DE112010005296T5

DE112010005296T5 - Vakuum--Schalter

Info

Publication number: DE112010005296T5
Application number: DE112010005296T
Authority: DE
Inventors: Takayuki Itotani
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: CN103026444A; CN103026444B; DE112010005296B4; JP5281192B2; JPWO2011104751A1; WO2011104751A1; TWI436397B; KR101362622B1; KR20120116982A; TW201130004A

Abstract

Es wird ein Vakuum-Schalter angegeben, der individuelle Unterschiede bei einem Kontaktwiderstand vermindern kann, die aufgrund einer Kontaktbedingung zwischen einer Elektrode auf einer feststehenden Seite und einer Elektrode auf einer beweglichen Seite auftreten. Ein erfindungsgemäßer Vakuum-Schalter weist eine Vakuumkammer (1, 2, 3, 8), ein Paar Elektroden (5 und 6), die sich aneinander annähern und voneinander trennen können und die einander gegenüberliegend in der Vakuumkammer angeordnet sind, sowie eine Verstärkungsplatte (10 und 11) auf, die auf der Seite einer rückwärtigen Oberfläche von einer gegenüberliegenden Oberfläche, an der das Paar der Elektroden einander gegenüberliegen, angeordnet ist. Weiterhin weist der Vakuum-Schalter ein Verformungen der Elektrode absorbierendes Element (5e) auf, das zwischen der Elektrode und der Verstärkungsplatte an der Elektrode und der Verstärkungsplatte befestigt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vakuum-Schalter, der bei einem Vakuum-Leistungsschalter verwendet wird.
STAND DER TECHNIK
Ein Vakuum-Schalter besitzt eine luftdichte Vakuumkammer, in der Öffnungen an den beiden Enden eines isolierten Zylinders, der im allgemeinen aus Keramik oder Glas gebildet ist, mittels einer Endplatte auf einer feststehenden Seite und einer Endplatte auf einer beweglichen Seite dicht verschlossen sind. In der Vakuumkammer ist ein auf der feststehenden Seite befindlicher Elektrodenstab, der mit einer Elektrode auf der feststehenden Seite verbunden ist, an der Endplatte auf der feststehenden Seite gehaltert und befestigt, eine Elektrode auf der beweglichen Seite, die in Axialrichtung des isolierten Zylinders beweglich ist, ist der Elektrode auf der feststehenden Seite gegenüberliegend angeordnet, und ein auf der beweglichen Seite befindlicher Elektrodenstab ist mit der Elektrode auf der beweglichen Seite verbunden.
Der Elektrodenstab auf der beweglichen Seite und die Endplatte auf der beweglichen Seite sind über ein akkordeonförmiges Balgelement in luftdichter Weise miteinander verbunden, und die Elektrode auf der beweglichen Seite sowie der Elektrodenstab auf der beweglichen Seite können unter Aufrechterhaltung des Vakuums in der Vakuumkammer betätigt werden.
Darüber hinaus entsteht eine Lichtbogenbildung zwischen den Elektroden, und Metalldampf von den Elektroden wird beim Unterbrechen des Stroms verstreut, so dass ein Problem dahingehend besteht, dass der Metalldampf an einer inneren Oberfläche des isolierten Zylinders anhaftet und die Isolierungseigenschaft der inneren Oberfläche vermindert wird.
Zum Unterdrücken von Verunreinigung der inneren Oberfläche des isolierten Zylinders wird daher eine Lichtbogenabschirmung um die Elektrode herum angeordnet.
Wenn ein starker Strom, der größer als mehrere zehn kA (Kiloampere) ist, unterbrochen wird, gibt es als ein Verfahren zum Verbessern der Unterbrechungsleistung beispielsweise einen Fall, in dem eine Elektrode mit spiralförmiger Struktur verwendet wird. Da ein spiralförmiger Schlitz an der Elektrode angeordnet ist, fließt der Strom in einem Bereich (einem Blattbereich) der Elektrode, der durch den Schlitz geteilt ist.
Der Strom fließt den Blattbereich in der Umfangsrichtung entlang, so dass ein Magnetfeld in der Radialrichtung erzeugt wird und ein Lichtbogenstrom in der Axialrichtung zwischen den beiden Elektroden in dem Magnetfeld in der Radialrichtung erzeugt wird.
