JP5367513B2 - モールド真空バルブ - Google Patents

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。

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。）。

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。

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。

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。

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。

特開２００５−２７６４７２号公報 （第４ページ、図１）

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。しかしながら、電界緩和シールド１０、１１は、断面L字状であり、軸方向に略９０度曲折された端部が真空絶縁容器１と同軸状の配置となる。

このため、真空絶縁容器１と、電界緩和シールド１０、１１が軸方向に伸びた端部とに形成される絶縁層１２は、断面矩形状となり、内周面と外周面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。更には、絶縁層１２にクラックが生じることがある。

絶縁層１２に剥離やクラックなどの絶縁欠陥が生じると、部分放電が発生し、絶縁劣化を起こす。特に、電界緩和シールド１０、１１先端から部分放電が発生するようになると、接地層１３間で絶縁劣化が進行し、絶縁破壊を招くことになる。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、封着金具端の電界緩和を図るとともに、絶縁層内に発生する応力を抑制し得るモールド真空バルブ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リングと、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リングと、前記真空絶縁容器および前記電界緩和リング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、前記電界緩和リングのそれぞれは、スパイラル状であり、素線径が前記封着金具端の曲率半径の２倍以上であるとともに、素線間距離が前記素線径よりも短く、且つ、前記封着金具の外周端部にハンダで固定されており、前記電界緩和リングを複数とし、これらを軸方向に並べて配置し、互いを接続したことを特徴とする。

本発明によれば、封着金具端にスパイラル状の電界緩和リングを設けているので、電界緩和とともに、絶縁層内の応力緩和を図ることができる。

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。 本発明の実施例１に係る電界緩和リングの構成を示す要部拡大図。 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。 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。 従来方法によるモールド真空バルブの構成を示す断面図。

素線径よりも素線間距離を短くしたスパイラル状の電界緩和リングを封着金具端に設け、電界緩和とともに、応力緩和を図るものである。以下、図面を参照して本発明による実施例を説明する。

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に係る電界緩和リングの構成を示す要部拡大図である。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。

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。

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。

固定側封着金具２には、その外周端部に銅合金のような金属製からなる断面円形状でスパイラル状の固定側電界緩和リング２０が、例えばモールド時の高温に耐え得る高温ハンダで固定されている。可動側封着金具３にも、その外周端部に固定側と同様のスパイラル状の可動側電界緩和リング２１が固定されている。電界緩和リング２０、２１は、それぞれ封着金具２、３端と真空絶縁容器１端を包囲する大きさを有し、互いは離間している。

電界緩和リング２０、２１は、図２に示すように、素線径φ０よりも素線間距離ｇを短くしたスパイラル状となっている。更に、素線径は、封着金具２、３端の曲率半径Ｒよりも大きくなっている。例えば、封着金具２、３端は、一般的に溶接などで接合され、曲率半径Ｒ＝０．５ｍｍ以下に形成される。このため、素線径φ０をφ０＝２ｍｍ（φ０＞２Ｒ）とし、素線間距離ｇをｇ＝１．５ｍｍ（ｇ＜φ０）としている。スパイラル状の全体径φ１は、２０ｍｍである。なお、真空絶縁容器１端に設けられるメタライズ層の曲率半径は、封着金具２、３端と同様である。

そして、真空絶縁容器１と電界緩和リング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。なお、可動側通電軸７の外周には、ガイド筒２２が設けられ、絶縁層１２が形成されないようになっている。

これにより、封着金具２、３端と真空絶縁容器１端は、電界緩和リング２０、２１により電界緩和を図ることができる。この場合、φ０＞２Ｒとしているので、電界緩和リング２０、２１の存在だけでも電界緩和を図ることができる。更に、ｇ＜φ０としているので、各素線が干渉し合って素線単独に比較し、電界強度を格段に低下させることができる。素線間距離ｇは短いほどよく、互いが接触するまで近づけると、スパイラル状の全体径φ１の曲率に相当する電界緩和効果を得ることができる。なお、φ０＜５Ｒでは、素線の加工が困難となるので好ましくない。

また、電界緩和リング２０、２１がスパイラル状となっているので、温度変化によって生じる絶縁層１２内の応力を吸収することができる。このため、剥離やクラックなどの絶縁欠陥を生じ難いものにすることができる。

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端と真空絶縁容器１端に、スパイラル状の電界緩和リング２０、２１を設けているので、電界緩和を図ることができるとともに、絶縁欠陥の生じ難いものにすることができる。電界緩和リング２０、２１は、封着金具２、３端の曲率半径よりも２倍以上の大きな素線径を有し、素線間距離が素線径よりも短く、大きな電界緩和効果を得ることができる。

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、電界緩和リングを楕円状としたことである。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。

図３に示すように、固定側電界緩和リング２０を断面楕円状でスパイラル状とし、長円側を軸方向に配置し、固定側封着金具２端と真空絶縁容器１端の全体を覆うように設けている。これにより、固定側電界緩和リング２０が実施例１よりも大きくなっているので、取り付け位置に裕度が生じ、確実に電界緩和を図ることができる。

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、固定側封着金具２端と真空絶縁容器１端の電界緩和をより確実に行なうことができる。

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１と異なる点は、電界緩和リングを複数としたことである。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。なお、固定側電界緩和シールドを用いて説明する。

図４に示すように、固定側電界緩和リング２０を三個用い、互いを接続し合って軸方向に並べて配置している。これにより、固定側電界緩和リング２０の取り付け位置に裕度が生じるとともに、複数の固定側電界緩和リング２０に応力が分散し、絶縁欠陥をより生じ難いものにすることができる。

上記実施例３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、固定側電界緩和リング２０の取り付けが容易になるとともに、絶縁層１２内の応力を分散させることができる。

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、１１ 電界緩和シールド
２０、２１ 電界緩和リング
１２ 絶縁層
１３ 接地層
１４、１５ 界面接続部
２２ ガイド筒

Claims (1)

1. 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リングと、
   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リングと、
   前記真空絶縁容器および前記電界緩和リング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、
   前記電界緩和リングのそれぞれは、スパイラル状であり、素線径が前記封着金具端の曲率半径の２倍以上であるとともに、素線間距離が前記素線径よりも短く、且つ、前記封着金具の外周端部にハンダで固定されており、
   前記電界緩和リングを複数とし、これらを軸方向に並べて配置し、互いを接続したことを特徴とするモールド真空バルブ。

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