JP2001035326A - 真空スイッチ - Google Patents
真空スイッチInfo
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- JP2001035326A JP2001035326A JP11208896A JP20889699A JP2001035326A JP 2001035326 A JP2001035326 A JP 2001035326A JP 11208896 A JP11208896 A JP 11208896A JP 20889699 A JP20889699 A JP 20889699A JP 2001035326 A JP2001035326 A JP 2001035326A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/66—Vacuum switches
- H01H33/662—Housings or protective screens
- H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
- H01H2033/66215—Details relating to the soldering or brazing of vacuum switch housings
Landscapes
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Abstract
用い、かつ信頼性の高い真空スイッチを提供する。 【解決手段】 封止金具2、3にオーステナイト系ステ
ンレス鋼を用いるとともに、封止金具と絶縁円筒1との
接合部のろうフィレット表面における最小曲率半径Rを
封止金具側壁部厚さtの80%以上にした。
Description
るもので、特に真空封止部の構成に関するものである。
図である。図中、1はアルミナ焼結体等のセラミックス
からなり真空スイッチの2つの電極間を絶縁しかつ真空
容器となる絶縁円筒、2および3は鉄・ニッケル合金を
平面状の底部と円筒状の側壁部を備えるカップ状に成形
した一対の封止金具、4は電界緩和リング、5は固定電
極、6は可動電極、7はアークシールド、8はベロー
ズ、9は接点、10はベローズカバーである。2つの封
止金具2および3の側壁端部は絶縁円筒1の両端面に、
電界緩和リング4は固定電極側の封止金具3の底部に、
可動電極6はベローズ8およびベローズカバー10に、
接点9は固定電極5および可動電極6にそれぞれろう付
している。固定電極5は固定電極側の封止金具3の底部
および電界緩和リング4の中央を貫通させろう付してい
る。図4は封止金具2および3の側壁端部と絶縁円筒1
の端面とのろう付部を示す部分断面図である。絶縁円筒
1の両端面にはメタライズ層1aおよびNiめっき層1
bを設け、このNiめっき層1aの上に封止金具2およ
び3の側壁端部を銀ろうを用いてろう付し、フィレット
1cを形成している。
次のように行う。両者の間にシート状のろう材を挿入し
て縦に組み上げ、接合部に自重がかかる状態にして加熱
炉中で均一に加熱する。約810℃まで加熱してろう材
を溶融させて、絶縁円筒1の端面と封止金具2、3の側
部との間にフィレット1cを形成させ冷却する。銀ろう
は約790℃で凝固がはじまり550℃付近からは弾性
体として振舞いはじめる。温度がさらに低下すると絶縁
円筒1と封止金具2、3との熱膨張率の差によって両者
の接合部近傍に残留応力を生じる。この残留応力による
接合部、ことにフィレット部での亀裂発生とそれに伴う
真空漏れを防止するため、封止金具2、3にはその熱膨
張率が絶縁円筒1のそれに近い鉄・ニッケル合金(42
アロイ)あるいは銅・ニッケル合金(モネルメタル)等
を用いる。なお、上述した封止金具2、3の代表的な厚
さはおよそ1.2mm程度である。
うに従来の真空スイッチでは、熱膨張率が絶縁円筒に用
いるセラミックスのそれに近い材料によって封止金具を
形成し接合部近傍での残留応力を抑制して、接合部近傍
での亀裂発生と真空漏れを防止している。上述のとお
り、封止金具には鉄・ニッケル合金(42アロイ)ある
いは銅・ニッケル合金(モネルメタル)等を用いるが、
これらの金属は高価であるため、封止金具に安価なステ
ンレス鋼等を用いて真空スイッチを実現することが望ま
れている。本発明はこのような要請に答えるべくなした
もので、封止金具にオーステナイト系ステンレス鋼を用
い、かつ信頼性の高い真空スイッチを提供することを目
的とするものである。
ッチは、封止金具にオーステナイト系ステンレス鋼を用
いるとともに、封止金具と絶縁円筒との接合部のろうフ
ィレット表面における最小曲率半径を封止金具側壁部厚
さの80%以上にしたものである。また、封止金具の底
部に側壁部外周円と同心円上を周回する溝または突起を
備えたものである。
を図を用いて説明する。図3および4を用いて説明した
従来のものと同等もしくは相当する部分には同一の符号
を付し説明の重複する部分は省略する。本発明は絶縁円
筒とカップ状の封止金具とのろう付部における残留応力
による損傷(より具体的にいえば、フィレット部での亀
裂発生)がフィレット形状に依存するという新たな知見
によるもので、オーステナイト系ステンレス鋼で形成し
た封止金具を用いた真空スイッチの場合、フィレット表
面の最小曲率半径が封止金具側壁部厚さの80%以上で
あれば、フィレット部に残留応力による損傷が生じない
という発見に基づいている。
空スイッチの絶縁円筒1と封止金具2および3のろう付
部におけるフィレット形状を示す断面図である。封止金
具2および3はいずれもオーステナイト系ステンレス鋼
(SUS304L;以下、単に「ステンレス鋼」と呼
ぶ)を用いており、円筒部の直径47.1mm、側壁部
高さ12mm、厚さ0.75mmである。絶縁円筒1と
封止金具2および3とは従来と同様の手順に従って真空
中でろう付けする。
縁円筒および封止金具とを用い、ろう付に際して、接合
部に挟み込む銀ろうの量を調整してフィレット部表面の
最小曲率半径を変化させフィレット部での割れの有無を
確認した。結果は以下のとおりである。 フィレット部最小曲率半径(mm) フィレット部での割れの有無 0.25 有 0.37 有 0.43 有 0.45 有 0.55 無 0.58 有 0.6 有 0.62 無 0.69 無 0.74 無 0.77 無 0.8 無 1.25 無
部におけるフィレット部表面の最小曲率半径が0.6m
m以下ではほとんどのケースでフィレット部に亀裂が生
じており、0.6mmを超えるとそれが見られなくなる
ことがわかる。これは、ステンレス鋼の封止金具と絶縁
円筒とを銀ろう付するには、フィレット部表面の最小曲
率半径をろう付部における封止金具側壁部厚さの80%
