている。

このように、電磁操作部５の電磁コイル９に接続する２種類の電源、すなわち、コンデンサ電源２４と直流電源２６を備えることで、どちらか一方の電源がダウンしているときでも、他方の電源で動作できるため、電磁操作装置の信頼性が向上し、この電磁操作装置で操作される開閉装置の信頼性が向上する。
また、このような構成により、一方の電源について交換が必要になったときも、容易に交換できる。
また、直流電源２６側の回路は電気回路を構成する部品点数が、制御基板２３側と比較して大幅に少なくてよいため、部品点数の積算による故障確率が大幅に低減でき、開閉装置の動作信頼度が大幅に向上する。
更に、図１に示すように、電磁操作部５と２種類の電源２４，２６との間の接続を、いずれかに切換るための切換手段２５を備えたことで、電源２４，２６間の干渉を阻止して他方の電源回路への影響を防止できる。切換手段２５は、手動の切換スイッチとすることで、切換手段を低コスト化できる。

なお、図１では、電磁コイル９の開極用コイル９ａ側に直流電源２６を接続した場合で説明した。この場合は、開極して開閉装置が電流を遮断することを優先した構成となっている。但し、これに限定するものではなく、閉極用コイル９ｂ側に直流電源２６を接続して、開閉装置が電流を通電することを優先する構成としても良い。また、開極側、閉極側の両方に対して、制御基板２３との接続部に切換手段を介して直流電源を接続し、開極及び閉極の両方の動作を２重とすれば、更に信頼性の向上を図ることが可能である。

更に、電磁操作部５と制御基板２３との間に切換手段２５を挿入する接続手段２７を備えたことで、例えば、既設の電磁操作部と、コンデンサと制御基板を備えた電源を持つ電磁操作装置を、図１の一点鎖線内の回路を接続することで、容易に本願発明の構成に変更することができる。改造期間や停電時間を短縮できるため、開閉装置の下流側に接続した機器の稼働時間率を向上できる。
なお、図１では、電磁コイルを開極用コイルと閉極用コイルで構成したもので説明したが、一つの電磁コイルを用いて、電磁コイルへの通電方向が切り換えられて開閉制御するような電磁操作装置にも同様に適用できる。

以上のように、実施の形態１の電磁操作装置によれば、固定鉄心と、固定鉄心に対して移動可能に構成された可動鉄心と、励磁により可動鉄心を移動させて可動鉄心に連結される開閉装置を開閉する電磁コイルと、電磁コイルに電力を供給する駆動用電源とを備え、駆動用電源は、開閉装置に対して通常時に開閉動作を行うための電源と、緊急時に開閉動作を行うための電源の２種類の電源で構成したので、通常時に開閉動作を行うための電源が何らかの要因で動作不良となった場合でも、緊急時に開閉動作を行うための電源により開閉装置を開閉動作させることができるため、電磁操作装置の信頼性が向上する。

また、駆動用電源のうち、通常時に開閉動作を行うための電源は、電磁コイルに供給する電力を蓄積するコンデンサと開閉装置に対する開極または閉極令指令に応答してコンデンサから電磁コイルへ供給する電流を制御する制御基板とを備えたコンデンサ電源であり、緊急時に開閉動作を行うための電源は、電磁コイルに直流電力を直接供給する直流電源としたので、直流電源の回路は構成する部品点数がコンデンサ電源と比較して大幅に削減できるため、部品点数の積算による故障確率が大幅に低減でき、信頼性の高い電磁操作装置を提供できる。

また、コンデンサ電源から電磁コイルに接続される回路と、直流電源から電磁コイルに接続される回路とを切り換える切換手段を備えたので、コンデンサ電源と直流電源との間の干渉を防いで、他方の電源回路への影響を防止できる。

また、切換手段は、コンデンサ電源から電磁コイルに接続される回路の途中に挿入された接続手段によって、着脱可能に接続されているので、コンデンサ電源のみを有する既設の電磁操作装置に対して、容易に切換手段と直流電源とを付加した電磁操作装置に改造できる。また、一方の電源の交換が必要になった時も、容易に対応できる。

実施の形態２．
図２は、実施の形態２による電磁操作装置の、切換手段部の構成を示す回路図である。コンデンサ電源２４、直流電源２６、及び電磁操作部５からなる電磁操作装置の全体構成は、実施の形態１の図１と同等であり、図１の破線で示す切換手段２５の部分を図２に破線で示すような切換手段２８で構成したものである。図１と同等部分は同一符号で示し詳細な説明は省略する。実施の形態１の図１の切換手段２５は手動の切換スイッチを用いたものであったが、本実施の形態の切換手段２８は電動としたものである。

図２に示すように、切換手段２８は、第１のリレー２９と第２のリレー３０を有している。開閉装置を開閉する電磁操作部５の電磁コイル９の開極用コイル９ａと制御基板２３との間に第１のリレー２９のｂ接点２９ｂが接続され、制御基板２３から開極用コイル９ａに通電することで開閉装置である真空バルブ１を開極操作できるようになっている。また、直流電源２６は、第２のリレー３０のａ接点３０ａを介して開極用コイル９ａに接続されている。
更に、外部指令３１を入力する入力端子を有し、外部指令３１からの回路は、第１のリレー２９の動作コイル２９ｃに接続されると共に、第１のリレー２９のａ接点２９ａと第２のリレー３０の動作コイル３０ｃとが直列に接続されている。

このような構成により、外部指令３１をうけて通電が開始されると、先ず第１のリレー２９の動作コイル２９ｃに通電されて第１のリレー２９が動作し、ｂ接点２９ｂが開いて制御基板２３と開極用コイル９ａの回路が切り離されると共に、第１のリレー２９のａ接点２９ａが閉して、外部指令３１からの電流が第２のリレー３０の動作コイル３０ｃに通電され、第２のリレー３０のａ接点３０ａが閉じ、直流電源２６と開極用コイル９ａの回路が接続され、直流電源２６から開極用コイル９ａに通電されて可動鉄心７が開極方向に駆動され、真空バルブ１が開極されるようになっている。

通常時の開閉装置の開閉操作は、コンデンサ２２ａ，２２ｂと制御基板２３を備えたコンデンサ電源２４側より行われる。第１のリレー２９のｂ接点２９ｂは第１のリレー２９の電源オフ時に接続状態となっているため、通常時の開閉に第１のリレー２９は電力を消費せず、電磁操作装置を省電力化することができる。
緊急時に直流電源２６で開閉装置を操作するときは、外部指令３１を入力することで、自動的に制御基板２３と電磁コイル９側の回路を遮断した後に、直流電源２６を電磁コイル９側に接続できる。このように、切換手段２８以外に制御する装置を持つ必要がないので、接続先を誤って動作させる虞は無く、誤操作を防止できる。また、各リレー２９，３０の動作時間で切り換えが可能であるため、短時間で回路を切り換えできる。

図２では、リレーからなる切換手段２８を、電磁コイル９の開極用コイル９ａの回路に接続したものを示しているが、閉極用コイル９ｂ側に切換手段２８を設けて直流電源２６を接続し、開閉装置に電流を通電することを優先する構成としても良い。また、開極側、閉極側の両方に切換手段２８を設けて直流電源を接続し、開極及び閉極の両方の動作を２重としても良い。
また、実施の形態１と同様に、切換手段２８の部分を、制御基板２３と電磁コイル９とを接続する回路の途中に、接続手段２７を用いて接続し、着脱可能に構成しても良い。

以上のように、実施の形態２の電磁操作装置によれば、切換手段は、コンデンサ電源から電磁コイルに接続される回路の途中に設けられて外部指令により動作する第１のリレーと、直流電源から電磁コイルに接続される回路に設けられて外部指令により動作する第２のリレーとを有しているので、緊急時に外部指令を与えて遠方から開閉装置を開閉動作させることができるため、電磁操作装置の動作の信頼性が向上する。

また、第１のリレーは、第１のリレーの動作コイルの通電時に開，非通電時に閉となるｂ接点を有し、コンデンサ電源と電磁コイルとは、第１のリレーのｂ接点を介して接続されているので、通常時に開閉動作を行うためのコンデンサ電源と電磁コイルの電気的接続には、第１のリレー側の電力を消費しないため、２種類の電源を有する場合でも電磁操作装置を省電力化できる。

また、第１のリレーはｂ接点に加えてａ接点を有し、第２のリレーはａ接点を有しており、第１のリレーのａ接点と第２のリレーの動作コイルとが接続され、外部指令により第１のリレーの動作コイルが通電されたとき、第１のリレーのｂ接点が開くと共にａ接点が閉じられ、更に第２のリレーのａ接点が閉じられることで、電磁コイルへの電力供給がコンデンサ電源から直流電源に切り換えられるように構成されているので、外部指令を与えることで自動的にコンデンサ電源を切断した後に直流電源を電磁コイルに接続できるため、接続先を誤って動作させるような誤操作を防止できる。また、リレーの動作時間で切り換えが可能であるため、短時間で電源回路を切り換えることができる。

実施の形態３．
図３は、実施の形態３による電磁操作装置とそれにより操作される開閉装置を示す全体構成図である。実施の形態１の図１と同等部分は同一符号で示して説明は省略し、相違点を中心に説明する。
実施の形態１では、例えば、開極用コイル側に直流電源を接続する場合、１個の開極用コイルに対して、切換手段を用いてコンデンサ電源と直流電源とを切り換えていた。
これに対し、本実施の形態では、例えば、開極用コイルの電源をコンデンサ電源と直流電源の２重の電源とする場合、図３に示すように、コンデンサ電源２４に接続する開極用コイル３２ｂと、直流電源２６に接続する開極用コイル３２ａを個別に備えたものである。すなわち、電磁コイル３２は、二つの開極用コイル３２ａ，３２ｂと、閉極用コイル３２ｃとで構成している。

