WO2011121909A1 - 電磁操作機構および電磁操作機構の手動開閉装置 - Google Patents

電磁操作機構および電磁操作機構の手動開閉装置 Download PDF

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金　太▲げん▼
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Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic operation mechanism that displaces a movable iron core relative to a fixed iron core by energizing an electromagnetic coil applied to an opening / closing device used in power transmission / distribution and power receiving equipment, and a manual opening / closing operation that manually opens / closes the electromagnetic operation mechanism It relates to the device.
  • an open spring or contact pressure spring is stored when the pole is closed, and the movable iron core of the electromagnet is attracted to the fixed iron core by the attractive force generated by the permanent magnet. Yes.
  • the breaking action is caused by the load generated by the open spring or the contact spring.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • An electromagnetic operation mechanism capable of reducing a load acting on a manual opening / closing device during low-speed opening / closing and the electromagnetic operation mechanism manually.
  • An object of the present invention is to obtain a manual opening / closing device capable of low-speed opening / closing.
  • the release spring Since the distance between the support point connected to the connection rod and the connection point of the connection rod of the release spring is larger than the distance between the support point and the connection point of the connection rod of the drive shaft of the electromagnet, the release spring The load required at the portion is reduced, and the load on the manual opening / closing device disposed in the opening spring portion is reduced.
  • the end of the bolt bar of the manual switchgear is in contact with the open spring shaft, and the load generated by the open spring and contact spring is received by the screw structure, preventing the shut-off operation, and the movable contact and movable at low speed
  • the iron core can be moved, and the contact can be gripped at an intermediate position between the open position and the closed position.
  • Sectional drawing which shows the closing state of the switchgear by Embodiment 1 of this invention
  • Sectional drawing which shows the opening state of the contact of the switchgear of FIG.
  • Fig. 3 is a top view of the latch mechanism of the manual switchgear. View of the open spring receiver as viewed from above in FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a switchgear according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state where the contacts of the switchgear in FIG. 1 are open (opened state).
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a state where the contact of the switchgear 1 is closed (closed state).
  • a switching device 1 includes a fixed contact 2, a movable contact 3 that can be brought into and out of contact with the fixed contact 2, a vacuum valve 4 that houses the fixed contact 2 and the movable contact 3, and an open spring 9 that displaces the movable contact 3.
  • the electromagnetic operating mechanism 5 refers to a mechanism including the electromagnet 10, the open spring 9, and the connecting rod 45 that drives from the pressure contact device 15 to the movable contact 3.
  • the movable contact 3 contacts and is separated from the fixed contact 2 by displacement in the axial direction of the switchgear 1 (hereinafter simply referred to as “axial direction”).
  • the contact of the switchgear 1 is closed when the movable contact 3 is in contact with the fixed contact 2 and is opened when the movable contact 3 is separated from the fixed contact 2.
  • the inside of the vacuum valve 4 is kept in vacuum to improve the arc extinguishing ability between the fixed contact 2 and the movable contact 3.
  • the movable contact 3 is brought into and out of contact with the fixed contact 2 within the vacuum valve 4.
  • a negative pressure is generated because the inside of the vacuum valve 4 is in a vacuum, and a force for the movable contact 3 to close with respect to the fixed contact 2 acts.
  • the electromagnet 10 is supported by a plate-like support member 7. Further, the electromagnet 10 includes a drive shaft 8 connected via the movable contact 3, the insulating rod 14, and the contact pressure device 15.
  • the drive shaft 8 penetrates the support member 7 so as to be displaceable in the axial direction.
  • the drive shaft 8 is made of a material having a low magnetic permeability (low magnetic material) (for example, stainless steel).
  • the electromagnet 10 is provided with a fixed iron core 19 and a movable iron core 20 to which the drive shaft 8 is fixed and which can be displaced in the axial direction with respect to the fixed iron core 19.
  • the open spring 9 is compressed between the open spring receiver 40 and the support member 7 and generates an elastic repulsive force in the axial direction.
  • the open spring shaft 41 connected to the open spring receiver 40 is connected to the connecting rod 45 attached to the fulcrum 43 attached to the support member 7 and connected to the drive shaft 8 so that the distance from the fulcrum 43 is farther than the drive shaft 8.
  • the drive shaft 8 is urged in a direction in which the movable contact 3 is separated from the fixed contact 2 by the elastic repulsive force of the open spring 9 acting on the connecting rod 45.
  • the drive shaft 8 is selected by controlling the electromagnet 10 in either the direction in which the movable contact 3 contacts the fixed contact 2 (closed direction) or the direction in which the movable contact 3 moves away from the fixed contact 2 (opening direction). Displaced.
  • the electromagnet 10 is insulated from the movable contact 3 by an insulating rod 14.
  • the contact pressure device 15 is fixed to the spring frame 16 and the distal end portion of the drive shaft 8, and is connected between the spring frame 16 and the spring plate 16 and the spring plate 16. And a contact pressure spring 18 is provided.
  • the drive shaft 8 can be displaced in the axial direction with respect to the spring frame 16 together with the stopper plate 17.
  • the contact pressure spring 18 urges the drive shaft 8 in a direction away from the movable contact 3.
  • the displacement of the drive shaft 8 in the direction away from the movable contact 3 is regulated by the engagement of the stopper plate 17 with the spring frame 16.
  • the movable iron core 20 is displaceable between a retracted position (FIG. 2) away from the fixed iron core 19 and an advanced position (FIG. 1) closer to the fixed iron core 19 than the retracted position.
