(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディ（１０）に上下一対のローラ（１２，１２）を一組保持し、リング状の集電接点（２）とその外側に配置した固定接点（３）を一組のローラ（１２，１２）で挟持し、各ローラ（１２）の集電接点用接触部（２０）を固定接点用接触部（１９）に比べて小径に形成し、集電接点（２）の中心を中心点として一組のローラ（１２，１２）をボディ（１０）ごと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において、
集電接点（２）の内側に備えた絶縁回転軸（１）にボディ（１０）を固定し、上下対称構造となるボディ（１０）の上側には収容穴（１７）をあけ、収容穴にローラ軸（１１）の基部を上下に遊びのある状態で収容すると共に、ローラ軸の先部を固定接点（３）の上に向かって延長し、筒状としたローラ（１２）をローラ軸（１１）の先部にベアリング（１３）を介して回転可能に支え、ローラ（１２）に接触圧を上方から与える加圧具（１４）の基部のローラ軸用取付部（２３）をローラ軸（１１）の中間部に固定し、ローラ軸用取付部（２３）の上部に板バネ用係止部（２４）を、ローラ（１２）の固定接点用接触部（１９）と集電接点用接触部（２０）との中間部分の真上に向かって延長し、加圧具（１４）の先部の板バネ用係止部（２４）の断面形状を集電接点用接触部（２０）の上面に隙間をあけて沿う凹溝状に形成し、集電接点用接触部（２０）と固定接点用接触部（１９）の中間点の真上をローラの押圧点とする嵌合溝（２９）を、加圧具（１４）の板バネ用係止部（２４）の上面に形成し、加圧具を押圧する板バネ（１５）の基部をボディ（１０）の上面に固定し、板バネ（１５）の先部を加圧具（１４）の上方に沿わせつつ、板バネ（１５）の先端部を加圧具の嵌合溝（２９）に嵌め、上下の板バネ（１５，１５）の間隔を、ローラコンタクト装置の上下幅とすることを特徴とするタップ選択器用ローラコンタクト装置。
【請求項２】
ボディ（１０）に上下一対のローラ（１２，１２）を円周方向に隙間をあけて二組保持し、リング状の集電接点（２）とその外側に配置した固定接点（３）を二組のローラで挟持し、各ローラ（１２）の集電接点用接触部（２０）を固定接点用接触部（１９）に比べて小径に形成し、集電接点（２）の中心を中心点として二組のローラをボディ（１０）ごと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において、
集電接点（２）の内側に備えた絶縁回転軸（１）にボディ（１０）を固定し、上下対称構造となるボディの上側には二つの収容穴（１７）を円周方向に離してあけ、各収容穴（１７）にローラ軸（１１）の基部を上下に遊びのある状態で収容すると共に、各ローラ軸（１１）の先部を固定接点（３）の上に向かって放射状に延長し、筒状としたローラ（１２）を各ローラ軸（１１）の先部にベアリング（１３）を介して回転可能に支え、ローラ（１２）に接触圧を上方から与える加圧具（１４）の基部のローラ軸用取付部（２３）を各ローラ軸（１１）の中間部に固定し、ローラ軸用取付部（２３）の上部に板バネ用係止部（２４）を、ローラ（１２）の固定接点用接触部（１９）と集電接点用接触部（２０）との中間部分の真上に向かって延長し、各加圧具（１４）の先部の板バネ用係止部（２４）の断面形状をローラ（１２）の上面に隙間をあけて沿う凹溝状に形成し、集電接点用接触部（２０）と固定接点用接触部（１９）の中間点の真上をローラの押圧点とする嵌合溝（２９）を、各加圧具（１４）の板バネ用係止部（２４）の上面に形成し、加圧具を押圧する板バネ（１５）の基部をボディ（１０）の上面に固定し、板バネ（１５）の先部を加圧具（１４）の上方に沿わせつつ、板バネ（１５）の先端部を上側二つの加圧具の嵌合溝（２９，２９）に嵌め、上下の板バネ（１５，１５）の間隔を、ローラコンタクト装置の上下幅とすることを特徴とするタップ選択器用ローラコンタクト装置。
【請求項３】
リング状の集電接点（２）の中心に絶縁回転軸（１）を有し、円周方向に間隔を開けて配置する複数の固定接点（３）を集電接点（２）の外側近傍に備え、絶縁回転軸（１）に請求項１又は２記載のタップ選択器用ローラコンタクト装置（４）を固定してあることを特徴とするタップ選択器。
