專利名稱：電氣設(shè)備用光變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣設(shè)備用光變流器，尤其是涉及能夠提高電流的測定精度的電氣設(shè)備用光變流器。
背景技術(shù)：
通常，氣體絕緣開閉裝置、氣體斷路器(遮斷器)、氣體絕緣母線等電氣設(shè)備作為送配電設(shè)備被使用。在這些電氣設(shè)備中，為了計測在密封的容器內(nèi)配置的通電導(dǎo)體中流動的電流，而提出了使用光變流器的方案。通常，光變流器使用周知的鉛玻璃制的光纖作為電流傳感器。并且，在反射形的光變流器的情況下，在如圖9(a)、(b)所示的形成為圓筒狀的電氣設(shè)備的容器(未圖示)的內(nèi)部配置有電流流過的通電導(dǎo)體I時，以包圍通電導(dǎo)體I的方式卷繞配置光纖2，通電導(dǎo)體I與光纖2正交(交叉)。在該光纖2的一方的端部配置具有永久磁鐵的光學(xué)構(gòu)件3，而且在另一方的端部配置反射構(gòu)件4，所述光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4配置在光纖2的卷繞圓上，即配置在以與通電導(dǎo)體I的軸線正交(交叉)的方式卷繞的光纖2的卷繞延長線上。由此，例如圖9(a)、(b)所示，在電流I從通電導(dǎo)體I的下方朝向上方流動時，因電流I而在直角方向上產(chǎn)生的磁場H向光纖2施加。在該反射形的光變流器中，使直線偏振光從發(fā)光部(未圖示)經(jīng)由光纖2的一端側(cè)的光學(xué)構(gòu)件3向內(nèi)部入射，由光纖2的另一端側(cè)的反射構(gòu)件4反射而返回，到達(dá)設(shè)于外部的計測部(未圖示)。入射的直線偏振光成為因光纖的法拉第〒一、效應(yīng)而旋轉(zhuǎn)的出射光，因此利用計測部來檢測該出射光的旋轉(zhuǎn)角，從而計測通電電流。在日本的專利公開公報20`00-314751號(專利文獻(xiàn)I)中提出了如下的方案:在將光變流器裝入電氣設(shè)備而使用時，為了配置卷繞于通電導(dǎo)體的光纖，而使用在軸向端面上具有環(huán)繞槽的環(huán)狀框體。專利文獻(xiàn)I記載的光變流器將光纖收納固定在環(huán)狀框體的環(huán)繞槽內(nèi)而使之與通電導(dǎo)體交叉，并在環(huán)繞槽內(nèi)的光纖的兩端部配置沿著環(huán)繞方向延伸的偏振體部和檢光體(検光子)。通過形成為這種光變流器的結(jié)構(gòu)，與在環(huán)狀框體的外周面上卷繞光纖的情況相t匕，能夠縮短全長而減少光傳送損失。另外，在日本的專利公開公報2000-121676號(專利文獻(xiàn)2)中提出了如下一種將卷繞于通電導(dǎo)體的光纖環(huán)繞為正的整數(shù)圈(夕一 >)，即使光纖的環(huán)繞徑減小，也能消除流過通電導(dǎo)體的電流產(chǎn)生的磁場的影響，不會產(chǎn)生計測誤差的高精度的光變流器。在專利文獻(xiàn)2記載的光變流器中，將光纖的卷繞端部向外方折彎，在將配置偏振體的輸入端及配置檢光體的輸出端引出時，利用磁性屏蔽將從環(huán)繞的位置到輸入端及輸出端覆蓋，由此防止磁場的影響而形成為沒有計測誤差的高精度。在上述的圖9所示的以往的光變流器或?qū)＠墨I(xiàn)I記載的光變流器中，光學(xué)構(gòu)件等配置在與通電導(dǎo)體I的軸向正交(交叉)的光纖的卷繞圓上，即，在與通電導(dǎo)體I的軸向交叉的光纖的卷繞延長線上配置光學(xué)構(gòu)件3或反射構(gòu)件4，成為與因電流I而產(chǎn)生的磁場H的方向相同的方向。在這種光變流器中，在流過通電導(dǎo)體的電流所產(chǎn)生的磁場中，對光學(xué)構(gòu)件內(nèi)的永久磁鐵造成的影響增大，成為測定誤差的原因。即，這是由于以下的理由。光學(xué)構(gòu)件內(nèi)的永久磁鐵因該磁場的效果而使得直線偏振波的角度飽和，作為光信號而使用。電流流過通電導(dǎo)體時產(chǎn)生磁場,但是在光學(xué)構(gòu)件內(nèi)的永久磁鐵的磁場與流過通電導(dǎo)體的電流產(chǎn)生的磁場方向一致時，即使再從外部施加磁場，由于直線偏振波光已經(jīng)飽和，因此不會受到影響。然而，在永久磁鐵的磁場方向與流過通電導(dǎo)體I的電流i產(chǎn)生的磁場H的方向相反時，若(永久磁鐵產(chǎn)生的磁場)-(流過通電導(dǎo)體的電流所生成的磁場)< (垂直偏振波光飽和磁場)，則直線偏振波未飽和，從而成為以光學(xué)構(gòu)件3內(nèi)的永久磁鐵的磁場飽和的情況為前提而算出電流值的測定器的誤差的原因。