(57)【要約】【課題】接点接触動作時の応力発生による接点の変形や損傷を防止することのできる接点アセンブリを提供する。【解決手段】真空インタラプタの接点アセンブリは、固定接点３と、固定接点３に結合される固定電極４と、固定接点３に接触する第１位置又は固定接点３から分離される第２位置に移動可能な可動接点２と、可動接点２に結合され、可動接点２を駆動する可動電極１と、可動接点２の第１位置への移動時に可動接点２及び可動電極１に加わる応力を減少させるために、可動電極１の周囲に可動接点２に接触するように設けられ、可動電極１と共に可動接点２に接触する接触面積を増加させる接点支持部材ＲＭ１とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空インタラプタの接点アセンブリにおいて、
固定接点と、
前記固定接点に結合される固定電極と、
前記固定接点に接触する第１位置又は前記固定接点から分離される第２位置に移動可能な可動接点と、
前記可動接点に結合され、前記可動接点を駆動する可動電極と、
前記可動接点の前記第１位置への移動時に前記可動接点及び前記可動電極に加わる応力を減少させるために、前記可動電極の周囲に前記可動接点に接触するように設けられ、前記可動電極と共に前記可動接点に接触する接触面積を増加させる接点支持部材と
を含むことを特徴とする真空インタラプタの接点アセンブリ。
【請求項２】
前記固定電極の周囲に前記固定接点に接触するように設けられ、前記固定電極と共に前記固定接点に接触する接触面積を増加させる接点支持部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の真空インタラプタの接点アセンブリ。
【請求項３】
前記接点支持部材の材料は、前記可動電極及び前記固定電極の材料より電気的抵抗が大きい材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空インタラプタの接点アセンブリ。
【請求項４】
前記可動電極及び前記固定電極の材料が無酸素銅であり、前記接点支持部材の材料がステンレス鋼であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空インタラプタの接点アセンブリ。
【請求項５】
前記接点支持部材は、内部を前記可動電極又は前記固定電極が通過できるように、中空の管状部材で構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空インタラプタの接点アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空インタラプタ（Vacuum Interrupter）に関し、特に、接点の開閉による接点部の機械的衝撃に対する機械的耐力に優れた真空インタラプタの接点アセンブリ（contact assembly）に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空インタラプタは、電力系統で負荷電流又は事故電流を遮断するための真空遮断器（Vacuum Circuit Breaker）、真空開閉器（Vacuum Switch）、真空接触器（Vacuum Contactor）などの電力機器の中核部品として使用される、開閉接点及びアーク消弧部である。
【０００３】
真空インタラプタの応用機器の中でも真空遮断器は、送電制御と電力系統における負荷側の保護の役割を果たし、遮断容量（電圧／電流）が大きく、動作信頼性及び安全性が高く、狭い空間に設置できるなど、多くの利点があり、中電圧から高電圧まで、電圧環境の適用範囲が大幅に拡大している。また、産業設備の大型化につれて、真空遮断器の遮断容量もそれに比例して大容量化している。
【０００４】
以下、図４を参照して、真空遮断器に設けられる真空インタラプタの構成例を説明する。
【０００５】