  • the reverse position is determined by a stopper 90 provided on the drive shaft 8.
  • the movable contact 3 is separated from the fixed contact 2 when the movable iron core 20 is in the retracted position, and is pressed against the fixed contact 2 when the movable iron core 20 is in the advanced position.
  • the electromagnet 10 includes a fixed iron core 19, a movable iron core 20 to which the drive shaft 8 is fixed and which can be displaced in the axial direction with respect to the fixed iron core 19, and an electromagnetic coil 21 which is provided in the fixed iron core 19 and generates a magnetic field when energized And a permanent magnet 22 provided on the fixed iron core 19.
  • the drive shaft 8 passes through the fixed iron core 19 so as to be displaceable in the axial direction.
  • the bearing 50 is provided on the fixed iron core 19, and the drive shaft 8 passes through the bearing 50.
  • a part of the fixed iron core 19 overlaps the region of the movable iron core 20 in the projection plane in the axial direction.
  • the permanent magnet 22 is provided on the fixed iron core 19 and faces the movable iron core 20.
  • Each permanent magnet 22 has an N pole and an S pole (a pair of magnetic poles). As a result, the permanent magnet 22 generates a holding magnetic flux that holds the movable iron core 20 in the forward position.
  • the N pole of each permanent magnet 22 faces the movable iron core 20, and the S pole of each permanent magnet 22 is fixed to the fixed iron core 19.
  • the electromagnetic coil 21 surrounds a part of the movable iron core 20 in the projection plane in the axial direction. Thereby, when the electromagnetic coil 21 is energized, it generates a magnetic flux that passes through the fixed iron core 19 and the movable iron core 20. Further, the direction of the magnetic flux generated by the electromagnetic coil 21 can be reversed by switching the energization direction to the electromagnetic coil 21.
  • the central axis of the electromagnetic coil 21 substantially coincides with the axis of the switchgear 1.
  • the fixed iron core 19 and the movable iron core 20 are laminated bodies in which a plurality of thin plates made of a magnetic material are laminated in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the material of the fixed iron core 19 and the movable iron core 20 may be a magnetic material having a high magnetic permeability, such as steel, electromagnetic soft iron, silicon steel, ferrite, and permalloy.
  • the movable iron core 20 is good also as a powder iron core which compressed and hardened iron powder, for example.
  • the movable core 20 When the movable core 20 reaches the forward position, the movable core 20 is attracted and held by the fixed core 19 by the magnetic flux for holding the permanent magnet 22, and the movable core 20 is held at the forward position.
  • the electromagnetic coil 21 When releasing the holding of the movable core 20 at the forward position, the electromagnetic coil 21 is energized in the opposite direction to that during the closing operation. When the electromagnetic coil 21 is energized, the attractive force between the movable iron core 20 and the fixed iron core 19 decreases as a whole, and the movable iron core 20 moves backward from the advance position by the loads of the release spring 9 and the contact spring 18. The displacement to the position is started. At this time, the movable contact 3 remains pressed against the fixed contact 2.
  • the permanent magnet 22 in the closed state (FIG. 1), the permanent magnet 22 generates a holding magnetic flux that holds the movable core 20 in the forward position. Since the load in the closing direction generated by the magnetic flux of the permanent magnet 22 acts on the movable iron core 20 and is larger than the sum of the loads of the open spring 9 and the contact spring 18, the closed state can be maintained. Further, even when the sum of the suction force and the frictional force of the movable part is equal to or greater than the sum of the loads of the opening spring 9 and the contact pressure spring 18, the closed state can be stably maintained.
  • the load of the open spring 9 acts on the entire movable range of the movable iron core 20.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view when the manual opening / closing device 60 according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration when the contact of the switchgear in FIG. 2 is open (opened state).
  • 3 is a cross-sectional view showing a configuration when the contact of the switchgear 1 of FIG. 1 is open (open state).
  • a rod 62 connected to a support member 7 to which an electromagnet 10 and an open spring 9 are attached, and a frame 64 is fixed to the rod 62.
  • An attachment component 66 of the manual opening / closing device 60 is fastened to the frame 64.
  • a guide 68 is fixed to the attachment component 66, and the guide 68 has a female screw portion 70.
  • the main thread portion 70 is provided with a male thread portion 74 of a bolt rod 72 as a drive rod, and the bolt rod 72 can move in the compression / extension direction of the open spring 9 by rotating the bolt rod 72.
  • the bolt rod 72 is provided with a handle 76 so that the bolt rod 72 can be manually rotated.
  • One end portion 78 of the bolt rod 72 is disposed so as to contact the open spring shaft 41.
  • the load that the open spring 9 extends is structured to receive the load by the screw structure of the male thread portion 74 and the female thread portion 70 of the bolt rod 72.
  • the bolt rod 72 is provided with a rotatable latch mechanism 80 coupled with a weak frictional force in the rotation direction of the bolt rod 72.
  • the arm 84 extends from the slide portion 82 with the bolt rod 72, and the hole 86 provided in the release spring receiver 40 is in a state where the end portion 78 of the bolt rod 72 is in contact with the release spring shaft 41. It has a structure that penetrates.
  • a claw 88 for hooking the release spring receiver 40 is provided at the tip of the arm portion 84 of the latch mechanism 80.
  • FIG. 5 is a view of the bolt rod 72 and the latch mechanism 80 according to Embodiment 1 of the present invention as seen from the upper surface of FIG. 6 is a view of the open spring receiver 40 and the open spring shaft 41 according to the first embodiment of the present invention as seen from the upper surface of FIG.
