JP2003016889A - 固体絶縁開閉器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクトでさらに信頼性に優れた固体絶縁
開閉器を得る。 【解決手段】 真空容器５の内部で固定された第１の電
極６、第１の電極６に対して接離可能に設けられた第２
の電極７、一端部が第２の電極７に設けられているとと
もに他端部が真空容器５から延出した第１の電極部材８
を有し、第２の電極７が第１の電極部材８の軸線方向に
往復移動することにより開閉動作を行う真空スイッチ２
７、第１の電極部材８の他端部に一端部が直接接続され
た操作ロッド１３、及び操作ロッド１３の他端部に固定
された第１の可動子１６を有する充電可能部６０と、第
１の可動子１６の周囲に設けられ、通電されることによ
り第１の可動子１６を往復移動させる操作コイル２２、
及び操作コイル２２を覆った第１の固定子１８を有する
非充電部６１とを備え、充電可能部６０と非充電部６１
との間に絶縁体２が介在し、絶縁体２の一部は、第１の
可動子１６と非充電部６１との間で、真空スイッチ２７
の運転電圧に耐えうる絶縁壁４９を有する絶縁容器５２
を構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電磁操作コイル
の通電により駆動する固体絶縁開閉器に関し、特に電磁
操作コイルの絶縁に関して改良をした固体絶縁開閉器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁操作コイルの通電により駆動
する固体絶縁開閉器においては、電磁操作コイルにより
駆動力を発生する部分が低電圧部とされている。そのた
め、高電圧部である真空スイッチの可動端とこの駆動力
を発生する部分とは、絶縁ロッドを介して接続されてい
る。この絶縁ロッドは、所定の絶縁体沿面距離によって
絶縁を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の固体
絶縁開閉器においては、上述のように絶縁ロッドは、運
転に支障のない絶縁をするために所定の長さの絶縁体沿
面距離によって絶縁を行う。そのため、絶縁ロッドの長
さが所定の大きさ必要となり、装置全体の大きさが大き
くなるので問題であった。また、絶縁ロッドの表面が汚
損すると絶縁性能が落ち漏電等の不都合が生じ、開閉器
が正常に動作しなくなるので問題であった。

【０００４】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、絶縁ロッドを廃止することがで
き、コンパクトでさらに信頼性に優れたものとすること
ができる固体絶縁開閉器を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る固体絶縁
開閉器は、真空容器の内部で固定された第１の電極、前
記第１の電極に対して接離可能に設けられた第２の電
極、一端部が前記第２の電極に設けられているとともに
他端部が前記真空容器から延出した第１の電極部材を有
し、前記第２の電極が前記第１の電極部材の軸線方向に
往復移動することにより開閉動作を行う真空スイッチ、
前記第１の電極部材の他端部に一端部が直接接続された
操作ロッド、及び前記操作ロッドの他端部に固定された
第１の可動子、を有する充電可能部と、前記第１の可動
子の周囲に設けられ、通電されることにより前記第１の
可動子を往復移動させる操作コイル、及び前記操作コイ
ルを覆った第１の固定子、を有する非充電部とを備え、
前記充電可能部と前記非充電部との間に絶縁体が介在
し、前記絶縁体の一部は、前記第１の可動子と前記非充
電部との間で、前記真空スイッチの運転電圧に耐えうる
絶縁壁を有する絶縁容器を構成している。

【０００６】また、外部回路に固定接続される第１の導
体、前記第１の導体に電気的に接続され、前記操作ロッ
ドの側面に摺動接触する摺動接触体を備え、前記第１の
導体と前記操作ロッドとは、前記摺動接触体を介して電
気的に接続されている。

【０００７】また、前記絶縁容器は、前記絶縁壁の前記
可動子側に前記絶縁壁に密着して設けられた導電性の第
１の可動子収納部と、前記絶縁壁の前記非充電部側に前
記絶縁壁に密着して設けられた導電性の第２の可動子収
納部とを有している。

【０００８】また、前記充電可能部は、前記絶縁容器の
内側において、前記可動子の前記真空スイッチ側に設け
られた固定部材を有し、前記第１の固定子は、前記第１
の可動子の反固定部材側に配置されている固定対向部
と、前記固定対向部の周縁から軸線方向に延設された固
定側壁部とを有しており、前記固定側壁部には、開閉永
久磁石が配置され、前記開閉永久磁石による永久磁石磁
気回路は、閉極状態においては、主として前記第１の可
動子と、前記固定部材と、前記固定側壁部とにより形成
され、開極状態においては、主として前記第１の可動子
と、前記固定対向部と、前記固定側壁部とにより形成さ
れる。

【０００９】また、前記操作ロッドの軸線上で、前記第
１の可動子と前記絶縁容器との間にばねが介在し、前記
ばねは、閉極方向あるいは開極方向のいずれかに付勢さ
れている。

【００１０】また、前記第１の可動子に接続された第２
の可動子と、前記第２の可動子の前記第１の可動子側に
設けられた閉極固定子、及び前記第２の可動子の反閉極
固定子側に設けられた開極固定子からなる第２の固定子
と、前記閉極固定子に設けられた閉極永久磁石と、前記
開極固定子に設けられた開極永久磁石とを有し、閉極状
態においては、主として前記閉極永久磁石による永久磁
石磁気回路が前記第２の可動子と、前記閉極固定子とに
より形成され、開極状態においては、主として前記開極
永久磁石による永久磁石磁気回路が前記第２の可動子
と、前記開極固定子とにより形成される開閉保持機構を
備え、前記開閉保持機構は、前記非充電部との間に前記
絶縁体が介在している。

【００１１】また、前記操作ロッドの軸線上で、前記第
２の可動子と前記第２の固定子との間にばねが介在し、
前記ばねは、閉極方向あるいは開極方向のいずれかに付
勢されている。

