专利名称：电弧旋转型断路器、气体开关器和气体绝缘开关器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于闭合和断开电容器电路的电弧旋转型断路器以及气体 开关器和气体绝缘开关器。
背景技术：
以往，作为电容器开关用气体开关器，使用了一种缓冲型气体断路器。然而，在这 种开关器中，当电容器电路接通时，在可动触头与固定触头之间发生先行放电，因此触头发 生损耗而表面变得粗糙。另外，如果损耗量变多，则开关器的接通位置发生变化。使用图IA和图IB说明开关器的接通位置的变化。图IB表示开关器全新的状态， 图IA表示触头发生了损耗的状态。在图IB中，1表示固定触头，4表示可动触头。设在开 关器全新时、即两个触头1、4没有发生损耗的状态下，当使可动触头4向固定触头1移动时 两个触头1、4在图IB所示的接通位置A处相接触。如果反复进行电容器电路的开关而由 于先行放电使触头的损耗恶化，则如图IA所示那样在两个触头1、4处分别产生损耗部5、 6。如果产生这种损耗部5、6，则在接通时两个触头1、4无法在接通位置A处相接触， 而是如图IA所示那样，在可动触头4进一步移动后的接通位置B处可动触头4初次与固定 触头1相接触。由此，当触头的损耗恶化时，接通位置从A变为B。这样，在以往的电容器开关用气体开关器中，存在如下问题由于触头容易变粗糙 以及接通位置发生变化而在短时间内达到开关器的寿命。因此，以往的设计例的目的在于， 通过减少由电容器电路接通时的先行放电所引起的触头的损耗来提供一种寿命长的电容 开关用气体开关器。专利文献1记载了一种具有电弧滚环(arc runner)和线圈的电弧旋转型气体开 关器。在专利文献1所记载的电弧旋转型气体开关器中(参照图2A以及图2B)，通过设定 可动触头4与电弧滚环3之间的距离D，使得当接通开关器时在固定触头1与可动触头4之 间发生先行放电之前，在可动触头4与电弧滚环3之间可靠地发生先行放电。当从电弧滚 环向线圈通电时，通过磁性驱动使电弧旋转。这样，电弧不会停留在可动触头上的一个位置 处而进行旋转运动，由此降低可动触头的损耗的程度，并且使可动触头的表面光滑。并且，通过根据流过电容器电路的涌流的周期和进行接通动作时的可动触头的速 度来设定电弧滚环3中发生先行放电的位置(在图中是电弧滚环3的最下部)与固定触头 1之间的距离L，由此防止在固定触头与可动触头相接触时涌流成为最大值，将固定触头与 可动触头相接触时的电流值抑制为较小。由此，固定触头与可动触头的损耗变少，开关器接 通时的接通位置的变化变少，因此能够延长开关器的寿命。专利文献1 日本专利第3644170号
实用新型内容实用新型要解决的问题[0010]但是，专利文献1所记载的电弧旋转型气体开关器中存在如下问题根据开关器 接通时的可动触头的速度和流过电容器电路的涌流的周期来使电弧滚环与固定触头之间 的距离满足所有的条件使得在固定触头与可动触头相接触的瞬时涌流不成为最大值是非 常困难的，不仅需要非常复杂的大规模的控制机构，而且，由于固定触头的损耗而其距离L 变得不满足条件，从而根据开关条件在3000次左右达到寿命等，因此不仅需要进行触点 的维护，还需要进行控制装置、复杂机构的维护。从使用的实际情况来看，期望一种通过简化设备来提高可靠性以及进一步延长开 关器的寿命来使其具有5000 10000次的寿命的开关器。本实用新型是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种通过简单的结构实现 长寿命的电弧旋转型断路器。用于解决问题的方案根据本实用新型的第一方式，本实用新型的电弧旋转型断路器具有固定触头、可 动触头、电弧滚环和线圈，在上述线圈附近设置磁性引导件，该磁性引导件隔着上述线圈与 上述电弧滚环相对置，并且用于向上述电弧滚环侧引导由上述线圈产生的磁通。优选的是，在上述第一方式的电弧旋转型断路器中，上述可动触头的中心设置贯 通孑L或槽。