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主回路開閉装置 - 株式会社日立製作所
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発明の名称 主回路開閉装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−196051
公開日 平成6年(1994)7月15日
出願番号 特願平4−343865
出願日 平成4年(1992)12月24日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 内井 太郎 / 長谷川 三▲吉▼ / 小林 莞児 / 鎌田 忠
要約 目的
小型で低価格な機械保持式の真空接点式開閉器を提供する。

構成
主回路開閉装置に関し、真空バルブ1の接点を用いて、操作部にてこ20,35を用い、機械的保持機構として、溝付回転子31と爪8を係合させる。
特許請求の範囲
【請求項1】電気回路を開閉する一組の真空バルブ接点を持ち、前記接点は固定接点と、前記固定接点に対して押しつけ又は、引き離される可動接点とからなり、前記可動接点の前記固定接点に対する二つの状態、すなわち閉路状態と開路状態の各々を機械的に保持する機構を備えた開閉装置のうち、閉路状態と開路状態の切替えを一つの電気操作系で行うものにおいて、操作電気信号系統を二つに分離し、各系統に前記真空バルブ接点の開閉状態に連動した制御スイッチを設け、二つの状態で各々の制御スイッチの接点開閉状態が逆になるように構成したことを特徴とする主回路開閉装置。
【請求項2】請求項1において、前記電気操作系に逆極性かつ並列にダイオードを接続した主回路開閉装置。
【請求項3】請求項1において、回転支軸とこの軸に点対称な一対の溝を持ち、前記回転支軸に回転可能に保持される矩形の回転子と、前記回転子の溝と係合し、所定の回転角度を与え、前記回転子を保持する複数の係合爪、又は軸を組合わせて、両者の1回の往復運動に対し、前記回転子と爪の係合及び係合の解除とを行わせるように構成したものを、可動接点の操作部に設けた主回路開閉装置。
【請求項4】請求項3において、前記真空バルブと並行に操作電磁石を配し、前記真空バルブの可動接点操作軸に対し前記可動接点を固定接点に押しつける投入ばねと、前記可動接点操作軸と垂直に交わる方向にてこを設け、前記可動接点操作軸の一端を回動可能に前記てこに固定し、かつ前記操作電磁石と反対側にてこの支軸を設け、前記操作電磁石の操作ロッドが前記てこの一端を押すことにより、てこが前記支軸の周りに回転モーメントを発生し、前記可動接点操作軸を前記投入ばねの力に抗して動作させるようにし、前記てこの支軸と反対側の端部に前記矩形回転子を設けた主回路開閉装置。
【請求項5】請求項4において、前記てこが絶縁物である主回路開閉装置。
【請求項6】請求項4において、一本の支軸と、前記支軸の周りに回転可能に取り付けられたリンクを設け、前記てこと前記リンクは軸によって連結され、かつ各々の支軸の周りに回転可能とするため、前記てこまたは前記リンクのどちらか一方の連結軸孔は長孔とし、前記リンクの一端は、前記制御スイッチの操作部と係合させるようにし前記リンクの支軸を前記回転子の溝に係合させる主回路開閉装置。
【請求項7】請求項6において、前記てこと並行した別の第2のてこを設け、前記てこの一端は回動可能に軸に固定され別の一端は前記第1のてこおよび前記制御スイッチ操作リンクの連結軸に回転可能に連結され、前記第1のてこ,リンク,第2のてこのそれぞれが、各々の支持軸の周りに回転可能なように連結され、前記操作電磁石の操作力は第2のてこの中間に作用するようにした主開路開閉装置。
【請求項8】請求項7において、前記制御スイッチ操作リンクの連結長孔は、孔の幅を2段階として開路保持位置では係合軸が広幅部分にあるようにし、前記リンクはばねによって制御スイッチの操作方向と反対方向に戻し力を与えられている主回路開閉装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高電圧回路の切替え,開閉に使用する遠隔操作型の主回路開閉装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術の主回路開閉器は、例えば、実開昭57−128740号公報では真空バルブの操作に電磁石を用いており、ばね力で開路,電磁力で閉路を保持する。このような構造では、閉路状態で主開路が通電中に操作電磁コイルが断線したり、制御系統の故障によって、制御電流が断たれると、保持力を失って真空バルブ接点はばね力により開極してしまうという問題があった。
