JP6220911B2 - Vacuum interrupter - Google Patents
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Description
本発明は、真空インタラプタに関する。特に、真空インタラプタを構成する絶縁筒の構造に関する。 The present invention relates to a vacuum interrupter. In particular, the present invention relates to the structure of an insulating cylinder constituting a vacuum interrupter.
従来の真空インタラプタは、円筒形のアルミナセラミックスなどからなる絶縁筒の各端面に金属製の固定側端板と可動側端板がろう付などにより取り付けられている(例えば、特許文献1の図5参照)。 In a conventional vacuum interrupter, a metal fixed side end plate and a movable side end plate are attached to each end face of an insulating cylinder made of cylindrical alumina ceramic or the like by brazing (for example, FIG. 5 of Patent Document 1). reference).
固定側端板及び可動側端板は深皿状であり、中心に電極棒を通す穴が形成されている。固定側端板及び可動側端板が深皿状であると、ろう付け時の高温環境下によって各端板のフランジ部が熱膨張した場合でも、ろう付け箇所にて絶縁筒に応力が集中することが抑制される。固定側端板(及び、可動側端板)と絶縁筒との接合は、主に銀系のろう材を用いて行われる。また、固定側端板には固定側電極棒が設けられ、可動側端板にはベローズを介して可動側電極棒が設けられる。 The fixed side end plate and the movable side end plate have a deep dish shape, and a hole through which the electrode rod passes is formed at the center. When the fixed side end plate and the movable side end plate are in the shape of a deep dish, even if the flange part of each end plate thermally expands due to the high temperature environment during brazing, stress concentrates on the insulating cylinder at the brazing point. It is suppressed. The fixed side end plate (and the movable side end plate) and the insulating cylinder are joined mainly using a silver-based brazing material. The fixed side end plate is provided with a fixed side electrode rod, and the movable side end plate is provided with a movable side electrode rod via a bellows.
絶縁筒の端面(すなわち、絶縁筒と固定側端板(または、可動側端板)との封着部)には、絶縁筒に固定側端板(または、可動側端板)をろう付けするためのメタライズ層が形成されている。メタライズ層は極めて薄く、真空インタラプタに異常な高い電圧が印加された場合に他の部位と比べて電界が高くなり、この部位を起点として絶縁筒の外部で沿面閃絡が発生するおそれがある。つまり、絶縁筒と固定側端板(または、可動側端板)との接合部において耐電圧性が低下するおそれがある。 The fixed side end plate (or movable side end plate) is brazed to the end surface of the insulating cylinder (that is, the sealing portion between the insulating cylinder and the fixed side end plate (or movable side end plate)). A metallized layer is formed. The metallized layer is extremely thin, and when an abnormally high voltage is applied to the vacuum interrupter, the electric field becomes higher than other parts, and there is a possibility that creeping flashes may occur outside the insulating cylinder starting from this part. That is, the withstand voltage may be reduced at the joint between the insulating cylinder and the fixed side end plate (or the movable side end plate).
そこで、特許文献2では、絶縁筒の端部に段部を設けて、この部位の電界を緩和している。さらに、特許文献1では、絶縁筒の端部に突起部を設けるとともに、絶縁筒の端面外周側にU字の溝部を形成することで、メタライズ層外周部側の端部が周囲に晒されなくなり、メタライズ層の絶縁筒外側角部の電界集中部における電界を緩和している。また、絶縁筒の端面内周側にU字状の溝を形成することで、メタライズ層の絶縁筒内側角部の電界集中部における電界を緩和している。 Therefore, in Patent Document 2, a step portion is provided at the end of the insulating cylinder to reduce the electric field at this portion. Furthermore, in patent document 1, while providing a projection part in the edge part of an insulating cylinder and forming a U-shaped groove part in the outer peripheral side of the end surface of an insulating cylinder, the edge part of the metallized layer outer peripheral part side is not exposed to the circumference | surroundings. The electric field in the electric field concentration portion at the outer corner of the insulating cylinder of the metallization layer is relaxed. In addition, by forming a U-shaped groove on the inner peripheral side of the end face of the insulating cylinder, the electric field at the electric field concentration portion at the inner corner of the insulating cylinder of the metallization layer is reduced.
しかしながら、絶縁筒の端面にU字状の溝部を形成すると、絶縁筒の形状が複雑となり絶縁筒の製作が困難となるおそれがある。 However, if the U-shaped groove is formed on the end surface of the insulating cylinder, the shape of the insulating cylinder becomes complicated, and it may be difficult to manufacture the insulating cylinder.
