JP5443546B2

JP5443546B2 - 真空インタラプタの電極組立体

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Publication number: JP5443546B2
Application number: JP2012139524A
Authority: JP
Inventors: ジェソブリュ
Original assignee: LSIS Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2032-06-21
Also published as: US20120325778A1; JP2013008672A; EP2538428B1; ES2543564T3; US9040862B2; CN102842455A; EP2538428A1; KR20130000677A; CN102842455B

Description

本発明は、真空回路遮断器に適用される真空インタラプタの電極組立体に関する。

一般に、真空インタラプタは、電力系統で負荷電流又は事故電流を遮断するための真空回路遮断器、真空開閉器、真空コンタクタなどに適用される中核消弧装置である。電力輸送の制御及び電力系統の保護の役割を果たす真空回路遮断器は、遮断容量が大きく、信頼性と安全性が高く、狭い空間に設置できるなど、多くの利点があり、中間電圧から高電圧までその適用範囲が拡大している。また、産業設備の大型化につれて、遮断器の遮断容量もそれに比例して大容量化する傾向にある。

真空回路遮断器の真空インタラプタは、事故電流を遮断する際に、その内部の電極構造に流れる電流により発生する磁界を用いて動作する。真空インタラプタは、磁界を発生する方式によって、大きく縦磁界（Axial Magnetic Field; AMF）方式と横磁界（Radial Magnetic Field; RMF）方式に分けられる。

特別高圧真空インタラプタは、低高圧真空インタラプタに比べて、トリップ状態（開路状態）において固定子電極と可動子電極との間隔が非常に大きく、投入速度も非常に速いため、投入時に電極に加わる衝撃量が非常に大きい。従って、電極の支持構造が十分でない場合、その衝撃は接触電極板、コイル導体、及び支持電極板の変形を招き、その変形は真空インタラプタの性能を低下させる。

図６は従来の真空インタラプタを示す縦断面図である。

図６に示すように、従来の真空インタラプタは、絶縁容器１が固定側フランジ２と可動側フランジ３とにより密封され、絶縁容器１の内部には内部シールド６が固定され、内部シールド６の内部には固定電極組立体４と可動電極組立体５とが接離可能に対向するように収容され、固定電極組立体４の固定軸４ａは固定側フランジ２に固定結合されて外部と接続され、可動電極組立体５の可動軸５ａは可動側フランジ３に摺動可能に結合されて外部と接続されている。

そして、可動電極組立体５の可動軸５ａにはベローズシールド７が固定結合され、ベローズシールド７と可動側フランジ３との間にはベローズ８が備えられており、可動電極組立体５及び可動軸５ａが絶縁容器１の内部に密封された状態で移動可能に設けられている。

ここで、固定電極組立体４と可動電極組立体５とが対称に形成されるので、以下、固定電極組立体４と可動電極組立体５をまとめて電極組立体という。図７は図６の真空インタラプタの電極組立体を示す分解斜視図である。

図７に示すように、電極組立体１０は、接触電極板１１と支持電極板１２との間に複数のコイル導体１３１、１３５が設けられ、接触電極板１１とコイル導体１３１、１３５との間、又は支持電極板１２とコイル導体１３１、１３５との間には導体接続ピン１４ａ〜１４ｄが設けられている。接触電極板１１、コイル導体１３１、１３５、及び支持電極板１２は、導体接続ピン１４ａ〜１４ｄで接続されて通電経路を形成する。

また、接触電極板１１及び支持電極板１２には、渦電流の発生を抑制するために、スリット１１ａ、１２ａ（以下、接触電極板１１に形成されるスリットを接触側スリット１１ａといい、支持電極板１２に形成されるスリットを支持側スリット１２ａという）がそれぞれ放射状に形成されている。縦磁界方式の真空インタラプタにおいては、軸方向の磁束を形成するために、接触側スリット１１ａと支持側スリット１２ａとが互い違いに設けられている。

導体接続ピン１４ａ〜１４ｄ間にはそれぞれ支持ピン１５ａ〜１５ｄが設けられており、投入時に発生する電極間の衝撃により電極板１１、１２又はコイル導体１３１、１３５が変形することを防止する。支持ピン１５ａ〜１５ｄは、接触側スリット１１ａ又は支持側スリット１２ａの側方に隣接して設けられ、衝撃による変形を防止する。

