(57)【要約】【課題】軽量コンパクトで高性能であり、真空バルブが故障したときには容易に交換ができることを可能にした負荷時タップ切換器を提供する。【解決手段】負荷時タップ切換器は、切換開閉器５０と、タップ選択器５１と、を有する。切換開閉器５０は、外部より与えられる駆動力により回転する駆動軸２６と、駆動軸２６に取り付けられて駆動軸２６とともに回転可能なカム２７と、複数相それぞれに対応して設けられた真空バルブＨＡ，ＨＢ，ＷＡ，ＷＢと、複数相それぞれに対応して設けられてカム２７の回転に応じて真空バルブＨＡ，ＨＢ，ＷＡ，ＷＢを開閉させる複数の開閉機構３０と、真空バルブＨＡ，ＨＢ，ＷＡ，ＷＢおよび複数の開閉機構３０を複数相のそれぞれについて取り付ける相別取り付け具５と、を有する。【選択図】図１
2016033959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相の交流に対応する変圧器の各相のタップ巻線に接続された複数のタップのうちの一つのタップからそのタップに隣接する他のタップに切り換える切換開閉器と、
前記タップに接続された固定接点を要求された位置に選択する可動接点を備えたタップ選択器と、
を有し、
少なくとも一つの絶縁物構成部品を備えた負荷時タップ切換器であって、
前記切換開閉器は、
外部より与えられる駆動力により回転する駆動軸と、
この駆動軸に取り付けられて当該駆動軸とともに回転可能なカムと、
前記複数相それぞれに対応して設けられた複数の真空バルブと、
前記複数相それぞれに対応して設けられて、前記カムの回転に応じて前記複数の真空バルブを開閉させる複数の開閉機構と、
前記複数の真空バルブおよび前記複数の開閉機構を前記複数相のそれぞれについて取り付ける相別取り付け具と、
を有することを特徴とする負荷時タップ切換器。
【請求項２】
前記相別取り付け具は、当該相別取り付け具に対応する相の前記複数の真空バルブおよび前記複数の開閉機構を取り付けた状態で、前記駆動軸の半径方向に個別に着脱可能であることを特徴とする請求項1に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項３】
前記相別取り付け具は絶縁材料からなり、前記絶縁物構成部品は前記相別取り付け具を含むことを特徴とする請求項1または請求項２に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項４】
前記絶縁物構成部品の少なくとも一部は、多面気泡層の集合体で構成され、多面気泡区分の隣接した区分間の薄板材に穴が形成され、さらに、外部との境界の薄板材に穴が形成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項５】
前記絶縁物構成部品の少なくとも一部は、接続部と格子部の集合体で構成される結晶構造体で構成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項６】
複数相の交流に対応する変圧器の各相のタップ巻線に接続された複数のタップのうちの一つのタップからそのタップに隣接する他のタップに切り換える切換開閉器と、
前記タップに接続された固定接点を要求された位置に選択する可動接点を備えたタップ選択器と、
を有する負荷時タップ切換器であって、
多面気泡層の集合体で構成され、多面気泡区分の隣接した区分間の薄板材に穴が形成され、さらに、外部との境界の薄板材に穴が形成された少なくとも一つの絶縁物構成部品を備えたことを特徴とする負荷時タップ切換器。
【請求項７】
複数相の交流に対応する変圧器の各相のタップ巻線に接続された複数のタップのうちの一つのタップからそのタップに隣接する他のタップに切り換える切換開閉器と、
前記タップに接続された固定接点を要求された位置に選択する可動接点を備えたタップ選択器と、
を有する負荷時タップ切換器であって、
接続部と格子部の集合体で構成される結晶構造体で構成した少なくとも一つの絶縁物構成部品を備えたことを特徴とする負荷時タップ切換器。
【請求項８】
前記絶縁物構成部品の少なくとも一部は３次元プリンターを用いて有機絶縁物またはセラミックスで一体に形成されたものであること、を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項９】
複数相の交流に対応する変圧器の各相のタップ巻線に接続された複数のタップのうちの一つのタップからそのタップに隣接する他のタップに切り換える切換開閉器と、
