JPH05334946A - 真空遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大電流の通流による電極棒等の真空遮断器の
電路に関連する構成材の変形及び破損を抑止することを
可能にすると共に大電流に対して、良好な投入・遮断・
通電特性を容易に得ることを可能にする。 【構成】 真空容器1060の一部に設けられ、可動側電極
棒を案内するガイド部材1064を、固定金具115 にて絶縁
フレーム108 の張り出し部108aに固定してある。この構
成によって、大電流の通流により大きい電磁力が作用し
ても真空遮断器の電路に関連する構成材の変形及び破損
を抑止できるようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高真空中で電路の開閉を
行う真空遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】高真空中で電路の開閉を行う真空遮断器
が従来から用いられている。図１は従来の真空遮断器に
おける主回路部１の縦断面図である。

【０００３】主回路部１は、電路を開閉するための消弧
部，主回路導体及びその他の部材を絶縁材製のフレーム
である絶縁フレーム108 に収納したものである。図中10
1a,101b は、例えば配電盤の主回路導体と接続するため
のコネクタである。絶縁フレーム108 内には主回路導体
103a,103b が主回路部１の上下方向に適長離隔して固定
されており、この主回路導体103a,103b の夫々には、棒
状の導体102a,102b の一端が固着されている。前記導体
102a,102b の夫々は絶縁フレーム108 から突出する態様
となっており、前記コネクタ101a,101b は導体102a,102
b の夫々の他端に固着されている。

【０００４】また、図中106 は高真空中で電路の開閉を
行う真空バルブであり、該真空バルブ106 は、ドラム型
の真空容器1060内に、真空容器1060の一端面側から内部
の軸長方向に挿通固定された固定側電極棒106aの一端部
に取付けられた固定側電極150aと、真空容器1060の他端
面側から内部の軸長方向に移動可能に挿通された可動側
電極棒106bの一端部に取付けられた可動側電極150bとを
接離可能に収納してなり、可動側電極150bを軸長方向に
移動させることによって固定側電極150aと可動側電極15
0bとを接，離させて電路を閉，開させるようになってい
る。

【０００５】固定側電極棒106a及び可動側電極棒106bの
夫々は、その軸長方向の一側を真空容器1060内に挿通さ
せ、その軸長方向の他側を真空容器1060の夫々の端部か
ら突出させた態様となっている。

【０００６】固定側電極棒106aの軸長方向の他側には、
導体104 及び導体105 が、導体105のみが固定側電極棒1
06aに接触するような態様で固定されている。そして、
導体104 及び導体105 が複数の補強部材107,107,…を介
して絶縁フレーム108 の上部内壁面に取付けられること
により真空バルブ106 は絶縁フレーム108 内に固定され
ている。また、主回路導体103aは、導体104 を介して絶
縁フレーム108 の上部内壁面に取付けられている。この
ような構成により、固定側電極棒106aは、導体105 と導
体104 とを介して主回路導体103aに電気的に接続されて
いる。

【０００７】一方、可動側電極棒106bの軸長方向の他側
には、これと接触するように導体109 が取付けられてお
り、該導体109 には、可とう導体110 の一端部が取付け
られている。また、前記可とう導体110 は、その他端部
が主回路導体103bに取付られている。このような構成に
より、可動側電極棒106bは、導体109 と可とう導体110
とを介して主回路導体103bに電気的に接続されている。

【０００８】以上のような構成により、固定側電極150a
と可動側電極150bとが接触し、電路が閉状態になってい
る場合は、コネクタ101a→導体102a→主回路導体103a→
導体104 →導体105 →固定側電極棒106a→固定側電極15
0a→可動側電極150b→可動側電極棒106b→導体109 →主
回路導体103b→導体102b→コネクタ101bの電流経路又は
この逆の電流経路で電流が流れるようになっている。

