JP5766215B2 - リテーナ、真空遮断器、及びこれらを含む電気スイッチ装置 - Google Patents

Description

ここで開示する概念は、一般的に、電源回路を保護するための真空遮断器に関連し、特に、可動電極を含む真空遮断器または真空包囲体に関連する。また、この開示された概念は、真空遮断器の可動電極のためのリテーナに関連する。さらに、この開示された概念は、多数の真空遮断器を含んでいる、真空回路遮断器等の電気スイッチ装置に関連する。

真空遮断器は、絶縁されかつ密閉してシールされた真空室内に配置される分離可能な主接点を含む。真空室は、一般的に、真空を引き入れる包囲体を形成するために、多数の端部材（たとえば、制限するものではないが、金属端部プレート、端部キャップ、シールカップ等の金属部品）によって覆われた電気絶縁用の多数のセラミック部分（たとえば、多数の筒状のセラミック部分）を含む。

このセラミック部分は、一般的に円筒形であるが、他の適当な断面形状を用いることができる。２つの端部材が一般的に用いられる。多数のセラミック部分があると、内部中央遮蔽体が、これらのセラミック間に配置される。

真空回路遮断器（たとえば、限定するものではないが、真空回路ブレーカ、真空スイッチ、負荷遮断スイッチ）は、電流負荷、短絡回路、及び低レベル電圧状態等の電気故障状態から電気システムを保護する。一般的に、真空回路遮断器は、ばね駆動式、または他の適当な作動機構を含み、異常状態に応答して電気システム内の導体を通って流れる電流を遮断するために多数の真空遮断器内部の電気接点を開成する。

真空遮断器の主接点は、一般的に高純度の銅から作られた伸長部材の電極ステムによって、真空回路遮断器により保護される外部回路に電気的に接続される。一般的に、接点の一方は、外部回路と同様に真空室に対して固定される。この固定接点は、真空包囲体内で、一方の端部材を介して伸びている第１電極に取り付けられる。他方の接点は真空包囲体に対して移動可能である。この可動接点は、他方の端部材を介して軸方向に摺動可能な可動電極に取り付けられる。可動接点は、作動機構によって駆動され、作動機構の動作は、シールされた金属ベローズを含むカップリングによって真空包囲体内を移動する。

固定接点及び可動接点は、一対の分離接点を形成し、真空包囲体の外側に配置された作動機構に応じて可動電極の動きにより開成及び閉成される。複数の電極、端部材、ベローズ、セラミックシェル、及び内部シールドは、もしあれば、一緒に結合され、延長された時間周期に対して適当なレベルで真空を維持することができる真空遮断器を形成する。

真空遮断器の可動電極用のブッシュに関する公知に技術は、樹脂製ブッシュを可動電極と金属リテーナに接触させるのに用いられ、このブッシュを適所に保持する。たとえば、樹脂製ブッシュと金属リテーナは、八角形のかみ合い形状を含む、樹脂製ブッシュと可動電極は、真空遮断器の底部（または頂部）に配置されかつ突き出ている。また、金属リテーナは、樹脂製ブッシュの底部（または頂部）に配置されている。金属リテーナの部分は、１つの真空遮断器の端部材またはシールカップにスポット溶接される。

いくつかの真空遮断器は、真空回路遮断器の構造体に取り付けるために、真空遮断器の底部（または頂部）に位置する、可動電極の近くの取付スタッドを用いる。樹脂製ブッシュは、金属リテーナが樹脂製ブッシュを強固に保持するために、いくつかのかみ合い特徴部を必要とするので、可動電極と取付スタッドの間の制限された空間により、樹脂製ブッシュ及び金属リテーナの使用が妨げられる。

可動電極用のリテーナ及びブッシュを使用する、真空包囲体及び真空遮断器の改良の余地がある。
また、可動電極用のリテーナ及びブッシュを含む真空遮断器に使用する真空回路遮断器における改良の余地がある。
さらに、真空遮断器の可動電極用のリテーナ及びブッシュにおいても、改良の余地がある。

