(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側接点と、
前記固定側接点に接触する閉位置と前記固定側接点から離れる開位置との間で変位する可動側接点と、
固定子および前記固定子に対して変位する可動子を有し、前記可動側接点を変位させる動力を発生させる駆動部と、
前記駆動部によって発生した動力が伝達されることによって前記可動側接点を変位させるとともに、前記可動側接点が前記閉位置にある場合に前記可動側接点を前記固定側接点に押し付ける動力伝達部と
を備え、
前記動力伝達部は、前記可動子とともに変位する駆動部側ばね受部と、前記駆動部側ばね受部に対向して設けられ、前記可動側接点とともに変位する接点側ばね受部と、前記駆動部側ばね受部と前記接点側ばね受部との間に設けられ、前記駆動部側ばね受部と前記接点側ばね受部とが互いに離れる方向に前記駆動部側ばね受部および前記接点側ばね受部を押すばね体とを有し、
前記ばね体は、外側ばねと、前記外側ばねの内側に設けられ、前記外側ばねに対して並列接続され、前記可動側接点が前記開位置にある状態から投入の最終端となるまでの間で前記外側ばねと同じ縮み量となるように配置された内側ばねとを含み、
前記外側ばねの反発力を前記内側ばねの反発力よりも大きくし、
前記動力伝達部は、前記駆動部側ばね受部および前記接点側ばね受部の少なくとも一方に設けられ、前記外側ばねの径方向の移動を規制する規制部を有していることを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
前記動力伝達部は、前記接点側ばね受部に対して固定されるともに前記内側ばねの内側に設けられ、外径が前記内側ばねの内径と一致する中心軸をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
【請求項３】
前記外側ばねの固有振動数を前記内側ばねの固有振動数よりも小さくすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉装置。
【請求項４】
前記外側ばねの固有振動数を系の最低次の固有振動数とすることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の開閉装置。
【請求項５】
固定側接点と、
前記固定側接点に接触する閉位置と前記固定側接点から離れる開位置との間で変位する可動側接点と、
固定子および前記固定子に対して変位する可動子を有し、前記可動側接点を変位させる動力を発生させる駆動部と、
前記駆動部によって発生した動力が伝達されることによって前記可動側接点を変位させるとともに、前記可動側接点が前記閉位置にある場合に前記可動側接点を前記固定側接点に押し付ける動力伝達部と
を備え、
前記動力伝達部は、前記可動子とともに変位する駆動部側ばね受部と、前記駆動部側ばね受部に対向して設けられ、前記可動側接点とともに変位する接点側ばね受部と、前記駆動部側ばね受部と前記接点側ばね受部との間に設けられ、前記駆動部側ばね受部と前記接点側ばね受部とが互いに離れる方向に前記駆動部側ばね受部および前記接点側ばね受部を押すばね体とを有し、
前記ばね体は、外側ばねと、前記外側ばねの内側に設けられ、前記外側ばねに対して並列接続され、前記可動側接点が前記開位置にある状態から投入の最終端となるまでの間で前記外側ばねと同じ縮み量となるように配置された内側ばねとを含み、
前記外側ばねの固有振動数を前記内側ばねの固有振動数より小さくすることを特徴とする開閉装置。
【請求項６】
前記動力伝達部は、前記駆動部側ばね受部および前記接点側ばね受部の少なくとも一方に設けられ、前記外側ばねの径方向の移動を規制する規制部を有している請求項５に記載の開閉装置。
【請求項７】
前記駆動部は、前記固定子と前記可動子との間に設けられ前記可動側接点が前記開位置から前記閉位置に変位する際に前記固定子と前記可動子との間に衝撃が発生することを抑制する衝撃発生抑制部をさらに有していることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の開閉装置。
