(57)【要約】【目的】動作不良や配線トラブルを招くことがなくメンテナンス性や動作信頼性に優れると共に、電圧設定作業やその確認作業を容易に行うことができ、構造が簡単で経済性に優れたタップ選択器を提供する。【解決手段】絶縁油に浸漬されたトランスを内蔵する変圧器に配置され、トランスの巻線タップを切り換えて電圧を設定するタップ選択器であって、変圧器内に支持部材を介して取り付けられる基板と、基板に回動自在に立設されたタップ切換軸部と、タップ切換軸部を中心とする基板の円周上に複数等間隔で立設され巻線タップが接続される略円柱状や円筒状の固定端子部と、タップ切換軸部にその基端部側が固定連結されるローラ端子支持部と、ローラ端子支持部の先端側に電気絶縁されて配置され隣接する固定端子部の軸間に付勢部材を介して当接嵌合して固定端子部間を導通させるローラ端子部と、を備えてタップ選択器を構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁油に浸漬されたトランスを内蔵する変圧器に配置され、前記トランスの巻線タップを切り換えて電圧を設定するタップ選択器であって、
前記変圧器内に支持部材を介して取り付けられる基板と、前記基板に回動自在に立設されたタップ切換軸部と、前記タップ切換軸部を中心とする前記基板の円周上に複数等間隔で立設され前記巻線タップが接続される略円柱状や円筒状の固定端子部と、前記タップ切換軸部にその基端部側が固定連結されるローラ端子支持部と、前記ローラ端子支持部の先端側に電気絶縁されて配置され隣接する前記固定端子部の軸間に付勢部材を介して当接嵌合して前記固定端子部間を導通させるローラ端子部と、を備えたことを特徴とするタップ選択器。
【請求項２】
前記タップ切換軸部の先端に固定されたタップ切換ハンドルと、タップ切換表示盤を備えたその上部が前記タップ切換軸部に貫通して前記絶縁油の液面上に支持され、その下部が前記基板に固定支持される表示盤支持部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載のタップ選択器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変圧器や電圧調整器に内蔵されたトランスの巻線タップに接続される端子の組み合わせを選択して所定電圧に設定するタップ選択器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変圧器等には出力電圧を所定電圧に設定するために、そのトランスの巻線タップの組み合わせを切り換えるタップ選択器が設けられており、一般に、可動接点が所定の角度回動して集電接触子と選択された固定接点とを電気的に接続することにより、変圧器等のトランスに設けた巻線タップに切り換えるように構成されている。従来この種のタップ選択器として例えば、以下のような技術のものが知られている。
（ａ）特許文献１には、集電接触子及び固定接点をその上下方向から挟圧する一対の挟圧片と、前記挟圧片を互いに相対する方向に付勢する圧縮ばねとを備えた可動接点により構成したタップ選択器が記載されている。
（ｂ）特許文献２には、フレームに上下のローラを一組保持し、リング状の集電接点と固定接点を一組のローラで挟持し、集電接点の中心を中心点として一組のローラを回転可能に設けたタップ選択器用ローラコンタクト装置が記載されている。
（ｃ）特許文献３には、同一円周上に配置された複数の固定接点のうち、所定の一つを基準として奇数番目に配置される固定接点と、可動接点からなる奇数側タップ群と、前記各固定接点のうち、前記所定の一つを基準として偶数番目に配置されている固定接点と前記可動接点からなる偶数側タップ群に分割すると共に、前記奇数側タップ群および前記偶数側タップ群を構成する固定接点および可動接点を同一部材で構成し、絶縁板の一方の面に前記奇数側タップ群を配置し、絶縁板の他方の面に偶数側タップ群を配置したタップ選択器が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３０６７４７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３４３３７号公報
