JP2019053955A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】遮断性能を向上可能な真空バルブを提供する。
【解決手段】一つの実施形態に係る真空バルブは、第１の強磁性体と、第２の強磁性体と、電極と、接触子と、コイル部とを備える。前記第１の強磁性体は、径方向内側に第１の空間が設けられる。前記第２の強磁性体は、前記第１の空間に配置され、前記第１の強磁性体から離間し、前記第１の強磁性体よりも低い透磁率を有する。前記接触子は、前記電極に対し相対的に移動可能で、前記第１の強磁性体又は前記第２の強磁性体に支持される。前記コイル部は、前記接触子から前記軸方向に離間するとともに前記第１及び第２の強磁性体を支持する第１の壁と、前記第１の壁から突出して前記接触子に接続されるとともにスリットが設けられた第２の壁と、を有し、前記第２の壁の前記径方向内側に前記第１及び第２の強磁性体が配置された第２の空間が設けられ、電流が流れたときに磁界を発生させる。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、真空バルブに関する。

真空バルブは、互いに近接及び離間が可能な二つの電極を有する。電極は、他の電極に接触する接触子と、二つの電極に電流が流れた場合に磁界を発生させるコイル部と、を有する。コイル部により発生させられた磁界は、二つの電極の接触子の間に発生するアークを拡散させる。例えば、電極の内部に磁性体が配置されることで、磁界の強さが向上する。

特開２００８−２６２７７２号公報

コイル部が発生させる磁界の強さは、電極間の距離が広くなるほど低くなる。また、磁界の強さは、径方向外側ほど低くなる傾向がある。このため、電極間の距離が広くなると、アークが拡散される接触子上の範囲が狭くなり、真空バルブによる遮断性能が低下するおそれがある。

一つの実施形態に係る真空バルブは、第１の強磁性体と、第２の強磁性体と、電極と、接触子と、コイル部とを備える。前記第１の強磁性体は、径方向内側に第１の空間が設けられる。前記第２の強磁性体は、少なくとも一部が前記第１の空間に配置され、前記第１の強磁性体から離間し、前記第１の強磁性体の透磁率よりも低い透磁率を有する。前記接触子は、前記電極に対し軸方向に相対的に近付き又は遠ざかることが可能で、前記電極と接触可能であり、前記第１の強磁性体及び前記第２の強磁性体のうち少なくとも一方の強磁性体に支持される。前記コイル部は、前記接触子から前記軸方向に離間するとともに前記第１の強磁性体及び前記第２の強磁性体を支持する第１の壁と、前記第１の壁から突出して前記接触子に接続されるとともにスリットが設けられた第２の壁と、を有し、前記第２の壁の前記径方向内側に前記第１の強磁性体及び前記第２の強磁性体が配置された第２の空間が設けられ、前記接触子を介して前記電極との間に電流が流れたときに前記軸方向に磁力線が延びる磁界を発生させる。

図１は、第１の実施形態に係る真空バルブを示す断面図である。 図２は、第１の実施形態の第１の電極及び第２の電極を示す正面図である。 図３は、第１の実施形態の第１の電極及び第２の電極を示す断面図である。 図４は、第１の実施形態の第１の電極又は第２の電極を、接触子を除いて示す平面図である。 図５は、第２の実施形態に係る第１の電極及び第２の電極を示す断面図である。 図６は、第３の実施形態に係る第１の電極及び第２の電極を示す断面図である。 図７は、第４の実施形態に係る第１の電極及び第２の電極を示す断面図である。 図８は、第４の実施形態の変形例に係る第１の電極及び第２の電極を示す断面図である。 図９は、第５の実施形態に係る第１の電極及び第２の電極を示す断面図である。

（第１の実施形態）
以下に、第１の実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明について、複数の表現が記載されることがある。複数の表現がされた構成要素及び説明は、記載されていない他の表現がされても良い。さらに、複数の表現がされない構成要素及び説明も、記載されていない他の表現がされても良い。

図１は、第１の実施形態に係る真空バルブ１０を示す断面図である。真空バルブ１０は、例えば、真空遮断器とも称され得る。例えば図１に示すように、真空バルブ１０は、第１の電極１１と、第２の電極１２と、真空容器１３と、シールド１４と、カバー１５とを有する。第１の電極１１は、電極の一例である。

各図面に示されるように、真空バルブ１０は、一点鎖線で示す中心軸Ａｘに沿って設けられる。以下、中心軸Ａｘに沿う方向を軸方向、中心軸Ａｘと直交する方向を径方向、中心軸Ａｘまわりに回転する方向を周方向と称する。

第１の電極１１は、第２の電極１２に対して軸方向における一方側（図１における上方向）に位置する。本実施形態において、第１の電極１１はいわゆる固定側電極であり、第２の電極１２はいわゆる可動側電極である。なお、第１の電極１１と第２の電極１２とはこれに限らない。

第２の電極１２は、第１の電極１１に対し、軸方向に相対的に近付き又は遠ざかることが可能である。このため、軸方向は、第１の電極１１と第２の電極１２の移動方向とも称され得る。

第２の電極１２は、第１の電極１１に接触する位置と、第１の電極１１から離間した位置との間で移動可能である。図１は、第１の電極１１から離間した位置に配置された第２の電極１２を示す。

第１の電極１１と第２の電極１２とは、実質的に同じ形状を有する。なお、第１の電極１１の形状と第２の電極１２の形状とが異なっても良い。第１の電極１１と第２の電極１２とはそれぞれ、通電軸２１と、コイル部２２と、接触子２３とを有する。コイル部２２は、例えば、スリット付電極とも称され得る。接触子２３は、例えば、接点とも称され得る。