前記タップに接続された固定接点を要求された位置に選択する可動接点を備えたタップ選択器と、
を有し、
少なくとも一つの電極を備えた負荷時タップ切換器であって、
前記切換開閉器は、
外部より与えられる駆動力により回転する駆動軸と、
この駆動軸に取り付けられて当該駆動軸とともに回転可能なカムと、
前記複数相それぞれに対応して設けられた複数の真空バルブと、
前記複数相それぞれに対応して設けられて、前記カムの回転に応じて前記複数の真空バルブを開閉させる複数の開閉機構と、
を有し、
前記電極の少なくとも一部は、３次元プリンターを用いて一体に形成された金属を用いたものであることを特徴とする負荷時タップ切換器。
【請求項１０】
複数相の交流に対応する変圧器の各相のタップ巻線に接続された複数のタップのうちの一つのタップからそのタップに隣接する他のタップに切り換える負荷時タップ切換器用切換開閉器であって、
外部より与えられる駆動力により回転する駆動軸と、
この駆動軸に取り付けられて当該駆動軸とともに回転可能なカムと、
前記複数相それぞれに対応して設けられた複数の真空バルブと、
前記複数相それぞれに対応して設けられて、前記カムの回転に応じて前記複数の真空バルブを開閉させる複数の開閉機構と、
前記複数の真空バルブおよび前記複数の開閉機構を前記複数相のそれぞれについて取り付ける相別取り付け具と、
を有することを特徴とする負荷時タップ切換器用切換開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、変圧器タップ巻線のタップを負荷時に切り換えて電圧調整を行う負荷時タップ切換器およびそのための切換開閉器に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷時タップ切換器は、たとえば図１１（後述）に示すように、負荷時に負荷電流を遮断して隣接するタップに電流を移す切換開閉器５０と、タップ巻線のタップを要求された位置に選択するタップ選択器５１とからなり、効率的な電力供給ができるといった利点がある。タップ選択器５１はタップを比較的低速度で選択し、負荷電流を直接遮断する必要がないため、構成をシンプルにし易い。これに対して、切換開閉器５０は、負荷電流を直接遮断するため一定以上の速度が必要であり、また後述するような一定の時間差を設ける機能が不可欠である。したがって、切換開閉器は部品数が多くなり、構造が複雑化しやすい。
【０００３】
荷時タップ切換器としては油中遮断方式が一般的に知られているが、近年では保守費用の低減が可能であることから、真空バルブを用いた負荷時タップ切換器が普及している。この真空バルブを用いた方式は種々考案されているが、その一例として、２個の限流抵抗と４個の真空バルブ（２つの主バルブと２つの抵抗バルブ）を用いた２抵抗４バルブ式の原理を、図１２、図１３に基づいて具体的に説明する。図１２は２抵抗４バルブ式負荷時タップ切換器の原理を説明するための回路構成図で、切換回路とその切換順序を時刻ｔ１から時刻ｔ５の順に示している。図１３は同じく動作シーケンス図である（特許文献１参照）。
【０００４】
図１２、図１３において、時刻ｔ１はタップＴ１に選択された運転状態を示している。この状態で、図示されていない電動操作機構の切換動作によって、タップ切換動作が開始される。まず、主バルブＨＡが開いて負荷電流を遮断すると、限流抵抗Ｒに負荷電流ＩＡが移る（図中時刻ｔ２）。次に、抵抗バルブＷＢが閉じ、２つの限流抵抗Ｒには負荷電流ＩＡとタップ間電流ＩＢが流れる（図中時刻ｔ３）。次に、抵抗バルブＷＡが開いて負荷電流を遮断してタップＴ２に移すと（図中時刻ｔ４）、限流抵抗Ｒには負荷電流ＩＢのみが流れる。最後に、主バルブＨＢが閉じてタップＴ２に完全に移り、タップＴ２での運転状態となって切換動作を終了する（図中時刻ｔ５）。
【０００５】
ここで、図１２、図１３には、タップ選択器５１の動作を省略しているが、時刻ｔ５の状態から図示しないタップＴ３への切換に際しては、タップ選択器５１の接点Ｍ１がタップＴ１からＴ３へ移動を完了した後、切換開閉器５０は時刻ｔ５の状態から時刻ｔ１の状態へ前述の動作と逆の順序で切換動作を行うことになる。
【０００６】
