WO2010125631A1 - 操作装置 - Google Patents

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森　剛
藤田　大輔
真人 川東
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三菱電機株式会社
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    • H01H33/40—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor

Definitions

  • the present invention relates to a switch operating device.
  • the conventional switch is provided with a window through which the switch body can be seen in case of a discrepancy between the open / close state of the switch body and the display state of the switch display equipped in the operation device.
  • Patent Document 1 in an electric spring operating device, a structure is provided in which a torque limiter that causes a slip when a load torque exceeds a certain value is installed between a motor that stores a spring and a gear, and the power is generated by an excessive load torque. Care is taken so that the transmission mechanism itself is not damaged.
  • a load exceeding the design is assumed, such as an increase in frictional resistance of a sliding part in the mechanism, loosening of a component fastening bolt, etc.
  • the switch on the main circuit side is not operating, and the opening / closing state of the operating device does not match the switching state of the switch body.
  • the circuit is disconnected from the system during maintenance / inspection work, and then the inspection unit is grounded with another switch. At this time, if the state of the switch is not correctly confirmed, there is a possibility that it may be erroneously inserted into the high voltage section.
  • the present invention has been made in view of the above, and prevents an unexpected load from being generated between the switch body and the operation device, prevents the power transmission mechanism from being damaged, and prevents the operation device from being damaged. It is an object of the present invention to provide an operating device that can match an open / close state with an open / close state of a switch body.
  • an operation device includes a motor, a motor control circuit that controls the motor, an operation circuit that controls the motor control circuit, and a constant by the motor.
  • a torque limiter that does not output a torque that is greater than or equal to a value
  • an operation device that performs an opening / closing operation by transmitting torque from the motor to a switch via a power transmission mechanism, wherein the operation circuit includes:
  • the motor control circuit has a circuit configuration including a first series circuit in which a motor armature and a motor field element of the motor are connected in series and a motor current flows.
  • the motor control circuit includes a closed loop circuit in which the motor armature and the first resistor are connected in series, and the motor field. Wherein the child and the second resistor is controlled to the circuit configuration and a second series circuit formed by connecting in series.
  • the inertial motion energy of the motor is converted into thermal energy through the first and second resistors, thereby generating the inertial motion of the motor after the motor current is disconnected.
  • Torque can be reduced, and the load applied to the power transmission mechanism is reduced. Therefore, it is possible to prevent the torque more than that assumed in the design from occurring even after the closing or opening operation is completed.
  • an unexpected load is prevented from being generated between the switch body and the operating device, and the power transmission mechanism is prevented from being damaged.
  • the open / close state can be matched.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an opening / closing device including an operation device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a circuit diagram of the operation circuit.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of the motor control circuit.
  • FIG. 4 is a circuit configuration diagram in the initial state (open / closed state) of the (a) operation circuit and (b) motor control circuit.
  • FIG. 5 is a circuit configuration diagram when (a) the operation circuit and (b) the motor control circuit are turned on (CX coil voltage application).
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the (a) operation circuit and (b) motor control circuit upon completion of the closing signal (CX coil voltage release).
  • FIG. 7 is a circuit configuration diagram at the time of completion of the closing signal (AX / BX coil voltage release) of the (a) operation circuit and (b) motor control circuit.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of an opening / closing device including the operating device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the time variation of the generated torque, the motor armature winding current, and the motor current in the operating device of the present embodiment.
  • FIG. FIG. 1 is a configuration diagram of an opening / closing device including an operation device 2 according to the present embodiment.
  • the switchgear shown in FIG. 1 operates the switch 1, the operating device 2 for operating the switch 1, and the torque generated in the operating device 2 interposed between the switch 1 and the operating device 2.
  • a power transmission mechanism 3 that transmits the force to the switch 1 as a force.
  • the switch 1 is, for example, a disconnector or a ground switch in a gas insulated switchgear.
  • the switch 1 includes an open / close section 5 in which a conductor for performing an open / close operation is arranged inside a tank 4 filled with gas.
  • the observation window 6 provided in the tank 4 is a window for visually confirming the open / closed state.
  • the operating device 2 is provided with a motor 7 that is a source of operating force.
  • the motor 7 is controlled by a motor control circuit 8, and the motor control circuit 8 is further controlled by an operation circuit 9.
  • a power transmission shaft which is a rotation shaft of the motor 7 is connected to the speed reduction mechanism 11, and the rotation of the motor 7 is transmitted through the speed reduction mechanism 11 as a rotation of the output shaft 13 of the speed reduction mechanism 11 after being decelerated. Further, the output shaft 13 is connected to the power transmission mechanism 3, and operates the opening / closing portion 5 that is the main body of the switch 1 through the shaft hermetically housed in the tank 4.
  • the power transmission mechanism 3 includes, for example, a shaft.
  • a torque limiter 10 that stops transmitting torque when a torque exceeding a certain level is generated between the motor 7 and the speed reduction mechanism 11 is provided.
  • the operating device 2 is provided with an open / close state display mechanism 12 that can display an open / close state by moving the display board with a bar linked to the output shaft 13, for example.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the operation circuit 9.
  • the limit switch H is opened when the opening / closing part 5 is in the closing position, and is closed when it is in the opening position, and this is mechanically controlled by the position of the gear and the like.
  • the limit switch L is closed when the opening / closing part 5 is in the closing position, and is open when it is in the opening position. Since the limit switch H is closed and the limit switch L is open as shown in FIG. 2, FIG. 2 shows a circuit diagram when the opening / closing part 5 is in a cut state (open circuit state).
