JPS60146419A - 真空しや断器 - 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】 （１）技術分野 本発明は真空しゃ断器に係り、特にしゃ断アークに対し
平行な軸方向磁界を発生させる手段を′電極の背部に設
けた真空しゃ断器に関する。

（２）従来技術 近年、アークにこれと平行な軸方向磁界を印加すること
により、アークを電極面上に分散せしめてその集中化を
防止し、電極の過度の溶融を防ぐことによりしゃ断能力
の向上を図った、いわゆるアーク分散方式の真空しゃ断
器が知られている。

かかるアーク分散方式の瓜”ａ中断器は、第１図に概略
構成を示すように、一般に、円筒状に形成したガラスま
たはセラミックからなる絶縁筒／の両端を金属からなる
円板状の端板コ、コにより気密に閉塞しかつ内部を高慧
空に排気して真空容器３を形成し、この真空容器３内に
その軸線上において１対のべ極グ、ｌを接触離反（接離
）すべく各端板コの中央部から真空容器３の気密を保持
しつつ対をなす電極棒Ｓ、Ｓを図示しない操作装置を介
し相対的に接近離反自在に導入するとともに、各電極ダ
の背部中央とそれぞれの電極棒の内端部とを、電極棒Ｓ
に流れる軸方向（第１図において上下方向）の電流を電
極棒Ｓを中心とするループ電流に変更して軸方向ｆｆｌ
界を発生させるコイル体ｔ１にによし接続して構成され
ている。

次に、′α極り及びコイル体ｔの詳細を第６図。

第４図に基づいて説明する。電極棒Ｓの内端軸心部には
、円形の凹部ｒが設けられており、この凹部ｇを設ける
ことによって形成される筒体部Ｓ＆には、第５図に示す
ように、円周方向へ等配されかつ凹部♂の半分程度の深
さを有する複数（実施例では４個）の溝９ａ、９ｂ、９
ｃ、りｄが設けられている。そして、凹Ｑｌ＜　、？　
Ｋ：は、その底部に下端部をろう付けにより接合したコ
イル絶縁支持体１０が同心状に収納されている。コイル
絶縁支持体１０は、後述する如くコイル体ｔと′…；４
；侃棒５との電気的絶縁を図るもので、絶縁物またはス
テンレス鋼の如き高抵抗金属により四部♂の深さの半分
程度の長さを有するとともに四部ｇの内径より小径の円
筒状に形成さ−れており、１ヒ極棒ｊ等との接合時にお
けるガス抜きのための孔／／　、／２が設けられている
。

前記コイル絶縁支持体１０の底部には、分流タイプのコ
イル体ｔがその一端の中心導体１３を介し絶縁支持され
ている。すなわち、コイル体ｌは、第６図、第４図に示
すように、コイル絶縁支持体ｉ。

とほぼ同径にしてかつそれより長い円柱状に形成した中
心導体１３と、中心導体／３の外周部から電極棒５にお
ける筒体部ｓａの各（１１９ａ、９ｂ、？ｃ、。

９ｄｆ挿通して半径方向（：′Ａ’＜　６図において左
右方向）外方へ延びる第１アーム／１ＡＦＬ　、／Ｑｂ
　、／ｌＡｃ　。

１４ｃｄと、４！ｒｉｉアームｔｕ＆、１ｌＡｂ、／弘
ｃ、／４ｔｄの端部から電極亭の背部付近においてその
外周縁に沿って同一方向へ円弧状に彎曲した円弧部／ｊ
ａ。

／！　ｂ　、　／！；　ａ　、　／！；　ｄと、各円弧
部／！；　ａ　、　／３　ｂ　、　／３　ｃ　。

ｌＳｄの端部から半径方向内方へ延びる第２アーム／Ａ
ａ　、／ｌｂ　、／Ａｅ　、／Ａｄとから４：ｆ＃成さ
れており、その一端となる中心導体／３の下部をコイル
絶縁支持体１０の上部に嵌合しかつろう付けにより接合
することによって電極棒Ｓに絶嘩支持され、またその他
端となる第２アーム／Ａ　ａ　、　／Ａ　ｂ　、　／Ａ
　ｃ　、　／Ａ　ｄの内端部を電極棒５の筒体部ｓ　ａ
　Ｋ　Ｗ合することによって′ｔに極棒ｊｌｃ剋気的に
ＦＭ　Ｆｊｔされつつ支持されている。なお、中心導体
１３の上端部は、コイル体ｔよりも上方に位置するが如
くして突出されているものである。そして、コイル体Ａ
の中心導体１３の上端部には、中央部に平用な円形の接
触面ダａを設けた笠形円板状の電極ｔが、その背部中央
に設けた円ｌｉｔの四部１７を介し嵌合されるとともに
ろう付けにより接合されている。

