JP3679945B2 - しゃ断器の操作装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば小容量の真空バルブ（真空しゃ断器）を操作ロッドにより開閉操作するしゃ断器の操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば小容量の真空開閉器の操作装置としては、図２４に示すような構成のものがある。図９に示すように台車上に取付けられた配電盤９１の上部支持体９２に真空バルブ９３が支持され、その可動接触子を操作する操作ロッド９４は絶縁ロッド９５を介して配電盤９１内の下部に設けられた操作機構に連結されている。
【０００３】
この操作機構は投入電磁石９６と、この投入電磁石９６に近接する上方に回動軸９７を中心に回動可能に取付けられ、その一端部が絶縁ロッド９５に連結部９８及び接続ばね９９を介して連結されると共に、他端部が台車上に固定されたしゃ断ばね１００に連結部１０１を介して連結されたレバー１０２と、このレバー１０２に取付けられ、投入電磁石９６の励磁により吸引される可動鉄片１０３とから構成されている。
【０００４】
このような構成の真空開閉器の操作機構において、投入電磁石９６を励磁すると可動鉄片１０３を吸引し、レバー１０２を回動軸９７を中心に図示反時計方向に回動させ、絶縁ロッド９５を介して操作ロッド９４が上方に駆動されることで真空バルブ９３が投入される。
【０００５】
また、投入電磁石９６を無励磁にすると、しゃ断ばね１００の弾性力によりレバー１０２を回動軸９７を中心に図示時計方向に回動させ、絶縁ロッド９５を介して操作ロッド９４が下方に駆動されることで真空バルブ９３がしゃ断される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の真空開閉器の操作装置において、真空バルブ９３の投入時の駆動力を投入電磁石９６によりしゃ断ばね１００の弾性力に抗して得るには大きな電磁力を発生させなければならないため、それだけ大形のものが必要となる。また、真空バルブ９３が投入状態にあるときは常に投入電磁石９６を励磁しておかなけばならず、しかも可動及び固定接触子の接触圧も十分なものではない。
【０００７】
また、しゃ断ばね１００、投入電磁石９６、レバー１０２等で大きな操作力を得るようにするには機構的にも大掛かりで複雑化する。
【０００８】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、小さな操作力で、しかも簡単な機構で大きな接触荷重を得ることができるしゃ断器の操作装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、以下の特徴を有する。
すなわち、この発明によれば、接離可能に設けられた可動接触子と固定接触子とを有するしゃ断器を操作するしゃ断器の操作装置において、前記可動接触子に固定され、前記可動接触子を前記固定接触子に対して接離させる方向に移動可能に保持された操作ロッドと、前記操作ロッドに相対的に移動可能に接続され、かつ前記操作ロッドに対する相対移動量は所定の可動範囲に規制された可動部材と、前記操作ロッドを、前記可動部材に対して前記可動接触子を前記固定接触子に押し付ける方向に付勢する第１の弾性部材と、前記可動部材を移動可能に保持する固定部材と、前記可動部材を、前記固定部材に対して前記可動接触子を前記固定接触子から離す方向に付勢する第２の弾性部材と、前記可動部材を、前記固定部材に対して前記可動接触子を前記固定接触子に押し付ける方向に吸引駆動するための永久磁石と、前記永久磁石と前記可動部材との間の磁路を選択的に遮断あるいは繋ぐ機構であって、相対的に移動することで接離し、接触することで磁路をつなぎ、離間することで磁路を遮断する磁路開閉機構と、前記磁路開閉機構を開閉駆動することで前記可動部材を駆動し、前記しゃ断器を操作する開閉駆動機構とを有することを特徴とするしゃ断器の操作装置が提供される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、以下の特徴を有する。すなわち、この発明によれば、接離可能に設けられた可動接触子（２ｂ）と固定接触子（２ａ）とを有するしゃ断器（２）を操作するしゃ断器の操作装置において、前記可動接触子（２ｂ）に固定され、この可動接触子（２ｂ）を固定接触子（２ａ）に対して接離させる方向に移動可能に保持された操作ロッド（３）と、この操作ロッド（３）に相対的に移動可能に接続され、かつ前記操作ロッド（３）に対する相対移動量は所定の可動範囲に規制された可動部材（１２）と、前記操作ロッド（３）を、前記可動部材（１２）に対して前記可動接触子（２ｂ）を前記固定接触子（２ａ）に押し付ける方向に付勢する第１の弾性部材（１６）と、前記可動部材（１２）を移動可能に保持する固定部材（１）と、前記可動部材（１２）を、前記固定部材（１）に対して前記可動接触子（２ｂ）を前記固定接触子（２ａ）から離す方向に付勢する第２の弾性部材（１９）と、前記可動部材（１２）を、前記固定部材（１）に対して前記可動接触子（２ｂ）を前記固定接触子（２ａ）に押し付ける方向に吸引駆動するための永久磁石（８）と、この永久磁石（８）と可動部材（１２）間に作用する磁力を制御することで前記可動部材（１２）を駆動し、しゃ断機（２）を操作する磁力制御手段（１０）とを有することを特徴とするしゃ断器の操作装置が提供される。