【特許文献３】
特開平１１−１６２７５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術には以下のような問題点があった。
（イ）前記特許文献１〜３に記載のものでは、可動接点が円周上などを動くことによって、可動接点と特定の固定端子とが接触して両者が一対一に電気的に接続されるので、選択された固定端子上に可動接点を確実に位置決めすることが困難で、接触部分が中途半端な位置で固定されたり外れたりしやすいため動作不良を招き易いという課題があった。
（ロ）特に特許文献１に記載のタップ選択器は、集電接触子及び固定接点をその両側面側から挟圧して接点部分としているので、端子部分の磨耗粉や埃などが接点部分に付着堆積して接触抵抗を大きくして発熱しやすく、またメンテナンスもしにくいという課題があった。
（ハ）特許文献２に記載のリング状の集電接点と固定接点を一組のローラで挟持しバネなどで付勢するようにした接点構造のものでは、ローラの支持構造が複雑なため、部品点数が多く、組み立て費用も嵩むために経済性に欠けるという課題があった。
（ニ）特許文献３に記載の絶縁板の両面にそれぞれ奇数側タップ群と偶数側タップ群を配置したタップ選択器では、両タップ群を連結するための配線が錯綜して絡み合うため配線トラブルを招き易い上に、メンテナンス性にも欠けるという課題があった。
（ホ）また、従来のタップ選択器では、変圧器内の絶縁油中に浸漬された状態で保持される場合があるので、タップ選択器の切換操作がしにくい上に、電圧設定における確認作業に手間取って扱いにくいという課題があった。
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたもので、動作不良や配線トラブルを招くことがなくメンテナンス性や動作信頼性に優れると共に、電圧設定作業やその確認作業を容易に行うことができ、構造が簡単で経済性に優れたタップ選択器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、絶縁油に浸漬されたトランスを内蔵する変圧器に配置され、前記トランスの巻線タップを切り換えて電圧を設定するタップ選択器であって、前記変圧器内に支持部材を介して取り付けられる基板と、前記基板に回動自在に立設されたタップ切換軸部と、前記タップ切換軸部を中心とする前記基板の円周上に複数等間隔で立設され前記巻線タップが接続される略円柱状や円筒状の固定端子部と、前記タップ切換軸部にその基端部側が固定連結されるローラ端子支持部と、前記ローラ端子支持部の先端側に電気絶縁されて配置され隣接する前記固定端子部の軸間に付勢部材を介して当接嵌合され前記固定端子部間を導通させるローラ端子部と、を備えて構成されている。
これによって、タップ切換軸部を所定角度に回動させることにより、ローラ端子支持部を介して支持されたローラ端子部のローラが自転しながら回動して、円周上に配置された固定端子部の次の軸間に嵌合することで、確実に位置決めされた状態で間欠的に移動させることができる。これに伴って各固定端子部間が導電性のローラを介して最短距離で電気的に接続され、接続動作を確実に行うことができると共に、端子の磨耗粉や埃などが堆積しにくく、しかも、簡単な構造にして動作不良や配線トラブルなどを招くことがなくメンテナンス性や動作信頼性に優れたタップ選択器を提供することができる。
【０００６】
固定端子部は、その少なくともローラ端子部との接触面が銅又はりん青銅、ステンレススチール、スチールなどの導電性金属や導電性セラミックスなどで形成され円柱状や円筒状などのその断面形状が円形である棒状体であって、基板上の同一円周上に立設されて複数個が等間隔で配列される。