図４に示すように、従来の真空インタラプタ１０は、電気的絶縁性及び耐熱性に優れたセラミックなどの陶器材料で形成され、上下部がそれぞれ開放された絶縁容器９と、絶縁容器９内に挿入され、一端部には固定接点３が溶接などの方法で結合されて設けられ、他端部は電気的に例えば電源に接続される固定電極４と、絶縁容器９内に挿入され、一端部には可動接点２が溶接などの方法で結合されて設けられ、他端部は電気的に例えば負荷側に接続される可動電極１とを含む。図４において、符号５は可動電極１を移動可能に支持する金属製気密ベローズを示し、符号６は気密ベローズ５を遮蔽してアークから保護するように可動電極１に設けられる遮蔽板を示す。符号７は絶縁容器９の下部開放部と可動電極１との間を密閉するように絶縁容器９に溶接されて固定設置される可動側シールカップ（seal cup）を示し、符号８は絶縁容器９の上部開放部と固定電極４との間を密閉するように絶縁容器９に溶接されて固定設置される固定側シールカップを示す。符号１６は絶縁容器９の内壁面をアークから保護するように絶縁容器９の中央に設けられる中央遮蔽板を示す。符号１４は真空遮断器の外箱を示し、符号１５は真空遮断器の移動のための車輪を示す。
【０００６】
このように構成される従来の真空インタラプタ１０は、スプリングや電動機などの動力源（図示せず）とリンク機構１３とから構成されるアクチュエータに接続され、可動電極１は、端子１２を介して負荷側電力線路（回路）と電気的に接続され、固定電極４は、端子１１を介して電源側電力線路（回路）と電気的に接続される。
【０００７】
前記アクチュエータのリンク機構１３からの駆動力の伝達により、図４の状態で可動電極１が上昇すると、可動電極１の一端部に設けられた可動接点２が固定接点３に接触することにより、可動電極１側に端子１２を介して電気的に接続される負荷側と固定電極４側に端子１１を介して電気的に接続される電源側とが接続され、電力回路は閉路動作状態となる。
【０００８】
前記アクチュエータのリンク機構１３からの駆動力の伝達により、前記閉路動作状態で可動電極１が下降すると、可動電極１の一端部に設けられた可動接点２が固定接点３から分離されることにより、可動電極１側に電気的に接続される負荷側と固定電極４側に電気的に接続される電源側とが電気的に切断され、電力回路は開路動作状態となる。
【０００９】
前記閉路動作状態では、図５に示すように、可動電極１、可動接点２、固定接点３、及び固定電極４に電流Ｉが流れる。図５において、符号３ａ、２ａは接点開離時に発生するアークの金属蒸気から接点後方部を保護するための遮蔽板（スプラッシュシールド）を示す。
【００１０】
可動接点２及び固定接点３の接点形状が渦巻状の場合、可動接点２と固定接点３とが開離すると、可動接点２と固定接点３との間から発生するアークは、縦方向の電流の流れとそれによる横方向の磁界により、図５に示すように、フレミング左手の法則によるローレンツ力と呼ばれる力Ｆを受け、外側に押し出されて回転しながら分散し、結局、消滅する。
【００１１】
一方、前述したように、従来の真空インタラプタにおいては、可動接点２と固定接点３のどちらも開閉動作時の機械的応力を受ける。特に、渦巻状の接点構造を採用した真空インタラプタにおいては、図６に示すように、接点後方部を支持する可動電極１及び固定電極４における接触部位ＳＡの横方向断面積を、可動接点２と固定接点３との接触面積より小さくすることが、事故電流遮断初期にアークを横方向に駆動させるローレンツ力Ｆをより大きくすることができるので、大容量電流を遮断するのに有利である。これは、可動接点２と固定接点３との接触面積と、可動接点２又は固定接点３を支持する可動電極１又は固定電極４における接触部位ＳＡの横方向断面積との面積差が大きいほど、接点開離初期のローレンツ力Ｆが大きくなるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、接点の接触面積は、真空インタラプタの中央遮蔽板１６などの内部部品との絶縁距離を確保しなければならないため、増大に限界がある。さらに、接点後方部を支持する可動電極１及び固定電極４における接触部位ＳＡの横方向断面積の増大も制限されざるを得ない。
【００１３】
よって、真空遮断器において、従来の真空インタラプタの投入動作時（閉路動作時）に、可動接点２と固定接点３のどちらも接点間の接触衝撃による機械的応力を受けるので、接点の機械的変形が生じる。
【００１４】
大容量電流の遮断のために投入エネルギーを増加させると、増加した投入エネルギーに比例して接点部の変形が大きくなり、従って、真空インタラプタ本来の機能（絶縁、消弧、及び通電）を喪失する恐れがある。
【００１５】
そこで、真空遮断器の大容量化に伴って真空インタラプタの接点部の強度を補強することが切実に求められている。
【００１６】
