KR101374957B1

KR101374957B1 - 전자조작방식 개폐장치

Info

Publication number: KR101374957B1
Application number: KR1020127012814A
Authority: KR
Inventors: 도루 기무라; 도모타카 야노
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2014-03-14
Also published as: JP5490147B2; JPWO2011086670A1; DE112010005126T5; CN102656655A; CN102656655B; US8754730B2; US20120212307A1; DE112010005126B4; WO2011086670A1; KR20120079146A

Abstract

본 발명에 관한 전자조작방식 개폐장치는, 조작중심축에 대해 대칭의 위치에 배치된 링크기구를 통하여 개폐기의 주회로접점을 구동하는 쌍을 이루는 전자조작기구를 구비하고, 상기 주회로접점의 사양변경에 의한 링크비의 변경에 따라서, 스프링 누름 플레이트의 길이를 조정 가능하게 한 것이다.

Description

전자조작방식 개폐장치 {ELECTROMAGNETICALLY-OPERATED SWITCHING DEVICE}

본 발명은 전력의 송배전 및 수전(受電) 설비 등에 이용되는 개폐장치에 관한 것이고, 특히 전자조작기구에 의해서 구동되어 개폐기의 주회로접점을 개폐하는 전자조작방식 개폐장치에 관한 것이다.

종래의 전자조작방식 개폐장치는, 예를 들면 특허문헌 1, 도 1 ~ 도 7에 나타내는 바와 같이, 개폐기의 주회로접점부, 절연로드, 구동로드, 상기 주회로접점부에 접압(接壓)을 가하는 코일스프링, 상기 코일스프링의 스프링 받이부가 동일축(중심축)상에 배치되어 있고, 그 축에 대해 대칭의 위치에 복수 조(組) 배치된 전자조작기구의 구동력이 구동레버를 시작으로 하는 링크기구를 통하여 상기 중심축상의 코일스프링, 스프링 받이부, 구동로드, 절연로드에 전달되어, 상기 주회로접점을 개폐하도록 한 것이 알려져 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개2007-123230호 공보

그렇지만 상술한 종래의 전자조작방식 개폐장치에서는, 대칭의 위치에 복수 조 배치된 전자조작기구로부터의 구동력을, 링크기구를 통하여 스프링 받이부의 하나의 축에 연결함으로써 합성하고 있기 때문에, 개폐기의 주회로의 절연계급(絶緣階級), 연속통전전류, 단시간 통전전류 등으로부터 결정되는 주회로접점의 스트로크나 접압 등의 사양변경에 따라서, 그때마다, 전자조작기구의 탑재 대수나 위치의 변경 등을 행해야 하므로, 제조비용의 상승이나 개폐장치의 대형화의 원인이 되어, 개폐장치 설치 스페이스상의 제약으로부터 문제가 되는 것이 적지 않았다. 또, 상기 주회로접점의 스트로크나 접압 등의 사양변경에 따라 링크비를 변경하기 때문에, 그때마다, 구동레버를 교환해야 했다.

본 발명의 전자조작방식 개폐장치는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 개폐기의 주회로의 절연계급, 연속통전전류, 단시간 통전전류 등으로부터 결정되는 주회로접점의 스트로크나 접압 등의 사양변경이 있어도, 상기 스프링 누름 플레이트의 조작중심축에 대하여 직각방향의 길이를 조정함으로써, 전자조작기구의 배치나 링크기구의 배치에 영향을 미치지 않고, 스트로크나 접압력의 변경에 수반하는 링크비의 변경에 대응할 수 있는 링크기구를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 전자조작방식 개폐장치는, 개폐기의 주회로접점을 개폐구동하는 전자조작기구, 상기 전자조작기구의 조작력을 상기 주회로접점의 조작중심축상에 배치된 구동로드를 통해서 상기 주회로접점에 전달하는 링크기구, 상기 구동로드에 배치되며 상기 주회로접점에 필요한 접압(接壓)을 가하는 접압스프링을 지지하는 스프링 누름 플레이트를 구비하며, 상기 링크기구의 링크비의 변경에 따라서, 상기 스프링 누름 플레이트의 중심과, 상기 스프링 누름 플레이트와 이 스프링 누름 플레이트에 연결된 연결링크와의 연결점과의 거리를 조정 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 전자조작방식 개폐장치에 의하면, 스트로크나 압접력(壓接力)의 변경에 의해 링크비가 변화한 경우에서도, 전자조작기구의 배치, 즉 전자조작기구의 구조 혹은 장착위치를 변경하지 않고 링크기구의 전체 길이를 조정할 수 있어, 스트로크나 압접력의 변경에 대해, 전자조작기구의 공용화를 도모하면서 대응할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 용도인 가스절연 개폐장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 전자조작방식 개폐기의 링크기구의 원리도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 의한 전자조작방식 개폐기(폐극(閉極)시)의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 의한 전자조작방식 개폐기(개극(開極)시)의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 링크기구에서, 링크비를 변화시켰을 경우의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 2에 의한 전자조작방식 개폐기(폐극시)의 단면도이다.