このような構成によれば、前記第１、第２の弾性部材（１６、１９）の付勢方向は逆方向であるから、前記第１の弾性部材（ワイプばね）によって可動接触子を固定接触子に強大な接触荷重で押し付けた場合でも、前記永久磁石による駆動力は第１、第２の弾性部材のばね力の差で良い。
したがって、永久磁石による操作力が比較的小さくても作動する、コンパクトな操作装置を得ることができる。
なお、第１の実施形態によれば、前記磁力制御手段（１０）は、前記永久磁石（８）と可動部材（９）間の磁路を選択的に遮断あるいは繋ぐ磁路開閉機構部（２０）と、該磁路開閉機構部を開閉駆動する開閉駆動機構部（２１）とを有する。
このような構成によれば、簡単な構成で可動部材に印加される吸引力（磁力）を制御することができる。
なお、このような磁力制御手段（１０）を用いる場合には、前記第１の弾性部材（１６）の作用により前記操作ロッド（３）から前記可動部材（９）に作用する反力をＦｋ１、前記第２の弾性部材（１９）の作用により前記固定部材（１）から前記可動部材（９）に作用する反力をＦｋ２、前記磁路開閉機構部（２０）が前記磁路を閉じている場合の前記永久磁石（８）による前記可動部材（９）の吸引力をＦＭ、前記磁路開閉機構部（２０）が前記磁路を開いている場合の前記永久磁石（８）による前記可動部材（９）の吸引力をＦｍとした場合、Ｆｋ１、Ｆｋ２、ＦＭ及びＦｍは、Ｆｋ１＋Ｆｋ２ < ＦＭ、かつＦｋ１＋Ｆｋ２ > Ｆｍとなるように設定されていることが好ましい。
また、別の第２の実施形態によれば、前記磁力制御手段（１０）は、前記永久磁石（８）から可動部材（９）を通る磁路（Ｘ）に加え、前記永久磁石（８）から可動部材（９）を通らないバイパス磁路（Ｙ）を構成する磁路バイパス部（４１。４２）と、この磁路バイパス部により構成される磁路を開閉することで永久磁石（８）から可動部材（９）を通る磁路中の磁束を増減させて永久磁石に印加される磁力を制御するバイパス磁路開閉機構部（）とを有する。
このような構成によれば、簡単な構成で可動部材に印加される吸引力（磁力）を制御することができる。
この場合、前記第１の弾性部材（１６）の作用により前記操作ロッド（３）から前記可動部材（１２）に作用する反力をＦｋ１、前記第２の弾性部材（１９）の作用により前記固定部材（１）から前記可動部材（９）に作用する反力をＦｋ２、前記バイパス磁路（Ｙ）が遮断されている場合の前記可動部材（９）に印加される吸引力をＦＭ、前記バイパス磁路（Ｙ）が繋がれている場合の前記前記可動部材（９）に印加される吸引力をＦｍとし た場合、前記Ｆｋ１、Ｆｋ２、ＦＭ及びＦｍは、Ｆｋ１＋Ｆｋ２ < ＦＭ、かつＦｋ１＋Ｆｋ２ > Ｆｍとなるように設定されていることが好ましい。
さらに、第１、第２の実施形態においては、しゃ断器の投入側では、Ｆｋ１＋Ｆｋ２の変化特性とＦＭの変化特性は略等しくかつＦｋ１＋Ｆｋ２ < ＦＭとなるように設定され、しゃ断器のしゃ断側では、Ｆｋ１＋Ｆｋ２の変化特性とＦｍの変化特性は略等しくかつＦｋ１＋Ｆｋ２ > Ｆｍとなるように設定されていることが好ましい。
また、前記実施形態においては、前記磁路開閉機構部（２０）として、相対的に移動し接触することで磁路を繋ぎ離間することで磁路を遮断する機構（２３、２４、２５、２６）を有し、前記開閉駆動機構部（２１）は、前記磁路開閉機構を駆動するトグルばね機構（２８、２９、３０、３１、３２）を有するものを採用することができる。
このような構成によれば、手動であっても容易に磁路の開閉を行なえる。
また、この磁路開閉機構部の別の例としては、相対的に移動し接触することで磁路を繋ぎ離間することで磁路を遮断する機構（２３、２４、２５、２６）を有し、前記開閉駆動機構が、前記磁路開閉機構部（２３、２４、２５、２６）を作動方向に付勢する弾性部材（４５）と、該開磁路開閉機構（２３、２４、２５、２６）の作動を規制するキャッチ機構（４６）と、このキャッチ機構（４６）を駆動し前記規制を解除することで前記開閉機構（２３、２４、２５、２６）を作動させる操作ボタン（４７）とを有するものを採用することもできる。
また、第３の実施形態によれば、前記第１の実施形態の前記磁力制御手段（１０）に加え、追加磁力発生手段（５５）を有し、この追加磁力発生手段（５５）は、前記可動部材（９）を通る磁束を増加させるための別の永久磁石（５６）と、この別の永久磁石（５６）により構成される磁路を開閉することで、前記可動部材に対する吸引力を制御する磁路開閉機構（５７）を有する。
このような構成によれば、可動部材（９）に印加される吸引力を複数段階に切換えることができる。