通電軸２１は、軸方向に延び、真空バルブ１０の電路となる。コイル部２２は、例えば、カップ状に形成され、通電軸２１の端部に設けられる。第１の電極１１のコイル部２２は、第２の電極１２に向く通電軸２１の端部に設けられる。第２の電極１２のコイル部２２は、第１の電極１１に向く通電軸２１の端部に設けられる。通電軸２１とコイル部２２とは、例えば、無酸素銅のような導体によって作られる。

接触子２３は、コイル部２２の端部に、例えば鑞付けによって固定される。第１の電極１１の接触子２３は、第２の電極１２に向くコイル部２２の端部に設けられる。第２の電極１２の接触子２３は、第１の電極１１に向くコイル部２２の端部に設けられる。接触子２３は、例えば、銅クロムのような導体によって作られる。接触子２３は、コイル部２２に電気的に接続される。

第１の電極１１と第２の電極１２とが接触するとき、第１の電極１１の接触子２３が、第２の電極１２の接触子２３に接触する。これにより、第１の電極１１と第２の電極１２とが電気的に接続され、真空バルブ１０が閉極状態となる。

第１の電極１１と第２の電極１２との一部は、真空容器１３の内部に収容される。例えば、第１の電極１１及び第２の電極１２の、通電軸２１の一部と、コイル部２２と、接触子２３とが、真空容器１３の内部に収容される。第１の電極１１と第２の電極１２とは、真空容器１３の内部で接触及び離間可能である。真空容器１３は、絶縁容器４１と、二つの封止部４２，４３と、ベローズ４４とを有する。

絶縁容器４１は、アルミナのような絶縁体によって作られる。絶縁容器４１は、例えば、軸方向に延びる円筒形に形成される。絶縁容器４１は、他の形状に形成されても良い。絶縁容器４１は、二つの端部４１ａ，４１ｂを有する。端部４１ａは、軸方向における絶縁容器４１の一方の端部である。端部４１ｂは、軸方向における絶縁容器４１の他方の端部である。

一方の封止部４２は、絶縁容器４１の端部４１ａに取り付けられる。封止部４２に孔４２ａが設けられる。第１の電極１１の通電軸２１が、封止部４２の孔４２ａを通される。第１の電極１１の通電軸２１は、封止部４２に固着される。

他方の封止部４３は、絶縁容器４１の端部４１ｂに取り付けられる。封止部４３に孔４３ａが設けられる。第２の電極１２の通電軸２１が、封止部４３の孔４３ａを移動可能に通される。

ベローズ４４は、伸縮自在に軸方向に延びる。ベローズ４４の一方の端部４４ａは、封止部４３に固着される。ベローズ４４の他方の端部４４ｂは、第２の電極１２の通電軸２１に固着される。このため、ベローズ４４は、第２の電極１２の移動に合わせて伸長又は収縮する。二つの封止部４２，４３とベローズ４４とは、絶縁容器４１の端部４１ａ，４１ｂを気密に封止する。

シールド１４及びカバー１５は、真空容器１３の内部に配置される。シールド１４は、略筒状に形成され、第１の電極１１及び第２の電極１２の接触子２３を囲む。カバー１５は、第２の電極１２のコイル部２２と、ベローズ４４との間に位置し、ベローズ４４を覆う。

第１の電極１１と第２の電極１２とが接触すると、第１の電極１１と第２の電極１２とに定格電流が流れる。第１の電極１１と第２の電極１２とが接触及び離間するとき、第１の電極１１と第２の電極１２との間にアークが発生することがある。

アークにより、第１の電極１１と第２の電極１２とから、蒸発又は溶融した金属が発生する可能性がある。シールド１４は、蒸発又は溶融した金属が絶縁容器４１に付着して、絶縁容器４１の絶縁抵抗が低下することを抑制する。カバー１５は、蒸発又は溶融した金属がベローズ４４に付着することを抑制する。

図２は、第１の実施形態の第１の電極１１及び第２の電極１２を示す正面図である。図３は、第１の実施形態の第１の電極１１及び第２の電極１２を示す断面図である。図３に示すように、接触子２３は、径方向に広がる略円盤状に形成される。なお、接触子２３は、他の形状に形成されても良い。接触子２３は、接触面２３ａと、背面２３ｂとを有する。接触面２３ａは、第２の面の一例である。背面２３ｂは、第３の面の一例である。

接触面２３ａは、略平坦に形成される。第１の電極１１の接触子２３の接触面２３ａと、第２の電極１２の接触子２３の接触面２３ａとは、互いに向かい合う。また、第１の電極１１の接触子２３の接触面２３ａと、第２の電極１２の接触子２３の接触面２３ａとは、略平行な面である。第１の電極１１と第２の電極１２とが互いに接触するとき、第１の電極１１の接触面２３ａと、第２の電極１２の接触面２３ａとが互いに接触する。

背面２３ｂは、接触面２３ａの反対側に位置し、略平坦に形成される。背面２３ｂは、コイル部２２に向く。背面２３ｂに、窪み５１が設けられる。窪み５１は、例えば、略円形の有底の穴であり、凹部とも称され得る。なお、窪み５１の形状はこの例に限らない。窪み５１が設けられることで、接触子２３は、底面２３ｃと、内周面２３ｄとをさらに有する。底面２３ｃも、第３の面の一例である。

