JP2000082368A - 真空バルブの製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】処理時間を短縮し、品質のばらつきのない真空
バルブを得ることのできる真空バルブの製造方法及びそ
の装置を得ること。 【解決手段】主枠16Ａの上部に絶縁ブッシング13Ａを下
部に絶縁ブッシング13Ｂを貫設し、中間部に絶縁板10を
水平に設ける。この絶縁板10には、スラスト軸受19を介
して絶縁円板11を載置する。この絶縁円板11にバルブ５
の可動側を載せ、可動側通電軸12Ｂは絶縁板10と絶縁板
11を貫通させる。絶縁円板11の外周には、環状の平歯車
18Ａを圧入し、絶縁板10には、パルスモータ17を下面に
取り付け、絶縁板10を貫通した軸端にピニオンギア18Ｂ
を圧入して平歯車18Ａを介して真空バルブ５を回転させ
る。絶縁板10の上面には、永久磁石９を設けて磁極端を
接触子の間に対置させて、接触子間に発生したアークを
駆動する。固定側通電軸12Ａと可動側通電軸12Ｂは、可
撓導体15Ａ，15Ｂで上下の絶縁ブッシング13Ａ，13Ｂに
接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力回路の開閉，
遮断などに使用される真空遮断器や真空開閉器に組み込
まれる真空バルブの製造方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内部を高真空状態に排気して密封する工
程を経て組み立てられた真空バルブは、真空開閉器や真
空遮断器に組み込まれる前に、コンディショニングと呼
ぶ処理で耐電圧特性や遮断性能の向上と均一化が図られ
ている。

【０００３】図10は、このコンディショニング処理を行
うための放電回路の接続図を示し、交流電源Ｅの片側に
は整流素子１を介して、開閉器３Ａ，３Ｂとリアクトル
４が直列に接続され、このリアクトル４の負荷側に真空
バルブ５の固定側が接続されている。

【０００４】この真空バルブ５の可動側は交流電源Ｅの
他側に接続され、開閉器３Ａ，３Ｂの間と真空バルブ５
の可動側の間に対して、充放電用のコンデンサ２が接続
されている。

【０００５】真空バルブ５のコンディショニング処理
は、真空バルブ５の接触子６，７を投入した状態で、ま
ず、開閉器３Ａを投入してコンデンサ２を充電し、この
充電が完了すると、開閉器３Ａの開動作に続いて開閉器
３Ｂを投入して、コンデンサ２とリアクトル４による振
動電流を真空バルブ５に流す。

【０００６】図８は、このときの開閉器３Ｂと真空バル
ブ５の動作によって放電回路に流れる電流Ｉを示し、開
閉器３Ｂを時刻ｔ1 で投入するとコンデンサ２から放電
された電荷による正弦波の振動電流Ｉが流れ、続いて時
刻ｔ2 で真空バルブ５の接触子７を開くと、接触子６と
の間で発弧してアーク電流８が流れる。

【０００７】このアーク電流８は、コンデンサ２の放電
が少なくなる時刻ｔ3 において零となる。このアーク電
流８によって、接触子６，７の表面に残存していた気体
を吹き飛ばして、接触子間の耐電圧特性を上げるととも
に遮断性能の向上を図っている。

【０００８】さらに、このアークによる接触子の表面の
瞬間的な加熱とアーク放電終了による冷却によって、接
触子の表面の組織を緻密にして、真空バルブの性能を上
げている。この放電は、例えば、定格 7.2ｋＶ、 600Ａ
の真空バルブの場合には、定格電流の約２倍の電流を正
負の極性を変えてそれぞれ50回、合計 100回行ってい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
放電回路でコンディショニング処理を行う従来の真空バ
ルブの製造方法及びその装置においては、真空バルブの
定格の増加に伴って、接触子の接触面積が広くなると、
その広い接触面を全域に亘って放電させるためには、放
電電流を増やすためにコンデンサ２の容量を増やさなけ
ればならない。

