JP2006196317A

JP2006196317A - 真空遮断装置

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Publication number: JP2006196317A
Application number: JP2005006881A
Authority: JP
Inventors: Jun Matsuzaki; 順松崎; Tomio Go; 冨夫郷; Mitsutaka Honma; 三孝本間; Akihisa Kataoka; 秋久片岡; Yoshimitsu Niwa; 芳充丹羽; Kunio Yokokura; 邦夫横倉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2025-01-13
Also published as: JP4488911B2

Abstract

【課題】電磁反発力により一対の接点を開極するときの衝撃力を抑制する。
【解決手段】固定側接点５と可動側接点７とを有する遮断部１ａと、前記可動側接点７に連結された電磁反発板１３と、電磁反発力で開極方向に移動する電磁反発コイル１１と、前記電磁反発板１３の移動速度を減速させる第１の衝撃吸収手段１４と、閉極時に接触荷重を加えるワイプバネ１５と、前記ワイプバネ１５の一方端を収納する第２のワイプバネフォルダー１７と、前記ワイプバネ１５の他方端を収納する第１のワイプバネフォルダー１６と、前記第１のワイプバネフォルダー１６の移動速度を減速させる第２の衝撃吸収手段１９と、前記第１のワイプバネフォルダー１６に連結された操作機構２０とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁反発力を用いて接離自在の一対の接点を開極するときの、衝撃力を抑制し得る真空遮断装置に関する。

電気鉄道のき電線のような電力回路においては、事故時の過電流を速やかに遮断するため、数ｍｓの高速で接離自在の一対の接点を開極する真空遮断装置が用いられている。

従来のこの種の真空遮断装置は、電磁反発力を用いて高速で一対の接点を開極するものが知られている。そして、高速で移動した接点が連結された可動軸にダンパを取り付け、開極時の衝撃力を吸収するようになっている。これにより、真空遮断装置を大型で強固な構造にすることが回避されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１２４１６５号公報（第４ページ、図１）

上記の従来の真空遮断装置においては、次のような問題がある。

真空遮断装置の一対の接点の閉極時には、接点間に接触荷重を加えるため、ワイプバネが用いられている。このワイプバネは、一対の接点側であって電磁反発力により高速で移動する可動軸と、一対の接点を通常の速さで開閉する操作機構側の可動軸との間に設けられ、一対の接点が閉極時に蓄勢され、また開極時に放勢されるようになっている。

そして、電磁反発力で開極させようとした場合、電磁反発側の可動軸は高速で移動するものの、操作機構側の可動軸はワイプバネを介して移動するので同時に移動できず遅延する。このため、電磁反発力で移動する可動軸が操作機構側の可動軸に衝突して過大な衝撃力が発生することがある。実際には、それぞれの可動軸に固定された可動部材が衝突し、損傷することが多い。

また、それぞれの可動部材が衝突しなくても、開極時には、電磁反発力とワイプバネに蓄勢されたバネ力が操作機構側の可動軸に加わり、過大な衝撃力となってしまう。これらのことより、真空遮断装置の構造を大型で強固なものにしなくてはならなかった。