【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の一部品である負荷時タップ切換器のタップ選択器に使用するローラコンタクト装置、及びタップ選択器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のタップ選択器は、一般的には絶縁支柱に集電接点を鍔状に突出し、集電接点の周囲に固定接点を円周方向に間隔を開けて設け、さらに集電接点と固定接点の間にローラコンタクト装置を介在し、ローラコンタクト装置を固定した可動軸が絶縁支柱を中心にして回転する構造である。
【０００３】
また、ローラコンタクト装置は、上下一対のローラを有し、各ローラの外側を軸受で支持し、その軸受をコイルスプリングで上下に押し付けて、両ローラの間に集電接点及び固定接点を挟持する構造であった。
【０００４】
しかし、コイルスプリングが軸受の上下に位置するため、ローラコンタクト装置の上下幅が広くなり、それによってタップ選択器の上下幅も広くなった。
【０００５】
また、絶縁支柱を中心とした回転半径に対応して、ローラの集電接点への接触部と固定接点への接触部との直径の差を設け、さらに直径の差に対応して、集電接点と固定接点の厚みにも差を設ければ、集電接点や固定接点との摩耗を理想的に避けることができると分かっている。
【０００６】
しかし、従来のローラコンタクト装置は、集電接点と固定接点の間が可動軸の分だけ離れるので、ローラが必然的に長くなり、その結果、理想とする直径の差が大きくなった。また、直径は、電流容量を確保するために一定以上の径を必要とする。従って、集電接点への接触部の直径を、必要な径に合わせると、固定接点への接触部の直径がかなり大きくなり、ローラコンタクト装置の全体寸法が大きくなる要因の一つとなった。
【０００７】
その他には、タップ選択器全体としてのコストダウンを図ることが求められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情を考慮して開発されたもので、その目的は、形状が小さくて安価なタップ選択器用ローラコンタクト装置及びタップ選択器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ボディに上下一対のローラを一組保持し、リング状の集電接点とその外側に配置した固定接点を一組のローラで挟持し、各ローラの集電接点用接触部を固定接点用接触部に比べて小径に形成し、集電接点の中心を中心点として一組のローラをボディごと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において、集電接点の内側に備えた絶縁回転軸にボディを固定し、上下対称構造となるボディの上側には収容穴をあけ、収容穴にローラ軸の基部を上下に遊びのある状態で収容すると共に、ローラ軸の先部を固定接点の上に向かって延長し、筒状としたローラをローラ軸の先部にベアリングを介して回転可能に支え、ローラに接触圧を上方から与える加圧具の基部のローラ軸用取付部をローラ軸の中間部に固定し、ローラ軸用取付部の上部に板バネ用係止部を、ローラの固定接点用接触部と集電接点用接触部との中間部分の真上に向かって延長し、加圧具の先部の板バネ用係止部の断面形状を集電接点用接触部の上面に隙間をあけて沿う凹溝状に形成し、集電接点用接触部と固定接点用接触部の中間点の真上をローラの押圧点とする嵌合溝を、加圧具の板バネ用係止部の上面に形成し、加圧を押圧する板バネの基部をボディの上面に固定し、板バネの先部を加圧具の上方に沿わせつつ、板バネの先端部を加圧具の嵌合溝に嵌め、上下の板バネの間隔を、ローラコンタクト装置の上下幅とすることを特徴とする。
【００１０】
加圧具をローラ軸に固定してあるので、集電接点用接触部と固定接点用接触部の中間点の真上で各加圧具を押圧すると、ローラ軸が両接触部の中間点に相当する位置で押圧されることと等しくなり、その結果、両接触部に各接点への接触圧が均等に加わる。また、ローラ軸の基部を上下に遊びのある状態で収容穴に保持しているので、集電接点と固定接点の上下位置が微妙にずれていたとしても、ローラが水平、又は僅かに傾斜した状態となって両接触部に確実に接触する。
【００１１】