なお、この場合、前記第１の弾性部材（１６）の作用により前記操作ロッド（３）から前記可動部材（９）に作用する反力をＦｋ１、前記第２の弾性部材（１９）の作用により前記固定部材（１）から前記可動部材（９）に作用する反力をＦｋ２、前記磁力発生手段（１０）の磁路開閉機構（２０）が閉じ、かつ前記追加磁路発生手段（５５）の磁路開閉機構（５７）が閉じている場合における前記可動部材に印加される吸引力をＦＭ＋、前記磁力発生手段の磁路開閉機構が閉じ、かつ前記追加磁路発生手段の磁路開閉機構が開いている場合における前記可動部材に印加される吸引力をＦＭ±、前記磁力発生手段の磁路開閉機構が開き、かつ前記追加磁路発生手段の磁路開閉機構が開いている場合における前記可動部材に印加される吸引力をＦＭ−とした場合、Ｆｋ１＋Ｆｋ２がＦＭ±に略等しくなるように設定されていることが好ましい。
さらに、この場合、前記永久磁石（８）に対し、前記可動部材（９）を駆動するための駆動するための操作電磁石（５６）と、この操作電磁石（５６）を励磁するための給電手段（６１）とを有することが好ましい。
このような構成によれば、可動部材（９）に印加される吸引力がＦＭ±の場合において、操作電磁石による非常に小さい操作力であってもしゃ断器の操作を行なえる。
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
（装置の基本構成）
図１（ａ）は、この発明の第１の実施形態に係るしゃ断器の操作機構を示す縦断面図である。
【００２９】
図１（ａ）中、符号１で示すのは、しゃ断器及び操作機構を支持するための支持フレーム（固定部材）である。この支持フレーム１には、固定接触子２ａ及び可動接触子２ｂとを有するしゃ断器としての真空バルブ２が取り付けられている。そして、この真空バルブ２の前記可動接触子２ｂには、絶縁材からなる操作ロッド３が同軸的に連結されている。この操作ロッド３は、前記支持フレーム１に取付けられたリニアガイド４により軸（上下）方向に移動可能に支持されている。
【００３０】
したがって、この操作ロッド３が下方向に駆動されることで前記可動接触子２ｂが固定接触子２ａから離間するので前記真空バルブ２のしゃ断がなされ、この操作ロッド３が上方向に駆動されることで前記可動接触子２ｂが固定接触子２ａに接触するので前記真空バルブ２の投入がなされるようになっている。
【００３１】
また、この実施形態のしゃ断器の操作機構は、この図に示すように、並列配置された３つの真空バルブ２を同時に操作するようになっている。そして、これら３つの真空バルブ２の投入及び遮断のスイッチングは、図に６で示す磁気駆動機構によって一括的になされるようになっている。
【００３２】
この磁気駆動機構６は、前記支持フレーム１（固定部材）に固定されたケーシング７と、このケーシング７内に固定された永久磁石８と、このケーシング７内で上下移動可能に設けられかつ磁性体からなる可動部材９と、前記ケーシング７に設けられ前記永久磁石８と可動部材９間の磁路を遮断・接続する磁路開閉機構１０（磁力制御手段）とからなる。
【００３３】
この磁路開閉機構１０の詳細な構成は後で詳しく述べるが、この磁路開閉機構１０によって永久磁石８と可動部材９間の磁路が繋がれると、前記可動部材９は永久磁石８からの強力な吸引力（ＦＭ）によって上方向に駆動されるようになっている。
【００３４】
また、この可動部材９には、図に１２で示す駆動ロッドが軸線を垂直にした状態で固定されている。この駆動ロッド１２の上端部１２ａは分岐アーム１３を介して３股に分岐され、それぞれ前記真空バルブ２の操作ロッド３の下端に接続されている。この駆動ロッド１２の上端部１２ａと操作ロッド３の下端部は、図１（ｂ）に示す連結機構１５によって上下方向に距離δだけ相対移動可能に接続されている。
【００３５】
図１（ｂ）に示す連結機構１５は、前記駆動ロッド１２の上端に固定され前記操作ロッド３の下端部を上下移動自在に保持するケース１３Ｃと、このケース１３Ｃ内に設けられ前記操作ロッド３を上方向に付勢するスプリング１４とを有する。また、前記操作ロッド３の下端と上記駆動ロッド１２との隙間を調節することによってこの駆動ロッド１２と操作ロッド３の相対可動範囲は前述したように寸法δに規制されている。
【００３６】
また、図１（ａ）に示すように、前記駆動ロッド１２の上端部１２ａには、図に１６で示すワイプばね（第１の弾性部材）が介挿されている。このワイプばね１６（及び前記スプリング１４）は、前記真空バルブ２が投入された際、前記可動接触子２ｂを固定接触子２ａに対して必要な力（接触荷重）で押圧するようになっている。
【００３７】
なお、真空バルブ２が遮断された際、すなわち、可動接触子２ｂが固定接触子２ａから離れた場合には、前記ワイプばね１６とスプリング１４は伸び切った状態となる（図１（ｃ）参照）。
【００３８】
一方、上記駆動ロッド１２の、前記磁気駆動機構６のケーシング７から下側に突出した下端には、図に１８で示す鍔状のストッパが設けられており、このストッパ１８と前記ケーシング７の下端面との間には、この駆動ロッド１２を下方向、すなわち、前記可動接触子２ｂを固定接触子２ａから離す方向に付勢する多段バネ１９（第２の弾性部材）が挿入されている。