  • Relay CX22 indicates a coil portion of the relay used for the on operation (close operation).
  • the relay CX22 includes contacts CX23 and CX25, and a limit switch H is connected between the relay CX22 and the contact CX23. Further, an input signal section voltage as an input operation signal (closing command signal) can be applied between the limit switch H and the contact CX23.
  • an input operation signal is input with the limit switch H closed as in the illustrated example, the coil built in the relay CX22 is excited, and the contact CX23 is closed by the force generated by this coil.
  • the closing and opening control of the contacts CX23 and CX25 can be performed. Further, an operation voltage is always applied to both ends of the contact CX23, the limit switch H, and the relay CX22 connected in series.
  • Relay TX20 indicates a coil portion of a relay used for a cutting operation (opening operation).
  • the relay TX20 includes contacts TX21 and TX24, and a limit switch L is connected between the relay TX20 and the contact TX21. Further, an input signal section voltage as a cutting operation signal (opening command signal) can be applied between the limit switch L and the contact TX21. By closing or releasing the excitation of the coil of the relay TX20, the close and open control of the contacts TX21 and TX24 can be performed. Further, an operation voltage is always applied to both ends of the contact TX21, the limit switch L, and the relay TX20 connected in series.
  • the timer relay T has a contact Ta and a contact Tb.
  • the contact Ta is opened when the coil built in the relay T is excited, and closed when the excitation is released.
  • both the contact TX24 and the contact CX25 connected in series to the timer relay T are closed, so that the timer relay T is in an excited state and the contact Ta is opened by the always applied operating voltage. It is.
  • the contact Tb is a timer contact and is normally closed, but opens when a predetermined time has elapsed when the contact Ta is closed.
  • the operation circuit 9 further includes relays AX and BX.
  • the relay AX or BX, the contact point Tb, and the contact point Ta are connected in series, and an operation voltage is applied to both ends thereof.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of the motor control circuit 8.
  • a resistance circuit 50 including a braking resistor R1 (first resistor), a contact BX32, and a contact BX33, and a braking resistor R2 (second resistor), a contact AX30, and a contact AX31.
  • a bridge circuit is formed by arranging the contacts CX26, CX27, TX28, and TX29 on the four sides with the motor armature M in the center, and this bridge circuit is a motor field.
  • the child MF is connected in series, and an operating voltage is applied to both ends thereof.
  • the contacts CX26 and CX27 are contacts of the relay CX22, respectively.
  • the contacts TX28 and TX29 are contacts of the relay TX20.
  • a motor current flows through the motor armature M and the motor field element MF by the operation voltage.
  • current flows in the motor armature M in the opposite direction to the case where only the contacts CX26 and CX27 are closed.
  • the direction of the current flowing through the motor armature M is controlled forward and reverse to reverse the rotation direction of the motor, and the opening / closing section 5 is opened or closed.
  • the resistance circuit 51 is connected in parallel with the bridge circuit, and the resistance circuit 50 is connected in parallel with the motor armature M in the bridge circuit.
  • the contact AX30, the resistor R2, and the contact AX31 are connected in series in this order.
  • the contact BX32, the resistor R1, and the contact BX33 are connected in series in this order.
  • the contacts AX30 and AX31 are the contacts of the relay AX in FIG. 2, and both the contacts are closed when the coil built in the relay AX is excited.
  • the contacts BX32 and BX33 are the contacts of the relay BX of FIG. 2, and both the contacts are closed when the coil built in the relay BX is excited.
  • the motor 7 and the motor control circuit 8 are illustrated separately. However, as illustrated in FIG. 3, the motor control circuit 8 actually includes the motor armature M and the motor field element of the motor 7. It is configured to include MF.
  • FIG. 4 is a circuit configuration diagram in the initial state (open / closed state) of the (a) operation circuit and (b) motor control circuit.
  • FIG. 5 is a circuit configuration diagram when (a) the operation circuit and (b) the motor control circuit are turned on (CX coil voltage application).
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the (a) operation circuit and (b) motor control circuit upon completion of the closing signal (CX coil voltage release).
  • FIG. 7 is a circuit configuration diagram when the closing signal of the (a) operation circuit and (b) motor control circuit is completed (AX / BX coil voltage release).
  • the switch 1 is in an open state, and at this time, the operation circuit 9 and the motor control circuit 8 are in the initial state (open / closed state) of FIGS. 4 (a) and 4 (b), respectively.
  • FIGS. 4 (a) and 4 (b) respectively.
  • the motor armature M and the motor field element MF are connected in series via the contacts CX26 and CX27, and an operating voltage is applied to both ends of the series circuit (first series circuit). Motor current flows. Thereby, the motor 7 starts to rotate, and the closing operation of the opening / closing part 5 is started by the torque.
  • the arrow of FIG.5 (b) has shown the direction through which an electric current flows.
  • the limit switch H is opened, the excitation of the relay CX22 is released, and the contacts CX23, CX25, CX26, CX27 are opened, so that the motor armature M and the motor field element are opened.
  • the motor current flowing through the MF is disconnected (FIG. 6).
  • the timer relay T can be de-energized, so that the contact Ta is closed (FIG. 6A), and the relay BX is excited and the contacts BX32 and BX33 connected to the motor control circuit 8 are closed.
  • a closed loop circuit in which the motor armature M and the resistor R1 are connected in series to the motor control circuit 8 is configured.