加圧具の先部の断面形状を集電接点用接触部の上面に隙間をあけて沿う凹溝状に形成してあるので、集電接点用接触部と加圧具が干渉することはない。また、凹溝状の両側部分によって加圧具の剛性が向上するので、先部の肉厚を薄くしても、板バネの加圧力による曲げモーメントに耐えることができ、その結果、加圧具の高さ寸法を極力短くできる。
【００１２】
板バネの基部をボディに固定し、板バネの先端部を加圧具の嵌合溝に嵌め込み、加圧具をローラ軸に固定すると、ボディに対してローラ軸、加圧具が一体化される。従って、ローラ軸は収容穴に収容されただけにも関わらず、軸線方向に動かなくなり、収容穴からローラ軸が抜け外れない。また、板バネの先端部を加圧具の嵌合溝に嵌め込むことによって、ローラ軸自体の回転運動も拘束される。
【００１３】
ローラを保持するボディが集電接点の内側に設けた絶縁回転軸と共に回転するので、集電接点と固定接点の間には、絶縁を図るために必要な距離を開ければ十分であり、従来よりもその距離が短くできる。従って、従来よりも短いローラが使用でき、集電接点への接触部の直径を、電流容量を確保するために必要な一定径に合わせると、固定接点の接触部の直径を従来よりも小さくできる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、ボディに上下一対のローラを円周方向に隙間をあけて二組保持し、リング状の集電接点とその外側に配置した固定接点を二組のローラで挟持し、各ローラの集電接点用接触部を固定接点用接触部に比べて小径に形成し、集電接点の中心を中心点として二組のローラをボディごと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において、集電接点の内側に備えた絶縁回転軸にボディを固定し、上下対称構造となるボディの上側には二つの収容穴を円周方向に離してあけ、各収容穴にローラ軸の基部を上下に遊びのある状態で収容すると共に、各ローラ軸の先部を固定接点の上に向かって放射状に延長し、筒状としたローラを各ローラ軸の先部にベアリングを介して回転可能に支え、ローラに接触圧を上方から与える加圧具の基部のローラ軸用取付部を各ローラ軸の中間部に固定し、ローラ軸用取付部の上部に板バネ用係止部を、ローラの固定接点用接触部と集電接点用接触部との中間部分の真上に向かって延長し、各加圧具の先部の板バネ用係止部の断面形状をローラの上面に隙間をあけて沿う凹溝状に形成し、集電接点用接触部と固定接点用接触部の中間点の真上をローラの押圧点とする嵌合溝を、各加圧具の板バネ用係止部の上面に形成し、加圧具を押圧する板バネの基部をボディの上面に固定し、板バネの先部を加圧具の上方に沿わせつつ、板バネの先端部を上側二つの加圧具の嵌合溝に嵌め、上下の板バネの間隔を、ローラコンタクト装置の上下幅とすることを特徴とする。
【００１５】
上側の二つの加圧具は、両者の嵌合溝に板バネの先端部を嵌め込むことによって一体化し、上側の二つのローラに均等な接触圧が与えられる。
【００１６】
請求項３記載のタップ選択器は、リング状の集電接点の中心に絶縁回転軸を有し、円周方向に間隔を開けて配置する複数の固定接点を集電接点の外側近傍に備え、絶縁回転軸に請求項１又は２記載のタップ選択器用ローラコンタクト装置を固定してあることを特徴とする。
【００１７】
ここでの近傍とは、集電接点と固定接点との間隔が、絶縁を図るために必要かつ十分な距離だけ離れていればよいことを意味する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のタップ選択器の第一実施形態は図１から図４に示すように、絶縁回転軸１の外側を集電接点２で取り囲み、集電接点２の外側近傍に板状の複数の固定接点３を、円周方向に間隔を開けて配置し、絶縁回転軸１にローラコンタクト装置４を外向きに突出し、ローラコンタクト装置４の先部で集電接点２と選択した固定接点３を挟持するものである。また、集電接点２は、リング状であって、隣り合う固定接点３，３の間に放射状に張り出すステー５で支持されると共に、リングの端部に集電端子６を放射状に接続してある。
【００１９】
ステー５は図８又は図９に示すように、固定接点３とほぼ同じ厚みに形成してあり、固定接点３と同じ要領で支持する。つまり、ステー５は、ローラコンタクト装置４が通過する領域の外側に支持金具７をボルト止めして垂下し、支持金具７の下端部を絶縁板８に固定し、図１０に示すように絶縁板８を負荷時タップ切換器全体のフレームシャフト９に連結してある。
