(57)【要約】【課題】電磁反発駆動時の開極直後に再閉極方向へ戻り難い開閉装置を得る。【解決手段】接離自在の一対の電極３、４を有する真空バルブ５からなる遮断部１ａと、この遮断部１ａに連結された第１の電磁反発駆動部１ｅと、前記第１の電磁反発駆動部１ｅに連結され、且つ前記遮断部１ａの電極３、４間の閉極時に接触荷重を加えるワイプバネ１５を収納したワイプバネ部１ｃと、このワイプバネ部１ｃに連結された第２の電磁反発駆動部１ｆと、前記第２の電磁反発駆動部１ｆに連結され、前記遮断部１ａを開閉する操作機構部１ｄとを備え、前記第１、第２の電磁反発駆動部１ｅ、１ｆおよび前記操作機構部１ｄの同時駆動により前記ワイプバネ１５を移動させ、前記遮断部１ａの一対の電極３、４間を開極させたことを特徴とする。【選択図】  図１
2004342552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接離自在の一対の電極を有する真空バルブからなる遮断部と、
この遮断部に連結された電磁反発コイルおよび第１の導体リングからなる第１の電磁反発駆動部と、
前記第１の電磁反発駆動部の前記第１の導体リングに連結され、且つ前記遮断部の電極間の閉極時に接触荷重を加えるワイプバネフォルダ内にワイプバネを収納したワイプバネ部と、
このワイプバネ部のワイプバネフォルダに連結された電磁反発コイルおよび第２の導体リングからなる第２の電磁反発駆動部と、
前記第２の電磁反発駆動部の前記第２の導体リングに連結され、前記遮断部を開閉する操作ロッド、電磁アクチュエータおよび開路バネからなる操作機構部とを備え、
前記電磁アクチュエータはヨーク内を移動自在に配置したアーマチュア、およびこのアーマチュアを保持する永久磁石を有してなり、
前記第１、第２の電磁反発駆動部および前記操作機構部の同時駆動による第１および第２の導体リングの移動により前記ワイプバネを移動させ、その後前記アーマチュアを永久磁石から離して前記開路バネのバネ力で前記操作ロッドを移動させることにより、前記遮断部の一対の電極間を開極させたことを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
接離自在の一対の電極を有する真空バルブからなる遮断部と、
この遮断部に連結された前記遮断部の電極間の閉極時に接触荷重を加えるワイプバネフォルダ内にワイプバネを収納したワイプバネ部と、
このワイプバネ部のワイプバネフォルダに連結された電磁反発コイルおよび第３の導体リングからなる第３の電磁反発駆動部と、
前記第３の電磁反発駆動部の前記第３の導体リングに連結され、前記遮断部を開閉する操作ロッド、電磁アクチュエータおよび開路バネからなる操作機構部とを備え、
前記電磁アクチュエータはヨーク内を移動自在に配置したアーマチュア、およびこのアーマチュアを保持する永久磁石を有してなり、
前記第３の電磁反発駆動部および前記操作機構部の同時駆動による第３の導体リングの移動により前記ワイプバネを移動させ、その後前記アーマチュアを永久磁石から離して前記開路バネのバネ力で前記操作ロッドを移動させることにより、前記遮断部の一対の電極間を開極させたことを特徴とする開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空バルブを用いた開閉装置に係り、特に、真空バルブを電磁反発駆動により高速度で駆動する開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁反発駆動を用いた開閉装置は、事故電流を高速度で遮断し、電力系統の保護が速やかに行われるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この種の開閉装置は、図３に示すように、図示最上段から電流を遮断する遮断部１ａ、高速度で遮断部１ａを開極する電磁反発駆動部１ｂ、遮断部１ａの閉極時に接触荷重を加えるワイプバネ部１ｃ、および図示最下段に遮断部１ａを開閉する操作機構部１ｄが配置され構成されている。なお、図３において、閉極状態を図示右に、開極状態を図示左に示している。
【０００４】
遮断部１ａには、真空絶縁容器２内に接離自在の一対の電極３、４を有する３相分の真空バルブ５が設けられ、上部固定部材６に夫々固定されている。また、上部固定部材６と対向する真空絶縁容器２外には、軸方向に移動自在の可動通電軸７が設けられている。
【０００５】