以上にすれば、ろう材の凝固過程でフィレット部および
封止金具側壁部の双方がバランスよく塑性変形して残留
応力が緩和でき、フィレット部での割れとそれに伴う真
空漏れが生じなくなることを意味している。このことか
ら、接合部でのろう材の量をフィレット部表面の最小曲
率半径がろう付部における封止金具側壁部厚さの80%
以上になるように調整して、ろう材の凝固過程でフィレ
ット部および封止金具側壁部の双方に塑性変形を生じさ
せることがフィレット部に亀裂を生じさせないための必
須条件であるといえる。
厚さを減少させて実験した。円筒部の直径については上
記のものと同一とし、側壁部高さ10mm、厚さ0.5
mmとした。この場合も、フィレット部表面の最小曲率
半径を封止金具側壁部厚さの80%以上にすればフィレ
ット部に割れが生じなかった。この場合、封止金具側壁
部の塑性変形は上記のものより増加することは明らかで
ある。
さが小さいほど接合部における残留応力の緩和には有利
であるといえる。しかし、電磁力や大気圧による応力お
よび変位を許容範囲内に維持することが必須であること
はいうまでもない。特に、封止金具はその底部が真空ス
イッチの内側へ皿状に変位するように大気圧が加わるた
め、底部が平面のものでは厚さの限界は直径に応じてき
まる。因みに、先に説明した封止金具の厚さ0.5mm
はその外形寸法において採りうる厚さの限界に略等し
い。
ための底部の補強方法を示す斜視図(a)および部分断
面図(b)である。封止金具2a、3aは側壁部100
aと底面100bからなるカップ状をしている。底部1
00bの中央には固定電極または可動電極の貫通孔10
0cと、底部100bを板厚方向に変形させ側壁部10
0aの外周円と同心円上を周回する溝(もちろん、突起
でもよい)100dを備えている。この溝100dは底
部100bが真空スイッチの内側へ皿状に変位するのを
抑制する(すなわち、剛性を向上させる)とともに、側
壁部100bの半径方向への変位を拘束する底部100
bからの圧力を減少させるため、絶縁円筒と側壁部10
0bとの接合によって当該部分に生じる残留応力での側
壁部100bの変位が容易になり、結果的に接合部での
残留応力を減少させる。このため、厚さの小さな封止金
具を実現でき絶縁円筒との接合の信頼性がより向上す
る。図では、溝100dが1条のものを示したが、複数
条としてもよいことはいうまでもない。この溝100d
は張り出し加工等の塑性加工により実現できる。
ト系ステンレス鋼SUS304Lを用いるものとした
が、適当な表面処理等を施しろう付け部分に隣接する部
分からの粒界腐食割れ等による真空漏れを解消すること
と合わせて、SUS304など他の鋼種を用いてもよ
い。
イト系ステンレス鋼を用いるとともに、封止金具と絶縁
円筒との接合部のろうフィレット表面における最小曲率
半径を封止金具側壁部厚さの80%以上にしたので、従
来と同等以上に信頼性が高いにもかかわらずより安価の
真空スイッチを提供できる。また、封止金具の底部に側
壁部外周円と同心円上を周回する溝または突起を備えた
ので、封止金具をより薄く形成可能になる。また封止金
具をより薄く形成できるため接合部付近での塑性変形を
容易にし残留応力が低減できる。
部分断面図である。
面図である。
る。
極、 6‥可動側電極 8‥ベローズ、 9‥接点
Claims (2)
- 【請求項1】 絶縁円筒の両端に一対のカップ状封止金
具を備えた真空容器中に一対の接点を封入してなる真空
スイッチにおいて、前記封止金具をオーステナイト系ス
テンレス鋼により形成し、該封止金具の側壁部と前記絶
縁円筒とをろう付けにより接合するとともに、接合部に
生じるろうのフィレット表面における最小曲率半径を前
記側壁部の厚さの80%以上にしたことを特徴とする真
空スイッチ。 - 【請求項2】 前記封止金具の底部に前記側壁部外周円
と同心円上を周回する溝または突起を備えていることを
特徴とする請求項1記載の真空スイッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11208896A JP2001035326A (ja) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | 真空スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11208896A JP2001035326A (ja) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | 真空スイッチ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001035326A true JP2001035326A (ja) | 2001-02-09 |
Family
ID=16563936
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11208896A Pending JP2001035326A (ja) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | 真空スイッチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001035326A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8181842B2 (en) * | 2009-10-12 | 2012-05-22 | Schneider Electric Industries Sas | Device for assembly by brazing an end cap onto a cylindrical body and vacuum cartridge comprising one such device |
-
1999
- 1999-07-23 JP JP11208896A patent/JP2001035326A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8181842B2 (en) * | 2009-10-12 | 2012-05-22 | Schneider Electric Industries Sas | Device for assembly by brazing an end cap onto a cylindrical body and vacuum cartridge comprising one such device |
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