(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極及び該固定電極に対して接触または開離する可動電極から成る遮断部と、前記可動電極を駆動する操作器とを備え、前記固定電極に対して前記可動電極が所定の接触距離をもって接触する構造であって、
前記操作器が電動モータで構成され、かつ、前記電動モータを駆動する電源電圧を基に、前記接触距離を制御する接触距離制御手段を備えていると共に、
前記電動モータを駆動する電源電圧を検出する電源電圧検出手段を備え、該電源電圧検出手段で検出された前記電動モータを駆動する電源電圧の検出値が予め設定された閾値より低下した時に、前記接触距離を延長する制御を前記接触距離制御手段で行うことを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
請求項１に記載の開閉装置において、
前記電動モータがリニアモータで構成され、該リニアモータに供給される電圧、電流及び/又は位相を制御する制御部と、該制御部からの駆動信号を受けて、該駆動信号通りの電流を前記リニアモータに供給するドライブ回路部と、該ドライブ回路部の電源である電源部と、前記リニアモータに併設され、該リニアモータの可動子の位置を読み取り前記制御部へ送信するリニアエンコーダとを備え、前記電源電圧検出手段で前記電源部の電圧を検出し、その検出した前記電源部の電圧を前記制御部へ出力す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、
前記制御部は、前記リニアエンコーダから演算した前記リニアモータの可動子の位相を基に、前記ドライブ回路部からの駆動信号通りの電流を前記リニアモータに供給するための駆動信号を出力するモータ制御部と、前記電源電圧検出手段からの検出値を基に、前記リニアモータを駆動する電源電圧に適した前記固定電極と可動電極が投入状態から開離するまでの移動量であるワイプ長を求めるワイプ長演算部と、該ワイプ長演算部に出力値を基に、前記遮断部の投入位置を演算する投入位置指令演算部とから成り、前記投入位置指令演算部の出力値を基に、前記モータ制御部における前記遮断部の投入位置を設定することを特徴とする開閉装置。
【請求項４】
請求項３に記載の開閉装置において、
前記ワイプ長演算部は、前記リニアモータを駆動する電源電圧の閾値（Ｖｔｈ１）を予め設定し、かつ、前記電源電圧が予め設定した閾値（Ｖｔｈ１）を下回った場合は、前記ワイプ長をワイプ長初期値（Ｗ０）からそれより大きいワイプ長（Ｗ１）へ変更すると共に、前記電源電圧が予め設定した閾値（Ｖｔｈ１）より大きくなった場合は、予め設定した閾値（Ｖｔｈ１）より大きい閾値（Ｖｔｈ２）を超えた時点で、ワイプ長を前記Ｗ１から前記Ｗ０へ戻すことを特徴とする開閉装置。
【請求項５】
請求項３に記載の開閉装置において、
前記投入位置指令演算部は、ワイプ長初期値（Ｗ０）における投入位置をゼロ（０）とし、前記ワイプ長演算部の出力ワイプ長を（Ｗ）とすると、演算結果の投入位置ＸＭＡＫＥを下記の数１のように演算し、この数１で演算した投入位置ＸＭＡＫＥを基に、前記モータ制御部において前記遮断部の投入位置を決定し、遮断動作における初期位置と投入動作における最終目的位置を数１の演算結果に置き換えて、前記リニアモータを駆動することを特徴とする開閉装置。
【数１】
0006375197.tif 000004
【請求項６】
請求項３に記載の開閉装置において、
前記モータ制御部は、前記投入位置指令演算部からの投入位置指令を基に前記遮断部の投入位置の位置演算を行うと共に、動作指令における投入または遮断指令に基づいて位置指令（Ｘ*）を出力する位置指令演算部と、該位置指令演算部から出力される位置指令（Ｘ*）と前記リニアエンコーダからの信号を基に演算される位置フィードバック値（Ｘ＾）を基に、第１の速度指令（Ｖ**）を演算出力する位置制御演算部と、該位置制御演算部の第１の速度指令（Ｖ**）が速度上限（Ｖｍａｘ）を上回っているときは、第２の速度指令（Ｖ*）を速度上限（Ｖｍａｘ）として出力すると共に、前記第１の速度指令（Ｖ**）が速度上限（Ｖｍａｘ）を下回っているときは、前記第１の速度指令（Ｖ**）を第２の速度指令（Ｖ*）として出力する速度指令制限部と、前記第２の速度指令（Ｖ*）と前記リニアエンコーダからの信号を基に演算される速度フィードバック値（Ｖ^）を基に、前記ドライブ回路部の駆動信号であるモータ駆動指令を出力する速度制御演算部と、前記リニアモータが位置（Ｘ１）に到達し、この時のリニアモータの速度（Ｖ１１´）が得られた時、予め設定されている前記可動電極の２つの位置（Ｘ１とＸ２）間の目標遮断速度（Ｖａｖｅ*）値を基に、前記可動電極の位置（Ｘ２）における速度目標値（Ｖ１２´）を演算し、速度上限値（Ｖｍａｘ）として演算出力する速度上限演算部とから成ることを特徴とする開閉装置。
