JP6937223B2 - 絶縁被覆の接続構造 - Google Patents

Description

実施形態は、絶縁被覆の接続構造に関する。

従来、固体絶縁スイッチギヤ等において、可動導体を覆う二つの絶縁被覆がそれらの間に絶縁性の弾性シールを挟んだ状態で接続された絶縁被覆の接続構造が知られている。

特開２００７−２８６９９号公報

より不都合の少ない絶縁被覆の接続構造が得られれば、有益である。

実施形態の絶縁被覆の接続構造は、例えば、第一周壁と、第二周壁と、弾性シールと、支持導体と、可動導体と、抑制部材と、を備えている。第一周壁は、絶縁材料によって第一通路を構成し、一方向の第一端面を有している。第二周壁は、第一周壁から一方向に離れて位置され、絶縁材料によって一方向に延びて第一通路と一方向に並んだ第二通路を構成し、一方向とは反対の他方向の第二端面を有している。弾性シールは、第一端面と第二端面との間に挟まれ、一方向に貫通する第一開口が設けられ、絶縁性を有している。弾性シールの形状は、環状である。支持導体は、第一通路内に部分的に露出された状態で第一周壁に固定されている。支持導体には、一方向に貫通する第二開口が設けられている。支持導体の形状は、環状である。可動導体は、第一開口および第二開口を貫通し、第一通路内および第二通路内に位置され、一方向に往復可能に支持導体に支持されている。抑制部材は、支持導体に支持され、弾性シールと可動導体との間に位置され、弾性シールの可動導体との干渉を抑制している。抑制部材の形状は、環状である。

図１は、実施形態の絶縁被覆の接続構造を含む固体絶縁スイッチギヤの模式的かつ例示的な概略構成図である。 図２は、実施形態の絶縁被覆の接続構造の模式的かつ例示的な断面図である。 図３は、図２の一部の拡大図である。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成（技術的特徴）、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。

接続構造１００は、部分的に中心軸Ａｘを中心とした回転体形状を有している。以下では、説明の便宜上、中心軸Ａｘの軸方向を単に軸方向と称し、中心軸Ａｘの径方向を単に径方向と称し、中心軸Ａｘの周方向を単に周方向と称する。また、図１〜３において、矢印Ｘは、軸方向を示し、矢印Ｘの指す方向を軸方向前方、矢印Ｘの指す方向の反対方向を軸方向後方と称する。

［実施形態］
図１は、固体絶縁スイッチギヤ１の概略構成図である。図１に示されるように、固体絶縁スイッチギヤ１は、筐体１ａ内に収容された、遮断器１ｂや、断路器１ｃ、接地装置１ｄ等を有している。

また、固体絶縁スイッチギヤ１には、図１中にドットパターンで示される主回路１ｅが設けられている。主回路１ｅは、固定導体５０，７０や可動導体６０等を含んでおり、遮断器１ｂ、断路器１ｃ、および接地装置１ｄ内を通っている。

可動導体６０は、軸方向に延び、筐体１ａに対して軸方向に往復可能に支持されている。可動導体６０は、操作機構４により軸方向に延びた操作ロッド４ａを介して当該軸方向に往復駆動される。

固定導体５０は、筐体１ａに対して固定されている。また、固定導体５０は、可動導体６０を軸方向に移動可能に支持するとともに、当該可動導体６０と電気的に接続されている。固定導体５０と可動導体６０は、二つの接点部２ａ間の導電経路を構成している。

固定導体７０は、真空バルブ２（真空遮断器）内の接点部２ａを介して可動導体６０と電気的に接続されうる。固定導体７０は、二つの接点部２ａ間の導電経路である。

固体絶縁スイッチギヤ１には、遮断器１ｂや、断路器１ｃ、接地装置１ｄ等のそれぞれにおいて、可動導体６０を往復動可能に覆う絶縁被覆の接続構造１００が含まれている。以下、図２，３を参照しながら、接続構造１００について詳細に説明する。

図２は、接続構造１００の軸方向に沿った断面図である。図２に示されるように、接続構造１００は、第一周壁１０と、当該第一周壁１０の軸方向前方に離れて（接触することなく）位置されている第二周壁２０と、を有している。第一周壁１０は、操作ロッド４ａの第一通路１０１を構成し、第二周壁２０は、可動導体６０の第二通路１０２を構成している。軸方向前方は、一方向の一例であり、軸方向後方は、他方向の一例である。

