(57)【要約】【課題】  電力用遮断器の操作装置の遮断容量が大きくなっても、電磁石の大型化を回避する。【解決手段】  電力用遮断器では、電磁石２０１、２０２で発生した力をカムおよびリンク機構を介して固定接触子と可動接触子を有する接点の開閉動作に利用する。電磁石は直動運動可能なプランジャ２１１、２１２と、このプランジャに取り付けた可動鉄心２０５とを有する。可動鉄心に隣り合って、金属製の第１、第２の固定鉄心２０３、２０４が配置されている。第１の固定鉄心の磁気特性および固有抵抗を第２の固定鉄心の磁気特性および固有抵抗と異ならせる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石で発生した力をカムおよびリンク機構を介して固定接触子と可動接触子を有する接点の開閉動作に利用する電力用遮断器において、前記電磁石は直動運動可能なプランジャと、このプランジャに取り付けた可動鉄心と、この可動鉄心に隣り合う金属製の第１、第２の固定鉄心とを有し、この第１の固定鉄心の磁気特性および固有抵抗を第２の固定鉄心の磁気特性および固有抵抗と異ならせたことを特徴とする電力用遮断器。
【請求項２】
前記可動鉄心を軸方向に２個重ねて配置したことを特徴とする請求項１に記載の電力用遮断器。
【請求項３】
前記第1の固定鉄心にコイルを収容する円環状の窪みを形成し、前記第１の固定鉄心と第２の固定鉄心とを軸方向に隣接させて配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の電力用遮断器。
【請求項４】
前記第1の固定鉄心を円筒状に形成して前記第２の鉄心の内周側に配置し、この第１および第２の固定鉄心の側面に係合するプレートを設け、このプレートと第１および第２のプレートの係合を解除することにより前記第1の固定鉄心を電磁石から着脱自在としたことを特徴とする請求項１に記載の電力用遮断器。
【請求項５】
前記可動鉄心と第１の固定鉄心とは、ともににそれぞれが隣り合う面を円錐状に形成し、この円錐の傾きをほぼ同じにしことを特徴とする請求項１に記載の電力用遮断器。
【請求項６】
前記可動鉄心と、前記第1、第２の固定鉄心の少なくともいずれかとは、磁気特性の異なる材料から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力用遮断器。
【請求項７】
前記第１の固定鉄心と第２の固定鉄心とをインロー形状により接続し、このインロー部の軸方向長さを第１の固定鉄心で第２の固定鉄心より長くして、前記窪みの体積を増したことを特徴とする請求項３に記載の電力用遮断器。
【請求項８】
前記第１の固定鉄心と第２の固定鉄心間に円環状のコイルを配置し、このコイルにコンデンサを直列に接続し、このコンデンサに抵抗を並列に接続したことを特徴とする請求項１に記載の電力用遮断器。
【請求項９】
固定接触子と可動接触子を有する接点を開閉して電力の遮断と投入を切り換える遮断部と、前記接点を開閉する遮断部材および投入部材と、前記遮断部材および投入部材による駆動力を保持または解放する遮断制御機構および投入制御機構と、遮断指令または投入指令により励磁されるコイルを内蔵し固定鉄心および可動鉄心を有する電磁石とを備えた電力用遮断器において、前記電磁石の固定鉄心は少なくとも第１、第２の分割形状部分を有し、第1の分割形状部分と第２の分割形状部分は、互いに磁気特性と固有抵抗の異なる金属材料で構成されていることを特徴とする電力用遮断器。
【請求項１０】
前記可動鉄心の分割形状は、動作方向と垂直な方向で分割したものであることを特徴とする請求項９に記載の電力用遮断器。
【請求項１１】
前記可動鉄心の分割形状は、動作方向と平行な方向で分割したものであることを特徴とする請求項９に記載の電力用遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力用遮断器に係り、特に変電所や開閉所などの高電圧仕様に好適な電力用遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所や開閉所に設けられる電力用遮断器は、通常運用時には通電状態を保ち、電力系統に落雷等による異常電流が発生した際には電流を遮断する。遮断器を駆動する操作装置は、電力需要が増大しているので遮断器の高速及び小形軽量化の観点から油圧式やばね式が多用される。
