CN1305208A - 开关机构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

通过将具有不同功能的多个真空阀(7)、(13)与输入部(3)·输出部(21)一起整个用树脂层(23)一次处理并作成一体注塑的开关机构(1),能在不采用SF6气体的情况下提高绝缘耐力,实现整个形状的缩小化及零件数量和注塑工序的减少化。

Description

开关机构及其制造方法

本发明涉及开关机构，具体涉及一种通过真空遮断器、真空断路器等的真空开关装置构成、用于电力及受配电系统的遮断·通电及开闭的开关机构。

图1示出用于电力及受配电系统的有代表性的开关机构的构成例子。图1中，通过隔壁103在用软钢板包围外周的容器101内前后隔开，并将装有真空阀107的遮断器109容置在前方的遮断器室105中。另外，在后方的母线室111中上下设有与遮断器109的上下主回路配合且分别为同样形状的断路器113、114。在上位侧的断路器113侧与固定在支承绝缘子115上的母线117连接，并与邻接的开关箱连接。另外，在下位侧的断路器114侧则与由电力电缆119受电的电缆头121连接。而且，这些装置以连接导体123相互连接。另外，在分隔电源侧与负荷侧的隔壁103设有用绝缘层将主回路导体模压在未图示的贯通孔中的绝缘衬垫125，并进行相互的室105、111的隔开及主回路的连接。在这些室105、111中封入有作为绝缘体的例如SF6气体那样的绝缘气体。

SF6气体具有无色、无害、惰性等特点，并具有在大气压下2-3倍于空气的绝缘耐力。通过封入如此管理的绝缘气体的开关机构进行电力的稳定供给。

在这种结构中，由于SF6气体具有高于空气的绝缘耐力，如日本专利特开昭60-210107号所示，能实现开关机构的缩小化。然而，在防止地球温暖化京都会议(1997年12月)上，SF6气体因其对于地球温暖化的影响是二氧化碳的约23000倍而被认为不应向大气泄漏或排放。

因此，接合容器101的钢板相互的焊接部的气密性或用于电缆头121的气体/气中部分的O形圈的气体泄漏的验证等变得十分重要。另外，在容器101的内部检查等的气体开放时必须用气体回收机对开放前封入的气体进行回收。虽然，即使在以往方法的机构中也是这样进行的，但仍须进一步提高其重要性并作万全的对应。

由上可见，虽然如不使用SF6气体则不必作上述对应，但目前尚无优于SF6气体的绝缘媒体。例如，由于如以空气为绝缘媒体则绝缘耐力变差，相应地必须扩大绝缘距离等，从而使整体形状大型化。另外，由于在一般空气中绝缘受到灰尘及湿润的影响，考虑到这些污损特性，必须增大沿面距离等。这与作为最近趋势的装置缩小化是背道而驰的。

作为不使用SF6气体的方法，已知的有例如日本专利特愿平9-013027号所揭示的那样用固体绝缘物直接对真空阀进行模压的固体绝缘结构。然而，这种装置对于开关机构的其他结构件也施以模压等绝缘处理，而且必须绝缘处理成这些连接部在装配后不露出导体部，致使工序增多、成本提高。

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种通过将具有遮断及断路功能等的真空阀的周围固体绝缘化产生大于SF6气体绝缘的绝缘耐力并实现整体形状缩小化、通过一次处理地一体注塑以在减少零件数和注塑工序的同时高速注塑、经济、高效的开关机构及其制造方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下，即：

一种开关机构，包括：具有真空遮断器、真空断路器等的真空阀的开关开闭机构，对来自外部的电源进行输入的开闭机构的输入部，对向外部进行电源输出的开闭机构的输出部，其特征在于，将上述开闭机构与上述输入部和输出部一起整个用树脂层一次处理并一体注塑。

因此，开关机构的遮断、断路及接地能通过在真空中使接点开闭的遮断用真空阀和断路及接地用真空阀进行，以下，真空阀有时指真空遮断器或真空断路器。在将遮断用真空阀和断路及接地用真空阀照其原样装配的场合，各真空阀之间的距离必须相应于空气的绝缘耐力而增大，但通过将不同功能的2个真空阀一次处理并用注塑材料一体注塑，能使各真空阀之间的绝缘耐力取决于注塑树脂的绝缘耐力。由于注塑树脂的绝缘耐力与空气或常压的SF6气体相比约大10倍，能大幅度地缩小与开关机构的心脏部接触的真空阀部的绝缘距离，故能实现整个开关机构的缩小化。另外，将2个真空阀装配成开关机构的场合，在它们的位置未正确设定而使真空阀内的接点开闭时，则会产生定时偏差及接点无法进行均匀的面接触之类的问题，并可能发生大的麻烦。因此，虽然装配时的尺寸精度花费很多时间进行，但由于通过将真空阀一次处理并一体注塑，并由模具自动设定尺寸，故无注塑后进行位置调整等的麻烦。而且，虽然开关机构中必须具有输入部和输出部，但由于将输入部、输出部与真空阀一次处理并一体注塑，输入部与输出部的绝缘在与外表面之间能作成固体绝缘，不需要连接部的绝缘处理，连接部具有可选择螺丝连接、焊接、压接、接触等多种方式、并可从生产率或经济性等进行选择的优点。而且，由于连接部的绝缘为用注塑树脂一体的固体绝缘，能实现缩小化并使注塑工序一次完成而较为经济。

