JPH0737472A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部絶縁を維持するとともに、両電極間の縦
磁界を強化して遮断性能を高めた真空バルブとする。 【構成】 可動電極４と固定電極８の各先端部に収容
部５ａ，９ａを凹設する。この収容部５ａ，９ａ内に強
磁性体からなる金属スペーサ１１と永久磁石１０を積層
して封入する。また、絶縁容器の内面に両電極間を包囲
する強磁性体からなる筒状のバリヤ１４を設ける。これ
により、一方の永久磁石１０から金属スペーサ、バリヤ
１４、他方の金属スペーサ１１、他方の永久磁石１０を
経由する磁気抵抗の小さな磁気回路Ｒを形成する。これ
により、両電極４，８間の縦磁界の強度を高めて、発生
するアークを均等に分散させ、遮断性能を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、絶縁容器内に接離可
能な一対の電極と、この電極を囲むバリアとを有する真
空バルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】真空バルブは、円筒状の絶縁容器の両端
開口を覆着した金属蓋により密閉容器とされ、その内部
は真空状態とされている。そして両金属蓋から可動電極
と固定電極とを突き合わせ状に対向して設け、この両電
極の先端を接離することにより電路の開閉を行ってい
る。この真空バルブにおいて、両電極間に縦磁界を付与
して、発生するアークの局所的集中を防いで遮断容量を
向上する技術が知られており、例えば特開平２ー２７８
６２７号公報には、両電極の突き合わせ面に形成された
凹部に永久磁石を収容した上で前面に磁性体を配設し
て、両電極間に縦磁界を付与する発明が開示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の発明では、
磁性体を介して永久磁石が対向配置されているので、両
電極間に作用する縦磁界を十分に強化することができ
ず、これを強化するにはさらに強力な磁力を有する永久
磁石を封入する必要がある。しかし、強力な磁力を有す
る永久磁石とすると、絶縁容器外にもこの磁界が及んで
しまい、粉塵として大気中に浮遊する鉄粉などの強磁性
物質が、絶縁容器の外面に吸着し、絶縁容器の外面の絶
縁が低下するという問題点があった。

【０００４】そこで、この発明では、両電極間の縦磁界
を強化して遮断性能を高めるとともに、外部絶縁を維持
するようにした真空バルブを提供することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、この発明で
は、両電極の各先端部に凹設した収容部が設けられ、こ
の収容部内に強磁性体からなる金属スペーサと金属スペ
ーサの先側に両電極間に縦磁界を付与する永久磁石が封
入され、また、絶縁容器の内面に両電極間を包囲する強
磁性体からなる筒状のバリアが設けられている。

【０００６】

【作用】電路を開くために両電極間を開離すると、両電
極間にアークが発生する。この際両電極の先端部に凹設
された収容部内に永久磁石が封入されており、この両永
久磁石により磁界が付与されている。この磁界の磁気回
路は、一方の永久磁石の後側に封入された強磁性体から
なる金属スペーサから、この両電極間を筒状に包囲する
強磁性体のバリア、他方の金属スペーサ、他方の永久磁
石を経由する磁気回路が形成される。そして強磁性体か
らなる金属スペーサ及びバリアは透磁性に優れているの
で、磁気抵抗の小さな磁気回路となり、両電極間に付与
される縦磁界の強度が高まる。これによりアークは大き
な縦磁界中に発生することになるので、局所集中するこ
と無く均等に分散したアークとなり、遮断性能が高めら
れる。

【０００７】また、バリアは磁気回路の磁気抵抗を減少
するのみならず、絶縁容器外にその磁界が漏れることを
防止する。このため、大気中に浮遊する強磁性物質が磁
界により引きつけられて絶縁容器の表面に吸着すること
がない。