실시형태 1.

이하, 본 발명에 의한 실시형태를 설명한다. 도 1은 본 발명의 전자조작방식 개폐기을 조립한 가스절연 개폐장치의 전체 구성도이다.

도 1에서, 가스절연 개폐장치 본체(100) 내에는 각각 절연성 가스가 봉입(封入)된 2개의 밀폐용기(25)가 수납되어 있다. 상측의 밀폐용기에는 모선(22)에 접속되는 단로기(斷路器)나 접지개폐기가 수납되어 있다. 여기에서는 하나의 상(相)분만 나타내고 있지만, 지면의 깊이방향으로 소정의 간격을 두고 병설된 3상분의 다상 유니트에 의해 구성된다.

또, 하측의 밀폐용기에는 차단기기 요소 및 복수의 개폐기기요소를 소정의 상하 관계로 배치한 구성으로 되어 있고, 여기에서는 진공밸브(23)를 상단에, 단로기와 접지개폐기와의 수평배치를 중단에, 피뢰기나 접지개폐기 등의 수평배치를 하단에 배치한 3단 구성으로 되어 있다. 본 장치를 전기적으로 계통으로부터 떼어내는 단로기의 조작기구는 단로기 조작기구 수납부(21)에 수납되어 있으며, 또, 진공밸브(23)의 접점의 개폐를 행하는 전자조작방식 개폐기는 개폐기 수납부(20)에 수납되어 있다. 이와 같은 구성으로 이루어지는 가스절연 개폐장치는 케이블 헤드(24)로부터 전력을 수전하고, 모선(22)으로부터 말단의 기기에 전력을 공급하는 것이다.

도 2는 본 발명의 실시형태 1에 이용되는 전자조작방식 개폐기의 링크기구의 원리도로서, 1상분만을 나타내고 있다. 이 링크기구는 중심축의 축방향에 대칭으로 배치되어 있으며, 상하 2대의 전자조작기구(1)를 동시에 구동시킴으로써, 중심축상의 접압스프링(8)에 조작력 및 스트로크를 합성하여 전달하여, 진공밸브(23)의 주회로접점을 개폐하는 것이다. 또한, 도면 중, 상하 대칭으로 배치된 부품에는 혼란을 피하기 위해 그 한쪽에만 부호를 부여하여 나타내고 있다.

링크기구는 메커니즘 베이스(15)에 지지되어 있고, 전자조작기구(1)의 가동축(1a)의 스트로크에 대해 구동로드(7)(도 3을 참조)의 스트로크를 크게 하는 목적이 있어, 그 비율은 길이 L1 : L2의 비로 결정된다.

또한, 상세하게는 뒤에 설명하지만, L3은 스프링 누름 플레이트(6)의 2개의 핀(13) 사이의 거리(도 3을 참조)를 나타내고 있으며, 이것을 조정함으로써 스트로크나 압접력의 변경에 의한 링크비의 변화에 대응하도록 되어 있다.

도 3은 본 발명의 실시형태 1에 이용되는 전자조작방식 개폐장치의 구조를 나타내는 단면도로서, 진공밸브(23)의 폐극시 상태를 나타내고 있다. 이것도 1상에 대응하는 것만 나타내고 있으며, 동일한 것이 각 상에 마련되어 있다.

다음으로 도 3의 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 상기 전자조작기구(1)는, 예를 들면 상기 밀폐용기(25)에 강고하게 지지된 메커니즘 베이스(15)에 고정되어 있고, 상기 가동축(1a)의 구동력은 이하에 설명하는 링크기구를 통하여 상기 중심축(X)상에 존재하며, 상기 진공밸브(23)의 주회로접점을 개폐하는 구동로드(7)에 전달되도록 되어 있다. 구동로드(7)에는 이것과 슬라이딩 가능하게 연결된 스프링 누름 플레이트(6)와 스프링 받이부(26)과의 사이에 삽입된 접압스프링(8)이 마련되어 있다.