このような構成とすることで、電源を２重にすることによる、実施の形態１のような効果に加え、切換手段を設ける必要は無く、切換回路の故障の確率を削減できるため、単純な構成で、信頼性の向上と低コスト化を図ることができる。
また、コンデンサ電源２４と直流電源２６の電源間の相互の影響を防止できる。従って、他方の電源回路への影響を防止する手段を備える必要が無く、低コスト化できる。
また、電磁コイル３２のそれぞれの巻線は、それぞれの電源に対応した適切な設計ができ、回路定数を調整する電気素子を追加する必要が無くなる。

電磁操作部５は電磁コイル３２の巻線数を増加することで小電流通電でも、電流×巻線数で電磁力を発生できる。従って、本構成では、直流電源には巻線数を増加させて、小電流で通電して電磁石を操作することも可能である。
更に、可動鉄心７を往復動作させる電磁コイル３２において、一方に移動させる巻線手段として、巻線数の多い巻線には小容量のコンデンサを、巻線数の少ない巻線には大容量のコンデンサを接続することもできる。高速で応答させる場合は、大容量のコンデンサ側で動作させ、大容量コンデンサ側の回路が動作しないときには、小容量のコンデンサ側で動作させようにすれば、コンデンサの小型化を実現できる。また、小容量側においては電流値が小さいため、制御基板の素子も容量の小さいものでよく、制御基板も小型化、低コスト化することができる。

なお、図３では、開極用コイルを２個設け、それぞれを異なる種類の電源に接続して、開極して電流を遮断することを優先した構成となっている。この構成に限定するものではなく、閉極用コイルを２個設けてそれぞれを異なる種類の電源に接続し、閉極を優先して電流を通電することを優先する構成としても良い。また、開極側，閉極側の両方にそれぞれ２個の電磁コイルを設けて、開閉極の両方の動作の信頼性を向上することもできる。

以上のように、実施の形態３による電磁操作装置によれば、電磁コイルは、２種類の電源のそれぞれに接続されるコイルが個別に設けられているので、他方の電源回路への影響を防止する手段を必要とせずに他方の電源回路への影響を防止できる。
また、実施の形態１または２と比較して、切換手段を削減できるので、その分、故障の確率を低減できるため、単純な構成で信頼性を向上でき、低コスト化できる。

実施の形態４．
図４は、実施の形態４による電磁操作装置とそれにより操作される開閉装置を示す全体構成図である。実施の形態１の図１と同等部分は同一符号で示して説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図１との相違点は、直流電源２６と電磁コイル９の開極コイル９ａとを接続する回路の途中、具体的には切換スイッチ２５ａの手前に抵抗３３を挿入した点である。

直流電源２６側に抵抗３３を挿入したことで、以下の効果が発生する。
１個の電磁コイルに複数種類の電源を接続した場合、電磁コイルの特性はいずれか一方の電源の特性に最適化して設計されることになり、他方の電源では特性が合わない場合がある。特に、コンデンサ電源を備えた電磁操作装置に、後から直流電源を追加するような場合は、電磁コイルの特性はコンデンサ電源の特性に最適化されており、直流電源の特性を電磁コイルの特性に合わせ込む必要が生じる。
そこで、図４のように、直流電源２６と電磁コイル９とを接続する回路の途中に抵抗３３を挿入することで、電気回路定数を調整でき、適切な特性を実現できる。たとえば、直流電源２６では継続的に電流が流れるため、何も処置しない場合は電磁コイル９が大電流による発熱のため焼損する可能性があるが、抵抗３３を挿入することによって抑制でき継続通電が可能になる。

図５は、直流電源側に抵抗を挿入する構成の他の例を示す図であり、実施の形態３の図３と同等の回路に、抵抗３３を挿入したものである。
図５のように、各電源に対してそれぞれ接続する電磁コイル３２として個別のコイル３２ａ〜３２ｃを備え、各コイル３２ａ〜３２ｃを対応する電源に最適化した場合においても、抵抗３３の接続で以下の効果がある。

それは、周囲温度によらない安定動作を実現できることである。銅線の抵抗は０．００３９３／Ｋで温度に対して変化する。周囲温度によって流れる電流値が変化するため、直流電源２６の容量が最大通電電流となる動作仕様の最低温度で設計することになり、過剰スペックとなる。そこで、温度によらず、ほぼ一定の抵抗を取り付けて、電磁コイル３２の抵抗値を小さく設計することで、温度による全体の抵抗値の変化が小さくなり、直流電源２６の電流容量を削減できるという利点がある。また、通電電流値がほぼ一定となるため、電磁操作装置の動作が安定する。

ここで、更に、直流電源２６に接続する電磁コイルに流れる電流を、直流電源２６の電圧で５Ａ以下となるように、抵抗３３で調整すれば、次のような効果を期待できる。
ユーザが開閉装置を使用するときに、使用する電流値を最大５Ａに抑えるような要望がある。既設の電磁操作装置に直流電源を追加するような設備更新を行う場合、抵抗３３の抵抗値を調整して、直流電源回路に流れる電流値を５Ａ以下にすることで、従来の開閉装置と互換性をもって使用できるため、更新時に設備を大きく変更することなく、設備変更の低コスト化を図ることができる。

以上のように、実施の形態４の電磁操作装置によれば、直流電源から電磁コイルに接続される回路の途中に抵抗を挿入したので、いずれか一つの電源に対して最適化した電磁コイルの場合でも、他の電源との特性の調整を抵抗で行なうことができる。また、温度に依存しない抵抗を配置することで、電磁操作装置の動作が温度に影響されるのを抑制でき安定動作を実現できる。

また、抵抗は、直流電源から電磁コイルに接続される回路に流れる電流が５Ａ以下となるような抵抗値に調整したので、一般に多く使用されている電磁操作装置の電流値以下となるため、既設の設備に直流電源を追加更新する場合に、大きな設備の変更を伴わずに実施できる。

実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を図６〜図８に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図６はこの発明の実施の形態５に係わる電磁石装置およびこの電磁石装置を用いた開閉装置を示す断面図である。図７はこの発明の実施の形態５に係わる電磁石装置を示す断面図である。図８はこの発明の実施の形態５に係わる電磁石装置を示す図７のVIII−VIII線における断面図である。

これら各図において、固定接点１０１と可動接点１０２を有する開閉装置本体である真空バルブ１０３と、真空バルブ１０３の可動接点１０２を固定接点１０１に接離する方向へ変位させる電磁石装置１０４と、真空バルブ１０３と電磁石装置１０４とを連結する連結装置１０５と、可動接点１０２を固定接点１０１から離れる方向へ付勢する付勢体である開極バネ１０６とにより開閉装置が構成されている。

開閉装置本体である真空バルブ１０３は、絶縁容器１０３ａ内に固定接点１０１と可動接点１０２が収容され、可動接点１０２に固着された可動電極棒１０３ｂの一端が絶縁容器１０３ａから外部に導出され、連結装置１０５を介して電磁石装置１０４の可動側に連結されている。これにより、可動接点１０２が真空バルブ１０３の軸線方向へ移動し変位する。可動接点１０２が固定接点１０１に接することにより閉極となり、離れることにより開極となる。真空バルブ１０３内は、固定接点１０１、可動接点１０２間の消弧能力の向上のために真空に保たれている。なお、固定接点１０１には固定電極棒１０３ｃが固着されている。

電磁石装置１０４は、複数の磁性体の板を積層して構成された固定鉄心１０７と、複数の磁性体の板を積層して構成され固定鉄心１０７内を進退移動するよう配置された可動鉄心１０８と、可動鉄心１０８の中央部を貫通し設けられ可動鉄心１０８に固定された駆動軸１０９と、固定鉄心１０７に設けられ、通電により磁界を発生する電磁コイル１１０と、固定鉄心１０７側に設けられた永久磁石１１１と、固定鉄心１０７を固定する支柱１１２と、支柱１１２の両端に配置した開極側プレート１１３及び閉極側プレート１１４とから構成されている。可動鉄心１０８は、固定鉄心１０７に対して駆動軸１０９の軸線方向（以下、単に軸線方向と称す）Ｇへ駆動されて変位可能となっている。

更に、駆動軸１０９が開極側プレート１１３及び閉極側プレート１１４を貫通する部分には、駆動軸１０９の軸受１１５ａ、１１５ｂが、それぞれ固定されている。

また、開極側プレート１１３より外側に突出した駆動軸１０９の他方側１０９ｂには、開極バネ受け１１６が固着されており、開極側プレート１１３と開極バネ受け１１６との間の駆動軸１０９の軸部に、付勢体である開極バネ１０６が挿入されている。開極バネ１０６は、例えば圧縮されたコイルバネであり、開極側プレート１１３と開極バネ受け１１６との間で軸線方向Ｇに弾性反発力を発生している。

次に、電磁石装置１０４の構成を更に詳しく説明する。固定鉄心１０７及び可動鉄心１０８は、それぞれ複数の磁性体の薄板を積層して構成されている。固定鉄心１０７の形状は、軸線方向に対して直交方向に延びる横鉄心部１０７ａと、横鉄心部１０７ａの両端部から軸線方向に延びる縦鉄心部１０７ｂと、縦鉄心部１０７ｂから軸線に向かって延びる永久磁石固定部１０７ｃとを有している。固定鉄心１０７の縦鉄心部１０７ａは、その板面の両側、すなわち積層方向の両面から支柱１１２で挟まれて支柱１１２に締め付けて固定されている。

