JPH0479089B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空インタラプタに係り、特に磁気駆
動形の電極を備えた真空インタラプタに関する。

一般に、磁気駆動形の電極を備えた真空インタ
ラプタは、真空容器内に１対の電極棒を相対的に
接近離反自在に導入するとともに、各電極棒の内
端部にリング状またはボタン状の接触部と、スパ
イラル状またはスクリユー状等の複数のアークペ
ダルを有するアーク駆動部とからなる磁気駆動形
の電極をそれぞれ固着して構成されている。

従来、たとえば第１図に示すように、電極棒１
の内端部にろう付により嵌着されるスパイラル状
の複数のペダルを有するアーク駆動部２と、この
アーク駆動部２の対向面（図において上面）中央
の凹部にろう付により嵌着したリング状の接触部
３とからなる磁気駆動形の電極は、真空インタラ
プタに要求される諸性能を満たすべくアーク駆動
部２をCuにより形成するとともに、接触部３を
Cuに0.5重量％のBiを含有せしめた材料（以下
「Cu−0.5Bi材」という）または20重量％のCuと
80重量％のＷとからなる材料（以下「20Cu−
80W材」という）により形成したものが知られて
いる。

しかし、アーク駆動部２がCuからなる場合に
は、Cuが比較的機械的強度が低くかつ電極棒１
等とのろう付時の加熱により鈍り、一層の強度低
下をもたらすため、第１図に示すようにその厚さ
を大きせざるを得ず、これに伴う重量化により衝
撃が大となるとともに、大きな操作力を必要とす
る等の問題がある。

また、接触部３がCu−0.5Bi材からなる場合に
は、大電流しや断能力、耐溶着性および接触抵抗
に優れてはいるものの、Biを含有することから
短時間電流試験の如く大電流投入、しや断後の動
的な絶縁耐力の低下が著しいとともに、電流さい
断値が10Aと高いためさい断サージを発生するこ
とがあり、遅れ小電流等を良好にしや断し得ない
問題がある。

さらに、接触部３が20Cu−80W材からなる場
合には、20〜30％程度の％導電率を有し、機械的
強度も大きく、かつ静的な絶縁耐力が高い利点は
あるものの、Ｗは熱電子放射係数が高いため動的
な絶縁耐力が低いとともに、事故電流の如き大電
流をしや断することが困難となる等の問題があ
る。

本発明は上述した問題に鑑みてなされたもの
で、磁気駆動形の電極におけるアーク駆動部を10
〜20％の％導電率を有しかつ少なくともCu，Fe
およびCrを含有する材料により形成するととも
に、接触部を20〜60％の％導電率を有するCu−
Cr−Mo合金により形成することにより、機械的
強度の向上に伴うアーク駆導部の薄肉、軽量化
と、薄肉化による磁気駆動力の増大をなし得ると
ともに、動的な絶縁耐力に優れ、かつ大電流およ
び小電流を良好にしや断し得るようにし、ひいて
は高電圧、大電流のしや断に供し得る真空インタ
ラプタの提供を目的とする。

以下、第２図以降の図面を参照してこの発明の
実施例を詳細に説明する。

本発明に係る真空インタラプタは、たとえば第
２図に示すように、真空容器４内に１対の電極棒
５，５を相対的に接近離反自在に導入するととも
に、各電極棒５の内端部に後述する磁気駆動形の
電極６，６をそれぞれ固着して概略構成されてい
る。

すなわち、真空容器４は、ガラスまたはセラミ
ツクスからなる円筒状の複数の絶縁筒７，７を両
端に固着したコバール等からなる薄肉円環状の封
着金具８，８，…の一方を介し接合して１本の絶
縁筒とするとともに、その両開口端を他方の封着
金具８，８を介し円板状の金属端板９，９により
閉塞し、かつ内部を高真空に排気して形成されて
いる。そして、真空容器１内には、前記各電極棒
５がそれぞれ金属端板５の中央から真空容器４の
気密性を保持して相対的に接近離反自在に導入さ
れている。

なお、電極棒２の一方（第１図において上方）
は、一方の金属端板９に気密に挿着されているも
のであり、他方は金属ベローズ１０を介し真空容
器４の気密性を保持しつつ他方の金属端板９を軸
方向へ移動自在に挿通されているものである。ま
た、第２図において１１および１２は軸シールド
およびベローズシールド、１３は主シールド、１
４は補助シールドである。