另外，如專利文獻(xiàn)2的光變流器那樣，在光纖的卷繞端部的配置偏振體的輸入端及配置檢光體的輸出端由磁性屏蔽覆蓋而消除磁場產(chǎn)生的影響時，光纖的卷繞端部的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜而難以制作。本發(fā)明的目的在于提供一種以簡單的結(jié)構(gòu)減少磁場的影響，并能夠提高流過通電導(dǎo)體的電流的測定精度的電氣設(shè)備用光變流器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的電氣設(shè)備用光變流器至少具備配置在電氣設(shè)備的容器內(nèi)的通電導(dǎo)體、以與所述通電導(dǎo)體的軸向正交的方式卷繞配置的光纖、設(shè)置在所述光纖的一端的光學(xué)構(gòu)件及設(shè)置在另一端的反射構(gòu)件時，其特征在于，至少所述光學(xué)構(gòu)件以其永久磁鐵的磁場軸位于通過所述通電導(dǎo)體的中心軸的任意的假想平面內(nèi)的方式配置。優(yōu)選的是，其特征在于，所述光學(xué)構(gòu)件和所述反射構(gòu)件這雙方配置在同一軸線上。另外，優(yōu)選的是，其中，所述光學(xué)構(gòu)件和所述反射構(gòu)件這雙方相互接近而并列設(shè)置。另外，本發(fā)明的電氣設(shè)備用光變流器具備至少配置在電氣設(shè)備的容器內(nèi)的通電導(dǎo)體、以與所述通電導(dǎo)體的軸向正交的方式卷繞配置的光纖、設(shè)置在所述光纖的一端的具有永久磁鐵的光學(xué)構(gòu)件及設(shè)置在另一端的反射構(gòu)件時，其中，在形成于所述容器的外表面上的凸緣組合至少兩個框體單位，且將具有槽和收納座的環(huán)狀框體以可拆裝的方式固定，在所述環(huán)狀框體的槽內(nèi)配置所述光纖，在所述環(huán)狀框體的收納座內(nèi)將所述光學(xué)構(gòu)件及反射構(gòu)件接近而并列設(shè)置，所述光學(xué)構(gòu)件以其永久磁鐵的磁場軸位于通過所述通電導(dǎo)體的中心軸的任意的假想平面內(nèi)的方式配置。優(yōu)選的是，其特征在于，所述環(huán)狀框體的收納座相對于所述通電導(dǎo)體的軸向傾斜形成。發(fā)明效果若本發(fā)明的電氣設(shè)備用光變流器如此構(gòu)成，則在通電導(dǎo)體的周圍卷繞配置光纖時，在光纖的端部上配置的光學(xué)構(gòu)件內(nèi)的永久磁鐵的磁場軸配置在通電導(dǎo)體的軸作成的假想平面內(nèi)，因此永久磁鐵的磁場受到流過通電導(dǎo)體的電流作成的磁場的影響的情況顯著減少。因此，與以往的光變流器相比，本發(fā)明的電氣設(shè)備用光變流器能夠以簡單的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提聞電流的測定精度。


圖1(a)是作為本發(fā)明的一實(shí)施例的電氣設(shè)備用光變流器的簡要立體圖，圖1(b)是(a)的俯視圖。圖2(a)是作為本發(fā)明的另一實(shí)施例的電氣設(shè)備用光變流器的簡要立體圖，圖2(b)是(a)的簡要俯視圖。圖3(a)是在圖1及圖2的電氣設(shè)備用光變流器中使用的光學(xué)構(gòu)件的簡要縱向剖視圖，圖3(b)是在圖1及圖2的電氣設(shè)備用光變流器中使用的反射構(gòu)件的簡要縱向剖視圖。圖4是應(yīng)用了本發(fā)明的電氣設(shè)備用光變流器的氣體斷路器的簡要結(jié)構(gòu)圖。圖5(a)是將應(yīng)用了本發(fā)明的電氣設(shè)備用光變流器以局部剖面表示的主視圖，圖5(b)是以局部剖面表示的(a)的俯視圖，圖5(c)是以局部剖面表示的(b)的右側(cè)視圖。圖6是表不圖5的電氣設(shè)備用光變流器的立體圖。圖7(a)是將應(yīng)用了本發(fā)明的另一電氣設(shè)備用光變流器以局部剖面表示的主視圖，圖7(b)是以局部剖面表示的(a)的俯視圖，圖7(c)是以局部剖面表示的(b)的右側(cè)視圖。圖8是表不圖7的電氣設(shè)備用光變流器的立體圖。