JP2002110008A - 真空遮断器 - Google Patents
真空遮断器Info
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- Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)
Abstract
改良型構成及び方法を提供する。 【解決手段】 セラミック管の内面に周溝33を設け、
割りリング35をこの周溝に装着し、管状シールド25
の外面に固定したフランジ43と、割りリングとを、フ
ランジとシールド外面の間に押し込んだろう付けリング
55を溶融させて固定する。
Description
に関し、さらに詳細には、真空包囲体を形成するセラミ
ック絶縁体の内部に蒸気シールドが装着された真空遮断
器及びかかる蒸気シールドの装着方法に関する。
レートを装着して真空包囲体を形成したものが一般的で
ある。一方の端部キャップを貫通する、真空包囲体内の
第1の電極に装着された固定接点と、もう一方の端部プ
レートを貫通し軸方向に摺動可能な可動電極に装着され
た可動接点とが1対の開離可能な接点を形成し、真空包
囲体の外側に位置する機構により移動される可動電極が
これらの接点を開閉する。真空遮断器を電流が流れてい
る時に開離可能な接点が開かれると、接点表面間に金属
蒸気のアークが発生する。このアークは、通常、電流が
零交差点を通過しながら遮断されるまで継続して発生す
る。金属蒸気がセラミック絶縁体上で凝縮するのを防止
するために、ほぼ円筒状の蒸気シールドを真空包囲体の
内側において接点とセラミックの間に設けるのが一般的
である。蒸気シールドの1つのタイプである固定シール
ドは、一方の電極、例えば固定電極に電気的に接続され
るが、このためその電極が物理的な支持を可能にする。
第2のタイプの蒸気シールドとして浮動シールドが常用
されているが、このシールドは両方の電極から電気的に
隔離されている。浮動シールドの方が固定シールドより
も高電圧性能が優れていることが広く知られているが、
浮動シールドの方が装着が難しい。
法では、セラミックを2つの円筒状部分に分けて形成
し、それらの間に金属製の装着リングを介在させる必要
がある。その後、通常は別個のフランジをシールドと装
着リングにろう付けすることにより、蒸気シールドをそ
の装着リングに固定するのが普通である。この構成は適
切に機能するが、いくつかの問題点がある。まず第1
に、シールドをこのように固着するため、一方の側が真
空でもう一方の側が空気の2つのろう付け結合点が必要
となり、2つの潜在的な漏洩経路が存在する。第2に、
2つの円筒状セラミックを両端で金属化しなければなら
ないため、コストが高くなる。最後に、支持機構により
導体が空気に曝されるため、高電圧用としては外側を絶
縁する必要がある。
ラミック内部に固着するのが非常に望ましく、1つの方
法として、セラミックの一部に形成した突起のような特
徴部分の周りでシールドをクリンピングする方法があ
る。これは時間のかかる作業を必要とするため、セラミ
ックのコストがかなり上昇する。浮動シールドを単片の
セラミックに固定する他の種々の方法が考えられている
が、これらは複雑さとコストを増加させる特殊な部品を
必要とする。
に固定する改良型構成及び方法が望まれている。
い改良型装着手段及び装着方法が一般的に要望されてい
る。
改良型装着手段及び装着方法が要望されている。
溝を有する単片セラミックを備えた真空遮断器を提供す
ることにより充足させる。一対の端部部材は、この単片
セラミック管と協働して真空包囲体を形成する。固定接
点は、一方の端部部材を貫通する固定電極に装着されて
いる。可動接点は、もう一方の端部部材を貫通する可動
電極に装着され、固定接点との接触及び非接触位置の間
を軸方向に往復運動可能である。管状シールドは、セラ
ミック管内において固定及び可動接点を取り囲むように
シールド装着手段により支持される。このシールド装着
手段は、セラミック管の周溝内にあって、この管の内面
から真空包囲体内に半径方向内方に突出する割りリング
を含み、この接続手段によりシールドが割りリングに接
続される。
には、いくつかの実施例がある。本発明の好ましい実施
例において、この接続手段は、管状シールドの外面に固
定してフランジと、フランジを割りリングに固定するろ
う付けリングとを含む。また、フランジは管状シールド
の外面との間にギャップを形成し、ギャップ内に配置さ
れたろう付けリングにより割りリングを管状シールド外
面のフランジに固定するろう付けが行われる。本発明の
1つの実施例のフランジは、割りリング上に置かれる半
径方向に延びる端部を有する。また、フランジは管状シ
ールドの実質的に全周に亘って延びるのが好ましい。
を割りリングに接続する接続手段は、シールド外面の周