优选的是，在上述第一方式的电弧旋转型断路器中，在上述可动触头的中心设置 贯通孔的情况下，上述贯通孔的直径是上述可动触头直径的0. 2 0. 8倍，在上述可动触头 的中心设置槽的情况下，上述槽具有超过预计损耗量长度的1. 2倍左右的深度。优选的是，在上述第一方式的电弧旋转型断路器中，在上述电弧滚环附近、上述线 圈内侧配置非磁性环。优选的是，在上述第一方式的电弧旋转型断路器中，上述磁性引导件呈板状或环 状。根据本实用新型的第二方式，本实用新型的电弧旋转型断路器具有固定触头、可 动触头、电弧滚环和线圈，在上述可动触头的中心设置贯通孔或槽。优选的是，在上述第二方式的电弧旋转型断路器中，在上述可动触头的中心设置 贯通孔的情况下，上述贯通孔的直径是上述可动触头直径的0. 2 0. 8倍，在上述可动触头 的中心设置槽的情况下，上述槽具有超过预计损耗量长度的1. 2倍左右的深度。优选的是，在上述第二方式的电弧旋转型断路器中，在上述电弧滚环附近、上述线 圈内侧配置非磁性环。根据本实用新型的第三方式，本实用新型的电弧旋转型断路器具有固定触头、可 动触头、电弧滚环和线圈，在上述电弧滚环附近、上述线圈内侧配置非磁性环。根据本实用新型的第四方式的气体开关器，具备上述任一个电弧旋转型断路器。根据本实用新型的第五方式的气体绝缘开关器，具备上述任一个电弧旋转型断路
ο实用新型的效果根据本实用新型，能够提供一种长寿命的电弧旋转型断路器。隔着绝缘物而配置 磁性体的板，由此将使电弧旋转的力高效率地集中。另外，为了使电弧滚环上的电弧更高 效率地旋转，通过在可动触头的中心设置贯通孔或槽，电弧与线圈的磁通正交，并且通过可动触头部分的电弧围绕贯通孔或槽周围旋转，能够防止可动触头发生损耗，并且能够成为 电弧容易旋转的状态，能够防止发生损耗。另外，通过将非磁性体的环配置在线圈内侧、电 弧滚环附近，即使是电流零点附近的较少的线圈电流，也能够通过非磁性体中产生的涡流 来使电弧旋转，由此能够进一步促进电弧的旋转，能够防止发生损耗。在高频率的开关过程 中，非磁性环有效地长期确保固定触头与非磁性环之间的距离。因此，与现有例相比，进一步实现了寿命的延长。
图IA是用于说明在以往的电容器开关用气体开关器中发生接通位置的变化的原 因的图。图IB是用于说明在以往的电容器开关用气体开关器中发生接通位置的变化的原 因的图。图2A是用于说明现有例中用作电容器开关用气体开关器的电弧旋转型气体开关 器的断开状态下的结构的图。图2B是用于说明现有例中用作电容器开关用气体开关器的电弧旋转型气体开关 器的闭合状态下的结构的图。图3A是表示设有引导件的实施例1的电弧旋转型断路器的结构的图。图;3B是表示设有引导件的实施例1的电弧旋转型断路器的结构的图。图4A是示出了现有例中的电弧旋转型气体开关器的可动触头的一半的结构的 图。图4B是表示在可动触头的中心设有贯通孔的实施例2的电弧旋转型断路器的结 构的图。图5A是表示现有例的电弧旋转型气体开关器的结构的图。图5B是表示设有非磁性环的实施例3的电弧旋转型断路器的结构的图。附图标记说明1 固定触头；2 线圈；3 电弧滚环；4 可动触头；5、6 损耗部；7 磁性体；8 绝缘 物；9 环；11 电弧；14 线圈的磁通；15 非磁性环的磁通；A、B 接通位置；F 驱动力；I 电弧电流；Φ 磁通；C 电弧旋转。
具体实施方式
下面，参照附图来说明根据本实用新型的典型实施例。在附图的记载中，对相同或 相近的结构标注同一附图标记。实施例1图3Α以及图;3Β是表示设有引导件的实施例1的电弧旋转型断路器的结构的图。 在图3Α表示开关器断开的状态，图:3Β表示开关器闭合的状态。其中，1是固定触头，2是线 圈，3是电弧滚环，4是可动触头，固定触头1与电弧滚环3通过线圈2相连接。在上述电弧旋转型断路器进行断路动作时，从图:3Β所示的闭合状态向图;3Β所示 的下方驱动可动触头4。当可动触头4与固定触头1分离时，在两个触头1、4之间产生电 弧。如果可动触头4进一步移动，则电弧从固定触头1向电弧滚环3移动，产生由线圈2形成的磁场。