JPS5829564B2 - 真空しや断器の電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、真空しゃ断器の電極に関し、さらに詳細には
、電極開離時に発生するアークの鋭角部分などに対する
局部的な停滞を防止するとともにアーク通電々流を有効
に活用して強力な電磁力によって回転駆動することによ
り電極の過度の溶融を防止し、もってしゃ断電流の増大
を図った真空しゃ断器の電極に関する。

従来の真空しゃ断器において用いられているいわゆるス
パイラル電極は、真空インクラプク内の軸心部に対向配
置されるとともに相対的に接近離反自在に設けた固定、
可動リード棒の内端部に、断面矩形状をしたリング状の
主接点を一体的に固定して設け、各主接点の外周にスパ
イラル状の複数の切り込みを設けることによって形成さ
れるスパイラル状の複数のペダルを備えたほぼ円板状の
アーク駆動部を一体的に設けた構成となっており、電極
開離時に主接点間に発生したアークは、複数のアーク柱
が集中した状態で、その自己電磁力により主接点上から
アーク駆動部のペダル上に瞬時に移動し、アークのアー
ク駆動部への移動によりアーク通電々流の通路が一層大
きくコの字状に曲がることによって増大する自己電磁力
でスパイラル状のペダル上を速やかに移動してその先端
部へと移動するとともに、隣接するペダルの先端部を次
々に移動して回転駆動されることによって電極に対する
アークの局部的な停滞による加熱集中を阻止しつつ拡散
され、交流電流の零値においてしゃ断を可能にしている
ものと考えられていた。

しかし、アークを直接観察したところ、電極開離時に主
接点間に発生したアークは、従来、アーク通電々流がコ
の字状に曲がることによってのみ外方向に移動するもの
と考えられていたが、高密度の主接点から低密度の外方
向への移動力、すなわち拡散力の影響も大きいことが判
明した。

また、いわゆるスパイラル電極においては、主接点の対
向面に発生したアークは、リング状の主接点の外周縁に
集中して停滞し易いとともに、アークは、複数のアーク
柱が適宜の間隔を保持して連続した状態でペダル上を移
動する場合もあることが直接観察によって判明した。

したがって、アークが主接点の外周縁に集中して停滞し
た場合には、この部分を局部的に溶融することによって
多量の金属蒸気が放出され、必然的にしゃ断能力の低下
招く。

また、ペダルの先端部を次々と移動するアーク柱の回転
１駆動力は、スパイラル状のペダルを流れる導体電流に
より生ずる電磁力によって与えられるものであり、複数
のアーク柱が集中した状態で移動する場合には、アーク
が移動しているペダルを流れる全電流によって生ずる電
磁力が、集中したアーク柱に回転駆動力となって作用す
るが、複数のアーク柱が適宜間隔を保持して連続した状
態で移動する場合には、ペダルを流れる電流が各アーク
柱へ分流することとなり、各アーク柱に作用する電磁力
が分散され、いきおいペダル上を移動するアーク柱の移
動速度および隣接するペダルの先端部を次々と移動する
回転駆動力も低下されることになる。

したがって、アークの停滞による加熱集中により電極が
過度に溶融され、必然的にしゃ断能力の低下を招いてい
る。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、各主接点を鋭角的な部分を有しな
い笠形円板状に形成するとともに、主接点間に発生した
アークを真空中における拡散力および電磁力によって加
速しつつその外方向へ移動するとともに主接点の外周部
に配設したスパイラル状の複数のペダルを備えたアーク
駆動部へ移動し、アーク駆動部へ移動されたアークをア
ークが移動されたペダルに流れる全電流を有効に活用し
てその回転１駆動力を一層高めることによって電極の過
度の溶融を防止し、もってしゃ断電流の増大を図った真
空しゃ断器の電極の提供にあり、以下、図面を用いてこ
の発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る電極を備えた一般的な真空しゃ
断器１の断面説明図で、ガラスあるいはセラミックなど
の絶縁物からなる円筒状の１対の絶縁筒２をそれぞれの
両端部に植設した金属からなる円筒状の連結フランジ３
を介して一体的に連結するとともに、それぞれの外端部
を気密を保持すべく金属からなる円板状の固定側、可動
側フランジ４，５によって覆った真空インクラブタロ内
の軸心部には、固定、可動リード棒７，８が対向配置さ
れるとともに相対的に接近離反自在に設けられている。

