タップ切替装置
【課題】装置の簡略化及び小型化を実現する。
【解決手段】タップ切替装置１は、回転可能な回転軸３と、その回転軸３を回転させる回転駆動部４と、回転軸３を中心とする円周上に一定間隔で設けられた円柱状の複数の固定電極５と、回転軸３の回転により各固定電極５に順次接触しながら回転軸３を中心として回転する可動電極体６とを備えている。各固定電極５は、隣接する二つの固定電極が一組とされ、両端に位置する二組の固定電極では一組の固定電極の両方が直接同じタップに接続され、その他の組の固定電極では一組の固定電極の一方が直接、その他方が抵抗を介して同じタップに接続され、複数のタップに電気的に接続されている。また、可動電極体６は、隣接する二組の固定電極５に接触し、互いに電気的に接続された円盤状の二個の可動電極６ａと、隣接する二組の固定電極５に対して二個の可動電極６ａを押し付ける押圧部材とを有している。
【解決手段】タップ切替装置１は、回転可能な回転軸３と、その回転軸３を回転させる回転駆動部４と、回転軸３を中心とする円周上に一定間隔で設けられた円柱状の複数の固定電極５と、回転軸３の回転により各固定電極５に順次接触しながら回転軸３を中心として回転する可動電極体６とを備えている。各固定電極５は、隣接する二つの固定電極が一組とされ、両端に位置する二組の固定電極では一組の固定電極の両方が直接同じタップに接続され、その他の組の固定電極では一組の固定電極の一方が直接、その他方が抵抗を介して同じタップに接続され、複数のタップに電気的に接続されている。また、可動電極体６は、隣接する二組の固定電極５に接触し、互いに電気的に接続された円盤状の二個の可動電極６ａと、隣接する二組の固定電極５に対して二個の可動電極６ａを押し付ける押圧部材とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タップ切替装置に関し、例えば、変圧器のタップを切り替えるタップ切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、柱上変圧器の一次側は高圧配電線に接続され、その二次側は単相三線式の低圧配電線に接続される。単相三線式の低圧配電線はさらに低圧引込線を介して一般家庭や事業所などの低圧需要家に接続される。柱上変圧器は高圧配電線から６６００Ｖの高圧で供給された電力を例えば１０５Ｖ（あるいは２１０Ｖ）という供給電圧まで降圧して単相三線式の低圧配電線を介して低圧需要家に供給している。
【０００３】
前述の高圧配電線では、線路の電圧降下が生じるため、線路上に設置された柱上変圧器の入力電圧はその設置位置によって異なることになる。高圧側の電圧が異なれば低圧需要家への供給電圧も異なり、一般家庭や事業所などの電気機器に悪影響を与える恐れがある。特に、一般家庭のように対策機器が無い低圧需要家の受電端において、供給電圧が電気事業法に規定する電圧範囲１０１Ｖ±６Ｖを超えることは問題となるため、電力会社が自ら調相機器や降圧機器を設置する必要がある。
【０００４】
このため、柱上変圧器の高圧巻線には変圧比調整用のタップが複数設けられており、それらのタップ間の接続を切り替えることによって低圧側の電圧を規定範囲内に保つようにしている。このとき、柱上変圧器の電源を遮断して停電状態でタップ切替を行うことは需要家に多大の迷惑をかけるため、無停電でタップ切替を行う必要がある。この無停電でタップ切替を行うタップ切替装置としては、ソレノイドを駆動源として自動的にタップを切り替えるタップ切替装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９３０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述のタップ切替装置では、タップ間の接続を保持する接点保持機構が必要となるため、タップ切替装置が複雑化してしまい、さらに、大型化してしまう。
【０００７】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の簡略化及び小型化を実現することができるタップ切替装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るタップ切替装置は、変圧器の巻線に沿う複数のタップ間の接続を切り替えるタップ切替装置であって、軸心を中心として回転可能に設けられた回転軸と、回転軸を回転させる回転駆動部と、回転軸を中心とする円周上に一定間隔で設けられた円柱状の複数の固定電極と、回転軸の回転により複数の固定電極に順次接触しながら回転軸を中心として回転する可動電極体とを備え、複数の固定電極は、隣接する二つの固定電極が一組とされ、両端に位置する二組の固定電極では一組の固定電極の両方が直接同じタップに電気的に接続され、その他の組の固定電極では一組の固定電極の一方が直接、その他方が抵抗を介して同じタップに電気的に接続され、複数のタップに電気的に接続されており、可動電極体は、隣接する二組の固定電極に接触し、互いに電気的に接続された円盤状の二個の可動電極と、隣接する二組の固定電極に対して二個の可動電極を押し付ける押圧部材とを有している。
【０００９】
また、前述の本発明に係るタップ切替装置において、複数の固定電極は、固定軸と、その固定軸を中心として回転可能に設けられ、可動電極と接触する回転管とをそれぞれ有していることが望ましい。
【００１０】
また、前述の本発明に係るタップ切替装置において、固定電極は、固定軸と回転管との間に介在し、可動電極が固定電極に接触するときの衝撃を緩和する油を有していることが望ましい。
【００１１】
また、前述の本発明に係るタップ切替装置において、二個の可動電極は、固定軸と、その固定軸を中心として回転可能に設けられ、固定電極と接触する回転体とをそれぞれ有していることが望ましい。
【００１２】
また、前述の本発明に係るタップ切替装置において、可動電極は、固定軸と回転体との間に介在し、可動電極が固定電極に接触するときの衝撃を緩和する油を有していることが望ましい。
【００１３】
また、前述の本発明に係るタップ切替装置において、可動電極体は、二個の可動電極を回転可能に挟持して電気的に接続する一対の支持板を有しており、二個の可動電極は、回転体に対して一対の支持板の一方を付勢する付勢部材をそれぞれ有していることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るタップ切替装置によれば、可動電極体の二個の可動電極は押圧部材による押圧力によって、隣接する二組の固定電極に接触しており、可動電極体が回転軸の回転に応じて回転すると、二個の可動電極は円周上に並ぶ複数の固定電極に順次接触しながら移動する。その後、可動電極体の回転が停止すると、二個の可動電極は、隣接する固定電極間の凹部に嵌まって静止し、その静止状態が押圧部材による押圧力により維持される。これにより、タップ間の接続状態を保持する複雑な接点保持機構が無くても、タップ間の接続状態を保持することが可能となるので、装置の簡略化及び小型化を実現することができる。さらに、可動電極は押圧部材による押圧力により固定電極に当接しており、可動電極体の静止中及び回転中に、可動電極と固定電極との電気的な接続状態を良好に維持することができる。
【００１５】
また、複数の固定電極が、固定軸と、その固定軸を中心として回転可能に設けられ、可動電極と接触する回転管とをそれぞれ有している場合には、可動電極と接触する回転管が回転するため、可動電極と回転管との接触箇所の摩耗を低減することができる。
【００１６】
また、固定電極は、固定軸と回転管との間に介在し、可動電極が固定電極に接触するときの衝撃を緩和する油を有している場合には、可動電極体の回転が滑らかになるので、タップ切替動作時のリバウンド発生を抑止することができ、さらに、動作音を小さくすることができる。
【００１７】
また、二個の可動電極が、固定軸と、その固定軸を中心として回転可能に設けられ、固定電極と接触する回転体とをそれぞれ有している場合には、固定電極と接触する回転体が回転するため、固定電極と回転体との接触箇所の摩耗を低減することができる。
【００１８】
また、可動電極は、固定軸と回転体との間に介在し、可動電極が固定電極に接触するときの衝撃を緩和する油を有している場合には、可動電極体の回転が滑らかになるので、タップ切替動作時のリバウンド発生を抑止することができ、さらに、動作音を小さくすることができる。
【００１９】
また、可動電極体が、二個の可動電極を回転可能に挟持して電気的に接続する一対の支持板を有しており、二個の可動電極が、回転体に対して一対の支持板の一方を付勢する付勢部材をそれぞれ有している場合には、二個の可動電極は付勢部材による付勢力により一対の支持板により挟持されている。これにより、二個の可動電極を回転可能に保持しながら、それらの可動電極の電気的な接続を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るタップ切替装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１に示すタップ切替装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】図１及び図２に示すタップ切替装置が備える回転駆動部を示す平面図である。
