三相一并操作式斷路器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)氣體絕緣開閉裝置的小型化的三相一并操作式斷路器。三相一并操作式斷路器包括：在內(nèi)部具有斷路器并封入絕緣氣體的三個斷路部罐(2、3、4)；接通斷開上述斷路部的操作器；向上述斷路部傳遞上述操作器的驅(qū)動力的驅(qū)動機構(gòu)部(5)。上述操作器包括驅(qū)動電動機部(8)和對驅(qū)動電動機部(8)輸出開閉指令的控制／電源部(9)。驅(qū)動電動機部(8)設置在驅(qū)動機構(gòu)部(5)附近，控制／電源部(9)配置在與驅(qū)動電動機部(8)不同的場所，將驅(qū)動電動機部(8)與控制／電源部(9)電連接。
【專利說明】三相一并操作式斷路器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三相一并操作式斷路器(三相一括式遮斷器、three phasecommon-operated circuit breaker),尤其涉及具有能使氣體絕緣開閉裝置小型化的操作器結(jié)構(gòu)的三相一并操作式斷路器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年的電力開閉裝置由于電力需求的增加和電力設備的小型/高可靠化的需要，在封入有絕緣/斷路性能高的六氟化硫(SF6)氣體的罐(tank)內(nèi)，通過容納通電導體和斷路部等電氣裝置從而使開閉裝置整體大幅縮小的氣體絕緣開閉裝置(以下，GIS)成為主流的傾向較為顯著。
[0003]該GIS的最重要的構(gòu)成要素是斷路器(以下，GCB)，該GCB為在封入了 SF6氣體的斷路部罐內(nèi)經(jīng)由絕緣間隔物來支撐斷路部的構(gòu)造。
[0004]該斷路部不僅僅斷路通常的負載電流，也迅速斷路事故發(fā)生時的短路大電流，所以被高速驅(qū)動。該驅(qū)動能量較大，以往以來，在斷路部罐的外側(cè)安裝大型的操作器，由油壓或彈簧力來驅(qū)動。
[0005]該油壓或彈簧力的產(chǎn)生在泵和電動機以外全部在機械系統(tǒng)/高壓流體系統(tǒng)的控制/放大作用下進行，所以操作裝置大型化，在GCB的構(gòu)成要素之中，操作器占有相當?shù)牟糠?全長、全高、全寬，由此為占據(jù)面積、體積)。
[0006]特別，由于該目的，操作器安裝在斷路部罐的端部和下部，作為結(jié)果，增大GCB的全長和全高成為主要原因。為了進行GCB的斷路部拆卸檢查，需要在GIS的前面安裝操作器，所以GCB的尺寸必然成為決定GIS的大小的主要原因。
[0007]在專利文獻I中，公開了電動彈簧操作氣體斷路器，其特征在于，將與斷路部罐內(nèi)的斷路器連結(jié)的輸出軸從操作器箱的背板側(cè)導入上述操作器箱內(nèi)，將上述輸出軸分別連結(jié)斷路彈簧和投入彈簧的一端而形成，在與上述輸出軸的動作方向大致平行且相對于上述背板為垂直方向的動作軸上配置上述斷路彈簧和上述投入彈簧，將上述斷路彈簧以及上述投入彈簧的固定端側(cè)分別向上述背板固定。
[0008]在這樣的構(gòu)成中，為了與較大的操作力和較長的動作行程相對應，由于操作器大型和特長化，所以不得不按照從操作箱延伸至斷路部罐的下部的方式來配置容納投入彈簧的彈簧外殼，需要提高GCB全高，GIS的小型化/低層化較為困難。此外，存在重心也變高從而耐震性也降低等問題。
[0009]在專利文獻2中，公開了以下電力用氣體斷路器，該電力用氣體斷路器具備:封入了絕緣氣體的金屬罐、收容于該金屬罐中的斷路裝置、設置在上述金屬罐的外部的蓄壓器、與該蓄壓器隔離配置并由蓄積在上述蓄壓器中的高壓油驅(qū)動的上述斷路裝置的驅(qū)動裝置、以及包圍上述蓄壓器而從外界氣體隔開的蓋構(gòu)件。