圖9(a)是表示以往的電氣設(shè)備用光變流器的簡要立體圖，圖9(b)是(a)的俯視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的電氣設(shè)備用光變流器在電氣設(shè)備的容器內(nèi)配置通電導(dǎo)體，以與該通電導(dǎo)體的軸向正交的方式卷繞配置光纖，在光纖的一端設(shè)置具有永久磁鐵的光學(xué)構(gòu)件并在另一端設(shè)置反射構(gòu)件。光學(xué)構(gòu)件以其永久磁鐵的磁場軸位于通過所述通電導(dǎo)體的中心軸的任意的假想平面內(nèi)的方式配置。實(shí)施例1以下，對于本發(fā)明的電氣設(shè)備用光變流器，使用通過相同符號表示與以往相同的部分的圖1至圖8依次進(jìn)行說明。圖1(a)及(b)所示的流過電流的通電導(dǎo)體I配置在形成為圓筒狀的電氣設(shè)備的容器(未圖示)的內(nèi)部，封入絕緣氣體而使用。該通電導(dǎo)體I上，將光纖2以包圍該通電導(dǎo)體I的方式至少卷繞配置I圈。卷繞配置的光纖2的兩端向與通電導(dǎo)體I的長度方向(軸向)相同的同一方向折彎，與以往同樣地在直線偏振光所入射的光纖2的一方的端部設(shè)置光學(xué)構(gòu)件3，而且在光纖2的另一方的端部設(shè)置反射構(gòu)件4。對配置在外部的光源或電流進(jìn)行測定的計測部與光學(xué)構(gòu)件3相連。而且，所述光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4這雙方配置在圖1(a)的單點(diǎn)劃線所示的同一軸線上，成為與通電導(dǎo)體I的軸向相同的方向。在光纖2的一端設(shè)置的光學(xué)構(gòu)件3如圖3(a)所示具有產(chǎn)生磁場H而在飽和狀態(tài)下使用的永久磁鐵3A和雙折射元件3B，配置在直線偏振光入射的一側(cè)的光纖2的端面上使用。而且，在光纖2的另一端設(shè)置的反射構(gòu)件4如圖3(b)所示具有鏡面4A，以使直線偏振光反射而返回到光纖2內(nèi)的方式配置使用。
并且，根據(jù)本發(fā)明，光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4配置在通過通電導(dǎo)體I的中心軸的任意的假想平面內(nèi)。由此，使光學(xué)構(gòu)件3具有的永久磁鐵3A的磁場軸位于通過通電導(dǎo)體I的中心軸的任意的假想平面內(nèi)。換言之，在圖1(a)的電氣設(shè)備用光變流器中，流過電流I而產(chǎn)生磁場H的通電導(dǎo)體I的軸向與光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4平行配置，成為與所述光纖2的卷繞圓的部分交叉的狀態(tài)。另外，通過通電導(dǎo)體I的中心軸的任意的假想平面是假定通過通電導(dǎo)體I的中心軸且在通電導(dǎo)體I的整個外周面的側(cè)方形成有平面時，這多個平面中的一個平面。其結(jié)果是，本發(fā)明的電氣設(shè)備用光變流器將因流過通電導(dǎo)體I的電流I而產(chǎn)生的磁場H向通過光纖2內(nèi)的直線偏振光施加,根據(jù)磁場H的強(qiáng)度而改變法拉第旋轉(zhuǎn)角大小。然而，光纖2的端部的光學(xué)構(gòu)件3由于使其永久磁鐵3A的磁場軸位于通過通電導(dǎo)體I的中心軸的任意的假想平面內(nèi)，因此利用簡單的結(jié)構(gòu)而使光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4難以受到因流過通電導(dǎo)體I的電流I而產(chǎn)生的磁場H造成的影響。因此，與以往的情況相比，利用計測部測定的電流的計測精度能夠進(jìn)一步提聞。實(shí)施例2在本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖2(a)及(b)所示的電氣設(shè)備用光變流器中，光纖2與上述的實(shí)施例同樣地以包圍通電導(dǎo)體I的方式卷繞配置，其兩端向與通電導(dǎo)體I的軸向相同的同一方向折彎。并且，在光纖2的一方的端部設(shè)置的光學(xué)構(gòu)件3和在另一方的端部設(shè)置的反射構(gòu)件4這雙方以接近并接觸的方式配置，而且，光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4配置在通過通電導(dǎo)體I的中心軸的任意的假想平面內(nèi)，并使光學(xué)構(gòu)件3具有的永久磁鐵3A的磁場軸位于通過通電導(dǎo)體I的中心軸的任意的假想平面內(nèi)。