【請求項７】
請求項６に記載の開閉装置において、
前記位置制御演算部は、前記位置指令（Ｘ*）と前記位置フィードバック値（Ｘ＾）の偏差を基に速度指令を演算するフィードバック制御、または前記位置指令（Ｘ*）から前記第１の速度指令（Ｖ**）を演算するフィードフォワード制御で構成されていることを特徴とする開閉装置。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の開閉装置において、
前記リニアエンコーダは、前記リニアモータの可動子に貼り付けられたリニアスケールから位置信号を読み取り、この位置信号を前記制御部へ送信することを特徴とする開閉装置。
【請求項９】
請求項２乃至８のいずれか１項に記載の開閉装置において、
前記電源部は、キャパシタ電源で構成されていることを特徴とする開閉装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の開閉装置において、
前記キャパシタ電源は、電解コンデンサ或いはフィルムコンデンサから成ることを特徴とする開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は開閉装置に係り、特に、ガス遮断器等の遮断部の開閉操作を行う操作器が電動で操作され、その電動操作にリニアモータを用いて高電圧を遮断するものに好適な開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
開閉装置の一種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。
【０００３】
ガス遮断器を操作する操作器として、操作ばねに畜勢したばね力を開放することにより操作力を得るようにしたばね操作器と、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。
【０００４】
これら各操作器の特徴は、ばね操作器は低操作力、保守性、経済性に優れており、空気圧操作器は取扱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ことである。
【０００５】
しかしながら、ばね操作器の操作ばねによる操作では、操作ばねの弾性力が必ずしも一定でないこと、操作ばねの位置決め精度が低いこと、構造が煩雑で多くの部品から成り立つことから、動作に対する信頼性については改善の余地がある。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（油や空気）の動作特性が変動し、作動流体の配管漏れが発生する可能性があり、取扱が難しい側面がある。
【０００６】
このようなことから、上記の点を改善する方法として、電気による力を遮断部開閉の操作力に利用することが提案されており、この例として特許文献１に記載されたものがある。
【０００７】
特許文献１には、遮断部開閉の操作力としてリニアモータを使用し、このリニアモータを操作力とする電動操作器が記載されている。特許文献１のように、リニアモータを遮断部開閉の操作力に使用することは、予め定められた駆動パターンにガス遮断器を動作させることを意図した構成と言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
上述した特許文献１に示すようなリニアモータの駆動力を遮断部開閉の操作力とする場合、操作器には、モータを駆動する駆動電源を必要とする。特に、ガス遮断器等の開閉装置は、装置が設置される変電所の動力電源が無い停電時においても、遮断動作を要求されていることから、停電時のモータ駆動電源として蓄電装置を併設する必要がある。