一方、可動鉄心１０８は、軸線方向に沿って配置された基幹部１０８ａと、基幹部１０８ａの側面から軸線方向と直交する方向へ向けて互いに反対方向へ突出する一対の分岐部１０８ｂとを有している。固定鉄心１０７及び可動鉄心１０８は積層方向へ通された複数のボルト１１８と、各ボルト１１８に螺合されたナット（図示せず）とによって締結されることにより一体となっている。そして、固定鉄心１０７から離れて開極側プレート１１３に接した後退位置と、固定鉄心１０７に当接した前進位置との間を変位可能になっている。

なお、固定鉄心１０７、可動鉄心１０８の材料としては、透磁率の高い磁性材料であればよく、例えば鋼材、電磁軟鉄、珪素鋼、フェライト及びパーマロイ等が挙げられる。

また、駆動軸１０９の材料としては、透磁率の低い材料（低磁性材料）、例えばステンレス等が用いられている。

永久磁石１１１は、固定鉄心１０７の永久磁石固定部１０７ｃに、可動鉄心１０８の分岐部１０８ｂの閉極側の面に対向するように配置されている。そして、永久磁石１１１は、Ｎ極及びＳ極（一対の磁極）を有しており、一方の磁極は永久磁石固定部１０７ｃに対向しており、他方の磁極は可動鉄心１０８の分岐部１０８ｂの閉極側に対向している。この永久磁石１１１は、可動鉄心１０８を前進位置に保持する保持用磁束を発生するものである。なお、永久磁石１１１の固定は、例えば、コの字状に折り曲げて形成した取付部材（図示せず）を永久磁石１１１の上面から被せ、それを永久磁石固定部１０７ｃの積層方向にボルトで締め付けて固定すればよい。

また、電磁コイル１１０は、可動鉄心１０８の基幹部１０８ａと固定鉄心１０７の縦鉄心部１０７ｂとの間を通るように配置されている。この実施の形態の例では、電磁コイル１１０は、軸線方向への投影面内において、可動鉄心１０８の基幹部１０８ａを囲んでいる。これにより、電磁コイル１１０は、通電されると、固定鉄心１０７及び可動鉄心１０８を通る磁束を発生する。また、電磁コイル１１０が発生する磁束の方向は、電磁コイル１１０への通電方向の切替えで反転可能になっている。

次に、電磁石装置１０４と開閉装置本体である真空バルブ１０３との連結部を説明する。電磁石装置１０４は、板状の支持部材１１９に取付支柱１２０を介して支持されている。通常、真空バルブ１０３は、周辺部の絶縁耐圧を確保するための絶縁ガス（例えばＳＦ６ガス、ドライエアなど）を封じた容器（図示せず）に収容されている。このため、上記の支持部材１１９は、例えば、その容器の蓋体であり、この蓋体からなる支持部材１１９に取付支柱１２０を立設し、取付支柱１２０に電磁石装置１０４の閉極側プレート１１４がボルト締め等で固定されている。但し、支持部材１１９はこれに限定するものではなく、例えば配電盤の支持板であっても良い。

真空バルブ１０３の可動接点１０２に固定された可動電極棒１０３ａと電磁石装置１０４の駆動軸１０９の一方側１０９ａとを連結する連結装置１０５は、可動電極棒１０３ａに連結された絶縁ロッド１２１と、その絶縁ロッド１２１と駆動軸１０９の一方側１０９ａとの間に介在させた接圧装置１２２と、絶縁ロッド１２１の連結棒１２３部分が支持部材１１９を貫通する部分おいて、ガス容器の一部である支持部材１１９に対して連結棒１２３部分が気密を保って移動可能なように、連結棒１２３部分と支持部材１１９を繋いで設けられたベローズ１２４とを有している。なお、ベローズ１２４は、支持部材１１９の構成によっては、不要の場合もある。

接圧装置１２２は、連結棒１２３部分の端部に固定されたバネ枠１２５と、駆動軸１０９の一方側１０９ａに固定され、バネ枠１２５内に配置された外れ止め板１２６と、バネ枠１２５と外れ止め板１２６との間に圧縮した状態で挿入された接圧バネ１２７とを有している。接圧バネ１２７は、駆動軸１０９を絶縁ロッド１２１から離れる方向へ付勢している。駆動軸１０９は、外れ止め板１２６と共に、軸線方向へ変位可能になっており、その変位は、外れ止め板１２６のバネ枠１２５に対する係合により規制されている。

図６では、電磁石装置１０４の軸線と、真空バルブ１０３の軸線とを一直線に合わせたものを示しているが、連結装置１０５部にレバー等を介在させて方向を変換した構成であっても良い。

次に、開閉装置の動作について説明する。可動接点１０２が固定接点１０１から離れた開極状態にあるときは、可動鉄心１０８は開極バネ１０６の付勢力で後退位置にある。電磁コイル１１０へ通電されると、可動鉄心１０８が固定鉄心１０７に吸引され、開極バネ１０６の荷重に逆らって、後退位置から前進位置に向かって変位する。これにより、可動接点１０２は、固定接点１０１に向かって移動する。

この後、可動接点１０２が固定接点１０１に接すると、可動接点１０２の移動は停止する。しかし、可動鉄心１０８はさらに変位して基幹部１０８ａが固定鉄心１０７の横鉄心部１０７ａに当接し、前進位置に達する。これにより、接圧バネ１２７が縮められ、可動接点１０２が固定接点１０１に所定の押圧力で押し付けられて閉極動作が完了する。

可動鉄心１０８が前進位置に達すると、永久磁石１１１の保持用磁束によって可動鉄心１０８が吸引保持されて前進位置が保持される。

可動鉄心１０８の前進位置の保持を解除するときには、閉極動作時と逆方向へ電磁コイル１１０への通電が行われる。これにより可動鉄心１０８と固定鉄心１０７の間の吸引力が低下し、開極バネ１０６及び接圧バネ１２７の各荷重によって、可動鉄心１０８は後退位置へ移動する。変位の初期段階では、可動接点１０２は、固定接点１０１に押し付けられたままとなっている。

この後、可動鉄心１０８の後退位置に向かう変位が進むと、外れ止め板１２６がバネ枠１２５に係合される。これにより、可動接点１０２は固定接点１０１から離れる方向に変位する。可動鉄心１０８が更に変位して開極側プレート１１３に当接して密着し、後退位置（図６の状態）に達すると開極動作が完了する。

この発明の実施の形態５の開閉装置における電磁石装置の駆動軸部を示したものを図７に示す。可動鉄心１０８、固定鉄心１０７がそれぞれ複数の磁性体の薄い鉄板を積層した構成となっている。駆動軸１０９は、可動鉄心１０８の中央部を貫通し、可動鉄心１０８との接続部１０９ｃに連結部材である例えば棒体１２８により可動鉄心１０８と連結された１本の軸体として構成され、駆動軸１０９の接続部１０９ｃの軸径と駆動軸１０９の他部の軸径とは異なる軸径として構成されている。駆動軸１０９と可動鉄心１０８を棒体１２８で連結しているため、駆動軸１０９の接続部１０９ｃは強度を向上するため、所定の軸径を確保している。

一方、駆動軸１０９の他方側１０９ｂにある開極バネ１０６の開極バネ受け１１６の連結部および接圧装置１２２の外れ止め板１２６の連結部は、開閉装置の操作時にそれぞれの連結部で発生する荷重に必要な所定の強度を持つ軸径となっている。

したがって、駆動軸１０９は、可動鉄心１０８との棒体１２８による連結部である接続部１０９ｃの軸径ｂと、開極バネ受け１１６側の連結部である他方側１０９ｂの軸径ａ２、外れ止め板１２６との連結部である一方側１０９ａの軸径ａ１が異なっており、駆動軸１０９の接続部１０９ｃの軸径ｂより駆動軸１０９の一方側１０９ａおよび他方側１０９ｂの軸径ａ１，ａ２を小さく構成している。すなわち、固定鉄心１０７に吸着される可動鉄心１０８部における駆動軸１０９の一方側１０９ａの軸径ａ１を棒体１２８により可動鉄心１０８と連結される駆動軸１０９の接続部１０９ｃの軸径ｂより小さく構成している。なお、図７では開極バネ受け１１６、および外れ止め板１２６は、一般的な締付部品であるナット１２９で両側から締め付けられて固定されている。

これらナット１２９は駆動軸１０９の軸径によって外形寸法が異なる。軸径が大きい軸に使用するナット１２９は、軸方向にも寸法が大きい。軸径が小さい軸に使用するナット１２９は、軸方向にも寸法が小さい。従って、可動鉄心１０８と駆動軸１０９の接続部１０９ｃの軸径を維持した一本の駆動軸１０９の場合と比較して、開極バネ受け１１６、および外れ止め板２６との連結部のナット１２９を小型化できるため、軸方向の寸法を縮小でき、開閉装置の全体寸法を縮小できる。

この発明の実施の形態５の電磁石装置は可動鉄心及び固定鉄心の積層枚数の増減により、開閉装置において定格毎に必要とされる開閉操作力に応じて電磁石装置で発生する吸引保持力を増減できる。各鉄心を構成する薄板の形状は同じものでよいので、容易に吸引保持力の調整が可能である。

図８は可動鉄心１０８について、図７のVIII−VIII線における断面図である。駆動軸部においては、可動鉄心１０８と駆動軸１０９の接続部１０９ｃを連結部材である棒体１２８で連結して固定しているため、図８に示すように、可動鉄心１０８との連結部である駆動軸１０９の接続部１０９ｃの軸径に応じて、可動鉄心１０８の駆動軸貫通部１０８ｃの積層枚数を調整すれば、駆動軸１０９を可動鉄心１０８に固定できる。

また、駆動軸１０９の軸受け１１５ａ，１１５ｂは固定鉄心１０７とは別に設けられた開極側プレート１１３及び閉極側プレート１１４の貫通穴に固定されており、穴寸法を変更するだけで駆動軸１０９の軸径の変更に容易に対応できるため、複数の定格に対して、容易に対応できる。