【請求項８】
前記動力伝達部は、前記可動子と前記可動側接点との間に設けられ前記可動側接点が前記開位置から前記閉位置に変位する際に前記固定子と前記可動子との間に発生する衝撃が前記可動側接点に伝達することを抑制する衝撃伝達抑制部をさらに有していることを特徴とする請求項１から請求項７までの何れか一項に記載の開閉装置。
【請求項９】
固定側接点と、
前記固定側接点に接触する閉位置と前記固定側接点から離れる開位置との間で変位する可動側接点と、
固定子および前記固定子に対して変位する可動子を有し、前記可動側接点を変位させる動力を発生させる駆動部と、
前記駆動部によって発生した動力が伝達されることによって前記可動側接点を変位させるとともに、前記可動側接点が前記閉位置にある場合に前記可動側接点を前記固定側接点に押し付ける動力伝達部と
を備え、
前記動力伝達部は、前記可動子とともに変位する駆動部側ばね受部と、前記駆動部側ばね受部に対向して設けられ、前記可動側接点とともに変位する接点側ばね受部と、前記駆動部側ばね受部と前記接点側ばね受部との間に設けられ、前記駆動部側ばね受部と前記接点側ばね受部とが互いに離れる方向に前記駆動部側ばね受部および前記接点側ばね受部を押すばね体とを有し、
前記ばね体は、二重以上の外側ばねと、前記外側ばねの内側に設けられ、前記外側ばねに対して並列接続され、前記可動側接点が前記開位置にある状態から投入の最終端となるまでの間で前記外側ばねと同じ縮み量となるように配置された内側ばねとを含んでいることを特徴とする開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受変電設備に用いられる開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電力用開閉装置において、開極状態の接点対をある速度で投入（閉極）する際に、接点間でバウンスが生じる。このバウンスは、一般にチャタリングと呼ばれている。接点間には電位差があるため、チャタリングが生じることによって接点間にアークが発生する。これにより、接点の表面が荒れ、または、接点の表面が消耗し、接点間における接触抵抗が増加する。さらに、チャタリングが生じている間における接点が互いに離れている時間が長くなると、それぞれの接点が溶着する。これらの問題点を解決するために、チャタリングを抑制することは重要である。【０００３】
一般に、投入は衝突現象であるので、バウンスを抑制するためには、ゴムなどの減衰の高い機構を用いて、エネルギーを散逸させることが有効である。しかしながら、開閉装置が使用される屋外の過酷な環境では、この機構の劣化が課題となるので、この機構を用いることができない。【０００４】
そこで、従来、積層された複数の板である積層板を介して固定側接点が支持台に支持されることでエネルギーを散逸させる開閉装置が知られている（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】特開２００６−１６４６５４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、積層板は接点を保持するために剛性を高くする必要があるので、積層板の剛性を高くすることによってチャタリングの抑制効果が減少してしまうという問題点があった。【０００７】
この発明は、チャタリングの発生をより抑制することができる開閉装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る開閉装置は、固定側接点と、固定側接点に接触する閉位置と固定側接点から離れる開位置との間で変位する可動側接点と、固定子および固定子に対して変位する可動子を有し、可動側接点を変位させる動力を発生させる駆動部と、駆動部によって発生した動力が伝達されることによって可動側接点を変位させるとともに、可動側接点が閉位置にある場合に可動側接点を固定側接点に押し付ける動力伝達部とを備え、動力伝達部は、可動子とともに変位する駆動部側ばね受部と、駆動部側ばね受部に対向して設けられ、可動側接点とともに変位