JPS5812966B2 - 真空スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、真空スイッチに関するものである。

従来、円筒状容器の中心軸上に対称的に配置された絶縁
ギャップによってスイッチを開いた時に相互が電気的に
絶縁されるようにされた相対的に移動可能な２個の接触
部材を内蔵する真空にされた円筒状容器と、この円筒状
容器の周囲に同軸的に配置された電磁コイルとを有し、
この電磁コイルはスイッチが閉じられているときには２
個の接触部材と電気的に直列に接続されていて、接触状
態にある接触部材間を流れる電流路の近傍に軸方向の磁
界を発生するように構成された真空スイッチは、英国特
許第１，２ ５ ８，０ １ ５号明細書によって公知
である。

この公知の真空スイッチにおける電磁コイルの一端は、
外部回路に接続されるようになっており、その他端は真
空スイッチの接触部材の一方に接続されており、そして
真空スイッチの他方の接触部材は外部回路と確実に接続
されるように構成されている。

真空スイッチが開かれるときには、可動接触部材は固定
接触部材から離れるので、遮断すべき電流が電磁コイル
に流れ、絶縁ギャップ近傍に軸方向の磁界が作られる。

この磁界は、ギャップの間に発生しているアークに対し
て実質的に平行になるように拡がっており、真空スイッ
チの電流遮断能力を増大せしめるのに役立っている。

ギャップ内における磁界の磁力線が円筒状容器の中心軸
に対して軸方向に平行に延びていることが非常に重要な
ので、電磁コイルの接続部や他の隣接している導体を流
れている電流によって生じるギャップ内の妨害磁界は可
能な限り小さくする必要がある。

ミツチェル著「ハイ カレント バキュウム アート」
第１部や、［プロシーデイングズ」 ＩＥＥ第１１７巻
第１２号、１９７０年１０月号第２３１５〜２３２６頁
（Ｍｉｔｃｈｅｌｌ著「Ｈｉｇｈ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｖ
ａｃｃｕｍ Ａｒｔ ｌＰａｒｔ １やＰｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ ＩＥＥ，Ｖｏｌ． １１７ ， ４１ ２
，１９７０年１０月号ｐ２３１５−２３２６）等によれ
ば、このような磁界の干渉は完全な接触表面の使用を不
可能にするアークの原因となり、また接触領域が減少す
るのでスイッチの電流遮断能力が低下する。

すなわち、電流遮断能力は接触表面の大きさに逆比例し
て変化する。

この発明の課題は、絶縁ギャップ内におけるいかなる妨
害磁界、すなわち磁力線が軸方向に平行でない磁界を可
能な限り減少させることである。

このため、この発明は真空スイッチの円筒状容器に対し
て同軸的に配置され得るようにした電磁コイルの結合機
構を提供することを第１の目的としている。

したがって、この発明の真空スイッチは、スイッチが開
の状態にあるときには円筒状容器の接触軸方向に関して
対称になるように位置されている電気絶縁ギャップによ
って分離され、またスイッチが閉の状態にあるときには
電気的接触を形成するように相対的に移動し得るように
された２個の接触部材を内蔵する真空にされた円筒状容
器、この円筒状容器の周囲に同軸的に配置された電磁コ
イル、この電磁コイルはスイッチが閉の状態にあるとき
に２個の接触部材と直列に接続されていて接触している
接触部材間の電流路の近傍に軸方向の磁界を発生するよ
うにされた真空スイッチにおいて、この電磁コイルの端
部の一方は、この電磁コイルを同軸的に取囲む導電性円
筒状容器の一端に結合された導電性の第１の結合リング
に、また他方の端部は中心孔に第１の中心導体が装着さ
れている導電性円盤に結合された導電性の第２の結合リ
ングに接続されており、この円筒状容器の他端は第２の
結合リングの下側にまで延長されていて中心孔に第２の
中心導体が装着されている円盤状導電性基台に結合され
て８り、電磁コイルおよび第２の結合リングと円筒状容
器とのそれぞれの間および導電性円盤と円盤状導電性基
台との間には絶縁部材が配設されており、そして接触部
材の一方は第１の中心導体に結合されて２り、他方の接
触部材と第２の中心導体とが真空スイッチで制御される
回路に接続されるようにしたことを特徴としている。