【０００３】
操作装置は、駆動方式に関わらず遮断や投入指令が入力されると電磁アクチュエータの一種である電磁石を作動させる。そして、遮断や投入の駆動力の保持を解除する。このような、電磁石を用いた例が特許文献１に記載されている。この公報に記載の操作装置では、通電状態における遮断ばね力を遮断制御機構の遮断ラッチ、第２遮断ラッチ、遮断トリガを用いて保持し、遮断動作時における遮断ばね力を電磁石のプランジャが遮断トリガを押圧して解除する。また、投入制御機構の投入ラッチ、投入トリガおよび投入用電磁石を用いて、投入ばね力を保持または開放している。
【０００４】
特許文献２に、従来の電力用遮断器の他の例が記載されている。この公報に記載の遮断器では、ラッチおよびトリガの２段の機構を用いて遮断動作させ、遮断制御回路にコントロールスイッチと遅延コンデンサを設けている。これにより、遮断用電磁石の励磁を遅延させ、開極時間を遅らせて直流分を低減し、短絡電流を遮断している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１１５２４３号公報（第５頁、図１）
【０００６】
【特許文献２】特開平４−３６８７４５号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
遮断器の開閉極時間は、プランジャの動作時間と、遮断トリガまたは投入トリガから可動鉄心までの機構の動作時間が大部分である。後者の機構の動作時間は、遮断および投入の駆動力と慣性質量から概ね決定される。前者のプランジャの動作時間は、電磁石で発生する吸引力と負荷により決定される。しかし、電磁石に供給される電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する際に、鉄心部で磁束の漏れや渦電流による損失など非線形性の強い損失が発生し、この損失を正確に予測するのが困難である。
【０００８】
従来の操作装置では、遮断器の遮断容量が大きくなると、電流遮断に必要な駆動力が増加するため、遮断制御機構の引外しトリガに作用する力が大きくなる。これにより遮断側電磁石の負荷も増加するので、電磁石の大型化などによる磁気回路の改良を行うが、磁気抵抗が増大して、プランジャの動作が遅くなる。
【０００９】
そこで、目標開極時間よりもプランジャの動作時間が遅い場合には、鉄心の材質を３％ケイ素鋼など磁気特性の優れた材質に変え、鉄心の磁化を速めて吸引力の立ち上り特性を改善している。この方法によれば、遮断容量の大きな遮断器にも対応できるが、遮断容量に応じて操作装置の電磁石の種類が増加する。
【００１０】
部品の製作誤差や組立て誤差により個体差が生じるものでは、製品出荷時に開閉極時間を調整する必要がある。この目的で特許文献１に記載の操作装置では、トリガとラッチの係合代や電磁石のプランジャの空走距離を調整している。空走距離を調整する方法では、係合代が少ないと開極時間が速すぎたり、不安定動作を引き起こす恐れがある。また、特許文献２に記載の遮断器の操作装置では、トリガとラッチの係合代を調整することなしに電気回路が開極時間を遅らせている。しかしながら、遮断容量に応じて電磁石の負荷が変化することについては、考慮されていない。
【００１１】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、大小の電流遮断容量の電力用遮断器において電磁石を共用化することにある。本発明の他の目的は、電力用遮断器のトリガーとラッチの係合代を変更しないで、電磁石の吸引力を可変とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する本発明の特徴は、電磁石で発生した力をカムおよびリンク機構を介して固定接触子と可動接触子を有する接点の開閉動作に利用する電力用遮断器において、電磁石は直動運動可能なプランジャと、このプランジャに取り付けた可動鉄心と、この可動鉄心に隣り合う金属製の第１、第２の固定鉄心とを有し、この第１の固定鉄心の磁気特性および固有抵抗を第２の固定鉄心のそれらと異ならせたものである。
【００１３】
