(57)【要約】  本発明は、動作する状況により要求される駆動力が変化するものであっても、動作の信頼性が向上する開閉装置を提供する。  本発明による開閉装置は、固定接触子及び該固定接触子と開閉する可動接触子から成る遮断部と、前記可動接触子を動作させるリニアモータと、前記遮断部の遮断電流を検出する検出装置と、前記リニアモータの可動子の位置を検出する位置検出装置と、前記検出装置で検出された遮断電流と前記位置検出装置で検出された可動子の位置情報に基づいて前記可動接触子の遮断ストロークパターンを決定すると共に、この決定された前記可動接触子の遮断ストロークパターンと予め決められている前記可動接触子の遮断ストロークパターンを比較して両者の偏差を求め、この偏差を修正するように前記リニアモータの可動子を動作させる電流を供給する指令を出す制御装置とを備えていることを特徴とする。
2015033458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接触子及び該固定接触子に対して閉極または開極する可動接触子から成る遮断部と、前記可動接触子が動作するための駆動力を発生させるリニアモータと、前記遮断部の少なくとも遮断電流を検出する検出装置と、前記リニアモータの可動子の位置を検出する位置検出装置と、前記検出装置で検出された前記遮断部の少なくとも遮断電流と前記位置検出装置で検出された前記リニアモータの可動子の位置情報に基づいて前記可動接触子の遮断ストロークパターンを決定すると共に、この決定された前記可動接触子の遮断ストロークパターンと予め決められている前記可動接触子の遮断ストロークパターンを比較して両者の偏差を求め、この偏差を修正するように前記リニアモータの可動子を動作させる電流を供給する指令を出す制御装置とを備えていることを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
固定接触子及び該固定接触子に対して閉極または開極する可動接触子から成る遮断部と、前記可動接触子が動作するための駆動力を発生させるリニアモータと、前記遮断部の少なくとも遮断電流を検出する検出装置と、前記リニアモータの可動子の位置を検出する位置検出装置と、前記検出装置で進み小電流遮断時の遮断電流を検出した際には、前記可動接触子の開極動作時に、該可動接触子を閉極方向に移動させてから開極方向に動作するように前記リニアモータの可動子を動作させる電流を供給する指令を出す制御装置とを備えていることを特徴とする開閉装置。
【請求項３】
請求項２に記載の開閉装置において、
前記制御装置は、前記検出装置で検出した電流値及び前記位置検出器で検出した前記リニアモータの可動子の位置情報に基づいて前記可動接触子の開極に必要な速度を推定し、この開極に必要な速度推定値に基づいて前記リニアモータのストロークを決定することを特徴とする開閉装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の開閉装置において、
前記リニアモータは、永久磁石又は磁性材を磁化方向を反転させつつ複数個並べて形成された可動子と、前記永久磁石又は磁性材を上下から挟み込むように配置された第１の磁極歯及び第２の磁極歯、該第１の磁極歯と第２の磁極歯をつなぎ磁束の経路を形成する磁性体、前記第１の磁極歯と第２の磁極歯にそれぞれ配置された巻線から成る電機子とを備えていることを特徴とする開閉装置。
【請求項５】
請求項４に記載の開閉装置において、
前記第１の磁極歯及び第２の磁極歯は、前記可動子若しくは電機子の進行方向に少なくとも２つ並設されていると共に、両者が前記磁性体で連結され、かつ、前記巻線からの磁束が通る少なくとも２つの異なる磁路が形成されていることを特徴とする開閉装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の開閉装置において、
前記遮断部は容器内に収納され、かつ、前記リニアモータは前記容器と隣接配置されたケース内に設置されていると共に、前記リニアモータの可動子が、前記容器内の前記可動接触子と絶縁ロッドを介して接続されていることを特徴とする開閉装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の開閉装置において、