また、この発明の真空スイッチにおける電磁コイルに電
流を供給する導体および電磁コイルから電流が供給され
る導体の全てから発生する絶縁ギャップ近傍における磁
界を無視できる程度に小さくするために、これら全ての
導体には均一に電流が分配されるようにしたことを特徴
としている。

この発明の好ましい実施例では、２個の中心導体には、
絶縁部材でこれらとは絶縁されたボルトが貫通する１本
の共通中心孔が設けられており、このボルトの第１の中
心導体から突出している部分には第１の接触部材に設け
られているネジ孔と協働するネジが設けられている。

この発明における電磁コイルは、３本の平行な螺旋状導
体で構成され、そして結合リングに１２０゜づつ離れて
対称に結合されている。

このことは、同一セクションにただ１回だけ巻回されて
いるコイルよりも全冷却面積が増大するので、熱放散が
良好となり、コイルの形状を小さくすることが可能とな
るという利点がある。

この発明の他の目的は、前述したこの発明の真空スイッ
チに使用するための電磁コイル組立体を提供することで
あって、これは電磁コイル結合リング、円筒状容器、円
盤、第１の中心導体、第２の中心導体を有する円盤状基
板とから構成され、真空スイッチをボルトによって装着
するためにコップ状の一体化構造に絶縁部材で形成した
ことを特徴としている。

次に図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。

第１図、第２図に示されているごとく電磁コイル組立体
は、３個の平行な螺旋状導体３′，３“，３″から構成
されていて、各螺旋状導体の一方の端部は上部の第１の
結合リング１に導電的に接続されており、他方の端部ぱ
下部の第２の結合リング４に導電的に接続されている。

第２図に示されているごとく、第１の結合リング１に対
向している３個の螺旋状導体３′，３“ ３／／／の接
続点は、１２０゜づつずれて対称に配置されている。

各螺旋状導体３′，３“，３″がその中心軸の周囲に完
全に旋回するようになすために、第２の結合リング４に
対向する螺旋状導体の接続点は、上部結合リング１に対
向している接続点の垂直下に位置させられている。

電磁コイルは、導電材料で作られていて一端が第２の結
合リング４まで達する長さで、かつ円盤状導電基台１２
によって封止されている円筒状容器２によって同軸的に
取囲まれている。

この円筒状容器の上端は第１の結合リング１と導電的に
結合されている。

第２の結合リング４は円盤１１によって第１の中心導体
１０と導電的に結合されている。

この第１の中心導体１０は円盤１１の中心孔に位置して
おり、また基台１２には第２の中心導体１４をしっかり
と保持するための中心孔が設けられている。

螺旋状導体３′，３“，３″ と円筒状容器２との間に
は絶縁部材９が、また円盤１１と基台１２との間には絶
縁部材５が配設されている，２個の中心導体１０，１４
にはボルト７を収容する共通中心孔が設けられている。

このボルト７は絶縁スリーブ６、絶縁プラグ８および絶
縁リング１３によって中心導体１０．１４と絶縁されて
いる。

第３図は、第１図、第２図に示された電磁コイル組立体
を有する真空スイッチ１５の縦断面構造を示す図である
。

真空スイッチ１５の下部導電体１６は、第１図、第２図
に示されたカップ状組立体内のボルト７によって第１の
中心導体１０側へ引寄せられるようにしっかりと保持さ
れている。

第３図に示された真空スイッチ１５を回路に適用する場
合には、回路の一端を第２の中心導体１４に接続し、ま
た回路の他端真空スイッチ１５の上部導電体１７に接続
すればよい。

真空スイッチ１５を開く場合には、ベローズで保持され
て移動可能な上部導電体１７を上昇させることによって
２個の接触部材１Ｂ，１９が互に引離される。

この時、２個の接触部材１８と１９との間にアークが発
生し、遮断される電流は第２の中心導電体１４、基台１
２、円筒状容器２、第１の結合リング１、螺旋状導体３
′，３“，３″、第２の結合リング４、円盤１１および
第１の中心導体１０から真空スイッチ１５の下部導体１
６の方と、アークを経て上部接触部材１９の方へと流れ
る。

その結果、絶縁ギャップ２０の付近には螺旋状導体３′
，３“，３″によって軸方向の磁界が作られる。

螺旋状導体３′，３“，３″によって作られた軸方向の
磁界内にあるギャップ２０中にいかなる妨害をも生起さ
せないように、螺旋状導体３′，３“ ３′″に電流が
供給される。

