JPH05190062A - 真空遮断器用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】軸方向磁界分布を一定にし、電極直径を増大せ
ずに遮断性能を向上した真空遮断器用電極を提供する。 【構成】電極は主電極１１，軸方向磁界を発生する第１
コイル１０ａと、その内側に設けた第１コイル１０ａと
は逆方向の軸方向磁界を発生する第２コイル１０ｂ，ベ
ース電極１３，ロッド７から構成される。電流遮断時に
流れる電流は第１コイル１０ａと第２コイル１０ｂに分
流し、第２コイル１０ｂによって発生した軸方向磁界は
第１コイル１０ａによって発生した軸方向磁界を中央部
では弱め、逆に周辺部では強めることによって軸方向磁
界分布を均一にすることができる。 【効果】アークを電極表面に均一に分散させることがで
き、電極直径を増大することなく遮断性能を向上するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空遮断器の電極、特
に軸方向磁界を発生する円筒状コイル電極の構造に係
り、特に、コイル電極により発生する軸方向磁界の分布
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の軸方向磁界式真空遮断器を、例え
ば、特公昭62−103928号公報に示されている真空遮断器
を例に図１５ないし図１６を用いて説明する。

【０００３】真空遮断器は図１５に示すように、絶縁筒
１と端板２からなる真空容器３、真空容器内３に対応配
置された固定電極４と可動電極５、これらの電極裏面か
ら真空容器３の外部へ伸びるロッド７および８、気密を
保ちながら可動側を操作するためのベローズ８，絶縁筒
３の内縁面を汚損から保護するアークシールド２２から
構成される。

【０００４】電流を遮断するには操作器によりロッド７
を移動すると、主電極１１，コイル電極１０，スペーサ
１２，ベース電極１３からなる可動電極５が同様の固定
電極４から開離し、両電極間にアーク９が発生する。こ
のとき図１６に示すように主電極１１からコイル電極上
部突出部１５を経てコイル電極１０に電流が流れ込み、
コイル電極下部突出部１４を通じてベース電極１３に電
流が流れ出し、コイル電極１０を流れる電流２３によっ
て磁界Ｈが発生する。この磁界Ｈをアーク９に印加する
と、アークは糸状のアークに分散して消弧する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
発生する軸方向磁界を図１３ないし図１４を用いて説明
する。図１３は軸方向磁界発生を説明するための電極の
縦断面模式図で、図１６の電極の斜視図には示さなかっ
た補強板１９およびコイル連結リブ２１も示してある。
図に示すように、従来技術では円筒状のコイル電極１０
によって単一極性の磁界を発生させるため、その軸方向
磁界２０の分布は図１４に示すように軸中心付近が最大
となり軸中心から離れるほど低下するという偏った分布
になる。その結果、アークを電極間に均一に分散させる
ことができず、遮断性能を向上するには電極直径を大き
くする必要があった。

【０００６】本発明の目的は、軸方向磁界分布を均一に
することによってアークを電極間に一様に拡散させ、電
極直径を増大することなしに遮断性能を向上させること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、円筒状コイル電極の内側に該円筒状コイル電極とは
逆方向の軸方向磁界を発生する第２の円筒状コイル電極
を備えることによって、電極間に印加する軸方向磁界の
分布を均一にするものである。

【０００８】

【作用】本発明において、第２の円筒状コイル電極によ
って発生する磁界は第１の円筒状コイル電極によって発
生する磁界を軸中央付近では弱め、かつ外周付近では強
めることによって軸方向磁界の分布を均一にし、その結
果、アークを電極間に均一に拡散することができるた
め、電極直径を増大しなくても遮断性能が向上する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面について
説明する。

【００１０】図１は本発明の一実施例を示す電極の斜視
図である。主電極１１の裏面に取り付けられ軸方向磁界
を発生するコイル電極は、外周部付近の第１コイル１０
ａとその内側に設けられた第２コイル１０ｂから構成さ
れ、各コイル電極は第１コイル〜第２コイル連結リブ１
７および第２コイル連結リブ１８により連結されてい
る。

【００１１】電流を遮断するために電極を開極してアー
クが発生したときに、第１コイル１０ａにはベース電極
１３から第１コイル下部突出部１４ａを通じて電流９ａ
が流れ込み、コイル電極上部突出部１５を通じて主電極
１１に流れ出す。また第２コイル１０ｂにはベース電極
１３から第２コイル下部突出部１４ｂを通じて電流９ｂ
が流れ込み、コイル電極上部突出部１５を通じて主電極
１１に流れ出す。

【００１２】これら第１コイルと第２コイルに流れる電
流９ａ、９ｂは複数の円弧状電流通路を通じて流れるた
め、等価的に１ターンの電流を形成してそれぞれ逆向き
の軸方向磁界を発生する。