また、絶縁筒と固定側端板(及び可動側端板)とを接続する際、絶縁筒と各端板とは、真空炉などの高温環境下にてろう付けされる。したがって、ろう付け時の温度によって端板のフランジ部が熱膨張するので、U字状の溝部を形成する箇所を考慮しなければならない。つまり、絶縁筒の厚さは、U字状の溝部の幅の分だけでなく、フランジ部の熱膨張を考慮した分だけ厚く形成されることとなり、絶縁筒の厚みが厚くなるおそれがある。 Further, when connecting the insulating cylinder and the fixed side end plate (and the movable side end plate), the insulating cylinder and each end plate are brazed in a high temperature environment such as a vacuum furnace. Therefore, since the flange portion of the end plate is thermally expanded by the temperature at the time of brazing, it is necessary to consider a place where the U-shaped groove portion is formed. That is, the thickness of the insulating cylinder is increased not only for the width of the U-shaped groove but also for the thermal expansion of the flange, so that the thickness of the insulating cylinder may be increased.
上記事情に鑑み、本発明は、メタライズ層のエッジ部の電界を緩和でき、耐電圧性能が高く、製造が容易な真空インタラプタを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a vacuum interrupter that can relax an electric field at an edge portion of a metallized layer, has high withstand voltage performance, and is easy to manufacture.
上記目的を達成する本発明の真空インタラプタの一態様は、円筒状の絶縁筒と、この絶縁筒の各端部に気密に接合される端板と、を有する真空容器と、前記真空容器内に離接可能に設けられる一対の電極と、を備える真空インタラプタであって、前記絶縁筒の端部には、前記絶縁筒の外周に沿って突出する突起部と、前記突起部より内周側であって前記端板が接合される接合部と、が形成されており、前記接合部は、前記絶縁筒が先細りとなるように傾斜していることを特徴としている。 One aspect of the vacuum interrupter of the present invention that achieves the above object is a vacuum container having a cylindrical insulating cylinder and an end plate that is airtightly joined to each end of the insulating cylinder, and the vacuum container includes A vacuum interrupter comprising a pair of electrodes provided so as to be separable from each other, and a protrusion projecting along an outer periphery of the insulating tube at an end of the insulating tube; And a joining portion to which the end plate is joined is formed, and the joining portion is inclined so that the insulating tube is tapered.
また、上記目的を達成する本発明の真空インタラプタの他の態様は、上記真空インタラプタにおいて、前記突起部の内周側の壁面はひだ状であることを特徴としている。 Another aspect of the vacuum interrupter of the present invention that achieves the above object is characterized in that in the vacuum interrupter, the wall surface on the inner peripheral side of the protrusion is pleated.
また、上記目的を達成する本発明の真空インタラプタの他の態様は、上記真空インタラプタにおいて、前記絶縁筒の端部に接合される前記端板の接合部を、前記絶縁筒の接合部の傾斜に合わせた角度に傾斜させたことを特徴としている。 According to another aspect of the vacuum interrupter of the present invention that achieves the above object, in the vacuum interrupter, the joint portion of the end plate joined to the end portion of the insulating tube is inclined to the joint portion of the insulating tube. It is characterized by tilting to the combined angle.
以上の発明によれば、メタライズ層のエッジ部の電界を緩和でき、耐電圧性能が高く、製造が容易な真空インタラプタを提供できる。 According to the above invention, it is possible to provide a vacuum interrupter that can relax the electric field at the edge portion of the metallized layer, has high withstand voltage performance, and is easy to manufacture.
本発明の実施形態に係る真空インタラプタについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、図1乃至図4は、本発明の実施形態に係る真空インタラプタを模式的に示す図であり、図示された寸法と実際の寸法とが必ずしも一致するものではない。 A vacuum interrupter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 4 are diagrams schematically showing a vacuum interrupter according to an embodiment of the present invention, and the illustrated dimensions do not necessarily coincide with the actual dimensions.