する接点側ばね受部と、駆動部側ばね受部と接点側ばね受部との間に設けられ、駆動部側ばね受部と接点側ばね受部とが互いに離れる方向に駆動部側ばね受部および接点側ばね受部を押すばね体とを有し、ばね体は、二重以上の外側ばねと、外側ばねの内側に設けられ、外側ばねに対して並列接続され、可動側接点が開位置にある状態から投入の最終端となるまでの間で外側ばねと同じ縮み量となるように配置された内側ばねとを含んでいる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る開閉装置によれば、可動側接点が開位置から閉位置に変位する際に、衝撃によって発生する加振力の可動側接点への影響を低下させることによって、可動側接点と固定側接点とが離れることを抑制することができる。その結果、チャタリングの発生をより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る開閉装置を示す側断面図である。
【図２】図１の動力伝達部の要部を示す拡大図である。
【図３】図２の規制部の変形例を示す図である。
【図４】図１の開閉装置の閉極時の状態を示す側断面図である。
【図５】開閉装置に発生する加振力および系の最低次の固有振動数を示すグラフである。
【図６】図４の可動子がケースに衝突する時の開閉装置を示す側断面図である。
【図７】図１の開閉装置に流れる電流と時間との関係を示すグラフである。
【図８】開閉装置に発生する加振力、系の最低次の固有振動数および上昇した系の最低次の固有振動数を示すグラフである。
【図９】この発明の実施の形態２に係る開閉装置の要部を示す側断面図である。
【図１０】図９の電磁アクチュエータを備えた開閉装置を示す側断面図である。
【図１１】図１のばね体を三重化した場合の開閉装置を示す側断面図である。
【図１２】図１１の開閉装置に発生する加振力、系の最低次の固有振動数および上昇した系の最低次の固有振動数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る開閉装置を示す側断面図である。図１では、開閉装置の開極時の状態を示している。図において、開閉装置は、樹脂から構成された筐体１と、筐体１に収容され、筐体１に対して固定された固定側接点２と、固定側接点２に接触する閉位置と固定側接点２から離れる開位置との間で変位する可動側接点３と、可動側接点３を変位させる動力を発生させる電磁アクチュエータ（駆動部）４と、電磁アクチュエータ４によって発生した動力が伝達されることによって可動側接点３を変位させるとともに、可動側接点３が閉位置にある場合に可動側接点３を固定側接点２に押し付ける動力伝達部５とを備えている。
【００１２】
電磁アクチュエータ４は、ケース４１と、ケース４１に収容され、ケース４１に対して固定されたコイル４２と、コイル４２の内側に挿入可能に設けられ、磁石から構成された可動子４３と、可動子４３に対して固定されたアクチュエータ駆動軸４４とを有している。ケース４１およびコイル４２から固定子が構成されている。可動子４３は、コイル４２の軸方向について移動可能となっている。アクチュエータ駆動軸４４は、可動子４３の移動方向に延びて配置されている。また、アクチュエータ駆動軸４４は、可動子４３から可動側接点３に向かって延びて配置されている。
【００１３】
動力伝達部５は、駆動部側ばね受部５１と、駆動部側ばね受部５１よりも可動側接点３側に設けられ、駆動部側ばね受部５１に対向する接点側ばね受部５２と、駆動部側ばね受部５１および接点側ばね受部５２に渡って設けられた中心軸５３と、中心軸５３と可動側接点３との間に設けられた絶縁ロッド５４と、駆動部側ばね受部５１と接点側ばね受部５２との間に設けられ、駆動部側ばね受部５１と接点側ばね受部５２とが互いに離れる方向に駆動部側ばね受部５１および接点側ばね受部５２を押すばね体５５とを有している。
【００１４】
駆動部側ばね受部５１は、アクチュエータ駆動軸４４に対して固定されている。したがって、駆動部側ばね受部５１は、可動子４３とともに変位する。
【００１５】