[0010]在該構(gòu)成中，作為油壓維持源的蓄壓器作為較長物而存在，由于需要將其設置在操作器主體的附近，所以存在設計自由度上受制約這樣的問題。[0011]此外，油壓操作器的操作缸主體為小型，但是為了耐受數(shù)百氣壓的高壓油，而對各部件使用大型重量部件。由此，存在GCB大型化這樣的問題。
[0012]在先技術(shù)文獻
[0013]專利文獻
[0014]專利文獻I JP特開昭64-6340
[0015]專利文獻2 JP特開昭62-249325
[0016]為了 GIS的小型化、低層化，必需進行GCB的全長、全高、全寬的縮小降低，但是斷路部iiS的大小由作為GCB的最大使命的事故大電流的聞速斷路功能所決定，所以在小型化中存在限制。由此，雖然希望操作器部分小型化，但是現(xiàn)狀中存在限制。
[0017]該理由是由于，要求高速、大輸出的操作器幾乎由機械系統(tǒng)、或流體系統(tǒng)構(gòu)成，由于進一步重視機械力、油壓力的傳遞效率、傳遞速度，從而不得不以操作輸出軸為中心，將所有的要素集中在一個部位。
[0018]S卩，將上述驅(qū)動彈簧、蓄積器(accumulator)與操作器主體分離，例如，如果將斷路器罐的上部等配置在GIS部分，則能夠使操作器主體小型化，但是操作力的傳遞效率存在較多的問題，實現(xiàn)較為困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]鑒于上述一點，本發(fā)明的目的在于，提供一種具有適于GIS的小型化/低層化的配置自由度較大的操作器的斷路器。
[0020]本發(fā)明的三相一并操作式斷路器包括:在內(nèi)部具有斷路部并封入絕緣氣體的三個斷路部罐；對上述斷路部進行接通斷開的操作器；以及將上述操作器的驅(qū)動力傳遞至上述斷路部的驅(qū)動機構(gòu)部。上述操作器包括驅(qū)動電動機部和上述驅(qū)動電動機部輸出接通斷開指令的控制/電源部。上述驅(qū)動電動機部設置在驅(qū)動機構(gòu)部附近，上述控制/電源部配置在與上述驅(qū)動電動機部不同的場所，將上述驅(qū)動電動機部和上述控制/電源部電連接。
[0021](發(fā)明效果)
[0022]如果使用本發(fā)明的電動線性電動機操作器，則驅(qū)動電動機部的配置變得自由，并且能夠?qū)F(xiàn)有一體構(gòu)成所需的控制/能量源維持部與驅(qū)動部分離而配置在任意的位置，所以能夠進行GCB的全長、全高、地面占有面積的縮小。由此，GIS的小型/低層化成為可能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明涉及的三相一并操作式斷路器的立體圖。
[0024]圖2是本發(fā)明涉及的三相一并操作式斷路器的側(cè)面圖。針對操作機構(gòu)部5對其內(nèi)部構(gòu)成可視化。
[0025]圖3是本發(fā)明涉及的三相一并操作式斷路器的俯視圖。針對操作機構(gòu)部5對其內(nèi)部構(gòu)成可視化。
[0026]圖4是從操作機構(gòu)部側(cè)觀察本發(fā)明涉及的三相一并操作式斷路器的圖。針對操作機構(gòu)部5對其內(nèi)部構(gòu)成可視化。
[0027]圖5是表示旋轉(zhuǎn)桿的一例的放大圖。
[0028]圖6是表示本發(fā)明涉及的三相一并操作式斷路器的內(nèi)部構(gòu)成的剖面圖。示出接通極狀態(tài)。
[0029]圖7是表示本發(fā)明涉及的三相一并操作式斷路器的內(nèi)部構(gòu)成的剖面圖。示出斷開極狀態(tài)。
[0030]圖8是本發(fā)明涉及的三相一并操作式斷路器的可動部的示意構(gòu)成圖。
