JPS58209832A - 真空インタラプタ - Google Patents

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】 本発明は真空インタラプタに係り、特に軸方向磁界（ア
ークと平行な磁界）全発生させる電極ケ備え几真空イン
タラゲタに関するものである。

従来、しゃ断性能１高めるべき電極自身が軸方向磁界ｒ
発生する機能紮備えた真空インタラプタは、第１図に示
すように構成されている。

すなわち、セランツクスまたはガラス等からなる絶縁筒
１１　、１．１の両端會金属からなる端板１２及び１Ｂ
により気密に閉塞し、且つ内部を高真空に排気した真空
容器１０内に、対金なすリード棒１５及び１６を相対的
に接近離反自在に導入するとともに、外部回路上投入、
しゃ断丁べく接触離反（接離）される一対の電極２及び
８全リード棒１５及び１６の内端部に装着して構成され
ている。

これら電極２及びコ３は、接触部となるアーク電極２１
．１３１と、このアーク電極２１．８１の接触部背面側
（リード棒側）に配置てれ且つリード棒１５．１６に流
れる電流？各々のリード棒１５゜１６ケ中心とするルー
プ電流に変更して軸方向（第１図において上下方向）磁
界全発生させるコイル電極２２．３２と全備えて構成さ
れる。

これら電極２及び３は同様な構成から成るので？［極３
で代表しＩ！２図に基づいて更に詳細に説明する。

アーク電極３１は、その中央部に相手電極２と接触する
接触部３１　ａ　會備え、且つ外周から半径方向に位す
るスリット３１ｂが複数本切込まれている。コイル電極
３２は、リード棒（図示省略−第１図のリード棒１６）
の端部が接続されるボス部３２＆と、このボス部８２　
ａより半径方向外方に突出した複数の腕３２ｂと、この
各腕３２ｂの外端部に一端が接続され且つ周方向に湾曲
した円弧部８２ｃとで構成されている。このコイルｔａ
８２と前記アーク電極８１とは、低導電率材（例えばス
テンレス材）からなる高抵抗スペーサ８８紮介在して一
体に結合でれ、且つコイル電極８２の具備する各円弧部
８２０の先端部は、軸方向に位する接続金具８４會介し
てアーク電極８１の背面で且つ外周側寄シに接続されて
いる。

なお、第１図において、１４はベローズ、１７は生シー
ルドである。

ところで、上述したような真空インタラ１夕においてし
ゃ断性能の向上會図る上で解決しなければならないこと
は数多く有るが、最もしゃ断性能の向上に関連すること
は、■コイル電極、■アーク電極における問題の解決で
ある。

ｔｆコイル電極について述べる。

コイル電極は軸方向磁界上発生させるものであり、この
磁界の強さく密度）によってしゃ断性能は犬きく影響さ
れるものである。高密度の磁界を得るには、導体會１回
又は多回巻きしてコイル電極全形成すれば良いが、これ
によるとループ電路が長くなるために発熱が著しい。こ
れを防止するには相当太い導体音用いなければならず、
真空インタラプタが非常に大形となってしまうので、普
通は、前述の第２図に示すよりな１ターンｋＶ＜に分割
した円弧５８２ｃｋ４個合せて形成した所謂Ａ分流（Ｖ
４ターン）とか、ま几は分割数全滅らしたｉターン、Ａ
ターンに形成して電流を分流したものが用いられている
。

このように電流全分流すれば、コイル電極の各円弧部８
２ａの分担電流が減少するので発熱が防止でき、且つ円
弧部等の断面積が小さくできて小形の電極が形成できる
利点は有るが、１ターンの電路全複数に分割丁ゐことか
ら、分割数（分流数）全増すに伴なってコイルの有効円
弧部は減少し、この結果磁束密度が低下するといった問
題がある。

このようなことから、開極ギャップ（しゃ断時における
一対の対向する１！極間寸法）が３０〜６０朋と大きく
なる真空インタラプタ（例えば高電圧用、コンデンサ開
閉用）にあっては、大きな磁束密度が得られるＡターン
のコイル電極を用いるのが望ましい。

しかしながら磁束密Ｉｆが大きくなるに従ってしゃ断性
能に害となるうず電流がアーク電極に生じやすぐなる友
めに、このアーク電極はうず電流が生じることのないよ
うに形成しなければならない。