これらのニーズ及び他のものは、ここで開示される概念の実施形態に合致しており、この概念は、剛性リテーナを提供し、剛性リテーナは複数の脚部と１つの開口を含み、絶縁ブッシュは１つの開口を含んでいる。絶縁ブッシュの開口は、剛性リテーナの開口よりも小さい。絶縁ブッシュは、剛性リテーナの一部分を覆って成形される。絶縁ブッシュの開口は、リテーナ開口の中にあり、可動電極を受け入れるように構成されている。

ここで開示の概念の１つの構成によれば、真空遮断器は、第１開口端及び第２開口端を含む多数の絶縁チューブ；該絶縁チューブの第１開口端に固定される第１端部材；該絶縁チューブの第２開口端に固定される第２端部材；前記第２端部材を貫通する固定電極上に取り付けられる固定接点；複数の脚部及び１つの開口を含む剛性リテーナと、１つの開口を有する絶縁ブッシュとを含む１つのリテーナ；及び、第１端部材を貫通しかつ絶縁ブッシュの開口を貫通する可動電極に取り付けられて、固定接点に接触または離間するために軸方向に往復移動できる可動接点を含んでいる。
また、前記絶縁ブッシュの開口は、前記剛性リテーナの開口より小さく、かつ、前記絶縁ブッシュは、前記剛性リテーナの一部分の上に成形され、前記絶縁ブッシュの開口が、前記剛性リテーナの開口内にあり、かつ、可動電極を受け入れるように構成されている。

絶縁ブッシュは、さらに、絶縁ブッシュの開口を形成する導管部分を含む。この導管部分は、第１の径を有する第１端部と、第１の径よりも大きい第２の径を有して、対向配置される第２端部を含む。剛性リテーナの複数の脚部は、前記対向配置された第２端部から離れて伸びかつ絶縁ブッシュの導管部分から離れて伸びている。

剛性リテーナの複数の脚部の各々は、対向した第２端部から離れて伸びかつ絶縁ブッシュの導管部分から離れて伸びている第１部分と、該第１部分から離れかつ第１端部に向けて伸びている第２部分と、該第２部分から伸びかつ絶縁ブッシュの導管部分から離れて伸びている第３部分とを含んでいる。

第３部分は、第１端部とこれに対向する第２端部との間に配置される。複数の脚部の各々の第３部分は、第１端部材に固定される。導管部分の第１端部は、第１端部材の中に伸び、かつ、導管部分の対向する第２端部は、前記第１端部材から離れて伸びている。

第１端部材は、この第１端部材から離れて伸びかつ多数の絶縁チューブの第１開口端から離れて伸びる複数の取付部材を含む。可動電極は、複数の取付部材の間に配置され、複数の脚部の各々は、複数の取付部材の隣接する対の間に伸びている。

ここに開示された概念の別の構成によれば、リテーナは、可動電極用である。このリテーナは、複数の脚部と１つの開口を含む剛性リテーナと、１つの開口を含む絶縁ブッシュとから成り、絶縁ブッシュの開口は、剛性リテーナの開口より小さく、かつ、絶縁ブッシュは、前記剛性リテーナの一部分の上に成形され、前記絶縁ブッシュの開口が、前記剛性リテーナの開口内にあり、かつ、可動電極を受け入れるように構成されている。

ここに開示された概念の別の構成によれば、電気スイッチ装置は、真空遮断器を含み、この真空遮断器は、第１開口端及び第２開口端を含む多数の絶縁チューブ、該絶縁チューブの第１開口端に固定される第１端部材、前記絶縁チューブの第２開口端に固定される第２端部材、前記第２端部材を貫通する固定電極に取り付けられる固定接点、複数の脚部と１つの開口を含む剛性リテーナと、１つの開口を含む絶縁ブッシュとからなるリテーナ、第１端部材を貫通しかつ絶縁ブッシュの開口を貫通する可動電極に取り付けられて、固定接点に接触または離間するために軸方向に往復移動できる可動接点、及び、前記可動電極を軸方向に往復移動させるように構成され、かつ前記可動接点を動かして、前記固定接点に対して接触及び離間させる作動機構を含んでいる。
さらに、絶縁ブッシュの開口は、剛性リテーナの開口より小さく、かつ、前記絶縁ブッシュは、前記剛性リテーナの一部分の上に成形され、前記絶縁ブッシュの開口が、前記剛性リテーナの開口内にあり、かつ、可動電極を受け入れるように構成されている。