【図４】図１及び図２に示すタップ切替装置が備える可動電極体及び複数の固定電極を示す平面図である。
【図５】図１及び図２に示すタップ切替装置が備える複数の固定電極と変圧器のタップとの接続を説明するための説明図である。
【図６】図１及び図２に示すタップ切替装置が行うタップ切替動作に係るタップ間の接続状態の変化を説明するための説明図である。
【図７】図３に示す定常状態の位置から引込動作を行う回転駆動部を示す平面図である。
【図８】図７に示すフック位置に対応する可動電極体の位置を示す平面図である。
【図９】図７に続く引込動作を行う回転駆動部を示す平面図である。
【図１０】図９に示すフック位置に対応する可動電極体の位置を示す平面図である。
【図１１】図９に続く引込動作を行う回転駆動部を示す平面図である。
【図１２】図１１に示すフック位置に対応する可動電極体の位置を示す平面図である。
【図１３】図１１に続く引込動作を行う回転駆動部を示す平面図である。
【図１４】図１３に示すフック位置に対応する可動電極体の位置を示す平面図である。
【図１５】図１３に続く復帰動作を行う回転駆動部を示す平面図である。
【図１６】図１５に続く復帰動作を行う回転駆動部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係るタップ切替装置１は、構造体である本体２と、その本体２の内部に軸心を中心として回転可能に設けられた回転軸３、その回転軸３を回転させる回転駆動部４と、本体２の内部であって回転軸３を中心とする円周上に設けられた複数の固定電極５と、回転軸３の回転により各固定電極５に順次接触しながら移動する可動電極体６とを備えている。なお、図１及び図２では、可動電極体６を視認可能にするため、固定電極５の一部を切り欠いている。
【００２３】
本体２は、上端に位置する天板２ａと、下端に位置する底板２ｂと、それら天板２ａ及び底板２ｂの間に位置して各固定電極５を支持する上支持板２ｃ及び下支持板２ｄと、それら各種の板２ａ〜２ｄを支持する複数の支柱２ｅとにより構成されている。天板２ａ、底板２ｂ、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄは、複数（例えば、四本）の支柱２ｅに固定されて設けられている。この固定部材としては、例えば、ナットなどが用いられる。
【００２４】
回転軸３は、長尺のシャフトであり、天板２ａと底板２ｂとの間に軸心を中心として回転可能（回転自在）に設けられている。この回転軸３は、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄを貫通しており、天板２ａに設けられた軸受部３ａ及び底板２ｂに設けられた軸受部３ｂにより回転可能に構成されている。なお、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄには、貫通する回転軸３が回転可能に、例えば、回転軸３の直径よりも大きい直径を有する貫通孔（図示せず）がそれぞれ形成されている。
【００２５】
回転駆動部４は、図３に示すように、回転軸３に設けられた歯車４ａと、その歯車４ａを反時計回りに回転させる第１の駆動部４ｂと、歯車４ａを時計回りに回転させる第２の駆動部４ｃとを備えている。これらの第１の駆動部４ｂと第２の駆動部４ｃは、回転軸３に設けられた歯車４ａを間にして配置されている。なお、第１の駆動部４ｂ及び第２の駆動部４ｃは基本的に同じ構造であるため、第１の駆動部４ｂの説明を行って第２の駆動部４ｃの説明を省略する。ただし、第１の駆動部４ｂと同一部分は同一符号で示す。
【００２６】
歯車４ａは、複数の歯（凸部）１１を有する円環状に形成されており、回転軸３に嵌められてその回転軸３の上部に固定されている（図１参照）。各歯１１は、歯車４ａの円周方向に並ぶようにその外周面に形成されている。この歯車４ａに外力が加わると、回転軸３が反時計回りあるいは時計回りに回転することになる。歯車４ａの外周面に存在する各歯１１は、タップ上げ用又はタップ下げ用として分けられており、タップ上げ用の歯１１の個数とタップ下げ用の歯１１の個数は互いにタップ数からマイナス二個の数である。例えば、図３では、タップ上げ用の歯１１の個数とタップ下げ用の歯１１の個数は互いに四個であり、タップ上げ用の四個の歯１１とタップ下げ用の四個の歯１１は、歯車４ａの円中心を通る中心線に対して左右対象の位置に設けられている。なお、歯１１の間隔は、タップ切替に必要な可動電極体６の回転量に応じて決定されている。
【００２７】
第１の駆動部４ｂは、歯車４ａの歯１１に引っかかるフック２１と、そのフック２１を支持する支持リンク２２と、その支持リンク２２に連結されたプランジャ２３と、そのプランジャ２３を定常状態の位置（ホームポジション）から引き込んで移動させるソレノイド２４と、プランジャ２３を元の定常状態の位置に戻すバネなどの復帰部材２５と、バネ受けなどの受け部材２６と、支持リンク２２の端部に設けられたストッパプレート２７とを有している。
【００２８】
フック２１は、支持リンク２２に支持ピン２１ａにより回転可能に設けられており、支持リンク２２に設けられた規制ピン２１ｂに対し、フック２１に設けられた固定ピン２１ｃに留められたねじりバネなどの付勢部材２１ｄにより付勢されている。このフック２１は、プランジャ２３のソレノイド２４側への移動に応じ、支持リンク２２と共にソレノイド２４側に移動する。これにより、フック２１の先端が歯車４ａの歯１１に当接してその歯１１をソレノイド２４側に押し、歯車４ａを反時計回りに回転させることになる。
【００２９】
支持リンク２２は、プランジャ２３に連結された補助板２２ａと、その補助板２２ａに連結された棒材２２ｂにより構成されている。この支持リンク２２は、回転軸３の延伸方向に直交するように配置されており、天板２ａにネジ止めされた板状の支持部材２８により支持されている（図１及び図２参照）。補助板２２ａは、支持部材２８に対して摺動可能であり、プランジャ２３と共に定常状態の位置に待機している。この補助板２２ａにはフック２１が取り付けられており、棒材２２ｂは復帰部材２５の内部を通過しており、その端部にはストッパプレート２７が設けられている。
【００３０】
プランジャ２３は、支持リンク２２とつながっており、その支持リンク２２と同様、回転軸３の延伸方向に直交するように配置されている。このプランジャ２３は、ソレノイド２４により支持され、回転軸３の延伸方向に直交する方向に往復移動可能に構成されている。
【００３１】
ソレノイド２４は、天板２ａにネジ止めされており（図１及び図２参照）、外部からの電力供給により駆動し、回転軸３の延伸方向に直交する方向にプランジャ２３を引き込んで移動させる。なお、電力供給が停止されると、ソレノイド２４の駆動も停止し、プランジャ２３は支持リンク２２と共に復帰部材２５による復帰力により元の定常状態の位置に戻る。
【００３２】
復帰部材２５は、板状の支持部材２８に対してソレノイド２４の反対側に位置付けられており、板状の支持部材２８に設けられた受け部材２６と、支持リンク２２の棒材２２ｂの端部に設けられたストッパプレート２７との間に設けられている。この復帰部材２５がプランジャ２３及び支持リンク２２を元の定常状態の位置に戻す復帰力を生み出す。なお、復帰部材２５としては、例えば、コイルスプリングなどが用いられる。
【００３３】
図１及び図２に戻り、各固定電極５は、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄを略垂直に貫通する固定軸５ａと、その固定軸５ａを中心として回転可能な回転管５ｂと、その回転管５ｂを下支持板２ｄ側に付勢するバネなどの付勢部材５ｃとをそれぞれ備えている。これらの固定電極５は、回転軸３を中心とする円周上に、例えば扇状に一定の間隔で配置されている（図４参照）。
【００３４】
固定軸５ａは、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄを貫通して回転管５ｂ及び付勢部材５ｃの内部を通り、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄに固定されて立設されている。この固定部材としては、例えば、ナットなどが用いられる。
【００３５】
回転管５ｂは、円柱状、すなわち円筒状に形成されており、その内部の固定軸５ａを中心として回転可能に上支持板２ｃ及び下支持板２ｄの間に設けられている。この回転管５ｂは、固定軸５ａの延伸方向に沿って付勢部材５ｃにより下支持板２ｄ側に付勢されている。この付勢部材５ｃとしては、例えば、コイルスプリングなどが用いられる。この回転管５ａの回転により、固定電極５と可動電極体６との接触箇所の摩耗を低減することができる。
【００３６】
なお、前述の固定軸５ａと回転管５ｂとの隙間には、油が供給されているため、固定軸５ａと回転管５ｂとの間には、油が介在している。この油は、回転管５ｂの回転抵抗を小さくするものである。これにより、回転管５ｂの回転抵抗が小さくなり、その回転管５ｂに接触しながら回転する可動電極体６の回転が滑らかになるので、タップ切替動作時にリバウンドの発生を抑止することができ、さらに、動作音を小さくすることができる。