Der Lichtbogenstrom erhält eine Antriebskraft (eine Lorentz-Kraft) in der Umfangsrichtung. Da sich der Strom, wie vorstehend beschrieben, in der Umfangsrichtung rotationsmäßig bewegt, wird eine lokale Erwärmung der Elektrodenoberfläche unterdrückt, und die Unterbrechungsleistung kann verbessert werden.
Der Blattbereich weist eine langgestreckte Formgebung auf, und die Festigkeit desselben ist relativ gering, und wenn die Kraft für den Öffnungs- und Schließvorgang hoch ist, kommt es zu einer Verformung des Blattbereichs sowie zu einer Verminderung der Unterbrechungsleistung oder der Stehspannungsleistung.
Daher wird eine scheibenförmige Verstärkungsplatte an der rückwärtigen Oberfläche der Elektrode befestigt, um die Steifigkeit des Blattbereichs zu erhöhen, wobei für die Verstärkungsplatte im allgemeinen austenitischer rostfreier Stahl, bei dem es sich um ein Material mit hoher mechanischer Steifigkeit und hohem elektrischen Widerstand handelt, oder dergleichen verwendet wird und diese an der rückwärtigen Oberfläche der Elektrode durch einen solchen Prozeß wie Löten oder dergleichen befestigt wird (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
EINSCHLÄGIGER STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP-A-9-190 744 (Seiten 3 bis 7, 1 bis 9)

KONZEPT DER ERFINDUNG
MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
Da bei dem Vakuum-Schalter im einschlägigen Stand der Technik die Steifigkeit insgesamt durch die Verstärkungsplatte erhöht ist, die auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche der Elektrode befestigt ist, erfährt die Elektrode nahezu keine partielle Verlagerung (Biegung), und da der Kontaktwiderstand zwischen der Elektrode auf der feststehenden Seite und der Elektrode auf der beweglichen Seite durch die Kontaktfläche bestimmt ist, besteht aufgrund der geringen Verformung der Elektrodenoberfläche ein Problem dahingehend, dass eine individuelle Differenz in dem Wert des Kontaktwiderstands aufgrund des Kontaktzustands zwischen der Elektrode auf der feststehenden Seite und der Elektrode auf der beweglichen Seite auftritt.
Die vorliegende Erfindung ist zum Lösen des vorstehend geschilderten Problems erfolgt, und die Aufgabe derselben besteht in der Schaffung eines Vakuum-Schalters, der das Auftreten von individuellen Unterschieden bei dem Kontaktwiderstand aufgrund der Kontaktbedingungen zwischen einer Elektrode auf der feststehenden Seite und einer Elektrode auf der beweglichen Seite vermindern kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
Ein erfindungsgemäßer Vakuum-Schalter weist folgendes auf: eine Vakuumkammer; ein Paar Elektroden, die sich aneinander annähern und voneinander trennen können und die einander gegenüberliegend in der Vakuumkammer angeordnet sind; sowie eine Verstärkungsplatte, die auf der Seite einer rückwärtigen Oberfläche von einer gegenüberliegenden Oberfläche, an der ein Paar Elektroden einander gegenüberliegen, angeordnet ist.
Darüber hinaus beinhaltet der Vakuum-Schalter auch ein Verformungen der Elektrode absorbierendes Element, das zwischen der Elektrode und der Verstärkungsplatte an der Elektrode sowie der Verstärkungsplatte befestigt ist.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Da bei dem Vakuum-Schalter gemäß der Erfindung das Verformungen der Elektrode absorbierende Element zwischen der Elektrode und der Verstärkungsplatte angeordnet ist sowie an beiden von diesen befestigt ist, wird das Verformungen absorbierende Element durch Biegen zusammengedrückt oder verformt, und auf diese Weise kann die Verformung der Elektrode absorbiert werden.