另外，在本发明的开关机构中，将一体注塑的开关机构的树脂层外表面作为接地层。

因此，通过将输入部与输出部的嵌合部分与真空阀可动导体部附近以外的注塑树脂部的表面作为接地层，由于注塑树脂内的导体或真空阀之间为注塑树脂的固体绝缘，与空气等的气体绝缘相比能缩小化。另外，三相的场合因通过在各相的开关机构的外表面加以接地层将各相分离，由于没有相间短路，无需相间距离，故可缩小化。而且，因表面为接地层，由于即使污损，绝缘性也不变化，设计时无需考虑污损，故可缩小化，也无需对于污损的维护工作。开关箱本身不必采用防止污损用的气密结构，具有结构简单、制造容易的优点。

另外，在本发明的开关机构中，将输入部·输出部成为T字状叉开的T分叉。

因此，通过将输入部与输出部成为T分叉，输入部和输出部的变型丰富，即使在安装计量仪器用变压器或过压熔断器时也能对应而无需改变注塑用模具。另外，通过在输入部和输出部使用相同的T分叉导体，由于实现零件的标准化、通用化，故能经济地进行制作。尤其是开关机构因系统的种类繁多，可节省每次均需制作模具的费用。

另外，在本发明的开关机构中，使开关机构的模具至少能在输入部和输出部中调换，并能与输入部和输出部的结构·形状配合且一体注塑。

因此，虽然开关机构的母线侧(输入部)与输出部(电缆头侧)方向不同的情况较多，但由于输入部和输出部的模具能分开，并能由本体模具装卸，故能改变为三相状态的输入部和输出部的配置不重叠。虽然作为包含开关机构本体部的一体模具的整个模具较大、制作费用高、替换等调节时间较多，但由于仅对输入部·输出部的部分模具进行制作并对应于目的进行替换，故模具费用较低，替换也较容易。另外还可减少不使用时的保管空间。

另外，在本发明的开关机构中，将电流传感器和电压传感器兼作导体部的支承件并对开关机构一次完成且一体注塑。

因此，通过用于开关机构的回路的保护及计量的电压传感器和电流传感器作为导体部的支承件，不必对电压传感器和电流传感器进行其他注塑，较为经济。而且，由于与开关机构本体部的绝缘媒体为一体化的固体绝缘，绝缘耐力提高，故包含电压传感器和电流传感器的开关机构的尺寸能缩小化。另外，虽然内部的导体部一般采用保持绝缘距离用的衬垫，或提高导体的刚性而必须在模具内中空悬浮，但由于使电压传感器和电流传感器具有该功能而无需使用衬垫，能使用不必极端地提高导体刚性、加工容易的导体，故更为经济。

另外，在本发明的开关机构中，在成T字状叉开的T分叉部的单侧装有模制的计量仪器用变压器(PT)或过压熔断器。

因此，由于无需改变开关机构的本体模具，并能对系统构成的变型进行扩大，故能提供经济的开关机构。

另外，在本发明的开关机构中，将导电性金属盖安装成在使用开关机构的真空阀的两端面罩覆真空阀的绝缘筒端面，并与其他零件一起装入模具并一体注塑。

因此，虽然轴向的热应力在真空阀的两端面变大，在金属盖的外侧则因存在金属盖而缓和，并能耐受热应力。由于真空阀的两端由金属构成，在用树脂模制的场合因与陶瓷和金属的接合部为不同材料，容易产生应力，虽然长度越长则该两端面的应力越大，但由于该部分设有金属盖，即使在该金属盖与阀端部之间产生剥离或开裂，由于金属盖与阀的端部为同电位，故在电气方面并无绝缘破坏之虞。

另外，在本发明的开关机构中，安装在真空阀的两端的导电性金属盖与真空阀的端面之间由弹性体构成，金属盖端面与真空阀的绝缘筒之间用高强度纤维材料卷绕成对弹性体抵压状，并用粒子类填充材料的注塑材料一体注塑。

因此，由于通过在金属盖与真空阀的端面之间配置弹性体能在缓和轴向产生的应力的同时通过高强度纤维材料接受弹性体、金属盖端面产生的应力，该部分由注塑树脂而成为高强度。而且由于端面不进入直接注塑树脂部而没有缺口部，故可提高耐开裂性。

另外，在本发明的开关机构中，用熔融二氧化硅填充材料和弹性体微粒构成注塑树脂的填充材料，弹性体微粒对于树脂以大约5-20％的比例呈分散状。

因此，通过在无机粒子系填充材料的注塑树脂中放入弹性体微粒，可提高注塑树脂的韧性，并使对真空阀进行注塑时的耐开裂性提高。

另外，在本发明的开关机构中，通过在100℃以上的高温侧向注塑树脂中添加促进反应的硬化促进剂、使模具内成为减压状态、并用在压入注入后约20-30分钟脱模的高速注塑法一体注塑。

因此，通过使注入树脂以加压的状态从离浇口远的部分依次硬化不断进行树脂补充，能在短时间中提供无气孔(注：即在树脂硬化时所不希望产生的微小空间)的注塑件。通过一体注塑时对模具内部进行减压，由于能排除内部的空气而能减少空隙的发生，且由于能增大注入树脂时的压力差，故易于从下部注入树脂。注入的树脂虽然一面从模具接受热量变成高温一面填充，但最初注入的树脂比浇口部分的树脂较早进行硬化反应并凝胶化。伴随着树脂的硬化产生收缩，此时虽然无树脂补充且不产生气孔，但由于浇口部分的树脂硬化较迟而能进行树脂补充，故能提供无气孔的注塑件。