そしてこの特徴において、可動鉄心を軸方向に２個重ねて配置してもよく、第1の固定鉄心にコイルを収容する円環状の窪みを形成し、第１の固定鉄心と第２の固定鉄心とを軸方向に隣接させて配置してもよい。また、第1の固定鉄心を円筒状に形成して第２の鉄心の内周側に配置し、この第１および第２の固定鉄心の側面に係合するプレートを設け、このプレートと第１および第２のプレートの係合を解除することにより第1の固定鉄心を電磁石から着脱自在としてもよい。
【００１４】
また上記特徴において、可動鉄心と第１の固定鉄心とは、ともににそれぞれが隣り合う面を円錐状に形成し、この円錐の傾きをほぼ同じにしてもよく、可動鉄心と、第1、第２の固定鉄心の少なくともいずれかとは、磁気特性の異なる材料から構成されていてもよい。さらに、第１の固定鉄心と第２の固定鉄心とをインロー形状により接続し、このインロー部の軸方向長さを第１の固定鉄心で第２の固定鉄心より長くして、窪みの体積を増してもよく、第１の固定鉄心と第２の固定鉄心間に円環状のコイルを配置し、このコイルにコンデンサを直列に接続し、このコンデンサに抵抗を並列に接続してもよい。
【００１５】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、固定接触子と可動接触子を有する接点を開閉して電力の遮断と投入を切り換える遮断部と、前記接点を開閉する遮断部材および投入部材と、前記遮断部材および投入部材による駆動力を保持または解放する遮断制御機構および投入制御機構と、遮断指令または投入指令により励磁されるコイルを内蔵し固定鉄心および可動鉄心を有する電磁石とを備えた電力用遮断器において、電磁石の固定鉄心は少なくとも第１、第２の分割形状部分を有し、第1の分割形状部分と第２の分割形状部分は、互いに磁気特性と固有抵抗の異なる金属材料で構成されているものである。
【００１６】
そしてこの特徴において、可動鉄心の分割形状は、動作方向と垂直な方向で分割したものであってもよく、動作方向と平行な方向で分割したものであってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、固定鉄心または可動鉄心を分割形状とし、鉄心を異なる材質を組合わせて構成下ので、電磁石で発生する吸引力を変化させることができる。その結果、電流遮断容量によらず、電磁石を共用化することができる。また、制御機構においてトリガーとラッチの係合代を変更しないでもプランジャの動作時間を調整できるので、電力用遮断器の信頼性が向上し、開閉極時間の調整が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る電力用遮断器１００のいくつかの実施例を、図面をを用いて説明する。図１〜図８は本発明の一実施例の図であり、図1は電力用遮断器１００が有する電磁石２０１、２０２部の縦断面図、図２及び図３はその特性を説明する図、図４は電力用遮断器１００の正面図、図５〜図８は電力用遮断器１００の操作機構の模式図である。
【００１９】
図４に示すように、電力用遮断器１００は水平に配置された円筒形のタンク１０３と、この円筒形のタンク１０３から斜め上方に延びている左右２個のブッシング１０１、１０２とを有する。円筒形タンク１０３の側部には、操作装置を収納する箱１０４が設けられている。円筒形タンク１０３は、架台１０５に載置されており、架台１０５と箱１０４が接続されている。
【００２０】
円筒形タンク１０３の内部には、例えばSF6ガス（六弗化硫黄ガス）が規定の圧力で封入されている。さらに、図示しない可動接触子及び固定接触子を備えた接点も収納されている。ブッシング１０１、１０２には、変電所や開閉所の中の電線を接続して電路を構成する導体が収納されている。
【００２１】
このように構成した電力用遮断器１００においては、通常の通電時に系統から上流側のブッシング１０２を介して電力が円筒形タンク１０３内の導体に供給される。導体の先端部に形成された接点は閉じており、接点の一方に接続された導体から下流側のブッシング１０１に電力が通電され、再び系統に戻される。落雷などで系統に事故が発生すると、箱１０４内の操作装置を駆動して接点を開き、下流側への電力の供給を遮断する。
【００２２】