  • This closed loop circuit is separated and independent from other circuit portions. Although no motor current is supplied to the motor armature M, a current is induced in the closed loop circuit by its own inertia rotation (arrow in FIG. 6B), and this current is converted into thermal energy by the resistor R1. The That is, although the motor armature M tries to continue to rotate due to inertia, the torque generated by the motor 7 is reduced because the energy of inertial motion is converted into thermal energy by the resistor R1.
  • the current flowing through the field winding of the motor field element MF is also reduced by the resistor R2 (FIG. 6B). That is, when the contact Ta is closed (FIG. 6A), the relay AX is also excited and the contacts AX30 and AX31 connected to the motor control circuit 8 are closed. As a result, the resistor R2 and the motor field element MF are connected in series to the motor control circuit 8, an operating voltage is applied to both ends thereof, and a series circuit (second series) separated from the closed loop circuit is provided. Circuit).
  • the contact Tb is opened (FIG. 7A).
  • the excitation of the relays AX and BX can be released, so that the contacts AX30 and AX31 and the contacts BX32 and BX33 connected to the motor control circuit 8 are opened, and the resistors R1 and R2 are disconnected.
  • the timer setting time is set so that the circuit is disconnected when the torque by the motor 7 is reduced and no excessive torque is generated.
  • the operating device 2 is equipped with the torque limiter 10 on which the power transmission shaft of the motor 7 slips when a certain torque value is exceeded. Furthermore, since the power transmission mechanism 3 is damaged due to the collision of parts at the end of the opening / closing operation, the operation circuit 9 switches the motor control circuit 8 after the opening / closing operation is completed so that a braking current flows through the switching resistors R1 and R2. To control.
  • the energy of the inertial movement of the motor 7 is transmitted via the braking circuit including the resistors R 1 and R 2 configured in the motor control circuit 8 after the closing or opening operation is completed.
  • the torque generated by the inertial movement of the motor 7 after the motor current is cut can be reduced, the torque generated in the output shaft 13 transmitted from the motor 7 is reduced, and the power transmission mechanism 3 The load applied to the switch 1 main body is suppressed.
  • the present embodiment it is possible to prevent an unexpected load from being generated between the main body of the switch 1 and the operating device 2 and to prevent the power transmission mechanism 3 from being damaged.
  • the state and the open / close state of the main body of the switch 1 can be matched.
  • the open / close state display mechanism 12 is disposed closer to the switch 1 main body side than the torque limiter 10. That is, the torque limiter 10 is provided between the motor 7 and the speed reduction mechanism 11 and is attached to the power transmission shaft of the motor 7.
  • the open / close state display mechanism 12 is provided on the main body side of the switch 1 and displays the open / close state of the switch 1 in conjunction with the output shaft 13.
  • the open / close state display mechanism 12 displays the state of the main body of the switch 1 because it is interlocked with the output shaft 13 even when the torque limiter 10 is actuated due to generation of torque more than assumed in the design. be able to.
  • the open / close state display mechanism 12 is provided between the motor 7 and the torque limiter 10, the open / close state of the switch 1 is displayed in conjunction with the power transmission shaft of the motor 7. When the rotation of the motor 7 is not transmitted to the output shaft 13, the state of the switch 1 main body cannot be correctly displayed.
  • FIG. FIG. 8 is a configuration diagram of an opening / closing device including the operation device 52 according to the present embodiment.
  • the operating device 52 is an electric spring operating device including a spring 15 that is stored by rotation of the motor 7.
  • the other configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. Therefore, in FIG. 8, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the spring 15 is stored via the speed reduction mechanism 11 by the rotation of the motor 7.
  • the stored spring 15 reaches a certain point, the stored energy is completed and released, and the output shaft 13 is rotated.
  • the operation circuit 9 of the present embodiment is the same as that shown in FIG.
  • the motor control circuit 8 is the same as that shown in FIG.
  • the operation of the present embodiment will be described in the case of a closing operation, for example. First, the operation circuit 9 and the motor control circuit 8 rotate the motor 7 in accordance with FIGS. 3 and 4, but the closing operation of the opening / closing part 5 is not performed while the spring 15 is accumulating.
  • the limit switch H is opened, and the operation circuit 9 and the motor control circuit 8 follow FIG. 5 and FIG. Therefore, the motor current is cut when the accumulation of the spring 15 is completed.
  • the spring 15 is released, and the closing operation of the opening / closing part 5 is performed by the torque by the spring 15 and the torque by the inertial rotation of the motor 7.
  • the braking circuit including the resistors R1 and R2 is configured as shown in FIG. 6 as in the first embodiment, so that the current generated due to the inertial motion of the motor 7 is suppressed. Therefore, as in the first embodiment, the torque generated on the output shaft 13 of the controller device 2 is reduced, and the force applied to each part of the power transmission mechanism 3 and the switch 1 main body is suppressed.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the time variation of the generated torque, the motor armature winding current, and the motor current in the operating device 52 of the present embodiment.
  • the generated torque is a result of measurement by restraining the output shaft portion 13 of the operating device 52.
  • the motor current shows a rise near the left end of the time axis, which is an inrush current associated with the start of the motor 7.
  • the motor current decreases for a moment due to the effect of the resistor R1, but then the current flows through the closed-loop circuit, so the motor current rises and is almost constant from time T2. After that, it decreases to almost zero before the timer set time T3.
  • the generated torque increases at time T1. This is because the torque of the inertial rotation of the motor 7 is superimposed on the stored torque of the spring 15. Although it reaches a peak at time T2, it rapidly decreases as heat energy is consumed in the closed loop circuit. The generated torque thereafter becomes a substantially constant value, which depends on the torque of the spring 15. Further, the winding current of the motor armature also changes corresponding to the change in the generated torque.
