JPH02201831A

JPH02201831A - 真空インタラプタ用磁気駆動型電極

Info

Publication number: JPH02201831A
Application number: JP1960489A
Authority: JP
Inventors: Taiji Noda; 泰司野田; Toshimasa Fukai; 利眞深井
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】人、　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、磁気駆動型の真空インタラプタ用電極におい
て、接触面の外径をリード棒の直径以下にすると共に、
接触部の背面に直接リード棒を接続して、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。

Ｃ従来の技術一般に、真空インタラプタは、第９図に示すように、真
空容器１内に、固定電極２を有する固定リード棒３と可
動電極４を有し上下動可能な可動リード棒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ば真空容器ｌ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
など重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６図、第７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、電極の種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種々
の試みがなされている。

つまり、アーク１３は、第６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７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極部
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、Ｂ：　＋）−ド棒１２の直径に比較して接触部１１の内
径を大きくする、ｂ：　リード棒１２の上部に高抵抗材料（ＳＵＳ鋼）か
らなるいわゆるブローアウトリング１４を設ける、Ｃ：スパイラル溝９の内端部を第６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を長く
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、＋１＝　アークペダル１０ａの先端を第６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ｉＩ！！題上記のような手
段をとる従来の電極におけろ思想は、発生したアーク１
３にすばやくいわゆるコ字力による磁気駆動力を作用さ
せる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１
３／となって回転する如（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、ｆｔ極全全表面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
１２、特に■、■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８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、ｇｌｌ径径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９図中に「１」で示す
）は２５０〜３５０ｍ程度であり、電磁力の値は約２０
　Ｇａｕｓｓ／　ｋ　Ａ　−ｒｍ　（磁束密度／電流・
アーク長）、磁気駆動力Ｆは１０　ｇ　ｆ　／　ｋ　Ａ
、　−ｍｍ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６図に示した■の位１ｉｔ）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属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、接触部の外径をリード棒の直径以下とする
と共に、接触部背面に直接リード棒を接続し、リード棒
と接触部表面との間の電流路が、接触部表面に直交する
もの（第１０図中ので示す）が大半となるようにして、
接触部表面と平行となる方向の成分（第１０図中Ｏで示
す）が極力少な（なるように配慮しなのである。

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なところ、局部的な二ロー
ジヲンはなく、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、局部的な二ロージ旨ンであった
）。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
きることを示している。

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
移動させることにより、良好な結果が得られろことが判
った。

Ｅ　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にすると共
に、前記接触部の背面に直接前記リード棒を接続して、
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Ｉ）ｌとしたとき、Ｉ　ｖ　＞　ｒ　ｈとなるよう
にしたのである。

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　−Ｍ　Ｏ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、Ｆａ　　Ｃｒや磁性ステンレス鋼−Ｃｕの複
合金属が採用されろ。

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
ーク基中を起こすことなく、発生した金属蒸気の自己拡
散力によって発生各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Ｉ−■矢視断面を示しである
。

当該電極のアーク部２１ば、中央部に貫通孔２２を有す
る円盤リング状をなし、貫通孔２２内局面付近から外周
面にかけて多数のスパイラル溝２３が形成しである。こ
こでは、スパイラル溝２３はアーク部２１の表裏を１１
通するものとしであるが、これは、アーク部２Ｊの表面
あるいは裏面あるいは両面に設けた貫通しない溝であっ
てもよい。

本実施例に係る電極では、アーク部２Ｊの裏面には、ス
テンレス、インコネル等製の補強板２４が設けである。

アーク部２１の背面側から貫通孔２２にはリード棒２５
の先端部が嵌合してあり、り一ド棒２５外局面に突設さ
れたフランジ部２６が補強板２４裏面に当接されている
。リード棒２５先端部とアーク部２１とはろう付は結合
されている。

一方、アーク部２１の表面側におい゛Ｃ貫通孔２２には
接触部２７が嵌着しである。この接触部２７は底付きと
なっており、その底面２７ａはリード棒２５の先端面２
５ａに密着し、接触部２７周面とアーク部２１及び接触
部底面２７ａとリード棒先端面２５ａとはろう付は結合
されている。つまり、接触部２７の背面にリード棒２５
が直接接続されている構造となっているのである。

接触面２７ｂの外径りはリード棒２３の直径ｄと等しい
かそれ以下の大きさとされる。

第１図、第２図に示す実施例では、Ｄ＝ｄとしであるが
、第３図に示すように、Ｄａｄとしてもよい。

上記のように各部の寸法を決め、かつ接続構成すること
によって、リード棒２５から接触面２７ｂ（接触部２７
の表面）に至る経路の抵抗が減少し、接触面２７ｂに直
交する方向の電流路が大きく確保されるのである。

なお、この実施例では、スパイラル溝２３の内端部は、
第１図中二点鎖線ｒ２３ａＪで示す如く接触部２７の部
分まで延長した溝に形成してもよい。

本実施例において、接触部２７は外径４０ｍｍ、内径２
０ｍｍで、Ｍ　ｏ　−Ｃｒの多孔質焼結体にＣｕＪｅ溶
浸して形成されろ。

アーク部２１は外径８０輔、スパイラル溝の数（＝アー
クペダル２１ａの数）は１２、スパイラル溝２３の幅は
４ｆｆＩ＋ｌ＋で、Ｆｅ、Ｃｒの多孔質焼結体にＣｕを
溶浸したＣｕ（５０％）Ｆｅ（４２％）−Ｃｒ（８％）
の成分からなる材料にて形成されろ。

上記構成の電極を第４図に示すように、固定電極２９、
可動電極３０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５図
に示す。

第４図において、真空インタラプタの構成部材は第９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１２ｋＶ、電極間ギ
ャップ１２ｍｍである。

通電時及び開極直後（アークが接触面上に存在する間）
においては、リード棒２５と接触面２７ｂとの間の電流
路が、接触面２７ｂに直交するもの（第２図、第１０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゛−り部へ移動し、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
、消弧する。

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５図中ｏ　−ｏで示す）は従来品
のもの（第５図中Ｘ−×で示す）より谷径において１０
〜３０％良好であり、しかも１２０＋＋＋＋ａの大径の
ものにおいても、極めて良好な結果が得られた。

成分をＩｈとしたとき、Ｉｖ＞Ｉｈとなるようにして、
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なので、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えられる
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。

［１発明の効果本発明に係る真空インタラプタ用磁気駆動型電極は、接
触部の外径をリード棒の直径息下にすると共に、接触部
の背面に直接リード棒を接続し、少なくとも通電時にお
いて接触部の接触面とり一ド棒との間に形成されろ電流
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

【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ｆ
４極の平面図、第２図はその■−■矢視断面図、第３図
は他の実施例に係る電極の第２図と同様の断面図、第４
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５図は電極径としゃ断性能との関係を示すグラ
フ、第６図は従来の磁気駆動型電極の平面図、第７図は
その■−■矢視断面図、第８図は従来の１掴の電極径と
しゃ断性能との関係を示すグラフ、第９図は真空インタ
ラプタの概略図、第１０図は電流路の説明図である。図　　面　　中、２１はアーク部、２３はスパイラル溝、２５ばＵ−ド棒、２７は接触部である。第１図一実施例１：係る電極の平面口特　　許　　出　　願　　人株式会社　明　　　電　　　舎代　　　　　理　　　　　人

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にすると共
に、前記接触部の背面に直接前記リード棒を接続して、
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となるようにしたこと
を特徴とする磁気駆動型の真空インタラプタ用電極。