JP5858946B2

JP5858946B2 - 電磁操作式開閉装置

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Publication number: JP5858946B2
Application number: JP2013061254A
Authority: JP
Inventors: 和希高橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: JP2014186878A

Description

この発明は、例えば真空遮断器などとして好適に用いられる電磁操作式開閉装置に関するものである。

真空遮断器は、主回路電流を開閉する真空バルブと、それを駆動させる電磁操作装置と、短絡事故時に発生する接点間の電磁反発力を抑えるための接圧ばねと、開極速度を増加させる開放ばねと、操作メカと真空バルブを連結する絶縁ロッドおよび連結棒などを用いて構成されている。それに加えて、投入時に真空バルブ間のバウンス（チャタリング）を抑制するためと、開極時の衝撃を緩和するためにオイルダンパを開極時および閉極時用にそれぞれ設けている。しかし、オイルダンパにはオイル漏れや温度変動によるオイルの粘性変化により特性が安定しないという問題があり、特性を安定させるためには細かな調整が必要で調整時間が長くなるという課題があった。これらの課題を解消する技術として、電磁力ダンパ（または磁気ダンパ）が注目される。
例えば、励磁ヨーク、駆動コイル、コイル保持具、永久磁石、連結棒で構成され、外部の力によって連結棒を介してコイル保持具が振動すると、永久磁石による磁場内に設置された駆動コイルに電磁誘導に基づく起電力が発生し、その起電力が振動速度に比例する大きさとなることを利用して受動的な電磁ダンパとして機能させ、橋梁などの振動を抑制するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特公平１−５６２０４号公報（第２〜３頁、第２、３図）

上記のような従来の技術においては、永久磁石を用いた磁場内に設置された駆動コイルが外力によって振動されたときに駆動コイルに電磁誘導によって発生する起電力を利用して振動を抑制するものであるため、橋梁などの低周波振動を抑制する場合に効果が得られるものの、開閉器におけるチャタリング防止用のオイルダンパに置き換えることは困難であった。また、オイルダンパから電磁力ダンパに置き換えるためにはオイルダンパ特有の特性、すなわち動く方向の速度に比例した抵抗力を発生させる必要があるということも課題であった。

この発明は、上記のような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、開閉器におけるチャタリング防止用のオイルダンパに纏わる課題が解消され、従ってオイルダンパを置き換えることが容易で、調整時間も短縮化し得る電磁操作式開閉装置を提供することを目的としている。

本発明に係る電磁操作式開閉装置は、開閉器を構成する可動電極と、この可動電極に連結されて該可動電極を開極または閉極動作させるための電磁力によって駆動される可動子と、この可動子に接続されて前記可動子の運動エネルギーを吸収し得る電磁力ダンパを備え、前記電磁力ダンパは、ダンパコイルと、このダンパコイルに通電することによって生じた磁気を導くように形成され所定部に磁気ギャップ部を有するダンパ用固定子と、前記可動子に連結され前記磁気ギャップ部内を移動し得るように設けられた磁性体からなるダンパ用可動部材からなり、前記可動子を動作させるための駆動コイルの電力源として開極用コンデンサおよび投入用コンデンサを備え、前記ダンパコイルを付勢する電力源として、投入時には前記開極用コンデンサを用い、開極時には前記投入用コンデンサを用いるようにしたものである。
また、本発明に係る電磁操作式開閉装置は、開閉器を構成する可動電極と、この可動電極に接圧ばねを介して連結されて該可動電極を開極または閉極動作させるための電磁力によって駆動される可動子と、この可動子に接続されて前記可動子の運動エネルギーを吸収し得る電磁力ダンパを備え、前記電磁力ダンパは、ダンパコイルと、このダンパコイルに通電することによって生じた磁気を導くように形成され所定部に磁気ギャップ部を有するダンパ用固定子と、前記可動子に連結され前記磁気ギャップ部内を移動し得るように設けられた磁性体からなるダンパ用可動部材からなり、前記可動子を動作させるための駆動コイルの電力源として設けられた開極用コンデンサおよび投入用コンデンサと、閉極時に前記接圧ばねに抗して前記可動子を吸着して前記可動電極の閉極状態を保持する永久磁石を備え、開極時に前記可動子が前記永久磁石の吸引力から解放されたときに、前記ダンパコイルを付勢する電力源として、前記開極用コンデンサを用いるようにしたものである。