しかるに、上記のコイル体全備えたに空しゃ断器では、
コイル体の円弧部等の分割数を多くすると、各コイル体
に流れる電流が少なくなり、分割数に反比例して発生す
る軸方向磁界が弱くなる。

この軸方向磁界が弱くなるとしゃ断能力の極端な低下を
招来する問題が生じる。一方、分割数を少なくすると、
電流が増加し、磁界の発生は強くなるが、その反面、円
弧ト１１やアーム部の電流密度が増し、亀流容竜が不足
する。この電流容晴を大きくするには円弧部やアーム部
の断面積を大きくする必要がらり、このためコイル体が
大型となる等の欠点がある。

このほか、電極は通常、導電率の旨い銅系材料により形
成されているため、コイル体により発生する軸方向磁界
が鎖交することによって電極内にうず電流が発生し、こ
のうずＩ′「浦１により実質的に軸方向磁界の強度低下
を招き、真空じゃ１町器のしゃ断能力が低減されるとい
う間Ｈ，）Ｉｇがある。

かかる問題に対処するため、第２図に革すように電極ｑ
の体部にその中央）１１り付近から周１伏邪に向って放
射状に延びる接舷のスリット７を設け、うず電流の発生
を抑制したものが知られているが、かかる電極亭の場合
には、電極ｑ自体の機械的強度が低くなるばかりでなく
、スリット７の近傍にアークが停滞しやすいためにしゃ
断能力の低下を招き、したがって高電圧用の真空しゃ断
器では耐電圧が低下するという欠点がある。

（３）発明の目的 そこで本発明は、電極内でのうず電流の発生を防止する
とともにアークがしゃ断されにくい電極の中央部でアー
クが発生しないようにすることによってしゃ断性能の高
いアーク分散方式の真空しゃ断器を提供することを目的
とする。

（４）発明の概要 本発明は、電極の中央部をｌＡＣ３が３０チ〜１００チ
の材料からなる接点定積で構成するとともに電極の外周
部を鉄が主成分でｌＡＣ３が６〜１５チの合金材料から
なるアーク′区４１１１１で構成し、前記接点電極の対
向面の中心部に凹部會形成したことを特徴とする。

（５）実施例 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。なお、以下の説明において、前述した従前のもの
と同一の構成部材には同一符号を付してＷＱ明を省略し
、異なる部分のみ全説明する。

真空しゃ断器を流れる電流Ｉと、これによって生じる縦
磁界Φとの関係は第６図のようになり、電流■が零にな
ったときに残留磁界Φ。が残る所謂位相遅れが牛しる。

この位相遅れが大きいとしゃ断性能が悪くなることがわ
かっているが、位相遅れθにも許容値があって実験によ
ると６５°以下ならばしゃ断性能にあまり影響しないこ
とがわかった。電極の直径をＤとして電極の各点での位
相遅れを１．’Ｊべたところ、第７図のように成極の中
心部で位相遅れθが最大となることがわかった。そこで
本発明では位相メ４れθが５５°以ヒとなる部分にアー
クが発生しないよう′！ｆ４ｉ）ｊの中心部に１θ社が
ｄの凹部全形成し、しゃ断性能の向上金はかつている。

第６図と対応して本発明の実施例を第８図に示すように
、電極、？Ｏはその中央↑ＩＷがト疑点電極１０ａで構
成され、外周部がアーク’「ｉ　極、？Ｏ４）で構成さ
れている。即ち、アーク電極、？Ｏｂの中央部に形成さ
れた段付孔３／に接点電極、１０　ａが嵌合ろう付けさ
れ、更に接点電極ＪＯ＆の下面は中心導体１３の上面と
ろう付けされている。そして、接点′【に極ＪＯ＆の中
心部には直径がｄの四部３２が形成されている。

この接点電極３０ａは、ＩＡＣ８（軟鋼の導電率に対す
る導電率の比率）が３０％〜１００ｓの比較的導電率の
良い材料で作られ、適宜々流容薩が小さくならないよう
になっている。一方、アーク電極ｓｏｂは、工ＡＣ８が
６〜１５チの導電率を有しかつ鉄を主成分とする合金材
料、たとえば銅の５チ以下の導電率を有するＦｅ−Ｃｒ
−Ｎｉ合金、銅の１０〜１５チの導電率を有するＦｅ−
Ｃｒ−Ｃｕ合金、０．５〜５００　ｐの粒子径を有する
Ｆｅ　−１８Ｃｒ−８Ｎ１合金粉末を真空中で０．５〜
５００μの孔（空隙）径を有する多孔質材に焼結しかつ
多孔質材にこれより融点の低いＣｕの如き金属を３４空
中で溶浸してなり鋼の５〜１５チの導…−率を有するも
の、またＩｄｏ、５〜５００／Ｊの粒子径を有するＦｅ
−１８Ｃｒ−８Ｎｉ合金粉末とこれより融点のｆｉｔい
Ｃｕの如き金属粉末とを真空中で焼結してな＃）鋼の５
〜１５チの導電率を有するものによって形成されている
。

