JPH08124463A - 真空遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】操作機構を大形化することなく接触部の開極初
期の速度を上げて遮断性能を向上させる。 【構成】可動軸１の下端と絶縁ロッド３の間に円板状の
永久磁石２を挿着する。可動側導体５の下面には、可動
軸１が遊嵌する部分に座ぐり部を形成し、この座ぐり部
に対して、永久磁石２と同一形状の永久磁石６を挿着す
る。これらの永久磁石２，６の対向面の極性は、同一極
性とし、真空バルブ20の開極時には、永久磁石２，６の
間に働く反発力で可動軸１とともに可動電極の開極初期
の速度を上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空遮断器においては、この真空遮断器
に組み込まれた真空バルブの内部の電極を開くことで、
真空遮断器が接続された主回路の事故電流などを遮断し
て、この真空遮断器とともに主回路に接続された他の主
回路機器を切り離し、事故の拡大を防いでいる。

【０００３】この真空遮断器は、遮断特性と絶縁特性の
優れた真空中で電極を開閉する真空バルブを使用して、
真空遮断器が開発されるまでに使われてきた他の遮断器
−例えば、ガス遮断器や気中遮断器及び磁気吹消遮断器
などと比べて、外形を大幅に縮少することができる。

【０００４】しかし、絶えまない改良で縮少化される真
空遮断器に対しても、更に縮少化の要求が強く、現在の
真空遮断器は、初期の真空遮断器と比べて、外形は約３
分の１となっており、今後も続いて、縮少化の要請に応
えなければならない。

【０００５】ところで、真空遮断器を小形化するために
は、この真空遮断器のキーコンポーネントである真空バ
ルブを小形化することが最も有効である。従来の真空遮
断器の小形化も、真空バルブの小形化が大きく寄与して
いる。

【０００６】真空バルブが小形化され、それに伴って真
空バルブの可動側電極に接続されている可動軸の長さが
短縮されると、この可動軸の慣性を軽減することができ
るので、この可動軸を駆動するためにこの可動軸に連結
されている複数のリンクやロッドなどの連結用品の負荷
が減り、これらの連結用品の強度を減らすことができ
る。

【０００７】すると、これらの連結用品の軽量化を図る
ことができるので、これらの連結用品の慣性を減らすこ
とができ、この慣性の減少によって、これらの連結用品
を介して真空バルブの可動軸を駆動する操作コイルや放
勢ばねを小形化することができ、操作機構の占める空間
を減らすことができるので、真空遮断器を小形化するこ
とができる。

【０００８】一方、真空バルブの遮断性能は、可動電極
の開極速度に比例する。なかでも、可動側電極の開離直
後の速度を上げて、開離直後の電極間の絶縁耐力を可及
的早急に上げることが効果的である。また、電極間距離
を増やすことにより、この電極間に発生したアークをア
ーク電流で発生した磁束によって駆動する駆動力を増や
し、電極の表面の局部的なアークの膠着を防ぐことがで
きるので、遮断性能を上げることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この電極間の
開離初期の速度を上げ、更に電極間距離を増やす方法
は、真空バルブの長さが長くなり、操作機構の駆動力を
上げなければならないので、真空遮断器の小形化と矛盾
する。特に、真空バルブは、接点の接触形態がバットコ
ンタクトとなっているので、例えば、チューリップ形コ
ンタクトの接触部のように、接点が開離動作を開始した
時点から完全に離れるまでに加速する方法を採用するこ
とができない。

【００１０】したがって、接点が動作するときの初速度
を上げるために、従来の真空遮断器では、可動側電極の
投入と同時に強力なコイルばねを圧縮させるか、または
引き伸ばして、この蓄勢されたコイルばねの復帰力で可
動側電極を開離させる方法が採用されている。

【００１１】しかし、この方法は、強力なコイルばねを
蓄勢するために強固な機構が必要となり、放勢されたコ
イルばねのエネルギーを可動軸に伝える連結用品の強度
も、強力な放勢エネルギーに耐えることができる強固な
構造にしなければならない。

【００１２】すると、操作機構の慣性が増えるので、こ
の慣性が増えた操作機構を駆動するためにコイルばねも
強力にしなければならず、悪循環となる。そこで、本発
明の目的は、操作機構を大形化することなく、接触部の
開極初期の速度を上げ、遮断性能を上げることのできる
真空遮断器を得ることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の真空遮断器は、
固定部に固定された真空バルブの可動側電極と連動して
駆動され第１の永久磁石が取り付けられた駆動部品と、
第１の永久磁石の片側の磁極面と片側の磁極面が対置し
て固定部に固定された第２の永久磁石を備えたことを特
徴とする。

