JP2010527159A - 切換装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、変圧器動作中に巻線を切り換えるための二つの動作位置を有する、切換時に一方の電流分岐路から他方の電流分岐路に貫流電流を転流させる切換装置に関する。本発明では、複数の水平平面内において、回転可能な切換シャフトの周囲に渡って、上方と下方の接点フィンガー部を備えた固定接点が絶縁材フレーム上に配置されており、それらの接点フィンガー部は、互いに押し拡がることが可能であるとともに、可動式切換接点としての導電性ロッドによって切り換えることが可能である。

Description

本発明は、変圧器動作中に巻線を切り換えるための二つの動作位置を有する、切換時に一方の電流分岐路から他方の電流分岐路に貫流電流を転流させる切換装置に関する。

そのような切換装置は、非特許文献１により「アドバンスト・リタード・スイッチ」、略称ＡＲＳの名称で知られている。そのような周知の切換装置は、負荷時タップ切換器と組み合わせて、様々な用途に使用することができる。その装置は、主に、例えば、移相変圧器の場合のように、制御帯域が高い用途において制御電圧の転極のために使用される。その場合、それは、ダブル転極器の機能を果たす。

この周知の装置では、切り換える位相毎に、通常二つの水平平面が設けられている。各平面内には、中心に配置された回転可能な切換シャフトの周囲に渡って、絶縁材フレーム上に固定接点が配置されている。これらの固定接点は、各平面内において、それぞれ切換シャフト上に固定された弓形状の導電性切換セグメントによって選択的に切り換えることが可能である。この周知の切換装置の一方の動作位置から他方の動作位置への移行は、切換シャフトの回転によって行われる。その場合、動作位置の切り換えには、１２０度の切換ステップが必要である。

この周知の切換装置では、可動式切換セグメントは、接点ばねの力に対抗して動くように構成された多くの接点フィンガー部又は接点板を有し、それらは、製造時に避けることができない僅かな水平誤差が有る場合でも、可動式切換セグメントが絶縁材フレームに固定して配置された各接点に確実に進入することができることを保証している。そのような接点フィンガー部又は接点板によって、一つ又は複数の固定接点のそれぞれの確実な受容とそのため信頼できる接点形成が可能となっている。

この周知の切換装置は、様々な欠点を有する。一方において、互いに独立して動くように構成された多くの接点フィンガー部を備えた可動式切換接点、即ち、切換セグメントは、多くの個別部品から成る非常に複雑な構成部品であり、そのためそれに対応して高価であり、製造するのに負担がかかる。他方において、可動式切換接点の多くの接点フィンガー部が、各固定接点に順番に進入して、その都度各接点フィンガー部のばね力を克服しなければならないため、中心の切換シャフトの操作には、大きな回転トルクを必要としている。

その位相毎に通常二つ必要な機能平面は、切換装置を縦方向に延伸させるために、実現可能な構造形態を大きく制約している。その切換セグメントの接点フィンガー部及びそれに適合した絶縁材フレーム上の固定接点の幾何学的な形状は、転極接点の小さい容積しか許容しない。しかし、それは、耐用年数を完全に決定する要因である。

ドイツ特許第１０２００４０４１３１７号明細書

出願人の製品パンフレット「Advanced-Retard-Switch(ARS), Betriebsanleitung BA274/01, Druckimpressum BA274/01de, 0605」公開年月２００５年６月

本発明の課題は、もはや前記の欠点を持たない冒頭で述べた形式の切換装置を提示することである。

本課題は、請求項１の特徴を有する切換装置によって解決される。従属請求項は、本発明の特に有利な改善構成に関する。

本発明では、可動式切換接点、即ち、弓形状の切換セグメントが、導電性材料から成る単純な湾曲したロッドから構成されている。接点フィンガー部、ばね、ガイド部材は無く、切換セグメントは、ロッドの塊、有利には、銅製のロッドからのみ構成されており、その端部は、固定接点への進入を緩和するために先細になっている。このロッドは、簡単に絶縁材の接点支持体と螺着することができ、その接点支持体は、更に、切換シャフトと固定される。そうすることで非常に大幅で安価な簡略化となることは明らかである。更に、そのような切換セグメント構成によって、四つの接点位置毎に必要であった二つの機能平面を六つの接点位置を持つ一つの平面に統合することが可能となっている。

