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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Unterdruckunterbrecher und insbesondere auf eine Elektrode für einen Unterdruckschaltungsunterbrecher, die eine Spule zum Erzeugen eines magnetischen Felds besitzt.
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2. Beschreibung des ähnlichen Gebiets
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Ein Unterdruckschaltungsunterbrecher ist eine Vorrichtung, die in einem Leistungsaufnahme- und Leistungsverteilungssystem angeordnet ist und eine Rolle des Trennens eines speziellen Abschnitts von dem Leistungssystem spielt, wenn es nötig ist. Insbesondere der Unterdruckschaltungsunterbrecher führt die Funktion des Unterbrechens mehrerer tausend bis mehrerer zehntausend Ampère eines Stroms zu der Zeit eines Störfalls aus.
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Ein Unterdruckschaltungsunterbrecher ist dafür ausgelegt, einen Strom durch Berühren oder Lösen eines Paares von Kontaktelektroden, die miteinander in einem Unterdruckbehälter angeordnet sind, herzustellen oder zu unterbrechen. Es ist auf dem Gebiet weithin bekannt, dass die Leistungsfähigkeit des Unterbrechens eines Stroms durch die Mittel eines angelegten magnetischen Felds (nachstehend das axiale magnetische Feld genannt), das senkrecht zu den Stirnflächen der Kontaktelektroden ist, verbessert wird.
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Eine Struktur, in der ein Spulenabschnitt für das Erzeugen eines magnetischen Felds auf der Rückseite einer Kontaktelektrode vorgesehen ist, wird weitgehend für eine derartige Elektrode für einen Unterdruckunterbrecher einer axialen magnetischen Feldart verwendet. Ein Bogen, der zu der Zeit des Unterbrechens des Stroms erzeugt wird, ist in einem magnetischen Feld eingeschränkt, um zu verhindern, dass der Bogen die Oberfläche der Elektrode lokal erwärmt, das heißt, um eine thermische Last, die aus dem Bogen entsteht, auf die gesamte Oberfläche der Elektrode zu verteilen, so dass die Leistungsfähigkeit der Stromunterbrechung verbessert wird.
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Ein Unterdruckunterbrecher, der mit einer Spulenelektrode zum Erzeugen eines magnetischen Felds versehen ist, ist in
JP-2008-135338-A offenbart. In dem Unterdruckunterbrecher ist ein zylinderförmiger leitender Körper mit Schlitzen auf seiner Oberfläche, die in Bezug auf die Achsenrichtung des leitenden Körpers geneigt sind, vorgesehen, wodurch ein Spulenabschnitt zum Erzeugen eines axialen magnetischen Felds gebildet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der oben erwähnte Unterdruckunterbrecher, der mit der Spulenelektrode zum Erzeugen eines magnetischen Felds versehen ist, ist wie unten. Der geneigte Schlitz, der auf dem Spulenabschnitt gebildet ist, um ein axiales magnetisches Feld zu erzeugen, hat einen größeren Neigungswinkel in Bezug auf die Achsenrichtung des zylinderförmigen leitenden Körpers. Die größere Neigung vergrößert die Stärke des axialen magnetischen Felds; es gibt jedoch ein Problem dadurch, dass der elektrische Widerstand des Spulenabschnitts mit dem größeren Neigungswinkel höher wird.
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Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um das obige Problem zu lösen und zielt darauf, eine Elektrode für einen Unterdruckschaltungsunterbrecher des Typs mit axialem magnetischem Feld bereitzustellen, der sowohl die Zunahme der magnetischen Feldstärke als auch die Verringerung des elektrischen Widerstands erreicht.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Elektrode für einen Unterdruckschaltungsunterbrecher bereitgestellt. Diese Elektrode umfasst einen zylinderförmigen leitenden Körper und eine Kontaktelektrode als eine Elektrodenkette, die einen Schlitz besitzt, der auf der Oberfläche des zylinderförmigen leitenden Körpers vorgesehen ist, wobei der Schlitz in Bezug auf eine Achsenrichtung des zylinderförmigen leitenden Körpers geneigt ist. Ein Winkel zwischen dem Schlitz und der Achsenrichtung des zylinderförmigen leitenden Körpers wird kleiner, je weiter der Schlitz von der Kontaktelektrode entfernt ist.