なお、接点′トイ極１０＆も前Ｂｅ材料の配合によりＬ
ＡＣ８が６０〜１００係となる範囲で調整してもよい。

以上の構成により接点′電極？Ｏａに発生した電流は、
中心導体１３、各第１アーム／ｌｉｒ＆　、７４ｍｂ　
、／４Ｌｅ。

／４Ｌｄ、各円弧部／３　ａ　、　／！　ｂ　、　１５
　ｃ　、　／３　ｄおよび各第２アーム／４　ａ　、　
／６　ｂ　、　１６　ｃ　、　／Ａ　ｄ　ｆ経て電極棒
Ｓへと流れ、コイル体乙の各円弧部１５ａ　、／ｊｂ　
。

／Ｓｃ、／！；ｄを同一円周方向へ流れる１に流Ｖこよ
り軸方向磁界が発生されることによってアークが電極３
０の上面に分散されるものである。そして、コイル体乙
により発生する軸方向磁界が電極３０に鎖交することに
よって電極、？０にうず電流が発生するが、アーク電極
３０ｂは銅の６〜１５チの導電率であるのでその発生が
大幅に抑制される。そのために、軸方向磁界の損失が少
なく大電流のしゃ断を効率よく行なうことができるとと
もＶこ、凹部３．２の形成により位相遅れが少なく絶縁
回復特性を向上することができ、ひいてはしゃ断性能を
向上することができる。

なお、上述した電極、１０の導電率と磁束密度との関係
は、横軸に銅に対する導筒、率（イ）、縦軸にうず電流
が発生しない場合に対する磁束密度の比率（イ）をとっ
た第９図に示すようになり、また電極３０の導電率と位
相遅れとの関係は、横軸に銅に対する導電率（イ）、縦
軸に銅からなる電’ｈ！　？０における軸方向磁界の位
相遅れに対する軸方向（ｉｎ界の位相遅れの比率（イ）
をとった第１０図に示すようになった。

したがって、アーク電極、４０ｂの銅に対する導電率を
小さくすることによって、軸方向磁界の損失を低減する
ことができるとともに、絶縁回復特性を向上することが
できることが判る。

また、上述した実施例においては、コイル体ｔを分流タ
イプのものとした場合について述べたがこれに限定され
るものではなく、たとえばコイル体ｔを電極棒５を中心
として配設される有端環状の円弧部と、円弧部の各端部
と′１・に極、１０および電極棒Ｓとを接続する第１．
第２アームとによって構成したり、あるいは第１１図、
第１２し１に示すそのＴｏの実施例のように、コイル体
ｔを、コイル絶縁支持体１０を介し′Ｌｋ極棒Ｓの凹部
ｇの底部に接合はれかつ上端部に成極３０を接合した中
心導体／３と、中心導体１３を囲続するが如くして電極
棒Ｓの筒体部、５ａの上端部に接合されかつ１または２
以上の切断部／Ｉｆ　ａ　、　＃　ｂ　、　／Ｊ’　ａ
　、　／ｇｄ金有する内側円弧部／ｑ＆　、／９ｂ　、
／９（！　、／９ｄと、各内側円弧部／ｑａ。

／９　ｂ　、　／９　ｃ　、　／９　ｄと対向せしめて
’ｆ１．　極、ｑＯにおける背部付近の外周縁に沿って
配設した外側円弧部Ｏａ。

、２０ｂ　、２０ｃ　、２０ｄと、各外側円弧部：ｌＯ
ａ、２０ｂ。

Ｘ）ｃ、２０ｄの一端と中心導体１３とを接続する第１
アームＪ／　ａ　、　、２／　ｂ　、　、２／Ｑ　、２
１ｄと、各外側円弧部２０　ａ　、　２０　ｂ　、　、
ｗｃ　、　２ｏ　ｄ　ｔｙ））他端と各内側円弧部／９
ａ。

／９　ｂ　、　／９　ｃ　、　／９　ｄの他端とを接続
する第２アームｕａ　、、２２ｂ　、）、、２Ｃ、，７
，Ｊｄとにより構成し、内側円弧部／９　＆　、　１９
　ｂ　、　／９　ｃ　、　／９　ｄと外側円弧部、２．
０ａ。

