JPH02201832A

JPH02201832A - 真空インタラプタ用磁気駆動型電極

Info

Publication number: JPH02201832A
Application number: JP1960589A
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
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: JP2751300B2

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】＾　産業上の利用分野本発明は、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、さらに、リード
棒の先端面に凹穴を形成して、接触面とリード棒との間
に形成される電流路における電流成分のうち、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太き
（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
て構成される。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
など糎々の電気的特性が要求される。

しかしながら、これらの諸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なり、特殊な
１ｔＥ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
能を向上させろ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、アークを回転させることを目
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；よ、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図におけろ、電極
８の半径方向に生じる電流１ｈの成分に基因する電極部
に生じろ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が大きく生じろように、Ｂニ　リード棒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を設けろ、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、ａニア−クイダル１０ａの先端を第６図中１０ｂで示す
ように長（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ｇ極におけろ思想は、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（よ電
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、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、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
穐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「４」で示す
）は２５０〜３５０論程度であり、電磁力の値は約２０
　Ｇａｕｓｓ／ｋＡ−龍（磁束密度／Ｗｉ流・アーク長
）、磁気駆動力Ｆは１０　ｇ　ｆ　／　ｋ　Ａ−Ｍ程度
であるなめ、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ｆｉ［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、接触部の背面にリード棒の先端面を直接接続し
、さらに、リード棒の先端面に凹穴を形成し、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
１０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１０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
ジヨンはなく、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、局部的なエロージヨンであった
）。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（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ることが判
った。

Ｅ、　　ｆｉ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クラブタ
用磁気駆動型ｆｆｉ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前記リード棒の先端面を直接接
続し、さらに、前記リード棒の先端面に凹穴を形成して
、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、Ｉ　ｖ
　）　Ｉ　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ＣＩ！−Ｃｒ−Ｍｏの複合金属が採用され
る。

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、Ｆｅ−Ｃｒや磁性ステンレス鋼−Ｃｕの複合
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
ーク素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ろ。

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２１は、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内周面付近から外周
面にかけて多数のスパイラル溝２３が形成しである。

本実施例に係る電極では、アーク部２１の背面２１ａ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、リード棒２５外局面に突設さ
れた７ランチ部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
される。

リード棒２５の先端面２５ａには凹穴２７があけである
。この凹穴２７の深さは、少なくともその底面２７ａが
アーク部２１の背面２　］、　ａよりリード棒２５１２
元側に来るようにしである。

一方、アーク部２１の表面側において貫通孔２２には、
リング状の接触部２８が嵌着しである。この実施例では
、接触面２８ｂの外径り、はリード棒２５の直径ｄ、と
等しいものとしてあり、また、接触面２８ｂの内径Ｄ２
は凹穴２７の内径ｄ２とほぼ等しいものとしである。接
触部２８の底面２８ａはリード棒２５のリング状の先端
面２５ａに密着し、接触部２８周面とアーク部２１及び
接触部底面２８ａ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２８の背面にり−ド棒
２５の先端面を直接接続した構造となっているのである
。

接触面２８ｂの外径り、はリード棒２５の直径ｄ、と等
しいかそれ以下の大きさとされる。

したがって、第３図に示すように、Ｄ、　＜　ｄ。

として、アーク部２１．リード棒２５．接触部２８を接
続構成してもよい。この場合、アーク部２１中夫の孔は
段付きの孔２９となる。

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、少なくとも通電時においては、リード棒２
５から接触面２８ｂ（接触部２８の表面）に至る、抵抗
の少ない直線的な電流路が確保され、接触面２８ａに直
交する方向の電流成分を大きくとることができるのであ
る。

なお、本実施例では、スパイラル溝２３の内端部は、第
１図ウニ点鎖ＩＪＩ　ｒ　２３　ａ　Ｊで示す如く接触
部２８の部分まで延長した溝３０に形成してもよい。

第１，２図に示した実施例において、接触部２８は外径
４０間、内径２０　ｍｍで、Ｍｏ−Ｃｒの多孔質焼結体
にＣｕＪｅ溶浸して形成される。

アーク部２１は外径８０　ｍｍ　、スパイラル溝の数（
＝アークペダル２１ｂの数）ば１２、スパイラル溝２３
の幅は４　ｍｍ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る。

上記構成の電極を第４図に示すように、固定電極３】、
可動電極３２の両方もしくは一方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１２胴である。

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２８ｂとの間の電流
路が、接触面２８ｂ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×−×で示す）より谷径において１０
〜３０％良好であり、しかも１２０＋ｗ＊の大径のもの
においても、極めて良好な結果が得られた１゜なお、真
空インタラプタを構成するに際しては、少な（とも一方
の電極を本発明に係る電極とし、もう一方の電極を凹穴
のないものとしても所期の効果を得ることができる。

Ｈ１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、少
なくとも通電時において接触部の接触面とり−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、ｔｖ＞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
効に利用できろ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。

【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クラブタ用電
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クラブタの縦断面
図、第５図は電極径としゃ断性能ど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図は従来の電極の電極径とし
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はリード棒、５ａはり−ド棒先端面、７は凹穴、８は接触部、８ｂは接触面である。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にすると共
に、前記接触部の背面に前記リード棒の先端面を直接接
続し、さらに、前記リード棒の先端面に凹穴を形成して
、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
とを特徴とする真空インタラプタ用磁気駆動型電極。