底面２３ｃは、窪み５１の底であり、接触面２３ａの反対側に位置して略平坦に形成される。底面２３ｃは、背面２３ｂよりも接触面２３ａに近い。底面２３ｃは、コイル部２２に向く。

窪み５１が設けられることで、背面２３ｂは、略円環状に形成される。内周面２３ｄは、略円形の底面２３ｃの外縁と、略円環状の背面２３ｂの内縁とを接続する。窪み５１は、内周面２３ｄの径方向内側に設けられる。内周面２３ｄは、径方向内側に向き、窪み５１に面する。

コイル部２２は、上述のように、カップ状に形成される。このため、コイル部２２に、収容空間５４が設けられる。収容空間５４は、第２の空間の一例である。収容空間５４は、軸方向に延びる略円柱状の窪みであり、凹部とも称され得る。第１の電極１１の収容空間５４は、第２の電極１２に向かって開口する。第２の電極１２の収容空間５４は、第１の電極１１に向かって開口する。コイル部２２は、第１の壁６１と、第２の壁６２とを有する。

第１の壁６１は、径方向に広がる略円盤状に形成され、接触子２３から軸方向に離間する。第１の電極１１において、第１の壁６１は、接触子２３から第２の電極１２の反対側に離間する。第２の電極１２において、第１の壁６１は、接触子２３から第１の電極１１の反対側に離間する。言い換えると、第１の電極１１及び第２の電極１２のそれぞれの第１の壁６１は、第１の電極１１及び第２の電極１２の他方から遠ざかる方向に、接触子２３から離間する。

第１の壁６１に、例えば鑞付けによって、通電軸２１が接続される。第１の壁６１は、外面６１ａと、底面６１ｂとを有する。外面６１ａは、軸方向に向く略平坦な面であり、通電軸２１が接続される。底面６１ｂは、外面６１ａの反対側に位置する略平坦な面である。底面６１ｂは、収容空間５４の底を形成する。このため、底面６１ｂは、収容空間５４に面する。第１の電極１１の底面６１ｂは、第２の電極１２に向く。第２の電極１２の底面６１ｂは、第１の電極１１に向く。

第２の壁６２は、軸方向に延びる略円筒状に形成される。第２の壁６２は、例えば、第１の壁６１の外縁から軸方向に突出する。第１の電極１１の第２の壁６２は、第１の壁６１から第２の電極１２に向かって突出する。第２の電極１２の第２の壁６２は、第１の壁６１から第１の電極１１に向かって突出する。

収容空間５４は、第２の壁６２の径方向内側に設けられる。言い換えると、第２の壁６２は、収容空間５４を囲む。第２の壁６２は、内周面６２ａと、軸端面６２ｂとを有する。

内周面６２ａは、軸方向に延びる略円筒状の面である。なお、内周面６２ａは、例えば多角形の筒状のような、他の形状に形成されても良い。内周面６２ａは、径方向内側に向き、収容空間５４に面する。

軸端面６２ｂは、軸方向における第２の壁６２の端面である。軸端面６２ｂの内縁に、内周面６２ａの端部が接続される。軸端面６２ｂに、収容空間５４が開口する。軸端面６２ｂは、軸方向に向く略円環状の平坦な面である。軸端面６２ｂは、例えば鑞付けによって、接触子２３の背面２３ｂに接続される。これにより、第２の壁６２に接触子２３が固定される。なお、軸端面６２ｂは、接触子２３の他の部分に固定されても良い。

第２の壁６２の軸端面６２ｂに接触子２３が接続されることで、接触子２３が収容空間５４を閉じる。言い換えると、接触子２３は、収容空間５４を覆う。このとき、接触子２３の窪み５１が、コイル部２２の収容空間５４に連通する。接触子２３の内周面２３ｄの内径は、第２の壁６２の内周面６２ａの内径と実質的に等しい。内周面２３ｄは、実質的に内周面６２ａから連続する。

図２に示すように、コイル部２２に、螺旋状に延びる複数のスリット６５が設けられる。スリット６５はそれぞれ、第１の壁６１から第２の壁６２の軸端面６２ｂに亘って設けられる。スリット６５は、第２の壁６２を径方向に貫通する。スリット６５により、第２の壁６２は、螺旋状に延びる複数の部分（以下、螺旋部と称する）６６に分割される。

第１の電極１１の接触子２３が第２の電極１２の接触子２３に接触すると、第１の電極１１のコイル部２２と第２の電極１２のコイル部２２との間で、接触子２３を介して電流が流れる。このとき、コイル部２２の複数の螺旋部６６に電流が流れることで、螺旋部６６は、電気が流れる方向に応じた磁界Ｍを発生させる。

螺旋部６６は、例えば、軸方向に磁力線が延びる磁界Ｍを発生させる。すなわち、第１の電極１１及び第２の電極１２は、いわゆる縦磁界電極である。図２の矢印は、磁界Ｍの磁力線の一例を示す。なお、螺旋部６６は、例えば、軸方向から斜めに傾く方向に磁力線が延びる磁界Ｍを発生させても良い。

図３に示すように、第１の電極１１及び第２の電極１２はそれぞれ、第１の強磁性体７１と、第２の強磁性体７２とをさらに有する。第１の強磁性体７１及び第２の強磁性体７２は、互いに連通する窪み５１及び収容空間５４に収容される。すなわち、窪み５１に第１の強磁性体７１の一部及び第２の強磁性体７２の一部が配置され、収容空間５４に第１の強磁性体７１の他の一部及び第２の強磁性体７２の他の一部が配置される。なお、例えば窪み５１が接触子２３に設けられない場合、第１の強磁性体７１及び第２の強磁性体７２の全体が収容空間５４に配置されても良い。