２０ｂ　、、１．０（！　、２０ｄとによって発生され
る軸方向磁界の極性を半径方向に亘って異ならせるもの
としてもよいものである。

（６）効果 以上の如く本発明は、真空容器内にその軸線上において
１対の電極を接離すべく対をなす′１に他作を相対的に
接近離反自在に導入するとともに、各・成極の背部中央
とそれぞれの「「・庵俸の内端部とを、電極棒に流れる
：＋ｌｌｂ方向の直流を゛ｉイ極棒を中心とするループ
電流に変更して軸方向磁界を発生させるコイル体により
接続してなる真空しゃ断器にあ・いて、前記電極？ｌＡ
Ｃ３が′５０〜１００チの材料からなる接点電極とｌＡ
Ｃ３が６〜１５チの導電率を有しかつ鉄を主成分とする
合金月利からなるアーク′市極によって形成し、軸方向
磁界の位相遅れを生じる部分である接点電極の中心部に
四部を形成したので、うず電流の発生が抑制されて軸方
向磁界の損失が低減され犬選流のしゃ１θ「を効率よく
行なうことができるとともに、軸方向４ｆｉ界の位相遅
れを少なくして絶縁回復特性全向上することができ、ひ
いてはじゃ、、ａｆ性能を向上することができる。゛ま
た、接点′電極には比較的導電率の良い材料を使用して
いるので、通電中における通′、イ電流の損失は少ない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なアーク分散方式の真使しゃ断器の概略
構成図、第２図は従来技術の電極の平面図、第３図は従
来の′１極部近傍の縦断１ｍ図、第４図および第５図は
第６図におけるＡ−Ａ矢視断面図およびＢ−Ｂ矢視断面
図、第６図は電流に対する縦磁界の位相遅れを示すグラ
フ、第７図は′電極塵の比率との関係を示すグラフ、第
１０図は導′蜆率と位相遅れの比率との関係を示すグラ
フ、第１１図は本発明のその他の実施例を示す電極の平
面図、第１２図は第１１図におけるＣ−Ｃ矢視断面図で
ある。 ３・・・薩空谷器、３・・・戒極杯、乙・・・コイル体
１．？０・・・電極１、？Ｏａ・・・接点電極、１０ｂ
・・アーク電極、３２・・・凹部。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図　１６１ 第７図 語 第８図 第９図 （’／、）導電キ （６１，）傳屯卑

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕真空容器（３）内にそのＩｌ＋ｌｌ線上において
   １対の電極を接離すべく対をなす電４ｑ棒（ｊ）を相対
   的に接近離反自在に導入するとともに、各電極の背部中
   央とそれぞれのは極棒＜Ｓ）の内端部とを、＠極棒（Ｓ
   ）に流れる軸方向の１に流を電極棒＜Ｓ）を中心とする
   ループ電流に変更して軸方向磁界を発生させるコイル体
   （Ａ）により接続してなる直空しゃ断器において、前記
   ′屯４夕（、ＩＯ）の中央部をｌＡＣ３が３０チ〜１０
   ０チの材料からなる接点電極（、ｔＯａ）で構成すると
   ともに前記Ｗ極（３ψの外周部を鉄が主成分でｌＡＣ３
   が６〜１５チの合金材料からなるアーク′１シ極（３０
   ｂ　）で構成し、前記接点電極（３０ａ）の対向面の中
   心部に凹部（３２）を形成したことを特徴とする大空し
   ゃ断器。 〔２〕アーク電極（Ｊｏｂ）の合金材料をＦｅ−Ｃｒ−
   Ｎ１合金としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の真空しゃ断器。 〔６〕　接点電極（，７０１Ｌ）の材料及びアーク電極
   （３０ｂ）の合金材料をＦｅ−Ｃｒ−Ｃｕ合金としたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項目己載の真空しゃ
   断器。 〔４〕　接点電極（，１０ａ）の材料及び７−１ｆｉ極
   （、ｒｏ　ｂ）の合金材料を、Ｆｓ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉
   末を焼結してなる多孔Ｊｉｆ材にこれより融点の低い金
   属を溶浸したものとしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の真空しゃ断器。 〔５〕　接点電極（Ｊ（ｌｌａ）の材料及びアーク電極
   （３０ｂ）の合金材料を、Ｆ　ｅ　−Ｃ−ｒ　−Ｎ　ｉ
   合金粉末とこれより融点の低い金属粉末とを焼結したも
   のとしたことを特徴とする特許請求の４１α囲弔１項記
   載の真空しゃ断器。