【００３９】
この多段ばね１９は、ばね長が長い第１ばね１９ａと、ばね長が短い第２ばね１９ｂとからなり、全体として非線型の特性を発揮するように構成されている。
【００４０】
このような構成において、図１（ａ）の左側は、投入時の状態を示し、図１（ａ）の右側は、遮断時の状態を示している。
【００４１】
すなわち、前記磁路開閉機構１０によって磁路が繋がれると、前記可動部材９が上方向に吸引駆動され前記駆動ロッド１２が前記多段バネ１９の復元力に抗して上方向に駆動される。このことによって、図１（ａ）の左側に示されるように前記真空バルブ２の操作ロッド３が駆動され前記可動接触子２ｂが固定接触子２ａに接触する。そして、この可動接触子２ｂは、固定接触子２ａに対して前記ワイプばね１６の復元力によって押し付けられることになる。
【００４２】
この状態において、前記固定接触子２ａからの可動接触子２ｂ側に対する反力をＦｋ１、多段バネ１９の復元力をＦｋ２、前記可動部材９の前記永久磁石８による吸引力をＦＭとすると、
Ｆｋ１＋Ｆｋ２<ＦＭ …（１）
の関係が成立している。
【００４３】
なお、ここで、各力Ｆｋ１，Ｆｋ２及びＦＭは、各部材の自重による影響を含んでいるものとする。
【００４４】
また、前記磁路開閉機構１０によって永久磁石８と可動部材９間の磁路が遮断されると、前記可動部材９と永久磁石８の間の磁力はＦＭよりもかなり小さいＦｍに減少する。このことで、前記多段ばね１９の復元力が磁力Ｆｍに勝ることになり、図１（ａ）の右側に示すように前記可動部材９及び駆動ロッド１２は下降駆動され、前記可動接触子２ｂが固定接触子２ａから離間する。この結果、真空バルブ２は遮断される。
【００４５】
この状態において、
Ｆｋ１＋Ｆｋ２<Ｆｍ …（２）
の関係が成立している。
【００４６】
なお、可動接触子２ｂが固定接触子２ａから完全に離間した後は、Ｆｋ１は０となるから、
Ｆｋ２<Ｆｍ …（３）
の関係が成立することになる。
【００４７】
このような構成のしゃ断器の操作装置において、永久磁石８及び可動部材９以外の部品としては非磁性材料を原料とする部品を用いている。例えば支持フレーム１、操作ロッド３はステンレス鋼、可動部材駆動ばね１９及び非線形ワイプばね１６はステンレスばね鋼、リニアガイド４他は銅または銅合金により構成している。
【００４８】
そして、前記可動部材９（駆動ロッド１２）の操作ロッド３に対する相対可動範囲δは、可動部材９自身の絶対可動範囲よりも小さく設定されている。
【００４９】
（装置の動作特性）
次に、このような操作装置における動作特性を図２に示すグラフに基づいて説明する。
【００５０】
ここで、グラフ中、ＦＫは、前記ワイプばね１６と駆動部材用ばね１９のばね力の単純和ＦＫ＝Ｆｋ１＋Ｆｋ２の変化を、投入状態を原点とした可動部材５の移動量を横軸にとって表したものである。
【００５１】
このグラフにおいて、（Ｉ）は完全に投入された状態（図１（ａ）の左側）に対応し、（ＩＩ）は前記可動接触子２ｂが固定接触子２ａから離れる寸前の状態に対応し、（ＩＩＩ）は完全に遮断された状態（図１（ａ）の右側）に対応する。この図に示すように、（Ｉ）〜（ＩＩ）ではＦＫ＝Ｆｋ１＋Ｆｋ２、（ＩＩ）〜（ＩＩＩ）ではＦＫ＝Ｆｋ２となる。ここで、ワイプばね１６の復元力Ｆｋ１は、可動部材駆動ばね１９の復元力Ｆｋ２に比べてかなり大きいものであることが好ましい。
【００５２】
一方、このグラフには、前記永久磁石８による永久吸引力ＦＭ、Ｆｍの変化がＦＫの変化に重ねて示されている。なお、永久吸引力ＦＭ、Ｆｍは、ＦＫと符号が逆（作用方向が逆）であるが、このグラフではＦＫとの大小を比較するために同符号で示している。
【００５３】
すなわち、前記磁路開閉機構１０により磁路が閉じられている場合の吸引力ＦＭは、（Ｉ）〜（ＩＩＩ）の全域に渡ってＦＭ>ＦＫとなるように定められ、特に（Ｉ）〜（ＩＩ）では、Ｆｋ＝（Ｆｋ１＋Ｆｋ２）よりも若干大きい値で推移するように構成されている。また、前記磁路開閉機構１０により磁路が開かれている場合の吸引力Ｆｍは、（Ｉ）〜（ＩＩＩ）の全域に渡ってＦｍ<ＦＫとなるように定められ、特に（ＩＩ）〜（ＩＩＩ）でＦｋ（＝Ｆｋ２）よりも若干小さい値で推移するように構成されている。
【００５４】
このようにばね１６、１９の復元力（Ｆｋ１＋Ｆｋ２）及び永久磁石８の吸引力（ＦＭ、Ｆｍ）の関係が設定されているから、前記磁路開閉機構１０の動作に基づいて真空バルブ２の投入及び遮断が行なわれるようになっている。特に、（Ｉ）の投入状態において、磁路開閉機構１０によって磁路が開かれると、前記可動部材９は、ＦＫとＦｍの差に応じた大きなしゃ断方向の力を受けてノックピン抜きのような作用により瞬時に（ＩＩＩ）の状態に達することになる。
【００５５】
（磁路開閉駆動機構の構成・作用）
なお、通常、真空バルブ２の投入中においては、磁路開閉機構１０による磁路の開閉は比較的困難である。
【００５６】
このような課題を解決するため、この発明の磁路開閉機構１０は図３及び図４に示すように構成されている。