Da die Elektrode partiell gebogen werden kann, kann die Elektrode derart verformt werden, dass sie sich an die Oberflächenform der das jeweilige Gegenstück bildenden Elektrode auf der feststehenden Seite und der beweglichen Seite anpassen kann. Auf diese Weise lassen sich mehrere Stellen von Kontaktbereichen der Elektrode in stabiler Weise erzielen, und die individuellen Unterschiede bei dem Kontaktwiderstand lassen sich vermindern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Schnittdarstellung eines Vakuum-Schalters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2(a) eine vergrößerte Draufsicht auf eine Elektrode auf der feststehenden Seite des Vakuum-Schalters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2(b) eine vergrößerte Schnittdarstellung der Elektrode auf der feststehenden Seite des Vakuum-Schalters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine Ansicht zur Erläuterung der Elektrode auf der feststehenden Seite des Vakuum-Schalters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Projektion von der Seite der rückwärtigen Oberfläche;
4(a) eine vergrößerte Draufsicht auf eine Elektrode auf der feststehenden Seite eines Vakuum-Schalters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4(b) eine vergrößerte Schnittdarstellung der Elektrode auf der feststehenden Seite des Vakuum-Schalters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 eine Draufsicht auf einen Ring des Vakuum-Schalters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 eine Draufsicht auf den Ring des Vakuum-Schalters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7(a) eine Draufsicht auf den Ring des Vakuum-Schalters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
7(b) eine Schnittdarstellung entlang einer Linie D-D zur Erläuterung des Rings des Vakuum-Schalters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Vakuum-Schalters oder Vakuum-Unterbrechers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die 2(a) und 2(b) zeigen eine vergrößerte Draufsicht bzw. eine vergrößerte Schnittdarstellung um eine auf der feststehenden Seite vorgesehene Elektrode des Vakuum-Schalters, und 3 zeigt eine Ansicht der auf der feststehenden Seite vorgesehenen Elektrode in einer Projektion von der Seite der rückwärtigen Oberfläche.
In 1 bezeichnen das Bezugszeichen 1 einen isolierten Zylinder, der aus einem Aluminiumoxid-Keramikmaterial oder dergleichen gebildet ist, das Bezugszeichen 2 eine Endplatte auf der feststehenden Seite, die die Endöffnung an der einen Seite des isolierten Zylinders 1 bedeckt, und das Bezugszeichen 3 eine Endplatte auf der beweglichen Seite, die die Endöffnung an der anderen Seite des isolierten Zylinders 1 bedeckt. Die Endplatte 2 auf der feststehenden Seite und die Endplatte 3 auf der beweglichen Seite sind jeweils durch Löten an den Endflächen des isolierten Zylinders 1 koaxial befestigt.
Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Elektrodenstab auf der feststehenden Seite, der mit der Endplatte auf der feststehenden Seite durch Löten verbunden ist, das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Elektrode auf der feststehenden Seite, die mit dem Elektrodenstab 4 auf der feststehenden Seite durch Löten verbunden ist, das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Elektrode auf der beweglichen Seite, die gegenüber der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite angeordnet ist.
Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Elektrodenstab auf der beweglichen Seite, der mit der Elektrode 6 auf der beweglichen Seite durch Löten verbunden ist, das Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Balgelement, das zum Beispiel aus einem dünnen Flächenkörper aus rostfreiem Stahl balgförmig ausgebildet und dort angeordnet ist, wo der Elektrodenstab 7 in der Axialrichtung des isolierten Zylinders 1 unter Aufrechterhaltung des Vakuums in einem luftdichten Zustand beweglich ist.
Die Elektrode 5 auf der feststehenden Seite und die Elektrode 6 auf der beweglichen Seite können sich aneinander annähern und voneinander trennen, wobei hierbei das Vakuum durch das Balgelement 8 in einem luftdichten Zustand aufrechterhalten bleibt. Eine Vakuumkammer ist gebildet aus dem isolierten Zylinder 1, der Endplatte 2 auf der feststehenden Seite, der Endplatte 3 auf der beweglichen Seite sowie dem Balgelement 8.
Zum Vermindern der Menge von an einer inneren Oberfläche des isolierenden Zylinders 1 anhaftendem Metalldampf aufgrund der Lichtbogenbildung zwischen den Elektroden beim Unterbrechen des Stroms ist eine Lichtbogenabschirmung 9, die Peripherie der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite und der Elektrode 6 auf der beweglichen Seite umgebend, angeordnet.
Verstärkungsplatten 10 und 11 sind jeweils auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche von den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite und der dieser gegenüberliegenden Elektrode 6 auf der beweglichen Seite angeordnet, so dass die Elektrode 5 auf der feststehenden Seite und die Elektrode 6 auf der beweglichen Seite mit dem Elektrodenstab 4 auf der feststehenden Seite und dem Elektrodenstab 7 auf der beweglichen Seite durch Löten zu dem gleichen Zeitpunkt verbunden werden, zu dem auch die Elektrode 5 auf der feststehenden Seite und die Elektrode 6 auf der beweglichen Seite über einen Vorsprungbereich 5e (ein Verformungen absorbierendes Element) verlötet werden (im folgenden noch beschrieben).