このため、電磁反発力の吸収とともに、ワイプバネのバネ力を吸収し、小形で軽量とし得る真空遮断装置が望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、電磁反発力での開極時に発生する衝撃力を吸収し、小形で軽量の真空遮断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真空遮断装置は、固定側接点と可動側接点とを有する遮断部と、前記可動側接点に連結された電磁反発板と、前記電磁反発板を電磁反発力で開極方向に移動させる電磁反発コイルと、前記電磁反発板に連結された第１の可動部材の移動速度を減速させる第１の衝撃吸収手段と、閉極時に前記固定側接点と前記可動側接点間に接触荷重を加えるワイプバネと、前記ワイプバネの一方端を収納するとともに、前記電磁反発板に連結された第２のワイプバネフォルダーと、前記ワイプバネの他方端を収納するとともに、前記第２のワイプバネフォルダーと移動自在に配置された第１のワイプバネフォルダーと、前記第１のワイプバネフォルダーに連結された第２の可動部材の移動速度を減速させる第２の衝撃吸収手段と、前記第１のワイプバネフォルダーに連結された操作機構とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電磁反発時に開極方向に移動する第１の可動部材に第１の衝撃吸収手段を設けるとともに、ワイプバネを収納する操作機構側の第２の可動部材に第２の衝撃吸収手段を設けているので、電磁反発力で生じる衝撃力を第１の衝撃吸収手段で吸収するとともに、ワイプバネのバネ力による衝撃力を第２の衝撃吸収手段で吸収することができ、真空遮断装置の構造物を小形で軽量とすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る真空遮断装置を図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空遮断装置の閉極状態を示す構成図、図２は、本発明の実施例１に係る真空遮断装置の開極状態を示す構成図、図３は、本発明の実施例１に係る真空遮断装置の開極時の動作を説明する図である。

図１に示すように、真空遮断装置は、接離自在の一対の接点を有する遮断部１ａと、数ｍｓの高速で一対の接点を開極する電磁反発部１ｂと、閉極時に一対の接点に接触荷重を加えるワイプバネ部１ｃと、一対の接点を通常の速さで開閉する操作機構部１ｄとから構成されている。

遮断部１ａには、筒状の真空絶縁容器２の両端開口部に固定側封着金具３と可動側封着金具４とが気密に設けられている。固定側封着金具３には、固定側接点５を端部に固着した固定側通電軸６が気密に固定されている。真空絶縁容器２外の固定側通電軸６には、図示しない一方の電路となる導体が設けられている。

可動側封着金具４には、固定側接点５と対向して接離自在の可動側接点７を端部に固着した可動側通電軸８が中央開口部を移動自在に貫通している。この可動側通電軸８の中間部と可動側封着金具４の中央開口部間には、伸縮自在のベローズ９がそれぞれ気密に設けられている。これにより、真空絶縁容器２内の真空を保ちながら可動側通電軸８を軸方向に移動させることが可能となる。

また、真空絶縁容器２外の可動側通電軸８端には、絶縁操作ロッド１０の一方端が連結されている。真空絶縁容器２外の可動側通電軸８には、図示しない摺動形の接触子を介して他方の電路となる導体が設けられている。

電磁反発部１ｂには、真空遮断装置の固定部材に固定された電磁反発コイル１１が設けられている。電磁反発コイル１１には、その中央開口部を絶縁操作ロッド１０の他方端に連結された第１の可動軸１２が移動自在に貫通している。電磁反発コイル１１を貫通した第１の可動軸１２端には、電磁反発コイル１１を通電することにより反発移動する電磁反発板１３が固定されている。

そして、電磁反発板１３には、真空遮断装置の固定部材に固定された衝撃力を吸収するオイルダンパ、ゴムなどのような第１の衝撃吸収手段の第１のダンパ１４が設けられている。この第１のダンパ１４は、電磁反発板１３に連結されて同様に移動する構造物に設けてもよい。この構造物を第１の可動部材と定義する。

ワイプバネ部１ｃには、コイル状のワイプバネ１５の軸方向の一方端を収納する断面Ｕ字状の第１のワイプバネフォルダー１６が設けられている。この第１のワイプバネフォルダー１６は、ワイプバネ１５の軸方向の一方が開口部となっている。また、ワイプバネ１５の軸方向の他方端を収納するとともに、第１のワイプバネフォルダー１６の開口部を塞ぐように配置された断面Ｕ字状の第２のワイプバネフォルダー１７が設けられている。第２のワイプバネフォルダー１７と電磁反発板１３間は、第２の可動軸１８で連結されている。

第１のワイプバネフォルダー１６の開口部は、半径方向に広がる鍔部１６ａに形成され、また、第２のワイプバネフォルダー１７の外周は、鍔部１６ａを覆うような湾曲部１７ａに形成されている。この鍔部１６ａは、湾曲部１７ａ内を移動自在に移動でき、両接点５、７の開極位置でのギャップ長と同程度の距離まで移動できるようになっている。