【００１０】すると、リアクトル４の電磁強度や電流定
格も上げなくてはならないのでリアクトル４も大形とな
り、これらの設置面積が増えるだけでなく、設備の製造
費も増える。

【００１１】そのため、放電電流を増やすことなく、放
電回数を増やすことで、広い接触子面をコンディショニ
ングする方法も採られているが、すると、この処理時間
が長くなるだけでなく、それでも、アークはその拠点が
ばらつくので、コンディショニングの効果がばらつくお
それがある。

【００１２】すると、この真空バルブが組み込まれた開
閉器や遮断器の寿命や遮断性能がばらつくおそれがあ
る。そこで、本発明の目的は、処理時間を短縮し、品質
のばらつきのない真空バルブを得ることのできる真空バ
ルブの製造方法及びその装置を得ることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、真空バルブの接触子の間でアークを発生させて接触
子を処理する真空バルブの製造方法において、アークに
対して直交方向に印加する磁界の方向を、この磁界発生
部又は真空バルブの回転で変えたことを特徴とする。

【００１４】請求項２に対応する発明の真空バルブの製
造装置は、真空バルブの片側を固定する固定部と、真空
バルブの外側に接触子の間に対向して設けられこの接触
子の間にこの接触子の接触面と平行に磁界を印加する磁
界印加部と、接触子に接続された導体を介して接触子間
にアークを発生させる電源部とを備えたことを特徴とす
る。

【００１５】請求項３に対応する発明の真空バルブの製
造装置は、固定部又は磁界印加部を真空バルブの軸心を
軸に回転させる駆動部を設けたことを特徴とする。

【００１６】このような手段によって、本発明では、接
触子の中心部から磁界でアークを偏心させた状態で、こ
の偏心位置を移動させ、アークを接触面の全域に移動さ
せる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の真空バルブの製造
方法及びその装置の一実施形態を図面を参照して説明す
る。図１は、本発明の真空バルブの製造方法及びその装
置の第１の実施形態を示す左側面図である。

【００１８】図１において、山形鋼から溶接によってＬ
字形に製作された一対の主枠16Ａの上端と下端には、図
示しない連結板が紙面直交方向に横設されている。この
連結板には、絶縁ブッシング13Ａ，13Ｂが横に貫設さ
れ、図示しないフランジ部を介してボルトで固定されて
いる。

【００１９】このうち、上端の絶縁ブッシング13Ａの左
端の端子13ａには、従来の技術で示した図10のリアクト
ル４の負荷側に接続される導体が鎖線で示すようにボル
トで固定されている。同様に、下端の絶縁ブッシング13
Ｂの左端の端子13ａには、図10のコンデンサ２の接地側
に接続される導体がボルトで固定されている。

【００２０】上端のブッシング13Ａの右端には、接続銅
棒14Ａの左端がボルトで接続され、下端のブッシング13
Ｂの右端にも、同一品の接続銅棒14Ｂの左端が対称的に
ボルトで固定されている。

【００２１】このうち、上端の接続銅棒14Ａの右端に
は、細い複数の銅線から筒状に編まれた可撓導体15Ａの
上端が接続され、下端の接続導体１４Ｂの右端にも、同
一品の可撓導体15Ｂの下端から対称的に接続されてい
る。

【００２２】主枠16Ａの中間部の僅かに下部には、図示
しない平面図では長方形の板材の絶縁板10の左端が水平
に固定されている。この絶縁板10の中間部やや右側に
は、貫通穴が加工され、この貫通穴の外周の上部には、
環状の座ぐり部が形成されている。この座ぐり部には、
スラスト軸受19の下部が上方から圧入されている。

【００２３】このスラスト軸受19の上部には、環状の絶
縁円板11がこの絶縁円板11の中心下面側に形成された座
ぐり部を介して挿入され、この座ぐり部の中心にも、ス
ラスト軸受19の内径よりも僅かに大きい貫通穴が加工さ
れている。