この発明によれば、可動子の運動エネルギーを吸収し得る電磁力ダンパを備えるようにしたので、オイルダンパが不要となり、オイルダンパの特性に由来する温度の影響や調整時間の長さも解消される。電磁力ダンパでは、磁束量を変化させることで発生抗力を変えることができるので調整が容易である。さらに、一つの電磁力ダンパで開極時と閉極時の双方に対応することができる。

本発明の実施の形態１による電磁操作式開閉装置の開極状態を概略的に示す要部構成図。図１に示された開閉装置の接点タッチ時の状態を示す構成図。図１に示された開閉装置の投入完了状態を示す構成図。図１に示された開閉装置の電磁操作装置の駆動回路構成を概念的に示す構成図。図１に示された開閉装置の開極状態における電磁力ダンパのダンパ用可動部材の位置と磁束の流れを説明する図。図５に示されたダンパ用可動部材が開極状態と投入完了状態の略中間位置にあるときの電磁力ダンパの磁束の流れを説明する図。図６に示されたダンパ用可動部材がさらに投入完了状態の方向に移動したときの電磁力ダンパの磁束の流れを説明する図。図１に示されたダンパ用可動部材が開極時に閉極と開極の中間位置よりもさらに開極状態の方向に移動したときの電磁力ダンパの磁束の流れを説明する図。図６に示されたダンパ用可動部材の位置において渦電流が発生しないときの磁束の流れを示す図。本発明の実施の形態２による電磁操作式開閉装置の投入動作時の回路図。本発明の実施の形態２による電磁操作式開閉装置の開極動作時の回路図。本発明の実施の形態３による電磁操作式開閉装置の開極動作の初期における開極コンデンサの回路図。本発明の実施の形態３による電磁操作式開閉装置の開極動作の大凡中盤以降における投入コンデンサの回路図。本発明の実施前の形態４による電磁操作式開閉装置の開極状態を概略的に示す構成図。図１４に示された開閉装置の接点タッチ時の状態を示す構成図。図１４に示された開閉装置の投入完了状態を示す構成図。図１４に示されたダンパ用可動部材が開閉装置の投入動作途中にあるときの電磁力ダンパの磁束の流れを説明する図。図１４に示されたダンパ用可動部材が開閉装置の開極動作途中にあるときの電磁力ダンパの磁束の流れを説明する図。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による電磁操作式開閉装置である真空遮断器の開極状態を概略的に示す要部構成図である。図において、真空遮断器１の遮断部である真空バルブ２は、真空容器中に固定電極３およびこの固定電極３と所定の間隔を介して配置され、固定電極３に接触、開離する可動電極４を収容している。可動電極４は、絶縁ロッド５、ばね受け６、短絡事故時に発生する接点間の電磁反発力を抑えるための接圧ばね７を介して電磁操作装置８の連結棒８ａに連結されている。電磁操作装置８は、連結棒８ａを軸方向（図１の左右方向）に移動させる駆動力を発生する駆動コイル８１（投入コイル８１ａおよび開極コイル８１ｂ）と、後述する駆動回路８２と、駆動コイル８１を収容するように形成された固定子８ｃと、連結棒８ａに連結され、駆動コイル８１の発生する磁束により固定子８ｃの内部を軸方向に移動する可動子８ｄと、固定電極３と可動電極４との間の開極速度を増加させる開放ばね８ｅを備えている。

電磁力ダンパ９は、開放ばね８ｅのばね受け８ｆに接続された磁性体からなるダンパ用可動部材９ａ、このダンパ用可動部材９ａを磁気ギャップ部Ｇを介して囲うように形成されたダンパ用固定子９ｂと、ダンパ用固定子９ｂに巻回されたダンパコイル９ｃ、９ｄを備え、さらに可動子８ｄの移動速度を検知する速度センサ９ｅと、この速度センサ９ｅの出力に応じてダンパコイル９ｃ、９ｄを制御する電源を含む制御回路９ｆと、ダンパコイル９ｃ、９ｄに直列に接続され制御回路９ｆによって制御される可変抵抗９ｇを用いて構成されている。真空バルブ２は、密閉容器２０に収容されている。なお、駆動コイル８１の構成は特に限定されるものではなく、例えば投入コイル８１ａと開極コイル８１ｂが個別に設けられたものでも、同一のコイルで構成されていても良い。本書においては、便宜上、駆動コイル８１を投入コイル８１ａ、または開極コイル８１ｂと呼ぶことがある。