  • FIG. 7 and 8 are views of the main parts of the latch mechanism 80 and the open spring receiver 40, which are the main parts of the manual opening / closing device 60, for explaining the operation of the first embodiment of the present invention, as viewed from the top of FIG. It is.
  • the switchgear 1 is initially in a closed state (FIG. 1), and the permanent magnet 22 generates a holding magnetic flux that holds the movable iron core 20 in the advanced position.
  • the closed state is maintained because the load in the closing direction generated by the magnetic flux of the permanent magnet 22 acts on the movable iron core 20 and is larger than the total load of the opening spring 9 and the contact spring 18.
  • a manual opening / closing device 60 is attached (FIG. 3).
  • the latch mechanism 80 is coupled to the bolt rod 72 with a weak frictional force and is rotatably arranged.
  • the bolt rod 72 is rotated by the handle 76 so that the release spring 9 extends and the bolt rod 72 moves (in the first embodiment, a right-hand screw, counterclockwise direction in FIGS. 7 and 8).
  • the claw 88 of the latch mechanism 80 is caught by the opening spring receiver 40 as shown in FIG.
  • the release spring receiver 40 moves in the direction in which the release spring 9 extends together with the bolt rod 72 while being hooked on the latch mechanism 80.
  • the open spring receiver 40 moves, the movable iron core 20 connected via the open spring shaft 41 and the connecting rod 45 also starts moving in the opening direction.
  • the open spring receiver 40 pushes the bolt rod 72 from the end 78 through the open spring shaft 41 fastened to the open spring receiver 40 from the state where the open spring 9 is pulled in the latch mechanism 80 in the extending direction. It becomes a state.
  • the bolt rod 72 receives the load generated by the open spring 9 and the contact spring 18 by the screw structure of the external thread portion 74 and the internal thread portion 70. Further, by moving the bolt rod 72, the open spring receiver 40 moves at a low speed, the open spring 9 acting on the load in the entire movable range of the movable iron core 20 extends at a low speed, and the movable iron core 20 moves at a low speed. To the opening position determined by the stopper 90 attached to the drive shaft 8, and the opening operation is completed at a low speed.
  • the opening / closing device 1 In the closing operation, the opening / closing device 1 is initially in the opening state (FIG. 2), the opening spring 9 is extended, and the opening state is maintained at the opening position determined by the stopper 90 attached to the drive shaft 8. is doing. In order to perform manual closing from the open state, the manual opening / closing device 60 is attached with the same capacity as the manual opening operation (FIG. 4).
  • the latch mechanism 80 is coupled to the bolt rod 72 with a weak frictional force and is rotatably arranged. For manual closing, the bolt rod 72 is rotated by the handle 76 so that the bolt rod 72 moves in the direction in which the release spring 9 is compressed.
  • the end 78 of the bolt rod 72 pushes the opening spring shaft 41 in the direction in which the opening spring 9 is compressed.
  • the opening spring 9 is compressed via the opening spring receiver 40.
  • the movable iron core 20 connected via the connecting rod 45 also moves in the closing direction.
  • the bolt rod 72 Since the bolt rod 72 receives the load generated by the release spring 9 and the contact pressure spring 18 by the screw structure of the external thread portion 74 and the internal thread portion 70, the bolt rod 72 can move at a low speed and compresses the open spring 9 at a low speed.
  • the movable iron core 20 can be closed at a low speed, and the movable iron core 20 moves to a closed position where it contacts the fixed iron core 19 to complete the closing operation at a low speed.
  • the open state and the closed state are maintained by the attraction force of the permanent magnet 22 in the moving range of the movable iron core 20, the open spring 9, and the contact spring. Therefore, when moving at a low speed, it may be made movable in consideration of the attractive force of the permanent magnet 22 and the loads of the release spring 9 and the contact spring 18. Is a simple structure with only a linear moving structure. There is no need for the manual opening / closing device 60 to realize the complicated operation of removing the mechanical holding structure while holding the release spring 9 so that it does not naturally open, and the opening operation can be realized only by the pulling operation. Open / close operation can be realized.
  • the release spring 9 is connected to a connecting rod 45 attached to the fulcrum 43 attached to the support member 7 and connected to the drive shaft 8 at a position where the distance from the fulcrum 43 is farther than the drive shaft 8. For this reason, the generated load of the open spring 9 part is smaller than that of the drive shaft 8 part by the lever principle, and the moving distance is increased. Since the generated load of the opening spring 9 is small, the strength required for the manual opening / closing device 60 can be reduced, and the movement distance can be increased, so that the low-speed movement and the positional accuracy during movement can be increased.
  • the end 78 of the bolt rod 72 is in contact with the open spring shaft 41, and the load generated by the open spring 9 and the contact pressure spring 18 is received by the screw structure of the male screw portion 74 and the female screw portion 70, so that it is movable.
  • the load of the open spring 9 acting on the entire movable range of the iron core 20 and the load of the contact pressure spring 18 acting on a part of the movable range of the movable iron core 20 can be received, and movement at a low speed is possible. It becomes.
  • FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of an electromagnetic operating mechanism with a manual opening / closing device attached in the closed state of the opening / closing device according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 10 shows the manual opening / closing device attached in the opened state of the opening / closing device.
  • It is sectional drawing of an electromagnetic operation mechanism.
  • a guide 96 provided with a gear portion 98 on the outside is rotatably attached to an attachment plate 95.
  • a guide 96 female thread portion 97 is provided.
