JPH0822751A - 真空バルブ - Google Patents

真空バルブ

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JPH0822751A
JPH0822751A JP15775494A JP15775494A JPH0822751A JP H0822751 A JPH0822751 A JP H0822751A JP 15775494 A JP15775494 A JP 15775494A JP 15775494 A JP15775494 A JP 15775494A JP H0822751 A JPH0822751 A JP H0822751A
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JP
Japan
Prior art keywords
electrode
current
vacuum valve
cylindrical electrode
magnetic field
Prior art date
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Pending
Application number
JP15775494A
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English (en)
Inventor
Hiromichi Somei
宏通 染井
Mitsutaka Honma
三孝 本間
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定して優れた遮断性能の真空バルブを得
る。 【構成】 可動電極3Bと接触子4Bの間に通電部21
a,21bを設ける。この通電部21a,21bは、可動電極
3Bの円筒部に形成された溝7a,7dと可動電極3B
の接触子4B側端面とのなす角が鋭角である部分に位置
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空バルブに関する。
【0002】
【従来の技術】真空遮断器に組み込まれる従来の縦磁界
電極を備えた真空バルブの縦断面図を図3に、この図3
のB−B断面図を図4に示す。従来の真空バルブは、図
3及び図4に示すように、絶縁円筒1の両端を固定フラ
ンジ2A及び可動フランジ2Bで密閉された真空容器内
に、固定電極13Aと可動電極13Bが接離可能に配置され
ている。
【0003】このうち、固定電極13Aは、固定フランジ
2Aを貫通した固定通電軸5Aの先端に固着され、この
固定電極13Aの前面には接触子4Aが結合され、真空容
器の外部とは固定通電軸5Aで接続されている。一方、
可動電極13Bは、可動フランジ2Bに貫設された案内管
10を貫通した可動通電軸5Bの先端に固着され、この可
動電極13Bの前面には接触子4Bが結合され、真空容器
の外部とは可動通電軸5Bで接続されている。また、こ
の可動通電軸5Bの中間部は、ベローズカバー15とベロ
ーズ9を介して可動フランジ2Bに支持されており、真
空容器内の真空を維持した状態で可動通電軸5Bの下端
に連結された絶縁ロッドを介して図示しない操作機構部
によって、固定電極13Aとの接離による通電と遮断を可
能にしている。絶縁円筒1の内面には、円筒状のアーク
シールド14が取り付けられている。
【0004】ところで、真空バルブは、真空の優れた絶
縁耐力を利用しているため、他の絶縁媒体を使用した例
えばSF6 ガス遮断器に比べて、電極間距離を短くする
ことができ、外形を小形にすることができる。また、遮
断容量においても、電極の構成を変えることで増やすこ
とができる。一方、真空バルブの遮断性能を上げるため
には、電極間に発生するアークによる電極の局部加熱を
抑える必要がある。つまり、電極の局部加熱による異常
な荷電粒子の発生と金属蒸気の発生を抑えることで、遮
断性能を上げることができる。このための電極構造とし
ては、電流遮断時に電極間に発生するアークに対して、
磁界で電磁力を加える方法が一般的である。
【0005】磁界の印加方向の一つとして、電極間に発
生するアークに対して、直行する磁界を印加する方法が
ある。この方法を採用した電極は、一般にスパイラル電
極およびコントレート電極と呼ばれているが、このよう
な電極で発生する磁界は、電極の軸心から放射状の磁界
である。したがって、電極間に発生したアークに対し
て、直行する磁界となるため、アークには円周方向にロ
ーレンツ力が働く。この結果、アークは円周方向に回転
駆動され、電極表面を移動させることで、局部的な熱入
力による電極の局部的な溶融による前述の粒子と蒸気の
発生を防ぐことができる。
【0006】ことろが、高電圧の回路に適用される真空
遮断器に組み込まれる真空バルブでは、電極間の耐電圧
値を上げるために、電極間距離を増やす必要があるが、
この電極間に発生するアークに対して直行する磁界を印
加する上述の電極構造では、アークが電極表面を回転す
るときに、アークが円周方向に伸ばされ、電極から放射
状に飛び出すおそれがある。この場合、アークが電極の
周囲に取り付けられているアークシールドへ点弧するお
それもあり、その際にはアークはその点弧部に停滞し、
局部的に過大な熱入力が発生する。この過大な熱入力で
電極とアークシールドが溶融すると、遮断性能が低下す
る。さらに、この電極構造では、前述したように、アー
