TW201637055A - 遮斷器及操作器以及開閉裝置 - Google Patents

Abstract

提供一種遮斷器，即使設定大的尺寸公差，仍跨長期間維持可動導體或軸的平滑的往返運動，且在電極部的接觸不良不易發生。本發明之遮斷器，係為了解決上述課題，而具備：容器；經由固定導體而固定於該容器，設置於該容器內的固定電極；與該固定電極對向配置，與該固定電極接近分離從而進行電流的接通或遮斷，且固定於可動導體的前端部的可動電極；以及將固定著該可動電極的前述可動導體支撐成可滑動，固定於前述容器的軸承；前述軸承，係在中央部具有插通前述可動導體而支撐該可動導體的孔，該孔的兩端徑比中央部寬，該孔的形成於軸向的剖面，係在兩端部附近形成直線傾斜形狀。

Description

遮斷器及操作器以及開閉裝置

本發明係有關遮斷器及操作器以及開閉裝置，尤其有關為了進行穩定的開閉操作而改良將可動導體、軸等作支撐的軸承的構造的遮斷器及操作器以及開閉裝置。

在進行電路的遮斷、接通操作的開閉裝置方面，係雖依其用途而存在各種的機種，惟在例如專利文獻1、專利文獻2等所示的真空遮斷器，係在較高電壓下所使用的開閉裝置。

屬開閉裝置的1種之真空遮斷器，係如亦說明於專利文獻1及2，主要以在保持真空的容器內進行電路的開閉的真空閥(遮斷器)、供予開閉操作力的電磁操作器而構成。

針對歷來的真空遮斷器的構成，利用圖1作說明。

如示於該圖，真空遮斷器50，係大致由真空閥(遮斷器)51與電磁操作器52及將兩者連結的鏈接機 構53構成。

並且，真空閥(遮斷器)51，係由以下而構成：真空容器3；經由固定導體43而固定於此真空容器3，設置在真空容器3內的固定電極1；與固定電極1對向配置，與此固定電極1接近分離從而進行電流的接通或遮斷，且固定於可動導體4的前端部的可動電極2；將固定著此可動電極2的可動導體4支撐成可滑動，固定於真空容器3的底部並由在內部施行固體潤滑的乾襯套所成的筒狀的遮斷器軸承6；以及一端固定於真空容器3，另一端安裝於可動導體4而追隨該可動導體4的移動，保持真空容器3內的真空的伸縮管5。

另一方面，電磁操作器52，係具有：相對向而配置的可動鐵芯18與固定鐵芯27；依電磁力使可動鐵芯18與固定鐵芯27分離或接觸的線圈17；形成從此線圈17產生的磁場的路徑，同時產生供於保持可動鐵芯18與固定鐵芯27的接觸狀態用的電磁力的永久磁鐵19；及覆蓋線圈17的周圍，同時形成從線圈17產生的磁通的路徑的鐵製蓋件44、7；並且由以下而構成：連結於可動鐵芯18而傳達伴隨從電磁鐵產生的電磁力的驅動力的軸8；將此軸8以構成上部的電磁操作器52的平板28作支撐的由在內面施行固體潤滑的乾襯套所成的筒狀的操作器軸承22；以及以固定鐵芯27在電磁操作器52的下部作支撐的由在內面施行固體潤滑的乾襯套所成的筒狀的操作器軸承21；並且，軸8，係下部的徑比上部粗，比起將軸 8的上部作支撐的操作器軸承22的內徑，將軸8的下部作支撐的操作器軸承21的內徑被形成為較粗。此外，在軸8，係安裝跳脫彈簧20，在閉極動作中於跳脫彈簧20儲存斥力，跳脫彈簧20的斥力，係使用於開極動作時。