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Die Elektrode für einen Unterdruckschaltungsunterbrecher gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ferner: mehrere Schlitze, die in Bezug auf die Achsenrichtung eines zylinderförmigen leitenden Körpers geneigt sind, wobei die Schlitze auf einer Oberfläche des zylinderförmigen leitenden Körpers vorgesehen sind, und zwei weitere Arten gerader Schlitze, die einen anderen Winkel zu der Achsenrichtung des zylinderförmigen leitenden Körpers haben als der der oben genannten Schlitze. Der zylinderförmige leitende Körper hat eine Stirnfläche, die von einem der geraden Schlitze durchdrungen wird, und die andere Stirnfläche, die durch den anderen der geraden Schlitze durchdrungen wird.
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Die zwei Arten der geradlinigen Schlitze, die mit entsprechenden unterschiedlichen Winkeln in Bezug auf die Achsenrichtung des zylinderförmigen leitenden Körpers geneigt sind, sind unterbrochen.
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Die vorliegende Erfindung kann einen Unterdruckunterbrecher bereitstellen, auf dem eine Elektrode des Typs mit axialem magnetischem Feld befestigt ist, wobei die Elektrode sowohl die Zunahme der magnetischen Feldstärke als auch die Verringerung des elektrischen Widerstands erreicht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen:
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1 eine Elektrode für einen Unterdruckunterbrecher gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 eine Elektrode für einen Unterdruckunterbrecher gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 eine Elektrode für einen Unterdruckunterbrecher gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 eine Elektrode für einen Unterdruckunterbrecher gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 ein Verarbeitungsverfahren für das Verwirklichen der Struktur der vierten Ausführungsform darstellt und
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6 einen Unterdruckunterbrecher gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein Unterdruckunterbrecher gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend in Übereinstimmung mit den dargestellten Ausführungsformen beschrieben werden.
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[Erste Ausführungsform]
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1 stellt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 1 ist eine Seitenansicht einer Elektrode, die auf einem Unterdruckunterbrecher gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt werden soll.
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Eine Elektrode umfasst im Allgemeinen eine Kontaktelektrode 1, einen zylinderförmigen leitenden Körper 2, ein Zwischenstück 3 und einen Sockelstift 4. Die Kontaktelektrode 1 wird in einer Scheibenform gebildet und hat eine Stirnfläche in Kontakt mit einer Stirnfläche 2a des zylinderförmigen leitenden Körpers 2. Das Zwischenstück 3 ist in einer Scheibenform gebildet und hat eine Stirnfläche in Kontakt mit einer Stirnfläche 2b des zylinderförmigen leitenden Körpers 2. Das Zwischenstück 3 hat die andere Stirnfläche in Kontakt mit einer Stirnfläche des Sockelstifts 4. Die Kontaktelektrode 1 ist aus einem Material hergestellt, das eine hohe elektrische Leitfähigkeit und überlegende Isolierleistungsfähigkeit hat, z. B. ist das Material eine kupferbasierte Legierung. Der zylinderförmige leitende Körper 2 ist in einer hohlen zylinderförmigen Form gebildet und mit mehreren Schlitzen 5 auf seiner Oberfläche versehen. Der Schlitz 5 hat einen Winkel α in Bezug auf die Achsenrichtung des zylinderförmigen leitenden Körpers und geht durch die Oberfläche von innen nach außen. Der Neigungswinkel α des Schlitzes 5 nimmt allmählich ab, je weiter der Schlitz 5 von der Kontaktelektrode entfernt ist.
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Der Unterdruckunterbrecher umfasst zwei der Elektroden mit der gleichen Form, die einander zugewandt angeordnet sind. Der Unterdruckunterbrecher führt den Herstellvorgang und den Unterbrechungsvorgang durch Berühren und Lösen ihrer leitenden Kontaktkörper 1 miteinander aus.
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Ein Strom, der über die Kontaktelektrode 1 in den zylinderförmigen leitenden Körper 2 fließt, geht durch einen spiralförmigen Strompfad 6, der zwischen den Schlitzen 5 gebildet ist, und erreicht das Zwischenstück 3. Als eine Folge wird ein magnetisches Feld in der Achsenrichtung des zylinderförmigen leitenden Körpers 2 erzeugt. Die magnetische Feldstärke ist proportional zu dem Produkt der Stärke des Stroms, der in dem Strompfad 6 fließt, und der Länge der Umfangsschleife des Strompfades 6. Die Umfangsschleife ist verlängert, um die magnetische Feldstärke zu erhöhen, wenn der Neigungswinkel α des Schlitzes zunimmt.
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Wenn sich der Neigungswinkel α entwickelt, wird ein Querschnittsbereich des Strompfades 6 senkrecht zu der Stromflussrichtung jedoch verringert, um den elektrischen Widerstand zu erhöhen.
