JP2896213B2 - 真空遮断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は真空遮断器に関する。

（従来の技術） 従来の真空遮断器の縦断面図を示す第３図において、
箱枠30は中央部に縦に設けられた仕切り30aで前面側の
低圧部31と後部の高圧部32に区画され、このうち低圧部
31には以下詳述する操作機構33が設けられ、高圧部32に
は真空バルブ１や絶縁ロッド24などが同じく以下詳述す
るように組み込まれている。

すなわち、低圧部31の上端には操作電磁石34がアーマ
チュア34aの下端を下方に突き出して設けられ、この操
作電磁石34の下方にはトグル，ラッチやリンクなどでな
る詳細省略したキャッチ機構35が設けられている。ま
た、このキャッチ機構35の下端には、上端が箱枠30に固
定された付勢ばね36の下端と箱枠30に同図紙面直交方向
に回転自在に設けられた主軸18に後端が固定されたレバ
ー17の左端がピンを介してそれぞれ連結されている。

さらに、この連結部の下方には、上端がこのピンに連
結されたカップリング15が斜めに設けられ、このカップ
リング15の外周には、ワイプばね19が挿着され、さらに
カップリング15の下端には、中間部が仕切り30aの下部
で摺動自在に支えられ後端が高圧部32の下部に突き出た
レバー25の前端が連結されて、これらの操作電磁石34、
キャッチ機構35、カップリング15やレバー25などで操作
機構33を構成している。

一方、高圧部32の上部には、箱枠30の後壁30bを前後
方向に貫通した上部導体11Aが設けられ、この上部導体1
1Aの前部の下面には、後述する真空バルブ１の上端が固
定されている。

また、後壁30bの中間部にも下部導体11Bが前後方向に
貫通し、この下部導体11Bの前端面には略Ｕ形に曲げら
れた可撓導体10の後端が固定され、この可撓導体10の前
端は接続導体９の後面に固定され、この接続導体９の下
部には絶縁操作ロッド24の上端がねじ込まれ、この絶縁
操作ロッド24の下端は上述のレバー25の後端とピンを介
して連結されている。

一方、上述の真空バルブ１の上部には、その拡大縦断
面詳細図を示す第４図でも示すように、固定通電軸４が
縦に設けられ、この固定通電軸４の下端には固定電極２
がろう付けされ、真空バルブ１の中間部には略筒状のス
テンレス鋼板製のアークシールド６が絶縁筒の内壁に固
定されている。

また、真空バルブ１の下部の端板内部には略筒状のス
テンレス鋼製のベローズ７の下端がろう付され、このベ
ローズ７の内側には略凸字状の合成樹脂製のガイド８が
端板の下方から挿着され、このガイド８の内部には可動
通電軸５が上下動自在に貫通し、この可動通電軸５の上
端面には可動電極３がろう付けされ、可動通電軸５の下
端は上述した接続導体９に嵌合固定され、この結果、可
動通電軸５と絶縁操作ロッド24は接続導体９で剛体結合
となっている。

さて、このように構成された真空遮断器においては、
操作電磁石34,キャッチ機構35や付勢ばね36で駆動され
るレバー17、主軸18の動作を、カップリング15、レバー
25、絶縁操作ロッド24と接続導体９を介して可動通電軸
に伝達することで、可動電極３を上下動させて固定電極
２に接続させて真空バルブ１は開閉される。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このように構成された真空遮断器において
は、可動通電軸５の上下動は、キャッチ機構35からレバ
ー25までの揺動動作を近似直線動作に変換されて駆動さ
れているので、第４図のガイド８の部分に示すように可
動通電軸５が傾いて、その結果可動電極３が固定電極２
と偏心して接触する。

すると、通電時には接触面積の減少で接触抵抗が増え
発熱も増えるので、通電容量が低下する。

一方、接点開離時には、接点間隙が不均一のために、
接点開離時のアークの広がりが阻害されて、接点間隙の
狭い端面で部分的に放電して、遮断性能が低下するだけ
でなく、その部分の接点摩耗の増大で、接点の寿命が低
下する。

さらに、接点開極後も可動電極３の第４図では、左端
面とアークシールド６の左内面との空隙が狭くなるの
で、真空バルブ１の耐電圧値が低下する。

また、開閉動作時には、可動通電軸５の傾きで、ガイ
ド８の内周端と線接触して摩擦が増え投入・引外し力が
増え、ガイド８の摩耗が増えるだけでなく、ベローズ７
も傾くので、真空バルブ下端の端板とのろう付部の折損
発生の要因ともなる。

