(57)【要約】【課題】電磁アクチュエータの電磁力を効率的に開閉器に伝達する開閉装置を得る。【解決手段】開閉器４５を電磁アクチュエータ２２によりリンク機構３４を介して開閉する開閉装置において、電磁アクチュエータ２２は、ヨーク２３内を往復移動可能な可動子２４と、可動子２４を第１位置と第２位置間で往復移動させるコイル２５,２６を有し、ヨーク２３をブラケット２８に固定して構成され、リンク機構３４は、可動子の軸２７と連結したレバー３５を有し、レバー３５の回動軸３９が、電磁アクチュエータ２２のブラケット２８を伸延しブラケット２８と一体の延長部４０に、回動自在に支承されて構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉器を電磁アクチュエータによりリンク機構を介して開閉する開閉装置において、
前記電磁アクチュエータは、ヨーク内を往復移動可能な可動子と、前記可動子を第１位置と第２位置間で往復移動させるコイルを有し、前記ヨークをブラケットに固定して構成され、
前記リンク機構は、前記可動子の軸と連結したレバーを有し、前記レバーの回動軸が、前記電磁アクチュエータのブラケットを伸延し前記ブラケットと一体の延長部に、回動自在に支承されて構成されることを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
前記可動子の往復移動により、前記リンク機構が前記回動軸を中心に回動して、出力を前記回動軸の回動トルクとして取り出すようにした請求項１記載の開閉装置。
【請求項３】
前記可動子の往復移動により、前記リンク機構のレバーが前記回動軸を中心に回動して、出力を前記レバーの一端部の回動トルクとして取り出して前記開閉器を開閉するようにした請求項１記載の開閉装置。
【請求項４】
前記電磁アクチュエータのヨークは両側から前記ブラケットで挟んで固定されており、両側の前記ブラケットにはそれぞれその延長部を有し、前記ブラケットとその延長部間に間隔調整部材を介在させて両側の前記延長部材間の間隔を調整するように構成した請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の開閉装置。
【請求項５】
前記リンク機構には、前記開閉器の入位置及び切位置において、出力側から前記レバーの回動軸を回動させようとするトルクに対して前記レバーの回動をロックするストッパを設けたことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の開閉装置。
【請求項６】
前記リンク機構は、前記可動子の軸が補助リンクを介して前記レバーと連結され、前記補助リンクと前記レバーは前記補助リンクのピン軸と前記レバーの長孔で係合し、
前記ピン軸には、前記ピン軸に支承され、固定部に支承されたストッパ軸に支承されるストッパを有し、
前記可動子の軸の往復移動に対しては前記ピン軸が前記レバーの長孔内を移動し、
前記開閉器の入位置及び切位置における出力側から前記レバーの回動軸を回動させようとするトルクに対しては前記ピン軸が前記レバーの長孔端に当たってロックされるようにした請求項５記載の開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、開閉装置に関し、特に、電磁アクチュエータの電磁力を効率的に開閉器に伝達するように改良したものに係わる。
【背景技術】
【０００２】
図８は例えば特許文献１，非特許文献１等に開示された従来の開閉装置を示す断面図である。図において、開閉装置１は電磁アクチュエータ２、リンク機構３、開閉器４を備えている。なお、電磁アクチュエータ２の詳細は例えば特許文献２に開示されている。電磁アクチュエータ２は、その軸方向に往復移動し得る可動子５と、可動子５を往復移動させる第１コイル６,第２コイル７と、可動子５の位置を保持する永久磁石８と、磁束経路となるヨーク９を有している。リンク機構３はその軸１１がケース１０に回動自在に支承され、そのレバー１２の一端部が可動子５と連結されている。レバー１２の他端部はワイプリンク１３に連結され、ワイプリンク１３はワイプロッド１４と軸方向にスライドできるように接続されている。レバー３の回動はワイプリンク１３から、ばね１５を介してワイプロッド１４に伝達され、開閉器４の接点１６を開閉する。なお、１７はワッシャ、１８はボルト、１９は絶縁ロッドである。
【０００３】
次に動作について説明する。図の状態では可動子５は第１コイル６側（図面では上側）に移動している。今、電磁アクチュエータ２の第２コイル７を励磁すると、可動子５は電磁力により吸引されて第２コイル７側（図面では下側）へ移動する。すると、可動子５と連結されたリンク機構３のレバー１２は軸１１を中心に時計回りに回動される。レバー１２の回動によりワイプリンク１３が図面で上方向に移動し、ばね１５を介してワイプロッド１４を上方向に移動し、開閉器７の接点１６を接触させる（接点オン）。可動子５が下側の所定の位置に到達すると、永久磁石８により発生する磁束により可動子５が保持され、接点オン状態を維持する。これにより、通電時の接点部の反発力に抗することができる。