【００２４】この絶縁円板11の外周には、外周に歯が加
工され内周に180°間隔にキー溝が加工された環状の平
歯車18Ａが圧入され、キー溝にあらかじめ挿入されたキ
ーを介して廻り止めが施され、歯の谷部から挿入された
複数の止めねじで絶縁円板11に固定されている。

【００２５】絶縁円板11の上面側にも浅い座ぐり穴が加
工され、この座ぐり穴には、コンディショニング処理さ
れる真空バルブ５が可動側を下側にして縦に載置されて
いる。この真空バルブ５の可動側通電軸12Ｂは、絶縁円
板11、スラスト軸受19と絶縁板10を貫通し、下端には、
前述した可撓導体15Ｂの上端が接続されている。同様
に、真空バルブ５の固定側通電軸の上端には、上端の接
続導体１４Ａの右端から垂下した可撓導体15Ａの下端が
接続されている。

【００２６】絶縁板10の中央部の下面には、パルスモー
タ17が絶縁板10に出力軸を貫通して固定され、このパル
スモータ17の出力軸の上端には、ピニオンギア18Ｂが図
示しないキーを介して圧入され、このピニオンギア18Ｂ
は、前述した平歯車18Ａと噛み合っている。

【００２７】ピニオンギア18Ｂの左側には、取付台21が
載置・固定され、この取付台21には、永久磁石９が載置
され、この永久磁石９の右端の磁極は、真空バルブ５の
接触子と対置している。

【００２８】このように構成されたコンディショニング
処理機で真空バルブ５をコンディショニングするときに
は、図示しない空圧機構で接触子を投入した状態で、図
10に示した開閉器３Ａの投入と開極に続く開閉器３Ｂの
投入と同時に、接触子を開極する。

【００２９】この開極によって接触子の間で発生したア
ークは、永久磁石９の右極から図１の矢印Ａ及びこの図
１の拡大詳細図を示す図２の矢印Ｂで示すように横に伸
びる磁束によって、図４の矢印Ｄに示すように駆動され
て、同じく図４に示すように中央部から右端の間に移動
する。

【００３０】ここで、図１で示したパルスモータ17を所
定の速度で回転させると、真空バルブ５は、ピニオンギ
ア18Ｂと平歯車18Ａ，絶縁円板11を介して図３の矢印Ｃ
１に示すように回転し、この回転に従って、接触子間の
アークも永久磁石の駆動力で移動し、真空バルブ５がほ
ぼ１回転したところで、パルスモータ17を停止させるこ
とで、アークも永久磁石９の駆動力に従って接触子間で
360°回転する。

【００３１】したがって、このような真空バルブの製造
方法及びその装置においては、アーク電流を増やすこと
なく、すなわち、放電用のコンデンサの容量を増やすこ
となく、接触子の接触面を移動しながら均一に放電させ
ることができる。

【００３２】真空バルブ５は、正逆それぞれ８回回転さ
せ、さらにコンデンサの極性を変えて８回回転させるこ
とですませることができるので、従来の各50回と比べて
処理時間を約６分の１に短縮し、品質のばらつきのない
真空バルブを得ることができる。

【００３３】なお、上記実施形態において、真空バルブ
５は１回転させたが、この１回転させた後連続して逆向
に一回転させてもよい。また、図４では、接触子の中央
部の左寄りにもアークを残したが、永久磁石９の磁束を
増やすか、図３（ａ）において真空バルブの左側にも永
久磁石を追加するか、更に、永久磁石を半円状又は馬蹄
形として両端の磁極部を接触子の両側に対置させること
で、磁束を増やしアークの駆動力を増やして、接触子の
中央部における重複放電領域を減らし、コンデンサ容量
を減らしてもよい。

【００３４】また、上記実施形態では、永久磁石９を固
定し、真空バルブ５を回転させた例で説明したが、逆
に、図３（ｂ）の矢印Ｃ２に示すように、永久磁石９を
回転させてもよい。