図２は図１に示された開閉装置の接点タッチ時の状態を示す構成図、図３は図１に示された開閉装置の投入完了状態を示す構成図、図４は図１に示された開閉装置の電磁操作装置８の駆動回路構成を概念的に示す構成図である。図４に示すように、電磁操作装置８の駆動回路８２は、操作基板８２ａ、駆動コイル８１に通電するための電荷を蓄積する投入用コンデンサ８２ｂ、および開極用コンデンサ８２ｃを有しており、それぞれ投入用と開極用に用いられる。

投入用コンデンサ８２ｂ、および開極用コンデンサ８２ｃは、外部電源によって動作される充電制御回路（何れも図示省略）によって一定の電圧に充電されるようになっている。また、外部からの投入指令あるいは開極指令を受けると、投入用コンデンサ８２ｂあるいは開極用コンデンサ８２ｃから駆動コイル８１へ電荷を放電する。なお、図４ではコンデンサの例を挙げて説明しているが、開閉動作用の駆動コイル８１の電源はこれに限定されるものではなく、例えば公知のものから適宜選択して用いることができる。

次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について、図１〜図４の他、図５〜図８も参照して説明する。なお、図５は図１に示された開閉装置の開極状態における電磁力ダンパのダンパ用可動部材の位置と磁束の流れを説明する図、図６は図５に示されたダンパ用可動部材が開極状態と投入完了状態の略中間位置にあるときの電磁力ダンパの磁束の流れを説明する図、図７は図６に示されたダンパ用可動部材がさらに投入完了状態の方向に移動したときの電磁力ダンパの磁束の流れを説明する図、図８は図１に示されたダンパ用可動部材が開極時に閉極と開極の中間位置よりもさらに開極状態の方向に移動したときの電磁力ダンパの磁束の流れを説明する図である。なお、図５〜図８において、ダンパ用固定子９ｂは灰黒色で示され、磁束の方向を示す矢印は灰黒色のダンパ用固定子９ｂの中に設けた白抜き部分に図示されている。

まず、投入動作について説明する。図１のように真空遮断器１が開極状態にあるときに、図４に示す操作基板８２ａに投入指令が入力されると、投入用コンデンサ８２ｂに蓄えられた電荷が投入コイル８１ａに供給され、投入コイル８１ａにより発生する電磁力により電磁操作装置８の可動子８ｄが軸方向（図１の左右方向）右側に移動し、これに連結された連結棒８ａ、接圧ばね７、ばね受け６、絶縁ロッド５、および可動電極４が一体となって同方向に動く。真空遮断器１は、図２に示すように、可動電極４が固定電極３に当接した時点では、電磁操作装置の可動子８ｄは、まだ固定子８ｃに当接しないような構造となっている。

このため、投入コイル８１ａが発生する磁束により可動子８ｄはさらに軸方向右側へ移動し、接圧ばね７を圧縮して可動子８ｄの先端が固定子８ｃに当接することにより全体が静止し、図３のように投入完了状態となる。このとき開放ばね８ｅも圧縮されている。なお、開放ばね８ｅの図の右端部は電磁操作装置８の固定部分である固定子８ｃに対して固定されている(詳細図示省略)。投入完了後、投入コイル８１ａへの電荷の供給が止まり、永久磁石８ｇの磁束で可動子８ｄが固定子８ｃに対して吸着され、投入位置を保持する。なお、投入動作時において、投入コイル８１ａには永久磁石８ｇの磁束と同じ方向となるような極性で通電される。

次に、図３のように真空遮断器１が閉極状態にあるとき、図４に示す操作基板８２ａに開極指令が入ると、開極用コンデンサ８２ｃから開極コイル８１ｂに電荷が放電される。ここで、開極コイル８１ｂへの通電の極性は投入動作時と逆の極性にして、投入動作時に永久磁石８ｇに対して作る磁束と逆方向に磁束を発生させる。開極用コンデンサ８２ｃの電荷が開極コイル８１ｂに放電すると永久磁石８ｇの保持力が小さくなり、その保持力が接圧ばね７と開放ばね８ｅの終荷重の合計値以下になると投入位置で保持できなくなり可動子８ｄは図３における左方向に移動し、これに連結された連結棒８ａが同方向に移動する。