本発明の目的は、真空遮断器の大容量化に伴って増加する投入エネルギーにより真空インタラプタの接点部に加わる応力が大きくなることによって接点部が弱化又は損傷することを防止することのできる真空インタラプタの接点アセンブリを提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、事故電流遮断性能の低下を防止することのできる真空インタラプタの接点アセンブリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の本発明の目的は、真空インタラプタの接点アセンブリにおいて、固定接点と、前記固定接点に結合される固定電極と、前記固定接点に接触する第１位置又は前記固定接点から分離される第２位置に移動可能な可動接点と、前記可動接点に結合され、前記可動接点を駆動する可動電極と、前記可動接点の前記第１位置への移動時に前記可動接点及び前記可動電極に加わる応力を減少させるために、前記可動電極の周囲に前記可動接点に接触するように設けられ、前記可動電極と共に前記可動接点に接触する接触面積を増加させる接点支持部材ＲＭ１とを含むことを特徴とする、本発明による真空インタラプタの接点アセンブリを提供することにより達成される。
【００１９】
本発明の一態様によれば、前記真空インタラプタの接点アセンブリは、前記固定電極の周囲に前記固定接点に接触するように設けられ、前記固定電極と共に前記固定接点に接触する接触面積を増加させる接点支持部材（ＲＭ２）をさらに含む。
【００２０】
上記の本発明の他の目的は、前記接点支持部材の材料は、前記可動電極及び前記固定電極の材料より電気的抵抗が大きい材料であることを特徴とする、本発明による真空インタラプタの接点アセンブリを提供することにより達成される。
【００２１】
本発明の一態様によれば、前記可動電極及び前記固定電極の材料が無酸素銅であり、前記接点支持部材の材料がステンレス鋼である。
【００２２】
本発明の他の態様によれば、前記接点支持部材は、内部を前記可動電極又は前記固定電極が通過できるように、中空の管状部材で構成される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による真空インタラプタの接点アセンブリにおいては、可動接点に接触する可動電極の面積を増加させる接点支持部材を含むことにより、接点接触時に可動接点及び可動電極に加わる機械的応力を減少させることができ、真空インタラプタにおける可動接点の変形や損傷を防止できるように機械的強度を強化することができるという効果がある。
【００２４】
本発明による真空インタラプタの接点アセンブリにおいては、固定電極の周囲に設けられ、固定電極と共に固定接点に接触する接触面積を増加させる接点支持部材をさらに含むことにより、固定接点の変形や損傷を防止できるように機械的強度を強化することができるという効果がある。
【００２５】
本発明による真空インタラプタの接点アセンブリにおいては、接点支持部材の材料を、可動電極及び固定電極の材料より電気的抵抗が大きい材料にすることにより、接点支持部材に流れる電流量が接点部に流れる電流量に比べて無視できるレベルであり、接点開離時、アークを接点部の外側に押し出すローレンツ力への影響がほとんどないため、遮断性能を維持することができるという効果がある。
【００２６】
本発明による真空インタラプタの接点アセンブリにおいては、可動電極及び固定電極の材料を無酸素銅にし、接点支持部材の材料をステンレス鋼にすることにより、接点支持部材に流れる電流量が接点部に流れる電流量に比べて無視できるレベルであり、接点開離時、アークを接点部の外側に押し出すローレンツ力への影響がほとんどないため、遮断性能を維持することができるという効果がある。
【００２７】
本発明による真空インタラプタの接点アセンブリにおいては、接点支持部材の内部を可動電極又は固定電極が通過できるように、接点支持部材を中空の管状部材で構成することにより、接点支持部材を可動電極又は固定電極の周囲に容易に設けることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の好ましい実施形態による真空インタラプタの接点アセンブリの構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による真空インタラプタの接点アセンブリにおいて従来技術に比べて応力発生部位の面積が増大したことを示す要部説明図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態による真空インタラプタの接点アセンブリにおいて電極に流れる電流量と接点支持部材に流れる電流量とを比較するための説明図である。