Die Verstärkungsplatten 10 und 11 werden mit der jeweiligen Elektrode 5 und 6 integriert ausgebildet, so dass die Elektroden 5 und 6 eine angemessene Steifigkeit erhalten. Beim Einsetzen eines Leistungsschalters kann somit eine Verformung und Beschädigung der Elektroden in erster Linie durch den mechanischen Aufprall beim Zusammenstoßen der beiden Elektroden 5 und 6 oder aufgrund einer Kraft beim Trennen der Verschweißung, wenn sich die beiden Elektroden 5 und 6 trennen, verhindert werden.
Im folgenden wird eine Elektrodenstruktur ausführlich beschrieben. Die Elektrode 5 auf der feststehenden Seite und die Elektrode 6 auf der beweglichen Seite sind in Bezug auf eine Ebene in einer mittleren Position zwischen den jeweiligen einander gegenüberliegenden Oberflächen symmetrisch, so dass nur die Elektrode 5 auf der feststehenden Seite unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wird.
Was die äußere Formgebung der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite anbelangt, so wird bei dem Ausführungsbeispiel eine Spiralform gemäß der Darstellung in 2 als eine der Elektrodenstrukturen verwendet, die zum Unterbrechen eines hohen Stroms von über mehreren zehn kA wirksam sind. Ein Schlitz 5a mit spiraliger Formgebung ist derart angeordnet, dass ein die Spiralform aufweisender Blattbereich 5b gebildet ist.
Da gemäß der Darstellung in 2 der Strom in dem die Spiralform aufweisenden Blattbereich in der Umfangsrichtung desselben fließt, wird ein Magnetfeld in dessen Radialrichtung erzeugt, und in dem Magnetfeld in Radialrichtung wird ein Lichtbogenstrom zwischen den beiden Elektroden in der Axialrichtung erzeugt.
Somit erhält der Lichtbogenstrom eine Antriebskraft (eine Lorentz-Kraft) in der Umfangsrichtung. In 2 ist die Spiralform dargestellt, es sind jedoch auch andere Formen möglich, wenn der Strom in der Umfangsrichtung fließt. Beispielsweise kann auch eine Kreisform desselben möglich sein.
Ein Bereich 4a mit kleinem Durchmesser ist an dem vorderen Ende des Elektrodenstabs 4 auf der feststehenden Seite ausgebildet, und der Bereich 4a mit kleinem Durchmesser ist in einen Öffnungsbereich 10a einer Verstärkungsplatte 10 und in einen Öffnungsbereich 5c der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite eingesetzt sowie mit diesen verlötet, um die genannten Elemente festzulegen. Die Elektrode 5 auf der feststehenden Seite weist im Zentrum der Oberfläche, die der Elektrode 6 auf der beweglichen Seite gegenüberliegt, eine kreisförmig vertiefte Formgebung auf.
Wenn die Abmessung des Außendurchmessers der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite ϕA ist und die Abmessung des Durchmessers des zentralen vertieften Bereichs ϕB ist sowie die Abmessung des Durchmessers des Öffnungsbereichs 5c der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite ϕC ist, so ist ein Kontaktbereich 5d der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite und der Elektrode 6 auf der beweglichen Seite als Fläche zwischen der Abmessung ϕA und der Abmessung ϕB definiert, wobei die Abmessung ϕB gleich oder größer als die Abmessung ϕC ist.
Eine Stufenabmessung zwischen dem zentralen vertieften Bereich und dem Kontaktbereich 5d der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite ist im Hinblick auf die Unterbrechungsleistung vorzugsweise mit 6 mm oder weniger vorgegeben. Der Grund hierfür besteht darin, dass die Elektrode 5 auf der feststehenden Seite umso dicker ist, je größer die Stufe ist, wobei damit auch die Materialkosten steigen.
Die Stärke des auf den vorstehend beschriebenen Lichtbogen wirkenden Magnetfeldes und infolgedessen die Antriebskraft desselben werden geringer, so dass die Rotationsgeschwindigkeit des Lichtbogens an dem Außenumfangsbereich der Elektrode 5 vermindert wird und auch die Unterbrechungsleistung derselben dadurch vermindert wird.
