(57)【要約】【課題】分流を防止して火花放電や温度上昇に伴う劣化等の不都合を回避可能な特高圧機器用のコネクタ構造等を提供する。【解決手段】コイル側メス端子３の内周面の中央付近にはコンタクト部５が設けられている。一方、ケーブル側オス端子４は、上記コイル側メス端子３に挿入した際にコンタクト部５と当接しない部分に絶縁層を有している。この絶縁層は、例えばケーブル側オス端子４の外周面に樹脂等の絶縁材被覆６を施したり、ケーブル側オス端子４の外周面における該当部分の外径をやや小さくし、樹脂等の絶縁材で成型したリング状カラー８をはめ込んで構成する。ケーブル側オス端子４の外周に設けた絶縁層によってケーブル側オス端子４とコイル側メス端子３との直接接触が防止でき、両端子３，４間を流れる特高圧電流の分流をなくし、火花放電や温度上昇に伴う劣化を防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メス端子にオス端子を挿入して両者を電気的に接続し、特高圧機器へ外部から電力供給が可能な状態を形成するコネクタ構造において、
前記メス端子は、前記オス端子外周面の一部のみに対し、弾性変形により付勢力を持って当接可能なコンタクト部を有しており、
前記オス端子とメス端子の少なくともいずれか一方は、前記コンタクト部以外でそれら両者が接触する可能性のある部分に絶縁層を有していることを特徴とする特高圧機器用のコネクタ構造。
【請求項２】
請求項１に記載の特高圧機器用のコネクタ構造において、
前記オス端子とメス端子との接触は、前記オス端子の長手方向の所定部分でのみ発生し、その所定部分の中央付近に対応する前記メス端子の該当部分に前記コンタクト部が設けられると共に、その所定部分の両端側又は対応する前記メス端子の該当部分の少なくともいずれか一方にのみ、前記絶縁層が設けられていることを特徴とする特高圧機器用のコネクタ構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の特高圧機器用のコネクタ構造において、
前記絶縁層に代えて、接触および分離時に火花放電を発生しない程度に分流電流を抑制可能な金属層を有していることを特徴とする特高圧機器用のコネクタ構造。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の特高圧機器用のコネクタ構造において、
前記特高圧機器は、超電導磁気浮上式鉄道の推進コイル装置であることを特徴とする特高圧機器用のコネクタ構造。
【請求項５】
挿入されたオス端子の外周面の一部のみに対し弾性変形により付勢力を持って当接可能なコンタクト部を有するメス端子に、前記オス端子を挿入して両者を電気的に接続し、特高圧機器へ外部から電力供給が可能な状態を形成するコネクタ構造における前記オス端子であって、
前記コンタクト部以外で前記オス端子とメス端子の両者が接触する可能性のある部分に絶縁層を有していることを特徴とする特高圧機器用のオス端子。
【請求項６】
請求項５に記載の特高圧機器用のオス端子において、
前記絶縁層に代えて、特高圧電流の分流を防止可能な高抵抗の金属層を有していることを特徴とする特高圧機器用のオス端子。
【請求項７】
挿入されたオス端子の外周面の一部のみに対し弾性変形により付勢力を持って当接可能なコンタクト部を有するメス端子に、前記オス端子を挿入して両者を電気的に接続し、特高圧機器へ外部から電力供給が可能な状態を形成するコネクタ構造における前記メス端子であって、
前記コンタクト部以外で前記オス端子とメス端子の両者が接触する可能性のある部分に絶縁層を有していることを特徴とする特高圧機器用のメス端子。
【請求項８】
請求項７に記載の特高圧機器用のメス端子において、
