JPS6341176B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空しや断器に係り、特にしや断アー
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や断器に関する。

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
ことによりしや断能力の向上を図つた、いわゆる
アーク分散方式の真空しや断器が知られている。

かかるアーク分散方式の真空しや断器は、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ツクからなる絶縁筒１
の両端を金属からなる円板状の端板２，２により
気密に閉塞しかつ内部を高真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対の電極４，４を接触離反（接離）すべ
く各端板２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５，５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４の背部中央とそれぞれの電極棒の内
端部とを、電極棒５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５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６，６により接続して構成されている。

しかしながら、電極４は、通常、導電率の高い
銅系材料により形成されているため、コイル体６
により発生する軸方向磁界が鎖交することによつ
て電極４内にうず電流が発生し、このうず電流に
より実質的に軸方向磁界の強度低下を招き、真空
しや断器のしや断能力が低減されている。

かかる問題に対処するため、第２図に示すよう
に、電極４の体部にその中央部付近から周縁部に
向つて放射状に延びる複数のスリツト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４の場合には、電極４自体の機械
的強度が低下するとともに、スリツト７の角部に
アークが停滞しやすくなるため、しや断能力の低
下を招きかつ高電圧用の真空しや断器の場合には
耐電圧の低下を招く等の問題がある。

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、電極を導電率の低
い鉄を主成分とする合金材料により形成し、また
前記合金材料からなる電極の接触面とコイル体の
接続部との間の軸方向長さを十分に小さくするこ
とにより、電極の機械的強度を低下することなく
うず電流の発生を抑制し、もつてしや断性能の向
上を図り得るようにし、また電極の閉路状態にお
ける通電電流の損失を低減し得るようにしたアー
ク分散方式の真空しや断器を提供するにある。

以下、第３図以降の図面を参照してこの発明の
実施例を詳細に説明する。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
一符号を付しその重複する説明を省略する。

第３図および第４図は本発明の第１実施例の縦
断面図および平断面図で、図示しない真空容器に
導入される電極棒５の内端軸心部には、円形の凹
部８が設けられており、この凹部８を設けること
によつて形成される筒体部５ａには、第５図に示
すように、円周方向へ等配されかつ凹部８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，９ｃ，９ｄが設けられている。そし
て、凹部８には、その底部に基部をろう付けによ
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
如く一端を電極棒５の筒体部５ａと接続されるコ
イル体６、その他端と電極棒５との電気的絶縁を
図りつつ支持するもので、絶縁物またはステンレ
ス鋼の如き高抵抗金属により凹部８の深さの半分
程度の長さを有するとともに凹部８の内径より小
径にしてかつ端部に仕切壁を有する円筒状に形成
されており、その筒体部および仕切壁に電極棒５
等との接合時におけるガス抜きのための孔１１，
１２が設けられている。

前記コイル絶縁支持体１０の端部には、分流タ
イプのコイル体６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６
は、第３図、第４図に示すように、コイル絶縁支
持体１０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１３の外
周部から電極棒５における筒体部５ａの各溝９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを挿通して半径方向（第３
図において左右方向）外方へ延びる第１アーム１
４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと、各第１アーム
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの端部から電極
４の背部付近においてその外周縁に沿つて同一方
向へ円弧状に彎曲した円弧部１５ａ，１５ｂ，１
５ｃ，１５ｄと、各円弧部１５ａ，１５ｂ，１５
ｃ，１５ｄの端部からそれぞれの円弧部１５ａ，
１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと電極棒５の筒体部５ａ
とを電気的に接続すべく隣接する円弧部１５ｂ，
１５ｃ，１５ｄ，１５ａの第１アーム１４ｂ，１
４ｃ，１４ｄ，１４ａと同一平面内において平行
に半径方向内方へ延びる第２アーム１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ，１６ｄとから構成されており、その
他端となる中心導体１３の基部をコイル絶縁支持
体１０の端部に嵌合しかつろう付けにより接合す
ることによつて電極棒５に絶縁支持され、またそ
の一端となる第２アーム１６ａ，１６ｂ，１６
ｃ，１６ｄの内端部を電極棒５の筒体部５ａに接
合することによつて電極棒５に電気的に接続され
つつ支持されている。なお、コイル体６の中心導
体１３の端部は、第１アーム１４ａ，１４ｂ，１
４ｃ，１４ｄおよび第２アーム１６ａ，１６ｂ，
１６ｃ，１６ｄより第３図において上方に位置す
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６の中心導体１３の端部には、中央
部に平坦な円形の接触面４ａを設けた笠形円板状
の電極４が、その背部中央に設けた円形の凹部１
７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。なお、凹部１７の深さは、電極４と
の接続部であるコイル体６の中心導体１３の端部
と電極４の接触面４ａとの間の軸方向長さ、換言
すれば凹部１７の底部と接触面１３との間におけ
る電極４の肉厚ｅを、後述する如く導電率の低い
合金材料からなる電極４の閉路中における通電電
流の損失を低減すべく、２mm以下と電極４の他の
部分の肉厚に比し十分に小さく設けられているも
のである。

