力を伝達する装置

本発明は開閉器の可動接触と他の接触からなる接触機構の可動接続ボルトに力を伝達するための装置であって、可動接続ボルトと開閉器のコネクタとを電気的に結合するため設けられ、電磁気的な力を発生させるため電流の向きが互いに反対方向になるように配置された少なくとも1つの脚部と1つの第2脚部を有する少なくとも部分的には可撓性導電要素を有し、第1脚部は開閉器のケース内部に固定して配置される装置に関する。

力を伝達するためのこのような装置は、同一出願人による過去の出願である特許文献1から公知となっている。特許文献1に開示されている力を伝達する装置は、電磁気的な力を発生させるため電流を互いに反対方向に流せるように配置された第1及び第2脚部を有する少なくとも部分的には可撓性導電要素を有し、更に、リンク機構を有しており、リンク機構によって電磁気的な力は、一方では接触機構が閉じた状態において接触力を増大させ、他方、開放過程においては接触機構の接続解除を支援するために使用することができる。

独国特許出願公開第10 2012 216 974号

本発明の課題は冒頭に述べた技術の装置を、簡単な構成で製作することができるように改良させることである。

本発明により冒頭に述べた技術の装置における課題は以下により解決される。 すなわち、短絡時に第1及び第2脚部の間で発生する電磁気的な力を接触圧縮バネによって付与される接触圧力を増大させるよう可動接続ボルトに作用させるため、第2脚部は可動接続ボルトと固く結合している支持プレートに沿って延在するとともに、支持プレートに固定され、支持プレートは開閉器のケース内部に摺動自在に配置される。

可動接続ボルトと結合している支持プレートに沿って延在する第2脚部のこのような配置、すなわち、短絡時、大量の短絡電流の場合に、第1及び第2脚部を流れる互いに反対方向の電流によって発生する電磁気的な力が、可動接続ボルトと強固に結合している支持プレートを介して可動接続ボルトに伝達されるような配置によって、接触圧縮バネによって可動接続ボルトに働く接触圧力が電磁気的な力により高められ、これにより短絡時に高い短絡電流が発生した場合には、最初に、接触機構の開指令を特定時間の間は阻止することが容易に可能となる。このことは開閉器の接触機構にとって必要なことである。というのは、短絡事故時においても短絡をひとつの配電システムの中に閉じ込めておくために、制御された時間は接続を維持しなければならないからである。

本発明の他の好ましい実施態様においては、開閉器のケースが、その両側の側壁に第1脚部の位置を固定するための案内面を有している。開閉器のケース内のこのような配置によって第1脚部のケース内での位置固定が簡単な方法で可能となり、これにより、互いに反対方向に電流を流すための第1及び第2脚部の配置によって、第1及び第2脚部の間に発生する電磁気的な反発力を支持プレートにより可動接続ボルトに効果的に導くことができる。

本発明の特に好ましい実施態様においては開閉器のケースは、支持プレートがケース内でケースの両側壁の間を滑らかに移動できるよう、支持プレートの外側寸法よりも僅かに大きいケース側壁間の内側寸法を有していることである。本発明の別の好ましい実施態様は、開閉器のケースが、第1コネクタの案内面とケース後部壁の他の案内要素の間の内側寸法であって、支持プレートがケース内部で案内面とケースの他の案内要素との間を滑らかに移動できるように支持プレートの外側寸法よりも僅かに大きな寸法を有することである。

支持プレートの外側寸法に合わせた、ケースの両側壁間、または、第1コネクタの案内面とケース後部壁の他の案内要素との間のこのような内側寸法によって、支持プレートの開閉器のケース内部での滑らかな摺動が容易になされ、これにより特に好ましいことには短絡電流時において発生するせん断力は、配置全体の変形や構成部材のせん断応力を導くことはなく、例えば可動接続ボルトやそれ以外の摺動部品にせん断応力を発生させず、短絡による支持プレートの開閉器のケース内部での摺動によって、せん断力が吸収される。

次に本発明を図面および1つの実施例をもとに添付図について詳説する。以下、示す。

本発明による開閉器内の装置の概観斜視図である。

図1の実施例の詳細図である。

図1は、開閉器1を、例えば中電圧領域の配電用に使用されるような3相線の電力開閉器の形式で示す。開閉器1の各相用の電極2、3、4はそれぞれ1つのケース5を有している。ここで、図1の電極2の前記ケース5をより分かり易くするため、図2の詳細表示で一部を透過させて表示している。ここで、ケース5は一般的には例えばエポキシ樹脂や熱可塑性樹脂のような絶縁材料で形成されており、これにより電極2,3,4は互いに電気的に絶縁される。電極2については、更に以下詳述する。電極3,4も、同じ構成である。