另外，在本发明的开关机构的高速注塑方法中，采用多个部位设置注塑树脂的注入口、树脂储存部及脱气部的模具并一体注塑。

因此，通过使注入口为多个并在与各注入口对应的部位设置树脂储存部及脱气部，能清除模具内的真空阀周边的瓣等，并能形成无空隙的固体绝缘层。由于将至少多个真空阀一次处理并一体注塑，虽然在注入口部为1个部位的场合当模具温度下降而并非慢慢注入时由中途的空穴作用产生的气泡照原样残留，固体绝缘层中仍存在缺陷部分，但通过设置多个注入口，能一面依次清除内部产生的气泡，一面将气泡赶入各树脂储存部、脱气部，故能提供无空穴的一体注塑的开关机构。

另外，在本发明的开关机构中，在相当于开关机构的外表面的模具面上喷涂导电涂料后，在模具中对开关机构构成件进行调节并一体注塑，将导电涂料涂覆在树脂外表面并与注塑树脂层一体化。

因此，通过注塑前在模具的与注塑件表面相当的部分涂覆导电涂料，在其后的关闭模具并注入树脂的工序中，使注塑树脂与导电涂料在模具中接合，并在脱模时一体形成注塑树脂表面和导电涂料层。因此在注塑工序的后工序中没有形成导电涂料层的作业，更为经济。

另外，在本发明的开关机构的制造方法中，在用注塑树脂一体注塑时，在注塑树脂凝胶化的时刻，仅在导电涂料流动部分打开模具，将导电涂料压入注塑件与模具的间隙后，使模具关闭并加热硬化至导电层的厚度，在注塑件的外表面形成导电层。

因此，在从模具注入口注入导电涂料时，通过将模具向两侧少许打开，并在注塑件与模具的微小间隙中加压注入导电涂料，能可靠地形成导电涂料层，同时由于注塑树脂加温到玻璃转位温度以上，故能牢固地形成接合性良好的导电涂料层。因此能提高固体绝缘层的可靠性，并由于能调节导电涂料层的厚度，故能提供经济地形成表面接地层的注塑件。

另外，在本发明的开关机构的制造方法中，在用注塑树脂一体注塑时，在注塑树脂凝胶化的时刻打开模具，在用导电性预浸树脂条片罩覆注塑件的表面后将模具夹紧并使导电性预浸树脂料加热加压而与注塑件一体化，从而在表面形成导电层。

因此，导电性预浸树脂料成为注塑表面的保护层，并能形成一定厚度。由于厚度一定，导电率稳定，且预浸树脂料的基材采用高强度纤维，可防止破损等。

另外，在本发明的将多个真空阀一体注塑的开关机构中，将真空阀的可动部侧沿同一方向配置，包含可动部侧的滑动部的连接片由一体的导体构成，并与真空阀一起一体注塑。

因此，由于将包含滑动部的连接片与真空阀的可动部侧在注塑前装配并安放在模具中，因位置关系取决于模具，没有尺寸调整等麻烦作业。而且，通过使2个真空阀的可动部侧为同一方向并用金属片对2个真空阀的可动部侧的端部进行支承，能容易地实现端部的电场缓和。另外，由于该连接片为同时注塑并加以绝缘，能减少可动部侧的露出部，并能减少后工序的绝缘作业及装配。

另外，在本发明的开关机构中，将一体注塑的开关机构的外表面作成冷却用的散热片。

因此，由于与空气接触的表面积因注塑件的表面设有散热片而增加，故能提高冷却性能并实现开关机构的缩小化。

另外，在本发明的一体注塑的开关机构中，注塑时在外表面设有金属制的散热片，并与金属制的散热片一起一体注塑。

因此，因金属制的散热片比注塑树脂等有机材料导热性好，冷却效率提高。而且由于散热片由金属制成，即使散热片受碰触也不会破损，实现在移动及运输时品质稳定化。

另外，在本发明的一体注塑的开关机构中，在外表面中埋入金属物后进行注塑，该金属物装有带有散热片的热管。

因此，由于注塑件内部因带有冷却散热片的热管而易于进一步冷却，故能提高开关机构的容量。

另外，在本发明的开关机构中，经带有冷却散热片的热管将各相的开关机构安装为三相状态，并在开关机构的两端经热管与盘面固定。

因此，通过在安装为三相状态时采用带有冷却散热片的热管，由于在使盘内加快冷却的同时盘本身成为散热面，故能增加冷却面积、提高冷却效率、并实现开关机构的缩小化。

另外，在本发明的开关机构中，在与开关机构内部的真空阀连接的导体上采用密闭型热管。

因此，由于能通过连接导体的热管使作为开关机构中的发热源的导体、连接部、接触部的热量均匀化，从而使注塑树脂层的热流密度平均化，并增加注塑件表面的有效冷却面积。因此，能实现开关机构的缩小化。

