JP3431510B2 - 真空バルブ - Google Patents
真空バルブInfo
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Description
り、特に、縦磁界型の真空バルブに関する。
に遮断する観点からアークを均一に制御することが重要
である。この種のアーク制御方式としては、従来では例
えば縦磁界電極によるものがある。
界(縦磁界)を印加する縦磁界制御に関し、磁束密度分
布が、電極中心部で高く、電極端部に行くに従い低くな
っている。このような磁束密度分布では、ある電流値を
越えると、磁束密度の高い電極中心部にアークを集中さ
せてしまう。
領域に集中すると、電極表面の溶融によって電流遮断に
失敗する可能性が高い。そこで、アークの集中を防止
し、アークを電極全体に広げる観点から、電極中心部で
は電極端部側より磁束密度を低くした磁束分布を用いて
アークを制御するものがある。係るアーク制御方式とし
ては、例えば特開平9−134650号、特開平9−3
20413号、特開平10−112246号があり、良
好な遮断性能が得られている。
ようなアーク制御方式を用いた真空バルブでは、電極中
心部にて低い磁束密度をもつ前述した電極を高電圧の遮
断に用いる際に、絶縁上の制約から長い電極間距離を必
要とする。
一にし得る磁束密度分布を形成しようとすると、電極間
距離が短い場合と同じ電極構造では磁束密度が不足する
ので、高い磁束密度を発生可能な電極構造を設ける必要
がある。しかし、高い磁束密度を発生可能な電極構造は
複雑であるという問題がある。
で、電極間距離の長い場合でも簡易な構成により、アー
クを均一とする磁束密度分布を発生でき、遮断性能を向
上し得る真空バルブを提供することを目的とする。
は、絶縁物の真空容器端部に蓋体が取付けられ、前記各
蓋体を貫通して前記真空容器内部で接触子を介して端部
が対向し、少なくとも一方が進退自在に取付けられた一
対の通電軸を有する真空バルブにおいて、前記通電軸の
軸方向端部に結合され、前記通電軸から法線方向に沿っ
て外方に延長された腕部材と、前記腕部材の先端に支持
され、前記通電軸を中心とした円周方向に沿って円弧状
に設けられたコイル部と、前記コイル部の端部と前記接
触子とを接続する通電ピンと、前記通電ピン近傍で且つ
前記接触子に面した領域に配置され、前記通電軸を中心
とした一定の周方向に向けて開口部を有する第1磁性体
と、前記通電軸に対向して前記コイル部の内周側面に配
置された第2磁性体とを備えた真空バルブである。
1に対応する真空バルブにおいて、前記コイル部におけ
る前記接触子側とは反対側の面に第3磁性体を備えた真
空バルブである。
項1又は請求項2に対応する真空バルブにおいて、前記
第2磁性体としては、前記通電ピン側の端部から前記腕
部材側の端部までの前記コイル部の内周側面に設けられ
ている真空バルブである。
2又は請求項3に対応する真空バルブにおいて、前記第
3磁性体としては、前記通電ピン側の端部から前記腕部
材側の端部までの前記コイル部における接触子とは反対
側の面に設けられている真空バルブである。
項1乃至請求項4のいずれか1項に対応する真空バルブ
において、前記第1磁性体と前記第2磁性体とが一体と
なっている真空バルブである。
2乃至請求項5のいずれか1項に対応する真空バルブに
おいて、前記第2磁性体と前記第3磁性体とが一体とな
っている真空バルブである。
項1乃至請求項6のいずれか1項に対応する真空バルブ
において、前記第1磁性体としては、前記通電軸周囲で
一体となっている真空バルブである。
1乃至請求項4のいずれか1項に対応する真空バルブに
おいて、前記第1磁性体に代えて、前記コイル部におけ
る前記接触子との対向面に配置された第4磁性体を備え
た真空バルブである。
項1乃至請求項8のいずれか1項に対応する真空バルブ
において、前記第2磁性体としては、前記通電軸から離
れている真空バルブである。
項1乃至請求項9のいずれか1項に対応する真空バルブ
において、前記第2磁性体としては、前記コイル部の内
周側面に固着されている真空バルブである。 (作用)従って、請求項1に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、遮断動作を行うと、事故電
流や負荷電流が、一方の電極の通電軸から腕部材、コイ
ル部、通電ピン及び接触子を経て、他方の電極の接触子
に流入する。流入した電流は、接触子、通電ピン、コイ
ル部及び腕部材を経て通電軸に流出する。
触子間に軸方向の磁界が生じる。また通電ピンを流れる
電流により生じる磁束は、第1磁性体により曲げられ、
接触子間に軸方向の磁界を生じる。
