JPH02201835A - 真空インタラプタ用磁気駆動型電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 人、　産業上の利用分野 本発明は、アークを磁気回転駆動してしゃ断する真空イ
ンタラプタ用磁気駆動型電極に関する。

Ｂ、　発明の概要 本発明は、磁気駆動型の真空インタラプタ用電極におい
て、接触面の外径をリード棒の直径以下とし、この接触
部の背面に、先端に凹穴を有する接続金具を介してリー
ド棒を接続し、接触面とリード棒との間に形成される電
流路における電流成分のうち、接触面に直交する方向の
電流成分を接触面に平行なものより大きくし、もってし
ゃ断時の金属蒸気によるアークの自己拡散力によってア
ークを接触部からアーク部へ移動し、アーク部において
アークを回転移動させてしゃ断するようにしたものであ
る。

Ｃ従来の技術 一般に、真空インタラプタは、第９図に示すように、真
空容器１内に、固定電極２を有する固定リード棒３と可
動電極４を有し上下動可能な可動リード棒５とを内装し
て構成される。図中、６は可動リード棒５を可動として
いるべ四−ズ、７は真空容器１内周をおおっているシー
ルドである。

このような真空インタラプタの電極２，４には、大電流
しゃ断簡力特性、低さい断電流値特性、高耐電圧値特性
など種々の電気的特性が要求される。

しかしながら、これらの諸特性は相反する性質のもので
あるので、すべてを同時に達成することは難しい。した
がって、従来より、真空インタラプタの用途に応じてい
ずれかの特性を重視して電極材料を選択したり、特殊な
電極構造を採用したりしている。

このような状況のもと、同じ電極径でより電流しゃ断性
能を向上させろための代表例として、磁気駆動型の電極
が知られている。

磁気駆動型の電極の一例を第６図、第７図に示す。図に
示すように、この電極８は、複数のスパイラル溝９を備
えたアーク部１０の一方の面側中央部に接触部１１を設
け、アーク部１０の他方の面側にリード棒１２を接続す
る構造となっており、磁気駆動力によりアークを外周方
向に駆動し、電極の極部的な加熱を防止することによっ
て、しゃ断限界の増大を図るものである。

しかして、この電極８は、アークを回転させることを目
ざしたものであるから、発生したアークが停滞すること
なく、電流ゼロ点をむかえるまで動いているように種々
の試みがなされている。

つまり、アーク１３は、第６図中の■で発生した後、ア
ークペダル１０ａ上を■、■。

■のように移動する。この際に、アーク１３は、次々に
発生するアークを集めてアーク柱１３′となって回転す
ることになる。

アーク１３の駆動力となるのは、第７図における、電極
８の半径方向に生じる電流１ｈの成分に基因する電極部
に生じるコ字状の電流路による磁気力Ｆである。

したがって、従来は、 ■　磁気力Ｆが大きく生じるように、 ａ：　リード棒１２の直径に比較して接触部１１の内径
を大きくする、 ｂ：　リード棒１２の上部に高抵抗材料（ＳＵＳ鋼）か
らなるいわゆるブローアウトリング１４を設ける、 Ｃ：スパイラル溝９の内端部を第６図中９ａで示す如く
接触部１１の下まで伸ばしてアークペダル１０ａを長く
する、 といった手段をとっており、また、 ■　アークの回転移動のために、 ａ：アークペダル１０ａの先端を第６図中１０　、ｂで
示すように長くして、アークが隣接ペダルに移動しやす
くする、 ｂ：周辺のアークシールドとの間隙寸法を考慮する、 といった手段をとっている。

Ｄ　発明が解決しようとする課題 上記のような手段をとる従来の電極におけろ思想は、発
生したアーク１３にすばやくいわゆるコ字力による磁気
駆動力を作用させろようにしたものである。したがって
、アーク１３の動きは、前述したように一点で発生した
アーク１３が成長し、次々に発生したアークを集めて大
きなアーク柱１３′となって回転する如くなる。

しかし、アークが回転するといっても、アークには電極
外周方向に向かう磁気駆動力が作用していることから、
アークの回転移動は電極表面の一部のみで終了してしま
い、電極全表面が有効に利用されない。