ローラ端子部は、銅などの導電性材料からなるローラと、そのローラの軸を回転自在に支持するローラ軸受部とからなり、そのローラ径が隣接配置される前記固定端子部間の間隔より大きく形成されている。ローラ端子部はローラ支持部にバネやゴムなど弾性を有した付勢部材を介してその軸方向に伸延して付勢されると共に、ローラが電気的に絶縁された状態で支持されるようにしている。
タップ切換軸部はその一端側が基板から貫通して回動自在に軸支され、基板から貫通した一端部にローラ端子支持部の基端部が固定される。
【０００７】
（２）本発明は前記（１）において、前記タップ切換軸部の先端に固定されたタップ切換ハンドルと、タップ切換表示盤を備えたその上部が前記タップ切換軸部に貫通して前記絶縁油の液面上に支持され、その下部が前記基板に固定支持される表示盤支持部と、を備えることもできる。これによって、電圧設定作業やその確認作業を容易に行うことができる。
ここで、タップ切換軸部は前記ローラ端子支持部が取り付けられる基板面の裏側から所定長さ、例えば５〜３０ｃｍの高さに突出して配置される。こうして、その先端に取り付けられるタップ切換軸部を回動させるためのタップ切換ハンドルが変圧器に入れられる絶縁油の液面上に配置されるようにしている。
タップ切換表示盤及び表示盤支持部は、可撓性のプラスチック板や金属薄板などからなり、変圧器に入れられた絶縁油の液面より上方にタップ切換表示盤が配置され、これによってタップ切換ハンドルの設定位置が確実に明示されるようにしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係るタップ選択器の正面図であり、図２はその平面図である。
図１、図２において、１０は本実施の形態のタップ選択器、１１は支持部１１ａを介して変圧器内のステイなどに取り付けられるタップ選択器１０の基板、１２は軸受部１２ａを介して基板１１に貫通して回動自在に立設された棒状のタップ切換軸部、１３ａ〜１３ｆは基板１１の円周上に等間隔で立設され変圧器に内蔵されたトランスの巻線タップ端子が接続される略円柱状の固定端子部、１４はタップ切換軸部１２の基部にその基端部側が固定連結されるローラ端子支持部、１５はローラ端子支持部１４の先端側に電気絶縁されて配置され隣接する固定端子部１３ａ〜１３ｆの軸間に付勢部材１４ａを介して嵌合されるローラ端子部、１６はタップ切換軸部１２の先端に取り付けられたタップ切換ハンドル、１７はタップ切換表示盤１７ａを備えてその上部がタップ切換軸部１２に貫通して支持されその下部が折り曲げられて基板１１に固定支持される金属薄板などからなる表示盤支持部である。
【０００９】
図３はタップ選択器１０が配置された変圧器の断面図である。
図３において、２０は円筒容器状又は角筒容器状の変圧器、２１、２１ａは変圧器２０の変圧器本体２０ａに内蔵されたそれぞれ３０ＫＶＡ、４０ＫＶＡのトランス、２２は変圧器２０の外殻部に貫通して設けられたタップ選択器１０の固定端子部１３ａ〜１３ｆなどに接続される外部端子部、２３は変圧器本体２０ａの上部を覆う蓋部、２４はタップ選択器１０の固定端子部１３ａ〜１３ｆに接続されるトランス２１、２１ａの巻線タップ端子である。
基板１１は略半円状に形成されたプラスチック板などの絶縁体や金属などからなり、変圧器本体２０ａの上部のステイ２０ｂに支持部１１ａを介してボルトナットなどで固定され電気的に絶縁された状態で水平配置される。
タップ切換軸部１２はそのタップ切換ハンドル１６側に基板１１面から約１５ｃｍの長さに突設され、基板１１に軸受部１２ａを介して回動自在に軸支されると共に、基板１１から貫通した下部にローラ端子支持部１４の基端側が固定されている。
ローラ端子部１５を支持するローラ端子支持部１４は、例えば内筒部とその内筒部に嵌合して摺動する外筒部などを備えてその軸方向に伸縮する伸縮機構を有し、バネなどを備えた付勢部材１４ａを介して先端側が弾性的に伸延するように形成されている。また、ローラ端子部１５をゴムなどの絶縁体を介して支持してローラ１５ａが電気的に絶縁されるようにしている。
【００１０】