これに応じて接圧ばね７が伸張を始める。接圧ばね７がその構造上で規定された最大長（自由長ではない）まで伸張すると、絶縁ロッド５、および可動電極４が可動子８ｄ、連結棒８ａ、および接圧ばね７と一体となって左方向に移動する。図示していないが可動子８ｄの左側には固定板が設けられており、その固定板と可動子８ｄが当接して開極状態となる。

次に、本発明の代表的な特徴部分である電磁力ダンパ９について説明する。まず、真空バルブ２が図１に示す開極状態にあるとき、ダンパ用可動部材９ａは図５に示す位置にある。このとき、電磁力ダンパ９のダンパコイル９ｃ、９ｄに同方向の磁束が流れるように通電すると、図５中に矢印で示す方向に磁束の流れが生じる。磁束の流れが図５の状態では、ダンパ用可動部材９ａに対して、可動子８ｄの駆動方向に作用する電磁力は発生しないため、電磁操作装置８の可動子８ｄの動き出しの動作を阻害することはない。本発明に係る電磁力ダンパ９においては、ダンパ用可動部材９ａに渦電流が発生して初めて駆動力を発生する。これは、投入完了時や開極完了時に可動子８ｄが停止しているときには電磁力ダンパ９は荷重を発生しないということである。

次に投入動作時の電磁力ダンパ９の作用について説明する。図６に示すように、ダンパ用可動部材９ａがダンパ用固定子９ｂの略中心の位置にある状態で、ダンパコイル９ｃ、９ｄに同方向の磁束が流れるように通電した場合、磁束の流れは図６の矢印に示すようになる。電磁操作装置８の可動子８ｄとダンパ用可動部材９ａは繋がっているため、投入動作途中に電磁力ダンパ９のダンパコイル９ｃ、９ｄに通電すると、ダンパ用可動部材９ａが動いている中で通電するために磁性体で構成したダンパ用可動部材９ａとダンパ用固定子９ｂには渦電流が発生する。渦電流が発生すると磁束は表面を流れるため図６記載のような磁束の流れになる。なお、図６の矢印で示す磁束の流れにおいては、可動子８ｄの駆動方向の荷重は発生しない。

更に、可動子８ｄが図の右方向に移動した場合、磁束の流れは図７に示すように、ダンパ用可動部材９ａとダンパ用固定子９ｂ間に駆動方向の磁束が流れて電磁力が発生する。その電磁力の方向は図の左方向なので開極方向となる。よって、電磁操作装置８の可動子８ｄには駆動コイル８１が発生する投入方向の電磁力から電磁力ダンパ９によって発生する開極方向の電磁力を引いた荷重が作用する。その結果、電磁力ダンパ９によって発生する荷重分だけ駆動エネルギーが失われるので、図２に示す接点タッチ時の衝撃力が緩和され、チャタリング抑制につながる。

更に電磁力ダンパ９のダンパコイル９ｃ、９ｄに流す電流値を変化させるとダンパ用可動部材９ａに発生する荷重が変わるため、図２に示す接点タッチ時の衝撃力の調整が容易である。このような構成にすることで、チャタリング抑制用のオイルダンパを電磁力ダンパに代替することが可能となる。なお、開極位置でダンパ用可動部材９ａとダンパ用固定子９ｂはある一定のギャップを有しており、機械的に接触する箇所はない。

次に、図３に示す投入完了状態から図１に示す開極状態に移動する動作である開極動作時の電磁力ダンパ９の作用について説明する。なお、図３に示す投入完了状態では、ダンパ用可動部材９ａは、図５に示す状態からダンパ用固定子９ｂの図の右端部付近に更に移動した状態（図示省略）である。ダンパ用可動部材９ａがダンパ用固定子９ｂの右端部付近に移動しているときに、ダンパコイル９ｃ、９ｄに同方向の磁束が流れるように通電した場合、ダンパ用可動部材９ａに対して電磁操作装置８の可動子８ｄの駆動方向には荷重は発生しない。なお、ダンパ用固定子９ｂに対する磁束の流れは二つのコイル（ダンパコイル９ｃ、９ｄ）が同一方向であればよいので、図５の反対方向に磁束が流れても差し支えない。これは減衰力が磁束密度Ｂの２乗に比例するためである。