【図４】従来の真空インタラプタが設けられた真空遮断器の構成を概略的に示す、真空遮断器の縦断面図である。
【図５】電流の方向とローレンツ力の方向を示す、従来の真空インタラプタの接点アセンブリの要部説明図である。
【図６】接点接触時に発生する電極の応力発生部位を示す、従来の真空インタラプタの接点アセンブリの要部説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
上記の本発明の目的とそれを達成する本発明の構成及び作用効果は、添付の図面を参照した本発明の好ましい実施形態の後述する詳細な説明によりさらに明確に理解できるであろう。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態による真空インタラプタの接点アセンブリは、図１に示すように、固定接点３、固定電極４、可動接点２、可動電極１、及び接点支持部材ＲＭ１，ＲＭ２を含む。図１において、符号３ａ、２ａは接点開離時に発生するアークの金属蒸気から接点後方部を保護するための遮蔽板（スプラッシュシールド）を示す。
【００３１】
固定接点３は、固定電極４を介して電力回路の電源又は負荷側に電気的に接続される。
【００３２】
固定電極４は、固定接点３に溶接などの方法で結合され、図４を参照して説明したように、端子（図４の符号１１参照）及びケーブル電線（図示せず）を介して電力回路の電源又は負荷側に電気的に接続される。
【００３３】
可動接点２は、固定接点３に接触する第１位置又は固定接点３から分離される第２位置に移動可能であり、電気的導電材で構成される。
【００３４】
可動電極１は、可動接点２に溶接などの方法で結合され、可動接点２を前記第１位置又は前記第２位置に駆動する。可動電極１の駆動力は、例えば駆動スプリングや電動機などの動力源（図示せず）、及びその動力源からの動力を可動電極１に伝達するリンクなどの動力伝達機構（図示せず）により提供される。
【００３５】
接点支持部材ＲＭ１，ＲＭ２のうち、第１接点支持部材ＲＭ１は、可動接点２の前記第１位置への移動時に可動接点２及び可動電極１に加わる応力を減少させるように、可動電極１の周囲に設けられ、可動電極１と共に可動接点２に接触する接触面積を増加させる。このように、第１接点支持部材ＲＭ１を可動電極１の周囲に設けて可動接点２に接触する接触面積を増加させる理由は、応力が、加わる荷重（圧力）に比例し、接触面積に反比例するからである。すなわち、接触面積が大きいと、それだけ荷重（圧力）が分散するので、荷重（圧力）が加わる部分に発生する応力が小さくなるということである。これを式で表せば次の通りである。
【００３６】
【数１】
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【００３７】
上記式１において、σは応力、Ｆは荷重（圧力）、Ａは接触面積を示す。
【００３８】
図２を参照すると、従来技術においては、可動電極１と可動接点２との接触面積が第１接触面積Φ１と小さいのに対し、本発明の好ましい実施形態による真空インタラプタの接点アセンブリにおいては、可動電極１の周囲に設けられた第１接点支持部材ＲＭ１が可動電極１と共に可動接点２の底面に接触するので、接触面積が増加して第２接触面積Φ２となる。つまり、本発明によれば、前記第１位置への移動時に可動電極１及び可動接点２に発生する応力が、上記式１から分かるように、接触部位ＳＡの接触面積の増加に反比例して減少する。
【００３９】
接点支持部材ＲＭ１，ＲＭ２のうち、第２接点支持部材ＲＭ２は、図１に示すような本発明の好ましい実施形態による真空インタラプタの接点アセンブリにおいて、固定電極４の周囲に設けられ、固定電極４と共に固定接点３に接触する接触面積を増加させる。つまり、本発明によれば、前記第１位置への移動時に固定電極４及び固定接点３に発生する応力が、上記式１から分かるように、接触面積の増加に反比例して減少する。
【００４０】
接点支持部材ＲＭ１，ＲＭ２は、内部を可動電極１又は固定電極４が通過できるように、高さが短く、かつ中空の管状部材で構成してもよい。接点支持部材ＲＭ１，ＲＭ２を中空の管状部材で構成することにより、可動電極１又は固定電極４の周囲に容易に設けることができる。