Der Vorsprungbereich 5e (das Verformungen absorbierende Element) ist durch Drehbankbearbeitung auf der Seite der dem Kontaktbereich 5d entsprechenden rückwärtigen Oberfläche der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite gebildet, wobei der Vorsprungbereich 5e und die Verstärkungsplatte 10 durch Löten befestigt sind.
Beim Einsetzen des Leistungsschalters stoßen die Elektroden 5 und 6 zusammen, so dass das Verformungen absorbierende Element 5e durch Biegen aufgrund der mechanischen Aufprallkraft zusammengedrückt oder verformt wird. Die Verformung des Blattbereichs 5b der Elektrode 5 wird somit absorbiert, und der Blattbereich 5b kann partiell verlagert werden.
Hinsichtlich der Formgebung des Vorsprungbereichs 5e, insbesondere des Verbindungsbereichs mit der Verstärkungsplatte 10, oder der Querschnittsfläche des an einem Blattbereich 5b in einem Fall ausgebildeten Vorsprungbereichs 5e, in dem die Elektrode 5 von der Seite der rückwärtigen Oberfläche her betrachtet wird, wie dies in 3 gezeigt ist, so ist festzustellen, dass die Elektrode 5 durch die zwischen den Elektroden 5 und 6 beim Montieren an dem Leistungsschalter wirkende Last, mit anderen Worten, entgegen der mechanischen Aufprallkraft beim Einsetzen des Leistungsschalters sowie die Kraft beim Trennen der Verschweißung beim Trennen der Elektroden voneinander nicht stark verformt wird.
Darüber hinaus ist die Querschnittsfläche des Vorsprungbereichs 5e bei Betrachtung von der Seite der rückwärtigen Oberfläche der auf der feststehenden Seite befindlichen Elektrode 5 her klein, und die Steifigkeit des Vorsprungbereichs 5e ist vermindert, und der Vorsprungbereich 5e läßt sich in einfacher Weise verformen, so dass ein einfacher Kontakt zwischen den Elektroden 5 und 6 aufgrund des Biegens des Blattbereichs 5b verbessert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, ist bei dem Vakuum-Schalter gemäß dem Ausführungsbeispiel der zwischen der Elektrode 5 und der Verstärkungsplatte 10 befestigte Vorsprungbereich 5e (das Verformungen absorbierende Element) der Elektrode 5 sowohl an der Elektrode 5 als auch an der Verstärkungsplatte 10 angeordnet, und beim Einsetzen des Leistungsschalters stoßen die beiden Elektroden 5 und 6 zusammen, so dass das Verformungen absorbierende Element 5e durch Biegen aufgrund der mechanischen Aufprallkraft zusammengedrückt oder verformt wird und die Verformung des Blattbereichs 5b der Elektrode 5 absorbiert wird und der Blattbereich 5b teilweise flexibel sein kann.
Auf diese Weise ist eine Verformung der Elektrode 5 in Anpassung an die Oberflächenform der jeweiligen Gegenstück-Elektrode 5 auf der feststehenden Seite und der beweglichen Seite möglich. Somit lassen sich mehrere Stellen von Kontaktbereichen über mehrere Blattbereiche 5b in stabiler Weise erzielen, und individuelle Unterschiede bei dem Kontaktwiderstand können vermindert werden.
Darüber hinaus steigt die ”Blow-off”- bzw. Ausblaskraft zwischen den Elektroden 5 und 6 im wesentlichen proportional zu dem Quadrat des fließenden Stroms an, und wie vorstehend beschrieben worden ist, können die Kontaktstellen durch Anpassung zwischen den beiden Elektroden 5 und 6 erhöht werden. Da der fließende Strom umgeleitet werden kann, wird ferner die ”Blow-off”-Kraft zwischen den beiden Elektroden vermindert, so dass ein Lichtbogenphänomen unterdrückt werden kann.
Da in der vorstehend beschriebenen Weise die Kraft zum Trennen der Verschweißung nach dem Fließen des hohen Stroms vermindert wird oder der hohe Strom innerhalb kurzer Zeit eingeleitet wird, können der Betätigungsmechanismus und der Übertragungsmechanismus der Betätigungskraft des Leistungsschalters vereinfacht werden, und die Größe desselben kann reduziert werden.
