(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、この真空容器の内部から外部に導出される固定軸および可動軸と、これらの軸にそれぞれ固設され且つ前記真空容器内で接離可能な状態で配設した固定電極および可動電極と、前記可動軸が貫通して接触する接続部と、前記可動軸に直角に配置され且つ前記接続部に接続される主回路導体と、前記真空容器の外側にモールドして設けられる絶縁層とを有するモールド真空バルブにおいて、
前記可動軸が可動できるように前記可動軸の周囲に空隙を持たせる前記接続部と同等の径を有する金属筒を、前記真空バルブと前記接続部間に設け、前記固定軸から前記真空容器、前記主回路導体及び前記金属筒までを一体モールドして前記絶縁層を形成したことを特徴とするモールド真空バルブ。
【請求項２】
真空容器と、この真空容器の内部から外部に導出される固定軸および可動軸と、これらの軸にそれぞれ固設され且つ前記真空容器内で接離可能な状態で配設した固定電極および可動電極と、前記可動軸が貫通して接触する接続部と、前記可動軸に直角に配置され且つ前記接続部に接続される主回路導体と、前記真空容器の外側にモールドして設けられる絶縁層とを有するモールド真空バルブの製造方法であって、
前記可動軸が可動できるようにこの可動軸の周囲に空隙を持たせる金属筒で覆う第１の工程と、
可動軸側には前記接続部に密着すＯリングを設けた入れ子を装着し前記真空バルブ、前記主回路導体及び前記金属筒を金型に組み込み絶縁層で一体モールドする第２の工程と
からなるモールド真空バルブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂でモールドするモールド真空バルブ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
定格電圧３３ｋＶクラス以下の中電圧回路においては、遮断機に真空バルブが数多く用いられている。真空バルブは、容器内部の真空絶縁に比べて、外部の沿面が気中絶縁となり絶縁耐力が低いため、例えばエポキシ樹脂でモールドして絶縁補強されることがある。
一般的にエポキシ樹脂でモールドした真空バルブを図５に示す。真空バルブ１４の固定軸１５と可動軸１６の先端には一対の電極１７が取り付けられ、これらは例えばセラミックからなる高真空の真空容器１８に収納されている。真空容器１８の上下にはフランジ１９が銀ロウ付けされ、可動軸１６側には伸縮自在のベローズ２０が取り付けられている。真空容器１８の周囲には、例えばエポキシ樹脂でモールドしたヒダ付きの絶縁層２１が取り付けられていて、絶縁補強されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
真空バルブ１４において、電源回路を構成するため真空バルブ１４の上下には他の電気機器に接続させる主回路導体が接続される。真空バルブ１４は、電極１７を開閉する可動軸１６が上下移動するため、可動部分、主回路導体部を含めて真空バルブ１４を絶縁層２１で一体モールドすることは構造面から困難であった。これは、最近の電気機器の縮小化に逆行するものであった。
本発明の目的は、真空バルブの固定側と可動側の両側を絶縁層で一体モールドして、モールド真空バルブの全体形状を縮小化することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明においては、真空容器と、この真空容器の内部から外部に導出される固定軸および可動軸と、これらの軸にそれぞれ固設され且つ前記真空容器内で接離可能な状態で配設した固定電極および可動電極と、前記可動軸が貫通して接触する接続部と、前記可動軸に直角に配置され且つ前記接続部に接続される主回路導体と、前記真空容器の外側にモールドして設けられる絶縁層とを有するモールド真空バルブにおいて、