並且，真空閥(遮斷器)51的可動導體4，係經由鏈接銷13與第1連結軸10連結，另一方面電磁操作器52的軸8，係經由鏈接銷12與第2連結軸9連結，此第1連結軸10與第2連結軸9被利用以構成鏈接機構53的支撐軸14支撐為轉動自如的桿子11與支撐軸15及16而連結，將以電磁操作器52產生的驅動力經由鏈接機構53而傳達至真空閥(遮斷器)51，使真空閥(遮斷器)51的固定電極1與可動電極2接近分離而進行電流的接通或遮斷。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本發明專利公開2007-179841號公報

[專利文獻2]日本發明專利公開2004-247093號公報

另外，上述之可動導體4或軸8，係以1~5m/秒程度的高速作往返運動，故要使該往返運動平順地 進行，係需要高精度地管理可動導體4或軸8的外徑與遮斷器軸承6及操作器軸承21、22的內徑的尺寸差、及遮斷器軸承6及操作器軸承21、22的設置位置。

尤其，遮斷器軸承6，係需要注意不會有以下情形：與可動導體4的外徑軸承內徑差過大致使在滑動部發生接觸不均。此外，與此同時，亦需要留意不會有以下情形：該尺寸差過小使得可動導體4的旋轉自由度變小，因而在固定電極1與可動電極2之間發生接觸不均，發生接觸不良。

亦即，如示於圖2，欲使可動導體4的可動角度為±θ的情況下，可使可動導體4的外徑與遮斷器軸承6的內徑的差(d)及遮斷器軸承6的軸向長度(L)的比d/L為tanθ。然而，為了增加可動導體4的可動角度θ而過度增加d時由於可動導體4的遮斷器軸承6的接觸不均所致的磨耗量變大，故可動導體4的可動角度θ，係僅可在軸承壽命符合要求的範圍內增加。

再者，在電磁操作器52所使用的2組的操作器軸承21、22亦需要管理各自的軸承內徑與軸8的外徑的尺寸差，且管理成2組的操作器軸承21、22的中心軸高精度地一致，作成在滑動部的接觸不均不會發生。

本發明係鑑於上述情事而創作者，作為其目的之處，係在於提供一種遮斷器及操作器以及開閉裝置，即使設定大的尺寸公差，仍跨長期間維持可動導體或軸的平滑的往返運動，且在電極部的接觸不良不易發生。

本發明之遮斷器，係為了達成上述目的，而具備：容器；經由固定導體而固定於該容器，設置於該容器內的固定電極；與該固定電極對向配置，與該固定電極接近分離從而進行電流的接通或遮斷，且固定於可動導體的前端部的可動電極；以及將固定著該可動電極的前述可動導體支撐成可滑動，固定於前述容器的軸承；前述軸承，係在中央部具有插通前述可動導體而支撐該可動導體的孔，該孔的兩端徑比中央部寬。

依本發明時，具有以下效果：即使在可動導體或軸的尺寸、軸承的設置位置等方面容許比歷來大的誤差，仍跨長期間維持可動導體或軸的平滑的往返運動，且在電極部的接觸不良不易發生。

1‧‧‧固定電極

2‧‧‧可動電極

3‧‧‧真空容器

4‧‧‧可動導體

5‧‧‧伸縮管

6‧‧‧遮斷器軸承

7‧‧‧鐵製蓋件

8‧‧‧軸

9‧‧‧第2連結軸

10‧‧‧第1連結軸

11‧‧‧桿子

12、13‧‧‧鏈接銷

14、15、16‧‧‧支撐軸

17‧‧‧線圈

18‧‧‧可動鐵芯

19‧‧‧永久磁鐵

20‧‧‧跳脫彈簧

21、22‧‧‧操作器軸承

27‧‧‧固定鐵芯

28‧‧‧平板

43‧‧‧固定導體

44‧‧‧鐵製蓋件

45‧‧‧附傾斜面遮斷器軸承

46、47‧‧‧附傾斜面操作器軸承

48‧‧‧附外殼附傾斜面軸承

49‧‧‧外殼

50‧‧‧真空遮斷器

51‧‧‧真空閥(遮斷器)