ダンパ用可動部材９ａがダンパ用固定子９ｂの中心位置よりも開極側に移動したとき、図８に示す磁束の流れになる。このとき、ダンパ用可動部材９ａとダンパ用固定子９ｂ間に渦電流による駆動方向（図の左右方向）の磁束が流れ電磁力が発生する。その電磁力の方向は図の右方向なので、投入方向となる。よって、電磁操作装置８の可動子８ｄには開放ばね８ｅと接圧ばね７が発生する開極方向の電磁力から電磁力ダンパ９によって発生する投入方向の電磁力を引いた荷重が作用する。そのため、電磁力ダンパ９によって発生する荷重分だけ駆動エネルギーが失われるので開極完了の衝撃力が緩和される。

ダンパコイル９ｃ、９ｄの減衰力の制御方法は可動子８ｄの速度を測定する速度センサ９ｅで可動子８ｄの開閉速度を検知した結果を制御回路９ｆに取り込み、開閉速度に応じてダンパコイル９ｃ、９ｄに直列に接続されている可変抵抗９ｇを変更してダンパコイル９ｃ、９ｄに流す電流値を変更する。具体的には、開閉速度が遅くなると、必要な減衰力は小さくてよいため可変抵抗値を大きくしてダンパコイル９ｃ、９ｄに流す電流値を小さくする。なお、本実施の形態１では、電流値を変更するのに可変抵抗９ｇを用いているが、これに限定されるものではなく、例えばダンパコイル９ｃ、９ｄの電源電圧を変更しても同様の効果が得られる。

次に、この実施の形態１では上記の制御無しでも速度に応じて減衰力を変更できるため、減衰力の変更方法について説明する。図９は図６に示されたダンパ用可動部材の位置において渦電流が発生しないときの磁束の流れを示す図である。渦電流が発生しなかった場合、コイル起因の磁束はダンパ用可動子内を通過する。図９に矢印で示す磁束の流れでは、駆動方向（図の左右方向）に磁束が通過しないため減衰力が発生しない。駆動方向に磁束を通過させるためには、ダンパ用可動部材９ａに渦電流を発生させ駆動方向に磁束を通過させることが重要である。ダンパ用可動部材９ａに渦電流が発生した場合の磁束の流れは図６のようになる。渦電流の起電力Ｖは次式で表わされる。

ここで、ｄｘはダンパ用可動部材９ａの位置を意味しており、ｄｘ／ｄｔがダンパ用可動部材９ａの速度である。よって、ｄｘ／ｄｔであるダンパ用可動部材９ａの速度が大きいと、渦電流の起電力Ｖが大きくなるため発生する渦電流は大きくなり、駆動方向に通過する磁束量が大きくなり減衰力が大きくなる。逆にダンパ用可動部材９ａの速度が遅い場合は、渦電流の起電力Ｖが小さくなり、発生する渦電流も小さくなり、駆動方向に通過する磁束量も小さくなり、減衰力も小さくなる。このように渦電流の発生の大小によって減推力を自動で変えることができる。

電磁力ダンパ９によって減衰力を大幅に変更したい場合は、例えば前記のように可変抵抗９ｇによって抵抗値を変えて、電流値そのものを変えることが効果的であるが、減衰力の変化幅が小さくてよい場合は、速度センサ９ｅや可変抵抗９ｇ、制御回路類は省くことができる。課題であるオイル漏れについては、電磁力ダンパを用いることでオイル自体が不要となる。また、速度に応じた抵抗力を発生させるために、磁性体で成るダンパ用可動部材９ａに渦電流を発生させる構造とする。渦電流の起電力は磁束の時間変化で決まるため、対象物の速度が速ければ磁束の時間変化が大きく逆に速度が遅ければ磁束の時間変化が小さく、速度によって渦電流量が異なる。よって、渦電流量に応じて減衰力を変化させることができるため、動く方向の速度に比例した抵抗力を発生させることが可能である。