接点側ばね受部５２は、中心軸５３に対して固定されている。したがって、接点側ばね受部５２は、中心軸５３とともに変位する。
【００１６】
中心軸５３は、駆動部側ばね受部５１に対して固定されていない。したがって、駆動部側ばね受部５１は、中心軸５３に対して軸方向について変位可能となっている。
【００１７】
中心軸５３、絶縁ロッド５４および可動側接点３は、互いに固定されている。したがって、駆動部側ばね受部５１は、可動側接点３とともに変位する。
【００１８】
電磁アクチュエータ４は、コイル４２と可動子４３との間に発生する電磁力による相互作用によって動力を発生させる。電磁アクチュエータ４において発生した動力は、アクチュエータ駆動軸４４を通じて、駆動部側ばね受部５１、ばね体５５、接点側ばね受部５２および中心軸５３の順に伝わり、さらに、絶縁ロッド５４を通じて可動側接点３に伝わる。ここで、駆動部側ばね受部５１および中心軸５３は互いに固定されていないものの、ばね体５５を介して、可動側接点３を固定側接点２に押し付ける力（押付力）が駆動部側ばね受部５１から可動側接点３に伝わる。
【００１９】
閉極時の開閉装置では、電磁アクチュエータ４による磁気吸引力Ｆ１を、ばね体５５による反発力Ｆ２よりも大きくすることで（磁気吸引力Ｆ１＞反発力Ｆ２）、固定側接点２と可動側接点３との間に圧力が発生した状態で、固定側接点２と可動側接点３との接触が確保される。つまり、この場合、可動側接点３が固定側接点２に押し付けられる。
【００２０】
図２は図１の動力伝達部５の要部を示す拡大図である。図において、ばね体５５は、中心軸５３に沿って延びた外側ばね５５１と、外側ばね５１１の内側に設けられ、中心軸５３に沿って延びた内側ばね５５２とを含んでいる。外側ばね５５１および内側ばね５５２は、同心円上に配置されている。具体的には、内側ばね５５２は中心軸５３よりも径方向外側に配置され、外側ばね５５１は内側ばね５５２よりも径方向外側に配置されている。つまり、中心軸５３は内側ばね５５２の内側に配置され、内側ばね５５２は外側ばね５５１の内側に配置されている。内側ばね５５２は、外側ばね５５１に対して並列接続されるように配置されている。これにより、外側ばね５５１および内側ばね５５２のそれぞれは、互いに別々に、駆動部側ばね受部５１と接点側ばね受部５２とが互いに離れる方向に駆動部側ばね受部５１および接点側ばね受部５２を押す。
【００２１】
動力伝達部５は、駆動部側ばね受部５１および接点側ばね受部５２の両方に設けられ外側ばね５５１の径方向の移動を規制する一対の規制部５６をさらに有している。これにより、閉極時に外側ばね５５１を介して可動側接点３を固定側接点２に押し付ける力が変動することが抑制される。
【００２２】
中心軸５３の外径は、内側ばね５５２の内径と一致する。これにより、中心軸５３は、内側ばね５５２の径方向の移動を規制する。その結果、閉極時に内側ばね５５２を介して可動側接点３を固定側接点２に押し付ける力が変動することが抑制される。
【００２３】
また、ばねの径方向についてのずれδは、非特許文献（ばね技術研究会編、「ばね」、丸善株式会社、１９８２年１２月、Ｐ．２３３）に示される下記の式（１）のように、ばねの外径２Ｒが小さくなるにつれて小さくなる。
【００２４】
【数１】
0005971671.tif 000002
【００２５】
上記の式（１）において、ばねの線径ｄおよび巻数ｎは、ねじり応力の限界値によって拘束されるので、変数はばねの外径Ｒのみとなる。
【００２６】
したがって、内側ばね５５２の内径が中心軸５３の外径と一致することによって、閉極時に内側ばね５５２を介して可動側接点３を固定側接点２に押し付ける力の変動が最小限に抑制される。
【００２７】
外側ばね５５１および内側ばね５５２における径方向のずれが防止され、閉極時に外側ばね５５１および内側ばね５５２を介して可動側接点３を固定側接点２に押し付ける力の変動が小さくなり、チャタリングの発生が抑制される。
【００２８】
内側ばね５５２における径方向のずれ防止が中心軸５３によって行われるので、規制部５６を曲げ加工、旋盤加工、円状のプレートを貼り付けるなどによって構成でき、駆動部側ばね受部５１および接点側ばね受部５２の形状を単純な形状とすることができる。
