JPS6345722A

JPS6345722A - 真空バルブ

Info

Publication number: JPS6345722A
Application number: JP18854786A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　能也; 徹玉川; 英治金子; 匠船橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-08-13
Filing date: 1986-08-13
Publication date: 1988-02-26

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、真空バルブに係り、特に低サージ性能および
大電流遮断性能に優れた電極構造に関するものである。

（従来の技術）低サージ性能を考慮した真空バルブの一例として、特開
昭５８−３８４２５号公報記載のものが知られている。

この真空バルブは、第７図に示すように絶縁容器１の開
端間口部を固定側端板２ａ、可動側端板２ｂで閉止した
真空容器３の内部に、接離自在とした一対の固定（１ｔ
！！電極４．可動側電極５を配設して構成したもので、
固定側電極４は、固定側端板２ａを気密に貫通した固定
側通電軸６ａに取付けられ、可動側電極５は、可動側端
板２ｂにベローズ７を介して支持され、軸方向に移動自
在とした可動測道電極６ｂに取付けられている。なお、
真空容器３の内部には、電流遮断時に固定側電極４、可
動側電極５から発生する金属蒸気が、絶縁容器１の内壁
に付着するのを防止するため、絶縁容器１にアークシー
ルド８が取付けられている。

しかして、上記した可動電極５の構造は、第８図および
第９図に示すように、対向する接触面をＡｇ　−１ｉ１
ｃ系焼結材から形成された接点９ａとし、この接点９ａ
の裏面に通電部１０ａを介してコイル電極１１を電気的
に接続したものである。また、固定側電極４も同様の構
造で、対、向する接触面をＡｇ　−ｔｉｌｃ系焼結付焼
結材成された接点９ｂとし、この接点９ｂの裏面に通電
部１０ｂを介してコイル電極１２を電気的に接続したも
のである。ここで、コイル電極１１は。

通電部１０ａに一端を接続した円弧部１３ａと、この円
弧部１３ａの他端と可動通を軸６ｂ間に接続したコイル
分流腕部１４ａから構成されている。また、コイル電極
１２も同様な構造で、通電部１０ｂに一端を接続した円
弧部１３ｂと、この円弧部１３ｂの他端と固定通電軸６
８間に接続したコイル分流腕部１４ｂから構成されてい
る。

このコイル電極１１．１２には、可動通電軸６ｂまたは
固定通電軸６ａからの電流が、コイル分流腕部１４ａ　
、　１４ｂにより分流されて円弧部１３ａ、１３ｂに流
れるが、この円弧部１３ａ、１３ｂに流れる電流により
、電極間空間に軸方向磁界が発生する。この軸方向磁界
は、接点９ａ　、　９ｂ間に点弧したアークを一様に拡
散させ、接点９ａ、９ｂの損傷を軽微にすることができ
るため、上記構成の電極（固定側電極４および可動側電
極５）は、平板電極やスパイラル電極よりは、大電流を
遮断することが可能であった。しかも、低サージ接点材
Ａｇ−ＷＣで接点９ａ　、　９ｂを形成しているため、
さい断電流をＩＡ以下に抑えることができる低サージ性
能も併せ持っていた。なお。

接点９ａ　、　９ｂにはスリット１５ａ、１５ｂが設け
られ、また、接点９ａ　、　９ｂとコイル電流１１．１
２の間には補強材１６ａ。

１６ｂが設けられている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、Ａｇ−Ｗｅのような低サージ接点材料は
、一般に熱伝導率が小さくかっｔｔＣの微粉末の焼結材
であるから、脆＜、ＣｕやＣｕ　−Ｃｒに比べて熱的衝
撃に弱く、遮断限界電流が比較的小さい。また、接点材
としてＡ、−１ｃとＣｕ　−Ｃｒを張り合せても、Ａｇ
　−ＷＣ上に点弧したアークは、Ａｇ−ＷＣの熱伝導率
が小さいことによる熱の局部集中とアーク電圧が低いた
めに、Ｃｕ　−Ｃｒ上に移行せず、低サージ性能と大電
流遮断性能を併せ持つ電極構造とはなり得なかった。