【０００４】
図８の開閉装置の組立て時においては、電磁アクチュエータ２とリンク機構３とはそれぞれ独立した部材に組立て固定された後、締結されている。そのため、組立てが煩雑であり、組立てに際して、電磁アクチュエータ２とリンク機構３間に大きな公差が必要になる。また、電磁アクチュエータ２は永久磁石８により、可動子５を永久磁石８が発生する磁束で保持する構造になっている。また、リンク機構３を使った構造では電磁力がリンク比により増大される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９２１４号公報
【特許文献２】米国特許第６，００９，６１５号明細書
【非特許文献１】new vacuum circuit breaker with magnet actuator（ABBカタログ） （Elektrizitatswirtschaft， 11／1997， pp．1205―1212）ABB  HP
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来の開閉装置では、電磁アクチュエータ２とリンク機構３とはそれぞれ独立の部材で構成され、締結されるため、組み立て上大きな公差が必要であり、そのために電磁力の伝達効率的が低下し、電磁アクチュエータ２が発生する電磁力を効率的に伝達できないという問題があった。
また、永久磁石８を使った電磁アクチュエータ２では、所定の保持力を電磁アクチュエータ２に発生させるため、永久磁石８を換えたり、電磁アクチュエータ２の可動子５と永久磁石８（固定子）の間のギャップを調整したり、又は、電磁アクチュエータ２の製作上で保持力を管理する必要があり、電磁アクチュエータ２の製作上も非常に手間であった。
この発明は、前記のような問題点を解消するためになされたもので、電磁アクチュエータの電磁力を効率的に開閉器に伝達し、かつ、組立てが容易な開閉装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる開閉装置は、開閉器を電磁アクチュエータによりリンク機構を介して開閉する開閉装置において、前記電磁アクチュエータは、ヨーク内を往復移動可能な可動子と、前記可動子を第１位置と第２位置間で往復移動させるコイルを有し、前記ヨークをブラケットに固定して構成され、前記リンク機構は、前記可動子の軸と連結したレバーを有し、前記レバーの回動軸が、前記電磁アクチュエータのブラケットを伸延し前記ブラケットと一体の延長部に、回動自在に支承されて構成されるものである。
【０００８】
また、この発明に係わる開閉装置は、前記リンク機構には、前記開閉器の入位置及び切位置において、出力側から前記レバーの回動軸を回動させようとするトルクに対して前記レバーの回動をロックするストッパを設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の開閉装置によれば、リンク機構は、電磁アクチュエータの可動子の軸と連結したレバーを有し、前記レバーの回動軸が、電磁アクチュエータのブラケットを伸延し前記ブラケットと一体の延長部に、回動自在に支承されて構成されるので、構造的に高強度であり、電磁アクチュエータの電磁力を効率的に開閉器に伝達できる。
【００１０】
また、この発明の開閉装置によれば、リンク機構には、開閉器の入位置及び切位置において、出力側からレバーの回動軸を回動させようとするトルクに対してレバーの回動をロックするストッパを設けたので、永久磁石による保持力が不要な開閉装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における開閉装置の要部構成である操作装置を示す断面図である。図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は実施の形態１における電磁アクチュエータとリンク機構の動作を説明する要部断面図である。図において、２１は操作装置である。２２は電磁アクチュエータで、ヨーク２３内を往復移動可能な可動子２４と、可動子２４を第１位置｛図３（ａ）｝と第２位置｛図３（ｂ）｝間で往復移動させる第１コイル２５と第２コイル２６を有する。２７は可動子の軸（可動子軸）つまり電磁アクチュエータ２２の軸である。２８はブラケットで、電磁アクチュエータ２２の積層板の一部又は別個に設けた鋼板であり、電磁アクチュエータ２２のヨーク（積層板）２３を両側から挟んで収納し固定している。
【００１２】
２９は電磁アクチュエータ２２をボルト３０で固定する内部の固定鉄板で、ケース３１と共に操作装置２１をボルト３２で外部の固定鉄板３３に固定される。３４は可動子２４又は可動子軸２７の直線運動を回転運動に変換するリンク機構で、レバー３５、補助リンク３６及びストッパ３７を有している。可動子軸２７は連結具３８で補助リンク３６を一面内に回動自在に支承し、補助リンク３６を介してレバー３５と連結されている。レバー３５に固定された操作装置２１の回動軸（出力軸）３９は、電磁アクチュエータ２２のブラケット２８を伸延しブラケット２８と一体の延長部４０に、回動自在に支承されている。