【００２９】
１つのばねから構成されるばね体と比較して、外側ばね５５１および内側ばね５５２から構成されるばね体５５の場合、つまり、ばね体５５を２重化する場合、ばね体５５を軸方向および径方向について小型化することができる。
【００３０】
なお、この例では、規制部５６は、図２に示すように中心軸５３の周方向の全領域に渡って配置された構成について説明しているが、中心軸５３の周方向について複数の凸部が並べて配置された構成であってもよい。また、図３に示すように、規制部５６が外側ばね５５１に径方向外側から当接して、外側ばね５５１の移動を規制する構成（ａ）、規制部５６が外側ばね５５１に径方向内側から当接するとともに規制部５６が内側ばね５５２に径方向外側から当接して、外側ばね５５１および内側ばね５５２の移動を規制する構成（ｂ）、規制部５６が外側ばね５５１および内側ばね５５２の両方に径方向外側から当接して、外側ばね５５１および内側ばね５５２の移動を規制する構成（ｃ）であってもよい。また、図３に示すように、規制部５６が外側ばね５５１に径方向外側から当接し、規制部５７が内側ばね５５１に径方向内側から当接して、外側ばね５５１および内側ばね５５２の移動を規制する構成（ｄ）、規制部５６が外側ばね５５１に径方向外側から当接し、規制部５７が外側ばね５５１に径方向内側から当接するとともに内側ばね５５２に径方向外側から当接して、外側ばね５５１および内側ばね５５２の移動を規制する構成（ｅ）、規制部５６が外側ばね５５１に径方向外側から当接し、規制部５７が外側ばね５５１に径方向内側から当接して、外側ばね５５１の移動を規制する構成（ｆ）であってもよい。なお、図３には、駆動部側ばね受部５１に設けられる規制部について示しているが、接点側ばね受部５２に設けられる規制部は、駆動部側ばね受部５１に設けられる規制部と同様である。また、駆動部側ばね受部５１に設けられる規制部と、接点側ばね受部５２に設けられる規制部とで、互いに異なる構成としてもよい。
【００３１】
図４は図１の開閉装置の閉極時の状態を示す側断面図である。開閉装置が開極状態から閉極状態に変化（投入）する場合、固定側接点２と可動側接点３との間で衝突が発生する。この衝突による反発力は、固定側接点２と可動側接点３との間が開き、チャタリングが発生しやすい方向に作用する。この反発力は、インパルス的な力となるので、図５に示す加振力１００のように、広範囲の周波数の力が励起される。ここで、この反発力が伝わる系全体を考えた場合、系の最低次の固有振動数２００では、加振力１００が増幅され、系の最低次の固有振動数２００の周波数において、固定側接点２と可動側接点３との間が開き、チャタリングが発生しやすい方向に力が働くようになる。
【００３２】
図６は図４の可動子４３がケース４１に衝突する時の開閉装置を示す側断面図である。投入の最終端では、可動子４３がケース４１に衝突する。投入の最終端とは、投入された場合の開閉装置の状態であって、コイル４２への電流の供給が開始され可動子４３が移動を開始した後に、可動子４３が固定側接点２に最も近付いた状態である。可動子４３とケース４１との間の衝突による反発力も図４に示す場合と同様に、固定側接点２と可動側接点３との間が開き、チャタリングが発生しやすい方向に作用する。この反発力はインパルス的な力となるので、図５に示す加振力１００のように、広範囲の周波数の力が励起される。ここで、この反発力が伝わる系全体を考えた場合、系の最低次の固有振動数２００では加振力１００が増幅され、系の最低次の固有振動数２００の周波数において、固定側接点２と可動側接点３との間が開き、チャタリングが発生しやすい方向に力が働くようになる。ここで、系の最低次の固有振動数２００とは、開閉装置を構成する金属部材の伸びおよびねじれによって生じる固有振動数を避けるため、１ｋＨｚ以下で最大のゲインとなる周波数と定義する。
【００３３】