したがって、電極径に見合ったしゃ断性能が得られず、
また、前述のように、■スパイラル溝９を長くする、■
アークペダル１０を長くする、■ブローアウトリング１
４を設ける等の手段をとっても性能の向上には限界があ
り、特に■、■の手段では、耐久性が低下するという別
の問題が発生してしまう。

第８図には従来の電極におけろ電極径と電流しゃ断性能
との関係を示しである。図には、併せて縦磁界印加型の
電極についても示しである。図かられかるように、磁気
駆動型の電極では、電極径がある寸法以上になると、し
ゃ断性能の向上は望めない。

また、特に、しゃ断電流が５０ｋＡ以上になると、アー
クエネルギが大きくなるため、磁気駆動力のみではアー
クの局所的集中が防止できず、電極径が１１０〜１２０
＋ｎ＋ｍ以上ではほとんどしゃ断性能は上がらない。

さらに、定格電圧が１２ｋＶ程度の真空インタラプタに
おいては、外部配線との距離（第９図中に「！」で示す
）は２５０〜３５０胴程度であり、電磁力の値は約２０
　Ｇａｕｓｓ／　ｋ　Ａ−ｗ　（磁束密度／電流・アー
ク長）、磁気駆動力Ｆは１０ｇｆ／ｋＡ−ｍＩ１１程度
であるため、特にアークがアークペダル１０ａの外周付
近（第６図に示した■の位置）に位置する場合には、円
周方向へアークが移動しにくくなり、しゃ断性能が低下
する。

上記のように、外方向の磁気駆動力によるしゃ断性能の
向上には限界があったので、本件発明者らは原点に帰り
、しゃ断時に発生する金属蒸気の自己拡散力にて発生し
たアークを接触部からアーク部に移動させることができ
ないか試みた。

すなわち、外方向の磁気駆動力が極力小さくなるように
電極を構成してみたのである。

具体的には、接触面の外径をリード棒の直径以下にする
と共に、接触部の背面に、先端に凹穴を有する接続金具
を介してリード棒を接続し、リード棒と接触面との間の
電流路が、接触面に直交するもの（第１０図中ので示す
）が大半となるようにして、接触面と平行となる方向の
成分（第１０図中Ｏで示す）が極力少なくなるように配
慮したのである。

この電極を用いて真空インタラプタを組み立てて、その
しゃ断性能を試験したところ、電流しゃ断性能が１０〜
３０％向上する結果が得られた。しかも、試験後のもの
を分解して電極表面を観察したところ、局部的なエロー
シコンはなく、電極表面はぼ全体にアークの痕跡が見ら
れた（従来のものでは、局部的なエロージョンであった
）。これから、電極表面全体が有効利用されていること
が判った。

また、真空インタラプタのシールド内壁面のよごれ、パ
リの発生も少なかった。これは、しゃ断後の耐圧低下防
止が図れ、その結果、大電流しゃ断回数の増加が期待で
きろことを示している。

したがって、発生したアークを従来の如く強制的に外方
向向きの磁気力によって駆動させるので（よなく、自然
発生の自己拡散力によってアークを接触部からアーク部
に移動させることにより、良好な結果が得られろことが
判った。

Ｅ、　課題を解決するための手段 上記知見に基づき、本発明では、 複数のスパイラル溝を有するアーク部の一方の面の中央
部にリング状の接触面を具備する接触部を設け、他方の
面の中央部にリード棒を接続してなる真空インタラプタ
用磁気駆動型電極において、 前記接触面の外径を前記リード棒の直径以下とし、 先端面に凹穴を有する接続金具の先端面を前記接触部の
背面に接続し、 前記接続金具の背面に前記リード棒を接続して、少なく
とも通電時において、前記接触部の接触面と前記リード
棒との間に形成される電流路における電流成分を、接触
面に直交する方向の成分を■ｖ１接触面に平行する方向
の成分をＩｂとしたとき、１ｖ）Ｉｈとなるようにした
のである。