  • the torque is designed to be generated simultaneously with the completion of the accumulation of the spring 15 by the motor 7, and the torque due to the inertial rotation of the motor 7 and the torque by the spring 15 are temporarily superimposed.
  • the generated torque is suppressed by electrically braking 7.
  • the motor current is cut off after the accumulation of the spring 15 by the motor 7 is completed, the subsequent torque by the motor 7 is due to the inertial rotation.
  • the applied load is reduced.
  • the braking control current is generated in the motor control circuit 8 at the same time as the accumulation of the spring 15 is completed, the torque due to the inertial rotation of the motor 7 can be reduced, and the inertial rotation of the motor 7 can be reduced to the torque due to the spring 15. It is possible to prevent the generation of more torque than expected in the design by superimposing the torque by.
  • the remaining effects of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the present invention is useful as an operating device for a switch in a gas insulated switchgear.

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Abstract

　開閉器１本体と操作装置２間で想定外の負荷が発生することを防止し、動力伝達機構３が破損することを防止して、操作装置２の開閉状態と開閉器１本体の開閉状態とを一致させる。操作装置２内部においてモータ７と減速機構１１との間にトルクリミッタ１０を装備する。さらに、開閉動作完了後に、モータ制御回路８の回路構成を切り替え、抵抗Ｒ１，Ｒ２に制動電流が流れる回路構成として、モータ７の発生するトルクを低減することで、動力伝達機構３への印加荷重を小さくする。

Description

操作装置
　本発明は、開閉器の操作装置に関するものである。
　従来の開閉器においては、開閉器本体の開閉状態と操作装置に装備されている開閉表示器の表示状態とに不一致が発生した場合に備え、開閉器本体を視認できる窓を設けている。
　また、特許文献１では、電動ばね操作装置において、ばねを蓄勢するモータと歯車との間に負荷トルクが一定値以上になるとすべりを起すトルクリミッタを装着した構造とし、過大な負荷トルクにより動力伝達機構自体が破損しないように配慮されている。
実開昭５５－１３８７１６号公報
　従来の開閉器の動力伝達機構においては、設計で想定されている以上の負荷、例えば機構内摺動部の摩擦抵抗の増大、部品締結ボルトのゆるみなど、が発生した場合、動力伝達機構内の部品が破損し、操作装置側では開閉動作が完了しているにもかかわらず、主回路側の開閉器は動作しておらず、操作装置の開閉状態と開閉器本体の開閉状態とが一致しないことが起こり得る。例えば変電所においては、保守・点検作業において回路を系統から切り離した上で、点検部の接地を別の開閉器を投入して行う。この際、開閉器の状態を正しく確認できていないと、高電圧部への誤投入などにつながる可能性がある。
　また、特許文献１に記載されたトルクリミッタを装着した操作装置においては、想定値以上の過大なトルクが伝達しないように制御し過大な負荷の発生を防止することを目的としているが、開閉動作完了直前にトルクリミッタが動作した場合、トルクリミッタ動作直後における動力伝達機構側の回転軸の慣性により機構が動作を継続する結果、機構内の部品同士が衝突することにより、部品の破損に至る可能性がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、開閉器本体と操作装置間で想定外の負荷が発生することを防止し、動力伝達機構が破損することを防止して、操作装置の開閉状態と開閉器本体の開閉状態とを一致させることができる操作装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る操作装置は、モータと、このモータを制御するモータ制御回路と、このモータ制御回路を制御する操作回路と、前記モータによる一定値以上のトルクは出力しないトルクリミッタと、を備え、動力伝達機構を介して前記モータによるトルクを開閉器に伝達して開閉操作を行う操作装置であって、前記操作回路は、前記開閉器の投入または開放動作中には、前記モータ制御回路を、前記モータのモータ電機子とモータ界磁子とが直列に接続されてなるとともにモータ電流が通流する第１の直列回路を含む回路構成に制御し、投入または開放動作完了後一定時間には、前記モータ制御回路を、前記モータ電機子と第１の抵抗とが直列に接続されてなる閉ループ回路と、前記モータ界磁子と第２の抵抗とが直列に接続されてなる第２の直列回路とを含む回路構成に制御することを特徴とする。