このような動作原理による従来の負荷時タップ切換器としては、たとえば図１１に示すような構成のものがある。図１１において、符号４０は、図示しない変圧器カバーに取り付けられる頭部であり、符号４１は、図示しない電動操作機構からの動力を受け垂直変換する歯車装置である。頭部４０の下面には絶縁支柱４４が取り付けられており、絶縁支柱４４内には、蓄勢装置４３と、歯車装置４１の動力を蓄勢装置４３へ伝達する絶縁軸４２とが配置されている。絶縁支柱４４の下端部には支持棒４５が設置されており、絶縁支柱４４および支持棒４５にて蓄勢装置４３の下部に吊り下げられた遮断機構（開閉機構）３０を支持するようになっている。
【０００７】
符号２６は駆動軸であり、蓄勢装置４３からの放勢力を受けて回転して、カム２７、ローラ２１および駆動ボス２０を介して主バルブＨＡ，ＨＢと抵抗バルブＷＡ，ＷＢを所定の順序に従って開閉動作を行なわせるようになっている。符号２９は絶縁ロッドであり、駆動ボス２０と主バルブＨＡ，ＨＢおよび抵抗バルブＷＡ，ＷＢの可動接点軸とを連結している。また、符号１は、中性点引出し端子Ｎと主バルブＨＡ，ＨＢを固定する締付部を有した中性点導体であり、蓄勢装置４３に支持棒４５により固定されている。符号２２は、主バルブＨＡ，ＨＢおよび抵抗バルブＷＡ，ＷＢ各々の可動接点と接続導体３とを接続した導線であって、主バルブＨＡ，ＨＢから抵抗バルブＷＡ，ＷＢへの通電経路を形成している。なお、接続導体３は外周側が絶縁材料（たとえば樹脂材料）でコーティングされている。
【０００８】
符号４は軸受板であり、主バルブＨＡ，ＨＢおよび抵抗バルブＷＡ，ＷＢ各々の可動接点をガイドする駆動ボス２０が上下方向に摺動可能に取り付けられ、カム２７の回転動作を、ローラ２１を介して直線運動に変換するように構成されている。また、符号７Ａ，７Ｂは、抵抗バルブＷＡ，ＷＢの固定接点に取り付けられた接続端子である。さらに、符号６は絶縁パネルであって、接続端子７Ａ，７Ｂに取り付けられており、これによりタップ間および相間は絶縁されている。絶縁パネル６の中央部には駆動軸２６の軸受６Ａを有している。タップ選択器５１の接点Ｍ１，Ｍ２は、図１２に示したようにタップ巻線ＴＷのタップＴ１，Ｔ２に接続される。
【０００９】
タップ選択器５１は、絶縁パネル６の下方に配置され、駆動軸２６に接続されて、駆動軸２６によって駆動される。
【００１０】
次に、上記の従来の負荷時タップ切換器の動作について説明する。図示しない電動操作機構の回転力は歯車装置４１へ伝わり、さらに絶縁軸４２を介して蓄勢装置４３に蓄勢動作を与える。蓄勢装置４３における蓄勢力が所定値に達すると放勢され、その放勢力を回転運動に変換して駆動軸２６を回転させる。この駆動軸２６の回転によりカム２７が回転して外周部に設けられたカム溝の変位に応じて駆動ボス２０が上下方向に直線運動を行い、主バルブＨＡ，ＨＢおよび抵抗バルブＷＡ，ＷＢを所定の順序で切り換えることができる。絶縁ロッド２９は各真空バルブＨＡ，ＨＢ，ＷＡ，ＷＢの可動軸へそれぞれ連結されているので、カム２７の回転動作に応じ絶縁ロッド２９が上下動し、駆動ボス２０を介して各真空バルブＨＡ，ＨＢ，ＷＡ，ＷＢを開閉させる。
【００１１】
図１４は、カム２７のカム溝と各真空バルブＨＡ，ＨＢ，ＷＡ，ＷＢとの関係から主バルブおよび抵抗バルブの動作を説明するための図である。図１４（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、図１２、図１３における時刻ｔ１〜ｔ５における状態を示している。符号２７Ａ，２７Ｂは、カム２７に設けられたカム溝で、これらのカム溝２７Ａ，２７Ｂに沿って図１１中の駆動ボス２０に連結されたローラ２１が回転移動することにより、絶縁ロッド２９と連結された主バルブＨＡ，ＨＢ、抵抗バルブＷＡ，ＷＢがそれぞれ開閉される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１８８０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
負荷時タップ切換器における通常の運転状態に対しては、真空バルブの電流遮断性能は余裕を持って設計されている。しかしながら、系統の異常や多頻度等の過酷な使用条件による劣化が起こると、真空バルブが遮断不良となる恐れある。この場合、真空バルブの交換が必要になる。現状の組み立て方では、切換開閉器５０部分を支持棒４５で蓄勢装置４３部分よりまず外して、切換開閉器５０単体にする。その後、限流抵抗Ｒ、中性点導体１と外側から部品を外していき、下部にある真空バルブＷＡ、ＷＢを外すときには切換開閉器５０がばらばらな状態になり、結局、新品の切換開閉器５０を製造することと工数は全く変わらず、非常にコストがかかっていた。
