CN101145452A

CN101145452A - 开闭装置

Info

Publication number: CN101145452A
Application number: CNA2007101468945A
Authority: CN
Inventors: 高原修; 金太炫; 矢野知孝; 今城昭彦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2027-08-24
Also published as: JP4752678B2; US20100320063A1; US20080047819A1; JP2008053114A; CN100595854C; US7910847B2; DE102007037637A1; DE102007037637B4; US7812273B2

Abstract

本发明提供能缓和闭动作时产生的冲击、小型化、低成本、可靠性高的开闭装置。该开闭装置备有由可动电极(1)和固定电极(2)构成的开关部(3)、从可动电极(2)伸出的可动轴(4)、产生驱动力并将驱动力传递给可动轴(4)的操作机构(5)、将开关部(3)和可动轴(4)保持在内部的开关部保持件(6)、以及具有固定开关部保持件(6)的固定面的保持件保持部(7)。保持件保持部(7)的固定面，是由若干块板在可动轴方向叠置而构成的。闭极动作时，叠层板变形，叠层板之间的摩擦将整个系统的动能消耗，所以，可动电极(2)的反弹能量减小，可以缩短震颤时间。

Description

开闭装置

技术领域

本发明涉及开闭装置，特别涉及电磁驱动的开闭装置。该开闭装置具有可自由接触、断开的一对电极，通过该电极的接触、断开，进行一对电极的开极、闭极动作。

背景技术

利用电磁力的已往的开闭装置，包含有由可动电极和固定电极构成并直接进行电路开闭的开关部、从可动电极伸出的可动轴、由电源驱动并向可动轴赋予驱动力而使开关部开闭的操作机构。

该开闭装置，由于利用电磁力产生的驱动力，所以开闭动作的速度高，尤其是在闭极动作中，可动电极碰撞固定电极时产生大的冲击力，该冲击力引起各电极之间的再接触现象(下面称为震颤(chattering))。该震颤时间长时，会产生各电极熔接的问题，因此，必须尽量地缩短该震颤时间。为此，现有技术中的一个方法是，把2个开闭单元串联地相向配置，将固定侧电极背靠背地固定配置，抵消可动电极碰撞固定电极时的冲击力，这样，可以防止支承固定电极的支承部件损伤，并且可容易且切实地断开2个开闭单元中的各开关的电路(例如见专利文献1)。

另外还有一种方法是，在使开关部开闭的操作机构上，设置减速机构(阻尼器)，该减速机构可缓和开闭动作造成的冲击，确保开闭动作的高速应答性(例如见专利文献2)。

专利文献1：日本特开2002-124157号公报

专利文献2：日本特开2002-124165号公报

专利文献1的开闭装置中，由于把2个开闭单元串联配置，所以，如果没有充分的空间，就很难配置。

专利文献2的开闭装置中，要设置高价的阻尼器，使冲击能量衰减，所以，产品的成本高。

发明内容

本发明是为了解决这些问题而作出的，其目的是提供低成本、可靠性高、小型化的开闭装置。

本发明的开闭装置，备有：由可动电极和固定电极构成并且进行电路开闭的开关部、从上述可动电极伸出的可动轴、对上述可动轴赋予驱动力并进行上述开关部的开闭动作的操作机构、将上述开关部和上述可动轴保持在内部的开关部保持件、以及具有固定该开关部保持件的固定面的保持件保持部；上述保持件保持部的上述固定面，是由若干块板在可动轴方向叠置而构成的。

根据本发明，由于固定开关部保持件的固定面是若干个板叠置而成的，所以，上述固定面因闭极动作的冲击力而变形时，随着该变形，叠层板之间相互摩擦，该摩擦使动能消耗掉，所以，可以缩短震颤时间。

另外，即使变更了开闭装置的驱动速度等装置特性时，例如通过变更叠层数、叠层面的凹凸等的叠层构造，也可以容易地控制震颤特性。

另外，由于不需要用于安装抑制震颤的零件的空间，所以，不进行大的设计变更，也能实现小型化的装置。

另外，由于叠层化的固定面仅由板部件构成，所以价格低廉。

附图说明

图1是表示本发明实施形式1之开闭装置的构造图。

图2是表示本发明实施形式1中的基板构造的平面图。

图3是表示本发明实施形式1中的基板的状态的图。

图4是表示本发明实施形式1之开闭装置的震颤时间比、以及已往开闭装置的震颤时间比的图。

图5是表示本发明实施形式2中的基板的断面构造图。

图6是表示本发明实施形式3中的微动机构的断面构造图。

具体实施方式

实施形式1

图1是表示本发明实施形式1之开闭装置的构造图。包含有由固定电极1和可动电极2构成的开关部3、从可动电极2伸出的可动轴4、对可动轴4赋予驱动力将可动轴4朝轴方向驱动而进行开关部3的开闭动作的操作机构5、将开关部3和可动轴4保持在内部的开关部保持件6、作为固定开关部保持件6的固定面的基板(保持件保持部)7、分别支承基板7和操作机构5的支柱81、82、将支柱81、82固定住的法兰9。