52‧‧‧電磁操作器

53‧‧‧鏈接機構

[圖1]針對是歷來的開閉裝置的真空遮斷器的構成作繪示的剖面圖。

[圖2]供於說明歷來的軸承構造下的可動導體的可動角度(θ)及可動導體的外徑與遮斷器軸承的內徑的差(d)及遮斷器軸承6的軸向長度(L)的關係所用的軸承 附近的剖面圖。

[圖3]針對是開閉裝置的實施例1的真空遮斷器作繪示的剖面圖。

[圖4]供於說明在是開閉裝置的實施例1的真空遮斷器方面所採用的軸承方面的可動導體的可動角度(θ)及可動導體的外徑與遮斷器軸承的內徑的差(d、d₁、d₂)及遮斷器軸承的軸向長度(L、L₁、L₂)的關係所用的軸承附近的剖面圖。

[圖5]軸承之中內面角部形成曲面狀的情況下的軸承附近的剖面圖。

[圖6]針對是開閉裝置的實施例2的真空遮斷器作繪示的剖面圖。

[圖7]開閉裝置的實施例2的操作器中的軸與軸承的剖面圖。

[圖8]在是開閉裝置的實施例3的真空遮斷器方面所採用的附外殼軸承的剖面圖。

以下，根據所圖示的實施例而說明本發明的遮斷器及操作器以及開閉裝置。另外，符號，係與歷來相同者使用相同符號，同時於各實施例中對相同構件係使用相同符號。

[實施例1]

於圖3，示出是本發明的開閉裝置的實施例1的真空遮斷器50。如示於該圖，本實施例的真空遮斷器50，係大致由真空閥(遮斷器)51與電磁操作器52及將兩者連結的鏈接機構53構成。

並且，真空閥(遮斷器)51，係由以下而構成：真空容器3；經由固定導體43而固定於此真空容器3，設置在真空容器3內的固定電極1；與固定電極1對向配置，與此固定電極1接近分離從而進行電流的接通或遮斷，且固定於可動導體4的前端部的可動電極2；將固定著此可動電極2的可動導體4支撐成可滑動，在中央部具有可動導體4作插通的孔，前述孔的兩端徑係比中央部徑寬，平行於前述孔的軸向的剖面在兩端部附近形成直線狀的軸承45；以及一端固定於真空容器3，另一端安裝於可動導體4而追隨該可動導體4的移動，保持真空容器3內的真空的伸縮管5。

另一方面，電磁操作器52，係具有：相對向而配置的可動鐵芯18與固定鐵芯27；依電磁力使可動鐵芯18與固定鐵芯27分離或接觸的線圈17；形成從此線圈17產生的磁場的路徑，同時產生供於保持可動鐵芯18與固定鐵芯27的接觸狀態用的電磁力的永久磁鐵19；及覆蓋線圈17的周圍，同時形成從線圈17產生的磁通的路徑的鐵製蓋件44、7；並且由以下而構成：連結於可動鐵芯18而傳達伴隨從電磁鐵產生的電磁力的驅動力的軸8；以及將此軸8在電磁操作器52的上部與下部作支撐的 2個的第1操作器側軸承21及第2操作器側軸承22。

並且，軸8，係下部的徑比上部粗，比起將軸8的上部作支撐的第2操作器側軸承22的內徑，將軸8的下部作支撐的第1操作器側軸承21的內徑被形成為較粗。

此外，在軸8，係安裝跳脫彈簧20，在閉極動作中於跳脫彈簧20儲存斥力，跳脫彈簧20的斥力，係使用於開極動作時。

並且，真空閥(遮斷器)51的可動導體4，係經由鏈接銷13與第1連結軸10連結，另一方面電磁操作器52的軸8，係經由鏈接銷12與第2連結軸9連結，此第1連結軸10與第2連結軸9被利用以構成鏈接機構53的支撐軸14支撐為轉動自如的桿子11與支撐軸15及16而連結，將以電磁操作器52產生的驅動力經由鏈接機構53而傳達至真空閥(遮斷器)51，使真空閥(遮斷器)51的固定電極1與可動電極2接近分離而進行電流的接通或遮斷。