次ニアーク電極について述べる。

前述したような真空インタ２ブタにおける各電極２，３
のアーク電極２１．３１は、Ｃｕの如き導電率の高い材
料から成るのが一般的であるが、この場合にあっては、
アーク電極２１，８１内にうず電流が流れ、コイル電極
２２．８２によって生ずる軸方向磁界の磁束密度が低下
する問題がある。

かかる問題に対処するため、前述の第２図に示す如くア
ーク電極３１（及び２１）Ｋ複数の半径方向のスリン）
８１ｂ會設は友ものが提案されているが、各スリン）８
１ｂは、電極径が１００ｉｎ程度以上の場合には、その
半径方向の切込み？深くする必要がある。そのためアー
ク電極８１（及び２１）の強度が低下し、しかもスリン
）８１ｂのエツジが耐電圧全低下させる問題がある。か
かる傾向は高電圧用真空インタラプタの様に、しゃ断速
度が速く且つ高い耐電圧が必要な場合に問題となる。ま
た、大？［流紮多数回しゃ断すると電極材が溶融し、ス
リットがうまってしまうので、結果としてうず電流が増
加し、しゃ断性能が低下する問題がある。

また、前述した問題に対処するため、アーク電極３１（
及び２１）Ｋスリット８１ｔｌ−設けないで、このアー
ク電極音導電率の低い材料によ多形成してなるものが提
案されている。この場合、導電率が３０〜４０優以下の
材料（例えばべＩＪ　ＩＪクム、　Ｃｕ　−Ｗ　、　Ａ
ｇ−Ｗ）ＦＣよりアーク電極８１（２１）全形成すれば
、うす［淀の発生がかなり減少しスリツｌｒ設ける必要
がなく、耐電圧の向上及び機械的強度の向上が回灯る利
点がある。

しかしながら、アーク電極が導電率３０〜４０チ以下の
低導電率の材料から成る場合にあっては、通電時におけ
る発熱が著しくなるといった問題がある。

すなわち、コイル電極３２の外周側に位する円弧部８２
ｃの先端は、アーク電極Ｓ１の外周側に寄つ交部位に接
続金具３４全介して接続されることになるために、通電
特例は第３図に示す如く、電流１１　＋　５　＋　”＆
　、■４がアーク電極３１内に半径方向に長い電路全形
成することによって著しく発熱するものである。

ま次アーク電極８１の抵抗が大きいことから、アーク電
極８１とコイル電極３２とで形成される電路の全抵抗が
大きいものとなるため、高抵抗スペーサ３８に分流して
流れる電流が増すことになり、結果としてコイル電極８
２に流れる電流は減少し、磁束密度が低下するといった
問題が生ずる。

上述のような低導電率の材料から成るアーク電極業備え
た電極における問題点を解決すべく構成を、本件発明者
は特願昭５　（５−８４２８８号にてすでに提案してお
ｐｌその電極は、第４図及び第５図に示す如き構成から
成るものである。

丁なわち、ボスｉ＠ｌ　４１と、このボス部４１よシ半
径方向外方に突出【７た複数の腕４２（コイル電極８２
の腕＋（２ｂと同数）と、各腕４２の外端部に各々設は
次接続部４８とから成り、且つ高導電率の材料（例えば
Ｃｕ　　）から成るアダプタ４？、アーク電極８１の背
部（接触部８１ｍの反対面）に固着して設け、アダプタ
４の各腕端部の接続部４８と、コイル電極８２の円弧部
８２ｃの端部と？接続金具８４にて接続して構成したも
のである。

この構成によれば、通電時における電流■は、第４図に
示す如く、アーク電極８１の接触部３１＆から、アーク
電極３１内に軸方向の電路（厚み方向の電路）紮取って
アダプタ４のボス部４１に流れ、ナして各腕４２に分流
されると共に接続金具８４會介してコイル電極８２に、
更にはリード棒１６に流れることになる。結果として抵
抗の大きいアーク電極３１内の電路は、軸方向（厚み方
向）に形成される九めに極めて短く、これにより発熱の
問題は解決され、また高抵抗スペーサ８８に分流する電
流が減少し、これにより磁界密度が低下することも解決
防止できるものである。

従って上述のことから、コイル電極は、Ａターンのコイ
ル状に形成することで大きな磁界密度が得られるが、磁
束密度が大きくなるとこれに比例してアーク電極におけ
るうず電流の発生が著しくなり、結果的に磁束密度が低
下ししゃ断性能が悪化する問題がある几めに、し中断性
能の向上を図るにはアーク電極との組合せが重要な要件
となる。

