JP5202475B2 - Mold vacuum valve - Google Patents
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Description
本発明は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブをエポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドし、外周に絶縁層を形成したモールド真空バルブに関する。 The present invention relates to a molded vacuum valve in which a vacuum valve having a pair of contactable and separable contacts is molded with an insulating material such as an epoxy resin, and an insulating layer is formed on the outer periphery.
従来、エポキシ樹脂でモールドした真空バルブにおいては、真空バルブを構成する封着金具端が鋭角であり、電界強度が上昇するため、これを覆うような電界緩和シールドを設けたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, in a vacuum valve molded with an epoxy resin, since the end of a sealing fitting constituting the vacuum valve has an acute angle and the electric field strength is increased, an electric field relaxation shield that covers this is known. (For example, refer to Patent Document 1).
この種のモールド真空バルブを図5に示すが、筒状のセラミックスからなる真空絶縁容器1の両端開口部には、固定側封着金具2と可動側封着金具3が封着されている。固定側封着金具2には、固定側通電軸4が貫通固定され、端部に固定側接点5が固着されている。固定側接点5に対向して可動側接点6が可動側封着金具3を移動自在に貫通する可動側通電軸7の端部に固着されている。
A mold vacuum valve of this type is shown in FIG. 5, and a fixed-side sealing
可動側通電軸7の中間部には、伸縮自在のベローズ8の一方端が封着されている。他方端は、可動側封着金具3の開口部に封着されている。なお、接点5、6を包囲するように設けられた筒状のアークシールド9が真空絶縁容器1内面に固定されている。
One end of a
固定側封着金具2には、その外周端部を覆うような椀状の固定側電界緩和シールド10が固定されている。固定側電界緩和シールド10の先端部は、真空絶縁容器1端部とラップするまで伸びている。また、可動側封着金具3にも、その外周端部を覆うような椀状の可動側電界緩和シールド11が固定されている。可動側電界緩和シールド11の先端部も、真空絶縁容器1端部とラップするまで伸びている。電界緩和シールド10、11は、一般的に、加工性のよい銅材が用いられる。
A hook-shaped fixed-side electric
真空絶縁容器1と電界緩和シールド10、11の外周には、エポキシ樹脂でモールドして形成した絶縁層12が設けられている。絶縁層12の外周には、導電性塗料を塗布して形成した接地層13が設けられている。絶縁層12の固定側の軸方向は凹状の界面接続部14となっており、また、可動側は凸状の界面接続部15となっており、他の電気機器と接続される。
An insulating
上記の従来のモールド真空バルブにおいては、次のような問題がある。固定側電界緩和シールド10および可動側電界緩和シールド11により、固定側封着金具2および可動側封着金具3の端部の電界緩和を図ることができる。電界緩和シールド10、11は、半径方向に広がった後、軸方向に略90度曲折され、先端部が真空絶縁容器1とラップするまで伸びている。即ち、電界緩和シールド10、11は、断面L字状であり、軸方向に伸びた部分が真空絶縁容器1と同軸状の配置となる。
The above-described conventional mold vacuum valve has the following problems. The fixed-side electric
このため、真空絶縁容器1と、電界緩和シールド10、11が軸方向に伸びた部分との間の絶縁層12は、断面矩形状となり、内周と外周とが拘束されることになる。真空絶縁容器1と電界緩和シールド10、11および絶縁層12は、いずれも異なった材料からなり、熱膨張率が異なる。このため、モールド時や使用環境などによって温度変化が生じると、拘束された絶縁層12内で応力が発生し、絶縁層12が真空絶縁容器1や電界緩和シールド10、11から剥離することがある。また、絶縁層12にクラックが生じることがある。更には、電界緩和シールド10、11先端部の電界緩和が不充分であると、この部分から絶縁劣化を起こすことになる。
For this reason, the
このため、電界緩和シールド10、11と絶縁層12との接着力を向上させ、剥離などを抑制するとともに、先端部の電界緩和を図り、優れた絶縁性能を発揮し得るものが望まれていた。
For this reason, what improved the adhesive force of the electric
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、電界緩和シールドと絶縁層との接着力を向上させ、先端部の電界緩和を図ることができるモールド真空バルブを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a mold vacuum valve capable of improving the adhesion between the electric field relaxation shield and the insulating layer and reducing the electric field at the tip. .