【００３５】すなわち、図１で示したスラスト軸受19を
省き、平歯車を絶縁円板11に固定するキーを省き、この
平歯車の上に永久磁石９を取り付け、パルスモータ17と
ピニオンギア18で永久磁石９を平歯車とともに回転させ
てもよい。

【００３６】この場合には、真空バルブ５の上下に接続
した可撓導体15Ａ，15Ｂは、ケーブルや平角銅線などで
もよく、上下の絶縁ブッシング13Ａ，13Ｂの間隔も短縮
でき、以下説明する第２の実施形態を示す図５及び図６
と同様に、コンディショニング機の高さを減らすことが
できる利点がある。

【００３７】次に、図５は、本発明の真空バルブの製造
方法及びその装置の第２の実施形態を示す平面図で、前
述した第１の実施形態で示した図１の図示しない平面図
に対応する図である。また、図６は、図５の前面図で、
第１の実施形態で示した図１に対応する図である。

【００３８】図５及び図６において、第１の実施形態で
示した図１と大きく異なるところは、真空バルブに対す
る絶縁ブッシングからの可撓導体の接続形態で、永久磁
石の回転機構についても示している。

【００３９】すなわち、上側の絶縁ブッシング13Ａは、
主枠16Ｂに対して、真空バルブ５の固定側通電軸12Ａの
上端と右端が対置する位置に貫設されている。同じく、
下側の絶縁ブッシング13Ｂも、真空バルブ５の可動側通
電軸12Ｂの下端と右端が対置する位置に貫設されてい
る。

【００４０】一方、絶縁板10の上面には、４本のスタッ
ド24が立設され、各スタッド24は下端の段付部が絶縁板
10に挿入され、下端から挿入された大座金，ワッシャ，
ナットなどで固定されている。これらのスタッド24の上
端には、絶縁板22の各四隅に形成されたボルト穴が挿入
され、上下に螺合されたナットで水平に固定されてい
る。

【００４１】この絶縁板22の上面には、座ぐり穴が加工
され、この座ぐり穴には、環状の絶縁円板23が挿入され
ている。この絶縁円板23の左側の上面には、永久磁石９
が載置・固定されている。

【００４２】真空バルブ５の可動側通電軸12Ｂには、フ
ッ素樹脂から製作された摺動環25があらかじめ挿入され
ている。この摺動環25には、４本の案内棒25ａの下端が
挿入され摺動環25に固定されている。これらの案内棒25
ａの上部は、絶縁板10と絶縁円板11に形成された案内穴
に挿入されている。

【００４３】上側の絶縁ブッシング13Ａの右端には、図
６においては略Ｕ字状で図５の平面図では略正方形の受
け板20Ａの左端がボルトで固定され、この受け板20Ａの
中央部に形成された貫通穴には、固定側通電軸12Ａの軸
部が貫通している。

【００４４】絶縁ブッシング13Ａの右端には、可撓導体
15Ｃの一端が接続され、この可撓導体15Ｃは受け板20Ａ
の上面に載置され、この可撓導体15Ｃの他端は、固定側
通電軸12Ａの頭部に接続されている。

【００４５】同じく、下側の絶縁ブッシング13Ｂの右端
にも、受け板20Ａと外形が同一の受け板20Ｂの左端がボ
ルトで固定され、この受け板20Ｂの中央部の上方に可動
側通電軸12Ｂの頭部が対置している。

【００４６】絶縁ブッシング13Ｂの右端にも、可撓導体
15Ｄの一端が接続され、この可撓導体15Ｄは受け板20Ｂ
の上面に載置され、この可撓導体15Ｄの他端は、可動側
通電軸12Ｂの頭部に接続されている。

【００４７】このように構成されたコンディショニング
処理機で真空バルブをコンディショニングするときに
は、第１の実施形態で示した図１と同様に、図示しない
空圧機構で接触子を投入した状態で、図10に示した開閉
器３Ａの投入と開極と続く開閉器３Ｂの投入と同時に空
圧装置を駆動して、摺動環25を介して可動側通電軸12Ｂ
を下方に駆動し、接触子を開極して接触子間にアークを
発生させる。