第１の強磁性体７１は、例えば鉄によって作られる。なお、第１の強磁性体７１は、他の強磁性を有する材料によって作られても良い。第１の強磁性体７１の材料の透磁率は、コイル部２２の材料の透磁率よりも高く、且つ接触子２３の材料の透磁率よりも高い。

第１の強磁性体７１は、軸方向に延びる略円筒状に形成される。このため、第１の強磁性体７１の径方向内側に、軸方向に延びる収容孔７５が設けられる。収容孔７５は、第１の空間の一例である。第１の強磁性体７１は、他の形状に形成されても良い。第１の強磁性体７１は、第１の軸端面７１ａと、第２の軸端面７１ｂと、外周面７１ｃと、内周面７１ｄとを有する。第２の軸端面７１ｂは、第１の面及び第３の端面の一例である。

第１の軸端面７１ａは、軸方向における第１の強磁性体７１の一方の端面である。第１の軸端面７１ａは、第１の壁６１の底面６１ｂに面する。第１の軸端面７１ａは、例えば鑞付けによって、底面６１ｂに接続される。これにより、第１の強磁性体７１は、第１の壁６１に固定され、第１の壁６１に支持される。

第２の軸端面７１ｂは、軸方向における第１の強磁性体７１の他方の端面である。第２の軸端面７１ｂは、接触子２３の底面２３ｃから離間した位置で、底面２３ｃに向く。すなわち、第２の軸端面７１ｂと底面２３ｃとは、隙間を介して向かい合う。軸方向に延びる収容孔７５は、第１の軸端面７１ａと第２の軸端面７１ｂとに開口する。

外周面７１ｃは、軸方向に延びる略円筒状の面である。なお、外周面７１ｃは、例えば多角形の筒状のような、他の形状に形成されても良い。外周面７１ｃは、径方向外側に向く。

外周面７１ｃは、第２の壁６２の内周面６２ａから離間した位置で、内周面６２ａに向く。言い換えると、外周面７１ｃと内周面６２ａとは、隙間を介して向かい合う。さらに、外周面７１ｃは、接触子２３の内周面２３ｄから離間した位置で、内周面２３ｄに向く。言い換えると、外周面７１ｃと内周面２３ｄとは、隙間を介して向かい合う。このように、第１の強磁性体７１は、接触子２３及び第２の壁６２から離間する。

内周面７１ｄは、外周面７１ｃの反対側に位置する。内周面７１ｄは、軸方向に延びる略円筒状に形成され、径方向内側に向く。内周面７１ｄは、収容孔７５に面する。

図４は、第１の実施形態の第１の電極１１又は第２の電極１２を、接触子２３を除いて示す平面図である。図４は、第２の電極１２を代表的に示す。図４に示すように、第１の強磁性体７１は、複数の間隙８１により周方向に分断されており、複数の分割体８２を含む。

複数の間隙８１は、第１の強磁性体７１を径方向に貫通し、第１の強磁性体７１を周方向に配置された複数の分割体８２に分割する。なお、一つの間隙８１が、略円筒状の第１の強磁性体７１を略Ｃ字状に分断しても良い。

複数の分割体８２は、間隙８１を介して周方向に並べられる。分割体８２はそれぞれ、第１の周端面８２ａと、第２の周端面８２ｂとを有する。第１の周端面８２ａは、第１の端面の一例である。第２の周端面８２ｂは、第２の端面の一例である。

第１の周端面８２ａは、分割体８２の、周方向における一方（図４における時計回り方向）の端面である。第２の周端面８２ｂは、分割体８２の周方向における他方（図４における反時計回り方向）の端面である。このため、第１の周端面８２ａ及び第２の周端面８２ｂはそれぞれ、周方向に向く。

一つの分割体８２の第１の周端面８２ａは、他の分割体８２の第２の周端面８２ｂから周方向に離間するとともに、周方向において当該第２の周端面８２ｂに向く。言い換えると、第１の周端面８２ａと第２の周端面８２ｂとは、間隙８１を介して周方向に向かい合う。

第２の強磁性体７２は、例えば鉄によって作られる。なお、第２の強磁性体７２は、他の強磁性を有する材料によって作られても良い。第２の強磁性体７２の透磁率は、第１の強磁性体７１の透磁率よりも低い。例えば、第２の強磁性体７２の材料である鉄の結晶形と、第１の強磁性体７１の材料である鉄の結晶形とが異なることで、第２の強磁性体７２の透磁率が第１の強磁性体７１の透磁率よりも低くなる。なお、例えば、第２の強磁性体７２の材料と、第１の強磁性体７１の材料とが異なることで、第２の強磁性体７２の透磁率が第１の強磁性体７１の透磁率よりも低くなっても良い。

第２の強磁性体７２の剛性は、コイル部２２の剛性よりも高く、且つ接触子２３の剛性よりも高い。また、第２の強磁性体７２の電気抵抗は、コイル部２２の電気抵抗よりも大きい。例えば、第２の強磁性体７２の材料の電気抵抗率がコイル部２２の材料の電気抵抗率よりも高いことで、第２の強磁性体７２の電気抵抗がコイル部２２の電気抵抗よりも大きくなる。

図３に示すように、第２の強磁性体７２は、軸方向に延びる略円筒状に形成される。このため、第２の強磁性体７２の径方向内側に、軸方向に延びる空洞８５が設けられる。空洞８５は、第３の空間の一例である。第２の強磁性体７２は、他の形状に形成されても良い。