図３は真空バルブ２が遮断されている場合の磁路開閉機構１０の平面図及び正面図を示し、図４は、真空バルブ２が投入されている場合の磁路開閉機構１０の平面図及び正面図を示すものである。これらの図に示されるように、磁路開閉機構１０は、開閉機構部２０と、この開閉機構部２０を駆動するための駆動機構部２１とからなる。
【００５７】
開閉機構部２０は、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように構成されている。
すなわち、この開閉機構部２０は、前記永久磁石８の表面に固定された固定板２３と、この固定板２３に固定され表面に所定ピッチで設けられた複数の歯２４ａを有する第１のティース部材２４と、前記固定板２３に対して回動自在に保持された回転板２５と、この回転板２５に固定され表面に所定ピッチで設けられ前記第１のティース部材２４の歯２４ａに対向する複数の歯２６ａを有する第２のティース部材２６とを有する。
【００５８】
そして、この開閉機構部２０によって磁路が閉じる場合には、図３（ｂ）に示すように、前記第１、第２のティース部材２４、２６の歯２４ａ、２６ａ同士を当接させる。また、磁路を開く場合には、前記回転板２５及び第２のティース部材２６を前記歯２６ａのピッチに対応する角度だけ回動させ、図４（ｂ）に示すようにお互いの歯をずらすようにする。
【００５９】
一方、前記駆動機構部２１は、図３（ａ）、図４（ａ）に示すトグルばね機構から構成されている。
すなわち、この駆動機構部２１は、前記回転板２５から延出された従動レバー２８と、前記固定板２３に揺動自在に保持された駆動レバー２９と、基端部がこの駆動レバー２９の中途部に揺動自在に取着され先端部が前記従動レバー２８の先端部にスライド自在に連結されてなる揺動リンク３０とを有する。この揺動リンク３０の先端部は、前記従動レバー２８の先端部に回転自在に設けられた案内部材３１によって、この揺動リンク３０の軸方向に相対移動可能に保持されている。そして、この揺動リンク３０には、前記駆動レバー２９と従動レバー２８を互いに離間させる方向に付勢するスプリング３２が外挿されている。なお、図に３４ａ、３４ｂで示すのは、前記従動レバー２８のストッパであり、前記第２のティース部材の１ピッチに対応する距離だけ離間している。
【００６０】
次に、この磁路開閉機構１０を作動させる場合の動作について説明する。
真空バルブ２を遮断する場合、作業者は、前記駆動レバー２９を図３（ａ）に示す状態から、図に矢印で示す方向に駆動する。
【００６１】
このことによって、この駆動レバー２９は、前記揺動リンク３０に外挿されたスプリング３２を圧縮しながら回動する。この動作により、前記スプリング３２は、揺動リンク３０の軸線が前記従動レバー２８の軸線と一致し、これを超える直前まで継続的に圧縮されエネルギーが蓄積される。なお、この間、前記従動レバー２８は回動せず投入時の位置を保つことになる。
【００６２】
そして、前記揺動リンク３０の軸線が従動レバー２８の軸線を超えた瞬間、スプリング３２に貯えられたエネルギーが、従動レバー２８に対して、駆動レバー２９の回動駆動方向と逆方向の駆動力を発生させる。このことで、前記従動レバー２８は俊敏に揺動して前記開閉機構部２０の回転板２５及び第２のティース２６を回動させる。このことで、図４（ａ）に示すように、可動部材９と永久磁石８間の磁路が遮断される。
（第１の実施形態における効果）
上述した構成によれば、第１に、簡単な構成で真空バルブを投入遮断でき、かつ投入時には、永久磁石８の吸引力だけで、可動接触子２ｂと固定接触子２ａとの間に大きな接点荷重を与えることができる。また、遮断時には、ワイプばね１６の作用により瞬時に遮断が行なえる。
【００６３】
すなわち、前記第１、第２の弾性部材１６、１９の付勢方向は逆方向であるから、ワイプばね１６によって可動接触子２ｂを固定接触子２ａに対して強大な接触荷重で押し付けた場合でも、前記永久磁石８による吸引力（磁力）はワイプばね１６と可動部材駆動ばね１９のね力の差で良い。
【００６４】
したがって、永久磁石による操作力が比較的小さくても作動する、コンパクトな操作装置を得ることができる。
【００６５】
また、上記の構成の磁路開閉機構１０によれば、手動によりトグルばね機構にエネルギを蓄積し、それを瞬時に放出することにより永久磁石８と可動部材９間の磁路の開閉を行なえるから、確実に真空バルブ２の遮断を行なえる。
【００６６】
（第２の実施形態）
図５は本発明のしゃ断器の操作装置の第２の実施形態の基本構成を示す図である。なお、第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００６７】
この実施形態の操作装置は、第１の実施形態の操作装置と異なる構成の磁路開閉機構４０（磁力制御手段）を有するものである。以下、便宜上、ケーシング７内の永久磁石８から前記可動部材９を通る磁路を第１の磁路Ｘという。
【００６８】
