JP3146158B2

JP3146158B2 - 真空バルブ

Info

Publication number: JP3146158B2
Application number: JP14153196A
Authority: JP
Inventors: 宜賢影長; 憲治渡辺; 工美内山; 純一佐藤; 英治金子; 三孝本間; 宏通染井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 2001-03-12
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JPH09320413A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空バルブに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】遮断性能を上げるために、接点間に発生
するアークに対して平行に磁界を発生させる、いわゆる
縦磁界形の電極を組み込んだ真空バルブが真空遮断器な
どに採用されている。

【０００３】この真空バルブは、電極の接点の背面に組
み込まれたコイル電極を流れる電流によって、固定側電
極と可動側電極の間に対して、アークと平行（すなわ
ち、真空バルブの軸方向）の磁界を発生させて、接点表
面におけるアークの局部的膠着を防ぎ、遮断性能の向上
を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、大容量の真
空バルブでコイル電極の直径が大きく、縦磁界を発生さ
せる弧状のコイル部が長い電極では、所望の縦磁界強度
を得ることができるが、遮断電流が小さい小容量の真空
バルブでは、電極の直径も小さくなるので、コイル電極
のコイル部が短くなり、充分な強度の縦磁界が得られな
い。

【０００５】そのため、小容量の真空バルブでは、従来
から直径がやや大きい平板電極構造の電極を組み込んで
いるが、この電極では、真空バルブの小形化と遮断性能
の向上を図るうえでの障害となる。

【０００６】したがって、容量が小さいにもかかわら
ず、アーク時間が長くなり、接点の寿命が短くなり、真
空バルブの特長を損う。そこで、本発明の目的は、外形
を増やすことなく、遮断特性を上げ寿命を延ばすことの
できる真空バルブを得ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明の
真空バルブは、絶縁円筒の両端から絶縁円筒の内部に貫
挿された通電軸の先端に対して通電板を設け、この通電
板の前面に対して、隣接側に溝が形成された複数の磁性
体を環状に配置し、基端が通電板に接合される通電棒を
磁性体の溝に挿入し、通電棒の先端に接触子を接合した
ことを特徴とする。

【０００８】また、請求項２に記載の発明の真空バルブ
は、接触子を、筒部で磁性体を覆うカップ状としたこと
を特徴する。また、請求項３に記載の発明の真空バルブ
は、磁性体の溝の少なくとも通電棒との接触面に対し
て、絶縁被膜を形成したことを特徴とする。

【０００９】また、請求項４に記載の発明の真空バルブ
は、磁性体の外周側の側面に対して、セラミックスの被
膜を形成し、請求項５に記載の発明の真空バルブは、銅
・クロム合金材の被膜を形成したことを特徴とする。

【００１０】また、請求項６に記載の発明の真空バルブ
は、接触子の材料を、中心部のアーク電圧の高い材料と
この外周のアーク電圧の低い材料で構成したことを特徴
とする。

【００１１】さらに、請求項７に記載の発明の真空バル
ブは、絶縁筒の内部の接触子の対向部に対して、環状の
磁性体を設けたことを特徴とする。

【００１２】このような手段によって、請求項１に記載
の発明においては、通電棒を流れる電流で発生した磁束
を磁性体に導き、さらに、両電極の磁性体の間を軸方向
に通過させる。

【００１３】また、請求項２に記載の発明においては、
アークの放電面積を広げて、発弧点を分散させる。ま
た、請求項３に記載の発明においては、磁性体に分流す
る電流を抑えて、縦磁界の強度を上げる。

【００１４】また、請求項４に記載の発明においては、
磁性体の外周面にアークが移行した場合の磁性体の蒸発
を防ぎ、請求項５に記載の発明においては、磁性体の外
周面へのアークの移行を防ぐ。

【００１５】また、請求項６に記載の発明においては、
接触子の中央部分における消弧特性を上げる。さらに、
請求項７に記載の発明においては、アークの接点外周方
向への移行を促進する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の真空バルブの一実
施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の真
空バルブの第１の実施形態を示す部分分解斜視図で、請
求項１に対応し、電極部分と通電軸の一部のみを示す。