前記絶縁層に代えて、特高圧電流の分流を防止可能な高抵抗の金属層を有していることを特徴とする特高圧機器用のメス端子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メス端子にオス端子を挿入して両者を電気的に接続し、特高圧機器へ外部から電力供給が可能な状態を形成するコネクタ構造等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、超電導磁気浮上式鉄道の地上コイル装置において、車上の超電導磁石との相互作用によって車両に推進力を与える推進コイル装置１（図１（ａ）参照）は、同相コイル間を電力ケーブル２で接続して構成されている。この接続部では、コイル側メス端子３とケーブル側オス端子４（共に銀メッキ銅製）はコンタクト部５を介して導通している。このコンタクト部５を介さないコイル側メス端子３とケーブル側オス端子４の間の空隙は、コンタクト部５の電気的信頼性確保のため、過大な変形、応力を与えず、接続作業に支障が出ないような最低の寸法となっている。
【０００３】
ここで、コンタクト部５はケーブル側オス端子４の一部分にのみ存在する必要がある。コンタクト部５はバネのようなものであり、オス端子が電磁力を受けた場合バネの部分が増えるとその分オス端子の変位が大きくなる。そのため、電流容量から決まる最適な長さのコンタクト部を中央に配置することで、オス端子の上端、下端がメス端子に与えるモーメント荷重を小さくしている。
【０００４】
コンタクト部５は、図３（ａ）に示すように、金属を加工して突起部５ａを起こし、これを丸めてメス端子３にはめ込んだものであり、起こした突起部５ａがバネ作用しながらオス端子４に押し付けられる構造のものである。このコンタクト部５をはめ込むためにメス端子３は一部内径を大きくとってある。この構造を例えば図３（ｂ）に示すようにメス端子３とオス端子４の間の接続部分全体に適用してしまうと、端子３，４間はバネによってのみ支えられることになり、推進コイル装置１及び電力ケーブル２の振動による変位が大きくなって、コンタクト部５に変形や破壊を生じてしまうおそれがある。そのため、コンタクト部５は一部にのみ適用し、その周囲は極力すき間のないよう公差を管理して端子間の変位を抑えるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、推進コイル装置１は例えば公称電圧約２２ｋＶといった特高圧環境で動作するため、電磁振動によってコイル側メス端子３とケーブル側オス端子４の間においてコンタクト部５以外の箇所で直接接触が断続的に発生し、またこの接触部に推進電流の分流が発生する。このような現象により、以下のような問題が発生する。
【０００６】
（１）端子３，４の表面が傷つき、銀メッキ層が剥れるなどして耐久性能が低下する。
（２）端子３，４間の火花放電による放電痕が生成し、端子３，４の表面が荒損して耐久性能が低下する。
【０００７】
（３）上記（１）（２）の事象により、コイル側メス端子３とケーブル側オス端子４の間の空隙が拡大し、振動変位が増大してコンタクト部５及び接触界面へ与える損傷、劣化を助長する。
（４）微小接触面積の通電による温度上昇が発生し、端子３，４の劣化を促進する。
【０００８】
なお、以上の説明は超電導磁気浮上式鉄道の地上コイル装置における推進コイル装置１を例に挙げて説明したが、特高圧機器においてオス端子とメス端子の接続構造が存在し、且つ振動にさらされるのであれば、同様の問題が生じ得る。
そこで本発明は、分流を防止して火花放電や温度上昇に伴う劣化等の不都合を回避可能な特高圧機器用のコネクタ構造等を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の特高圧機器用のコネクタ構造によれば、絶縁層によってオス端子とメス端子との直接接触が防止でき、両端子間を流れる特高圧電流の分流をなくし、火花放電や温度上昇に伴う劣化を防ぐことができる。絶縁層は例えば樹脂等を用いることが考えられるが、この場合、オス端子やメス端子の表面に絶縁材を被覆してもよいし、あるいは絶縁材で形成したリング状部材をオス端子の外周又はメス端子の内周にはめ込んでもよい。
【００１０】
絶縁層は、オス端子とメス端子のいずれか一方、又は両方に設けることが考えられ、コンタクト部以外の「全ての」部分に絶縁層を設けても良いが、端子同士の直接接触が生じる部分は限定的となるため、請求項２のようにしてもよい。つまり、オス端子とメス端子との接触がオス端子の長手方向の所定部分でのみ発生することを前提とし、所定部分の中央付近に対応するメス端子の該当部分にコンタクト部を設ける。そして、絶縁層については、所定部分の両端側又は対応するメス端子の該当部分の少なくともいずれか一方にのみ設けるのである。