前記各電極棒５の内端部には、第３図に示すよ
うに、電極棒５の直径より適宜大径の円板状にし
てかつCuの如く高導電率の材料からなる取付ベ
ース１５が、その一面（第３図において下面）に
形成した凹部１６を介しろう付により嵌着されて
おり、この取付ベース１５の他面には、薄肉円板
状のアーク駆動部６ａと、このアーク駆動部６ａ
の対向面（第３図において上面）に突設したリン
グ状の接触部６ｂとからなる前記磁気駆動形の電
極６が固着されている。

すなわち、電極６のアーク駆動部６ａは、取付
ベース１５の直径より適宜大径の薄肉笠形円板状
に形成されるとともに、アークを磁気駆動すべく
その周辺から中央付近までスパイラル状の複数の
スリツト１７を切込むことにより、周辺にスパイ
ラル状の複数のアークペダルを有しており、一面
中央に突設した突出部を介しろう付により取付ベ
ース１５の他面に形成した凹部１８に嵌着されて
いる。また、アーク駆動部６ａは、10〜20％（望
ましくは10〜15％）の％導電率を有しかつ少なく
ともCu，FeおよびCrを含有する材料、たとえば
約30Kg／mm²の抗張力を有しかつ50重量％のCuと
50重量％のオーステナイト系ステンレス鋼
（SUS２７またはSUS３２）の複合体（以下
「50Cu−50SUSの複合体」という）または50重量
％のCu，25重量％のFeおよび25重量％のCr合金
等から形成されている。

前記アーク駆動部６ａの対向面中央には、取付
部１５の直径より僅かに大径の円形の凹部１９が
形成されており、この凹部１９には、前記リング
状の接触部６ｂがアーク駆動部６ａの対向面から
突出してろう付により嵌着されている。そして、
接触部６ｂは、20〜70重量％のCu，５〜70重量
％のCrおよび５〜70重量％のMoからなり、20〜
60％の％導電率を有しかつCu−0.5Bi材と同程度
の接触抵抗を有するCu−Cr−Mo合金により形成
されている。

前記のアーク駆動部６ａを10〜20％の％導電率
とした理由は、電極表面上を移動するアークの速
度の点から、導電率は低い方が好ましく電極表面
を有効に使用できるからである。

しかし、アーク駆動部６ａは接触部６ｂと取付
ベース１５の間に存在しており、電路の一部とな
ることから、導電率が低いと抵抗体となつて発熱
し、真空インタラプタの温度（電極棒２の外端部
で測定）を上昇させてしまい、規格値以内に抑え
ることができなくなる。検討した結果、10％程度
であれば実用上問題がないことが判明した。しか
し、10％以下の場合には温度上昇が激しくなつて
実用的でなく、また、アークの移動が悪化して磁
気回転駆動が低下し、しや断性能を低下させるこ
とが判明した。一方、20％を越える場合には、
Cuは多く含むことになり、アークによる表面荒
れを生じやすくなり、動的耐電圧特性が低下し、
また、機械的強度が低下することから、アーク駆
動部の厚さを厚くする必要があり、電極の重量が
増し好ましくない。

次に、アーク駆動部６ａをCu，Fe、およびCr
を含有する材料で形成した理由について述べる。
Cuは所定の導電率を確保するのに必要であり、
Fe，Crは良好な耐電圧特性を得るのに必要であ
る。この種材料を用いることは特開昭50−55870
号公報および特開昭53−21777号公報に示されて
いる。また、このアーク駆動部６ａは、しや断時
にアークに曝されるので、材料自身の耐電圧特性
が高いことと、更に、アークによる損傷が少ない
ことが必要となる。

次に接触部６ｂを20％〜60％の％導電率とする
理由は、導電率20％以下の場合には、導電率の低
下が急激に大きくなり、短時間電流試験後の接触
抵抗が急激に大きくなり、且つ定格電流通電時に
おけるジユール熱の発生が大きいので実用性が低
下することが判明した。

また、導電率60％を越える場合には、絶縁耐力
が低下するとともに、耐溶着性が急激に悪化し好
ましくない。一方、Cu，Fe，Crを含有する材料
を用いる理由としては、実験の結集、耐溶着性を
良好に維持しつつ、特に絶縁耐力に優れているこ
とが判明したからである。

