JPS5916370B2 - 真空しや断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空しゃ断器に関し、さらに詳細には。

接離する一対の電極の一方を大電流通電時にしてかつ投
入、しゃ断時のみ回転させるようにすることによシしゃ
断容量の向上を図った真空しゃ断器に関する。

一般に、真空しゃ断器においては、電流をしゃ断すると
接触、離反自在の〒対の電極間にアークが発生する。

このアークは、しゃ断電流が大きい場合に、アーク自身
により生ずる自己電磁力と外部°回路によって生ずる電
磁力との相互作用によシ著しく不安定な状態となり、電
極面を移動するとともに電極の端部あるいはその周辺部
に集中し。

その部分を局部的に加熱するとともに多量の金属蒸気（
中性原子）が放出され、これらがイオン化されることに
よってしゃ断容量を低下させる虞れがある。

このため真空容器内の軸心部に相対的に接近。

離反自在の１対の電極リードを配設し、各電極リードの
内端部にスパイラル状の複数のスリットを備えた接触、
離反自在の電極を固設し、各電極面に生じたアークを駆
動させて電極面に停滞させないようにした、いわゆるス
パイラル電極を備えた真空しゃ断器が知られている。

しかし、いわゆるスパイラル電極を備えた真空しゃ断器
のしゃ断実験におけるアーク観察によると、しゃ断に有
効な面積は、スパイラル電極における対向面の約１７３
〜Ｖ２であったこれは電極面の一部に対するアーク集中
と、アーク電圧の増加とを意味する。

したがって、アークエネルギーが太き（なるとともに電
極表面の温度上昇が太き（なシ、かつ、金属蒸気の放出
が増大され、これらがイオン化されることによってしゃ
断性能に支承をきたすことになる。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、その
目的とするところ代 真空容器内に設けられた接触、離
反自在の一対の電極の一方を大電流通電時にしてかつ投
入、しゃ断時のみ回転させるようにすることＫよシ、ア
ークを電極面に対して相対的に回転移動させてしゃ断容
量の大幅な向上を図った真空しゃ断器の提供にある。

以下１図面を用いてこの発明の好ましい実施例を詳細に
説明する。

第１図は、本発明に係る真空しゃ断器１の正断面説明図
で、この真空しゃ断器１は、高真空に保持された真空容
器２と、真空容器２内の軸心部に軸方向に移動自在に設
けられるとともにその内端部に円板状の可動電極３を固
着した可動リード４と、可動リード４と対向配置される
とともに可動電極３が接触、離反される回転電極５をそ
の端部に固着しかつ回転自在に支承されたほぼＬ字状の
回転リード６と、この回転リード６と真空容器２の外端
部に付設した回転自在の回転体７とを真空容器２の真空
度を保持しつつ連動連結する回転伝達機構８と、回転電
極５を大電流通電時にしてかつ投入、しゃ断時のみ回転
すべく回転体７に連結した回転駆動装置９および可動リ
ード４を軸方向に往復移動するために真空容器２外に設
けた操作機構（図示省略）などにより構成されている。

前記真空容器２は、円筒状に形成されたガラスあるいは
セラミックスなどの絶縁材からなる適数の絶縁筒１０，
１０の両端に、円環状の接続リング１１，１１．・・・
の基部を埋設し、各絶縁筒１０゜１０を同一軸線上に配
置するとともに中間金具１２を挾持した一端の接続リン
グ１１．１１により気密に接続し、かつ、各絶縁筒１０
，１０の他端の接続リング１１．１１の端部に接合した
ステンレス鋼のごとき非磁性で高抵抗材からなる円板状
の端板１３，１３によって封止してその内部を高真空に
保持しである。

一方の端板１３の中心部には、孔１４が穿設してあシ、
この孔１４には、外部回路（図示省略）と外部リード１
５を介して接続される可動リード４が軸方向（第１図に
おいて上下方向）に移動自在に挿通されているとともに
金属のベローズ１６により気密に装着されておシ、その
内端部には、はぼ円板状に成形された可動電極３がロウ
付けなどによシ適宜に固着されている。

なお、可動リード３は、銅あるいは銅合金のごとき良導
体からなるものであるとともに、この可動リード３を軸
方向に往復移動するために真空容器２外に設けた図示し
ない操作機構と適宜に連動連結されている。

また、真空容器２内の軸心部には、可動リード４と対向
配置されるとともにその可動電極３によって、接触、離
反される回転電極５を備えた回転リード６が回転自在に
支承されている。

すなわち、他方の端板１３の内面には、銅あるいは銅合
金のごとき良導体からなる有底円筒状の支持部材１７の
端部が適宜に固着されている。

支持部材１７は、軸受１８の支持と電流通路とを兼ねる
もので、絶縁筒１０と同心状に配設されており、その底
部中央には、回転リード６の直線部６ａを回転自在に支
持する中空円板状の軸受１８が一体的に嵌合されている
。