【００３７】
また、固定軸５ａ及び回転管５ｂは、導電性を有する材料、例えば、金属材料により形成されており、一例として、固定軸５ａは金属製の丸棒であり、回転管５ｂは金属製の円筒管である。ただし、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄは、絶縁性を有する材料により形成されている。このような固定軸５ａ及び回転管５ｂは、固定軸５ａの受け部分と回転管５ｂの下端とが密接して電気的に接続されており、固定軸５ａの下端がタップ接続用の端子として機能する。このとき、回転管５ｂは付勢部材５ｃにより付勢され、その下端が固定軸５ａの受け部分に密接されている。このため、回転管５ｂを回転可能に保持しながら、固定軸５ａと回転管５ｂとの電気的な接続を良好に維持することができる。
【００３８】
可動電極体６は、図４に示すように、固定電極５に接触する二個の可動電極６ａ、６ｂと、それらの可動電極６ａ、６ｂを回転可能に挟持する一対の支持板６ｃ、６ｄ（図１及び図２参照）と、それらの支持板６ｃ、６ｄを保持する保持部材６ｅと、その保持部材６ｅを固定電極５側に押す押圧部材６ｆと、その押圧部材６ｆを収容する筐体６ｇとを備えている。
【００３９】
二個の可動電極６ａ、６ｂは、図１及び図２に示すように、一対の支持板６ｃ、６ｄを略垂直に貫通する固定軸３１と、その固定軸３１を中心として回転可能な回転体３２と、その回転体３２に対して支持板６ｃを付勢するバネなどの付勢部材３３とをそれぞれ有している。
【００４０】
固定軸３１は、一対の支持板６ｃ、６ｄを貫通して回転体３２及び付勢部材３３の内部を通り、一対の支持板６ｃ、６ｄに固定されて立設されている。この固定部材としては、例えば、ナットなどが用いられる。なお、固定軸３１の上端部は、付勢部材３３用のストッパプレートとして機能する。
【００４１】
回転体３２は、円盤状に形成されており、その内部の固定軸３１を中心として回転可能に一対の支持板６ｃ、６ｄの間に設けられている。この回転体３２は、固定軸３１の延伸方向に沿って付勢部材３３により支持板６ｃと共に下方に付勢されている。この付勢部材３３としては、例えば、コイルスプリングなどが用いられる。この回転体３２の回転により、固定電極５と可動電極体６との接触箇所の摩耗を低減することができる。
【００４２】
なお、前述の固定軸３１と回転体３２との隙間には、油が供給されているため、固定軸３１と回転体３２との間には、油が介在している。この油は、回転体３２の回転抵抗を小さくするものである。これにより、前述の固定電極５における回転管５ｂの回転抵抗の減少に加え、回転体３２の回転抵抗も小さくなり、固定電極５に接触しながら回転する可動電極体６の回転が滑らかになるので、タップ切替動作時にリバウンドの発生を確実に抑止することができ、さらに、動作音を確実に小さくすることができる。
【００４３】
また、固定軸３１及び回転体３２は、導電性を有する材料、例えば、金属材料により形成されており、一例として、固定軸３１は金属製の丸棒であり、回転体３２は金属製の円板である。この回転体３２は、その直径が固定電極５の直径よりも大きくなるように形成されているが、これに限られるものではない。
【００４４】
一対の支持板６ｃ、６ｄは、一角の先端がカットされた略三角形状にそれぞれ形成されている（図４参照）。これらの支持板６ｃ、６ｄは、導電性を有する材料、例えば、金属材料により形成されており、一例として、二枚の支持板６ｃ、６ｄは金属製の平板である。このような一対の支持板６ｃ、６ｄは各付勢部材３３の付勢力により二個の可動電極６ａ、６ｂを挟持してそれらに接触しており、第１の可動電極６ａと第２の可動電極６ｂとを電気的に接続している。
【００４５】
保持部材６ｅは、図４に示すように、筐体６ｇ内に摺動可能に設けられおり、押圧部材６ｆにより固定電極５側に付勢されている。このため、保持部材６ｅは各固定電極５に一対の支持板６ｃ、６ｄを介して二個の可動電極６ａ、６ｂを押し付けることになる。この保持部材６ｅとしては、例えば、丸棒などが用いられる。また、押圧部材６ｆとしては、例えば、コイルスプリングなどが用いられる。
【００４６】
筐体６ｇは、管状の筐体であってその末端が閉じられたものであり、その筐体６ｇの内部には、押圧部材６ｆ及び保持部材６ｅがその順番で入れられている。この筐体６ｇは、回転軸３に貫通させて設けられており、各可動電極６ａ、６ｂが隣接する固定電極５間の凹部に嵌まる位置で固定されている。このように筐体６ｇが回転軸３に設けられるため、可動電極体６は回転軸３の回転と共に同じ方向に回転することになる。例えば、可動電極体６はタップ上げを行う場合に反時計周りに回転し、タップ下げを行う場合には時計周りに回転する。
【００４７】
次に、各固定電極５と変圧器のタップとの接続について説明する。なお、タップは、変圧器の一次巻線に沿う接続ポイント（接点）のことである。このタップの切り替えにより巻数比が可変となり、出力電圧を調整することができる。
【００４８】
図５に示すように、各固定電極５は、二つの固定電極５を一組とし、一組の固定電極５を同じ一つのタップに配線により電気的に接続することで、複数のタップＴ１〜Ｔ６に電気的に接続されている。なお、図５では、変圧器４１の一次側の巻線４２に沿う６個のタップＴ１〜Ｔ６が存在している。これらのタップＴ１〜Ｔ６間の接続がタップ切替装置１の可動電極体６により切り替えられる。
【００４９】
ここで、一つのタップに対して一組の二つの固定電極５が接続されているが、両端に位置する二組の固定電極５では、一組の固定電極５の両方が直接同じタップに電気的に接続されており、その他の組の固定電極５では、一組の固定電極５の一方は直接、その他方は抵抗（抵抗器）Ｒを介して同じタップに電気的に接続されている。ここで、両端の二組以外の組において、一組の固定電極５の一方を第１の固定電極５とし、その他方を第２の固定電極５とすると、第１の固定電極５はそのまま一つのタップに接続されており、第２の固定電極５は抵抗Ｒを介して同じタップに接続されている。これは各タップＴ２〜Ｔ５で共通である。さらに、第１の固定電極５と第２の固定電極５は各組にわたって交互に並ぶように設けられている。
【００５０】
次に、前述のタップ切替装置１が行うタップ切替動作について説明する。
【００５１】
タップ切替を行う前には、図３に示すように、フック２１は定常状態の位置であるホームポジションに位置している。このとき、図４に示すように、可動電極体６は、第１の可動電極６ａが、タップＴ１に接続された一組の固定電極５の両方に当接しており、さらに、第２の可動電極６ｂが、タップＴ２に接続された一組の固定電極５の両方に当接している状態である。このときのタップ間の接続状態は、図６（ａ）に示すように、タップＴ１とタップＴ２とが接続されており、さらに、一つの抵抗Ｒを介して接続されている状態である。
【００５２】
この状態で、図７に示すように、第１の駆動部４ｂのソレノイド２４に電力が供給されると、ソレノイド２４が駆動し、プランジャ２３がソレノイド２４側に引き込まれ、支持リンク２２がソレノイド２４側に移動していく。このとき、支持リンク２２上のフック２１が歯車４ａの歯１１に当接してその歯１１をソレノイド２４側に押し、回転軸３が反時計周りに回転し始める。これに応じて、回転軸３に連結された可動電極体６は、図４に示す状態から、反時計周りに回転し、図８に示すように、第１の可動電極６ａが、タップＴ１に接続された一組の固定電極５の片方に当接しており、さらに、第２の可動電極６ｂが、タップＴ２に接続された一組の固定電極５の片方に当接している状態となる。このときのタップ間の接続状態は、図６（ｂ）に示すように、タップＴ１とタップＴ２とが抵抗Ｒを介さずに接続されている状態である。
【００５３】
図７に示す状態から、さらに、図９に示すように、支持リンク２２がソレノイド２４側に移動すると、支持リンク２２上のフック２１が歯車４ａの歯１１をソレノイド２４側に押し、回転軸３が反時計周りにさらに回転する。これに応じて、可動電極体６は、図８に示す状態から、反時計周りに回転し、図１０に示すように、第１の可動電極６ａが、タップＴ１に接続された一組の固定電極５の片方及びタップＴ２に接続された一組の固定電極５の片方に当接しており、第２の可動電極６ｂが、タップＴ２に接続された一組の固定電極５のもう片方及びタップＴ３に接続された一組の固定電極５の片方に当接している状態となる。このときタップ間の接続状態は、図６（ｃ）に示すように、タップＴ１とタップＴ２とが接続されており、さらに、一つの抵抗Ｒを介して接続されている状態であって、タップＴ２とタップＴ３とが一つの抵抗Ｒを介して接続されている状態である。
【００５４】
図９に示す状態から、さらに、図１１に示すように、支持リンク２２がソレノイド２４側に移動すると、支持リンク２２上のフック２１が歯車４ａの歯１１をソレノイド２４側に押し、回転軸３が反時計周りにさらに回転する。これに応じて、可動電極体６は、図１０に示す状態から、反時計周りに回転し、図１２に示すように、第１の可動電極６ａが、タップＴ２に接続された一組の固定電極５の片方に当接しており、第２の可動電極６ｂが、タップＴ３に接続された一組の固定電極５の片方に当接している状態となる。このときのタップ間の接続状態は、図６（ｄ）に示すように、タップＴ２とタップＴ３とが二つの抵抗Ｒを介して接続されている状態である。