溝と、シールドの周溝に装着され半径方向外方に延びる
別の割りリングとを含む。ろう付け接続手段は、シール
ドの周溝内の別の割りリングをセラミック管に配置され
た割りリングに固定する。
管に配置された割りリングをシールドに連結する接続手
段は、割りリングが直接配置される蒸気シールド外面の
別の周溝を含む。ろう付けリングにより割りリングをシ
ールドに固定することにより、接続をさらに強固にする
ことができる。
し、割りリングを周溝に装着し、蒸気シールドを割りリ
ングに固定するステップより成る、真空遮断器内に浮動
蒸気シールドを固定する方法に関する。好ましい固定ス
テップは、シールドの外面上にフランジを設け、このフ
ランジを好ましくはろう付けにより割りリングに固定す
ることにより実施する。好ましい方法では、フランジと
シールドの間にギャップを形成し、このギャップ内にろ
う付けリングを配置する。その後、シールドをセラミッ
ク管内に、フランジが割りリングと係合するように配置
する。好ましくは真空中で、熱を加えてろう付けリング
を溶融させる。
りリングへの固定は、管状シールドの外面に溝を形成
し、このシールドの溝に別の割りリングを装着した後、
この別の割りリングをセラミック管に装着された割りリ
ングにろう付けすることにより行われる。ろう付けは、
別の割りリングの頂部上にろう付けリングを配置し、シ
ールドをセラミック管内に、この別の割りリングがろう
付けリングの上に配置されるように挿入し、加熱して割
りリングを溶融させることにより、行うのが好ましい。
ールドの割りリングへの固定は、管状シールドの外面に
周溝を形成し、割りリングをこのシールドの周溝だけで
なくセラミック管の周溝に装着することにより行われ
る。割りリングは管状シールドにろう付けするのが好ま
しい。
径がセラミック管の内径よりも小さくなるように割りリ
ングを圧縮し、圧縮状態の割りリングをセラミック管の
周溝と整列させ、割りリングを解放して半径方向に膨脹
させ、周溝に侵入させることにより行われる。
真空遮断器1は、セラミック管3を有し、端部プレート
5及び7がセラミック管3と共に真空包囲体9を形成す
る。固定接点11は、端部プレート5を貫通する固定電
極13に装着されている。可動接点15は、端部プレー
ト7を貫通する可動電極17により支持される。ベロー
ズ19は、端部プレート7と可動電極17の間の密封手
段を形成すると共に、可動電極17を軸方向移動させ
て、可動接点15を固定接点11と接触させ、また可動
接点を固定接点から離脱させる。固定接点11と可動接
点15は、閉成時、固定電極13と可動電極17の間に
電気回路を完成させるが、可動電極17が軸方向移動し
て開成されると、真空遮断器を流れる電流を遮断する1
対の開離可能な接点21を構成する。可動電極17は、
真空包囲体9の外側にあるこの可動電極に連結された操
作機構(図示せず)により、開離可能な接点を開閉する
ように軸方向移動する。
ている間に開離可能な接点21が開くと、固定接点11
と可動接点15の間にアークが発生する。これらの接点
は、当該技術分野でよく知られているように、真空遮断
器を流れる電流の遮断に必要なアークの消弧を助けるよ
うに構成されている。上述したように、アークにより接
点11及び15から蒸発する金属は、真空包囲体9を画
定し電気的絶縁体として働くセラミック3の内面23上
に付着する。かかる付着物をなくするために、開離可能
な接点21とセラミック3の間に、管状の蒸気シールド
25を設けることがよく知られている。この管状の蒸気
シールド25はほぼ円筒状であり、図1に示すように、
セラミック3の内面23の保護範囲を拡張すべく各端部
にある程度延びている。可動電極17に端部シールド2
7を装着して、ベローズ19に金属蒸気が付着しないよ
うにすることも一般的である。
る。即ち、このシールドは何れの電極にも電気的に接続
されず、その電位は浮動状態にある。このような電気的
隔離を行うために、蒸気シールド25は電気的絶縁体で
あるセラミック3により支持される。
れるように、管状シールド25はシールド装着手段31
によりセラミック3に固定される。このシールド装着手
段31は、セラミック3の内面23に研削した半径方向
に延びる周溝33と、この33に装着される割りリング
35のようなリングとより成る。図3に一例を示す割り
リング35は、セラミック3内に挿入する際半径方向に
圧縮できるようにするためのギャップ37を有する。開
口39は、割りリングを操作するための従来型工具(図
示せず)のピンを挿入するために設けられている。本発
明の1つの利点は、広く使用されている安価な従来型ス
ナップリングまたは保持リングを割りリング35として
使用できることにある。割りリング35のサイズは、セ
ラミック3の周溝33に配置すると、セラミック3の内