【００１７】図１において、図示しない真空バルブの固
定側端板に貫設された固定側通電軸１Ａの下端には、銅
材から円板状に形成された通電板５がろう付されてい
る。この通電板５の下面には、軟鋼材から略コ字状に形
成された６個の磁性片３が放射状に且つ対称的に配置さ
れている。

【００１８】これらの各磁性片３の隣接側の片側に開口
して形成された弧状の溝には、銅材の丸棒から製作され
た通電棒２がそれぞれ遊嵌され、上端が通電板５にろう
付されている。

【００１９】これらの磁性片３と通電棒２の下端面に
は、銅・クロム合金で製作された接触子４がろう付さ
れ、この接触子４の外周の下端は、弧状に面取りされて
いる。このうち、通電板５，磁性片３，通電棒２及び接
触子４で、固定側電極を構成している。

【００２０】同じく、図示しない真空バルブの可動側端
板に貫設された可動側通電軸１Ｂの上端にも、通電板５
がろう付されている。この通電板５の上面にも、軟鋼材
から略コ字状に形成された６個の磁性片３が放射状に且
つ対称的に配置されている。これらの磁性片３は、固定
側と可動側では、後述する図２で示すように逆向きとな
っている。

【００２１】これらの各磁性片３の隣接側の片側に形成
された弧状の溝には、銅材の丸棒から製作された通電棒
２が固定側電極と同様にそれぞれ遊嵌され、片側が通電
板５にろう付されている。

【００２２】これらの磁性片３と通電棒２の他側には、
銅・クロム合金で製作された接触子４がろう付され、こ
の接触子４の外周の接触面側は、弧状に面取りされてい
る。このうち、通電板５，磁性片３，通電棒２及び接触
子４で、可動側電極を構成している。

【００２３】このように電極が構成された真空バルブに
おいて、例えば、可動側通電軸１Ｂから可動側電極を経
て固定側電極に流れる電流は、可動側の通電板５から各
通電棒２と接触子４を経て固定側の接触子４に流れ、さ
らに、固定側の各通電棒２から通電板５を経て固定側通
電軸１Ｂに流れる。

【００２４】この電流が通電棒２を流れることで発生す
る磁束は、図１の部分拡大説明図の図２の矢印Φで示す
ように、各磁性片３を通過する磁路と、これらの磁性片
３の開口端において、電極間に上下方向に対向して配置
された各磁性片３の間を軸方向に破線で示すように通過
する。すなわち、破線で示す磁束によって電極間には、
いわゆる縦磁界が発生する。

【００２５】図３は、図１で示した電極間の縦磁界の強
度の分布の電極の径方向の変化を示した図で、環状に配
置された通電棒２の配置径を境界として、方向の異なる
曲線Ａで示す磁界が形成されている（注；このグラフ
は、電極が開極した状態で測定した）。

【００２６】したがって、このように構成された真空バ
ルブにおいては、たとえ、電極の直径が小さい場合で
も、通電棒２と磁性片３によって、縦磁界を発生させる
ことにより、電極間に発生したアークの局部的集中を防
ぎ、遮断特性を上げることができる。

【００２７】なお、上記実施例において、磁性片３の溝
の内面の少なくとも通電棒２と接する面に対して、セラ
ミックスの被膜を形成して、遮断電流のすべてを通電棒
２に流し、縦磁界の強度を上げて、請求項３に記載の発
明としてもよい。また、通電棒２は、角棒又は磁性片３
の溝の形状に合わせた弧状とすることで、通電容量の大
きい真空バルブに対応可能としてもよい。

【００２８】この場合には、溝の幅を狭くし、環状に配
置された磁性片３の内周間隔を増やすことで、図３で示
したグラフの中央部に凹部を形成して、アークの中央部
への集中を防ぐこともできる。

【００２９】また、上記実施形態では、磁性片３は６個
の場合で説明したが、半円形で二分割形の２個としても
よく、扇状の三分割，四分割又は五分割形としてもよ
い。

【００３０】次に、図４は、本発明の真空バルブの第２
の実施の形態を示す部分斜視図で、接触子のみを示し、
請求項６に対応し、他の部分は図示しないが、第１の実
施形態で示した図１と同一である。