なお、符号１６は中央の支持台であり、接触電極板１１と支持電極板１２との間に設けられて中央部を支持する役割を果たす。

ところが、このような従来の真空インタラプタの電極組立体においては、支持ピン１５ａ〜１５ｄが接触側スリット１１ａ及び支持側スリット１２ａの近傍に設けられて電極間の衝撃による電極板１１、１２の変形を抑制するが、接触側スリット１１ａと支持側スリット１２ａとが互い違いに形成されるため、軸方向を基準にコイル導体１３１、１３５の両側に位置する支持ピン１５ａ〜１５ｄが互い違いに設けられる。これにより、固定電極組立体４と可動電極組立体５との接触時に発生する衝撃が加わる位置が異なるため、電極組立体１０のコイル導体１３１、１３５だけでなく、接触電極板１１及び支持電極板１２の変形を招くという問題があった。

また、前記変形を防止するために支持ピン１５ａ〜１５ｄの数を増加させる場合は、部品点数が増加し、製造工程が複雑になるという問題がある。

そこで、本発明は、真空インタラプタの投入動作時に電極に加わる強い衝撃力によりコイル導体、接触電極板、又は支持電極板が変形することを防止することのできる真空インタラプタの電極組立体を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、前記変形を防止するために部品点数が増加したり製造工程が増加することを未然に防止することのできる真空インタラプタの電極組立体を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、スリットがそれぞれ形成される複数の電極板と、前記複数の電極板間に配置されるコイル導体と、前記電極板と前記コイル導体との間に設けられて通電経路を形成する複数の導体接続ピンと、前記電極板と前記コイル導体との間に設けられて前記電極板を支持する支持部材とを含み、前記コイル導体を中心に両側に設けられる両側支持部材は、軸方向投影において少なくとも一部が互いに重なるように設けられる、真空インタラプタの電極組立体を提供する。

前記支持部材の少なくとも１つは、前記電極板のスリットを横切って位置するように設けられてもよい。

また、前記各電極板のスリットは、円周方向に沿って等間隔で放射状にそれぞれ形成され、前記両側支持部材は、軸方向投影において両端の位置が異なるように設けられてもよい。

また、前記支持部材の少なくとも１つは、円周方向に隣接する２つのスリット間の円弧長より長く形成されてもよい。

また、前記支持部材は、１つの前記電極板と前記コイル導体との間にそれぞれ複数ずつ形成され、前記複数ずつの支持部材は、互いに対称となるように円弧状に形成されてもよい。

また、前記電極板と前記コイル導体の少なくとも一方に固定溝が形成され、前記固定溝に前記支持部材が挿入されて固定されてもよい。

また、前記固定溝の深さは、前記支持部材の厚さより浅く形成されてもよい。

また、前記固定溝は、同一平面上に対称となるように複数形成され、前記複数の固定溝間には、前記導体接続ピンを結合するためのピン孔がそれぞれ形成されてもよい。

また、前記ピン孔は、前記コイル導体を中心に軸方向両側に形成され、前記コイル導体の両側に形成されるピン孔は、軸方向において異なる線上に形成されてもよい。

また、前記電極板と前記コイル導体の少なくとも一方に前記支持部材が嵌合する方式で結合されてもよい。

また、前記コイル導体の両側に備えられる両側電極板のスリットは、軸方向において異なる線上に形成されてもよい。

本発明の一実施形態による真空インタラプタの電極組立体においては、第１支持部材と第２支持部材がコイル導体を介して接触電極板と支持電極板のほとんどを軸方向に支持するため、真空インタラプタの投入動作時に発生する電極組立体間での衝撃力が前記第１支持部材と前記第２支持部材により分散されて緩和され、従って、前記電極組立体同士が速い速度で接触しても、前記接触電極板、前記コイル導体、及び前記支持電極板が衝撃により変形することを効果的に防止することができる。

また、本発明の一実施形態による真空インタラプタの電極組立体において、前記第１支持部材及び前記第２支持部材は、ろう付けにより前記接触電極板及び前記支持電極板にそれぞれ完全に接触させるのではなく、前記接触電極板、前記コイル導体、及び前記支持電極板にそれぞれ溝を形成して嵌合する方式で結合するため、前記第１支持部材及び前記第２支持部材を介して電流が流れることを効果的に防止し、信頼性を向上させることができる。

さらに、本発明の一実施形態による真空インタラプタの電極組立体においては、広い前記第１支持部材及び前記第２支持部材を使用することにより、従来のように小さい支持ピンを使用した場合に比べて、組立の簡易化と時間の短縮を図ることができる。