界と逆向きであり、電極端部側でコイルによる磁界と同
じ向きである。これにより、中心部で低く、電極中心の
周辺で高い磁束密度分布が得られる。また、コイル部の
内周側面に設けた第2磁性体により、磁界を全体に高く
することができる。以上により、電極間に発生する径方
向の磁界分布が必要な強度と形状を備えた磁束密度分布
となる。
合でも簡易な構成により、アークを均一とする磁束密度
分布を発生でき、遮断性能を向上させることができる。
また、請求項2に対応する発明は、コイル部における前
記接触子側とは反対側の面に第3磁性体を備えたので、
請求項1に対応する作用に加え、さらに磁界を全体的に
高くすることができる。
磁性体としては、通電ピン側の端部から腕部材側の端部
までのコイル部の内周側面に設けられているので、請求
項1又は請求項2に対応する作用に加え、電極間に発生
する磁界の周方向のばらつきを低減でき、より均一にア
ークを制御することができる。
性体としては、通電ピン側の端部から腕部材側の端部ま
でのコイル部における接触子とは反対側の面に設けられ
ているので、請求項2又は請求項3に対応する作用に加
え、電極間に発生する磁界の周方向のばらつきを低減で
きるため、より均一にアークを制御することができ、ま
た、磁束密度を増加できるため、より高い遮断性能を実
現させることができる。
磁性体と第2磁性体とが一体となっているので、請求項
1乃至請求項4のいずれかに対応する作用に加え、部品
数を削減でき、組立て工程を容易化することができる。
性体と第3磁性体とが一体となっているので、請求項2
乃至請求項5のいずれかに対応する作用に加え、部品数
を削減でき、組立て工程を容易化することができる。
磁性体としては、通電軸周囲で一体となっているので、
請求項1乃至請求項6のいずれかに対応する作用に加
え、部品数を削減でき、組立て工程を容易化することが
できる。
性体に代えて、コイル部における接触子との対向面に配
置された第4磁性体を備えたので、請求項1乃至請求項
4のいずれかに対応する作用と同様の作用を奏すること
ができる。
磁性体が通電軸から離れているので、請求項1乃至請求
項8のいずれかに対応する作用に加え、通電軸から第2
磁性体への電流の分流を阻止できるため、効率的に電極
間に磁界を発生させることができる。
磁性体がコイル部の内周側面に固着されているので、請
求項1乃至請求項9のいずれかに対応する作用に加え、
電極の機械的強度と耐久性とを向上させることができ
る。
て図面を参照して説明する。 (第1の実施形態)図1は本発明の第1の実施形態に係
る真空バルブの電極構造を説明するための断面図であ
り、一対の電極のうちの一方の電極における端部構造を
示している。また、図2は図1のA−B線矢視断面図で
ある。
の真空容器端部に蓋体が取付けられており、各蓋体を貫
通して真空容器内部で端部が対向し、少なくとも一方が
進退自在に取付けられた一対の通電軸を備えている。
向端部に結合され、通電軸1から法線方向に沿って外方
に延長されたコイル腕2aと、コイル腕2aの先端に支
持され、通電軸1を中心とした円周方向に沿って円弧状
に設けられたコイル部2bとからなるコイル電極2が取
付けられている。
接触子4に接続されている。通電ピン3近傍で且つ接触
子4に面した領域には、略L字状の平面形状を有する第
1磁性体5aが配置されている。この第1磁性体5a
は、通電軸1を中心とした一定の周方向に向けて開口部
を有している。また、コイル部2bの内周側面には、通
電軸1に対向して第2磁性体5bが取付けられている。
の動作について述べる。いま、遮断動作を行うと、事故
電流や負荷電流は、一方の電極の通電軸1からコイル腕
2a、コイル部2b、通電ピン3及び接触子4を経て、
他方の電極の接触子4に流入する。流入した電流は、接
触子4、通電ピン3、コイル部2b及びコイル腕2aを
経て通電軸1に流出する。
り、接触子4間に軸方向の磁界が生じる。また通電ピン
3を流れる電流により生じる磁束は、第1磁性体5aに
より曲げられ、接触子4間に軸方向の磁界を生じる。
界と逆向きであり、電極端部側でコイルによる磁界と同
じ向きである。これにより、中心部で低く、電極中心の
周辺で高い磁束密度分布が得られる。
2磁性体5bにより、磁界を全体に高くすることがで
き、電極間に発生する径方向の磁界分布は、図3に示す
ように、必要な強度と形状を備えた磁束密度分布となっ
ている。
は接触子4全域に広がり、接触子4表面の局部的アーク
の集中やアークの不安定による接触子4の溶融を防止で
き、高い遮断性能が得られる。
間距離の長い場合でも、電極構造を複雑にすること無
く、アークを均一とする分布の磁界を発生することがで