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Das magnetische Feld, das aus dem Strompfad 6 folgt, wird allmählich kleiner, je weiter es in der Achsenrichtung des zylinderförmigen leitenden Körpers entfernt ist. Unter den magnetischen Feldern, die zwischen den Elektroden erzeugt werden, ist deshalb ein magnetisches Feld, das zwischen den Elektroden in einem Abschnitt des Strompfades 6 erzeugt wird, der näher zu der Kontaktelektrode 1 ist, größer als ein magnetisches Feld, das zwischen den Elektroden in einem Abschnitt des Strompfades 6 erzeugt wird, der näher an dem Zwischenstück 3 ist.
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Auf der anderen Seite hängt der elektrische Widerstand von der elektrischen Leitfähigkeit, der Länge und der Querschnittsfläche eines leitenden Körpers unabhängig von einem Abstand von der Mitte des Paars der Elektroden ab. Der Strompfad 6, der näher an der Kontaktelektrode 1 ist und in dem das erzeugte magnetische Feld einen bedeutenden Einfluss auf die Zwischenelektroden hat, hat einen größeren Neigungswinkel α. Zusätzlich hat der Strompfad 6, der näher an dem Zwischenstück 3 ist und in dem das erzeugte magnetische Feld einen kleinen Einfluss auf die Zwischenelektroden hat, einen kleineren Neigungswinkel α. So kann eine Zunahme des elektrischen Widerstands unterdrückt werden.
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Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung die Elektrode für einen Unterdruckunterbrecher einer axialen magnetischen Feldart bereitstellen, die konfiguriert ist, sowohl die Zunahme der magnetischen Feldstärke als auch die Verringerung des elektrischen Widerstands zu erreichen.
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[Zweite Ausführungsform]
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2 stellt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In 2 hat eine Elektrode für einen Unterdruckunterbrecher gemäß der zweiten Ausführungsform eine Struktur, in der der geneigte Schlitz in der ersten Ausführungsform durch zwei gerade Schlitze 5a, 5b ersetzt ist. Die Bereitstellung des Schlitzes, dessen Neigungswinkel sich durchgehend wie in 1 gezeigt ändert, führt sowohl zu Schwierigkeiten, was eine Verarbeitungstechnik betrifft, als auch dazu, dass die Kosten steigen. Um eine Kostensteigerung zu vermeiden, gibt es ein Verfahren, in dem der gerade Schlitz 5a nahe der Kontaktelektrode und der gerade Schlitz 5b nahe dem Zwischenstück vorgesehen ist. In diesem Fall ist ein Winkel α' des geraden Schlitzes 5a in Bezug auf die Achsenrichtung des zylinderförmigen leitenden Körpers größer als ein Winkel α'' des geraden Schlitzes 5b in Bezug auf die Achsenrichtung des zylinderförmigen leitenden Körpers.
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Mit der Struktur wie oben beschrieben kann die vorliegende Erfindung die Elektrode für einen Unterdruckunterbrecher des Typs mit axialem magnetischem Feld bereitstellen, die konfiguriert ist, sowohl die Zunahme der magnetischen Feldstärke als auch die Verringerung des elektrischen Widerstands zu erreichen und die Herstellungskosten zu verringern.
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[Dritte Ausführungsform]
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3 stellt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In 3 hat eine Elektrode für einen Unterdruckunterbrecher des Typs mit axialem magnetischem Feld gemäß der dritten Ausführungsform eine Struktur, in der der Schlitz 5a nahe der Kontaktelektrode und der Schlitz 5b nahe dem Zwischenstück in der zweiten Ausführungsform unterbrochen sind. Der geneigte Schlitz 5 in der ersten Ausführungsform und die geraden Schlitze 5a und 5b in der zweiten Ausführungsform gehen durch den zylinderförmigen leitenden Körper von seiner einen Stirnfläche zu seiner anderen Stirnfläche. Der zylinderförmige leitende Körper 2 wird dann in die gleiche Anzahl Abschnitte geteilt wie die geneigten Schlitze. Dies führt zu Schwierigkeiten, was die Montage betrifft, und vergrößert auch die Montagekosten. Um diese Nachteile zu beseitigen, sind die geradlinigen Schlitze 5a und 5b unterbrochen, wie in 3 dargestellt ist. So kann der zylinderförmige leitende Körper verarbeitet werden, ohne geteilt zu werden.
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Mit der Struktur wie oben beschrieben kann die vorliegende Erfindung die Elektrode für einen Unterdruckunterbrecher des Typs mit axialem magnetischem Feld bereitstellen, die konfiguriert ist, sowohl die Zunahme der magnetischen Feldstärke als auch die Verringerung des elektrischen Widerstands zu erreichen und die Herstellungskosten zu verringern.