【００３１】すなわち、図４に示した接触子４Ａは、図
３で示した磁性片３の溝に挿入された通電棒２と接触子
の中心間の半径ｒと同一の半径の範囲において、アーク
電圧の高い接点材料として、Ｃｕ75％，Ｃｒ25％の合金
の接点片４ａが使用され、この外側の環状の接点片４ｂ
には、アーク電圧が接点片４ａと比べて低い、Ｃｕ50
％，Ｃｒ50％の材料が採用されている。

【００３２】このように接触子の材料のうち、中央部分
をアーク電圧の高い材料を使用することによって、接触
子４の中央部の間におけるアークの継続を抑えることに
より、図１で示した磁性体３と通電棒２による縦磁界の
平準化と相俟って、アークの中央部への集中を防ぎ、広
い接触子面に分散させて、消弧性能を上げることができ
る。

【００３３】なお、上記第１及び第２の実施形態におい
て、磁性片３の外周の長い弧状面と接触子４の取付面の
外周部に対して、銅のめっき又は銅・クロム合金の被膜
を形成することで、接点間のアークが磁性片３の外周に
移行したときの磁性片３の蒸発を防ぎ、消弧性能を上げ
た請求項５に記載の発明としてもよい。

【００３４】次に、図５は、請求項２に対応する本発明
の真空バルブの第３の実施形態を示す部分断面図で、可
動側電極のみを示し、固定側電極も同様である。図５に
示した可動側電極では、図１で示した可動側電極と接触
子のみが相違し、断面Ｕ字状となっている。図５におい
て、前述した実施形態と異なる接触子４Ｂは、断面が浅
いＵ字状となっていて、底部の内外面は弧状の曲面を形
成している。

【００３５】このように接触子が形成された真空バルブ
においては、図３の縦磁界強度を示す曲線Ａの両端に示
す電極外周部の縦磁界によって、電極の中央部の破線Ｂ
から外周部に移行したアークを図５の破線の曲線Ｃのよ
うに弧状の曲面に導くことで、接触子間で発生したアー
クの発弧部を広い面積に形成し、アークの密度を減らす
ことができるので、遮断特性を更に上げることができ
る。

【００３６】なお、この接触子４Ｂにおいても、図４で
示した接触子４Ａと同様に、中央部の接点材料をアーク
電圧の高い、例えばＣｕＣｒ25とし、この外側をアーク
電圧の低いＣｕＣｒ50としてもよい。

【００３７】また、図６は、請求項７に対応する本発明
の真空バルブの第４の実施形態を示す部分断面図で、真
空バルブの中央部分のみを示す。図６において、図５で
示した実施形態と異なるところは、真空バルブの絶縁円
筒７の内部に対して、固定側電極と可動側電極を囲むよ
うに同軸に設けられたアークシールド６の外周面の中央
部に、短い筒状で軟鋼材の磁性環８を固定したことであ
る。

【００３８】このように構成された真空バルブにおいて
は、磁性片３の間で発生した軸方向の磁束のうち、図３
で示すように電極の外周間の頂部を形成する磁界の磁束
の一部を、磁性環８によって破線の曲線Ｄに示すように
更に外周方向に移動させて、接触子４Ｂの外周面への移
行を容易にし、アークの発弧面積を更に広げアークの密
度を下げることができる。なお、図６で示した磁性環８
は、図１で示した電極を組み込んだ真空バルブにも採用
することもできる。

【００３９】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
絶縁円筒の両端から絶縁円筒の内部に貫挿された通電軸
の先端に対して通電板を設け、この通電板の前面に対し
て、隣接側に溝が形成された複数の磁性体を配置し、基
端が通電板に接合される通電棒を磁性体の溝に挿入し、
通電棒の先端に接触子を接合することで、通電棒を流れ
る電流で発生した磁束を磁性体に導き、さらに、両電極
の磁性体の間を軸方向に通過させたので、外形を増やす
ことなく、遮断特性を上げ寿命を延ばすことのできる真
空バルブを得ることができる。