【００５５】
図１１に示す状態から、さらに、図１３に示すように、支持リンク２２の移動が進み、その支持リンク２２上のフック２１が所定位置まで到達すると、支持リンク２２の移動が停止し、それに伴って回転軸３の回転も停止する。このとき、可動電極体６は、図１２に示す状態から、反時計周りに回転し、図１４に示すように、第１の可動電極６ａ、がタップＴ２に接続された一組の固定電極５の両方に当接しており、第２の可動電極６ｂが、タップＴ３に接続された一組の固定電極５の両方に当接している状態となる。このときのタップ間の接続状態は、図６（ｅ）に示すように、タップＴ２とタップＴ３とが接続されており、さらに、二つの抵抗Ｒを介して接続されている状態である。
【００５６】
その後、第１の駆動部４ｂのソレノイド２４に対する電力供給が停止されると、ソレノイド２４の駆動が停止し、図１５に示すように、プランジャ２３及び支持リンク２２が復帰部材２５により元の定常状態の位置に移動していく。これに応じて、支持リンク２２上のフック２１は歯車４ａの歯１１から離れ、その歯１１に隣接する歯１１に当接する。この状態でも、支持リンク２２の移動は進行し、フック２１はその歯１１を避けるようにして逃げ、その後、歯車４ａから離れ、付勢部材２１ｄにより規制ピン２１ｂに当接して元の位置に復帰する。このように、フック２１はプランジャ２３及び支持リンク２２の移動を妨げないため、プランジャ２３及び支持リンク２２は元の定常位置まで復帰することが可能である。
【００５７】
最後に、図１６に示すように、プランジャ２３及び支持リンク２２が元の定常状態の位置まで到達すると、支持リンク２２上のフック２１も元の位置に戻る。この復帰動作では（図１５及び図１６参照）、フック２１は歯車４ａの歯１１に引っかかることがないため、回転軸３が回転することはなく、もちろん可動電極体６も回転することはない。
【００５８】
このようなタップ切替動作により、可動電極体６は、回転軸３の回転に応じて、図３に示す初期位置、すなわちタップＴ１とタップＴ２が接続された位置から、図１４に示す所定角度だけ回転した位置、すなわちタップＴ２とタップＴ３が接続された位置で停止することになる（タップ上げの切替動作）。このようにして、タップＴ１とタップＴ２との接続が、タップＴ２とタップＴ３との接続に切り替えられる。このタップ切替動作では、抵抗Ｒが限流抵抗となるため、切替時に急激な電圧変化の発生を抑止し、大電流が流れることを防止することができる。なお、他のタップＴ４〜Ｔ６の切替動作も前述と同じであり、また、第２の駆動部４ｃにより時計回りに可動電極体６が移動する場合にも（タップ下げの切替動作）、タップ間の接続の流れが逆になるが、同様なタップ切替動作が行われる。
【００５９】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、可動電極体６の二個の可動電極６ａ、６ｂは、隣接する固定電極５間の凹部に嵌まって静止し、その静止状態が押圧部材６ｆによる押圧力により保持される。このとき、可動電極６ａは押圧部材６ｆによる押圧力により、隣接する固定電極５間の凹部に押されている。これにより、タップ間の接続状態を保持する複雑な接点保持機構が無くても、タップ間の接続状態を保持することが可能になるので、タップ切替装置１の簡略化及び小型化を実現することができる。また、タップ切替動作中、二個の可動電極６ａ、６ｂは固定電極５に押圧部材６ｆによる押圧力により当接しており、可動電極体６の静止中及び回転中に、可動電極６ａ、６ｂと固定電極５との電気的な接続状態を良好に維持することができる。さらに、第１の駆動部４ｂや第２の駆動部４ｃにモータを用いないでソレノイド２４を用いることによって、モータを用いた場合に比べ、駆動機構を減少させて簡易な構成を実現しつつ、高速かつ静かにタップ切替を行うことができる。
【００６０】
また、万一、タップ切替動作途中に操作電源が喪失しても、可動電極体６の二個の可動電極６ａ、６ｂが固定電極５の外周突端で静止することはなく、必ず固定電極５間の凹部に挟まった状態で静止することになる。この静止状態では（例えば、図６（ａ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）参照）、タップ間の接続は、そのタップ間が抵抗Ｒを介さずにそのまま接続されている状態を含んでいるため、電流が抵抗Ｒに長時間流れ続けることはなく、短時間定格の容量を有する抵抗Ｒを用いることができる。
【００６１】
また、抵抗Ｒが一つのタップＴ２〜Ｔ５に対して一個ずつ設けられており、タップ切替時に直列使用となるため、抵抗Ｒの劣化を抑止することができる。さらに、二個の可動電極６ａ、６ｂは二個の付勢部材３３による付勢力により一対の支持板６ｃ、６ｄにより挟持されている。これにより、二個の可動電極６ａ、６ｂを回転可能に保持しながら、それらの可動電極６ａ、６ｂの電気的な接続を良好に維持することができる。
【００６２】
また、固定電極５の回転管５ｂが回転し、さらに、その回転管５と接触する回転体３２も回転するため、回転管５ｂと回転体３２との接触箇所の摩耗、すなわち固定電極５と可動電極６ａ、６ｂとの接触箇所の摩耗を低減することができる。
【００６３】
さらに、固定電極５に存在する油及び可動電極６ａ、６ｂに存在する油は、可動電極６ａ、６ｂが固定電極５に接触するときの衝撃を緩和する油として機能する。これにより、可動電極体６の回転が滑らかになるので、タップ切替動作時のリバウンド発生を抑止することができ、さらに、動作音を小さくすることができる。
【００６４】
このようなタップ切替装置１の簡略化及び小型化により、低コストで省スペースなタップ切替装置１を得ることができる。したがって、前述のタップ切替装置１を採用することで、柱上に設置しやすい柱上変圧器を形成することが可能となり、さらに、安価で静音性が高く、省スペースの柱上変圧器を得ることができる。
【００６５】
なお、本発明に係る前述の実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。前述の実施形態は種々変更可能であり、例えば、前述の実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても良く、さらに、異なる実施形態に係る構成要素が適宜組み合わされても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１ タップ切替装置
２ 本体
２ａ 天板
２ｂ 底板
２ｃ 上支持板
２ｄ 下支持板
２ｅ 支柱
３ 回転軸
３ａ 軸受部
３ｂ 軸受部
４ 回転駆動部
４ａ 歯車
４ｂ 第１の駆動部
４ｃ 第２の駆動部
５ 固定電極
５ａ 固定軸
５ｂ 回転管
５ｃ 付勢部材
６ 可動電極体
６ａ 可動電極
６ｂ 可動電極
６ｃ 支持板
６ｄ 支持板
６ｅ 保持部材
６ｆ 押圧部材
６ｇ 筐体
１１ 歯
２１ フック
２１ａ 支持ピン
２１ｂ 規制ピン
２１ｃ 固定ピン
２１ｄ 付勢部材
２２ 支持リンク
２２ａ 補助板
２２ｂ 棒材
２３ プランジャ
２４ ソレノイド
２５ 復帰部材
２６ 受け部材
２７ ストッパプレート
２８ 支持部材
３１ 固定軸
３２ 回転体
３３ 付勢部材
４１ 変圧器
４２ 巻線
Ｒ 抵抗
Ｔ１ タップ
Ｔ２ タップ
Ｔ３ タップ
Ｔ４ タップ
Ｔ５ タップ
Ｔ６ タップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タップ切替装置に関し、例えば、変圧器のタップを切り替えるタップ切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、柱上変圧器の一次側は高圧配電線に接続され、その二次側は単相三線式の低圧配電線に接続される。単相三線式の低圧配電線はさらに低圧引込線を介して一般家庭や事業所などの低圧需要家に接続される。柱上変圧器は高圧配電線から６６００Ｖの高圧で供給された電力を例えば１０５Ｖ（あるいは２１０Ｖ）という供給電圧まで降圧して単相三線式の低圧配電線を介して低圧需要家に供給している。
【０００３】
前述の高圧配電線では、線路の電圧降下が生じるため、線路上に設置された柱上変圧器の入力電圧はその設置位置によって異なることになる。高圧側の電圧が異なれば低圧需要家への供給電圧も異なり、一般家庭や事業所などの電気機器に悪影響を与える恐れがある。特に、一般家庭のように対策機器が無い低圧需要家の受電端において、供給電圧が電気事業法に規定する電圧範囲１０１Ｖ±６Ｖを超えることは問題となるため、電力会社が自ら調相機器や降圧機器を設置する必要がある。
【０００４】
このため、柱上変圧器の高圧巻線には変圧比調整用のタップが複数設けられており、それらのタップ間の接続を切り替えることによって低圧側の電圧を規定範囲内に保つようにしている。このとき、柱上変圧器の電源を遮断して停電状態でタップ切替を行うことは需要家に多大の迷惑をかけるため、無停電でタップ切替を行う必要がある。この無停電でタップ切替を行うタップ切替装置としては、ソレノイドを駆動源として自動的にタップを切り替えるタップ切替装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９３０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述のタップ切替装置では、タップ間の接続を保持する接点保持機構が必要となるため、タップ切替装置が複雑化してしまい、さらに、大型化してしまう。