【０００８】

【発明の効果】この発明では、両電極の各先端部に凹設
した収容部が設けられ、この収容部内に強磁性体からな
る金属スペーサと金属スペーサの先側に両電極間に縦磁
界を付与する永久磁石が封入され、また、絶縁容器の内
面に両電極間を包囲する強磁性体からなる筒状のバリア
が設けらて、磁気抵抗の少ない磁気回路を構成するとと
もに、絶縁容器の外部への磁気作用を遮蔽するようにし
たので、縦磁界を大きくするとともに、絶縁容器の外部
絶縁を保護して真空バルブの絶縁の信頼性を高める効果
を奏する。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を、図１〜図３に
基づいて詳細に説明する。

【００１０】この実施例の真空バルブは、図１に示すよ
うに、磁器等の絶縁性セラミックスよりなる円筒形の絶
縁容器１の両開口端に金属蓋２，３をろう付けにより固
着した密閉容器とされている。この一方の金属蓋２には
導電軸５の先端に接触板６を固着してなる可動電極４
が、他方の金属蓋３には導電軸９の先端に接触板６を固
着してなる固定電極８がそれぞれ貫通して設けられ、そ
れぞれの先端の接触板６，６が絶縁容器１の中央で同軸
線上に対向して突合わせ状に配置されている。そして図
示しない駆動装置により可動電極４を進退して、接触板
６，６を接触又は開離するように構成されている。な
お、可動電極４にはベローズ７と、このベローズ７に固
設した軸受１２が設けられ、真空状態が保持されてい
る。

【００１１】各導電軸５，９は、熱伝導率が約３．５J/
cm.S.Kの銅合金からなり、この各導電軸５，９の先端面
には収容部５ａ，９ａが凹設されている。以下各電極
４，８の先端は同一構造とされているの、図２に示す可
動電極４について説明すると、収容部５ａ内には厚めの
円柱形をなす金属スペーサ１１が収容部５ａの底面に固
着されている。この金属スペーサ１１は、純鉄、マルテ
ンサイト系あるいはフェライト系の高い透磁率を有する
強磁性金属であって、かつ保磁力の小さい、いわゆる軟
磁性材料が用いられている。さらに収容部５ａ内には、
金属スペーサ１１に同径の円柱形状の永久磁石１０が積
層して固着されている。そして、この収容部５ａの開口
は接触板６により覆着されている。この接触板６は、導
電軸５の先端面より大径の円盤とされ、ろう付け１３に
より導電軸５の先端に溶着されている。

【００１２】これにより収容部５ａ内の底面に固着され
た金属スペーサ１１及び永久磁石１０はその周面及び収
容部５ａの開口部に間隙Ｓにより非接触状態とされ、永
久磁石１０は金属スペーサ１１を介して収容部５ａの底
面にのみ接触している。このため、アーク発生時に接触
板６が急激に加熱されても、その熱は収容部５ａの底面
から熱伝導率が０．１J/cm.S.K程度の金属スペーサ１１
を介して熱伝導により加熱されるに止まり、永久磁石１
０が急激加熱されることが防止されている。永久磁石１
０は、例えばサマリウムーコバルト系或いは鉄ーボロン
系の異方性磁石材料等の磁性材料を収容部５ａ，９ａ内
に収容し、金属蓋２，３をろう付けにより固着して密閉
容器とした後に絶縁容器１の外部から軸方向に外部磁界
を付与して着磁されて永久磁石とされている。これは、
高温に曝されると磁力を低下する場合があるため、密閉
容器を構成した後に着磁され、また着磁された永久磁石
の磁力を失わないように、前述したようにアーク発生時
においても永久磁石１０は急激に加熱されることがない
ようにされている。

【００１３】図１において１４は、金属製のバリアであ
って、絶縁容器１の内面に設けられた突起１ａに取着さ
れて、両電極４，８を囲む筒形に形成され、遮断時のア
ークにより両電極４，８から発生する金属ガスが絶縁容
器１の内周面に蒸着するのを防ぐアークシールドとされ
ている。この実施例のバリア１４では図１及び図３に示
すように、前記金属スペーサ１１と同じ純鉄、マルテン
サイト系あるいはフェライト系の強磁性金属であって、
保磁力が小さい、いわゆる軟磁性材料が用いられてい
る。このようにしてバリア１４により両永久磁石１０，
１０の周囲に磁気回路が構成されている。なお、バリヤ
１４は前記金属スペーサ１１の後端面からの磁界がこの
バリア１４の端部に吸収されるように若干長目とされて
両電極４，８の周囲を囲む筒形に形成されている。