该磁场以线圈2的中心轴为中心对电弧进行旋转驱动。通过该旋转，电弧被相 对地吹喷绝缘气体而熄灭。在上述电弧旋转型断路器进行接通动作时，从图3A所示的断开状态向图3A所示 的上方驱动可动触头4。在可动触头4与固定触头1之间发生先行放电之前，在可动触头4 与电弧滚环3之间发生先行放电。当可动触头4进一步向图3A所示的上方移动时，可动触 头4与固定触头1相接触。如图3A以及图:3B所示，在实施例1的电弧旋转型断路器中还设置有作为引导件 的磁性体7，隔着绝缘物8将该磁性体7配置在线圈2附近，该磁性体7隔着线圈2而与电 弧滚环3相对置。该磁性体7由铁板等构成，也与固定触头1之间绝缘。通过将磁性体7配置在线圈2附近，如图3A所示，将线圈2的磁通14集中在效率 更高的方向上(电弧发生侧)。由此，该磁性体7无损耗地向电弧滚环3侧引导从线圈2产 生的磁通14 (在图3A示意性地示出这种效果)，由此将使电弧旋转的力高效率地集中。因 此，电弧在电弧滚环3上旋转，能够防止在固定触头1和可动触头4上发生损耗。此外，该磁性体7也可以形成为环状，但是为了防止产生涡流，也可以是马蹄形板 或者由多个薄片堆叠而成的板以不会在电气上成为一匝短路线圈。实施例2图4B中用截面示出了在可动触头4的中心设有贯通孔的实施例2的电弧旋转型 断路器的结构。在图4A中示出了现有例中的可动触头的一半，图4B表示本实施例2中的 可动触头的一半。在现有例中的电弧旋转型气体开关器中，电弧停留于可动触头前端等的一点，因 此由于热量而容易导致加快损耗。通过在可动触头4的中心设置贯通孔，在可动触头4前端产生的电弧11不会停留 在可动触头4前端而是沿着圆在可动触头4上部移动，因此由于线圈2的磁通14与电弧11 正交，能够将电弧引导到线圈的磁通与电弧正交的位置处，从而在电弧更易于旋转的位置 处构成电弧11。其中，上述贯通孔的直径例如为可动触头4直径的0.2 0.8倍。另外，由 于电弧均勻地绕可动触头4的上部旋转，更易于使电弧滚环3上的电弧11旋转，易于使电 弧11高速旋转。通过电弧11在气体中高速旋转，电弧11的冷却效果提高，进一步防止发 生损耗。其结果，能够提高磁性驱动性能，能够防止固定触头1和可动触头4的损耗，从而 能够延长开关器的寿命。此外，本实施例并不局限于上述贯通孔，例如，还可以在可动触头4的中心设置深 度超过预计损耗量长度的1. 2倍的槽(孔)，在这种情况下，也能够得到与上述同样的效果。实施例3图5B是表示设有非磁性环的实施例3的电弧旋转型断路器的结构的图。在图5A 中表示现有例，图5B表示本实施例3的电弧旋转型断路器。在现有例中的电弧旋转型气体开关器中，在开关电流的零点附近处线圈2的磁通 7发生反转时，线圈2的磁动势的最小部分(时间、相位角)附近线圈2所产生的磁通14变 小，因此提供给电弧的磁力变小。在实施例3中，在电弧滚环3附近、线圈2内侧配置由铜等制作而成的非磁性环9， 由此能够利用通过线圈2的磁动势而在非磁性环9中产生的涡流。通过设置非磁性环9，在线圈2所产生的磁通14变小的瞬间，利用非磁性环9中产生的涡流向电弧提供非磁性环所 产生的磁通15，由此能够进行电弧的驱动。另外，图5B示出了固定触头1与非磁性环9之间的最短距离L2，该距离L2具有如 下作用。在上述结构中，电弧滚环3与固定触头1位于线圈2两端，在电弧滚环3与固定触 头1之间的电流分担是根据电弧滚环3与固定触头1这两者与可动触头4之间的距离以及 流过线圈2的电流所决定的。因此，在接通时，当发生先行放电时，电流首先流过电弧滚环 3，然后分流到固定触头1。此时，重要的是施加到线圈2两端的电压(或者流过线圈2的电 流)，并且该电压是根据上述距离L2所确定的。因此，能够根据上述距离L2来控制线圈2 中流过何种程度的电流，从而能够控制将何种程度的电流分流到固定触头1。上述结构如上所述那样在接通时的先行放电中有效，但是在切断时特别有效。具体地说，在固定触头1与可动触头4之间断开(切断)时，由于所产生的电弧的 电压，首先在可动触头1与固定触头4之间产生电流，然后电流分流到电弧滚环3。