接続構造１００において、第一周壁１０は少なくとも部分的に筒状であり、第二周壁２０も少なくとも部分的に筒状である。すなわち、接続構造１００において、第一周壁１０は、外周面１０ａと内周面１０ｂとを有し、第二周壁２０は、外周面２０ａと内周面２０ｂとを有している。

第一周壁１０および第二周壁２０は、例えばエポキシ樹脂のような絶縁性の合成樹脂材料で構成されている。よって、第一周壁１０および第二周壁２０は、絶縁被覆と称されうる。第一周壁１０および第二周壁２０は、例えばモールド注型や、固定導体５０のような金属材料を所定位置に配置した状態でのインサート注型等によって、構成されうる。

第一周壁１０の外周面１０ａと第二周壁２０の外周面２０ａは、軸方向に延びる円筒状の外装接地３０によって覆われている。

第一周壁１０の内周面１０ｂによって、少なくとも部分的に軸方向に延びる第一通路１０１が構成され、第二周壁２０の内周面２０ｂによって、少なくとも部分的に軸方向に延びる第二通路１０２が構成されている。

第二通路１０２は、第一通路１０１の軸方向前方に位置され、軸方向に並んでいる。第一通路１０１および第二通路１０２は、可動導体６０の一連の通路を構成している。すなわち、可動導体６０は、第一周壁１０と第二周壁２０との間の境界を跨いで軸方向に延び、第一通路１０１および第二通路１０２の双方に収容されている。

可動導体６０は、軸方向に延びており、例えば無酸素銅のような導電性の高い金属材料で構成されている。操作ロッド４ａは、可動導体６０の軸方向後方に隣接し、当該可動導体６０と不図示の結合具による結合等によって接続されている。

可動導体６０の軸方向前方の端部には、可動接点６０ｃが設けられている。可動接点６０ｃの軸方向前方には、固定導体７０の固定接点７０ａが位置されている。可動導体６０は、図１に示される操作機構４によって操作ロッド４ａを介して軸方向に動かされることにより、図２に示される閉位置と、当該閉位置よりも軸方向後方の開位置（不図示）との間で移動することができる。

可動導体６０は、固定導体５０に設けられた開口５０ａ（貫通孔）を軸方向に貫通している。固定導体５０は、可動導体６０を軸方向に往復可能に支持している。固定導体５０は、支持導体の一例であり、開口５０ａは、第二開口の一例である。

開口５０ａの内周面と可動導体６０の外周面６０ｂとの間には、接触子８０が設けられている。接触子８０は、導体であり、固定導体５０および可動導体６０の双方に接触することにより、固定導体５０と可動導体６０との間の導電状態を確保しながら、可動導体６０を軸方向に往復可能に支持している。

固定導体５０は、第一周壁１０に固定されている。固定導体５０は、例えば、第一周壁１０のインサート注型によって、第一周壁１０内に食い込んだ状態で固定されうる。固定導体５０は、第一周壁１０の軸方向前方の端面１０ｃの近傍に位置されている。

第一周壁１０の端面１０ｃは、軸方向前方に向かうにつれて径方向外方に延びる円錐面（円錐内面）である。他方、第二周壁２０の軸方向後方の端面２０ｃは、軸方向前方に向かうにつれて径方向外方に延びる円錐面（円錐外面）である。なお、本実施形態では、端面１０ｃの中心軸Ａｘを含む断面との交線と中心軸Ａｘとの間の角度と、端面２０ｃの中心軸Ａｘを含む断面との交線と中心軸Ａｘの間の角度は、略等しいが、このような構成には限定されない。また、本実施形態では、端面１０ｃの各位置での端面２０ｃとの距離（端面２０ｃとの間隔）は、端面１０ｃの場所によらず略一定であるが、このような構成には限定されない。

端面１０ｃと端面２０ｃとの間には、シール部材４０が挟まれている。シール部材４０の形状は、環状である。言い換えると、シール部材４０には、軸方向に貫通する開口４０ａ（貫通孔）が設けられている。可動導体６０は、開口４０ａを軸方向に貫通している。開口４０ａは、シール部材４０の内縁あるいは内周部とも称されうる。シール部材４０は、弾性シールの一例であり、開口４０ａは、第一開口の一例である。