すなわち、固定側フランジ４の中心部には、固定リード
棒７が挿通されるとともにロー付などにより一体的に固
着されており、この固定リード棒７の外端部には、外部
回路（図示省略）と接続した導体９の一端が集電リング
１０を介して接続されている。

また、可動側フランジ５の中心部には、可動リード棒８
が真空インクラブタ内の気密を保持すべく金属のベロー
ズ１１を介して軸方向に移動自在に挿通されているとと
もに、その外端部には、前記外部回路に接続された導体
１２の一端が、可動リード棒８に摺動自在に嵌装した集
電リング１３を介して接続されている。

そして、各リード棒７，８の内端部には、本発明に係る
電極１４，１５が後述するごとく設けられている。

なお、可動リード棒８は、図示しない操作機構によって
軸方向に移動されるもので、可動リード棒８が第１図に
示すごとく下方に移動されて電極１４．１５が開離した
際には、電極１４，１５間にアークが発生するとともに
アークによる金属蒸気が真空インクラブタロ内に放出さ
れるので、この金属蒸気によってその内周面などが汚損
されるのを防止する各種のシールドが設けられている。

すなわち、固定リード棒７の内端部付近には、この固定
リード棒７および固定側フランジ４の汚損を防止するキ
ャップ状の軸シールド１６が固着されているとともに、
可動リード棒８の内面部付近には、前記ベローズ１１お
よび可動側フランジ５の汚損を防止するキャップ状の軸
シールド１７が固着されている。

また、絶縁筒２を連結した連続フランジ３には、絶縁筒
２の内周面の汚損を防止するほぼ同筒状の中間シールド
１８が適宜に取り付けられているとともに、固定側、可
動側フランジ４，５には、リング状の外シールド１９，
２０がそれぞれ植設されている。

第２図、第３図は、可動リード棒８の内端部に設けた本
発明に係る電極１コの平面図および一部を省略した断面
説明図で、この電極１５は、可動リード棒８の内端部に
設けられるとともにスパイラル状の複数のペダル２１を
備えたほぼ円板状のアーク駆動部２２と、アーク駆動部
２２の対向面２３に取り付けられるとともに各ペダル２
１と多少の間隙を保持しかつアーク駆動部２２より小径
の笠形円板状の主接点２４によって構成されている。

すなわち、可動リード棒８の内端部には、はぼ円板状の
アーク駆動部２２がその下面中央部に穿設した円形の凹
部２２ａを介して一体的に嵌着されており、アーク駆動
部２２の体部には、その外周部から中心部に向けてスパ
イラル状に彎曲するとともに可動リード棒８の延設方向
に貫通した複数の切り込み２５を設けることによってス
パイラル状に彎曲した複数のペダル２１が一体的に形成
されている。

アーク駆動部２２の対向面２３は、その周辺部から中心
部に行く従って漸次高くなるように緩やかに傾斜して形
成されており、この対向面２３には、第３図において上
方向に開口した円形の接点収納凹部２６が穿設されてい
る。

接点収納凹部２６は、主接点２４を収納するとともに、
アーク駆動部２２のペダル２１上に位置する主接点２４
の下面とを電気的に絶縁するためのもので、その底面中
央部には、円形の係合凹部２７が穿設されている。

そして、主接点２４は、その下面中央部に突出して形成
した突出部２８を前記係合凹部２７に嵌合することによ
りアーク駆動部２２に一体的に取り付けられている。

なお、アーク駆動部２２に対する主接点２４の取り付け
は、上述した実施例に限ることなく、たとえば、ロー付
などによって接合することも可能であり、また、主接点
がべＩＪ ＩＪウム駆動部が純銅である場合のようにロ
ー付ができない場合には、第４図に示すごとく、両者の
対向する中心部に円形の凹部２７ａ、２４ａをそれぞれ
穿設するとともに銀のごとき接合金属２８ａを介在して
行なうこともできる。

前記主接点２４の下面と接点収納凹部２６の底部との間
には、両者を適宜に離隔することによって空隙２９が形
成されている。

また、主接点２４は、接点収納凹部２６の内径より僅か
に小径に設けられており、主接点２４の外周部と接点収
納凹部２６の内周面との間には、空隙３０が形成されて
いる。

したがって、各空隙２９．３０は、第３図に示すごとく
連通している。

なお、アーク駆動部２２の外径に対する主接点２４の外
径の割合は、７３〜８７φの範囲であることが望ましく
、かかる場合には、リング状の主接点の外径をアーク駆
動部の外径の６０優とした従来の電極より、しゃ断電流
を２０優以上増大することができた。