軸受１８は、銅あるいはシん青銅、銅タングステンなど
の銅合金のごとき良導体によって形成されており、回転
リード６の直線部６ａと摺接する部分には、グラファイ
ト（図示省略）が埋め込まれている。

軸受１８の中空部には、回転リード６の直線部６ａと接
触する複数の接触片１９が適宜に離隔して配設されてい
るとともに、各接触片１９と中空部の内周壁との間には
、各接触片１９を回転リード６の直線部６ａに押圧付勢
する複数の弾機２０（第２図参照）が弾装されており、
かつ、各接触片１９と軸受１８とは可撓性の適数の導体
２１によって電気的に接続されている。

なお、支持部材１７は、有底円筒状の形状に限ることは
なく、たとえば第３図に示すように、Ｌ字状に成形した
複数の支持部材１７を同一円周上に適宜に離隔して配置
するとともに各支持部材１７の一端を他方の端板１３に
固着し、かつ、その他端により軸受１８を支持する構成
とすることもできる。

前記軸受１８に回転自在に支承された回転リード６は、
可動リード４と同様に銅あるいは銅合金のごとき良導体
によって形成されておシ、その直線部６ａには、軸方向
の移動を規制するストッパフランジ２２．２２が、軸受
１８の両端部に摺接するように一体的に形成されている
。

また、回転リード６における直線部６ａの前記可動電極
３と対向する端部には、はぼ円板状に成形した前記回転
電極５がロウ付などによシ一体的に固着されており、直
線部６ａの他端には、この直線部６ａの延伸方向と斜交
する方向に屈曲した連結部６ｂ（第１図参照）が一体的
に設けられている。

連結部６ｂの端部には、第１図において上方向に開口し
た半球状の凹部２３が穿設されておシ、凹部２３には、
前記回転伝達機構８の一部を構成する回転伝達棒２４の
一端が揺動自在に係合されている。

回転伝達棒２４は、後述するごとく真空容器２の外端部
に設けた回転体７と回転リード６とを連動連結するため
のもので、ステンレス鋼のごとき高抵抗にしてかつ機械
的強度の大きいものから形成されておシ、他方の端板１
３に穿設した孔２５を摺動巨在に挿通するとともに、そ
の他端は、回転体７とその回転中心から適宜に離隔した
位置において旋回自在に連結されている。

なお、回転リード６の連結部６ｂと回転体７とに連結さ
れる回転伝達棒２４の両端は、真空容器２の軸線を間に
して対称位置に位置しているとともに、回転伝達棒２４
は、真空容器２の軸線と斜交して配設されているもので
ある。

したがって、回転伝達棒２４は、回転体７の回転によっ
ていわゆる捕り粉本運動を行なう。

また、他方の端板１３に設けた孔２５によって真空容器
２の気密性が損なわれるのを防止すべく、回転伝達棒２
４の適宜位置には、金属のベローズ２６の一端が気密に
固着されているとともに、その他端は、孔２５の周縁部
に気密に固着されている。

前記他方の端板１３の外面には、外周面にガイド突起２
７を穿設した円環状の回転体支持部材２８が、真空容器
２と同一軸線上に配置されて適宜に取り付けられており
、この回転体支持部材２Ｂには、有底同筒状に形成した
前記回転体７が、その内周面に形成した周溝２９をガイ
ド突起２７に係合することによシ回転自在に支承されて
いる。

回転体７の底部中央には、回転駆動装置９の一部を構成
する円柱状の駆動軸３０が一体的に植設されておシ、こ
の駆動軸３０は、支持枠３１に穿設した孔３２に挿通さ
れるとともにスラストベアリングのごとき複数の軸承部
材３３を介して回転自在に支承されている。

駆動軸３０の軸心部には、雌螺子孔３４が形成されてお
り、この雌螺子孔３４には、雄螺子体３５が螺合されて
いる。

そして、雄螺子体３５は、電磁石３６の可動鉄心３７と
ロッド３８を介して一体的に連結されている。

電磁石３６は、事故電流のように大電流が導電された際
によける投入、しゃ断時にのみ作動して固定鉄心３９に
よシ可動鉄心３７を吸引するもので、そのコイル４０の
一端は、外部リード４１により前記外部回路と接続され
るとともに、その他端は、接続リード４２を介して前記
他方の端板１３に装着した支持部材１７と適宜に接続し
た端子４３に接続されている。

なお、可動鉄心３７は、雄螺子体３５０回転を防止する
ために断面多角形状に成形されているとともに、その下
端に固着した弾機取付部材４４と支持枠３１との間に引
張シコイルスプリングのごとき複数の弾機４５を張設す
ることによって常時支持枠３１方向に付勢されている。

また、第１図において４６で示すのは、ベローズ１６の
損傷を防止するための軸シールド、４７で示すのは、可
動、回転電極３，５などを囲繞する円筒状の主シールド
で、その外周中央部を前記中間金具１２によって支持さ
れている。