前記電極４は、銅の３〜15％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３％
以下の導電率を有するFe−Cr−Ni合金、銅の10
〜15％の導電率を有するFe−Cr−Cu合金、0.5〜
500μの粒子径を有するFe−18Cr−8Ni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の如き金属を真空中で溶浸してなり銅の５
〜15％の導電率を有するもの、または0.5〜500μ
の粒子径を有するFe−18Cr−8Ni合金粉末とこれ
より融点の低いCuの如き金属粉末とを真空中で
焼結してなり銅の５〜15％の導電率を有するもの
によつて形成されている。

以上の構成により電極４の接触４ａに発生した
電流は、中心導体１３、各第１アーム１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、各円弧部１５ａ，１５
ｂ，１５ｃ，１５ｄおよび各第２アーム１６ａ，
１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを経て電極棒５へと流
れ、コイル体６の各円弧部１５ａ，１５ｂ，１５
ｃ，１５ｄを同一円周方向へ流れる電流により軸
方向磁界が発生されることによつてアークが電極
面上に分散されるものである。そして、コイル体
６により発生する軸方向磁界が電極４に鎖交する
ことによつて電極４にうず電流が発生するが、電
極４は銅の３〜15％の導電率であるのでその発生
が大幅に抑制される。ために、軸方向磁界の損失
が少なく大電流のしや断を効率よく行なうことが
できるとともに、位相遅れが少なく絶縁回復特性
を向上することができ、ひいてはしや断性能を向
上することができる。また、銅の３〜15％の導電
率である、換言すれば比較的抵抗の大きい電極４
の接触面４ａとコイル体６の接続部との間の軸方
向長さを十分に小さくしたから、通電中の電流損
失を小さくすることができる。

なお、上述した電極４の導電率と磁束密度との
関係は、横軸に銅に対する導電率（％）、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（％）をとつた第６図に示すようになり、また
電極４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（％）、縦軸に銅からなる電極４
における軸方向磁界の位相遅れに対する軸方向磁
界の位相遅れの比率（％）をとつた第７図に示す
ようになつた。したがつて、電極４の銅に対する
導電率が小さくすることによつて、軸方向磁界の
損失を低減することができるとともに、導電率が
銅の３〜15％の範囲では、磁束密度がほとんど変
わらず100％に近い値を確保でき、またうず電流
の発生も少なく移相遅れが極く小さいためしや断
性能が向上される。

また、電極は鉄を主成分とする合金材料により
形成されているので、安価で抵抗値の高い電極材
料を得ることができるとともに、うず電流の発生
が少ないので、従来のようなスリツトを設ける必
要がないことと相俟つて機械的強度の高い電極が
得られる。