電磁反発駆動部１ｂには、可動通電軸７に一方端が連結された絶縁操作ロッド８、およびこの絶縁操作ロッド８の他方端に連結された第１の可動軸９が軸方向に移動自在に設けられている。この第１の可動軸９の中間部には、非磁性体よりなる導体リング１０が固定されている。また、導体リング１０と絶縁操作ロッド８間には、開閉装置本体に固定された電磁反発コイル１１が設けられ、略中心部を第１の可動軸９が挿通している。電磁反発コイル１１には、高周波電流を通電する高周波電源部１２が接続されている。この電磁反発駆動部１ｂは、高速で電極３、４間を開離させる。
【０００６】
ワイプ部１ｃには、第１の可動軸９と第２の可動軸１３とを連結するワイプバネフォルダ１４が設けられている。このワイプバネフォルダ１４内には、一対の電極３、４間に接触荷重を加えるワイプバネ１５、およびワイプバネ１５のバネ力や開閉時の衝撃力を吸収する衝撃緩衝部材１６が設けられている。
【０００７】
操作機構部１ｄには、３相分の第２の可動軸１３を連結する連絡梁１７、および電磁アクチュエータ１８が設けられている。電磁アクチュエータ１８は、磁路を形成するヨーク１９、ヨーク１９内を移動するように設けられた磁性体のアーマチュア２０、アーマチュア２０を移動、もしくは閉極保持するための永久磁石２１、ヨーク１９内の磁束を増減させるソレノイドコイル２２、およびアーマチュア２０を挟持して永久磁石２１とヨーク１９を貫き連絡梁１７に連結された非磁性体の操作ロッド２３から構成されている。そして、前記した電磁反発駆動部１ｂで開離させた電極３、４間を最終位置まで開離させる。
【０００８】
また、電磁アクチュエータ１８の両側には、アーマチュア２０を連絡梁１７を介して永久磁石２１から離す方向に常時付勢する弾性部材の開路バネ２４が、連絡梁１７と下部固定部材２５間に設けられている。閉極時は、永久磁石２１の吸引力によりアーマチュア２０を常時吸引している。
【０００９】
そして、閉極状態において、短絡事故電流が流れたときに、電磁反発コイル１１を高周波電源部１２で励磁し、導体リング１０を反発させて第１の可動軸９を高速で図示下方方向に移動させるようになっている。同時に、ソレノイドコイル２２を永久磁石２１の磁束と逆方向の磁束が生じるように励磁し、ヨーク１９内の磁束を減少させる。それに伴って永久磁石２１とアーマチュア２０の吸引状態は、開路バネ２４のバネ力が勝ることでアーマチュア２０とともに操作ロッド２３を図示下方の開極方向に移動させる。なお、互いのバネ力は、ワイプバネ１５のバネ力＜開路バネのバネ力の関係にある。これにより、一対の電極３、４間を例えば３ｍ／ｓの高速度で最終位置まで開極させ、事故電流が遮断できるようになっている。
【００１０】
ここで、開閉装置を高速度で開閉させると、機構部を衝撃に耐え得る構造としなければならない。このため、機構部に設けられた高速度で移動する可動部材と開閉装置本体に固定された固定部材間に減速ダンパを設けたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
一方、閉極状態にする場合には、ソレノイドコイル２２を永久磁石２１の磁束と同方向の磁束が生じるように励磁して、アーマチュア２０を永久磁石２１の方向に吸引させる。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−２９９０４１号公報（第２頁、図８）
【００１３】
【特許文献２】
特開２００２−１２４１６５号公報（第４頁、図１）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の開閉装置においては、以下のような問題がある。
【００１５】
電磁反発コイル１１およびソレノイドコイル２２を励磁すると導体リング１０が反発して、第１の可動軸９、および操作ロッド２３とアーマチュア２０が高速度で開極方向に移動する。しかしながら、電極３、４間の開極直後におけるワイプバネ部１ｃのワイプバネ１５は、圧縮されバネ力が電極３、４間の閉極方向へ働く状態となっている。
【００１６】
従って、一対の電極３、４間は、図４に示すように、時間ｔ１で一旦開極を始めるものの、ワイプバネ１５のバネ力により戻され（時間ｔ３）、その後、アーマチュア２０が永久磁石２１から離れ、ワイプバネ１５のバネ力より開路バネ２４のバネ力が勝り時間ｔ２で開極位置に達する。このワイプバネ１５の戻りで電極３、４間が再閉極方向に戻り、最小ギャップとなる時間ｔ３のときに、電極３、４間で再点弧を起こし、遮断できなくなる恐れがある。
【００１７】
また、ワイプバネホルダ１４内には、衝撃緩衝部材１６が設けられているが、ワイプバネ１５の戻りのバネ力を全て吸収することができなかった。これを吸収させるためには、衝撃緩衝部材１６を複雑且つ大型にしなければならず、開閉装置全体が大型化する問題があった。
【００１８】