【0003】同種の接触器で閉路側に機械的なラッチ機構を設け、機械的に閉路状態を保持できるようにしたものがある。ラッチ機構にはこれを外すためのリセット装置を設け、操作用の電磁石と引き外し用の電磁石が別個に設けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、保持電力の節約を目的にしており、装置の小型化,原価低減については考慮されておらず、リセット用の電磁石を設けるためのスペースとコストが必要となる問題があった。
【0005】本発明の目的は、小形で低価格な機械保持式の真空主回路開閉装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達成するために、単一の操作装置で開路と閉路を行えるようにした。
【0007】請求項1は単一の操作部に対し、開路信号線と閉路信号線を分離して設け、前記真空バルブ接点の開路時はオフとなる連動制御接点を開路信号側に、真空バルブ接点閉路時にオフとなる連動制御接点を閉路信号側にそれぞれ挿入した。
【0008】請求項2は開路を行うとき、機械的保持位置に達する前に、前記開路信号側制御接点を遮断する必要性から、操作系電磁回路にフライホイール電流を発生させて十分な動作ストロークを得るようにした。
【0009】又、閉路を行うときは、閉路信号が外部から断たれた後、操作電磁系にフライホイール電流を発生させて操作力をゆるやかに減衰させるようにした。
【0010】請求項3は請求項1の操作部に電磁石を使用し、かつ溝付矩形回転子とこれに係合する爪を設けて、同一方向の電磁石励磁に対し、回転子の回転によって爪の係合,係合解除を行わせるようにした。
【0011】請求項4は請求項1の真空バルブと操作電磁石を並列に並べ、かつ両者をてこで連結し、てこの一端に請求項3の溝付き回転子を設けた。
【0012】請求項5は請求項4のてこを絶縁物とした。
【0013】請求項6は連動制御スイッチの操作リンクを請求項4のてこと係合させ、かつリンクの支持軸を前記請求項3の回転子の係合軸とした。
【0014】請求項7は請求項6の前記てこの他に第2のてこを設け、電磁石の操作力は第2のてこを介して、前記第1のてこに伝えられるようにした。
【0015】請求項8は請求項7の制御スイッチ操作リンクのてことの係合長孔の幅を2段階にし開路保持位置では係合軸が広幅部分にあるようにし、かつリンクにばね力で制御スイッチの操作方向と逆方向に戻し力を与えるようにした。
【0016】
【作用】請求項1のように操作回路は開路側と閉路側に分離されているので、開路状態にあるとき、開路信号が誤って入力されても制御接点によって回路は断たれており閉路動作することはない。逆に閉路状態の時も同様である。
【0017】請求項2のように操作系にダイオードが逆極性に並列接続されているので、開路動作の途中で制御接点がオフしても、操作回路の電磁エネルギはダイオードを通して電流を流し続け、開路保持位置まで操作を継続させる。
【0018】又、閉路時は外部からの閉路信号が断たれても、操作電流はダイオードを通して流れ続け、電磁回路の定数によりゆるやかに減衰する。
【0019】請求項3のように回転子の溝と係合爪が接点操作部の動きと共に回転,係合,回転,係合解除の順に繰返し動作するので、単一の操作電磁石で開路,閉路の切替えが出来る。
【0020】請求項4のように構成された装置において、真空バルブはてこの支点側にあるため小さなストロークで動作し、請求項3の回転子はてこの支点の反対側の一端に設けたことによって大きなストロークで動作する。
【0021】請求項5のようにてこを絶縁物としたので、真空バルブとてこの間に絶縁物を介在させることは不要である。
【0022】請求項6のように設けた連動制御スイッチの操作リンク支持軸は回転子の爪と係合し、閉路状態から開路状態への動作時は回転子を直立状態から所定の角度傾けた状態にして回転子が開路保持爪に係合するようにする。開路状態から閉路状態への動作時には、回転子をさらに傾け水平状態にし、回転子は再び開路保持爪に当って直立状態になり閉路位置に戻る。
【0023】請求項7のように設けた第2のてこは、電磁石の操作力をうけて、支持軸周りの回転モーメントを発生し、てこ比で決まるストロークを第1のてこに与え、第1のてこを支持軸周りに回転させる。
【0024】請求項8のように設けた制御スイッチ操作リンクとてこの連結孔の広幅部分ではスイッチ操作リンクは制御スイッチ操作部7aから離れてばね42で保持されるので、回転子と開路保持爪が係合する時の衝撃を制御スイッチの接点に伝えない。
【0025】
【実施例】以下本発明の一実施例を説明する。
【0026】図1、及び図2において、真空バルブ1,操作電磁石6,制御スイッチ7,係合爪8,固定金具9,端子台10が左右一対の絶縁支持枠11,12に固定支持される。