【００１２】また、閉極動作の途中で開極方向から閉極
方向に付勢の向きが変化し、開極動作の途中で閉極方向
から開極方向に付勢の向きが変化する非線形特性のばね
を有している開閉保持機構が前記第１の可動子に接続さ
れており、前記開閉保持機構は、前記非充電部との間に
前記絶縁体が介在している。

【００１３】また、前記開閉保持機構は、前記絶縁体に
密着した導電性の容器に包囲されている。

【００１４】また、第１の電極に電気的に接続され、外
部回路に固定接続される第２の導体を備え、前記充電可
能部は、前記第１の導体及び前記第２の導体のそれぞれ
の端部を露出させて全体が前記絶縁体に覆われている。

【００１５】また、第１の電極に電気的に接続され、外
部回路に固定接続される第２の導体を備え、前記充電可
能部及び前記非充電部は、前記第１の導体及び前記第２
の導体のそれぞれの端部を露出させて、前記充電可能部
及び前記非充電部が一体となるように全体が前記絶縁体
に覆われている。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の固
体絶縁開閉器の実施の形態を示す縦断面図である。図２
は図１のII−II線に沿う矢視断面図である。この固体絶
縁開閉器１は、外部回路に電気的に接続されて充電され
得る充電可能部６０と、外部回路に電気的に接続されて
おらず、接地されている場合は主として接地電位となる
非充電部６１とを備えている。

【００１７】充電可能部６０は、真空容器５の内部で固
定された第１の電極６、この第１の電極に対して接離可
能に設けられた第２の電極７、一端部が第２の電極７に
設けられ、他端部が真空容器５から延出した第１の電極
部材８を有した真空スイッチ２７と、第１の電極部材８
の他端部に一端部が直接接続された操作ロッド１３と、
操作ロッド１３の他端部に固定された第１の可動子であ
る可動子１６とを有している。

【００１８】非充電部６１は、可動子１６の周囲に設け
られ、低電圧電源より通電されることにより可動子１６
を往復移動させる操作コイル２２と、操作コイル２２を
覆った第１の固定子である固定子１８とを有している。
従って、非充電部６１は、操作コイル２２に低電圧が印
加されるものの充電部６０に印加されるような中高電圧
が印加されることはない。固定子１８は接地されて接地
電位となっている。

【００１９】真空スイッチ２７は真空中で接点の開閉を
行い、電源の投入や遮断を行うものである。真空容器５
は、固定端金属蓋３、真空スイッチ側壁９、可動端金属
蓋６及びベローズ２６から構成され、その内部で接点が
第１の電極６と第２の電極７とで構成されている。第１
の電極６は、第２の電極部材４を通じて固定端金属蓋３
に固定されている。一方、第２の電極７は、第１の電極
部材８を介してベローズ２６に固定されている。ベロー
ズ２６は外部の大気をシールしてスイッチ内部の真空を
保持しつつ伸縮可能であり、第１の電極部材８に接続さ
れている端部とは反対側の端部が可動端金属蓋１０に接
続され、第２の電極７は、第１の電極６に対して進退動
可動に支持されている。

【００２０】固定端金属蓋３と可動端金属蓋１０は、絶
縁物若しくは絶縁物と金属との組み合わせで作製された
真空スイッチ側壁９に接続され、その両金属蓋間は絶縁
されている。すなわち、第１の電極６と第２の電極７と
により開閉可能なスイッチの接点が構成されている。

【００２１】第２の電極部材４は、第２の導体２３を通
じて外部回路と接続されている。第１の電極部材８は、
可撓導体であるシャント２４によってシャント収納部材
１２に電気的に接続され、シャント収納部材１２は、第
１の導体２５を通じて外部回路と接続されている。

【００２２】第１の電極部材８を第１の導体２５と電気
的に接続する他の方法として、図３と図４に摺動接触を
用いた例を示す。図３は固体絶縁開閉器の縦断面図であ
り、図４は図３のIV−IV線に沿う矢視断面図である。こ
の方法は可動側の導電性の操作ロッド１３と、固定側の
摺動接触部材２８と、それを支持するための接触台２９
とから構成されている。

【００２３】摺動接触部材２８は、図４に示されるよう
に複数の羽状の金属片を接触台２９の内径部に配置して
おり、多点接触により所定の電流を通電できる構造とな
っている。摺動接触部材２８の半径方向内側が摺動接触
部となり、可動側の操作ロッド１３と摺動接触する。こ
こでは、摺動接触部材２８が可動の操作ロッド１３と接
続しているが、摺動接触部材２８の半径方向外側が固定
の接触台２８と摺動接触する構成も可能である。また、
摺動接触部材２８は羽状のものに限らず、例えば銅編組
線等を操作ロッド１３に巻きつける構造としても良い。
接触台２９は第１の導体２５に接続されることにより、
外部回路との電気的な接続が成立する。

【００２４】図１に戻り、可動子１６は、絶縁物により
形成された絶縁壁４９を有する絶縁容器５２に収納され
ている。また可動子１６は往復移動可能にこの絶縁容器
５２に収納され、可動子１６の真空スイッチ２７側に可
動子１６の真空スイッチ２７側への移動を制限する固定
部材１９が絶縁容器５２の内側に設けられている。この
固定部材１９は第１の導体２５に電気的に接続され、こ
の可動子１６もシャント２４に接続された操作ロッド１
３に直接固定されているため、固定部材１９及び可動子
１６は充電可能部６０が中高圧充電部に接続されたとき
に充電され得る構成となっている。また、絶縁容器５２
は、絶縁壁４９の可動子１６側に密着した導電性の第１
の可動子収納部４８と、絶縁壁４９の非充電部６１側に
密着した導電性の第２の可動子収納部５０とを有してい
る。