【００１０】
この蓄電装置の例としては、Ｐｂ電池のように、蓄電量に応じて出力電圧の変動が少ない電池がある一方、蓄電量に応じて大きく出力電圧が変動する電解コンデンサ等のキャパシタ電源があげられる。電解コンデンサ等のキャパシタ電源の特徴は、単位体積当たりの蓄電量はＰｂ電池に劣るものの、許容電流がＰｂ電池より大きいこと、数１００Ｖ級の電源としては取扱が容易であることが利点としてあげられる。
【００１１】
しかしながら、リニアモータ等の電動モータを電圧型インバータ回路であるドライブ装置で駆動する場合、変電所の停電後等にキャパシタ電源の電圧が低下してしまい、これに伴い、高速駆動時に十分な電流をリニアモータに供給することが難しくなり、遮断器として必要な遮断速度を維持できない可能性が大きいという問題がある。逆に、蓄電量を消費しても大きく電圧が低下しないようにキャパシタ容量を大きくすると、キャパシタサイズが大きくなり、遮断器のサイズ及びコストを増大させてしまうことが懸念される。
【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、電動モータの駆動電源電圧が低下した状態であっても、遮断器のサイズ等を増大させることなく、遮断器の遮断速度を維持することができる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】
本発明の開閉装置は、上記目的を達成するために、固定電極及び該固定電極に対して接触または開離する可動電極から成る遮断部と、前記可動電極を駆動する操作器とを備え、前記固定電極に対して前記可動電極が所定の接触距離をもって接触する構造であって、
前記操作器が電動モータで構成され、かつ、前記電動モータを駆動する電源電圧を基に、前記接触距離を制御する接触距離制御手段を備えていると共に、前記電動モータを駆動する電源電圧を検出する電源電圧検出手段を備え、該電源電圧検出手段で検出された前記電動モータを駆動する電源電圧の検出値が予め設定された閾値より低下した時に、前記接触距離を延長する制御を前記接触距離制御手段で行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電動モータの駆動電源電圧が低下した状態であっても、遮断器のサイズ等を増大させることなく、遮断器の遮断速度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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におけるガス遮断器の固定電極と可動電極の動作を説明するための断面図である。
【図４】本発明の開閉装置の実施例１におけるガス遮断器に採用される制御部の詳細構成を示す図である。
【図５】本発明の開閉装置の実施例１におけるワイプ長演算部を説明するためのマップ図である。
【図６】本発明の開閉装置の実施例１におけるガス遮断器の電源電圧が初期電圧の状態における遮断動作を説明するための図である。
【図７】本発明の開閉装置の実施例１におけるガス遮断器の電源電圧が閾値以下に位置している状態における遮断動作を説明するための図である。
【図８】本発明の開閉装置の実施例２におけるガス遮断器に採用されるモータ制御部の詳細構成を示す図である。
【図９】本発明の開閉装置の実施例２におけるガス遮断器の遮断動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の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】
【００１７】
図１及び図２に、本発明の実施例１であるガス遮断器を示し、図１はガス遮断器の閉極（投入）状態、図２は開極（遮断）状態をそれぞれ示すものである。
【００１８】
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３０と、遮断部３０を操作するための操作部３１とに大別される。
【００１９】