附图简单说明：

以下结合附图进行具体说明，以期更全面地理解及认识本发明及其优点，其中：

图1为表示以往的SF6气体进入的开关机构的剖面图；

图2为表示本发明第1实施例的开关机构的主要部分的剖面图；

图3为开关机构的单线接线图；

图4为用于本发明的真空遮断器的概略剖面图；

图5为用于本发明的带有接地功能的真空断路器的概略剖面图；

图6为本发明第1实施例中三相配置的概要图；

图7为本发明第2实施例中三相配置的概要图；

图8为图7的开关机构的向视概要图；

图9为表示本发明第2实施例中其他变形例的三相配置的概要图；

图10为图9的开关机构的向视概要图；

图11为表示本发明第2实施例中其他变形例的三相配置的概要图；

图12为图11的开关机构的向视概要图；

图13为表示本发明第3实施例的真空阀部的概要图；

图14为表示本发明第3实施例中使用的盖的概要图；

图15为表示本发明第3实施例中其他变形例的真空阀的概要图；

图16为表示本发明第3实施例中模具的概要图；

图17为本发明第4实施例中导电层形成的概要图；

图18为本发明第4实施例中其他实施例的概要图；

图19为表示本发明第5实施例中开关机构可动部侧的主要部分剖面图；

图20为本发明第6实施例中开关机构的平面概要图；

图21为表示本发明第6实施例中其他实施例的三相开关机构的平面概要图；

图22为表示本发明第7实施例中开关机构的概要图；

图23为本发明第7实施例中使用的连接导体的概要图。

以下参照附图尤其是图2说明本发明的一个较佳实施例，各附图中相同或相应零件采用同样标号。

图2为表示本发明开关机构的一实施例的开关机构的主要部分的剖面图；是根据图3的单线接线图构成的图。图2的开关机构1示出一相的剖面，将作为电极的固定导体5从母线连接部3作T分叉成T字状，并与具有接地功能的真空断路器7连接。作为具有接地功能的真空断路器的真空阀7的电极的可动侧导体9经由多触点条带等构成的连接片11与作为成为真空遮断器的真空阀13的电极的可动部侧导体15连接。真空阀13由其固定导体17经导体19与分叉成T字状的T分叉的电缆头接受部21连接。

将注塑树脂23以从母线连接部3连接到电缆头接受部21的状态装入未图示的模具后在模具中注塑后得到加热硬化一体的注塑件。在这种情况下，作为输入部的母线连接部3和作为输出部的电缆头接受部21最好能在可调换的模具中一体注塑。注塑后，在除母线连接部3与电缆头接受部21的嵌合部和真空阀7、13的可动部侧的内面之外的注塑树脂的外表面设置导电层。在作为电缆头接受部21的一方的上位侧安装注塑的计量仪器用变压器(VT或PT)25或分压器(VD)，在作为其相对侧的另一方即图中下侧安装电缆27，在电缆27上安装计量仪器用变流器29后得到图3的构成的开关机构。断路器用的真空阀7和遮断器用的真空阀13的各可动部侧导体9、15经操作绝缘杆31能与未图示的操作机构部连接并进行真空阀7、13的开闭。图4为示出作为用于本发明的开关机构的真空遮断器的真空阀13的一例的概略剖面图。在陶瓷等的无机质绝缘筒35内相对状设置有具有接点电极17a、15a的固定导体17和可动部侧导体15，且固定导体17固定在金属性端板37上。可动部侧导体15由可伸缩的波纹管39上下运动自如地支承在金属性端板41上。上下金属性端板37、41在真空状态下与绝缘筒35焊接且其内部为真空状态。图5为示出作为用于本发明的开关机构的真空断路器的真空阀7的一例的概略剖面图。其结构为具有固定导体5的接点电极5a和相对的接点电极9a，在可动部侧导体9的中途安装接地用电极43，并将接地电极45安装为在绝缘筒35侧也与其动作范围配合，通过使可动部侧导体9上下动作进行断路并接地。另外，其他构成要素因与图4结构相同，故采用相同标号，说明从略。

因此，连接不同功能的2个真空阀7、13与分叉成T字状的T分叉的输入部·输出部3、21并一体注塑的注塑件为在可动部侧导体9、15上安装连接片11和操作杆31，并装配在未图示的操作机构上而成为开关机构。

在图3的回路构成的场合，系在电缆头接受部21的一方的上位侧安装有一体注塑的计量仪器用变压器(VT)25。一体注塑的计量仪器用变流器(CT)29安装成贯通电缆27。另外在不必安装注塑的计量仪器用变压器(VT)25的场合，则也可作为安装绝缘栓、进行电缆的试验等时的外部电源连接部或在该部分安装过电压熔断器。

