JPH0322007B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、傾斜したスリツトを有する接触板
保持体をそれぞれ備え同軸上に相対して配置され
た二つの接触子から成る真空遮断器の接触子構造
にかかわる。

〔従来技術とその問題点〕

真空遮断器の最大遮断容量は周知のように発弧
中の電流最大値と消弧後の再起電圧とにより与え
られ、アーク電流の方向に平行な磁界により好影
響を受けうる。アーク電圧の上昇とこの電圧によ
り生じるアーク損失とを招来するアークの集中は
開離した接触子間の空隙の軸方向磁界により回避
できる。この目的のためにいわゆる軸方向磁界接
触子では、遮断室を円筒状に囲むコイルが設けら
れている。このコイルは接触子と電気的に直列に
接続されて電流に依存する軸方向磁界を発生し、
この磁界が同軸の接触子間の空隙を軸方向に貫
く。接触子空隙における磁界を強めるためにコイ
ルを２層に構成しそのターンをら線状に往復して
巻くことができる。しかしながらかかる真空遮断
器は比較的高価である（西ドイツ国特許公開公報
第2911706号）。

またさらに、中央の接触面がアーク走行面によ
り同心に囲まれている中空接触子が知られてい
る。通電ロツドは中央の接触面ともアーク走行面
の外周とも結合されて、リング状の中空室が形成
されている。中央の接触面はアーク走行面により
リング状の隙間により分離されている。この構造
の目的は交互に半径方向の内及び外に作用する磁
力をアークに作用させることにより接触面の不均
一な焼損を回避することにある（西ドイツ国特許
公告公報第2352540号）。

また、半径方向磁界を有する真空遮断器の接触
子構造が知られており、この接触子では開極後に
リング状の接触面間にアークが発生しこのアーク
が周方向の磁力により接触子間で回転する。この
目的のために同軸に相対して配置されたつぼ形の
接触子の接触板保持体は反対向きに走るスリツト
を備えている。この接触子の形状により開離した
接触子の間には接触子の軸に従つてアークにほぼ
垂直な磁界が得られる。接触子のこの特別な構造
において、磁界の強さ従つてアークの走行速度は
中空円筒形の接触子保持体の内部に強磁性材料か
ら成るしんが配置されることによりさらに高めら
れる（西ドイツ国特許公告公報第1196751号）。

〔発明の目的〕

この発明は、アークの集中従つて熱的過負荷特
にその時々の陽極の熱的過負荷を回避しそれに対
応して遮断容量を高めうるような磁束密度を開離
した接触子間に発生する軸方向磁界を有する接触
子構造を提供することを目的とする。同時に接触
子を低抵抗で誘導が少なくかつ真空遮断器の閉極
状態における高い接触圧力に耐えうるようにしよ
うとするものである。

〔発明の要旨〕

この目的は、この発明によれば、それぞれ有底
円筒状の接触板保持体と、この接触板保持体に保
持され、互いの接触面を形成する接触板とからな
る１対の互いに同軸に対向配置された接触子を有
し、この各接触子が軸方向磁界を発生する手段と
して接触板保持体にその回転軸に対して同一方向
に傾斜して設けられたスリツトと、前記接触板保
持体の底部と前記接触板との間に接触板と一体に
結合された中央支持体とを備えてなる真空遮断器
の接触子構造において、前記中央支持体は非磁性
の低導電性材料からなり、半径方向に接触板保持
体の中空内室の一部のみを満たす中実体であり、
その接触板に向いた側の端部の外周がフランジ状
に拡げられていることによつて達成される。これ
により抵抗が1μΩをほとんど超えることがない
接触子が得られる。接触板保持体と中央の支持体
との間に生じたリング状の中空室はそれぞれ相手
側の接触子に向う側が蓋されているので、発弧中
に中空陰極放電を起こすことはあり得ない。この
接触子構造は製作が容易でかつ通常の真空遮断器
用バルブに付加的な構造変更を行うことなく組込
まれうる。

この接触子は主として三つの部分から成る。第
１の部分は良導電性の材料特に銅から成り底部を
有する接触板保持体であつて、この保持体は接触
子の軸に対し傾斜し特にら線状に走るを良しとす
るスリツトを備え、従つて軸方向磁界のためのコ
イル部分となつている。第２の部分は低導電性材
料例えばニツケルクロム鋼から成る実質的に柱状
の中央の支持体であつて、この支持体は少なくと
も相手側の接触子に向かう端部がほぼ接触子保持
体の内径まで拡大されるのが良く、それによりこ
の実施例に示すように接触子の端面で中空室を閉
鎖している。第３の部分はその周縁部で接触子保
持板と接触しまたその中心部で支持体と接触して
いる接触円板であつて、この接触円板は接触子保
持体の端面に分解不能に特にろう付けにより結合
されるのが良い。