そこで５本発明の目的は、低サージ性能に優れかつ大電
流遮断性能にも優れた真空バルブの電極構造を提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段および作用）本発明は、
絶縁容器の両端開口部をそれぞれ端板で閉止して真空容
器を形成し、この真空容器の内部に接離自在とした一対
の電極を配設した真空バルブにおいて、低サージ性の材
料から形成され周囲の面より僅かに突出した接点と、こ
の接点の周囲に設けられ、耐電圧性、大電流遮断性を有
する材料から形成された第１の電極部材と、この第１の
電極部材を表面側に固着し裏面に軸方向の磁界を発生す
るコイル電極を設けた第２の電極部材と、接点の裏面に
電気抵抗の温度係数が大きい抵抗部材を設け、この抵抗
部材がその下部の第２の電極部材１周囲の第１の電極部
材および上部の接点と電気的に接続された構造の電極を
備えた真空バルブで、電流遮断時に接触中の接離点が引
離されたとき、Ａｇ　−Ｃｕ材からなる接点上に点弧し
たアークは、軸方向磁界の作用によりある程度拡散され
、Ｃｕ　−Ｃｒ材からなる第１の電極部上にも僅かなが
らアークが点弧し、瞬時に遮断電流が大きくなると、Ｎ
ｉもしくはＦｅまたはそれらの合金からなる抵抗部材に
流れる電流により、その電気抵抗値が増大し、第１の電
極部材へ分流する電流が増大し、アークが第１の電極部
材上に移行し、接点の損傷を少なくし、小電流時には接
離点上にアークを点弧させるようにして、遮断性能を向
上させるものである。

（実施例）以下、本発明の真空バルブの特にＩＩｔ極構造の一実施
例を図面を参照して説明する。なお、真空バルブの概略
構成は従来と同じであり、また、可動側電極、固定側電
極とも構造が同じであるから。

以下の説明は可動側電極について行う、第１図および第
２図において、可動側電極２０は、固定側電極に対向す
る電極部２１と、この電極部２１の裏面に通電部を介し
て設けられるコイル電極２２と、このコイル電極２２と
電極部２１の裏面の間に設けられ、ステンレス鋼材のよ
うに低い導電率の材料からなる補強部材２３で構成され
ている。

しかして、電極部２１は、Ｃｕ−Ｃｒ材からなりドーナ
ツ状の第１の電極部材２４と、この第１の電極部材２４
をドーナツ状の凹部２４ａに固着する第２の電極部材２
５と、第１の電極部材２４の中央部に他より２〜３＋ｎ
ｍ突出して設けられ、　Ａｇ−ＷＣ材からなる接点２６
と、この接点２６の裏面で第２の電極部材２５に設けら
れ、接点２６と同一またはそれより小さい直径で電気抵
抗の温度係数が大きいＮｉもしくはそれらの合金材から
なる抵抗部材２７が、それぞれ同心的にろう付は等で固
着して取付けられたものである。なお、接点２６、第２
の電極部材２５に抵抗部材２７を介して電気的に接続さ
れると共に、側面（外側面）で第１の電極部材２４に電
、気的に接続されるように取付けられている。

また、コイル電極２２は、一端が通電部２８ａを介して
第２の電極部材２５の裏１面に固着され、第２の電極部
材２５と同じ外径のコイル円弧部２２ａ、一端がこのコ
イル円弧部２２ａに連なり他端が可動側通電軸６ｂに固
着されるコイル分流腕部材２２ｂで構成され、単数また
は複数が取付けられる。

なお、補強部材２３は、上面が第２の１！極部材２５の
裏面に、下面がコイル電極２２にそれぞれ固着して２取
付けられ、また、第１の電極部材２４と第２のｌ！極部
材２５には、半径方向で直線状のスリット２９が設けら
れる。さらに、接点２６の直径が大きい場合には、この
スリット２９を接点２６まで延長してもよい。

以上のように構成された可動側電極２０において、電流
Ｉが第２図に矢印で示す方向に流れ、図示しない操作機
構部により同じ構造の固定側電極から引離されると、接
点２６上にアーク３ｏが点弧する。

このアーク３０は、コイル電極２２に流れる電流によっ
て発生する軸方向磁界により、接点２６上に一機に拡散
される。そして、その一部は、第１の電極部材２４上に
も僅かながらも移行し、この第１の電極部材２４上、−
すなわち、Ｃｕ　−Ｃｒ上にも点弧する。