前記可動接触子に接続されて主回路の一部を構成する高電圧導体の周囲に配置され、該高電圧導体を流れる電流を検出する変流器と、前記リニアモータの可動子の周囲に配置され、該リニアモータの可動子の位置を検出する位置センサと、前記変流器で検出された電流値と前記位置センサで検出された前記リニアモータの可動子の位置が入力され、該電流値と前記リニアモータの可動子の位置に応じて前記リニアモータに供給する電流を制御する制御部と、該制御部からの指令を受け、該指令に応じた電流を前記リニアモータに供給するアンプとを備えていることを特徴とする開閉装置。
【請求項８】
遮断部の固定接触子に対して閉極または開極する可動接触子を、リニアモータを用いて開閉操作するに当たり、
検出装置で検出された前記遮断部の少なくとも遮断電流と位置検出装置で検出された前記リニアモータの可動子の位置に基づいて、制御装置を用いて前記可動接触子の遮断ストロークパターンを求めると共に、この求められた前記可動接触子の遮断ストロークパターンと予め決められている前記可動接触子の遮断ストロークパターンを比較して両者の偏差を求め、この偏差を修正するように、前記制御装置で前記リニアモータの可動子を動作させる電流を供給する指令を出すことを特徴とする開閉装置の開閉方法。
【請求項９】
遮断部の固定接触子に対して閉極または開極する可動接触子を、リニアモータを用いて開閉操作するに当たり、
検出装置で進み小電流遮断時の遮断電流を検出した際には、前記可動接触子の開極動作時に、制御装置を用いて前記可動接触子を閉極方向に移動させてから開極方向に動作するように前記リニアモータの可動子を動作させる電流を供給する指令を出すことを特徴とする開閉装置の開閉方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の開閉装置の開閉方法において、
前記検出装置で検出した電流値及び前記位置検出器で検出した前記リニアモータの可動子の位置情報に基づいて前記可動接触子の開極に必要な速度を推定し、この開極に必要な速度推定値に基づいて前記リニアモータのストロークを前記制御装置で決定することを特徴とする開閉装置の開閉方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の開閉装置の開閉方法において、
前記リニアモータへの電流の供給は、前記位置検出器で検出された前記リニアモータの可動子の位置が、所定の位置より進んでいる場合には電流を減らし、かつ、所定の位置より遅れている場合には電流を増やすことを特徴とする開閉装置の開閉方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は開閉装置及びその開閉方法に係り、特に、ガス遮断器等の遮断部の開閉操作を行う操作器を電動で動作させて高電圧を遮断するものに好適な開閉装置及びその開閉方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、変電所や開閉所に設けられる電力用の開閉装置は、電力系統の短絡事故時に電流を遮断する遮断器、電力系統の開閉を行う断路器、点検時などに高電圧導体を接地する接地開閉器を具備している。【０００３】
その開閉器の１つであるガス遮断器は、速やかに事故電流を遮断することにより、電力系統の事故の波及を防止する役割を持つため、より信頼性の高い装置の開発が要請されている。【０００４】
このようなガス遮断器を操作する操作器として、操作ばねに蓄勢したばね力を解放することにより、操作力を得るようにしたばね操作器、或いは空気圧や油圧を利用して操作力を得るようにした空気圧操作器や油圧操作器が、従来から知られている。【０００５】
そして、各操作器について言及すると、ばね操作器は低操作力、保守性、経済性に優れており、また、空気圧操作器は取扱いが容易であると共に高い操作力が得られ、更に、油圧操作器は低騒音で高い操作力が得られるという特徴がある。【０００６】