ローラ端子部１５は導電性のローラ１５ａとローラ１５ａを軸支するローラ軸受部１５ｂとを備えている。こうして、タップ切換軸部１２を所定角度づつ回動させることによって、ローラ軸受部１５ｂで支持された先端側のローラ１５ａが自転しながら基板円周上を移動して、▲１▼固定端子部１３ａと１３ｂ、▲２▼固定端子部１３ｂと１３ｃ、▲３▼固定端子部１３ｃと１３ｄ、▲４▼固定端子部１３ｄと１３ｅ、▲５▼固定端子部１３ｅと１３ｆのそれぞれの軸間に嵌合するようにしている。
ローラ１５ａは上下一対の銅などの導電性金属からなる円盤をその軸方向に間隔を有して結合され、ローラ軸受部１５ｂを介して回転自在に支持される。
【００１１】
６個の固定端子部１３ａ〜１３ｆは、それぞれが基板１１に立設される棒状の導電体であって、その基部がタップ切換軸部１２を中心軸とする同一円周上に等間隔で絶縁部材を介して固定配置される。なお、基板１１を絶縁性のプラスチックで形成した場合には、ゴムなどの絶縁部材を介することなくボルト締めなどの締結手段を用いて固定端子部１３ａ〜１３ｆを基板１１に直接固定できる。
なお、固定端子部１３ａ〜１３ｆはその断面を必ずしも円形とする必要はなく、その隣接する軸間にローラ端子部１５のローラ１５ａが嵌合するような形状であれば、その断面を四角形や三角形、楕円形などとしてもよい。また、固定端子部１３ａ〜１３ｆのローラ１５ａとの接点部分を導電性のセラミックスで形成して、ローラ１５ａに対する耐磨耗性を高めることも可能である。
【００１２】
表示盤支持部１７は、その先側が略円形に形成されたプラスチック板や金属薄板などからなり、その基部側が基板１１の上面などにボルト１７ｂなどを介して固定される。表示盤支持部１７はその先側の円形部にタップ切換軸部１２が貫通されて保持されるタップ切換表示盤１７ａを備えている。こうして、タップ切換表示盤１７ａをタップ切換ハンドル１６の直下に固定して保持させる。
タップ切換表示盤１７ａにはその上部に配置されたタップ切換ハンドル１６の操作位置に対応して、前記固定端子部１３ａ〜１３ｆの各軸間の設定位置▲１▼〜▲５▼が表示盤面に印刷表示されると共に、変圧器本体２０ａに保持された絶縁油Ａの液面上となる位置になるように配置される。
【００１３】
ここで、図４は変圧器２０に適用されるタップ選択器１０の結線図の一例を示している。
変圧器２０は、けい素鋼板を用いた単相変圧器であって、その一次電圧が６６００Ｖである。ここでは、▲１▼接続４−５（電圧６９００Ｖ）、▲２▼接続３−５（電圧６７５０Ｖ）、▲３▼接続３−６（電圧６６００Ｖ）、▲４▼接続２−６（電圧６４５０Ｖ）、▲５▼接続２−７（電圧６３００Ｖ）をそれぞれ固定端子部１３ａ〜１３ｆの各軸間の位置▲１▼〜▲５▼に対応させている。これによって、タップ切換表示盤１７ａを確認しながらタップ切換ハンドル１６を操作して所定の電圧に設定する操作が容易かつ確実にできるようにしている。
【００１４】
以上のように構成された実施の形態のタップ選択器１０の使用方法について説明する。
まず、タップ切換ハンドル１６を把持して、タップ切換表示盤１７ａで確認しながらタップ切換軸部１２を所定角度に回動させる。このとき、タップ切換表示盤１７ａより上の部分は変圧器本体２０ａの絶縁油Ａの液面より上に配置されるので、その操作を容易に行うことができる。
こうして、ローラ端子支持部１４で支持されたローラ端子部１５をローラ１５ａを自転させながら回動させる。基板１１の円周上に配置された隣接する固定端子部１３ａ〜１３ｆの各軸間にローラ１５ａを順次移動させることで、付勢部材１４ａにより軸間側に付勢押圧されたローラ１５ａを安定的に位置決めして、各固定端子部１３ａ〜１３ｆの各隣接する軸間を導電性のローラ１５ａを介して電気的に接続させることができる。
すなわち、固定端子部１３ａ〜１３ｆの隣接する軸間を余分なリード配線などを介することなくほぼ最短距離で電気的に接続でき、電気配線の抵抗などに伴う発熱ロスを最小限度に抑制することができる。