第２の強磁性体７２は、略円筒状の第１の強磁性体７１の径方向内側に配置される。このため、第２の強磁性体７２の少なくとも一部は、収容孔７５に配置される。すなわち、第１の強磁性体７１及び第２の強磁性体７２のうち、より透磁率の高い第１の強磁性体７１が第２の強磁性体７２よりも径方向外側に位置する。第２の強磁性体７２は、第１の軸端面７２ａと、第２の軸端面７２ｂと、外周面７２ｃと、内周面７２ｄとを有する。第２の軸端面７２ｂは、第４の端面の一例である。

第１の軸端面７２ａは、軸方向における第２の強磁性体７２の一方の端部である。第１の軸端面７２ａは、第１の壁６１の底面６１ｂに面する。第１の軸端面７２ａは、例えば鑞付けによって、底面６１ｂに接続される。これにより、第２の強磁性体７２は、第１の壁６１に固定され、第１の壁６１に支持される。

第２の軸端面７２ｂは、軸方向における第２の強磁性体７２の他方の端部である。第２の軸端面７２ｂは、接触子２３の底面２３ｃに向く。第２の軸端面７２ｂは、例えば鑞付けによって、底面２３ｃに接続される。これにより、第２の強磁性体７２は、接触子２３に固定され、接触子２３を支持する。軸方向に延びる空洞８５は、第１の軸端面７２ａと第２の軸端面７２ｂとに開口する。

外周面７２ｃは、軸方向に延びる略円筒状の面であり、径方向外側に向く。外周面７２ｃは、第１の強磁性体７１の内周面７１ｄから離間した位置で、内周面７１ｄに向く。このため、第２の強磁性体７２は、第１の強磁性体７１から離間する。

内周面７２ｄは、外周面７２ｃの反対側に位置する。内周面７２ｄは、軸方向に延びる略円筒状に形成され、径方向内側に向く。内周面７２ｄは、空洞８５に面する。

軸方向と直交する（軸方向から見た）第２の強磁性体７２の最小の断面積は、軸方向と直交する第１の強磁性体７１の最小の断面積よりも小さい。このため、第２の強磁性体７２は、第１の強磁性体７１よりも大きい電気抵抗を有する。なお、第２の強磁性体７２の材料の電気抵抗率が第１の強磁性体７１の材料の電気抵抗率よりも高いことで、第２の強磁性体７２の電気抵抗が第１の強磁性体７１の電気抵抗より大きくても良い。

上述のように、真空バルブ１０の閉極時、第２の電極１２が第１の電極１１に近づく方向に移動し、第１の電極１１の接触子２３と、第２の電極１２の接触子２３とが接触する。一方、真空バルブ１０の開極時、第２の電極１２が第１の電極１１から離間する方向に移動する。すなわち、第２の電極１２のコイル部２２及び接触子２３は、第１の電極１１に対し、軸方向に相対的に近付き又は遠ざかることが可能である。

第１の電極１１と第２の電極１２との接触子２３が互いに接触するとき、第２の強磁性体７２が接触子２３を支持する。このため、コイル部２２及び接触子２３の変形が抑制され、第１の強磁性体７１が接触子２３から離間した状態に保たれる。

第１の電極１１及び第２の電極１２において、電流はコイル部２２及び接触子２３を通る。第２の強磁性体７２は、第１の壁６１及び接触子２３に鑞付けされる。このため、電流が第２の強磁性体７２を通ることがある。しかし、第２の強磁性体７２の電気抵抗は、コイル部２２の電気抵抗より大きく、且つ接触子２３の電気抵抗よりも大きい。このため、多くの電流がコイル部２２を通り、第２の強磁性体７２に流れる電流が低減されている。

例えば第２の電極１２が第１の電極１１から離間するとき、第１の電極１１と第２の電極１２との間にアークが発生することがある。コイル部２２によって図２の磁界Ｍが発生するため、このとき、アークを構成する荷電粒子が磁界Ｍ中で磁力線に捕捉され、当該磁力線を中心に螺旋運動する。これにより、アークが拡散されて接触子２３の全体に広がる。従って、アークの集中による接触子２３の局所的加熱が絶縁破壊を生じることが抑制され、真空バルブ１０が電流をより確実に遮断する。第１の強磁性体７１及び第２の強磁性体７２は、コイル部２２の磁界Ｍをより強め、真空バルブ１０の電流遮断性能を向上させる。

コイル部２２に交流電流が流れることで、磁界Ｍが、第１の強磁性体７１に誘導電流を発生させる可能性がある。しかし、第１の強磁性体７１が図４の間隙８１によって周方向に分断されるため、第１の強磁性体７１に周方向に誘導電流が流れることが抑制され、磁界Ｍの強度を低下させるような磁界を当該誘導電流が発生させることが抑制される。

以上説明された第１の実施形態に係る真空バルブ１０において、コイル部２２の収容空間５４に、第１の強磁性体７１と第２の強磁性体７２とが配置される。第２の強磁性体７２は、第１の強磁性体７１の径方向内側の収容孔７５に配置され、第１の強磁性体７１の透磁率よりも低い透磁率を有する。このように、コイル部２２の径方向内側に二つの強磁性体７１，７２が配置されるとともに、透磁率がより高い第１の強磁性体７１が、透磁率がより低い第２の強磁性体７２よりも径方向外側に位置する。これにより、第１の電極１１と第２の電極１２のコイル部２２との間の距離が大きい場合であっても、コイル部２２が発生させる磁界Ｍの強度が低下すること、及び図３に示す径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近における磁界Ｍの相対的な強度が低下することが抑制される。従って、第１の電極１１と第２の電極１２の接触子２３との間で発生するアークの密度をより均一に拡散させることができ、例えば、アークの集中による接触子２３の局所的加熱による絶縁破壊が抑制され、真空バルブ１０による遮断性能が向上する。さらに、第１の電極１１に接触可能な第２の電極１２の接触子２３が第２の強磁性体７２に支持されるため、接触子２３及びコイル部２２が第１の電極１１から作用される荷重により変形することが抑制される。