以上の構成により、定格電流（数百〜数千アンペア）を
投入、しゃ断する場合には、投入あるいはしゃ断命令と
同時に可動リード４が操作機構によシ移動されて、可動
電極３が回転電極５に対して接触、離反することによっ
て投入、しゃ断操作が完了する。

つぎに、定格電流より１桁大きい事故電流（数十キロア
ンペア）を投入、しゃ断する場合には、回転電極５が回
転伝達機構８および回転駆動装置９などを介して回転さ
れる。

すなわち、大電流通電時にしてかつ投入、しゃ断時のみ
作動するように設けられた回転駆動装置９における電磁
石３６の可動鉄心３７は、固定鉄心３９に吸引され、そ
の回転を規制されながら第１図において上方向へ移動し
、ロッド３８を介して連結された雄螺子体３５も同様に
上昇される。

この雄螺子体３５の上昇によシ、雄螺子体３５と雄螺子
孔３４を介して螺合した駆動軸３０は、その軸方向の移
動が規制されているので、雄螺子体３５の螺子に沿って
適宜方向に相対的に回転されるとともに、回転体７２回
転伝達棒２４および回転リード６を介してその回転力が
回転電極５に伝達され回転電極５を回転体７と同方向に
回転する。

なお、適宜方向に回転される回転電極５は、はぼ１回転
した時点において可動鉄心３７が固定鉄心３９に接触す
ることによってその回転を停止されるものであり、しゃ
断操作が完了した後に可動鉄心３７がその自重および弾
機４５０作用によシ降下することによシ逆転されて原位
置に復帰するものである。

また、投入、しゃ断命令と同時に操作機構が作動され、
可動電極３は１回転電極５に対して接触あるいは離反し
て、両電極間にアークが発生するが、このアークは、回
転電極５が適宜方向に回転することにより相対的忙駆動
されることとなるので、電極全面に分散駆動される。

したがって、アーク電圧が低くなるとともにエネルギー
が小さくなシ、かつ、電極表面の温度上昇が低（抑えら
れて蒸発する金属蒸気量も減少してしゃ断性能が一段と
向上する。

なお、回転電極５を設けることにより、従来の真空しゃ
断器と比較して、しゃ断容量において２倍以上となった
。

第３図は１回転電極５を備えた寡空しゃ断器１の他の実
施例を示すもので、真空容器２の外端部に配設した回転
体７の支持手段のみ相違するものであるから、前述した
実施例の構成部材と同一機能を奏する構成部材には同一
符号を付すこととしてその説明を省略する。

すなわち、他方の端板１３の外部には、７ランプ部２８
ａを備えた回転体支持部材２８か他方の端板１３に立設
した複数のガイドピン４８を介して軸方向に移動自在に
案内支持されているとともに各ガイドピン４８の頭部４
８ａによってその移動範囲を規制されている。

そして、他方の端板１３と回転支持部材２８の７ランプ
部２８ａとは金属のベローズ４９を介して気密に接続さ
れておシ、回転伝達棒２４に一端が気密に固着されたベ
ローズ２６の他端は、回転体支持部材２８の７ランプ部
２８ａの孔２８ｂの周縁部に気密に固着されている。

したがって、この実施例の真空しゃ断器は、前述した第
１実施例の真空しゃ断器と同様にしゃ断容量が大巾に向
上されるとともに５回転体７の回転を円滑に行なうこと
ができるので、回転駆動装置９の駆動力を回転電極５に
円滑に伝達することができる。

以上のどと（本発明は、真空容器の軸心部に可動電極を
備えた可動リードを軸方向に移動自在に配設するととも
に可動電極によって接触される回転電極を備えた回転リ
ードを回転自在に支承して設け、前記回転リードを真空
容器の外端部に回転自在に付設した回転体と気密に連動
連結するとともにこの回転体を大電流通電時にして投入
、しゃ断のみに作動する回転駆動装置と連結したもので
あるから、事故電流のような大電流の投入、しゃ断時に
電極Ｙ回転することによシ、電極間に発生したアークを
電極面に対して相対的に回転駆動することができる。

したがって、アークによって発生する金属蒸気の蒸気量
が低減されるので、真空しゃ断器のしゃ断性能を一段と
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明に
係る真空しゃ断器の正断面説明図、第２図は要部の拡大
断面図、第３図は他の実施例の真空しゃ断器の正断面説
明図である。 ２・・・・・・真空容器、３・・・・・・可動電極、４
・・・・・・可動リード、５・・・・・・回転電極、６
・・・・・・回転リード、７・・・・・・回転体、９・
・・・・・回転駆動装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真空容器２の軸心部に可動電極３を備えた可動リー
   ド４を軸方向に移動自在に配設するとともに可動電極４
   によって接離される回転電極５を備えた回転リード６を
   回転自在に支承して設け、前記回転リード６を真空容器
   ２の外端部に回転自在に付設した回転体７と気密に連動
   連結するとともにこの回転体７を大電流通電時にしてか
   つ投入、しゃ断時のみ作動する回転駆動装置９と連結し
   たことを特徴とする真空しゃ断器。