きる。これにより、小型で、高い遮断性能を持つ真空バ
ルブを実現することができる。 (第2の実施形態)図4は本発明の第2の実施形態に係
る真空バルブにおける一対の電極のうち、一方の電極の
端部構造を示す断面図であり、図5は図4のC−D線矢
視断面図であって、図1及び図2と同一部分には同一符
号を付してその詳しい説明は省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。
の変形形態であり、具体的には、コイル部2bにおける
接触子4側とは反対側の面に第3磁性体5cが設けられ
ている。その他の構成は、第1の実施形態の真空バルブ
と同様である。
の動作に加え、遮断動作の際に、コイル部2bに設けた
第3磁性体5cにより、さらに磁界を全体に高くするこ
とができ、電極間に発生する磁界分布は、図6に示すよ
うに、必要な強度と形状を備えた磁束密度分布となって
いる。
の実施形態の効果に加え、さらに磁界を全体的に高くす
ることができる。 (第3の実施形態)図7は本発明の第3の実施形態に係
る真空バルブの電極構造を説明するための図1のE−F
線矢視断面図である。
実施形態の変形形態であり、具体的には、コイル部2b
の内周側面の第2磁性体5bが通電ピン3側の端部から
コイル腕2a側の端部まで延長された構成となってい
る。その他の構成は、第1又は第2の実施形態と同様で
ある。
実施形態の動作に加え、遮断動作の際に、周方向に延長
された第2磁性体5bにより、電極間に発生する磁界の
周方向のばらつきを低減させることができる。
方向位置において、周方向に沿って電極間の磁束密度分
布を示す図であり、図示するように、電極間に発生する
磁界の周方向のばらつきが低減されている。
は接触子4全域に広がり、接触子4表面の局部的アーク
の集中やアークの不安定による接触子4の溶融を防止で
き、高い遮断性能が得られる。
又は第2の実施形態の効果に加え、電極間に発生する磁
界の周方向のばらつきを低減でき、より均一にアークを
制御することができる。 (第4の実施形態)図9は本発明の第4の実施形態に係
る真空バルブの電極構造を説明するための図4のC−D
線矢視断面図である。
実施形態の変形形態であり、具体的には、コイル部2b
における接触子4側とは反対側の面に、通電ピン3側の
端部からコイル腕2a側の端部まで延長されて第3磁性
体5cが設けられている。その他の構成は、第2又は第
3の実施形態と同様である。
実施形態の動作に加え、遮断動作の際に、周方向に延長
された第3磁性体5cにより、図10に示すように、電
極間に発生する磁界の周方向のばらつきをより低減させ
ることができると共に、磁束密度を全体的に増加させる
ことができる。
又は第3の実施形態の効果に加え、電極間に発生する磁
界の周方向のばらつきを低減できるため、より均一にア
ークを制御することができ、また、磁束密度を増加でき
るため、より高い遮断性能をもつ真空バルブを実現させ
ることができる。 (第5の実施形態)図11は本発明は第5の実施形態に
係る真空バルブにおける一対の電極のうち、一方の電極
における端部構造を示す断面図である。
実施形態のいずれかの変形形態であり、具体的には、第
1磁性体5aと第2磁性体5bが一体となっている。そ
の他の構成は、第1乃至第4の実施形態のうちの任意の
真空バルブと同様である。
実施形態のうちで適用させた実施形態の効果に加え、第
1磁性体5aと第2磁性体5bとが一体となっているた
め、部品数を削減でき、組立て工程を容易化することが
できる。 (第6の実施形態)図12は本発明の第6の実施形態に
係る真空バルブにおける一対の電極のうち、一方の電極
における端部構造を示す断面図である。
実施形態のいずれかの変形形態であり、具体的には、第
2磁性体5bと第3磁性体5cが一体となっている。そ
の他の構成は、第1乃至第4の実施形態のうちの任意の
真空バルブと同様である。
実施形態のうちで適用させた実施形態の効果に加え、第
2磁性体5bと第3磁性体5cとが一体となっているた
め、部品数を削減でき、組立て工程を容易化することが
できる。 (第7の実施形態)図13は本発明の第7の実施形態に
係る真空バルブの電極構造を説明するための図1のA−
B線矢視断面図である。
実施形態のいずれかの変形形態であり、具体的には、通
電ピン3の周囲に設けた第1磁性体5aが通電軸1周囲
で一体となっている。その他の構成は、第1乃至第6の
実施形態のうちの任意の真空バルブと同様である。
実施形態のうちで適用させた実施形態の効果に加え、第
1磁性体5aが一体となっているため、部品数を削減で
き、組立て工程を容易化することができる。 (第8の実施形態)図14は本発明の第8の実施形態に