面23から半径方向内方に突出するようにする。割りリ
ング35のギャップ37は、セラミック管3内に挿入で
きるようにリングを十分に圧縮できる大きさである。一
例として、割りリングのギャップ37の角度αは約15
°である。
段41により割りリング35に固定する。図1及び2に
示す本発明の実施例では、この接続手段41はフランジ
43より成り、その円筒状部分45は一端がろう付けの
ような方法により管状の蒸気シールド25の外面に固定
されている。このフランジ43は、管状の蒸気シールド
25の周りで連続するものであるのが好ましい。フラン
ジ43のもう一方の端部47も円筒状であるが、直径が
大きいため管状の蒸気シールド25との間にギャップ4
9を形成する。テイパー部分51は、円筒状部分45と
47を連結する。円筒状部分47の半径方向リップ53
は、割りリング35上に配置される。接続手段41はさ
らに、ギャップ49内に配置されるろう付けリング55
より成るろうを含む。
使用して管状の蒸気シールド25をセラミック管に固定
する方法は、セラミック3の内面23に研削のような方
法により溝33を形成し、開口39と係合する工具(図
示せず)を用いて割りリング35を半径方向に圧縮する
ことによりこの割りリング35を溝33に装着し、圧縮
状態の割りリング35を溝33と整列させて解放するこ
とにより、該割りリングを溝内に膨脹させると共に真空
包囲体9内に半径方向に突出させるステップを含む。次
に、フランジ43をろう付けのような方法により管状の
蒸気シールド25に固定し、ろう付けリング55をフラ
ンジ43と管状の蒸気シールド25の間のギャップ49
に押しこむ。その後、管状の蒸気シールドをセラミック
管3内に軸方向に挿入して、フランジ43のリップまた
はリム51が割りリング35上に配置されるようにす
る。次いで、セラミック管と管状シールドを真空オーブ
ン内に配置し、オーブンによりろう付けリング55を溶
融させて、ろう付け材料を割りリング35とフランジ4
3のリム51との間及び割りリングと管状シールド25
の間に流れるようにする。最後に、このろう付け材料を
冷却させて接続部分を固化させる。
段41のフランジ43’の円筒状端部45’が管状の蒸
気シールド25にろう付けされ、もう一方の端部47’
が末広がりで、シールととの間にギャップ49を形成す
る本発明の別の実施例を示す。この例でも、ろう付けリ
ング55がフランジ43’と管状の蒸気シールド25の
間のギャップ49に押しこまれる。第1の実施例と同
様、ろう付けリング55は真空オーブン内に配置される
と溶融し、割りリング35、管状の蒸気シールド25及
びフランジ43’の間にろう付け接続部を形成する。
ルド装着手段31''は、研削などの方法により管状の蒸
気シールド25の外面59に形成された周溝57を有
し、この周溝に割りリング35の内側端縁部が配置され
る。この接続手段41''はまた、割りリング35の頂部
上に配置され、真空オーブン内で加熱されると溶融して
割りリングを管状の蒸気シールド25にろう付けするろ
う付けリング55を有する。この実施例の割りリング3
5は、半径方向にわずかに圧縮すると、セラミック管3
の周溝33にぱちんと係合する。その後、管状の蒸気シ
ールド25を割りリング35内に押し込んで、割りリン
グ35をセラミック3の周溝33内で膨張させると、蒸
気シールドの周溝57が割りリング35と整列する状態
となり、ばね効果により割りリングが内方に移動して蒸
気シールドの溝と係合する。図6に示すように、本発明
のこの変形例ではろう付け材料の挿入を不要にすること
ができる。
この実施例において、シールド装着手段31'''の接続
手段41'''は、管状の蒸気シールドの外面59に研削
などの方法により形成した別の周溝61を含み、この周
溝に別の割りリング63が配置される。この構成による
と、ろう付けリング55は割りリング35の頂部上に配
置され、その後管状の蒸気シールドを、この別の割りリ
ング63がろう付けリング53の頂部に係合するまでセ
ラミック内に挿入する。このろう付けリングは、真空オ
ーブン内で溶融して、割りリング35を管状の蒸気シー
ルド25と別の割りリング63とにろう付けする。
シールド25は銅またはスティール、割りリング35及
び別の割りリング63は316ステンレススティール、
フランジ43及び43'は304ステンレススティール
である。
ルドの装着手段と、アークシールドを強固に固定するた
めの、組み立てが容易で、市販の割りリング及び他の単
純部品によりセラミック管内にアークシールドを固定す
る方法とを提供する。さらに、単片のセラミックを使用
できるため、セラミックを2つの部品として形成しそれ
らの両端を金属化する必要はない。従って、金属リング
をセラミック外面に露出させる従来型方法に付随する電