另外，在三线配置的场合，如图6用平面所示那样将一体注塑的一相的开关机构1沿图纸左右方向错开配置成母线47、48、49不重叠，能构成三相开关机构。

采用这样构成的开关机构1，虽然必须具有遮断功能、断路功能、接地功能，但由于各功能是在非常优良的特性的真空中使接点开闭，可通过小的真空阀7、13进行。这种真空阀7、13虽然因接通、断开时在极间或对地产生大的冲击电压而必须加以绝缘，但由于带电部罩覆有绝缘耐力高的注塑树脂23，与空气等的气体绝缘相比可采用小的绝缘距离。尤其是由于表面为接地层，其绝缘距离取决于注塑树脂23的绝缘耐力，由于注塑树脂23的绝缘耐力约为空气的10倍，其绝缘耐力也高于SF6气体，故可减小整体尺寸。由于即使不采用SF6气体也能获得紧凑的结构，故可提供对于环境方面优良的开关机构1。另外，在将2个真空阀7、13装配成开关机构的场合，在其位置未正确设定并使真空阀7、13内的接点15a、17a及5a、9a开闭时，即产生定时偏移或不再保持均匀的面接触，并可能产生大的麻烦。因此，虽然装配时的尺寸精度一般花费时间较多，但通过将真空阀7、13一次处理并一体注塑，由于尺寸通过模具自动设定，故注塑后无位置调整等的麻烦。另外，虽然开关机构1中必须具有输入部3和输出部21，但由于将输入部3和输出部21与真空阀7、13一次处理并一体注塑，因输入部3、输出部21的绝缘部与外表面之间可作成固体绝缘，故没有象连接各个绝缘的零件时那种界面绝缘处的压力调整或具有接触部的表面状态等精度的作业。另外，由于对真空阀7、13与输入部3、输出部21一体注塑，注塑工序一次完成，故较为经济。另外，由于输入部3、输出部21为T型分叉结构，能通过将构成零件替换成与该部分嵌合状而附加不同功能。

另外，在三相构成的场合，如图6所示那样，由于将模制且一体的开关机构1、1、1向错开配置成母线连接部3不重叠地进行母线47、48、49的连接，故能使用同一模具，并使制造工序简化。在本实施例虽然是以图3的系统构成的实施例，在仅有遮断功能的场合或断路及遮断以一个真空阀进行等真空阀为1个的情况下则仅在图2的结构中将真空阀7的部分作为导体，并能使用同一模具进行制作，这是毋庸置疑的。

以下结合图7至图12说明本发明的第2实施例。

图7为将开关机构1作成三相配置的平面图，图8为从箭头方向看图7的正面图。一体注塑的各开关机构1的输入部(母线连接部)3按各相配置成各母线51沿高度方向不重叠。在这种场合，除对作为开关机构本体的真空阀7、13等进行注塑的本体模具外，根据各相采用对图8的A部上方区域进行一体注塑的模具并象第1实施例那样制作对母线连接部3进行一体注塑的开关机构1。模具与母线连接部3的型式配合，并改变连接本体内的真空阀7与母线连接部3的固体导体5的长度。这样，提供在遮断、断路、接地部的功能均不改变的情况下对母线连接部3的模具进行变化并一体注塑、在如图7那样在长方形占地面积中容纳三相的开关机构。虽然在图8的实施例中是说明在A部变换模具，但即使输出部(电缆头接受部)也能在B部替换模具，故能提供在电缆侧方向同样容易改变的开关机构，这是毋庸置疑的。

在第2实施例中，由于是根据各相改变输入部3或输出部21，故在配置成三相时，能配置成母线与电缆不重叠，地面形状为长方形，能减小死空间。另外，由于不必改变整个模具，而只需替换输入部3或输出部21的部分模具，故能降低模具费和安装费。另外，由于除固体导体5以外即使相位变化也能作为通用件使用，故能降低零件成本。

虽然在第2实施例中母线51是沿纵向配置的，如图7、图8所说明的那样，但也可采取如图9、图10所示的那样将母线沿横向并列的方式。即使在这种场合也能获得与图7、图8同样的作用效果。另外，即使如图11、图12那样倾斜配置，也能获得与图7、图8同样的作用效果。在该实施例的场合，通过如图12所示那样在导体部中由真空阀13至电缆头接受部13配置电流传感器55、配置电压传感器57并一体注塑，能仅缩小电流传感器55和电压传感器57的外形尺寸。另外，由于能在其注塑树脂23的上部装设过电压熔断器59等，能提高开关机构1的附属功能。在这种场合，电流传感器55虽然采用贯通式的计量仪器用变流器或一种无铁心的多个回转线圈，但在空间较少时以采用无铁心的多个回转线圈的电流传感器为宜。电压传感器57则采用仅配置将陶瓷电容器组合而成的分压器或电极并利用注塑树脂的静电容量的分压器。在带电部的周围配置无论哪种传感器，由于存在低压或接地部，故可兼作保持导体的支承件。在这种场合，并能减少保持导体等的支承件。如上所述，由于能将输入部3或输出部21的模具在本体的模具上进行调换，故能在制作费用不变的情况下在开关机构1的安装部的空间中选择何种方式。

以下结合图13至图16说明本发明的第3实施例。

这是关于对图4或图5的由陶瓷制成的真空阀7、或13进行一体注塑时的真空阀7、13的端部形态的一实施例。图13为示出一体注塑的真空阀7、13的主要部分剖面图(绝缘筒内省略)，示出在由陶瓷制成的绝缘筒59中将固定导体61的固定侧端板63、可动部侧导体65及安装有未图示的波纹管的可动部侧端板67密封在真空中的真空阀7或13的两端安装由铜等金属材料制成的金属盖69的状态。图14为金属盖69的概要图。如上所述将安装有金属盖69的真空阀7、13安装在模具内，即可得到用使弹性体粒子分散的粒子系环氧注塑材料一体注塑的开关机构1。作为弹性体粒子，有库列哈公司(クレハ)的EXL2314和日本弹性体公司(JSR)的FX602。在熔融二氧化硅粒子作为填充材料的玻璃转位温度135℃的环氧注塑树脂中，可用使クレハEXL2314最好作10％分散的注塑树脂使破坏韧性值(注：韧性值越高，树脂越不会开裂)由1.8Mpam^1/2提高至2.5Mpam^1/2。通过该注塑树脂得到耐开裂性良好的开关机构。注塑方法为：在一般的真空中使注塑树脂流入模具并在硬化炉中一次硬化后，也可脱模进行二次硬化，将作为硬化促进剂添加促进环氧注塑树脂的高温反应性的三氯化硼的胺配位体的注塑树脂混合后，在130℃的模具内减压，在模具下部对50℃-60℃的脱泡的注塑树脂加压并注塑，在注塑树脂注入后30分钟即可脱模。然后在140℃-150℃下进行二次硬化而得到一体的开关机构。