二のとき、接点２６に分流された大電流１１は抵抗部材
２７を流れるから、抵抗部材２７は、その抵抗により発
熱する。ところが、抵抗部材２７は電気抵抗の温度係数
が大きいから、この熱によりその抵抗値がさらに大きく
なり、接点２６に分流する電流ｉ１は減少し、第１の電
極部材２４八分流する電流１２が増大し、大電流遮断時
には、アークは第１の電極部材２４上、すなわち、Ｃｕ
　−Ｃｒ上に移行する。さらに、コイル電極２２と組合
わせることにより、アーク電圧が第３図に示すように低
下する。

このため、電極表面に入射されるエネルギーが減少し、
接点２６の損傷が少なくなる。また、Ｃｕ　−Ｃｒのア
ーク電圧は、軸方向磁界の作用によりＡｇ−ＷＣのそれ
と同等かもしくはそれ以下となり、Ａｇ−ＷＣからなる
接点２６上に点弧したアークは、その周囲のＣｕ　−Ｃ
ｒからなる第１の電極部材２４上への拡散移行を容易に
する。したがって、大電流遮断によりＡｇ　−ＷＣから
なる接点２６の損傷が軽微になり、かつ遮断性能が向上
する。

なお、第１の電極部材２４．第２の電極部材２５に設け
たスリット２９により、第２の電極部材２５に流れる渦
電流を防止し、軸方向磁界を有効に発生させることがで
きる。また、第１の電極部材２４の裏面とコイル電極２
２の間に固着したステンレス鋼のような低導電率材料か
らなる補強部材２７により、真空バルブの開閉動作時の
電極部２１やコイルｆｉｔ極２２の変形を防ぐことがで
きる。さらに、以上のように構成された可動側電極２０
に電流エージングを施すことにより、電極部２１の表面
（固定側電極と対向する面）に、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒの微
粒子の薄膜層を形成させ、溶着引きはずし力の低下、高
耐電圧化などの効果を得ることができる。

したがって、以上のように構成することにより。

軸方向磁界および抵抗部材の効果で、大電流遮断時には
Ｃｕ　−Ｃｒ材からなる電極部材での電流分担を多くり
、Ａｇ−１ｃ材からなる接点の大電流遮断による損傷を
非常に軽微とすることができ、負荷電流または定格電流
時にはＡｇ　−ＷＣ材からなる接点上にアークを点弧さ
せることができるため、遮断性能を向上させ、かっさい
断電流０．８Ａ以下の低サージ性能を有する真空バルブ
を提供することができる。

なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものでは
なく、複数の接点を電極の所定の位置に配設するように
してもよい、なお、この実施例の場合にも、可動側電極
、固定側電極とも構造が同じであるから、以下の説明は
可動側電極について行う、第４図および第５図において
、可動側電極３５は、固定側電極に対向する電極部３６
と、この電極部３６の裏面に通電部を介して設けられる
コイル電極３７と、このコイル電極３７と電極部３６の
裏面の間に設けられ、ステンレス鋼材のように低い導電
率の材料からなる補強部材３８で構成されている。

しかして、電極部３６は、Ｃｕ−Ｃｒ材から円板状に形
成された第１の電極部材４０と、この第１の電極部材４
０を円形の凹部４１ａに固着する第２の電極部材４１と
、第１の電極部材４０に設けた複数の穴４０ａに下部が
挿入されかつ上面が他より２〜３Ｉ突出して設けられ、
Ａｇ　−ＷＣ材からなる複数の接点４ｚと、第１のｉ＄
！１１部材４０の複数の穴４０ａに接点４２の下部とな
るように挿入して設けられ、電気抵抗の温度係数が大き
いＮｉもしくはＦｅまたはそれらの合金材からなる複数
の抵抗部材４３が、それぞ九同心的にろう付は等で固着
して取付けられたものである。

ここで、接点４２は、第２の電極部材４１の半径をＲと
したときに、中心からＲ／２の位置でかつ第１の電極部
材４０の平面内にあるように３〜４個等配して設けられ
、半径を５〜１０ａｍとしたものである。