ところが、ばね操作器による操作では、ばねの弾性力が必ずしも一定でないこと、ばねの位置決め精度が低いこと、更には、複雑で多くの部品から成り立つこと等から、動作に対する信頼性について改善の余地がある。また、油圧や空気圧を利用する油圧操作器や空気圧操作器では、周囲の温度変化によっては作動流体が膨張したり、或いは密封用のパッキング等が破損することなどにより、作動流体が漏れる恐れがあり、更には、部品の１つでも不具合や故障があると全体が動作しなくなる可能性もあり、取り扱いが難しいと言う側面もある。【０００７】
このような点を改善する方式として、電気の力により操作力を生み出す技術があり、例えば、特許文献１に記載されたものがある。【０００８】
この特許文献１には、駆動装置としてリニアモータを使用すると共に、予め設定された複数の駆動特性パターンを記憶した記憶装置を有し、開路時には、回路条件に応じて記憶装置から最適な駆動特性パターンから選択し、選択した駆動特性パターンに従って可動接触子を駆動する圧縮ガス遮断器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−８９７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、ガス遮断器は、動作する状況により要求される駆動力が変化することが知られている。例えば、遮断する電流や電圧によっても必要な駆動力が異なる。そこで、特許文献１では、回路条件に応じて予め記憶された駆動特性パターンから最適な駆動特性パターンを選択し、その選択した駆動特性パターンに従って可動接触子が駆動することで、過剰なエネルギーの浪費を低減するようにしている。【００１１】
しかしながら、実際のガス遮断器の動作においては、温度環境や電極などの摩耗状況及び経年劣化による機械部品の固渋などにより、可動接触子が予め記憶された駆動特性パターン通りの動作が実現できない場合があり、遮断器の動作の信頼性が低下する恐れがある。【００１２】
また、進み小電流遮断時などにおいては、速い遮断動作が要求され、短時間で電極を動かす必要があり、それを実現しようとすると駆動装置の出力が大きくなってしまう課題がある。【００１３】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その第１の目的とするところは、動作する状況により要求される駆動力が変化するものであっても、動作の信頼性が向上する開閉装置及びその開閉方法を提供することにある。【００１４】
また、本発明の第２の目的とするところは、進み小電流遮断時であっても、駆動装置の出力を大きくすることなく、短時間で遮断動作することができる開閉装置及びその開閉方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の開閉装置は、上記第１の目的を達成するために、固定接触子及び該固定接触子に対して閉極または開極する可動接触子から成る遮断部と、前記可動接触子が動作するための駆動力を発生させるリニアモータと、前記遮断部の少なくとも遮断電流を検出する検出装置と、前記リニアモータの可動子の位置を検出する位置検出装置と、前記検出装置で検出された前記遮断部の少なくとも遮断電流と前記位置検出装置で検出された前記リニアモータの可動子の位置情報に基づいて前記可動接触子の遮断ストロークパターンを決定すると共に、この決定された前記可動接触子の遮断ストロークパターンと予め決められている前記可動接触子の遮断ストロークパターンを比較して両者の偏差を求め、この偏差を修正するように前記リニアモータの可動子を動作させる電流を供給する指令を出す制御装置とを備えていることを特徴とする。【００１６】
また、本発明の開閉装置の開閉方法は、上記第１の目的を達成するために、遮断部の固定接触子に対して閉極または開極する可動接触子を、リニアモータを用いて開閉操作するに当たり、検出装置で検出された前記遮断部の少なくとも遮断電流と位置検出装置で検出された前記リニアモータの可動子の位置に基づいて、制御装置を用いて前記可動接触子の遮断ストロークパターンを求めると共に、この求められた前記可動接触子の遮断ストロークパターンと予め決められている前記可動接触子の遮断ストロークパターンを比較して両者の偏差を求め、この偏差を修正するように、前記制御装置で前記リニアモータの可動子を動作させる電流を供給する指令を出すことを特徴とする。【００１７】