上記のように、実施の形態１によれば、可動電極４を開極または閉極動作させるための電磁駆動される可動子８ｄと、この可動子８ｄに接続され磁性体からなるダンパ用可動部材９ａが磁路内を相対移動するときにダンパ用可動部材９ａに生じる渦電流による移動方向と逆方向の制動力を用いた電磁力ダンパ９によって可動子８ｄの運動エネルギーを吸収し得るようにしたので、オイルダンパが不要となり、オイルダンパの特性に由来する調整時間の長さも解消される。また、電磁力ダンパでは、磁束量を変化させることで発生抗力を変えることができるので調整が容易である。さらに、一つの電磁力ダンパで開極時と閉極時の双方に対応することができ、構成を簡素化できるなどの顕著な効果が得られる。

また、電磁力ダンパ９は、ダンパコイル９ｃ、９ｄと、このダンパコイルに通電することによって生じた磁気を導くように形成され所定部に磁気ギャップ部Ｇを有するダンパ用固定子９ｂと、可動子８ｄに連結され磁気ギャップ部Ｇ内を移動し得るように設けられた磁性体からなるダンパ用可動部材９ａによって構成したので、構成が簡素で確実な制動効果によりチャタリングを効果的に抑制できる。そのため、開閉装置を長寿命とすることができ、信頼性も向上する。
また、可動子８ｄの移動速度を検知する速度センサ９ｅと、この速度センサ９ｅの検知結果に基づいてダンパコイル９ｃ、９ｄに供給する電力を制御することにより磁束量を変化させ、ダンパ用可動部材９ａの移動方向と逆方向に働く力を制御する制御手段９ｆを備えたことにより、ダンパ用可動部材９ａに作用する制動力を変化させることが一層容易となる。

実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２による電磁操作式開閉装置の投入動作時の回路図、図１１は本発明の実施の形態２による電磁操作式開閉装置の開極動作時の回路図である。なお、各図を通じて同一符号は同一または相当部分を示すものとする。この実施の形態２は、実施の形態１に対してその特徴部分が電磁力ダンパ９の電源回路の部分にあり、以下具体的に説明する。なお、電磁力ダンパの電源回路を除く基本的な構成は図１と同様であるので説明を省略する。

本発明の電磁力ダンパは、図１に示すように磁束発生源にコイル（ダンパコイル９ｃ、９ｄ）を使用している。コイルに代えて永久磁石でも構成できるが、永久磁石であれば熱減磁の問題や減衰力を調整できないという課題がある。一方、コイルを使用する場合は、新たに外部の電源を持ってくる必要がある。実施の形態１では、電磁力ダンパのダンパコイル９ｃ、９ｄの電源は適宜選択して用いることができ、特に限定されるものではないため、具体例は省略されている。本実施の形態２の特徴部分は、ダンパコイル９ｃ、９ｄの電源として、新たな電源を用いないようにした構成例であり、以下具体的に説明する。

図４に示すように、真空遮断器２を動作させる電磁操作装置の投入動作用と開極動作用にはコンデンサ、即ち投入用コンデンサ８２ｂと開極用コンデンサ８２ｃが使用されている。実施の形態２はそのコンデンサをダンパコイル９ｃ、９ｄの電力源と共用するようにしたものである。まず、投入動作時には図１０の回路図（ａ）に示すように、投入用コンデンサ８２ｂが電磁操作装置８の投入コイル８１ａに通電しているときに、図１０の回路図（ｂ）に示すように開極コイル８１ｂ用の開極用コンデンサ８２ｃを電磁力ダンパ９のダンパコイル９ｃ、９ｄに通電する。そして、開極動作時には図１１の回路図（ａ）に示すように、開極用コンデンサ８２ｃが電磁操作装置８の開極コイル８１ｂに通電しているときに、図１１の回路図（ｂ）に示すように、投入コイル８１ａの投入用コンデンサ８２ｂを電磁力ダンパ９のダンパコイル９ｃ、９ｄに通電する。

このように、実施の形態２によれば、電磁操作装置８の駆動用に用意されている投入用コンデンサ８２ｂおよび開極用コンデンサ８２ｃの２つのコンデンサに切り替えスイッチを設け、２つのコンデンサの内、電磁操作装置８の駆動用として用いられていないコンデンサを電磁力ダンパ９のダンパコイル９ｃ、９ｄの駆動用電源とすることで、外部電源の追加を不要とすることができる。なお、電磁力ダンパ８への通電のタイミングは、可動子８ｄの変位を測定してもよいし、開閉動作用の駆動コイル８１を通電を一定の時間遅れを設けるようにしてもよい。