この磁路開閉機構４０は、前記永久磁石８を挟み前記第1の磁路Ｘ上に配置された一対の磁性板４１、４２に取着され、この一対の磁性板４１、４２同士を前記ケーシング７の外側で短絡させることで前記第1の磁路Ｘを流れる磁束を減少させ、可動部材９に対する吸引力を制御するものである。すなわち、一対の磁性板４１、４２間を短絡させると、図にＹで示すような第２の磁路が構成されるから、第1の磁路Ｘを流れる磁束は相対的に減少することになる。
【００６９】
前記ケーシング７の外側には、前記一対の磁性板４１、４２間に、第２の磁路Ｙの開閉を行なうための開閉機構部４３が設けられている。この開閉機構部４３は、例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すように構成されている。
【００７０】
この開閉機構部４３は、前記第１の実施形態の開閉機構部（図３（ｂ）、図４（ｂ））と略同様に構成されている。すなわち、前記一方の磁性板４１に固定された固定板２３及び第１のティース部材２４と、他方の磁性板４２に回転自在に支持された回転板２５及び第２のティース部材２６とを有する。そして、第１のティース部材２４の歯２４ａと第２のティース部材２６の歯２６ａを回転方向に接離させることで磁路の接続及び遮断を行なうようになっている。
【００７１】
また、この実施形態においては、図６（ａ）に示すように、前記回転板２５の外周に所定のピッチで係合爪２５ａが突設されており、かつ、この回転板２５は、例えばゼンマイ４５等によって図に矢印で示す回転方向に付勢されている。そして、前記固定板２３には、図に４６で示すキャッチ部材が、一端側を前記回転板２５の前記爪２５ａと係合／係合解除可能に揺動自在に保持されている。このキャッチ部材４６は、図示しないばねによって係合方向に付勢されている。
【００７２】
そしてこのキャッチ部材４６の駆動は、このキャッチ部材４６の他端側を図に４７で示す押し部材で押圧することにより行なう。キャッチ部材４６と回転板２５の係合が解除されると、前記回転板２５は前記ゼンマイ４５の復元力によって所定のピッチだけ回動し、図６（ｂ）に示すように切り替わる。この例では、磁路を繋ぐ方向に切り替わるようになっているが、次に前記キャッチ部材４６の係合が解除されると、図６（ａ）で示すように磁路を遮断する方向に切り替わることになる。
【００７３】
なお、上記ゼンマイ４５の巻上げは、図６（ａ）に示すように、逆回転防止機能５０付の手動回転レバー５１を用い、ゼンマイ４５の中心部に接続された回転材５２を回転駆動することで行なう。
このような構成によれば、第１の実施形態と略同様の効果を得ることができる。
【００７４】
（第３の実施形態）
図７は本発明の第３の実施形態を示すものである。なお、前記第１、第２の実施形態と同様の構成については同一符号を付してその詳しい説明は省略する。また、以下、便宜上、前記磁気駆動機構６のケーシング７内に設けられている永久磁石８を「第１の永久磁石」という。
【００７５】
この実施形態の操作装置は、第１の実施形態と同様に磁路開閉機構１０を有するのに加え、ケーシング７の外側に、図に５５で示す補助磁力発生機構を有する。この補助磁力発生機構５５は、前記第１の永久磁石８による可動部材９の吸引力を増加させる機能を有するものであり、図に５６で示す第２の永久磁石を有する。この第２の永久磁石５６は、第１の永久磁石８を挟む前記一対の磁性板４１、４２の間に設けられ、このうち一方の磁性板４１に固定され、他方の磁性板４２とは所定の隙間を存して離間している。
【００７６】
そして、第２の永久磁石５６と前記他方の磁性板４２との間の隙間には、磁路を開閉する補助磁力用磁路開閉機構５７が設けられている。この磁路開閉機構５７の構成は、第１の実施形態の磁路開閉機構１０と同じ構成で良い。この補助磁力用磁路開閉機構５７を操作し、前記他方の磁性板４２と第２永久磁石５６間の磁路を接続することで、前記可動部材９には、第１の永久磁石８と第２の永久磁石５６の総合吸引力が与えられることになる。
【００７７】
このような構成によれば、この補助磁力発生機構５５及び磁路開閉機構１０を操作することで、可動部材９に対する吸引力を３段階に増減することができる。すなわち、磁路開閉機構１０と補助磁力発生機構５５の両方で磁路を遮断している場合には、前記可動部材９には最も小さい吸引力ＦＭ−が作用する。ついで、磁路開閉機構１０のみを作動させ第１の永久磁石８による磁路を繋ぐと、中間の吸引力ＦＭ±を可動部材９に作用させることができる。最後に補助磁力発生機構５５による磁路を繋ぐと、可動部材９には、第１の永久磁石８と第２の永久磁石５６の総合吸引力ＦＭ＋を作用させることができる。
【００７８】
ここで、これらの吸引力ＦＭ−、ＦＭ±、ＦＭ＋と、総合ばね力ＦＫ（＝Ｆｋ１＋Ｆｋ２）の関係は図８に示すグラフのように設定されている。
【００７９】
まず、ＦＭ±は、ＦＫに略等しくなるように設定され、しや断側（Ｉ）ではＦＫよりも若干小さく、投入側（ＩＩＩ）ではＦＫよりも若干大きくなるように設定されている。そして、ＦＭ＋は、全行程に亘ってＦＫよりも大きく、ＦＭ−は全行程に亘ってＦＫよりも小さく設定されている。
【００８０】
