(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮断部と、該遮断部を開閉操作する操作装置と、該操作装置の操作を前記遮断部に伝達するリンク機構と、これらを収納する筺体とから成り、
前記操作装置は、相対向して配置された可動プランジャと固定プランジャ、電磁力に応じて前記可動プランジャと固定プランジャを離間又は接触させるコイル、該コイルの周囲を覆うと共に、該コイルから発生する磁束の経路を形成する第１のカバー及び支持板と、前記可動プランジャと固定プランジャの接触状態を保持するための電磁力を発生する永久磁石とを有する電磁石と、
前記可動プランジャに連結されて前記電磁石から発生した電磁力を前記リンク機構を介して前記遮断部に伝達するシャフトとを備えた交流接触器の操作装置において、
前記固定プランジャは、前記可動プランジャを挟んで上方に配置された開路位置固定プランジャ及び下方に配置された投入位置固定プランジャとから成り、
前記永久磁石は、前記開路位置固定プランジャの下方で、前記投入位置固定プランジャの上方に位置し、かつ、前記可動プランジャの周囲の前記第１の支持板上に配置され、
前記コイルは、前記投入位置固定プランジャの周囲に配置された投入用コイルと前記投入位置固定プランジャと前記開路位置固定プランジャに跨って配置された投入保持用コイルとから成ることを特徴とする交流接触器の操作装置。
【請求項２】
請求項１に記載の交流接触器の操作装置において、
前記シャフトは、前記電磁石の中央部に鉛直方向に沿って配置され、その上部側が第１の支持板の貫通孔に、その下部側が第２の支持板の貫通孔にそれぞれ昇降及び摺動自在に挿入されていると共に、該シャフトの一端が前記リンク機構に連結され、かつ、該シャフトの外周面に前記可動プランジャが固定されていることを特徴とする交流接触器の操作装置。
【請求項３】
請求項２に記載の交流接触器の操作装置において、
前記可動プランジャは、前記シャフトと共に前記開路位置固定プランジャと前記投入位置固定プランジャ間を移動することを特徴とする交流接触器の操作装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の交流接触器の操作装置において、
前記電磁石の開路時には、前記開路位置固定プランジャと可動プランジャが接触し、前記電磁石の投入時には、前記投入位置固定プランジャと可動プランジャが接触していることを特徴とする交流接触器の操作装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１項に記載の交流接触器の操作装置において、
前記投入位置固定プランジャの前記可動プランジャとの対向側には、前記シャフトの外周面に前記可動プランジャを固定する固定部材が干渉しないザグリが形成されていることを特徴とする交流接触器の操作装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の交流接触器の操作装置において、
前記開路位置固定プランジャの周囲が、前記永久磁石から発生する磁束の経路を形成する第２のカバー及び第３の支持板で覆われており、
前記電磁石は、前記第２のカバー及び第３の支持板で覆われている前記開路位置固定プランジャが、前記第１のカバー及び支持板で覆われている前記投入用コイル及び投入保持用コイルより鉛直方向上方側に突出した凸型状に形成されていることを特徴とする交流接触器の操作装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の交流接触器の操作装置において、
前記投入用コイル及び投入保持用コイルは、コイルボビンに収納されており、このコイルボビンと前記第１の支持板の間には、ゴム製の板が設置されていることを特徴とする交流接触器の操作装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の交流接触器の操作装置において、
前記投入用コイル及び投入保持用コイルの周囲を覆う前記第１のカバーには、前記投入用コイル及び投入保持用コイルの熱を放熱する放熱用の孔が設けられていることを特徴とする交流接触器の操作装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の交流接触器の操作装置において、
前記第１、第２のカバー及び第１乃至第３の支持板は、鉄製であることを特徴とする交流接触器の操作装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の交流接触器の操作装置において、