本発明の特に有利な改善構成では、半径方向に見て第二の平面内において、特別な耐磨耗性材料から成る特殊な部材を弓形状の切換セグメントの端部に固定している、例えば、螺着することが可能である。そうすることは、耐用期間を延ばすために必要な特別な耐磨耗性材料の容積部分を拡大するのにも有利である。更に、第二の平面内において転極接点を延長することによって、定常電流を流す銅製ロッドは、大部分耐磨耗性材料による汚れから保護されたままとなる。

本発明の別の特徴では、絶縁材フレームと固定された固定接点は、ばね力に対抗して互いに押し拡がることが可能な互いに平行に延びる上方と下方の接点フィンガー部を有し、そのため、切換セグメントは、それらの間に進入して、電気接点を形成することができる。

本発明の特別な利点は、部品点数が削減されることであり、全ての固定接点は、大部分同一の構成部品から構成される。更に、本発明の特に有利な実施形態において実現可能な機能平面の単一の平面への統合によって、一層構成部品が削減される。更に、本発明による切換装置では、可動式切換セグメントの進入時に各接点フィンガー部の所で大幅に小さいばね力を克服すればよいので、操作のために、従来技術と比べて、著しく小さい回転トルクしか必要でない
以下において、実施例の図面にもとづき本発明を更に詳しく説明する。

本発明による切換装置の図 本切換装置の一部の斜視図 図２の部分を上から見た模式的な断面図 本発明による切換装置の接点フィンガー部の単独図 本発明による切換装置の固定接点の図 図５の固定接点の部分詳細図 本発明による切換装置で特に有利に使用可能な固定接点の図 本発明による切換装置の一方の定常動作位置から他方の定常動作位置への切換フロー、即ち、転極動作の図

図１には、切換装置が、上方に周知のスイッチヘッド部１を備えており、そこの周囲には、上方のケージリング２が固定されていることが図示されている。更に、そのケージリングには、上方のアダプタ３が有る。下方の端部には、下方のケージリング４が配備されており、更に、そこには下方のアダプタ５が固定されている。上方のアダプタ３と下方のアダプタ５の間には、互いに平行に配置された垂直に延びる接点バー６が配備されている。ここで図示されている装置では、そのような接点バー６が、１８個固定されており、それぞれ２０度の相互角度で配置されている。三つの異なる水平平面（ここでは、切り換える位相毎に一つの平面が配備されており、全体の電流が増大するのに応じて、平面の数が増える）内において、そのような六つの接点バー６にそれぞれ固定接点７が固定されている。固定されていない自由な接点バー６は、装置全体の剛性を改善する役割を果たす所謂空いたバーである。図１には、第一の平面の全部で六つの固定接点には符号７^I が付与され、第二の平面の固定接点には符号７^IIが付与され、第三の平面の固定接点には符号７^III が付与されている。切換装置の中心には、垂直な切換シャフト８が有り、この切換シャフトは、各平面内に切換シャフトと固定された接点支持体９を備えている。そのような接点支持体９には、それぞれ二つの弓形状の切換接点１０が互いに向き合った形で固定されており、そのため切換シャフト８と一緒に回転することが可能である。接続ブリッジ１１が、平面毎に二カ所配備されて、それぞれ対向する形で二つの隣接する固定接点に固定されており、二つの固定接点の間の確実な電気接点を形成している。可動式の切換接点１０は、１２０度の円弧に渡って延びており、そのため位相毎にそれぞれ二つの橋絡された固定接点とそれと隣接する一つの自由な固定接点７とが定常状態において同時に接触し、そのため互いに電気的に接続されることとなる。切換シャフト８は、上方の伝動段１２と連結された図示されていないマルタクロス式伝動機構によって操作される。その駆動は、周知の手法でモーター駆動部と接続された駆動シャフト１３によって行われる。