図５〜図８を用いて、電力用遮断器１００が有する操作装置の動作を説明する。電力用遮断器１００は、投入状態にある。電力用遮断器１００は、電磁石２０１を有する遮断制御機構４０１と、電磁石２０２を有する投入制御機構４０２、主軸４を中心とした遮断ばね部４０３、カム軸２を中心とした投入ばね部４０４、および電力を投入または遮断する接点部４０５を有する。遮断ばね部に設けた遮断ばね２６のばね力を放勢して電力を遮断し、投入ばね２８のばね力を放勢して電力を投入する。遮断ばね２６は、投入ばね２８の放勢により蓄勢され、投入ばね２８は駆動モータ５０と減速歯車５１、５２列により蓄勢される。
【００２３】
接点部は、一端部が主軸４に取り付けられ、他端部が可動接点を形成する可動接触子３２と、この可動接触子３２の可動端が接触する固定接点２９ｂと、可動接触子３２の回動端部を形成する固定接点２９ａとを有する。遮断ばね部は、主軸４に取り付けられＴ字状をした主レバー５を有する。主レバー５の１つの端部にはローラ６が、また1つの端部にはローラ７が、それぞれ取り付けられている。主レバー５の残りの端部には、棒状の遮断ばねリンク２５が接続されており、この遮断ばねリンク２５は主軸４が回動すると上下動する。遮断ばねリンク２５の下端にはフランジ３４が取り付けられており、フランジ３４をストッパとして遮断ばねリンク２５回りに遮断ばね（遮断部材）２６が巻かれている。遮断ばね２６の上端部は筐体１で押えられている。
【００２４】
ローラ６は、投入制御機構の後述する投入カム３の外周面に接触しており、投入動作時に投入カム３から荷重が伝達される。ローラ７は、遮断用電磁石２０１につながる第２遮断ラッチ８に係合可能である。第２遮断ラッチ８は開いたＶ字型状であり、中央部で筐体１に回動自在に支持されている。一端側に、ローラ７と係合する係合部８ａが形成されている。第２遮断ラッチ８の他端部には、ローラ１０が取り付けられており、このローラ１０は遮断ラッチ１１と係合する。第２遮断ラッチ８の係合部８ａ側の腕の中間には、復帰ばね９が取り付けられており、復帰ばね９の一端は筐体１に固定されている。遮断ラッチ１１も第２遮断ラッチ８とほぼ同様の構成であり、筐体１に回動自在に支持されている。そして、Ｖ字の一端側には、ローラ１０と係合する係合部１１ａが形成されており、多端側には遮断トリガ１４ａと係合するローラ１３が取り付けられている。ローラ１３側の腕の中間には、一端が筐体１に固定された復帰ばね１２が取り付けられている。
【００２５】
遮断トリガ１４ａはＬ字状をしており、曲がり部で回動可能になっている。水平方向に延びる腕部分の中間部には、復帰ばね１５が取り付けられている。遮断トリガ１４ａの回動軸１４ｃには、遮断トリガ１４ｂが取り付けられている。遮断トリガ１４ｂに遮断用電磁石２０１のプランジャ２１１が当接して、遮断ばね２６が作用する。遮断トリガ１４ａの垂直方向に伸びる腕の先端は、ローラ１３に係合する。
【００２６】
第２遮断ラッチ８および遮断ラッチ１１、遮断トリガ１４ａに設けた復帰ばね９、１２、１５は、投入保持状態である図５の状態では、ばねの自由長から圧縮されている。これらのラッチ８、１１やトリガ１４ａには、常に復帰ば９、１２、１５ねのばね力が作用している。
【００２７】
図５に示した状態では、遮断ばね２６のばね力が主レバー５を反時計回りに回転させようとする。しかし、主レバー５のローラ７が第２遮断ラッチ８の係合部８ａと係合しているので、この回転の動きは阻止される。同様に、第２遮断ラッチ８も、ローラ１０が遮断ラッチ１１の係合部に係合しているので、回転を阻止される。遮断ラッチ１１も、ローラ１３が遮断トリガ１４ａの垂直方向端部に係合しているので、回転が阻止される。その結果、遮断制御機構においては各構成要素が互いに係合し、遮断ばね２６のばね力が放勢されずに、保持される。後述する遮断動作では、この構成要素同士の係合を解除して、遮断ばね２６のばね力を放勢して接点部を開く。
【００２８】
投入ばね部では、カム軸２に大ギヤ５２が取り付けられている。大ギヤ５２には、偏心して投入ばねリンク２７の一端部が取り付けられている。投入ばねリンク２７の他端部は、ピンにより投入ばね２８をを保持するばね受３５に接続されている。投入ばねリンク２７には投入ばね（投入部材）２８が貫挿されている。投入ばね２８の一端側はばね受３５で、他端側は筐体１で保持されている。大ギヤ５２は、モータ５０に取り付けた小ギヤ５１と噛合っている。
【００２９】