【００１３】図２は図１に示す本発明の一実施例のコイ
ル電流を示すための縦断面模式図であり、図１に示さな
い補強板１９も示してある。第１コイル１０ａと第２コ
イル１０ｂにはそれぞれ逆方向の電流９ａ，９ｂが流れ
ている。

【００１４】図３は図１に示す本発明の一実施例の軸方
向磁界強度分布である。第２コイルにより発生した軸方
向磁界２０ｂは、第１コイルにより発生した軸方向磁界
20ａを軸中心部付近では弱め逆に周辺部では強めるた
め、両者を合成した軸方向磁界は第１コイル１０ａのみ
の場合に発生する軸方向磁界２０ａの分布に比べて均一
になり、その結果、アークが主電極表面に均一に分散す
るため、電極直径を増大しなくても電流遮断性能を向上
させることができる。

【００１５】図４は図１に示す本発明の一実施例の各コ
イルに流れる電流の経路を示すための縦断面模式図であ
る。スペーサ１２は例えばステンレス等の高抵抗材を使
用するため、ロッドを流れる電流の大部分はコイル電極
へ流れ込む。すなわち、ロッド７を流れる電流は、ベー
ス電極１３から第１コイル下部突出部１４ａを通じて第
１コイル１０ａに流れる電流９ａと第２コイル電極下部
突出部１４ｂを通じて第２コイル１０ｂに流れる電流９
ｂに分流し、コイル電極上部突出部１５を経て主電極１
１に合流しながら流れ込んで、夫々のコイルで軸方向磁
界を発生する。本実施例では第２コイル下部突出部と第
２コイルの構造を最適にすることで第２コイルを流れる
電流と第２コイルによって発生する軸方向磁界を制御
し、軸方向磁界分布を均一にする。

【００１６】図５と図６は図１に示す本発明の一実施例
において第２コイル１０ｂを流れる電流９ｂを制御する
実施例である。図５は例えばステンレス等の高抵抗材を
使用したスペーサにフランジ部を設け、このフランジ部
を介して電流を流して、第２コイル１０ｂに通じる電流
９ｂを制御するものであり、フランジ部の厚さによって
電流値を制御することができるという特徴がある。図６
は第２コイル下部突出部１４ｂとベース電極１３の間に
ギャップを設けたもので、第２コイルを流れる電流９ｂ
はベース電極１３からスペーサ１２を介して第２コイル
１０ｂに流れ込む。本実施例ではベース電極１３と第２
コイル下部突出部１４ｂのギャップを変えることにより
図５と同様に第２コイルを流れる電流を制御することが
できる。ところで、図１に示した本発明の実施例のコイ
ル電極は、第２コイルを分割するスリットと第１コイル
が半径方向に交錯する構成になっているため、第２コイ
ルのスリットを半径方向からフライス加工することがで
きないという工作上の問題がある。この点を改善したの
が図７に斜視図で示した本発明の他の実施例である。本
実施例は、第１コイルを分割するスリットと第２コイル
を分割するスリットを同時に半径方向からフライス加工
することができため、加工作業行程数を低減できるとい
う特徴がある。図８は図７の斜視図に示した実施例のコ
イルに流れる電流経路を説明するための縦断面図であ
る。ロッド７を流れる電流はベース電極１３から第１コ
イル下部突出部１４ｂを経て第１コイル１０ｂに流れ込
み、第１コイル〜第２コイル連結リブ１７を経て第１コ
イル１０ａに流れ込んだ後、第１コイル上部突出部１５
ａを経て主電極１１に達する。本実施例では第２コイル
の構造を最適にして第２コイルで発生する磁界を制御
し、軸方向磁界分布を均一にする。

【００１７】次に、図９に本発明のさらに他の実施例の
斜視図を示す。本実施例は図７に示した実施例の通電能
力を向上するために、第１コイル１０ａに下部突出部１
４ａを設けたもので、第１コイルと第２コイルを夫々分
割するスリットが半径方向に直線的に配置してあるた
め、両スリットを半径方向から一度にフライス加工する
ことができ、また、各コイルが下部突出部１４ａ，１４
ｂと上部突出部１５ａ，１５ｂでベース電極１３と主電
極１１に接続されるため、機械的強度にも優れるという
特長がある。図１０は図９に示した実施例のコイルを流
れる電流の経路を説明するための縦断面模式図である。
ロッド７を流れる電流はベース電極１３から第１コイル
下部突出部１４ａを経て第１コイル１０ａを流れ第１コ
イル上部突出部１５ａから主電極１１に流れる電流９ａ
と、第２コイル下部突出部１４ｂを経て第２コイル１０
ｂをながれ第２コイル上部突出部１５ｂから主電極１１
に流れる電流９ｂに分流し、夫々のコイルで軸方向磁界
を発生する。図中に示した第１コイル〜第２コイル連結
リブ１７には第１コイル側電位と第２コイル側電位の差
に応じて電流が流れるが、このリブを円弧状のコイルの
中点付近に位置させれば電位差が無くなるためリブ１７
にはほとんど電流が流れなくなり、電気的にはリブ１７
は省略して考えることができる。