シール部材４０は、絶縁性を有したエラストマを含み、接続構造１００が組み立てられた状態において、端面１０ｃと端面２０ｃとの間で軸方向に弾性的に圧縮されている。言い換えると、第一周壁１０と第二周壁２０とは、別の位置で軸方向に固定されることにより、シール部材４０を軸方向に挟んでいる。これにより、シール部材４０は軸方向に圧縮され弾性変形する。このような構成により、シール部材４０は、端面１０ｃおよび端面２０ｃのそれぞれとの間で所要の面圧を確保し、これにより端面１０ｃと端面２０ｃとの間で絶縁性を確保している。なお、端面１０ｃ，２０ｃの形状が円錐面であることにより、端面１０ｃ，２０ｃの形状が中心軸Ａｘと垂直な平面状であるシール部材と比較した場合に比べて、シール部材４０における絶縁距離が長い。端面１０ｃは、第一端面の一例であり、端面２０ｃは、第二端面の一例である。

本実施形態では、このような構成の接続構造１００において、シール部材４０の可動導体６０との干渉を抑制するリング９０が設けられている。リング９０は、抑制部材の一例である。以下、図２，３を参照しながら、リング９０について詳細に説明する。

図２に示されるように、リング９０の形状は円筒状である。

図３は、図２の一部の拡大図である。図３に示されるように、リング９０は、外周面９０ａと、内周面９０ｂと、軸方向後方の端面９０ｃと、軸方向前方の端面９０ｄと、を有している。外周面９０ａは、円筒外面であり、内周面９０ｂは、円筒内面である。

図３に示されるように、第一周壁１０の内周面１０ｂの直径は、第二周壁２０の内周面２０ｂの直径よりも大きい。すなわち、内周面１０ｂは、内周面２０ｂよりも径方向外方に位置されており、第一周壁１０の端面１０ｃおよび第二周壁２０の端面２０ｃの近傍において、内周面１０ｂと内周面２０ｂとの間には、段差が構成されている。また、端面２０ｃと固定導体５０の軸方向前方の端面５０ｂとが、軸方向に間隔をあけて、軸方向に面している。よって、本実施形態においては、端面２０ｃ、内周面１０ｂ、および端面５０ｂによって囲まれた環状の溝部が構成されており、リング９０は、この溝部に収容された状態で、位置されている。言い換えると、リング９０は、端面２０ｃと端面５０ｂとの間に位置され、リング９０の端面９０ｄと端面２０ｃとが互いに面し、端面９０ｃと端面５０ｂとが互いに面している。端面２０ｃおよび端面５０ｂは、リング９０の軸方向の位置決めとして機能している。

シール部材４０の開口４０ａ（内縁）は、第一周壁１０の内周面１０ｂと略軸方向に連なる位置に位置されており、リング９０の外周面９０ａまたはリング９０の端面９０ｄの径方向外縁と面している。他方、リング９０の外周面９０ａは、可動導体６０の外周面６０ｂと面している。このように、リング９０は、可動導体６０の外周面６０ｂと、シール部材４０の開口４０ａ（内縁）および第一周壁１０の内周面１０ｂとの間に位置されている。

ここで、本実施形態では、リング９０の内周面９０ｂと可動導体６０の外周面６０ｂとの間の環状隙間（の大きさ）ｃ１は、リング９０の外周面９０ａと第一周壁１０の内周面１０ｂとの間の環状隙間（の大きさ）ｃ２よりも大きい。環状隙間ｃ１は、第一隙間の一例であり、環状隙間ｃ２は、第二隙間の一例である。

また、リング９０は、例えば無酸素銅やアルミ二ウム合金のような金属導体である。また、リング９０は、例えば、端面９０ｃと固定導体５０の端面５０ｂとが互いに接した（当接した）状態で設けられている。すなわち、リング９０は、固定導体５０と電気的に接続されている。

また、端面９０ｄは曲面である。具体的に、端面９０ｄは、半トーラス面（半ドーナツ面）である。なお、端面９０ｃは、軸方向と交差した平面であるが、これには限定されず、曲面であってもよい。この場合、端面９０ｃは、半トーラス面（半ドーナツ面）であってもよい。端面９０ｄ（および端面９０ｃ）は、第三端面の一例である。

以上、説明したように、本実施形態では、リング９０（抑制部材）が、シール部材４０と可動導体６０との間に位置され、シール部材４０が可動導体６０と干渉するのを抑制している。よって、本実施形態によれば、例えば、シール部材４０が径方向内方へ進出し（はみ出し）可動導体６０のより円滑な往復動に影響を及ぼすのを、抑制することができる。また、例えば、リング９０が径方向内方へ進出することにより、シール部材４０による所要の弾性反発力が低くなり、これにより第一周壁１０の端面１０ｃおよび第二周壁２０の端面２０ｃにおける所要の面圧が低くなりひいては絶縁性が低下して絶縁性に関する信頼性が低下するのを、抑制することができる。このように、本実施形態によれば、リング９０によって、シール部材４０に関する不都合な事象を回避しやすい。