カム軸２には遮断ばね部のローラ６に係合可能なカム３も取り付けられている。カム３のほぼ最大径部にはローラ１８が取り付けられており、ローラ１８に投入ラッチ１９の係合部１９ａが係合する。投入ラッチ１９はＶ字状をしており、Ｖ字の折れ曲がり部付近に回動軸１９ｂが取り付けられている。係合部１９ａが形成された腕とは異なる腕１９ｃの中間部には、一端が筐体に固定された復帰ばね２０が取り付けられている。この腕１９ｃの端部には、ローラ２１が取り付けられている。ローラ２１に係合可能に、投入トリガ２２が配置されている。投入トリガ２２は中間部で回動可能であり、２つの腕部を有する。一方の腕部の先端がローラ２1に係合し、他方の腕が投入用電磁石２０２のプランジャ２１２に当接可能である。プランジャ２１２側の腕の中間部には、復帰ばね２３が取り付けられている。
【００３０】
投入ばね２８のばね力により、大ギヤ５２およびカム軸２を介してカム３に反時計回りの回転力が与えられる。しかし、ローラ１８が投入ラッチ１９の係合部１９ａに係合するので、カム３の回転が阻止される。同様に、ローラ２１が投入トリガ２２に係合しているので、投入ラッチ１９の回転が阻止される。このように、投入制御機構において部品同士が係合しているので、投入ばね２８のばね力は放勢されずに保持される。
【００３１】
操作装置の一連の動作を、以下に説明する。図５は操作装置のの投入状態を表す図であり、図６は遮断状態を表す図、図７は投入途中を表す図、図８は投入終了を表す図である。これらの図において、遮断ばね２６と投入ばね２８は、双方ともに圧縮コイルばねであり、図５ではこれらのばね２６、２８は圧縮状態にある。
【００３２】
図５の状態において遮断指令が入力されると、遮断用電磁石２０１が励磁される。遮断用電磁石２０１が励磁されると、プランジャ２１１が図５の上方向に突出し、遮断トリガ１４ｂを押す。遮断トリガ１４ｂは反時計回りに回転し、遮断トリガ１４ａと遮断ラッチ１１との係合が解除される。
【００３３】
遮断トリガ１４ａとの係合が外れたので、遮断ラッチ１１は回動自由になる。第２遮断ラッチ８のローラ１０が遮断ラッチ１１を押し、遮断ラッチ１１は反時計回りに回転する。遮断ラッチ１１と第２遮断ラッチ８との係合が外れ、第２遮断ラッチ８が回動自由になる。そして、主レバー５の接触力により反時計回りに回転し、主レバー５との係合が外れる。
【００３４】
遮断ばね２６を押圧する遮断ばねリンク２５の動きを主レバー５が止めていたが、主レバー５のこの規制がなくなったので、遮断ばね２６が放勢されて遮断ばねリンク２５を下方に押し下げる。主レバー５が反時計回りに回動し、可動接触子３２が下方に移動して接点２９ａ、２９ｂ間が開く。遮断動作が終了した状態を、図６に示す。主レバー５のローラ６が、投入機構のカム３にほぼ当接して静止する。
【００３５】
遮断状態から、図５に示す投入状態に戻る投入動作を、以下に説明する。投入指令が入力されると投入用電磁石２０２が励磁され、プランジャ２１２が図６において下方向に突出する。プランジャ２１２は、投入トリガ２２の一端を押圧する。押圧された投入トリガ２２は、反時計回りに回動し投入ラッチ１９との係合を解除する。投入ラッチ１９は、カム３のローラ１８に押されて反時計回りに回動し、ローラ１８との係合が解除される。カム３の動きに対する規制がなくなったので、投入ばね２８のばね力が放勢され、投入ばねリンク２７が下方に移動する。投入ばねリンク２７が移動すると、カム軸２および大ギヤ５２が反時計回りに回動する。
【００３６】
カム軸２が回動したので、カム３も反時計回りに回動する。そして、主レバー５のローラ６に接触し、主レバー５を時計回りに回転させる。この状態を図７に示す。さらに投入ばね２８の放勢が進み、投入ばねリンク２７を下方に押しやると、カム３は反時計回りに回転を続ける。カム３が主レバー５および主軸４を時計回りに回転させたので、主レバー５の１つの腕に接続された遮断ばねリンク２５が上方に移動し、遮断ばね２６を圧縮する。そして、カム３が静止位置から略半回転すると、カム３の最大曲率半径部分が主レバー５のローラ６に接触し、遮断ばね２６をほぼ元の位置まで圧縮する。このとき、主軸４に接続された可動接触子３２が上方に移動し、接点２９ａ、２９ｂ間を閉じる。
【００３７】