また、接点４２は、下面で第２の電極部材４１に電気的
に接続され、側面（外周面）で第１の電極部材４０に電
気的に接続されるように取付けられている。

また、コイル電極３７は、一端が通電部４４ａを介して
固着され、第２の電ｆ４ｉ部材４１と同じ外径のコイル
円弧部３７ａ、一端がこのコイル円弧部３７ａに連なり
他端が可動側通電軸６ｂに固着されるコイル分流腕部３
７ｂで構成され、単数または複数が取付けられる。

なお、補強材３８は、上面が第２の［を極部材４１の裏
面に、下面がコイル電極３７にそれぞれ固着して取付け
られ、また、第１の電極部材４０、第２の電極部材４１
には、半径方向で直線状に伸びる複数のスリット４５が
設けられている。

この実施例の場合にも、電極Ｉが第５図に矢印で示す方
向に流れ１図示しない操作機構部により同じ構造の固定
側電極から引離されると、接点４２上にアーク４６が点
弧する。このアーク４６は、コイル電極３７に流れる電
流によって発生する軸方向磁界により、各接点４２上に
一様に拡散される。そして、その一部は、第１の電極部
材４０上にもその中央部での軸方向磁界が第６図に示す
ように接点４２上より若干低く存在するため、アークは
さらに拡散し第１の電極部材４０上にも点弧する。

このとき、接点４２に分流された大電流１１は抵抗部材
４３を流れるから、抵抗部材４３はその抵抗により発熱
する。ところが、抵抗部材４３は電気抵抗の温度係数が
大きいから、この熱により抵抗値がさらに大きくなり、
接点４２に分流する電流１１は減少し、第１の２１！極
部材４０に分流する電流１２が増大し。

大電流遮断時にはアークは第１の電極部材４０上、すな
わち、Ｃｕ−Ｃｒ上に移行する。さらに、コイ１．ルミ
極３７と組合わせることにより、アーク電圧が第３図に
示すように低下する。

このため、電極表面に入射されるエネルギーが減少し、
接点４２の損傷が少なくなる。また、Ｃｕ　−Ｃｒのア
ーク電圧は、軸方向磁界の作用によりＡｇ−ＷＣのそれ
と同等かもしくはそれ以下となり、Ａｇ−ｖＣからなる
接点４２上に点弧したアークは、その周囲のＣｕ　−Ｃ
ｒからなる第１の電極部材４０上に拡散移行するので、
大電流遮断によりＡｇ　−ｗｃからなる接点４２の損傷
が軽微になりかつ遮断性能が向上する。

なお、第１の電極部材４０．第２の電極部材４１に設け
たスリット４５により、第２の電極部材４１に流れる渦
電流を防止し、軸方向磁界を有効に発生させることがで
きる。また、第２の電極部材４１の裏面とコイル電極３
７の間に固着したステンレス鋼のような低導電率材料か
らなる補強部材３８により、真空バルブの開閉動作時の
電極部３６やコイル電極３７の変形を防ぐことができる
。さらに、以上のように構成された可動制電！３５に電
流エージングを施すことにより、＠極部２１の表面（固
定側電極と対向する而）に、　Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒの微粒
子の薄膜層を形成させ、溶着引きはずし力の低下、高耐
電圧化などの効果を得ることができる。

したがって、以上のように構成することにより。

上記した実施例と同様に軸方向磁界および抵抗部材の効
果で、大電流遮断時にはＣｕ　−Ｃｒ材からなる電極部
材での電流分担を多くし、Ａｇ　−ＷＣ材からなる接点
の大電流遮断による損傷を非常に軽微にすることができ
、負荷電流または定格電流時にはＡｇ−ＷＣ材からなる
接点上にアークを点弧させることができるため、遮断性
能を向上させ、かっさい断電流０．８Ａ以下の低サージ
性能を有する真空バルブを提供することができる。また
、上記した実施例より遮断容量を増大することもできる
。

さらに、本発明は、上記した両実施例に限定されるもの
ではなく、接点の材料をＡｇまたはＣｕをペースとした
高蒸気圧、低融点材料を含む合金からなる低サージ材を
用い、その裏面に抵抗部材を設け、かつ７２１１囲の電
極部材をＣｕ　−Ｃｒ材で形成した縦磁界電極でも、同
様の効果を発揮し、遮断性能が向上された低サージ性能
を有する真空バルブを提供することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成されているから。