接著，說明有關在上述之真空遮斷器50方面的動作。

首先，固定電極1與可動電極2的開閉動作，係藉電磁操作器52使軸8動作，軸8與可動電極2的可動導體4，係以連結軸9、10、桿子11與鏈接銷12、13、支撐軸14~16等而連結，聯合作動作從而進行。

亦即，閉極動作，係將電磁操作器52內的線圈17作勵磁，而吸引安裝於軸8的可動鐵芯18從而進行，閉極狀態的保持，係藉永久磁鐵19的磁力而進行。在此閉極動作，在安裝於軸8的跳脫彈簧20係儲存斥力，前述之電磁力、永久磁鐵19的磁力等，係需要為對抗此跳脫彈簧20的斥力之力。

跳脫彈簧20的斥力，係利用於開極動作時。亦即，使線圈17勵磁與閉極時係逆向的磁場，從而消除永久磁鐵19的磁力，以跳脫彈簧20的斥力使軸8動作，固定電極1與可動電極2會開極。

在本實施例，係在支撐可動電極2的可動導體4的軸承方面，採用軸承45，而該軸承45係將固定著可動電極2的可動導體4支撐成可滑動，在中央部具有可動導體4作插通的孔，前述孔的兩端徑係比中央部徑寬，平行於前述孔的軸向的剖面在兩端部附近形成直線狀，使得在與可動導體4之間存在因尺寸公差的稍微的間隙的情況下，可動導體4係可在可動導體4的表面與軸承45的兩端部附近的內面的滑動部維持著面接觸下作滑動，且在固定電極1與可動電極2接觸時係可具一定自由度下產生傾斜。

將遮斷器側軸承45的動作概念圖示於圖4。可動導體4的可動角度±θ，係在與軸承的長度L、軸承兩端部的可動導體4的外徑與軸承45的內徑差d₁、d₂等的關係方面，以數式(1)表示。

且，軸承兩端部的斜面的角度θ₁、θ₂，係在與該斜面部的長度L₁、L₂、可動導體4的外徑與軸承45中央部的內徑差d等的關係方面，以數式(2)、(3)表示。

因此，為了可動導體4與軸承內面以面作接觸，係不得不使數式(1)與(2)、(3)等值，使得數式(4)、(5)成立。

採用數式(4)、(5)成立的軸承45，使得即使將可動導體4的可動角度θ設定為大至歷來以上，仍不會損及軸承45的壽命，變比歷來以上長壽命。亦即，可使軸承45的壽命及在固定電極1與可動電極2的接觸不良防止，在具有歷來以上的自由度下同時成立而實現。

另外，數式(4)、(5)係無須嚴格成立，容許一定程度的誤差。從歷來軸承與可動導體的設計公差所估計的可動導體的可動角度θ'想作為在本發明的可動導體4的角度θ與軸承內面的θ₁、θ₂的容許差時，只要為以數式(6)、(7)表示的誤差的範圍內，則應會獲得至少歷來以上的壽命。

可動導體4與軸承內面接觸之點，係比起是軸承兩端的角部，是中央部側的角部的情況下較可期待伴隨使用的磨耗所致的接觸面的增加較短期間發生而為佳。亦即，成為以數式(8)、(9)表示的大小關係較佳。

此外，在以圖3、圖4等所示的軸承剖面，係雖在軸承內面存在角部，惟此角部係亦可如圖5作成適度的曲面狀。此情況下，d₁、d₂、L₁、L₂等，係如圖5，定義為與延長直線部的交點之間的距離。

[實施例2]

於圖6，示出是開閉裝置的實施例2的真空遮斷器50。示於該圖的本實施例，係在操作器52側，具有以下2個軸承的情況之例：於平行於軸向的剖面中，在內面側具有直線狀的傾斜面的第1軸承46、第2軸承47。於圖7，如僅將此2個軸承與軸8取出而示意性示出剖面，2個軸承彼此對向之面的相反側的端部的徑變寬，形成直線狀的傾斜面。