링크기구는 상기 전자조작기구(1)의 가동축(1a)의 단부가 연동링크(2)에 결합되고, 이 연동링크(2)는 핀(10)에 의해 제1 연결링크(3)에 회동 가능하게 연결되어 있다. 또한 이 제1 연결링크(3)는 핀(11)에 의해 구동레버(4)에 연결되며, 이 구동레버(4)의 일단은 나사 등으로 상기 메커니즘 베이스(15)에 고정된 고정 플레이트(14)에 핀(9)에 의해 회동 가능하게 연결되고, 타단은 핀(12)에 의해 제2 연결링크(5)에 회동 가능하게 연결되어 있다. 또한 상기 제2 연결링크(5)는 핀(13)을 통하여 스프링 누름 플레이트(6)에 연결되어 있고, 전자조작기구(1)에 장착된 연동링크(2)가 조작됨으로써, 상기 제1 연결링크(3), 구동레버(4) 및 제2 연결링크(5), 스프링 누름 플레이트(6)를 통하여 조작중심축(X)상의 구동로드(7) 및 접압스프링(8)에 상기 조작력 및 스트로크가 전달되도록 구성되어 있다. 또한, 핀(9)은 링크의 지점(支点)으로 되어 있다.

상기 메커니즘 베이스(15)가 링크기구의 전체 길이를 결정하지만, 메커니즘 베이스(15)보다도 전자조작기구(1) 측은 설계표준화 때문에 설계변경을 할 수 없게 되어 있어, 메커니즘 베이스(15)보다도 진공밸브(23) 측에서 설계변경이 행해지고 있는 것이 통상이다.

다음으로 실시형태 1의 동작에 대해서 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 전자조작기구(1)의 가동축(1a)의 조작력은 연동링크(2)에 의해서 연결되며, 제1 연결링크(3)를 통하여 일체가 된 구동레버(4)의 연결점(4b)에 작용한다. 상하방향으로 대칭으로 배치되어 있는 전자조작기구에 대해서도 마찬가지이다. 구동레버(4)는 지지점인 핀(9)에서 지지되어 있으므로, 연결점(4b)에 작용한 구동력으로 구동레버(4)의 작용점(4a)을 구동하고, 제2 연결링크(5)를 통하여 스프링 누름 플레이트(6)에 조작력을 가한다. 이것에 의해서, 상하방향으로 대칭으로 배치된 전자조작기구의 합계 구동력이 구동로드(7) 및 접압스프링(8)에 전달되어, 중심축방향에 필요한 스트로크를 주고, 또한, 접압스프링(8)에 압축방향의 조작력을 준다.

이 때, 작용점(4a)의 회동거리는 연결점(4b)의 회동거리에 대해서, 링크기구의 링크비(L1 : L2)만큼 크게 되어, 중심축(X)상에서의 스트로크는 전자조작기구(1)의 스트로크의 링크비배가 된다. 또한, L1은 핀(9)과 핀(11) 사이의 거리를, L2는 핀(9)과 핀(12) 사이의 거리를 나타낸다.

도 3은 전자조작방식 개폐기가 폐극한 상태를 나타내고 있으며, 이 상태에서, 구동레버(4)의 개극방향(지면 왼쪽 방향)으로 구동하면, 도 4의 개극상태가 된다. 도 4의 개극상태에서, 반대로 구동레버(4)를 주회로접점의 폐극방향(지면 오른쪽 방향)으로 구동하면, 도 3의 폐극상태로 돌아온다.

이와 같이 실시형태 1의 전자조작방식 개폐기는 조작중심축에 대해 대칭의 위치에 배치된 링크기구를 통하여 개폐기의 주회로접점을 구동하는 쌍을 이루는 전자조작기구(1)를 구비하고, 상기 주회로접점의 사양변경에 의한 상기 링크비의 변경에 따라서, 상기 스프링 누름 플레이트(6)에서의 조작중심축에 대하여 직각방향의 길이를 조정 가능하게 한 것이다.

이것에 의해, 스트로크나 접압력의 변경에 의해 링크비(L1 : L2)가 변화한 경우에도, 특히 링크비가 작은 경우, 스프링 누름 플레이트(6)의 2개의 핀(13) 사이의 거리(L3)를 용이하게 설계변경할 수 있기 때문에, 전자조작기구(1)의 배치에 영향을 미치지 않고, 링크비를 변경할 수 있다.