【００１３】
補助リンク３６とレバー３５とは、補助リンク３６に保持されたピン軸４１とレバー３５の長孔４２で係合している。長孔４２は回動軸（出力軸）３９とピン軸４１を結ぶ直線に沿って設けられている。ストッパ３７はピン軸４１に回動自在に支承され、ブラケット２８の延長部４０に支承されたストッパ軸４３に回転自在に支承され、長孔４２に沿って回動する。なお、実施の形態１では、図２で回動軸（出力軸）３９の鉛直線上にストッパ軸４３を構成している。さらに、図１でレバー３５とストッパ３７の対は、補助リンク３６に対して２対存在し、ピン軸４１は、前記２対に対して共通に１本である。しかし、ストッパ軸４３は１づつで、２本存在している。
【００１４】
次に動作について説明する。図４は実施の形態１における操作装置の正規動作を説明する図、図５は実施の形態１における操作装置の誤動作を説明する図である。図１，図２,図３（ａ）は電磁アクチュエータ２２の軸つまり可動子軸２７が図で左へ最も出た状態を示している。このときは、コイル２５が付勢され、コイル２６が消勢されている。図２又は図３（ａ）はそのときのリンク機構３４と電磁アクチュエータ２２の軸つまり可動子軸２７の状態（開閉器４５の接点切位置）を示している。
【００１５】
ここ｛図４（ａ）開閉器接点切位置｝で、コイル２５が消勢され、コイル２６が付勢されると、可動子軸２７に右向きの電磁力４４が発生する。すると、可動子軸２７は補助リンク３６を介してピン軸４１を引っ張り、ストッパ３７がストッパ軸４３を中心に反時計回り回転するので、ストッパ３７がはずれ、時計回りにレバー３５が回転し、電磁アクチュエータ２２の電磁力が回動軸（出力軸）３９に回転トルクとして伝達される。このとき、ピン軸４１はレバー３５の長孔４２内を斜下向移動し、図４（ｂ）中間位置の状態になり、ピン軸４１はレバー３５の長孔４２の下部に達する。
【００１６】
さらに、可動子軸２７が右に引かれる電磁力４４を受けるので、可動子軸２７は補助リンク３６を介してピン軸４１を引っ張り、ピン軸４１はレバー３５の長孔４２内を斜上向移動し、図４（ｃ）開閉器接点入位置の状態になり、ピン軸４１はレバー３５の長孔４２端（上端）に達する。このとき、ストッパ３７もピン軸４１に引っ張られて回動し、図４（ｃ）開閉器接点入位置の状態になる。図４（ｃ）開閉器接点入位置の状態では、ピン軸４１と回動軸（出力軸）３９とを結ぶベクトルと、ピン軸４１とストッパ軸４３とを結ぶベクトルがなす角度θが直角より若干小さくしている。図３（ｂ）はそのときのリンク機構３４と電磁アクチュエータ２２の軸つまり可動子軸２７の状態を示している。
【００１７】
逆に、そこ｛図４（ｃ）開閉器接点入位置｝で、コイル２６が消勢され、コイル２５が付勢されると、可動子軸２７に左向きの荷重４４が発生する。すると、可動子軸２７は補助リンク３６を介してピン軸４１を押し、ストッパ３７が時計回り回転するので、ストッパ３７がはずれ、反時計回りにレバー３５が回転し、電磁アクチュエータ２２の電磁力が回動軸（出力軸）３９に回転トルクとして伝達される。このときピン軸４１はレバー３５の長孔４２内を斜下向移動し、図４（ｂ）中間位置の状態になり、ピン軸４１はレバー３５の長孔４２の下部に達する。このとき、ストッパ３７もピン軸４１に引っ張られて回動し、図４（ｂ）中間位置の状態になる。
【００１８】
さらに、可動子軸２７が左に押される電磁力４４を受けるので、可動子軸２７は補助リンク３６を介してピン軸４１を押し、ピン軸４１はレバー３５の長孔４２内を斜上向移動し、図４（ａ）開閉器接点切位置の状態になり、ピン軸４１はレバー３５の長孔４２端（上端）に達する。このとき、ストッパ３７もピン軸４１に引っ張られて回動し、図４（ａ）開閉器接点切位置の状態になる。図４（ａ）開閉器接点切位置の状態では、図５に示すように、ピン軸４１と回動軸（出力軸）３９とを結ぶベクトルと、ピン軸４１とストッパ軸４３を結ぶベクトルがなす角度θが直角より若干小さくしている。図３（ａ）はそのときのリンク機構３４と電磁アクチュエータ２２の軸つまり可動子軸２７の状態を示している。
【００１９】
このようにして、電磁アクチュエータ２２の軸つまり可動子軸２７の往復直線運動がリンク機構３４におけるレバー３５の回動軸（出力軸）３９の回転運動に変換される。それによる回動軸（出力軸）３９の回動トルクで開閉器４５の接点を開閉することができる。
【００２０】
前記したように、リンク機構３４はそのレバー３５の回動軸３９が、電磁アクチュエータ２２のブラケット２８を伸延しブラケット２８と一体の延長部４０に、回動自在に支承されて構成される。そのため、ブラケット２８を基準にブラケット２８に電磁アクチュエータ２２を固定すると共に、ブラケット２８及びその延長部４０を基準に延長部４０にリンク機構３４を組み立てることができるので、リンク機構３４と電磁アクチュエータ２２の軸つまり可動子軸２７の直角度の精度を上げることができる。また、構造的に高強度となり、電磁アクチュエータの電磁力による駆動力が効率的に開閉器に伝達できる。
【００２１】