従って、この発明の構成を採用することで、固定鉄心１０７および可動鉄心１０８を構成する薄板の形状は、開閉装置の定格にかかわらず一定にできる。さらに、駆動軸１０９の各連結部をナットを小型化することで最適化することによる開閉装置寸法の最適化が、電磁石装置１０４の開極側プレート１１３、閉極側プレート１１４の軸受け穴寸法を変更するだけで容易にできる。

このように、各定格に対して容易に対応できるので、電磁石装置１０４の製作において、固定鉄心１０７、可動鉄心１０８のプレス金型を定格毎に準備する必要が無く標準化できる。プレス金型の初期投資額を低減でき、さらに量産効果によるコスト低減が可能となる。

この発明の実施の形態５において、開極バネ１０６および接圧バネ１２７の荷重に対して開閉装置の閉極状態を維持するための電磁石装置１０４の吸引保持力は、可動鉄心１０８と固定鉄心１０７の接触部Ｓの面積によって増減する。この面積を確保するため、可動鉄心１０８が大きくなり可動部重量が増加すると、開閉装置の機能に必要な開閉速度を満足できないといった問題が発生する。この発明の実施の形態５においては、可動鉄心１０８との連結部である駆動軸１０９の接続部１０９ｃの軸径ｂに対して、可動鉄心１０８と固定鉄心１０７の接触部Ｓにおける駆動軸１０９の一方側１０９ａの軸径ａ１を小さくしたことにより、駆動軸１０９の軸径を一定とした時と比較して可動鉄心１０８と固定鉄心１０７の接触部Ｓの面積を大きくすることができる。すなわち、接触部Ｓの面積を確保して可動鉄心１０８を小さくできるため、電磁石装置１０４が開閉装置の閉極状態を維持するための吸引保持力を満足するための可動鉄心１０８を小さくでき、全体の電磁石装置１０４の寸法を小型化できる。

また、電磁石装置１０４の吸引保持力を満足するために搭載する高価な永久磁石１１１の量も削減できるため、電磁石装置１０４を低コスト化できる。

また、この発明の実施の形態５の構成では、駆動軸１０９を一本の軸体としている。可動鉄心１０８と連結した駆動軸１０９において、開極側プレート１１３、閉極側プレート１１４のそれぞれ軸受１１５ａ，１１５ｂ部で支持する駆動軸１０９が複数の部品の連結からなる場合と比較して、駆動軸１０９は高精度な同軸度を持つため、軸受１１５ａ，１１５ｂ部の摩擦が低減でき、電磁石装置１０４の動作の損失および軸心ずれによる動作不具合を低減できる。

実施の形態６．
実施の形態６は、固定鉄心と、可動鉄心と、可動鉄心に貫通して固着された駆動軸と、可動鉄心を駆動軸に沿って固定鉄心に変位させる電磁コイルと、可動鉄心を固定鉄心から隔離する方向に変位させる開極ばねと、可動鉄心の変位完了時の衝撃を緩和する緩衝装置を駆動軸と一体化した構造の電磁石装置およびこの電磁石装置を用いた開閉装置に関するものである。

以下、本願発明の実施の形態６の電磁石装置および開閉装置の構成、動作について、全体構成図である図９、電磁石装置の構成図である図１０、図１１、電磁石装置の可動鉄心の斜視図である図１２、固定鉄心部の断面図である図１３、電磁石装置の他の構成図である図１４、図１５に基づいて説明する。

以下の説明では、最初に電磁石装置とこの電磁石装置を用いた開閉装置の全体構成を説明する。次に、電磁石装置の構成と動作を説明する。さらに、開閉装置の構成と動作を説明する。
なお、実施の形態７から実施の形態１１は、実施の形態６の電磁石装置に関する本願発明の他の実施の形態を順次説明する。

まず、図９に基づいて、電磁石装置の基本構成とこの電磁石装置を用いた開閉装置の全体構成を説明する。
図９において、全体として開閉装置４００は、電磁石装置２０１と開閉操作部３００から構成される。

電磁石装置２０１は、主要構成要素として電磁石部２０２と、駆動軸２０３と、緩衝装置２０４と、開極ばね２０５とを有する。緩衝装置２０４については、後で電磁石装置２０１の説明において図１０、図１１に基づきに説明する。
電磁石部２０２は、主要構成要素として固定鉄心２０９と、可動鉄心２１０と、電磁コイル２１１と永久磁石２１２とを有する。
開閉操作部３００は、真空バルブ３０３と連結装置３０４から構成される。

まず、図９から図１３に基づいて、電磁石装置２０１の構成と動作を説明する。なお、図１０、図１１は図９の緩衝装置２０４の詳細を記載した図である。図１０は可動鉄心２１０、駆動軸２０３および真空バルブ３０３が開極側位置にある状態を表している。図１１は可動鉄心２１０、駆動軸２０３および真空バルブ３０３が閉極側位置にある状態を表している。
なお、開極側位置、閉極側位置については、後で説明する。また、図１０、図１１においては、電磁石部２０２の２０９ａ〜２０９ｃ等の詳細符号は省略している。

電磁石部２０２は、固定鉄心２０９と、それに対向配置された可動鉄心２１０と、可動鉄心２１０の中央部を貫通して設けられ可動鉄心２１０に固着された駆動軸２０３を有している。また、電磁石部２０２は、固定鉄心２０９に設けられ、通電により磁界を発生する電磁コイル２１１と、固定鉄心２０９側に設けられた永久磁石２１２を有している。さらに、電磁石部２０２は、固定鉄心２０９を固定する支柱２１３と、支柱２１３の両端に配置した開極側のプレートである上部プレート２０６および閉極側のプレートである下部プレート２０７とを有している。
ここで、可動鉄心２１０は、固定鉄心２０９に対して駆動軸２０３の軸線方向（以下、軸線方向と記載する）へ駆動されて変位可能となっている。
さらに、駆動軸２０３が上部プレート２０６および下部プレート２０７を貫通する部分には、駆動軸２０３の軸受２１４ａ、２１４ｂが、それぞれ固定されている。

また、上部プレート２０６より外側に突出した駆動軸２０３の先端側には、ばね受け２０８が固着されている。上部プレート２０６とばね受け２０８との間の駆動軸２０３の軸部に、開極ばね２０５（付勢体）が挿入されている。開極ばね２０５は、例えば圧縮されたコイルばねであり、上部プレート２０６とばね受け２０８との間で軸線方向に弾性反発力を発生する。付勢された開極ばねは、可動鉄心２１０を駆動軸２０３の中心軸に沿って固定鉄心２０９から隔離する方向に変位させる。
なお、開極ばね２０５が本発明の隔離ばねである。

次に、緩衝装置２０４の詳細を図１０に基づいて説明する。
緩衝装置２０４は、開極ばね２０５内に配置され、上部プレート２０６に固定されている。
緩衝装置２０４は、内部に例えば液体の粘性体２０４ｃを密封したものである。緩衝装置２０４の内部を貫通する駆動軸２０３には、例えば円板状の緩衝体部２０４ｂを備えている。緩衝装置２０４の軸線方向の両端部には、例えば円筒状の上部緩衝室２０４ｄと下部緩衝室２０４ｅが設けられている。上部、下部緩衝室２０４ｄ、２０４ｅは、緩衝装置２０４の内部で内径が小さくなっており、駆動軸２０３と一体化した緩衝体部２０４ｂが嵌合する構造となっている。
緩衝体部２０４ｂが上部、下部緩衝室２０４ｄ、２０４ｅに嵌合する（入る）ときに、粘性体２０４ｃは緩衝体部２０４ｂと上部、下部緩衝室２０４ｄ、２０４ｅの間を通過する。粘性体２０４ｃが緩衝体部２０４ｂと上部、下部緩衝室２０４ｄ、２０４ｅを通過するときの粘性体２０４ｃの抵抗により、可動部が減速され、衝撃を低減できる。緩衝装置２０４は、駆動軸２０３と緩衝装置２０４のケースの間を上部ベローズ２０４ｆ、下部ベローズ２０４ｇで接続して密封している。
なお、上部緩衝室２０４ｄ、下部緩衝室２０４ｅが、本発明の緩衝室である。

ベローズの接続は溶接またはロー付けなどの手法で行なう。上部ベローズ２０４ｆ、下部ベローズ２０４ｇは、金属で製作した筒状のものにひだを設け、伸縮性・気密性・ばね性を持たせたものである。このように上部ベローズ２０４ｆ、下部ベローズ２０４ｇで緩衝装置２０４の可動部を密封することで、粘性体２０４ｃが緩衝装置２０４の外部に漏れることを防止している。緩衝装置２０４内の緩衝構造は一般的なオリフィス構造でも良い。

図１０は、緩衝体部２０４ｂが下部緩衝室２０４ｅに嵌合した状態を表しているが、図１１は緩衝体部２０４ｂが上部緩衝室２０４ｄに嵌合した状態を表している。

電磁石部２０２の固定鉄心２０９および可動鉄心２１０について、図９に基づいてさらに詳しく説明する。
固定鉄心２０９および可動鉄心２１０は、薄板を積層して構成されている。固定鉄心２０９は、軸線方向に対して直交方向に延びる横鉄心部２０９ａと、横鉄心部２０９ａの両端部から軸線方向に延びる縦鉄心部２０９ｂと、縦鉄心部２０９ｂから軸線に向かって延びる永久磁石固定部２０９ｃとを有している。
固定鉄心２０９の縦鉄心部２０９ｂは、その板面の両側、すなわち積層方向の両面から支柱２１３で挟まれて支柱２１３に締め付けられ固定されている。