換言之，通電導(dǎo)體I的軸向與光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4的軸向平行地配置，光學(xué)構(gòu)件3和反射構(gòu)件4與光纖2的卷繞圓成為交叉的狀態(tài)。如上述那樣，即使是配置有光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4的電氣設(shè)備用光變流器，也不易受到流過通電導(dǎo)體I的電流I產(chǎn)生的磁場H造成的影響，因此能夠?qū)崿F(xiàn)與上述的例子同樣的效果。圖4表示在氣體斷路器10中分別應(yīng)用了上述的各電氣設(shè)備用光變流器的例子，該氣體斷路器10在側(cè)方設(shè)有對內(nèi)部的斷路部(未圖示)進(jìn)行開閉操作的操作器。與氣體斷路器10的斷路部相連且電流I流過的通電導(dǎo)體配置在向上方引出的圓筒狀的容器12A、12B內(nèi)。該氣體斷路器10通過在容器12A的外表面部分卷繞配置光纖2，而構(gòu)成圖1 (a)、(b)所示的將光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4配置在同一軸線上的電氣設(shè)備用光變流器，而且在容器12A、12B的外表面部分卷繞配置光纖2，構(gòu)成圖2(a)、(b)所示的將光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4接近配置的電氣設(shè)備用光變流器。應(yīng)用了上述的圖2(a)及(b)所示的電氣設(shè)備用光變流器的具體的結(jié)構(gòu)如圖5(a)、(b)、(c)及圖6所示。將通電導(dǎo)體I配置在內(nèi)部的電氣設(shè)備的容器20在外表面設(shè)有凸緣20A，在該凸緣20A的多個部位上，利用螺栓25等固定機(jī)構(gòu)以能夠拆裝環(huán)狀框體21的方式安裝有安裝配件(金具)24。環(huán)狀框體21為了使其制作或安裝容易，例如將至少分割為兩部分而形成為圓弧狀的框體單位21A、21B組合，并通過連結(jié)螺栓21C等結(jié)合機(jī)構(gòu)而成為一體。在該環(huán)狀框體21上形成有繞容器20 —圈的槽22和在槽22內(nèi)的局部設(shè)置的與通電導(dǎo)體的軸向大致平行的平坦的收納座23。在環(huán)狀框體21具備的槽22內(nèi)，配置有卷繞于通電導(dǎo)體I的光纖2而向計測部的某外部引出，而且在收納座23內(nèi)，將設(shè)置在光纖2的各端上的光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4接近而配置，并安裝保護(hù)罩26。當(dāng)利用能夠屏蔽磁場H的例如非磁性體的材料制作保護(hù)罩26而使用時，能更有效地防止光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4受到流過通電導(dǎo)體I的電流I產(chǎn)生的磁場H造成的影響。另外，可以在環(huán)狀框體21的槽22上安裝閉鎖板，利用閉鎖板來覆蓋光纖2、光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4。如此，若有效利用環(huán)狀框體21具備的槽22和收納座23來配置光纖2、光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4，則能夠簡單地在所希望的位置上容易配置，從而使光學(xué)構(gòu)件3內(nèi)的永久磁鐵3A的磁場軸位于通過通電導(dǎo)體I的中心軸的任意的假想平面內(nèi)。在環(huán)狀框體21的槽22內(nèi)的局部設(shè)置的收納座23如圖7(a)、(b)、(C)及圖8所示可以相對于通電導(dǎo)體I的軸線傾斜設(shè)置。在該傾斜的收納座23部分上，將光學(xué)構(gòu)件3與反射構(gòu)件4接近而并列設(shè)置，其他的部分與圖5(a)、(b)、(c)及圖6的例子為同樣的結(jié)構(gòu)。由此，光學(xué)構(gòu)件3和反射構(gòu)件4相對于通電導(dǎo)體I的軸線而傾斜一定的角度配置，光學(xué)構(gòu)件內(nèi)的永久磁鐵的磁場軸位于通過通電導(dǎo)體I的中心軸的任意的假想平面內(nèi)而構(gòu)成電氣設(shè)備用光變流器，因此能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的效果。