【０００７】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の簡略化及び小型化を実現することができるタップ切替装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るタップ切替装置は、変圧器の巻線に沿う複数のタップ間の接続を切り替えるタップ切替装置であって、軸心を中心として回転可能に設けられた回転軸と、回転軸を回転させる回転駆動部と、回転軸を中心とする円周上に一定間隔で設けられた円柱状の複数の固定電極と、回転軸の回転により複数の固定電極に順次接触しながら回転軸を中心として回転する可動電極体とを備え、複数の固定電極は、隣接する二つの固定電極が一組とされ、両端に位置する二組の固定電極では一組の固定電極の両方が直接同じタップに電気的に接続され、その他の組の固定電極では一組の固定電極の一方が直接、その他方が抵抗を介して同じタップに電気的に接続され、複数のタップに電気的に接続されており、可動電極体は、隣接する二組の固定電極に接触し、互いに電気的に接続された円盤状の二個の可動電極と、隣接する二組の固定電極に対して二個の可動電極を押し付ける押圧部材とを有している。
【０００９】
また、前述の本発明に係るタップ切替装置において、複数の固定電極は、固定軸と、その固定軸を中心として回転可能に設けられ、可動電極と接触する回転管とをそれぞれ有していることが望ましい。
【００１０】
また、前述の本発明に係るタップ切替装置において、固定電極は、固定軸と回転管との間に介在し、可動電極が固定電極に接触するときの衝撃を緩和する油を有していることが望ましい。
【００１１】
また、前述の本発明に係るタップ切替装置において、二個の可動電極は、固定軸と、その固定軸を中心として回転可能に設けられ、固定電極と接触する回転体とをそれぞれ有していることが望ましい。
【００１２】
また、前述の本発明に係るタップ切替装置において、可動電極は、固定軸と回転体との間に介在し、可動電極が固定電極に接触するときの衝撃を緩和する油を有していることが望ましい。
【００１３】
また、前述の本発明に係るタップ切替装置において、可動電極体は、二個の可動電極を回転可能に挟持して電気的に接続する一対の支持板を有しており、二個の可動電極は、回転体に対して一対の支持板の一方を付勢する付勢部材をそれぞれ有していることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るタップ切替装置によれば、可動電極体の二個の可動電極は押圧部材による押圧力によって、隣接する二組の固定電極に接触しており、可動電極体が回転軸の回転に応じて回転すると、二個の可動電極は円周上に並ぶ複数の固定電極に順次接触しながら移動する。その後、可動電極体の回転が停止すると、二個の可動電極は、隣接する固定電極間の凹部に嵌まって静止し、その静止状態が押圧部材による押圧力により維持される。これにより、タップ間の接続状態を保持する複雑な接点保持機構が無くても、タップ間の接続状態を保持することが可能となるので、装置の簡略化及び小型化を実現することができる。さらに、可動電極は押圧部材による押圧力により固定電極に当接しており、可動電極体の静止中及び回転中に、可動電極と固定電極との電気的な接続状態を良好に維持することができる。
【００１５】
また、複数の固定電極が、固定軸と、その固定軸を中心として回転可能に設けられ、可動電極と接触する回転管とをそれぞれ有している場合には、可動電極と接触する回転管が回転するため、可動電極と回転管との接触箇所の摩耗を低減することができる。
【００１６】
また、固定電極は、固定軸と回転管との間に介在し、可動電極が固定電極に接触するときの衝撃を緩和する油を有している場合には、可動電極体の回転が滑らかになるので、タップ切替動作時のリバウンド発生を抑止することができ、さらに、動作音を小さくすることができる。
【００１７】
また、二個の可動電極が、固定軸と、その固定軸を中心として回転可能に設けられ、固定電極と接触する回転体とをそれぞれ有している場合には、固定電極と接触する回転体が回転するため、固定電極と回転体との接触箇所の摩耗を低減することができる。
【００１８】
また、可動電極は、固定軸と回転体との間に介在し、可動電極が固定電極に接触するときの衝撃を緩和する油を有している場合には、可動電極体の回転が滑らかになるので、タップ切替動作時のリバウンド発生を抑止することができ、さらに、動作音を小さくすることができる。
【００１９】
また、可動電極体が、二個の可動電極を回転可能に挟持して電気的に接続する一対の支持板を有しており、二個の可動電極が、回転体に対して一対の支持板の一方を付勢する付勢部材をそれぞれ有している場合には、二個の可動電極は付勢部材による付勢力により一対の支持板により挟持されている。これにより、二個の可動電極を回転可能に保持しながら、それらの可動電極の電気的な接続を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るタップ切替装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１に示すタップ切替装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】図１及び図２に示すタップ切替装置が備える回転駆動部を示す平面図である。
【図４】図１及び図２に示すタップ切替装置が備える可動電極体及び複数の固定電極を示す平面図である。
【図５】図１及び図２に示すタップ切替装置が備える複数の固定電極と変圧器のタップとの接続を説明するための説明図である。
【図６】図１及び図２に示すタップ切替装置が行うタップ切替動作に係るタップ間の接続状態の変化を説明するための説明図である。
【図７】図３に示す定常状態の位置から引込動作を行う回転駆動部を示す平面図である。
【図８】図７に示すフック位置に対応する可動電極体の位置を示す平面図である。
【図９】図７に続く引込動作を行う回転駆動部を示す平面図である。
【図１０】図９に示すフック位置に対応する可動電極体の位置を示す平面図である。
【図１１】図９に続く引込動作を行う回転駆動部を示す平面図である。
【図１２】図１１に示すフック位置に対応する可動電極体の位置を示す平面図である。
【図１３】図１１に続く引込動作を行う回転駆動部を示す平面図である。
【図１４】図１３に示すフック位置に対応する可動電極体の位置を示す平面図である。
【図１５】図１３に続く復帰動作を行う回転駆動部を示す平面図である。
【図１６】図１５に続く復帰動作を行う回転駆動部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係るタップ切替装置１は、構造体である本体２と、その本体２の内部に軸心を中心として回転可能に設けられた回転軸３、その回転軸３を回転させる回転駆動部４と、本体２の内部であって回転軸３を中心とする円周上に設けられた複数の固定電極５と、回転軸３の回転により各固定電極５に順次接触しながら移動する可動電極体６とを備えている。なお、図１及び図２では、可動電極体６を視認可能にするため、固定電極５の一部を切り欠いている。
【００２３】
本体２は、上端に位置する天板２ａと、下端に位置する底板２ｂと、それら天板２ａ及び底板２ｂの間に位置して各固定電極５を支持する上支持板２ｃ及び下支持板２ｄと、それら各種の板２ａ〜２ｄを支持する複数の支柱２ｅとにより構成されている。天板２ａ、底板２ｂ、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄは、複数（例えば、四本）の支柱２ｅに固定されて設けられている。この固定部材としては、例えば、ナットなどが用いられる。
【００２４】
回転軸３は、長尺のシャフトであり、天板２ａと底板２ｂとの間に軸心を中心として回転可能（回転自在）に設けられている。この回転軸３は、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄを貫通しており、天板２ａに設けられた軸受部３ａ及び底板２ｂに設けられた軸受部３ｂにより回転可能に構成されている。なお、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄには、貫通する回転軸３が回転可能に、例えば、回転軸３の直径よりも大きい直径を有する貫通孔（図示せず）がそれぞれ形成されている。
【００２５】
回転駆動部４は、図３に示すように、回転軸３に設けられた歯車４ａと、その歯車４ａを反時計回りに回転させる第１の駆動部４ｂと、歯車４ａを時計回りに回転させる第２の駆動部４ｃとを備えている。これらの第１の駆動部４ｂと第２の駆動部４ｃは、回転軸３に設けられた歯車４ａを間にして配置されている。なお、第１の駆動部４ｂ及び第２の駆動部４ｃは基本的に同じ構造であるため、第１の駆動部４ｂの説明を行って第２の駆動部４ｃの説明を省略する。ただし、第１の駆動部４ｂと同一部分は同一符号で示す。