このアーク電極におけるうず電流の発生音防止するには
、前述のようにアーク電極音導電率８０〜４０％以下の
低導電率の材料で形成すれば、耐圧低下の要因となる半
径方向のスリット上膜けることなく構成できる。１〜か
しアーク電極を低導電率の材料で形成し７ｔ＊合には、
通電時におけるアーク電極の発熱が著しくなるが、前述
のようにアーク電極の背部に高導電率の材料から成るア
ダプタ會設けることでこの問題は解決できるものである
。

本発明は、以上の点に鑑み、低導電率の材料からなるア
ーク電極と、アーク電極の背部に設けた高専［率の材料
から成るアダプタと、■ターンのコイル電極と紫組合せ
ることによって軸方向磁界？発生する電極？構成し、こ
れによってしゃ断性能の同上葡図った真空インタラプタ
？提供することを目的とし定ものである。

次に本発明に係る実施例全第６図ないし第１１図に基づ
いて説明するか、こ扛らの図において前述の第１図ない
し第５図と同一符号を付するものは同等品？示すもので
あるからこ扛らの詳細な説明は省略する。

まず、第６図ないし第８図に示すものは、第１の発明に
係る一実施例からなる真空インタラプタの具備する一対
の電極のうちの一万の電極であり、この電極８耐形成す
るアーク電極８１は、その中央部に接触部８１杭葡備え
て導電率が８０〜４０チ以下の低導電率の材ネ・１（例
えばべＩＪ　ＩＪウム、Ｃｕ−Ｗ　、　Ａｇ　−Ｗ　、
　Ｃｕ　−Ｃｒ等のｗＬ極材料）にて形成されている。

次にコイル電極コ）２は、リード棒１６に接続される中
央部のボス９８２　ｍと、このボス１８２ａに接続され
た半径方向に位する一対の腕８２ｂと、これら腕８２ｂ
の各外端部に一端が各々接続されると共に前記ボス都８
２＊ｆ囲繞する如く湾曲石れ且つ他端８５が他方の腕８
２ｂの近傍にまで延設さｎて成る一対の円弧部８２　ｅ
と紮備えて所謂Ａターンに形成されている。

前記アーク電極Ｂ１の背部に設けられ、且つこのアーク
電極８１と一体に構成された高導電率の材料（例えばＣ
ｕ　　）からなるアダプタ４は、中央部に位するボス部
４１と、このボス部４１に接続された半径方向に位する
一対の腕４２と、これら６腕４２の各外端部に設けられ
た接続部４３とで形成されている。

そして、このアダ１夕４は、そのボスｓ４１がアーク電
極３１の背部に埋設されて径方向の位置決めが成され、
且つ腕４２及び接続部４８がアーク電極８１の背面に密
接されて、このアダプタ４とアーク電極３１とはろう付
は等によって一体構成されている。

またこのアダプタ４のボス部４１におけるコイル電極３
２側に位する部分には、凹部４１ａが設けられており、
この四部４１ａＫは、アーク電極８１とコイル電極３２
又はリード棒１６と全結合せしめる低導電率の材料から
成る高抵抗スペーサ３８の一端（上端）側が没入するよ
うになされている。

そして前記コイル電極８２とアダプタ４とは、コイル電
極８２の具備する腕８２ｂとアダプタ・メの具備する腕
４２とが軸方向において重ね合てれ、且つコイル電極８
２の円弧部８２ａの延設方向の先端部と、アダプタ４の
接続部４８とが各々軸方向に位する接続部Ｊ’Ｌ）１４
に介して機械的及び電気的に接続されてい石。

更にアダ１夕４とコイル電極８２のボス部８２ｍとの間
には、アーク電極８１ｔ−リード棒１６の端部に固定す
べく、例えばステンレス材からなる高抵抗体スペーサ８
Ｂ−ｆｉＫ介在して設けである。

なお、第６図において８５は、低導電率の材料（例えば
ステンレス材）から成るコイル電極８２の補強体であり
、この補強体３５は、第８図に示す如く、リード棒１６
葡囲繞するリング状のボス部８５＆と、このボス部８５
ａに接続された半径方向に位する複数の腕３５ｂと、こ
れら複数の腕８５ｂの外端部に各々接続されると共に前
記コイル電極８２の具備する円弧部８２ｃと略同形の円
弧状に形成され且つ円弧部８２ｃ全形成する異なる面（
平面部と側面Ｓ）に接合される円弧部８５ｃと會備えて
形成されている。