更に、可動部材と固定部材間に減速ダンパを設けたものでは、開極位置に達したときの可動部材の跳ね返りを防止できるが、開極直後のワイプバネ１５による電極３、４間の再閉極方向の戻りは防止できなかった。
【００１９】
従って、本発明は、電磁反発駆動時の開極直後に一対の電極の再閉極方向への戻りを抑制し、再点弧の発生を防止できるようにした開閉装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の開閉装置は、接離自在の一対の電極を有する真空バルブからなる遮断部と、この遮断部に連結された電磁反発コイルおよび第１の導体リングからなる第１の電磁反発駆動部と、前記第１の電磁反発駆動部の前記第１の導体リングに連結され、且つ前記遮断部の電極間の閉極時に接触荷重を加えるワイプバネフォルダ内にワイプバネを収納したワイプバネ部と、このワイプバネ部のワイプバネフォルダに連結された電磁反発コイルおよび第２の導体リングからなる第２の電磁反発駆動部と、前記第２の電磁反発駆動部の前記第２の導体リングに連結され、前記遮断部を開閉する操作ロッド、電磁アクチュエータおよび開路バネからなる操作機構部とを備え、前記電磁アクチュエータはヨーク内を移動自在に配置したアーマチュア、およびこのアーマチュアを保持する永久磁石を有してなり、前記第１、第２の電磁反発駆動部および前記操作機構部の同時駆動による第１および第２の導体リングの移動により前記ワイプバネを移動させ、その後前記アーマチュアを永久磁石から離して前記開路バネのバネ力で前記操作ロッドを移動させることにより、前記遮断部の一対の電極間を開極させたことを特徴としている。
【００２１】
また、第２の発明の開閉装置は、接離自在の一対の電極を有する真空バルブからなる遮断部と、この遮断部に連結された前記遮断部の電極間の閉極時に接触荷重を加えるワイプバネフォルダ内にワイプバネを収納したワイプバネ部と、このワイプバネ部のワイプバネフォルダに連結された電磁反発コイルおよび第３の導体リングからなる第３の電磁反発駆動部と、前記第３の電磁反発駆動部の前記第３の導体リングに連結され、前記遮断部を開閉する操作ロッド、電磁アクチュエータおよび開路バネからなる操作機構部とを備え、前記電磁アクチュエータはヨーク内を移動自在に配置したアーマチュア、およびこのアーマチュアを保持する永久磁石を有してなり、前記第３の電磁反発駆動部および前記操作機構部の同時駆動による第３の導体リングの移動により前記ワイプバネを移動させ、その後前記アーマチュアを永久磁石から離して前記開路バネのバネ力で前記操作ロッドを移動させることにより、前記遮断部の一対の電極間を開極させたことを特徴としている。
【００２２】
このような第１および第２の発明の構成によれば、開極動作が直線的に始まり、開極直後にワイプバネ１５のバネ力による再閉極方向への戻りを抑制し、再点弧を防止できる開閉装置とすることができる。
【００２３】
【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て説明する。なお、各図において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。
【００２４】
（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態に係る開閉装置を図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る開閉装置の構成を示す断面図、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る遮断部の動作を説明する説明図である。
【００２５】
図１に示すように、第１の実施の形態による開閉装置は、図示最上段から電流を遮断する遮断部１ａ、高速度で遮断部１ａを開極する第１の電磁反発駆動部１ｅ、遮断部１ａの閉極時に接触荷重を加えるワイプバネ部１ｃ、第１の電磁反発駆動部１ｅと同様な構成の第２の電磁反発駆動部１ｆ、および図示最下段に遮断部１ａを開閉する操作機構部１ｄが配置され構成されている。なお、図１において、閉極状態を図示右に、開極状態を図示左に示している。
【００２６】
遮断部１ａには、真空絶縁容器２内に接離自在の一対の電極３、４を有する３相分の真空バルブ５が設けられ、上部固定部材６に夫々固定されている。また、上部固定部材６と対向する真空絶縁容器２外には、軸方向に移動自在の可動通電軸７が設けられている。
【００２７】
