(57)【要約】【課題】ガス絶縁開閉装置の小型化を可能とする三相一括式遮断器を提供する。【解決手段】遮断部を内部に有し絶縁ガスを封入した三個の遮断部タンク２，３，４と，前記遮断部を開閉する操作器と，前記遮断部に前記操作器の駆動力を伝える駆動機構部５により三相一括式遮断器を構成する。前記操作器は駆動モータ部８と駆動モータ部８に対し開閉指令を出力する制御・電源部９により構成する。駆動モータ部８は駆動機構部５近傍に設け，制御・電源部９は駆動モータ部８とは異なる場所に配置し，駆動モータ部８と制御・電源部９を電気的に接続する。【選択図】図３
2014107179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮断部を内部に有し絶縁ガスを封入した三個の遮断部タンクと，前記遮断部を開閉する操作器と，前記遮断部に前記操作器の駆動力を伝える駆動機構部により構成される三相一括式遮断器において，
前記操作器は駆動モータ部と前記駆動モータ部に対し開閉指令を出力する制御・電源部により構成し，
前記駆動モータ部は前記駆動機構部近傍に設け，
前記制御・電源部は前記駆動モータ部とは異なる場所に配置し，
前記駆動モータ部と前記制御・電源部を電気的に接続した三相一括式遮断器。
【請求項２】
前記駆動機構部は，スコットラッセル機構としての回転レバーを有し，
前記回転レバーの一端は前記駆動モータ部からの駆動力を伝達する連結ロッドに連結され，
前記回転レバーの他端は前記遮断部に前記駆動モータ部からの駆動力を伝える絶縁操作ロッドに連結された，
請求項１に記載の三相一括式遮断器。
【請求項３】
前記駆動モータ部は前記駆動機構部の上面に配置され，
前記制御・電源部は前記駆動機構部の下面に配置された，
請求項２に記載の三相一括式遮断器。
【請求項４】
前記駆動モータ部は，
永久磁石又は磁性材を磁化方向を交互に反転させて複数個並べ一体形成した可動子と，
前記可動子を上下から挟み込んで配置した第１の磁極及び第２の磁極と，前記第１の磁極と前記第２の磁極をつなぎ磁束の経路を形成する磁性体と，前記第１の磁極と前記第２の磁極それぞれに巻き回した巻線で構成した固定子とで構成し，
前記制御・電源部は電流検出器で検出した主回路導体を流れる電流値に応じて前記巻線に供給する電流量を変化させることを特徴とする，
請求項１乃至３いずれか１項に記載の三相一括式遮断器。
【請求項５】
前記固定子の一単位を前記可動子の動作方向に３の整数倍配置し，
前記巻線は前記隣り合う固定子の一単位毎に，１２０°電気的位相がずれた配置であり，前記固定子各々の巻線に三相交流を流すことで三相リニアモータとしての動作を実現可能とすることを特徴とする，
請求項４に記載の三相一括式遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，三相一括式遮断器，特にガス絶縁開閉装置の小型化を可能とする操作器構成を有する三相一括式遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電力開閉装置は，電力需要の増大と電力設備の小型・高信頼化の要請から，絶縁・遮断性能の高い六弗化硫黄（ＳＦ6）ガスを封入したタンク内に，通電導体や遮断部などの電気装置を収納することにより開閉装置全体を大幅に縮小したガス絶縁開閉装置（以下，ＧＩＳ）が主流となる傾向が顕著である。
【０００３】
このＧＩＳの最も重要な構成要素は遮断器（以下，ＧＣＢ）であり，このＧＣＢは，ＳＦ6ガスを封入した遮断部タンク内に遮断部が絶縁スペーサを介して支持される構造となっている。
【０００４】
この遮断部は通常の負荷電流のみならず，事故時の短絡大電流も迅速に遮断するため，高速で駆動される。この駆動エネルギーは大きく，従来，遮断部タンクの外側に大形の操作器が取付けられ，油圧，又はばね力で駆動されていた。
【０００５】
この油圧，又はばね力の発生は，ポンプやモータ以外は全て機械系・高圧流体系の制御・増幅作用で行うため，操作装置が大型化し，ＧＣＢの構成要素の中で，操作器はかなりの部分（全長，全高，全幅，従って据付面積，体積）を占めることとなる。
【０００６】
とりわけ，操作器は，その目的から遮断部タンクの端部や下部に取り付けられ，結果としてＧＣＢの全長や全高を大きくする要因となる。ＧＣＢの遮断部解体点検のため，操作器をＧＩＳの前面に取り付ける必要があるため，ＧＣＢの寸法は必然的にＧＩＳの大きさを決める要因となっていた。
【０００７】