電流は、投入後すぐに固定側接点２と可動側接点３との間を流れ出す。初期位相を０とし、交流の周波数５０〜６０Ｈｚとすると、図７に示すように、電流が最大となる時間ｔ（４．２ｍｓ〜５ｍｓ）付近でのチャタリングが固定側接点２および可動側接点３の消耗に大きな影響を与える。実際には位相の遅れがあるので、さらに後の時間ｔで電流が最大となるので、図４の場合の投入直後に発生する可動側接点３と固定側接点２との衝撃によるチャタリングよりも、図６の場合の可動子４３とケース４１との衝撃によるチャタリングの方が固定側接点２および可動側接点３の消耗に影響しやすい。
【００３４】
系の最低次の固有振動数２００は、金属部材の曲げ、伸びおよびねじれ、ばね体５５の曲げ、ねじれおよびサージングなどの複数の固有振動数が候補となる。一般的に金属部材の伸びおよびねじれは数ｋＨｚと高く、系の最低次の固有振動数２００にはなりにくい。これと比較して、金属部材の曲げ、ばね体５５の固有振動数は、比較的低いので、最低次の固有振動数２００の候補となる。また、樹脂から構成された筐体１も金属部材と比較して剛性が低く、系の最低次の固有振動数２００の候補となる。
【００３５】
二重化されたばね体５５は、同じばね定数である一重のばね体（図示せず）と比較して、荷重が分散されるので、各ばねの質量が軽くなり、ばね体５５のサージングの周波数を上昇させることができる。これにより、系の最低次の固有振動数２００がばね体５５の固有振動数である場合、ばね体５５を二重化することによって系の最低次の固有振動数２００を上昇させることができ、図８に示すように、上昇した系の最低次の固有振動数２０１、２０２とすることができる。ばね体５５の固有振動数を大きく上昇させることができれば、系の固有振動数の中で他の固有振動数よりも大きくなり、ばね体５５の固有振動数２０１、２０２が系の最低次の固有振動数２００ではなくなることが可能となる。
【００３６】
一般的に固有振動数が高周波となると、加振力自体が小さくなり減衰が大きくなるので、振動が発生しにくくなる。開閉装置においては、系の最低次の固有振動数２００を上昇させることによって、チャタリングの発生の抑制が可能となる。
【００３７】
また、ばね体５５を二重化することで、一重のばね体と比較して小型化を図ることができので、曲げおよびねじれによる固有振動数も上昇し、同様にチャタリングの発生の抑制が可能となる。
【００３８】
以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る開閉装置によれば、ばね体５５は、外側ばね５５１と、外側ばね５５１の内側に設けられ、外側ばね５５１に対して並列接続されるように配置された内側ばね５５２とを含んでいるので、電磁アクチュエータ４から可動側接点３までの間の最低次の固有振動数２００を上昇させることができる。これにより、衝撃によって発生する加振力の可動側接点３への影響を低下させて、可動側接点３と固定側接点２とが離れることを抑制することができる。その結果、チャタリングの発生をより抑制することができる。
【００３９】
また、動力伝達部５は、接点側ばね受部５２に対して固定されるともに内側ばね５５２の内側に設けられ、外径が内側ばね５５２の内径と一致する中心軸５３と、駆動部側ばね受部５１および接点側ばね受部５２に設けられ、外側ばね５５１の径方向の移動を規制する規制部５６と有しているので、外側ばね５５１および内側ばね５５１が径方向に移動することが防止され、閉極時に外側ばね５５１および内側ばね５５２を介して可動側接点３を固定側接点２に押し付ける力の変動を小さくすることができ、チャタリングの発生を抑制することができる。また、駆動部側ばね受部５１および接点側ばね受部５２の形状を単純な形状とすることができる。
【００４０】
なお、上記実施の形態１では、ばね体５５の固有振動数を上昇させるためにばね体５５を二重化する構成について説明したが、サージングを抑制できるサージングレスばねを用いたばね体５５であってもよい。サージングレスばねは、不等ピッチにしたり、または、ばね間に変位を拘束する部材を挿入したりすることで実現することができる。また、ばね体５５を三重以上に多重化する構成であってもよい。本願明細書においては、一般にサージングレスコイルばねまたはサージングレスコイルスプリングと言われる、サージングを抑制するばね、またはサージレス機能を持つばねのことをサージングレスばねと示している。