在第3实施例中，通过在真空阀7或13的两端安装金属盖69，能将因陶瓷与注塑树脂的线膨胀率的不同引起的热应力的最大发生点落在真空阀7、13和金属盖69内，并能进行使用而与真空阀7、13的端部形状无关。另外，在采用粒子系的填充材料的注塑树脂中，虽然仅加入到线膨胀率相当于铜的线膨胀率的程度，但通过使0.5-5μm的弹性体微粒分散到10phr(注：per hundredresin，相对于树脂100，微粒为10)的程度而能提高破坏韧性。弹性体微粒的添加量除根据微粒的粒径或注塑树脂填充材料的种类和粒径以及树脂的种类等而变化外，由于强度或弹性率均为变化，故难以保持在最适宜的值，但在本发明人进行的实验中，在对真空阀7、13进行一体注塑时采用5-20phr的添加量是有效的。而且，由于是粒子系的填充材料的注塑树脂，还能在工序中除去异物，并能以加压凝胶方式的高速注塑对树脂加压进行注入，能获得硬化后均质的树脂层。通过在这种注塑树脂中加入弹性体微粒，由于弹性率减小，具有因弹性率减小而降低热应力的效果。在真空阀7、13上装有金属盖69的场合，虽然最大应力发生在端板和盖内，但由于即使该部分产生剥离或开裂，金属盖69与端板部也为同电位，故在绝缘方面并无影响。另外，由于注塑树脂的破坏韧性提高，因该部分的剥离等缺陷并未发展到龟裂，从而提高了耐开裂性。在不安装金属盖69等的情况下对真空阀7、13进行模制的场合，由于仅为二氧化硅等粒子系的填充材料的情况下破坏韧性不强，故在真空阀7、13的周围设置缓冲层，或在注塑树脂的填充材料中填充粉碎的玻璃纤维或短纤维以提高韧性并进行注塑。在这种场合，前者设置缓冲层的工序复杂，后者一面如高速注塑法那样对树脂进行压送，一面在注塑时无法控制填充材料的分散的情况下定向(注：纤维沿一定方向排列)并开裂，由于即使混入异物也无法通过过滤器，故无法进行品质稳定性管理的情况很多。对此，粒子系注塑材料由于是粒子系，能通过过滤器将异物除去，即使如高速注塑法那样对树脂进行压送，也能将填充材料分散后注塑，从而提供品质稳定的注塑件。

另外，在第3实施例中，金属盖69的内侧是与注塑树脂同一种树脂构成的，但也可用图15所示的弹性体71构成。弹性体71也可在安装金属盖69时将RTV(室温硫化剂：Room Temperature Valcanizer)等填充至该部分，也可预先制作弹性体71的成型件并在安装金属盖69时嵌入。但在这种场合，由于据分析最大应力发生在弹性体71的前端部与绝缘筒35的交界面处，为防止该部分因剥离而开裂，用玻璃带73罩覆交界部。由于用玻璃带73进行罩覆，注塑树脂进入玻璃带73，使该部分成为高强度，从而防止剥离·开裂的发生。另外，在以高速注塑制作本实施例的场合，开关机构1的结构如图16的概要图所示，将注入口75分为多个分叉75a、75b，并在模具81中设有多个脱气部77和树脂储存部79。在模具81内装入各导体3、5、19等后将注塑树脂23注入真空阀7、13中，但由于注入口75分为多个分叉，注塑树脂23就不会不均匀地流动进行填充而残留未填充部。在图16中是在模具81内将注入口75分为2个分叉75a、75b的形状，但也可在模具81外将注入口75分为多个。在对注入的注塑树脂23加温并进行反应的同时，一面将模具81内的空气排出一面进行填充，并在前端部分产生空隙。该空隙及内部的去除空气的部分即为脱气部77及树脂储存部79。如在没有该部分77、79时进行填充注塑树脂23，模具内部压力上升，并在上部产生未填充部。去除空气时脱气部77的间隙虽然以宽为好，但一旦间隙变宽，则注塑树脂23在填充的注塑树脂凝胶化以前经脱气部77及树脂储存部79由上部脱气部77流出而无法获得良好的注塑件。为此，位于最初的下部侧的脱气部77为包含空隙的注塑树脂23容易通过的截面圆锥形状，由于包含空隙的注塑树脂23在树脂储存部79处，位于上部侧的脱气部77为狭窄的间隙，故最好设定为树脂到达该部分时进行树脂反应、凝胶化并将树脂止住。在我们的实验中，虽然作为对象物或注塑树脂的填充材料因注入压力而不同，但仍在下部侧的脱气部77为0.1-1mm、上部侧的脱气部77为0.03-1mm的间隙情况下加压而止住注塑树脂23的流出。另一方面，该脱气部77和树脂储存部79为1个部位的场合，模具内部一旦存在水平部位，则该部分的空隙或空气无处可去而在该部分产生未填充部或空隙。因此，如图16所示那样在多个部位设置脱气部77和树脂储存部79，以通过注塑件的形状去除空气或空隙。从而得到无空隙的一体注塑的开关机构1。