[0031]圖9是表示本發(fā)明的電動制動器(actuator)的一例的示意圖。示出剖面構(gòu)成。
[0032]圖10是表示圖9的電動制動器的從Z方向的剖面構(gòu)成的圖。
[0033]圖11是表示本發(fā)明的電動制動器的另外的構(gòu)成例的立體圖。
[0034]圖12是表示圖11的剖面構(gòu)成的圖。
【具體實施方式】
[0035]以下，基于作為實施例而示出的【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的三相一并操作式斷路器。
[0036](實施例1)
[0037]在圖1的立體圖所示的封入了 SF6氣體的斷路部罐2、3、4內(nèi)配置各個斷路部(圖
6、7)。
[0038]在罐2、3、4的端部配置操作機構(gòu)部5。在操作機構(gòu)部5中按照氣體密封的方式安裝旋轉(zhuǎn)桿6 (圖5)，該旋轉(zhuǎn)桿6由軸承10保持(圖2、3、4)。通過由該軸承10保持，旋轉(zhuǎn)桿6在基點圍繞軸承10旋轉(zhuǎn)運動。此外，在軸承10內(nèi)設置氣體密封部，來維持操作機構(gòu)部5內(nèi)的氣體密封。
[0039]圖5中示出一例,旋轉(zhuǎn)桿6包括大氣中旋轉(zhuǎn)桿(気中回転>'—)6a和氣體中旋轉(zhuǎn)桿6b (力' 7中回転 > 〃'一)。該氣體中旋轉(zhuǎn)桿6b成為在操作機構(gòu)部5內(nèi)通過銷(pin)來接合(締結(jié))絕緣操作棒Ie的結(jié)構(gòu)(圖3)。絕緣操作棒Ie將從操作機構(gòu)部5側(cè)傳遞的驅(qū)動力傳遞至斷路部側(cè)。
[0040]大氣中旋轉(zhuǎn)桿6a在操作機構(gòu)部5的上面，通過銷將三相與連結(jié)棒7連接(圖3)。由于連結(jié)棒7在直線上進行動作，所以大氣中旋轉(zhuǎn)桿6a按照斯科特-拉塞爾(Scott-Russell)方式驅(qū)動,成為長孔。
[0041]本發(fā)明的電動線性電動機操作器的驅(qū)動電動機部8按照夾住該連結(jié)棒7的方式構(gòu)成。在本實施例中，驅(qū)動電動機部8固定在操作機構(gòu)部5的上面。
[0042]在圖3中，雖然作為配置在各相間的2個驅(qū)動電動機部8，但是由于必要的操作力，存在任一個驅(qū)動電動機部8即可。
[0043]對驅(qū)動電動機部8輸出接通斷開指令的控制/電源部9能夠通過電纜9a與驅(qū)動電動機部8連結(jié)，所以作為整體構(gòu)成，能夠不要求場所而配置在合適的場所。圖4中示出配置在操作機構(gòu)部5的下部的例子，但是并不限定于此。
[0044]如果圖6所示的三相一并操作式斷路器為接通狀態(tài)，則通過向圖的上方向擊打連結(jié)棒7，從而與連結(jié)棒7相接合的旋轉(zhuǎn)桿6經(jīng)由軸承而按照逆時針旋轉(zhuǎn)。由此，與旋轉(zhuǎn)桿6連結(jié)的絕緣操作棒Ie向紙面右方向移動，斷路部I成為斷開狀態(tài)。
[0045]反之，如圖7所示，在斷路器為斷開狀態(tài)中，通過向圖的下方向擊打連結(jié)棒7，從而斷路部I向接通狀態(tài)轉(zhuǎn)移。
[0046]圖6和圖7所示的斷路部I的可動側(cè)至少如圖8所示，分別將絕緣噴嘴la、用于斷路電流的接點部即可動側(cè)燃弧接觸器lb、緩沖軸、? ? ' I卜，buffer shaft) lc、緩沖氣缸(;i 'y y r 'y IJ >夕',buffer cylinder) Id、以及絕緣操作棒Ie配置在相同軸上而構(gòu)成。
[0047]驅(qū)動電動機部8固定在操作機構(gòu)部5的上面，與固定在操作機構(gòu)部5的下部的控制/電源部9電連接(圖4)。
