(57)【要約】【課題】  周囲温度の変化に応じて電磁石コイルの励磁電流を変化させるものであって、周囲温度を計測するセンサが故障した場合でも、正常に投入動作を実現（完了）することができること。【解決手段】  本発明の電磁操作器は、上記目的を達成するために、電磁石を形成するための電磁石コイルと、該電磁石コイルを励磁するためのエネルギーを蓄積するコンデンサと、開閉器への投入指令または開極指令に従い前記電磁石コイルと前記コンデンサを導通させるための制御回路とを備えた電磁操作器であって、前記制御回路は、前記開閉器の投入操作時の制限抵抗と、該投入操作時の制限抵抗と並列に設けられ、通常は“閉”で、信号が入ったら“開”となる常閉接点を用いて前記投入操作時の制限抵抗を短絡する短絡機構とを備えていることを特徴とする。【選択図】図２
2018147642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石を形成するための電磁石コイルと、該電磁石コイルを励磁するためのエネルギーを蓄積するコンデンサと、開閉器への投入指令または開極指令に従い前記電磁石コイルと前記コンデンサを導通させるための制御回路とを備えた電磁操作器であって、
前記制御回路は、前記開閉器の投入操作時の制限抵抗と、該投入操作時の制限抵抗と並列に設けられ、通常は“閉”で、信号が入ったら“開”となる常閉接点を用いて前記投入操作時の制限抵抗を短絡する短絡機構とを備えていることを特徴とする電磁操作器。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁操作器において、
前記制御回路は、コンデンサと、前記開閉器の投入スイッチと、前記開閉器の投入操作時の制限抵抗と、周囲温度の状態を監視する状態センサと、前記投入操作時の制限抵抗と並列に設けられていると共に、前記状態センサに連動して通常は“閉”で、信号が入ったら“開”となる常閉接点を用いて前記投入操作時の制限抵抗を短絡するリレーとを備えていることを特徴とする電磁操作器。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁操作器において。
前記投入操作時の制限抵抗と前記リレーとの組合せが複数個直列に接続されていると共に、前記投入操作時の制限抵抗と前記リレーとの組合せのそれぞれが、前記状態センサに接続されていることを特徴とする電磁操作器。
【請求項４】
請求項１に記載の電磁操作器において、
前記制御回路は、コンデンサと、前記開閉器の投入及び開極スイッチと、前記開閉器の投入操作時の制限抵抗と、前記開閉器の開極操作時の制限抵抗と、前記開閉器の投入操作と開極操作に連動して切り替わる複数の切り替えリレーと、周囲温度の状態を監視する状態センサと、前記投入操作時の制限抵抗と並列に設けられていると共に、前記状態センサに連動して通常は“閉”で、信号が入ったら“開”となる常閉接点を用いて前記投入操作時の制限抵抗を短絡するリレーとを備えていることを特徴とする電磁操作器。
【請求項５】
請求項４に記載の電磁操作器において、
前記投入操作時の制限抵抗と前記リレーとの組合せが複数個直列に接続されていると共に、前記投入操作時の制限抵抗と前記リレーとの組合せのそれぞれが、前記状態センサに接続されていることを特徴とする電磁操作器。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の電磁操作器において、
前記状態センサは、周囲の温度を計測する温度計測手段を有し、この温度計測手段で検出した周囲温度に応じて前記リレーの開放が指示されることを特徴とする電磁操作器。
【請求項７】
請求項６に記載の電磁操作器において、
前記リレーは、周囲温度に応じた前記電磁石コイルの抵抗、或は前記コンデンサの静電容量の温度特性に応じて開放が指示されることを特徴とする電磁操作器。
【請求項８】
開閉器と、該開閉器を操作する電磁操作器と、該電磁操作器と前記開閉器をリンク機構を介して接続するレバーとを備えた電磁操作式開閉装置であって、
前記電磁操作器は、請求項１から７のいずれか１項に記載の電磁操作器であることを特徴とする電磁操作式開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁操作器及び電磁操作式開閉装置に係り、特に、遮断器などの開閉器を電磁力を利用して操作するものに好適な電磁操作器及び電磁操作式開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、遮断器などの開閉器を操作するさいには、電磁石を利用した電磁操作器が使用されている。この電磁操作器は、電磁石を形成するための電磁石コイルと、電磁石コイルを励磁するためのエネルギーを蓄積するコンデンサと、開閉器への投入指令または開極指令に従い電磁石コイルとコンデンサを導通させるための制御回路とにより概略構成される。