前記電磁石の投入時には前記投入用コイルのみが励磁され、前記電磁石の投入保持時には前記投入用コイルと前記投入保持用コイルが直列励磁されることを特徴とする交流接触器の操作装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の交流接触器の操作装置において、
前記投入用コイルの磁束は、前記可動プランジャが前記開路位置固定プランジャ側から前記投入位置固定プランジャ側へ前記投入用コイルを励磁して移動する際には、前記永久磁石の磁束とは逆方向であることを特徴とする交流接触器の操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は交流接触器の操作装置に係わり、特に、開閉器の遮断部の開閉を電磁力を利用して操作する、例えば、鉄道用の交流電源装置と主変圧器の接続及び開放用に使用するに好適な交流接触器の操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流接触器は、主に鉄道用として交流電源装置と主変圧器の接続及び開放用として使用され、通常時は、回路の開閉を行い、事故電流遮断時は遮断器により電源側を遮断した後、連動して回路の遮断を行う役割を担う。
【０００３】
この交流接触器における遮断部の開閉を電磁力を利用して操作する操作装置は、開路状態にて操作信号が入力されると投入され、操作信号が継続して入力されている状態にて投入保持され、操作信号が断たれた状態にて開極することが要求される。
【０００４】
このような交流接触器の操作装置は、電磁石を用いた電磁操作装置を適用することが多く、特に、永久磁石を用いた電磁操作装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０-５１９７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したように、交流接触器の操作装置は、操作信号が継続して入力されている状態にて投入保持し続けるため、電磁石を用いた操作装置においては、投入保持状態でコイルを励磁し続けることから、電流を流し続けることになる。
【０００７】
従って、この時のコイル励磁電流を如何に小さくして、消費電力を抑制するかが重要なポイントとなる。また、常時励磁し続けるため、その際に生じる電磁石の発熱を、如何に抑制して放熱するかを考慮しなければならない。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、消費電力が小さく、構造簡素で安全性及び信頼性が高い交流接触器の操作装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の電磁接触器の操作装置は、遮断部と、該遮断部を開閉操作する操作装置と、該操作装置の操作を前記遮断部に伝達するリンク機構と、これらを収納する筺体とから成り、前記操作装置は、相対向して配置された可動プランジャと固定プランジャ、電磁力に応じて前記可動プランジャと固定プランジャを離間又は接触させるコイル、該コイルの周囲を覆うと共に、該コイルから発生する磁束の経路を形成する第１のカバー及び支持板と、前記可動プランジャと固定プランジャの接触状態を保持するための電磁力を発生する永久磁石とを有する電磁石と、前記可動プランジャに連結されて前記電磁石から発生した電磁力を前記リンク機構を介して前記遮断部に伝達するシャフトとを備えた交流接触器の操作装置において、前記固定プランジャは、前記可動プランジャを挟んで上方に配置された開路位置固定プランジャ及び下方に配置された投入位置固定プランジャとから成り、前記永久磁石は、前記開路位置固定プランジャの下方で、前記投入位置固定プランジャの上方に位置し、かつ、前記可動プランジャの周囲の前記第１の支持板上に配置され、前記コイルは、前記投入位置固定プランジャの周囲に配置された投入用コイルと前記投入位置固定プランジャと前記開路位置固定プランジャに跨って配置された投入保持用コイルとから成ることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の交流接触器の操作装置は、上記構成に加え、前記シャフトは、前記電磁石の中央部に鉛直方向に沿って配置され、その上部側が第１の支持板の貫通孔に、その下部側が第２の支持板の貫通孔にそれぞれ昇降及び摺動自在に挿入されていると共に、該シャフトの一端が前記リンク機構に連結され、かつ、該シャフトの外周面に前記可動プランジャが固定されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の交流