本発明の他の実施形態による真空インタラプタの電極組立体においては、支持部材がスリットを横切るのではなく、前記スリット間に位置するように設けられることにより、渦電流通電経路として作用することを未然に防止し、遮断器性能をさらに向上させることができる。

本発明による電極組立体を示す分解斜視図である。図１の電極組立体の組み立て状態を示す断面図である。図２のＩ−Ｉ線断面図である。図２のII−II線断面図である。本発明による電極組立体の他の実施形態を示す平面図である。従来の真空インタラプタを示す縦断面図である。図６の真空インタラプタの電極組立体を示す分解斜視図である。

以下、本発明による真空インタラプタの電極組立体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明による電極組立体を示す分解斜視図であり、図２は図１の電極組立体の組み立て状態を示す断面図であり、図３及び図４は図２のＩ−Ｉ及びII−II線断面図である。

図６を参照すると、本発明による電極組立体を有する真空インタラプタは、絶縁容器１、固定側フランジ２、可動側フランジ３、固定電極組立体４、可動電極組立体５、内部シールド６、ベローズシールド７、ベローズ８などを含む。

固定電極組立体４と可動電極組立体５とは、軸方向に対向するように位置し、事故電流発生時に可動電極組立体５が軸方向に移動して固定電極組立体４から分離されることにより事故電流を遮断する。

従来のように固定電極組立体４と可動電極組立体５とが対称に形成されるので、以下、固定電極組立体４と可動電極組立体５をまとめて電極組立体という。

図１及び図２に示すように、本発明による電極組立体は、支持台１６（図７を参照）の上部に接触し、他方の電極組立体に対向する接触電極板１１０と、接触電極板１１０と所定の間隔をおいて配置され、支持台１６に接触する支持電極板１２０と、接触電極板１１０と支持電極板１２０との間に左右一対に備えられる複数のコイル導体１３１、１３５と、接触電極板１１０とコイル導体１３１、１３５との間に備えられて通電経路を形成する複数の接触側導体接続ピン（以下、第１接続ピンという）１４１、１４３と、支持電極板１２０とコイル導体１３１、１３５との間に備えられて通電経路を形成する複数の支持側導体接続ピン（以下、第２接続ピンという）１４２、１４４とを含む。

接触電極板１１０は、円盤状に形成され、渦電流を防止するために、接触側スリット（以下、第１スリットという）１１１が円周方向に沿って９０゜間隔で放射状に形成される。また、接触電極板１１０の一面、すなわち、コイル導体１３１、１３５に対向する面には、第１接続ピン１４１、１４３を結合するための複数の接触側ピン孔１１２が１８０゜の間隔をおいて形成される。そして、接触側ピン孔（以下、第１ピン孔という）１１２間には、後述する接触側支持部材１５１、１５２の一面を挿入できるように、複数の接触側固定溝（以下、第１固定溝という）１１３が形成されてもよい。

第１固定溝１１３は、それぞれ円弧状に形成されてもよい。また、第１固定溝１１３は、図３に示すように、第１スリット１１１を横切って位置するように設けられてもよい。第１固定溝１１３が第１スリット１１１を横切って位置するように設けられた場合は、２つの接触側支持部材１５１、１５２が左右対称構造に形成される。

ここで、接触側支持部材（以下、第１支持部材という）１５１、１５２は、第１固定溝１１３の形状と同じ形状に形成され、接触電極板１１０から第１接続ピン１４１、１４３への電流が後述する支持側支持部材１５５、１５６を介して他方の通電経路に伝達されないように、不導体、又は電気抵抗が非常に大きい金属で形成されることが好ましい。

また、第１支持部材１５１、１５２は、対向側電極組立体が接触電極板１１０に接触したときにその衝撃力に耐えて接触電極板１１０の第１スリット１１１周辺が変形しないように、所定の剛性を有する材質で形成されることが好ましい。そして、第１支持部材１５１、１５２は、円周方向に隣接する２つの第１スリット１１１間の円弧長より長く形成されてもよい。

一方、支持電極板１２０は、図４に示すように、接触電極板１１０と類似した形状に形成される。すなわち、支持電極板１２０には、接触電極板１１０の第１スリット１１１に対応するように、支持側スリット（以下、第２スリットという）１２１が形成され、支持電極板１２０の一面、すなわち、コイル導体１３１、１３５に対向する面には、接触電極板１１０の第１ピン孔１１２及び第１固定溝１１３に対応するように、支持側ピン孔（以下、第２ピン孔という）１２２及び支持側固定溝（以下、第２固定溝という）１２３が形成される。ただし、第２スリット１２１、第２ピン孔１２２、及び第２固定溝１２３は、それぞれ第１スリット１１１、第１ピン孔１１２、及び第１固定溝１１３と軸方向に一直線上に位置せず、異なる通電経路を形成して縦磁界を形成できるように、所定角度ずれて形成される。