更に、本発明の開閉装置は、上記第２の目的を達成するために、固定接触子及び該固定接触子に対して閉極または開極する可動接触子から成る遮断部と、前記可動接触子が動作するための駆動力を発生させるリニアモータと、前記遮断部の少なくとも遮断電流を検出する検出装置と、前記リニアモータの可動子の位置を検出する位置検出装置と、前記検出装置で進み小電流遮断時の遮断電流を検出した際には、前記可動接触子の開極動作時に、該可動接触子を閉極方向に移動させてから開極方向に動作するように前記リニアモータの可動子を動作させる電流を供給する指令を出す制御装置とを備えていることを特徴とする。【００１８】
また、本発明の開閉装置の開閉方法は、上記第２の目的を達成するために、遮断部の固定接触子に対して閉極または開極する可動接触子を、リニアモータを用いて開閉操作するに当たり、検出装置で進み小電流遮断時の遮断電流を検出した際には、前記可動接触子の開極動作時に、制御装置を用いて前記可動接触子を閉極方向に移動させてから開極方向に動作するように前記リニアモータの可動子を動作させる電流を供給する指令を出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、動作する状況により要求される駆動力が変化するものであっても、開閉装置の動作の信頼性が向上する効果がある。【００２０】
また、進み小電流遮断時であっても、駆動装置の出力を大きくすることなく、短時間で遮断動作することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の開閉装置の実施例１であり、ガス遮断器の閉極状態を示す断面図である。
【図２】本発明の開閉装置の実施例１であり、ガス遮断器の開極状態を示す断面図である。
【図３】本発明の開閉装置の実施例１のガス遮断器に採用されるリニアモータの構成を示す斜視図である。
【図４】図３のリニアモータをＹ−Ｚ平面で断面した状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の開閉装置の実施例１のガス遮断器に採用されるリニアモータの第１の磁束の経路と第２の磁束の経路を示す図３に相当する図である。
【図６】本発明の開閉装置の実施例１のガス遮断器に採用されるリニアモータの第１の磁束の経路と第２の磁束の経路を示す図４に相当する図である
【図７】従来のガス遮断器における遮断動作を説明するための遮断部の断面図である。
【図８】本発明の開閉装置に実施例２のガス遮断器における遮断動作を説明するための遮断部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の開閉装置及びその開閉方法を説明する。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】
【００２３】
図１及び図２に、本発明の開閉装置の実施例１であるガス遮断器を示す。図１はガス遮断器の閉極状態、図２はガス遮断器の開極状態である。【００２４】
該図に示す如く、本実施例のガス遮断器は、事故電流を遮断するための遮断部１００と、この遮断部１００を操作するための操作部１０１とに大別される。【００２５】
遮断部１００は、内部にガス（例えば、ＳＦ６ガス、空気等）を充填させた密閉金属容器１内に、密閉金属容器１の端部に設けられた絶縁支持スペーサ２に固定された固定側接触子３と、この固定側接触子３と対向配置され、該固定側接触子３に対して接触（閉極）または開離（開極）する可動側接触子４と、この可動側接触子４の先端に設けられ、開極時に固定側接触子３と可動側接触子４の間に発生するアークに消弧性ガスを吹き付けて消弧するノズル５と、操作部１０１側に接続されると共に、可動側接触子４に接続される絶縁ロッド１７を覆うように配置されている絶縁支持筒７と、可動側接触子４に接続され、主回路の一部を構成する主回路導体となる高電圧導体８とから概略構成されている。【００２６】
そして、遮断部１００は、操作部１０１からの操作力を通じて可動側接触子４を移動させて電気的に開閉されることにより、電流の投入（閉極）及び遮断（開極）が行われるものである。また、高電圧導体８の周囲には、高電圧導体８に流れる遮断電流等を検出するための検出装置として働く変流器１３が設けられており、絶縁支持筒７内には、操作部１０１側に接続される絶縁ロッド１７が配置されている。【００２７】