  • a gear 100 that rotates the guide 96 by meshing with the gear portion 98 of the guide 96 is attached to the handle 105.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an electromagnetic operating mechanism with a manual opening / closing device attached in a closed state of the opening / closing device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the open spring 9 is directly connected to the drive shaft 8 via the open spring receiver 40.
  • the open state and the closed state are maintained by the attraction force of the permanent magnet 22 in the moving range of the movable iron core 20, the open spring 9, and the contact spring. Therefore, when moving at a low speed, it may be made movable in consideration of the attractive force of the permanent magnet 22 and the loads of the release spring 9 and the contact spring 18. Is a simple structure with only a linear moving structure. There is no need for the manual opening / closing device 60 to realize the complicated operation of removing the mechanical holding structure while holding the release spring 9 so that it does not naturally open, and the opening operation can be realized only by the pulling operation. Open / close operation can be realized.
  • the end 78 of the bolt rod 72 is in contact with the open spring shaft 41, and the load generated by the open spring 9 and the contact pressure spring 18 is received by the screw structure of the male screw portion 74 and the female screw portion 70, so that it is movable.
  • the load of the open spring 9 acting on the entire movable range of the iron core 20 and the load of the contact pressure spring 18 acting on a part of the movable range of the movable iron core 20 can be received, and movement at a low speed is possible. It becomes.

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Abstract

　本発明は、可動鉄心の可動範囲の全範囲で荷重が作用する開放バネに対して、開放バネの伸張方向の荷重を受けるようにボルト棒を配置して、開放バネの伸張方向の荷重をボルト棒で受け、ボルト棒を回転してネジ構造による移動によって、開放バネを圧縮、伸張することで、接点を開極位置と閉極位置の中間位置で維持してメンテナンスする場合、遮断動作よりも低速で手動開閉操作をおこない、接点を開極位置と閉極位置の中間位置に把持できる電磁操作機構を備えた開閉装置を得る。

Description

電磁操作機構および電磁操作機構の手動開閉装置
　この発明は、電力の送配電および受電設備に用いられる開閉装置に適用される電磁コイルへの通電により可動鉄心を固定鉄心に対して変位させる電磁操作機構および電磁操作機構を手動で開閉する手動開閉装置に関するものである。
　電磁操作機構の駆動力によって接点を開閉する開閉装置において、閉極時に開放バネや接圧バネが蓄勢されており、永久磁石の発生する吸引力により電磁石の可動鉄心が固定鉄心に吸着されている。本開閉装置を手動で操作する場合は、電磁石と連結された連結機構をハンドルで動かし、永久磁石の発生する吸引力より開放バネや接圧バネの荷重が大きくなる点まで可動鉄心を移動させて、遮断動作をさせる。（例えば、特許文献１参照）。
特許第３７６３０９４号