【０００３】
また、上記した電磁操作器を搭載した電磁操作式開閉器では、電磁操作器と開閉器とを連結するリンク機構が採用されている。
【０００４】
また、遮断器などの開閉器では、投入状態で接点に接触力を与えるための接圧ばね及び接点を開極するための引き外しばねを蓄勢しておき、開極動作では両者のばねの蓄勢エネルギーを利用して接点を開離させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、電磁操作器を構成するコンデンサや電磁石コイルは、周囲温度の影響を受けて特性が変化する。例えば、コンデンサの静電容量は、温度上昇にともない増加する。コンデンサに蓄積されるエネルギーは、コンデンサの静電容量に比例するため、静電容量が大きくなると電磁石コイルの励磁電流が増加する。
【０００６】
また、電磁石コイルを構成する導線の抵抗は、温度上昇にともない増加する。導線の抵抗が増加すると電磁石コイルの励磁電流が減少する。
【０００７】
また、投入状態の保持に使用する永久磁石は、温度上昇にともない残留磁束が低下する。残留磁束が低下した状態においても必要な投入速度を得るためには、電磁石コイルの励磁電流を増加させる必要がある。つまり、周囲温度により必要な電磁力及び発生する電磁力が変化する。
【０００８】
どのような周囲温度においても、正常に投入動作を行うためには、電磁石コイルの励磁電流が最小となる条件で電磁操作器を設計する必要がある。周囲温度が変化し、電磁石コイルの励磁電流が大きくなった場合は、電磁操作器が過剰な速度で動作することになり、機器を構成する部品への機械的負荷が増大する。その結果、機器の寿命短縮や設計強度過大といった影響が生じる。
【０００９】
そこで、周囲温度に応じて電磁石コイルの励磁電流を制限する抵抗を切り替え、電磁力を一定範囲に制御する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これは、周囲温度に応じて複数ある制限抵抗の中から一つの抵抗を選択することで、電磁石コイルの励磁電流を制限することにより発生させる電磁力をある範囲内に維持するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−４４６１２号公報
【特許文献２】特開２００９−１７６５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、複数ある制限抵抗から一つの抵抗を選択する場合、周囲温度を読み取るセンサやセンサから切り替え器までの信号経路に故障が生じた場合、いずれかの制限抵抗に接続した状態で切り替え器が動作しなくなってしまう。この状態で周囲温度が変化した場合、制限抵抗が大きいために必要な電磁石コイルの励磁電流を通電できず、投入動作に失敗する可能性がある。
【００１２】
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、周囲温度の変化に応じて電磁石コイルの励磁電流を変化させるものであって、周囲温度を計測するセンサが故障した場合でも、正常に投入動作を実現（完了）することができる電磁操作器及び電磁操作式開閉装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の電磁操作器は、上記目的を達成するために、電磁石を形成するための電磁石コイルと、該電磁石コイルを励磁するためのエネルギーを蓄積するコンデンサと、開閉器への投入指令または開極指令に従い前記電磁石コイルと前記コンデンサを導通させるための制御回路とを備えた電磁操作器であって、前記制御回路は、前記開閉器の投入操作時の制限抵抗と、該投入操作時の制限抵抗と並列に設けられ、通常は“閉”で、信号が入ったら“開”となる常閉接点を用いて前記投入操作時の制限抵抗を短絡する短絡機構とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の電磁操作式開閉装置は、上記目的を達成するために、開閉器と、該開閉器を操作する電磁操作器と、該電磁操作器と前記開閉器をリンク機構を介して接続するレバーとを備えた電磁操作式開閉装置であって、前記電磁操作器は、上記構成の電磁操作器であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、周囲温度の変化に応じて電磁石コイルの励磁電流を変化させるものであって、周囲温度を計測するセンサが故障した場合でも、正常に投入動作を実現（完了）することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の電磁操作器の実施例１を搭載した電磁操作式開閉装置を示す側面図である。