도 5는 링크비를 변화한 경우의 예를 링크기구 원리도로 나타낸 것으로, 도 5의 (a)는 링크비가 1 : 1.5인 경우, (b)는 링크비가 1 : 2인 경우이다. 도면에서, L1은 구동레버(4)의 핀(9)로 연결점(4b)이 존재하는 핀(11)과의 사이의 거리, L2는 구동레버(4)의 핀(9)과 제2 연결링크(5)의 작용점(4a)이 존재하는 핀(12)과의 사이의 거리, L3은 스프링 누름 플레이트(6)에서의 중심축(X)에 대하여 직각인 방향의 길이를 나타내고 있다.

지금, 개폐기의 주회로의 절연계급, 연속통전전류, 단시간 통전전류 등으로부터 결정되는 주회로접점의 스트로크나 접압 등의 사양변경에 의해, 스트로크나 접압력의 변경에 수반하는 링크비의 변경이 있었을 경우, 예를 들면 (a) 도면의 L1 : L2 = 1 : 1.5로부터 (b) 도면의 L1 : L2 = 1 : 2로의 변경이 있었을 경우, 가장 간단하게는, 상기 스프링 누름 플레이트(6)를 상기 링크비의 변경에 알맞은 짧은 길이인 것으로 바꿈으로써, 전자조작기구의 배치, 즉 전자조작기구의 구조 혹은 장착위치를 변경하지 않고 링크기구의 전체 길이를 조정할 수 있다.

상기 스프링 누름 플레이트(6)를 단지 교환하는 이외 방법도 포함하며, 예를 들면, 상기 스프링 누름 플레이트(6)와 제2 연결링크(5)를 연결하는 핀(13)의 위치가 조작중심축으로 대해 직각방향으로 이동할 수 있도록, 상기 스프링 누름 플레이트(6)에 긴 홈 등을 마련하는 방법이 있다. 요컨데, 상기 스프링 누름 플레이트(6)와, 상기 스프링 누름 플레이트(6)와 제2 연결링크(5)를 연결하는 핀(13)과의 거리를 조정할 수 있는 구조로 하면 된다.

이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 스트로크나 압접력의 변경에 대해, 전자조작기구의 공용화를 도모하면서 간단하게 주회로접점의 스트로크나 접압 등의 사양변경에 대응할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 주회로 1상당 2개의 전자조작기구를 이들에 의한 구동력을 합성하는 형식인 것에 대해서 설명했지만, 1개의 전자조작기구에 의해서 구동하는 형식의 전자조작방식 개폐기에 대해서도 동일하게 본 발명이 적용된다. 이 경우, 상기 주회로접점의 스트로크나 접압 등의 사양변경에 따라서, 상기 스프링 누름 플레이트의 중심(중심축위치)과 스프링 누름 플레이트와 제2 연결링크와의 연결점 사이의 거리(L3/2에 상당)를 조정하면 충분하다.

또, 연동링크(2)와 제1 연결링크(3)를 결합하는 핀(10)과, 상기 제1 연결링크(3)와 구동레버(4)를 결합하는 핀(11)은 그들을 잇는 직선과 전자조작기구(1)의 가동축(1a)이 동일 직선 모양으로 되어 있고, 즉 연동링크(2)의 역선(力線)방향이 전자조작기구의 가동축과 동축상에 존재함으로써, 구동레버에의 작용점(4a)에 전자조작기구(1)의 구동력이 효율적으로 전달된다.

실시형태 2.

도 6은 본 발명의 실시형태 2에서의 전자조작방식 개폐기의 구조를 나타내는 단면도이며, 폐극상태를 나타낸다. 이 실시형태 2에서는 실시형태 1인 것에 구성요소를 더 부가하고 있다. 즉, 전자조작기구(1)로부터 돌출해 있는 가동축(1a)에 스프링 누름부재(16)를 고정하고, 이 스프링 누름부재(16)와 전자조작기구(1)와의 사이에 스프링(17)을 마련하고 있다.

이와 같이 함으로써, 폐극동작시에 스프링(17)에 압축력을 축적하고, 그 압축력을 개극동작시에 사용함으로써 개극동작을 지원할 수 있다. 또 개극완료시에는, 스프링(17)에 의해 개극상태를 보좌할 수 있으므로, 전자조작기구(1)의 개극시의 조작 에너지 및 유지력을 보충할 수 있다.