【００１４】
本発明の実施形態は上記の課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、軽量コンパクトで高性能であり、真空バルブが故障したときには容易に交換ができることを可能にした負荷時タップ切換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、一つの実施形態に係る負荷時タップ切換器は、複数相の交流に対応する変圧器の各相のタップ巻線に接続された複数のタップのうちの一つのタップからそのタップに隣接する他のタップに切り換える切換開閉器と、前記タップに接続された固定接点を要求された位置に選択する可動接点を備えたタップ選択器と、を有し、少なくとも一つの絶縁物構成部品を備えた負荷時タップ切換器であって、前記切換開閉器は、外部より与えられる駆動力により回転する駆動軸と、この駆動軸に取り付けられて当該駆動軸とともに回転可能なカムと、前記複数相それぞれに対応して設けられた複数の真空バルブと、前記複数相それぞれに対応して設けられて、前記カムの回転に応じて前記複数の真空バルブを開閉させる複数の開閉機構と、前記複数の真空バルブおよび前記複数の開閉機構を前記複数相のそれぞれについて取り付ける相別取り付け具と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、他の一つの実施形態に係る負荷時タップ切換器は、複数相の交流に対応する変圧器の各相のタップ巻線に接続された複数のタップのうちの一つのタップからそのタップに隣接する他のタップに切り換える切換開閉器と、前記タップに接続された固定接点を要求された位置に選択する可動接点を備えたタップ選択器と、を有する負荷時タップ切換器であって、多面気泡層の集合体で構成され、多面気泡区分の隣接した区分間の薄板材に穴が形成され、さらに、外部との境界の薄板材に穴が形成された少なくとも一つの絶縁物構成部品を備えたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、他の一つの実施形態に係る負荷時タップ切換器は、複数相の交流に対応する変圧器の各相のタップ巻線に接続された複数のタップのうちの一つのタップからそのタップに隣接する他のタップに切り換える切換開閉器と、前記タップに接続された固定接点を要求された位置に選択する可動接点を備えたタップ選択器と、を有する負荷時タップ切換器であって、接続部と格子部の集合体で構成される結晶構造体で構成した少なくとも一つの絶縁物構成部品を備えたことを特徴とする。
【００１８】
さらに、他の一つの実施形態に係る負荷時タップ切換器は、複数相の交流に対応する変圧器の各相のタップ巻線に接続された複数のタップのうちの一つのタップからそのタップに隣接する他のタップに切り換える切換開閉器と、前記タップに接続された固定接点を要求された位置に選択する可動接点を備えたタップ選択器と、を有し、少なくとも一つの電極を備えた負荷時タップ切換器であって、前記切換開閉器は、外部より与えられる駆動力により回転する駆動軸と、この駆動軸に取り付けられて当該駆動軸とともに回転可能なカムと、前記複数相それぞれに対応して設けられた複数の真空バルブと、前記複数相それぞれに対応して設けられて、前記カムの回転に応じて前記複数の真空バルブを開閉させる複数の開閉機構と、を有し、前記電極の少なくとも一部は、３次元プリンターを用いて一体に形成された金属を用いたものであることを特徴とする。
【００１９】
また、実施形態に係る負荷時タップ切換器用切換開閉器は、複数相の交流に対応する変圧器の各相のタップ巻線に接続された複数のタップのうちの一つのタップからそのタップに隣接する他のタップに切り換える負荷時タップ切換器用切換開閉器であって、外部より与えられる駆動力により回転する駆動軸と、この駆動軸に取り付けられて当該駆動軸とともに回転可能なカムと、前記複数相それぞれに対応して設けられた複数の真空バルブと、前記複数相それぞれに対応して設けられて、前記カムの回転に応じて前記複数の真空バルブを開閉させる複数の開閉機構と、前記複数の真空バルブおよび前記複数の開閉機構を前記複数相のそれぞれについて取り付ける相別取り付け具と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る負荷時タップ切換器を示す立断面図。