図２には、切換シャフト８と固定された接点支持体９が再度詳しく図示されている。この図面では、絶縁性の接点支持体９において、二つの対向する水平な側面にそれぞれ弓形状の可動式切換接点１０が固定されていることが一層明確に見える。これらの切換接点１０は、導電性材料の塊、有利には、銅から構成される。

それに対応する図３では、その細部が上からの模式図で再度図示されている。そこでは、定常状態において、それぞれ二つの橋絡された固定接点とそれと隣接する自由な固定接点７が互いに電気的に接続されていることが特に明確に分かる。

図４は、専ら前述した弓形状の塊の切換接点１０を支持する接点支持体９を再度詳細な図面で図示している。切換接点１０の自由端の内側には、特に耐磨耗性の材料１５が螺着されている。更に、切換接点１０と耐磨耗性の材料１５の自由端は、後で詳しく説明する通り、それぞれ切り換える固定接点への進入を改善することが可能な湾曲部１６を有する。接点支持体９全体は、フランジ接続部１４を用いて、ここでは図示されていない切換シャフト８と固定することができる。

図５は、本発明による切換装置の完成した固定接点７を図示している。この接点７は、上方の接点ホルダー１８とそれと対称的に構成された下方の接点ホルダー１９を有し、これら二つは、それらを固定するための各接点バー上をスライドする。二つの接点ホルダー１８，１９によって、それらの間に固定される形で、導電性の接点２０が配備されており、ここでは図示されていない接続導線を固定するための接続穴２１を有する。この導電性の接点２０は、実際の接点領域の上方の接点フィンガー部２２と下方の接点フィンガー部２３と電気的に接続されている。上方の接点フィンガー部２２は、（図６に図示されている）上方の接点ばね２４の力に対抗して上方に曲がることが可能であり、下方の接点フィンガー部２３は、（又もや図６に図示されている）下方の接点ばね２５の力に対抗して下方に曲がることが可能である。各可動式切換接点１０が、これらの接点フィンガー部２２，２３の間に進入して、それにより電気的な接続を形成する。可動式切換接点１０の両側を取り囲む形で接点フィンガー部２２，２３を付勢した形で配置することによって、一方では必要な接触圧力を発生させ、他方では装置全体の場合によっては起こり得る僅かな水平誤差を補償している。二つの接点フィンガー部２２及び２３の中の一方の前端には、切換接点１０の耐磨耗性の材料１５と接続及び遮断電流を転流し合う耐磨耗性の材料３０，３１が半田付けされている。接点フィンガー部２２，２３の耐磨耗性材料３０，３１の位置を接点筐体３２内の左側又は右側の何れに配置するかは、その切換装置における位置に依存する。接点フィンガー部２２，２３の間には、更に架橋部２６が有る。更に、接点構造の上方と下方には、それぞれ中心に各接点バーへの差し込みを可能とする相応の開口部を備えた上方のシールド部分２７と下方のシールド部分２８が差し込まれる。更に、穴を通して接点ホルダー１８，１９又はシールド部分２７，２８を接点バーと固定するためのボルト２９が図示されている。接点筐体３２に取り付けられたシールド部分３５，３６は、接点フィンガー部２２，２３又は耐磨耗性材料３０，３１を保護しており、そのため電界形態を改善する役割を果たしている。このような接点ホルダー、シールド部分及び固定用ボルトを螺入するための穴を備えた同様の固定接点部分は、既に出願人の特許文献１により周知である。

図６には、専ら本発明による固定接点の細部が再度図示されている。そこでは、上方の接点フィンガー部２２と下方の接点フィンガー部２３が、接点ばね２４，２５と一緒に、ここでは省略されている別個の接点筐体３２内に配置されることが示されている。これらの接点フィンガー部２２，２３は、反対側に接点クリップ３３と３４を有し、それらのクリップは、本発明の特に有利な改善構成では、固定接点２０の両側を挟持して、そのため直接的な電気接続を形成する。接点フィンガー部２２とワッシャー３７の間の上方に有る電流板３８と接点フィンガー部２３とワッシャー３７の間の（ここでは見えない）下方に有る電流板３８は、切換接点１０の接続と遮断時の衝突プロセスのために起こる接点フィンガー部２２，２３と導電性の接点２０の間での転流を防止することを支援するものである。

