JPH02201837A

JPH02201837A - 真空インタラプタ用磁気駆動型電極

Info

Publication number: JPH02201837A
Application number: JP1961189A
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: 2013-06-04
Also published as: JP2762510B2

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】Ａ　産業上の利用分計本発明は、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以下にすると共に、リ
ード棒をステンレス製の芯金と銅系金属製の筒体との二
重構造とし、少なくとも通電時には、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と旬
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ｉ！ｉ極２，４には、大
電流しゃ断面力特性、低さい断電流値特性、高耐電圧値
特性など覆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は、第６図中の■で発生した後、ア
ークペダルＩＱａ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、ａ；　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（
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秒、また、 ■　アークの回転移動のために、ａ：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課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（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５ＧｋＡａ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１１０〜１−２
０＋＋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「！」で示す
）は２５０〜３５０ｍｍ程度であり、電磁力の値は約２
０　Ｇａｕｓｓ／　ｋ　Ａ−＋＋ｎ　（磁束密度／電流
・アーク長）、磁気駆動力Ｆは１０　ｇ　ｆ　／　ｋ　
Ａ　−ｒｒｔｒａ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、リード棒を二重構造とし、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、局部的なエロージョンであった
）。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、しり断後の耐圧低下防
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
移動させろことにより、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、前記リード棒を、ステンレス鋼製の芯金とその外側
に嵌合された銅系金属製の筒状導体との二重構造とし、
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、例丸ばＣｕ　−Ｃｒ　−Ｍ　ｏ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生成分どした材料
からなり、Ｆｓ−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７４Ｎ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。

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、−インコネル再製の補強板２４が設け
である。

アーク部２１の背面側から貫通孔２２に（よリード棒２
５の先端部が嵌合してあり、リード棒２５外局面に突設
された肩部２６が補強板２４裏面に当接されている。

リード棒２５は、高抵抗材料であるオーステナイト系ス
テンレスＷ４製（例えば５ＵＳ３０４！！りの芯金２７
とその外側に嵌合された銅系金属製（例えば、Ｃｕ製、
Ｃｕ合合金フン筒状の導体２８とからなっている。芯金
２７と導体２８とはろう付けにより結合される。

また、導体２８の先端部外馬面とアーク部２１ともろう
付は結合されろ。

一方、アーク部２１の表面側において貫通孔２２には、
リング状の接触面２９ａを有する［ｆｉｉＲＳ２９が嵌
着しである。この実施例では、接触面２９ａの外径Ｄｉ
はり−ド棒２５の直径（導体２８の外径）ｄと等しいも
のとしてあり、また、接触面２９ａの内径りは導体２８
の内径ｄ２とほぼ等しいものとしである。

接触部２９の底面２９ｂはリード棒２５の導体２８の先
端面２８ａに密着し、接触部２９周面とアーク部２１及
び接触部底面２９ｂと導体先端面２８ａとはろう付は結
合されている。つまり、接触部２９の背面にリード棒２
５の導体２８を直接接続した構造となっているのである
。

接触面２９ａの外径Ｄ１はリード棒２５の導体２８の外
径ｄ、と等しいかそれ以下の大きさとされろ。したがっ
て、Ｄ、＜ｄ、として、アーク部２１．リード棒２５．
接触部２９を接続構成してもよい。

上記のように電極を構成することによって、リード棒２
５の導体２８から接触面２９ａに至る電流路を接触面２
９ａに直交する成分のみとすることができる。したがっ
て、アークの接触面２９ａからアーク部２１への移動が
自己拡散力のみで行なえ、アークの分散移動が確実に行
なえるようになる。また、リード棒２５を二重構造とし
Ｃある乙とから、り一ド棒２５の強度が増し、耐久性が
向上する。

第１，２図に示した実施例において、接触部２９はその
接触面２９ａの外径が４０鴎、内径が２０＋ｗで、Ｍｏ
−Ｃｒの多孔質焼結体にＣｕを溶浸して形成されろ。

アーク部２１は外径８０ｎ＋ｎａ、スパイラル溝の数（
＝アークペダル２１ｂの数）は１２、スパイラル溝２３
の幅は４＋ｎｍ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３１、
可動電極３２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、真空インクラブタの構成部材（ま第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１２ｍｌ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、当該真空インクラブタにおける電流を一対
のリード棒２５の端部間（第９図中の「Ｉ！」参照）に
おいてほぼ直線路とする乙とができることから、リード
棒２５と接触面２９ａとの間の電流路が、接触面２９ａ
に直交するもの（第２図、第１０図中ので示す）が大半
（Ｉｖ＞Ｔｈ）となり。

し−や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−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クラブタに
おけろしゃ断性能（第５図中ｏ　７　ｏで示す）（ま従
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１．２０　＋ｎｍの大
径のものにおいても、極めて良好な結果が得られた。

なお、第１図、第２図に示した実施例では、リード棒２
５の導体２８を直接接触部背面２９ｂに接続したが、第
３図に示すようにアーク部２１の背面に接続してもよい
。

■（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、接触部の接触面とリード棒と
の間に形成されろ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−）でアークが接触
部からアーク部へ有効に移動し、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。

さらに、リード棒をステンレス鋼製の芯金と銅系金属製
の筒状導体とから構成していることから、接触部への電
流は、確実に接触面に直交する電流とすることができ、
しかも真空インクラブタにおける電流を、一対のり一ド
棒端部間においてほぼ直線路とすることができることか
ら、、安定した自己拡散力を得ることができ、しゃ断性
能の安定向上化が図れる。

なお、リード棒を二重構造としたのでり一ド棒自体の強
度が増し、耐久性も向上する。

【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ク用電
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；よスパイラル溝、２５はリード棒、２７は芯金、２８は導体、２９は接触部、２９ａは接触面である。第１図一実施例１：係る電極の平面図第３図他の実施例の断面図２７芯金ｇ２８８　♀８ −）１廂和】偶ｙ第８図電極径と電流しゃ祈性能との関係電極外径″ （ｍｍ＞ＩＯ第９図真空インタラプタのｉ略溝成図第１Ｏ図電流路の説明図

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、前記リード棒を、ステンレス鋼製の芯金とその外側
に嵌合された銅系金属製の筒状導体との二重構造とし、
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。