【００２０】
ローラコンタクト装置４は、集電接点２の内側を回転領域とするボディ１０を絶縁回転軸１に固定し、ボディ１０に各種部品を上下対称的に取り付けたものであるので、これ以後、対称的な部分は上側部分のみを説明する。ボディ１０の上側にはローラ軸１１の基部を上下に遊びのある状態で収容し、ローラ軸１１を固定接点３の上まで放射状に突出し、筒状のローラ１２をローラ軸１１の先部にベアリング１３を介して回転可能に支持してある。また、各ローラ軸１１にはローラ１２とボディ１０の間に加圧具１４を固定し、板バネ１５をボディ１０の上面側に取り付け、板バネ１５の先部を加圧具１４に係止し、板バネ１５の押圧力を加圧具１４からローラ１２に伝えると共に、加圧具１４と一体化したローラ軸１１を板バネ１５の先部で軸線方向に移動不能に拘束する。
【００２１】
ボディ１０は、ブロック状で、上下に貫通する中央部の抜穴１６に絶縁回転軸１を通して固定してある。また、ボディ１０は、その上面には、ローラ軸１１の基部を上下に遊びのある状態で保持する収容穴１７を形成してある。そして、収容穴１７の上を塞ぐ板状のバネ座１８をボディ１０の上面に載せ、バネ座１８の上に板バネ１５の基部を載せ、バネ座１８と板バネ１５をボディ１０にボルト止めしてある。なお、図示しないが、ボディとバネ座は一体のブロックであってもよい。
【００２２】
ローラ１２は、固定接点用接触部１９に対して集電接点用接触部２０の直径を小さく形成してある。一方、それに対応して集電接点２に対して固定接点３を薄く形成することによって、各接触部１９，２０が各接点２，３の表面を摺動することなく回転する。
【００２３】
ベアリング１３は針状ころ軸受を用いており、ローラ軸１１とローラ１２の間に収容される。また、ローラ１２をローラ軸１１の先部に位置決めするために、固定接点用接触部１９の内部に収容されるベアリング１３は、その端面側には内径の小さなスラストリング２１を配置し、スラストリング２１の外側に配置した止め輪２２をローラ軸１１に止めてある。一方、集電接点用接触部２０の内部に収容されるベアリング１３は、その端面側にスラストリング２１、加圧具１４を順次配置し、加圧具１４をローラ軸１１に固定してある。
【００２４】
加圧具１４は、図２又は図５に示すように、その基部をローラ軸用取付部２３とし、ローラ軸用取付部２３の上部に板バネ用係止部２４を、ローラ１２の固定接点用接触部１９と集電接点用接触部２０との中間部分の真上に向かって延長したものである。
【００２５】
ローラ軸用取付部２３は、ローラ軸１１を挿入する差込孔２５と、拘束ピン２６を水平に差し込む拘束孔２７を有し、差込孔２５に対して拘束孔２７を直交して形成してある。なお、ローラ軸１１にも拘束孔２７に連通する被拘束孔２８をあけてある。
【００２６】
板バネ用係止部２４は、その上面であって固定接点用接触部１９と集電接点用接触部２０の中間点の真上に、板バネ１５の先端部を嵌める嵌合溝２９をローラ軸１１と直交する方向に沿って形成してある。また、板バネ用係止部２４の断面形状は図４に示すように、集電接点用接触部２０の上面に隙間をあけて沿う凹溝形状としてある。
【００２７】
板バネ１５は図７に示すように、組立前は、その基部をバネ座１８に取り付ける為に水平とし、先部を斜め下向きに屈曲し、先端部を内側に向けて直角に屈曲した形状であって、組立後は、その基部のうちバネ座１８から離れた部分が上向きに湾曲して復元力が発生し、先部が水平となってその高さがバネ座固定用のボルトよりも高くなり、先端部が下向きとなって嵌合溝２９に嵌り込む。従って、ローラコンタクト装置４全体の上下幅は、上下の板バネ１５，１５の間の距離となる。なお、湾曲部分に対応して、ローラ軸用取付部２３の上端部を角を落とした形状としてある。
【００２８】
ローラコンタクト装置４は図６に示すように、固定接点３を挟持してない状態では、板バネ１５の復元力によって上下の固定接点用接触部１９，１９の間隔が狭まり、各ローラ軸１１が傾斜するが、ローラ軸１１の基端部がバネ座１８に当たり、ローラ軸１１のそれ以上の傾斜を防ぐので、上下の固定接点用接触部１９，１９は間隔があいた状態が保持される。
【００２９】
本発明のタップ選択器の第二実施形態は、図１１又は図１２に示すように幅広の固定接点３を用い、上下一対のローラ１２，１２を二組使用したローラコンタクト装置４を用いたことを特徴とする。