上記目的を達成するために、本発明のモールド真空バルブは、筒状の真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器の両端開口部に封着された固定側封着金具および可動側封着金具と、前記固定側封着金具に貫通固定された固定側通電軸と、前記固定側通電軸端に固着された固定側接点と、前記固定側接点と接離する可動側接点と、前記可動側接点を固着するとともに、前記可動側封着金具を気密のもとに貫通する可動側通電軸と、前記固定側封着金具の外周端部を覆うように設けられた固定側電界緩和シールドと、前記可動側封着金具の外周端部を覆うように設けられた可動側電界緩和シールドと、前記真空絶縁容器および前記電界緩和シールドの外周に絶縁材料をモールドして形成した絶縁層とを具備し、前記電界緩和シールドは、それぞれ半径方向に広がる半径方向部と軸方向に伸びる軸方向部と先端部とで構成され、前記半径方向部および前記軸方向部よりも前記先端部の表面粗さを細かくしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the mold vacuum valve of the present invention includes a cylindrical vacuum insulation container, a fixed-side sealing metal fitting and a movable-side sealing metal fitting sealed at both ends of the vacuum insulation container, A fixed-side energizing shaft that is fixed through the fixed-side sealing metal fitting, a fixed-side contact that is fixed to the fixed-side energizing shaft end, a movable-side contact that is in contact with and away from the fixed-side contact, and the movable-side contact. The movable-side energizing shaft that sticks and penetrates the movable-side sealing fitting in an airtight manner, the fixed-side electric field relaxation shield provided so as to cover the outer peripheral end of the fixed-side sealing fitting, and the movable A movable-side electric field relaxation shield provided so as to cover an outer peripheral end of the side sealing metal fitting, and an insulating layer formed by molding an insulating material on the outer periphery of the vacuum insulating container and the electric field relaxation shield, Each electric field relaxation shield is radial It is composed of an axial and distal ends extending radially portion and axially extending, than said radial portion and the axial portion, characterized in that finely the surface roughness of the tip.
本発明によれば、電界緩和シールドと絶縁層との接着力を向上させることができ、また、電界緩和シールド先端部の電界緩和を図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the adhesive force of an electric field relaxation shield and an insulating layer can be improved, and the electric field relaxation of an electric field relaxation shield front-end | tip part can be aimed at.
封着金具に設けられる電界緩和シールドを、半径方向部、軸方向部および先端部で構成し、先端部の表面粗さを軸方向部などよりも細かくするものである。以下、図面を参照して本発明による実施例を説明する。 The electric field relaxation shield provided on the sealing metal fitting is composed of a radial portion, an axial portion, and a tip portion, and the surface roughness of the tip portion is made finer than that of the axial portion. Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
先ず、本発明の実施例1に係るモールド真空バルブを図1、図2を参照して説明する。図1は、本発明の実施例1に係るモールド真空バルブの構成を示す断面図、図2は、本発明の実施例1に係る電界緩和シールドの構成を示す要部拡大断面図である。なお、図1において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。
First, a mold vacuum valve according to Example 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a mold vacuum valve according to
図1に示すように、筒状のセラミックスからなる真空絶縁容器1の両端開口部には、固定側封着金具2と可動側封着金具3が封着されている。固定側封着金具2には、固定側通電軸4が貫通固定され、端部に固定側接点5が固着されている。固定側接点5に対向して可動側接点6が可動側封着金具3を移動自在に貫通する可動側通電軸7の端部に固着されている。