また、リード棒１６は、高導電率の材料（例えばＣｕ　
　）からなるリードパイプ１６ｍと、このリードパイ１
１６ａ内に埋設される機械的強度の大きい材料（例えば
ステンレス材）からなる心棒１６ｂと、これら両部材の
軸端部において両部材全気密に接続する補助金具１６ｃ
とで構成されている。

上記のように構成され７ｔ、ｗｔ電極にあっては、アー
ク電極８１とリード棒１６との間において、電流はコイ
ル電極８２にて円弧状のループに流れ、しかもこのルー
プ電流は、アダ１夕４によって更に円弧状に伸ばされた
ループ電流となって軸方向磁界全発生するものである。

次に第９図に示すものは、第２の発明に係るものであｐ
１アダプタ４の構成のみが前述の第１の発明と異なるの
で以下の説明はこのアダプタ４會中心に説明する。

すなわち、アダプタ４は、ボス部４１に内端が接続式れ
た一対の腕４２と、６腕４２の外端部に一端が接続され
且つ他端が他方の腕４２の近傍にまで接近していると共
に前記ボス部４１全囲繞する如く周方向において湾曲さ
れた円弧状部４４とで形成されてコイル電極３２と略同
形に構成されている。

そしてこのアダプタ４とコイル電極８２との接続は、ア
ダプタ４の具備する円弧状部４４の先端４４＆と、コイ
ル電極３２の具備する円弧’１ｌＢ２ｃの延設方向の先
端と金向き合せると共に軸方向において重ね合せ、且つ
軸方向に位する接続金具８４會介して接続して所要の電
極３を構成している。

この第２の発明のように、アダプタ４の具備する円弧状
Ｗｉ５４４　ｔ”　ｓ他方の腕４２の近傍にまで延設し
て成る電極８の磁束密度音測定したところ、前述の第１
の発明からなる電極の場合よりも大きな磁束密度が得ら
れた。

第１０図に第１の発明の電極を、第１１図に第２の発明
の電極會備えてなる真空インタラプタにおける磁束密度
分布會各々示す。なお、実験に椹したコイル電極の直径
は１２０Ｂであり、横軸は電極半径Ｒｓｎ　ｋ　、縦軸
は磁束密度Ｇ／ＫＡ’ｉＨ各々示すものであり、これら
の図は電極の中心より右半分の部位における磁束分布會
示すものである。またこれらの図中においてＡ、Ｂ、Ｃ
，Ｄは、異麦る極間ギャップ寸法における磁束密度であ
り、Ａはギャツ７１５　ｎ＋　、　Ｂはギャツ７８０　
ｙｍ　、　Ｃはギャップ４５肩菖、Ｄはギヤラフ６０冨
鳳の場合會各々示すものである。

以上の説明から明らかなように、導電率が８０〜４０チ
以下の材料にて形成され友アーク電極８１と、このアー
ク電極８１の背面に設けられた高導電率の材料からなる
アダプタ４と、電流紫Ａターンのループ電流に分流して
軸方向磁界全発生させるコイル電極３２とからなる電極
８會有する本願発明の如き真空インタラプタにあっては
、以下に説明するような種々の効果奮奏するものである
。

■　コイル電極３２は、電流會Ａターンに分流するもの
であるから、磁界７発生させる円弧部８２ｃの有効長が
長く大きな磁束密度が得られる。

■　アーク電極８１は、低導電率の材料から成るので、
Ａターンのコイル電極８２による大きな磁界が作用して
も、磁束密度全低下させる原因となるうず電流はほとん
ど生じない。しかもうず電流の発生音防止する半径方向
のスリン）ｋ設ける必要がないので、開極時における耐
電圧特性の向上及びしゃ断時性の向上が図れる。

■　上記■、■のことから、開極時の対向電極間寸法が
大きくなり、目一つ大意な磁界が必要な高電圧用の真空
インタラプタ、及びしゃ断後に高電圧が通常の場合よシ
加わるコンデンサ開閉用の真空インタラプタに好適なも
のである。