遮断部３０は、内部にＳＦ６ガスを充満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に固定された固定電極３と、固定電極３と対向配置され、該固定電極３に対して閉極又は開極する可動電極４と、可動電極４の先端に設けられ、開極時に固定電極３と可動電極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、一方側が操作部３１側に接続されると共に、他方側が可動電極４に接続される絶縁ロッド９と、可動電極４を支持する絶縁支持筒７と、可動電極４に接続され電力系統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。
【００２０】
そして、遮断部３０は、操作部３１からの操作力を通じて可動電極４を移動させて、固定電極３に対して電気的に開閉することにより、電流の投入（閉極）及び遮断（開極）が行われるものである。
【００２１】
一方、操作部３１は、密閉金属容器１に隣接して設けられた操作器ケース１３と、この操作器ケース１３内に設置されたリニアモータ（操作器）１０と、このリニアモータ１０の内部に配置され、軸方向に直線駆動する可動子１１が配置されている。
【００２２】
本実施例でのリニアモータ１０は、磁石を等間隔で並べた磁石列で構成された永久磁石型のリニアモータであり、可動子１１は、密閉金属容器１を気密に保ったまま駆動できるように設けられた図示しない直線シール部を通じて絶縁ロッド９に連結されている。絶縁ロッド９は可動電極４に連結されており、可動子１１の動作を通じて遮断部３０における可動電極４を動作させることが可能になっている。
【００２３】
また、リニアモータ１０は、操作器ケース１３の表面に設けた密封端子１２を通じてドライブ回路部１４と電気的に接続されている。ドライブ回路部１４の電源として、電源部１６がドライブ回路部１４と電気的に接続されている。電源部１６は、図示しない外部からの電源供給を受け、直流電圧源、例えば蓄電量に応じて電圧が変動する電解コンデンサやフィルムコンデンサ等のキャパシタ電源で構成される。
【００２４】
また、ドライブ回路１４には制御部１５が接続されており、制御部１５からの指令を元に、ドライブ回路１４を構成するスイッチ素子を駆動し、リニアモータ１０へ任意の電流を供給して可動子１１を駆動する。制御部１５には、リニアモータ１０に併設したリニアエンコーダ１８からの信号が入力され、リニアエンコーダ１８は、可動子１１に貼り付けられたリニアスケール（図示せず）から可動電極４の位置信号を読み取り、この位置信号を制御部１５へ送信するようにしている。制御部１５は、リニアエンコーダ１８からの可動電極４の位置信号を基に、可動子１１の位置、位相を演算し、その結果をリニアモータ１０の制御に使用する。
【００２５】
また、電源部１６には、電源部１６に設けたキャパシタ電源の電圧を検出する電源電圧検出手段である電源電圧検出回路１７が設けられ、この電源電圧検出回路１７の出力を制御部１５へ入力し、モータ制御に使用する。
【００２６】
つまり、本実施例では、リニアモータ１０に供給される電圧、電流及び/又は位相を制御する制御部１５と、この制御部１５からの駆動信号を受けて、該駆動信号通りの電流をリニアモータ１０に供給するドライブ回路部１４と、このドライブ回路部１４の電源である電源部１６と、リニアモータ１０に併設され、リニアモータ１０の可動子１１の位置を読み取り制御部１５へ送信するリニアエンコーダ１８とを備え、電源電圧検出回路１７で電源部１６の電圧を検出し、その検出した電源部１６の電圧を制御部１５へ出力するようにしている。
【００２７】
図３に、本実施例のガス遮断器における固定電極３と可動電極４の動作を示す。図３（ａ）は、固定電極３とリニアモータ１０の可動子１１につながった可動電極４が接触している投入状態を示している。
【００２８】
該図に示す如く、リニアモータ１０の可動子１１につながった可動電極４とノズル５及びシリンダ６は、固定電極３に対して相対的に図中のＸ方向に移動する。本実施例では、図３（ａ）における可動電極４の位置を電源電圧が初期値における相当値、つまり位置ゼロ（０）とし、固定電極３との接触距離（位置０からＸ１までの距離、即ち、固定電極３と可動電極４が投入状態から開離するまでの移動量）をワイプ長Ｗ０とする。
【００２９】
図３（ｂ）は、固定電極３と可動電極４が離れた状態、つまり遮断状態を示している。