【図２】図１の切換開閉器の平面図であって、絶縁ケースの一つを取り外す途中の状況を模式的に示す図。
【図３】図１の切換開閉器の絶縁ケースを取り外す状況を示す展開図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る負荷時タップ切換器を示す立断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る負荷時タップ切換器におけるカムの溝と各真空バルブとの関係を模式的に示す図。
【図６】本発明の実施形態に係る負荷時タップ切換器の絶縁物構成部品の第１の構造例を示す構造図。
【図７】図６の絶縁物構成部品の基本構造単位を示す図。
【図８】本発明の実施形態に係る負荷時タップ切換器の絶縁物構成部品の第２の構造例を示す構造図。
【図９】図８の絶縁物構成部品の基本構造単位を示す図。
【図１０】本発明の実施形態に係る負荷時タップ切換器の絶縁物構成部品の第３の構造例を示す構造図。
【図１１】従来の負荷時タップ切換器を示す立断面図。
【図１２】２抵抗４バルブ式負荷時タップ切換器の原理を説明するための回路構成図であって、時刻ｔ１〜ｔ５における回路構成を示す図。
【図１３】２抵抗４バルブ式負荷時タップ切換器の原理を説明するための動作シーケンス図。
【図１４】２抵抗４バルブ式負荷時タップ切換器におけるカムの溝と各真空バルブとの関係から主バルブおよび抵抗バルブの動作を説明するための図であって、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、時刻ｔ１〜ｔ５における状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る負荷時タップ切換器について説明する。ここで、前述の従来技術と、あるいは実施形態同士で同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００２２】
［第１の実施形態］
（第１の実施形態の構成）
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る負荷時タップ切換器を示す立断面図である。図２は、図１の切換開閉器の平面図であって、絶縁ケースの一つを取り外す途中の状況を模式的に示す図である。図３は、図１の切換開閉器の絶縁ケースを取り外す状況を示す展開図である。
【００２４】
本実施形態では３相器の構成をしており、図１では１相分のみの構成を示すが、円周方向に三等分してＵ，Ｖ，Ｗの各相が同様の構成で配置されている。
【００２５】
この負荷時タップ切換器では、変圧器のタップ巻線に有する複数のタップを一つのタップから隣接するタップに切り換える切換開閉器５０と、前記タップに接続された固定接点を要求された位置に選択する可動接点を備えたタップ選択器５１とが設けられている。
【００２６】
切換開閉器５０は、外部より与えられる駆動力により鉛直軸周りを回転する駆動軸２６と、この駆動軸２６に取り付けられた円筒状のカム２７に長穴状のカム溝２７Ａ，２７Ｂ（図３）を設け、そのカム溝２７Ａ，２７Ｂに対応させて設けられた真空バルブＷＡ，ＷＢ，ＨＡ，ＨＢと、カム２７と真空バルブＷＡ，ＷＢ，ＨＡ，ＨＢとの間に設けられカム２７の回転によって真空バルブＷＡ，ＷＢ，ＨＡ，ＨＢを開閉する開閉機構３０を備えている。
【００２７】
各相分の複数の真空バルブＷＡ，ＷＢ，ＨＡ，ＨＢおよび開閉機構３０がそれぞれ、１つの絶縁ケース（相別取り付け具）５に取り付けられている。絶縁ケース５は、相毎に負荷時タップ切換器の半径方向に着脱可能である。絶縁ケース５は、その内部に複数の真空バルブＷＡ，ＷＢ，ＨＡ，ＨＢおよび複数の開閉機構３０を収納する必要はなく、図３に示すように、１相分の複数の真空バルブＷＡ，ＷＢ，ＨＡ，ＨＢおよび複数の開閉機構３０が取り付けられて、これらの真空バルブＷＡ，ＷＢ，ＨＡ，ＨＢおよび開閉機構３０とともに着脱可能であればよい。
【００２８】
図１において、図示しない電動操作機構からの動力を受けて、駆動軸２６が回転すると、これに伴ってカム２７が回転するようになっている。このカム２７は、たとえば、３次元プリンターを用いた金属を積層した部材から構成されている。カム２７の外周側にはカム溝２７Ａ、２７Ｂが設けられている。これらカム溝２７Ａ、２７Ｂと、各相４個（主バルブＨＡ，ＨＢおよび抵抗バルブＷＡ，ＷＢ）（３相器では計１２個）の真空バルブとの間には、同じく３次元プリンターで造形した開閉機構３０が設けられている。この開閉機構３０により真空バルブを所定の順序に従って駆動させる原理については、図１１ないし図１４に示した従来技術の原理と同様である。  