接触器の操作装置は、上記構成に加え、前記可動プランジャは、前記シャフトと共に前記開路位置固定プランジャと前記投入位置固定プランジャ間を移動することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の交流接触器の操作装置は、上記構成に加え、前記電磁石の開路時には、前記開路位置固定プランジャと可動プランジャが接触し、前記電磁石の投入時には、前記投入位置固定プランジャと可動プランジャが接触していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の交流接触器の操作装置は、上記構成に加え、前記投入位置固定プランジャの前記可動プランジャとの対向側には、前記シャフトの外周面に前記可動プランジャを固定する固定部材が干渉しないザグリが形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の交流接触器の操作装置は、上記構成に加え、前記開路位置固定プランジャの周囲が、前記永久磁石から発生する磁束の経路を形成する第２のカバー及び第３の支持板で覆われており、前記電磁石は、前記第２のカバー及び第３の支持板で覆われている前記開路位置固定プランジャが、前記第１のカバー及び支持板で覆われている前記投入用コイル及び投入保持用コイルより鉛直方向上方側に突出した凸型状に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の交流接触器の操作装置は、上記構成に加え、前記投入用コイル及び投入保持用コイルは、コイルボビンに収納されており、このコイルボビンと前記第１の支持板の間には、ゴム製の板が設置されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の交流接触器の操作装置は、上記構成に加え、前記投入用コイル及び投入保持用コイルの周囲を覆う前記第１のカバーには、前記投入用コイル及び投入保持用コイルの熱を放熱する放熱用の孔が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の交流接触器の操作装置は、上記構成に加え、前記電磁石の投入時には前記投入用コイルのみが励磁され、前記電磁石の投入保持時には前記投入用コイルと前記投入保持用コイルが直列励磁されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の交流接触器の操作装置は、上記構成に加え、前記投入用コイルの磁束は、前記可動プランジャが前記開路位置固定プランジャ側から前記投入位置固定プランジャ側へ前記投入用コイルを励磁して移動する際には、前記永久磁石の磁束とは逆方向であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、消費電力が小さく、構造簡素で安全性及び信頼性が高い交流接触器の操作装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の交流接触器の操作装置が採用される交流接触器の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の交流接触器の操作装置の実施例１を示し、電磁石の開路位置状態の図である。
【図３】本発明の交流接触器の操作装置の実施例１を示し、電磁石の投入位置状態の図である。
【図４】本発明の交流接触器の操作装置の実施例１に採用される投入用コイル及び投入保持用コイルの回路構成を示す図である。
【図５】本発明の交流接触器の操作装置の実施例２を示し、電磁石の投入位置状態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の交流接触器の操作装置を説明する。
【実施例１】
【００２２】
図1は、本発明の交流接触器の操作装置が採用される交流接触子の概略形態を示すものである。
【００２３】
該図に示す如く、交流接触器１は、遮断部４と、この遮断部４を開閉操作する操作装置２と、操作装置２の操作を遮断部４に伝達するリンク機構３と、これら遮断部４、操作装置２及びリンク機構３を収納する筺体１０とから概略構成されている。
【００２４】
このように構成される交流接触器１は、遮断部４の開閉を、リンク機構３を介して操作装置２にて操作されるが、操作装置２には、後述する交流接触器１の投入及び開極状態を保持するための機構を備え、電磁石２０を用いた電磁式の操作装置２としている。尚、３３は、電磁石２０を支持する固定ロッドである。
【００２５】
以下、この操作装置２について、図２乃至４を用いて説明する。