遮断器の閉極状態における圧力は通常ロツドか
ら接触板保持体底部、中央の支持体及び接触円板
を経て一直線に相対する接触子に伝えられるが、
一方電流は遮断器の閉極状態においてばかりでは
なく発弧時においても主として接触板保持体を経
て流れる。この電流は接触子間隙に約5μT／Ａの
大きさの磁界を作る。

〔発明の実施例〕

つぎにこの発明にもとづく接触子構造の実施例
を示す図面によりこの発明を詳細に説明する。

第１図に示す接触器構造において相対する端面
を有する二つの接触子２と４とは同軸上に配列さ
れている。これら接触子はそれぞれ中空円筒状の
接触子保持体６，８を備え、この保持体はその底
部１０，１２を介して通電ロツド１４，１６に結
合されている。接触子保持体６，８及び中央の支
持体１８，２２の端面にはそれぞれ接触円板２
６，２８が設けられ、これら接触円板はそれぞれ
縁に斜めの切落し部２７，２９を備えているの
で、接触円板２６，２８の中央部は接触子２と４
との接触面を形成する。

中央の支持体１８，２２は接触円板２６，２８
に向う端面にそれぞれ接触円板２６，２８の心出
しのために用いられる突出部１９，２３を備えて
いる。接触子構造のこの実施例では、中央の支持
体１８，２２の接触子保持体底部１０，１２に向
う底部はそれぞれ突出部２０，２４を備えてい
る。この突出部２０，２４は、通電ロツド１４，
１６から接触板保持体の底部１０，１２を経て接
触板保持体６，８に流れる電流に良好な作用を及
ぼすように、突出部１９，２３より非常に大とす
るのが良い。中央の支持体１８，２２はそれぞれ
回転体として形成され、その両端が拡大されて断
面がほぼＩ形鋼状を成している。その際支持体１
８，２２の端面の直径が接触板保持体６，８の内
径diにほぼ等しい程度まで、両端面が拡大される
のが良い。

接触板保持体６，８は一点鎖線で表わした接触
子構造の回転軸に対して傾いたスリツト７，９を
それぞれ備え、これらスリツトは両接触子２，４
の中で同方向に走つているので、個々のスリツト
７，９の間に形成された電流路は相対する接触子
の中で同一方向に繰返して回転している。スリツ
ト７，９はら線状に形成されるのが良い。かかる
スリツトは円筒状のフライスカツタにより容易に
加工でき、このカツタは直径がスリツト幅に等し
く長さは少なくとも接触板保持体６，８の壁厚に
同じであり、かつ接触子２，４の回転軸のまわり
をあらかじめ定められた傾斜角に従つてら線状に
送られる。かかる切削技術により平面のこぎり切
断にくらべて非常に大きい傾斜角で加工でき、そ
の結果こうして作られた疑似コイルの大きい有効
ターン数が得られ、従つて発弧時に開離した接触
子２と４との間に高い磁束密度が生じる。スリツ
ト７，９のら線の傾斜角は約60°ないし76゜の範囲
特に約70°に選ぶのが良い。

第２図から分かるように、接触円板は渦電流を
避けるために半径方向のスリツト３２を備えるこ
とができる。

導電率1.76×10^-6Ωcmの高純度脱酸銅から成る
接触板保持体６，８と導電率7.3×10^-5Ωcmの非
磁性のニツケルクロム鋼から成る中央の支持体１
８，２２とを備える接触子２，４に対して接触円
板の厚さが例えば4.4mmで接点間隔akが10mmのと
きは、第３図のグラフにより回転軸の部分にＢ／
Ｉ＝4.9μT／Ａの軸方向磁束密度率が得られる。
接点間隔akと軸方向磁束密度率Ｂ／Ｉとの関係
を記入したこのグラフにより、実際に用いられる
最大接点間隔20mmに至るまで回転軸の部分の軸方
向磁束密度率は少なくとも4μT／Ａが得られる。
接触子２と４が開離したとき、接触板保持体６と
８とにより接触子間に生じる磁界は、接点間隔
akのあらゆる部分においてほぼ均一である。こ
のことは、直角四角形の巻線断面を有する１対の
太いコイルのように作用する上記の寸法のスリツ
ト付き接触板保持体において、この１対のコイル
が、コイル間隔ak＋2h_D＝17.8mmに対応する接点
間隔ak＝9.8mmのとき、最適磁界均一性に対する
ヘルムホルツの条件すなわちコイル対の軸中央Ｚ
＝０における軸方向磁界強さの２次導函数d^2H／
dZ²の消失が満たされるように寸法が定められて
いることにもとづいている。第３図のグラフにお
いてこの特別な接点間隔は矢Ｈにより示されてい
る。実線は軸中央Ｚ＝０すなわち両接触子２，４
の中間における磁束密度を表わす。接点間隔ak
がより大きい場合にはＺ＝ak／２すなわち接触
円板表面の磁界はＺ＝０における磁界にくらべて
僅かな差が生じる。Ｚ＝ak／２における磁界は
第３図において破線により示されている。