　この発明によれば、投入または開放動作完了後に、モータの慣性運動のエネルギーを第１および第２の抵抗を介して熱エネルギーに変換することで、モータ電流切断後のモータの慣性運動により発生するトルクを低減することができ、動力伝達機構に加わる負荷が低減される。したがって、投入または開放動作完了後においても設計で想定されている以上のトルクが発生することを防止することができる。
　したがって、この発明によれば、開閉器本体と操作装置間で想定外の負荷が発生することを防止し、動力伝達機構が破損することを防止して、操作装置の開閉状態と開閉器本体の開閉状態とを一致させることができる、という効果を奏する。
図１は、実施の形態１に係る操作装置を含む開閉装置の構成図である。 図２は、操作回路の回路図である。 図３は、モータ制御回路の回路図である。 図４は、（ａ）操作回路および（ｂ）モータ制御回路の初期状態（開閉切状態）における回路構成図である。 図５は、（ａ）操作回路および（ｂ）モータ制御回路の閉路信号入（ＣＸコイル電圧印加）時における回路構成図である。 図６は、（ａ）操作回路および（ｂ）モータ制御回路の閉路信号完了（ＣＸコイル電圧解除）時における回路構成図である。 図７は、（ａ）操作回路および（ｂ）モータ制御回路の閉路信号完了（ＡＸ／ＢＸコイル電圧解除）時における回路構成図である。 図８は、実施の形態２に係る操作装置を含む開閉装置の構成図である。 図９は、本実施の形態の操作装置における発生トルク、モータ電機子の巻線電流、およびモータ電流の時間変化の一例を示した図である。
　１　開閉器
　２　操作装置
　３　動力伝達機構
　４　タンク
　５　開閉部
　６　のぞき窓
　８　モータ制御回路
　９　操作回路
　１０　トルクリミッタ
　１１　減速機構
　１２　開閉状態表示機構
　１３　出力軸
　１５　ばね
　以下に、本発明に係る操作装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本実施の形態に係る操作装置２を含む開閉装置の構成図である。図１に示す開閉装置は、開閉器１と、この開閉器１を操作するための操作装置２と、開閉器１と操作装置２との間に介在し操作装置２にて発生したトルクを操作力として開閉器１に伝達する動力伝達機構３と、を備えている。開閉器１は、例えばガス絶縁開閉装置における断路器または接地開閉器である。
　開閉器１は、ガスを封入したタンク４内部に開閉動作を行う導体が配置された開閉部５を備えている。タンク４に設けられたのぞき窓６は、開閉状態を目視で確認するための窓である。
　操作装置２では、操作力の発生源であるモータ７が設けられている。モータ７は、モータ制御回路８により制御され、さらにモータ制御回路８は、操作回路９により制御される。
　モータ７の回転軸である動力伝達軸は減速機構１１に接続され、モータ７の回転は減速機構１１を介して減速された後、減速機構１１の出力軸１３の回転として伝達される。また、出力軸１３は動力伝達機構３に連結されており、タンク４内に密閉収納された軸を介して開閉器１本体である開閉部５を動作させる。動力伝達機構３は例えばシャフトなどを含んで構成される。本実施の形態においては、モータ７と減速機構１１との間に一定以上のトルクが発生するとトルクを伝達しなくなるトルクリミッタ１０が装備されている。
　また、操作装置２には、例えば出力軸１３に連動した棒により表示板を動かすことで開閉状態を表示することができる開閉状態表示機構１２が設けられている。
　次に、操作回路９の回路構成について説明する。図２は、操作回路９の回路図である。まず、リミットスイッチＨは、開閉部５が投入位置にあるときに開、開放位置にあるときに閉となり、これは歯車の位置等により機械的に制御される。これに対して、リミットスイッチＬは、開閉部５が投入位置にあるときに閉、開放位置にあるときに開となる。図２に示すように、リミットスイッチＨは閉、リミットスイッチＬは開であるので、図２は、開閉部５が切状態（開路状態）にあるときの回路図を示している。
　リレーＣＸ２２は、入動作（閉動作）に使用されるリレーのコイル部を示している。リレーＣＸ２２は、接点ＣＸ２３、ＣＸ２５を備えており、リレーＣＸ２２と接点ＣＸ２３との間にはリミットスイッチＨが接続されている。また、リミットスイッチＨと接点ＣＸ２３との間には入動作信号（閉路指令信号）としての入力信号部電圧が印加可能である。図示例のようにリミットスイッチＨが閉じた状態で入動作信号が入力されると、リレーＣＸ２２に内蔵されているコイルが励磁され、このコイルが発生する力により接点ＣＸ２３が閉じる。リレーＣＸ２２のコイルを励磁しまたは励磁を解くことで、接点ＣＸ２３，ＣＸ２５の閉開制御を行うことができる。また、直列に接続された接点ＣＸ２３、リミットスイッチＨ、およびリレーＣＸ２２の両端には常に操作電圧が印加されている。