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[Vierte Ausführungsform]
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4 stellt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In 4 bildet eine Elektrode gemäß der vierten Ausführungsform die geneigten Schlitze, die sich durchgehend ändern, mittels eines scheibenförmigen Schneidwerks. Wie in 5 gezeigt, wird ein scheibenförmiges Schneidwerk 7, das mit einem Winkel β in Bezug auf die Achsenrichtung des zylinderförmigen leitenden Körpers 2 geneigt ist, eingefügt, um parallel zu der Stirnfläche des zylinderförmigen leitenden Körpers 2 zu sein. Das Schneidwerk 7 ist auf eine solche Weise eingefügt, dass das führende Ende des Schneidwerks 7 mit dem Kontaktseitenende des geneigten Schlitzes 5, das auf der Oberfläche des zylinderförmigen leitenden Körpers gebildet ist, übereinstimmt.
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Ein solches Verarbeitungsverfahren ermöglicht es, die Anzahl der Schneidprozesse, die gewöhnlich mindestens zweimal benötigt werden, auf eins zu verringern. Es ermöglicht ferner, die Elektrode für einen Unterdruckunterbrecher des Typs mit axialem magnetischem Feld bereitzustellen, die konfiguriert ist, sowohl die Zunahme der magnetischen Feldstärke als auch die Verringerung des elektrischen Widerstands zu erreichen und die Herstellungskosten zu verringern.
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[Fünfte Ausführungsform]
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6 ist eine schematische Ansicht eines Unterdruckunterbrechers, der eine Elektrode für einen Unterdruckschaltungsunterbrecher gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. Der Unterdruckunterbrecher der vorliegenden Erfindung umfasst einen Isolierzylinder 8, Endplatten 9a und 9b, einen befestigten Sockelstift 10a, einen beweglichen Sockelstift 10b, eine befestigte Elektrode 11a, eine bewegliche Elektrode 11b, einen Balg 12 und eine Abschirmung 13.
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Der Isolierzylinder 8 ist in einer zylindrischen Form gebildet und seine Stirnflächen sind durch die jeweiligen Endplatten 9a und 9b, die aus scheibenförmigen Metall gemacht sind, bedeckt. Die befestigte Elektrode 11a ist an dem führenden Ende des befestigten Sockelstifts 10a gesichert, der durch die Endplatte 9a geht und an ihr gesichert ist. Auf der anderen Seite ist der bewegliche Sockelstift 10b, der durch die Stirnfläche 9b beweglich ist, über die Balge 12 befestigt. Die bewegliche Elektrode 11b ist an dem führenden Ende des beweglichen Sockelstifts 10b gesichert. Die Abschirmung 13 zum Schützen des Isolierzylinders 8 ist um die befestigte Elektrode 11a und die bewegliche Elektrode 11b vorgesehen. Die befestigte Elektrode 11a und die bewegliche Elektrode 11b haben die Elektrodenstruktur, die in der ersten, der zweiten, der dritten oder der vierten Ausführungsform dargestellt ist.
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Der Vorgang des Unterdruckunterbrechers, einen Strom zu unterbrechen, ist mit Bezug auf 6 beschrieben. Die bewegliche Elektrode 11b wird durch eine Betriebsvorrichtung angetrieben, die nicht gezeigt ist, in eine Richtung entgegengesetzt zu der befestigten Elektrode 11a. Die befestigte Elektrode 11a und die bewegliche Elektrode 11b werden dadurch geöffnet, um einen Bogen 14 in der Mitte der beiden Elektroden zu erzeugen. Ein Strom fließt über den Bogen 14 in die Kontaktelektrode 1 und geht dann über den zylinderförmigen leitenden Körper 2 zu dem befestigten Sockelstift 10a oder dem beweglichen Sockelstift 10b.
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Mit der Struktur wie oben beschrieben kann die vorliegende Erfindung einen Unterdruckunterbrecher des Typs mit axialem magnetischem Feld bereitzustellen, der konfiguriert ist, sowohl die Zunahme der magnetischen Feldstärke und die Verringerung des elektrischen Widerstands zu erreichen als auch die Herstellungskosten zu verringern.
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Obwohl die Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, dass die Worte, die verwendet worden sind, eher Worte der Beschreibung als der Einschränkung sind und das Änderungen innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden können, ohne von dem wahren Umfang und Gedanken der Erfindung in seinen umfassenderen Aspekten abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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