接点２９ａ、２９ｂ間の閉動作と平行して、遮断制御機構の各レバーを復帰させる。すなわち、復帰ばね９が第２遮断ラッチ８を時計回りに回動させて、元の位置に復帰させる。同様に、復帰ばね１２が遮断ラッチ１１を押して元の位置に復帰させる。復帰ばね１５は、遮断トリガ１４を押して元の位置に復帰させる。これにより、投入動作が終了する。この状態を図８に示す。
【００３８】
投入動作が終了したら、投入ばね２８を圧縮して元の状態に戻す。具体的には、電動機５０を駆動して、小歯車５１を時計回りに回転させる。小歯車５１に噛合う大ギヤ５２が反時計回りに回動し、投入ばねリンク２７が上方に移動する。投入ばねリンク２７が上方に移動したので、投入ばね２８が圧縮される。大ギヤ５２が略半回転すると、図示しないリミットスイッチが電動機５０を停止させる。このとき、投入ばね２８はばね力を放勢しようとするが、カム３のローラ１８が投入レバー１９の係合部１９ａに、投入レバー１９が投入トリガ２２にそれぞれ係合しているので、投入ばね２８は圧縮された状態に保持される。遮断ばね２６および投入ばね２８が元の圧縮の状態に戻り、図５に示した投入保持状態になる。
【００３９】
上記実施例に用いる電磁石２０１、２０２の詳細縦断面図を、図１に示す。図1では、プランジャ２１１、２１２の動作前後の状態を、同一図内に示している。すなわち、図の左半分がプランジャ２１１、２１２、可動鉄心２０５の動作前の状態であり、右半分が動作後の状態である。
【００４０】
非磁性の金属、例えばオーステナイト系ステンレス鋼製のプランジャ２１１、２１２には、可動鉄心２０５が嵌合されている。また、プランジャ２１１、２１２とわずかな隙間を持って第１の固定鉄心２０３が配置されている。第２の固定鉄心２０３と可動鉄心２０５とは、隣り合って配置されている。第１の固定鉄心２０３および可動鉄心２０５の外周側には、コイル２０８が配置されており、コイル２０８の側面部及び外周部を覆うように、第２の固定鉄心２０４が配置されている。第２の固定鉄心２０４および可動鉄心２０５の側面部には、非磁性のプレート２０７が配置されている。
【００４１】
第２の固定鉄心２０４は下向きに凹状であり、第１の固定鉄心２０３は上向きに凸状である。第１の固定鉄心２０３と第２の固定鉄心２０４にインロー部が形成されており、各インロー部を組み合わせたのち、ボルト等で第１、第２の固定鉄心２０３、２０４を固定する。電力用遮断器が通電中には、可動鉄心２０５の頂部がプレート２０７に接するように、図示しない復帰ばねが可動鉄心２０５を押しており、可動鉄心２０５と第１の固定鉄心２０３との間には軸方向に隙間が形成されている。
【００４２】
このように構成した電磁石２１１、２１２は、以下のように動作する。電力用遮断器に遮断または投入指令が入力されると、図示しない電源から電線２０９を介してコイル２０８に電力が供給される。コイル２０８は、第１の固定鉄心２０３を磁化する。可動鉄心２０５は、磁化された第１の固定鉄心２０３に吸引されて下方向に移動し、第１の固定鉄心２０３と可動鉄心２０５間の距離が狭まる。可動鉄心２０５が取り付けられたプランンジャ２１１、２１２も下方向に移動し、図５に示したトリガ１４ｂ、２２を押す。指令された動作が終了すると、可動鉄心２０５を押す復帰ばねが、可動鉄心２０５を初期位置に復帰させる。
【００４３】
図２に、磁性体の磁気特性の一例を示す。図の横軸は磁界の強さＨであり、単位は（Ａ／ｍ）である。縦軸は磁束密度Ｂであり、単位は（Ｔ）である。実線（ａ）は磁界の強さが２０００（Ａ／ｍ）のときに、磁束密度が約１．０（Ｔ）になる第１の材質の特性であり、破線（ｂ）は磁界の強さが２０００（Ａ／ｍ）のときに、磁束密度が約１．５（Ｔ）を越え、飽和磁束密度が約２．０（Ｔ）に達する第２の材質の特性である。第１の材質としては、例えばフェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０を用いられる。第２の材質としては、純鉄や３％ケイ素鋼が用いられる。
【００４４】
可動鉄心２０５、固定鉄心２０３、２０４の全てを同一の材質で構成するときは、第１の材質よりも透磁率が大きい第２の材質で構成するほうが望ましい。これは、発生する吸引力が大きく、プランジャの動作時間が速くなるからである。第１、第２の材質の固有抵抗は、ＳＵＳ４３０と３％ケイ素鋼とで比較すると、ＳＵＳ４３０が約０．９９（μ・Ω・ｍ）で、３％ケイ素鋼の約０．４７（μ・Ω・ｍ）に較べて２倍程度大きい。したがって、第1の材質を用いた方が、電流値が小さくて済み、渦電流による損失も小さい。