低サージ性能と大電流遮断時のＣｕ　−Ｃｒ上へのアー
ク拡散効果により、低サージで大遮断容量の真空バルブ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空バルブの電極構造の一実施例を示
す平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿って切断し矢
印方向に見た断面図、第３図は本発明に関連する接点材
のアーク電圧と軸方向磁界および遮断電流値の関係を示
す説明図、第４図は本発明の他の実施例を示す平面図、
第５図は第４図のＡ−０−Ａ線に沿って切断し矢印方向
に見た断面図、第６１ｇは本発明に関連する電極間空間
の磁束分布密度を示す説明図、第７図は従来の真空バル
ブの構成を示す断面図、第８図は従来の真空バルブの電
極構造を示す平面図、第９図は第８図のＡ−０−Ａ線に
沿って切断し矢印方向に見た断面図である。１・・・絶縁容器、　　　　３・・・真空容器２０・・
・可動側電極、　　　２２・・・コイル１！極２３・・
・補強部材、　　　　２４・・・第１の電極部材２５・
・・第２の電極部材、　２６・・・接点２７・・・抵抗
部材、２９・・・スリット（８７３３）　　代理人　弁
理士　猪　股　祥　晃（はが１名）第　２　図 ◆由力伶ｐ腎を津：’Ｅ＆＜ｒ）→ 第　３　図第５図第　　　乙　　　図第　７　図茅　８　図亭　ｑ　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁容器の両端開口部をそれぞれ端板で閉止して
真空容器を形成し、この真空容器の内部に接離自在とし
た一対の電極を配設した真空バルブにおいて、低サージ
性の材料から形成され周囲の面より僅かに突出した接点
と、この接点の周囲に設けられ、耐電圧性、大電流遮断
性を有する材料から形成された第１の電極部材と、この
第１の電極部材を表面側に固着し裏面に軸方向の磁界を
発生するコイル電極を設けた第２の電極部材と、前記接
点の裏面に電気抵抗の温度係数が大きい抵抗部材を設け
、この抵抗部材がその下部の第２の電極部材、周囲の第
１の電極部材および上部の接点と電気的に接続された構
造の電極を備えたことを特徴とする真空バルブ。
（２）絶縁容器の両端開口部をそれぞれ端板で閉止して
真空容器を形成し、この真空容器の内部に接離自在とし
た一対の電極を配設した真空バルブにおいて、低サージ
性の材料から形成され周囲の面より僅かに突出した接点
と、この複数の接点の周囲に設けられ、耐電圧性、大電
流遮断性を有する材料から形成された第１の電極部材と
、この第１の電極部材を表面側に固着し裏面に軸方向の
磁界を発生するコイル電極を設けた第２の電極部材と、
前記複数の接点のそれぞれの裏面に電気抵抗の温度係数
が大きい抵抗部材を設け、この抵抗部材のそれぞれがそ
の下部の第２の電極部材、周囲の第１の電極部材および
上部の各接点と電気的に接続され、かつ前記複数の接点
が前記第２の電極部材の半径をＲとしたとき略Ｒ／２の
位置に等配された構造の電極としたことを特徴とする真
空バルブ。
（３）接点を、Ａｇ−ＷＣ材から形成した特許請求の範
囲第１項または第２項記載の真空バルブ。
（４）第１の電極部材を、Ｃｕ−Ｃｒ材から形成した特
許請求の範囲第１項または第２項記載の真空バルブ。
（５）接点を、周囲の面より２〜３ｍｍ突出させた特許
請求の範囲第１項または第２項記載の真空バルブ。
（６）抵抗部材を、ＮｉもしくはＦｅまたはこれらの合
金から形成した特許請求の範囲第１項または第２項記載
の真空バルブ。
（７）抵抗部材の直径を、接点と同一またはそれより小
さくした特許請求の範囲第１項または第２項記載の真空
バルブ。
（８）第２の電極部材の裏面とコイル電極の間に低導電
率材から記載されたリング状の補強部材を設けた特許請
求の範囲第１項または第２項記載の真空バルブ。
（９）第１の電極部材および第２の電極部材に、半径方
向で直線状に伸びる複数のスリットを設けた特許請求の
範囲第１項または第２項記載の真空バルブ。
（１０）電極の対向表面に、電流エージングによりＣｕ
、ＣｒおよびＡｇの微粒子から構成される薄膜層を形成
させた特許請求の範囲第１項または第２項記載の真空バ
ルブ。