Da ferner bei dem Vakuum-Schalter gemäß dem Ausführungsbeispiel der Vorsprungbereich 5e (das Verformungen absorbierende Element) auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche angeordnet ist, die dem Kontaktbereich 5d entspricht, und aufgrund des mechanischen Aufpralls beim Einsetzen des Schalters direkt mit der Kompressionskraft beaufschlagt wird, läßt sich der Vorsprungbereich 5e (das Verformungen absorbierende Element) in einfacher Weise zusammendrücken, und der Blattbereich 5b der Elektrode hat die Tendenz, sich in getreuer Weise weiter an die Formgebung der das Gegenstück bildenden Elektrode 6 auf der beweglichen Seite anzupassen. Somit können individuelle Unterschiede bei dem Kontaktwiderstand noch weiter vermindert werden.
Da ferner der Vorsprungbereich 5e (das Verformungen absorbierende Element) auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche der Elektrode 5 gebildet ist, kann der Vorsprungbereich 5e (das Verformungen absorbierende Element) durch die Drehbank-Bearbeitung und dergleichen in einfacher sowie kostengünstiger Weise bearbeitet werden, und da der Bereich in integraler Weise mit der Elektrode 5 ausgebildet ist, kann gleichzeitig auch die Anzahl von Teilen reduziert werden.
Zusätzlich kann die vorstehend beschriebene Wirkung auch dadurch erzielt werden, dass der Vorsprungbereich an einer beliebigen von den rückwärtigen Oberflächen der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite und der Elektrode 6 auf der beweglichen Seite angeordnet wird, wobei jedoch bei Anordnung des Vorsprungbereichs an den rückwärtigen Oberfläche von beiden Elektroden die Verformung von beiden Elektroden kompensiert werden kann und die Anpassung an die das Gegenstück bildende Elektrode noch weiter verbessert wird, so dass auf diese Weise ein viel stärkerer Effekt erzielt werden kann.
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die 4(a) und 4(b) zeigen eine vergrößerte Draufsicht bzw. eine vergrößerte Schnittdarstellung um eine auf der feststehenden Seite befindliche Elektrode des Vakuum-Schalters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Da der Vakuum-Schalter gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit Ausnahme von Teilen um die Elektrode herum mit dem Vakuum-Schalter des ersten Ausführungsbeispiels identisch ist, wird auf eine erneute Beschreibung mit Ausnahme von diesen Teilen verzichtet.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Vorsprungbereich 5e auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche des Kontaktbereichs 5d der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite ausgebildet, während bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Unterschied dahingehend vorhanden ist, dass ein Ring 12 zwischen der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite und der Verstärkungsplatte 10 auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite angeordnet ist, wobei es sich bei diesem Ring um ein von der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite verschiedenes bzw. separates Element handelt.
Bei dem Ring 12 handelt es sich um ein von der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite separates Element, so dass in Abhängigkeit von der erforderlichen Steifigkeit ein beliebiges Material ausgewählt werden kann. Im allgemeinen wird austenitischer rostfreier Stahl als Material für die Verstärkungsplatte 10 verwendet, und Kupfer-Chrom-Legierung wird als Material für die Elektroden 5 bzw. 6 verwendet, wobei jedoch zum Beispiel auch sauerstofffreies Kupfer verwendet werden kann, das eine geringere Steifigkeit aufweist als die vorstehend genannten Materialien. Somit kann der Blattbereich 5b der Elektrode 5 die Tendenz zeigen, sich in getreuer Weise an die Oberflächenform der das Gegenstück bildenden Elektrode anzupassen.
Hinsichtlich der Formgebung des Rings 12, wie diesen die 5 veranschaulicht, ist ein normaler Ring 12a vom Standpunkt der Montage und der Herstellung desselben bevorzugt. Wenn jedoch der Ring mit der Formgebung des Rings 12a durch Löten auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche der Elektroden 5 und 6 befestigt wird, sind die einander benachbarten Blattbereiche 5b, die durch den Schlitz 5a mit Spiralform voneinander getrennt sind, durch den Ring 12a überbrückt, und der Leckstrom über die einander benachbarten Blattbereiche 5b ist.
Dies verursacht eine Verminderung bei dem Stromwert, der an den Blattbereichen 5b in der Umfangsrichtung fließt, und auf der Basis hiervon wird eine Verminderung des Magnetfeldes hervorgerufen, wobei dies zu einem Problem dahingehend führt, dass die Antriebskraft für den Lichtbogen vermindert wird.