係る真空バルブにおける一対の電極のうち、一方の電極
の端部構造を示す断面図であり、図15は図14のG−
H線矢視断面図である。
の変形形態であり、具体的には、第1磁性体に代えて、
接触子4に対向する面のコイル部2bに沿って第2磁性
体にも接して第4磁性体5dを設けている。
ように、第1の実施形態と同様の効果を得ることができ
る。 (第9の実施形態)図17は本発明の第9の実施形態に
係る真空バルブにおける一対の電極のうち、一方の電極
の端部構造を示す断面図であり、図18は図17のI−
J線矢視断面図である。
の変形形態であり、具体的には、コイル部2bにおける
接触子4側とは反対側の面に第3磁性体5cが設けられ
ている。その他の構成は、第8の実施形態の真空バルブ
と同様である。
の動作に加え、遮断動作の際に、コイル部2bに設けた
第3磁性体5cにより、さらに磁界を全体に高くするこ
とができ、電極間に発生する磁界分布は、図19に示す
ように、必要な強度と形状を備えた磁束密度分布となっ
ている。
の実施形態の効果に加え、さらに磁界を全体に高くする
ことができる。 (第10の実施形態)図20は本発明の第10の実施形
態に係る真空バルブの電極構造を説明するための図1の
K−L線矢視断面図である。
実施形態の変形形態であり、具体的には、接触子4に対
向する面のコイル部2b上の第4磁性体5dが通電ピン
3側の端部からコイル腕2a側の端部まで延長された構
成となっている。その他の構成は、第8又は第9の実施
形態と同様である。
実施形態の動作に加え、遮断動作の際に、周方向に延長
された第4磁性体5dにより、電極間に発生する磁界の
周方向のばらつきを低減させることができる。
径方向位置において、周方向に沿って電極間の磁束密度
分布を示す図であり、図示するように、電極間に発生す
る磁界の周方向のばらつきが低減されている。
は接触子4全域に広がり、接触子4表面の局部的アーク
の集中やアークの不安定による接触子4の溶融を防止で
き、高い遮断性能が得られる。
又は第9の実施形態の効果に加え、電極間に発生する磁
界の周方向のばらつきを低減でき、より均一にアークを
制御することができる。 (第11の実施形態)図22は本発明の第11の実施形
態に係る真空バルブの電極構造を説明するための図4の
I−J線矢視断面図である。
の実施形態の変形形態であり、具体的には、コイル部2
bにおける接触子4側とは反対側の面に、通電ピン3側
の端部からコイル腕2a側の端部まで延長されて第3磁
性体5cが設けられている。その他の構成は、第9又は
第10の実施形態と同様である。
の実施形態の動作に加え、遮断動作の際に、周方向に延
長された第3磁性体5cにより、図23に示すように、
電極間に発生する磁界の周方向のばらつきをより低減さ
せることができると共に、磁束密度を全体的に増加させ
ることができる。
又は第10の実施形態の効果に加え、電極間に発生する
磁界の周方向のばらつきを低減できるため、より均一に
アークを制御することができ、また、磁束密度を増加で
きるため、より高い遮断性能をもつ真空バルブを実現さ
せることができる。 (第12の実施形態)次に、本発明の第12の実施形態
に係る真空バルブについて図1及び図17を用いて説明
する。
を基礎とした第1乃至第11の実施形態の変形形態であ
り、具体的には、コイル電極2に囲まれた第2磁性体5
b(第1〜第7の実施形態の場合)又は第3磁性体5c
(第8〜第11の実施形態の場合)が通電軸1から離れ
た(非接触な)構成となっている。その他の構成は、第
1乃至第11の実施形態のうちで適用させた実施形態の
真空バルブと同様である。
又は第3磁性体5cが通電軸1から離れているため、第
2磁性体5b又は第3磁性体5cを介して通電軸1とコ
イル部2bの間に電流が流れない。すなわち、遮断電流
が全て通電軸1からコイル電極2に流れるため、第2磁
性体5b又は第3磁性体5cへの電流の分流による磁束
密度の低下を阻止することができる。
乃至第11の実施形態のうちの適用させた実施形態の効
果に加え、第2磁性体5b又は第3磁性体5cへの電流
の分流を阻止できるため、効率的に電極間に磁界を発生
させることができる。 (第13の実施形態)次に、本発明の第12の実施形態
に係る真空バルブについて図1及び図17を用いて説明
する。
を基礎とした第1乃至第11の実施形態の変形形態であ
り、具体的には、コイル電極2に囲まれた第2磁性体5
b(第1〜第7の実施形態の場合)又は第3磁性体5c
(第8〜第11の実施形態の場合)がコイル部2bの電
極中心側に固着されている。その他の構成は、第1乃至
第11の実施形態のうちで適用させた実施形態の真空バ
ルブと同様である。