또, 이 실시형태 2에서는 도 6에 메커니즘 베이스(15)의 중심축상에 댐퍼 플레이트(18) 및 댐퍼(19)를 설치하고 있다. 전자조작기구(1)의 동작에 의해 상술과 같이 구동로드(7)가 메커니즘 베이스(15)에 형성된 구멍부(15a)로 출입하지만, 그 때의 반복 충격에 의해 구동로드를 손상하거나 노이즈 발생의 원인이 되고 있었다. 이것에 대해, 상기 메커니즘 베이스(15)의 전자조작기구 측의 구동로드(7)에 대향하는 부분에 공지의 완충수단을 구비한 것이다. 댐퍼(19)는 말할 필요도 없이 탄성 재료로 구성되며, 전자조작방식 개폐기가 폐극상태로부터 개극상태로 이행할 때의 여분의 에너지를 흡수·완화하여, 링크기구를 보호하는 것이다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명은 전력의 송배전 및 수전 설비 등에 이용되는 차단기, 단로기, 접지개폐기 등의 개폐기의 전자조작기구에 넓게 이용할 수 있다.

1 전자조작기구, 1a 가동축,
3 제1 연결링크, 4 구동레버,
4a 작용점, 4b 연결점,
5 제2 연결링크, 6 스프링 누름 플레이트,
7 구동로드, 8 접압스프링,
9, 10, 11, 12, 13 핀, 13a 결합점,
14 고정 플레이트, 15 메커니즘 베이스,
16 스프링 누름부재, 15a 구멍부,
17 스프링, 18 댐퍼 플레이트,
19 댐퍼, 20 개폐기 수납부,
21 단로기 조작기구 수납부, 22 모선,
23 진공밸브, 24 케이블 헤드,
25 밀폐용기, 26 스프링 받이부,
100 가스절연 개폐장치 본체.

Claims

개폐기의 주회로접점을 개폐구동하는 전자조작기구,
상기 전자조작기구의 조작력을 상기 주회로접점의 조작중심축상에 배치된 구동로드를 통해서 상기 주회로접점에 전달하는 링크기구,
상기 구동로드에 배치되며 상기 주회로접점에 필요한 접압(接壓)을 가하는 접압스프링을 지지하는 스프링 누름 플레이트를 구비하며,
상기 링크기구의 링크비의 변경에 따라서, 상기 스프링 누름 플레이트의 중심과, 상기 스프링 누름 플레이트와 이 스프링 누름 플레이트에 연결된 연결링크와의 연결점과의 거리를 조정 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 전자조작방식 개폐장치.
청구항 1에 있어서,
상기 링크기구의 링크비의 변경에 따라서, 상기 스프링 누름 플레이트에서의 상기 조작중심축에 대하여 직각방향의 길이를 조정하는 것을 특징으로 하는 전자조작방식 개폐장치.
청구항 1에 있어서,
상기 링크기구의 링크비의 변경에 따라서, 상기 스프링 누름 플레이트를 길이가 다른 것으로 교환하는 것을 특징으로 하는 전자조작방식 개폐장치.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 링크기구는 상기 전자조작기구의 스트로크를 전달하는 연동링크와, 상기 연동링크에 회동 가능하게 연결된 제1 연결링크와, 상기 스프링 누름 플레이트와 회동 가능하게 연결된 제2 연결링크와, 일단이 고정 플레이트의 지지점에 회동 가능하게 결합되고, 타단은 상기 제2 연결링크에 회동 가능하게 결합되며, 중간의 연결점에서 상기 제1 연결링크에 회동가능하게 결합된 구동레버로 구성된 것을 특징으로 하는 전자조작방식 개폐장치.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 링크기구는 상기 주회로접점의 조작중심축에 대해 대칭으로 복수 개 배치되고, 상기 링크기구를 통하여 전달되는 각각의 전자조작기구의 조작력을 상기 스프링 누름 플레이트에 합성하여 가하도록 한 것을 특징으로 하는 전자조작방식 개폐장치.
청구항 4에 있어서,
상기 연동링크의 역선(力線)방향이 상기 전자조작기구의 가동축과 동축상에 있는 것을 특징으로 하는 전자조작방식 개폐장치.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개폐기가 폐극(閉極)상태로부터 개극(開極)상태로 이행할 때, 상기 구동로드에 발생하는 조작력을 상기 조작중심축상에서 흡수·완화하는 완충장치를 마련한 것을 특징으로 하는 전자조작방식 개폐장치.
청구항 4에 있어서,
상기 링크기구의 링크비는 상기 고정 플레이트의 지지점과 상기 제2 연결링크와 상기 구동레버와의 결합점과의 길이와, 상기 고정 플레이트의 지지점과 상기 제1 연결링크와 상기 구동레버의 연결점과의 길이와의 비인 것을 특징으로 하는 전자조작방식 개폐장치.