コイル導体１３１、１３５は、図３に示すように、左右一対の円弧状に形成されてもよい。また、コイル導体１３１、１３５の両端は、接触電極板１１０の第１スリット１１１と支持電極板１２０の第２スリット１２１との間に位置するように結合される。コイル導体１３１、１３５の一面、すなわち、接触電極板１１０の第１固定溝１１３に対向する面には、接触電極板１１０の第１ピン孔（接触側ピン孔）１１２に対応するように、第１接続ピン１４１、１４３を結合するための複数の第１コイル側ピン孔１３２が形成され、接触電極板１１０の第１固定溝１１３に対応するように、第１支持部材１５１、１５２の他面を挿入して固定するための第１コイル側固定溝１３３が形成される。

コイル導体１３１、１３５の他面、すなわち、支持電極板１２０に対向する面には、第２ピン孔１２２に対応する第２コイル側ピン孔１３６が形成され、第２コイル側ピン孔１３６の間には、それぞれ第２コイル側固定溝１３７が円周方向に沿って形成される。第２コイル側固定溝１３７は、支持電極板１２０の第２固定溝（支持側固定溝）１２３に対応するように形成される。しかしながら、第２コイル側ピン孔１３６は、第１コイル側ピン孔１３２と軸方向に一直線上に位置せず、異なる通電経路を形成して縦磁界を形成できるように、所定角度ずれて形成される。同様に、第２コイル側固定溝１３７は、第１コイル側固定溝１３３から所定角度ずれて形成される。

支持電極板１２０とコイル導体１３１、１３５との間には、支持側支持部材（以下、第２支持部材という）１５５、１５６が備えられる。第２支持部材１５５、１５６は、第１支持部材１５１、１５２の形状と同じ形状に形成されてもよい。ただし、第２支持部材１５５、１５６は、前記固定溝やピン孔などと同様に、その中心が第１支持部材１５１、１５２の中心から軸方向に所定角度ずれるように設けられる。

ここで、接触電極板１１０とコイル導体１３１、１３５とが、又は支持電極板１２０とコイル導体１３１、１３５とが接触せずに所定の間隔を維持できるように、第１支持部材１５１、１５２及び第２支持部材１５５、１５６の厚さは、第１固定溝１１３と第１コイル側固定溝１３３の深さの合計、又は第２固定溝１２３と第２コイル側固定溝１３７の深さの合計より厚く形成されることが好ましい。

このような本実施形態による真空インタラプタの電極組立体においては、第１支持部材１５１、１５２及び第２支持部材１５５、１５６が円弧状に形成され、第１支持部材１５１、１５２は、両面がそれぞれ接触電極板１１０とコイル導体１３１、１３５の一面（図の上方）に接触し、接触電極板１１０の第１スリット１１１の一部を横切って支持できるように設けられ、第２支持部材１５５、１５６は、両面がそれぞれ支持電極板１２０とコイル導体１３１、１３５の他面（図の下方）に接触し、支持電極板１２０の第２スリット１２１の一部を横切って支持できるように設けられる。

このように、本実施形態による電極組立体においては、第１支持部材１５１、１５２と第２支持部材１５５、１５６がコイル導体１３１、１３５を介して接触電極板１１０と支持電極板１２０のほとんどを軸方向に支持するため、真空インタラプタの投入動作時に発生する電極組立体間での衝撃力が第１支持部材１５１、１５２と第２支持部材１５５、１５６により分散されて緩和され、従って、前記電極組立体同士が速い速度で接触しても、接触電極板１１０、コイル導体１３１、１３５、及び支持電極板１２０が衝撃により変形することを効果的に防止することができる。

また、本実施形態による電極組立体において、第１支持部材１５１、１５２及び第２支持部材１５５、１５６は、ろう付けにより接触電極板１１０及び支持電極板１２０にそれぞれ完全に接触させるのではなく、接触電極板１１０、コイル導体１３１、１３５、及び支持電極板１２０にそれぞれ溝を形成して嵌合する方式で結合するため、第１支持部材１５１、１５２及び第２支持部材１５５、１５６を介して電流が流れることを効果的に防止し、信頼性を向上させることができる。

