JP2006164841A - 開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉装置に大電流が流れた場合に、開閉器本体の可動部が電磁力によって受ける力を緩和し、また、投入時に接点の接触圧力を補助する。
【解決手段】真空スイッチ管１の固定側に真空スイッチ管１の軸線に垂直方向に導出される上部主回路導体１１と、可動側に可撓導体２０と下部端子１４を介して接続され上部主回路導体１１と同方向に導出される下部主回路導体１５とを備えた開閉装置であって、可撓導体２０は、帯状薄板を積層しＬ字状に折り曲げて形成した２個の可撓導体で構成し、幅方向を主回路導体の導出方向と並行にして軸線に対称に配置し、一端側を軸線と直交方向に向けて可動側に接続し、他端側を軸線に並行で、かつ、真空スイッチ管１から離れる方向に向けて下部端子１４に接続した。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば受配電設備等に適用される電力用の開閉装置に関するもので、特に、その可撓導体の取付構造に関するものである。なお、この発明では、開閉装置の中に、遮断装置が含まれるものとする。

従来の開閉装置は、例えば、図５に示すように、真空バルブ３１の固定接点側は、固定側通電軸３２が、操作機構の筐体３３に碍子３４を介して取り付けられた固定側接続導体３５（この発明の上部端子に相当）にボルト締めされて固定されている。可動接点側は、真空バルブ３１に貫設された角柱状の可動側通電軸３６にカップリング３７が設けられおり、このカップリング３７の端面に通電板３８が固定されている。そして、操作機構の筐体３３に碍子３４を介して取り付けられた可動側接続導体３９（この発明の下部端子に相当）と通電板３８との間を２個の可撓導体４０によって接続して真空遮断器が構成されている（特許文献１参照）。

特開平８−２２２０９０号公報（第２頁、図４）

上記のような従来の開閉装置において、通常、固定側接続導体３５と可動側接続導体３９の先端には、図示しない主回路導体が接続されている。電流は、上部の主回路導体から固定側接続導体３５，固定側通電軸３２、真空バルブ３１，可動側通電軸３６,カップリング３７，通電板３８，可撓導体４０，可動側接続導体３９を経て下部の主回路導体へとつながる通流経路、又はこの逆の通流経路を流れる。可撓導体４０の役割は、主回路可動部へ可撓性をもって通電することである。このように構成された遮断器において、上記通流経路に電流が流れた場合、真空バルブ３１には電磁力が作用する。図４は、通電時の真空バルブに作用する電磁力を説明する模式図である。図５と同等なものは同一番号を付している。

図４において、上記で説明した通流経路を太線矢印の方向に電流が流れると、この通流経路で囲まれた領域では、図の紙面の裏側から手前側に向く方向の磁界が発生する。この磁界と、通流経路を流れる電流との相互作用（フレミングの左手の法則）によって、真空バルブ３１の通電部は図中の白抜き矢印にて表される方向へ電磁力を受ける。
この電磁力は、通流経路を流れる電流の値の２乗に比例するため、通流経路に流れる電流が、例えば短絡電流等のような大電流になると、非常に大きい力となる。
特に、固定接点と可動接点とが機械的に接触しない状態で大電流が流れている状態（短絡電流遮断過程におけるアーク発生期間）においては、固定接点及び可動接点共にその一端部が固定されているだけの状態であるため、機械的強度の点で最も厳しい条件となる。固定接点側は固定側通電軸が固定側接続導体３５に固定されているが、可動接点側は可動部があるために自由度を持って支持されているので、矢印方向に働く力の影響を更に受けやすい。このために、短絡電流遮断時等の大電流が流れる場合に上記のような力を受けることによって、可動部の動作が不安定となったり、ひどい場合は支持部が変形したり破損したりする虞があるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、開閉装置に大電流が流れた場合に、真空スイッチ管の可動部が電磁力によって受ける力を緩和し、更に、投入時に接点の接触圧力を補助するような可撓導体を備えた開閉装置を得ることを目的とする。

この発明に係わる開閉装置は、真空スイッチ管の固定側に電気的に接続され、真空スイッチ管の軸線に垂直方向に導出される上部主回路導体と、可動側に可撓導体と下部端子を介して電気的に接続され上部主回路導体と同方向に導出される下部主回路導体とを備えた開閉装置において、可撓導体は、帯状の薄板を複数枚積層し長手方向にＬ字状に折り曲げて形成した第１の可撓導体と、この第１の可撓導体と同形状の第２の可撓導体とを、幅方向を両主回路導体の導出方向と並行にして軸線に対称に配置し、両可撓導体の長手方向の一端側を軸線と直交方向に向けて可動側に接続し、他端側を軸線に並行で、かつ、真空スイッチ管から離れる方向に向けて下部端子に接続して構成したものである。