ここで開示された概念の全体の理解は、添付の図面を関連して読むとき、以下の好ましい実施形態の記述から得ることができる。

図１は、ここで開示される概念の実施形態に従う、真空遮断器用のリテーナの斜視図である。 図２は、図１の線２−２に沿う、覆うように成形されたリテーナの断面図である。 図３は、覆うように成形された図１のリテーナの頂部平面図である。 図４は、覆うように成形された図１のリテーナの底部平面図である。 図５は、図１の金属リテーナの頂部平面図である。 図６は、図５の線６−６に沿う金属リテーナの断面図である。 図７は、開示された概念の実施形態に従う真空遮断器の垂直正面図である。 図８は、図７の真空遮断器の頂部平面図である。 図９は、図７の真空遮断器の底部平面図である。 図１０は、図７の真空遮断器を含む真空回路遮断器の垂直正面図である。

ここで使用される語句「部材」は、１つまたは１つより多くの（即ち、複数）整数を意味する。
ここで開示される概念は、多数の磁極を有する電気スイッチ装置の広範囲に適用可能であるが、真空回路遮断器に関連して記載される。

図１−４において、真空遮断器６（図７）可動電極４（図７）のためのリテーナ２が示されている。このリテーナ２は、複数の脚部１０及び１つの開口１２を有する剛性リテーナ８（図５,６に最もよく示されている）と、１つの開口１６を有する絶縁ブッシュ１４を含む。絶縁ブッシュ１４の開口は、剛性リテーナ８の開口１２よりも小さい。絶縁ブッシュ１４は、剛性リテーナ８の一部分を覆って成形されている。絶縁ブッシュ１４の小さい開口１６は、剛性リテーナ８のより大きい開口内にある。絶縁ブッシュ１４の開口１６は、可動電極４（図７）を受け入れるように構成されている。

たとえば、限定なしに、剛性リテーナ８は、例として限定されるものではないが、ステンレス鋼等の金属で作ることができる。同様に限定されるものではないが、絶縁ブッシュ１４は、ナイラトロン（Nylatron「登録商標」）GS-HS 44769AA等の適当な熱可塑性樹脂で作ることができる。例示の成形されたリテーナ２は、熱可塑性樹脂のブッシュ１４内に埋設された例示のステンレス鋼製リテーナ８を含み、この剛性リテーナ８の一部分を覆って成形されている。

この絶縁ブッシュ１４は、絶縁ブッシュ開口１６を形成する導管部分１８を含む。導管部分１８は、第１の径２２を有する第１端部２０と、第１の径２２より大きい第２の径２６を有して、反対側に位置する第２端部２４とを含む。剛性リテーナの脚部１０（たとえば、限定なしに、４つの脚部１０が図示されている）は、反対側の第２端部２４から離れて伸び、かつ、絶縁ブッシュの導管部分１８から離れて伸びている。

図２に最もよく示すように、剛性リテーナの各脚部１０は、反対側の第２端部２４から離れて伸びかつ導管部分１８から離れて伸びる第１部分２８と、第１部分２８から離れて伸びかつ第１端部２０に向かって伸びる第２部分３０と、第２部分３０から離れて伸びかつ導管部分１８から離れて伸びる第３部分３２と、を含む。この第３部分３２は、第１端部２０と反対側の第２端部２４との間に配置される。

図３に最もよく図示されるように、絶縁ブッシュ１４の開口１６は、多数の平坦面（たとえば、限定なしに、２つの平坦面３４,３６が示されている）を有する略円形断面を含む。これらの平坦面は、可動電極４のねじれ動作（図面の仮想線で示されている）を防止する。可動電極４は、同一数の多数の平坦面３４’,３６’を有する同一の絶縁ブッシュの略円形断面を含む。絶縁ブッシュ１４と可動電極４は、図７の真空包囲体４４内の真空を維持するために協働することが理解できよう。

