JP5410810B2 - 真空バルブの電極 - Google Patents

Description

この発明は、真空バルブの電極、特に縦磁界を発生させる真空バルブの電極に関するものである。

真空バルブの遮断性能を向上させるため縦磁界を利用する縦磁界電極は、例えば特許文献１、２に開示されている。特許文献１に記載されたものは、筒状絶縁物とフランジで形成された容器が真空に保たれ、その内部には、固定接点と可動接点が対向して配置されている。固定側の電極にコイル電極を備えるとともに、可動側の電極にもコイル電極を備えている。両コイル電極は、軸中心から半径方向に延びた腕の先端に、周方向に伸びるコイルを取り付けたものであり、このコイルに電流が周方向に流れることにより、アークに対して平行な磁界（縦磁界）が発生する。このようにしてアークに縦磁界を加えると、荷電粒子を径方向に拡散させることでアークを安定させ、その結果、電流密度を少なくして電極部の局所的な温度上昇を抑え、遮断能力を増大させることができる。一方、特許文献２に示す縦磁界電極では、カップ状の電極にスリットを入れている。このようにスリットを入れることにより電流が円周方向に流れて縦磁界が発生する。

特公昭６３−１８２９２号公報 特開２００２−２９８７０８号公報

特許文献１に示す縦磁界電極は、構造が複雑で、部品単体形状も複雑であるため、低コスト化のためには、形状を簡略化するとともに部品点数を削減する必要がある。特許文献２に示す縦磁界電極は、部品点数を少なくすることができる形状とはなっているが、次の様な問題がある。すなわち、円周方向の電流経路が縦磁界の形成に寄与する。従って、接点やコイル電極、ひいては真空バルブを小径化（小型化）するためには、円周方向の電流経路を外側に配置する必要がある。なぜなら、電流経路直上では磁界は縦方向にならないからである。特許文献２のカップ状電極において、電極棒と接続される中心部から接点へと最短距離で、しかもある程度の分布をもって電流経路が構成される。つまり、カップ状電極の円周部だけでなく底部にも並列に流れてしまうので、縦磁界を広い領域に発生できない。この結果、必要な遮断性能を確保するには、電極径全体を大きくする必要があり、形状は簡単ではあるが、大型化することにより、かえってコスト高になってしまう欠点がある。この発明はこのような欠点を解消することで、簡単な形状で部品点数を少なくしたまま縦磁界を効果的に発生させる電極を提供することを目的としている。

この発明に係る真空バルブの電極は、ほぼ円筒カップ状導体の外側から円周方向に、前記円筒カップ状導体の周縁に接して複数のスリットを切込み、前記スリットの外側に位置する前記導体の嘴状部の先端で、前記円筒カップ状導体の中心軸と平行な方向に突出部を有する接触子台と、前記突出部上に載置され、前記突出部と電気的に接続されたほぼ円板状の接触子と、前記接触子台と前記接触子との間に設けられて両者を固定する補強部材とを備えたものである。

簡単な形状で部品点数を少なくしたまま縦磁界を効果的に発生させる電極を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る真空バルブの電極を示す正面図である。 実施の形態１に係る真空バルブの電極を示す分解正面図である。 実施の形態１に係る真空バルブの電極の一部材である接触子台を示す平面図である。 実施の形態１に係る真空バルブの電極の主要部を示す分解斜視図である。 実施の形態１に係る真空バルブの電極の正面を示す略線分解断面図である。 実施の形態１に係る真空バルブの電極の接触子台に流れる電流の態様を示す平面図である。 実施の形態１に係る真空バルブの電極の一部材である接触子台の変形例を示す平面図である。 この発明の実施の形態２に係る真空バルブの電極を示す正面図である。 実施の形態２の真空バルブの電極の一部材である接触子台を示す平面図である。

実施の形態１．
図１〜図６において、この発明に係る真空バルブの電極は、円筒カップ状の接触子台１と、カップの開口部側に設けられ、相対向する他方の電極との接触部分となる接触子2と、接触子台１の内部空間１ｄに収納され、接触子２の裏面に当接して接触子台１と接触子２とを結合する補強部材５と、接触子台1を支える電極棒３とを備えている。

接触子台１は、その円筒カップ状の端面の周方向に沿い、かつ、カップ周縁１ｂの内面に接して所定の間隔で複数個（図では４個）のスリット１ｃが切込まれており、さらに、カップ周縁１ｂの上面、すなわち前記円筒カップの中心軸方向と平行な方向に、前記スリット１ｃの切込みによりスリットの外側に形成された各嘴状部の先端に突出部１ａが形成され、これら突出部１ａが前記接触子２に当接してこの接触子２との間で電気的な接続を確保するように構成されている。

接触子２はほぼ円板状の部材であり、その外周から径方向（中心に向かう方向）に伸びる複数個（図では４個）のスリット２ａを有している。このスリット２ａは、接触子台１の突出部１ａと同数だけ形成されている。接触子２の中心部の裏面には、後述する補強部材５の凸部５ａと嵌合する凹部２ｂが設けられている。