すなわち、真空遮断器の電気的寿命・機械的寿命が損
われ、通電容量や遮断性能が低下する。

そのため、レバー25と絶縁操作ロッド24との間に中間
リンクを設けて、可動通電軸５とガイド８との軸心のず
れを修正する方法もあるが、この方法でも、中間リンク
と可動通電軸５の軸心の偏角分だけ可動通電軸５には横
方向の力が加わるので、完全に上記問題を解消すること
はできない。

そこで、本発明の目的は、電気的・機械的寿命を延ば
し、通電容量・遮断容量を上げることのできる真空遮断
器を得ることである。

（課題を解決するための手段および作用） 本発明は、真空バルブの可動側接続導体と直交方向に
設けられた摺動案内具に貫挿された操作棒と、この操作
棒の基端に先端が連結され真空遮断器の投入・開極動作
で操作棒を軸方向に駆動する駆動部と、操作棒の先端と
可動側接続導体の基端に連結される駆動リンクと、操作
棒の軸心線と可動側接続導体の軸心線の交点に基端が支
持され駆動リンクの中央部に先端が連結され駆動リンク
の２分の１の長さの第２の揺動リンクを備えることで、
可動通電軸の動作を完全直線運動にして真空バルブの固
定電極に対する可動電極の偏りを防いで電気的・機械的
寿命を延ばし、遮断容量と通電容量を上げた真空遮断器
である。

（実施例） 以下、本発明の真空遮断器の一実施例を図面を参照し
て説明する。なお、本発明は、全体の真空遮断器の概略
構成は従来と同一のため、従来と同一部分には同符号を
付して説明を省き、従来と異なる真空バルブ１の可動通
電軸５から操作機構の主軸18に至る連結部について説明
する。

第１図において、真空バルブ１の下方には、固定通電
軸４と可動通電軸５の軸心を通るＹ−Ｙ線上に支点０と
なる可動軸が紙面直交方向に設けられ、この可動軸には
支点０を軸として左上端が揺動する揺動リンク13が連結
され、この揺動リンク13の左上端の支点Ｓには支点PQが
揺動リンク13の支点間長の２倍の長さの駆動リンク12の
中央部が連結されている。

この駆動リンク12の左端の支点ＱはＹ−Ｙ線に対して
支点０を通る垂線Ｘ−Ｘ上に位置していて、この支点Ｑ
に設けられたピンにはＸ−Ｘ線上に横設された絶縁操作
ロッド14の右端が連結され、この絶縁操作ロッド14の外
周には管状の摺動ガイド20が挿着され、この摺動ガイド
20は真空遮断器の図示しない枠体に固定されている。

また、絶縁操作ロッド14の左端には、カップリング15
の右端が連結され、このカップリング15の外周にはワイ
プばね19が挿着され、左端は主軸18に固定されたレバー
16の下端に連結され、主軸18には、図示しないキャッチ
機構に左端が連結されたレバー17の基端が固定されてい
る。

一方、駆動リンク12の右上端の支点Ｐとなるピンに
は、接続導体９が連結されて、この結果駆動リンク12と
揺動リンク13と絶縁操作ロッド14は、スコット・ラッセ
ルの機構を構成している。

さて、このように構成された真空遮断器においては、
第１図において、レバー17、主軸18、レバー16とカップ
リング15を介して左右に駆動される絶縁操作ロッド14
は、摺動ガイド20で軸線Ｘ−Ｘ線上を駆動されるので、
この絶縁操作ロッド14で左端を駆動される駆動リンク12
の右上端の支点Ｐは軸線Ｙ−Ｙ線上を上下動する。

また、支点Ｑに加えられる軸線Ｘ−Ｘ方向の力Fxは、
次式で示す支点Ｐに作用する軸線Ｙ−Ｙ方向の力Fyに変
換される。

Fy＝Fx×（Lx/Ly） ここで、Lxは第１図で示すように支点Ｓから軸線Ｘ−
Ｘまでの距離、同様にLyは支点Ｓから軸線Ｙ−Ｙまでの
距離である。

次に、投入時の動作を説明する。今、図示しない操作
機構を主軸18が反時計方向に回転すると、カップリング
15はレバー16の揺動動作で右方向に押される。すると、
このカップリング15の右端に連結された絶縁操作ロッド
14は、図示しない箱枠に固定された摺動ガイド20で上下
動を拘束されて軸線Ｘ−Ｘ方向に直線運動する。

次に、絶縁操作ロッド14の支点Ｑが軸線Ｘ−Ｘに沿っ
て右方向に移動すると、スコット・ラッセルの機構によ
り、駆動リンク12の上端の支点Ｐは、軸線Ｘ−Ｘに垂直
な軸線Ｙ−Ｙに沿って上方に移動する。これに伴って、
接続導体９と可動通電軸５が上方に押し上げられること
で真空遮断器は投入動作をする。