[0048]向控制/電源部9輸入由用于測量與斷路部的固定側(cè)以及可動側(cè)連接的主電路導體的電流的電流檢測用變流器(未圖示)檢測到的電流值?？刂?電源部9具有按照由變流器檢測到的電流值，使提供給驅(qū)動電動機部8的電流量和相位變化的功能。
[0049]以下，使用圖9以及圖10來說明驅(qū)動電動機部8的詳細構(gòu)造。圖9是構(gòu)成驅(qū)動電動機部8的電動制動器32和定子31的一例，圖10是從Z方向示出圖9所示的定子105的剖面形狀的圖。
[0050]在本實施例中，電動制動器32將2個定子105作為一個單位來構(gòu)成。定子105，如圖10所示，包括:磁性體103、磁性體103所具有的第一磁極101、與該第一磁極101相對置配置的第二磁極102、以及設置在第一磁極101以及第二磁極102的外周的線圈104。
[0051]在定子105的第一磁極101以及第二磁極102之間隔著空隙配置由永磁體106以及通過夾入該永磁體106來進行支撐的磁體固定構(gòu)件107構(gòu)成的可動元件31。
[0052]永磁體106的磁化(著磁)方向為Y方向(圖9中為上下方向)，按照相鄰的每個磁體而交替磁化。此外，磁體固定構(gòu)件107的材質(zhì)為非磁性的材料。
[0053]可動元件31為了保持永磁體106和第一磁極101以及第二磁極102之間的間隔，而由約束相對于Z方向以外的方向的運動的機械部件支撐。
[0054]在驅(qū)動時,通過在線圈104中流過電流而產(chǎn)生磁場,能夠產(chǎn)生與定子105和永磁體106的相對位置相應的推力。此外，通過對定子105和永磁體106之間的位置關(guān)系、流過線圈104的電流的相位和大小進行控制，能夠進行推力的大小以及方向的調(diào)整。
[0055]由具有上述電動制動器32的驅(qū)動電動機部8以及控制/電源部9構(gòu)成的電動線性電動機操作器，通過導通電流而產(chǎn)生操作力，由此實現(xiàn)了以下事項，即，沒有必要設置復雜的機械機構(gòu)，除了沖程(stroke)的前進端位置、后退端位置以外，在沖程中間位置的共計3個部位以上的位置使可動電極停止。
[0056]另外，上述說明只是一例，只要是能夠?qū)㈦娦盘栕儞Q為驅(qū)動力，控制驅(qū)動力的大小和方向，并且在沖程的前進端位置、后退端位置、沖程中間的共計3個部位以上的位置停止以及再次驅(qū)動可動元件的構(gòu)造，也可以使用具有其他構(gòu)成的電動制動器。
[0057]使用圖11、12說明適用于本實施例的驅(qū)動電動機部8。在本實施例中，在Z方向上(可動電極的動作軸方向)并列配置三個單位的電動制動器32a、32b、32c。
[0058]另外，在本實施例中，如上所述，一個單位由2個定子構(gòu)成，三個單位的電動制動器由共計六個定子構(gòu)成，但是可以是一個單位由一個以上的定子構(gòu)成，三個單位的電動制動器由其3倍數(shù)個定子構(gòu)成。
[0059]相對于電動制動器32a，電動制動器32b按照電氣相位錯開120°的方式來配置，針對電動制動器32c按照電氣相位錯開240°的方式來配置。
[0060]在該電動制動器配置中，如果在各電動制動器的線圈104中流過三相交流，則能夠?qū)崿F(xiàn)與三相的線性電動機相同的動作。通過使用三個單位的電動制動器，能夠?qū)⒏麟妱又苿悠髯鳛槿齻€獨立的電動制動器來個別地控制電流，調(diào)整推力。[0061]在各電動制動器的線圈中，能夠從控制/電源部注入各個不同大小或不同相位的電流。作為一例，考慮分開從一個交流電源供給的u、v、w的三相電流來提供。在該情況下，不需要具備多個電源，所以簡便。