以下参照图17和图18说明第4实施例。

由于第4实施例系关于开关机构注塑件的表面导电层的形成方法，图17为在模具81的内面预先表面粘接一层脱模性良好的氟化加工等的脱模剂82，并在一体注塑前通过放入导电涂料83的喷枪84喷射导电涂料83并形成导电层85，然后将注塑树脂23注入并加热硬化，即得到注塑树脂23与导电层85成一体的注塑件。

在第4实施例中，由于是在导电涂料83完全硬化前注入注塑树脂23，故注塑树脂23与导电涂料83的粘合良好，可得到表面上具有导电层85的一体的注塑件。而且，由于在注塑工序中可形成导电层85，故可简化工序。注塑工序中除导电层85的形成外，如图18所示，在高速注塑法的过程中，在已注塑的开关机构1的注塑树脂23凝胶化而未硬化到塑型倒塌程度时将模具81、81稍微打开，在开关机构1与模具81之间设置1-2mm的间隙，并从注入口86注入导电涂料83。然后至预定的导电层85厚度时将模具81紧固，并进行硬化，直至导电层85与开关机构1粘合。在高速注塑时可容易地进行模具81的开闭，并由于模具81与一般注塑相比为高温，能在短时间内脱模。由于注塑件的温度仍为高温状态，与导电涂料83的粘合良好，并能通过模具81的夹紧形成一定厚度均质的导电层85。这种情况下能通过一系列的工序形成导电层85而无需再次加热注塑件，故较为经济。另外，虽然在图16中是在导电层85形成过程中采用导电涂料83，但也可不采用导电涂料83，而在模具的内面配置环氧预浸树脂的导电性条片后注塑而形成与注塑件一体的导电层。另外，在图18的高速注塑法中，由于是在注塑树脂凝胶化的时刻将模具81打开，并用导电性的环氧预浸树脂条片罩覆注塑件的表面后，通过关闭模具81将上述环氧预浸树脂条片加热、加压，故能得到与注塑件的表面牢固粘接的导电层成一体的注塑件。

以下参照图19说明第5实施例。

第5实施例是在图2的已注塑开关机构1中同时注塑可动部侧导体9、15的方式，并在图19中示出其概要。将安装有多触点带87的连接片11与真空阀7、13的可动部侧导体9、15一起设置在图外的模具上，并通过注塑树脂23一体注塑。多触点带87当开关机构1的电流容量大时安装多个。此时也可沿真空阀7、13的上下安装应力缓和用金属盖69。

采用该第5实施例，由于在模具装配时装设要求正确动作的可动部侧导体9、15和连接片11，故尺寸调整容易进行，由于连接片11的周围罩覆有绝缘耐力高的注塑树脂23，故操作部的充电露出部仅为可动部侧导体9、15，可缩小绝缘尺寸。

以下参照图20、21说明第6实施例。

第6实施例是在已注塑开关机构1的表面安装有冷却用散热片89。图20表示其概要。图20的已一体注塑的开关机构1其外表面的形态为了增加冷却用表面积而作成散热片形状89。开关机构1的发热部为接触部或连接部、导体本身的电阻损耗，但特别是接触部或连接部为大。该部分发出的热量通过树脂的热传导传递到表面并由此散热，表面积越大，散热量也越大。如能使散热量大，则可实现开关机构1的缩小化。散热片89的部位和形状可容易地根据模具的挖入来设定。虽然图20中示出的是用注塑树脂23一体制作散热片89的场合，但也可将金属物埋入开关机构1的树脂层并注塑后将金属制的散热片89与埋入树脂层的金属物固定，再在一体注塑的开关机构1的表面安装金属的散热片89。在这种场合，由于一体注塑的开关机构1的表面形成有导电层，故即使在其表面安装金属制的散热片89在绝缘方面也没有问题，且由于金属的热传导比树脂好，故冷却效率提高。同一模具中，在注塑的开关机构1安装有金属制的散热片89的场合，由于能增加电流容量，并能减少内部使用的真空阀等的种类，故能标准化，并提高生产效率。另外，由于金属制的散热片89也能进行标准化，即使同一开关机构1中也因安装数量或部位变化而能用于不同的电流容量，故能提高开关机构1的生产效率。另外，由于散热片89的外表面涂敷黑色涂料，故能进一步提高散热效果。在不采用金属制散热片89的场合则采用埋入树脂中的金属物并与盘固定，也可用于与其他相的开关机构的连接。

作为本实施例的变形例，为进一步提高冷却效率，可采用如图21所示的结构。图21示出在埋入安装用金属物的多个开关机构1之间以及盘侧板91之间用于带有冷却散热片92的热管93固定的开关机构1。通过采用热管93，能使热量的移动均匀化，并能提高安装在热管93上的冷却散热片92的冷却效率。另外还由于与盘侧板91固定，故盘侧板91本身也成为冷却面，能进一步提高冷却效率。还有，如将热管93与热交换器连接，则可进一步提高冷却效率。