Unter Verwendung eines Rings 12b, wie er in 6 dargestellt ist, hat somit die Seite der rückwärtigen Oberfläche des Blattbereichs 5b die gleiche Breite wie der Ring 12a, und die Seite der rückwärtigen Oberfläche des Schlitzes 5a bildet einen Bereich 12c, dessen Breite schmaler ist als die des Rings 12a, so dass der Widerstandswert des Bereichs zunimmt, der Leckstrom über die einander benachbarten Blattbereiche 5b vermindert wird, und dieser Bereich somit auch zum Verbessern der Unterbrechungsleistung verwendet werden kann.
Sonst kann auch bei einem Ring 12d, wie er in 7 gezeigt ist, ein Bereich 12e (siehe den Schnitt D-D in 7(b)) derart ausgebildet werden, dass eine Seite auf der rückwärtigen Oberfläche des Schlitzes 5a eine geringe Dicke aufweist. Da somit ähnlich wie bei der vorstehenden Beschreibung der Widerstandswert des Bereichs 12e erhöht werden kann, so kann der Leckstrom vermindert werden, wobei dies wiederum zum Verbessern der Unterbrechungsleistung beiträgt.
Wenn weiter in idealer Weise der Blattbereich in der Umfangsrichtung separiert ist und der bogenförmigen Bereich nur an der rückwärtigen Oberfläche des Platzbereichs verwendet wird, steigt zwar die Anzahl der Teile, jedoch kann der Widerstandswert zwischen den einander benachbarten Blattbereichen 5b stark erhöht werden.
Selbst in dem vorstehend beschriebenen Fall kann ein Stufenbereich zum Positionieren der Ringe 12a, 12b und 12d auf einer beliebigen oder auf beiden Seiten der Elektrode 5 auf der feststehenden Seite und der Verstärkungsplatte 10 gebildet werden, um auf diese Weise die Montageeigenschaften zu verbessern.
Wie vorstehend beschrieben, ist bei dem Vakuum-Schalter gemäß dem Ausführungsbeispiel der Ring 12 (das Verformungen absorbierende Element), der sowohl an der Elektrode 5 als auch der Verstärkungsplatte 10 befestigt ist, zwischen der Elektrode 5 und der Verstärkungsplatte 10 angeordnet, und somit wird das Verformungen absorbierende Element 12 durch die Biegung aufgrund der mechanischen Aufprallkraft durch das Zusammenstoßen der beiden Elektroden 5 und 6 beim Einsetzen des Leistungsschalters zusammengedrückt oder verformt.
Da somit die Verformung des Blattbereichs 5b der Elektrode 5 absorbiert wird und der Blattbereich 5b partiell verlagert werden kann, kann die Elektrode 5 verformt werden und sich an die Oberflächenform der jeweiligen Gegenstück-Elektrode auf der feststehenden Seite bzw. der beweglichen Seite anpassen.
Somit lassen sich mehrere Stellen von Kontaktbereichen über die mehreren Blattbereiche 5b in stabiler Weise erzielen, und die individuellen Unterschiede bei dem Kontaktwiderstand können vermindert werden.
Darüber hinaus steigt die ”Blow-off”-Kraft zwischen den Elektroden 5 und 6 im wesentlichen proportional zu dem Quadrat des fließenden Stroms, und in der vorstehend erläuterten Weise können die Kontaktstellen durch die Anpassung zwischen den beiden Elektroden 5 und 6 gesteigert werden. Da ferner der fließende Strom verzweigt werden kann, wird die ”Blow-off”-Kraft zwischen den beiden Elektroden vermindert, wobei dann auch ein Lichtbogenphänomen unterdrückt werden kann.
Da in der beschriebenen Weise die Kraft zum Trennen der Verschweißung nach dem Fließen des hohen Stroms vermindert wird oder der hohe Strom innerhalb einer kurzen Zeit eingeleitet wird, können der Betätigungsmechanismus und der Übertragungsmechanismus für die Betätigungskraft des Leistungsschalters vereinfacht werden, und die Größe desselben kann reduziert werden.