【００２９】
上記開閉機構３０は、３次元プリンターを用いて金属材料で造形したローラ２１をカム溝２７Ａ，２７Ｂに係合して連結した駆動ボス２０と、主バルブＨＡ，ＨＢおよび抵抗バルブＷＡ，ＷＢにそれぞれ連結した開閉ロッド２４と、この開閉ロッド２４と駆動ボス２０との間に設けたワイプばね２５とから構成されている。また、駆動ボス２０には直動ガイド（図示せず）が設けられ、さらにこの直動ガイドの内周側に摺動自由に絶縁ロッド２９が取り付けられ、この絶縁ロッド２９は静止部である軸受板を兼ねた絶縁ケース（相別取り付け具）５に固定されている。直動ガイドは、ローラ２１と絶縁ケース５の間のもので、駆動ボス２０の周りに取り付けられている。
【００３０】
ここで、開閉機構の部品として、導電性が必要なものは金属、導電性があってはいけないものはセラミックス（無機絶縁物）または有機絶縁物、いずれでもよい場合には、金属、セラミックス、有機絶縁物の材料が使用でき、３次元プリンターにより０．１ｍｍ以下の誤差で作られている。同様に、絶縁ケースはセラミックス、有機絶縁物いずれの材料でも使用でき、３次元プリンターにより０．１ｍｍ以下の誤差で作られている。
【００３１】
ここで本実施形態では、絶縁物構成部品の少なくとも一部は、３次元プリンターの光造型法を用いて製造される。ここで、絶縁物構成部品には、絶縁ケース５が含まれるほか、他の種々の絶縁物構成部品が含まれる。
【００３２】
図６は、本発明の実施形態に係る負荷時タップ切換器の絶縁物構成部品の第１の構造例を示す構造図である。また、図７は、図６の絶縁物構成部品の基本構造単位を示す図である。
【００３３】
基本構造単位６２は、たとえば、図７に示すように、一辺の長さａの立方体６０からその中心位置を同一として直径がａ〜１．２ａの球６１を除いた形状である。このとき、立方体６０の各面の中央に円形の開口部（貫通穴）１１２が形成されている。この実施形態の負荷時タップ切換器の絶縁物構成部品は、図６に示すような集合体として構成されている。すなわち、多面気泡層の界面部分が絶縁物薄板の集合体で構成されるとともに、多面気泡区分の隣接した区分間の薄板材に開口部１１２を形成して隣接する区分間を接合するとともに絶縁物構成部品の外部との境界の薄板材に開口部１１２を形成する光硬化型樹脂で構成されている。
【００３４】
図６に示す集合体において、各基本構造単位６２を実際に製造するわけではなく、図６に示す集合体が一体成形される。言い換えれば、基本構造単位６２は観念的なものであって、基本構造単位６２同士の境界面は実在しない。
【００３５】
絶縁物構成部品の構造の例としては、図８および図９に示すものも可能である。図８は、本発明に用いることができるトラス構造の間隔片の構造図を示す。オクテットトラス構造材は、図９に示す基本構造単位を示す図に示すように、基準となる一つの正方形とその正方形の各辺に接する４個の３角形とで構成される５面体を基本単位として、隣接する５面体と互いに面を共有するように構成された構造である。この構造材は、橋などの構造などで用いられるように力を均等に分散して強い機械力を示す。
【００３６】
この５面体の各頂点の格子部１１０には球状の接点部を配置し、その球状の接点部間を中央部分の半径が端部の半径よりも小さい円柱の接続部１１１で接合している。この結果、１つの面は３角形または４角形であるが、隣の５面体と共有する面の開口部１１２を通してガスが自由に移動できる。また、形状は完全なる対称性を示す構造ではなく、実際の負荷時タップ切換器に用いられる際の絶縁物に隙間なく入るように曲率を持った構成も可能である。この場合、その接続部１１１には平坦部１１３を構成して他の構成材と密着する構造になっている。
【００３７】
このように結晶構造体は上記のトラス構造に限ったものではなく、図１０に示すようなダイヤモンドの構造体など、結晶構造を持つ構成の構造のものは適用できる。図１０は、本発明の実施形態に係る負荷時タップ切換器の絶縁物構成部品の第３の構造例を示す構造図である。
【００３８】
ここで、光硬化樹脂にはガラス等の無機物繊維、ＰＰＳなどのエンジニアリングポリマー繊維を混合することで応力に対して強度が増すためより好ましい。