【００３０】
該図に示す如く、可動電極４は、位置ゼロ（０）からリニアモータ１０の可動子１１がＸ方向移動することで、位置ゼロ（０）からＸ３の位置まで移動し、電流を遮断することになる。この際、固定電極３と可動電極４の間で発生するアークに、消弧性能を有するＳＦ６ガスを吹き付けることでアークを消弧させ、電流を遮断する。遮断性能は、可動電極４が固定電極３から離れるＸ１の位置から途中Ｘ２までの間の平均速度（以下、遮断速度という）を、一定以上にすることでＳＦ６ガスによる消弧性能が維持される。
【００３１】
次に、本実施例の特徴である制御部１５の構成について図４を用いて説明する。
【００３２】
該図に示す如く、本実施例では、制御部１５にガス遮断器の投入または遮断動作指令を基にリニアモータ１０への位置指令を選択し、リニアエンコーダ１８からの信号から演算した可動子１１の位相を基に、選択した位置の適切な電流をリニアモータ１０に供給するため、ドライブ回路１４の駆動信号を出力するモータ制御部２１を備えていることを基本とする。
【００３３】
そして、制御部１５には、電源電圧検出回路１７からの検出値を基に、電源電圧に適したワイプ長を求めるワイプ長演算部２３と、このワイプ長演算部２３の出力値を基に、ガス遮断器の投入位置を演算する投入位置指令演算部２２を設け（投入位置指令演算部２２とワイプ長演算部２３で接触距離制御手段を構成している）、投入指令演算部２２の出力を基に、モータ制御部２１におけるガス遮断器の投入位置を設定するようにしている。
【００３４】
即ち、本実施例の制御部１５は、リニアエンコーダ１８から演算したリニアモータ１０の可動子１１の位相を基に、ドライブ回路部１４からの駆動信号通りの電流をリニアモータ１０に供給するための駆動信号を出力するモータ制御部２１と、電源電圧検出回路１７からの検出値を基に、リニアモータ１０を駆動する電源電圧に適した固定電極３と可動電極４が投入状態から開離するまでの移動量であるワイプ長を求めるワイプ長演算部２３と、このワイプ長演算部２３に出力値を基に、遮断部３０の投入位置を演算する投入位置指令演算部２２とから成り、投入位置指令演算部２２の出力値を基に、モータ制御部２１における遮断部３０の投入位置を設定するものである。
【００３５】
ワイプ長演算部２３は、例えば、図５に示すように、電源電圧値の閾値Ｖｔｈ１を設定し、電源電圧が閾値Ｖｔｈ１を下回った場合、ワイプ長をワイプ長初期値Ｗ０からＷ１へ変更するマップ形式で演算する。マップにはヒステリシスを設けるのが望ましく、電源電圧が閾値Ｖｔｈ１より大きくなった場合は、閾値Ｖｔｈ１より大きい閾値Ｖｔｈ２を超えた時点で、ワイプ長をＷ１からＷ０へ戻す。電源電圧値の閾値Ｖｔｈ１は、動作シミュレーションや実機試験を用いて、余裕を持った値にするのが望ましい。また、閾値を設けて閾値の上下でワイプ長を設定するのではなく、電源電圧とワイプ長を１対１に設定する方法でもかまわない。
【００３６】
一方、投入位置指令演算部２２は、例えば、ワイプ長初期値Ｗ０における投入位置をゼロ（０）とし、ワイプ長演算部２３の出力をＷとすると、演算結果の投入位置ＸＭＡＫＥを数１のように演算する。
【００３７】
【数１】
0006375197.tif 000002
【００３８】
数１で演算した投入位置ＸＭＡＫＥを基に、モータ制御部２１において、ガス遮断器の投入位置を決定し、遮断動作における初期位置と、投入動作における最終目的位置を数１の演算結果に置き換え、電源電圧にモータ駆動を実施することができる。
【００３９】
図６及び図７を用いて、上述した本実施例の構成による効果を説明する。
【００４０】
図６は、電源電圧Ｖｄｃが、初期電圧Ｖｓｔの状態における遮断動作例を示したものである。
【００４１】
該図において、ガス遮断器への遮断指令が時間ｔ０に入る前は、可動電極４の位置は、ワイプ長Ｗ０相当である位置ゼロにいる（図３参照）。ガス遮断器へ遮断指令が入ると共に、可動子１１に接続する可動電極４の位置は、時間ｔ１でワイプ長を抜ける位置Ｘ１に到達し、速度Ｖ１に達する。時間ｔ１以降さらに加速し、時間ｔ２では速度Ｖ２、位置Ｘ２に到達する。遮断速度は、位置Ｘ１からＸ２間の平均速度と定義しており、概略計算すると遮断速度は（Ｖ１＋Ｖ２）／２と計算できる。