【図２】本発明の電磁操作器の実施例１を示す制御回路図である。
【図３】本発明の電磁操作器の実施例２を示す制御回路図である。
【図４】本発明の電磁操作器の実施例３を示す制御回路図である。
【図５】本発明の電磁操作器の実施例４を示す制御回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の電磁操作器及び電磁操作式開閉装置を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。
【実施例１】
【００１８】
図１に、本発明の電磁操作器の実施例１を搭載した電磁操作式開閉装置を示す。
【００１９】
該図に示す如く、電磁操作式開閉装置１００は、真空遮断器等の開閉器（開閉部１５）と、この開閉部１５を操作する電磁操作器１と、電磁操作器１と開閉部１５を第１、第２及び第３のリンク機構７、９及び１２を介して接続するレバー１０とから概略構成されている。
【００２０】
電磁操作器１は、鉛直方向に昇降する可動鉄心２に連結されたロッド３及び可動平板４と、電磁石コイル５と、永久磁石６とから主に構成され、第１のリンク機構７、連結部品８、第２のリンク機構９を介してレバー１０に接続されている。
【００２１】
また、図示しないが制御回路が、図１の矢印Ｐ方向から見た際のケース３２の右側面にスペーサを介してボルト、ナットを用いて固定されている。この制御回路から電磁石コイル５に励磁電流が供給され、可動鉄心２が昇降する。可動鉄心２に連結されたロッド３が昇降するとき、レバー１０がシャフト１１を中心に回転することで、レバー１０に第３のリンク機構１２を介して連結されている連結部品１３及びロッド１４が昇降し、開閉部１５内に設けられた接点が接離（遮断）する。
【００２２】
投入動作では、接圧ばね１６及び引き外しばね１７が圧縮され、弾性エネルギーが接圧ばね１６及び引き外しばね１７に蓄積される。この接圧ばね１６及び引き外しばね１７に蓄積された弾性エネルギーにより遮断動作が行われる。開閉部１５が投入状態にあるとき、永久磁石６の吸引力により可動鉄心２及び可動平板４が保持される。電磁石コイル５に投入動作と逆向きの電流を流すことで、永久磁石６の吸引力を打ち消す方向に磁束が発生し、接圧ばね１６及び引き外しばね１７に蓄積されたエネルギーが解放されることで、ロッド３が上昇し、開閉部１５の遮断動作が行われる。
【００２３】
本実施例の電磁操作器１を駆動するための制御回路の実施例１を図２に示す。
【００２４】
該図に示す如く、本実施例の制御回路は、コンデンサ２１と、投入及び開極スイッチ２２と、投入操作時の制限抵抗２３と、開極操作時の制限抵抗２４と、投入操作と開極操作に連動して切り替わる第１の切り替えリレー２５と、第２の切り替えリレー２６と、第３の切り替えリレー２７と、第４の切り替えリレー２８と、周囲温度の状態を監視する状態センサ２９と、投入操作時の制限抵抗２３と並列に接続され、状態センサ２９に連動して投入操作時の制限抵抗２３を短絡する短絡機構であるリレー３０とから構成されている。
【００２５】
投入操作では、図２に実線で示すように、第１の切り替えリレー２５、第２の切り替えリレー２６、第３の切り替えリレー２７、第４の切り替えリレー２８のｃ接点はａ接点と接続し、開極操作では、図２に破線で示すように、第１の切り替えリレー２５、第２の切り替えリレー２６、第３の切り替えリレー２７、第４の切り替えリレー２８のｃ接点はｂ接点と接続している。これにより、投入及び開極スイッチ２２が導通したとき、開極操作と投入操作で電磁石コイル５に流れる励磁電流が逆向きになる。
【００２６】
また、リレー３０は、常閉接点（通常は“閉”、信号（パワー））入ったら“開”）であり、投入操作時の制限抵抗２３を短絡するように挿入される。つまり、状態センサ２９からの指令によりリレー３０が通電された（信号（パワー）が入った）とき、リレー３０は開放状態となる。
【００２７】
また、状態センサ２９は、例えば、周囲の温度を計測する温度計測手段（熱電対、温度計等）を有し、周囲温度に応じて電磁石コイル５の抵抗、永久磁石６の残留磁束、コンデンサ２１の静電容量等の温度特性に応じて、リレー３０の開放を指示する。
【００２８】
このように構成された本実施例において、周囲温度が投入動作時の電磁力を大きくする状態になったとき、リレー３０が開放される。リレー３０が開放されることにより、電磁石コイル５の励磁電流が抑制され、過剰な電磁力による投入動作時の機械的負荷を軽減することができる。
【００２９】