As shown in FIG. 1, a fixed-side sealing
可動側通電軸7の中間部には、伸縮自在のベローズ8の一方端が封着されている。他方端は、可動側封着金具3の開口部に封着されている。これにより、真空絶縁容器1内の真空を保ちながら、可動側通電軸7を軸方向に移動させることができる。なお、接点5、6を包囲するように設けられた筒状のアークシールド9が真空絶縁容器1内面に固定されている。
One end of a
固定側封着金具2には、その外周端部を覆うような椀状の固定側電界緩和シールド20が固定されている。固定側電界緩和シールド20は、半径方向に広がった半径方向20aと、半径方向部20aに連接され軸方向に曲折した軸方向部20bと、軸方向部20bに連接された断面球状の先端部20cとで構成されている。先端部20cは、真空絶縁容器1端部とラップするまで伸びている。先端部20cの直径は、軸方向部20bの厚さよりも大きい。
A hook-shaped fixed-side electric
可動側封着金具3にも、固定側と同様に、外周端部を覆うような椀状の可動側電界緩和シールド21が固定されている。可動側電界緩和シールド21も半径方向に広がった半径方向21aと、半径方向部21aに連接され軸方向に曲折した軸方向部21bと、軸方向部21bに連接された断面球状の先端部21cとで構成されている。先端部21cも、真空絶縁容器1端部とラップするまで伸びており、固定側の先端部20cと所定の絶縁距離を保って離間している。
Similarly to the fixed side, a hook-shaped movable-side electric
これらの真空絶縁容器1と電界緩和シールド20、21の外周には、エポキシ樹脂でモールドして形成した絶縁層12が設けられている。絶縁層12の外周には、導電性塗料を塗布して形成した接地層13が設けられている。絶縁層12の固定側の軸方向は凹状の界面接続部14となっており、また、可動側は凸状の界面接続部15となっており、他の電気機器と接続される。
An insulating
ここで、電界緩和シールド20、21は、図2に示すように、半径方向部20a、21aおよび軸方向部20b、21bが、例えばサンドブラスト処理により凸凹状となっている。先端部20c、21cは、これよりも細かい粗さの鏡面仕上げ相当となっている。半径方向部20a、21aなどの表面粗さは、絶縁層12の熱膨張率を吸収する大きさとしている。
Here, as shown in FIG. 2, in the electric
例えば、電界緩和シールド20、21を銅材とすると、熱膨張率が16×10−6/℃であり、エポキシ樹脂の熱膨張率20×10−6/℃よりも小さい。このため、この差に温度変化を乗じたものがエポキシ樹脂に加わる応力となる。従って、半径方向部20a、21aなどの表面粗さは、この応力を分散させるため、熱膨張率の差と温度変化と数10mmの絶縁厚さを乗じた大きさ以上の数10μmとしている。
For example, when the electric
なお、電界緩和シールド20、21または絶縁層12の材質を変え、電界緩和シールド20、21の熱膨張率が絶縁層12よりも大きくなっても、応力の方向が圧縮から引張りに変わるだけであり、応力分散を行うことができる。また、半径方向部20a、21aおよび軸方向部20b、21bは、アンカー効果も加わり、接着力を向上させることができる。
Even if the material of the electric field relaxation shields 20 and 21 or the insulating
先端部20c、21cは、電界強度が最も高くなる部分であり、表面粗さを数μm以下としている。個々の凸凹状の部分では、ミクロ的に見れば電界強度が上昇するものの、先端部20c、21c全体で見ると、コロナ安定化作用が働き、結果的に電界緩和を行うことができる。表面粗さは細かく、単位面積あたりに凸凹状が多いほど、コロナ安定化作用が働き易くなる。先端部20c、21cは、断面球状でこの形状自体でも電界緩和を図ることができるが、コロナ安定化作用で更なる電界緩和を図ることができる。
The
なお、真空絶縁容器1表面にも、少なくとも軸方向部20b、21bから先端部20c、21cまでの領域と対向する部分に、半径方向部20a、21bなどと同様の表面粗さのサンドブラスト処理を行っても接着力を向上させることができる。
The surface of the
上記実施例1のモールド真空バルブによれば、封着金具2、3に設ける電界緩和シールド20、21を半径方向に広がる半径方向部20a、21aと、軸方向に伸びる軸方向部20b、21bと、断面球状の先端部20c、21cで構成し、半径方向部20a、21aおよび軸方向部20b、21bよりも先端部20c、21cの表面粗さを細かくしているので、半径方向部20a、21aおよび軸方向部20b、21bでは応力分散が行われて接着力が増し、先端部20c、21cではコロナ安定化作用が働き電界緩和を図ることができる。
According to the mold vacuum valve of Example 1 described above, the electric field relaxation shields 20 and 21 provided on the sealing
次に、本発明の実施例2に係るモールド真空バルブを図3を参照して説明する。図3は、本発明の実施例2に係るモールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図である。なお、この実施例2が実施例1と異なる点は、電界緩和シールド軸方向部の形状である。図3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。なお、固定側と可動側とは同様形状であるので、固定側を用いて説明する。 Next, a mold vacuum valve according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the configuration of the mold vacuum valve according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in the shape of the electric field relaxation shield axial direction portion. In FIG. 3, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Since the fixed side and the movable side have the same shape, description will be made using the fixed side.