图1中，开关部3具有固定电极1和可动电极2，通过该固定电极1和可动电极2的分离或接触，分别进行电路的打开动作(后面称为开极动作)或关闭动作(后面称为闭极动作)。

本实施形式的开闭装置，是不使用绝缘气体的机种，进行大电流的阻断，固定电极1和可动电极2收容在真空阀10内。

可动轴4传递来自操作机构5的驱动力，为了防止电流介入操作机构5，其间插入了绝缘杆11。可动轴4的从绝缘杆11到开关部3的一侧是充电部，从绝缘杆11到操作机构5的一侧是无充电部。

操作机构5备有借助电磁力产生驱动力的驱动机构12、和保持驱动机构的驱动机构保持盘13。驱动机构12备有可动线圈14、闭极用固定线圈15和开极用固定线圈16。可动线圈14固定在可动轴4的无充电部上，闭极用固定线圈15与可动线圈14的开关部3一侧相向设置着。开极用固定线圈16与可动线圈14的开关部3一侧的相反侧相向设置着。

开关部保持件6，为了绝缘性能稳定，与开关部3一体地注射(模注)成形。

一般的断路器中，图1所示的开闭装置，是3机并联配置在U、V、W各相的构造，基板7上安装着3个开关部保持件6。另外，基板7是将同一形状的数块铁板在可动轴方向叠置而成的。

该基板7，如前所述，用于固定开关部保持件6，同时用支柱81固定在法兰9上，因此，如图2所示，设有法兰固定用螺栓孔17、和开关部保持件固定用螺栓孔18。

基板7上除了上述螺栓孔17、18外，还设有叠层板约束部件用贯通孔19，螺栓(约束部件)穿过该叠层板约束部件用贯通孔19，将叠置着的若干板约束住。

根据上述构造，由若干个叠层板构成的基板7，因闭极动作产生的冲击，产生了图3中虚线所示的变形，所以，在若干块叠层板之间产生了摩擦，该摩擦使动能消耗，这样，可减小可动电极2的反弹动能。

另外，由于用约束部件把构成基板7的若干块叠层板约束住，所以，当因碰撞的冲击产生变形时，叠层板间容易产生摩擦，借助摩擦，动能的消耗增大，可更加缩短震颤时间。

另外，通过变换基板7的材质，可以改变基板7的刚性，可使整个系统的特性变化。

根据该效果，可以大大减少震颤时间。

图4表示减少震颤时间的效果。横轴表示可动轴4的投入速度比(相对于作为基准的投入速度(这里，在实施形式1中，是可动轴的移动速度为最大时的速度)的投入速度比。各投入速度，是从可动轴行程的40％距离到固定电极1端面的平均速度)。纵轴表示震颤时间比(各试验条件的震颤时间相对于一块板构成基板7时的最大震颤时间的比)。在同一个组中，对于用8块叠层板构成基板7的情况(Δ标记)和用一块板构成基板7的情况(■标记)，使它们的投入速度变化，测定震颤时间，得到图4的试验结果。

从该试验结果可知，采用本发明实施形式1，与不采用时相比，最大可以缩短到20％左右的震颤时间。

通常，在使用绝缘气体的开闭装置中，开关部3和开关部保持件6不是如本实施形式所示这样一体模注成形的，所以，可以在固定电极1侧或操作机构5侧设置冲击缓和机构，用上述冲击缓和机构使闭极动作时产生的动能消耗掉，减少震颤的发生时间。但是，在不使用绝缘气体(使用干燥气体)的大容量开闭装置中，如前所述，为了使绝缘性能稳定，开关部与开关部保持件一体地模注成形，所以，很难在固定电极1侧设置上述冲击缓和机构。

因此，对于开关部保持件6与开关部3一体模注成形的开闭装置，如果做成为本实施形式的构造，则可以实现低成本、小型化、和缩短震颤时间。

另外，把构成基板7的若干块叠层板的厚度、形状、叠层数、叠层面积等，做成为能安装、支承开关部保持件6的厚度、形状等，可以将震颤时间控制在最恰当的范围(通常为几msec以下)。