依與第1實施例的情況同樣的想法，數式(10)、(11)成立。

此外，容許以數式(13)、(14)表示的誤差。

再者，成為以數式(15)、(16)表示的大小關係為佳。

在示於圖1的歷來構造方面，係雖對電磁操作器52的操作器軸承21、22的內徑與軸8的外徑的尺寸差應用嚴格的公差，惟如本實施例，藉採用第1軸承46與第2軸承47，使得即使設定比歷來大的尺寸公差，仍維持軸8的表面與第1軸承46及第2軸承47的內面的滑動部的面接觸，故可使軸8的平滑的往返運動跨長期間維持成歷來以上。

在軸8安裝可動鐵芯18下，軸8係如圖3，在可動鐵芯18的安裝位置的前後使徑變化而設定階差使得製作變容易，故亦配合此而使2個的第1軸承46與第2軸承47分別為大小不同者。接近跳脫彈簧20之第1軸承46在開極時接受較強的衝撃，故使軸8的徑與軸承尺寸比另一方的第2軸承47側大較有利。

作成如此之本實施例的構成，使得具有以下效果：即使在可動導體或軸的尺寸、軸承的設置位置等方面容許比歷來大的誤差，仍跨長期間維持可動導體或軸的平滑的往返運動，且在電極部的接觸不良不易發生。

[實施例3]

於圖8，示出有關開閉裝置的實施例3的在真空閥側或操作器側所使用的軸承的剖面示意圖。示於該圖 的軸承，係以擔負滑動的構件48、供於將此作支撐用的外殼49而構成。滑動構件48係可在外殼49內在孔周圍旋轉自如。藉此，可期待防止總是以相同面與軸滑動的效果，可期待軸承壽命變更長壽命的效果。軸承長度L、傾斜部的長度L₁、L₂等的尺寸關係，係依在實施例1或實施例2所述的想法，在與軸的內外徑差d、d₁、d₂等之間方面，同樣的關係成立。

另外，本發明係非限定於上述之實施例者，包含各式各樣的變化例。例如，上述之實施例係為了以容易理解的方式說明本發明而詳細說明者，未必限定於具備所說明之全部的構成者。此外，可將某實施例之構成的一部分置換成其他實施例之構成，另外亦可對於某實施例之構成加入其他實施例的構成。此外，對於各實施例之構成的一部分，可作其他構成之追加/刪除/置換。

1‧‧‧固定電極

2‧‧‧可動電極

3‧‧‧真空容器

4‧‧‧可動導體

5‧‧‧伸縮管

7‧‧‧鐵製蓋件

8‧‧‧軸

9‧‧‧第2連結軸

10‧‧‧第1連結軸

11‧‧‧桿子

12、13‧‧‧鏈接銷

14、15、16‧‧‧支撐軸

17‧‧‧線圈

18‧‧‧可動鐵芯

19‧‧‧永久磁鐵

20‧‧‧跳脫彈簧

21、22‧‧‧操作器軸承

27‧‧‧固定鐵芯

28‧‧‧平板

43‧‧‧固定導體

44‧‧‧鐵製蓋件

45‧‧‧附傾斜面遮斷器軸承

50‧‧‧真空遮斷器

51‧‧‧真空閥(遮斷器)

52‧‧‧電磁操作器

53‧‧‧鏈接機構

Claims (13)

