JPH0729538Y2

JPH0729538Y2 - 封止接点装置

Info

Publication number: JPH0729538Y2
Application number: JP16666688U
Authority: JP
Inventors: 武彦戸口; 守立野; 究柴田; 浩道井上
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2003-12-22
Also published as: JPH0286022U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、電磁開閉器などに好適に実施される封止接点
装置に関する。

従来の技術接点装置は、大電流、特に直流電流遮断時に発生するア
ーク熱のため、接点や接点支持部材の金属が蒸発飛散し
て接点装置内部を汚損し、絶縁と寿命が低下するという
問題点があり、こうした問題点の解決のため、水素
（H₂）ガスなどの絶縁性ガスを高気圧に封入した密閉容
器の外部に、永久磁石片を対向配置し、上記ガスの冷却
能と、永久磁石の磁界によるアーク吹消し作用によつ
て、アークを速やかに消弧させるようにした封止接点装
置が提案されている。

第５図はこのような封止接点装置１の構造を示す断面図
であり、第６図は第５図の切断面線VI-VIから見た断面
図である。第５図および第６図を参照して、封止接点装
置１の構造と動作について説明する。封止接点装置１は
たとえばセラミツクスなどの電気絶縁性材料で形成され
る胴部２と、金属材料から成り、胴部２の軸線方向両端
部を被覆して固定される端板3,4とを含み、胴部２と端
板3,4とにより封止容器５が構成される。

端板４に設けられた嵌着孔4aには金属材料から成り、先
端に固定接点6aが固着された固定軸6bが嵌入され、かし
められて固定され、これらによつて固定電極６が形成さ
れる。また端板４には気管７が連結され、気管７から端
板４に設けられた通気孔4bを介して、前記電気絶縁性ガ
スが封止容器５内の気密空間８に大気圧より高い気圧
（たとえば２気圧）に封入される。その後、気管７は圧
接され、導線９が接続される。端板４と胴部２に内接し
てたとえばセラミツクスなどの電気絶縁性材料から成
り、固定軸6bの挿通孔11aを有する絶縁部材11が配置さ
れる。

端板３の内方には上記絶縁部材11と同一材料から成る絶
縁部材12が固着され、端板３と絶縁部材12との挿通孔3
a,12aを、金属材料から成り、先端に可動接点13aが固着
され、他端には接続端子13cが固着されて導線14が接続
された可動軸13bが挿通する。

可動接点13aと可動軸13bとは一体的に可動電極13を構成
し、また端板３の外方で前記挿通孔3aの周縁部には、前
記可動軸13bが貫通する円筒状の筒体15が配置される。
筒体15の内部で可動軸13bを外囲して、始端部が可動軸1
3bに、他端部が筒体15とベローズ押さえ板17との間で気
密に結合される蛇腹状のベローズ16が配置される。これ
によつて封止容器５内の気密空間８は外部と遮断され、
気密に封止される。

また胴部２の外方であつて第６図左右方向両側部には永
久磁石片18a,18bが配置され、これらをヨーク18cが外囲
する。可動電極13を固定電極６から離反する方向に沿う
予め定める位置にストツパ20が配置され、可動電極13の
離反方向の最大変位位置を規制する。

可動軸13bが図示しない駆動手段によつて矢符ａで示さ
れる方向（第６図下方）に押圧されると、可動接点13a
は固定接点6aと接触し、接点装置１は導通状態となる。
押圧力が除去されると、可動軸13bは封止容器５内外の
気圧差によりベローズ16に生じる矢符ｂ方向の復元力を
受けて変位し、可動接点13aは固定接点6aと離反する。
このときに接点6a,13a間にアークが発生するが、前記絶
縁性ガスの冷却能と、前記永久磁石18a,18bの磁気吹消
し作用による消弧が図られている。

考案が解決しようとする課題しかしながら上述の封止接点装置１では、発生するアー
ク熱のため、接点材料である金属が蒸発し、封止容器５
の内壁5aや、絶縁部材11の表面11b全面に金属蒸気が付
着し、封止接点装置１の絶縁耐電圧が低下するという問
題点があつた。従来技術では、固定電極６を挿通する絶
縁部材11と固定電極６間に所定の絶縁距離を設け、かつ
絶縁部材11,12は、上記金属蒸気が入り込みにくい形状
とし、上記問題点を解決しようとしていた。