　リレーＴＸ２０は、切動作（開動作）に使用されるリレーのコイル部を示している。リレーＴＸ２０は、接点ＴＸ２１、ＴＸ２４を備えており、リレーＴＸ２０と接点ＴＸ２１との間にはリミットスイッチＬが接続されている。また、リミットスイッチＬと接点ＴＸ２１との間には切動作信号（開路指令信号）としての入力信号部電圧が印加可能である。リレーＴＸ２０のコイルを励磁しまたは励磁を解くことで、接点ＴＸ２１，ＴＸ２４の閉開制御を行うことができる。また、直列に接続された接点ＴＸ２１、リミットスイッチＬ、およびリレーＴＸ２０の両端には常に操作電圧が印加されている。
　タイマーリレーＴは、接点Ｔａおよび接点Ｔｂを有する。接点Ｔａは、リレーＴに内蔵されているコイルが励磁されると開、励磁が解かれると閉となる。図示例では、タイマーリレーＴに直列に接続されている接点ＴＸ２４、接点ＣＸ２５が共に閉じているので、常に印加されている操作電圧により、タイマーリレーＴは励磁された状態にあり、接点Ｔａは開である。接点Ｔｂはタイマー接点であり、通常閉じた状態にあるが、接点Ｔａが閉じると所定時間経過後に開く。
　操作回路９にはさらにリレーＡＸ，ＢＸが含まれている。リレーＡＸまたはＢＸと、接点Ｔｂと、接点Ｔａとが直列に接続され、これらの両端には操作電圧が印加されている。
　次に、モータ制御回路８の回路構成について説明する。図３は、モータ制御回路８の回路図である。
　図３において、まず、制動用の抵抗Ｒ１（第１の抵抗）、接点ＢＸ３２、および接点ＢＸ３３からなる抵抗回路５０と、制動用の抵抗Ｒ２（第２の抵抗）、接点ＡＸ３０、および接点ＡＸ３１からなる抵抗回路５１を除いた部分について説明すると、モータ電機子Ｍを中央にして、四辺にそれぞれ接点ＣＸ２６，ＣＸ２７，ＴＸ２８，ＴＸ２９を配置してなるブリッジ回路が構成され、このブリッジ回路はモータ界磁子ＭＦに直列接続され、これらの両端には操作電圧が印加されている。
　ここで、接点ＣＸ２６，ＣＸ２７は、それぞれリレーＣＸ２２の接点である。また、接点ＴＸ２８，ＴＸ２９は、それぞれリレーＴＸ２０の接点である。図３において、接点ＣＸ２６，ＣＸ２７のみを閉じると、操作電圧によりモータ電機子Ｍおよびモータ界磁子ＭＦにモータ電流が流れる。一方、接点ＴＸ２８，ＴＸ２９のみを閉じると、モータ電機子Ｍは接点ＣＸ２６，ＣＸ２７のみを閉じた場合と逆方向に電流が流れる。モータ電機子Ｍに流れる電流の方向を正逆制御してモータの回転方向を反転し、開閉部５の開操作または閉操作を行う。
　図３では、抵抗回路５１が上記ブリッジ回路と並列に接続されているともに、ブリッジ回路内では抵抗回路５０がモータ電機子Ｍと並列に接続されている。また、抵抗回路５１では、接点ＡＸ３０、抵抗Ｒ２、および接点ＡＸ３１がこの順で直列に接続されている。また、抵抗回路５０では、接点ＢＸ３２、抵抗Ｒ１、および接点ＢＸ３３がこの順で直列に接続されている。ここで、接点ＡＸ３０，ＡＸ３１はそれぞれ図２のリレーＡＸの接点であり、リレーＡＸに内蔵されているコイルが励磁されると両接点は閉じる。また、接点ＢＸ３２，ＢＸ３３はそれぞれ図２のリレーＢＸの接点であり、リレーＢＸに内蔵されているコイルが励磁されると両接点は閉じる。
　なお、図１では、モータ７とモータ制御回路８を分離して記載しているが、図３に示すように、モータ制御回路８は実際にはモータ７のモータ電機子Ｍ，モータ界磁子ＭＦを含んで構成される。
　次に、本実施の形態の動作について図４～図７を参照して説明する。なお、以下では閉路操作の場合を例として説明する。図４は、（ａ）操作回路および（ｂ）モータ制御回路の初期状態（開閉切状態）における回路構成図である。図５は、（ａ）操作回路および（ｂ）モータ制御回路の閉路信号入（ＣＸコイル電圧印加）時における回路構成図である。図６は、（ａ）操作回路および（ｂ）モータ制御回路の閉路信号完了（ＣＸコイル電圧解除）時における回路構成図である。また、図７は、（ａ）操作回路および（ｂ）モータ制御回路の閉路信号完了（ＡＸ／ＢＸコイル電圧解除）時における回路構成図である。
　まず、開閉器１は開放状態にあり、このとき操作回路９およびモータ制御回路８はそれぞれ図４（ａ）、図４（ｂ）の初期状態（開閉切状態）にある。次に、入動作信号としての入力信号部電圧が印加されると（図４（ａ））、リレーＣＸ２２に内蔵されているコイルが励磁され、このコイルの発生する力により接点ＣＸ２３が閉じる（図５（ａ））。このときモータ制御回路８においては、モータ電機子Ｍに直列に接続された接点ＣＸ２６，ＣＸ２７が閉じることによりモータ電流が流れる（図５（ｂ））。すなわち、閉路信号入力に基づき、モータ電機子Ｍとモータ界磁子ＭＦとが接点ＣＸ２６，ＣＸ２７を介して直列接続され、この直列回路（第１の直列回路）の両端には操作電圧が印加されモータ電流が流れる。これにより、モータ７が回転を始め、そのトルクにより開閉部５の閉路動作が開始される。なお、図５（ｂ）の矢印は電流の流れる方向を示している。
　次に、開閉部５が投入位置に到達すると、リミットスイッチＨが開くことにより、リレーＣＸ２２の励磁が解け、接点ＣＸ２３，ＣＸ２５，ＣＸ２６，ＣＸ２７が開くことにより、モータ電機子Ｍおよびモータ界磁子ＭＦに流れるモータ電流を切断する（図６）。同時にタイマーリレーＴの励磁が解けるので、接点Ｔａが閉じ（図６（ａ））、リレーＢＸが励磁されてモータ制御回路８に接続された接点ＢＸ３２，ＢＸ３３が閉じる。これにより、モータ制御回路８に、モータ電機子Ｍおよび抵抗Ｒ１が直列に接続されてなる閉ループ回路が構成される。この閉ループ回路は他の回路部分と切り離され独立している。そして、モータ電機子Ｍにはモータ電流は供給されないものの、自身の慣性回転によりこの閉ループ回路に電流が誘起され（図６（ｂ）の矢印）、さらにこの電流は抵抗Ｒ１により熱エネルギーに変換される。つまり、モータ電機子Ｍは慣性により回転を続けようとするが、抵抗Ｒ１により慣性運動のエネルギーが熱エネルギーに変換されるので、モータ７で発生するトルクが低減されることとなる。