Da bei dem Vakuum-Schalter gemäß dem Ausführungsbeispiel ferner der Ring 12 (das Verformungen absorbierende Element) auf der Seite der dem Kontaktbereich 5b entsprechenden rückwärtigen Oberfläche angeordnet ist und direkt mit der Kompressionskraft aufgrund des mechanischen Aufpralls beim Einsetzen des Leistungsschalters beaufschlagt wird, läßt sich der Ring 12 (das Verformungen absorbierende Element) in einfacher Weise zusammendrücken, und der Blattbereich 5b der Elektrode hat die Tendenz, sich getreu weiter an die Formgebung der Gegenstück-Elektrode 6 auf der beweglichen Seite anzupassen. Somit können die individuellen Unterschiede bei den Kontaktwiderständen weiter reduziert werden.
Da bei dem Vakuum-Schalter gemäß dem Ausführungsbeispiel der Ring 12 (das Verformungen absorbierende Element) als ein von der Elektrode 5 verschiedenes bzw. separates Element ausgebildet ist, bestehen Vorteile dahingehend, dass ein beliebiges Material in Abhängigkeit von der erforderlichen Steifigkeit ausgewählt werden kann und die Konstruktionsfreiheit verbessert ist.
Da ferner die Ringe 12b und 12d (das Verformungen absorbierende Element) derart ausgebildet sind, dass der in der Breite schmaler ausgebildete Bereich 12c oder der hinsichtlich der Dicke dünn ausgebildete Bereich 12e an der rückwärtigen Oberfläche des Schlitzes 5a gebildet ist und der Widerstandswert des nicht an dem Blattbereich 5b der Elektrode 5 befestigten Bereichs größer ist als der des an dem Blattbereich 5b befestigten Bereichs, wird eine Verminderung des Leckstroms über die einander benachbarten Blattbereiche 5b erzielt, und die Reduzierung der auf den Lichtbogenstrom wirkenden Antriebskraft wird unterdrückt, so dass auf diese Weise die Unterbrechungsleistung verbessert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: isolierter Zylinder
2: Endplatte auf feststehender Seite
3: Endplatte auf beweglicher Seite
4: Elektrodenstab
5: Elektrode auf feststehender Seite
5a: Schlitz
5b: Blattbereich
5d: Kontaktbereich
5e: Vorsprungbereich (Verformungen absorbierendes Element)
6: Elektrode auf beweglicher Seite
7: Elektrodenstab
8: Balgelement
9: Lichtbogenabschirmung
10: Verstärkungsplatte
11: Verstärkungsplatte
12: Ring (Verformungen absorbierendes Element)
12a: Ring (Verformungen absorbierendes Element)
12b: Ring (Verformungen absorbierendes Element)
12c: Bereich mit schmalerer Breite
12d: Ring
12e: hinsichtlich der Dicke dünner Bereich

Claims

Vakuum-Schalter, der folgendes aufweist: eine Vakuumkammer; ein Paar Elektroden, die sich aneinander annähern und voneinander trennen können und die einander gegenüberliegend in der Vakuumkammer angeordnet sind; eine Verstärkungsplatte, die auf der Seite einer rückwärtigen Oberfläche von einer gegenüberliegenden Oberfläche, an der ein Paar Elektroden einander gegenüberliegen, angeordnet ist; und ein Verformungen der Elektrode absorbierendes Element, das zwischen der Elektrode und der Verstärkungsplatte an der Elektrode sowie der Verstärkungsplatte befestigt ist.
Vakuum-Schalter nach Anspruch 1, wobei die Elektrode eine spiralförmige oder kreisförmige äußere Formgebung aufweist und mit einem Schlitz zum Bilden eines sich in Umfangsrichtung erstreckenden Blattbereichs versehen ist.
Vakuum-Schalter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektrode einen Kontaktbereich aufweist, an dem das Paar der Elektroden miteinander in Kontakt gebracht wird, und wobei das Verformungen absorbierende Element auf der Seite einer dem Kontaktbereich entsprechenden rückwärtigen Oberfläche angeordnet ist.
Vakuum-Schalter nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Verformungen absorbierenden Element um einen Vorsprungbereich handelt, der auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche der Elektrode gebildet ist.
Vakuum-Schalter nach Anspruch 2, wobei das Verformungen absorbierende Element ringförmig ausgebildet ist und ein Widerstandswert eines nicht an dem Blattbereich der Elektrode befestigten Bereich größer ist als der Widerstandswert eines an dem Blattbereich befestigten Bereichs.