次に可動鉄心２１０について説明する。図１２にＴ字形の可動鉄心２１０の斜視図を示す。
可動鉄心２１０は、軸線方向に沿って配置された基幹部２１０ａと、基幹部２１０ａの側面から軸線方向と直交する方向へ向けて互いに反対方向へ突出する一対の分岐部２１０ｂとを有している。可動鉄心２１０は、積層方向へ通された複数のボルト２１５と、各ボルト２１５に螺合されたナット（図示せず）とによって締結され一体となっている。そして、可動鉄心２１０は、固定鉄心２０９から離れて上部プレート２０６に接した後退位置と、固定鉄心２０９に当接した前進位置との間を変位可能になっている。

図１３は、図９のXIII−XIIIから見た固定鉄心２０９部の断面図および関連部品図を示す。
図１３（ａ）は、固定鉄心２０９と支柱２１３と下部プレート２０７とを組み合わせた状態を図９のXIII−XIIIから見た平面断面図である。
図１３（ｂ）は、固定鉄心２０９と支柱２１３とを図９のXIII−XIIIから見た平面図である。図１３（ｂ）において、支柱２１３の長手方向の両端部には、上部プレート２０６および下部プレート２０７の取り付け用のねじ穴２１３ａが加工されている。また、固定鉄心２０９には、駆動軸２０３が移動自在に通過する開口穴２０９ｄが形成されている。
図１３（ｃ）は、下部プレート２０７の平面図である。図１３（ｃ）において、下部プレート２０７には、中央部に駆動軸２０３の軸受け２１４ｂが取り付けられる軸受取付穴２０７ａと、周辺部に支柱２１３を取り付けるための複数の支柱取付穴２０７ｂが形成されている。
なお、図１３（ａ）から図１３（ｃ）では、いずれもボルト類は図示していない。

固定鉄心２０９、可動鉄心２１０および駆動軸２０３の材料について説明する。
固定鉄心２０９、可動鉄心２１０の材料としては、透磁率の高い磁性材料であればよく、例えば鋼材、電磁軟鉄、珪素鋼、フェライトおよびパーマロイ等を用いることができる。
また、駆動軸２０３の材料としては、透磁率の低い材料（低磁性材料）、例えばステンレス等が用いられる。

次に、永久磁石２１２について説明する。
永久磁石２１２は、固定鉄心２０９の永久磁石固定部２０９ｃに、可動鉄心２１０の分岐部２１０ｂの下部側の面に対向するように配置されている。そして、永久磁石２１２は、Ｎ極およびＳ極（一対の磁極）を有している。永久磁石２１２の一方の磁極は永久磁石固定部２０９ｃに対向しており、他方の磁極は可動鉄心２１０の分岐部２１０ｂの下部側に対向している。この永久磁石２１２は、可動鉄心２１０を閉極側位置（前進位置）に保持する保持用磁束を発生する。
なお、永久磁石２１２は、例えば、コの字状に折り曲げて形成した取付部材（図示せず）を永久磁石２１２の上面から被せ、それを永久磁石固定部２０９ｃの積層方向にボルトで締め付けて固定される。

次に、電磁コイル２１１について、図９に基づいて説明する。
電磁コイル２１１は、可動鉄心２１０の基幹部２１０ａと固定鉄心２０９の縦鉄心部２０９ｂとの間を通るように配置されている。本実施の形態６の例では、電磁コイル２１１は、軸線方向への投影面内において、可動鉄心２１０の基幹部２１０ａを囲んでいる。電磁コイル２１１は、通電されると、固定鉄心２０９および可動鉄心２１０を通る磁束を発生する。また、電磁コイル２１１が発生する磁束の方向は、電磁コイル２１１への通電方向を切替えて反転できる。通電方向の切替えは、コンデンサを接続した制御基板（図示せず）で行なわれる。

次に、真空バルブ３０３と連結装置３０４について、図９に基づいて説明する。
真空バルブ３０３は、絶縁容器３０３ａ内に固定接点３０１と可動接点３０２を収容している。可動接点３０２に固着された可動電極棒３０３ｂの一端が絶縁容器３０３ａから外部に導出され、連結装置３０４を介して電磁石装置２０１の駆動軸２０３に連結されている。これにより、可動接点３０２が真空バルブ３０３の軸線方向へ移動し変位する。可動接点３０２が固定接点３０１に接することにより閉極となり、隔離することにより開極となる。真空バルブ３０３内は、固定接点３０１と可動接点３０２間の消弧能力の向上のために真空に保たれている。

連結装置３０４は、主要構成要素として絶縁ロッド３０７と、接圧装置３０８と、連結ベローズ３０９と、連結棒３１３とを備える。連結装置３０４は、電磁石装置２０１の電磁石部２０２と連結するための板状の支持部材３０５と支持柱３０６を備えている。
接圧装置３０８は、連結棒３１３の端部に固定されたばね枠３１０と、駆動軸２０３の先端部に固定され、ばね枠３１０内に配置された外れ止め板３１１と、ばね枠３１０と外れ止め板３１１との間に圧縮した状態で挿入された接圧ばね３１２とを有している。接圧ばね３１２は、駆動軸２０３を絶縁ロッド３０７から隔離する方向へ付勢している。駆動軸２０３は、外れ止め板３１１と共に、軸線方向へ変位可能になっており、その変位は、外れ止め板３１１のばね枠３１０に対する係合により規制されている。
連結ベローズ３０９は、絶縁ロッド３０７の連結棒３１３部分が支持部材３０５を貫通する部分において、ガス容器の一部である支持部材３０５に対して連結棒３１３部分が気密を保って移動可能なように、連結棒３１３部分と支持部材３０５を繋ぐために設けられたものである。なお、連結ベローズ３０９は、支持部材３０５の構成によっては、不要の場合もある。

電磁石部２０２は、板状の支持部材３０５に支持柱３０６を介して支持される。通常、真空バルブ３０３は、周辺部の絶縁耐圧を確保するための絶縁ガス（例えばＳＦ６ガス、ドライエアなど）を封じた容器（図示せず）に収容されている。このため、支持部材３０５は、例えば、その容器の蓋体であり、この蓋体からなる支持部材３０５に支持柱３０６を立設し、支持柱３０６に電磁石部２０２の下部プレート２０７がボルト締め等で固定されている。但し、支持部材３０５はこれに限定するものではなく、例えば配電盤の支持板であっても良い。

次に、開閉装置４００の真空バルブ３０３の開極、閉極動作について説明する。
可動接点３０２が固定接点３０１から隔離した開極状態にあるときは、可動鉄心２１０は開極ばね２０５の付勢力で開極側位置（後退位置）にある。制御基板から電磁コイル２１１へ通電されると、可動鉄心２１０が固定鉄心２０９に吸引され、開極ばね２０５の荷重に逆らって、開極側位置（後退位置）から閉極側位置（前進位置）に向かって変位する。これにより、可動接点３０２は、固定接点３０１に向かって移動する。
この後、可動接点３０２が固定接点３０１に接すると、可動接点３０２の移動は停止する。しかし、可動鉄心２１０はさらに変位して基幹部２１０ａが固定鉄心２０９の横鉄心部２０９ａに当接し、閉極側位置（前進位置）に達する。これにより、接圧ばね３１２が縮められ、可動接点３０２が固定接点３０１に所定の押圧力で押し付けられて閉極動作が完了する。

閉極動作が完了時、緩衝装置２０４内の緩衝体部２０４ｂは下部側（閉極側）の下部緩衝室２０４ｅに嵌合することで粘性体２０４ｃの抵抗により速度が低減され、閉極動作完了時の衝撃を低減できる。
可動鉄心２１０が閉極側位置（前進位置）に達すると、永久磁石２１２の保持用磁束によって可動鉄心２１０が吸引保持されて閉極側位置（前進位置）が保持される。

可動鉄心２１０の閉極側位置（前進位置）の保持を解除するときには、制御基板から閉極動作時と逆方向へ電磁コイル２１１への通電が行われる。これにより可動鉄心２１０と固定鉄心２０９の間の吸引力が低下し、開極ばね２０５および接圧ばね３１２の各荷重によって、可動鉄心２１０は開極側位置（後退位置）へ移動する。変位の初期段階では、可動接点３０２は、固定接点３０１に押し付けられたままとなっている。
この後、可動鉄心２１０の開極側位置（後退位置）に向かう変位が進むと、外れ止め板３１１がばね枠３１０に係合される。これにより、可動接点３０２は固定接点３０１から隔離する方向に変位する。可動鉄心２１０がさらに変位して上部プレート２０６に当接して密着し、開極側位置（後退位置）（図９の状態）に達すると開極動作が完了する。

開極動作が完了時、緩衝装置２０４内の緩衝体部２０４ｂは上部側（開極側）の上部緩衝室２０４ｄに嵌合することで粘性体２０４ｃの抵抗により速度が低減され、開極動作完了時の衝撃を低減できる。

実施の形態６の電磁石装置２０１は、閉極動作、開極動作完了時の衝撃を緩和する緩衝装置２０４を開極ばね２０５内に配置したため、緩衝装置２０４と電磁石部２０２を組み合わせた電磁石装置２０１の全長を短くできる。

図９に示すように、開閉装置４００では電磁石装置２０１の駆動軸２０３を真空バルブ３０３の可動接点３０２に固着した可動電極棒３０３ｂに連結している。すなわち、開閉装置４００は、電磁石装置２０１の軸線と真空バルブ３０３の軸線を一直線に配置しているため、装置の全長を短縮できる。
例えば、特開２０１２−２３８５０５（特許文献４）で開示された電磁操作式真空遮断器では、ダンパ（本実施の形態６の緩衝装置２０４に相当）の配置により、全長が長くなっている。本発明の実施の形態６の電磁石装置２０１では、駆動軸２０３と緩衝装置２０４を一体化したことで、緩衝装置２０４専用の空間を削減でき、開閉装置４００を小型化できる。