【０００９】また、可動側電極棒106bの前記他側の端部
には、絶縁材製の部材である絶縁ロッド111 が取付けら
れており、該絶縁ロッド111 を介して圧接ばね112 が取
付けられている。この圧接ばね112 は、可動側電極棒10
6bを固定側電極棒106aへ向けて軸長方向へ付勢すること
により、固定側電極150aと可動側電極150bとの間に接触
荷重を付与するためのばねであり、これの一端部には、
圧接ばね112 を圧縮するためのリンク機構113 が取付け
られている。また、リンク機構113 は、固定側電極150a
と可動側電極150bとを接離させる力を可動側電極棒106b
に付与する操作機構（主回路部１の外部に存在するため
図示せず）に、連結ピン113aを介して接続されており、
前記操作機構から連結ピン113a，リンク機構113 ，圧接
ばね112及び絶縁ロッド111 を介して伝達される力によ
って、可動側電極棒106bがその軸長方向へ移動するよう
になっている。

【００１０】図２は従来の真空遮断器の主回路部１の可
動側電極棒106bの近傍を拡大した側面図である。可動側
電極棒106bにおいて、導体109 が取付けられた部分より
も真空容器1060側には、その軸断面が六角形の部分であ
る六角形部106b1 が設けられている。

【００１１】また、真空容器1060は、容器の本体部をな
す絶縁材製の円筒形の部材である絶縁筒1061と、その中
心部に円形開孔部を形成してなり、絶縁筒1061の外径と
略等しい外径の円盤状の部材である端部板1063との間
を、円筒状の非磁性金属の部材である接続筒1062にて同
軸的に接合してあり、可動側電極棒106bが挿通する側で
は、可動側電極棒106bの中心の動作線が絶縁筒1061の軸
心線と一致するようにするために、その中心部に前記六
角形部106b1 の断面と相似形状の開孔部を有し、前記端
部板1063の中心部に形成された円形開孔部と係合する絶
縁材製の円筒状のガイド部材1064が前記端部板1063に固
定されている。可動側電極棒106bは、その六角形部106b
1 がガイド部材1064の開孔部内を移動することにより、
ガイド部材1064に案内されてその軸長方向に動作する。

【００１２】前記ガイド部材1064は、絶縁材製であるた
め、可動側電極棒106bと端部板1063との間で直接的に電
流が通流しないようになっている。なお、可動側電極棒
106bと端部板1063とは、伸縮自在なベローズ（図示せ
ず）を介して接合されており、可動側電極棒106bは真空
容器1060の気密を保持したまま動作することができるよ
うになっている。

【００１３】次に、前述の如き構成の主回路部１の動作
について説明する。ここでは、主回路部１に電流が流れ
る場合を考える。図３は従来の真空遮断器の主回路部１
に電流が流れた場合に主回路部１に作用する力を表す模
式図であり、図３において図１と一致するものには同番
号を付してある。

【００１４】図３において電流の通流経路は太線にて表
しており、この通流経路において電流が図中Ｂにて表さ
れる矢符の方向に電流が流れると、この通流経路で囲ま
れた領域では、図３において向こう側から手前側に向く
方向の磁界が発生する。この磁界と、前記通流経路を流
れる電流との相互作用（フレミングの左手の法則）によ
って、固定側電極棒106a及び可動側電極棒106bは図中白
抜き矢符にて表される方向（固定側電極棒106a及び可動
側電極棒106bが主回路導体103a,103b から離れる方向）
へ電磁力を受ける。

【００１５】前記電磁力は、前記電流の値の２乗に比例
するため、前記通流経路に流れる電流が、例えば短絡電
流等のような大電流になると、非常に大きい力となる。
この電磁力により、固定側電極棒106aは導体105 の締め
付け部を支点として時計方向の回転力を受ける。また、
可動側電極棒106bは、連結ピン113aを支点として反時計
方向の回転力を受けることになる。