図５は、図４（ａ）開閉器接点切位置の状態で出力側から誤動作の荷重が印加された場合について説明する図である。図４（ａ）開閉器接点切位置の状態で、今、回動軸（出力軸）３９から図５の矢印方向に誤動作の荷重が印加された場合には、その荷重トルク４６が回動軸（出力軸）３９を介して、負荷側からレバー３５を回転させようとする。すると、ストッパ軸４３の周りにストッパ３７が時計回りに回転しようとするため、レバー３５の長孔４２端（壁）に当ってロックされる。言い換えれば、ピン軸４１からストッパ軸４３方向に抗力（矢印）が発生しストッパ３７は回転しない。
【００２２】
同様に、図４（ｃ）開閉器接点入位置の状態で、通電時の電磁反発力により、回動軸（出力軸）３９を介して、負荷側からレバー３５を回転させようとするトルクが働くと、ストッパ軸４３の周りにストッパ３７が反時計回りに回転しようとするため、レバー３５の長孔４２端（壁）に当ってロックされる。
【００２３】
つまり、リンク機構は、可動子の軸が補助リンクを介してレバーと連結され、補助リンクとレバーは補助リンクのピン軸とレバーの長孔で係合し、ピン軸には、ピン軸に支承され、固定部に支承されたストッパ軸に支承されるストッパを有し、可動子の軸の往復移動に対してはピン軸がレバーの長孔内を移動し、開閉器の入位置及び切位置における出力側からレバーの回動軸を回動させようとするトルクに対してはピン軸がレバーの長孔端に当たってロックされるように構成している。そのため、永久磁石による保持力が不要な操作装置を得ることができる。従来、このようなロック機構を有するリンク機構を使わない場合は、負荷力により電磁アクチュエータ２２が動作しないように、永久磁石を有する電磁アクチュエータが用いられていた。
【００２４】
実施の形態２．
図６は実施の形態２における電磁アクチュエータのブラケット部を示す正面図である。ブラケット２８とその延長部４０を間隔調整部材４６を介して結合させたものである。リンク機構（図示せず）は延長部４０に設置する。間隔調整部材４６を用いることによって、両延長部の間隔を適切に調整できので、リンク機構を最適な間隔で設置でき、強度および組み立て精度を上げることができる。
【００２５】
実施の形態３．
図７は実施の形態３における開閉装置の要部を示す断面図である。リンク機構３４のレバー３５の一端部には、開閉器４５の接点の可動軸４７が連結されている。そのため、電磁アクチュエータ２２の軸つまり可動子軸２７の往復移動により、リンク機構３４のレバー３５が回動軸３９を中心に回動して、レバー３５の一端部の回動トルクを可動軸４７に伝達して開閉器４５を開閉することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１における開閉装置の要部である操作装置を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】実施の形態１における電磁アクチュエータとリンク機構の動作を説明する要部断面図である。
【図４】実施の形態１における操作装置の正規動作を説明する図である。
【図５】実施の形態１における操作装置の誤動作を説明する図である。
【図６】実施の形態２における電磁アクチュエータのブラケット部を示す正面図である。
【図７】実施の形態３における開閉装置の要部を示す断面図である。
【図８】従来の開閉装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
２１  操作装置                          ２２  電磁アクチュエータ
２３  ヨーク                            ２４  可動子
２５  第１コイル                        ２６  第２コイル
２７  可動子軸                          ２８  ブラケット
２９  内部固定鉄板                      ３０  ボルト
３１  ケース                            ３２  ボルト
３３  外部固定鉄板                      ３４  リンク機構
３５  レバー                            ３６  補助リンク
３７  ストッパ                          ３８  連結具
３９  回転軸                            ４０  延長部
４１  ピン軸                            ４２  長孔
４３  ストッパ軸                        ４４  荷重
４５  開閉器                            ４６  間隔調整部材
【図１】
2009245789.tif 000003
【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】
2009245789.tif 000008
【図７】
2009245789.tif 000009
【図８】
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