【0027】真空バルブ1は固定接点2,固定電極2a,可動接点3,可動電極3a,絶縁筒4、及びベローズ5からなり、固定電極2aは固定金具9に端子13と共に固定される。
【0028】可動電極3aには撓み導体14,ばね受け15,操作軸16が固定され、投入ばね17によって可動接点を固定接点に押しつける方向に力を受けている。
【0029】操作軸16に垂直方向に、絶縁物で構成される第1のてこ20が軸21の周りに回動可能に一端を支持され、操作軸16と第1のてこ20に互いに垂直に交わるピン22が操作軸16に貫通固定され、ローラ23がピン22の両端にはめられ、てこ20の回転動作と操作軸16の垂直動作の接点としている。
【0030】てこ20の支持軸と反対側の一端には軸30とこの軸の周りに回転可能に取り付けられた矩形回転子31があり、矩形回転子の短辺部2か所にはV字形の溝31aが支持軸30に点対称に設けられている。
【0031】さらに、第1のてこの支持軸と反対側には、第1のてこと垂直に係合爪8が設けられ、係合爪には図2に示す開路保持爪8a、及び停止爪8bが設けられている。
【0032】図1の真空バルブ接点閉路状態では、回転子31は二つの溝が爪8に対して上下並列に並んだ状態になっており、回転子と爪の間にはすきまAがある。
【0033】第1のてこ20と平行に第2のてこ35が一端を支持軸36の周りに回転可能に固定され、別の一端を第1のてこ20に軸32で固定連結され、支持軸36と軸32の間にローラ37があり、操作電磁石6の操作軸54がこのローラを押すようにしてある。
【0034】更にリンク40が中央部を支持軸41の周りに回転可能に支持され、一端を第1のてこ20及び第2のてこ35に軸32で連結されている。3者の連結部の軸孔形状は、第1のてこ20及びリンク40は長孔形状で、さらにリンク40の長孔は幅を40a部と40b部の2段階にしている。リンク40の別の一端は引っ張りばね42で図示反時計周り方向に回転力を付与され、押し板43が固定され、制御スイッチ7の操作部7aがばね7bによって押し板43に押しつけられており、スイッチ7の内部に前記操作部7aと連動して開閉する接点7c,7dが設けられている。
【0035】操作電磁石6は操作コイル50,継鉄51,コア52,アマチュア53,操作軸54,戻しばね55,ストッパ56から構成されている。
【0036】図3は本実施例の主開路開閉装置の内部配線を示す。
【0037】操作コイル50に並列にダイオード57が接続され、入力は開路信号用と閉路信号用、および共通線の3本が設けられ、開路信号側には真空バルブ接点が閉路しているときにオンとなる制御接点7cが挿入されている。閉路信号側には真空バルブ接点が開路しているときにオンとなる制御接点7dが挿入されている。
【0038】以上のように構成された実施例の開路動作を図3から図6で説明する。
【0039】図4において、真空バルブ1の接点は閉路状態にあり、接点操作軸16は投入ばね17によって図示上方向に押し上げられている。第1のてこ20は接点操作軸16を貫通する軸22及びローラ23を介して、投入ばね17の力により図示の状態に保持される。
【0040】第2のてこ35及びリンク40は第1のてこにより軸32を介して図示の位置に保持される。この時、制御スイッチ7の操作部7aはリンク40及び押し板43により、図示右方向に動作した状態で保持される。
【0041】この状態で開路信号を与えると、制御接点7cを通して、操作コイル50に電流が流れ、アマチュア53がコア52に吸引されて操作軸54が図示下方向に押し下げられ、第2のてこ35は支持軸36の周りに図示時計周りのモーメントをあたえられ、軸32を介して第1のてこ20及びリンク40を押し下げ、図5の状態となる。
【0042】図5において、回転子31の溝が、支持軸41に係合し第1のてこ20はこの状態で一旦停止する。一方、リンク40は第1のてことともに、軸41の周りに、図示時計廻りに回転し、制御スイッチ7の操作部7aが左に動作し接点7cはオフ状態になる。また同様にして接点7dはオン状態になる。この時、真空バルブの可動接点は前記第1のてこ20の回転と共に操作軸16により固定接点2から引き離されて開路状態となる。
【0043】上記の動作において、制御接点7cおよび7dの切替りは、図4と図6の中間にあるので、制御接点7cを流れるコイル電流は動作の途中で断たれるが、以降はダイオード57を通じてフライホイル電流がコイルに流れ、図5の状態となる。
【0044】接点切替え位置は、動作の余裕の点では出来るかぎり図6の状態に近い点にすることが良いため、リンク40のてことの連結孔40bは図4の位置から図6の位置の直前までは制御スイッチ7のストロークを小さくするようにしてある。