【００１６】特に、固定側電極150aと可動側電極150bと
が機械的に接触しない状態で大電流が流れている状態
（短絡電流遮断過程におけるアーク発生期間、短絡電流
通電時において固定側電極150aと可動側電極150bとの電
磁反発力によって電極が開離してアークが発生する期
間）においては、固定側電極150a及び可動側電極150b共
にその一端部が固定されているだけの状態であるため、
機械的強度の点で最も厳しい条件となる。

【００１７】即ち、可動側電極棒106bに作用する電磁力
によってガイド部材1064はその電磁力の方向に力を受け
る。このため、真空容器1060（固定側電極棒106aを含
む）は固定側電極棒106aは、導体105 の締め付け部を支
点として時計方向の回転力を受ける。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従来の真空遮断器の主
回路部１は以上の如き構成であるので、短絡電流遮断時
等の大電流が流れる場合に可動側電極棒106bのガイド部
材1064が前述の如き力を受けることによって、端部板10
63の変形及び固定側電極棒106aの曲がりが発生する虞が
あるという問題があった。また、このような変形が発生
した場合、ガイド部材1064と可動側電極棒106bとが互い
に押し付け合うこととなり、絶縁材製であるガイド部材
1064が破損する虞があるという問題があった。さらに、
主回路部１への大電流が流れた場合は、前述の如き変形
に起因して、固定側電極150aと可動側電極150bとが機械
的接触過程の初期において正規の接触面で接触しない状
態が生じ、これが、これらの電極の溶着又は遮断性能低
下の原因となるという問題があった。

【００１９】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、大電流の通流による電極棒等の真空遮断器の電
路に関連する構成材の変形及び破損を抑止することを可
能にすると共に大電流に対して、良好な投入・遮断・通
電特性を容易に得ることを可能にする真空遮断器を提供
することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る真空遮断器
は、真空容器の一部に設けられ、第１の電極棒に接離す
る第２の電極棒を案内するガイド部材を、固定具にて絶
縁フレームに固定してある。

【００２１】

【作用】第２の電極棒を案内するガイド部材を、固定具
にて絶縁フレームに固定してあり、この固定具によっ
て、ガイド部材と、絶縁フレームとの相対位置関係を一
定に保つようにしてあるため、真空遮断器への大電流通
電の際に作用する電磁力が第１の電極棒及び第２の電極
棒に作用しても、固定具によって、前記電磁力に起因す
る第１の電極棒及び第２の電極棒の変形及び破損が抑止
され、これによって、真空遮断器の電路に関連する構成
材の全体的な変形及び破損が抑止される。

【００２２】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図４は本発明に係る真空遮断器の
全体構成を示す側面図である。

【００２３】図中１は主に電路を開閉するための消弧部
及び主回路導体を絶縁ケースに収納した主回路部であ
る。主回路部１は、その下部に複数の車輪５，５…（２
つのみ図示）が取付けられた台車４上に備えられてお
り、台車４の内部には、前記電路に設けられた一対の電
極を開閉動作させる操作機構（図示せず）を収納した操
作機構収納部２と、主回路部１を固定すると共にその動
作させる電極（後述する可動側電極150b）と前記操作機
構とを連動連結し操作機構の駆動力を前記電極に伝達す
るための機構である伝達機構（図示せず）とが設けられ
ている。また、台車４上における主回路部１の前部に
は、前記操作機構の動作を電気的に制御するための制御
装置（図示せず）を収納した制御装置収納部３が設けら
れている。また、台車４の前面には制御装置収納部３及
び操作機構収納部２のカバーを兼ねたフロントプレート
６が設けられている。このような構成により、真空遮断
器は、台車４を走行させることによって容易に移動可能
となっている。

【００２４】図５は前記主回路部１の縦断面図である。

【００２５】図中101a,101b は、例えば配電盤の主回路
導体と接続するためのコネクタである。絶縁フレーム10
8 内には、主回路導体103a,103b が主回路部１の上下方
向に適長離隔して固定されており、この主回路導体103
a,103b の夫々には、棒状の導体102a,102b の一端が固
着されている。前記導体102a,102b の夫々は絶縁フレー
ム108 から突出する態様となっており、前記コネクタ10
1a,101b は導体102a,102b の夫々の他端に固着されてい
る。