【００４８】接触子の開極動作に続いてパルスモータ17
を駆動して、第１の実施形態と同様に真空バルブ５を回
転させる。このとき、この真空バルブ５の上下の固定側
通電軸12Ａ可動側通電軸12Ｂの頭部に他端が接続された
可撓導体15Ｃ，15Ｄは、これらの固定側通電軸12Ａ，可
動側通電軸12Ｂの頭部の回転に従って、受け板20Ａ，20
Ｂの上面で湾曲形状を変えながら他端とともに左右に移
動する。

【００４９】また、図５，図６においても、真空バルブ
５の代りに永久磁石９を回転させるときには、絶縁円板
23に取手を設け、この取手を介して絶縁円板23を回転さ
せることで、第１の実施形態と同様に、接触子の全面を
少ないアーク電流でコンディショニングすることができ
る。そのためのスラスト軸受が絶縁円板23の下側に示さ
れている。

【００５０】図７（ａ）は、手動による永久磁石９の回
転によってコンディショニングする一例を示す平面説明
図であり、第１の実施形態で説明した永久磁石９の回転
による場合も同様である。

【００５１】図７（ａ）については、一対の永久磁石を
用いたが、これらの永久磁石９，９Ａを例えば時計方向
にθ＝45°づつ、絶縁板10に突設したストッパに取手で
停止させることで、接触子間のアーク８を時計方向に45
°ピッチにアーク８Ａ，アーク８Ｂと移動させる。

【００５２】次に、図７（ｂ）は、放電電流を減らした
場合を示し、中央部から右側に駆動させて狭い面積で放
電するアーク８Ｃで一回転させた後、永久磁石９又はソ
レノイドによる駆動力を増やして右端に移動させたアー
ク８Ｄを１回転させる場合を示す。この場合には、充放
電用のコンデンサの容量を減らすことで、コンディショ
ニング処理機の設置費を減らすことができる。

【００５３】また、図７（ｃ）は、ソレノイドコイルの
励磁電流を反転させて、接触子間の磁界の方向を左右に
反転させて、アーク８Ｄの位置を反転させながら、真空
バルブを回転させた例を示す。

【００５４】図８は、本発明の真空バルブの製造方法及
びその装置の第３の実施形態を示す図で、コンディショ
ニング処理機を省いて処理した例を示す。図８におい
て、固定側通電軸12Ａと可動側通電軸12Ｂの端部に接続
された導体15Ｅ，15Ｆは、固定側通電軸12Ａと可動側通
電軸12Ｂの端部から水平に配置されて、接触子６，７と
平行、すなわち、固定側通電軸12Ａ，可動側通電軸12Ｂ
と直交方向となっている。

【００５５】この結果、これらの導体15Ｅ，15Ｆに流れ
る放電電流Ｉで発生した磁束は、接触子６，７の間で発
生したアークと直交方向となって、このアークを通電軸
と直交方向に駆動する。

【００５６】実際には、通電軸を流れる放電電流で発生
した磁界とのベクトル和になるが、この和で形成された
磁界によってもアークを駆動することができるので、簡
単な構成で、例えば、低電圧で大電流の真空バルブに適
用することができる。図９（ａ）は、図８において真空
バルブ５を回転させる場合を示し、（ｂ）は逆に導体15
Ｅ，15Ｆを回転させる場合を示す。

【００５７】

【発明の効果】以上、請求項１に対応する発明によれ
ば、真空バルブの接触子の間でアークを発生させて接触
子を処理する真空バルブの製造方法において、アークに
対して直交方向に印加する磁界の方向を、この磁界発生
部又は真空バルブの回転で変えることで、アークを接触
子の中心部から偏心させた状態で、この偏心位置を移動
させ、アークを接触面の全域に移動させたので、処理時
間を短縮し、品質のばらつきのない真空バルブを得るこ
とのできる真空バルブの製造方法及びその装置を得るこ
とができる。