　また、このときモータ界磁子ＭＦの界磁巻線を流れる電流も抵抗Ｒ２にて低減している（図６（ｂ））。すなわち、接点Ｔａが閉じることにより（図６（ａ））、リレーＡＸも励磁されてモータ制御回路８に接続された接点ＡＸ３０，ＡＸ３１が閉じる。これにより、モータ制御回路８に抵抗Ｒ２とモータ界磁子ＭＦとが直列に接続され、これらの両端に操作電圧が印加されるとともに、上記閉ループ回路とは分離された直列回路（第２の直列回路）が構成される。
　つづいて、タイマーリレーＴのコイル励磁後、予めタイマー設定された一定時間を経過すると、接点Ｔｂが開く（図７（ａ））。これにより、リレーＡＸ、ＢＸの励磁が解けるので、モータ制御回路８に接続された接点ＡＸ３０，ＡＸ３１、接点ＢＸ３２，ＢＸ３３が開き、抵抗Ｒ１、Ｒ２を切り離す。タイマー設定時間は、モータ７によるトルクが低減され、過大なトルクが発生しなくなった時点で回路の切断が行われるように設定する。
　なお、開路操作の場合も同様にして説明することができる。この場合、図２において、リミットスイッチＬを閉、リミットスイッチＨを開とした初期状態から始め、切動作信号としての入力信号部電圧を印加し、リレーＴＸ２０を励磁して、接点ＴＸ２１を閉じる。以下は、閉路操作の場合と同様にして説明することができるが、モータ電機子Ｍに流れる電流の向きは閉路操作の場合と反対になる。
　このように、本実施の形態では、一定のトルク値を超えた場合にモータ７の動力伝達軸がすべるトルクリミッタ１０を操作装置２に装備する。さらに、部品の衝突による動力伝達機構３の破損は開閉動作終盤に発生するため、操作回路９は、開閉動作完了後に、モータ制御回路８を切り替え抵抗Ｒ１，Ｒ２に制動電流が流れるような回路構成に制御する。
　本実施の形態によれば、トルクリミッタ１０の装備に加え、投入または開放動作完了後に、モータ７の慣性運動のエネルギーをモータ制御回路８に構成された抵抗Ｒ１，Ｒ２を含む制動回路を介して熱エネルギーに変換することで、モータ電流切断後のモータ７の慣性運動により発生するトルクを低減することができ、モータ７から伝達された出力軸１３に発生するトルクが小さくなり、動力伝達機構３、開閉器１本体に加わる負荷が抑制される。
　したがって、本実施の形態によれば、開閉器１本体と操作装置２間で想定外の負荷が発生することを防止し、動力伝達機構３が破損することを防止して、操作装置２の開閉状態と開閉器１本体の開閉状態とを一致させることができる。
　また、本実施の形態では、開閉状態表示機構１２をトルクリミッタ１０よりも開閉器１本体側に配置している。すなわち、トルクリミッタ１０はモータ７と減速機構１１との間に設けられ、モータ７の動力伝達軸に装着されている。一方、開閉状態表示機構１２は、開閉器１本体側に設けられ、出力軸１３に連動して開閉器１の開閉状態を表示する。これにより、開閉状態表示機構１２は、設計で想定されている以上のトルクが発生してトルクリミッタ１０が作動した場合でも、出力軸１３に連動しているので開閉器１本体の状態を表示することができる。仮に開閉状態表示機構１２をモータ７とトルクリミッタ１０との間に設けた場合には、モータ７の動力伝達軸に連動して開閉器１の開閉状態を表示することになり、トルクリミッタ１０が作動しモータ７の回転が出力軸１３に伝達されない場合には、開閉器１本体の状態を正しく表示することができない。
　また、開閉状態表示機構１２の信頼性を向上させることにより、のぞき窓６の設置を省くことができるというメリットもある。
実施の形態２．
　図８は、本実施の形態に係る操作装置５２を含む開閉装置の構成図である。図８に示すように、操作装置５２は、モータ７の回転により蓄勢されるばね１５を備えた電動ばね操作装置である。なお、本実施の形態のその他の構成は実施の形態１と同様であり、そのため図８では図１と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
　操作装置２では、モータ７の回転により減速機構１１を介してばね１５を蓄勢する。蓄勢されたばね１５は一定の地点に到達すると蓄勢を完了して放勢し、出力軸１３を回転させる。
　本実施の形態の操作回路９は図２と同じである。また、モータ制御回路８も図３と同じである。本実施の形態の動作を例えば閉路操作の場合に説明する。まず、操作回路９およびモータ制御回路８は図３、図４に従いモータ７を回転させるが、ばね１５の蓄勢中は、開閉部５の閉路動作は行われない。
　次に、ばね１５の蓄勢が完了すると同時に、リミットスイッチＨが開き、操作回路９およびモータ制御回路８は図５、図６に従う。したがって、ばね１５の蓄勢完了時に、モータ電流は切断される。同時に、ばね１５は放勢され、ばね１５によるトルクとモータ７の慣性回転によるトルクにより、開閉部５の閉路動作が行われる。蓄勢完了後は、実施の形態１と同様に、図６のように抵抗Ｒ１，Ｒ２を含む制動回路が構成されるので、モータ７の慣性運動に起因して発生する電流が抑制される。そのため、実施の形態１と同様に、操作装置２の出力軸１３に発生するトルクが小さくなり、動力伝達機構３、開閉器１本体の各部に加わる力が抑えられる。