ところが本件考案者がこれまでに行つた実験と観測の結
果、所定の絶縁距離を設けたにもかかわらず、絶縁耐電
圧が予想を大きく下回る場合があつた。すなわち絶縁特
性が劣化していた。ここで絶縁耐電圧とは可動電極13お
よび固定電極６間に電圧を印加した場合に、可動電極13
および固定電極６間で放電が起こる電圧と考えてよい。
上述のような構造の封止接点装置１においては、封止容
器５の内壁5aに、上記金属蒸気が付着するために、時間
が経過すると、たとえば絶縁部材11と、この絶縁部材11
を挿通する固定電極６との間で放電が起こることにな
る。

一般的に気体の種類と気圧が決まれば、放電電圧はパツ
シエンの法則により絶縁距離と電界強度によつて定ま
る。従来の技術による封止接点装置１では、絶縁距離に
注目して所定の絶縁距離がとれるように設計がなされ、
電界強度については考慮がはらわれていなかつた。各絶
縁部材の形状は第５図に示すごとく、絶縁部材11、絶縁
マスク10の稜角部p1,p2,p3,…（総称するときは参照符
ｐと記す）は、いずれも直角に形成されている。この状
態では後述するように、稜角部ｐに電界が過度に集中
し、絶縁特性の劣化を招来する原因となる。

本考案は、上記問題点に鑑みてなされたものであつて、
その目的は、封止容器内において過度な電界の集中を抑
制し、絶縁耐電圧の劣化が防止された、安定な封止接点
装置を提供することである。

課題を解決するための手段本考案は、気密に形成された封止容器と、封止容器内に配置された絶縁部材に挿通され、基部が固
定させた固定軸の先端に固定接点が固着された固定電極
と、可動軸の先端に可動接点が固着された可動電極と、可動電極を内包する筒部と、可動電極に一端が固定され、筒部に他端が固定されるベ
ローズとを含み、前記絶縁部材の縁部には面取を施すようにしたことを特
徴とする封止接点装置である。

作用本考案による封止接点装置は、封止容器内に配置された
絶縁部材が形成する縁部に面取を施し、曲面状または円
弧状とし、縁部に電界が集中するのを抑制し、絶縁耐電
圧特性の劣化を防止する。

実施例第１図は、本考案の一実施例の封止接点装置の構造の要
部を示す断面図であり、第２図は第１図の切断面線II-I
Iから見た断面図である。封止接点装置31は、たとえば
セラミツクスなどの電気絶縁性材料で形成される胴部32
と、金属材料から成り、胴部32の軸線方向両端部を被覆
して固定される端板33,34とを含み、胴部32と端板33,34
とにより封止容器35が構成される。

端板34に設けられた嵌着孔34aには金属材料から成り、
先端に固定接点36aが固着された固定軸36bが嵌入、固定
され、これらによつて固定電極36が形成される。固定軸
36bの上端部には固定接点36aからのアークの回り込みを
防止する目的で、絶縁マスク部材39が取り付けられてい
る。端板34と胴部32に内接して、固定軸36bの挿通孔41a
を有する絶縁部材41が配置される。上記絶縁マスク部材
39と絶縁部材41は、たとえばセラミツクスなどの耐熱性
電気絶縁材料で実現される。絶縁マスク部材39と絶縁部
材41の縁部である稜角部k1,k2,k3,…（総称するときは
参照符ｋと記す）は、その断面形状がいずれも円弧状に
形成されている。

端板34には気管37が連結され、気管37から端板34に設け
られた通気孔34bを介して、水素（H₂）などの、熱伝導
性の高い電気絶縁性ガスが封止容器35内に、大気圧より
高い気圧（たとえば２気圧）で封入される。その後、気
管37は導線40と一体的に圧着される。

端板33の内方には、上記絶縁部材41と同一材料から成る
絶縁部材42が固着され、端板33と絶縁部材42に設けられ
た挿通孔33a,42aを、金属材料から成り、先端に可動接
点43aが固着され、他端には接続端子43cが固着されて導
線44が接続された可動軸43bが挿通する。

可動接点43aと可動軸43bとは一体的に可動電極43を構成
し、また端板33の外方で前記挿通孔33aの周縁部には、
前記可動軸43bが貫通する円筒状の筒部45が配置され
る。筒部45の内部で可動軸43bを外囲して、始端部が可
動軸43bに、他端部が筒体45とベローズ押さえ板47との
間で気密に結合される蛇腹状のベローズ46が配置され
る。これによつて封止容器35内の気密空間38は外部と遮
断され、気密に封止される。