【００５８】請求項２に対応する発明によれば、真空バ
ルブの片側を固定する固定部と、真空バルブの外側に接
触子の間に対向して設けられこの接触子の間にこの接触
子の接触面と平行に磁界を印加する磁界印加部と、接触
子に接続された導体を介して接触子間にアークを発生さ
せる電源部とを備えることで、磁界でアークを接触子の
中心部から偏心させた状態で、この偏心位置を移動さ
せ、アークを接触面の全域に移動させたので、処理時間
を短縮し、品質のばらつきのない真空バルブを得ること
のできる真空バルブの製造方法及びその装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空バルブの製造方法及びその装置の
第１の実施形態を示す左側面図。

【図２】本発明の真空バルブの製造方法及びその装置の
第１の実施形態の作用を示す説明図。

【図３】（ａ）は図２の平面図、（ｂ）は、本発明の真
空バルブの製造方法及びその装置の第１の実施形態の他
の実施例を示す説明図。

【図４】本発明の真空バルブの製造方法及びその装置の
第１の実施形態の作用を示す部分拡大詳細図。

【図５】本発明の真空バルブの製造方法及びその装置の
第２の実施形態を示す平面図。

【図６】図５の前面図。

【図７】（ａ）は、本発明の真空バルブの製造方法及び
その装置の第２の実施形態の作用を示す部分説明図、
（ｂ）は、本発明の真空バルブの製造方法及びその装置
の第２の実施形態の（ａ）と異なる作用を示す部分説明
図、（ｃ）は、本発明の真空バルブの製造方法及びその
装置の第２の実施形態の（ａ），（ｂ）と異なる作用を
示す部分説明図。

【図８】本発明の真空バルブの製造方法及びその装置の
第３の実施形態を示す部分拡大図。

【図９】（ａ）は、本発明の真空バルブの製造方法及び
その装置の第３の実施形態の作用を示す部分拡大平面
図、（ｂ）は、本発明の真空バルブの製造方法及びその
装置の第３の実施形態の（ａ）と異なる作用を示す部分
拡大平面図。

【図１０】従来の真空バルブの製造方法及びその装置の
一例を示す接続図。

【図１１】従来の真空バルブの製造方法及びその装置の
作用を示すグラフ。

【符号の説明】

１…整流素子、２…コンデンサ、３Ａ，３Ｂ…開閉器、
４…リアクトル、５…真空バルブ、６，７…接触子、８
…アーク、９…永久磁石、10…絶縁板、11…絶縁円板、
12Ａ…固定側通電軸、12Ｂ…可動側通電軸、13Ａ，13Ｂ
…絶縁ブッシング、14Ａ，14Ｂ…接続導体、15Ａ，15
Ｂ，15Ｃ，15Ｄ…可撓導体、16Ａ，16Ｂ…主枠、17…パ
ルスモータ、18Ａ…平歯車、18Ｂ…ピニオンギア、19…
スラスト軸受、20Ａ，20Ｂ…受け板、21…取付台、22…
絶縁板、23…絶縁円板、24…スタッド、25…摺動環、25
ａ…案内棒。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長部 清 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 5G026 DA10 DB07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空バルブの接触子の間でアークを発生
   させて前記接触子を処理する真空バルブの製造方法にお
   いて、前記アークに対して直交方向に印加する磁界の方
   向を、この磁界発生部又は前記真空バルブの回転で変え
   たことを特徴とする真空バルブの製造方法。
2. 【請求項２】 真空バルブの片側を固定する固定部と、
   前記真空バルブの外側に前記接触子の間に対向して設け
   られこの接触子の間にこの接触子の接触面と平行に磁界
   を印加する磁界印加部と、前記接触子に接続された導体
   を介して前記接触子間にアークを発生させる電源部とを
   備えた真空バルブの製造装置。
3. 【請求項３】 前記固定部又は前記磁界印加部を前記真
   空バルブの軸心を軸に回転させる駆動部を設けたことを
   特徴とする請求項２に記載の真空バルブの製造装置。