　電磁石と連結された連結機構をハンドルで動かし永久磁石の発生する吸引力より開放バネや接圧バネの荷重が大きくなる点まで可動鉄心を移動して開放動作させた場合、動作を抑制する構造がないため、開放バネや接圧バネの発生荷重によって遮断動作となる。接点を開極位置と閉極位置の中間位置で維持してメンテナンスする場合、この遮断動作よりも低速で手動開閉操作をおこない、接点を開極位置と閉極位置の中間位置に把持できるようにする必要があった。
　本発明は、前記のような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、低速開閉時の手動開閉装置に作用する荷重を低減できる電磁操作機構と本電磁操作機構を用いて手動で低速開閉を可能とする手動開閉装置を得ることを目的とする。
　電磁石の駆動軸に連結した連結棒と、連結棒が回動可能なようにピンで連結した支持点と、連結棒に連結した開放バネを、連結棒に連結した支持点と開放バネの連結棒との連結点との距離が、支持点と電磁石の駆動軸の連結棒との連結点との距離より大きい配置とする。
　可動鉄心の可動範囲の全範囲で荷重が作用する開放バネに対して、開放バネの伸張方向の荷重を受けるようにボルト棒を配置して、開放バネの伸張方向の荷重をボルト棒で受ける。ボルト棒を回転してネジ構造による移動によって、開放バネを圧縮、伸張する。
　連結棒に連結した支持点と開放バネの連結棒との連結点との距離が、支持点と電磁石の駆動軸の連結棒との連結点との距離より大きい配置となっているため、開放バネ部で必要となる荷重が小さくなり、開放バネ部に配置する手動開閉装置の負荷が低減される。
　手動開閉装置のボルト棒の端部が開放バネ軸と接しており、開放バネおよび接圧バネで発生する荷重をネジ構造で受けているため、遮断動作を防止し、低速での可動接点および可動鉄心の移動が可能となり、接点を開極位置と閉極位置の中間位置に把持できる。
この発明の実施の形態１による開閉装置の閉極状態を示す断面図 図１の開閉装置の接点の開極状態を示す断面図 開閉装置の閉極状態において、手動開閉装置を取り付けた電磁操作機構の断面図 開閉装置の開極状態において、手動開閉装置を取り付けた電磁操作機構の断面図 手動開閉装置の掛け金機構を図３の上方向からみた図 開放バネ受けを図３の上方向からみた図 掛け金機構の爪を開放バネ受けの穴に貫通させる位置関係を示す図 掛け金機構の爪が開放バネ受けを引っ掛けた状態を示す図 この発明の実施の形態２による開閉装置の閉極状態において、手動開閉装置を取り付けた電磁操作機構の断面図 この発明の実施の形態２による開閉装置の開極状態において、手動開閉装置を取り付けた電磁操作機構の断面図 この発明の実施の形態３による開閉装置の閉極状態において、手動開閉装置を取り付けた電磁操作機構の断面図
実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１による開閉装置を示す断面図である。また、図２は、図１の開閉装置の接点が開いている状態（開極状態）を示す断面図である。なお、図１は、開閉装置１の接点が閉じている状態（閉極状態）を示す図である。図において、開閉装置１は、固定接点２と、固定接点２に接離可能な可動接点３と、固定接点２及び可動接点３を収容する真空バルブ４と、可動接点３を変位させる開放バネ９と電磁石１０と、電磁石１０と可動接点３との間に配置された絶縁ロッド１４と接圧装置１５とを有している。ここで、電磁操作機構５は電磁石１０と開放バネ９と連結棒４５を含んだ、接圧装置１５から可動接点３までを駆動する機構をさす。
　可動接点３は、開閉装置１の軸線方向（以下、単に「軸線方向」という）への変位により固定接点２に接離する。開閉装置１の接点は、可動接点３が固定接点２に接することにより閉じ、可動接点３が固定接点２から離れることにより開く。
　真空バルブ４内は、固定接点２及び可動接点３間の消弧能力の向上のために真空に保たれている。可動接点３の固定接点２に対する接離は、真空バルブ４内で行われる。可動接点３が固定接点２から離れているときは、真空バルブ４内が真空であることから負圧となり、可動接点３が固定接点２に対して閉じようとする力が働く。
　電磁石１０は、板状の支持部材７に支持されている。また、電磁石１０は、可動接点３と絶縁ロッド１４、接圧装置１５を介して接続した駆動軸８を備えている。
　駆動軸８は、支持部材７を軸線方向へ変位可能に貫通している。また、駆動軸８は、透磁率の低い材料（低磁性材料）（例えばステンレス等）により構成されている。
電磁石１０は、固定鉄心１９と、駆動軸８が固定され、固定鉄心１９に対して軸線方向へ変位可能な可動鉄心２０とが設けられている。
　開放バネ９は、開放バネ受け４０と支持部材７の間で圧縮されており、軸線方向に弾性反発力を発生している。開放バネ受け４０に接続した開放バネ軸４１は、支持部材７に取り付けられた支点４３に取り付けられ駆動軸８と接続した連結棒４５に、支点４３からの距離が駆動軸８より遠くなる位置に接続している。駆動軸８は、連結棒４５に作用する開放バネ９の弾性反発力により、可動接点３が固定接点２から離れる方向へ付勢される。
　駆動軸８は、可動接点３が固定接点２に接する方向（閉極方向）、及び可動接点３が固定接点２から離れる方向（開放方向）のいずれかへ、電磁石１０が制御されることにより選択的に変位される。
　電磁石１０は、可動接点３に対して絶縁ロッド１４により絶縁されている。
　接圧装置１５は、バネ枠１６と、駆動軸８の先端部に固定され、バネ枠１６内に配置された外れ止め板１７と、バネ枠１６と外れ止め板１７との間に縮めて接続された接圧バネ１８とを有している。
　駆動軸８は、外れ止め板１７とともに、バネ枠１６に対して軸線方向へ変位可能になっている。接圧バネ１８は、可動接点３から離れる方向に駆動軸８を付勢している。可動接点３から離れる方向への駆動軸８の変位は、外れ止め板１７のバネ枠１６に対する係合により規制される。