【００１１】
なお、本発明のコネクタ構造が適用される対象は、例えば特高圧機器そのものと電力供給ケーブルとの間のコネクタ構造に限定されず、例えば電力供給ケーブル同士を中継・分岐する接続箱のようなものであってもよい。
なお、請求項３に示すように、絶縁層に代えて接触および分離時に火花放電を発生しない程度に分流電流を抑制可能な金属層を採用しても良い。このようにすれば、端子表面の劣化及びその進行を抑制して長期的信頼性を得ることができるという点で有利である。
【００１２】
このようなコネクタ構造を適用する特高圧機器は、例えば請求項４に示すように超電導磁気浮上式鉄道の推進コイル装置が挙げられるが、もちろん、これには限られない。明したが、特高圧機器においてオス端子とメス端子の接続構造が存在し、且つ振動にさらされるのであれば、同様の問題が生じ得るため、本発明を適用することで、同様の効果が得られる。
【００１３】
上述したコネクタ構造は、オス端子とメス端子で構成されるため、請求項５〜８に示すように、オス端子単体又はメス端子単体の発明としても把握できる。これらは、上述のコネクタ構造に用いられて上述のような効果を奏する。
また、請求項２にて説明した絶縁層を設ける位置に関する工夫は、これらオス端子単体又はメス端子単体の発明として実現した場合にも同様に適用でき、さらにそれらの場合において、絶縁層を高抵抗の金属層に代えることもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００１５】
図１は、本実施例のコネクタ構造の概略構成を示す説明図である。本コネクタ構造は、図１（ａ）に示すように、超電導磁気浮上式鉄道における車上側の超電導磁石との相互作用によって車両に推進力を与える地上側の推進コイル装置１の同相コイル間を電力ケーブル２で接続する部分に採用されている。
【００１６】
本実施例では、図１（ｂ）に示すように、略円柱状に形成されたケーブル側オス端子４を、略円柱状の挿入孔が形成されたコイル側メス端子３に挿入することで、両者が接続するよう構成されている。ここで、コイル側メス端子３の内径はケーブル側オス端子４の外径よりも微小距離（例えば０．１ｍｍ程度）だけ大きくされている。両端子は銅製であり、ケーブル側オス端子４の外周面及びコイル側メス端子３の内周面は基本的に銀メッキが施されている。
【００１７】
そして、コイル側メス端子３の内周面の中央付近には、コンタクト部５が設けられている。このコンタクト部５は、図３（ａ）に示すように、金属を加工して突起部５ａを起こし、これを丸めてコイル側メス端子３の内周面にはめ込んだものであり、起こした突起部５ａがバネ作用しながらケーブル側オス端子４のオス端子４に押し付けられる構造のものである。このコンタクト部５をはめ込むためにコイル側メス端子３の内周面は一部内径を大きくとってある。
【００１８】
このコンタクト部５はケーブル側オス端子４の３分の１程度の長さであり、ケーブル側オス端子４をコイル側メス端子３に挿入した場合には、ケーブル側オス端子４の中央付近のみがこのコンタクト部５に当接し、コンタクト部５以外は、上述の微小距離だけ離れることとなる。このコンタクト部５を介さないコイル側メス端子３とケーブル側オス端子４の間の空隙は、コンタクト部５の電気的信頼性確保を目的として過大な変形、応力を与えないために、接続作業に支障しない最低の寸法となっている。なお、コンタクト部５が当接するのはケーブル側オス端子４の一部分のみであるが、その理由は次の通りである。つまり、ケーブル側オス端子４が電磁力を受けた場合、バネ作用を発揮するコンタクト部５との当接部分が増えるとその分だけケーブル側オス端子４の変位が大きくなり、推進コイル装置１及び電力ケーブル２の振動による変位が大きくなって、コンタクト部５に変形や破壊を生じてしまうおそれがあるからである。そのため、本実施例では、電流容量から決まる最適な長さのコンタクト部５を中央に配置することで、ケーブル側オス端子４の上端、下端がコイル側メス端子３に与えるモーメント荷重を小さくしている。