前記各空隙２９．３０は、主接点２４の下面およびその
外周部とアーク駆動部２２における接点収納凹部２６の
底面およびその内面とを電気的に絶縁するためのもので
あり、両者を電気的に絶縁する手段としては、上述した
実施例に限ることはなく、たとえば第４図に示すごとく
、高底抗金属あるいはセラミックなどの絶縁物体２９ａ
を介在せしめて両者を１体的に固着することもでき、こ
のようにした場合には、電極の機械強度を高めることが
できる。

前記主接点２４は、前記接点収納凹部２６から突出して
設けられており、その上面には、円形平面状の接触部３
１を中央部に形成してあり、接触部３１の周辺部にその
外周辺部に行くに従って低くなるように緩やかに傾斜し
たアーク移動面３２を形成することによってほぼ笠形円
板状に設けられている。

アーク移動面３２の傾斜角度は、前記アーク駆動部２２
の対向面のそれとほぼ同一に形成されるとともに、両面
３２．２３は、同一面をなすが如くに連接されており、
かつアーク移動面３２の外周縁３３はアール状に形成さ
れている。

なお、上述した実施例においては、接触部３１を円形平
面状に設けであるが、第４図に示すごとく、その中央部
に円形の凹部３４を穿設して、アークの自己電磁力を高
める構成とすることができる。

この場合において凹部３４の内周縁３５をアール状に形
成してアークの停滞を防止するのは勿論である。

以上、可動リード棒８の内端部に設けた電極１５につい
て詳述したが、この電極１５と対向して固定リード棒７
の内端部に設けられる電極１４は、可動リード棒８に設
けた電極１５とほぼ同様の構成であるので、同一機能を
奏する構成部材には同一の符号を付すこととしてその説
明を省略する。

以上の構成により、各電極１４，１５が第１図に示すご
とく開離した際に、各電極１４，１５における主接点２
４の接触部３１間に発生したアークは、拡散力によって
主接点２４のアーク移動面３２へ移動される。

アーク移動面３２に移動したアークは、アーク通電々流
の経路がコの字状に屈曲することによって生ずる自己電
磁力と拡散力によって加速されてアーク駆動面３２の外
周縁３３に移動する。

そして、アーク駆動面３２の外周縁３３に移動されたア
ークＡは、アーク駆動面３２の外周縁３３がアール状に
形成されるとともに、アーク駆動面３２と対向面２３と
が連接され、かつアークＡが電極空間外に大きく彎曲し
て引伸ばされることと、その移動速度が加速されている
ことによって、アーク駆動面３２の外周縁に停滞するこ
となく空隙３０を飛び越えてペダル２１上に移動する。

アークのペダル２１上への移動によって、アーク通電々
流■の経路が、第３図において破線で示した経路から実
線で示したようにスパイラル状に彎曲したペダル２１を
流れる経路に切り換わるために、アークは、ペダル２１
中を流れる全電流によって生ずる強力な外方向電磁力お
よび円周方向電磁力によって一層加速されてその先端部
へと移動するとともに、隣接するペダル２１の先端部を
次々と移動する回転駆動によって拡散される。

したがって、電極１４，１５は、アークの集中停滞によ
って局部的に加熱溶融されることはなく、アークによる
金属蒸気の放出を低くすることができ、真空しゃ断器の
しゃ断能力を一層向上することができる。

なお、第５図は、従来のいわゆるスパイラル電極と本発
明に係る電極とのしゃ断性能の比較実験を行なった結果
を示す説明図で、横軸にアーク時間、縦軸にしゃ断電流
をとってあり、いわゆるスパイラル電極の性能はＡの曲
線で、本発明に係る電極の性能をＢの曲線で示しである
。

また、この実験においては、従来のごとくアーク駆動部
に純銅を用い、主接点に０．５重量φのビスマスを含ん
だ銅合金を用いて行なったものであるが、明らかに本発
明に係る電極のしゃ断性能の方がいわゆるスパイラル電
極のそれよりも良いことがわかる。

また、曲線Ｃは５〜１０重量饅のべＩＪ ＩＪウムを含
む銅合金を主接点材として用いて同様のテストしたもの
である。

さらに、本発明に係る電極において、純べＩＪ ＩＪウ
ムを主接点材として用いるとＤの曲線のようになり、主
接点材を純ベリリウムに変更することによってさらにそ
のしゃ断性能を向上することができた。

