JPWO2014080655A1 - 開閉機器 - Google Patents
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Abstract
Description
チャタリングの抑制を考慮した従来の開閉機器としては、例えば、固定接点と可動接点を有する真空バルブを備えた開閉機器において、固定接点側が固定導体と弾性体を介して絶縁支持台に固定された構成が開示されている。固定導体部分がチャタリング抑制手段となっており、固定導体は複数の積層板で構成されて固定接点と直結され、接点との間には固有振動数が数kHz以下のチャタリングに影響を与える部材を介在させないようにしている。接点投入時に積層板間で複数回の微小衝突が繰り返されることにより、運動エネルギーが消費されてチャタリングの継続時間を抑制するようにしたものである(例えば、特許文献1参照)。
また、割端子を用いることにより、固定側取付板の積層枚数を少なくすることができ、開閉機器の小形化を図ることができる。
図1は、この発明の実施の形態1による開閉機器示す図であり、(a)は側面断面図、(b)は底面図である。なお、(a)は(b)の中心軸A−Aにおける断面図である。
先ず、開閉機器の全体構成の概要から説明する。
図1において、開閉機器は、固定接点1aと可動接点1bが真空容器1c内に収容された真空バルブ1と、真空バルブ1の固定側を取り付けて支持固定する固定側取付板2と、真空バルブ1および固定側取付板2を絶縁支持する絶縁支持物3と、真空バルブ1の可動側に接続された連結ロッド4と、一端が連結ロッド4に連結され他端が操作機構(図示せず)に連結されて、真空バルブ1と接地側とを絶縁すると共に、操作機構の駆動力を連結ロッド4側に伝達する絶縁ロッド5とを有している。
図示しない操作機構からの駆動力によって、真空バルブ1の可動接点1bは、可動側導体1e,連結ロッド4及び絶縁ロッド5と一体になって図の左右方向へ駆動されて、開閉機器は、その通電経路に発生する大電流を遮断または投入する。
一方の、絶縁ロッド5が収容される側の絶縁支持物3の開口端部は、接地部である固定板11に取り付けられて、開閉機器全体が固定板11に固定されている。なお、固定板11は、開閉機器を収容する筐体側に設けられた部材である。
図1に示すように、固定側取付板2は、絶縁支持物3の開口部よりやや大きい外形の同形状の2枚の板状部材が重ね合わせて構成されている。外形は絶縁支持物3の開口部に合わせて円形とするか、後述するような矩形状にしても良い。
固定側取付板2の材料は、アルミ合金もしくはステンレスが望ましい。アルミ合金の場合は、固定側取付板2が導体として利用できるため、例えば、固定側接続端子7のような接続導体を設ける必要はなく、固定側取付板2に直接、外部主回路導体を接続することが可能である。ただし、金属材料の制振特性を示す損失係数は、ステンレスの方がアルミ合金より約10倍程大きく、入力された振動に対してステンレスの方が減衰させやすい特性がある。
なお、固定側接続端子7を別部材とせず、可動側導体1dと一体に形成しても良い。
固定側取付板2の外周部は高電界となる。そこで、重ね合わされた固定側取付板2の外周の角部となる部分は、電界緩和を考慮してエッジにならないように、曲面に形成した曲面部2bを設けている。
割端子6は、外形が円板状をし、その中心部には、真空容器1aから外部に露出した固定側導体1dの露出部と嵌合する嵌合穴6aを有している。そして、嵌合穴6aから径方向に割くスリット6bが設けられ、スリット6b部を外部からねじ締めするために、外周部の一部を切り欠いて平面部6cを設け、その平面部6cに形成した締付穴を利用して締付ねじ12により締付可能に構成されている。更に、固定側取付板2を取り付けるための取付穴6dが設けられている。
割端子6の組み付けは、固定側導体1dの露出部へ嵌合させた後、所定の位置で平面部6cから挿入した締付ねじ12を締め付けることで固定側導体1dに固定される。
図3は、割端子の他の例であり、外形が直方体の場合の割端子13を示す平面図(a)と側面図(b)である。図2と同様に、中心部に嵌合穴13aを有し、その内周側には雌ねじが形成されている。嵌合穴13aの一部を径方向に割いてスリット13bが設けられ、スリット13b部を締め付けるための締付ねじ12用のねじ用穴13c、及び固定側取付板2を取り付けるための取付穴13dを有している。外形が直方体の場合は、円板状の場合に比べて加工が容易であるため安価に製作できる。嵌合穴13aには雌ねじを設けずに円筒はめ込み方式としても良い。
なお、以下の説明において、割端子6と説明する部分は割端子13と置き換えても同等である。