【００１９】
一方、ケーブル側オス端子４は、上記コイル側メス端子３に挿入した際にコンタクト部５と当接しない部分に絶縁層を有している。この絶縁層は、例えば図１（ｃ）に示すようにケーブル側オス端子４の外周面に樹脂等の絶縁材被覆６を施したり、図１（ｄ）に示すようにケーブル側オス端子４の外周面における該当部分の外径をやや小さくし、樹脂等の絶縁材で成型したリング状カラー８をはめ込んで構成することができる。絶縁材としては樹脂以外にもセラミック系の材料が考えられる。
【００２０】
このような構成の本実施例のコネクタ構造によれば、ケーブル側オス端子４が電磁力を受け、コンタクト部５との当接部分におけるバネ作用によって変位しても、ケーブル側オス端子４の外周に設けた絶縁層によってケーブル側オス端子４とコイル側メス端子３との直接接触が防止でき、両端子３，４間を流れる特高圧電流の分流をなくし、火花放電や温度上昇に伴う劣化を防ぐことができる。
【００２１】
［別実施例］
（ａ）上記実施例では、ケーブル側オス端子４は、上記コイル側メス端子３に挿入した際にコンタクト部５と当接しない部分の全てに絶縁層を有している。但し、端子３，４同士の直接接触が生じる部分は限定的となるため、その直接接触が生じる部分のみに絶縁層を設けても良い。具体的には、図２に示すように、ケーブル側オス端子４の長手方向の両端付近のみに、絶縁材被覆６を施したり、絶縁材で成型したリング状カラー８をはめ込むのである。なお、ここでいうケーブル側オス端子４の長手方向の両端とは、コイル側メス端子３に挿入されている円柱部分の両端を指す。例えばケーブル側オス端子４の先端は、挿入を容易にするため外径が小さくされているため、その部分は除き、同一外径の円柱状に形成されている部分の端部を指す。
【００２２】
このように、ケーブル側オス端子４がその中央付近でコンタクト部５に当接しており、両端子３，４が直接接触を生ずる箇所は対角に発生すると考えられるため、接触箇所と想定される範囲の表面にのみ絶縁層を設ければコストの低減を図ることができる。
【００２３】
なお、ケーブル側オス端子４の一端側に対応するメス端子の該当部分にコンタクト部５を設けた場合には、絶縁層を他端側にのみ設けてもよい。コンタクト部５が一端に存在すれば、他端側において両端子３，４の直接接触が生ずるため、その部分にのみ絶縁層を設けることも考えられる。
【００２４】
（ｂ）上記実施例では、ケーブル側オス端子４の外周面において、図１（ｃ）に示す絶縁材被覆６したり、図１（ｄ）に示す絶縁材で成型したリング状カラー８をはめ込んだが、ケーブル側オス端子４側には設けずに、コイル側メス端子３の対応する部分に絶縁材被覆６や絶縁材カラー８を設けても良い。また、ケーブル側オス端子４及びコイル側メス端子３の両方に絶縁材被覆６や絶縁材カラー８を設けても良い。
【００２５】
（ｃ）上記実施例では絶縁層を設けたが、その絶縁層に代えて特高圧電流の分流を防止可能な高抵抗の金属層を採用しても良い。例えば亜鉛のような比較的高抵抗の金属メッキを施せばよい。
（ｄ）上記実施例では特高圧機器の例として推進コイル装置を挙げたが、振動条件下に置かれる特高圧機器であれば同様に適用でき、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のコネクタ構造の概略構成を示す説明図である。
【図２】別実施例のコネクタ構造の概略構成を示す説明図である。
【図３】コンタクト部及び従来技術の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１…推進コイル装置１、　２…電力ケーブル、　３…コイル側メス端子、　４…ケーブル側オス端子、　５…コンタクト部、　５ａ…突起部　６…絶縁材被覆、　８…絶縁材カラー
【図１】
2004095218.tif 000003
【図２】
2004095218.tif 000004
【図３】
2004095218.tif 000005