【００４１】
実施の形態２．
図６に示す投入の最終端では、可動子４３がケース４１に衝突し、衝撃が発生する。したがって、この衝撃の発生または可動側接点３への伝達を抑制することができれば、チャタリングの発生を抑制することができる。衝撃の発生または可動側接点３への伝達を抑制する方法としては、衝撃の元を断つ場合と、衝撃の伝達経路を断つ場合との２つのパターンが考えられる。
【００４２】
図９はこの発明の実施の形態２に係る開閉装置の要部を示す側断面図である。図９では、衝撃の元を断つ場合の開閉装置を示している。電磁アクチュエータ４は、可動子４３に設けられた衝撃発生抑制部４５をさらに有している。衝撃発生抑制部４５は、可動側接点３（図６）が閉位置にある場合に、可動子４３とケース４１との間に挟まれるように配置されている。これにより、衝撃発生抑制部４５は、可動側接点３が開位置から閉位置に変位する際に可動子４３とケース４１との間に衝撃が発生することを抑制する。
【００４３】
衝撃発生抑制部４５の製造方法としては、ケース４１の衝突面に対向する可動子４３の面の形状を粗く形成することによって可動子４３に衝撃発生抑制部４５を形成する方法、可動子４３がケース４１に片当たりするように可動子４３を形成することによって可動子４３に衝撃発生抑制部４５を形成する方法、ケース４１の衝突面に対向する可動子４３の部分を積層化することによって可動子４３に衝撃発生抑制部４５を形成する方法、または、ケース４１の衝突面に対向する可動子４３の部分に減衰の大きなゴムなどの部材を配置する方法が挙げられる。ただし、閉極時に、電磁アクチュエータ４による磁気吸引力Ｆ１がばね体５５による反発力Ｆ２よりも大きい関係（磁気吸引力Ｆ１＞反発力Ｆ２）を維持し、投入の失敗を防ぐために、衝撃発生抑制部４５は、剛性を高く磁気吸引力Ｆ１を下げない形状となる厚みまたは形状とする。なお、図９では、可動子４３に衝撃発生抑制部４５が設けられる構成について説明したが、ケース４１にも衝撃発生抑制部４５が設けられる構成であってもよく、また、可動子４３およびケース４１の何れか一方に衝撃発生抑制部４５が設けられる構成であってもよい。
【００４４】
図１０は図９の電磁アクチュエータ４を備えた開閉装置を示す側断面図である。図１０では、衝撃の伝達経路を断つ場合の開閉装置を示している。動力伝達部５は、駆動部側ばね受部５１に設けられ駆動部側ばね受部５１とばね体５５とに挟まれる衝撃伝達抑制部５８をさらに有している。
【００４５】
衝撃伝達抑制部５８の製造方法としては、減衰の大きなゴム、積層部材、または油圧ダンパなどを駆動部側ばね受部５１に取り付ける方法が挙げられる。
【００４６】
なお、この例では、駆動部側ばね受部５１とばね体５５との間に衝撃伝達抑制部５８が設けられる構成について説明しているが、可動子４３と可動側接点３との間に衝撃伝達抑制部５８が設けられる構成であればよい。これにより、可動側接点３が開位置から閉位置に変位する際に可動子４３とケース４１の間に発生する衝撃が可動側接点３に伝達することが抑制される。また、開閉装置は、衝撃発生抑制部４５および衝撃伝達抑制部５８の両方を備えた構成であってもよい。
【００４７】
以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る開閉装置によれば、電磁アクチュエータ４は、ケース４１と可動子４３との間に設けられ可動側接点３が開位置から閉位置に変位する際にケース４１と可動子４３との間に衝撃が発生することを抑制する衝撃発生抑制部４５をさらに有しているので、電磁アクチュエータ４の終端での衝撃が可動側接点３に伝達されることが抑制される。これにより、衝撃によって発生する加振力の可動側接点３への影響を低下させて、可動側接点３と固定側接点２とが離れることを抑制することができる。その結果、チャタリングの発生をより抑制することができる。
【００４８】