開閉装置４００は屋外に設置する場合、外気温の変動の影響を受ける。緩衝装置２０４において、駆動軸２０３と緩衝装置２０４のケースの間に粘性体２０４ｃを封入するための材料としてゴムパッキンを用いた場合、設置環境の外気温度の影響を受ける。特に低温の場合、標準ゴムパッキンでは硬化して、密閉性が劣化し、オイル漏れが発生する場合がある。粘性体２０４ｃとの相性を考慮した特殊な材料のゴムパッキンを使用する場合があり、標準化ができない問題があった。
実施の形態６の電磁石装置２０１では、駆動軸２０３と緩衝装置２０４のケースの間を上部ベローズ２０４ｆ、下部ベローズ２０４ｇで接続して密封しているため、粘性体２０４ｃは周囲温度の影響を受けない。したがって、緩衝装置２０４のすべての環境温度で統一的に標準化できる。

図１０、図１１は、緩衝装置２０４内に上部緩衝室２０４ｄと下部緩衝室２０４ｅの両方を設けているが、片側のみに緩衝室を設けることもできる。
図１４は、緩衝装置２２４内に上部緩衝室２２４ｄのみを設けた構成の電磁石装置２２１を示す。電磁石装置２２１は、開極時の衝撃を緩和することができる。
図１５は、緩衝装置２３４内に下部緩衝室２３４ｅのみを設けた構成の電磁石装置２３１を示す。電磁石装置２３１は、閉極時の衝撃を緩和することができる。

図９では、電磁石装置２０１の駆動軸２０３の軸線と、真空バルブ３０３の軸線とを一直線に合わせたものを示している。しかし、連結装置３０４部にレバー等を介在させて方向を変換する構成とすることもできる。

以上説明したように、実施の形態６に係る電磁石装置は、固定鉄心と、可動鉄心と、可動鉄心に貫通して固着された駆動軸と、可動鉄心を駆動軸に沿って固定鉄心に変位させる電磁コイルと、可動鉄心を固定鉄心から隔離する方向に変位させる開極ばねと、可動鉄心の変位完了時の衝撃を緩和する緩衝装置を駆動軸と一体化したものである。このため、電磁石装置は閉極および開極動作完了時の衝撃を緩和する緩衝装置を設けることができ、装置全体を小型化できるという効果を有する。

また、実施の形態６に係る電磁石装置を用いた開閉装置は、電磁石装置の駆動軸を真空バルブの可動接点に固着した可動電極棒に連結し、電磁石装置の軸線と真空バルブの軸線を一直線に配置した構成としている。このため、開閉装置は閉極および開極動作完了時の衝撃を緩和する機能を備えており、開閉装置全体を小型化できるという効果を有する。

実施の形態７．
実施の形態６では、電磁石装置において緩衝装置を電磁石部の上部プレートに設置していた。しかし、本実施の形態７では、緩衝装置と電磁石部の間に接続部を設ける構成としたものである。

以下、本願発明の実施の形態７の構成、動作について、電磁石装置２４１の構成図である図１６に基づいて、実施の形態６との差異を中心に説明する。
図１６において、実施の形態６の電磁石装置２０１の構成図である図１０、図１１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。

電磁石部２０２は、固定鉄心２０９と、それに対向配置された可動鉄心２１０と、可動鉄心２１０の中央部を貫通して設けられ可動鉄心２１０に固定された駆動軸２４３を有している。また、電磁石部２０２は、固定鉄心２０９に設けられ、通電により磁界を発生する電磁コイル２１１と、固定鉄心２０９側に設けられた永久磁石２１２を有している。さらに、電磁石部２０２は、固定鉄心２０９を固定する支柱２１３と、支柱２１３の両端に配置した開極側のプレートである上部プレート２０６および閉極側のプレートである下部プレート２０７とを有している。

上部プレート２０６より外側に突出した駆動軸２４３の先端側には、ばね受け２０８が固着されている。上部プレート２０６とばね受け２０８との間の駆動軸２４３の軸部に、開極ばね２４５（付勢体）が挿入されている。開極ばね２４５は、圧縮されたコイルばねであり、上部プレート２０６とばね受け２０８との間で軸線方向に弾性反発力を発生している。

緩衝装置２０４は、接続部２４２を介して上部プレート２０６に固定されている。緩衝装置２０４および接続部２４２は開極ばね２４５内に配置されている。電磁石装置２４１の駆動軸２４３は、電磁石部２０２の駆動軸２４３ａと緩衝装置２０４部の駆動軸２４３ｂとが連結部２４３ｃで連結されている。

緩衝装置２０４と電磁石部２０２の間に接続部２４２を設けることで、万が一、緩衝装置２０４からの破損などが発生した時においても、緩衝装置２０４部のみを連結部２４３ｃで取り外して交換することができる。このため、緩衝装置２０４の破損時、緩衝装置２０４部のみの交換で対応でき、電磁石部２０２の交換は必要なく、保守性を向上させることができる。

以上説明したように、実施の形態７に係る電磁石装置では、緩衝装置と電磁石部の間に接続部を設置する構成とした。このため、実施の形態６の電磁石装置と同様に効果を奏するとともに、緩衝装置の破損時に緩衝装置部の交換のみで対応できるという効果を有する。

実施の形態８．
実施の形態８は、緩衝装置を上部プレートの下面に設置し，可動鉄心に設けた凹部に収納する構造とした電磁石装置に関するものである。

以下、本願発明の実施の形態８の構成、動作について、電磁石装置２５１の構成図である図１７に基づいて、実施の形態６との差異を中心に説明する。

電磁石部２５２は、固定鉄心２５９と、それに対向配置された可動鉄心２６０と、可動鉄心２６０の中央部を貫通して設けられ可動鉄心２６０に固着された駆動軸２５３を有している。また、電磁石部２５２は、固定鉄心２５９に設けられ、通電により磁界を発生する電磁コイル２６１と、固定鉄心２５９側に設けられた永久磁石２６２を有している。さらに、電磁石部２５２は、固定鉄心２５９を固定する支柱２６３と、支柱２６３の両端に配置した開極側のプレートである上部プレート２５６および閉極側のプレートである下部プレート２５７とを有している。

上部プレート２５６より外側に突出した駆動軸２５３の先端側には、ばね受け２５８が固着されている。上部プレート２５６とばね受け２５８との間の駆動軸２５３の軸部に、開極ばね２５５（付勢体）が挿入されている。開極ばね２５５は、圧縮されたコイルばねであり、上部プレート２５６とばね受け２５８との間で軸線方向に弾性反発力を発生している。

次に、緩衝装置２５４の設置位置について説明する。
可動鉄心２６０の上部には駆動軸２５３を囲んで、凹部２６６が設けられている。緩衝装置２５４は、開極側のプレートである上部プレート２５６の下面に固定されている。可動鉄心２６０が、開極側位置（後退位置）から閉極側位置（前進位置）に変位する、あるいは閉極側位置（前進位置）から開極側位置（後退位置）に変位する時、緩衝装置２５４は可動鉄心２６０の凹部２６６内を変位する。

以上説明したように、実施の形態８に係る電磁石装置では、緩衝装置を上部プレートの下面に固定し，可動鉄心に設けた凹部に収納される構造としたものである。このため、電磁石装置は閉極および開極動作完了時の衝撃を緩和する緩衝装置を設けることができ、装置全体を小型化できるという効果を有する。

実施の形態９．
実施の形態８では、開極ばねを上部プレートの上部に設けていたが、実施の形態９では、可動鉄心の分岐部と下部プレートとの間に設ける構造とした電磁石装置に関するものである。

以下、本願発明の実施の形態９の構成、動作について、電磁石装置２７１の構成図である図１８に基づいて、実施の形態６との差異を中心に説明する。
図１８において、図１７と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。

電磁石部２７２は、固定鉄心２５９と、それに対向配置された可動鉄心２８０と、可動鉄心２８０の中央部を貫通して設けられ可動鉄心２８０に固着された駆動軸２７３を有している。また、電磁石部２７２は、固定鉄心２５９に設けられ、通電により磁界を発生する電磁コイル２６１と、固定鉄心２５９側に設けられた永久磁石２６２を有している。さらに、電磁石部２７２は、固定鉄心２５９を固定する支柱２８３と、支柱２８３の両端に配置した開極側のプレートである上部プレート２５６および閉極側のプレートである下部プレート２７７とを有している。

可動鉄心２８０の分岐部２８０ｂの下面と下部プレート２７７との間に、開極ばね２７５ａ、２７５ｂ（付勢体）が設けられている。開極ばね２７５ａ、２７５ｂは、圧縮されたコイルばねであり、可動鉄心２８０の分岐部２８０ｂと下部プレート２７７との間で軸線方向に弾性反発力を発生している。

緩衝装置２５４の設置位置は、実施の形態８と同様である。
可動鉄心２８０の上部には駆動軸２７３を囲んで、凹部２８６が設けられている。緩衝装置２５４は、開極側のプレートである上部プレート２５６の下面に固定されている。可動鉄心２８０が、開極側位置（後退位置）から閉極側位置（前進位置）に変位する、あるいは閉極側位置（前進位置）から開極側位置（後退位置）に変位する時、緩衝装置２５４は可動鉄心２８０の凹部２８６内を変位する。

実施の形態８と比較して、開極ばねが上部プレートの上部から、可動鉄心の分岐部と下部プレートとの間に移動したため、駆動軸の長さが上部プレートの上部部分が短くなっている。このように駆動軸部の長さを短縮できるため、さらに、電磁石装置の全長を短縮できる（効果がある）。

以上説明したように、実施の形態９に係る電磁石装置では、開極ばねを可動鉄心の分岐部と下部プレートとの間に設ける構造とした。このため、実施の形態８の電磁石装置と同様の効果を奏するとともに、電磁石装置の全長をさらに短縮できるという効果を有する。