代わりに、絶縁ブッシュ１４は、ねじれから可動電極４を防止するための機構として、キー溝(図示略)または開示された平坦面３４,３６以外の他の適当な構造体を使用することができる。
ここで開示された絶縁ブッシュ１４は、作動中、可動電極を案内し、また一方で、ねじれから可動電極４を防止するために、開示された平坦面３４,３６等の多数の特徴を与える機能を有する。

図７−９において、真空遮断器６は、たとえば、多数のセラミックチューブ３８等の絶縁チューブを含み、このチューブは、端部材４０,４２（たとえば、限定なしで、複数のシールカップ）を備え、真空包囲体４４を形成する。固定接点４６（図１０に破線で示された）は、端部材４０を貫通する固定電極４８に取り付けられている。可動接点５０（図１０に破線で示された）は、可動電極４によって担持されかつ他の端部材４２を貫通して伸びている。固定接点４６と可動接点５０は、分離可能な接点５２（図１０に破線で示された）を形成し、接点が閉成したとき、固定電極４８と可動電極４との間の電気回路を完成し、そして可動電極４の軸方向移動によって接点が開成したとき、真空遮断器６を通って流れる電流を遮断する。可動電極４は、真空包囲体４４の外側で可動電極４に接続される作動機構５４（図１０）によって、分離可能な接点５２を開閉するために、軸方向に移動する。

２対のセラミックチューブ３８（たとえば、限定なしで、上部セラミックと下部セラミックで、その間に挟まれた中央シールドフランジを有して）が図示されるけれども、開示された概念は、多数のセラミック製またはガラス製のチューブを含む真空遮断器に利用可能である。

図９に最もよく示されるように、リテーナ２の剛性リテーナの各脚部１０の第３部分３２は、端部材４２に適当に固定される（たとえば、限定なしで、スポット溶接で）。この端部材４２は、複数の（限定するものではないが、例えば４つの取付部材５６が図示されている）取付部材５６（制限なしで、スタッド）を含む。取付部材は、端部材４２から離れて伸びかつセラミックチューブ３８（図７）の開口端５８（図７）から離れて伸びている。可動電極４は、複数の取付部材５６の間に配置される。脚部１０の各々は、取付部材５６の隣接する対の間に伸びている。

図７に破線で示すように、絶縁ブッシュ１４の導管部分（図２）の第１端部２０は、端部材４２内に伸びている。導管部分１８の反対側の第２端部２４は、端部材４２から離れて伸びている。

真空遮断器６のセラミックチューブ３８は、第１開口端５８と反対側に位置する第２開口端６０を含む。第１端部材４２は、第１開口端５８に固定され、第２端部材４０は、セラミックチューブ３８の反対側の第２開口端６０に固定される。

図１０に最もよく示されるように、固定接点４６（図面に破線で示される）は、固定電極４８に取り付けられかつ第２端部材４０を貫通して伸びている。可動接点５０（図面に破線で示される）は、固定接点４６と開成及び閉成して軸方向に往復移動することができる。

図１０は、たとえば、図７の真空遮断器６を含んでいる真空回路遮断器１００等の電気スイッチ装置を示す。この真空回路遮断器１００は、作動機構５４を含み、この作動機構は、可動電極４を軸方向に往復移動するように構成され、かつ、可動接点５０を固定接点４６と接触及び離間させるように動かす。真空遮断器６は、たとえば、可動電極４を有して対面配置された（図１に関して）真空回路遮断器１００内に組み込まれる。代わりに、開示された概念は、（図１０に関して）可動電極４が、適当な方向において（例えば、限定なしで）対面する構造に利用可能である。

開示されたリテーナ２は、比較的強いブッシュ／リテーナを提供する。絶縁ブッシュ１４内の剛性リテーナ８は、絶縁ブッシュ１４を補強する。これは、公知の従来の真空遮断器用ブッシュと比較して、十分な使用空間を与える。またこれは、例示の真空遮断器６の組立を容易にする。

開示された概念の特定な実施形態を詳細に説明してきたが、当業者であれば、これらの詳細に対して種々の修正例及び代替例をこの開示の全体の説明から展開することができる。したがって、開示された特定の装置は、説明的なものであり、添付された特許請求の範囲の全体にわたりかつこれに等価なものとして与えられる開示された概念の範囲に関して、制限されないことを意味している。

Claims (20)