環(huán)狀框體21的收納座23的傾斜角度可以適當(dāng)決定，但是當(dāng)增大收納座23的傾斜角度時，必須增大光學(xué)構(gòu)件3和反射構(gòu)件4的配置用的槽22的徑向尺寸，從而存在環(huán)狀框體21的整體變得大型的不良情況。因此，收納座23相對于通電導(dǎo)體I的軸線而形成為例如±5度左右的傾斜角度，能容易地進(jìn)行光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4的配置，從而形成為增大了與通電導(dǎo)體I的軸向平行的分量的配置進(jìn)行使用。另外，在上述的各實(shí)施例的電氣設(shè)備用光變流器中，說明了將光學(xué)構(gòu)件3及反射構(gòu)件4這雙方均配置在同一位置上的例子，但也可以僅將光學(xué)構(gòu)件3配置在通過通電導(dǎo)體I的中心軸的任意的平面內(nèi)，并使永久磁鐵3A的磁場軸位于光學(xué)構(gòu)件3內(nèi)而使用。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明的電氣設(shè)備用光變流器能夠廣泛地應(yīng)用于氣體斷路器或氣體絕緣開閉裝置等進(jìn)行氣體絕緣的電氣設(shè)備，因此優(yōu)選。
權(quán)利要求
1.一種電氣設(shè)備用光變流器，具備:配置在電氣設(shè)備的容器內(nèi)的通電導(dǎo)體、以與所述通電導(dǎo)體的軸向正交的方式卷繞配置的光纖、以及設(shè)置在所述光纖的一端的具有永久磁鐵的光學(xué)構(gòu)件和設(shè)置在另一端的反射構(gòu)件，所述電氣設(shè)備用光變流器的特征在于， 至少所述光學(xué)構(gòu)件以該永久磁鐵的磁場軸位于通過所述通電導(dǎo)體的中心軸的任意的假想平面內(nèi)的方式配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備用光變流器，其特征在于， 所述光學(xué)構(gòu)件和所述反射構(gòu)件這雙方配置在同一軸線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備用光變流器，其特征在于， 所述光學(xué)構(gòu)件和所述反射構(gòu)件這雙方相互接近而并列設(shè)置。
4.一種電氣設(shè)備用光變流器，具備:配置在電氣設(shè)備的容器內(nèi)的通電導(dǎo)體、以與所述通電導(dǎo)體的軸向正交的方式卷繞配置的光纖、以及設(shè)置在所述光纖的一端的具有永久磁鐵的光學(xué)構(gòu)件和設(shè)置在另一端的反射構(gòu)件，所述電氣設(shè)備用光變流器的特征在于， 在形成于所述容器的外表面上的凸緣組合至少兩個框體單位，且將具有槽和收納座的環(huán)狀框體以可拆裝的方式固定，在所述環(huán)狀框體的槽內(nèi)配置所述光纖，并在所述環(huán)狀框體的收納座內(nèi)將所述光學(xué)構(gòu)件及反射構(gòu)件接近而并列設(shè)置，所述光學(xué)構(gòu)件以該永久磁鐵的磁場軸位于通過所述通電導(dǎo)體的中心軸的任意的假想平面內(nèi)的方式配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電氣設(shè)備用光變流器，其特征在于， 所述環(huán)狀框體的收納座相對于所述通電導(dǎo)體的軸向傾斜形成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種以簡單的結(jié)構(gòu)減少磁場的影響，并能夠提高流過通電導(dǎo)體的電流的測定精度的電氣設(shè)備用光變流器。在電氣設(shè)備的容器內(nèi)配置通電導(dǎo)體(1)，以與該通電導(dǎo)體(1)的軸向正交的方式卷繞配置光纖(2)，具備設(shè)置在該光纖(2)的一端的光學(xué)構(gòu)件(3)及設(shè)置在另一端的反射構(gòu)件(4)。并且，至少光學(xué)構(gòu)件(3)以其永久磁鐵(3A)的磁場軸位于通過通電導(dǎo)體(1)的中心軸的任意的假想平面內(nèi)的方式配置。
文檔編號G01R15/24GK103109195SQ20118003883
公開日2013年5月15日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者內(nèi)山英昭, 張偉, 山口達(dá)史, 鹽澤大五郎 申請人:株式會社日立制作所, 東光電氣株式會社