【００２６】
図２及び３は、本発明の交流接触器１の操作装置２の実施例１を示すもので、該図に示す如く、実施例１の交流接触器１の操作装置２は、可動平板２９と一体に形成され、この可動平板２９よりは径方向長さが短い可動プランジャ２５と、この可動プランジャ２５を挟んで相対向して上方に配置され、鉄製の第３の支持板３１ｃにボルト３５で固定されている可動平板２９と径方向長さが略同一の開路位置固定プランジャ２７と、可動プランジャ２５を挟んで相対向して下方に配置され、鉄製の第２の支持板３１ｂにボルト３６で固定されている可動プランジャ２５と径方向長さが略同一の投入位置固定プランジャ２８と、電磁力に応じて可動プランジャ２５と開路位置固定プランジャ２７及び投入位置固定プランジャ２８を離間又は接触させる投入位置固定プランジャ２８の周囲に配置された投入用コイル２２と、この投入用コイル２２の上方で、かつ、投入位置固定プランジャ２８と開路位置固定プランジャ２７に跨って配置された投入保持用コイル２３と、投入用コイル２２及び投入保持用コイル２３の周囲を覆うと共に、投入用コイル２２及び投入保持用コイル２３から発生する磁束の経路を形成し、筒状に形成された鉄製の第１のカバー３０ａ及び第１の支持板３１ａと、開路位置固定プランジャ２７の下方で、投入位置固定プランジャ２８の上方に位置し、かつ、可動プランジャ２５の周囲の第１の支持板３１ａ上に配置され、可動プランジャ２５と開路位置固定プランジャ２７及び投入位置固定プランジャ２８の接触状態を保持するための電磁力を発生する永久磁石２１とを備えて構成されている電磁石２０と、可動プランジャ２５に連結されて電磁石２０から発生した電磁力をリンク機構３（図１参照）を介して遮断部４（図１参照）に伝達するシャフト２６とから概略構成されている。
【００２７】
上記投入用コイル２２及び投入保持用コイル２３は、第１の支持板３１ａと第２の支持板３１ｂとの間に配位置されたコイルボビン２４内に上下に配置され、収納されている。また、コイルボビン２４と第１の支持板３１ａ間には、ゴム製の板材３２が配置されている。
【００２８】
また、シャフト２６は、電磁石２０の中央部に鉛直方向に沿って配置され、シャフト２６の上部側が第１の支持板３１ａの貫通孔に、シャフト２６の下部側が第２の支持板３１ｂの貫通孔にそれぞれ昇降及び摺動自在に挿入されており、シャフト２６の一端がピンを介してリンク機構３に連結され、かつ、シャフト２６の外周面には、可動プランジャ２５、可動平板２９がナット３４で固定されている。
【００２９】
即ち、上記シャフト２６は、第３の支持板３１ｃ及び開路位置固定プランジャ２７を貫通する部分が最も太く、可動プランジャ２５及び可動平板２９が固定されている部分が２番目に太く、投入位置固定プランジャ２８を貫通する部分が一番細く形成されている。そして、可動平板２９と一体の可動プランジャ２５は、シャフト２６の太さが異なる段差部分で可動平板２９の一部を受け、可動プランジャ２５の下からナット３４で締付けることにより、シャフト２６の周囲に固定されるものである。
【００３０】
また、可動プランジャ２５は、シャフト２６と共に開路位置固定プランジャ２７と投入位置固定プランジャ２８間を移動するように構成されており、開路位置固定プランジャ２７と投入位置固定プランジャ２８は、開路位置及び投入位置における可動プランジャ２５のストッパーとなっている。
【００３１】
また、投入位置固定プランジャ２８の可動プランジャ２５との対向側には、可動プランジャ２５が投入位置となるとき、シャフト２６と可動プランジャ２５及び可動平板２９を固定しているナット３４が干渉しないようザグリが形成されている。
【００３２】
また、本実施例では、開路位置固定プランジャ２７の周囲が、永久磁石２１から発生する磁束の経路を形成する鉄製の第２のカバー３０ｂ及び第３の支持板３１ｃで覆われており、この第２のカバー３０ｂ及び第３の支持板３１ｃで覆われている開路位置固定プランジャ２７部分が、鉄製の第１のカバー３０ａ及び第１の支持板３１ａで覆われている投入用コイル２２及び投入保持用コイル２３より鉛直方向上方側に突出した凸型状に形成され、電磁石２０が構成されている。
【００３３】
次に、本実施例の電磁接触器の操作装置における各位置の動作について、図２乃至図４を用いて説明する。
【００３４】
図２は、電磁石２０の開路位置を示し、この開路位置から図３に示す投入位置への動作は、開路位置固定プランジャ２７と可動平板２９が接触している時、永久磁石２１の磁束は、矢印ｘのように流れて開路位置固定プランジャ２７と可動平板２９の間には吸引力が発生し、負荷力と共に開路状態の保持力となる。
【００３５】