図3に示すように、固定側電界緩和シールド20の軸方向部20bの両側面には、環状の複数の溝20b1を設けている。溝20b1の幅および深さは数100μm以上であり、下地の表面粗さよりも大きい。これは、一般的に、モールド真空バルブの軸方向の絶縁厚さが半径方向よりも大きいので、軸方向の応力が大きくなるためである。これにより、特に、軸方向の応力分散を行うことができる。
As shown in FIG. 3, a plurality of
上記実施例2のモールド真空バルブによれば、実施例1による効果のほかに、軸方向の応力分散を更に図ることができる。 According to the mold vacuum valve of the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the axial stress distribution can be further achieved.
次に、本発明の実施例3に係るモールド真空バルブを図4を参照して説明する。図4は、本発明の実施例3に係るモールド真空バルブの構成を示す要部拡大断面図である。なお、この実施例3が実施例2と異なる点は、電界緩和シールド先端部の形状である。図4において、実施例2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。 Next, a mold vacuum valve according to Example 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the configuration of the mold vacuum valve according to Example 3 of the present invention. The third embodiment is different from the second embodiment in the shape of the electric field relaxation shield tip. In FIG. 4, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図4に示すように、固定側電界緩和シールド20の先端部20cを断面楕円状としている。楕円状の長円側を軸方向と並行に配置し、接地層13と対向する部分の曲率半径を大きくしている。
As shown in FIG. 4, the
上記実施例3のモールド真空バルブによれば、実施例2による効果のほかに、最短絶縁距離となる接地層13間の電界緩和を図ることができる。 According to the mold vacuum valve of the third embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, it is possible to reduce the electric field between the ground layers 13 that is the shortest insulation distance.
1 真空絶縁容器
2 固定側封着金具
3 可動側封着金具
4 固定側通電軸
5 固定側接点
6 可動側接点
7 可動側通電軸
8 ベローズ
9 アークシールド
10、20 固定側電界緩和シールド
11、21 可動側電界緩和シールド
12 絶縁層
13 接地層
14、15 界面接続部
20a、21a 半径方向部
20b、21b 軸方向部
20b1 溝
20c、21c 先端部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記真空絶縁容器の両端開口部に封着された固定側封着金具および可動側封着金具と、
前記固定側封着金具に貫通固定された固定側通電軸と、
前記固定側通電軸端に固着された固定側接点と、
前記固定側接点と接離する可動側接点と、
前記可動側接点を固着するとともに、前記可動側封着金具を気密のもとに貫通する可動側通電軸と、
前記固定側封着金具の外周端部を覆うように設けられた固定側電界緩和シールドと、
前記可動側封着金具の外周端部を覆うように設けられた可動側電界緩和シールドと、
前記真空絶縁容器および前記電界緩和シールドの外周に絶縁材料をモールドして形成した絶縁層とを具備し、
前記電界緩和シールドは、それぞれ半径方向に広がる半径方向部と軸方向に伸びる軸方向部と先端部とで構成され、前記半径方向部および前記軸方向部よりも前記先端部の表面粗さを細かくしたことを特徴とするモールド真空バルブ。 A tubular vacuum insulated container;
A fixed-side sealing metal fitting and a movable-side sealing metal fitting sealed at both ends of the vacuum insulating container; and
A fixed-side energizing shaft that is fixedly penetrated to the fixed-side sealing fitting;
A fixed-side contact fixed to the fixed-side energizing shaft end;
A movable contact that contacts and separates from the fixed contact;
A movable side energizing shaft that sticks the movable side contact and penetrates the movable side sealing fitting in an airtight manner,
A fixed-side electric field relaxation shield provided to cover an outer peripheral end of the fixed-side sealing metal fitting,
A movable-side electric field relaxation shield provided so as to cover an outer peripheral end of the movable-side sealing metal fitting,
Comprising an insulating layer formed by molding an insulating material on the outer periphery of the vacuum insulating container and the electric field relaxation shield,
Each of the electric field relaxation shields includes a radial portion extending in the radial direction, an axial direction portion extending in the axial direction, and a tip portion, and the surface roughness of the tip portion is finer than that in the radial direction portion and the axial portion. Mold vacuum valve characterized by that.
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