【００２６】
歯車４ａは、複数の歯（凸部）１１を有する円環状に形成されており、回転軸３に嵌められてその回転軸３の上部に固定されている（図１参照）。各歯１１は、歯車４ａの円周方向に並ぶようにその外周面に形成されている。この歯車４ａに外力が加わると、回転軸３が反時計回りあるいは時計回りに回転することになる。歯車４ａの外周面に存在する各歯１１は、タップ上げ用又はタップ下げ用として分けられており、タップ上げ用の歯１１の個数とタップ下げ用の歯１１の個数は互いにタップ数からマイナス二個の数である。例えば、図３では、タップ上げ用の歯１１の個数とタップ下げ用の歯１１の個数は互いに四個であり、タップ上げ用の四個の歯１１とタップ下げ用の四個の歯１１は、歯車４ａの円中心を通る中心線に対して左右対象の位置に設けられている。なお、歯１１の間隔は、タップ切替に必要な可動電極体６の回転量に応じて決定されている。
【００２７】
第１の駆動部４ｂは、歯車４ａの歯１１に引っかかるフック２１と、そのフック２１を支持する支持リンク２２と、その支持リンク２２に連結されたプランジャ２３と、そのプランジャ２３を定常状態の位置（ホームポジション）から引き込んで移動させるソレノイド２４と、プランジャ２３を元の定常状態の位置に戻すバネなどの復帰部材２５と、バネ受けなどの受け部材２６と、支持リンク２２の端部に設けられたストッパプレート２７とを有している。
【００２８】
フック２１は、支持リンク２２に支持ピン２１ａにより回転可能に設けられており、支持リンク２２に設けられた規制ピン２１ｂに対し、フック２１に設けられた固定ピン２１ｃに留められたねじりバネなどの付勢部材２１ｄにより付勢されている。このフック２１は、プランジャ２３のソレノイド２４側への移動に応じ、支持リンク２２と共にソレノイド２４側に移動する。これにより、フック２１の先端が歯車４ａの歯１１に当接してその歯１１をソレノイド２４側に押し、歯車４ａを反時計回りに回転させることになる。
【００２９】
支持リンク２２は、プランジャ２３に連結された補助板２２ａと、その補助板２２ａに連結された棒材２２ｂにより構成されている。この支持リンク２２は、回転軸３の延伸方向に直交するように配置されており、天板２ａにネジ止めされた板状の支持部材２８により支持されている（図１及び図２参照）。補助板２２ａは、支持部材２８に対して摺動可能であり、プランジャ２３と共に定常状態の位置に待機している。この補助板２２ａにはフック２１が取り付けられており、棒材２２ｂは復帰部材２５の内部を通過しており、その端部にはストッパプレート２７が設けられている。
【００３０】
プランジャ２３は、支持リンク２２とつながっており、その支持リンク２２と同様、回転軸３の延伸方向に直交するように配置されている。このプランジャ２３は、ソレノイド２４により支持され、回転軸３の延伸方向に直交する方向に往復移動可能に構成されている。
【００３１】
ソレノイド２４は、天板２ａにネジ止めされており（図１及び図２参照）、外部からの電力供給により駆動し、回転軸３の延伸方向に直交する方向にプランジャ２３を引き込んで移動させる。なお、電力供給が停止されると、ソレノイド２４の駆動も停止し、プランジャ２３は支持リンク２２と共に復帰部材２５による復帰力により元の定常状態の位置に戻る。
【００３２】
復帰部材２５は、板状の支持部材２８に対してソレノイド２４の反対側に位置付けられており、板状の支持部材２８に設けられた受け部材２６と、支持リンク２２の棒材２２ｂの端部に設けられたストッパプレート２７との間に設けられている。この復帰部材２５がプランジャ２３及び支持リンク２２を元の定常状態の位置に戻す復帰力を生み出す。なお、復帰部材２５としては、例えば、コイルスプリングなどが用いられる。
【００３３】
図１及び図２に戻り、各固定電極５は、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄを略垂直に貫通する固定軸５ａと、その固定軸５ａを中心として回転可能な回転管５ｂと、その回転管５ｂを下支持板２ｄ側に付勢するバネなどの付勢部材５ｃとをそれぞれ備えている。これらの固定電極５は、回転軸３を中心とする円周上に、例えば扇状に一定の間隔で配置されている（図４参照）。
【００３４】
固定軸５ａは、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄを貫通して回転管５ｂ及び付勢部材５ｃの内部を通り、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄに固定されて立設されている。この固定部材としては、例えば、ナットなどが用いられる。
【００３５】
回転管５ｂは、円柱状、すなわち円筒状に形成されており、その内部の固定軸５ａを中心として回転可能に上支持板２ｃ及び下支持板２ｄの間に設けられている。この回転管５ｂは、固定軸５ａの延伸方向に沿って付勢部材５ｃにより下支持板２ｄ側に付勢されている。この付勢部材５ｃとしては、例えば、コイルスプリングなどが用いられる。この回転管５ａの回転により、固定電極５と可動電極体６との接触箇所の摩耗を低減することができる。
【００３６】
なお、前述の固定軸５ａと回転管５ｂとの隙間には、油が供給されているため、固定軸５ａと回転管５ｂとの間には、油が介在している。この油は、回転管５ｂの回転抵抗を小さくするものである。これにより、回転管５ｂの回転抵抗が小さくなり、その回転管５ｂに接触しながら回転する可動電極体６の回転が滑らかになるので、タップ切替動作時にリバウンドの発生を抑止することができ、さらに、動作音を小さくすることができる。
【００３７】
また、固定軸５ａ及び回転管５ｂは、導電性を有する材料、例えば、金属材料により形成されており、一例として、固定軸５ａは金属製の丸棒であり、回転管５ｂは金属製の円筒管である。ただし、上支持板２ｃ及び下支持板２ｄは、絶縁性を有する材料により形成されている。このような固定軸５ａ及び回転管５ｂは、固定軸５ａの受け部分と回転管５ｂの下端とが密接して電気的に接続されており、固定軸５ａの下端がタップ接続用の端子として機能する。このとき、回転管５ｂは付勢部材５ｃにより付勢され、その下端が固定軸５ａの受け部分に密接されている。このため、回転管５ｂを回転可能に保持しながら、固定軸５ａと回転管５ｂとの電気的な接続を良好に維持することができる。
【００３８】
可動電極体６は、図４に示すように、固定電極５に接触する二個の可動電極６ａ、６ｂと、それらの可動電極６ａ、６ｂを回転可能に挟持する一対の支持板６ｃ、６ｄ（図１及び図２参照）と、それらの支持板６ｃ、６ｄを保持する保持部材６ｅと、その保持部材６ｅを固定電極５側に押す押圧部材６ｆと、その押圧部材６ｆを収容する筐体６ｇとを備えている。
【００３９】
二個の可動電極６ａ、６ｂは、図１及び図２に示すように、一対の支持板６ｃ、６ｄを略垂直に貫通する固定軸３１と、その固定軸３１を中心として回転可能な回転体３２と、その回転体３２に対して支持板６ｃを付勢するバネなどの付勢部材３３とをそれぞれ有している。
【００４０】
固定軸３１は、一対の支持板６ｃ、６ｄを貫通して回転体３２及び付勢部材３３の内部を通り、一対の支持板６ｃ、６ｄに固定されて立設されている。この固定部材としては、例えば、ナットなどが用いられる。なお、固定軸３１の上端部は、付勢部材３３用のストッパプレートとして機能する。
【００４１】
回転体３２は、円盤状に形成されており、その内部の固定軸３１を中心として回転可能に一対の支持板６ｃ、６ｄの間に設けられている。この回転体３２は、固定軸３１の延伸方向に沿って付勢部材３３により支持板６ｃと共に下方に付勢されている。この付勢部材３３としては、例えば、コイルスプリングなどが用いられる。この回転体３２の回転により、固定電極５と可動電極体６との接触箇所の摩耗を低減することができる。
【００４２】
なお、前述の固定軸３１と回転体３２との隙間には、油が供給されているため、固定軸３１と回転体３２との間には、油が介在している。この油は、回転体３２の回転抵抗を小さくするものである。これにより、前述の固定電極５における回転管５ｂの回転抵抗の減少に加え、回転体３２の回転抵抗も小さくなり、固定電極５に接触しながら回転する可動電極体６の回転が滑らかになるので、タップ切替動作時にリバウンドの発生を確実に抑止することができ、さらに、動作音を確実に小さくすることができる。
【００４３】
また、固定軸３１及び回転体３２は、導電性を有する材料、例えば、金属材料により形成されており、一例として、固定軸３１は金属製の丸棒であり、回転体３２は金属製の円板である。この回転体３２は、その直径が固定電極５の直径よりも大きくなるように形成されているが、これに限られるものではない。
【００４４】
一対の支持板６ｃ、６ｄは、一角の先端がカットされた略三角形状にそれぞれ形成されている（図４参照）。これらの支持板６ｃ、６ｄは、導電性を有する材料、例えば、金属材料により形成されており、一例として、二枚の支持板６ｃ、６ｄは金属製の平板である。このような一対の支持板６ｃ、６ｄは各付勢部材３３の付勢力により二個の可動電極６ａ、６ｂを挟持してそれらに接触しており、第１の可動電極６ａと第２の可動電極６ｂとを電気的に接続している。
