JP2011076758A

JP2011076758A - 開閉器

Info

Publication number: JP2011076758A
Application number: JP2009224438A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Inoue; 隆一井上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-04-14

Abstract

【課題】構成部品数を増やすことなく閉路動作時の衝撃による損傷を防止する、小型で信頼性の高い開閉器を提供することを目的とする。
【解決手段】ダイナミックダンパ４０を固定接触子１ａ側に設け、ダイナミックダンパ４０の移動マス８に閉路動作時に生じる可動接触子１ｂと固定接触子１ａとの間の衝撃エネルギーを運動エネルギーとして吸収させ、保持部９内で摺動することにより空気ダンパとして衝撃をダイナミックダンパ４０に受容させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空遮断器等の開閉器に関するものであり、閉路動作を行うときに発生する固定・可動両接触子間のチャタリング現象の防止・低減に関するものである。

真空遮断器（ＶＣＢ）等の開閉器では、真空バルブ（ＶＳＴ）の固定接触子が端子導体に支持固定されている。このため、遮断器の閉路動作により可動接触子が固定接触子に衝突するとき、衝撃力が固定接触子に、また反発力が可動接触子に作用し、接触部で安定な継続的閉合に至るまでの局面に於いて、両接触子が微小な開離・接触を繰返すチャタリング現象が発生する場合がある。

このチャタリング現象の原因は、真空バルブの両接触子、即ち固定側部材である固定接触子と、閉路動作時には操作機構により駆動され、固定接触子に接触・閉合する可動側部材である可動接触子とが衝突接触の衝撃により振動し、微小な開閉を繰返す事によることが知られている。

運用中の真空遮断器に於いてチャタリング現象が発生すると、開離期間に発生したアークにより両接触子が溶着したり、電路開閉の繰返しにより有害なサージ電圧が配電系統に発生するため、これを防止・抑制することが望まれている。

特許文献１では、開閉動作の衝撃による部品の損傷を防止するため、固定電極と固定板との間に、テーパー面を有するブロックとテーパー面を有するブロックを支持する弾性体とを設けることが開示されている。

これは、真空バルブの固定部材上に斜面を持つ部材を設け、この斜面にばねにより押付けられたもう一組の斜面を持つ部材を摺動押圧することにより、真空遮断器の閉路動作時に真空バルブの固定部材の振動を両部材間の摩擦により低減させる構成である。

即ち、固定接触子が設けられている真空バルブの固定部材を制限された範囲で真空バルブの軸方向（閉路動作時、可動接触子はこの方向に駆動される）に移動可能とし、閉路動作時の真空バルブの固定側への衝撃を摩擦により吸収することによりチャタリング防止・軽減を図るものである。

特開２００６−２６９２０２号公報（００１３段、図２）

しかしながら、従来の開閉器では、上記のように構成されているので、部品数が多く、両斜面部材の整合調整が必要であり、時間が掛かるので、部品コスト・組立コストが高価であるという問題点があった。

また、真空バルブの固定部材の振動を、それに直接接触する他の部材との摩擦により低減させるように構成されているため、振動減衰のためにはそれ自体が運動することが必要で、そのため効果が低い場合があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、構成部品数を増やすことなく閉路動作時の衝撃による損傷を防止する、小型で信頼性の高い開閉器を提供することを目的とする。

本発明に係る開閉器は、固定電極及びこの固定電極に接離自在に設けられる可動電極とからなるスイッチ部と、可動電極から延出する可動軸と、可動軸を駆動してスイッチ部を開閉する操作機構と、スイッチ部及び可動軸を内部に保持するフレームと、可動電極の駆動方向で、フレームに固定される固定電極の可動電極との接離する面との反対面の側に接して設けられ、閉路動作時には駆動方向に摺動可能に設けられる移動マスとを備えるものである。

本発明によれば、閉路動作時には駆動方向に摺動可能な移動マスを、可動電極の駆動方向で、固定電極の可動電極との接離する面との反対側の面に接して設け、閉路動作時に生じる可動電極と固定電極との間の衝撃エネルギーを運動エネルギーとして吸収させ、摺動することにより衝撃を受容させることにより、固定・可動電極間に発生する振動を抑制でき、チャタリング現象を防止、低減することができる。

本発明に係る開閉器の実施の形態１における構成を示す外観図である。本発明に係る開閉器の実施の形態１における構成を示す拡大断面図である。本発明に係る開閉器の実施の形態１における構成を示す拡大断面図である。本発明に係る開閉器の実施の形態２における構成を示す拡大断面図である。本発明に係る開閉器の実施の形態３における構成を示す拡大断面図である。本発明に係る開閉器の実施の形態３における構成を示す拡大断面図である。

実施の形態１．
以下、本発明に係る開閉器の各種実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る実施の形態１における開閉器１００の構成を示す外観正面図である。

図１において、開閉器１００は、絶縁フレーム３と、操作機構３０と、絶縁フレーム３および操作機構３０を支持する支持板１２と、可動側回路導体５と、固定側回路導体４とから構成されている。