図1に示すように、本発明の実施形態に係る真空インタラプタ1は、真空容器2内に、固定電極3及び可動電極4を接離可能に設けて構成される。真空容器2は、絶縁筒5と絶縁筒5の各開口部に設けられる金属製の固定側端板6及び可動側端板7とにより構成される。
As shown in FIG. 1, a vacuum interrupter 1 according to an embodiment of the present invention is configured by providing a
絶縁筒5は、例えば、アルミナセラミックスなどからなり、円筒形状に形成される。絶縁筒5の固定側端板6が設けられる側の端部には、固定側端板6がろう付けされる接合部5aと、絶縁筒5の外周側端部から突出して設けられる突起部5bと、が形成されている。また、絶縁筒5内部であって、固定電極3と可動電極4とを覆うように中間シールド8が設けられる。
The insulating
接合部5aは、絶縁筒5の端面であって固定側端板6の端部がろう付けされる部位である。図2に示すように、接合部5aには、固定側端板6をろう付けするためのメタライズ層9が形成される。また、接合部5aは、接合部5aの接合面と絶縁筒5の内周側の壁面とにより形成される角が鋭角となるように傾斜している。すなわち、接合部5a(つまり、絶縁筒5の端部内周部側)は、絶縁筒5が先細りとなるように傾斜している。
The
突起部5bは、絶縁筒5の外周に沿って突出して設けられる。突起部5bの接合部5a側の基端部は、なだらかな曲率に形成される。突起部5bの基端部をなだらかな曲率形状にすることで、基端部に形成されたメタライズ層9の端部における電界を緩和することができる。また、基端部をなだらかな曲面にすることで、製造(例えば、アルミナ粉をプレス成型し焼成するようなセラミック製法での製造)が容易となる。また、図3に示すように、突起部5bの絶縁筒5内周側の壁面5cをひだ状(例えば、絶縁筒5の軸方向断面が波状となるように)に加工することで、沿面距離を多くすることができ、汚損による外部沿面閃絡を防止することができる。なお、壁面5cの形状は、沿面距離を長くする形状であれば、特に限定されるものではなく、例えば、凹凸連続形状、凸凸連続形状、凹凹連続形状、△△形状などに形成される。
The
さらに、絶縁筒5の内周側の角部には、面取り部5dが形成される。面取り部5dには、メタライズ層9が形成されておらず、絶縁筒5内周側端部の電界集中部における電界が緩和される。
Further, a chamfered
図1に示すように、固定側端板6は深皿状に形成されており、この深皿形状のフランジ端部が絶縁筒5の一端側の開口部に設けられたメタライズ層9にろう材により接合される。固定側端板6の端部を接合部5aの傾斜角度に合わせた角度となるように形成すると、安定して絶縁筒5に固定側端板6をろう付けすることができる。固定側端板6の中央部には固定リード3aが、気密に貫通した状態で固定支持される。この固定リード3aの真空容器2内に位置する先端には、固定電極3が取り付けられる。
As shown in FIG. 1, the fixed-
可動側端板7は深皿状に形成されており、この深皿形状のフランジ端部が絶縁筒5の他端側の開口部に設けられたメタライズ層9にろう材により接合される。可動側端板7の中央部には可動リード4aが挿通される孔7aが形成されており、この孔7aを挿通して可動リード4aが設けられる。可動リード4aの真空容器2内に位置する先端には、可動電極4が設けられる。可動リード4aは、図示しない外部操作機器によって軸方向に移動されるようになっており、可動リード4aを軸方向に移動することで固定電極3と可動電極4とが接離して電流の投入・遮断が行われる。なお、可動側端板7と可動リード4aとの間には、薄いステンレス製のベローズ10が設けられており、真空容器2内を真空に保った状態で可動リード4aが軸方向に移動可能となっている。
The movable side end plate 7 is formed in a deep dish shape, and the end of the deep dish-shaped flange is joined to the
上記のような真空インタラプタ1において、図4(a)に示すように、固定側端板6が絶縁筒5のセンター位置からずれると、固定リード3aが斜めとなってしまい、真空インタラプタ1の開閉動作不良となるおそれがある。そこで、絶縁筒5に固定側端板6をろう付けする際には、図4(b)に示すように、絶縁筒5の突起部5bと固定側端板6との間に治具11などを設け、固定側端板6が絶縁筒5のセンター位置に合わせられる。そして、真空炉などの高温環境下にてろう材を溶かし、絶縁筒5と固定側端板6とがろう付けされる。このとき、接合部5aが傾斜していることで、不要な溶融されたろう材は、接合部5aと突起部5bとの間に排除されることとなる。
In the vacuum interrupter 1 as described above, as shown in FIG. 4A, when the fixed
以上のような本発明の実施形態に係る真空インタラプタ1によれば、絶縁筒5の端部外周部に突起部5bを設けるとともに、固定側端板6が接合される接合部5aを傾斜させることで、メタライズ層9における耐電圧性能を向上させることができる。
According to the vacuum interrupter 1 according to the embodiment of the present invention as described above, the protruding
つまり、絶縁筒5の端部に突起部5bを設け、突起部5bの基端部をなだらかな曲率形状にすることで、メタライズ層9の外周側角部の電界集中部における電界緩和が可能となる。また、突起部5bのバリア効果により絶縁筒5の端部が保護されるので、外部沿面閃絡を軽減することができる。そして、接合部5aを傾斜させることで、メタライズ層9の内周側角部と中間シールド8との沿面距離を長くすることができる。さらに、絶縁筒5の内周側端部に面取り部5dを設けることで、メタライズ層9の内周側角部の耐電圧性をさらに向上させることができる。
That is, by providing the protruding
また、絶縁筒5の加工は絶縁筒5端部に突起部5bを設けること及び接合部5aを傾斜するように形成することであるので、絶縁筒5の加工が容易であり、安価で容易に真空インタラプタ1を製造することができる。
Further, since the processing of the insulating
また、固定側端板6(及び可動側端板7)の端部を、絶縁筒5の接合部5aの傾斜角度に合わせた角度となるように形成することで、安定してろう付けを行うことができる。