【００１４】なお、第１の永久磁石を真空バルブの可動
側電極の軸心線上に配設された軸部品に設けることが好
ましく、また、第１の永久磁石を真空バルブの可動軸に
設け、第１の永久磁石可動側端子導体に設けてもよい。
また、第１の永久磁石と第２の永久磁石を可動軸と同軸
に取り付けることが好ましい。さらに、第１の永久磁石
を円筒状とし、第２の永久磁石を中央部に第１の永久磁
石が遊嵌する貫通穴が形成された円筒状としてもよい。

【００１５】

【作用】真空遮断器が遮断動作をするときには、第１の
永久磁石と第２の永久磁石の間に働く電磁力によって、
第１の永久磁石は駆動され、駆動部品の開極方向の初期
の動作が加速される。

【００１６】

【実施例】以下、本実施例の真空遮断器の一実施例を図
面を参照して説明する。図１は、本発明の真空遮断器の
一例を示す部分縦断面図で、真空バルブとこの真空バル
ブの可動通電軸の周辺部分のみを示し、真空バルブの内
部の図示しない一対の電極は投入状態、すなわち、真空
遮断器が通電状態のときを示す。

【００１７】図１において、図示しないフレームに固定
された真空バルブ20の絶縁筒８の下端にろう付された端
板11の中心部には、ブッシュ12が下側から挿入され、こ
のブッシュ12には、可動軸１が貫通している。

【００１８】この可動軸１の上端には、図示しない固定
側電極に接触する可動側電極がろう付され、可動軸１の
中間部には、ジャバラ９の上端がろう付され、このジャ
バラ９ぼ下端は、端板11の上部にろう付されている。こ
の結果、絶縁筒８の下端は、端板11，ジャバラ９と可動
軸１によって外部と遮蔽されている。

【００１９】可動軸１の下端には、環状のフランジ部１
ａがろう付されている。このフランジ部１ａの下面に
は、フランジ部３ｂの上面が当接し複数のボルト１ａな
どで、フランジ部１ａに固定されている。フランジ部３
ｂの下面には、中間通電軸３ｃの上端が可動軸１と同一
軸心線上にあらかじめろう付されている。

【００２０】中間通電軸３ｃは、真空遮断器に右側が固
定された可動側導体５に形成された貫通穴を縦に遊嵌し
ている。可動側導体５の下面には、前述した貫通穴の周
りに円形の座ぐり部が形成され、この座ぐり部には、円
板状で上面側がＮ極、下面側がＳ極に磁化された永久磁
石６が挿入され、接着剤と複数のボルト６ａで可動側導
体５に固定されている。

【００２１】可動側導体５の上面には、右側に可撓導体
４の右側に形成された端子部４ｂがボルト16で固定され
ている。この可撓導体４の左側の端子部４ａは、前述し
たフランジ３ｂの右端上面に載置され、複数のボルトで
フランジ３ｂに固定されている。可動側導体５の右端の
上下には、一点鎖線で示す下極側の主回路断路部の接触
子７Ａ，７Ｂの左端が、図示しないスタッドと圧縮コイ
ルばねなどで取り付けられている。

【００２２】中間軸３ｃの下端面に形成されためねじ穴
には、絶縁ロッド３の上端面から突き出たおねじ部３ａ
が接着剤を塗布されて螺合されている。このおねじ部３
ａには、上端面がＳ極、下端面がＮ極に磁化された環状
の永久磁石２が遊嵌され、この永久磁石２は、絶縁ロッ
ド３の上部に突設されたおねじ部３ａが中間通電軸３ｃ
の下部に螺合されることによって、中間通電軸３ｃの下
面に押し付けられている。上側の永久磁石６と永久磁石
２がわずかな間隙で対置している。

【００２３】このように構成された真空遮断器において
は、図示しない固定電極から可動電極を経て可動軸１に
流れる電流は、フランジ部１ａに左端が固定された可撓
導体４を経て、可動側導体５に流れる。この可動側導体
５に流れた電流は、主回路断路部接触子７Ａ，７Ｂを経
て、この真空遮断器が収納された図示しない箱体に固定
された下極側接続導体に流れる。

【００２４】図１において、真空遮断器に開極信号が入
力されると、図示しないトリップコイルが励磁され、図
示しないキャッチの鎖錠部が解錠されて図示しないコイ
ルばねが放勢される。