したがって、固定通電軸４の軸心と軸線Ｙ−Ｙ上にあ
る可動通電軸５の軸心とを一致させると、開閉動作時に
は、可動通電軸５は常に軸心が固定通電軸４と一致した
（偏角のない）状態でスムーズな直線往復運動をする。

この結果、固定電極２と可動電極３の接触開始と投入
完了時には、固定電極２と可動電極３は面接触の状態に
なる。したがって、通電時には、従来のような片当りの
場合に比べて接触面積が増え、接触抵抗が減少するの
で、接触部の発熱が減って通電性能が向上する。

一方、接点開離時には、接点表面全体が同時に開離す
るので、小ギャップでのアークの広がりがよく、アーク
集中が起こりにくいので、局所的な接点損傷が防がれて
遮断性能が上がるとともに、接点の消耗を減らすことが
できるので接点寿命も延びる。

さらに開路時には、真空バルブ１内のアークシールド
６と可動電極３の距離が所定の距離に保たれるととも
に、両電極面が常に平行に位置するため、真空バルブ１
の耐電圧性能が向上する。

また、可動通電軸５はガイド８の上下端と線接触せ
ず、摩擦力も増えないので、開閉動作時に生じる可動通
電軸５とガイド８との摩擦力が減るので、ガイド８の摩
耗やベローズ７の損傷などを防ぎ、真空バルブ１の寿命
を延ばすことができる。

さらに、固定電極２と可動電極３が投入時において全
面で均一な接触圧力となるので、過電流による電磁力に
も強い真空バルブとなる。

なお、上記実施例においては、絶縁ロッド14と摺動ガ
イド20は駆動リンク12の左下端に設けた例で説明した
が、駆動リンク12の右上端と接続導体９との間に設けて
もよい。

第２図に、本発明の真空遮断器の他の実施例を示す。
主要な操作機構部分は第１図と同じで、同図では真空バ
ルブ１の可動通電軸５に取り付けた接続導体21と、これ
を通すために設けた下部導体23の穴の内面との間に、大
電流通電用コンタクトバンド22が挿着されている。

この大電流通電用コンタクトバンド22は、他の接触部
構成よりも小形で、超大電流の通電や可動（摺動）状態
での通電が可能など多くの利点がある。大電流通電用コ
ンタクトバンド22を使用するときには、バンドの破損防
止、接触抵抗の平均化などの使用条件から、下部導体23
に設けた穴に対して軸を厳正直線運動させる必要があ
る。したがって、接続導体８とスコット・ラッセルの機
構を連結することで、このコンタクトバンド22の採用が
可能となる。

この場合には、大電流通電用コンタクトバンド22とス
コット・ラッセルの機構を組み合わせることにより、従
来の可撓導体10を用いる場合に比べて可動通電部の摺動
接続部分のスペースを小さくできるので、真空遮断器を
より小形化にすることも可能となる。

なお、上記実施例では真空遮断器の例で説明したが、
真空バルブが使われた開閉機構であれば真空開閉器や真
空コンタクタにも適用することができる。

〔発明の効果〕

以下、本発明によれば、真空バルブの可動側接続導体
と直交方向に設けられ摺動案内具に貫挿された操作棒
と、この操作棒の基端に先端が連結され真空遮断器の投
入・開極動作で操作棒を軸方向に駆動する駆動部と、操
作棒の先端と可動側接続導体の基端に連結される駆動リ
ンクと、操作棒の軸心線と可動側接続導体の軸心線の交
点に基端が支持され駆動リンクの中央部に先端が連結さ
れ駆動リンクの２分の１の長さの第２の揺動リンクを備
えることで、真空バルブの固定電極と可動電極との偏心
を防いだので、電気的・機械的寿命を延ばし、遮断性能
と通電容量を上げることのできる真空遮断器を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空遮断器の一実施例を示す要部詳細
図、第２図は本発明の真空遮断器の他の実施例を示す要
部詳細図、第３図は従来の真空遮断器の要部を示す縦断
面図、第４図は第３図の要部を示す縦断面図である。 １……真空バルブ、４……固定通電軸、５……可動通電
軸、12……駆動リンク、13……揺動リンク、14……絶縁
操作ロッド、20……摺動ガイド、O,P,Q,S……支点。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空バルブの可動側接続導体と直交方向に
   設けられ摺動案内具に貫挿された操作棒と、この操作棒
   の基端に先端が連結され真空遮断器の投入・開極動作で
   前記操作棒を軸方向に駆動する駆動部と、前記操作棒の
   先端と前記可動側接続導体の基端に連結される駆動リン
   クと、前記操作棒の軸心線と前記可動側接続導体の軸心
   線の交点に基端が支持され前記駆動リンクの中央部に先
   端が連結され前記駆動リンクの２分の１の長さの揺動リ
   ンクを備えた真空遮断器。