Moreover, brazing is stably performed by forming the end of the fixed side end plate 6 (and the movable side end plate 7) at an angle that matches the inclination angle of the joint 5a of the insulating
従来の真空インタラプタのように接合部を傾斜させない場合、不要なろう材が排出されないなどの問題がある。不要なろう材が絶縁筒5の内側に内在すると、真空インタラプタ内部における耐電圧性能が低下するおそれがある。これに対して本発明の実施形態に係る真空インタラプタ1は、接合部5aを傾斜させることで、突起部5bの基端部と接合部5aとの間に不要な溶融されたろう材を簡単に排除することができる。その結果、ろう材が絶縁筒5の内周部側に漏出することによる絶縁筒5内部における耐電圧性能の低下を抑制することができる。
When the joint is not inclined as in the conventional vacuum interrupter, there is a problem that unnecessary brazing material is not discharged. If unnecessary brazing material is present inside the insulating
また、突起部5bの絶縁筒5内周側の壁面5cをひだ状に形成することで、より沿面距離が得られ、外部沿面閃絡を抑制することができる。
Further, by forming the
なお、本発明の実施形態の説明では、本発明の好ましい態様を示して説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、発明の特徴を損なわない範囲において適宜設計変更が可能である。 In the description of the embodiments of the present invention, the preferred embodiments of the present invention have been shown and described. However, the present invention is not limited to the embodiments, and the design can be changed as appropriate without departing from the characteristics of the invention. is there.
例えば、突起部5b及び傾斜した接合部5aは、絶縁筒5の一方若しくは両方に設ける態様とすることができる。つまり、突起部5b及び傾斜した接合部5aは、少なくとも絶縁筒5の一方の端部に形成することで、本発明の真空インタラプタ1の有する効果の一部を得ることができる。ただし、高電圧が印加される固定側端板6が設けられる端部に突起部5b及び傾斜した接合部5aを設けることが好ましい。
For example, the
1…真空インタラプタ
2…真空容器
3…固定電極
3a…固定リード
4…可動電極
4a…可動リード
5…絶縁筒
5a…接合部,5b…突起部,5c…壁面,5d…面取り部
6…固定側端板(端板)
7…可動側端板(端板)
8…中間シールド
9…メタライズ層
10…ベローズ
11…治具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum interrupter 2 ...
7 ... Movable end plate (end plate)
8 ...
Claims (3)
前記絶縁筒の端部には、前記絶縁筒の外周に沿って前記絶縁筒の軸方向に突出する突起部と、前記突起部より内周側であって前記端板が接合される接合部と、が形成されており、
前記接合部は、前記絶縁筒内側の端部が前記絶縁筒の軸方向に突出するように傾斜している
ことを特徴とする真空インタラプタ。 A vacuum interrupter comprising: a cylindrical insulating tube and a vacuum vessel having an end plate hermetically joined to each end of the insulating tube; and a pair of electrodes provided in the vacuum vessel so as to be separable from each other. ,
At the end of the insulating tube, there are a protruding portion that protrudes in the axial direction of the insulating tube along the outer periphery of the insulating tube, and a bonding portion that is on the inner peripheral side of the protruding portion and to which the end plate is bonded , Is formed,
The vacuum interrupter, wherein the joint portion is inclined so that an end portion inside the insulating tube protrudes in an axial direction of the insulating tube .
ことを特徴とする請求項1に記載の真空インタラプタ。 The vacuum interrupter according to claim 1, wherein a wall surface on an inner peripheral side of the protrusion is pleated.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の真空インタラプタ。 The vacuum according to claim 1 or 2, wherein a joint portion of the end plate joined to an end portion of the insulating cylinder is inclined at an angle corresponding to an inclination of the joint portion of the insulating cylinder. Interruptor.
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