1. 真空遮断器（6）であって、
   第１開口端（58）及び第２開口端（60）を含む多数の絶縁チューブ（38）；
   該絶縁チューブの第１開口端に固定される第１端部材（42）；
   該絶縁チューブの第２開口端に固定される第２端部材（40）；
   前記第２端部材を貫通する固定電極（48）上に取り付けられる固定接点（46）；
   複数の脚部（10）及び１つの開口（12）を含む剛性リテーナ（8）と、１つの開口（16）を有する絶縁ブッシュ（14）とを含む１つのリテーナ（2）；及び、
   前記第１端部材を貫通しかつ前記絶縁ブッシュの開口を貫通する可動電極に取り付けられて、前記固定接点に接触または離間するために軸方向に往復移動できる可動接点（50）を含み、
   前記絶縁ブッシュの開口は、前記剛性リテーナの開口より小さく、前記絶縁ブッシュは、前記剛性リテーナの一部分を覆って成形され、前記絶縁ブッシュの開口が、前記剛性リテーナの開口内にあり、かつ、可動電極（4）を受け入れるように構成されており、
   前記第１端部材は、複数の取付部材（56）を含み、該取付部材は、前記第１端部材から離れて伸びかつ多数の前記絶縁チューブ（38）の第１開口端から離れて伸びており、前記可動電極（4）は、前記複数の取付部材の間に配置され、前記複数の脚部の各々は、前記複数の取付部材の隣接する対の間に伸びていることを特徴とする真空遮断器。
2. 前記剛性リテーナは、金属で作られることを特徴とする請求項１記載の真空遮断器。
3. 前記剛性リテーナは、ステンレス鋼で作られることを特徴とする請求項１記載の真空遮断器。
4. 前記絶縁ブッシュは、熱可塑性樹脂で作られることを特徴とする請求項１記載の真空遮断器。
5. 前記絶縁ブッシュは、この絶縁ブッシュの開口を形成する導管部分（18）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の真空遮断器。
6. 前記導管部分は、第１の径（22）を有する第１端部（20）と、反対側に位置して前記第１の径より大きい第２の径（26）を有する第２端部（24）を含むことを特徴とする請求項５記載の真空遮断器。
7. 前記剛性リテーナの複数の脚部が、前記第２端部から離れて伸び、かつ、前記絶縁ブッシュの導管部分から離れて伸びていることを特徴とする請求項６記載の真空遮断器。
8. 前記剛性リテーナの複数の脚部の各々が、前記第２端部から離れて伸びかつ前記絶縁ブッシュの導管部分から離れて伸びる第１部分（28）と、前記第１部分から離れて伸びかつ前記第１端部に向けて伸びる第２部分（30）と、前記第２部分から離れて伸びかつ前記絶縁ブッシュの導管部分から離れて伸びる第３部分（32）とを含むことを特徴とする請求項７記載の真空遮断器。
9. 前記第３部分は、前記第１端部と、反対側に位置する前記第２端部との間に配置され、前記複数の脚部の各々の第３部分が、前記第１端部材に固定され、前記導管部分の第１端部が前記第１端部材内に伸び、前記導管部分の前記反対側の第２端部が、前記第１端部材から離れて伸びていることを特徴とする請求項８記載の真空遮断器。
10. 真空遮断器の可動電極（4）のためのリテーナ（2）であって、
    前記真空遮断器は、
    第１開口端（58）及び第２開口端（60）を含む多数の絶縁チューブ（38）；
    該絶縁チューブの第１開口端に固定される第１端部材（42）；
    該絶縁チューブの第２開口端に固定される第２端部材（40）；
    前記第２端部材を貫通する固定電極（48）上に取り付けられる固定接点（46）；及び、
    前記第１端部材を貫通する前記可動電極に取り付けられて、前記固定接点に接触または離間するために軸方向に往復移動できる可動接点（50）を含み、
    前記第１端部材は、複数の取付部材（56）を含み、該取付部材は、前記第１端部材から離れて伸びかつ多数の前記絶縁チューブ（38）の第１開口端から離れて伸びており、前記可動電極（4）は、前記複数の取付部材の間に配置されており、
    前記リテーナは、