また、図７に示すように、前記可動部材９には、磁力を微調整するための操作電磁石６０が取付けられている。この操作電磁石６０は、電源６１によって作動するものである。ただし、比較的小さい磁力を発生させる小型・軽量のもので良く、可動部材９の動きに影響を与えないものとする。
【００８１】
このような構成によれば、まず、前記磁路開閉機構１０及び補助磁力制御機構５７を操作して吸引力をＦＭ＋又はＦＭ−に切り替えることで前記第１の実施形態と同様に可動部材９を駆動することができ、真空バルブ２の遮断及び投入が行える。
【００８２】
さらに、この実施形態では、第１の永久磁石８による自然吸引力ＦＭ±がＦＫと略等しく設定されているから、比較的小さな駆動力であっても、可動部材９を投入側若しくは遮断側に駆動することができる。そこで、この実施形態では、可動部材９に小型軽量の電磁石６０を設けてこの電磁石６０を励磁することで可動部材９を駆動するようにしている。
【００８３】
また、ＦＭ±は、遮断側ではＦＭ±>ＦＫ、投入側ではＦ±<ＦＫに設定しているから、投入状態若しくは遮断状態で電磁石６０の励磁を停止しても、投入若しくは解除の状態を維持することができる。また、投入時はワイプばね１６の作用により必要かつ十分な接触圧力で前記可動接触子２ｂを固定接触子２ａに押圧することができる。したがって、電磁石６０の消費電力を節減することができる。
【００８４】
なお、この電磁石６０に変えて、てこ等を用いて手動により前記可動部材を駆動するようにしても良い。この場合でも、切替え後は、力を加えなくても投入若しくは解除の状態を維持することができる。
【００８５】
なお、本発明は以上説明した第１〜第３の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲内で種々変形して実施することができることは言うまでもない。例えば上記各実施形態では操作対象が真空バルブの場合について述べたが、操作対象としてガスしゃ断器であっても良い。
【００８６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、小さな操作力で、しかも簡単な機構で大きな接触荷重を得ることができるしゃ断器の操作装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す概略構成図。
【図２】同実施例に関し、可動部材に作用する力と可動ユニットの移動ストロークとの関係を示すグラフ。
【図３】同実施例に関し、磁路開閉機構の動作を概略構成図。
【図４】同実施例に関し、磁路開閉機構の動作を概略構成図。
【図５】第２の実施形態を示す概略構成図。
【図６】同実施例に関し、磁路開閉機構の動作を概略構成図。
【図７】第３の実施形態を示す概略構成図。
【図８】同実施例に関し、可動部材に作用する力と可動ユニットの移動ストロークとの関係を示すグラフ。
【図９】従来のしゃ断器の操作装置の一例を示す構成説明図。
【符号の説明】
１…固定部材
２…真空バルブ
２ａ…固定接触子
２ｂ…可動接触子
３…操作ロッド
４…リニアガイド
５…可動部材
６…磁気駆動機構
７…ケーシング
８…永久磁石（第１の永久磁石）
９…可動部材
１０…磁路開閉機構（磁力制御手段）
１２…駆動ロッド
１２ａ…上端部
１５…連結機構
１６…ワイプばね（第1の弾性部材）
１９…多段バネ（第２の弾性部材）
２０…開閉機構部
２１…駆動機構部
２３…固定板
２４…第１のティース部材
２６…第２のティース部材
２５…回転板
２５ａ…係合爪
２８…従動レバー（トグルばね機構）
２９…駆動レバー（トグルばね機構）
３０…揺動リンク（トグルばね機構）
３１…案内部材（トグルばね機構）
３２…スプリング（トグルばね機構）
４０…磁路開閉機構
４１、４２…一対の磁性板
４３…開閉機構部
４５…ゼンマイ（弾性部材）
４６…キャッチ部材（キャッチ機構）
５０…逆回転防止機能
５１…手動回転レバー
５５…補助磁力発生機構
５６…第２の永久磁石
５７…補助磁力用磁路開閉機構
６０…操作電磁石
６１…電源

Claims (10)

1. 接離可能に設けられた可動接触子と固定接触子とを有するしゃ断器を操作するしゃ断器の操作装置において、
   前記可動接触子に固定され、前記可動接触子を前記固定接触子に対して接離させる方向に移動可能に保持された操作ロッドと、
   前記操作ロッドに相対的に移動可能に接続され、かつ前記操作ロッドに対する相対移動量は所定の可動範囲に規制された可動部材と、
   前記操作ロッドを、前記可動部材に対して前記可動接触子を前記固定接触子に押し付ける方向に付勢する第１の弾性部材と、
   前記可動部材を移動可能に保持する固定部材と、
   前記可動部材を、前記固定部材に対して前記可動接触子を前記固定接触子から離す方向に付勢する第２の弾性部材と、
   前記可動部材を、前記固定部材に対して前記可動接触子を前記固定接触子に押し付ける方向に吸引駆動するための永久磁石と、
   前記永久磁石と前記可動部材との間の磁路を選択的に遮断あるいは繋ぐ機構であって、相対的に移動することで接離し、接触することで磁路をつなぎ、離間することで磁路を遮断する磁路開閉機構と、