[0062]如以上，如果使用本發(fā)明的電動線性電動機操作器，則驅(qū)動電動機部的配置變自由，并且能夠?qū)F(xiàn)有一體構(gòu)成所需的控制/電源部與驅(qū)動電動機部分離而配置在任意的位置，所以能夠進行GCB的全長、全高、地面占有面積的縮小。由此，GIS的小型/低層化成為可能。
[0063]符號說明:
[0064]I斷路部
[0065]Ia絕緣噴嘴
[0066]Ib可動側(cè)燃弧接觸器
[0067]Ic緩沖軸
[0068]Id緩沖氣缸
[0069]Ie絕緣操作棒
[0070]2斷路部罐
[0071]3斷路部罐
[0072]4斷路部罐
[0073]5操作機構(gòu)部
[0074]6旋轉(zhuǎn)桿
[0075]6a大氣中旋轉(zhuǎn)桿
[0076]6b氣體中旋轉(zhuǎn)桿
[0077]7連結(jié)棒
[0078]8驅(qū)動電動機部
[0079]9控制/電源部
[0080]10 軸承
[0081]31可動元件
[0082]32電動制動器。
【權(quán)利要求】
1.一種三相一并操作式斷路器，包括: 在內(nèi)部具有斷路部并封入絕緣氣體的三個斷路部罐； 對上述斷路部進行接通斷開的操作器；以及 將上述操作器的驅(qū)動力傳遞至上述斷路部的驅(qū)動機構(gòu)部， 上述操作器包括驅(qū)動電動機部和對上述驅(qū)動電動機部輸出接通斷開指令的控制/電源部， 上述驅(qū)動電動機部設置在上述驅(qū)動機構(gòu)部附近， 上述控制/電源部配置在與上述驅(qū)動電動機部不同的場所， 將上述驅(qū)動電動機部和上述控制/電源部電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相一并操作式斷路器，其特征在于， 上述驅(qū)動機構(gòu)部具有作為斯科特-拉塞爾機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)桿， 上述旋轉(zhuǎn)桿的一端與傳遞來自上述驅(qū)動電動機部的驅(qū)動力的連結(jié)棒連結(jié)， 上述旋轉(zhuǎn)桿的另一端與向上述斷路部傳遞來自上述驅(qū)動電動機部的驅(qū)動力的絕緣操作棒連結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相一并操作式斷路器，其特征在于， 上述驅(qū)動電動機部配置在上述驅(qū)動機構(gòu)部的上面， 上述控制/電源部配置在上述驅(qū)動機構(gòu)部的下面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的三相一并操作式斷路器，其特征在于， 上述驅(qū)動電動機部包括: 按照使磁化方向交替反轉(zhuǎn)的方式將多個永磁體或磁性材料并列一體形成的可動元件； 從上下方向上夾著上述可動元件而配置的第一磁極以及第二磁極； 連接上述第一磁極和上述第二磁極而形成磁通的路徑的磁性體；以及 包括分別卷繞上述第一磁極和上述第二磁極的線圈在內(nèi)的定子， 上述控制/電源部按照由電流檢測器檢測到的流過主電路導體的電流值使提供給上述線圈的電流量發(fā)生變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相一并操作式斷路器，其特征在于， 在上述可動元件的動作方向上配置3的整數(shù)倍個上述定子的一個單位， 上述線圈配置為按照上述相鄰的定子的每一個單位電氣相位錯開120°，通過在上述定子的各個線圈中流過三相交流，能夠?qū)崿F(xiàn)作為三相線性電動機的動作。
【文檔編號】H01H33/36GK103854915SQ201310625069
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月29日
【發(fā)明者】內(nèi)山英昭, 筑紫正范, 小山聰子 申請人:株式會社日立制作所