気的絶縁の問題がなくなるため、リングを電気的に隔離
することが不要になる。その結果、安価で、製造が容易
な遮断器が得られる。
が、当業者は、本願の記載全体に鑑みて種々の変形例及
び設計変更を想到しうることが明らかである。従って、
図示説明した特定の構成は例示の目的を持つだけで本発
明の範囲を限定するものでなく、この範囲は頭書の特許
請求の範囲及び任意かつ全ての均等物の全幅を与えられ
るべきである。
図である。
る。
グの1つのタイプを示す平面図である。
の図である。
の図である。
に類似の図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 内面に周溝を有する単片セラミック管
と、 セラミック管の各端部に固定されて該セラミック管と共
に真空包囲体を形成する端部部材と、 一方の端部部材を貫通する固定電極に装着された固定接
点と、 もう一方の端部部材を貫通する可動電極に装着され、固
定接点との接触位置と非接触位置の間を軸方向に往復運
動する可動接点と、 固定接点と可動接点を取り囲むようにセラミック管の内
側に位置する管状シールドと、 シールド装着手段とより成り、シールド装着手段は、セ
ラミック管の周溝に装着され真空包囲体内において半径
方向内方に突出する割りリングと、管状シールドを割り
リングに接続する接続手段とより成る真空遮断器。 - 【請求項2】 接続手段は、管状シールドの外面に固定
されたフランジと、フランジを割りリングに固定するろ
う付け接続手段とより成る請求項1の真空遮断器。 - 【請求項3】 フランジは管状シールドの外面との間に
半径方向のギャップを形成し、ろう付け接続手段はギャ
ップ内のろう付けリングより成り、このろう付けリング
は溶融するとフランジを割りリングに固定する請求項2
の真空遮断器。 - 【請求項4】 フランジは、割りリングと当接する半径
方向に延びるリップ状端部を有する請求項3の真空遮断
器。 - 【請求項5】 フランジは、管状シールドの実質的に全
周に亘って延びる請求項3の真空遮断器。 - 【請求項6】 接続手段は、管状シールドの外面の周溝
と、管状シールドの周溝に装着され半径方向外方に延び
る別の割りリングと、別の割りリングをセラミック管に
装着された割りリングに固定するろう付け手段とより成
る請求項1の真空遮断器。 - 【請求項7】 接続手段は、割りリングが配置される管
状シールド外面の周溝を含む請求項1の真空遮断器。 - 【請求項8】 接続手段はさらに、割りリングを管状シ
ールドに固定するろう付け接続手段を含む請求項7の真
空遮断器。 - 【請求項9】 管状シールドを真空遮断器のセラミック
管内に固定する方法であって、 セラミック管の内面に周溝を形成し、 周溝内に割りリングを、セラミックの内面から半径方向
内方に突出するように装着し、 管状シールドを割りリングに固定するステップより成る
管状シールドの固定方法。 - 【請求項10】 固定ステップは、フランジを管状シー
ルドの外面に設け、フランジを割りリングに固定するス
テップより成る請求項9の方法。 - 【請求項11】 固定ステップはろう付けにより行う請
求項10の方法。 - 【請求項12】 フランジと管状シールドの外面の間に
ギャップが存在するようにフランジを成形し、ろう付け
リングをギャップ内に配置し、管状シールドをセラミッ
ク管内に、フランジが割りリングと係合するように配置
し、加熱してろう付けリングを溶融させ、溶融したろう
を冷却させるステップを含む請求項11の方法。 - 【請求項13】 加熱は真空内で行う請求項12の方
法。 - 【請求項14】 割りリングへの管状シールドの固定
は、管状シールドの外面に周溝を形成し、別の割りリン
グをこの周溝に装着し、別の割りリングをセラミック管
に装着された割りリングにろう付けするステップにより
行われる請求項1の方法。 - 【請求項15】 ろう付けは、セラミック管に装着され
た割りリングの頂部上にろう付けリングを配置し、別の
割りリングがろう付けリング上に配置されるように管状
シールドをセラミック管内に挿入し、加熱してろう付け
リングを溶融させるステップより成る請求項14の方
法。 - 【請求項16】 固定ステップは、管状シールドの外面
に溝を設け、割りリングを管状シールドの溝内に装着す
るステップより成る請求項9の方法。 - 【請求項17】 割りリングを管状シールドにろう付け
するステップをさらに含む請求項16の方法。 - 【請求項18】 割りリングを装着するステップは、外
径がセラミック管の内径より小さくなるように割りリン
グを圧縮し、圧縮状態の割りリングを周溝と整列させ、
割りリングを解放して周溝内に半径方向に膨脹させるス
テップより成る請求項9の方法。
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