なお、前記接触部はクロム、＠を主成分とした材料から
なり、例丸ばＣｕ　−Ｃｒ　−Ｍ　ｏの複合金属が採用
される。

また、前記アーク部は磁性材料と銅を主成分とした材料
からなり、Ｆｅ−Ｃｒや磁性ステンレス鋼−Ｃｕの複合
金属が採用される。

Ｆ　　作　　　　　用 上記真空インタラプタ用電極では、電流のしゃ断時、ア
ーク集中を起こすことなく、発生した金属蒸気の自己拡
散力によって発生缶アークは接触部からアーク部へと移
動し、アーク部において各アークは全体回転するので、
電極面を有効に利用してしゃ断が行なわれる。

しかも、凹穴の深さの異なる接続金具を用いることによ
って、最適性能なものに容易に対応できる。

Ｇ実施例 第１図、第２図には本発明の一実施例に係る真空インタ
ラゴク用８ＰｆＡの平面とそのＩＩ　−■矢視断面を示
しである。

当該電極のアーク部２１は、中央部に貫通孔２２を有す
る円盤リング状をなし、貫通孔２２内局面付近から外周
面にかけて多数のスパイラル溝２３が形成しである。

本実施例に係る８極では、アーク部２１の背面２１ａに
は、ステンレス、インコネル等製の補強板２４が設けで
ある。

アーク部２１の背面側から貫通孔２２には接続金具２５
の先端部が嵌合してあり、その肩部２６が補強板２４裏
面に当接されている。

接続金具２５先端部とアーク部２１とはろう付は結合さ
れる。

接続金具２５の先端面２５ａには凹穴２７があけである
。この凹穴２７の深さｈは、少な（ともその底面２７ａ
がアーク部２１の背面２１ａより接続金具２５の背面２
５ｂ側に来るようにしである。

この接続金具２５の背面２５ｂに、リード棒２８の先端
面２８ａがろう付は結合される。

リード棒２８は通常Ｃｕ（無酸素鋼）で形成され、接続
金具２５も同様の材料で形成される。

一方、アーク部２１の表面側において貫通孔２２には、
リング状の接触部２９が嵌看しである。この実施例では
、接触部２９の表面、つまり接触面２９ａの外径りはリ
ード棒２８の直径ｄと等しいものとしてあり、また、接
触面２９ａの内径りは接続金具２５先端の凹穴２７の内
径ｄとほぼ等しいものとしである。

接触部２９の底面２９ｂは接続金具２５のリング状の先
端面２５ａに密着し、接触部２９周面とアーク部２１及
び接触部底面２９ｂと接続金具先端面２５ａとはろう付
は結合されている。つまり、接触部２９の背面に、接続
金具２５を介してリード棒２８を接続した構造となって
いるのである。

接触面２９ａの外径ＤＩはリード棒２８の石塔ｄ１と等
しいかそれ以下の大きさとされる。

したがって、第３図に示すように、Ｄ、＜ｄ。

として、アーク部２１．リード棒２８．接触部２９を接
続構成してもよい。

上記のように、各部の寸法を決め、かつ接続構成するこ
とによって、少なくとも通電時においては、リード棒２
８から接触面２９ａに至る、抵抗の少ない直線的な電流
路が確保され、接触面２９ａに直交する方向の電流成分
を大きくとることができるのである。

なお、スパイラル溝２３の内端部は第１図ウニ点鎖線ｒ
２３ａＪで示す如く接触部２９の部分まで延長した溝３
０としてもよい。

第１，２図に示した実施例において、接触部２９は外径
４０　ｍｍ　、内径２０ＩＴｌｌＩｌて、Ｍｏ−Ｃｒの
多孔質焼結体にＣｕを溶浸して形成される。

アーク部２１は外径８０ｍｍ、スパイラル溝の数（＝ア
ークペダル２１ｂの数）は１２、スパイラル溝２３の幅
は４　ｍｍで、Ｆｅ、Ｃｒの多孔質焼結体にＣｕを溶浸
しｔ−Ｃす（５０％）−−Ｆｅ（４２％）−Ｃｒ（８％
）の成分からなる材料にて形成される。

上記構成の電極を第４図に示すように、固定電極３１、
可動電極３２の両方もしくは一方として真空インタラプ
タを構成し、電極径を変えて電流しゃ断性能について試
験した結果を第５図に示す。第４図において、真空イン
クラブタの構成部材は第９図に示したものと同ｊつであ
り、同一部材は同一符号で示しである。