一方、操作部１０１は、密閉金属容器１に隣接して設けられた操作器ケース１４と、この操作器ケース１４内に設置されたリニアモータ（操作器）１８と、このリニアモータ１８の内部に配置され、該リニアモータ１８の内部を直線稼動する可動子１２と、この可動子１２の周囲に配置され、該可動子１２の位置を検出するの位置検出装置として働く位置センサ１９とから概略構成されている。【００２８】
そして、可動子１２は、密閉金属容器１を気密に保ったまま駆動できる様に設けられる直線シール部（図示せず）を通じて遮断部１００の絶縁ロッド１７に連結されている（直線シール部は、絶縁ロッド１７の動作（軸方向移動）は許容し、密閉金属容器１内の気密は保つものである）。この絶縁ロッド１７は、可動電極６に連結されており、可動子１２の動作を通じて遮断部１００における可動電極６を動作させることが可能になっている。【００２９】
また、リニアモータ１８には、密閉金属容器１の表面に絶縁性ガスを封止した状態で設けられる密封端子１０を通じてアンプ部１５が電気的に接続され、そのアンプ部１５には、制御部１６が接続されている。更に、制御部１６は、変流器１３及び位置センサ１９に接続され、変流器１３で検出した電流値及び位置センサ１９で検出した可動子１２の位置情報が入力されるようになっている。【００３０】
そして、制御部１６では、入力された変流器１３で検出された電流値と位置センサ１９で検出された可動子１２の位置に応じてリニアモータ１８に供給する電流値がコントロールされ、そのコントロールされた電流値の指令をアンプ部１５に送り、アンプ部１５では、制御部１６からの指令を受け、この指令に応じた電流をリニアモータ１８に供給するものである。【００３１】
即ち、アンプ部１５及び制御部１６は、変流器１３で検出した電流値及び位置センサ１９で検出した位置情報に応じて、後述するリニアモータ１８に供給する電流量や位相を変化させる制御装置として働くものである。【００３２】
次に、リニアモータ１８の構造について、図３乃至図６を用いて説明する。図３乃至図６に示すリニアモータ１８は、３相駆動のリニアモータの一例である。なお、リニアモータ１８は、３相駆動に限定されるわけではなく、例えば、２相駆動や４相以上の多相での構成も可能である。【００３３】
該図に示す如く、本実施例のリニアモータ１８は、３つの電機子２８、２９、３０からなる固定子と、隣り合う永久磁石２１の磁化方向２５が交互になるように複数個の永久磁石２１が進行方向（Ｚ方向）に配置されて形成される可動子１２とが、相対的に直線運動（水平移動）をするリニアモータである。３つの電機子２８、２９、３０からなる固定子を、電気的に位相が各１２０°ずれるように配置することで３相リニアモータが構成でき、同様にｍ個の電機子でｍ相駆動のリニアモータを構成できる。【００３４】
複数個の永久磁石２１は、永久磁石２１を保持する部材（図示せず）に固着され、この複数個の永久磁石２１と、永久磁石２１を保持する部材とで可動子１２が構成され、可動子１２が絶縁ロッド１７に連結されている。また、可動子１２と固定子は、相対的に直線運動が可能な支持手段により保持されている。なお、可動子１２を固定し、固定子（電機子）側を移動させることも可能である。【００３５】
１つの電機子２８は、永久磁石２１に対向した上側の第１の磁極歯２２と、永久磁石２１に対向した下側の第２の磁極歯２３と、上側の第１の磁極歯２２と下側の第２の磁極歯２３をつなぎ、磁束の経路を形成する磁性体２４とから成り、永久磁石２１を第１の磁極歯２２と第２の磁極歯２３で上下から挟み込むように形成され、永久磁石２１の進行方向（Ｚ方向）に２つ並べて構成されている。２つ並べて構成された電機子２８の各々の第１の磁極歯２２と第２の磁極歯２３には、それぞれ巻線２０ａと巻線２０ｂが配置され、第１の磁極歯２２と第２の磁極歯２３は、永久磁石２１に対向する位置に配置されている。なお、電機子２９及び３０も同様な構成である。【００３６】
図５及び図６に、巻線２０ａ及び巻線２０ｂが、第１の磁極歯２２と第２の磁極歯２３との間のギャップに作る磁束の向きを示す（一般に、リニアモータの巻線は、永久磁石の位置によって時間的に電流の大きさや電流の向きを変化させる。図５及び図６は、ある時間において巻線２０ａ及び２０ｂに流れる電流が、ギャップに作る磁束を示している）。【００３７】