先の図1では、固定接点1aに一端が接続された固定側導体1dの他端側は、真空容器1cの固定側端板を貫通して外部に引き出されていたが、図4に示す固定側導体14は、真空容器1cの固定側端板を貫通する部分が円板状をした円板状部14aとなっている。真空バルブはある程度規格化されており、図4のような固定側導体14の場合もある。この場合は、割端子6を直接接続できないので、先ず、固定側導体14の円板状部14aに接続導体15をボルト締め等で取り付けて、その先端側に固定側接続端子7を取り付ける。接続導体15の外周側には割端子6の嵌合穴6aの雌ねじに螺合する雄ねじが形成されている。
なお、固定側接続端子7は、接続導体15と一体に形成しても良い。
開極状態にある固定接点と可動接点が、投入指令によりある速度で投入(閉極)されると、接点間でチャタリングが生じる。
チャタリング現象を抑制するためには、閉極動作時の衝撃荷重に対応して、周辺の固定部があるばね定数を有して変歪する間に、衝突エネルギーを減衰,消散させることが必要となる。
実施の形態1のような絶縁支持構造においては、固定側取付板2のばね定数を10〜100kN/mm以下とすることで、チャタリング抑制に効果的であることが、発明者らの実験検証によって分かった。そして、実施の形態1のような絶縁支持構造を採用すれば、固定側取付板2の積層枚数を2枚としても上記ばね定数の規定を達成できることが分かった。したがって、本願の開閉機器では、ばね定数が上記範囲内に入るように、固定側取付板2の厚さ及び形状が決定されている。
更に、この構造においては、開閉機器の閉極時の衝撃エネルギーは、固定側導体1dの嵌合部を介して割端子6へ伝えられ、その後固定側取付板2に伝わる。ここで、割端子6の嵌合部を介する際に、一部の衝撃エネルギーは嵌合部の摩擦によって消散される。
したがって、固定側導体1dと割端子6の嵌合部をねじ結合としたほうが、円筒形状のはめ込みの場合よりも衝撃エネルギーの消散効果が大きい。
なお、割端子にせずにねじのみとした場合には、締結部に止めナットのような別部材が必要となり、固定側導体の全長が伸び、また、締付作業が煩雑化する等のデメリットが生じる。
更に、スペーサ10がない場合は、固定側取付板2と絶縁支持物3が近接して狭い空間が形成されてトリプルジャンクションとなるが、スペーサ10を設けることでトリプルジャンクションの生成を抑制すことができ、固定側取付板2の取付部周辺からの放電発生を抑制できる。
また、割端子を用いることにより、固定側取付板の積層枚数を少なくすることができ、開閉機器の小形化を図ることができる。
図5は、実施の形態2による開閉機器の、真空バルブの固定側周辺のみを拡大して表した部分断面図である。図示以外の構成は、実施の形態1の図1と同等なので説明を省略し、相違点を中心に説明する。相違点は、固定側取付板の構成である。
図5において、本実施の形態の固定側取付板16は、2枚構成ではあるが、同形状ではなく、形状が異なる2種類の板状部材17,18が積層されて構成されている。真空バルブ1に対向する側の板状部材17の外形を小さくし、外側となる板状部材18の外形を大きくすると共に厚さも厚くし、板状部材18の一面に凹部を形成し、この凹部に板状部材17を嵌め込み重ね合わせて構成したものである。
外側となる板状部材18の外周には大きな曲率で形成した曲面部18aを設けている。
開閉機器をより高い電圧定格に適用する場合、固定側取付板の周辺の電界をさらに低減させる必要がある。このためには、固定側取付板の外周に大きな曲面を有した電界緩和構造を採用するのが望ましいが、大きな曲面を確保するために積層する個々の板状部材の板厚を厚くすると、固定側取付板全体のばね定数が上昇するため、実施の形態1で説明したばね定数の範囲内に入れるのが難しくなる。
そこで、図5のように、取付板外周のみ厚さを厚くした板状部材18の内側に板状部材17を嵌め合わせることで、全体のばね定数を実施の形態1のような構成の固定側取付板と大きく変動させることなく、電界緩和に必要な大きな曲面部18aを形成することができる。
図6は、実施の形態3による開閉機器の、真空バルブの固定側周辺のみを拡大して表した部分断面図である。図示以外の構成は、実施の形態1の図1と同等なので説明を省略し、相違点を中心に説明する。相違点は、固定側取付板部の構成である。
図6において、2枚の板状部材からなる固定側取付板2の間に固定側取付板2と比較して剛性が低く軽い材料からなる薄板19が挿入されている。薄板19を挿入することで、固定側取付板2部のばね定数や固定側取付板2部全体の質量をほとんど変化させることなく、積層枚数を増やして、固定側取付板2が変歪した際に板間に生じる摩擦による振動減衰を大きくする効果を得ることができる。
なお、薄板を挿入する構成は、実施の形態2の図5にも、同様に適用できる。
実施の形態4.