前記可動軸が可動できるように前記可動軸の周囲に空隙を持たせる前記接続部と同等の径を有する金属筒を、前記真空バルブと前記接続部間に設け、前記固定軸から前記真空容器、前記主回路導体及び前記金属筒までを一体モールドして前記絶縁層を形成したことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるエポキシ樹脂で一体モールドした真空バルブの第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、一体モールドした真空バルブの断面を示したものである。真空バルブ１がエポキシ樹脂の絶縁層２で一体モールドされている。真空バルブ1は、図示していない電力用ケーブルをブッシング部２ａに接続し主回路導体３から受電される。主回路導体３は、接続部４で可動軸５に接続されている。可動軸５は接続部４を貫通していて、接続部４には可動軸５との接続状態を維持できる接触子が収納されている。また、受電側と同様に図示していない絶縁母線をブッシング部２ｂに接続し固定軸６と絶縁母線を接続する。受電側と同様に凸状のブッシング部２ｂとなっているが、凸状の傾斜角度は接続される部分により若干異なっている。絶縁層７はＥＰゴムからなる可撓性材料である。絶縁層７は可動軸５が可動できるように可動軸５との間に空隙をもつように可動軸５のまわりにモールドしてある。また可動軸５には真空バルブ１の接点を開閉する操作ロッド８が連結されており、図示していない操作機構で上下の運動が行われる。操作ロッド８などを組み立てるためにスペースが設けてある。９は貫通形変流器であり電源側に設けられている。
【０００６】
ここで、このような絶縁層２、７で一体モールドした真空バルブ１を製造する方法について説明する。
真空バルブ１を絶縁層２でモールドする場合、可動軸５側の凹形状に合わせて凸形状の入れ子と称する金型を装着する必要があるが、直角に交差している主回路導体３のため、真空バルブ１まで凸形状の入れ子を装着することができない。このため、可動軸５が可動できるように可動軸５との間に空隙をもつように可動軸５のまわりと主回路導体３にあらかじめ絶縁層７をモールドしておく。これらを絶縁層２をモールドする金型に取付けて、絶縁層７部分を除いた凸形状の入れ子を装着して絶縁層２で一体モールドする。
このようにして、一体の絶縁層２でモールドすることで全体形状の縮小化を図ることができる。
また、モールド時には約１５０℃に加熱されるので、熱膨張率の大きいＥＰゴムからなる絶縁層７は膨張して真空バルブ１に密着する。絶縁層７が真空バルブ１に密着しシール性が向上するので、エポキシ樹脂が可動軸５側に浸入することを防ぐことができる。また、モールドの高温から常温までの冷却時において、絶縁層２のエポキシ樹脂や真空バルブ１のセラミック、主回路導体３の熱膨張係数は異なるので、残留応力が発生する。しかしながら、ＥＰゴムからなる絶縁層７がエポキシ樹脂の収縮に追従して変位するので、エポキシ樹脂側への残留応力は低減される。このように、絶縁層７は硬化収縮時の熱応力の緩和も図ることができる。
【０００７】
さらに、真空バルブ１は、モールドされる絶縁層２で固定軸６側が全面モールドされているが、可動軸５側は可撓性の絶縁層７を介しているので、真空バルブ１の両端がエポキシ樹脂で拘束されているのではない。真空バルブ１の形状から円周方向よりも軸方向が長いため、軸方向の残留応力が大きくなるが、この残留応力は両端が拘束されていないので、可動軸５側は応力的に見れば開放されている。そのためエポキシ樹脂への残留応力が低減される。
このようにして、残留応力の少ない耐クラック性の優れた真空バルブ１のモールドができる。
また、図２には絶縁層２の外周に接地層１０を設けた構成を示す。この場合、電界ストレスが上昇するので、可動軸５と絶縁層７との間の空隙部の電界が上昇する。この電界を緩和するため、金属製で網目織りしたシールド１１を絶縁層７の外周に装着して、これらを一体でエポキシ樹脂の絶縁層２をモールドしている。シールド１１の両端部には、リングを設け端部の電界緩和を図っている。シールド１１は、真空バルブ１と接触していて同電位となっている。
この構成により、可動軸５と絶縁層７との間の空隙部は可動軸５が移動できる程度の２〜３ｍｍのギャップ長であるが、組み立て公差で微少ギャップが形成されてもシールド１１により電界緩和が図れる。またシールド１１の網目には、エポキシ樹脂が充填し接着されるが、硬化収縮時などの残留応力を網目で吸収してくれるので、耐クラック性にも優れたものとなる。
【０００８】
また、接地層１０は貫通形変流器９の近傍まで設けてあるので、接地層１０端部の電界緩和が図れる。これは、貫通形変流器９の電位が主回路と比べて十分に低く、接地電位と見なしてよい。このため、接地層１０の端部は、貫通形変流器９により電界が抑制される。これにより、主回路導体３に接続される図示していないケーブルとの勘合が、電界的に抑制されており容易となる。