該図に示す如く、巻線２０ａは下から上への磁束２６を発生させ、巻線２０ｂは上から下への磁束２７を発生させる。【００３８】
本実施例で説明したリニアモータ１８は、図６に示すように、巻線２０ａと巻線２０ｂに電流を流すことによって生じた磁束及び永久磁石２１の磁束の固定子内での磁束の経路を複数有しているため、駆動装置を大型化することなく駆動されるので、リニアモータ１８を小型化できる。更に、永久磁石２１を第１の磁極歯２２と第２の磁極歯２３で挟み込む構造とすることにより、永久磁石２１に生じる吸引力（図中のＹ方向に働く力）を小さくすることができる。【００３９】
通常、永久磁石２１と第１の磁極歯２２及び第２の磁極歯２３の間には吸引力（Ｙ方向の力）が発生するが、本実施例の構成においては、永久磁石２１と第１の磁極歯２２に発生する吸引力と、永久磁石２１と第２の磁極歯２３に発生する吸引力とが発生し、これらで力が相殺されることから吸引力が小さくなる。【００４０】
そのため、可動子１２を支えるための機構が簡素化でき、可動子１２の質量を軽くすることが可能であるため、高加速度駆動や高応答駆動が要求されるガス遮断器の動作に適している。また、可動子１２の質量を軽くできるため、支持部材などの負担を軽減し、ガス遮断器の信頼性能向上、メンテナンス性の向上などが期待できる。【００４１】
また、本実施例では、永久磁石２１をアクチュエータの駆動力を発生させる方向に配置する可動子１２と、この可動子１２に対向して配置されると共に巻線２０ａ及び２０ｂを有する磁極を備えているリニアモータ１８をガス遮断器に搭載しているので、可動子１２を軽量化することができると共に、可動子１２に配線を設ける必要がないので、ガス遮断器の信頼性を向上させることが可能になる。【００４２】
なお、本実施例では、永久磁石２１を用いた場合について説明したが、永久磁石２１の代わりに磁性体２４を可動子１２に配置して構成することも可能である。ここで、磁性体２４とは、永久磁石２１から吸引力を受ける部材を指し、代表的な部材としては鉄やケイ素鋼板などが挙げられる。【００４３】
本実施例では、遮断部１００と操作部１０１のガス区画を別にしており、リニアモータ１８の駆動は、直線シール部（図示せず）を介して行っているが、遮断部１００と操作部１０１を同一ガス区画として、操作部１０１も遮断部１００と同じ高気圧ＳＦ６ガスで充填した状態でもよい。【００４４】
図１及び図２に示すように、遮断部１００と操作部１０１のガス区画が別区画の場合は、遮断部１００は高気圧ＳＦ６ガスで充填されているが、操作部１０１の操作器ケース１４は外部（大気）と密閉される場合と密閉されない場合が存在する。外部と密閉される場合は、操作器ケース１４の内部には大気圧の乾燥空気や窒素、ＳＦ６ガスが充填される。操作部１０１が密閉されていると、外部環境の影響を受けにくく、湿度や雨水や昆虫などの混入など性能を低下させる要因を排除できるため、信頼性の高い操作部が提供できる。【００４５】
しかし、外部と密閉された場合には、内部を点検することが困難となるため、万が一、操作部１０１で不具合が発生した場合の内部異常要因の検出や、簡単な内部保守点検の実施が困難となる。このような内部点検の容易さを優先させるならば、操作器ケース１４を密閉させる必要はない。【００４６】
なお、本実施例では、３つの電機子２８、２９、３０でリニアモータ１８を構成した例を示しているが、固定子の個数が３つに限定されるものでないことは言うまでもない。【００４７】
次に、上述した本実施例の動作について説明する。【００４８】
上述した如く、本実施例のガス遮断器は、可動側接触子４に接続されて主回路の一部を構成する高電圧導体８の周囲に配置され、この高電圧導体８を流れる電流や振幅を検出する変流器１３と、リニアモータ１８の可動子１２の周囲に配置され、リニアモータ１８の可動子１２の位置を検出する位置センサ１９と、変流器１３で検出された電流や振幅と位置センサ１９で検出されたリニアモータ１８の可動子１２の位置情報が入力され、その電流や振幅とリニアモータ１８の可動子１２の位置情報に応じてリニアモータ１８に供給する電流を制御する制御部１６と、この制御部１６からの指令を受け、該指令に応じた電流をリニアモータ１８に供給するアンプ１５とを備えている。【００４９】