また、動力伝達部５は、可動子４３と可動側接点３との間に設けられ可動側接点３が開位置から閉位置に変位する際にケース４１と可動子４３との間に発生する衝撃が可動側接点３に伝達することを抑制する衝撃伝達抑制部５８をさらに有しているので、電磁アクチュエータ４の終端での衝撃が可動側接点３に伝達されることが抑制される。これにより、衝撃によって発生する加振力の可動側接点３への影響を低下させて、可動側接点３と固定側接点２とが離れることを抑制することができる。その結果、チャタリングの発生をより抑制することができる。
【００４９】
電磁アクチュエータ４で生み出される磁気吸引力Ｆ１は、動力伝達部５でマイナスされる反発力Ｆ２を介して、全て固定側接点２と可動側接点３との間に加えられる圧力Ｆ１−Ｆ２として作用する。
【００５０】
図６に示す押込み状態は、通常の通電状態であり、高電流が流れると電磁反発力Ｆ３が作用する。ここで、Ｆ１−Ｆ２＜Ｆ３となると接点が開き、開極し、電流が遮断される。もし、反発力Ｆ２が大きすぎる場合は高頻度に開極してしまい、実用性が低くなってしまう。また、もし、反発力Ｆ２が小さすぎる場合は過電流が流れても、電流がなかなか遮断されなくなってしまい、信頼性が低くなってしまう。また、電磁アクチュエータ４で生み出される磁気吸引力Ｆ１の一部が、動力伝達部５以外に伝達され、一部が消費された場合も高頻度に開極してしまい、実用性が低くなってしまう。そのため、電磁アクチュエータ４で生み出される磁気吸引力Ｆ１は、動力伝達部５を介して、全て固定側接点２と可動側接点３との間に伝えられることが必要である。
【００５１】
ここで、駆動部側ばね受部５１と接点側ばね受部５２とは、内側ばね５５２および外側ばね５５１を挟み込んでいる。図１に示す開極状態から図６に示すケース４１に衝突する押込み状態へは、内側ばね５５２と外側ばね５５１とは同じ変位量で伸び縮みすることで、ロスなく電磁アクチュエータ４で生み出される磁気吸引力Ｆ１が、動力伝達部５に伝達され、固定側接点２と可動側接点３との間に伝達される。
【００５２】
内側ばね５５２および外側ばね５５１において、それぞれのサージングの周波数を平均的に上げるために最適な形状は、同じばねの線径、外径とすることである。しかしながら、この構成では、内側ばね５５２および外側ばね５５１が互いに干渉してしまい、同心円上に配置することができない。もし、同心円上ではない並列状態で配置した場合、荷重の不均一性のために可動側接点３または電磁アクチュエータ４に曲げ方向の力が作用して、動作が安定しなくなる。そのため、内側ばね５５２の外径は、外側ばね５５１の内径より小さくする必要がある。しかしながら、線形を同一のまま内側ばね５５２の外径を小さくすると、ばねの修正応力が問題となり、ばねの信頼性が低下する。そのため、内側ばね５５２の線径は、外側ばね５５１の線径よりも小さくする。線形が小さく内径も小さいばねは、反発力も小さくなるため、外側ばね５５１の反発力は内側ばね５５２の反発力よりも大きくなる。また、線形が小さく内径も小さいばねは、ばねの質量も小さくなり、サージングの周波数が上昇するので、上昇した系の最低次の固有振動数２０１は外側ばね５１１によって生じる。
【００５３】
図１１は図１のばね体５５を三重化した場合の開閉装置を示す側断面図、図１２は図１１の開閉装置に発生する加振力、系の最低次の固有振動数および上昇した系の最低次の固有振動数を示すグラフである。外側ばね５５１を二重化することによって、ばね体５５が三重化されている。図１１に示すばね体５５を三重化することによって、系の最低次の固有振動数２００を上昇させることができ、上昇した系の最低次の固有振動数２０１、２０２、２０３とすることができる。上昇した系の最低次の固有振動数２０１、２０２、２０３は、図８に示す系の最低次の固有振動数２０１、２０２と比較して、ばね体５５の固有振動数を高くできるとともに、ゲインも低い値とすることができる。四重化以上の多重化した場合も同様の効果が得られるが、高周波域になると加振力自体が小さくなってくるため効果が得られにくくなってくる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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