特許文献１には，遮断部タンク内の遮断器と連結した出力軸を，操作器箱の裏板側から上記操作器箱内に導入し，上記出力軸に遮断ばねと投入ばねの一端をそれぞれ連結して成る電動ばね操作ガス遮断器において，上記出力軸の動作方向とほぼ平行で，かつ上記裏板に対して垂直方向の動作軸上に上記遮断ばねと上記投入ばねを配置し，上記遮断ばね及び上記投入ばねの固定端側を上記裏板へそれぞれ固定したことを特徴とする電動ばね操作ガス遮断器が開示されている。
【０００８】
このような構成においては，大きな操作力と，長い動作行程に対応するために，操作器が大形，長尺化するため，操作箱から遮断部タンクの下部に延びるように投入ばねを収納するばねケースを配置せざるを得ず，ＧＣＢ全高のかさ上げが必要となり，ＧＩＳの小型化・低層化が困難になる。また，重心も高くなり耐震性も低下するなどの問題がある。
【０００９】
特許文献２には，絶縁ガスが封入された金属タンクと，この金属タンクに収納された遮断装置と，前記金属タンクの外部に設置された蓄圧器と，この蓄圧器と隔離して配置された前記蓄圧器に蓄えられた高圧油によって駆動される前記遮断装置の駆動装置と，前記蓄圧器を包囲して外気から仕切るカバー部材とを備えてなる電力用ガス遮断器が開示されている。
【００１０】
この構成では油圧維持源である蓄圧器が長尺物として存在し，これを操作器本体の近傍に設置する必要があるので設計自由度を制約するという問題がある。
【００１１】
また，油圧操作器は，操作シリンダ本体は小形であるが，数百気圧の高圧油に耐えるため各部品に大型重量部品を用いることなる。これによりＧＣＢが大型化するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６４−６３４０
【特許文献２】特開昭６２−２４９３２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＧＩＳの小形化・低層化のためにはＧＣＢの全長，全高，全幅の縮小低減が必須であるが，遮断部タンクの大きさはＧＣＢの最も大きな使命である事故大電流の高速遮断機能から決まるので小型化に限界がある。よって，操作器部分の小型化が望まれるが，現状では限界がある。
【００１４】
その理由は，高速，大出力を要求される操作器はほとんどが機械系，又流体系で構成されていて，更に機械力，油圧力の伝達効率，伝達速度が重視されるので操作出力軸を中心として全ての要素を一箇所に集中せざるを得ないからである。
【００１５】
すなわち，前述の駆動ばねや，アキュムレータを操作器本体と離して，例えば遮断器タンクの上部とか，ＧＩＳ部分に配置することが出来れば操作器本体を小型化することができるが，操作力の伝達効率，多くの問題があり実現は難しかった。
【００１６】
以上の点に鑑み，本発明の目的は，ＧＩＳの小型化・低層化に適した配置自由度の大きい操作器を有する遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の三相一括式遮断器は，遮断部を内部に有し絶縁ガスを封入した三個の遮断部タンクと，前記遮断部を開閉する操作器と，前記遮断部に前記操作器の駆動力を伝える駆動機構部により構成する。前記操作器は駆動モータ部と前記駆動モータ部に対し開閉指令を出力する制御・電源部により構成する。前記駆動モータ部は駆動機構部近傍に設け，前記制御・電源部は前記駆動モータ部とは異なる場所に配置し，前記駆動モータ部と前記制御・電源部を電気的に接続する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電動リニアモータ操作器を用いれば，駆動モータ部の配置が自由となり，又，従来一体構成が必要であった制御・エネルギー源維持部が駆動部と分離して任意の位置に配置できるので，ＧＣＢの全長，全高，床占有面積の縮小が可能となる。これにより，ＧＩＳの小形・低層化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る三相一括式遮断器の斜視図である。
【図２】本発明に係る三相一括式遮断器の側面図である。操作機構部５については内部構成を可視化している。
【図３】本発明に係る三相一括式遮断器の上面図である。操作機構部５については内部構成を可視化している。
【図４】本発明に係る三相一括式遮断器を操作機構部側から見た図である。操作機構部５については内部構成を可視化している。
【図５】回転レバーの一例を示す拡大図である。
【図６】本発明に係る三相一括式遮断器の内部構成を示す断面図である。閉極状態を示している。
【図７】本発明に係る三相一括式遮断器の内部構成を示す断面図である。開極状態を示している。