実施の形態３．
図１２は本発明の実施の形態３による電磁操作式開閉装置の開極動作の初期における開極コンデンサの回路図、図１３は本発明の実施の形態３による電磁操作式開閉装置の開極動作の大凡中盤以降における投入コンデンサの回路図である。なお、この実施の形態３は、開極動作時における開極用コンデンサの有効利用を図るようにしたものである。電磁操作装置８の投入位置では永久磁石８ｇによって可動子８ｄが固定子８ｃに吸着されており、駆動コイル８１に電気は供給されていない。そして、開極動作時は、可動子８ｄと固定子８ｃに通過している永久磁石起因の磁束を打ち消す方向の磁束を開極コイル８１ｂから発生させて、可動子８ｄの吸着力が接圧ばね７と開放ばね８ｅの荷重以下になると吸着状態がはずれ、蓄勢されていた接圧ばね７と開放ばね８ｅのばね荷重で開極位置まで移動する。

上記過程において開極用コンデンサ８２ｃは永久磁石８ｇに起因する磁束を打ち消すために使用されるため、吸着状態がはずれた後の電荷は不要である。そこで、本実施の形態３は不要になった電荷を電磁力ダンパ９のダンパコイル９ｃ、９ｄに供給するようにしたものである。即ち、吸着状態での開極動作時は、図１２の回路図に示すように、開極用コンデンサ８２ｃに蓄えられていた電力は開極コイル８１ｂに供給される。そして、吸着状態が外れた後は、図１３の回路図に示すように、開極コイル８１ｂへの通電が断たれ、電磁力ダンパ９のダンパコイル９ｃ、９ｄに供給される。
このように実施の形態３によれば、開極用コンデンサ８２ｃに蓄えられていた電力の内、開極時に永久磁石８ｇによる可動子８ｄの吸着状態がはずれた後の使用されていなかった電荷を有効活用することができる。

実施の形態４．
図１４は本発明の実施の形態４による電磁操作式開閉装置の開極状態を概略的に示す構成図、図１５は図１４に示された開閉装置の接点タッチ時の状態を示す構成図、図１６は図１４に示された開閉装置の投入完了状態を示す構成図、図１７は図１４に示されたダンパ用可動部材が開閉装置の投入動作途中にあるときの電磁力ダンパの磁束の流れを説明する図、図１８は図１４に示されたダンパ用可動部材が開閉装置の開極動作途中にあるときの電磁力ダンパの磁束の流れを説明する図である。なお、この実施の形態４は、電磁力ダンパ９を密閉容器２０とばね受け６の間に配置するようにしたものである。

図において、電磁力ダンパ９は実施の形態１よりも小型に形成されて、接圧ばね７よりも可動電極４側に配設され、この例ではばね受け６と密閉容器２０との間の空間部分に、絶縁ロッド５の中心軸に対して対称的に複数設けられている。各ダンパ用可動部材９ａは、ばね受け６に固定されており、ばね受け６と一体的に軸方向（図の左右方向）に移動される。電磁力ダンパ９のダンパ用固定子９ｂは密閉容器２０に対して固定されている。また、速度センサ９ｅと制御回路９ｆは省略されている。上記変更箇所の他は実施の形態１と略同様である。

上記のように構成された実施の形態４においては、投入動作時は可動子８ｄに働く駆動力によって、可動子８ｄ、連結棒８ａ、接圧ばね７、ばね受け６、絶縁ロッド５、および可動電極４が一体となって軸方向（図の左右方向）の右側に移動し、同時にばね受け６に固定されたダンパ用可動部材９ａも同方向に移動し、図１４の状態から図１５を経て、図１６の状態になる。なお、図１５に示す開閉装置の接点タッチ時の状態から図１６の投入完了状態への過程では、接圧ばね７が圧縮され、可動電極４とダンパ用可動部材９ａの位置は同じである。

前記投入動作過程において、電磁力ダンパ９には図１７の矢印で示す磁束の流れが発生する。図１７の磁束の流れでは開極方向に荷重が発生して、電磁操作装置８の可動子８ｄには駆動コイル８１が発生する投入方向の電磁力から電磁力ダンパ９によって発生する開極方向の電磁力を引いた荷重が作用し、電磁力ダンパ９によって発生する荷重分だけ駆動エネルギーが失われるので、図１５に示す接点タッチ時の衝撃力が緩和されチャタリングの発生が抑制される。