【００２５】充電部６０は、第１の導体２５及び第２の
導体２３の各端部を露出させて絶縁体２によって充電部
６０全体が覆われている。絶縁容器５２は充電部６０を
覆っている絶縁体２の一部となっている。この絶縁容器
５２の周囲に操作コイル２２と固定子１８とが覆うよう
に設けられていることにより、操作コイル２２及び固定
子１８を有する非充電部６１は、充電部６０から隔離さ
れ充電されない構成となっている。また、絶縁体２の表
面には導電層４３が設けられ、固定子１８にこの導電層
４３が接続されている。

【００２６】操作コイル２２は、回路遮断用のコイル２
２ａと投入用のコイル２２ｂとに分かれている。遮断用
のコイル２２ａは、図１の下方の操作コイルであり、こ
れが通電するとコイル周辺に磁路が形成され、この磁路
を閉じる方向に可動子１６と固定子１８の間に電磁力が
働き、その結果可動子１６が下方に移動して第１の電極
６と第２の電極７が離れて電気回路が遮断される。

【００２７】また、投入用のコイル２２ｂは、図１の上
方のコイルに相当し、これが通電すると遮断用コイル通
電時と同様の原理が働き、可動子１６が上方に移動し、
第１の電極６と第２の電極７が接触して電気回路が閉じ
られる。

【００２８】固定子１８は、可動子１６の反固定部材１
９側の固定対向部１８ａと、この固定対向部１８ａの周
縁から軸線に沿って延設された固定側壁部１８ｂとを有
している。

【００２９】固定子１８の固定側壁部１８ｂには、開閉
永久磁石１７が設けられており、この開閉永久磁石１７
は遮断用のコイル２２ａと投入用のコイル２２ｂとの間
に配置されている。開閉永久磁石１７は、永久磁石磁気
回路を形成し、この永久磁石磁気回路は、可動子１６が
上方にある状態、即ち閉極状態では、主として可動子１
６と、固定部材１９と、固定側壁部１８ｂとにより形成
され、可動子１６が下方にある状態、即ち開極状態で
は、主として可動子１６と、固定対向部１８ａと、固定
側壁部１８ｂとにより形成される。従って、上方・下方
のどちらの位置にあるかにはかかわらず、いずれの位置
においても安定となるように磁力を発生する。この磁力
は、閉極時には、真空スイッチ２７の仕様で定められた
第１の電極６と第２の電極７を接触維持する圧力、いわ
ゆる接圧を発生する。また磁力は、開極時には第２の電
極７を開極位置に保持する力、いわゆる開極保持力を発
生する。開閉永久磁石１７の配置はこのような保持力を
発揮できる場所であればどこに設けられても良いので、
可動子１６に配置することも可能である。

【００３０】なお、接圧保持力のほうが開極保持力より
も大きい場合には、開極のために大きな駆動力が必要と
される。このような場合には、開極時に通電するコイ
ル、すなわち遮断用のコイル２２ａの巻き数を多くする
ことが有効となる。

【００３１】操作コイル２２には、例えば１００Ｖ以下
程度の低電圧を印加する構成となっており、操作コイル
２２と固定子１８の間には操作コイル２２の印加電圧に
耐えることができるような絶縁が施されている。このよ
うな低電圧下では、固体絶縁物に空隙が存在するような
比較的製造が容易な絶縁構成でもコロナが発生しないた
め、信頼性を確保することができる。

【００３２】絶縁壁４９の内面及び外面にそれぞれ第１
の可動子収納部４８及び第２の可動子収納部５０が密着
した絶縁容器５２を作製する方法は、例えば、非磁性の
金属材料で２つの容器を作り、その間に絶縁樹脂を流し
込むことによって作製することができる。

【００３３】この明細書に記載のような、数ｋＶ〜数１
０ｋＶの中高電圧の開閉器の場合、操作コイル２２にこ
の中高電圧が印加されると操作コイル２２の容易な絶縁
構成では簡単に絶縁破壊し、動作不能となってしまう。
しかし、この実施の形態のような構成の固体絶縁開閉器
１は、絶縁体２により固定子１８と操作コイル２２とが
中高電圧が印加され得る充電可能部６０から電気的に隔
離され、しかもこの絶縁体２の一部である絶縁容器５２
に可動子１６を収納し、その周囲に操作コイル２２及び
固定子１８が配置されて可動子１６に開閉動作の駆動力
を発生させるようになっているので、従来必要であった
第１の電極部材と可動子との間の絶縁ロッドが不要とな
り、軸線方向の長さを小さくすることができる。

【００３４】また、高電圧部と低電圧部との間に隙間が
存在すると、電位差によりこの隙間にコロナが発生す
る。従って、高電圧部及び絶縁物の間と、低電圧部及び
絶縁物の間と、絶縁物の内部とに隙間がないことが必要
である。第１の可動子収納部４８は固定部材１９に電気
的に接続されているので、可動子１６と同電位となり可
動子１６と第１の可動子収納部４８との間に隙間があっ
てもコロナは発生しない。しかも第１の可動子収納部４
８は絶縁壁４９に密着しているため、高電圧部になり得
る第１の可動子収納部４８と絶縁壁４９との間に隙間は
存在せず、やはりコロナは発生しない。第２の可動子収
納部４９は固定子１８に電気的に接続されているので、
固定子１８と同電位となり、また、第２の可動子収納部
４９は絶縁壁４９に密着しているので、第２の可動子収
納部４９と絶縁壁４９との間でもコロナはやはり発生し
ない。なお、第２の可動子収納部５０と操作コイル２２
の間の絶縁は、操作コイル２２に印加する電圧だけ耐え
ることができればいいので、素線の絶縁被覆もしくは巻
き上がったコイルの表面に比較的薄い絶縁層を設けるの
みで十分である。