【0045】フライホイル電流がコイルの抵抗損失で消失すると、第1のてこは投入ばね17の力で軸21の周りに、図示時計方向に回転し、図4の状態に戻ろうとするが、回転子31が傾けられているため、図6の状態で、回転子31の溝と開路保持爪8aが係合し、ロックされる。この時リンク40も図5の状態から図6の状態に戻るが、図6の状態では制御スイッチ7と押し板43は接触しないように、リンク40とてこの連結孔40aは図4から図6までの孔40bの幅よりも広くして動作を逃げるようにしてある。
【0046】次に実施例の閉路動作を図3及び図6から図8で説明する。
【0047】図6の状態で制御接点は前述のように、7cはオフし7dがオンの状態である。図3において閉路信号を与えると、接点59を通してコイルに電流が流れアマチュア53はコア52に吸引され、操作軸54が第2のてこ35を経て第1のてこ20を支持軸21の周りに反時計方向に回転させる。回転子31が開路保持爪8aとの係合によって図5の状態よりもさらに傾いているため、回転子の長辺部が軸41および停止爪8bに当たり、図7の状態となる。
【0048】図7の状態で閉路信号をオフするとアマチュア53は戻しばね55の力により引き戻され、第1のてこ20も投入ばね17により、軸21の周りに時計方向に回転し、図4の状態に戻る。回転子31は上記動作の途中で開路保持爪8aと当るが、図7の状態で回転子の溝は水平方向になっているため開路保持爪8aとは係合せず、長辺部分で当って回転し、図1の状態に戻る。
【0049】本実施例では、閉路時の保持を投入ばね力で、開路時の保持を機械的係合保持としたが、これを逆にしても効果は変わらない。
【0050】また本実施例では連動制御スイッチを機械的接点としたが、半導体を使用したいわゆる無接点スイッチを使用した場合でもスイッチと真空バルブ接点との連動部分については本発明の効果は変わらない。
【0051】
【発明の効果】本発明によれば下記の効果が有る。
【0052】(1)開路,閉路を同一の電気操作系で行えるので操作系が一つですみ、小形化,低価格化が可能となり、構成部品が少なく電気系の故障発生に対する信頼性は2操作系の2倍に向上できる効果がある。
【0053】操作部は単一であるが、開路信号と閉路信号を分離したので、誤信号が入力されても、誤動作せず、操作信頼性は従来技術と同等に保たれる。
【0054】(2)制御接点オフから機械的係合までの動作を、操作部の慣性力だけを利用する場合に比べ、動作力,ストロークに余裕ができるので、ポンピング動作の発生を防ぎ、かつ制御接点の火花消し効果もあり、小容量の制御接点が使用出来、低価格化が可能。
【0055】(3)回転子と爪の簡素な構成であり、回転子の動作は全て物理的な接触と傾きで決まり、慣性力やばね力は利用していないので少ない部品構成で安定した係合,解除ができ低価格化が可能。
【0056】(4)真空バルブ,電磁石装置を並行に並べ、左右に両者を連結する形でてこを配置しているので、装置の上下寸法を小さく設計でき、小型化,低価格化が可能である。
【0057】また、開放保持用の回転子をてこの端部に配置したので、真空バルブのストロークを小さくしても、回転子に必要なストロークが容易に得られ真空バルブのベローズに無理なストロークを発生させずバルブの長寿命化ができるので、保守回帰延長の効果がある。また回転子にかかる力はてこ比で減じられるので、真空バルブに必要な接触圧力を与えても、回転子にかかる力を小さく抑えることができ、装置の長寿命化,高信頼性化が可能である。
【0058】(5)さらにてこを絶縁物にしたので、真空バルブと操作部の絶縁も兼用でき、また成型による製作が容易で、加工工数も少なく出来、一層の小型化,原価低減が可能となる効果がある。
【0059】(6)回転子の係合爪の一つを連動接点操作リンクの支持軸と兼用できるので、部品点数が節減され、原価低減がされる効果がある。
【0060】(7)第2のてこで操作力を伝えるようにしたことにより、操作力とストロークの設定が第2のてこのてこ比を変えるだけで容易に行えるので、電磁石設計の自由度が広がり、標準の電磁石で任意の真空バルブと組み合わせることが可能になり、原価低減,部品標準化の効果がある。
【0061】(8)真空バルブの小ストロークと汎用の制御接点のストロークの両立が容易になり、限られたスペースでの設計が可能になる。
【0062】回転子が開路保持爪と係合する時、操作機械系には衝撃力が発生するが、制御接点の操作系はこの位置では操作系と接触しないので、衝撃力による誤動作を防ぐことができる。




 

 


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