【００４５】
図３に、コイルに流れる電流の時間変化を示す。横軸は時間であり、単位は（ｓ）である。縦軸は電流であり、単位は（Ａ）である。定常電流は、制御電圧を制御回路の全抵抗で割った値である。コイル抵抗だけでは定常電流値が規定より大きくなる場合は、コイルと直列に抵抗を挿入して調整する。
【００４６】
電流変化から、プランジャ２１１、２１２の動作状態を推測可能である。遮断または投入が時刻ゼロに指令される。コイル２０８にはインダクタンスがあるので、コイル２０８を含む磁気回路に電圧が印加されても電流がすぐには定常値に達しない。コイル２０８を含む磁気回路の時定数により、図３に示すように電流が上昇する。プランジャ２１１、２１２が動き出すと、固定鉄心２０３と可動鉄心２０５間の距離が狭まる。その結果、インダクタンスが増加し、コイル２０８の電流が減少する。
【００４７】
さらに時間が経過すると、電流が低下し、電流波形に窪んだ点Ａが現れる場合がある。点Ａはプランジャ２１１、２１２がフルストロークしてトリガレバー１４ｂ、２２を押し切って、トリガレバー１４ｂ、２２からプランジャ２１１、２１２に負荷が作用しなくなった状態である。これ以降、電流は定常電流に向けて上昇する。投入または遮断指令が指令された瞬間から点Ａまでの時間が、プランジャ２１１、２１２の動作時間である。
【００４８】
磁気特性が良く、固有抵抗が小さい第２の材質だけを組合わせて鉄心を構成すると、細線（ａ）に示すように、点Ａに至る間の電流の最大値が大きく、プランジャの動作時間が短い。これに対して、磁気特性が第1の材質より悪く、固有抵抗が大きい第1の材質だけを組合わせて構成した鉄心では、太線（ｂ）に示すように、電流の立上りと鉄心の磁化が遅い。この場合、十分な吸引力が得られず、プランジャ２１１、２１２がトリガレバー１４ｂ、２２を押し切れず停滞するおそれがある。
【００４９】
第１、第２の材質を組合わせて鉄心を構成すると、破線（ｃ）に示すように、電流の立上がりは細線（ａ）より遅くなるものの、開極特性を満足する電磁石（プランジャ２１１、２１２）の動作時間を短くすることができる。鉄心の材質の組合わせを変えることにより、プランジャ２１１、２１２の動作時間を速めることも、遅くすることもできる。
【００５０】
本実施例によれば、電磁石２０１、２０２の可動鉄心２０５および固定鉄心２０３、２０４に、それぞれ透磁率や固有抵抗の異なる材料を組み合わせて用いることにより、電磁石２０１、２０２の吸引力を様々に設定できる。その結果、プランジャ２１１、２１２の動作時間を調整できる。これにより、遮断トリガ１４ａの端部に形成した幅Ｗの平坦部が係合代として作用するときに、ローラ１３とこの平坦部との調整が不要となり、電力用遮断器の操作装置の動作安定性が増し、信頼性が向上する。
【００５１】
本発明に係る電磁石のいくつかの変形例を、図９〜図1２に縦断面図で示す。これらの図で左側は電磁石の動作前の図であり、右側は動作後の図である。上記実施例では固定鉄心を、内周側の第1の固定鉄心２０３と外周側の第２の固定鉄心２０４の２個で構成していたが、図９に示す変形例では、固定鉄心を軸方向に２分割した上固定鉄心２０４ａと下固定鉄心２０３ａとで構成している。そして下固定鉄心２０３ａにコイル２０８を収容している。
【００５２】
また、可動鉄心も軸方向に２分割した可動鉄心２０５ａ，２０５ｂで構成している。これにより、磁気特性の異なる材質の組み合わせが増加し、設計の尤度が増す。なお、プランジャ２１１、２１２の動作時間を調整するときは、可動鉄心２０５ｂの材質を適宜に変化させるのが好ましい。
【００５３】
図１に示した実施例において、第２の固定鉄を軸方向に２分割し、第1の固定鉄心を円筒状にした例を、図１０に示す。分割された第２の固定鉄心２０４ｂ１、２０４ｂ２は、コイル２０８を保持するために、第1の固定鉄心２０３ｂとの間に円環状の空所を形成する。さらに、固定鉄心２０４ｂ２、２０３ｂを保持するために、非磁性体のプレート２１０をこれら固定鉄心２０４ｂ２、２０３ｂの下側側面部に設けている。本変形例でも、プランジャ２１１、２１２の動作時間を調整できる。本変形例によれば、コイル２０８の内部側に固定鉄心２０３ｂを設けているので、磁力のより強い内周側で固定鉄心２０３ｂを早期に磁化でき、可動鉄心２０５を吸引する作用の立ち上がりが速くなる。