【図８】本発明に係る三相一括式遮断器の可動部の概略構成図である。
【図９】本発明の電動アクチュエータの一例を示す概略図である。断面構成を示している。
【図１０】図９の電動アクチュエータのＺ方向からの断面構成を示す図である。
【図１１】本発明の電動アクチュエータの別の構成例を示す斜視図である。
【図１２】図１１の断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下，本発明の三相一括式遮断器を実施例として示す図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１の斜視図に示すＳＦ6ガスを封入した遮断部タンク２，３，４内に各々遮断部が配置されている（図６，７）。
【００２２】
タンク２，３，４の端部には，操作機構部５が配置される。操作機構部５には回転レバー６（図５）がガス気密で装着されており，この回転レバー６は軸受け１０により保持される（図２，３，４）。この軸受け１０で保持することにより，回転レバー６は軸受け１０を基点に回転運動する。また，軸受け１０内にガスシール部を設けることで操作機構部５内のガス気密を維持する。
【００２３】
図５に一例を示すように，回転レバー６は気中回転レバー６aとガス中回転レバー６ｂで構成される。このガス中回転レバー６ｂは操作機構部５内で絶縁操作ロッド１ｅをピンで締結する構造となっている（図３）。絶縁操作ロッド１ｅは，操作機構部５側から伝えられる駆動力を遮断部側に伝える。
【００２４】
気中回転レバー６aは，操作機構部５の上面において，連結ロッド７にピンで三相分が連結されている（図３）。連結ロッド７は直線上に動作するため，気中回転レバー６aはスコットラッセル方式駆動するように長穴とする。
【００２５】
本発明の電動リニアモータ操作器の駆動モータ部８は，この連結ロッド７にはさまれるように構成されている。本実施例では，駆動モータ部８は操作機構部５の上面に固定する。
【００２６】
図３では，各相間に配置した二つの駆動モータ部８としているが，必要な操作力によってはいずれか一方の駆動モータ部８があればよい。
【００２７】
駆動モータ部８に対し開閉指令を出力する制御・電源部９は駆動モータ部８とケーブル９ａで連結することができるので，全体構成として場所をとらない都合の良い場所に配置できる。図４では操作機構部５の下部に配置した例を示しているがこれに限るものではない。
【００２８】
図６に示すよう三相一括式遮断器が入状態であれば，連結ロッド７を図の上方向にストロークさせることで，連結ロッド７に締結された回転レバー６が軸受けを介して反時計回りに回転する。これにより，回転レバー６に連結された絶縁操作ロッド１ｅが紙面右方向に移動し，遮断部１が切状態となる。
【００２９】
逆に図７に示すように遮断器が切状態において，連結ロッド７を図の下方向にストロークさせることで，遮断部１が入状態へ移行する。
【００３０】
図６と図７に示す遮断部１の可動側は少なくとも，図８に示すように，絶縁ノズル１ａ，電流を遮断するための接点部である可動側アーキングコンタクト１ｂ，パッファシャフト１ｃ，パッファシリンダ１ｄ及び絶縁操作ロッド１ｅそれぞれを同軸上に配して構成する。
【００３１】
駆動モータ部８は，操作機構部５の上面に固定され，操作機構部５の下部に固定された制御・電源部９と電気的に接続されている（図４）。
【００３２】
制御・電源部９には，遮断部の固定側及び可動側に接続する主回路導体の電流を計測する電流検出用変流器（不図示）で検出した電流値が入力される。制御・電源部９は，変流器で検出した電流値に応じて，駆動モータ部８に供給する電流量や位相を変化させる機能を有する。
【００３３】
以下，図９及び図１０を用いて駆動モータ部８の詳細な構造について説明する。図９は駆動モータ部８を構成する電動アクチュエータ３２と固定子３１の一例で，図１０は図９に示す固定子１０５の断面形状をＺ方向から示す図である。
【００３４】
本実施例において，電動アクチュエータ３２は２つの固定子１０５を一単位として構成する。固定子１０５は，図１０に示すように，磁性体１０３と，磁性体１０３が有する第一の磁極１０１と，該第一の磁極１０１に対向して配置される第二の磁極１０２と，第一の磁極１０１及び第二の磁極１０２の外周に設けられる巻線１０４により構成される。
【００３５】
固定子１０５の第一の磁極１０１及び第二の磁極１０２の間に，空隙を介して永久磁石１０６及び該永久磁石１０６を挟み込んで支持する磁石固定部材１０７から構成される可動子３１を配置する。