【００３０】
ローラコンタクト装置４は上下対称構造であるので、上側の構造のみ説明すれば、ボディ１０の上側には二つの収容穴１７を絶縁回転軸１を中心に放射状に並列してある（図１１では収容穴は一つのみ示す）。ローラ軸１１、加圧具１４、ローラ１２は二つづつあり、第一実施形態と同様に取り付ける。一方、バネ座１８は一枚であり、二つの収容穴１７を一挙に塞ぐ。バネ座１８に載せる板バネ１５は、先端部以外を二枚重ねにして復元力を強くしてある。また、放射状に並列した二つの加圧具１４の先部上面に嵌合溝２９を一直線に形成し、二つの嵌合溝２９に板バネ１５の先端部を嵌め込んで、両ローラ１２，１２を一挙に下向きに加圧する。
【００３１】
上側の二つの加圧具１４の嵌合溝２９は、各ローラ１２の固定接点用接触部１９と集電接点用接触部２０の中間点同士を結ぶ直線の真上に形成してある。また、図１３に示すように加圧具１４の先部断面形状は凹溝形状であるが、図１４に示すように並列した左右のローラ１２，１２の隙間が狭いので、第一実施形態での加圧具１４よりも凹溝の深さは浅くなっている。なお、加圧具１４の拘束孔を雌ネジとし、拘束ピン２６を雄ネジとし、ローラ軸１１の被拘束孔２７を、底の浅い溝状の穴とし（図１２参照）、拘束ピン２６となった雄ネジの先端を溝状の穴の被拘束孔２７に押し当てて、加圧具１４とローラ軸１１を一体化してある。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明は、凹溝形状にすることによって加圧具の高さ寸法を極力抑えつつ、板バネの先部を加圧具の上方に沿わせつつ板バネの先端部を加圧具の上面の嵌合溝に嵌めることによって、ローラに接触圧を与える構造である。その上、板バネはコイルスプリングに比べて高さ寸法が大幅に短いので、上下の板バネの間隔をローラコンタクト装置全体の上下幅とする本発明は、ローラの上下からコイルスプリングによって接触圧を加える従来品に比べて、装置の上下方向への小型化が図られる。また、集電接点と固定接点の間隔を従来よりも狭くすれば、ローラの直径が小さくなり、一層の小型化が図られる。
【００３３】
請求項３記載の発明は、絶縁回転軸によってローラコンタクト装置を回転するので、従来の可動絶縁軸が不要となり、コストダウンが図られる。また、タップ選択器は絶縁回転軸にローラコンタクト装置を上下方向に複数個固定するものなので、ローラコンタクト装置の小型化によって、タップ選択器の小型化も図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のタップ選択器の第一実施形態を示す一部切欠平面図である。
【図２】  図５のＣ−Ｃ線端面図である。
【図３】（イ）（ロ）（ハ）（ニ）  加圧具の平面図、正面図、右側面図、Ａ−Ａ線断面図である。
【図４】  図５のＢ−Ｂ線端面図の上側部分で、板バネを除去してある。
【図５】  タップ選択器の第一実施形態を示す一部切欠正面図である。
【図６】  ローラコンタクト装置が固定接点を挟持してない状態を示す一部切欠正面図である。
【図７】  ローラコンタクト装置の上側部分を分解した状態を示す正面図である。
【図８】  固定接点の支持構造を示す要部切欠正面図である。
【図９】  集電接点の支持構造を示す要部切欠正面図である。
【図１０】  負荷時タップ切換器の全体像を示す正面図である。
【図１１】  本発明のタップ選択器の第二実施形態を示す一部切欠平面図である。
【図１２】  タップ選択器の第二実施形態を示す一部切欠正面図である。
【図１３】（イ）（ロ）（ハ）（ニ）  加圧具の平面図、正面図、右側面図、Ｇ−Ｇ線断面図である。
【図１４】  図１１のＤ−Ｅ−Ｆ線端面図で、板バネを除去してある。
【符号の説明】
１  絶縁回転軸
２  集電接点
３  固定接点
４  ローラコンタクト装置
１０  ボディ
１１  ローラ軸
１２  ローラ
１３  ベアリング
１４  加圧具
１５  板バネ
１７  収容穴
１９  固定接点用接触部
２０  集電接点用接触部
２９  嵌合溝
【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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