以下参照图22、23说明第7实施例。

第7实施例是使一体注塑的内部发热部的热量高效率扩散的开关机构。图22表示其概要。在图22中是将真空阀7、13的固定导体5、17作为热管连接导体94。热管连接导体94的概要示出于图23。在铜等导体材料95的内部具有送入热移送媒体的中空部96，单侧为螺纹等嵌合部97。相对侧则构成能将移送媒体96送入、密闭并连接嵌合的栓98。通过该热管连接导体94从与真空阀7、13的母线连接部3至电缆头部21之间进行连接并进行一体注塑。

在第7实施例中，虽然真空阀7、13的接点较大，但由于真空阀7、13内为中空，故开关机构1的发热为将接点的热量传递到导体并扩散，并经树脂由表面散热。通过采用热管连接导体94，因能使导体部的热量均匀化，能使由导体向树脂部的散热均匀化，由于能增加散热面积，故能提高冷却效率。

另外，虽然在上述实施形态中是以采用2个真空阀的例子加以说明的，而在真空阀本身具有遮断、断路、接地功能的场合则采用1个真空阀，这是毋庸置疑的。

在本发明的方法中，通过对具有开关机构的功能的真空阀和零件一次处理地一体注塑，并在表面设置导电层，能经济地提供不使用SF6气体、紧凑、冷却效率良好、生产率高、耐开裂性良好的开关机构。

显然，可通过上述面的论述对本发明作许多附加的修改和变化。应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明能以不同于以上具体描述的方式实施。

Claims (20)

1．一种开关机构，包括：

具有真空遮断器、真空断路器等的真空阀的开关开闭机构，

对来自外部的电源进行输入的所述开闭机构的输入部，

对向外部进行输出电源的所述开闭机构的输出部，

其特征在于，所述开闭机构与所述输入部和输出部一起整个用树脂层一次处理并一体注塑。

2．如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，将所述一体注塑的开关机构的树脂层外表面作为接地层。

3．如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，所述输入部·输出部为T字状叉开的T分叉。

4．如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，所述对开关机构一体注塑的模具至少能在所述输入部和输出部中调换，并能与输入部和输出部的结构·形状配合且一体注塑。

5．如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，将电流传感器和电压传感器兼作导体部的支承件并一体注塑。

6．如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，在成T字状叉开的T分叉部的单侧装有模制的安装计量仪器用变压器或过电压熔断器。

7．如权利要求1所述的使用真空阀的开关机构，其特征在于，将导电性金属盖安装成在真空阀的两端面罩覆真空阀的绝缘筒端面，并与其他零件一起装入模具并一体注塑。

8．如权利要求7所述的使用真空阀的开关机构，其特征在于，安装在所述真空阀的两端的导电性金属盖与所述真空阀的端面之间由弹性体构成，所述金属盖端面与所述真空阀的绝缘筒之间用高强度纤维材料卷绕成对所述弹性体抵压状，并用粒子类注塑材料一体注塑。

9．如权利要求7所述的开关机构，其特征在于，所述注塑树脂的填充材料用熔融二氧化硅填充材料和弹性体微粒构成，所述弹性体微粒对于树脂以大约5-20％的比例分散。

10．一种开关机构的制造方法，系采用高速注塑法对如权利要求1-9所述的开关机构一体注塑，其特征在于，通过在100℃以上的高温侧向注塑树脂中添加促进反应的硬化促进剂、使模具内成为减压状态、并在压入注入后约20-30分钟脱模。

11．如权利要求10所述的开关机构的高速注塑方法，其特征在于，采用多个部位设置注塑树脂的注入口、树脂储存部及脱气部的模具并一体注塑。

12．一种开关机构的制造方法，其特征在于，在如权利要求2所述的开关机构中，在相当于开关机构的外表面的模具面上喷涂导电涂料后，在模具中对开关机构构成件进行调节并一体注塑，将所述导电涂料涂覆在树脂外表面并与注塑树脂层一体化。

13．一种开关机构的制造方法，其特征在于，在如权利要求2所述的开关机构中，用注塑树脂一体注塑时，在注塑树脂凝胶化的时刻仅在导电涂料流动部分打开模具，将导电涂料压入注塑件与模具的间隙后使模具关闭并加热硬化至导电层的厚度，从而在注塑件的外表面形成导电层。

14．一种开关机构的制造方法，其特征在于，在如权利要求2所述的开关机构中，在用注塑树脂一体注塑时，在注塑树脂凝胶化的时刻打开模具，在用导电性预浸树脂条片罩覆注塑件的表面后将模具夹紧并使导电性预浸树脂料加热加压而与注塑件一体化。

15．如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，在所述将多个真空阀一体注塑的开关机构中，所述真空阀的可动部位侧同一方向配置，所述包含可动部侧的滑动部的连接片由一体的导体构成，并与所述真空阀一起一体注塑。

16．如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，所述一体注塑的开关机构的外表面作成冷却用的散热片形态。

17．如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，所述开关机构注塑时，在外表面配置有金属制的散热片，并与金属制的散热片一起一体注塑。

18．如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，在开关机构注塑时，将金属物埋入外表面后进行注塑，所述金属物装有带有散热片的热管。

19．如权利要求17所述的开关机构，其特征在于，经带有冷却散热片的热管将各相的开关机构安装为三相状态，并在开关机构的两端经热管与盘面固定。

20．如权利要求1所述的开关机构，其特征在于，在与所述开关机构内部的真空阀连接的导体上采用密闭型热管。

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