こうして、このような簡単な接点構造として間欠的な接続動作を確実に行うことができると共に、端子の磨耗粉や埃などが堆積しにくくして動作不良や配線トラブルなどを招くことがなくメンテナンス性や動作信頼性に優れたタップ選択器１０を提供できる。しかも、タップ切換表示盤１７ａがタップ切換ハンドル１６に配置されるので、電圧設定作業やその確認作業を容易かつ確実に行うことができる。さらに、タップ選択器１０全体を変圧器２０の内部に配設しているので、タップ選択器１０を外部の埃や雨水から保護することができる。
【００１５】
ここで、図５は実施の形態のタップ選択器における変容例の説明図である。
図５において、３０は変圧器３１の内部に支持部材やステイを介して取り付けられる変容例のタップ選択器、３２は基板１１に貫通して回動自在に立設されその先端が変圧器３１の蓋部３１ａより上部に突出して配置された細長棒状のタップ切換軸部、３３はタップ切換軸部３２先端の蓋部３１ａ上に露出して取り付けられたタップ切換ハンドル、３４は蓋部３１ａ上に設けられたタップ切換表示盤である。なお、変容例のタップ選択器３０はその主要部が前記実施の形態のものと略同様であるので、同様の構成のものについては同一の符号を付してその説明を省略する。
変容例のタップ選択器３０は、そのタップ切換操作を変圧器３１の外部からタップ切換ハンドル３３を回動させることで容易に行うことができるので、電圧を所定値に設定する際の操作性に優れている。なお、タップ切換ハンドル３３はタップ切換軸部３２に対して着脱自在となるように嵌合部を介して取り付けることもできる。これによって、タップ切換ハンドル３３を取り外した状態で変圧器を稼働させ、電圧変更時に前記嵌合部に装着して用いることができる。
なお、タップ切換ハンドル３３やタップ切換ハンドル３３を取り外した蓋部３１ａ上に図示しない保護キャップなどを覆設させて、外部の埃や雨水などが変圧器３１内に入らないようにしておくことが望ましい。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、タップ切換軸部を所定角度で回動させることによって、各固定端子部間が導電性のローラを介して最短距離で電気的に接続される。こうして、間欠的な接続動作を確実に行うことができると共に、端子の磨耗粉や埃などが堆積しにくく、しかも、簡単な構造にして動作不良や配線トラブルなどを招くことがなくメンテナンス性や動作信頼性に優れている。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えてタップ切換ハンドル及びタップ切換表示盤が絶縁油の液面上に支持され、電圧設定作業やその確認作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るタップ選択器の正面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】タップ選択器が配置された変圧器の断面図である。
【図４】変圧器に適用されるタップ選択器の結線図である。
【図５】タップ選択器の変容例の説明図である。
【符号の説明】
１０    タップ選択器
１１    基板
１１ａ  支持部
１２    タップ切換軸部
１２ａ  軸受部
１３ａ〜１３ｆ  固定端子部
１４    ローラ端子支持部
１４ａ  付勢部材
１５    ローラ端子部
１５ａ  ローラ
１６    タップ切換ハンドル
１７    表示盤支持部
１７ａ  タップ切換表示盤
１７ｂ  ボルト
２０    変圧器
２０ａ  変圧器本体
２０ｂ  ステイ
２１，２１ａ  トランス
２２    外部端子部
２３    蓋部
２４    巻線タップ端子
３０    タップ選択器
３１    変圧器
３１ａ  蓋部
３２    タップ切換軸部
３３    タップ切換ハンドル
３４    タップ切換表示盤
Ａ      絶縁油
【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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