　可動鉄心２０は、固定鉄心１９から離れた後退位置（図２）と、後退位置よりも固定鉄心１９に近い前進位置（図１）との間を変位可能になっている。後退位置は、駆動軸８に設けられたストッパ９０によって位置が決まる。可動接点３は、可動鉄心２０が後退位置にあるときに固定接点２から離れ、可動鉄心２０が前進位置にあるときに固定接点２に押し付けられる。
　可動接点３が固定接点２から離れているとき（図２）には、駆動軸８が軸線方向で変位すると接圧装置１５と絶縁ロッド１４と可動接点３が駆動軸８とともに変位される。このときには、外れ止め板１７が接圧バネ１８の荷重によりバネ枠１６に係合している。また、可動接点３が固定接点２に接しているとき（図１）には、駆動軸８は、接圧バネ１８の荷重に逆らって、バネ枠１６に対して閉極方向へさらに変位している。これにより、接圧バネ１８がさらに縮められ、接圧バネ１８の弾性反発力によって可動接点３が固定接点２に押し付けられる。
　電磁石１０は、固定鉄心１９と、駆動軸８が固定され、固定鉄心１９に対して軸線方向へ変位可能な可動鉄心２０と、固定鉄心１９に設けられ、通電により磁界を発生する電磁コイル２１と、固定鉄心１９に設けられた永久磁石２２とを有している。
　固定鉄心１９には、駆動軸８が軸線方向へ変位可能に貫通している。この例では、軸受け５０が固定鉄心１９に設けられ、駆動軸８が軸受け５０を貫通している。固定鉄心１９の一部は、軸線方向への投影面内において、可動鉄心２０の領域に重なっている。
　永久磁石２２は、固定鉄心１９に設けられており、可動鉄心２０と対向している。各永久磁石２２は、Ｎ極及びＳ極（一対の磁極）を有している。これにより、永久磁石２２は、可動鉄心２０を前進位置に保持する保持用磁束を発生している。この例では、各永久磁石２２のＮ極が可動鉄心２０に対向し、各永久磁石２２のＳ極が固定鉄心１９に固定されている。
　電磁コイル２１は、軸線方向への投影面内において、可動鉄心２０の一部を囲んでいる。これにより、電磁コイル２１は、通電されると、固定鉄心１９及び可動鉄心２０を通る磁束を発生する。また、電磁コイル２１が発生する磁束の方向は、電磁コイル２１への通電方向の切り替えにより、反転可能になっている。なお、電磁コイル２１の中心軸線は、開閉装置１の軸線とほぼ一致している。
　固定鉄心１９と可動鉄心２０は、磁性材料により構成された複数の薄板が軸線方向に垂直な方向へ積層された積層体である。
　なお、固定鉄心１９と可動鉄心２０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、可動鉄心２０は、例えば鉄粉を圧縮して固めた圧粉鉄心としてもよい。
　次に、動作について説明する。図２に示すように可動接点３が固定接点２から離れた開放状態であるときには、可動鉄心２０は開放バネ９の荷重により後退位置に変位されている。電磁コイル２１への通電により、可動鉄心２０が第１固定鉄心部２６に吸引され、開放バネ９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される。これにより、可動接点３は、固定接点２に向かって変位される。
　この後、可動接点３が固定接点２に接すると、可動接点３の変位は停止される。しかし、可動鉄心２０はさらに変位されて前進位置に達する。これにより、接圧バネ１８が縮められ、可動接点３が固定接点２に押し付けられて閉極動作が完了する（図１）。
　可動鉄心２０が前進位置に達すると、永久磁石２２の保持用磁束によって可動鉄心２０が固定鉄心１９に吸引保持され、可動鉄心２０が前進位置に保持される。
　可動鉄心２０の前進位置で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２１への通電が行われる。電磁コイル２１への通電が行われると、可動鉄心２０と固定鉄心１９の間の吸引力が全体として低下し、開放バネ９及び接圧バネ１８の各荷重によって、可動鉄心２０の前進位置から後退位置への変位が開始される。このとき、可動接点３は、固定接点２に押し付けられたままとなっている。
　この後、可動鉄心２０が後退位置に向かってさらに変位されると、外れ止め板１７がバネ枠１６に係合される。この後も、可動鉄心２０が後退位置に向かって変位されることにより、可動接点３は固定接点２から離れる。開放バネ９の荷重は、真空バルブ４の可動接点３が固定接点２に対して閉じようとする力よりも大きく。この後、可動鉄心２０がさらに変位されて後退位置に達する。これにより、開放動作が完了する（図２）。
　このように、開極状態（図２）においては、真空バルブ４が真空容器となっていることから負圧により可動接点３が固定接点２に対して閉じようとする閉極方向に作用する荷重より、開放バネ９の荷重が大きく、安定して開極状態を維持できる。また、可動部の摩擦力と開放バネ９の荷重の総和が真空バルブ４の真空容器の負圧により可動接点３が固定接点２に対して閉じようとする閉極方向に作用する荷重より大きくなっていても、安定して開極状態を維持できる。
　一方、閉極状態（図１）においては、永久磁石２２が可動鉄心２０を前進位置に保持する保持用磁束を発生している。永久磁石２２の磁束により発生する閉極方向への荷重が可動鉄心２０に作用しており、開放バネ９および接圧バネ１８の荷重の総和より大きいため閉極状態を維持できる。また、吸引力と可動部の摩擦力の総和が、開放バネ９および接圧バネ１８の荷重の総和以上となっても、安定して閉極状態を維持できる。
　開放バネ９の荷重は可動鉄心２０の可動範囲の全範囲で作用している。
　図３は、この発明の実施の形態１による手動開閉装置６０を適用した場合の断面図である。また、図４は、図２の開閉装置の接点が開いている状態（開極状態）のときの構成を示す断面図である。なお、図３は、図１の開閉装置１の接点が開いている状態（開放状態）のときの構成を示す断面図である。