【００３９】
（第１の実施形態の作用と効果）
次に、上記のように構成された負荷時タップ切換器の作用を、図１〜図３を用いて説明する。
【００４０】
円周状にＵ、Ｖ、Ｗ相の３相に分割されて真空バルブが各相４個ずつ配置されている。この１相分の４個の真空バルブＨＡ，ＨＢ，ＷＡ，ＷＢを１個の絶縁ケース５に固定する。この際、カム２７につながるローラ２１を含め１相分の真空バルブ、開閉機構一式が１個の絶縁ケース５に固定される。この絶縁ケース５により、図３に示すように、切換開閉器５０とタップ選択器５１とを切り離した後に、切換開閉器５０の他の部分を分解することなく、絶縁ケース５上下の中性点導体１、摺動板（図示せず）に対して、ボルト（図示せず）により駆動軸２６の半径方向に着脱を可能としている。このため、図２に示すように真空バルブの故障でも容易に短時間で交換ができる。
【００４１】
すなわち、真空バルブが故障した場合には、まず、切換開閉器５０単体にする。その後、限流抵抗Ｒ、中性点導体１と外側から部品を外すが、開閉機構３０をばらばらにすることなく該当する１相分の複数の真空バルブを含む１つの絶縁ケース５を取り外す。そして、絶縁ケース５の故障した真空バルブを、正常な真空バルブに交換した後、その相の絶縁ケース５ごと切換開閉器５０に装着して戻すことで修理が完了する。このようにすることで、従来、切換開閉器５０をばらばらに分解しないと真空バルブが交換できなかったところを、最小限の分解で交換できるようになり、修理の時間が大幅に低減できるようになった。
【００４２】
さらに、最初に組み立てる際も、１か所で１つずつ部品を取り付けていく必要がなくなり、多数箇所で分担して、１相分の複数の真空バルブおよび開閉機構を１つの絶縁ケース５に収納する作業をすることで短時間での組み立てを可能にする。
【００４３】
さらに、上記のように１相分の複数の真空バルブおよび開閉機構を収納した絶縁ケース５は、相毎に負荷時タップ切換器の半径方向に着脱可能であるため、負荷時タップ切換器から切換開閉器５０全体を取り外すことなく、１相分の複数の真空バルブおよび開閉機構を１つの絶縁ケース５ごと取り外すことができる。
【００４４】
また、絶縁ケース５ごと試験装置に装着できるため、それぞれの相毎に接点抵抗等も短時間で測定でき、定期点検で変圧器に取り付けられた負荷時タップ切換装置の点検作業もきわめて短時間に実施することができるようになる。
【００４５】
さらに、図６および図７に示す第１の構造例によれば、絶縁物構成部品の少なくとも一部は絶縁物が完全に充填されず、ガス空間が形成されるため同じ体積でも絶縁物で充填されている場合の２０％にまで重量が低減されることが可能になる。このため負荷時タップ切換器の重量を大幅に低減することが可能となる。また、気泡体に穴が複数取り付けられているので、絶縁ケース５により周りを囲まれることにより、真空バルブ部分のような通電部分で発生する発熱を冷却する性能が向上する。
【００４６】
さらに、図８および図９に示す第２の構造例または図１０に示す第３の構造例に示す構造によれば、絶縁物構成部品の少なくとも一部は絶縁物が完全に充填されず、ガス空間が形成されるため、同じ体積でも絶縁物で充填されている場合に比べて１０％以下に重量が低減されることが可能になる。このため、負荷時タップ切換器の重量を大幅に低減することが可能となる。また、結晶構造であるため、ガスは自由に流通できるため、絶縁ケース５により周りを囲まれることにより真空バルブ部分のような通電部分で発生する発熱を冷却する性能が向上する。
【００４７】
また、本実施形態によれば、負荷時タップ切換器の絶縁物構成部品を３次元プリンターによって製作することにより、それぞれの絶縁物構成部品の寸法精度が高まる。これにより、組み立てた際の組み立て時の絶縁の寸法が安定し、調整時間を大幅に減らすことができる。
【００４８】
さらに、負荷時タップ切換器の電極は構造が複雑で、従来技術では多数の加工を施す必要があったのが、３次元プリンターを利用して製作することにより、加工無しに電極が製造でき、かつ部品の寸法精度が高まるため、組み立てた際の組み立て時の動作が安定し、コストおよび調整時間を大幅に減らすことができる。
【００４９】
［第２の実施形態］
（第２の実施形態の構成）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る負荷時タップ切換器を示す立断面図である。図５は、第２の実施形態に係る負荷時タップ切換器におけるカムの溝と各真空バルブとの関係を模式的に示す図である。