【００２６】また、図中106 は絶縁フレーム108 内に設
けられ、高真空中で電路の開閉を行う真空バルブであ
る。この真空バルブ106 は、ドラム型の真空容器1060内
に、真空容器1060の一端面側から内部の軸長方向に挿通
固定された固定側電極棒106aの一端部に取付けられた固
定側電極150aと、真空容器1060の他端面側から内部の軸
長方向に移動可能に挿通された可動側電極棒106bの一端
部に取付けられた可動側電極150bとを接離可能に収納し
てなり、可動側電極150bを軸長方向に移動させることに
よって固定側電極150aと可動側電極150bとを接，離させ
て電路を閉，開させるようになっている。

【００２７】固定側電極棒106a及び可動側電極棒106bの
夫々は、その軸長方向の一側を真空容器1060内に挿通さ
せ、その軸長方向の他側を真空容器1060の夫々の端部か
ら突出させた態様となっている。

【００２８】固定側電極棒106aの軸長方向の他側には、
導体104 及び導体105 が、導体105のみが固定側電極棒1
06aに接触するような態様で固定されている。そして、
導体104 及び導体105 が複数の補強部材107,107,…を介
して絶縁フレーム108 の上部内壁面に取付けられること
により真空バルブ106 は絶縁フレーム108 内に固定され
ている。また、主回路導体103aは、導体104 を介して絶
縁フレーム108 の上部内壁面に取付けられている。この
ような構成により、固定側電極棒106aは、導体105 と導
体104 とを介して主回路導体103aに電気的に接続されて
いる。

【００２９】一方、可動側電極棒106bの軸長方向の他側
には、これと接触するように導体109 が取付けられてお
り、該導体109 には、可とう導体110 の一端部が取付け
られている。前記可とう導体110 は、その他端部が主回
路導体103bに取付けられている。また、絶縁フレーム10
8 の上下方向の中間部の内側においては、その中心部へ
向かって板状に張り出した張り出し部108aが形成されて
おり、主回路導体103bは、前記張り出し部108aの下面
に、該下面を覆うように設けられた板116 を介して取付
けられている（ボルトによる固定）。このような構成に
より、可動側電極棒106bは、導体109 と可とう導体110
とを介して主回路導体103bに電気的に接続されている。

【００３０】また、真空バルブ106 は、その可動側電極
棒106b側の一部が非磁性金属製の固定金具115 を介して
前記張り出し部108aに固定されている（詳細な構成は後
述する）。

【００３１】以上のような構成により、固定側電極150a
と可動側電極150bとが接触し、電路が閉状態になってい
る場合は、コネクタ101a→導体102a→主回路導体103a→
導体104 →導体105 →固定側電極棒106a→固定側電極15
0a→可動側電極150b→可動側電極棒106b→導体109 →主
回路導体103b→導体102b→コネクタ101bの電流経路又は
この逆の電流経路で主回路部１に電流が流れるようにな
っている。

【００３２】また、可動側電極棒106bの前記他側の端部
には、、ワイプリンク114 を介して、可動側電極棒106b
の軸長方向に延びる圧接ばね112 の一端部が取付けられ
ている。この圧接ばね112 は、可動側電極棒106bを固定
側電極棒106aへ向けて付勢することにより、固定側電極
150aと可動側電極150bとの間に接触荷重を付与するため
のばねであり、これの他端部には、絶縁材製の部材であ
る絶縁ロッド111 の一端部が取付けられている。絶縁ロ
ッド111 の他端部には、所定径の孔1111を有する埋金11
10が設けられており、絶縁ロッド111 は、この埋金の孔
1111を貫通する連結ピン（図示せず）によって前記伝達
機構と連動連結されている。