そして、第１のワイプバネフォルダー１６には、真空遮断装置の固定部材に固定された衝撃力を吸収するオイルダンパ、ゴムなどのような第２の衝撃吸収手段の第２のダンパ１９が設けられている。この第２のダンパ１９は、第１のワイプバネフォルダー１６に連結されて同様に移動する構造物に設けてもよい。この構造物を第２の可動部材と定義する。

操作機構部１ｄには、例えば電磁アクチュエータのような操作機構２０が設けられ、第３の可動軸２１で第１のワイプバネフォルダー１６と連結されている。

次に、主回路に過電流が流れて、両接点５、７間を電磁反発力で開極させる場合を図２および図３を参照して説明する。

図２に示すように、電磁反発コイル１１を図示しない電源装置で通電すると、電磁反発板１３が電磁反発コイル１１と反発して図示矢印方向の開極方向に数ｍｓの高速で移動する。この電磁反発力は、数ｔｏｎである。すると、電磁反発板１３には、第１の可動軸１２、絶縁操作ロッド１０および可動側通電軸８が連結されているので、可動側接点７が固定側接点５から同様の速さで開離する。開離後においては、電磁反発板１３が第１のダンパ１４に当接し、第１のダンパ１４が動作して移動速度が減速される。

両接点５、７の開離が始まると、第２の可動軸１８と第２のワイプバネフォルダー１７とが図示矢印方向に移動し、ワイプバネ１５が圧縮される。ワイプバネ１５が圧縮されると、放勢時のバネ力により第１のワイプバネフォルダー１６が図示矢印方向に移動し、鍔部１６ａと湾曲部１７ａとが当接する。第３の可動軸２１は、第１のワイプバネフォルダー１６と同様に移動する。このバネ力は、数百ｋｇである。移動後においては、第１のワイプバネフォルダー１６が第２のダンパ１９に当接し、第２のダンパ１９が動作して移動速度が減速される。

ここで、第１のダンパ１４と第２のダンパ１９とでは、電磁反発力での開極時、先ず、電磁反発板１３が第１のダンパ１４に当接して衝撃力が吸収される。次いで、第１のワイプバネフォルダー１６が第２のダンパ１９に当接して衝撃力が吸収されることになる。即ち、第１のダンパ１４が動作後、遅延して第２のダンパ１９が動作する。

また、電磁反発板１３が第１のダンパ１４に当接した時点においては、同様に移動した可動側接点７が固定側接点５と所定のギャップ長まで開離されている。即ち、このギャップ長は、電力回路の回復電圧に耐えるようになっている。これにより、可動側接点７の移動速度を変えることなく過電流を遮断することができる。その後、第１のワイプバネフォルダー１６と第２のダンパ１９とが当接して最終の開極位置に達する。

更に、吸収する衝撃力は、第２のダンパ１９よりも第１のダンパ１４の方が略１０倍大きいので、第２のダンパ１９よりも第１のダンパ１４の吸収力を大きくしている。実際の吸収力においては、衝撃力が各部の機構部材を伝搬するので、第２のダンパ１９よりも第１のダンパ１４の方を数倍大きくしておけばよい。

最終の開極位置では、第３の可動軸２１のストロークを図３の特性Ａで示すように、先ず、電磁反発板１３の電磁反発力が第１のダンパ１４で吸収される。次いで、ワイプバネ１５のバネ力が第２のダンパ１９で吸収されて衝撃力が小さいものとなっている。なお、特性Ｂは、第１のダンパ１４および第２のダンパ１９を設けていないときであり、特性Ａよりも開極位置での衝撃力が大きいものとなる。

上記実施例１の真空遮断装置によれば、電磁反発板１３に第１のダンパ１４および第１のワイプバネフォルダー１６に第２のダンパ１９を設けているので、電磁反発時に開極方向に移動する電磁反発力を第１のダンパ１４、およびワイプバネ１５のバネ力を第２のダンパ１９でそれぞれ吸収することができ、真空遮断装置の構造物を小形で軽量とすることができる。