【００４２】
図７は、電源電圧Ｖｄｃが閾値Ｖｔｈ１以下に位置している時の遮断動作例を示したものである。
【００４３】
該図において、ガス遮断器への遮断指令が時間ｔ０に入る前は、可動電極４の位置はワイプ長Ｗ１に相当する位置Ｘ４に位置する（図３参照）。時間ｔ０に遮断指令が入った後加速するが、図６と同じ推力を有する場合、ワイプ長を抜ける位置Ｘ１に至るまでの時間はｔ１より長いｔ１´まで時間がかかる。ただし、時間ｔ１´における速度Ｖ１´は、加速距離が長いこと、つまり加速時間が長いことから速度Ｖ１より速くなる。時間ｔ１´以降において、電源電圧不足により推力低下ため、位置Ｘ２に到達した時間ｔ２´における速度Ｖ２´は、速度Ｖ２より低くなる。速度Ｖ２´が速度Ｖ２より低くても、位置Ｘ１における速度Ｖ１´が速度Ｖ１より高いことから、位置Ｘ１とＸ２間の平均速度は、図６と同等に維持される。
【００４４】
このように本実施例の構成を用いることで、ガス遮断器の操作器にリニアモータを使用した場合における電源電圧低下時の推力不足の状態に置いても、遮断速度を維持できるので、例えば、遮断器が設置される変電所等において、モータ駆動電源への充電が断たれた停電状態でも遮断動作を複数回実施することが可能となる。
【００４５】
更に、電源電圧低下時においても遮断速度を維持できることから、電動モータ駆動源にコンデンサ類を使用した場合、コンデンサ容量を低減し、低コスト化することが可能となる。リニアモータ等の電動モータ駆動源に電池を使用した場合、電源電圧が想定より低下した時でも遮断性能を維持できることから、電池電圧の異常低下時においての遮断器能保護機能としても有効である。
【００４６】
このような本実施例によれば、電源電圧を基に、適切な固定電極と可動電極の接触距離を求めることで、つまり電源電圧低下時は、固定電極と可動電極の接触距離を延長することで、遮断動作時の助走距離が長くなり、遮断速度を要求する区間の初期速度が上昇し、区間最後の速度が低減しても、区間の平均速度を維持することができる。
【００４７】
従って、電源電圧低下時の遮断性能を維持することが可能になると共に、電源にキャパシタ電源を適用した場合のキャパシタ容量を低減、つまり、ガス遮断器のサイズ等を増大させることなく、ガス遮断器の遮断速度を維持することができる。
【実施例２】
【００４８】
次に、本発明の実施例２について、図８及び図９を用いて説明する。図８は、図４におけるモータ制御部２１について、本実施例における内部構成例について示している。
【００４９】
図８に示す如く、モータ制御部２１は、位置指令演算部２１ａ、位置制御演算部２１ｂ、速度指令制限部２１ｃ、速度制御演算部２１ｄ及び本実施例の特徴である速度上限演算部２１ｅから構成されている。
【００５０】
位置指令演算部２１ａは、投入位置指令を基にガス遮断器の投入位置を演算すると共に、動作指令における投入または遮断指令に基づいて、位置指令Ｘ*を出力する機能を有する。また、位置制御演算部２１ｂは、位置指令Ｘ*と、リニアエンコーダ１８（図１及び図２参照）からの信号を基に演算される位置フィードバック値Ｘ＾を基に、第１の速度指令Ｖ**を演算出力する。なお、位置制御演算部２１ｂの具体的構成は、位置指令Ｘ*と位置フィードバック値Ｘ＾の偏差を基に速度指令を演算するフィードバック制御または位置指令Ｘ*から第１の速度指令Ｖ**を演算するフィードフォワード制御で構成してもかまわない。また、フィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせた制御構成でもかまわない。
【００５１】
速度指令制限部２１ｃは、速度上限演算部２１ｅが出力する速度上限Ｖｍａｘを上限値とするリミット演算部である。第１の速度指令Ｖ**が速度上限Ｖｍａｘを上回っているときは、第２の速度指令Ｖ*を速度上限Ｖｍａｘとして出力すると共に、第１の速度指令Ｖ**が速度上限Ｖｍａｘを下回っているときは、第１の速度指令Ｖ**を第２の速度指令Ｖ*として出力する。
【００５２】
速度制御演算部２１ｄは、第２の速度指令Ｖ*とリニアエンコーダ１８からの信号を基に演算される速度フィードバック値Ｖ^を基に、ドライブ回路１４の駆動信号であるモータ駆動指令を出力する構成となっている。速度制御演算部２１ｄ内の構成は、既に公知の制御構成であり、本実施例での詳細な説明を省く。
