JPH02201830A

JPH02201830A - 真空インタラプタ用磁気駆動型電極

Info

Publication number: JPH02201830A
Application number: JP1960389A
Authority: JP
Inventors: Taiji Noda; 泰司野田; Shinzo Sakuma; 信三佐久間
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1990-08-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】紅　産業上の利用分舒本発明は、アークを磁気回転駆動してしゃ断する真空イ
ンタラプタ用磁気駆動型電極に関する。

Ｂ　発明の概要本発明は、真空インタラプタ用磁気駆動型電極において
、接触面の外径をリード棒の直径息下のものとして、接
触面とリード棒との間に形成される電流路におけろ電流
成分のうち、接触面に直交する方向の電流成分を接触面
に平行なものより大きくし、もってしゃ断時の金属蒸気
によるアークの自己拡散力によってアークを接触部から
アーク部へ移動し、アーク部においてアークを回転移動
させてしゃ断するようにしたものである。

従来の技術一般に、真空インタラプタは、第８図に示すように、真
空客語１内に、固定電極２を有する固定リード棒３と可
動Ｍ極４を有し上下動可能な可動り、−ド棒５とを内装
して構成されろ。図中、６は可動リード棒５を可動とし
ているベローズ、７は真空容器１内周をおおっているシ
ールドである。

このような真空インタラプタの電極２，４には、大電流
しゃ断簡力特性、低さい断電流値特性、高耐電圧値特性
など種々の電気的特性が要求される。

しかしながら、これらの緒特性は相反する性質のもので
あるので、すべてを同時に達成することは難しい。した
がって、従来より、真空インタラプタの用途に応じてい
ずれかの特性を重視して電極材料を選択したり、特殊な
電極構造を採用したりしている。

このような状況のもと、同じ電極径でより電流しゃ断性
能を向上させるための代表例として、磁気駆動型の電極
が知られている。

磁気駆動型の電極の一例を第５図、第６図に示す。図に
示すように、この電極８は、複数のスパイラル溝９を備
えたアーク部１０の一方の面側中央部に接触部１１を設
け、アーク部１０の他方の面側にリード棒１２を接続す
る構造となっており、磁気駆動力によりアークを外周方
向に駆動し、電極の極部的な加熱を防止することによっ
て、しゃ断限界の増大を図るものである。

しかして、この電極８は、アークを回転させろことを目
ざしたものであるから、発生したアークが停滞すること
なく、電流ゼロ点をむかえるまで動いているように糎々
の試みがなされている。

っま妙、アーク１３は、第５図中の■で発生した後、ア
ークペダル１０ａ上を■、■。

■のように移動する。この際に、アーク１３は、次々に
発生するアークを集めてアーク柱１３′となって回転す
ることになる。

アーク１３の駆動力となるのは、第６図における、電極
８の半径方向に生じる電流Ｉｈの成分に基因する電橿部
に生じるコ字状の電流路による磁気力Ｆである。

したがって、従来は、 ■　磁気力Ｆが大きく生じるように、ａ：　リード棒１２の直径に比較して接触部１１の内径
を太き（する、ｂ：　リード棒１２の上部に高抵抗材料（ＳＯ３鋼）か
らなるいわゆるブローアウトリング１４を設けろ、Ｃ：スパイラル溝９の内端部を第５図中９ａで示す如く
接触部１１の下まで伸ばしてアークペダル１０ａを長（
する、といった手段をとっており、また、 ■　アークの回転移動のために、ａ：アークペダル１０　ａの先端を第５図中１０ｂで示
すように長くして、アークが隣接ペダルに移動しやすく
する、ｂ−周辺のアークシールドとの間隙寸法を考慮する、といった手段をとっている。

Ｄ、　発明が解決しようとする課題上記のような手段をとる従来の電極における思想は、発
生したアーク１３にすばやくいわゆるコ字力による磁気
駆動力を作用させろようにしたものである。したがって
、アーク１３の動きは、前述したように一点で発生した
アーク１３が成長し、次々に発生したアークを集めて大
きなアーク柱１３′となって回転する如くなる。

しかし、アークが回転するといっても、アークには電極
外周方向に向かう磁気駆動力が作用していることから、
アークの回転移動は電極表面の一部のみで終了してしま
い、電極全表面が有効に利用されない。

したがって、電極径に見合ったしゃ断性能が得られず、
また、前述のように、■スパイラル溝９を長くする、■
アークペダル１０を長くする、■ブローアウトリング１
４を設ける等の手段をとっても性能の向上には限界があ
り、待に■、■の手段では、耐久性が低下するという別
の問題が発生してしまう。