【００３５】従って、第１の可動子収納部４８は充電可
能部６０の同電位部分と絶縁壁４９との間の隙間の存在
を防止し、第２の可動子収納部５０は非充電部６１の同
電位部分と絶縁壁４９との間の隙間の存在を防止して、
それぞれのコロナの発生を防止している。

【００３６】このように絶縁容器５２の絶縁壁４９に第
１の可動子収納部４８及び第２の可動子収納部５０が密
着した構成とすることにより充電可能部６０が中高電圧
充電部に接続された状態でも信頼性の高い固体絶縁開閉
器１が実現できる。

【００３７】また、絶縁体２は充電可動部６０を覆って
包み込み、その沿面距離により絶縁しているので、隣接
部品や隣接回路等との間の絶縁信頼性を確保することが
でき、この隣接部品や隣接回路等との間隔を小さくでき
る。

【００３８】また、第１の導体２５の端部及び第２の導
体２３の端部が露出しているので、外部回路との接続が
容易となる。

【００３９】また、電圧階級が６ｋＶ〜２４ｋＶ程度の
中電圧クラスの開閉器では、隣接部品・回路との位置関
係にもよるが、絶縁体２の絶縁厚さと隣接部品との気中
絶縁距離によってコロナの発生しない配置が可能であ
る。しかし、隣接部品との距離が近い場合や、電圧階級
が高くなった場合はやはりコロナ対策が困難になってく
る。この固体絶縁開閉器１は、絶縁体２の表面に導電層
４３が密着して設けられており、この導電層４３が固定
子１８に接続されているので、導電層４３は固定子１８
と同電位になり、また、絶縁体２及び導電層４３の間に
隙間が存在せず、コロナは発生しない。従って、隣接部
品との配置にかかわらずコロナの発生しない固体絶縁開
閉器１を実現することができる。

【００４０】また、第１の可動子収納部４８及び第２の
可動子収納部５０は、非磁性の金属容器であるので、そ
れぞれ充電可能部６０及び非充電部６１の電位となりつ
つ、しかも開閉永久磁石１７及び操作コイル２２による
磁路形成の妨害にもならない。従って、コロナ発生を防
止するとともに効率的に可動子１６に駆動力を発生する
ことができる。

【００４１】なお、絶縁容器５２は、第１の可動子収納
部４８及び第２の可動子収納部５０の間の絶縁壁４９が
第１の可動子収納部４８に密着する固体絶縁物及びこの
固体絶縁物と第２の可動子収納部５０との間に注入され
た絶縁油あるいはシリコンゲル等の液状の絶縁物であっ
ても、絶縁壁４９が両側の第１の可動子収納部４８及び
第２の可動子収納部５０に密着していることとなるの
で、構わない。この場合、第１の可動子収納部４８とな
る非磁性の金属容器の外周に固体絶縁物を注型し、これ
を第２の可動子収納部５０となる非磁性の金属容器の中
に収納して固体絶縁物と第２の可動子収納部５０との隙
間に絶縁油あるいはシリコンゲル等液状の絶縁物を注入
することによって隙間を無くして、絶縁容器５２は作製
される。従って、より確実に絶縁壁４９と第１の可動子
収納部４８及び第２の可動子収納部５０が密着すること
となる。

【００４２】また、第２の可動子収納部５０は、導電性
テープであっても、同様にコロナの発生を防止できるの
で、構わない。この場合、第１の可動子収納部４８とな
る非磁性の金属容器の外周に固体絶縁物を注型して、さ
らにその外周に導電性テープを巻きつけて、絶縁容器５
２は作製される。従って、第２の可動子収納部５０の形
成が容易になる。

【００４３】また、第２の可動子収納部５０は、導電性
塗料であっても構わない。この場合、第１の可動子収納
部４８となる非磁性の金属容器の外周に固体絶縁物を注
型して、さらにその外周に導電性塗料を塗布して、絶縁
容器５２は作製される。従って、同様に第２の可動子収
納部５０の形成が容易になる。

【００４４】また、第２の可動子収納部５０は、絶縁壁
４９外側表面に付着した導電性の層であっても構わな
い。この場合、第１の可動子収納部４８となる非磁性の
金属容器の外周に固体絶縁物を注型して、さらにその外
周にアルミ等の金属を溶射して、絶縁容器５２は作製さ
れる。従って、同様に第２の可動子収納部５０の形成が
容易になる。

【００４５】また、図５は、真空スイッチ側壁９を露出
させた構成の固体絶縁開閉器を示す縦断面図であるが、
図５に示すように、真空スイッチ側壁９は絶縁性を有す
るので、この真空スイッチ側壁９を露出させて、絶縁体
２が第２の導体側絶縁体５５と第１の導体側絶縁体５６
とからなるようにしても構わない。このとき、絶縁容器
５２は第１の導体側絶縁体５６の一部となっている。従
って、充電可能部６０の充電され得る部分が第１の導体
２５の端部及び第２の導体２３の端部を除き絶縁体２に
より覆われたことになり、絶縁体２の必要量を削減する
ことができるとともに絶縁信頼性も維持できる。

【００４６】また、図６は、絶縁体２が絶縁容器５２の
沿面端部を覆った固体絶縁開閉器の構成を示す縦断面図
であるが、図６に示すように、絶縁体２は、絶縁容器５
２と、絶縁容器５２の沿面端部の周囲の充電可能部６０
及び非充電部６１を覆っている境界絶縁体５７とから構
成されるようにしても構わない。このことから、充電可
能部６０と非充電部６１との間に十分に絶縁体２が介在
し、充電可能部６０と非充電部６１との距離を実質増加
させたことになるので、コロナは発生しない。従って、
隣接部品あるいは隣接回路等との距離を十分とって調整
すれば、さらに絶縁体２の必要量を削減することができ
る。