図２及び図３は、本発明に係る実施の形態１における開閉器１００の開閉動作部５０の構成を示す拡大断面図である。図２は開路している状態を示し、図３は閉路動作した直後の状態を示す。

図２において、開閉動作部５０は、真空バルブ１と、支持導体２と、絶縁フレーム３と、固定側回路導体４と、可動側回路導体５と、操作機構３０への可動軸としての連結棒６と、軸部材７と、ダイナミックダンパ４０とから構成されている。

真空バルブ１は、固定電極としての固定接触子１ａと、可動電極としての可動接触子１ｂと、スイッチ部としての固定接触子１ａ及び可動接触子１ｂを覆う真空スィッチ管１ｄと、可動接触子１ｂを駆動し固定接触子１ａと接触・開離操作するための可動軸としての操作棒導体１ｃとからなる。

支持導体２は、真空バルブ１の固定接触子１ａ側に取り付けられ、絶縁フレーム３に固定することにより真空バルブ１を支持する。支持導体２には、固定側回路導体４が取付けられている。可撓導体である可動側回路導体５は、真空バルブ１の操作棒導体１ｃに接続されている。

固定側回路導体４及び可動側回路導体５は、それぞれ図示していない外部への導体に接続されており、真空バルブ１の主回路を構成している。

連結棒６は、可動接触子１ｂを操作棒導体１ｃを介して操作機構３０へ連結することで、可動接触子１ｂを駆動し、固定接触子１ａに接触・閉合させるものである。

ダイナミックダンパ４０は、移動マス８と、保持部９と、ばね１０と、スペーサ１１とからなり、軸部材７により支持導体２上に設けられる。ダイナミックダンパ４０は、移動マス８が軸部材７に沿ってばね１０を伸縮させて上下に摺動するように構成されている。

チャタリング現象は、閉路動作時に可動接触子１ｂと固定接触子１ａとが衝突し、接触の衝撃により振動し、両接触子が微小な開離・接触を繰返すことが原因で生じる。

移動マス８は、この衝突接触の衝撃エネルギーを自らが受けて加速され、運動エネルギーとして代理的に吸収する。移動マス８は、両接触子を安定に閉合させるものであり、その質量の大きさにより衝突接触の衝撃エネルギーの吸収特性が設定される。

移動マス８の質量は、初期の衝撃エネルギーの吸収特性を得るため、操作機構３０の可動接触子駆動部分の等価質量に近い値に設定されることが望ましい。

保持部９は、中空部分で移動マス８を取囲み、シリンダとして移動マス８とともに空気ダンパを構成している。保持部９には、保持部９の側面に開口部としての穴９ａが設けられ、穴９ａの位置、大きさ、個数によりダイナミックダンパ４０の緩衝特性を設定する。

上記のように構成されるダイナミックダンパ４０は、空気ダンパとして一旦運動エネルギーとして移動マス８に代理的に吸収させて衝撃エネルギーを受容した後、流体ダンパとして穴９ａにより保持部９内の圧縮された空気を緩和放出することで処理・消費するものである。

ばね１０は、移動マス８の動作特性を調整するとともに、動作後に移動マス８を初期位置に復帰させるリセットばねである。スペーサ１１は、軸部材７上に設けられ、移動マス８の移動上限を設定する。

次に、本発明に係る実施の形態１における開閉器１００の開閉動作部５０の動作について、図２及び図３を用いて説明する。まず、図２に示す開路状態から電路を閉じる動作が開始すると、可動接触子１ｂは、操作機構３０により瞬時に上方に押上げられ、固定接触子１ａと衝突して接触する。

可動接触子１ｂが固定接触子１ａに衝突すると、衝撃が真空スィッチ管１ｄ及び支持導体２を介して移動マス８に伝わり、移動マス８は、その衝撃エネルギーを運動エネルギーとして吸収し、図３に示すように、中空の保持部９内の空気を圧縮しながら、ばね１０に抗して軸部材７に沿ってＡ方向へ摺動する。

この際、ダイナミックダンパ４０は、空気ダンパ（エアダンパ）として一旦運動エネルギーとして移動マス８に代理的に吸収させて衝撃エネルギーを受容し、流体ダンパとして穴９ａにより保持部９内の圧縮された空気を緩和放出することにより処理・消費する。

即ち、ダイナミックダンパ４０により、閉路動作時に生じる可動接触子１ｂと固定接触子１ａとの間の衝撃エネルギーを処理・消費することにより、固定・可動両接触子間に発生する振動を抑制し、チャタリング現象を防止する。衝撃エネルギーを処理・消費した後、移動マス８は、ばね１０により初期の位置に戻る。

以上のように、本実施の形態１では、ダイナミックダンパ４０を固定接触子１ａ側に設け、ダイナミックダンパ４０の移動マス８に閉路動作時に生じる可動接触子１ｂと固定接触子１ａとの間の衝撃エネルギーを運動エネルギーとして吸収させ、保持部９内で摺動することにより空気ダンパとして衝撃をダイナミックダンパ４０に受容させるようにしたので、固定・可動両接触子間に発生する振動を抑制でき、チャタリング現象を防止、低減することができる。