実施の形態１０．
実施の形態１０は、緩衝装置を固定鉄心内に設ける構成とした電磁石装置に関するものである。

以下、本願発明の実施の形態１０構成、動作について、電磁石装置５０１の構成図である図１９に基づいて、実施の形態６との差異を中心に説明する。

電磁石部５０２は、固定鉄心５０９と、それに対向配置された可動鉄心５１０と、可動鉄心５１０の中央部を貫通して設けられ可動鉄心５１０に固着された駆動軸５０３を有している。また、電磁石部５０２は、固定鉄心５０９に設けられ、通電により磁界を発生する電磁コイル５１１と、固定鉄心５０９側に設けられた永久磁石５１２を有している。さらに、電磁石部５０２は、固定鉄心５０９を固定する支柱５１３と、支柱５１３の両端に配置した開極側のプレートである上部プレート５０６および閉極側のプレートである下部プレート５０７とを有している。

上部プレート５０６より外側に突出した駆動軸５０３の先端側には、ばね受け５０８が固着されている。上部プレート５０６とばね受け５０８との間の駆動軸５０３の軸部に、開極ばね５０５（付勢体）が挿入されている。開極ばね５０５は、圧縮されたコイルばねであり、上部プレート５０６とばね受け５０８との間で軸線方向に弾性反発力を発生している。

緩衝装置５０４は、固定鉄心５０９の内部に設けられ、下部プレート５０７上に固定されている。なお、緩衝装置５０４の構造は、実施の形態６の緩衝装置２０４の構造と同じである。

固定鉄心の磁性体量を増加させて閉極側位置（前進位置）での永久磁石の吸引力を上昇させる場合など，固定鉄心部に余裕がある場合に、緩衝装置を図１９に示すように配置することで電磁石装置全体の長さを短縮できる。

以上説明したように、実施の形態１０に係る電磁石装置では、緩衝装置を固定鉄心内に設ける構成とした。このため、電磁石装置は閉極および開極動作完了時の衝撃を緩和する緩衝装置を設けることができ、装置全体を小型化できるという効果を有する。

実施の形態１１．
実施の形態１１は、緩衝装置を電磁石部の駆動軸とは切り離し、複数の緩衝装置を上部プレートの上面に設置し、この緩衝装置の駆動軸を可動鉄心に連結した構成の電磁石装置に関するものである。

以下、本願発明の実施の形態１１の構成、動作について、電磁石装置６１１の構成図である図２０に基づいて、実施の形態６との差異を中心に説明する。

電磁石部６１２は、固定鉄心６１９と、それに対向配置された可動鉄心６２０と、可動鉄心６２０の中央部を貫通して設けられ可動鉄心６２０に固着された駆動軸６１３を有している。また、電磁石部６１２は、固定鉄心６１９に設けられ、通電により磁界を発生する電磁コイル６２１と、固定鉄心６１９側に設けられた永久磁石６２２を有している。さらに、電磁石部６１２は、固定鉄心６１９を固定する支柱６２３と、支柱６２３の両端に配置した開極側のプレートである上部プレート６１６および閉極側のプレートである下部プレート６１７とを有している。

上部プレート６１６より外側に突出した駆動軸６１３の先端側には、ばね受け６１８が固着されている。上部プレート６１６とばね受け６１８との間の駆動軸６１３の軸部に、開極ばね６１５（付勢体）が挿入されている。開極ばね６１５は、圧縮されたコイルばねであり、上部プレート６１６とばね受け６１８との間で軸線方向に弾性反発力を発生している。

複数の緩衝装置６３１、６３２は、上部プレート６１６の上面に固定されている。緩衝装置６３１、６３２の緩衝装置の駆動軸（以降、緩衝装置駆動軸と記載する）は、電磁石部６１２の可動鉄心６２０の分岐部に連結されている。

緩衝装置６３１、６３２の動作について説明する。緩衝装置６３１、６３２の構造、動作は、基本的に実施の形態６の緩衝装置２０４と同様であるが、緩衝装置６３１、６３２の緩衝装置駆動軸６３３、６３４が可動鉄心６２０の分岐部に連結されている点が異なる。
最初、可動鉄心６２０は開極側位置（後退位置）にあるとする。この時、緩衝装置６３１、６３２の緩衝体部６３１ｂ、６３２ｂは、上部緩衝室６３１ｄ、６３２ｄに嵌合している。
制御基板から電磁コイル６２１へ通電されると、可動鉄心６２０が固定鉄心６１９に吸引され、開極ばね６１５の荷重に逆らって、開極側位置（後退位置）から閉極側位置（前進位置）に向かって変位する。このとき、緩衝装置６３１、６３２の緩衝装置駆動軸６３３、６３４は下部緩衝室６３１ｅ、６３２ｅに向かって変位する。
可動鉄心６２０が閉極側位置（前進位置）に達すると、緩衝装置６３１、６３２の緩衝体部６３１ｂ、６３２ｂは、下部緩衝室６３１ｅ、６３２ｅに嵌合する。
図２０は、可動鉄心６２０は閉極側位置（前進位置）にあり、可動鉄心６２０に連結された緩衝装置６３１、６３２の緩衝体部６３１ｂ、６３２ｂが、下部緩衝室６３１ｅ、６３２ｅに嵌合している状態を表している。

図２０では、緩衝装置を２台設置しているが、３台以上の緩衝装置を設けることができる。複数の緩衝装置は軸対象に設置する、例えば３台の緩衝装置を設ける場合は、１２０度間隔で設置することが望ましい。

複数の緩衝装置６３１、６３２を上部プレート６１６の上面に固定することで，開極ばね６１５の高さより小さい範囲で複数の緩衝装置６３１、６３２を配置できるため，実施の形態６と同様に電磁石装置の全長を短縮できる。
また、緩衝装置６３１、６３２を交換する際、開極バネ６１５を取り外す必要がなく、保守性が向上する。

以上説明したように、実施の形態１１に係る電磁石装置は、緩衝装置を電磁石部の駆動軸とは切り離し、複数の緩衝装置を上部プレートの上面に設置し、この緩衝装置の駆動軸を可動鉄心に連結した構成とした。このため、電磁石装置は閉極および開極動作完了時の衝撃を緩和する緩衝装置を設けることができ、装置全体を小型化できるという効果を有する。さらに、緩衝装置取り替え時の保守性を向上させることができる。

なお、この発明は、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。

この発明に係わる電磁操作装置は、固定鉄心と、前記固定鉄心に対して移動可能に構成された可動鉄心と、励磁により前記可動鉄心を移動させて前記可動鉄心に連結される開閉装置を開閉する電磁コイルと、前記電磁コイルに電力を供給する駆動用電源とを備え、前記駆動用電源は、前記開閉装置に対して通常時に開閉動作を行うための電源と、緊急時に開閉動作を行うための電源の２種類の電源で構成され、前記駆動用電源のうち、前記通常時に開閉動作を行うための電源は、前記電磁コイルに供給する電力を蓄積するコンデンサと前記開閉装置に対する開極または閉極令指令に応答して前記コンデンサから前記電磁コイルへ供給する電流を制御する制御基板とを備えたコンデンサ電源であり、前記緊急時に開閉動作を行うための電源は、前記電磁コイルに直流電力を直接供給する直流電源であり、前記コンデンサ電源から前記電磁コイルに接続される回路と、前記直流電源から前記電磁コイルに接続される回路とを切り換える切換手段を備え、前記切換手段は、前記コンデンサ電源から前記電磁コイルに接続される回路の途中に挿入された接続手段によって着脱可能に接続されているものである。

一般に、電磁操作装置の駆動は、電磁石の電磁コイルを励磁するための電力を蓄積するコンデンサと、開閉装置に対する閉極指令または開極指令に応答してコンデンサから電磁コイルに供給する電流の通電方向を制御する制御基板とを有し、コンデンサに蓄積した電力で電磁コイルを励磁して可動鉄心を駆動させ、その駆動力で開閉装置の接点を開閉するように構成されている。
制御基板により開閉装置を操作する回路を備えた従来の電磁操作装置としては、例えば、ＡＣ／ＤＣ変換器，充電回路，制御ロジック部，放電回路を備え、放電回路には主制御手段としてのＦＥＴ，リレー接点等を有すると共にコンデンサと電磁コイルが接続された構成が開示されている。開閉装置の開閉動作は、電磁コイルへの通電によりなされ、また、電磁コイルへの通電方向で開閉が制御される。充電回路を通じてコンデンサに充電された電力が電磁コイルに通電されるが、通電方向はリレー接点で制御され、ＦＥＴのオン・オフで電磁コイルへの通電のオン・オフが制御されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

この発明に係わる電磁操作装置は、固定鉄心と、前記固定鉄心に対して移動可能に構成された可動鉄心と、励磁により前記可動鉄心を移動させて前記可動鉄心に連結される開閉装置を開閉する電磁コイルと、前記電磁コイルに電力を供給する駆動用電源とを備え、前記駆動用電源は、通常時に前記開閉装置の開閉動作を行うとともに前記電磁コイルに供給する電力を蓄積するコンデンサと前記開閉装置に対する開極または閉極指令に応答して前記コンデンサから前記電磁コイルへ供給する電流を制御する制御基板とを有するコンデンサ電源と、前記コンデンサ電源が動作しない緊急時に前記開閉装置の開閉動作を行うとともに前記電磁コイルに直流電力を直接供給する直流電源とにより構成され、前記コンデンサ電源から前記電磁コイルに接続される回路と、前記直流電源から前記電磁コイルに接続される回路とを切り換える切換手段を備え、前記切換手段は、前記コンデンサ電源から前記電磁コイルに接続される回路の途中に挿入された接続手段によって着脱可能に接続され、前記コンデンサ電源が動作しない緊急時に前記コンデンサ電源側の回路から前記直流電源側の回路に切り換えるものである。