此时需 要控制非磁性环9与固定触头1之间的电压，根据该电压来决定线圈2中流过何种程度的 电流。由于在上述结构中流过线圈2的电流是根据非磁性环9与固定触头1之间的L2部 分的电弧电压所决定的，因此，通过设定固定触头1与非磁性环9之间的距离L2，能够适当 设定电弧滚环3与固定触头1之间的电流分担。因此，在切断中，将上述距离L2事先设定 为最佳距离是尤其重要的。下面，简单说明上述距离L2的设定例。如后所述，L2在可动触头的移动方向上的 相对距离成为考虑到可动触头4的移动速度而得到的距离。具体地说，根据t=Vii7f.求出流过电容器电路的涌流I的振荡周期t。其中，η是 电容器电路的电抗容量(电容器容量比)，f是商用电源频率。通常，由于在电容器上连接 电容器容量的6%的串联电抗器，因此η = 0. 06。由于涌流I在经过四分之一周期后的时 刻达到最大值，因此，为了不使固定触头1与可动触头4在涌流I最大时相接触，只要设为 L2在可动触头的移动方向上的相对距离> vX t/4即可，其中，ν为可动触头4的移动速度。 通过这样设定距离L2，能够减少固定触头1与可动触头4接触时的电流能量所引起的两个 触头的损耗。另外，还可以根据线圈的电感和电弧电压之比来决定上述L2，具体地说，固定触头 1与非磁性环9之间的最短距离成为2 15mm左右。通常，L2在2 15mm左右的范围内 使用的情况较多。此外，上述距离L2用于确定线圈两端的电压，根据所使用的线圈的不同，L2也不 同。即，距离L2为能够得到为了输出线圈所要求的磁动势而所需的线圈两端电压的距离。以往，固定触头通常在中间部分(与可动触头相接触的部分)发生损耗。但是在 上述结构中，能够在与可动触头不接触的位置处、即偏离损耗部分的位置处保持起到与图 2A所示的以往例中的距离L相同作用的、连接于电弧滚环的非磁性环与固定触头之间的距 I^g L2 ο并且，通过设置非磁性环9，能够在固定触头1的几乎不发生损耗的部分保持上述 L2的距离，因此即使固定触头1发生损耗，L2的距离也几乎不改变。此外，也可以任意组合上述实施例1 3来实施本实用新型。
7[0068] 以上说明了电弧旋转型断路器的典型实施例，但是本实用新型并不限定于上述实 施例，在不脱离实用新型的宗旨的范围内能够进行各种变更、追加、置换等。
权利要求1.一种电弧旋转型断路器，其具有固定触头、可动触头、电弧滚环和线圈，该电弧旋转 型断路器的特征在于，在上述线圈附近设置磁性引导件，该磁性引导件隔着上述线圈与上述电弧滚环相对 置，并且用于向上述电弧滚环侧引导由上述线圈产生的磁通。
2.根据权利要求1所述的电弧旋转型断路器，其特征在于， 在上述可动触头的中心设置贯通孔或槽。
3.根据权利要求2所述的电弧旋转型断路器，其特征在于，在上述可动触头的中心设置贯通孔的情况下，上述贯通孔的直径是上述可动触头直径 的0. 2 0. 8倍。
4.根据权利要求1 3中的任一项所述的电弧旋转型断路器，其特征在于， 在上述电弧滚环附近、上述线圈内侧配置非磁性环。
5.根据权利要求1所述的电弧旋转型断路器，其特征在于， 上述磁性引导件呈板状或环状。
6.一种气体开关器，其特征在于，具备权利要求1 5中的任一项所述的电弧旋转型断 路器。
7.一种气体绝缘开关器，其特征在于，具备权利要求1 5中的任一项所述的电弧旋转 型断路器。
专利摘要本实用新型提供一种通过简单的结构实现长寿命的电弧旋转型断路器、气体开关器和气体绝缘开关器。上述电弧旋转型气体开关器具有固定触头、可动触头、电弧滚环和线圈，在上述线圈附近设置磁性引导件，该磁性引导件隔着上述线圈与上述电弧滚环相对置，用于向上述电弧滚环侧引导由上述线圈产生的磁通。
文档编号H01H9/44GK201868278SQ201020240818
公开日2011年6月15日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者堀越和彦 申请人:日新电机株式会社