【００３６】
永久磁石１０６の着磁方向はＹ方向（図９中，上下方向）であり，隣り合う磁石毎に交互に着磁されている。また，磁石固定部材１０７の材質は非磁性の材料である。
【００３７】
可動子３１は，永久磁石１０６と，第一の磁極１０１及び第二の磁極１０２との間隔を保つため，Ｚ方向以外の方向に対する動きを拘束する機械的な部品により支持される。
【００３８】
駆動に際しては，巻線１０４に電流を流すことにより磁界が発生し，固定子１０５と永久磁石１０６の相対位置に応じた推力を発生することが可能になる。また，固定子１０５と永久磁石１０６の位置関係と，巻線１０４に流す電流の位相や大きさを制御することにより，推力の大きさ，及び向きの調整が可能になる。
【００３９】
上記電動アクチュエータ３２を有する駆動モータ部８及び制御・電源部９で構成される電動リニアモータ操作器は，電流を導通させることにより操作力を発生させることで，複雑な機械的機構を設ける必要なくストロークの前進端位置，後退端位置に加え，ストローク中間位置の計３箇所以上の位置で可動電極を停止させることを実現する。
【００４０】
なお，上記の説明はあくまでも一例であり，電気信号を駆動力に変換し，駆動力の大きさや向きを制御可能で，かつストロークの前進端位置，後退端位置，ストローク中間の計３箇所以上の位置で可動子を停止，および再駆動可能な構造であれば，他の構成を有する電動アクチュエータを用いてもよい。
【００４１】
本実施例に適用する駆動モータ部８について図１１，１２を用いて説明する。本実施例では，三単位の電動アクチュエータ３２ａ，３２ｂ，３２ｃがＺ方向（可動電極の動作軸方向）に並んで配置される。
【００４２】
なお、本実施例においては，上述の通り，一単位が二つの固定子で構成されており，三単位の電動アクチュエータは計六つの固定子から成るが，一単位が一つ以上の固定子で構成されていてもよく，三単位の電動アクチュエータはその３倍数個の固定子から構成されてもよい。
【００４３】
電動アクチュエータ３２ａに対して，電動アクチュエータ３２ｂは電気的位相が１２０°ずれて配置され，電動アクチュエータ３２ｃについては電気的位相が２４０°ずれて配置される。
【００４４】
この電動アクチュエータ配置において，各電動アクチュエータの巻線１０４に三相交流を流すと三相のリニアモータと同様の動作が実現できる。三単位の電動アクチュエータを使用することで，各電動アクチュエータを三つの独立した電動アクチュエータとして個々に電流を制御して推力を調整することも可能になる。
【００４５】
各電動アクチュエータの巻線には，制御・電源部から各々異なる大きさ又は異なる位相の電流を注入することができる。一例として，一つの交流電源から供給されるＵ，Ｖ，Ｗの三相電流を分けて供給することが考えられる。この場合，複数の電源を具備する必要がなく簡便である。
【００４６】
以上のように，本発明の電動リニアモータ操作器を用いれば，駆動モータ部の配置が自由になり，従来一体構成が必要であった制御・電源部が駆動モータ部と分離して任意の位置に配置できるので，ＧＣＢの全長，全高，床占有面積の縮小が可能となる。これにより，ＧＩＳの小形・低層化が可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
１    遮断部
１ａ  絶縁ノズル
１ｂ  可動側アーキングコンタクト
１ｃ  パッファシャフト
１ｄ  パッファシリンダ
１ｅ  絶縁操作ロッド    
２    遮断部タンク
３    遮断部タンク
４    遮断部タンク
５    操作機構部
６    回転レバー
６ａ  気中回転レバー
６ｂ  ガス中回転レバー
７    連結ロッド
８    駆動モータ部
９    制御・電源部
１０  軸受け
３１  可動子
３２  電動アクチュエータ
【図１】
2014107179.tif 000003
【図２】
2014107179.tif 000004
【図３】
2014107179.tif 000005
【図４】
2014107179.tif 000006
【図５】
2014107179.tif 000007
【図６】
2014107179.tif 000008
【図７】
2014107179.tif 000009
【図８】
2014107179.tif 000010
【図９】
2014107179.tif 000011
【図１０】
2014107179.tif 000012
【図１１】
2014107179.tif 000013
【図１２】
2014107179.tif 000014