この時、投入用コイル２２を励磁し、矢印ｙのように磁束を発生させると、開路位置固定プランジャ２７と可動プランジャ２５の間には、永久磁石２１の磁束の向きと逆方向の磁束が発生するので、永久磁石２１の磁束をキャンセルし、投入方向への吸引力が負荷力より大きくなった時、可動プランジャ２５、可動平板２９及びシャフト２６が動作し、可動プランジャ２５と投入位置固定プランジャ２８が接触し停止される。尚、ここで、負荷力とは、遮断部４の接点へ接圧を印加するためのばね及びトリップばね等である。
【００３６】
投入動作完了後、図４に示す如く、投入用コイル２２と投入保持用コイル２３を直列励磁し、投入状態を保持する。この際には、投入保持用コイル２３の抵抗は、投入用コイル２２の抵抗より大きくなっている。
【００３７】
投入位置から開路位置への動作は、投入用コイル２２と投入保持用コイル２３の励磁をなくすことによって、可動プランジャ２５、可動平板２９及びシャフト２６は、負荷力＞永久磁石２１の吸引力のため動作し、可動平板２９と開路位置固定プランジャ２７が接触し、停止される。
【００３８】
このような本実施例の構成によれば、永久磁石２１を設けることで、投入及び投入保持力に必要なアンペアターン（ＡＴ）を抑制することができ、コイルの縮小化及び消費電力を抑制できる。また、投入動作に必要なアンペアターン（ＡＴ）は大きく取れ、投入保持時に必要なアンペアターン（ＡＴ）は小さくとれ、コイルを投入用コイル２２と投入保持用コイル２３に別けることで、コイルの効率が良くなり、消費電力を抑制できる。
【００３９】
更に、投入用コイル２２は、投入及び投入保持状態で常時励磁されるため、投入コイル２２と投入保持用コイル２３を直列励磁とする切替スイッチ等に問題が生じても、投入コイル２２及び投入保持用コイル２３に電流が流れない状況を避けることができ、信頼性が向上する。
【００４０】
また、開路位置固定プランジャ２７及び投入位置固定プランジャ２８を、電磁石２０の開路位置及び投入位置に設けることで、永久磁石２１の磁束により投入位置及び開路位置の両方で可動プランジャ２５に吸引力が発生するので、これにより、状態保持の信頼性が向上する。
【００４１】
また、第２のカバー３０ｂ及び第３の支持板３１ｃで覆われている開路位置固定プランジャ２７部分が、鉄製の第１のカバー３０ａ及び第１の支持板３１ａで覆われている投入用コイル２２及び投入保持用コイル２３より鉛直方向上方側に突出した凸型状に形成されているので、投入用コイル２２及び投入保持用コイル２３の外側に配置する鉄製の第１のカバー３０ａを、永久磁石２１と開路位置固定プランジャ２７の外側に配置する鉄製の第２のカバー３０ｂより面積を大きくすることが可能となり、発熱部であるコイル部の放熱面積を大きく確保でき、放熱効率が向上する。
【００４２】
また、コイルボビン２４と第１のカバー３０ａの間にゴム製の板材３２を設けることで、コイルボビン２４と第１のカバー３０ａ間への熱伝達率が空気より大きくなるため、放熱効率が向上すると共に、開閉動作によりコイルボビン２４が回転することをゴム製の板材３２の面圧により抑制できるため、信頼性が向上する。
【実施例２】
【００４３】
図５に本発明の交流接触器の操作装置の実施例２を示す。該図に示す本実施例では、第１のカバー３０ａの上部に複数（本実施例では４箇所）の放熱用の孔３７を設けたものである。他の構成は、実施例１と同様である。
【００４４】
このような本実施例によれば、実施例１と同様な効果が得られることは勿論、投入用コイル２２及び投入保持用コイル２３の熱を、この放熱用の孔３７から放熱することができるので、更なる放熱効果が期待できる。
【００４５】
尚、上述した放熱用の孔３７は、第１のカバー３０ａの下部に設けても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４６】
１…交流接触器、２…操作装置、３…リンク機構、４…遮断部、１０…筺体、２０…電磁石、２１…永久磁石、２２…投入用コイル、２３…投入保持用コイル、２４…コイルボビン、２５…可動プランジャ、２６…シャフト、２７…開路位置固定プランジャ、２８…投入位置固定プランジャ、２９…可動平板、３０ａ…第１のカバー、３０ｂ…第２のカバー、３１ａ…第１の支持板、３１ｂ…第２の支持板、３１ｃ…第３の支持板、３２…板材、３３…固定ロッド、３４…ナット、３５、３６…ボルト、３７…放熱用の孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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