また、図３には絶縁層２の外周に接地層１０を設けた構造で、可撓性の絶縁層７の表面に導電層１２を設けた構成を示す。導電層１２は、例えばエポキシ樹脂に銀粉を混合した銀ペイントであり、絶縁層７の表面にハケ塗りで設けられている。導電層１２は、真空バルブ１と接触していて同電位となっている。また、電界緩和のために導電層１２の下端にはくぼみが設けてある。
この構成により、可動軸５と絶縁層７との間の空隙部に微少ギャップが形成されても電界緩和が図れる。また、導電層１２は、絶縁層２がモールド時に硬化収縮する時、同じエポキシ形樹脂のため、絶縁層２側に接着する。したがって、エポキシ樹脂の絶縁層２側に残留応力を発生させることなく、耐クラック性の優れたものになる。また図２と同様に、接地層１０が貫通形変流器９の近傍まで設けてあるので、接地層１０端部の電界緩和が図れる。
【０００９】
次に、第２の実施の形態について説明する。図４には真空バルブ１の可動軸側に金属筒１３を設けた構造を示す。金属筒１３は、可動軸５を通し真空バルブ１と接続部４との間に設けてある。
モールド時においては、まず金属筒１３を可動軸５を通して真空バルブ１と接続部４との間に設ける。これらを絶縁層２をモールドする金型に取付けて、絶縁層２の凹形状に合わせた凸形状の入れ子を接続部４に密着シールさせる。これは、例えば入れ子と接続部４との間にシリコンゴムのような耐熱性のあるＯリングを設ければ容易にできる。エポキシ樹脂を金型に充填してモールドする。金属筒１３は、真空バルブ１と気密に接合されているので、可動軸５部分にエポキシ樹脂が浸入することはない。
この構成により、真空バルブ１の主回路導体３、可動軸５、固定軸６などを一体でモールドできるので、全体形状の縮小化を図ることができる。
また、図４では金属筒１３の径は接続部４の径と同程度であるので、可動軸５のまわりの空隙部は図２、３のときよりも広くなる。
このような構成により、可動軸５と金属筒１３との間の空隙部の電界は、ギャップ長が十分に広いため、抑制されて、絶縁特性上は良好となる。尚、金属筒１３によって可動軸５と金属筒１３との間の空隙部の電界が緩和されている。
【００１０】
また、図４では金属筒１３の径を接続部４の径と同程度にしているが、金属筒１３、接続部４の径を真空バルブ１の径と同程度にすれば残留応力の少ない耐クラック性にも優れたものとなる。また、金属筒１３の代わりにあらかじめ絶縁物でつくられた筒を用いても耐クラック性に優れたものとなる。この場合、図２のように金属製で網目織りしたシールドを筒の外周に装着したり、図３のように筒の表面に導電層を設けたりすることのよって空隙部の電界緩和が図れる。
他の実施例として、真空ボトルからなる開閉器、断路器など可動軸を有している機器の可動部分に、可撓性材料からなる絶縁層を設け、これらの可動部を固定側も含めてエポキシ樹脂で一体にモールドすれば、固定軸と可動軸側が一体の形状となり、全体形状の縮小化が図れ、また、熱応力による残留応力を低減させることができる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、真空バルブの可動軸が可動できるように可動軸の周囲に空隙を持たせる部材を設け、真空バルブの固定側から可動側までの主回路部分を絶縁層で一体モールドしたので、全体形状を縮小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるモールド真空バルブの断面を示す図。
【図２】本発明におけるモールド真空バルブの可動部分を示す図。
【図３】本発明におけるモールド真空バルブの可動部分を示す図。
【図４】本発明におけるモールド真空バルブの可動部分を示す図。
【図５】従来のモールド真空バルブの断面を示す図。
【符号の説明】
１、１４・・・真空バルブ
２、７、２１・・・絶縁層
３・・・主回路導体
４・・・接続部
５、１６・・・可動軸
６、１５・・・固定軸
８・・・操作ロッド
９・・・貫通形変流器
１０・・・接地層
１１・・・シールド
１２・・・導電層
１３・・・金属筒
１７・・・電極
１８・・・真空容器
１９・・・フランジ
２０・・・ベローズ
【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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