第３図に示された真空スイッチの電流遮断能力は、真空
スイッチ組立体単独のものより高い。

そのため、電磁コイル組立体なしで負荷開閉器として使
用されている真空スイッチに電磁コイル組立体を適用す
れば電力開閉器として使用することが可能となる。

このため、同一の真空スイッチを大量に製造することが
可能となり、スイッチの製造原価が下げられる。

また加うるに、第１図に示された電磁コイル組立体を用
意することによって、電力設備におけるスイッチの性能
を向上させることができる。

そして、電磁コイルを装着することおよび電磁コイルの
有無によるスイッチ組立体等は若干の設計変更にすぎな
いので、これらのことは簡単に実行できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明真空スイッチに使用する電磁コイル組立
体の縦断面図、第２図は第１図に示されている電磁コイ
ル組立体の上面図、第３図は電磁コイル組立体を使用し
た真空スイッチの全体図である。 １・・・・・・第１の結合リング、２・・・・・・円筒
状容器、３′，３“，３″・・・・・・螺旋状導体、４
・・・・・・第２の結合リング、５・・・・・・絶縁部
材、６・・・・・・絶縁スリーブ、７・・・・・・ボル
ト、８・・・・・・絶縁プラグ、９・・・・・・絶縁部
材・ １０・・・・・・第１の中心導体、１１・・・・
・・円盤、１２・・・・・・基台、１３・・・・・・絶
縁リング、１４・・・・・・第２の中心導体、１５・・
・・・・真空スイッチ、１６・・・・・・下部導体、１
７・・・・・・上部導体、１８，１９・・・・・・接触
部材、２０・・・・・・絶縁ギャップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スイッチが開の状態にあるときには円筒状容器の接
   触軸方向に関して対称になるように位置されている電気
   絶縁ギャップによって分離され、またスイッチが閉の状
   態にあるときには電気的接触を形成するように相対的に
   移動し得るようにされた２個の接触部材を内蔵する真空
   にされた円筒状容器、該円筒状容器の周囲に同軸的に配
   置された電磁コイル、該電磁コイルはスイッチが閉の状
   態にあるときに該２個の接触部材と直列に接続されてい
   て接触状態にある該２個の接触部材間の電流路の近傍に
   軸方向の磁界を発生するように構成された真空スイッチ
   において、該電磁コイルの端部の一方は、該電磁コイル
   を同軸的に取囲む導電性円筒状容器の一端に結合された
   導電性の第１の結合リングに、また該電磁コイルの端部
   の他方は、中心孔に第１の中心導体が装着されている導
   電性円盤に結合された導電性の第２の結合リングに接続
   されており、該円筒状容器の他端は該第２の結合リング
   の下側にまで延長されていて中心孔に第２の中心導体が
   装着されている円盤状導電性基台に結合されており、該
   電磁コイルおよび該第２の結合リングと該円筒状容器と
   のそれぞれの間、および該導電性円盤と該円盤状導電性
   基台との間には絶縁部材を配設し、そして該接触部材の
   一方は該第１の中心導体に結合され、他方の該接触部材
   と該第２の中心導体とが真空スイッチで制御される回路
   に接続され、且つ該第１の結合リング、該電磁コイルお
   よび該第２の結合リングの各々はその各部分にはそれぞ
   れ均一に電流が分配される如く対称的に相互に接続され
   ているように構成したことを特徴とする真空スイッチ。 ２ 特許請求の範囲の第１項に記載した真空スイッチに
   おいて、２個の中心導体には絶縁部材でこれらと絶縁さ
   れるボルトが貫通する１本の共通中心孔が設けられてお
   り、ボルトの第１の中心導体から突出している部分には
   第１の接触部材に設けられているネジ孔と協働するネジ
   が設けられていることを特徴とする真空スイッチ。 ３ 特許請求の範囲の第１項に記載した真空スイッチに
   おいて、電磁コイルは３本の平行な螺旋状導体で構成さ
   れ、結合リングに１２０゜づつ離れて対称的に結合され
   ていることを特徴とする真空スイッチ。 ４ 特許請求の範囲の第１項に記載した真空スイッチに
   おいて、電磁コイルを結合する結合リング、円筒状容器
   、円盤、第１の中心導体、第２の中心導体を有する円盤
   状基台は、真空スイッチをボルトで装着するために絶縁
   材料でコップ状の一体化構造の電磁コイル組立体に形成
   されたことを特徴とする真空スイッチ。