また、開極動作時は、可動子８ｄに働く紙面左方向への駆動力によって、各部材は前記とは逆に図１６、図１５、図１４の順に移動して電磁力ダンパ９には図１８に示す磁束の流れが発生し、ダンパ用可動部材９ａには投入方向に荷重が発生する。電磁操作装置８の可動子８ｄには開放ばね８ｅと接圧ばね７が発生する開極方向の力から、電磁力ダンパ９によって発生する投入方向の電磁力を引いた荷重が作用する。そのため、電磁力ダンパ９によって発生する荷重分だけ駆動エネルギーが失われるので開極完了の衝撃力が緩和される。

このように、電磁力ダンパ９を密閉容器２０とばね受け６の間に配置しても電磁力ダンパ９の効果は実施の形態１と同様である。本構成にするメリットは、既存のスペースに電磁力ダンパを配置することで、軸方向のスペースを伸ばすことなく構成できることと、複数の電磁力ダンパを設けることができるため、電磁力ダンパ自体を小型化することができる。また、実施の形態１では、開放ばねと接圧ばねを介して可動接点３を減衰させていたが、本実施の形態では、ばねを介することなく可動接点３を直接減衰させることができるという効果が得られる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１真空遮断器、２真空バルブ、２０密閉容器、３固定電極、４可動電極、５絶縁ロッド、６ばね受け、７接圧ばね、８電磁操作装置、８ａ連結棒、８ｃ固定子、８ｄ可動子、８ｅ開放ばね、８１駆動コイル、８１ａ投入コイル、８１ｂ開極コイル、８２駆動回路、８２ａ操作基板、８２ｂ投入用コンデンサ、８２ｃ開極用コンデンサ、９電磁力ダンパ、９ａダンパ用可動部材（磁性体）、９ｂダンパ用固定子、９ｃ、９ｄダンパコイル、９ｅ速度センサ、９ｆ制御回路、９ｇ可変抵抗、Ｇギャップ部。

Claims

開閉器を構成する可動電極と、この可動電極に連結されて該可動電極を開極または閉極動作させるための電磁力によって駆動される可動子と、この可動子に接続されて前記可動子の運動エネルギーを吸収し得る電磁力ダンパを備え、前記電磁力ダンパは、ダンパコイルと、このダンパコイルに通電することによって生じた磁気を導くように形成され所定部に磁気ギャップ部を有するダンパ用固定子と、前記可動子に連結され前記磁気ギャップ部内を移動し得るように設けられた磁性体からなるダンパ用可動部材からなり、前記可動子を動作させるための駆動コイルの電力源として開極用コンデンサおよび投入用コンデンサを備え、前記ダンパコイルを付勢する電力源として、投入時には前記開極用コンデンサを用い、開極時には前記投入用コンデンサを用いるようにしたことを特徴とする電磁操作式開閉装置。
前記可動子の移動速度を検知する速度センサと、この速度センサの検知結果に基づいて前記ダンパコイルに供給する電力を制御することにより前記ダンパ用可動部材の移動方向と逆方向に働く力を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電磁操作式開閉装置。
開閉器を構成する可動電極と、この可動電極に接圧ばねを介して連結されて該可動電極を開極または閉極動作させるための電磁力によって駆動される可動子と、この可動子に接続されて前記可動子の運動エネルギーを吸収し得る電磁力ダンパを備え、前記電磁力ダンパは、ダンパコイルと、このダンパコイルに通電することによって生じた磁気を導くように形成され所定部に磁気ギャップ部を有するダンパ用固定子と、前記可動子に連結され前記磁気ギャップ部内を移動し得るように設けられた磁性体からなるダンパ用可動部材からなり、前記可動子を動作させるための駆動コイルの電力源として設けられた開極用コンデンサおよび投入用コンデンサと、閉極時に前記接圧ばねに抗して前記可動子を吸着して前記可動電極の閉極状態を保持する永久磁石を備え、開極時に前記可動子が前記永久磁石の吸引力から解放されたときに、前記ダンパコイルを付勢する電力源として、前記開極用コンデンサを用いるようにしたことを特徴とする電磁操作式開閉装置。