この発明の開閉装置によれば、Ｌ字状に曲げた２個の可撓導体を、幅方向を主回路端子の導出方向にして軸線に対称に配置し、一端側を軸線と直交方向に向けて可動側に、他端側を軸線と並行方向に向けて下部端子に接続したので、開閉装置に大電流が流れた場合に、真空スイッチ管の可動部が電磁力によって受ける力を緩和でき、また、２個の可撓導体の電磁吸引力を利用して、投入時に接点の接触圧力を補助することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による開閉装置を示す側面図で、一部破断して内部を示している。図２は図１をII−II方向から見た裏面図である。本実施の形態の開閉装置は、開閉器本体に真空スイッチ管を適用した場合を例にあげて説明する。
図のように、真空スイッチ管１は、操作機構２が収容された車輪付きの台車フレーム３に搭載されている。操作機構２からの出力は、出力リンク４、クロスバー５を経て絶縁操作ロッド６に伝達される。真空スイッチ管１は固定接点１ａと可動接点１ｂとを有している。固定接点１ａから軸線方向に導出した固定電極棒７に上部固定板８と共に上部端子９が接続され、上部固定板８は絶縁支持碍子１０を介して台車フレーム３に支持固定されている。また、上部端子９には、真空スイッチ管１の軸線に垂直方向に導出される上部主回路導体１１が接続されている。

一方、真空スイッチ管１の可動接点１ｂ側は、軸線方向に可動電極棒１２が導出されており、この先端側には割端子１３が設けられ、先端部は絶縁操作ロッド６と連結されている。下部端子１４は、上記の可動軸部が貫通する開口部が設けられており、その一端側が絶縁支持碍子１０を介し台車フレーム３に支持固定され、他端側には上部主回路導体１１と同方向に導出される下部主回路導体１５が接続されている。そして、割端子１３と下部端子１４とを後述の可撓導体２０で接続して通電路が形成されている。また、絶縁サポート１６は上部端子９と下部端子１４との間に介在されて、それらを保持している。
このように構成された開閉装置は、操作機構２の出力で、可動接点１ｂが駆動され、可動接点１ｂと固定接点１ａとが接離して開閉装置としての機能を実現する。

ここで、可撓導体２０の詳細について説明する。可撓導体２０は、図２に示すように、第１の可撓導体２１と、これと同形状の第２の可撓導体２２とからなっている。各可撓導体２１，２２は、例えば、幅１００ｍｍ，厚さ０．１ｍｍ程度の帯状の薄板を数十枚〜百枚程度積層し、幅方向を折り曲げ軸とし、長手方向に曲率をもってＬ字状に折り曲げてられ、端部はロー付け等によって固着されて形成されている。積層方向には可撓性を有するが幅方向には可撓性を有しない。両可撓導体２１，２２の一端側は、可動電極棒１２に設けられた割端子１３に接続し、他端側は下部端子１４に接続するが、このときの接続方向は、次のようにする。
先ず、両可撓導体２１，２２を、幅方向を両主回路導体１１，１５の導出方向と並行にして軸線に対称に配置する。そして、一端側は軸線方向と直交する方向に向けて割端子１３へ取り付け、Ｌ字状に折り曲げられた他端側は軸線方向と並行方向で且つ真空スイッチ管１から離れる方向（図２では下方）に向けて下部端子１４に接続する。両可撓導体２１，２２は、軸線の左右に振り分けられて並列に下部端子１４に接続された状態となる。

次に、上記のように構成された開閉装置の作用について説明する。
開閉装置が通電状態にあるときは、電流は、上部主回路導体１１→上部端子９→固定電極棒７→固定接点１ａ→可動接点１ｂ→可動電極棒１２→割端子１３→可撓導体２０→下部端子１４→下部主回路導体１５のルートで流れる。このとき、先に図４で説明したように、通電電流による磁界と真空スイッチ管１を流れる電流の相互作用により、真空スイッチ管１部の導体部は、主回路導体の導出方向とは反対方向の電磁力を受ける。この力は、例えば短絡電流等のような大電流になると、非常に大きくなり、特に、自由度を持って支持されている可動電極棒１２側が機械的に厳しい条件となる。そこで、本実施の形態の発明では、可動電極棒１２側と下部端子１４とを接続する可撓導体２０の向きを、幅方向を主回路導出方向と並行になるように配置して接続している。可撓導体２０は幅方向には可撓性が無くほとんど変形しないので、真空スイッチ管１の導体部（特に、可動接点側）が主回路導出方向と反対方向に変形しようとするのを防止することができる。

また、Ｌ字状に形成された第１の可撓導体２１と第２の可撓導体２２とを、軸線を対称に向かい合わせて図２に示すような方向に配置しているので、通電時に並行して流れる同方向の電流により、両可撓導体２１，２２が平行に対向する平面部では、電磁吸引力が働く。両可撓導体２１，２２の下部端子１４側は固定されているので、電磁吸引力により可動電極棒１２を固定接点側１ａ側へ押し上げる方向の力として作用する。この力は、開閉装置の投入時において、両接点１ａ、１ｂへの接触圧力を補助するように作用する。
なお、Ｌ字状の２個の可撓導体を使用する場合でも、例えば、背景技術の項で例示した図５のような方向に組み合わせた場合は、電磁吸引力が働いても固定接点方向への力としては作用しない。