半径方向において軸方向磁界はほぼ（da＋
di）／４の直径まで近似的に一定でありそれより
外では弱まる。従つて磁界は負荷遮断の際にアー
クが発生する開離した接触子２，４間の中心部分
に優先的に作用している。

スリツト付き接触板保持体６，８と中央の支持
体１８，２２との電気的並列接続により、接続子
２又は４の内の一つについて例えば相互の間隔hs
＝da／４＝18.75mmの等電位と考えられる二つの
切断面間にＲ＝0.75μΩの電気抵抗が生じる。こ
の数値により各接触子２，４に対して接触板保持
体６，８と支持体１８，２２の高さhsの範囲に規
準損失仕事率Ｐ／Ieff²＝0.76W／（RA）²が生じ
る。有効電流Ieff＝2500Aのときには各接続子２，
４に対して損失仕事率はＰ＝4.75Wとなる。

中央の支持体１８，２２と接触板保持体６，８
との間のリング状の中空室は、それぞれ接触円板
２６，２８又は支持体１８，２２の拡大された端
面により接触子の間の電界に対してしやへいされ
ているので、この中空室の中では中空陰極放電は
発生しない。さらに支持体１８，２２はスリツト
付接触板保持体の機械的負荷を解放するので、ス
リツト７，９が押しつぶされることはありえな
い。アークは接触円板２６，２８の全表面に発生
しうるので、接触子２，４４の熱的負荷はそれ相
当に少ない。さらにアークのプラズマが開離した
接触子２，４の間の空隙から拡散しうる平均立体
角が比較的小さい。従つてシールド電流が著しく
減少し磁界の電圧降下作用がそれ相当に支援され
る。

〔発明の効果〕

傾斜したスリツトを有する接触板保持体と低導
電性材料とから成る中央支持体とを備えた二つの
接触子から成る真空遮断器の接触子構造におい
て、この発明にもとづき中空接触子が用いられ、
その接触板保持体は同じ方向に傾斜したスリツト
を有しまたこの二つの保持体がそれぞれ相手側の
接触子に向う端面を閉鎖されていると共に、中央
支持体が非磁性材料から成る。

かかる接触子構造においては、電流の大部分が
中央支持体を経ず、同じ方向に傾斜したスリツト
を有する二つの接触板支持体を経て流れるので中
央に磁性体を配置しなくとも効率よく軸方向磁界
を接触円板の中央付近に発生することができる。
遮断室を囲む特別のコイルを設けた構造に比べ
て、この発明の構造は、構成が簡単で安価となる
とともに、中央支持体中での渦電流の発生が小さ
いので接触子の抵抗および誘導を小さくすること
ができる。これにより、接触子に生じる磁界のこ
れを流れる電流に対する遅れが小さくなるので、
遮断時のアークの拡散が早くなるとともにペニン
グ放電による再点弧が生じにくくなり、また、軸
方向磁界によりアークの集中を回避できるので、
真空遮断器の遮断容量を高めることができる。遮
断器の閉極時に接触子に加えられる機械的圧力は
通電ロツドから接触板保持体の底部と中央支持体
と接触円板とを経て相手側接触子に伝えられるの
で、接触板保持体はこの圧力から解放されスリツ
トが押しつぶされる心配がなく機械的に安定して
いる。また二つの接触板保持体がそれぞれ相手側
の接触子に向う端面を接触円板又は中央支持体の
拡大された端面により閉鎖されているので、接触
子の中空室は接触子間の電界に対してしやへいさ
れこの中空室の中で有害な中空陰極放電を発生す
ることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にもとづく真空遮断器の接触
子構造の一実施例の一部破断側面図、第２図は第
１図に示す接触子構造の矢から見た平面図、第
３図は接点間隔akと接点間隙の軸中心線上にお
ける軸方向磁束密度率Ｂ／Ｉとの関係をグラフで
表わした図、である。 図面において、２，４は接触子全体、６，８は
接触板保持体、７，９はスリツト、１８，２２は
中央保持体、１９，２０，２３，２４は突起部、
２６，２８は接触円板、２７，２９は斜めの切落
し部、３２は半径方向スリツト、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ それぞれ有底円筒状の接触板保持体と、この
   接触板保持体に保持され、互いの接触面を形成す
   る接触板とからなる１対の互いに同軸に対向配置
   された接触子を有し、この各接触子が軸方向磁界
   を発生する手段として接触板保持体にその回転軸
   に対して同一方向に傾斜して設けられたスリツト
   と、前記接触板保持体の底部と前記接触板との間
   に接触板と一体に結合された中央支持体とを備え
   てなる真空遮断器の接触子構造において、前記中
   央支持体は非磁性の低導電性材料からなり、半径
   方向に接触板保持体の中空内室の一部のみを満た
   す中実体であり、その接触板に向いた側の端部の
   外周がフランジ状に拡げられていることを特徴と
   する真空遮断器の接触子構造。