クの状態は集中アークで高温のため、接触子の消耗が加
速され、大電流遮断時の開閉寿命が低下する。
【0007】電流遮断時に発生するアークに対して、磁
界を印加する他の方法として、電極間に発生するアーク
に対して平行な軸方向の磁界を印加する方法がある。い
わゆる縦磁界電極と呼ばれているこの電極では、電極間
に発生したアークは電極全体に均一に広がり、電極の局
部的な過大な熱入力を防ぎ、遮断性能の優れた電極とす
ることができる。また、高電圧に対して電極間距離を離
したときでも、磁界の強さを適正にすることにより電極
間に安定したアークを点弧することができ、遮断性能を
上げることができる。さらに、アークの形態が電極全体
に分散したアークとなるため、大電流遮断時においても
接触子の消耗は少なく、開閉寿命を伸ばすことができ
る。
【0008】ここで、軸方向磁界を発生させる従来の真
空バルブの電極構造について説明する。図4に示すよう
に、コイル電極を設け、このコイル電極に流れる電流に
より、電極間に軸方向の磁界を発生させる。このコイル
電極に流れる電流は、中心部から放射状に形成された4
本の腕部13aに分流し、各腕部13aの先端から弧状のコ
イル部13bに流れ、更に、コイル部の先端13cから接触
子に流れる。このコイル電極を可動電極側と固定電極側
の両方に取り付け、コイル部に流れる電流で軸方向の磁
界を電極間に発生させる。なお、図4では腕部13aが4
分割の場合を示したが、分割数を変えて、軸方向の磁界
の強さを変えることもできる。
【0009】しかしながら、このような電極構造では電
流経路が長くなって、抵抗が大きくなり、通電性能に悪
影響を及ぼす場合があった。また、抵抗を小さくするた
めには、コイル電極を厚くしたり、コイル電極の分割数
を増加させたりしたものが考えられるが、電極間に発生
する軸方向の磁界強度が減少し、十分な遮断性能が得ら
れない場合があった。さらに、構造が複雑で電極が大き
くなり、真空バルブを製作する上で、様々な問題を生
じ、信頼性を低下させる場合があった。
【0010】一方、より簡易な構造で軸方向の磁界を発
生させる他の電極構造として、特公平3-59531 号公報に
示されるように、カップ状の電極の円筒部分に螺旋状の
溝を形成したものがある。この電極では、円筒部の電流
経路を螺旋状にすることで、電流の弧状成分を発生さ
せ、これにより電極間に軸方向の磁界を発生させる。こ
の構成では、軸方向の磁界の強度は、円筒部の溝の傾き
を変えることで、変えることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなカップ状電極の場合には、電極と接触子との接合部
が円筒部端面のとなり合う溝と溝の間一面に渡るため、
電流遮断時の発弧点の位置によって電極内の電流経路が
変化する。このため、発生する軸方向磁界の強度が不安
定となってしまう。例えば、図5に示すように、電流経
路が矢印Bで示される経路をとる場合には、充分な軸方
向磁界を発生できるような電流の円周方向成分を生じる
が、矢印Cで示される経路をとった場合、充分な電流の
円周方向成分を生じないので発生する軸方向磁界も弱く
なる。すなわち、遮断性能が低下することになる。本発
明の目的は、電流遮断時のアークの発弧点に関係なく、
安定して優れた遮断性能を有する真空バルブを提供する
ことにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、真空容器内に設けられ、対向表面に接触子
を配置した接離可能な一対の電極のうち、少なくとも一
方を円筒状電極とした真空バルブにおいて、軸心に対し
て斜め方向に形成され円筒状電極の側面に設けられた複
数の溝と、円筒状電極と接触子の間に設けられた通電部
とを有し、溝と円筒状電極の接触子側端面のなす角が鋭
角である部分に通電部を備えるようにしたことを要旨と
する。
【0013】
【作用】このような構成において、円筒状電極から接触
子への電流経路は円筒状電極の側面に設けられた溝から
通電部を介して接触子へ流れる経路に定まり、電流遮断
時のアークの発弧点に関係なく、軸方向磁界を発生する
のに充分な電流円周方向成分を得ることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明をする。なお、電極部以外は従来のものと同一である
ため、説明を省略する。図1は本発明の一実施例を示す
真空バルブの可動電極の平面図、図2は図1の前面図で
ある。これらの図において、可動通電軸5Bの先端に可
動電極3Bが取り付けられ、この可動電極3Bの前面部
には、通電部21a,21b,21c,21dと絶縁部8a,8
b,8c,8dとから成る層が設けられ、その前面には
接触子4bが固着されている。また、このカップ状の可
動電極3Bの円筒部分には溝6a,6b,6c,6dが
形成され、底部に形成された溝7a,7b,7c,7d
と連続するように形成されている。なお、本実施例では
溝が4条の場合を示している。
【0015】電極3Bの円筒部と接触子4Bの間には溝
7a,7b,7c,7dと円筒部端面との成す角が鋭角
である側の部分に通電部21a,21b,21c,21dが設け
られ、それ以外の円筒部端面と接触子の間には絶縁部8
a,8b,8c,8dとなっている。
【0016】次に、電流の流れを説明する。電流は可動
通電軸5Bから電極底部の溝6a,6b,6c,6dに
より底部を弧状に流れて円筒部に至り、円筒部の溝7
a,7b,7c,7dおよび電極3Bと接触子4Bの間