また、保持部９の側面に穴９ａを設け、保持部９内で圧縮される空気を緩和放出することにより流体ダンパとして衝撃をダイナミックダンパ４０に受容させるようにしたので、振動を抑制する効果を向上させることができ、確実にチャタリング現象を防止、低減することができる。

さらに、従来のチャタリング現象を防止、低減する手段を備えた開閉器に比べて、構造を簡素化でき、部品点数およびコストの低減を図ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、保持部９の穴９ａの位置を移動マス８の摺動端より上方に位置する場合について示した。本実施の形態２では、開口部としての穴を移動マス８の摺動途中の位置に設けた場合について示す。

図４は、本発明に係る実施の形態２における開閉器１０１のダイナミックダンパ４１の構成を示す拡大断面図である。図４では、移動マス８が摺動途中の位置にある状態を示す。

図４において、開口部としての穴１９ａは、保持部１９の側面で移動マス８の摺動途中の位置に設けられ、穴１９ａの位置、大きさ、個数によりダイナミックダンパ４１の緩衝特性を設定する。

この場合、閉路動作時に移動マス８が摺動を開始して穴１９ａを塞ぐまでは、ダイナミックダンパ４１は、空気ダンパとして一旦運動エネルギーとして移動マス８に代理的に吸収させて衝撃エネルギーを受容し、流体ダンパとして穴１９ａにより保持部１９内の圧縮された空気を緩和放出することにより処理・消費する。

これに対し、摺動途中、移動マス８が穴９ａを塞いだ後は、図４に示すように、ダイナミックダンパ４１は、空気ダンパとしてのみ動作し、移動マス８がスペーサ１１に衝突する速度を抑制し、摺動端で発生する衝撃を緩和する。

その他の構成及び動作に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図２及び図３と同一符号を付して説明を省略する。

以上のように、本実施の形態２では、開口部としての穴１９ａを保持部１９の側面で移動マス８の摺動途中の位置に設け、摺動途中から空気ダンパとしてのみ動作するようにしたので、移動マスの摺動端での衝撃の再発生を抑制でき、より確実にチャタリング現象を防止、低減することができる。

実施の形態３．
図５及び図６は、本発明に係る実施の形態３における開閉器１０２の開閉動作部５２の構成を示す拡大断面図である。図５は開路している状態を示し、図６は閉路動作した直後の状態を示す。

図５に示すように、実施の形態３においては、移動マス２８の上部両端に側板２８ａを設け、移動マス２８が中空部分で板状の保持部２９を取囲み、シリンダとして保持部２９とともにダイナミックダンパ４２を構成している。

また、実施の形態１における穴９ａの代わりに、移動マス２８と保持部２９の間に開口部としての隙間２８ｂを設け、板状の保持部２９の大きさを変化させてダイナミックダンパ４２の緩衝特性を設定する。

以上のように、本実施の形態３では、移動マス２８が中空部分で板状の保持部２９を取囲み、シリンダとして保持部２９とともに空気ダンパを構成し、移動マス２８と保持部２９の間に開口部としての隙間２８ｂを設けるようにしたので、製造時に穴加工の工程が不要となり、工程数の削減、コスト低減を図ることができる。

また、大きさの異なる保持部に取り替えることにより隙間を調整することができ、容易に緩衝特性を制御できる。

１ａ固定接触子
１ｂ可動接触子
１ｃ操作棒導体
３絶縁フレーム
６連結棒
８移動マス
９保持部
９ａ穴
２８移動マス
２８ｂ隙間
２９保持部
３０操作機構
１００開閉器

Claims

固定電極及びこの固定電極に接離自在に設けられる可動電極とからなるスイッチ部と、
前記可動電極から延出する可動軸と、
前記可動軸を駆動して前記スイッチ部を開閉する操作機構と、
前記スイッチ部及び前記可動軸を内部に保持するフレームと、
前記可動電極の駆動方向で、前記フレームに固定される前記固定電極の前記可動電極との前記接離する面との反対面の側に接して設けられ、閉路動作時には前記駆動方向に摺動可能に設けられる移動マスとを備える開閉器。
移動マスとで前記移動マスの摺動領域を囲い、閉路動作時に前記移動マスが摺動する際に空気ダンパを構成する保持部をさらに備えることを特徴とする請求項１の開閉器。
保持部は、開口部を備えることを特徴とする請求項２に記載の開閉器。
開口部は、移動マスの摺動端付近に設けられることを特徴とする請求項３に記載の開閉器。
開口部は、移動マスの摺動途中の領域に設けられることを特徴とする請求項３に記載の開閉器。
開口部は、穴形状からなることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の開閉器。
開口部は、移動マスと保持部とで形成される隙間からなることを特徴とする請求項３に記載の開閉器。