【００１８】図１１と図１２は図９に示す実施例におい
て第２コイル１０ｂを流れる電流９ｂを制御する一つの
実施例である。図１１は、例えば、ステンレス等の高抵
抗材を使用した補強板を第２コイル１０ｂと主電極１１
の間に挿入し、この補強板１９を介して電流を流して、
第２コイル１０ｂに通ずる電流９ｂを制御するものであ
り、補強板１９の厚さによって電流値を制御することが
できるという特長がある。図１２は第２コイル下部突出
部１４ｂとベース電極１３の間にギャップを設けたもの
で、第２コイルを流れる電流９ｂはベース電極１３から
スペーサ１２を介して第２コイル１０ｂに流れ込む。本
実施例ではベース電極１３と第２コイル電極下部突出部
１４ｂのギャップを変えることにより図１１に示す実施
例と同様に第２コイルを流れる電流を制御することがで
きる。また、図５に示すようにスペーサ１２にフランジ
部を設け、このフランジ部を介して電流を流すことによ
っても同様に第２コイル１０ｂを流れる電流を制御し、
すなわち、第２コイル１０ｂによって発生する軸方向磁
界を制御することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、軸方向磁界を発生する第１の
コイルとその内側に設けた第１のコイルとは逆方向の軸
方向磁界を発生するコイルから構成される。そのため、
電流遮断時に電極を流れる電流は第１コイル電極とその
内側のコイル電極に分流し、第１コイル電極の内側のコ
イルによって発生した軸方向磁界が第１のコイル電極に
よって発生した軸方向磁界を中央部では弱め逆に周辺部
では強めることによって軸方向磁界分布を均一にするこ
とができる。

【００２０】これより、アークを電極表面に均一に分散
させることができるため、電極直径を増大することなく
遮断性能を向上することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電極の斜視図。

【図２】図１の実施例のコイル電流を説明するための縦
断面図。

【図３】図１の実施例の軸方向磁界分布図。

【図４】図１の実施例の電流経路を説明するための縦断
面図。

【図５】図１の実施例の第２コイル電極を流れる電流を
制御する方法の一例の縦断面図。

【図６】図１の実施例の第２コイルを流れる電流を制御
する方法の他の一例の縦断面図。

【図７】本発明の他の実施例を示す電極の斜視図。

【図８】図７に示す実施例の電流経路を説明するための
縦断面図。

【図９】本発明のさらに他の実施例を示す電極の斜視
図。

【図１０】図９に示す実施例の電流経路を説明するため
の縦断面図。

【図１１】図９の実施例の第２コイルを流れる電流を制
御する方法の一例の縦断面図。

【図１２】図９の実施例の第２コイルを流れる電流を制
御する方法の他の一例の縦断面図。

【図１３】従来のコイル電流を説明するための縦断面
図。

【図１４】従来の軸方向磁界分布図。

【図１５】従来の電極の実施例の真空遮断器の縦断面
図。

【図１６】従来の電極の斜視図。

【符号の説明】

７…ロッド、１０ａ…第１コイル、１０ｂ…第２コイ
ル、１１…主電極、１３…ベース電極。

フロントページの続き (72)発明者 遠藤 俊吉 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 黒沢 幸夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内に配置された接離自在な少なく
   とも一対の主電極と、前記主電極の裏面より前記真空容
   器外に伸びるロッドと、少なくとも一方の前記主電極の
   裏面と前記ロッドとの間に複数の円弧状電気通路に分割
   された円筒状コイル電極を備え、前記円弧状電気通路の
   一方端は前記主電極に他方は前記ロッドに電気的に接続
   され、前記円弧状電気通路を流れる電流により軸方向磁
   界を発生する電極において、前記円筒状コイル電極の内
   側に少なくとも一つのコイル電極を備えることを特徴と
   する真空遮断器用電極。
2. 【請求項２】請求項１において、前記円筒状コイル電極
   と円筒状コイルの内側に設けられたコイル電極がリブに
   よって連結されている真空遮断器用電極。
3. 【請求項３】請求項１において、高抵抗材を介してコイ
   ル電極に電流を通じることにより、前記コイル電極が発
   生する軸方向磁界を制御するコイル電極の電流制御方
   法。