【００２５】すると、操作機構が駆動され、この操作機
構に連結されたリンクを介して絶縁ロッド３が図１の矢
印Ａで示すように下方に駆動される。この結果、真空バ
ルブ20の内部の固定電極から可動電極が開離するが、永
久磁石２，６相互間の反発力によって、特に始動初期の
速度が加速される。

【００２６】したがって、開離初期の可動側電極は、固
定側電極間の絶縁耐力が急速に上がり、その結果、両電
極間に発生したアークは抑制されるとともに、アークが
受ける駆動力によって駆動され、引き伸ばされて短時間
に消滅する。すなわち、遮断性能が向上する。

【００２７】しかも、この開離初期の加速度は、可動軸
１の下端で対向した一対の軽量の永久磁石２，６だけで
得ることができ、操作機構全体に亘って連結された構成
部品を強化する必要がないので、可動軸１を含む駆動部
の慣性は小さく、高速度に駆動される。

【００２８】なお、投入時の終期には、操作機構で駆動
される構成部品の慣性と駆動速度によって投入されるの
で、投入速度が低下するおそれはなく、投入速度の低下
による電極の表面の溶着のおそれもない。

【００２９】次に、図２は、本発明の真空遮断器の他の
実施例を示す部分断面図で、図１で示した可動側導体５
と可動軸１の下端部に対応した部分だけを示す。なお、
図示しない部分は、図１と同一構造である。

【００３０】図２においては、図１で示した可動側導体
５に対応する可動側導体５Ａに形成された貫通穴５ａに
は、環状に製作された永久磁石13が挿入されている。可
動側導体５Ａの上下の面には、非磁性のステンレス鋼板
から製作された環状の押え板15Ａ，15Ｂが、貫通穴５ａ
の両側に添設され、ボルト17によってそれぞれ可動側導
体５Ａに固定され、この結果、永久磁石13は、貫通穴５
ａからの脱落防止が図られている。

【００３１】永久磁石13の内部には、図示しない横断面
図では環状となる永久磁石２Ａが遊嵌している。この永
久磁石２Ａの上下方向の位置は、永久磁石13に対して接
点間隔だけ下方にずれている。また、永久磁石２Ａの上
下端にも、環状でステンレス鋼板で製作された押え板一
対の14ａが添設されている。

【００３２】絶縁ロッド３の上端から突き出たスタッド
３ａは、前述した下側の押え板14ａ，永久磁石２Ａ，上
側の押え板14ａを貫通して、可動軸１の下端の軸心に挿
入された図示しないヘリサートに先端が接着剤が塗布さ
れた後螺合されている。この結果、一対の押え板14ａと
これらの押え板14ａに挟まれた永久磁石２Ａは、絶縁ロ
ッド３のスタッド３ａによって、絶縁ロッド３の上端面
と可動軸１の下端面で挟持されている。

【００３３】なお、永久磁石13は、内周側があらかじめ
Ｓ極に、外周側がＮ極に磁化され、永久磁石２Ａは、外
周側がＳ極に磁化され、内周側がＮ極に磁化され、その
結果、これらの永久磁石２Ａ，13間には、互いに反発力
が働いている。

【００３４】このように構成された真空遮断器において
は、図２において、真空遮断器に開極信号が入力される
と、図１で示した真空遮断器の可動通電軸の周辺の縦断
面図と同様にトリップコイルが励磁され、図示しないキ
ャッチの鎖錠部が解錠されて図示しないコイルばねが放
勢される。

【００３５】すると、操作機構が駆動され、この操作機
構に連結されたリンクを介して絶縁ロッド３が図２の矢
印Ｂで示すように下方に駆動される。この結果、真空バ
ルブの内部の固定電極から可動電極が開離するが、永久
磁石２Ａ，13相互間の反発力によって、特に始動初期の
速度が加速される。

【００３６】したがって、図１で示した実施例と同様
に、開離初期の可動側電極は、固定側電極間の絶縁耐力
が急速に上がり、その結果、両電極間に発生したアーク
は、アークが受ける駆動力によって駆動され引き伸ばさ
れて短時間に消滅する。すなわち、遮断性能が向上す
る。

【００３７】しかも、この開離初期の加速度は、可動軸
１の下端で対向した一対の軽量の永久磁石２Ａ，13だけ
で増すことができ、操作機構全体に亘って連結された構
成部品の強化の必要がないので、可動軸１を含む駆動部
の慣性は小さく、高速度に駆動される。