【００４５】
保持部材６ｅは、図４に示すように、筐体６ｇ内に摺動可能に設けられおり、押圧部材６ｆにより固定電極５側に付勢されている。このため、保持部材６ｅは各固定電極５に一対の支持板６ｃ、６ｄを介して二個の可動電極６ａ、６ｂを押し付けることになる。この保持部材６ｅとしては、例えば、丸棒などが用いられる。また、押圧部材６ｆとしては、例えば、コイルスプリングなどが用いられる。
【００４６】
筐体６ｇは、管状の筐体であってその末端が閉じられたものであり、その筐体６ｇの内部には、押圧部材６ｆ及び保持部材６ｅがその順番で入れられている。この筐体６ｇは、回転軸３に貫通させて設けられており、各可動電極６ａ、６ｂが隣接する固定電極５間の凹部に嵌まる位置で固定されている。このように筐体６ｇが回転軸３に設けられるため、可動電極体６は回転軸３の回転と共に同じ方向に回転することになる。例えば、可動電極体６はタップ上げを行う場合に反時計周りに回転し、タップ下げを行う場合には時計周りに回転する。
【００４７】
次に、各固定電極５と変圧器のタップとの接続について説明する。なお、タップは、変圧器の一次巻線に沿う接続ポイント（接点）のことである。このタップの切り替えにより巻数比が可変となり、出力電圧を調整することができる。
【００４８】
図５に示すように、各固定電極５は、二つの固定電極５を一組とし、一組の固定電極５を同じ一つのタップに配線により電気的に接続することで、複数のタップＴ１〜Ｔ６に電気的に接続されている。なお、図５では、変圧器４１の一次側の巻線４２に沿う６個のタップＴ１〜Ｔ６が存在している。これらのタップＴ１〜Ｔ６間の接続がタップ切替装置１の可動電極体６により切り替えられる。
【００４９】
ここで、一つのタップに対して一組の二つの固定電極５が接続されているが、両端に位置する二組の固定電極５では、一組の固定電極５の両方が直接同じタップに電気的に接続されており、その他の組の固定電極５では、一組の固定電極５の一方は直接、その他方は抵抗（抵抗器）Ｒを介して同じタップに電気的に接続されている。ここで、両端の二組以外の組において、一組の固定電極５の一方を第１の固定電極５とし、その他方を第２の固定電極５とすると、第１の固定電極５はそのまま一つのタップに接続されており、第２の固定電極５は抵抗Ｒを介して同じタップに接続されている。これは各タップＴ２〜Ｔ５で共通である。さらに、第１の固定電極５と第２の固定電極５は各組にわたって交互に並ぶように設けられている。
【００５０】
次に、前述のタップ切替装置１が行うタップ切替動作について説明する。
【００５１】
タップ切替を行う前には、図３に示すように、フック２１は定常状態の位置であるホームポジションに位置している。このとき、図４に示すように、可動電極体６は、第１の可動電極６ａが、タップＴ１に接続された一組の固定電極５の両方に当接しており、さらに、第２の可動電極６ｂが、タップＴ２に接続された一組の固定電極５の両方に当接している状態である。このときのタップ間の接続状態は、図６（ａ）に示すように、タップＴ１とタップＴ２とが接続されており、さらに、一つの抵抗Ｒを介して接続されている状態である。
【００５２】
この状態で、図７に示すように、第１の駆動部４ｂのソレノイド２４に電力が供給されると、ソレノイド２４が駆動し、プランジャ２３がソレノイド２４側に引き込まれ、支持リンク２２がソレノイド２４側に移動していく。このとき、支持リンク２２上のフック２１が歯車４ａの歯１１に当接してその歯１１をソレノイド２４側に押し、回転軸３が反時計周りに回転し始める。これに応じて、回転軸３に連結された可動電極体６は、図４に示す状態から、反時計周りに回転し、図８に示すように、第１の可動電極６ａが、タップＴ１に接続された一組の固定電極５の片方に当接しており、さらに、第２の可動電極６ｂが、タップＴ２に接続された一組の固定電極５の片方に当接している状態となる。このときのタップ間の接続状態は、図６（ｂ）に示すように、タップＴ１とタップＴ２とが抵抗Ｒを介さずに接続されている状態である。
【００５３】
図７に示す状態から、さらに、図９に示すように、支持リンク２２がソレノイド２４側に移動すると、支持リンク２２上のフック２１が歯車４ａの歯１１をソレノイド２４側に押し、回転軸３が反時計周りにさらに回転する。これに応じて、可動電極体６は、図８に示す状態から、反時計周りに回転し、図１０に示すように、第１の可動電極６ａが、タップＴ１に接続された一組の固定電極５の片方及びタップＴ２に接続された一組の固定電極５の片方に当接しており、第２の可動電極６ｂが、タップＴ２に接続された一組の固定電極５のもう片方及びタップＴ３に接続された一組の固定電極５の片方に当接している状態となる。このときタップ間の接続状態は、図６（ｃ）に示すように、タップＴ１とタップＴ２とが接続されており、さらに、一つの抵抗Ｒを介して接続されている状態であって、タップＴ２とタップＴ３とが一つの抵抗Ｒを介して接続されている状態である。
【００５４】
図９に示す状態から、さらに、図１１に示すように、支持リンク２２がソレノイド２４側に移動すると、支持リンク２２上のフック２１が歯車４ａの歯１１をソレノイド２４側に押し、回転軸３が反時計周りにさらに回転する。これに応じて、可動電極体６は、図１０に示す状態から、反時計周りに回転し、図１２に示すように、第１の可動電極６ａが、タップＴ２に接続された一組の固定電極５の片方に当接しており、第２の可動電極６ｂが、タップＴ３に接続された一組の固定電極５の片方に当接している状態となる。このときのタップ間の接続状態は、図６（ｄ）に示すように、タップＴ２とタップＴ３とが二つの抵抗Ｒを介して接続されている状態である。
【００５５】
図１１に示す状態から、さらに、図１３に示すように、支持リンク２２の移動が進み、その支持リンク２２上のフック２１が所定位置まで到達すると、支持リンク２２の移動が停止し、それに伴って回転軸３の回転も停止する。このとき、可動電極体６は、図１２に示す状態から、反時計周りに回転し、図１４に示すように、第１の可動電極６ａ、がタップＴ２に接続された一組の固定電極５の両方に当接しており、第２の可動電極６ｂが、タップＴ３に接続された一組の固定電極５の両方に当接している状態となる。このときのタップ間の接続状態は、図６（ｅ）に示すように、タップＴ２とタップＴ３とが接続されており、さらに、二つの抵抗Ｒを介して接続されている状態である。
【００５６】
その後、第１の駆動部４ｂのソレノイド２４に対する電力供給が停止されると、ソレノイド２４の駆動が停止し、図１５に示すように、プランジャ２３及び支持リンク２２が復帰部材２５により元の定常状態の位置に移動していく。これに応じて、支持リンク２２上のフック２１は歯車４ａの歯１１から離れ、その歯１１に隣接する歯１１に当接する。この状態でも、支持リンク２２の移動は進行し、フック２１はその歯１１を避けるようにして逃げ、その後、歯車４ａから離れ、付勢部材２１ｄにより規制ピン２１ｂに当接して元の位置に復帰する。このように、フック２１はプランジャ２３及び支持リンク２２の移動を妨げないため、プランジャ２３及び支持リンク２２は元の定常位置まで復帰することが可能である。
【００５７】
最後に、図１６に示すように、プランジャ２３及び支持リンク２２が元の定常状態の位置まで到達すると、支持リンク２２上のフック２１も元の位置に戻る。この復帰動作では（図１５及び図１６参照）、フック２１は歯車４ａの歯１１に引っかかることがないため、回転軸３が回転することはなく、もちろん可動電極体６も回転することはない。
【００５８】
このようなタップ切替動作により、可動電極体６は、回転軸３の回転に応じて、図３に示す初期位置、すなわちタップＴ１とタップＴ２が接続された位置から、図１４に示す所定角度だけ回転した位置、すなわちタップＴ２とタップＴ３が接続された位置で停止することになる（タップ上げの切替動作）。このようにして、タップＴ１とタップＴ２との接続が、タップＴ２とタップＴ３との接続に切り替えられる。このタップ切替動作では、抵抗Ｒが限流抵抗となるため、切替時に急激な電圧変化の発生を抑止し、大電流が流れることを防止することができる。なお、他のタップＴ４〜Ｔ６の切替動作も前述と同じであり、また、第２の駆動部４ｃにより時計回りに可動電極体６が移動する場合にも（タップ下げの切替動作）、タップ間の接続の流れが逆になるが、同様なタップ切替動作が行われる。
【００５９】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、可動電極体６の二個の可動電極６ａ、６ｂは、隣接する固定電極５間の凹部に嵌まって静止し、その静止状態が押圧部材６ｆによる押圧力により保持される。このとき、可動電極６ａは押圧部材６ｆによる押圧力により、隣接する固定電極５間の凹部に押されている。これにより、タップ間の接続状態を保持する複雑な接点保持機構が無くても、タップ間の接続状態を保持することが可能になるので、タップ切替装置１の簡略化及び小型化を実現することができる。また、タップ切替動作中、二個の可動電極６ａ、６ｂは固定電極５に押圧部材６ｆによる押圧力により当接しており、可動電極体６の静止中及び回転中に、可動電極６ａ、６ｂと固定電極５との電気的な接続状態を良好に維持することができる。さらに、第１の駆動部４ｂや第２の駆動部４ｃにモータを用いないでソレノイド２４を用いることによって、モータを用いた場合に比べ、駆動機構を減少させて簡易な構成を実現しつつ、高速かつ静かにタップ切替を行うことができる。