また胴部32の外方であつて第２図紙面左右方向両側部に
は、永久磁石片48a,48bが配置され、これらをヨーク48c
が外囲する。可動電極43を固定電極36から離反する方向
に沿う予め定める位置にストツパ50が配置され、可動電
極43の離反方向の最大変位位置を規制する。

可動軸43bが図示しない押圧手段によつて矢符ａで示さ
れる方向（第１図下方）に押圧されると、可動接点43a
は固定接点36aと接触し、接点装置31は導通状態とな
る。押圧力が除去されると可動軸43bは封止容器35内外
の気圧差によりベローズ46に生じる矢符ｂ方向の復元力
を受けて変位し、可動接点43aは固定接点36aと離反す
る。このときに接点36a,43a間にアークが発生するが、
前記絶縁性ガスの冷却能と、前記永久磁石の磁気吹消し
作用による消弧が図られている。

第３図は、本件考案者が行つた絶縁部材41の稜角部ｋの
形状を変えた際の、電界強度のシミユレーシヨン結果を
示す等電位線図、第４図は第３図に基づき稜角部ｋの曲
率半径Ｒ（mm）に対する電界強度Ｅ（KV/cm）の関係を
示すグラフである。

第３図（１）は、稜角部ｋの曲率半径Ｒが0mm、すなわ
ち直角をなしている場合で、稜角部ｋの近傍での電界強
度Ｅは、第４図のグラフにも明らかなように、79KV/cm
に達し、その等電位線は稜角部ｋの近傍で最も密となつ
ており、電界の集中が見られる。これは従来の技術によ
る絶縁部材の稜角部の形状の場合である。

第３図（２）は、稜角部ｋの曲率半径Ｒが0.1mmの場合
の電界強度を示し、稜角部ｋの近傍ではＥ＝51KV/cmで
ある。等電位線の間隔はやや広がつている。同様にし
て、第３図（３）はＲ＝0.2mmの場合で、電界強度はＥ
＝42KV/cmである。さらに曲率半径Ｒを増して0.5mmとす
れば、第３図（４）に示されるように電界強度はＥ＝32
KV/cmに低下する。等電位線の分布はほぼ等間隔とな
り、電界の集中は見られない。

本件考案者は、絶縁マスク部材39と絶縁部材41の稜角部
ｋを、バレル研磨法によつて半径約0.1mmの円弧状に形
成した。これによつて、電界強度で、第４図参照符51で
示される従来の技術による電界強度79KV/cmから参照符5
2で示される電界強度51KV/cmに低下した。このときの電
界強度減少率は、51/79≒64.5、すなわち約35.5％とい
う結果となつた。したがつて絶縁体表面が金属蒸気で覆
われなければ、電界強度に対する絶縁部材の形状効果は
表れないが、封止接点装置が動作されるに伴い、絶縁部
材表面が金属蒸気で覆われると、従来のごとき形状では
異常な絶縁耐電圧の劣化を引き起こすが、本考案におい
ては、電界強度が低く保たれるため、異常な絶縁耐電圧
劣化を引き起こすことはない。

考案の効果以上のように本考案による封止接点装置は、封止容器内
に配置した絶縁部材が形成する稜角部を、曲線状または
円弧状に形成し、電界の集中を抑制して異常な絶縁耐電
圧劣化を引き起こすことを防止した。したがつて安定し
た性能の封止接点装置が実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の封止接点装置の構造を示す
断面図、第２図は第１図の切断面線II-IIから見た断面
図、第３図は絶縁部材の稜角部の形状を変えた際の電界
強度のシミユレーシヨン結果を示すグラフ、第４図は稜
角部の曲率半径と電界強度の関係を示すグラフ、第５図
は従来の技術による封止接点装置の構造を示す断面図、
第６図はその切断面線VI-VIから見た断面図である。 31……封止接点装置、35……封止容器、36……固定電
極、36a……固定接点、39……絶縁マスク部材、41……
絶縁部材、43……可動電極、43a……可動接点、45……
筒部、46……ベローズ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】気密に形成された封止容器と、封止容器内に配置された絶縁部材に挿通され、基部が固
定された固定軸の先端に固定接点が固着された固定電極
と、可動軸の先端に可動接点が固着された可動電極と、可動電極を内包する筒部と、可動電極に一端が固定され、筒部に他端が固定されるベ
ローズとを含み、前記絶縁部材の縁部には面取を施すようにしたことを特
徴とする封止接点装置。