【００３８】なお、投入時の終期には、操作機構で駆動
される構成部品の慣性と駆動速度によって、投入される
ので、投入速度が低下するおそれはなく、投入速度の低
下による電極の表面の溶着のおそれもない。

【００３９】次に、図３は、本発明の真空遮断器の他の
実施例を示す部分断面図で、図２に対応する図である。
図３において図２で示した真空遮断器の可動通電軸の周
辺の縦断面図と異なるところは、永久磁石13Ａの内部に
遊嵌された図示しない横断面図では環状となる永久磁石
２Ｂは、真空バルブが投入状態において外側の永久磁石
13Ａの上端から上方に上端部が接点のストローク分だけ
突き出ている。

【００４０】なお、永久磁石13Ａは、内周側があらかじ
めＳ極に、外周側がＮ極に磁化されていることは図２と
同一であるが、永久磁石２Ｂは、外周側がＮ極に磁化さ
れ、内周側がＳ極に磁化され、その結果、これらの永久
磁石２Ｂ，13Ａ間には、互いに吸引力が働いている。

【００４１】このように構成された真空遮断器において
は、真空遮断器に遮断信号が入力されて真空バルブが開
極するときには、永久磁石２Ｂ，13Ａに働く吸引力によ
って、矢印Ｃに示すように可動軸１や絶縁ロッド３が下
方に駆動される速度が加速される。したがって、図１及
び図２で示した真空遮断器と同様に、遮断性能を上げる
ことができるだけでなく、図１及び図２で示した真空遮
断器と同様に操作機構の連結用品を小形化することがで
きるので、真空遮断器を小形化することができる。

【００４２】なお、上記実施例では、永久磁石２，２
Ａ，２Ｂは、可動軸１の下端と絶縁ロッド３の間で挟持
した例で説明したが、絶縁ロッド３の下端に連結される
駆動棒に取り付けてもよい。その場合には、永久磁石
６，13，13Ａは、真空遮断器の他の固定部に例えば非磁
性のステンレス板などを介して固定すればよい。

【００４３】

【発明の効果】以上、本発明によれば、固定部に固定さ
れた真空バルブの可動側電極と連動して駆動され第１の
永久磁石が取り付けられた駆動部品と、第１の永久磁石
の片側の磁極面と片側の磁極面が対置して固定部に固定
された第２の永久磁石を真空遮断器に備えることで、真
空遮断器が遮断動作するときには、第１の電磁石と第２
の電磁石の間に働く磁力によって、駆動部品の開極方向
の初期の動作を加速したので、操作機構を大形化するこ
となく、接触部の開極初期の速度を上げ、遮断性能を上
げることのできる真空遮断器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空遮断器の一実施例を示す部分縦断
面図。

【図２】本発明の真空遮断器の他の実施例を示す部分縦
断面図。

【図３】本発明の真空遮断器の異なる他の実施例を示す
部分縦断面図。

【符号の説明】

１…可動軸、２，２Ａ，２Ｂ，６，13，13Ａ…永久磁
石、３…絶縁ロッド、４…可撓導体、５…可動側導体、
７Ａ，７Ｂ…接触子、８…絶縁筒、９…ジャバラ、11…
端板、12…ブッシュ、20…真空バルブ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定部に固定された真空バルブの可動側
   電極と連動して駆動され第１の永久磁石が取り付けられ
   た駆動部品と、前記第１の永久磁石の片側の磁極面と片
   側の磁極面が対置して前記固定部に固定された第２の永
   久磁石を備えた真空遮断器。
2. 【請求項２】 駆動部品を真空バルブの可動側電極の軸
   心線上に配設された軸部品としたことを特徴とする請求
   項１に記載の真空遮断器。
3. 【請求項３】 駆動部品を真空バルブの可動軸とし、固
   定部を可動側端子導体としたことを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載の真空遮断器。
4. 【請求項４】 第１の永久磁石と第２の永久磁石を可動
   軸と同軸に取り付けたことを特徴とする請求項３に記載
   の真空遮断器。
5. 【請求項５】 第１の永久磁石を平板状とし、第２の永
   久磁石を中央部に可動軸が遊嵌する貫通穴が形成された
   平板状としたことを特徴とする請求項３又は請求項４に
   記載の真空遮断器。
6. 【請求項６】 第１の永久磁石を円筒状とし、第２の永
   久磁石を中央部に前記第１の永久磁石が遊嵌する貫通穴
   が形成された円筒状としたことを特徴とする請求項３又
   は請求項４に記載の真空遮断器。