そして、本実施例では、変流器１３で検出された遮断する電流や振幅と位置センサ１９で検出されたリニアモータ１８の可動子１２の位置情報に基づいて、制御部１６で、可動側接触子４の遮断ストロークパターンを決定すると共に、この決定された可動側接触子４の遮断ストロークパターンと予め決められている可動側接触子４の遮断ストロークパターンを比較して両者の偏差を制御部１６で求め、この偏差を修正するようにリニアモータ１８の可動子１２を動作させる電流を供給する指令を制御部１６からアンプ部１５に送信し、アンプ部１５では、制御部１６からの指令を受け、該指令に応じた電流をリニアモータ１８に供給するようにしている。【００５０】
即ち、図１及び図２に示す本実施例のガス遮断器は、遮断する電流の位相や振幅を変流器１３で検出し、リニアモータ１８のストローク及び速度パターンを制御部１６で決定する。制御部１６で決定したストローク及び速度になるように、制御部１６からアンプ部１５に指令を送り、アンプ部１５からリニアモータ１８に電流が供給される。つまり、位置センサ１９で検出された可動子１２の位置が、所定の位置より進んでいる場合には電流を減らし、かつ、位置センサ１９で検出された可動子１２の位置が、所定の位置より遅れている場合には電流を増やすように供給するものである。【００５１】
実際のストローク及び速度は、位置センサ１９で検出されるが、温度環境や電極などの摩耗状況及び経年劣化による機械部品の固渋などの影響により、動作中に制御部１６で決定したストローク及び速度と実際の動作に偏差が生じた場合、制御部１６において、上記の偏差を無くすような電流を、リニアモータ１８に供給する指令をアンプ部１５に与えることで、遮断動作の信頼性を向上することができる。【００５２】
このような本実施例では、リニアモータ１８の可動子１２の位置の位置センサ１９からの情報と遮断電流や電圧の変流器１３からの情報により、遮断するストロークパターンを決定し、可動側接触子４と接続される可動部１２の位置情報を基に、温度環境や電極などの摩耗状況及び経年劣化による機械部品の固渋による外乱要因により生じるストロークパターンとの偏差を修正するように動作させることにより、ガス遮断器の信頼性と耐久性を実現することができる。更に、変流器１３からの遮断電流や電圧の情報より可動側接触子４のストロークを変えることにより、遮断性能向上と駆動装置の低容量化を実現できる。【００５３】
従って、本実施例によれば、動作する状況により要求される駆動力が変化するものであっても、ガス遮断器の動作の信頼性が向上する効果がある。
【実施例２】
【００５４】
次に、本発明の開閉装置の実施例２について、図７及び図８に示すガス遮断器の遮断部を用いて説明する。なお、本実施例において、既に説明した実施例１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。【００５５】
該図に示す本実施例は、リニアモータ１８により駆動力を発生するガス遮断器において、駆動源の出力を低減するものであり、本実施例におけるガス遮断器の構成は、図１及び図２に示すものと同様である。【００５６】
図７の（ａ）は、固定側接触子３と可動側接触子４が接触している閉極状態を示し、リニアモータ１８の可動子１２につながった可動側接触子４とノズル５及びシリンダ１１は、固定側接触子３に対して相対的に図中のＺ方向に移動する。また、図７の（ｂ）は、固定側接触子３と可動側接触子４が離れた状態の開極状態を示している。【００５７】
従来のガス遮断器は、図７の（ａ）に示す閉極状態において、開極指令を受けると、可動側接触子４とノズル５及びシリンダ１１が、固定側接触子３に対し相対的に移動し、固定側接触子３と可動側接触子４が離れる。このとき、ノズル５の先端は、図７の（ａ）に示す位置Ａから図７の（ｂ）に示す位置Ｃの点に移動する。【００５８】
通常、リニアモータ１８を駆動源に用いた場合、高応答動作を実現できる。更に、図３乃至図６に示したリニアモータ１８の構造は、吸引力が小さくなるため、可動子１２を支えるための機構が簡素になり、可動子１２の質量を軽くすることが可能であるため、高加速度を要求されるガス遮断器の動作に適している。【００５９】