次に、本発明の実施例２に係る真空遮断装置を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る真空遮断装置の開極状態を示す要部の構成図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、ダンパの取り付け個数である。図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４に示すように、電磁反発部１ｂの板状の電磁反発板１３の両側には、第２の可動軸１８を中心にして第１のダンパ１４ａおよび１４ｂを設けている。また、ワイプバネ部１ｃの板状の第１のワイプバネフォルダー１６の両側にも、第３の可動軸２１を中心にして第２のダンパ１９ａおよび１９ｂを設けている。

これにより、衝撃力を分散させて吸収することができるので、第１のダンパ１４ａおよび１４ｂと第２のダンパ１９ａおよび１９ｂのそれぞれを小形化することができる。

上記実施例２の真空遮断装置によれば、実施例２と同様の効果のほかに、第１のダンパ１４および第２のダンパ１９を小型化できる。

なお、上記実施例２では、第１のダンパ１４と第２のダンパ１９とをそれぞれ二個用いて説明したが、電磁反発板１３および第１のワイプバネフォルダー１６の形状を盤状や角状にすれば、第２の可動軸１８および第３の可動軸２１を中心にした半径方向の四隅に、第１のダンパ１４および第２のダンパ１９をそれぞれ設けることにより、衝撃力を安定して吸収することができる。また、四隅以上の複数に設けてもよい。

本発明の実施例１に係る真空遮断装置の閉極状態を示す構成図。本発明の実施例１に係る真空遮断装置の開極状態を示す構成図。本発明の実施例１に係る真空遮断装置の開極時の動作を説明する図。本発明の実施例２に係る真空遮断装置の開極状態を示す要部の構成図。

符号の説明

１ａ遮断部
１ｂ電磁反発部
１ｃワイプバネ部
１ｄ操作機構部
２真空絶縁容器
３固定側封着金具
４可動側封着金具
５固定側接点
６固定側通電軸
７可動側接点
８可動側通電軸
９ベローズ
１０絶縁操作ロッド
１１電磁反発コイル
１２第１の可動軸
１３電磁反発板
１４、１４ａ、１４ｂ第１のダンパ
１５ワイプバネ
１６第１のワイプバネフォルダー
１６ａ鍔部
１７第２のワイプバネフォルダー
１７ａ湾曲部
１８第２の可動軸
１９、１９ａ、１９ｂ第２のダンパ
２０操作機構
２１第３の可動軸

Claims

固定側接点と可動側接点とを有する遮断部と、
前記可動側接点に連結された電磁反発板と、
前記電磁反発板を電磁反発力で開極方向に移動させる電磁反発コイルと、
前記電磁反発板に連結された第１の可動部材の移動速度を減速させる第１の衝撃吸収手段と、
閉極時に前記固定側接点と前記可動側接点間に接触荷重を加えるワイプバネと、
前記ワイプバネの一方端を収納するとともに、前記電磁反発板に連結された第２のワイプバネフォルダーと、
前記ワイプバネの他方端を収納するとともに、前記第２のワイプバネフォルダーと移動自在に配置された第１のワイプバネフォルダーと、
前記第１のワイプバネフォルダーに連結された第２の可動部材の移動速度を減速させる第２の衝撃吸収手段と、
前記第１のワイプバネフォルダーに連結された操作機構とを備えたことを特徴とする真空遮断装置。
前記第２の衝撃吸収手段よりも前記第１の衝撃吸収手段が早く動作することを特徴とする請求項１に記載の真空遮断装置。
前記第１の衝撃吸収手段が動作したとき、前記固定側接点と前記可動側接点間は、回復電圧に耐えるギャップ長に開離されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空遮断装置。
前記第２の衝撃吸収手段よりも前記第１の衝撃吸収手段が衝撃力を吸収する吸収力が大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空遮断装置。
前記第１の衝撃吸収手段および前記第２の衝撃吸収手段をそれぞれ複数設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空遮断装置。