また、真空インタラプタを構成するに際しては、リード
棒２８を一定の決まった長さのもの（標準品）としてお
き、接続金具２５として凹穴２７の深さｈの異なるもの
を複数用意しておき、接続金具２５を選択してリード棒
２８．アーク部２１．接触部２９と組み合わせることに
より、所望の磁界強さの電極を得ろことができる。

なお、試験の条件は、電圧１２　ｋＶ、電極間ギャップ
】２朧である。

通電時及び開極直後（アークが接触面２９ａ上に存在す
る間）においては、リード棒２８と接触面２９ａとの間
の電流路が、接触面２９ａに直交するもの（第２図、第
１０図中ので示す）が大半（Ｉｖ）Ｉｈ）となるので、
しゃ断時に生ずる金属蒸気の自己拡散力によって、アー
クは放射方向に広がって、接触部からアーク部へ移動し
、アーク部におけるスパイラル溝の作用によって回転移
動し、消弧する。

第１図において、アークの移動を説明的に矢印Ａで示し
である。

試験の結果、本発明の電極を用いた真空インタラプタに
おけるしゃ断性能（第５図中０−０で示す）は従来品の
もの（第５図中×−×で示す）より谷径において１０〜
３０％良好であり、しかも１２０ｍの大径のものにおい
ても、極めて良好な結果が得られた。

なお、真空インタラプタを構成するに際しては、少なく
とも一方の電極を本発明に係る電極とし、もう一方の電
極を凹穴のないものとしても所期の効果を得ることがで
きる。

Ｈ発明の効果 本発明に係る磁気駆動型の真空インタラプタ用電極は、
少なくとも通電時において接触部の接触面とリード棒と
の間に形成される電流路における電流成分を、接触面に
直交する方向の電流量をＩｖ、接触面に平行する方向の
電流量をＴｈとしたとき、Ｉｖ＞Ｉｈとなるように接触
部、アーク部、リード棒を接続構成して、電流しゃ断時
に発生する金属蒸気の自己拡散力によってアークが接触
部からアーク部へ移動し、アーク部において全体回転し
て消弧するようにしたので、しゃ断性能が向上し、電極
面を有効に利用できることから電極径の小型化、ひいて
は真空インタラプタの小型化が達成できろ。

また、シールドのよごれ及びパリの発生が抑えられろこ
とから、耐電圧の向上、大電流しゃ断回数の増大が図れ
る。

さらに、本発明に係る真空インタラプタ用電極では、接
続金具を変えることにより、すなわち凹穴の深さの異な
るものとすることにより、所望の性能に容易に対応する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る真空インタラプタ用電
極の平面図、第２図はそのＩＩ−ＩＩ矢視断面図、第３
図は他の実施例に係る電極の第２図と同様の断面図、第
４図は実施例に係る電極を備えた真空インタラプタの縦
断面図、第５図は電極径としゃ断性能との関係を示すグ
ラフ、第６図は従来の磁気駆動型電極の平面図、第７図
はその■−■矢視断面図、第８図は従来の電極の電極径
としゃ断性能との関係を示すグラフ、第９図は真空イン
タラプタの概略図、第１０図は電流路の説明図である。 図　　面　　中、 ２１はアーク部、 ２３はスパイラル溝、 ５は接続金具、 ７は凹穴、 ２８はリード棒、 ９は接触部、 ａは接触面である。 特 許 出 願 人 株式会社 明 舎 代 理 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のスパイラル溝を有するアーク部の一方の面の中央
   部にリング状の接触面を具備する接触部を設け、他方の
   面の中央部にリード棒を接続してなる真空インタラプタ
   用磁気駆動型電極において、 前記接触面の外径を前記リード棒の直径以下とし、 先端面に凹穴を有する接続金具の先端面を前記接触部の
   背面に接続し、 前記接続金具の背面に前記リード棒を接続して、少なく
   とも通電時において前記接触部の接触面と前記リード棒
   との間に形成される電流路における電流成分を、接触面
   に直交する方向の成分をＩｖ、接触面に平行する方向の
   成分をＩｈとしたとき、Ｉｖ＞Ｉｈとなるようにしたこ
   とを特徴とする真空インタラプタ用磁気駆動型電極。