第７図には従来の電極における電極径と電流しゃ断性能
との関係を示しである。図には、併せて縦磁界印加型の
電極についても示しである。図かられかるように、磁気
駆動型の電極では、電極径がある寸法以上になると、し
ゃ断性能の向上は望めない。

また、特に、しゃ断電流が５０ｋＡ以上になると、アー
クエネルギが大きくなるため、磁気駆動力のみではアー
クの局所的集中が防止できず、電極径が１１０〜１２０
ｍ＋ａ以上ではほとんどしゃ断性能は上がらない。

さらに、定格電圧が１２ｋＶ程度の真空インタラプタに
おいては、外部配線との距離（第８図中に「１」で示す
）は２５０〜３５０順程度であり、電磁力の値は約２０
０ａｕｇ＋／ｋＡ−ＩＩＩ１１（磁束密度／電流・アー
ク長）、磁気駆動力Ｆは１０　ｇ　ｆ　／　ｋ　Ａ　−
ｍｓ程度であるため、特にアークがアークペダル１０ａ
の外周付近（第５図に示した■の位置）に位置する場合
には、円周方向へアークが移動しにくくなり、しゃ断性
能が低下する。

上記のように、外方向の磁気駆動力によるしゃ断性能の
向上には限界があったので、本件発明者らは原点に帰り
、しゃ断時に発生する金ｇ４蒸気の自己拡散力にて発生
したアークを接触部からアーク部に移動させることがで
きないか試みた。

すなわち、外方向の磁気駆動力が極力小さくなるように
電極を構成してみたのである。

具体的には、接触面の外径をリード棒の直径以下のもの
として、リード棒と接触面との間の電流路が、接触面に
直交するもの（第９図中ので示す）が大半となるように
して、接触面と平行となる方向の成分（第９図中Ｏで示
す）が極力少なくなるように配慮したのである。

この電極を用いて真空インタラプタを組み立てて、その
しゃ断性能を試験したところ、電流しゃ断性能が１０〜
３０％向上する結果が得られた。しかも、試験後のもの
を分解して電極表面を観察したところ、局部的なエロー
ジョンはなく、電極表面はぼ全体にアークの痕跡が見ら
れた（従来のものでは、局部的な二ローションであった
）。これから、電極表面全体が有効利用されていること
が判った。

また、真空インタラプタのシールド内壁面のよごれ、パ
リの発生も少なかった。これは、しゃ断後の耐圧低下防
止が図れ、その結果、大電流しゃ断回数の増加が期待で
きろことを示している。

したがって、発生したアークを従来の如く強制的に外方
向向きの磁気力によって駆動させるのではなく、自然発
生の自己拡散力によってアークを接触部からアーク部に
移動させろことにより、良好な結果が得られろことが判
った。

課題を解決するための手段上記知見に基づき、本発明では、複数のスパイラル溝を有するアーク部の一方の面の中央
部にリング状の接触面を具備する接触部を設け、他方の
面の中央部にリード棒を接続してなる真空インタラプタ
用磁気駆動型電極において、前記接触面の外径を前記リード棒の直径以下として、少
なくとも通電時において前記接触面と前記リード棒との
間に形成される電流路におけろ電流成分を、接触面に直
交する方向の成分をＩＶ、接触面に平行する方向の成分
をＩｂとしたとき、Ｉｖ＞Ｉｈとなるように前記接触部
、アーク部、リード棒を接続構成したのである。

なお、前記接触部はクロム、銅を主成分とした材料から
なり、例えばＣｕ　−Ｃｒ−ＭＯの複合金属が採用され
ろ。

また、前記アーク部は磁性材料と銅を主成分とした材料
からなり、Ｆｓ−Ｃｒや磁性ステンレスｌｌ−Ｃｕ　（
Ｄ　９７合金属が採用される。

Ｆ、　　作　　　　用上記真空インタラプタ用電極では、電流のしゃ断時、ア
ーク集中を起こすことなく、発生した金属蒸気の自己拡
散力によって発生缶アークは接触部からアーク部へと移
動し、アーク部において各アークは全体回転するので、
電極面を有効に利用してしゃ断が行なわれる。

Ｇ、実施例第１図、第２図には本発明の一実施例に係る真空インタ
ラプタ用電極の平面とそのＩＩ−■矢視断面を示しであ
る。

当該電極のアーク部３０は複数のスパイラル溝２９を有
する。アーク部３０の表面側の中央部にはリング状の接
触部３１をろう付けにより結合する。この電極において
は、アーク部３０のスパイラル溝２９は接触部３１にま
で及んでいろ。