    複数の脚部（10）と１つの開口（12）を含む剛性リテーナ（8）、及び１つの開口（16）を含む絶縁ブッシュ（14）を含み、
    前記絶縁ブッシュの開口は、前記剛性リテーナの開口より小さく、前記絶縁ブッシュは、前記剛性リテーナの一部分を覆って成形され、
    前記絶縁ブッシュの開口は、前記剛性リテーナ開口の中にあり、かつ、前記可動電極を受け入れるように構成されており、
    前記第１端部材に固定されたときに、前記可動電極が、前記絶縁ブッシュの開口を貫通し、かつ、前記複数の脚部の各々が、前記複数の取付部材の隣接する対の間に伸びるように構成されていることを特徴とするリテーナ。
11. 前記剛性リテーナは、金属で作られることを特徴とする請求項１０記載のリテーナ。
12. 前記剛性リテーナは、ステンレス鋼で作られることを特徴とする請求項１０記載のリテーナ。
13. 前記絶縁ブッシュは、熱可塑性樹脂で作られることを特徴とする請求項１０記載のリテーナ。
14. 前記絶縁ブッシュは、この絶縁ブッシュの開口を形成する導管部分（18）をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載のリテーナ。
15. 前記導管部分は、第１の径（22）を有する第１端部（20）と、反対側に位置して前記第１の径より大きい第２の径（26）を有する第２端部（24）を含むことを特徴とする請求項１４記載のリテーナ。
16. 前記剛性リテーナの複数の脚部が、前記第２端部から離れて伸び、かつ、前記絶縁ブッシュの導管部分から離れて伸びていることを特徴とする請求項１５記載のリテーナ。
17. 前記剛性リテーナの複数の脚部の各々が、前記第２端部から離れて伸びかつ前記絶縁ブッシュの導管部分から離れて伸びる第１部分（28）と、前記第１部分から離れて伸びかつ前記第１端部に向けて伸びる第２部分（30）と、前記第２部分から離れて伸びかつ前記絶縁ブッシュの導管部分から離れて伸びる第３部分（32）とを含むことを特徴とする請求項１６記載のリテーナ。
18. 前記第３部分は、前記第１端部と、反対側に位置する前記第２端部との間に配置されることを特徴とする請求項１７記載のリテーナ。
19. 電気スイッチ装置（100）であって、
    真空遮断器（6）が、
    第１開口端（58）及び第２開口端（60）を含む多数の絶縁チューブ（38）；
    該絶縁チューブの第１開口端に固定される第１端部材（42）；
    該絶縁チューブの第２開口端に固定される第２端部材（40）；
    前記第２端部材を貫通する固定電極（48）上に取り付けられる固定接点（46）；
    複数の脚部（10）及び１つの開口（12）を含む剛性リテーナ（8）と、１つの開口（16）を有する絶縁ブッシュ（14）とを含む１つのリテーナ（2）；
    前記第１端部材を貫通しかつ前記絶縁ブッシュの開口を貫通する可動電極に取り付けられて、前記固定接点に接触または離間するために軸方向に往復移動できる可動接点（50）；及び、
    前記可動電極を軸方向に往復運動させ、前記可動接点を移動して前記固定接点に接触または離間させる作動機構（54）を含み、
    前記絶縁ブッシュの開口は、前記剛性リテーナの開口より小さく、前記絶縁ブッシュは、前記剛性リテーナ上に成形され、前記絶縁ブッシュの開口が、前記剛性リテーナの開口内にあり、かつ、可動電極（4）を受け入れるように構成されており、
    前記第１端部材は、この部材から離れて伸び、かつ、前記絶縁チューブ（38）の各第１開口端から離れて伸びる複数の取付部材（56）を含み、前記可動電極（4）は、前記複数の取付部材の間に配置され、かつ、前記複数の脚部の各々が、前記複数の取付部材の隣接する対の間に伸びていることを特徴とする電気スイッチ装置。
20. 前記絶縁ブッシュの開口は、多数の平坦面（34,36）を有する略円形断面を含み、前記可動電極（4）は、同数の平坦面（34',36’）を有する前記絶縁ブッシュと同一の略円形断面を含むことを特徴とする請求項１９記載の電気スイッチ装置。

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