なお、Cu−Cr−Mo合金は、−100メツシユの
Cr粉末と同様に−100メツシユのMo粉末とをそ
れぞれの融点以下の温度で相互に拡散結合して多
孔質の基材を形成し、この基材にCuを溶浸して
設けられたり、またはCrとMoの合金粉末をその
融点以下の温度で相互に結合して多孔質の基材を
形成し、この基材にCuを溶浸して設けられるも
のである。

しかして、アーク駆動部を50Cu−50SUSの複
合体により、また接触部をCu−Cr−Mo合金によ
り形成した磁気駆動形の電極を有する本発明に係
る真空インタラプタと、アーク駆動部をCuによ
り、また接触部をCu−0.5Bi材により形成した磁
気駆動形の電極を有する従来の真空インタラプタ
との諸性能を比較したところ、下記に示すように
なつた。

（） 大電流しや断能力 本発明に係るものが従来のものに比し10％程度
向上しかつ安定した。

（） 絶縁耐力 従来のものの10mmのギヤツプでの絶縁耐力と本
発明のものの３mmのギヤツプでのそれと同程度と
なり、本発明のものは、従来のものの約３倍の絶
縁耐力を有する。

また、大電流（たとえば84KV−25KA）しや
断後の極間絶縁耐力は、横軸に大電流しや断回数
Ｎ、縦軸に大電流しや断前の極間絶縁耐力100％
に対するしや断後の極間絶縁耐力の比ｐ（％）を
とつた第４図において、本発明のものは折線Ａ
で、従来のものは折線Ｂで示すようになつた。し
たがつて、本発明のものは、従来のものに比して
はるかに高い動的な絶縁耐力を示すことが判る。

（） 耐溶着性 本発明のものは、従来のものの80％であるが実
用上殆んど問題なく、必要ならば電極開離瞬時の
引外し力を多少増加させればよい。

（） 遅れおよび進み小電流しや断能力 遅れ小電流しや断能力 本発明のものの電流さい断値は、従来のものの
電流さい断値の40％と小さいので、さい断サージ
が殆んど問題とならず、かつ開閉後もその値が変
化しない。

進み小電流しや断能力 本発明のものは、従来のものに比して２倍のキ
ヤパシタンス容量の負荷をしや断することができ
る。

以上の如く本発明は、真空容器内に１対の電極
棒を相対的に接近離反自在に導入するとともに、
各電極棒の内端部に接触部とアーク駆動部とから
なる磁気駆動形の電極をそれぞれ固着してなる真
空インタラプタにおいて、前記各電極の接触部を
20〜60％の％導電率を有するCu−Cr−Mo合金に
より形成するとともに、アーク駆動部を10〜20％
の％導電率を有しかつ少なくともCu，Feおよび
Crを含有する材料により形成したものであるか
ら、アーク駆動部の機械的強度の向上を薄肉にし
てかつ軽量の状態で達成できるとともに、その磁
気駆動力を増大することができる。また、接触部
をCu−Cr−Mo合金としたので、静的および動的
な絶縁耐力を従来のものに比して大幅に向上する
ことができるとともに、大電流および小電流をと
もに良好にしや断できる従つて、軽量で、しか
も、しや弾性能および絶縁耐力の優れた電極６が
得られる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁気駆動形の電極の縦断面図、
第２図は本発明に係る真空インタラプタの縦断面
図、第３図は本発明の要部の縦断面図、第４図は
本発明に係るものと従来のものとの極間絶縁耐力
の特性図である。 ４……真空容器、５……電極棒、６……電極、
６ａ……アーク駆動部、６ｂ……接触部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真空容器内に１対の電極棒を相対的に接近離
   反自在に導入するとともに、各電極棒の内端部に
   接触部とアーク駆動部とからなる磁気駆動形の電
   極をそれぞれ固着してなる真空インタラプタにお
   いて、前記各電極の接触部を20〜60％の％導電率
   を有するCu−Cr−Mo合金により形成するととも
   に、アーク駆動部を10〜20％の％導電率を有しか
   つ少なくともCu，FeおよびCrを含有する材料に
   より形成したことを特徴とする真空インタラプ
   タ。