　図９は、本実施の形態の操作装置５２における発生トルク、モータ電機子の巻線電流、およびモータ電流の時間変化の一例を示した図である。図９において、発生トルクは、操作装置５２の出力軸部１３を拘束し測定した結果である。モータ電流は時間軸の左端付近で立ち上りを示しているが、これはモータ７の起動に伴う突入電流である。時刻Ｔ１において、入動作信号が完了しリミットスイッチＨが切れると、抵抗Ｒ１の効果によりモータ電流は一瞬減少するが、その後、閉ループ回路に電流が流れるため、モータ電流は上昇し時刻Ｔ２からほぼ一定の値となったのち、タイマー設定時刻Ｔ３前で減少してほぼゼロとなる。また、発生トルクは、時刻Ｔ１にて増加する。これは、蓄勢されたばね１５のトルクにモータ７の慣性回転のトルクが重畳されためである。時刻Ｔ２でピークとなるが、その後、閉ループ回路で熱エネルギーを消費した分、急激に減少する。なお、発生トルクは、その後ほぼ一定値となるが、これはばね１５のトルクによる。また、モータ電機子の巻線電流も発生トルクの変化に対応して変化している。
　図９に示すように、トルクはモータ７によるばね１５の蓄勢完了と同時に発生するように設計されており、一時的にモータ７の慣性回転によるトルクとばね１５によるトルクが重畳するが、モータ７を電気的に制動することにより、発生トルクを抑制している。
　本実施の形態によれば、モータ７によるばね１５の蓄勢完了後、モータ電流を切断しているので、その後のモータ７によるトルクは慣性回転によるものであり、モータ７により動力伝達機構３に印加される荷重が低減される。また、ばね１５の蓄勢完了と同時にモータ制御回路８に制動電流が発生する回路構成としているので、モータ７の慣性回転によるトルクを低減することができ、ばね１５によるトルクにモータ７の慣性回転によるトルクが重畳することで、設計で想定されている以上のトルクが発生することを防止できる。なお、本実施の形態のその他の効果は実施の形態１と同様である。
　以上説明したように、この発明の操作装置２，５２においては、出力を抑制することにより機構の強度設計を適正化し、かつ操作装置２，５２と開閉器１本体の開閉状態を一致させる効果がある。
　本発明は、ガス絶縁開閉装置における開閉器の操作装置として有用である。

Claims (5)

  1. 　モータと、このモータを制御するモータ制御回路と、このモータ制御回路を制御する操作回路と、前記モータによる一定値以上のトルクは出力しないトルクリミッタと、を備え、動力伝達機構を介して前記モータによるトルクを開閉器に伝達して開閉操作を行う操作装置であって、
    　前記操作回路は、前記開閉器の投入または開放動作中には、前記モータ制御回路を、前記モータのモータ電機子とモータ界磁子とが直列に接続されてなるとともにモータ電流が通流する第１の直列回路を含む回路構成に制御し、
    　投入または開放動作完了後一定時間には、前記モータ制御回路を、前記モータ電機子と第１の抵抗とが直列に接続されてなる閉ループ回路と、前記モータ界磁子と第２の抵抗とが直列に接続されてなる第２の直列回路とを含む回路構成に制御する
    　ことを特徴とする操作装置。
  2. 　前記モータ制御回路は、
    　連動して開閉する一対の第１の接点、連動して開閉する一対の第２の接点、および前記モータ電機子を含み、一方の第１の接点と一方の第２の接点とが直列に接続され、他方の第１の接点と他方の第２の接点とが直列に接続され、前記モータ電機子の一端が前記一方の第１の接点と前記一方の第２の接点間に接続され、前記モータ電機子の他端が前記他方の第１の接点と前記他方の第２の接点間に接続されたブリッジ回路と、
    　前記ブリッジ回路において前記モータ電機子と並列に接続され、前記第１の抵抗と第３の接点とが直列に接続されてなる第１の抵抗回路と、
    　前記ブリッジ回路と並列に接続され、前記第２の抵抗と第４の接点とが直列に接続されてなる第２の抵抗回路と、
    　前記ブリッジ回路に直列に接続された前記モータ界磁子と、
    　を含み、
    　前記操作回路は、前記開閉器の投入または開放動作中には、前記第３および第４の接点を開くとともに前記第１または第２の接点を閉じる回路構成に制御し、
    　投入または開放動作完了後一定時間には、前記第１および第２の接点を開くとともに前記第３および第４の接点を閉じる回路構成に制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
  3. 　前記モータの回転を減速した後に出力軸を介して回転力を出力する減速機構と、前記出力軸に連動して前記開閉器の開閉状態を表示する表示機構と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の操作装置。
  4. 　モータと、このモータを制御するモータ制御回路と、このモータ制御回路を制御する操作回路と、前記モータによる一定値以上のトルクは出力しないトルクリミッタと、前記モータにより蓄勢されるばねと、を備え、前記モータによる前記ばねの蓄勢完了後動力伝達機構を介して前記モータおよび前記ばねのトルクを開閉器に伝達して開閉操作を行う操作装置であって、
    　前記操作回路は、前記ばねの蓄勢中には、前記モータ制御回路を、前記モータのモータ電機子とモータ界磁子とが直列に接続されてなるとともにモータ電流が通流する第１の直列回路を含む回路構成に制御し、
    　前記ばねの蓄勢完了後一定時間には、前記モータ制御回路を、前記モータ電機子と第１の抵抗とが直列に接続されてなる閉ループ回路と、前記モータ界磁子と第２の抵抗とが直列に接続されてなる第２の直列回路とを含む回路構成に制御する
    　ことを特徴とする操作装置。
  5. 　前記モータの回転を減速した後に出力軸を介して回転力を出力する減速機構と、前記出力軸に連動して前記開閉器の開閉状態を表示する表示機構と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の操作装置。
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