第１の電磁反発駆動部１ｅには、可動通電軸７に一方端が連結された絶縁操作ロッド８、およびこの絶縁操作ロッド８の他方端に連結された第１の可動軸９が軸方向に移動自在に設けられている。この第１の可動軸９の中間部には、例えばＳＵＳ３０４のような非磁性体からなる第１の導体リング３１が固定されている。また、第１の導体リング３１と絶縁操作ロッド８間には、開閉装置本体に固定された例えばエポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドされた第１の電磁反発コイル３２が設けられ、略中心部を第１の可動軸９が挿通している。そして、第１の電磁反発コイル３２には、数百Ｈｚの高周波電流を通電する高周波電源部１２が接続されている。
【００２８】
ワイプ部１ｃには、第１の可動軸９と第３の可動軸３３とを連結するワイプバネフォルダ１４が設けられている。このワイプバネフォルダ１４内には、一対の電極３、４間に接触荷重を加える筒状のワイプバネ１５、およびワイプバネ１５のバネ力や開閉時の衝撃力を吸収する衝撃緩衝部材１６が設けられている。この衝撃緩衝部材１６は、例えばゴムのような弾性部材またはピストンのような可撓性部材からなり、ワイプバネ１５のバネ力が働く軸方向に設けられ、バネ力や衝撃力を吸収するようになっている。
【００２９】
第２の電磁反発駆動部１ｆにおける第３の可動軸３３の中間部には、第１の導体リング３１と同様の第２の導体リング３４が固定されている。また、第２の導体リング３４とワイプバネフォルダ１４間には、開閉装置本体に固定された第１の電磁反発コイル３２と同様の第２の電磁反発コイル３５が設けられ、略中心部を第３の可動軸３３が挿通している。そして、第２の電磁反発コイル３５は、高周波電流を通電する高周波電源部１２に接続されている。
【００３０】
操作機構部１ｄには、３相分の第３の可動軸３３を連結する連絡梁１７、および電磁アクチュエータ１８が設けられている。電磁アクチュエータ１８は、磁路を形成するヨーク１９、ヨーク１９内を移動するように設けられた磁性体のアーマチュア２０、アーマチュア２０を移動、もしくは閉極保持するための永久磁石２１、ヨーク１９内の磁束を増減させるソレノイドコイル２２、およびアーマチュア２０を保持して永久磁石２１とヨーク１９を貫き連絡梁１７に連結された非磁性体の操作ロッド２３から構成されている。
【００３１】
また、電磁アクチュエータ１８の両側には、アーマチュア２０を、連絡梁１７を介して永久磁石２１から離す方向に付勢する弾性部材の開路バネ２４が、連絡梁１７と下部固定部材２５間に設けられている。
【００３２】
そして、閉極状態において、短絡事故電流が流れたときに、図示しない制御回路により第１および第２の電磁反発コイル３２および３５を高周波電源部１２で同時に励磁し、第１および第２の導体リング３１および３４を同時に反発させて第１の可動軸９および第３の可動軸３３を急速に図示下方方向に移動させるようになっている。同時に、図示しない制御回路によりソレノイドコイル２２を永久磁石２１の磁束と逆方向の磁束が生じるように励磁し、ヨーク１９内の磁束を減少させて、開路バネ２４でアーマチュア２０とともに操作ロッド２３を図示下方の開極方向に移動させている。これにより、一対の電極３、４間を例えば３ｍ／ｓの高速度で開極させ、事故電流が遮断できるようになっている。
【００３３】
このように、ワイプバネ１５の両側で第１および第２の電磁反発駆動部１ｅおよび１ｆを同時に駆動させているので、第１および第２の導体リング３１、３４は、これに働く２つの反発力によってワイプバネ１５がバネ力を保ったまま移動する。そして、開極位置に達するまでの間にアーマチュア２０が永久磁石２１から離れ、開路バネ２４のバネ力によって操作ロッド２３を移動することになり、時間ｔ４で開極位置に達する。
【００３４】
このため、一対の電極３、４間は、開極直後の動作が直線的に始まり、ワイプバネ１５のバネ力による再閉極方向への戻りが抑制される。
【００３５】
一方、閉極状態にする場合には、ソレノイドコイル２２を永久磁石２１の磁束と同方向の磁束が生じるように励磁して、アーマチュア２０を永久磁石２１の方向に吸引させる。これにより、アーマチュア２０とともに操作ロッド２３に連結されている可動通電軸７が図示上方の閉極方向に移動して、一対の電極３、４間が閉極する。閉極状態では、ソレノイドコイル２２は無励磁であり、閉路保持は永久磁石２１の磁力で行われる。
【００３６】
上記第１の実施の形態の開閉装置によれば、ワイプバネ部１ｃの両側に第１、第２の電磁反発駆動部１ｅ、１ｆを夫々設け、これらを同時に駆動させているので、一対の電極３、４間の開極動作が直線的に始まり、開極直後にワイプバネ１５のバネ力による再閉極方向への戻りを抑制し、再点弧を防止できる。