第１の強磁性体７１は、周方向に向く第１の周端面８２ａと、第１の周端面８２ａから周方向に離間するとともに周方向において第１の周端面８２ａに向く第２の周端面８２ｂと、を有する。すなわち、第１の強磁性体７１は、周方向において、第１の周端面８２ａと第２の周端面８２ｂとを形成する間隙８１により分断される。これにより、軸方向に磁力線が延びる磁界Ｍが発生した場合に、当該磁界Ｍにより第１の強磁性体７１に周方向の誘導電流が発生し、当該誘導電流が磁界Ｍの強さを低下させること、が抑制される。

接触子２３を支持する第２の強磁性体７２の径方向内側に、空洞８５が設けられる。これにより、第２の強磁性体７２の断面積がより小さくなり、第１の壁６１から第２の強磁性体７２を通って接触子２３に分流する電流を低く抑えることができる。

接触子２３は、収容空間５４に連通するとともに第１の強磁性体７１の一部が配置される窪み５１が設けられる。これにより、軸方向における接触子２３の厚さを大きく設定したとしても、第１の強磁性体７１と発生するアークとの間の距離が短くなるため、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近においてアークに作用する磁界Ｍの強さを高くすることができる。従って、アークの集中による接触子２３の局所的加熱による絶縁破壊が抑制され、真空バルブ１０による遮断性能が向上する。

接触子２３は、第１の強磁性体７１及び第２の強磁性体７２のうち、より大きい電気抵抗を有する第２の強磁性体７２に支持される。これにより、第１の壁６１から第１の強磁性体７１又は第２の強磁性体７２を通って接触子２３に分流する電流を低く抑えることができる。

（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態について、図５参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

図５は、第２の実施形態に係る第１の電極１１及び第２の電極１２を示す断面図である。図５に示すように、第２の実施形態において、第１の強磁性体７１に凹部９１が設けられる。

凹部９１は、第２の軸端面７１ｂに設けられた有底の窪みである。凹部９１が設けられることで、第１の強磁性体７１の第２の軸端面７１ｂは、第１の部分７１ｂａと、第２の部分７１ｂｂとを有する。

第１の部分７１ｂａ及び第２の部分７１ｂｂはそれぞれ、接触子２３の底面２３ｃに向く。第１の部分７１ｂａは、略円環状に形成され、凹部９１の底を形成する。第２の部分７１ｂｂは、第１の部分７１ｂａの径方向外側に位置し、略円環状に形成される。第２の部分７１ｂｂは、第１の部分７１ｂａよりも接触子２３の底面２３ｃに近い。

以上説明された第２の実施形態の真空バルブ１０において、第１の強磁性体７１の第２の軸端面７１ｂは、第１の部分７１ｂａと、第１の部分７１ｂａよりも径方向外側に位置するとともに第１の部分７１ｂａよりも接触子２３に近い第２の部分７１ｂｂと、を有する。これにより、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近における第１の強磁性体７１と発生するアークとの間の距離が短くなるため、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近においてアークに作用する磁界Ｍの強さを高くすることができる。従って、アークの集中による接触子２３の局所的加熱による絶縁破壊が抑制され、真空バルブ１０による遮断性能が向上する。

（第３の実施形態）
以下に、第３の実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、第３の実施形態に係る第１の電極１１及び第２の電極１２を示す断面図である。図６に示すように、第３の実施形態において、第２の軸端面７１ｂは、径方向外側に向かうに従って接触子２３に近づくよう傾斜したテーパ状に形成される。

テーパ状に形成されることで、第１の強磁性体７１の第２の軸端面７１ｂは、第１の部分７１ｂａと、第２の部分７１ｂｂとを有する。第１の部分７１ｂａと第２の部分７１ｂｂとは互いに連続する。

第１の部分７１ｂａ及び第２の部分７１ｂｂはそれぞれ、接触子２３の底面２３ｃに向く。第１の部分７１ｂａは、収容孔７５に隣接する略円環状の部分である。第２の部分７１ｂｂは、第１の部分７１ｂａの径方向外側に位置する略円環状の部分である。すなわち、第２の部分７１ｂｂは、第２の軸端面７１ｂのうち、より径方向外側の部分である。第２の部分７１ｂｂは、第１の部分７１ｂａよりも接触子２３の底面２３ｃに近い。

以上説明された第３の実施形態の真空バルブ１０において、第１の強磁性体７１の第２の軸端面７１ｂは、第１の部分７１ｂａと、第１の部分７１ｂａよりも径方向外側に位置するとともに第１の部分７１ｂａよりも接触子２３に近い第２の部分７１ｂｂと、を有する。これにより、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近における第１の強磁性体７１と発生するアークとの間の距離が短くなるため、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近においてアークに作用する磁界Ｍの強さを高くすることができる。従って、アークの集中による接触子２３の局所的加熱による絶縁破壊が抑制され、真空バルブ１０による遮断性能が向上する。