【００４７】また、図７に示すように、固体絶縁開閉器
１は、例えばゴム等の弾性材料で作製された応力緩和層
６５が固定子１８の周囲に設けられた構成としても構わ
ない。このような構成とすると、応力緩和層６５によっ
て可動子１６が移動して絶縁容器５２に衝突することに
よって可動子１６、絶縁容器５２及び固定子１８に圧縮
応力が発生することを抑えて、圧縮応力によってこれら
が破損したり、変形したりして可動子１６が所定の動作
をすることができなくなる可能性が小さくなる。

【００４８】また、図７に示すように、固体絶縁開閉器
１は、さらに、絶縁体２が絶縁容器５２と、充電可能部
６０及び非充電部６１を一体として全体を覆った包括絶
縁体６６とからなり、その包括絶縁体６６の表面に導電
層６７を設け、この導電層６７を接地した構成として
も、コロナが発生せず隣接部品等との絶縁信頼性が向上
するので、構わない。なお、第１の導体２５の端部及び
第２の導体２３の端部は露出しており、操作コイル２２
の通電用引出線は外部に引き出されている。

【００４９】実施の形態２．図８は、本発明の実施の形
態２に係る固体絶縁開閉器の構成を示す縦断面図であ
る。コイルばね４５は、第２の電極７を第１の電極６に
圧接する方向に可動子１６を押す圧縮ばねである。コイ
ルばね４５は、第１の電極６と第２の電極７の接触に関
し、必要とされる接圧を保持する手助けをする。

【００５０】一方、図８の構成において、コイルばね４
５を可動子１６を引っ張るばねとして用いることも可能
である。このような構成を用いると、開閉器の開極時の
電磁石の働きを補助し、開極速度を速くすることができ
る。

【００５１】このような構成の固体絶縁開閉器において
は、第２の電極７を第１の電極６に圧接するように可動
子１６を押すコイルばね４５を、操作ロッド１３の軸線
上で可動子１６と絶縁容器５２との間に縮設している。
そのため、閉極時に必要な接圧を与える開閉永久磁石１
７の力を補助し、接圧保持における永久磁石磁気回路の
負担を軽減できる。

【００５２】また、第２の電極７を第１の電極６から引
き離すように可動子１６を引っ張るばね４５を、操作ロ
ッド１３の軸線上で可動子１６と絶縁容器５２との間に
有しても構わない。この場合、開極時の電磁石の働きを
補助し、開極速度を増すことができる。

【００５３】実施の形態３．図９は、本発明の実施の形
態３に係る固体絶縁開閉器の構成を示す縦断面図であ
る。固定子１８には開極状態及び閉極状態の保持を行う
開閉永久磁石１７は設けられていない。本実施の形態に
おいては、開極状態及び閉極状態を保持するために可動
子１６の反真空スイッチ２７側に新たに可動子１６に接
続された開閉保持機構６８を構成する。

【００５４】この開閉保持機構６８は、可動子１６に接
続された第２の可動子であるラッチ可動子６９と、この
ラッチ可動子６９の可動子１６側に設けられた閉極固定
子７０、及び可動子６９の反閉極固定子７０側に設けら
れた開極固定子７１からなる第２の固定子であるラッチ
固定子７２と、閉極固定子７０に設けられた閉極永久磁
石７３と、開極固定子７１に設けられた開極永久磁石７
４とを有している。

【００５５】ラッチ可動子６９は、ラッチロッド７５を
介して可動子１６に電気的・機械的に接続されている。
また、この開閉保持機構６８は、閉極状態においては、
主として閉極永久磁石７３による永久磁石磁気回路がラ
ッチ可動子６９と、閉極固定子７０とにより形成され、
開極状態においては、主として開極永久磁石７４による
永久磁石磁気回路がラッチ可動子６９と、開極固定子７
１とにより形成される。即ち、第２の電極７が閉極位置
に来たときに、開極永久磁石７３によりこの閉極状態が
保持され所定の接圧を発生するものとされている。ま
た、第２の電極７が開極位置に達したときに、開極永久
磁石７４によりこの開極状態が保持され所定の開極保持
力を発生するものとされている。

【００５６】上述のこの開閉保持機構６８は、絶縁体２
に密着した金属などの導電性材料で作られた保持機構容
器７６の内部に収納され、この開閉保持機構６８は保持
機構容器７６とともに充電可能部６０と同電位になるよ
うに第２の電極７に電気的に接続されている。

【００５７】なお、閉極永久磁石７３あるいは開極永久
磁石７４は、上記と同様の効果を発生する磁気回路を構
成する場所であれば、どの位置に配置してもよい、即
ち、ラッチ可動子６９に配置することも可能である。

【００５８】このような構成の固体絶縁開閉器において
は、閉極状態では閉極永久磁石７３による吸引力で、開
極状態では開極永久磁石７４による吸引力で、それぞれ
ラッチ可動子６９を吸引しているので、真空スイッチ２
７の開極保持、閉極保持を行うことができる。

【００５９】また、開閉保持機構６８は、第１の電極部
材８と電気的に接続されている。このような構成にする
ことのより、この開閉保持機構６８の各構成要素間のコ
ロナが防止され、信頼性の優れた開閉器を実現すること
ができる。

【００６０】また、この開閉保持機構６８を絶縁体２に
密着した導電性の保持機構容器７６に収納しているの
で、充電可能部６０が中高電圧部に接続された場合で
も、周囲の低電位部分との間に隙間がないことから、コ
ロナは発生せず、信頼性の優れた開閉器を実現すること
ができる。

【００６１】実施の形態４．図１０は、本発明の実施の
形態４に係る固体絶縁開閉器の構成を示す縦断面図であ
る。コイルばね７７は、第２の電極７を第１の電極６に
圧接する方向にラッチ可動子６９を押す圧縮ばねであ
る。コイルばね７７は、第１の電極６と第２の電極７の
接触に関し、必要とされる接圧を保持する手助けをす
る。