【００３３】このような構成により、可動側電極棒106b
は、前記伝達機構から連結ピン，埋金1110，絶縁ロッド
111 ，圧接ばね112 及びワイプリンク114 を介して伝達
される力によって、その軸長方向へ移動させられ、これ
によって固定側電極150aと可動側電極150bとを接離させ
るようになっている。

【００３４】図６は前記主回路部１の可動側電極棒106b
の近傍を拡大した側面図、図７は図５のVII-VII 線によ
る断面図である。可動側電極棒106bにおいて、導体109
が取付けられた部分よりも真空容器1060側には、その軸
断面が六角形の部分である六角形部106b1 が設けられて
いる。

【００３５】また、真空容器1060は、容器の本体部をな
す絶縁材製の円筒形の部材である絶縁筒1061と、その中
心部に円形開孔部を形成してなり、絶縁筒1061の外径と
略等しい外径の円盤状の部材である端部板1063との間
を、円筒状の非磁性金属の部材である接続筒1062にて同
軸的に接合してあり、可動側電極棒106bが挿通する側で
は、可動側電極棒106bの中心の動作線が絶縁筒1061の軸
心線と一致するようにするために、その中心部に前記六
角形部106b1 の断面と相似形状の開孔部を有し、前記端
部板1063の中心部に形成された円形開孔部と係合する絶
縁材製の円筒状のガイド部材1064が前記端部板1063に固
定されている。可動側電極棒106bは、その六角形部106b
1 がガイド部材1064の開孔部内を移動することにより、
ガイド部材1064に案内されてその軸長方向に動作する。

【００３６】前記ガイド部材1064は、絶縁材製であるた
め、可動側電極棒106bと端部板1063との間で直接的に電
流が通流しないようになっている。なお、可動側電極棒
106bと端部板1063とは、伸縮自在なベローズ（図示せ
ず）を介して接合されており、可動側電極棒106bは真空
容器1060の気密を保持したまま動作することができるよ
うになっている。

【００３７】図７に示される如く固定金具115 は長方形
の板の角部を切り落とした如き形状をなしており、その
長手方向の一側に前記ガイド部材1064の外径と略等しい
径の孔115aを設けると共にその長手方向の他側の端部に
小径の孔115bを設けてある。また、張り出し部108aの真
空バルブ106 側の端部には、固定金具115 取付用のボル
ト116aを挿通させるための長孔108a1 （平面視Ｕ字形）
が、張り出し部108aの真空バルブ106 側の端面からその
内側へ向かって形成されている。また、張り出し部108a
の下面には、主回路導体103bと張り出し部108aとの間に
挟まれて固定されている板116 にも前記ボルト116aを挿
通させるための孔（図示せず）が形成されている。

【００３８】固定金具115 は、ガイド部材1064が孔115a
内に嵌め入れられると共に、張り出し部108aの上面にお
いて、上側からボルト116aを孔115bと長孔108a1 とに挿
通させ、板116 に設けられたナット106bにより、張り出
し部108aの下面側から締めつけられて固定される。この
ナット106bを用いた固定方法により、主回路部１での通
電にて真空バルブ106 に電磁力が作用した場合における
固定金具115 の固定位置のずれを防ぐことができるよう
になっている。

【００３９】次に、前述の如き構成の主回路部１の動作
について説明する。ここでは、固定側電極150aと可動側
電極150bとが主回路部１に電流が流れる場合を考える。
主回路部１には前述の図３に示す如き電流が流れ、この
通流経路で囲まれた領域では、図３において向こう側か
ら手前側に向く方向の磁界が発生する。