また、上述した実施例においては、コイル体６
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６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、円弧部の各端部と電極４および電極
棒５とを接続する第１、第２アームとによつて構
成したり、あるいは第８図、第９図に示す第２実
施例のように、コイル体６を、基部をコイル絶縁
支持体１０を介し電極棒５の凹部８の底部に接合
されかつ端部に電極４を接合する中心導体１３
と、中心導体１３を囲繞するが如くして電極棒５
の筒体部５ａの端部に接合されかつ１または２以
上の切断部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを有
する内側円弧部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ
と、各内側円弧部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９
ｄと対向せしめて電極４における背部付近の外周
縁に沿つて配設した外側円弧部２０ａ，２０ｂ，
２０ｃ，２０ｄと、各外側円弧部２０ａ，２０
ｂ，２０ｃ，２０ｄの一端と中心導体１３とを接
続すべく内側円弧部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１
９ｄの切断部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを
挿通して半径方向へ延びる第１アーム２１ａ，２
１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、各外側円弧部２０ａ，
２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの他端と一端を介して筒
体部５ａに接続された各内側円弧部１９ａ，１９
ｂ，１９ｃ，１９ｄの他端とを接続すべく第１ア
ーム２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと同一平面
内において平行に半径方向へ延びる第２アーム２
２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄとにより構成し、
内側円弧部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄと外
側円弧部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとによ
つて発生される軸方向磁界の極性を半径方向に亘
つて異ならせるものとしてもよいものである。

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電極棒
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電極棒の内端部と
を、電極棒に流れる軸方向の電流を電極棒を中心
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や断器に
おいて、前記電極を銅の３〜15％の導電率を有し
かつ鉄を主成分とする合金材料により形成したも
のであるから、電極の機械的強度を従来のものに
比し飛躍的に高めることができる。またうず電流
の発生を抑制することができるので、軸方向磁界
の損失が低減され大電流のしや断を効率よく行な
うことができるとともに、軸方向磁界の位相遅れ
が少なくなり絶縁回復特性を向上することがで
き、ひいてはしや断性能を向上することができ
る。

また、電極を上記合金材料により形成するとと
もに、電極の接触面とその背部中央におけるコイ
ル体の接続部との間の軸方向長さを十分に小さく
したものであるから、通電中における通電電流の
損失を低減できる等の効果を奏する。

【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空しや断
器の概略構成図、第２図は従来技術の要部平面
図、第３図は本発明の第１実施例の縦断面図、第
４図および第５図は第３図における−線断面
図および−線断面図、第６図は導電率と磁束
密度の比率との関係説明図、第７図は導電率と位
相遅れの比率との関係説明図、第８図は本発明の
第２実施例の平面図、第９図は第８図における
−線断面図である。 ３……真空容器、４……電極、５……電極棒、
６……コイル体、ｅ……肉厚。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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電極棒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
   れぞれの電極棒の内端部とを、電極棒に流れる軸
   方向の電流を電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
   続してなる真空しや断器において、前記電極を銅
   の３〜15％の導電率を有しかつ鉄を主成分とする
   合金材料により形成したことを特徴とする真空し
   や断器。 ２ 合金材料をFe−Cr−Ni合金としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の真空しや断
   器。 ３ 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項記載の真空しや断
   器。 ４ 合金材料をFe−Cr−Ni合金粉末を焼結して
   なる多孔質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項記載の真空しや断器。 ５ 合金材料をFe−Cr−Ni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範囲第１項記載の真空し
   や断器。 ６ 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電極棒を相対的に接近離反
   自在に導入するとともに、各電極の背部中央部と
   それぞれの電極棒の内端部とを、電極棒に流れる
   軸方向の電流を電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や断器において、前記電極を
   銅の３〜15％の導電率を有しかつ鉄を主成分とす
   る合金材料により形成するとともに、電極の接触
   面とその背部中央における前記コイル体の接続部
   との間の軸方向長さを十分に小さくしたことを特
   徴とする真空しや断器。 ７ 合金材料をFe−Cr−Ni合金としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第６項記載の真空しや断
   器。 ８ 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６項記載の真空しや断
   器。 ９ 合金材料をFe−Cr−Ni合金粉末を焼結して
   なる多孔質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
   ６項記載の真空しや断器。 １０ 合金材料をFe−Cr−Ni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範囲第６項記載の真空
   しや断器。