【００５３】
本実施例の特徴である速度上限演算部２１ｅにおける演算方法について、本実施例における動作波形例である図９を用いて説明する。
【００５４】
図９は、実施例１と同様、電源電圧Ｖｄｃが閾値Ｖｔｈ１を下回り、ワイプ長がＷ０からＷ１に変更され、投入位置ＸＭＡＫＥとしてガス遮断器が位置Ｘ４に位置しているときを前提とする。
【００５５】
ガス遮断器への遮断指令に従い、リニアモータ１０が駆動開始するｔ０の時点では、速度上限値Ｖｍａｘとして初期値である速度Ｖ２を出力する。速度Ｖ２は、投入位置が位置０に設定されているときの数値とする。時間ｔ１１´でリニアモータ１０が位置Ｘ１に到達し、このときのモータ速度Ｖ１１´が得られた時、速度上限演算部２１ｅは、予め設定されている位置Ｘ１とＸ２間の目標遮断速度Ｖａｖｅ*値を基に、位置Ｘ２における速度目標値Ｖ１２´を演算し、速度上限値Ｖｍａｘとして演算出力する。速度目標値Ｖ１２´の演算式は、例えば数２を使用する。
【００５６】
【数２】
0006375197.tif 000003
【００５７】
上述したように、速度上限値Ｖｍａｘとして、位置Ｘ２における速度目標値Ｖ１２´が速度上限演算部２１ｅから出力されると、速度指令演算部２１ｃの出力値である第２の速度指令Ｖ*の上限値となることから、第１の速度指令Ｖ**が速度目標値Ｖ１２´より大きくても、第２の速度指令Ｖ*は速度目標値Ｖ１２´と等しくなる。その結果、速度制御演算部２１ｄは、モータ速度がＶ１２´を超えることが無いようにリニアモータ１０を制御する。
【００５８】
速度上限演算部２１ｅの出力が速度Ｖ２から位置Ｘ２における速度目標値Ｖ１２´に変更され、図９のように、位置Ｘ２における速度目標値Ｖ１２´値が速度Ｖ２より小さい場合は、位置Ｘ１におけるモータ速度Ｖ１１´が想定より速かったので、位置Ｘ２での速度をＶ２より低い位置Ｘ２における速度目標値Ｖ１２´まで加速すれば、目標平均速度Ｖａｖｅ*を実現できる。
【００５９】
従って、位置Ｘ２の速度をＶ２へ加速させる場合と比較すると、モータ加速に必要な推力と消費エネルギーを縮小可能であり、電源電圧低下を最低限に抑えられる効果がある。
【００６０】
図９は、投入位置ＸＭＡＫＥが位置Ｘ４にある例を示したが、遮断動作を位置０からスタートして、位置Ｘ１に到達した時に逐次位置Ｘ２における速度目標値を演算し、モータ速度上限値Ｖｍａｘを変更することで、目標遮断速度Ｖａｖｅ*を実現するための適切な速度指令値を速度制御部に入力することが可能になり、電源電圧およびモータ電流に余裕がある限り安定して遮断速度を実現できる。
【００６１】
このような本実施例の構成であっても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【００６２】
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、さまざま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。実施例の構成の一部について、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】
【００６３】
１…密閉金属容器、２…絶縁支持スペーサ、３…固定電極、４…可動電極、５…ノズル、６…シリンダ、７…絶縁支持筒、８…高電圧導体、９…絶縁ロッド、１０…リニアモータ、１１…可動子、１２…密封端子、１３…操作器ケース、１４…ドライブ回路、１５…制御部、１６…電源部、１７…電源電圧検出回路、１８…リニアエンコーダ、２１…モータ制御部、２１ａ…位置指令演算部、２１ｂ…位置制御演算部、２１ｃ…速度指令制限部、２１ｄ…速度制御演算部、２１ｅ…速度上限演算部、２２…投入位置指令演算部、２３…ワイプ長演算部、３０…遮断部、３１…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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【図９】
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