【００６２】一方、図１０の構成において、コイルばね
７７をラッチ可動子６９を引っ張るばねとして用いるこ
とも可能である。このような構成を用いると、開閉器の
開極時の電磁石の働きを補助し、開極速度を速くするこ
とができる。

【００６３】このような構成の固体絶縁開閉器において
は、第２の電極７を第１の電極６に圧接するようにラッ
チ可動子６９を押すコイルばね７７を、操作ロッド１３
の軸線上でラッチ可動子６９と開極固定子７１との間に
縮設している。そのため、閉極時に必要な接圧を与える
閉極永久磁石１７の力を補助し、接圧保持における永久
磁石磁気回路の負担を軽減できる。

【００６４】また、第２の電極７を第１の電極６から引
き離すようにラッチ可動子６９を引っ張るコイルばね７
７を、操作ロッド１３の軸線上でラッチ可動子６９と開
極固定子７１との間に有しても構わない。この場合、開
極時の電磁石の働きを補助し、開極速度を増すことがで
きる。

【００６５】実施の形態５．図１１は、本発明の実施の
形態５に係る固体絶縁開閉器の構成を示す縦断面図であ
る。図１２は図１１のXII−XII線に沿う矢視断面図であ
る。本実施の形態においては、開閉保持装置７８は、一
端部が可動子１６に接続された接続ロッド７５と、この
接続ロッド７５の他端部が可動部リンク８０を介して接
続された皿ばね７９とを有している。この開閉保持機構
７８は絶縁体２に密着した導電性の保持機構容器７６に
収納されている。この保持機構容器７６は、第１の可動
部収納容部４８に電気的に接続されている。

【００６６】皿ばね７９は、弾性部材であり外力が働か
ない状態での形状は傘状である。その頂点に可動部リン
ク８０が回動自在に接続されている。この皿ばね７９の
周縁部は保持機構容器７６の内面に固定された固定部リ
ンク８１に回動自在に接続されている。この皿ばね７９
は、閉極動作の途中に開極方向から閉極方向に付勢の向
きが変化し、開極動作の途中に閉極方向から開極方向に
付勢の向きが変化する非線形特性を有している。

【００６７】即ち、この開閉保持機構７８は、皿ばね７
９により図１１に示す閉極状態では閉極方向（図では上
向き）に付勢しており、開極動作が始まると、操作コイ
ル２２の電磁力により可動子１６が開極方向（図では下
方向）に移動し始め、それとともに接続ロッド７５及び
可動部リンク８０も開極方向に移動し始める。皿ばね７
９は、その弾性力によって閉極方向側のもとの頂点に復
帰しようとするが、これに抗して可動部リンク８０の移
動とともに頂点が押し込まれ、皿ばね７９自体の形状が
変化していく。可動部リンク８０が固定部リンク８１を
含む面より反対側にまで移動すると、皿ばね７９は開極
方向側に頂点を形成しようとし反対向きに力が発生す
る。この力によって開極動作の速度が増加し、可動子１
６が絶縁容器５２内面に接触したところで開極動作が完
了する。このとき、皿ばね７９は開極方向に付勢した状
態を保持している。閉極動作は開極動作と同様の原理に
より行われる。

【００６８】従って、実施の形態４と同様の効果を奏す
るとともに、簡単な構成で、閉極状態の接圧保持力及び
開極状態の開極保持力の両方の力を発生することができ
る。

【００６９】実施の形態６．図１３は本発明の実施の形
態６に係る固体絶縁開閉器の構成を示す縦断面図であ
る。本実施の形態おいては、絶縁体２は、固体絶縁物を
３相一括配置で一体注型したものである。このような構
成とすることにより、隣り合う固体絶縁開閉器の絶縁体
２と共通部分ができるので、全体のサイズは単相で一体
注型したものを３つ並べるより小さくできる。

【００７０】なお、この配置は横に３つを並べたもので
あるが、上方からみて三角形になるようにするなど、い
ろいろな配置が可能である。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、この発明
に係る固体絶縁開閉器は、真空容器の内部で固定された
第１の電極、前記第１の電極に対して接離可能に設けら
れた第２の電極、一端部が前記第２の電極に設けられて
いるとともに他端部が前記真空容器から延出した第１の
電極部材を有し、前記第２の電極が前記第１の電極部材
の軸線方向に往復移動することにより開閉動作を行う真
空スイッチ、前記第１の電極部材の他端部に一端部が直
接接続された操作ロッド、及び前記操作ロッドの他端部
に固定された第１の可動子、を有する充電可能部と、前
記第１の可動子の周囲に設けられ、通電されることによ
り前記第１の可動子を往復移動させる操作コイル、及び
前記操作コイルを覆った第１の固定子、を有する非充電
部とを備え、前記充電可能部と前記非充電部との間に絶
縁体が介在し、前記絶縁体の一部は、前記第１の可動子
と前記非充電部との間で、前記真空スイッチの運転電圧
に耐えうる絶縁壁を有する絶縁容器を構成しているの
で、前記第１の可動子を非充電とするために必要であっ
た絶縁ロッドを無くすことができるので、軸線方向の長
さが小さくなってコンパクトとなり、前記絶縁体ととも
に前記絶縁容器が前記充電可能部を覆い汚損に対しても
絶縁性を維持できる。

【００７２】また、外部回路に固定接続される第１の導
体、前記第１の導体に電気的に接続され、前記操作ロッ
ドの側面に摺動接触する摺動接触体を備え、前記第１の
導体と前記操作ロッドとは、前記摺動接触体を介して電
気的に接続されているので、可撓導体のように金属疲労
を起こしにくい。

【００７３】また、前記絶縁容器は、前記絶縁壁の前記
可動子側に前記絶縁壁に密着して設けられた導電性の第
１の可動子収納部と、前記絶縁壁の前記非充電部側に前
記絶縁壁に密着して設けられた導電性の第２の可動子収
納部とを有しているので、コロナが発生する隙間が存在
せず、コロナの発生を防止できる。