　図において、電磁石１０と開放バネ９を取り付けた支持部材７に接続されたロッド６２があり、ロッド６２にフレーム６４が固定されている。本フレーム６４に手動開閉装置６０の取付部品６６が締結されている。取付部品６６にはガイド６８が固定されており、ガイド６８にはめねじ部７０がある。本めねじ部７０には、駆動棒としてのボルト棒７２のおねじ部７４を配置してあり、ボルト棒７２が回転することで、ボルト棒７２が開放バネ９の圧縮伸張方向に移動できる。本ボルト棒７２にはボルト棒７２を手動で回転できるように、ハンドル７６が備えられている。ボルト棒７２の一方の端部７８は開放バネ軸４１と接するように配置される。開放バネ９の伸張する荷重は、ボルト棒７２のおねじ部７４とめねじ部７０のねじ構造で荷重を受ける構造となっている。ボルト棒７２には、ボルト棒７２の回転方向に弱い摩擦力で結合された回転自在な掛け金機構８０が備えられている。掛け金機構８０はボルト棒７２とのスライド部８２から腕８４が伸びており、開放バネ受け４０に設けられた穴８６を、ボルト棒７２の端部７８が開放バネ軸４１と接した状態において、貫通する構造となっている。掛け金機構８０の腕部８４の先端には、開放バネ受け４０を引っ掛ける爪８８が設けられている。
　図５はこの発明の実施の形態１によるボルト棒７２と掛け金機構８０を図３の上面から見た図である。図６はこの発明の実施の形態１による開放バネ受け４０と開放バネ軸４１を図３の上面から見た図である。
　図７，図８はこの発明の実施の形態１の動作を説明するための、手動開閉装置６０の要部である掛け金機構８０と開放バネ受け４０の要部を図３の上面から見た図である。
　次に手動開閉動作について説明する。開放動作では、最初に開閉装置１が閉極状態（図１）にあり、永久磁石２２が可動鉄心２０を前進位置に保持する保持用磁束を発生している。
　永久磁石２２の磁束により発生する閉極方向への荷重が可動鉄心２０に作用しており、開放バネ９および接圧バネ１８の荷重の総和より大きいため閉極状態を維持している。閉極状態から手動開極を行うため、手動開閉装置６０を取り付ける（図３）。
　手動開閉装置６０の取付け時、ボルト棒７２の端部７８と開放バネ軸４１を接触させる時には、掛け金機構８０の腕８４の先端の爪８８を配置した部分は開放バネ受け４０の穴８６を通過させる（図３，図７）。
　掛け金機構８０はボルト棒７２に弱い摩擦力で結合して回転自在に配置されている。手動開放のため、開放バネ９が伸張する方向、ボルト棒７２が移動するようにボルト棒７２をハンドル７６で回転（本実施の形態１では右ネジ，図７，図８における反時計回り方向）させると、掛け金機構８０はボルト棒７２と弱い摩擦力で結合しているため、図８に示すように、掛け金機構８０の爪８８が開放バネ受け４０に引っ掛かる状態となる。続けて、ボルト棒７２を回転すると、開放バネ受け４０が、掛け金機構８０に引っ掛けられた状態でボルト棒７２と共に開放バネ９が伸張する方向に移動する。開放バネ受け４０の移動とともに、開放バネ軸４１、連結棒４５を介して連結された可動鉄心２０も開極方向に移動を始める。
　可動鉄心２０が所定の距離移動すると、永久磁石２２が発生している可動鉄心２０を閉極方向へ移動させる荷重より、開放バネ９および接圧バネ１８の荷重の総和が大きくなる。開放バネ受け４０は、掛け金機構８０に開放バネ９が伸張する方向に引かれている状態から、開放バネ受け４０に締結された開放バネ軸４１を介して、端部７８からボルト棒７２を押す状態となる。
　ボルト棒７２は、開放バネ９および接圧バネ１８で発生する荷重をおねじ部７４とめねじ部７０のネジ構造で受ける。さらにボルト棒７２を移動させることで、低速で開放バネ受け４０が移動し、可動鉄心２０の可動範囲の全範囲で荷重を作用している開放バネ９が低速で伸張し、可動鉄心２０が低速で移動して、駆動軸８に取り付けられたストッパ９０で決まる開極位置まで移動して、低速で開放動作を完了する。
　閉極動作では、最初に開閉装置１が開極状態（図２）にあり、開放バネ９が伸張しており、駆動軸８に取り付けられたストッパ９０で決まる開極位置で開極状態を維持している。開極状態から手動閉極を行うため、手動開極動作と同じ容量で、手動開閉装置６０を取り付ける（図４）。
　掛け金機構８０はボルト棒７２に弱い摩擦力で結合して回転自在に配置されている。手動閉極のため、開放バネ９を圧縮する方向にボルト棒７２が移動するようにボルト棒７２をハンドル７６で回転させる。
　ボルト棒７２の端部７８が、開放ばね軸４１を開放バネ９を圧縮する方向に押す。開放バネ軸４１を押すことで開放バネ受け４０を介して開放バネ９を圧縮する。また、連結棒４５を介して連結された可動鉄心２０も閉極方向に移動する。
　ボルト棒７２は、開放バネ９および接圧バネ１８で発生する荷重をおねじ部７４とめねじ部７０のネジ構造で受けているため、低速で移動可能であり、開放バネ９を低速で圧縮し、可動鉄心２０を低速で閉極操作でき、可動鉄心２０が固定鉄心１９に接触する閉極位置まで移動して、低速で閉極動作を完了する。
　このような電磁操作機構および電磁操作機構の手動開閉装置にあっては、開極状態、閉極状態の保持は可動鉄心２０の移動範囲における永久磁石２２の吸引力と開放バネ９および接圧バネ１８の荷重のバランスによって成立しているため、低速で移動する場合は、永久磁石２２の吸引力と開放バネ９および接圧バネ１８の荷重を考慮して移動可能にすればよく、手動開閉装置は直線的な移動構造だけの単純な構造となる。開放バネ９が自然開放しないように保持しながら機械的保持構造をはずすという複雑な動作を手動開閉装置６０に実現させる必要が無く、引張動作のみで開放動作を実現できるため、単純な構造で低速開閉操作を実現できる。
　また、開放バネ９は、支持部材７に取り付けられた支点４３に取り付けられ駆動軸８と接続した連結棒４５に、支点４３からの距離が駆動軸８より遠くなる位置に接続している。このため、開放バネ９部はてこの原理より、駆動軸８部より発生荷重が小さくなり、移動距離が大きくなる。開放バネ９部の発生荷重が小さいため、手動開閉装置６０に必要な強度を小さくでき、また、移動距離が大きくなることで、低速の移動および移動中の位置精度を高くできる。