補強部材５は、円柱または角柱状の部材からなり、その上下端面に凸部５ａ、５ｂを有している。凸部５ａは前記接触子２の凹部２ｂに、また凸部５ｂは前記接触子台１の底部中心に設けられた穴１ｅにそれぞれ嵌合するようになされている。補強部材５によって、接触子２と接触子台１の位置ずれを防止し、両者の相対的な位置関係を所定通りに確保し得る。接触子２の凹部２ｂ及び接触子台１の底部の穴１ｅと、補強部材５の凸部５ａ、５ｂの断面形状は図では円形であるが、接触子２の凹部２ｂ及び接触子台１の底部の穴１ｅの少なくともいずれか一方と、補強部材５の凸部５ａ、５ｂの少なくともいずれか一方の断面形状を多角形で形成することができる。この場合、スリット１ｃの本数と同数乃至はそれ以上の辺数を有する多角形とすれば、接触子２の角度方向の位置決めをすることができる。

電極棒３は上部に突起３ａを有する金属棒で、突起３ａが接触子台１の底部に形成された凹部１ｆに嵌合して接触子台１を支持する。

実施の形態１の接触子台１、接触子２、電極棒３、及び補強部材５の関係は、電極を分解断面図で略線的に示した図５のとおりである。図５に示す例では、補強部材５と接触子台１及び接触子２との結合は、補強部材５側に凸部５ａ、５ｂを、接触子台１及び接触子２側に穴１ｅ、凹部２ｂをそれぞれ設けて嵌合により行っているが、補強部材５側に凹部を、接触子台１及び接触子２側に凸部を設けて嵌合してもよい。

図４は本実施の形態１に係る電極において、接触子台１に流れる電流の態様を説明するための図である。接触子台１に形成されたスリット１ｃは、接触子台１の円筒カップをなす周縁１ｂの内面に接して接触子台１の外周から切込まれており、切込まれた周縁１ｂの外周側の嘴状部先端に突出部１ａを設けているので、図６に矢印で示すように、すべての電流はカップの周縁１ｂに集中して円周状に流れる。このため、縦磁界の発生に寄与する電流に無駄が無く、効果的に縦磁界を発生させることができる。また、カップの周縁は最外部に位置するため、最大面積の縦磁界を発生させることができ、無駄なスペースが最小化されるので、電極径、接点径を最小化でき、ひいては、真空バルブを小型化できるメリットがある。

スリット１ｃのスリット幅は、鋸にて幅の狭いスリット１ｃを切込むのではなく、図７のように、メタルソー等にて幅の広い切欠き１ｃとしても効果は同じである。特に、大型の電極の場合、カップの周縁１ｂの幅が相対的に狭くなるため、周縁に内接した切込みを入れるのに切込み長さが確保しにくい場合には、このように切込み幅を大きくとる必要がある。スリット幅を大きくすれば、上述のメリットに加えて加工自体も簡単となる。

実施の形態２．
図８は本実施の形態２に係る真空バルブの電極を示す正面図、図９はその接触子台を示す平面図である。これらの図において、図１〜図７と共通する箇所には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態２に係る接触子台１は、円板状の導体からなり、円板状導体の円周方向に沿って複数個（図では４個）のスリット１ｃが切込まれている。スリット１ｃの切込みで形成された嘴状部の先端には、前記円板状導体の中心軸に平行な方向への突出部となる所定厚さの接点１０が設けられていて、この接点１０上に載置される接触子２と接触子台１とはこの接点１０を通して電気的に接続される。なお、図示されていないが、接触子台１の中心部には図２に示すような補強部材５が設けられ、接触子２の位置決めをしているのは実施の形態１と同様である。

縦磁界発生の動作は実施の形態１と同じであるが、本実施の形態では、実施の形態１と比べて、接触子台をカップ状とするための加工が不要となるメリットがある。

１ 接触子台、
１ａ 突出部、
１ｂ 周縁、
１ｃ スリット、
１ｄ 内部空間、
１ｅ 穴、
１ｆ 凹部、
２ 接触子、
２ａ スリット、
２ｂ 凹部、
３ 電極棒、
３ａ 突起、
５ 補強部材、
５ａ 凸部、
５ｂ 凸部、
１０ 接点。

Claims (2)

1. ほぼ円筒カップ状導体の外側から円周方向に、前記円筒カップ状導体の周縁に接して複数のスリットを切込み、前記スリットの外側に位置する前記導体の嘴状部の先端で、前記円筒カップ状導体の中心軸と平行な方向に突出部を有する接触子台と、前記突出部上に載置され、前記突出部と電気的に接続されたほぼ円板状の接触子と、前記接触子台と前記接触子との間に設けられて両者を固定する補強部材とを備えた真空バルブの電極。
2. 前記補強部材は、少なくとも一方が多角形の凸部または凹部をなす端部を備え、一方前記接触子台及び接触子には前記凸部または凹部に対応する多角形の凹部（穴を含む）または凸部を備え、前記補強部材と前記接触子台及び接触子が前記凹凸の嵌合により結合されていることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブの電極。