また、第２の部分７１ｂｂが接触子２３に接触することで、第１の電極１１と第２の電極１２の接触子２３とが接触した場合に、第１の強磁性体７１が接触子２３を支持しても良い。これにより、第１の電極１１に加圧されることによる接触子２３及びコイル部２２の変形が抑制される。さらに、第１の強磁性体７１が、第２の軸端面７１ｂの一部で接触子２３に接触するため、第１の壁６１から第１の強磁性体７１を通って接触子２３に分流する電流を低く抑えることができる。例えば、第１の強磁性体７１が、第２の部分７１ｂｂの外縁７１ｂｃで接触子２３に線接触し、第２の軸端面７１ｂの他の部分が接触子２３から離間する。これにより、第１の壁６１から第１の強磁性体７１を通って接触子２３に分流する電流を低く抑えることができる。

（第４の実施形態）
以下に、第４の実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。図７は、第４の実施形態に係る第１の電極１１及び第２の電極１２を示す断面図である。図７に示すように、第４の実施形態の窪み５１は、略円環状に形成される。

窪み５１が略円環状に形成されることで、接触子２３の背面２３ｂは、第１の領域２３ｂａと、第２の領域２３ｂｂとを有する。第１の領域２３ｂａは、略円環状に形成され、略円環状の窪み５１の径方向外側に位置する。第２の領域２３ｂｂは、略円形に形成され、略円環状の窪み５１の径方向内側に位置する。第１の領域２３ｂａと第２の領域２３ｂｂとは、略同一平面上にある。

第１の領域２３ｂａは、例えば鑞付けにより、コイル部２２の第２の壁６２の軸端面６２ｂに接続される。第２の領域２３ｂｂは、例えば鑞付けにより、第２の強磁性体７２の第２の軸端面７２ｂに接続される。

第４の実施形態の接触子２３において、接触面２３ａは、略円環状の平面である。さらに、接触子２３は、凹面２３ｆと、曲面２３ｇとをさらに有する。凹面２３ｆは、略円環状の接触面２３ａの径方向内側に設けられ、背面２３ｂに向かって凸に窪んだ面である。曲面２３ｇは、略円環状の接触面２３ａの径方向外側に設けられ、略円環状に形成される。曲面２３ｇは、径方向外側ほど背面２３ｂに近付くなだらかな曲面である。

軸方向において、第１の電極１１の接触面２３ａは、凹面２３ｆ及び曲面２３ｇよりも第２の電極１２に近い。軸方向において、第２の電極１２の接触面２３ａは、凹面２３ｆ及び曲面２３ｇよりも第１の電極１１に近い。

第４の実施形態の第１の強磁性体７１において、第２の軸端面７１ｂは、第２の実施形態と同じく、第１の部分７１ｂａ及び第２の部分７１ｂｂを有する。第１の部分７１ｂａは、背面２３ｂの第２の領域２３ｂｂと底面２３ｃから離間した位置で、第２の領域２３ｂｂ及び底面２３ｃに面する。第２の部分７１ｂｂは、底面２３ｃから離間した位置で、底面２３ｃに面する。

第２の軸端面７１ｂの第２の部分７１ｂｂは、軸方向において、接触子２３の底面２３ｃと背面２３ｂとの間に位置する。このため、第２の部分７１ｂｂは、背面２３ｂよりも、底面２３ｃに近い。

第１の強磁性体７１の第２の部分７１ｂｂを含む一部は、窪み５１に配置される。一方、第２の強磁性体７２は、窪み５１の外に配置される。このため、軸方向において、第１の強磁性体７１の第２の部分７１ｂｂは、第２の強磁性体７２の第２の軸端面７２ｂよりも、底面２３ｃに近い。

第１の電極１１の第１の強磁性体７１の第２の部分７１ｂｂは、第２の強磁性体７２の第２の軸端面７２ｂよりも、第２の電極１２に近い。また、第２の電極１２の第１の強磁性体７１の第２の部分７１ｂｂは、第２の強磁性体７２の第２の軸端面７２ｂよりも、第１の電極１１に近い。

第４の実施形態において、第１の強磁性体７１、第２の強磁性体７２、及びコイル部２２は、背面２３ｂ及び底面２３ｃのうち、接触面２３ａと軸方向に重なる部分から離間する。図７は、接触面２３ａと軸方向に重なる範囲を二点鎖線で概略的に示す。

図８は、第４の実施形態の変形例に係る第１の電極１１及び第２の電極１２を示す断面図である。図８に示すように、第４の実施形態の第１の強磁性体７１の第２の軸端面７１ｂは、第３の実施形態と同じくテーパ状であっても良い。

以上説明された第４の実施形態の真空バルブ１０において、接触子２３に向く第１の強磁性体７１の第２の軸端面７１ｂは、接触子２３に向く第２の強磁性体７２の第２の軸端面７２ｂよりも、第１の電極１１に近い。これにより、第１の強磁性体７１と発生するアークとの間の距離が短くなるため、径方向における接触子２３の端部２３ｅ付近においてアークに作用する磁界Ｍの強さを高くすることができる。従って、アークの集中による接触子２３の局所的加熱による絶縁破壊が抑制され、真空バルブ１０による遮断性能が向上する。

第１の強磁性体７１、第２の強磁性体７２、及びコイル部２２は、背面２３ｂ及び底面２３ｃのうち、接触面２３ａと軸方向に重なる部分から離間する。これにより、第１の電極１１と第２の電極１２の接触子２３とが接触した場合に接触子２３が微小変形しやすくなり、第１の電極１１と接触子２３との接触面積をより大きくすることができる。これにより、第１の電極１１と接触子２３との間の接触抵抗が低減される。