【００３７】
なお、第１および第２の電磁反発駆動部１ｅおよび１ｆの互いの駆動時間のずれによる衝撃力を吸収するため、前記導体リング３１、３４のような可動部材と開閉装置本体の固定部材間に減速ダンパを設けてもよい。
【００３８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る開閉装置を再び図１および図２を参照して説明する。この第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、電磁反発駆動部をワイプバネ部と操作機構部間だけに設けたことである。
【００３９】
このように、電磁反発駆動部１ｆをワイプバネ部１ｃと操作機構部１ｄ間で駆動させると、開極直後に生じる再閉極方向への戻りを抑制できる。即ち、図２のＢ特性で示すように、開極動作時、時間ｔ１で電磁反発駆動部１ｆの駆動で導体リング３４が反発され、可動軸３３を急速に移動させようとするが、ワイプバネ１５の閉極方向のバネ力により、可動軸９の移動が遅れ、従って開極動作が若干遅れることになる。しかしながら、電磁反発駆動部１ｆの反発力がワイプバネ１５のバネ力に勝ると、開極動作が直線的となる。
【００４０】
そして、開極位置に達するまでの間にアーマチュア２０が永久磁石２１から離れ、開路バネ２４のバネ力によって操作ロッド２３を移動することになり、時間ｔ４で開極位置に達する。
【００４１】
なお、開極位置に達するまでの間にワイプバネ１５のバネ力が弱まり、開極位置に達すると、その衝撃力でワイプバネ１５が跳ね返り、一旦再閉極方向への戻りが生じ、時間ｔ５で最終的に開極位置に達する。この開極位置直前での再閉極方向への戻りにおいては、一対の電極３、４間距離は充分にギャップが確保されており、再点弧するようなことはなく、使用上問題とはならない。
【００４２】
上記第２の実施の形態の開閉装置によれば、電磁反発駆動部１ｆをワイプバネ部１ｃと操作機構部１ｄ間で駆動させているので、開極直後の再閉極方向への戻りを抑制し、再点弧を防止できる開閉装置を提供することができる。
【００４３】
なお、上記第２の実施の形態では、開極位置直前でワイプバネ１５に跳ね返りが生じる場合について説明したが、導体リング３４や連絡梁１７のような可動部材と開閉装置の固定部材間に減速ダンパを設ければ、開極位置直前でのワイプバネ１５の跳ね返りを抑制し、再点弧を防止できる開閉装置を提供することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ワイプバネ部の両側に電磁反発駆動部を設けて、これらを同時に駆動させ真空バルブを開極しているので、真空バルブ内の一対の電極間の開極動作が直線的に始まり、開極直後にワイプバネのバネ力で生じる再閉極方向への戻りを抑制し、再点弧を防止できる開閉装置とすることができる。
【００４５】
また、本発明によれば、電磁反発駆動部をワイプバネ部と操作機構部間に設けて真空バルブを開極しているので、開極動作が若干遅れるものの直線的に始まり、開極直後にワイプバネのバネ力で生じる再閉極方向への戻りを抑制し、再点弧を防止できる開閉装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１および第２の実施の形態に係る開閉装置の構成を示す断面図。
【図２】本発明の第１および第２の実施の形態に係る遮断部の動作を説明する説明図。
【図３】従来の開閉装置の構成を示す断面図。
【図４】従来の遮断部の動作を説明する説明図。
【符号の説明】
１ａ  遮断部
１ｂ  電磁反発駆動部
１ｃ  ワイプバネ部
１ｄ  操作機構部
１ｅ  第１の電磁反発駆動部
１ｆ  第２の電磁反発駆動部
２  真空絶縁容器
３、４  電極
５  真空バルブ
６  上部固定部材
７  可動通電軸
８  絶縁操作ロッド
９  第１の可動軸
１０  導体リング
１１  電磁反発コイル
１２  高周波電源部
１３  第２の可動軸
１４  ワイプバネフォルダ
１５  ワイプバネ
１６  衝撃緩衝部材
１７  連絡梁
１８  電磁アクチュエータ
１９  ヨーク
２０  アーマチュア
２１  永久磁石
２２  ソレノイドコイル
２３  操作ロッド
２４  開路バネ
２５  下部固定部材
３１  第１の導体リング
３２  第１の電磁反発コイル
３３  第３の可動軸
３４  第２の導体リング
３５  第２の電磁反発コイル
【図１】
2004342552.tif 000003
【図２】
2004342552.tif 000004
【図３】
2004342552.tif 000005
【図４】
2004342552.tif 000006