【００５４】
図１０に示した例において、可動鉄心とそれに隣り合う固定鉄心の側面部を、円錐形とした例を、図１１に示す。固定鉄心２０３ｃの内側側面部は円錐形に形成されており、可動鉄心２０５ｃの固定鉄心２０３ｃに隣り合う面はこの円錐面と同じ傾きの円錐面で形成されている。図１０に示した例から図１１に示した形状に変更するときは、固定鉄心２０３ａ、ｂとプレート２１０とを結合している図示しないボルト等を外せばよい。したがって、構造変化が容易であり、固定鉄心２０３ｃと可動鉄心２０５間の軸方向距離と吸引力との関係が変化する。
【００５５】
図９から図１１に示した変更を電磁石２０１、２０２に加えると、電磁石２０１、２０２において鉄心間距離と吸引力の特性である吸引力特性を、容易に変更できる。その結果、1個の電磁石でプランジャ２１１、２１２の動作時間の調整が容易になる。また、プランジャ２１１、２１２の動作時間を長くすることもできる。
【００５６】
図９に示した例において、可動鉄心を分割せずに１個の可動鉄心を用いる例を、図１２に示す。この電磁石２０１、２０２ではさらに、固定鉄心２０３と固定鉄心２０４とのインロー接続部に空隙を形成している。固定鉄心２０３ｄのインロー部の軸方向長さを固定鉄心２０４ａの対応する長さよりも長くして断面積を絞り、固定鉄心２０３から固定鉄心２０４に流れる磁束を制限している。本変形例によれば、図９に示した例に比べて電磁石２０１、２０２で発生する吸引力が小さい。その結果、プランジャ２１１、２１２の動作時間を遅く調整することができる。
【００５７】
図１３に、上記実施例が有する遮断制御機構および投入制御機構に接続する電気回路を、模式図で示す。遮断または投入用電磁石２０１、２０２のコイル２０８に、制御電源３０６が接続されている。電磁石２０１、２０２のコイル２０８に直列にコンデンサ３０４が接続されており、このコンデンサ３０４に並列に抵抗３０５が接続されている。コイル２０８の内部抵抗と抵抗３０５との和が回路の全抵抗であるので、定常電流の規定を満たすように抵抗３０５の値を決める。投入指令または遮断指令を入力して、電源電圧が印加された瞬間からコイル２０８に過渡的に大電流が流れる。その結果、吸引力の立ち上りが速くなり、プランジャ２１１、２１２の動作時間が速まる。
【００５８】
上記実施例および各変形例ではＳＦ６ガスを使用したガス遮断器について説明したが、真空遮断器など他の開閉装置であってもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る電力用遮断器が備える電磁石の一実施例の縦断面図。
【図２】磁化曲線を説明する図。
【図３】コイル電流を説明する図。
【図４】本発明に係る電力用遮断器の一実施例の側面図。
【図５】図４に示した電力用遮断器の遮断ばね部と投入ばね部の模式図。
【図６】投入ばね部と遮断ばねの動作を説明する図。
【図７】投入ばね部と遮断ばねの動作を説明する図。
【図８】投入ばね部と遮断ばねの動作を説明する図。
【図９】本発明に係る電力用遮断器が有する電磁石の変形例の縦断面図。
【図１０】本発明に係る電力用遮断器が有する電磁石の他の変形例の縦断面図。
【図１１】本発明に係る電力用遮断器が有する電磁石のさらに他の変形例の縦断面図。
【図１２】本発明に係る電力用遮断器が有する電磁石のさらに他の変形例の縦断面図。
【図１３】電力用遮断器が備える制御部の模式図。
【符号の説明】
【００６０】
１…筐体、２…カム軸、３…カム、４…主軸、５…主レバー、８…第２遮断ラッチ、１１…遮断ラッチ、１４…遮断トリガ、１９…投入ラッチ、２２…投入トリガ、１００…電力用遮断器、２０１…遮断用電磁石、２０２…投入用電磁石、２０３、２０３ａ…固定鉄心、２０４…第２の固定鉄心、２０５…可動鉄心、２０８…コイル、２１１、２１２…プランジャ、３００…電気回路、３０４…コンデンサ、３０５…抵抗、３０６…制御電源。
【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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【図１３】
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