【００４０】前記磁界と、前記通流経路を流れる電流と
の相互作用（フレミングの左手の法則）によって、固定
側電極棒106a及び可動側電極棒106bは図３中の白抜き矢
符にて表される方向（固定側電極棒106a及び可動側電極
棒106bが主回路導体103a,103b から離れる方向）へ電磁
力を受ける。この電磁力によって、可動側電極棒106b
は、絶縁ロッド111 の埋金1110に貫通する前記連結ピン
を支点とした反時計方向の回転力を受け、さらにこの回
転力によってガイド部材1064が図３中の白抜き矢符にて
表される方向に力を受ける。

【００４１】前記通流経路に大電流が流れると、電磁力
によりガイド部材1064が受ける力が非常に大きくなり、
特に、固定側電極150aと可動側電極150bとが機械的に接
触しない状態で大電流が流れている状態（短絡電流遮断
過程におけるアーク発生期間、短絡電流通電時において
固定側電極150aと可動側電極150bとの電磁反発力によっ
て電極が開離してアークが発生する期間）においては、
固定側電極150a及び可動側電極150b共にその一端部が固
定されているだけの状態であるため、機械的強度の点で
最も厳しい条件となり、従来の構成の真空遮断器では、
ガイド部材1064が破損する虞があったが、本発明では、
ガイド部材1064は、前述の如く固定金具115 によって絶
縁フレーム108 の張り出し部108aに固定されているた
め、電磁力に起因する力を受けても破損する虞がなく、
また、変形も抑止される。

【００４２】なお、本実施例においては、ガイド部材10
64の固定用として固定金具115 を設けたが、真空バルブ
106 の端部板1063を、固定金具115 の機能を兼用するよ
うにしても同様にガイド部材1064の変形及び破損を防ぐ
ことが可能である。また、本実施例においては、張り出
し部108aに対する固定金具115 の固定箇所を 1箇所とし
たが、これに限らず複数箇所で固定しても良い。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る真空遮
断器においては、第２の電極棒（可動側の電極棒）を案
内するガイド部材を、固定具にて絶縁フレームに固定し
てあり、この固定具によって、ガイド部材と、絶縁フレ
ームとの相対位置関係が一定に保たれるようになってい
るため、真空遮断器への大電流通電の際に作用する電磁
力が第１の電極棒（固定側の電極棒）及び第２の電極棒
に作用しても、固定具によって、前記電磁力に起因する
第１の電極棒及び第２の電極棒の変形及び破損が抑止で
き、これによって、例えば、第１の電極棒の端部板の変
形及び破損、ガイド部材の変形及び破損等の、真空遮断
器の電路に関連する構成材の全体的な変形及び破損が抑
止でき、また、大電流に対して、良好な投入・遮断・通
電特性を容易に得ることが可能となる等、本発明は優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の真空遮断器における主回路部の縦断面図
である。

【図２】従来の真空遮断器の主回路部の可動側電極棒の
近傍を拡大した側面図である。

【図３】従来の真空遮断器の主回路部に電流が流れた場
合に主回路部に作用する力を表す模式図である。

【図４】本発明に係る真空遮断器の全体構成を示す側面
図である。

【図５】本発明に係る真空遮断器の主回路部の縦断面図
である。

【図６】本発明に係る真空遮断器の主回路部の可動側電
極棒の近傍を拡大した側面図である。

【図７】図５のVII-VII 線による断面図である。

【符号の説明】

106a 固定側電極棒 106b 可動側電極棒 108 絶縁フレーム 108a 張り出し部 115 固定金具 1060 真空容器 1064 ガイド部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器内に、該真空容器からその軸長
   方向の一側が突出した第１の電極棒と、前記真空容器か
   らその軸長方向の一側が突出しており、前記真空容器の
   一部に設けられたガイド部材に案内されて前記第１の電
   極棒に接離する第２の電極棒とを配し、前記第１の電極
   棒及び前記第２の電極棒の夫々の突出部を絶縁フレーム
   内にて支持することにより、前記真空容器を絶縁フレー
   ム内に収納してある真空遮断器において、 前記ガイド部材を、固定具にて前記絶縁フレームに固定
   してあることを特徴とする真空遮断器。