さらに、本実施形態による電極組立体においては、広い第１支持部材１５１、１５２及び第２支持部材１５５、１５６を使用することにより、従来のように小さい支持ピンを使用した場合に比べて、組立の簡易化と時間の短縮を図ることができる。

次に、本発明による真空インタラプタの電極組立体の他の実施形態を説明する。

すなわち、前述した実施形態においては、前記支持部材がそれぞれ一対に形成されてスリットの一部を横切るように設けられるが、本実施形態においては、図５に示すように、第１支持部材１５１、１５２、１５３、１５４がそれぞれ第１スリット１１１間に位置し、同様に、第２支持部材（図示せず）がそれぞれ第２スリット（図示せず）間に位置するように設けられる。

この場合は、４つの第１支持部材１５１〜１５４が対角線方向に対称となる構造に形成される。

このような本実施形態による真空インタラプタの電極組立体においては、渦電流通電経路を未然に防止することにより、前述した実施形態に比べて遮断器性能をさらに向上させることができる。

すなわち、前述した実施形態のように、支持部材１５１、１５２（１５５、１５６）がスリット１１１（１２１）を横切るように設けられた場合、投入時にスリット１１１（１２１）周辺に変形が生じることを効果的に防止することができる。ところが、接触電極板１１０又は支持電極板１２０に渦電流が発生すると支持部材１５１、１５２（１５５、１５６）が渦電流通電経路として作用することがある。

それに対して、本実施形態のように、支持部材１５１〜１５４がスリット１１１を横切るのではなく、スリット１１１間に位置するように設けられた場合は、スリット１１１周辺の変形に関して前述した実施形態より支持力が低下する恐れはあるが、渦電流通電経路として作用することを防止することができる。

１１０接触電極板
１１１第１スリット
１１２第１ピン孔
１１３第１固定溝
１２０支持電極板
１２１第２スリット
１２２第２ピン孔
１２３第２固定溝
１３１、１３５コイル導体
１３２第１コイル側ピン孔
１３６第２コイル側ピン孔
１３３第１コイル側固定溝
１３７第２コイル側固定溝
１４１、１４３第１接続ピン
１４２、１４４第２接続ピン
１５１〜１５４第１支持部材
１５５、１５６第２支持部材

Claims

スリットがそれぞれ形成される複数の電極板と、
前記複数の電極板間に配置されるコイル導体と、
前記電極板と前記コイル導体との間に設けられて通電経路を形成する複数の導体接続ピンと、
前記電極板と前記コイル導体との間に設けられて前記電極板を支持する支持部材とを含み、
前記コイル導体を中心に両側に設けられる両側支持部材は、軸方向投影において少なくとも一部が互いに重なるように設けられ、
前記電極板と前記コイル導体の少なくとも一方に固定溝が形成され、前記固定溝に前記支持部材が挿入されて固定される、真空インタラプタの電極組立体。
前記支持部材の少なくとも１つが、前記電極板のスリットを横切って位置するように設けられる、請求項１に記載の真空インタラプタの電極組立体。
前記各電極板のスリットが、円周方向に沿って等間隔で放射状にそれぞれ形成され、
前記両側支持部材が、軸方向投影において両端の位置が異なるように設けられる、請求項２に記載の真空インタラプタの電極組立体。
前記支持部材の少なくとも１つが、円周方向に隣接する２つのスリット間の円弧長より長く形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空インタラプタの電極組立体。
前記支持部材が、１つの前記電極板と前記コイル導体との間にそれぞれ複数ずつ形成され、
前記複数ずつの支持部材が、互いに対称となるように円弧状に形成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空インタラプタの電極組立体。
前記固定溝の深さが、前記支持部材の厚さより浅く形成される、請求項１に記載の真空インタラプタの電極組立体。
前記固定溝が、同一平面上に対称となるように複数形成され、
前記複数の固定溝間に、前記導体接続ピンを結合するためのピン孔がそれぞれ形成される、請求項６に記載の真空インタラプタの電極組立体。
前記ピン孔が、前記コイル導体を中心に軸方向両側に形成され、
前記コイル導体の両側に形成されるピン孔が、軸方向において異なる線上に形成される、請求項７に記載の真空インタラプタの電極組立体。
前記電極板と前記コイル導体の少なくとも一方に前記支持部材が嵌合する方式で結合される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の真空インタラプタの電極組立体。
前記コイル導体の両側に備えられる両側電極板のスリットが、軸方向において異なる線上に形成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の真空インタラプタの電極組立体。