　また、ボルト棒７２の端部７８が開放バネ軸４１と接しており、開放バネ９および接圧バネ１８で発生する荷重をおねじ部７４とめねじ部７０のネジ構造で受けているため、可動鉄心２０の可動範囲の全範囲で作用している開放バネ９の荷重、可動鉄心２０の可動範囲の一部で作用している接圧バネ１８の荷重を受けることができ、低速で移動が可能となる。
実施の形態２．
　図９は、この発明の実施の形態２による開閉装置の閉極状態において、手動開閉装置を取り付けた電磁操作機構の断面図、図１０は開閉装置の開極状態において、手動開閉装置を取り付けた電磁操作機構の断面図である。手動開閉装置６０は取付け板９５に外側に歯車部９８を設けたガイド９６が回転自在に取り付けられている。ガイド９６はめねじ部９７を設けている。ガイド９６の歯車部９８を噛合ってガイド９６を回転させる歯車１００がハンドル１０５に取り付けられている。
　このような手動開閉装置６０にあっては、ボルト棒７２を移動するためにガイド９６が回転するため、ハンドル１０５は回転のみでボルト棒７２の移動方向に移動しない。このため、電磁操作機構部のハンドル１０５取付け側の省スペース化を実現できる。
実施の形態３．
　図１１は、この発明の実施の形態３による開閉装置の閉極状態において、手動開閉装置を取り付けた電磁操作機構の断面図である。開放バネ９が開放バネ受け４０を介して駆動軸８に直接接続している。
　このような電磁操作機構および電磁操作機構の手動開閉装置にあっては、開極状態、閉極状態の保持は可動鉄心２０の移動範囲における永久磁石２２の吸引力と開放バネ９および接圧バネ１８の荷重のバランスによって成立しているため、低速で移動する場合は、永久磁石２２の吸引力と開放バネ９および接圧バネ１８の荷重を考慮して移動可能にすればよく、手動開閉装置は直線的な移動構造だけの単純な構造となる。開放バネ９が自然開放しないように保持しながら機械的保持構造をはずすという複雑な動作を手動開閉装置６０に実現させる必要が無く、引張動作のみで開放動作を実現できため、単純な構造で低速開閉操作を実現できる。
　また、ボルト棒７２の端部７８が開放バネ軸４１と接しており、開放バネ９および接圧バネ１８で発生する荷重をおねじ部７４とめねじ部７０のネジ構造で受けているため、可動鉄心２０の可動範囲の全範囲で作用している開放バネ９の荷重、可動鉄心２０の可動範囲の一部で作用している接圧バネ１８の荷重を受けることができ、低速で移動が可能となる。
１　開閉装置
５　電磁操作機構
８　駆動軸
９　開放バネ
１０　電磁石
１９　固定鉄心
２０　可動鉄心
２１　電磁コイル
２２　永久磁石
４０　開放バネ受け
４１　開放バネ軸
４３　支点
４５　連結棒
７０　めねじ部
７２　ボルト棒
７４　おねじ部
７８　端部
８０　掛け金機構
８２　スライド部
８４　腕
８６　穴
８８　爪

Claims (6)

  1. 　固定鉄心と、前記固定鉄心に対して進退する可動鉄心と、前記固定鉄心に磁極の一方の面が対向し磁極の他方の面が前記可動鉄心に対向して前記固定鉄心に固定された永久磁石と、前記可動鉄心に連結された軸と、前記軸を巻回するように配置した電磁コイルとを備えた電磁石と、前記電磁石の前記軸に連結した連結棒と、前記連結棒が回動可能なようにピンで連結された支持点と、前記連結棒に連結した開放バネとを備え、前記連結棒に連結した前記支持点と前記開放ばねの前記連結棒との連結点との距離が、前記支持点と前記電磁石の前記軸の前記連結棒との連結点との距離より大きいことを特徴とする電磁操作機構。
  2. 　前記開放バネの荷重を受ける開放バネ受けと、前記開放バネの軸線を中心とした円周上に前記開放バネ受けに設けられた穴を設けた請求項１に記載の電磁操作機構。
  3. 　前記開放ばねの前記連結棒の前記連結点の位置に駆動棒を配置した手動開閉装置を取り付けることができる前記請求項１または請求項２に記載の電磁操作機構。
  4. 　前記手動開閉装置の前記駆動棒は、一方の端部が前記開放ばねの荷重を受ける前記開放バネ受け、もしくは前記開放バネ受けと接続した部品と前記開放バネの伸張方向の荷重を受ける位置に配置され、前記駆動棒の外周にはおねじ部が設けられ、前記駆動棒の前記おねじ部を案内するめねじを設けたガイドを設けた請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電磁操作機構に取り付ける電磁操作機構の手動開閉装置。
  5. 　前記駆動棒に回転自在に取り付けられた掛け金装置、前記掛け金装置から延長した腕部、該腕部の先端に取り付けられた爪を備えた電磁操作機構の前記開放バネ受けの前記穴に前記掛け金装置の前記爪が貫通する請求項４に記載の電磁操作機構の手動開閉装置。
  6. 　固定鉄心と、前記固定鉄心に対して進退する可動鉄心と、前記固定鉄心に磁極の一方の面が対向し磁極の他方の面が可動鉄心に対向して前記固定鉄心に固定された永久磁石と、前記可動鉄心に連結された軸と、前記軸を巻回するように配置した電磁コイルとを備えた電磁石と、前記軸と連結した開放バネとを備え、前記軸の位置に駆動棒を配置した手動開閉装置を取り付けることができ、前記手動開閉装置の前記駆動棒は、一方の端部が前記開放ばねの荷重を受ける開放バネ受け、もしくは開放バネ受けと接続した部品と開放バネの伸張方向の荷重を受ける位置に配置され、前記駆動棒の外周にはおねじ部が設けられ、前記駆動棒の前記おねじ部を案内するめねじを設けたガイドを設けた手動開閉装置を取り付ける電磁操作機構。
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