【００４０】また、請求項２に記載の発明によれば、磁
性体を筒部で覆うカップ状とすることで、アークの放電
面積を広げて、発弧点を分散させたので、外形を増やす
ことなく、遮断特性を上げ寿命を延ばすことのできる真
空バルブを得ることができる。

【００４１】また、請求項３に記載の発明によれば、磁
性体の溝の少なくとも通電棒との接触面に対して、絶縁
被膜を形成することで、磁性体に分流する電流を抑え
て、縦磁界の強度を上げたので、外形を増やすことな
く、遮断特性を上げ寿命を延ばすことのできる真空バル
ブを得ることができる。

【００４２】また、請求項４に記載の発明によれば、磁
性体の外周側の側面に対して、セラミックスの被膜を形
成することで、磁性体の外周面にアークが移行した場合
の磁性体の蒸発を防いだので、また、請求項５に記載の
発明によれば、磁性体の外周側の側面に対して、銅・ク
ロム合金材の被膜を形成することでアークの発生面積を
広げ、分散させたので、外形を増やすことなく、遮断特
性を上げ寿命を延ばすことのできる真空バルブを得るこ
とができる。

【００４３】また、請求項６に記載の発明によれば、接
触子の材料を中心部のアーク電圧の高い材料とこの外周
のアーク電圧の低い材料で構成することで、接触子の中
央部分における消弧特性を上げたので、外形を増やすこ
となく、遮断特性を上げ寿命を延ばすことのできる真空
バルブを得ることができる。

【００４４】さらに、請求項７に記載の発明によれば、
絶縁筒の内部の接触子の対向部に対して、環状の磁性体
を設けることで、アークの接点外周方向への移行を促し
たので、外形を増やすことなく、遮断特性を上げ寿命を
延ばすことのできる真空バルブを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空バルブの第１の実施形態を示す部
分分解斜視図。

【図２】本発明の真空バルブの第１の実施形態の作用を
示す部分拡大分解斜視図。

【図３】本発明の真空バルブの第１の実施形態の作用を
示す説明図。

【図４】本発明の真空バルブの第２の実施形態を示す部
分拡大斜視図。

【図５】本発明の真空バルブの第３の実施形態を示す部
分断面図。

【図６】本発明の真空バルブの第４の実施形態を示す部
分断面図。

【符号の説明】

１Ａ…固定側通電軸、１Ｂ…可動側通電軸、２…通電
棒、３…磁性片、４，４Ａ，４Ｂ…接触子、５…通電
板、６…アークシールド、７…絶縁筒、８…磁性環。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤純一東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者金子英治東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者本間三孝東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者染井宏通東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (56)参考文献特開昭51−12676（ＪＰ，Ａ) 特開平８−339743（ＪＰ，Ａ) 実公昭58−47630（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 33/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁円筒の両端から前記絶縁円筒の内部
に貫挿された通電軸と、この通電軸の先端に設けられた
通電板の前面に環状に配置され基端が前記通電板に接合
される複数の通電棒と、この通電棒を同一円周方向側か
ら挟んで配置されるコの字状の磁性体と、前記通電棒の
先端に接合される接触子とを備えた真空バルブ。
【請求項２】前記接触子を筒部で前記磁性体を覆うカ
ップ状としたことを特徴する請求項１に記載の真空バル
ブ。
【請求項３】前記コの字状の磁性体の少なくとも導電
部分との接触面に対して、絶縁被膜を形成したことを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項４】前記コの字状の磁性体の外周側の側面に
対して、セラミックスの被膜を形成したことを特徴とす
る請求項１又は請求項３に記載の真空バルブ。
【請求項５】前記コの字状の磁性体の外周側の側面に
対して、銅又は銅・クロム合金材の被膜を形成したこと
を特徴とする請求項１又は請求項３に記載の真空バル
ブ。
【請求項６】前記接触子の材料を、中心部のアーク電
圧の高い材料とこの外周のアーク電圧の低い材料で構成
したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか
に記載の真空バルブ。
【請求項７】前記絶縁筒の内部の前記接触子の対向部
に対して、環状の磁性体を設けたことを特徴とする請求
項１乃至請求項６のいずれかに記載の真空バルブ。