1. 一種遮斷器，特徵在於：具備：容器；經由固定導體而固定於該容器，設置於該容器內的固定電極；與該固定電極對向配置，與該固定電極接近分離從而進行電流的接通或遮斷，且固定於可動導體的前端部的可動電極；以及將固定著該可動電極的前述可動導體支撐成可滑動，固定於前述容器的軸承；前述軸承，係在中央部具有插通前述可動導體而支撐該可動導體的孔，該孔的兩端徑比中央部寬。
2. 如申請專利範圍第1項之遮斷器，其中，前述容器係真空容器，具備一伸縮管，該伸縮管係一端固定於該真空容器，另一端安裝於前述可動導體而追隨前述可動導體的移動，保持前述真空容器內的真空。
3. 如申請專利範圍第1或2項之遮斷器，其中，平行於前述軸承的支撐可動導體的孔的軸向的剖面，係在兩端部形成直線傾斜形狀。
4. 如申請專利範圍第3項之遮斷器，其中，使前述軸承長度為L，使上下的傾斜部長度分別為L₁、L₂，使前述軸承中央部與前述可動導體的內外徑差為d，使前述軸承上下端部與前述可動導體的內外徑差分別 為d₁、d₂時，該等之間的關係以下式表示：
5. 如申請專利範圍第3項之遮斷器，其中，使前述軸承長度為L，使上下的傾斜部長度分別為L₁、L₂，使前述軸承中央部與前述可動導體的內外徑差為d，使前述軸承上下端部與前述可動導體的內外徑差分別為d₁、d₂時，該等之間的關係以下式表示：
6. 一種操作器，特徵在於：具備：相對向而配置的可動鐵芯與固定鐵芯；依電磁力使前述可動鐵芯與固定鐵芯分離或接觸的線圈；形成從該線圈產生的磁場的路徑，同時產生供於保持前述可動鐵芯與固定鐵芯的接觸狀態用的電磁力的永久磁鐵；具有覆蓋前述線圈的周圍同時形成從前述線圈產生的磁通的路徑的鐵製蓋件的電磁鐵；連結於前述可動鐵芯而傳達伴隨從前述電磁鐵產生的 電磁力的驅動力的軸；以及將該軸在裝置的上下部作支撐的2個軸承；前述2個軸承的各者，係在中央部具有插通前述軸而支撐該軸的孔，該孔的至少前述操作器外側的端部徑係比另一端的徑寬。
7. 如申請專利範圍第6項之操作器，其中，前述軸，係下部的徑比上部粗，支撐此等的前述2個軸承，係其內徑為下部的軸承比上部的軸承大。
8. 如申請專利範圍第6或7項之操作器，其中，前述2個軸承的各者，係在支撐前述軸的孔的前述操作器外側端部，平行於孔的軸向的剖面形成直線傾斜形狀。
9. 如申請專利範圍第8項之操作器，其中，使前述2個軸承的前述操作器外側的兩端部間的距離為L，使上下各自的傾斜部長度為L₁、L₂，使前述2個上下各自的軸承中央部與前述可動導體的內外徑差為d、d’，使前述2個軸承的前述操作器外側的上下端部與前述可動導體的內外徑差為d₁、d₂時，該等之間的關係以下式表示：
10. 如申請專利範圍第8項之操作器，其中，使前述2個軸承的前述操作器外側的兩端部間的距離 為L，使上下各自的傾斜部長度為L₁、L₂，使前述2個上下各自的軸承中央部與前述可動導體的內外徑差為d、d’，使前述2個軸承的前述操作器外側的上下端部與前述可動導體的內外徑差為d₁、d₂時，該等之間的關係以下式表示：
11. 如申請專利範圍第1至5項中任1項之遮斷器，其中，前述軸承，係藉以下而構成：擔負滑動的滑動構件；以及與前述滑動構件的外面形成大致相同曲面形狀，支撐前述滑動構件的外殼，前述滑動構件係可在該前述外殼內在孔周圍旋轉自如，經由前述外殼而固定於前述容器。
12. 如申請專利範圍第6至10項中任1項之操作器，其中，前述軸承，係藉以下而構成：擔負滑動的滑動構件；以及與前述滑動構件的外面形成大致相同曲面形狀，支撐前述滑動構件的外殼，前述滑動構件係可在該前述外殼內在孔周圍旋轉自如，經由前述外殼而固定於前述鐵製蓋件。
13. 一種開閉裝置，特徵在於：具備：如申請專利範圍第1至5、11項中任1項之遮斷器；如申請專利範圍第6至10、12項中任1項之操作器；以及將前述遮斷器與前述操作器連結的鏈接機構；將前述操作器的驅動力經由前述鏈接機構而傳達至前述遮斷器，使該遮斷器的前述固定電極與可動電極作接近分離而進行電流的接通或遮斷。