これまでに説明した可撓導体は、可動電極棒１２側は割端子１３を介して接続し、下部端子１４側は可撓導体をそのまま接続した形状であったが、図３は可撓導体の他の例を示す図である。図の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図を示す。上記で説明した可撓導体２０と相違する点は、長手方向の両端側に接続導体を接合した部分なので、この相違部分を中心に説明する。

図のように、可撓導体２３は、第１の可撓導体２４と第２の可撓導体２５とからなっているが、両者は実質的には同形状なので、第１の可撓導体２４について説明する。可撓部２６の一端側の可動側接続導体２７は、可動電極棒１２を挟み込んで固定できるように可動電極棒１２の形状に合わせて加工された接合部２７ａと、取付用のボルト穴２７ｂが設けられており、更に、軸線と垂直方向に可撓部２６の一端をはめ込む溝部２７ｃが設けられている。
一方、下部端子１４に接続する側の端子側接続導体２８は、下部端子１４の形状に合わせた切欠部２８ａが設けられ、更に、取付用のボルト穴２８ｂと、上面には可撓部２６の他端をはめ込む溝部２８ｃが設けられている。可撓部２６の端部と溝部２７ｃ、２８ｃとはロー付，溶接等によって接合され固着される。

このように形成された可撓導体２３によれば、可動電極棒１２側は、割端子１３等の別部材を使用せずに直接接続できるので、部品点数が減り接続作業が簡単となる。また、下部端子１４側は端子側接続導体２８に切欠部２８ａを設け、下部端子１４と係合させてボルト締めしているので、接続部が相間方向に張り出すのを極力抑制できる。

以上のように、本実施の形態の発明によれば、可撓導体は、帯状の薄板を複数枚積層し長手方向にＬ字状に折り曲げて形成した第１の可撓導体と、この第１の可撓導体と同形状の第２の可撓導体とを、幅方向を両主回路導体の導出方向と並行にして軸線に対称に配置し、両可撓導体の長手方向の一端側を軸線と直交方向に向けて可動側に接続し、他端側を軸線に並行で、かつ、真空スイッチ管から離れる方向に向けて下部端子に接続して構成したので、開閉装置に大電流が流れた場合に、可撓導体の幅方向の剛性により、真空スイッチ管の可動部が電磁力によって受ける力を緩和し、また、２個の可撓導体の電磁吸引力を利用して投入時に接点の接触圧力を補助することができるので、機械的強度に優れ、動作の安定した開閉装置を提供することができる。

また、可撓導体の一端側は可動電極棒の形状に合わせて形成した接続導体を接合し、他端側は下部端子の形状に合わせて形成した接続導体を接合したので、接続導体によって直接接続できるため、部品点数が減り組み立て作業が簡単となる。また、接合部が相間方向に張り出すのを極力抑制できるため、相間寸法を縮小できる。

開閉器本体の一端側を可撓導体により接続して構成した開閉装置に広く適用できる。

この発明の実施の形態１における開閉装置を示す側面図である。 図１をII−II方向から見た裏面図である。 この発明の実施の形態１における開閉装置の可撓導体の他の例を示す図である。 通電時に開閉装置の主回路部に作用する電磁力を説明する模式図である。 従来の開閉装置を示す側面図である。

符号の説明

１ 真空スイッチ管 ７ 固定電極棒
９ 上部端子 １１ 上部主回路導体
１２ 可動電極棒 １３ 割端子
１４ 下部端子 １５ 下部主回路導体
２０ 可撓導体 ２１ 第１の可撓導体
２２ 第２の可撓導体 ２３ 可撓導体
２４ 第１の可撓導体 ２５ 第２の可撓導体
２７ 可動側接続導体 ２８ 端子側接続導体。

Claims (2)

1. 真空スイッチ管の固定側に電気的に接続され、上記真空スイッチ管の軸線に垂直方向に導出される上部主回路導体と、可動側に可撓導体と下部端子を介して電気的に接続され上記上部主回路導体と同方向に導出される下部主回路導体とを備えた開閉装置において、
   上記可撓導体は、帯状の薄板を複数枚積層し長手方向にＬ字状に折り曲げて形成した第１の可撓導体と、この第１の可撓導体と同形状の第２の可撓導体とを、幅方向を上記両主回路導体の導出方向と並行にして上記軸線に対称に配置し、上記両可撓導体の上記長手方向の一端側を上記軸線と直交方向に向けて上記可動側に接続し、他端側を上記軸線に並行で、かつ、上記真空スイッチ管から離れる方向に向けて上記下部端子に接続して構成したことを特徴とする開閉装置。
2. 請求項１記載の開閉装置において、上記両可撓導体は、上記一端側に上記可動側から上記軸方向に導出する可動電極棒の形状に合わせて形成した接続導体を接合し、上記他端側に上記下部端子の形状に合わせて形成した接続導体を接合したことを特徴とする開閉装置。

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