（第５の実施形態）
以下に、第５の実施形態について、図９を参照して説明する。図９は、第５の実施形態に係る第１の電極１１及び第２の電極１２を示す断面図である。第５の実施形態の真空バルブ１０は、第４の実施形態の変形例の真空バルブ１０と大よそ同一の構成を有する。以下、第５の実施形態の真空バルブ１０について、第４の実施形態の変形例の真空バルブ１０と異なる部分を説明する。

第２の強磁性体７２の第２の軸端面７２ｂは、接触子２３の背面２３ｂから離間する。第２の軸端面７２ｂは、背面２３ｂの第２の領域２３ｂｂから離間した位置で、第２の領域２３ｂｂに向く。一方、第１の強磁性体７１の第２の軸端面７１ｂの第２の部分７１ｂｂは、外縁７１ｂｃにおいて、例えば鑞付けによって接触子２３の底面２３ｃに接続される。このため、第１の強磁性体７１が接触子２３を支持する。第１の強磁性体７１は、第２の強磁性体７２よりも大きい電気抵抗を有する。

以上説明された第５の実施形態の真空バルブ１０において、接触子２３は、第１の強磁性体７１及び第２の強磁性体７２のうち、より大きい電気抵抗を有する第１の強磁性体７１に支持される。これにより、第１の壁６１から第１の強磁性体７１又は第２の強磁性体７２を通って接触子２３に分流する電流を低く抑えることができる。

第２の部分７１ｂｂは、外縁７１ｂｃで接触子２３に線接触し、接触子２３を支持する。これにより、第１の壁６１から第１の強磁性体７１を通って接触子２３に分流する電流を低く抑えることができる。

以上説明された少なくとも一つの実施形態によれば、第２の強磁性体は、第１の強磁性体の径方向内側の第１の空間に配置され、第１の強磁性体の透磁率よりも低い透磁率を有する。これにより、電極とコイル部との間の距離が大きい場合であっても、コイル部が発生させる磁界の強度が低下すること、及び径方向における接触子の端部付近における磁界の相対的な強度が低下することが抑制され、真空バルブによる遮断性能が向上する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…真空バルブ、１１…第１の電極、１２…第２の電極、２２…コイル部、２３…接触子、２３ｂ…背面、２３ｃ…底面、５１…窪み、５４…収容空間、６１…第１の壁、６２…第２の壁、６５…スリット、７１…第１の強磁性体、７１ｂ…第２の軸端面、７１ｂａ…第１の部分、７１ｂｂ…第２の部分、７２…第２の強磁性体、７２ｂ…第２の軸端面、７５…収容孔、８２…分割体、８２ａ…第１の周端面、８２ｂ…第２の周端面、８５…空洞、Ｍ…磁界。

Claims (8)

1. 径方向内側に第１の空間が設けられた第１の強磁性体と、
   少なくとも一部が前記第１の空間に配置され、前記第１の強磁性体から離間し、前記第１の強磁性体の透磁率よりも低い透磁率を有する第２の強磁性体と、
   電極と、
   前記電極に対し軸方向に相対的に近付き又は遠ざかることが可能で、前記電極と接触可能であり、前記第１の強磁性体及び前記第２の強磁性体のうち少なくとも一方の強磁性体に支持される接触子と、
   前記接触子から前記軸方向に離間するとともに前記第１の強磁性体及び前記第２の強磁性体を支持する第１の壁と、前記第１の壁から突出して前記接触子に接続されるとともにスリットが設けられた第２の壁と、を有し、前記第２の壁の前記径方向内側に前記第１の強磁性体及び前記第２の強磁性体が配置された第２の空間が設けられ、前記接触子を介して前記電極との間に電流が流れたときに前記軸方向に磁力線が延びる磁界を発生させるコイル部と、
   を具備する真空バルブ。
2. 前記第１の強磁性体は、周方向に向く第１の端面と、前記第１の端面から前記周方向に離間するとともに前記周方向において前記第１の端面に向く第２の端面と、を有する、請求項１の真空バルブ。
3. 前記第２の強磁性体は、前記接触子を支持し、前記径方向内側に第３の空間が設けられる、請求項１又は請求項２の真空バルブ。
4. 前記第１の強磁性体は、前記接触子に向く第１の面を有し、
   前記第１の面は、第１の部分と、前記第１の部分よりも径方向外側に位置するとともに前記第１の部分よりも前記接触子に近い第２の部分と、を有する、
   請求項１乃至請求項３のいずれか一つの真空バルブ。
5. 前記接触子に、前記第２の空間に連通するとともに前記第１の強磁性体の一部が配置される窪みが設けられた、請求項１乃至請求項４のいずれか一つの真空バルブ。
6. 前記接触子に向く前記第１の強磁性体の第３の端面は、前記接触子に向く前記第２の強磁性体の第４の端面よりも、前記電極に近い、請求項１乃至請求項５のいずれか一つの真空バルブ。
7. 前記接触子は、前記電極と接触する第２の面と、前記第２の面の反対側に位置する第３の面と、を有し、
   前記第１の強磁性体、前記第２の強磁性体、及び前記コイル部は、前記第３の面のうち前記第２の面と前記軸方向に重なる部分から離間する、
   請求項１乃至請求項６のいずれか一つの真空バルブ。
8. 前記接触子は、前記第１の強磁性体及び前記第２の強磁性体のうちより大きい電気抵抗を有する一方の強磁性体に支持される、請求項１乃至請求項７のいずれか一つの真空バルブ。

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