以上のごとく本発明は、真空インクラブタ内の軸心部に
対向配置されるとともに相対的に接近離反自在の固定、
可動リード棒の内端部に設けてなる真空しゃ断器の電極
にして、固定、可動リード棒の内端部にそれぞれ固着さ
れるアーク駆動部をスパイラル状の複数のペダルを備え
たほぼ円板状に形成し、前記アーク駆動部の対向面にア
ーク駆動部の外径の約７３〜８７饅の内径を有する円形
の接点収納凹部を穿設し、前記接点収納凹部にこの接点
収納凹部の内径より僅かに小径にしてかつ外周縁をアー
ル状に形成した笠形円板状の主接点をそのアーク移動面
が前記対向面と連接するが如くして同心状に収納すると
ともに、この主接点をその接触裏面中央部に設けた突出
部を介して接点収納凹部の底面に接合し７、前記主接点
の接触裏面と接点収納凹部の底面との間に空隙あるいは
絶縁物体を介在して設けたものであるから、電極開離時
に主接点の接触部間に発生したアークを、金属蒸気の圧
力勾配に基づく拡散力によって接触部間に停滞すること
なくアーク移動面へと容易に移動することができるとと
もに、アーク移動面へ移動されたアークを、この移動に
背うアーク通電電流の経路がコの字状に屈曲することお
よびアーク移動面間が外方へ行くに従って大きくなるこ
とと相俟って速かにしてかつ加速してアーク移動面の外
周縁へと移動することができ、かつこの外周縁に停滞せ
しめることなくアーク駆動部のペダル上に瞬時に移動す
ることができる。

そして、アーク駆動部のペダル上に移動されたアークを
、主接点とアーク駆動部のペダルとが電気的に絶縁され
ていることによりそのペダルを流れる全電流によって生
ずる強力な電磁力によって一層加速された状態でその車
端部へと移動し、かつ、隣接するペダルの先端部を次々
と移動して回転駆動することができる。

したがって、本発明に係る電極は、従来のもののように
アークが局部的に停滞することがなく、かつ金属蒸気の
拡散が速かに行なわれるので、しゃ断電流を一層増大す
ることができる。

また、アークの移動が速かに行なわれ、主接点の接触部
が面荒れすることがないので、極間耐電圧を向上するこ
とができる。

特に主接点の外径をアーク駆動部の外径７３〜８７％と
したので、しゃ断電流を従来のものに比して２０饅以上
も増大できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明に
係る電極を備えた一般的な真空しゃ断器の断面説明図、
第２図は本発明に係る電極の平面図、第３図は第２図に
おけるＩ−１線断面図、第４図は他の実施例における電
極の一部を省略した断面図、第５図は本発明に係る電極
と従来の電極の性能試験の結果を示した説明図である。 ７・・・・・・固定リード棒、８・・・・・・可動リー
ド棒、２１・・・・・・ペダル、２２・・・・・・アー
ク駆動部、２３・・・・・・対向面、２４・・・・・・
主接点、２６・・・・・・接点収納凹部、２８・・・・
・・突出部、２９・・・・・・空隙、２９ａ・・・・・
・絶縁物体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真空インクラブタ内の軸心部に対向配置されるとと
   もに相対的に接近離反自在の固定、可動リード棒の内端
   部に設けてなる真空しゃ断器の電極にして、固定、可動
   リード棒７，８の内端部にそれぞれ固着されるアーク駆
   動部２２をスパイラル状の複数のペダル２１を備えたほ
   ぼ円板状に形成し、前記各アーク駆動部２２の対向面２
   ３にアーク駆動部２３の外径の約７３〜８７多の内径を
   有する円形の接点収納凹部２６を穿設し、前記接点収納
   凹部２６にこの接点収納凹部２６の内径より僅かに小径
   にしてかつ外周縁３３をアール状に形成した笠形円板状
   の主接点２４をそのアーク移動面３２が前記対向面２３
   と連接するが如くして同心状に収態するとともに、この
   主接点２４をその接触裏面中央部に設けた突出部２８を
   介して接点収納凹部２６の底面に接合し、前記主接点２
   ４の接触裏面と接点収納凹部２６の底面との間に空隙２
   ９あるいは絶縁物体２９ａを介在して設けたことを特徴
   とする真空しゃ断器の電極。