又は第3磁性体5cをコイル部2bの電極中心側に固着
したため、電極の機械的な強度を向上させることができ
る。上述したように本実施形態によれば、第1乃至第1
1の実施形態のうちの適用させた実施形態の効果に加
え、第2磁性体5b又は第3磁性体5cをコイル部2b
の電極中心側に固着したため、電極の機械的強度と耐久
性とを向上させることができる。その他、本発明はその
要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
極間距離の長い場合でも簡易な構成により、アークを均
一とする磁束密度分布を発生でき、遮断性能を向上し得
る真空バルブを提供できる。
極構造を説明するための断面図
す図
ける一方の電極の端部構造を示す断面図
す図
ブの電極構造を説明するための図1のE−F線矢視断面
図
布を示す図
極構造を説明するための図4のC−D線矢視断面図
分布を示す図
おける一方の電極の端部構造を示す断面図
おける一方の電極の端部構造を示す断面図
電極構造を説明するための図1のA−B線矢視断面図
おける一方の電極の端部構造を示す断面図
示す図
おける一方の電極の端部構造を示す断面図
示す図
の電極構造を説明するための図1のK−L線矢視断面図
分布を示す図
の電極構造を説明するための図4のI−J線矢視断面図
分布を示す図
Claims (10)
- 【請求項1】 絶縁物の真空容器端部に蓋体が取付けら
れ、前記各蓋体を貫通して前記真空容器内部で接触子を
介して端部が対向し、少なくとも一方が進退自在に取付
けられた一対の通電軸を有する真空バルブにおいて、 前記通電軸の軸方向端部に結合され、前記通電軸から法
線方向に沿って外方に延長された腕部材と、 前記腕部材の先端に支持され、前記通電軸を中心とした
円周方向に沿って円弧状に設けられたコイル部と、 前記コイル部の端部と前記接触子とを接続する通電ピン
と、 前記通電ピン近傍で且つ前記接触子に面した領域に配置
され、前記通電軸を中心とした一定の周方向に向けて開
口部を有する第1磁性体と、 前記通電軸に対向して前記コイル部の内周側面に配置さ
れた第2磁性体とを備えたことを特徴とする真空バル
ブ。 - 【請求項2】 請求項1に記載の真空バルブにおいて、 前記コイル部における前記接触子側とは反対側の面に第
3磁性体を備えたことを特徴とする真空バルブ。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の真空バル
ブにおいて、 前記第2磁性体は、前記通電ピン側の端部から前記腕部
材側の端部までの前記コイル部の内周側面に設けられて
いることを特徴とする真空バルブ。 - 【請求項4】 請求項2又は請求項3に記載の真空バル
ブにおいて、 前記第3磁性体は、前記通電ピン側の端部から前記腕部
材側の端部までの前記コイル部における接触子とは反対
側の面に設けられていることを特徴とする真空バルブ。 - 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に
記載の真空バルブにおいて、 前記第1磁性体と前記第2磁性体とが一体となっている
ことを特徴とする真空バルブ。 - 【請求項6】 請求項2乃至請求項5のいずれか1項に
記載の真空バルブにおいて、 前記第2磁性体と前記第3磁性体とが一体となっている
ことを特徴とする真空バルブ。 - 【請求項7】 請求項1乃至請求項6のいずれか1項に
記載の真空バルブにおいて、 前記第1磁性体は、前記通電軸周囲で一体となっている
ことを特徴とする真空バルブ。 - 【請求項8】 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に
記載の真空バルブにおいて、 前記第1磁性体に代えて、前記コイル部における前記接
触子との対向面に配置された第4磁性体を備えたことを
特徴とする真空バルブ。 - 【請求項9】 請求項1乃至請求項8のいずれか1項に
記載の真空バルブにおいて、 前記第2磁性体は、前記通電軸から離れていることを特
徴とする真空バルブ。 - 【請求項10】 請求項1乃至請求項9のいずれか1項
に記載の真空バルブにおいて、 前記第2磁性体は、前記コイル部の内周側面に固着され
ていることを特徴とする真空バルブ。
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1998
- 1998-09-01 JP JP24734998A patent/JP3431510B2/ja not_active Expired - Fee Related
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