また、本実施形態では、リング９０と可動導体６０との間の環状隙間ｃ１（第一隙間）は、リング９０と第一周壁１０との間の環状隙間ｃ２（第二隙間）よりも大きい。よって、本実施形態によれば、例えば、リング９０と可動導体６０との間の隙間が確保されやすく、リング９０が可動導体６０のより円滑な往復動に影響を及ぼすのが、より抑制されやすい。

また、本実施形態では、リング９０は金属導体である。よって、本実施形態によれば、例えば、金属導体によって、所要の剛性および強度を有したリング９０を比較的容易に実現することができる。また、本実施形態では、リング９０は、固定導体５０（支持導体）と電気的に接続された状態で設けられる。よって、本実施形態によれば、例えば、固定導体５０とリング９０との間に電位差が生じることによる不都合な事象を、回避できる。

また、本実施形態では、リング９０の軸方向の端面９０ｄ（第三端面）が曲面である。よって、本実施形態によれば、例えば、リング９０の端面９０ｄにおける電界強度が低くなり、先端の耐圧性（耐久性）が高くなる。なお、端面９０ｃも、曲面であってよい。

なお、リング９０は、金属導体ではなく、例えば絶縁性の合成樹脂材料のような絶縁体で構成されてもよい。この場合、一例として、リング９０のガラス転移温度は、第一周壁１０および第二周壁２０のガラス転移温度以上である。これにより、リング９０の耐熱性が、第一周壁１０および第二周壁２０の耐熱性よりも高くなる。可動導体６０に近い位置ほど、温度が高くなりやすい。よって、本実施形態によれば、例えば、リング９０の耐熱性が、第一周壁１０および第二周壁２０の耐熱性よりも低い場合に比べて、リング９０が所要の耐熱性を有した構成が、得られやすい。

以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、各構成や形状等のスペック（構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

１０…第一周壁、１０ｃ…端面（第一端面）、２０…第二周壁、２０ｃ…端面（第二端面）、４０…シール部材（弾性シール）、４０ａ…開口（第一開口）、５０…固定導体（支持導体）、５０ａ…開口（第二開口）、６０…可動導体、９０…リング（抑制部材）、９０ｃ，９０ｄ…端面（第三端面）、１００…接続構造、１０１…第一通路、１０２…第二通路、ｃ１…環状隙間（第一隙間）、ｃ２…環状隙間（第二隙間）。

Claims (5)

1. 絶縁材料によって第一通路を構成し、一方向の第一端面を有した第一周壁と、
   前記第一周壁から前記一方向に離れて位置され、絶縁材料によって前記一方向に延びて前記第一通路と前記一方向に並んだ第二通路を構成し、前記一方向とは反対の他方向の第二端面を有した第二周壁と、
   前記第一端面と前記第二端面との間に挟まれ、前記一方向に貫通する第一開口が設けられ、絶縁性を有した環状の弾性シールと、
   前記第一通路内に部分的に露出された状態で前記第一周壁に固定され、前記一方向に貫通する第二開口が設けられた、環状の支持導体と、
   前記第一開口および前記第二開口を貫通し、前記第一通路内および前記第二通路内に位置され、前記一方向に往復可能に前記支持導体に支持された可動導体と、
   前記支持導体に支持され、前記弾性シールと前記可動導体との間に位置され、前記弾性シールの前記可動導体との干渉を抑制する環状の抑制部材と、
   を備えた、絶縁被覆の接続構造。
2. 前記可動導体と前記抑制部材との間の第一隙間が、前記抑制部材と前記第一周壁との間の第二隙間よりも大きい、請求項１に記載の絶縁被覆の接続構造。
3. 前記抑制部材は、前記支持導体と電気的に接続された金属導体である、請求項１または２に記載の絶縁被覆の接続構造。
4. 前記抑制部材の軸方向の第三端面が曲面である、請求項３に記載の絶縁被覆の接続構造。
5. 前記抑制部材は、絶縁体で構成され、
   前記抑制部材のガラス転移温度が、前記第一周壁のガラス転移温度以上である、請求項１に記載の絶縁被覆の接続構造。

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