[发明专利]开关的旋转型操作装置

说明书

本发明涉及断路器和切断开关等开关的旋转型操作装置。

在以往，作为对真空断路器等开关进行开关动作的操作装置，其主流为所谓的机械式，预先通过电机在弹簧蓄积能量，然后将机械式锁键松开，释放能量，使动作开始。而在近年来，一般采用的是同时使用了永久磁铁和电磁线圈的电磁激励器方式，作为断路器的开关操作装置。

下面用图1说明有代表性的适用于真空断路器的电磁激励器方式的操作装置的结构和动作。在图1中，表示的是驱动单相真空阀的操作装置的结构，对于同时操作3相真空阀的情况也是同样。在以下用虚线表示永久磁铁的磁通形成的磁路。用实线表示电磁线圈的磁通形成的磁路。如图1(a)所示，在固定铁心83的中心部设置可动铁心84，可动铁心84可沿其轴方向进行直线运动，在固定铁心83和可动铁心84之间配置有沿与轴成直角的方向磁化的永久磁铁85，并配置有将可动铁心84包围的2个电磁线圈86a、86b。可动铁心84经过可动轴88与未图示的真空断路器的真空阀相连，在该可动铁心84和真空阀接点之间，设置有用于在闭合状态对接点产生一定的压缩力的接帚式(wipe)弹簧89。

图1(a)是断路器的断路状态(电流为0)，虚线表示的是，从永久磁铁85的内侧的磁极(N)开始，经过可动铁心84及固定铁心83，然后返回永久磁铁的外侧的另一个磁极(S)，形成了构成磁回路的磁路，在这样形成磁路的状态下，可动铁心84被吸附到下部吸附面87a，保持真空断路器的接点的断开状态。当接通电磁线圈86b被励磁时，如图1(b)所示，产生从接通电磁线圈86b开始向着断路器的纵向方向(Z)的磁场，其结果，构成下述磁路：从接通电磁线圈86b内向Z+方向发出的磁通，经过固定铁心83及可动铁心84，从Z-方向返回电磁线圈86b。从而形成实线所示磁回路。虚线所示磁路与实线所示的磁路叠加的结果是，在下部吸附面87a附近，磁通相互抵销，使下部吸附面87a的吸引力下降，而上部吸附面87b附近的磁通密度增加，从而在上部吸附面87b的吸引力增加。其结果，可动铁心84被向上方吸引，开始接点的接通动作。图1(c)是接通前的状态，在该状态下，由于永久磁铁85产生的磁通偏向上部吸附面的周边，如图所示磁路进行切换，增强与接通电磁线圈86b的磁路之间的磁通，向上的吸引力比永久磁铁85单体时要大，对接帚式弹簧89进行压缩的同时，完成接通动作。永久磁铁85的吸引力被设计成在接通后超过弹簧力，可动铁心84被吸附到上部吸附面87b，保持电流为0的闭合状态。

图2表示上述接通动作的作用于可动铁心84的吸引力(将向上方的吸引力用正表示)和行程(stroke)(间隔)的关系，虚线表示只由永久磁铁85产生的吸引力，实线表示将接通电磁线圈86b在接通方向励磁时的总的吸引力。点划线表示接帚式弹簧89产生的力，用相反符号表示向下方(Z-)的相反力。A点表示断路状态的可动铁心的位置，可动铁心84被吸引到下方。通过对接通电磁线圈86b的励磁，在可动铁心84上产生作为合力的向上的吸引力，产生超过接帚式弹簧89的压缩力的吸引力，完成接通动作(B点)，在电流为0的接通状态下，只通过C点所示永久磁铁85的吸引力，克服D点所示弹簧力，保持真空阀的闭合状态。

断路动作的磁路的变化与上述接通动作的磁路相反，通过预先压缩的弹簧力，可动铁心84被向下方加速，使高速的断路动作成为可能。在图1中，以将2个电磁线圈86a、86b分别作为断路用和接通用为例进行了说明，但也可以将2个电磁线圈串联连接，通过断路和接通使励磁方向反转，可以实现同样的动作。

该电磁激励器方式的优点有以下2点。第1点是可以得到稳定的2个磁回路，即所谓的双稳定型特性。如上所述，由于只通过永久磁铁的吸引力来保持断路器的“断开位置”、“闭合位置”，所以不需要特别的固定装置和电力，而且由于部件数量少，与机械式相比，具有价格低廉、寿命长等优点。第2点是，在减少永久磁铁的吸引力的方向将电磁线圈励磁，开始运动后，在运动终点，向增强永久磁铁的吸引力的方向切换磁路。由于这个特性，在运动终点附近可以使弹簧变形。以下将第2个特性称为“吸引力的增减切换”。