■　また、アーク電極８１の背部には、高導電率の材料
からなるアダプタ４が設けてあり、且つこのアダプタ４
は、コイル電極８２の円弧部３２゜の両端に各々接続さ
れてなり、しかもアダプタ４はアーク電極８１における
接触部８１ｍの背部位置に位しているものであるから、
通電時にあっては、アーク電極８１の厚み方向に縦断し
て電流はアダプタ４に流れ、しかもこの電路は非常に短
いので発熱の問題はほとんど生じないものであり、耐久
性の高い真空インタラ１夕葡提供することができるもの
である。

■　特に第２の発明のようにアダプタ４が一対の円弧状
部４４全備え、且つ各円弧状部４４の先端４４＆とコイ
ル電極８２の円弧部８２ｃの先端とが、向き合されると
共に軸方向において重ね合され配置されて成る場合にあ
っては、ループ数が増大する結果となって一層大きな磁
束密度が得られる利点があり、低電流で且つ高電圧であ
って開極時のギャップの大きい真空インタラプタに好適
なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の真空インタラプタの正面断面図、第２図
は第１図における電極の分解斜視図、第８図及び第４図
は他の構成の電極の平面図及び断面図、第５図はｉ４図
におけるアダプタの斜視図、５ 第６図ないし第８図は本願の第１の発明に係る電極であ
勺、第６図は断面図、第７図は要部の分解斜視図、第８
図は補強体の斜視図、第９図は本願の第２の発明に係る
電極の要部分解斜視図、Ｗ、１゜図及び第１１図ｉｔ第
１の発明及び第２の発明における磁束密度分布図である
。 １は真空インタラゲタ、１０は真空容器、１５及び１〔
５はリード神、２及び８は電極、２１及び８１はアーク
電極、２２及び８２はコイル電極、８２ｂは腕、８２ｏ
は円弧部、８８は高抵抗スペーサ、８４は接続金具、４
はアダゲタ、４２は腕、４３は接続部、４４は円弧状部
。 第１図 １６ 第３図 ”−３４ ３２ａ　　　　　　　　　３２ｃ Ｃ吻夕°５ ３２ｂ 第９図 ２ｂ ０　　　２０　　　４０　　６０ Ｒ（ｍｍ） 第ＩＨ囚 ０　　　２０　　４０　　６０ Ｒ（ｍｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内に相対的に接近離反自在なリード棒を
   、該真空容器に気密に貫通して設け、低導電率の材料に
   より円板状に形成され且つ接触部の背面側に高導電率の
   材料からなるアダ１夕紫一体内に具備した中央部が接触
   部となるアーク電極？、低導電率の材料からなる高抵抗
   スペー？を介して前記各リード棒の内端部に設け、内端
   部が前記リード棒に接続され次一対の半径方向の腕と、
   この一対の腕の各外端部に各々一端が接続され且つ周方
   向に湾曲して延設された一対の円弧部とからなる軸方向
   磁界？発生するコイル電極を前記アーク電極の接触部背
   面側に位して設け、前記アダプタ全半径方向に延設した
   一対の腕と、この一対の腕の各外端部に各々設け７を接
   続部とで構成して設け、アダプタの具備する各接続ｌ！
   １−とコイル電極の円弧部先端とｒ軸方向に位する接続
   台Ｊ−に介して各々接続してなることＹ４１ｉｉＩｖ１
   １．とする真空インタラプタ。
2. （２）真空容器内に相対的に接近離反自在なリード棒會
   、＃真空容器に気密に貫通して設け、低導電率の材料に
   より円板状に形成され且つ接触部の背面側に高導電率の
   材料からなるアダプタ全一体的に具備し几中央部が接触
   部となるアーク電極ｔ１低導電率の材料からなゐ高抵抗
   スペーサを介して前記各リード棒の内端部に設け、内端
   部が前記リード棒に接続された一対の半径方向の腕と、
   この一対の腕の各外端部に各々一端が接続され且つ周方
   向に湾曲して延設された一対の円弧部とからなる軸方向
   磁界上発生するコイル電極全前記アーク電極の接触部背
   面側に位して設け、前記アダプタ全半径方向に延設した
   一対の腕と、この一対の腕の各外端部に一端が接続され
   且つ他端が他方の腕の近傍にまで接近していると共に周
   方向において湾曲され円弧状部とで構成し、前記コイル
   電極の具備する円弧部の延設方向の先端と、前記アダプ
   タの具備する円弧状部の延設方向の先端と會向き合せる
   と共に軸方向において重ね合せて配置し、且つ軸方向に
   位する接続金具全弁して接続したこと全特徴とする真空
   インタラプタ。