   前記磁路開閉機構を開閉駆動することで前記可動部材を駆動し、前記しゃ断器を操作する開閉駆動機構と
   を有することを特徴とするしゃ断器の操作装置。
2. 請求項１記載のしゃ断器の操作装置において、
   前記第１の弾性部材の作用により前記操作ロッドから前記可動部材に作用する反力をＦｋ１、
   前記第２の弾性部材の作用により前記固定部材から前記可動部材に作用する反力をＦｋ２、
   前記磁路開閉機構部が前記磁路を閉じている場合の、前記永久磁石による前記可動部材の吸引力をＦＭ、
   前記磁路開閉機構部が前記磁路を開いている場合の、前記永久磁石による前記可動部材の吸引力をＦｍ、とした場合、
   Ｆｋ１、Ｆｋ２、ＦＭ及びＦｍは、Ｆｋ１＋Ｆｋ２ < ＦＭ、かつＦｋ１＋Ｆｋ２ > Ｆｍとなるように設定されていること
   を特徴とするしゃ断器の操作装置。
3. 請求項２記載のしゃ断器の操作装置において、
   前記しゃ断器の投入側では、Ｆｋ１＋Ｆｋ２の変化特性とＦＭの変化特性は略等しくかつＦｋ１＋Ｆｋ２ < ＦＭとなるように設定され、
   前記しゃ断器のしゃ断側では、Ｆｋ１＋Ｆｋ２の変化特性とＦｍの変化特性は略等しくかつＦｋ１＋Ｆｋ２>Ｆｍとなるように設定されていること
   を特徴とするしゃ断器の操作装置。
4. 請求項１記載のしゃ断器の操作装置において、
   前記磁路開閉機構は、
   相対的に移動することで接離し、接触することで磁路をつなぎ、離間することで磁路を遮断する機構を有し、
   前記開閉駆動機構は、
   前記磁路開閉機構を駆動するトグルばね機構を有すること
   を特徴とするしゃ断器の操作装置。
5. 請求項１記載のしゃ断器の操作装置において、
   前記磁路開閉機構は、
   相対的に移動することで接離し、接触することで磁路をつなぎ、離間することで磁路を遮断する機構を有し、
   前記開閉駆動機構は、
   前記磁路開閉機構を作動方向に付勢する弾性部材と、
   前記磁路開閉機構の作動を規制するキャッチ機構と、
   前記キャッチ機構を駆動し前記規制を解除することで前記開閉機構を作動させる操作機構とを有すること
   を特徴とするしゃ断器の操作装置。
6. 請求項１記載のしゃ断器の操作装置において、
   前記磁力制御手段は、前記永久磁石から可動部材を通る磁路に加え、前記永久磁石から可動部材を通らないバイパス磁路を構成する磁路バイパス部と、
   前記磁路バイパス部により構成される磁路を開閉することで、永久磁石から可動部材を通る磁路中の磁束を増減させて永久磁石と可動部材間の磁力を制御するバイパス磁路開閉機構と
   を有することを特徴とするしゃ断器の操作装置。
7. 請求項６記載のしゃ断器の操作装置において、
   前記第１の弾性部材の作用により前記操作ロッドから前記可動部材に作用する反力をＦｋ１、
   前記第２の弾性部材の作用により前記固定部材から前記可動部材に作用する反力をＦｋ２、
   前記バイパス磁路が開いている場合の前記永久磁石による前記可動部材の吸引力をＦＭ、
   前記バイパス磁路が閉じている場合の前記永久磁石による前記可動部材の吸引力をＦｍ、とした場合、
   前記Ｆｋ１、Ｆｋ２、ＦＭ及びＦｍは、Ｆｋ１＋Ｆｋ２ < ＦＭ、かつＦｋ１＋Ｆｋ２ > Ｆｍとなるように設定されていること
   を特徴とするしゃ断器の操作装置。
8. 請求項１記載のしゃ断器の操作装置において、
   さらに補助磁力発生手段を有し、前記補助磁力発生手段は、前記可動部材を通る磁束を増加させるための別の永久磁石と、
   前記別の永久磁石により構成される磁路を開閉することで、前記可動部材に対する吸引力を制御する磁路開閉機構と
   を有することを特徴とするしゃ断器の操作装置。
9. 請求項８記載のしゃ断器の操作装置において、
   前記第１の弾性部材の作用により前記操作ロッドから前記可動部材に作用する反力をＦｋ１、
   前記第２の弾性部材の作用により前記固定部材から前記可動部材に作用する反力をＦｋ２、
   前記磁力発生手段の磁路開閉機構が閉じ、かつ前記追加磁路発生手段の磁路開閉機構が閉じている場合における前記可動部材に印加される吸引力をＦＭ＋、
   前記磁力発生手段の磁路開閉機構が閉じ、かつ前記追加磁路発生手段の磁路開閉機構が開いている場合における前記可動部材に印加される吸引力をＦＭ±、
   前記磁力発生手段の磁路開閉機構が開き、かつ前記追加磁路発生手段の磁路開閉機構が開いている場合における前記可動部材に印加される吸引力をＦＭ−とした場合、
   Ｆｋ１＋Ｆｋ２がＦＭ±に略等しくなるように設定されていること
   を特徴とするしゃ断器の操作装置。
10. 請求項９記載のしゃ断器の操作装置において、
    前記永久磁石に対し、前記可動部材を駆動するための駆動するための操作電磁石と
    前記操作電磁石を励磁するための電源回路と
    を具備したことを特徴とするしゃ断器の操作装置。

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