図７は、専ら固定接点を再度図示している。この場合、接点クリップ３３，３４を導電性の接点２０に簡単に挟み込むことによって、本発明による固定接点を図５に図示されている通りモジュラー構成で、即ち、ブロック組立方式により容易に製造することが可能となっている。

最後に、図８には、本発明による切換装置の一方の動作位置から他方の動作位置への転極動作が図示されている。電気的なスイッチングが上方の部分に図示され、それに対応する固定接点に対する一つの位相の接点支持体と可動式切換接点の位置が下方の部分にそれぞれ模式的に図示されている。ここでは、一つの位相の六つの固定接点が、Ｋ１．．．Ｋ６で表示されている。左の図面は、第一の定常的な動作位置を表し、転極動作の開始時の回転方向がそれぞれ矢印で表示されている。その右隣の位置では、切換接点が、それぞれ６０度の回転角度だけ戻されている。更に右隣の図面では、回転角度は、６０度を僅かに超えて、別の切換分岐路に貫流電流を流しており、それは、鉤形の矢印で表示されている。最も右の図面では、全体で１２０度の回転角度後の新たな定常的な動作位置に到達している。そこで、転極動作は終了し、その結果ダブル転極器の冒頭に説明した機能にもとづく転極動作が実施されたこととなる。

Claims (9)

1. 変圧器動作中に巻線を切り換えるための二つの動作位置を有する、切換時に一方の電流分岐路から他方の電流分岐路に貫流電流を転流させる切換装置であって、切り換える位相毎に少なくとも一つの水平平面が設けられており、各水平平面内では、垂直に配置された回転可能な中心の切換シャフトの周囲に渡って、共通の絶縁材フレーム上に固定接点が配置されており、各平面内の固定接点は、切換シャフトとそれぞれ固定された少なくとも一つの可動式切換接点によって、それぞれ選択的に切り換えることが可能である切換装置において、
   可動式切換接点（１０）が、導電性の材料から成る水平に延びる弓形状のロッドとして構成されていることと、
   固定接点（７）は、上方と下方の接点ばね（２４，２５）の力に対抗して互いに押し拡がることが可能である、互いに平行に延びる上方と下方の接点フィンガー部（２２，２３）を備えており、可動式切換接点（１０）が、それらの接点フィンガー部の間に進入して電気的な接点を形成することが可能となっていることと、
   を特徴とする切換装置。
2. 可動式切換接点（１０）が、銅の塊から成るロッドとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の切換装置。
3. 当該のロッドの端部が先細になっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の切換装置。
4. 可動式切換接点（１０）が、絶縁材から成る接点支持体（９）と固定されており、その接点支持体が、更に切換シャフト（８）と固く接続されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の切換装置。
5. 可動式切換接点（１０）の端部には、耐磨耗性の材料（１５）が固定されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の切換装置。
6. 耐磨耗性の材料（１５）が、半径方向に見て第二の平面内に固定されていることを特徴とする請求項５に記載の切換装置。
7. 固定接点（７）が、上方の接点ホルダー（１８）とそれと対称的に構成された下方の接点ホルダー（１９）を備えていることと、
   二つの接点ホルダー（１８，１９）の間でそれらの接点ホルダーによって固定された形で、導電性の接点（２０）が配備されていることと、
   を特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の切換装置。
8. 少なくとも一つの接点フィンガー部（２２，２３）の前端に、耐磨耗性の材料（３０，３１）が配置されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の切換装置。
9. 完成した固定接点（７）の上方と下方に、上方のシールド部分（２７）と下方のシールド部分（２８）が差し込まれていることと、
   接点ホルダー（１８，１９）及びシールド部分（２７，２８）が、ボルトを用いて絶縁材フレームと固定されていることと、
   を特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の切換装置。

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