これら各図において、固定接点１０１と可動接点１０２を有する開閉装置本体である真空バルブ１０３と、真空バルブ１０３の可動接点１０２を固定接点１０１に接離する方向へ変位させる電磁石装置１０４と、真空バルブ１０３と電磁石装置１０４とを連結する連結装置１０５と、可動接点１０２を固定接点１０１から離れる方向へ付勢する付勢体である開極ばね１０６とにより開閉装置が構成されている。

また、開極側プレート１１３より外側に突出した駆動軸１０９の他方側１０９ｂには、開極ばね受け１１６が固着されており、開極側プレート１１３と開極ばね受け１１６との間の駆動軸１０９の軸部に、付勢体である開極ばね１０６が挿入されている。開極ばね１０６は、例えば圧縮されたコイルばねであり、開極側プレート１１３と開極ばね受け１１６との間で軸線方向Ｇに弾性反発力を発生している。

接圧装置１２２は、連結棒１２３部分の端部に固定されたばね枠１２５と、駆動軸１０９の一方側１０９ａに固定され、ばね枠１２５内に配置された外れ止め板１２６と、ばね枠１２５と外れ止め板１２６との間に圧縮した状態で挿入された接圧ばね１２７とを有している。接圧ばね１２７は、駆動軸１０９を絶縁ロッド１２１から離れる方向へ付勢している。駆動軸１０９は、外れ止め板１２６と共に、軸線方向へ変位可能になっており、その変位は、外れ止め板１２６のばね枠１２５に対する係合により規制されている。

次に、開閉装置の動作について説明する。可動接点１０２が固定接点１０１から離れた開極状態にあるときは、可動鉄心１０８は開極ばね１０６の付勢力で後退位置にある。電磁コイル１１０へ通電されると、可動鉄心１０８が固定鉄心１０７に吸引され、開極ばね１０６の荷重に逆らって、後退位置から前進位置に向かって変位する。これにより、可動接点１０２は、固定接点１０１に向かって移動する。

この後、可動接点１０２が固定接点１０１に接すると、可動接点１０２の移動は停止する。しかし、可動鉄心１０８はさらに変位して基幹部１０８ａが固定鉄心１０７の横鉄心部１０７ａに当接し、前進位置に達する。これにより、接圧ばね１２７が縮められ、可動接点１０２が固定接点１０１に所定の押圧力で押し付けられて閉極動作が完了する。

可動鉄心１０８の前進位置の保持を解除するときには、閉極動作時と逆方向へ電磁コイル１１０への通電が行われる。これにより可動鉄心１０８と固定鉄心１０７の間の吸引力が低下し、開極ばね１０６及び接圧ばね１２７の各荷重によって、可動鉄心１０８は後退位置へ移動する。変位の初期段階では、可動接点１０２は、固定接点１０１に押し付けられたままとなっている。

この後、可動鉄心１０８の後退位置に向かう変位が進むと、外れ止め板１２６がばね枠１２５に係合される。これにより、可動接点１０２は固定接点１０１から離れる方向に変位する。可動鉄心１０８が更に変位して開極側プレート１１３に当接して密着し、後退位置（図６の状態）に達すると開極動作が完了する。

一方、駆動軸１０９の他方側１０９ｂにある開極ばね１０６の開極ばね受け１１６の連結部および接圧装置１２２の外れ止め板１２６の連結部は、開閉装置の操作時にそれぞれの連結部で発生する荷重に必要な所定の強度を持つ軸径となっている。

したがって、駆動軸１０９は、可動鉄心１０８との棒体１２８による連結部である接続部１０９ｃの軸径ｂと、開極ばね受け１１６側の連結部である他方側１０９ｂの軸径ａ２、外れ止め板１２６との連結部である一方側１０９ａの軸径ａ１が異なっており、駆動軸１０９の接続部１０９ｃの軸径ｂより駆動軸１０９の一方側１０９ａおよび他方側１０９ｂの軸径ａ１，ａ２を小さく構成している。すなわち、固定鉄心１０７に吸着される可動鉄心１０８部における駆動軸１０９の一方側１０９ａの軸径ａ１を棒体１２８により可動鉄心１０８と連結される駆動軸１０９の接続部１０９ｃの軸径ｂより小さく構成している。なお、図７では開極ばね受け１１６、および外れ止め板１２６は、一般的な締付部品であるナット１２９で両側から締め付けられて固定されている。

これらナット１２９は駆動軸１０９の軸径によって外形寸法が異なる。軸径が大きい軸に使用するナット１２９は、軸方向にも寸法が大きい。軸径が小さい軸に使用するナット１２９は、軸方向にも寸法が小さい。従って、可動鉄心１０８と駆動軸１０９の接続部１０９ｃの軸径を維持した一本の駆動軸１０９の場合と比較して、開極ばね受け１１６、および外れ止め板２６との連結部のナット１２９を小型化できるため、軸方向の寸法を縮小でき、開閉装置の全体寸法を縮小できる。

この発明の実施の形態５において、開極ばね１０６および接圧ばね１２７の荷重に対して開閉装置の閉極状態を維持するための電磁石装置１０４の吸引保持力は、可動鉄心１０８と固定鉄心１０７の接触部Ｓの面積によって増減する。この面積を確保するため、可動鉄心１０８が大きくなり可動部重量が増加すると、開閉装置の機能に必要な開閉速度を満足できないといった問題が発生する。この発明の実施の形態５においては、可動鉄心１０８との連結部である駆動軸１０９の接続部１０９ｃの軸径ｂに対して、可動鉄心１０８と固定鉄心１０７の接触部Ｓにおける駆動軸１０９の一方側１０９ａの軸径ａ１を小さくしたことにより、駆動軸１０９の軸径を一定とした時と比較して可動鉄心１０８と固定鉄心１０７の接触部Ｓの面積を大きくすることができる。すなわち、接触部Ｓの面積を確保して可動鉄心１０８を小さくできるため、電磁石装置１０４が開閉装置の閉極状態を維持するための吸引保持力を満足するための可動鉄心１０８を小さくでき、全体の電磁石装置１０４の寸法を小型化できる。

複数の緩衝装置６３１、６３２を上部プレート６１６の上面に固定することで，開極ばね６１５の高さより小さい範囲で複数の緩衝装置６３１、６３２を配置できるため，実施の形態６と同様に電磁石装置の全長を短縮できる。
また、緩衝装置６３１、６３２を交換する際、開極ばね６１５を取り外す必要がなく、保守性が向上する。

Claims (9)

1. 固定鉄心と、前記固定鉄心に対して移動可能に構成された可動鉄心と、励磁により前記可動鉄心を移動させて前記可動鉄心に連結される開閉装置を開閉する電磁コイルと、前記電磁コイルに電力を供給する駆動用電源とを備え、
   前記駆動用電源は、前記開閉装置に対して通常時に開閉動作を行うための電源と、緊急時に開閉動作を行うための電源の２種類の電源で構成され、前記駆動用電源のうち、前記通常時に開閉動作を行うための電源は、前記電磁コイルに供給する電力を蓄積するコンデンサと前記開閉装置に対する開極または閉極令指令に応答して前記コンデンサから前記電磁コイルへ供給する電流を制御する制御基板とを備えたコンデンサ電源であり、前記緊急時に開閉動作を行うための電源は、前記電磁コイルに直流電力を直接供給する直流電源であることを特徴とする電磁操作装置。
2. 請求項１記載の電磁操作装置において、
   前記コンデンサ電源から前記電磁コイルに接続される回路と、前記直流電源から前記電磁コイルに接続される回路とを切り換える切換手段を備えたことを特徴とする電磁操作装置。
3. 請求項２記載の電磁操作装置において、
   前記切換手段は、前記コンデンサ電源から前記電磁コイルに接続される回路の途中に挿入された接続手段によって、着脱可能に接続されていることを特徴とする電磁操作装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の電磁操作装置において、
   前記切換手段は、前記コンデンサ電源から前記電磁コイルに接続される回路の途中に設けられて外部指令により動作する第１のリレーと、前記直流電源から前記電磁コイルに接続される回路に設けられて前記外部指令により動作する第２のリレーとを有していることを特徴とする電磁操作装置。
5. 請求項４記載の電磁操作装置において、
   前記第１のリレーは、前記第１のリレーの動作コイルの通電時に開，非通電時に閉となるｂ接点を有し、前記コンデンサ電源と前記電磁コイルとは、前記第１のリレーの前記ｂ接点を介して接続されていることを特徴とする電磁操作装置。
6. 請求項５記載の電磁操作装置において、
   前記第１のリレーは前記ｂ接点に加えてａ接点を有し、前記第２のリレーはａ接点を有しており、前記第１のリレーのａ接点と前記第２のリレーの動作コイルとが接続され、前記外部指令により前記第１のリレーの動作コイルが通電されたとき、前記第１のリレーのｂ接点が開くと共にａ接点が閉じられ、更に前記第２のリレーのａ接点が閉じられることで、前記電磁コイルへの電力供給が前記コンデンサ電源から前記直流電源に切り換えられるように構成されていることを特徴とする電磁操作装置。
7. 請求項１に記載の電磁操作装置において、
   前記電磁コイルは、前記２種類の電源のそれぞれに接続されるコイルが個別に設けられていることを特徴とする電磁操作装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電磁操作装置において、
   前記直流電源と前記電磁コイルとを接続する回路の途中に抵抗が挿入されていることを特徴とする電磁操作装置。
9. 請求項８記載の電磁操作装置において、
   前記抵抗は、前記直流電源から前記電磁コイルに接続される回路に流れる電流が５Ａ以下となるような抵抗値に調整されていることを特徴とする電磁操作装置。

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