そして、万が一にも、周囲温度を監視する状態センサ２９が故障した場合には、リレー３０には信号（パワー）が入らないので、リレー３０は常閉接点であるため“閉”となり、投入操作時の制限抵抗２３が短絡された状態となる。投入操作時の制限抵抗２３が短絡された状態では、電磁石コイル５の励磁電流が最も大きくなるため、設計範囲内のいかなる状態でも投入動作を完了することができる。
【００３０】
また、信号経路が故障した場合、例えば、リレー３０と状態センサ２９を接続しているケーブルが断線した場合にも、リレー３０には信号（パワー）が入らないので、上記と同様な状態となるため、電磁石コイル５の励磁電流が最も大きくなり、設計範囲内のいかなる状態でも投入動作を完了することができる。
【００３１】
このような本実施例によれば、電磁石コイル５の励磁電流が抑制され、過剰な電磁力による投入動作時の機械的負荷を軽減することができると共に、万が一、周囲温度の情報を取得する状態センサ２９或いは信号経路が故障した場合においても、正常に投入動作を完了することができる。
【実施例２】
【００３２】
図３に、本発明の電磁操作器１を駆動するための制御回路の実施例２を示す。
【００３３】
図３に示す制御回路は、図２の実施例１に示した制御回路における投入操作時の制限抵抗２３とリレー３０の組合せｎ対（複数個）、即ち、投入操作時の制限抵抗２３１とリレー３０１、投入操作時の制限抵抗２３２とリレー３０２〜投入操作時の制限抵抗２３ｎとリレー３０ｎの対を複数個直列に接続した構成としたものである。他の構成は、実施例１と同様である。なお、投入操作時の制限抵抗２３１〜２３ｎの抵抗値は任意とする。
【００３４】
このような本実施例の構成では、状態センサ２９によりｎ個の短絡機構であるリレー３０１〜３０ｎが独立に制御される。これにより、ｎ個の投入操作時の制限抵抗２３１〜２３ｎの中からｎ以下の任意のｋ個の抵抗の組合せで選択した抵抗の和として合計の制限抵抗値を選択できるため、（（２のｎ＋１乗）−（２のｎ乗）−１）通りの組合せを実現することができる。
【００３５】
よって、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、ｎが２以上の場合、ｎ個の抵抗から１つ選択するよりも多くの抵抗値を実現することができ、より連続的に抵抗値を変更することができる。
【実施例３】
【００３６】
図４に、本発明の電磁操作器１を駆動するための制御回路の実施例３を示す。
【００３７】
図４に示す制御回路は、図２の実施例１に示した制御回路における第１の切り替えリレー２５、第２の切り替えリレー２６、第３の切り替えリレー２７、第４の切り替えリレー２８を除外し、また、投入及び開極スイッチ２２を投入スイッチ３１に置き換えた構成としたものであり、投入操作専用の回路となっている。
【００３８】
このような本実施例の構成とすることにより、実施例１と同様な効果が得られることは勿論、状態センサ２９からの指令によりリレー３０は開放状態となり、電磁石コイル５に流れる励磁電流が制限抵抗２３により抑制され、過剰な電磁力による投入動作の機械的負荷を軽減することができる。
【実施例４】
【００３９】
図５に、本発明の電磁操作器１を駆動するための制御回路の実施例４を示す。
【００４０】
図５に示す制御回路は、図４の実施例３に示した制御回路における投入操作時の制限抵抗２３とリレー３０の組合せｎ対（複数個）を直列に接続した構成としたものである。
【００４１】
このような本実施例の構成とすることにより、実施例１と同様な効果が得られることは勿論、図３に示した実施例２と同様に、ｎが２以上の場合、ｎ個の抵抗から１つを選択するよりも多くの抵抗値を実現することができ、より連続的に抵抗値を変更することができる。
【００４２】
なお、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１…電磁操作器、２…可動鉄心、３、１４…ロッド、４…可動平板、５…電磁石コイル、６…永久磁石、７…第１のリンク機構、８、１３…連結部品、９…第２のリンク機構、１０…レバー、１１…シャフト、１２…第３のリンク機構、１５…開閉部、１６…接圧ばね、１７…引き外しばね、２１…コンデンサ、２２…投入及び開極スイッチ、２３、２３１〜２３ｎ…投入操作時の制限抵抗、２４…開極操作時の制限抵抗、２５…第１の切り替えリレー、２６…第２の切り替えリレー、２７…第３の切り替えリレー、２８…第４の切り替えリレー、２９…状態センサ、３０、３０１〜３０ｎ…リレー、３１…投入スイッチ、３２…ケース、１００…電磁操作式開閉装置。
【図１】
2018147642.tif 000003
【図２】
2018147642.tif 000004
【図３】
2018147642.tif 000005
【図４】
2018147642.tif 000006
【図５】
2018147642.tif 000007