【００４１】
一方、本発明の好ましい実施形態による真空インタラプタの接点アセンブリは、事故電流遮断性能の低下を防止できるように、次のような構成的特徴を有する。すなわち、接点支持部材ＲＭ１，ＲＭ２の材料は、可動電極１及び固定電極４の材料より電気的抵抗が大きい材料である。図３を参照して説明すると、接点支持部材ＲＭ１，ＲＭ２の材料が可動電極１及び固定電極４の材料より電気的抵抗がはるかに大きいため、第１接点支持部材ＲＭ１に流れる電流量（ｉ2）は、可動電極１を介して可動接点２に流れる電流量（ｉ1）に比べて無視できるレベルであり、従って、十分な接点間の電流量（ｉ1）に比例する十分な磁界及びローレンツ力が発生するので、事故電流遮断動作（接点開離動作）時、十分なローレンツ力により、接点間に発生するアークを接点の外側に押し出して回転させることで迅速に消弧することができる。これにより、本発明の好ましい実施形態による真空インタラプタの接点アセンブリは、事故電流遮断性能の低下を防止することができる。
【００４２】
本発明の好ましい実施形態による真空インタラプタの接点アセンブリにおいては、可動電極１及び固定電極４の材料を無酸素銅にし、接点支持部材ＲＭ１，ＲＭ２の材料をステンレス鋼にしてもよい。
【００４３】
以下、前述したように構成される本発明の好ましい実施形態による真空インタラプタの接点アセンブリにおける投入動作及び遮断動作（接点開離動作）時の動作を説明する。
【００４４】
投入動作（closing）時、駆動スプリングや電動機などの動力源（図示せず）、及びその動力源からの動力を可動電極１に伝達するリンクなどの動力伝達機構（図示せず）からの駆動力が可動電極１に伝達され、可動電極１が上昇する。すると、図１に示すように、可動電極１の上端部に結合された可動接点２が対向して配置された固定接点３に接触することにより、可動電極１、可動接点２、固定接点３、及び固定電極４による回路経路が形成されて電流が流れ、投入動作が完了する。図１に示すような本発明の好ましい実施形態による真空インタラプタの接点アセンブリにおいては、接点支持部材ＲＭ１が、可動電極１の周囲に設けられ、可動電極１と共に可動接点２に接触する接触面積を増加させ、かつ接点支持部材ＲＭ２が、固定電極４の周囲に設けられ、固定電極４と共に固定接点３に接触する接触面積を増加させる。つまり、本発明によれば、前記第１位置への移動時に固定電極４及び固定接点３に発生する応力と、可動電極１及び可動接点２に発生する応力が、上記式１から分かるように、接触面積の増加に反比例して減少する。また、応力が減少することにより、固定接点３及び可動接点２の変形や損傷が発生する可能性がそれだけ減少するという作用効果が得られる。
【００４５】
遮断動作（接点開離動作）時、駆動スプリングや電動機などの動力源（図示せず）、及びその動力源からの動力を可動電極１に伝達するリンクなどの動力伝達機構（図示せず）からの駆動力が可動電極１に伝達され、可動電極１が下降する。すると、図１に示すように、可動電極１の上端部に結合された可動接点２が対向して配置された固定接点３から分離されることにより、可動電極１、可動接点２、固定接点３、及び固定電極４による回路経路が切断されて電流が流れなくなり、遮断動作が完了する。図１に示すような本発明の好ましい実施形態による真空インタラプタの接点アセンブリにおいては、接点支持部材ＲＭ１，ＲＭ２が、可動電極１及び固定電極４の電気的抵抗よりはるかに大きな電気的抵抗を有する材料で構成されることにより、通電電流のほとんどが、接点支持部材ＲＭ１，ＲＭ２側ではなく、可動電極１を介して可動接点２側に流れ、固定電極４を介して固定接点３側に流れるため、十分な接点間の電流量に比例する十分な磁界及びローレンツ力が発生するので、事故電流遮断動作（接点開離動作）時、十分なローレンツ力により、接点間に発生するアークを接点の外側に押し出して回転させることで迅速に消弧することができるという作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００４６】
１    可動電極
２    可動接点
３    固定接点
４    固定電極
ＲＭ１，ＲＭ２    接点支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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