全体を概観するため、及び、より理解し易くする目的で電極4について電極ケースのみを表示した。それぞれの電極2,3及び4は、1つの真空気密のケース内に配置され、図には表していないが開閉器1を介して導通する電流を遮断ないし阻止するための可動接触及び固定接触からなる接触機構を備える真空遮断器6を有し、この場合特に例えば短絡事故の発生時に予め定めた時間後に、開閉器1が電力供給網の開閉器1と結合されている部分を遮断するよう設計されている。真空遮断器6の接触機構における可動接触部は、可動接続ボルト7を介して真空遮断器6から真空気密に引き出され、操作軸8を介して、同様に図示していないが接触機構の開または閉の操作運動を行うためのアクチュエータと機械的に連結されており、この場合、図示していない接触圧縮バネが、操作軸を介して閉状態における真空遮断器の摺動に抗して接触圧力を付与する。操作軸8は、アクチュエータと可動接続ボルトとの電気的分離をするための絶縁要素10を有するリブ9を備えている。可動接続ボルト7は可撓性導電要素12を介して開閉器1の第1コネクタ11と導電的に連結しており、真空遮断器6の接触機構の固定接触部は固定接触接続ボルトを介して開閉器1の第2コネクタ13と導電的に結合しているが、この場合、第1コネクタ及び第2コネクタは例えば配電盤や配電網と導電連結するよう設計される。

可撓性導電要素12は前記ケース5内に固定して配置された第1脚部を有しており、第1脚部はケース内で電極ケース5の案内面15上に載置されている。この案内面は電極4のケースを見ると良く分かる。可撓性導電要素12の第2脚部16は可動接続ボルト7と導電的に結合しており、可動接続ボルトと強固に結合している支持プレートに沿って延在しており、支持プレートに固定されている。この場合、第1脚部14及び第2脚部16は、開閉器1を介して導かれた電流が第1脚部14及び第2脚部16をそれぞれ反対方向に流れるように配置され、これにより第1脚部14及び第2脚部16の間に電磁気的な反発力が発生する。この場合、第2脚部16は支持プレート17の下側に支持プレートに沿って延在するとともに支持プレートに固定されているので、そのような第1脚部14及び第2脚部16間の電磁気的な反発力が、ケース5の案内面15上に第1脚部を固定した配置によって第2脚部16を介して支持プレートに作用し、これにより実施例では可動接続ボルト7を押し上げ、真空遮断器6の可動接触と固定接触部からなる接触機構に接触圧力が作用する。そして、接触圧力は、接触機構の閉状態においては接触圧縮バネの接触圧力を加勢する、すなわち、増大する。

ここで、開閉器1の電極2,3及び4のケース5が、支持プレート17がケース5内部で電極2、3及び4のケース5の側壁18及び19の間を滑らかに摺動するように、支持プレート17の外側寸法より僅かに大きな側壁18及び19間の内側寸法を有することにより、短絡電流時において発生するせん断力が、ケース5によって吸収され、如何なる場合も、例えば可動接続ボルトや可撓性導電要素のような摺動部品の変形を起こす可能性はない。更に、支持プレートは側壁による案内の他にケース5のケース後部壁面および、前部の、第1コネクタ11に設けられている案内面においても摺動されるが、これについては図2に関して更に以下に詳説する。

図2は図1から電極2の詳細を真空遮断器6及び可動接続ボルト7と共に示したものである。可動接続ボルトは可撓性導電要素12を介して第1コネクタ11と導電的に連結されている。実施例では支持プレート17の下半部に沿って延在するとともに支持プレートに固定されている可撓性導電要素12の第2脚部16は、固定要素20を用いて可動接続ボルト7と連結され、第1脚部14は、固定要素21を用いて第1コネクタ11と導電的に連結される。第1脚部14は開閉器1のケース5の案内面上に載置されており、これによりケース5内で固定して配置される。操作軸8の絶縁要素10も、ケース5に第1コネクタ11を固定するための固定要素22と同様に表示されている。更に、第1コネクタ11は支持プレート17と対向する側に案内面23を有し、案内面23とケース5のケース後部壁に形成された他の案内要素24との間で支持プレート17が摺動するように構成させており、ここでも同様に滑らかな摺動が可能なように案内面23と他の案内要素24との距離を支持プレート17の外側寸法より僅かに大きくとることで、側壁18及び19による摺動と同様な仕組みで、力の吸収を確実にしてこのような力による摺動部品の変形が効果的に抑制される。

第1脚部14及び第2脚部16を流れる電流が互いに逆方向となるような配置によって、逆方向電流により、第1脚部14と第2脚部16と間に反発力が発生し、これが接触圧縮バネの接触圧力を増大させ、また特に短絡電流発生時には著しく大きな接触圧力を発生させる。その結果、短絡電流発生時においても接触機構は、短絡を配電網の中に閉じ込めるまでの制御された時間は閉状態を維持することができる。そして、その後引き続き真空遮断器6の接触機構の接続解除を行うことができ、開閉器1を介して配電網と連結されている部分の遮断が可能となる。

可動接続ボルト7に力を伝達する装置のこのような構成により、簡単な方法で、低コストで単純な構造と、特に接触圧縮バネの比較的僅かなバネ力しか必要としないようなアクチュエータを利用することができる。なぜならば、電磁気的な力によって、閉状態の接触機構に働く接触圧縮バネの力が高められるからである。これにより上記のような配置においては、比較的僅かな操作動力と接触圧力でもって大きな短絡電流を処理することができる。

1 開閉器 2 電極 3 電極 4 電極 6 真空遮断器 7 可動接続ボルト 8 操作軸 9 接触圧縮バネ 10 絶縁要素 11 第1コネクタ 12 可撓性導電要素 13 第2コネクタ 14 第1脚部 15 案内面 16 第2脚部 17 支持プレート 18 側壁 19 側壁 20 固定要素 21 固定要素 22 固定要素 23 案内面 24 他の案内要素