アーク部３０の裏面側の中央部にはり−ド棒３２をろう
付けにより接合する。前記接触部３１の外径りはこのり
〜ド棒３２の直径ｄ以下のものとされる。こうすること
によって、少なくとも通電時においては、接触面３１ａ
（接触部３１の表面）に直交する方向の電流路が大きく
確保されるのである。ちなみに、接触面３１ａの外径り
を、リード棒３２の直径ｄより大きくすると、大きくな
るにつれて、接触面３１ａに平行な方向の電流路Ｏ成分
が大きくなり、電流ｉｈが増大してしまう。

なお、本電極では、アーク部３０の裏面に、ステンレス
、イン二ネル等製の補強板３５を設けである。

本実施例において、接触部３１は外径４０間、内径２０
＋ｍｎで、Ｍ　ｏ　−Ｃｒの多孔質焼結体にＣｕを溶浸
して形成されろ。

アーク部３０は外径８０ｍｍ、スパイラル溝の数にアー
クペダル３０ａの数）は１２、スパイラル溝２９の幅は
４悶で、Ｆｅ、Ｃｒの多孔質焼結体にＣｕを溶浸したＣ
ｕ（５０％）−Ｆｅ（４２％）−Ｃｒ（８％）の成分か
らなる材料にて形成される。

上記構成の電極を第３図に示すように、固定電極３３、
可ｒｊＪＪ電橿３４として真空インタラプタを構成し、
電極径を変えて電流しゃ断性能について試験した結果を
第４図に示す。

第３図において、真空インタラプタの構成部材は第８図
に示したものと同じであり、同一部材は同一符号で示し
である。なお、試験の条件は、電圧１．２　ｋ　Ｖ、電
極間ギャップ１２ｍｍである。

通電時及び開８ｉｉ直後（アークが接触面上に存在する
間）においては、リード棒１２ど接儀面３１ａとの間の
電流路が、接触面３１ａに直交するもの（第２図、第９
図中ので示す）が大半（Ｉｖ＞Ｉｈ）となるので、しゃ
断時に生ずる金属蒸気の自己拡散力によって、アークは
放射方向に広がって、接触部からアーク部へ移動し、ア
ーク部におけるスパイラル溝の作用によって回転移動し
、消弧ずろ。第１図において、アークの移動を説明的に
矢印Ａで示しである。

試験の結果、本発明の電極を用いた真空インタラプタに
おけるしゃ断性能（第４図中０−０で示す）は従来品の
もの（第４ｒＩＡ中×−×で示す）より外径において１
０〜３０％良好であり、しかも１２０醜の大径のものに
おいても、極めて良好な結果が得られた。

■　発明の効果本発明に係る真空インクラブタ用磁気駆動型電極は、接
触部の接触面の外径をリード棒の直径以下とし、少なく
とも通電時において、接触面とリード棒との間に形成さ
れる電流路における電流成分を、接触面に直交する方向
の成分をＩｖ、接触面に平行する方向の成分をＩｈとし
たとき、Ｉｖ＞Ｉｈとなるように接触部、アーク部、リ
ード棒を接続構成して、電流しゃ断時に発生する金属蒸
気の自己拡散力によってアークが接触部からアーク部へ
移動し、アーク部において全体回転して消弧するように
したので、しゃ断性能が向上し、電極面を有効に利用で
きることから電極径の小型化、ひいては真空インタラプ
タの小型化が達成できる。また、シールドのよごれ及び
パリの発生が抑丸られろことから、耐電圧の向上、大電
流しゃ断回数の増大が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る真空インタラプタ用電
極の平面図、第２図はその■−■矢視断面図、第３図は
実施例に係る電極を備えた真空インタラプタの縦断面図
、第４図は電極径としゃ断性能との関係を示すグラフ、
第５図は従来の磁５Ａ駆動型電極の平面図、第６図はそ
のＭ−Ｍ矢視断面図、第７図は従来の電極の電極径とし
ゃ断性能との関係を示すグラフ、第８図は真空インタラ
プタの概略図、第９図は電流路の説明図である。図　面　中、２９はスパイラル導、品ゝｒ３０はアーク部、３１は接触部、３２はリード棒である。特　　許　　出　　願株式会社　明代　　　　理

Claims

【特許請求の範囲】複数のスパイラル溝を有するアーク部の一方の面の中央
部にリング状の接触面を具備する接触部を設け、他方の
面の中央部にリード棒を接続してなる真空インタラプタ
用磁気駆動型電極において、前記接触面の外径を前記リード棒の直径以下として、少
なくとも通電時において前記接触面と前記リード棒との
間に形成される電流路における電流成分を、接触面に直
交する方向の成分をＩｖ、接触面に平行する方向の成分
をＩｈとしたとき、Ｉｖ＞Ｉｈとなるように前記接触部
、アーク部、リード棒を接続構成したことを特徴とする
真空インタラプタ用磁気駆動型電極。