【００５０】
第２の実施形態では、切換開閉器５０の円板状のカム３７の軸に垂直な面上に周方向にカム溝３７Ａを施す。円板の上下の平面にアナログレコードの溝のようなカム溝３７Ａを形成する。ただし、カム溝３７Ａは半径方向に凹凸が形成されている。カム溝３７Ａの中心軸からの距離の違いにより真空バルブの開閉を行う。図５において、Ｌ字型のガイド３４は、その曲がり部で固定点ピン３２に対して回転支持され、固定点ピン３２の周りを回転可能に配置されている。ガイド３４の一方の先端にはローラ３１が取り付けられ、ガイド３４の他方の先端には真空バルブＨＡ、ＨＢの操作棒７０が取り付けられている。ローラ３１はカム溝３７Ａに沿って摺動する。なお、図４中、符号３３は摺動ピンを示している。
【００５１】
カム溝３７Ａが駆動軸２６の中心軸から遠くなると、ローラ３１が外側に押されてガイド３４により真空バルブＨＡ、ＨＢの操作棒７０を引くことになり、真空バルブＨＡ、ＨＢは開になる。一方、カム溝３７Ａが駆動軸２６の中心軸に近くなると、ローラ３１が引かれてガイド３４により真空バルブＨＡ、ＨＢの操作棒７０を押すことになり、真空バルブＨＡ、ＨＢは閉になる。このように、カム３７の向きを変えた場合でも第１の実施形態と同じように、真空バルブの交換、点検が容易にできるようになる。
【００５２】
（第２の実施形態の作用と効果）
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の作用・効果を得られる。また、開閉機構のカムの向きを変えることで小型化しても作用効果は変わらない。
【００５３】
以上のように、絶縁ケースに収納された真空バルブおよび開閉機構の配置は固定されたものではなく、配置、連結方法はいかなる構成を用いても作用効果は変わらない。
【００５４】
［他の実施形態］
上記実施形態において、有機絶縁材料として、たとえば、光硬化エポキシを用いることができる。また、３次元プリンターとしては、粉を光または熱で硬化させるなどのいかなる方式で有機絶縁材料を構成してもよい。セラミックス（無機絶縁材料）も、アルミナ等いかなるものを用いてもよい。金属も、銅、アルミニウム等の導電材、鉄、ステンレス鋼などの構造材等、要求される機能を満たすものであれば、いかなるものを使用してもよい。
【００５５】
また、絶縁ケース５は、図２に示す例においては、上方から見て扇形の一部の形状になっているが、真空バルブおよび開閉機構が所定の位置に収まるものであれば、いかなる形状でも構わない。
【００５６】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１  …  中性点導体
３  …  接続導体
４  …  軸受板
５  …  絶縁ケース（絶縁物構成部品、相別取り付け具）
６  …  絶縁パネル
６Ａ  …  軸受
７Ａ，７Ｂ  …  接続端子
２０  …  駆動ボス
２１  …  ローラ
２２  …  導線
２４  …  開閉ロッド
２５  …  ワイプばね
２６  …  駆動軸
２７  …  カム
２７Ａ，２７Ｂ  …  カム溝
２９  …  絶縁ロッド
３０  …  開閉機構
３１  …  ローラ
３２  …  固定点ピン
３３  …  摺動ピン
３４  …  ガイド
３７  …  カム
３７Ａ  …  カム溝
４０  …  頭部
４１  …  歯車装置
４２  …  絶縁軸
４３  …  蓄勢装置
４４  …  絶縁支柱
４５  …  支持棒
５０  …  切換開閉器
５１  …  タップ選択器
６０  …  立方体
６１  …  球
６２  …  基本構造単位
７０  …  操作棒
１１０  …  格子部
１１１  …  接続部
１１２  …  開口部（穴）
１１３  …  平坦部
ＩＡ，ＩＢ  …  電流
ＨＡ，ＨＢ  …  主バルブ（真空バルブ）
Ｍ１，Ｍ２  …  タップ選択器の接点
Ｎ  …  中性点引出し端子
Ｒ  …  限流抵抗
Ｔ１，Ｔ２  …  タップ
ＴＷ  …  タップ巻線
ＷＡ，ＷＢ  …  抵抗バルブ（真空バルブ）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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