に設けられた絶縁部8a,8b,8c,8dにより、矢
印Aのように通電部21a,21b,21c,21dを通って接
触子4Bへ流れる。これにより、電流の方向成分として
円周方向成分を生じ、軸方向磁界を発生する。そして、
接触子4Bから真空中に発生するアークを介して対向す
る固定側の接触子4Aに電流が流れ、固定電極について
も上記とほぼ同様な構造で同様な電流の流れとなる。
【0017】このように、本実施例によれば、電流経路
は溝6a〜6d,7a〜7d、絶縁8a〜8dで制限さ
れることにより、必ず通電部21a〜21dを通る。従っ
て、常に充分な円周方向成分を生じることになり、アー
クの発弧点の位置に依らず、充分な軸方向磁界を生じる
ことができ、安定で優れた遮断性能を得ることができ
る。
【0018】なお、電極底部の溝6a,6b,6c,6
dは設けなくてもよいが、この溝を設けた方が軸方向の
磁界強度をより大きくすることができる。また、絶縁部
8a〜8dの抵抗率を通電部21a〜21dの抵抗率の40倍
以上とすれば、電流は主として電極部材を流れることに
なるので、より大きな軸方向の磁界強度を得ることがで
きる。
【0019】本発明による真空バルブは上記実施例に限
定されるものではない。第2の実施例として、溝6a,
6b,6c,6d,7a,7b,7c,7dに抵抗率が
電極部材の40倍以上の部材、例えば電極部材が銅の場合
にはステンレス鋼を挿入するようにしてもよい。本実施
例によれば、溝に挿入された部材は電極に比べて抵抗率
が高いので電流は主として電極部材を流れることにな
り、上記実施例と同様の電流経路で軸方向磁界を発生す
ることになる。また、溝に部材を挿入するので、電極の
機械的強度を増すことができる。
【0020】第3の実施例として、電極円筒部の接触子
側前面部の面積をSとし、溝条数をnとしたとき、接触
子と電極の間の通電部の電極円筒部接触子側前面部に占
める面積が 0.1×S/n以上1/2以下とする。通電部
をこの範囲で形成することにより、充分な遮断性能が得
られると共に、電極部分の抵抗値が小さいほど好ましい
通電性能に関し、通電部の充分な通電容量と機械的強度
を確保することができる。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、真空容器
内に設けられ、対向表面に接触子を配置した接離可能な
一対の電極のうち、少なくとも一方を円筒状電極とした
真空バルブにおいて、軸心に対して斜め方向に形成され
円筒状電極の側面に設けられた複数の溝と、円筒状電極
と接触子の間に設けられた通電部とを有し、溝と円筒状
電極の接触子側端面のなす角が鋭角である部分に通電部
を備えるようにしたので、安定して優れた遮断性能の真
空バルブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す真空バルブの可動電極
の平面図。
【図2】本発明の一実施例を示す真空バルブの可動電極
の正面図。
【図3】従来の真空バルブの断面図。
【図4】従来の真空バルブの縦磁界電極を説明するため
の図。
【図5】従来の真空バルブの他の縦磁界電極を説明する
ための図。
【符号の説明】
3B…可動電極、8a,8b,8c,8d…絶縁部、21
a,21b,21c,21d…通電部。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空容器内に設けられ、対向表面に接触
    子を配置した接離可能な一対の電極のうち、少なくとも
    一方を円筒状電極とした真空バルブににおいて、軸心に
    対して斜め方向に形成され前記円筒状電極の側面に設け
    られた複数の溝と、前記円筒状電極と前記接触子の間に
    設けられた通電部とを有し、前記溝と前記円筒状電極の
    接触子側端面のなす角が鋭角である部分に前記通電部を
    備えるようにしたことを特徴とする真空バルブ。
  2. 【請求項2】 前記円筒状電極の側面に設けた複数の溝
    に連続するような溝を底部に形成させるようにしたこと
    を特徴とする請求項1記載の真空バルブ。
  3. 【請求項3】 前記円筒状電極の接触子側端面の面積を
    S、前記溝の条数をnとしたとき、前記通電部の前記円
    筒状電極の接触子側端面に占める面積が 0.1S/n以上
    1/2以下であることを特徴とする請求項1または請求
    項2のいずれかに記載の真空バルブ。
  4. 【請求項4】 前記円筒状電極と前記接触子の間の通電
    部を除く部分の抵抗率を前記通電部の抵抗率の40倍以上
    にしたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか
    に記載の真空バルブ。
  5. 【請求項5】 前記溝に前記円筒状電極部材の抵抗率の
    40倍以上である抵抗率の部材を挿入するようにしたこと
    を特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の真
    空バルブ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106233414A (zh) * 2014-04-17 2016-12-14 株式会社东芝 真空阀

Cited By (4)

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