【００１４】以上によりこの実施例では、可動電極４側
の永久磁石１０により金属スペーサ１１からバリア１
４、固定電極８側の金属スペーサ１１及び永久磁石１０
を経由して両永久磁石１０，１０間に縦磁界を発生する
磁気回路Ｒが形成される。

【００１５】次にこの実施例の作用を図３に基づいて説
明すると、今、閉路状態から可動電極４が後退して両接
触板６，６間に小間隙が形成されると、両接触板６，６
間にアークが発生する。この際、両電極４，８に封入さ
れた永久磁石１０，１０により、磁気回路Ｒが形成され
ており、この磁気回路Ｒは強磁性体である金属スペーサ
１１及びバリア１４によって高透磁率の磁気経路が長く
なるように形成している。このため、単に非磁性金属で
ある導電軸５，９や真空空間を磁気経路とする場合に較
べて磁気抵抗の小さい金属スペーサ１１及びバリア１４
を磁気経路としているため磁気抵抗の少ない磁気回路Ｒ
が構成されている。特に、永久磁石１０に積層して金属
スペーサ１１が設けられ、また、このバリヤ１４は金属
スペーサ１１の後端面から発する磁界が最短の磁気経路
を通ってバリア１４の端部に吸収されるように若干長目
に筒形に形成されているので、さらに磁気抵抗の小さな
磁気回路とされている。このように磁気抵抗の小さな磁
気回路Ｒにより両電極４，８間に大きな縦磁界が付与さ
れ、アークは大きな縦磁界中で局部集中すること無く均
等に分散したアークとなり、遮断性能が高められる。

【００１６】また、この磁気回路Ｒは、この永久磁石１
０の外周に設けられている強磁性体のバリア１４により
シールドされて外域に対する磁気作用が防止されている
ので、絶縁容器１の外方に磁界が作用することが少な
い。これにより大気中に浮遊する強磁性物質が絶縁容器
１の外面に吸着することが防止され、強磁性物質による
外部の絶縁低下をもたらすことがない。

【００１７】なお、この実施例では、収容部５ａ，９ａ
内に永久磁石１０を金属スペーサ１１を介して取付けて
おり、その周面及び前部は間隙Ｓにより両電極４，８と
非接触状態とされているので、アーク発生に伴う接触板
６の急激な加熱によっても、永久磁石１０の温度上昇は
緩慢であり、また、アーク消滅とともに熱は導電軸５，
９から急速に放熱されるので、永久磁石１０の磁力が低
下するほどに加熱されることが防止される。

【００１８】また、この実施例では、アークシールドを
強磁性体により形成して、構造の簡単なバリアとしてい
る例を示しているが、アークシールドとは別にバリアを
設ける構成としても実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一部切欠正面図である。

【図２】 可動電極の拡大断面図である。

【図３】 磁界の分布図である。

【符号の説明】

１…絶縁容器 ４…可動電極 ８…固定電極 １０…永
久磁石 １１…金属スペーサ １４…バリア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 和明 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 入江 孝 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 向坂 節男 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の絶縁容器内に対向する一対の棒状
   電極を突き合わせ状に接離可能に設けた真空バルブにお
   いて、 前記両電極の各先端部に凹設した収容部が設けられ、こ
   の収容部内に強磁性体からなる金属スペーサと金属スペ
   ーサの先側に両電極間に縦磁界を付与する永久磁石が封
   入され、また、前記絶縁容器の内面に両電極間を包囲す
   る強磁性体からなる筒状のバリアが設けられていること
   を特徴とする真空バルブ。