【００６０】
また、万一、タップ切替動作途中に操作電源が喪失しても、可動電極体６の二個の可動電極６ａ、６ｂが固定電極５の外周突端で静止することはなく、必ず固定電極５間の凹部に挟まった状態で静止することになる。この静止状態では（例えば、図６（ａ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）参照）、タップ間の接続は、そのタップ間が抵抗Ｒを介さずにそのまま接続されている状態を含んでいるため、電流が抵抗Ｒに長時間流れ続けることはなく、短時間定格の容量を有する抵抗Ｒを用いることができる。
【００６１】
また、抵抗Ｒが一つのタップＴ２〜Ｔ５に対して一個ずつ設けられており、タップ切替時に直列使用となるため、抵抗Ｒの劣化を抑止することができる。さらに、二個の可動電極６ａ、６ｂは二個の付勢部材３３による付勢力により一対の支持板６ｃ、６ｄにより挟持されている。これにより、二個の可動電極６ａ、６ｂを回転可能に保持しながら、それらの可動電極６ａ、６ｂの電気的な接続を良好に維持することができる。
【００６２】
また、固定電極５の回転管５ｂが回転し、さらに、その回転管５と接触する回転体３２も回転するため、回転管５ｂと回転体３２との接触箇所の摩耗、すなわち固定電極５と可動電極６ａ、６ｂとの接触箇所の摩耗を低減することができる。
【００６３】
さらに、固定電極５に存在する油及び可動電極６ａ、６ｂに存在する油は、可動電極６ａ、６ｂが固定電極５に接触するときの衝撃を緩和する油として機能する。これにより、可動電極体６の回転が滑らかになるので、タップ切替動作時のリバウンド発生を抑止することができ、さらに、動作音を小さくすることができる。
【００６４】
このようなタップ切替装置１の簡略化及び小型化により、低コストで省スペースなタップ切替装置１を得ることができる。したがって、前述のタップ切替装置１を採用することで、柱上に設置しやすい柱上変圧器を形成することが可能となり、さらに、安価で静音性が高く、省スペースの柱上変圧器を得ることができる。
【００６５】
なお、本発明に係る前述の実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。前述の実施形態は種々変更可能であり、例えば、前述の実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても良く、さらに、異なる実施形態に係る構成要素が適宜組み合わされても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１ タップ切替装置
２ 本体
２ａ 天板
２ｂ 底板
２ｃ 上支持板
２ｄ 下支持板
２ｅ 支柱
３ 回転軸
３ａ 軸受部
３ｂ 軸受部
４ 回転駆動部
４ａ 歯車
４ｂ 第１の駆動部
４ｃ 第２の駆動部
５ 固定電極
５ａ 固定軸
５ｂ 回転管
５ｃ 付勢部材
６ 可動電極体
６ａ 可動電極
６ｂ 可動電極
６ｃ 支持板
６ｄ 支持板
６ｅ 保持部材
６ｆ 押圧部材
６ｇ 筐体
１１ 歯
２１ フック
２１ａ 支持ピン
２１ｂ 規制ピン
２１ｃ 固定ピン
２１ｄ 付勢部材
２２ 支持リンク
２２ａ 補助板
２２ｂ 棒材
２３ プランジャ
２４ ソレノイド
２５ 復帰部材
２６ 受け部材
２７ ストッパプレート
２８ 支持部材
３１ 固定軸
３２ 回転体
３３ 付勢部材
４１ 変圧器
４２ 巻線
Ｒ 抵抗
Ｔ１ タップ
Ｔ２ タップ
Ｔ３ タップ
Ｔ４ タップ
Ｔ５ タップ
Ｔ６ タップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器の巻線に沿う複数のタップ間の接続を切り替えるタップ切替装置であって、
軸心を中心として回転可能に設けられた回転軸と、
前記回転軸を回転させる回転駆動部と、
前記回転軸を中心とする円周上に一定間隔で設けられた円柱状の複数の固定電極と、
前記回転軸の回転により前記複数の固定電極に順次接触しながら前記回転軸を中心として回転する可動電極体と、
を備え、
前記複数の固定電極は、
隣接する二つの固定電極が一組とされ、両端に位置する二組の固定電極では一組の固定電極の両方が直接同じタップに電気的に接続され、その他の組の固定電極では一組の固定電極の一方が直接、その他方が抵抗を介して同じタップに電気的に接続され、前記複数のタップに電気的に接続されており、
前記可動電極体は、
隣接する二組の前記固定電極に接触し、互いに電気的に接続された円盤状の二個の可動電極と、
隣接する二組の前記固定電極に対して前記二個の可動電極を押し付ける押圧部材と、
を有していることを特徴とするタップ切替装置。
【請求項２】
前記複数の固定電極は、
固定軸と、
前記固定軸を中心として回転可能に設けられ、前記可動電極と接触する回転管と、
をそれぞれ有していることを特徴とする請求項１記載のタップ切替装置。
【請求項３】
前記固定電極は、
前記固定軸と前記回転管との間に介在し、前記可動電極が前記固定電極に接触するときの衝撃を緩和する油を有していることを特徴とする請求項２記載のタップ切替装置。
【請求項４】
前記二個の可動電極は、
固定軸と、
前記固定軸を中心として回転可能に設けられ、前記固定電極と接触する回転体と、
をそれぞれ有していることを特徴とする請求項１、２又は３記載のタップ切替装置。
【請求項５】
前記可動電極は、
前記固定軸と前記回転体との間に介在し、前記可動電極が前記固定電極に接触するときの衝撃を緩和する油を有していることを特徴とする請求項４記載のタップ切替装置。
【請求項６】
前記可動電極体は、前記二個の可動電極を回転可能に挟持して電気的に接続する一対の支持板を有しており、
前記二個の可動電極は、前記回転体に対して前記一対の支持板の一方を付勢する付勢部材をそれぞれ有していることを特徴とする請求項４又は５記載のタップ切替装置。
【請求項１】
変圧器の巻線に沿う複数のタップ間の接続を切り替えるタップ切替装置であって、
軸心を中心として回転可能に設けられた回転軸と、
前記回転軸を回転させる回転駆動部と、
前記回転軸を中心とする円周上に一定間隔で設けられた円柱状の複数の固定電極と、
前記回転軸の回転により前記複数の固定電極に順次接触しながら前記回転軸を中心として回転する可動電極体と、
を備え、
前記複数の固定電極は、
隣接する二つの固定電極が一組とされ、両端に位置する二組の固定電極では一組の固定電極の両方が直接同じタップに電気的に接続され、その他の組の固定電極では一組の固定電極の一方が直接、その他方が抵抗を介して同じタップに電気的に接続され、前記複数のタップに電気的に接続されており、
前記可動電極体は、
隣接する二組の前記固定電極に接触し、互いに電気的に接続された円盤状の二個の可動電極と、
隣接する二組の前記固定電極に対して前記二個の可動電極を押し付ける押圧部材と、
を有していることを特徴とするタップ切替装置。
【請求項２】
前記複数の固定電極は、
固定軸と、
前記固定軸を中心として回転可能に設けられ、前記可動電極と接触する回転管と、
をそれぞれ有していることを特徴とする請求項１記載のタップ切替装置。
【請求項３】
前記固定電極は、
前記固定軸と前記回転管との間に介在し、前記可動電極が前記固定電極に接触するときの衝撃を緩和する油を有していることを特徴とする請求項２記載のタップ切替装置。
【請求項４】
前記二個の可動電極は、
固定軸と、
前記固定軸を中心として回転可能に設けられ、前記固定電極と接触する回転体と、
をそれぞれ有していることを特徴とする請求項１、２又は３記載のタップ切替装置。
【請求項５】
前記可動電極は、
前記固定軸と前記回転体との間に介在し、前記可動電極が前記固定電極に接触するときの衝撃を緩和する油を有していることを特徴とする請求項４記載のタップ切替装置。
【請求項６】
前記可動電極体は、前記二個の可動電極を回転可能に挟持して電気的に接続する一対の支持板を有しており、
前記二個の可動電極は、前記回転体に対して前記一対の支持板の一方を付勢する付勢部材をそれぞれ有していることを特徴とする請求項４又は５記載のタップ切替装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−１２５０７（Ｐ２０１３−１２５０７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４２４４７（Ｐ２０１１−１４２４４７）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００１４４１０８）株式会社三英社製作所 (35)
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００１４４１０８）株式会社三英社製作所 (35)
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