本実施の形態の固定側取付板20も2枚の板状部材で構成されおり、2枚の構成の仕方は、実施の形態1〜3のいずれかと同等である。
このような構成により、絶縁支持物3内に配置された真空バルブ1や通電部によって暖められた絶縁媒体を効率よく通気穴20dから外部へ排出させることができる。
なお、図7では固定側取付板20の外形形状を矩形状としているが、これに限定するものではなく円形であっても良い。
1d 固定側導体、1e 可動側導体、1f ベローズ、
2 固定側取付板、2a 貫通穴、2b 曲面部、3 絶縁支持物、
4 連結ロッド、5 絶縁ロッド、6 割端子、6a 嵌合穴、
6b スリット、6c 平面部、6d 取付穴、7 固定側接続端子、
8 可撓導体、9 可動側接続端子、10 スペーサ、11 固定板、
12 締付ねじ、13割端子、13a 嵌合穴、13b スリット、
13c ねじ用穴、13d 取付穴、14 固定側導体、
14a 円板状部、15 接続導体、16 固定側取付板、
17,18 板状部材、18a 曲面部、19 薄板、
20 固定側取付板、20a 貫通穴、20b 固定穴、20c 取付穴、
20d 通気穴。
一方の、絶縁ロッド5が収容される側の絶縁支持物3の開口端部は、接地部である固定板11に取り付けられて、開閉機器全体が固定板11に固定されている。なお、固定板11は、開閉機器を収容する筐体側に設けられた部材である。
なお、固定側接続端子7を別部材とせず、固定側導体1dと一体に形成しても良い。
固定側取付板2の外周部は高電界となる。そこで、重ね合わされた固定側取付板2の外周の角部となる部分は、電界緩和を考慮してエッジにならないように、曲面に形成した曲面部2bを設けている。
割端子6は、外形が円板状をし、その中心部には、真空容器1cから外部に露出した固定側導体1dの露出部と嵌合する嵌合穴6aを有している。そして、嵌合穴6aから径方向に割くスリット6bが設けられ、スリット6b部を外部からねじ締めするために、外周部の一部を切り欠いて平面部6cを設け、その平面部6cに形成した締付穴を利用して締付ねじ12により締付可能に構成されている。更に、固定側取付板2を取り付けるための取付穴6dが設けられている。
割端子6の組み付けは、固定側導体1dの露出部へ嵌合させた後、所定の位置で平面部6cから挿入した締付ねじ12を締め付けることで固定側導体1dに固定される。
このような構成により、絶縁支持物3内に配置された真空バルブ1や通電部によって暖められた絶縁媒体を効率よく通気穴20dから外部へ排出させることができる。
なお、図7では固定側取付板20の外形形状を矩形状としているが、これに限定するものではなく円形であっても良い。
Claims (10)
- 固定接点及び可動接点が真空容器に収容された真空バルブと、前記固定接点に接続された固定側導体を支持する固定側取付板と、前記固定側取付板を間隔をおいて少なくとも2箇所の支持部で橋状に支持する絶縁支持物と、前記可動接点に接続された可動側導体に連結されて前記両接点を開閉操作する操作機構とを備えた開閉機器において、
前記固定側取付板は、複数の板状部材が重ね合わされて構成され、
前記真空バルブの前記固定側導体が直接または衝撃力伝達手段を介して前記固定側取付板の前記2箇所の支持部のほぼ中央で支持されていることを特徴とする開閉機器。 - 請求項1記載の開閉機器において、
前記固定側取付板は、2枚の板状部材を重ね合わせて構成したことを特徴とする開閉機器。 - 固定接点及び可動接点が真空容器に収容された真空バルブと、前記固定接点に接続された固定側導体を支持する固定側取付板と、内部に前記真空バルブを収容し一端側に前記固定側取付板が固着される筒状の絶縁支持物と、前記可動接点に接続された可動側導体に連結されて前記両接点を開閉操作する操作機構とを備えた開閉機器において、
前記固定側取付板は、複数枚の板状部材が重ね合わされて構成され、
前記真空容器の外部に露出する前記固定側導体の露出部に、前記露出部と嵌合する嵌合穴を有し前記嵌合穴から径方向にスリットが形成された割端子が装着され、
前記割端子が前記固定側取付板に固定されて、前記真空バルブの前記固定側導体が前記割端子を介し前記固定側取付板に支持されていることを特徴とする開閉機器。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の開閉機器において、
前記固定側取付板は、外形が同形状の2枚の板状部材が重ね合わされて構成されていることを特徴とする開閉機器。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の開閉機器において、
前記固定側取付板は、外形の大きさの異なる2枚の板状部材からなり、大きい外形の板状部材の一面に凹部が形成され、小さい外形の板状部材が前記凹部に嵌め込まれ重ね合わされて構成されていることを特徴とする開閉機器。 - 請求項4又は請求項5に記載の開閉機器において、
前記2枚の板状部材からなる前記固定側取付板の板間に、前記固定側取付板より剛性が低く厚さの薄い薄板が挟み込まれていることを特徴とする開閉機器。 - 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の開閉機器において、
重ね合わされた前記固定側取付板の外周の角部となる部分は、曲面に形成されていることを特徴とする開閉機器。 - 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の開閉機器において、
前記固定側取付板の中心部に貫通穴が設けられ、前記真空バルブの前記固定側導体又は固定側接続端子が、前記貫通穴を貫通して前記固定側取付板の外部に引き出されていることを特徴とする開閉機器。 - 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の開閉機器において、
前記固定側取付板と前記絶縁支持物との固着部にスペーサが介装されていることを特徴とする開閉機器。 - 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の開閉機器において、
前記固定側取付板に、前記絶縁支持物の内部側へ通じる通気穴が設けられていることを特徴とする開閉機器。
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