【００７４】また、前記充電可能部は、前記絶縁容器の
内側において、前記可動子の前記真空スイッチ側に設け
られた固定部材を有し、前記第１の固定子は、前記第１
の可動子の反固定部材側に配置されている固定対向部
と、前記固定対向部の周縁から軸線方向に延設された固
定側壁部とを有しており、前記固定側壁部には、開閉永
久磁石が配置され、前記開閉永久磁石による永久磁石磁
気回路は、閉極状態においては、主として前記第１の可
動子と、前記固定部材と、前記固定側壁部とにより形成
され、開極状態においては、主として前記第１の可動子
と、前記固定対向部と、前記固定側壁部とにより形成さ
れるので、前記真空スイッチの開極状態及び閉極状態を
保持できる。

【００７５】また、前記操作ロッドの軸線上で、前記第
１の可動子と前記絶縁容器との間にばねが介在し、前記
ばねは、閉極方向あるいは開極方向のいずれかに付勢さ
れているので、開閉動作を速くできる。

【００７６】また、前記第１の可動子に接続された第２
の可動子と、前記第２の可動子の前記第１の可動子側に
設けられた閉極固定子、及び前記第２の可動子の反閉極
固定子側に設けられた開極固定子からなる第２の固定子
と、前記閉極固定子に設けられた閉極永久磁石と、前記
開極固定子に設けられた開極永久磁石とを有し、閉極状
態においては、主として前記閉極永久磁石による永久磁
石磁気回路が前記第２の可動子と、前記閉極固定子とに
より形成され、開極状態においては、主として前記開極
永久磁石による永久磁石磁気回路が前記第２の可動子
と、前記開極固定子とにより形成される開閉保持機構を
備え、前記開閉保持機構は、前記非充電部との間に前記
絶縁体が介在しているので、前記真空スイッチの開極状
態及び閉極状態を保持できる。

【００７７】また、前記操作ロッドの軸線上で、前記第
２の可動子と前記第２の固定子との間にばねが介在し、
前記ばねは、閉極方向あるいは開極方向のいずれかに付
勢されているので、開閉動作を速くできる。

【００７８】また、閉極動作の途中で開極方向から閉極
方向に付勢の向きが変化し、開極動作の途中で閉極方向
から開極方向に付勢の向きが変化する非線形特性のばね
を有している開閉保持機構が前記第１の可動子に接続さ
れており、前記開閉保持機構は、前記非充電部との間に
前記絶縁体が介在しているので、簡単な構成で前記真空
スイッチの開極状態及び閉極状態を保持できる。

【００７９】また、前記開閉保持機構は、前記絶縁体に
密着した導電性の容器に包囲されているので、コロナが
発生する隙間が存在せず、コロナの発生を防止できる。

【００８０】また、第１の電極に電気的に接続され、外
部回路に固定接続される第２の導体を備え、前記充電可
能部は、前記第１の導体及び前記第２の導体のそれぞれ
の端部を露出させて全体が前記絶縁体に覆われているの
で、隣接する部品等との絶縁の信頼性が向上し、近接し
て前記固体絶縁開閉器を配置できる。

【００８１】また、第１の電極に電気的に接続され、外
部回路に固定接続される第２の導体を備え、前記充電可
能部及び前記非充電部は、前記第１の導体及び前記第２
の導体のそれぞれの端部を露出させて、前記充電可能部
及び前記非充電部が一体となるように全体が前記絶縁体
に覆われているので、さらに隣接する部品等との絶縁の
信頼性が向上し、近接して前記固体絶縁開閉器を配置で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る固体絶縁開閉器
の構成を示す縦断面図である。

【図２】 図１のII−II線に沿う矢視断面図である。

【図３】 操作ロッドと第１の導体との接触に摺動接触
を用いた例を示す図である。

【図４】 図３のIV−IV線に沿う矢視断面図である。

【図５】 真空スイッチ側壁を露出させた構成の固体絶
縁開閉器を示す縦断面図である。

【図６】 絶縁体が絶縁容器の沿面端部を覆った固体絶
縁開閉器の構成を示す縦断面図である。

【図７】 固定子の周囲に応力緩和層を設け、全体を絶
縁体で覆った固体絶縁開閉器の構成を示す縦断面図であ
る。

【図８】 本発明の実施の形態２に係る固体絶縁開閉器
の構成を示す縦断面図である。

【図９】 本発明の実施の形態３に係る固体絶縁開閉器
の構成を示す縦断面図である。

【図１０】 本発明の実施の形態４に係る固体絶縁開閉
器の構成を示す縦断面図である。

【図１１】 本発明の実施の形態５に係る固体絶縁開閉
器の構成を示す縦断面図である。

【図１２】 図１１のXII−XII線に沿う矢視断面図であ
る。

【図１３】 本発明の実施の形態６に係る固体絶縁開閉
器の構成を示す縦断面図である。

【符号の説明】

２ 絶縁体、４ 第２の電極部材、５ 真空容器、６
第１の電極、７ 第２の電極、８ 第１の電極部材、１
３ 操作ロッド、１６ 可動子（第１の可動子）、１７
開閉永久磁石、１８ 固定子（第１の固定子）、１８
ａ 固定対向部、１８ｂ 固定側壁部、１９ 固定部
材、２２ 操作コイル、２３ 第２の導体、２５ 第１
の導体、２７ 真空スイッチ、２８ 摺動接触部材（摺
動接触体）、４５ コイルばね（ばね）、４８ 第１の
可動子収納部、４９ 絶縁壁、５０第２の可動子収納
部、５２ 絶縁容器、６０ 充電可能部、６１ 非充電
部、６８，７８ 開閉保持機構、６９ ラッチ可動子
（第２の可動子）、７０ 閉極固定子、７１ 開極固定
子、７２ ラッチ固定子（第２の固定子）、７３ 閉極
永久磁石、７４ 開極永久磁石、７９ 皿ばね（非線形
特性のばね）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 伸治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 竹内 敏惠 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 小山 健一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 中川 隆文 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 山本 俊二 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5G028 AA08 DB06