实施形式2

在实施形式1中，构成基板7的若干块叠层板的形状，是板厚为一定的平板，但是，也可以例如如图5所示那样，使各叠层板的断面形状为同样的波形，使凹凸对齐地叠置。

根据该构造，与通常的板材相比，接触面积增加，容易产生摩擦，更加使冲击能量衰减。

实施形式3

在实施形式1中，开关部保持件6和开关部3，为了绝缘，是一体模注而成的。但是，对于开关部保持件6和开关部3不是模注的、例如使用绝缘气体的开闭装置等，也可以与实施形式1同样地，用若干块叠层板构造基板7。

根据该构造，与实施形式1同样地，冲击产生的变形在基板7的叠层板之间产生摩擦，动能被消耗，可以抑制震颤。

另外，对于开关部保持件6和开关部3不是模注的构造，也可以用若干块叠层板构成基板7，同时在固定电极1侧组合设置图6所示的微动机构20。

在添设了微动机构20的情况下，固定电极1和可动电极2从分离的位置急剧地相接触，进行关闭电路的闭极动作时，在微动机构20中，固定电极侧可动块22被向下推，固定板23侧的固定板侧可动块21由在左右方向伸缩的弹簧24支承着，所以，固定板侧可动块21在横方向产生微小振动。借助该微小振动，在固定电极侧可动块22与固定板侧可动块21的接触面间，以及在固定板侧可动块21与固定板23的接触面间，产生摩擦力、做功，可以使相当于摩擦力×移动量的动能消耗。

摩擦力用图6下方4个部位的粗线箭头表示。

借助由若干块叠层板构成的基板7和微动机构20的相互作用，可以较多地消耗动能，所以，可以减小可动电极2的反弹能量，可以减少震颤时间。

实施形式4

在实施形式2中，构成基板7的叠层板的形状为同样的波形，凹凸对齐地叠置着。但是，对于实施形式1的构造、或实施形式2的构造，也可以将各叠层板的表面做粗糙。

根据该构造，表面粗糙的叠层板之间因冲击而变形时，各板之间的摩擦加大，所以，被该摩擦消耗的能量加大，可动电极2反弹的能量减小，可减少震颤时间。

实施形式5

通常的断路器中，是3台开闭装置(对应于U、V、W三相)并联配置的构造，因此，通常如实施形式1所示，在一块基板7上设置3个开闭装置。但是，也可以对三相开闭装置的各相，独立(分离)地设置基板7。这时，独立设置着的各基板7，由固定在一个法兰9上的支柱81支承，该法兰9跨越三相的开闭装置设置。

根据该构造，进行闭极动作时，即使产生了各相投入时间的错开，也能使得该时间错开引起的三相间干扰对震颤时间的影响减低到最小限，可以缩短震颤时间。

实施形式6

上述各实施形式1～5中，是通过基板7和支柱81将开关部保持件6固定在法兰9上的，但是，也可以不通过支柱81和基板7，而是直接地将开关部保持件6固定在叠层化的法兰9上。这时，法兰9成为固定开关部保持件6的固定面，法兰(保持件保持部)9的构造，可以与实施形式1、2、4中所示的基板7的构造相同。

通过把法兰9做成叠层构造，闭极动作产生的冲击使法兰9变形时，构成法兰9的叠层板之间产生摩擦，该摩擦使动能消耗，可以减小可动电极2的反弹动能，可以减少震颤时间。

另外，由于没有了支承基板7和法兰9的支柱81，所以，部件数目减少，可以降低成本。

Claims

1.开闭装置，备有：由可动电极和固定电极构成并且进行电路开闭的开关部、从上述可动电极伸出的可动轴、对上述可动轴赋予驱动力并进行上述开关部的开闭动作的操作机构、将上述开关部和上述可动轴保持在内部的开关部保持件、以及具有固定该开关部保持件的固定面的保持件保持部；其特征在于，上述保持件保持部的上述固定面，是由若干块板在可动轴方向叠置而构成的。

2.如权利要求1所述的开闭装置，其特征在于，用约束部件把在可动轴方向叠置着的若干块板约束住。

3.如权利要求1或2所述的开闭装置，其特征在于，在构成保持件保持部的固定面的若干块板上，分别设置相同形状的凹凸，在可动轴方向叠置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的开闭装置，其特征在于，保持件保持部的固定面，分别独立地设置在三相开闭装置的各相。

5.如权利要求1至4中任一项所述的开闭装置，其特征在于，开关部和开关部保持件是一体模注的。