また、ガス遮断器の開極動作において、小電流遮断時などのように遮断速度が速く、かつ、大きな出力を必要とする場合と、事故時の大電流遮断時などのように大きな力を要するが、速度が遅く出力が小さい場合がある。しかし、ばねを駆動源に用いたガス遮断器では、ばねの力を利用するため位置に対して推力は一意に決定される。また、リニアモータ１８を駆動源に用いたガス遮断器の場合においても、リニアモータ１８の出力は、異なる動作状態において、全ての動作を満足するリニアモータ１８の容量が必要であるため、リニアモータ１８及びアンプ部１５の容量が大きくなってしまう。【００６０】
そこで、本実施例では、図１及び図２に示したガス遮断器において、変流器１３で検出した電流値により得られた情報を基に、制御部１６において、可動側接触子４の開極に必要な速度を推定し、その速度推定値に基づいて、リニアモータ１８のストロークを決定するようにしたものである。【００６１】
上述した制御部１６において、可動側接触子４の開極に必要な速度を推定し、開極動作を行う一例を図８に示す。【００６２】
図８の（ａ）は閉極状態であり（位置Ａ’）、この状態（位置Ａ’）において遮断指令を受けると、変流器１３で検出した電流値により必要な速度を制御部１６により演算する。可動側接触子４の開極に速度が必要な場合は、可動側接触子４とノズル５及びシリンダ１１を、開極方向（Ｚ方向）とは逆の方向（−Ｚ方向）に一度移動する（図８の（ｂ）の位置）。その後、開極状態（図８の（ｄ）の位置）へ移動する。【００６３】
即ち、変流器１３で進み小電流遮断時の遮断電流を検出した際には、可動側接触子４の開極動作時に、制御部１６で、可動側接触子４を閉極方向に一度移動させてから開極方向に動作するように、リニアモータ１８の可動子１２を動作させる電流を供給する指令をアンプ部１５に出すようにし、可動側接触子４を閉極方向に一度移動させてから開極方向に動作するようにしたものである。【００６４】
例えば、図８の（ｃ）に示す固定側接触子３と可動側接触子４が離れる点（図８のＢ２’の位置）における速度を早くする場合、図８のＡ’の位置からＢ１’の位置に移動し、図８のＢ１’の位置からＢ２’の位置までの距離を長くすることにより、加速時間を長く取れるため、リニアモータ１８の容量を小さくできる。【００６５】
このように、必要な遮断速度を、変流器１３で検出した電流値により決定し、必要な遮断速度に応じてリニアモータ１８のストロークを決定することにより、リニアモータ１８及びアンプ部１５の容量を小さくすることができる。【００６６】
なお、リニアモータ１８のストローク可変幅は、固定側接触子３に対して可動側接触子４を閉極方向へ移動した際の、固定側接触子３と可動側接触子４の重なり部分の長さの範囲で設定可能である。【００６７】
従って、本実施例によれば、進み小電流遮断時であっても、駆動装置の出力を大きくすることなく、短時間で遮断動作することができる効果がある。【００６８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやす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に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】
【００６９】
１…密閉金属容器、２…絶縁支持スペーサ、３…固定側接触子、４…可動側接触子、５…ノズル、６…可動電極、７…絶縁支持筒、８…高電圧導体、１０…密封端子、１１…シリンダ、１２…可動子、１３…変流器、１４…操作器ケース、１５…アンプ部、１６…制御部、１７…絶縁ロッド、１８…リニアモータ、１９…位置センサ、２０ａ、２０ｂ…巻線、２１…永久磁石、２２…第１の磁極歯、２３…第２の磁極歯、２４…磁性体、２５…磁化方向、２６…下から上への磁束、２７…上から下への磁束、２８、２９、３０…電機子、１００…遮断部、１０１…操作部。
【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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【国際調査報告】
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