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器の内部で固定された第１の電
   極、前記第１の電極に対して接離可能に設けられた第２
   の電極、一端部が前記第２の電極に設けられているとと
   もに他端部が前記真空容器から延出した第１の電極部材
   を有し、前記第２の電極が前記第１の電極部材の軸線方
   向に往復移動することにより開閉動作を行う真空スイッ
   チ、 前記第１の電極部材の他端部に一端部が直接接続された
   操作ロッド、及び前記操作ロッドの他端部に固定された
   第１の可動子、を有する充電可能部と、 前記第１の可動子の周囲に設けられ、通電されることに
   より前記第１の可動子を往復移動させる操作コイル、及
   び前記操作コイルを覆った第１の固定子、を有する非充
   電部とを備え、 前記充電可能部と前記非充電部との間に絶縁体が介在
   し、 前記絶縁体の一部は、前記第１の可動子と前記非充電部
   との間で、前記真空スイッチの運転電圧に耐えうる絶縁
   壁を有する絶縁容器を構成していることを特徴とする固
   体絶縁開閉器。
2. 【請求項２】 外部回路に固定接続される第１の導体、
   前記第１の導体に電気的に接続され、前記操作ロッドの
   側面に摺動接触する摺動接触体を備え、 前記第１の導体と前記操作ロッドとは、前記摺動接触体
   を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求
   項１に記載の固定絶縁開閉装置。
3. 【請求項３】 前記絶縁容器は、前記絶縁壁の前記可動
   子側に前記絶縁壁に密着して設けられた導電性の第１の
   可動子収納部と、前記絶縁壁の前記非充電部側に前記絶
   縁壁に密着して設けられた導電性の第２の可動子収納部
   とを有していることを特徴とする請求項１又は請求項２
   に記載の固定絶縁開閉器。
4. 【請求項４】 前記充電可能部は、前記絶縁容器の内側
   において、前記可動子の前記真空スイッチ側に設けられ
   た固定部材を有し、 前記第１の固定子は、前記第１の可動子の反固定部材側
   に配置されている固定対向部と、前記固定対向部の周縁
   から軸線方向に延設された固定側壁部とを有しており、 前記固定側壁部には、開閉永久磁石が配置され、前記開
   閉永久磁石による永久磁石磁気回路は、閉極状態におい
   ては、主として前記第１の可動子と、前記固定部材と、
   前記固定側壁部とにより形成され、開極状態において
   は、主として前記第１の可動子と、前記固定対向部と、
   前記固定側壁部とにより形成されることを特徴とする請
   求項１又は請求項２に記載の固体絶縁開閉器。
5. 【請求項５】 前記操作ロッドの軸線上で、前記第１の
   可動子と前記絶縁容器との間にばねが介在し、前記ばね
   は、閉極方向あるいは開極方向のいずれかに付勢されて
   いることを特徴とする請求項４に記載の固体絶縁開閉
   器。
6. 【請求項６】 前記第１の可動子に接続された第２の可
   動子と、前記第２の可動子の前記第１の可動子側に設け
   られた閉極固定子、及び前記第２の可動子の反閉極固定
   子側に設けられた開極固定子からなる第２の固定子と、
   前記閉極固定子に設けられた閉極永久磁石と、前記開極
   固定子に設けられた開極永久磁石とを有し、 閉極状態においては、主として前記閉極永久磁石による
   永久磁石磁気回路が前記第２の可動子と、前記閉極固定
   子とにより形成され、開極状態においては、主として前
   記開極永久磁石による永久磁石磁気回路が前記第２の可
   動子と、前記開極固定子とにより形成される開閉保持機
   構を備え、 前記開閉保持機構は、前記非充電部との間に前記絶縁体
   が介在していることを特徴とする請求項１又は請求項２
   に記載の固体絶縁開閉器。
7. 【請求項７】 前記操作ロッドの軸線上で、前記第２の
   可動子と前記第２の固定子との間にばねが介在し、前記
   ばねは、閉極方向あるいは開極方向のいずれかに付勢さ
   れていることを特徴とする請求項６に記載の固体絶縁開
   閉器。
8. 【請求項８】 閉極動作の途中で開極方向から閉極方向
   に付勢の向きが変化し、開極動作の途中で閉極方向から
   開極方向に付勢の向きが変化する非線形特性のばねを有
   している開閉保持機構が前記第１の可動子に接続されて
   おり、 前記開閉保持機構は、前記非充電部との間に前記絶縁体
   が介在していることを特徴とする請求項１又は請求項２
   に記載の固体絶縁開閉器。
9. 【請求項９】 前記開閉保持機構は、前記絶縁体に密着
   した導電性の容器に包囲されていることを特徴とする請
   求項６又は請求項８に記載の固体絶縁開閉装置。
10. 【請求項１０】 第１の電極に電気的に接続され、外部
    回路に固定接続される第２の導体を備え、 前記充電可能部は、前記第１の導体及び前記第２の導体
    のそれぞれの端部を露出させて全体が前記絶縁体に覆わ
    れていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
    の固体絶縁開閉器。
11. 【請求項１１】 第１の電極に電気的に接続され、外部
    回路に固定接続される第２の導体を備え、 前記充電可能部及び前記非充電部は、前記第１の導体及
    び前記第２の導体のそれぞれの端部を露出させて、前記
    充電可能部及び前記非充電部が一体となるように全体が
    前記絶縁体に覆われていることを特徴とする請求項１又
    は請求項２に記載の固体絶縁開閉器。