JPH0329228A - 真空遮断器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁歪振動による騒音を低減する真空遮断器
に関するものである。

〔従来の技術〕

第７図は例えば実公昭６０−２９１５１号公報に示され
た従来の磁歪振動防止形の真空遮断器を示す一部破断し
た側面図であシ、図にかいて、１ａ＊１ｂは絶縁筒、２
ａ〜２ｄは封着金具、４ａは固定側端板，４ｂは可動側
端板、５はペローズで、これらは真空容器を構成してい
る。また、６ａは固定電極、６ｂは可動電極、７は両電
極６ａｅ６ｂから絶縁して支持された中間シールドで、
９ａｅ９ｂｅ１０ａ，１０ｂは夫々補助シールドである
。

ここで封着金具２ａ〜２ｄは、熱膨張係数αが絶縁筒１
　ａ　ｅ　１　ｂのガラスと同等のＦｅ　　Ｎｉ　　Ｃ
ｏまたはＦ　ｅ　−Ｎ　１またはＦｅ−Ｃｒ合金で作ら
れ、比透磁率μ．がμ８≧１００なる強磁性体である。

また、各端板４＆＠４ｂ％ペローズ５．電極６ａｅ６ｂ
　ｅ中間シールド７，補助シールド９ａ．９ｂ．１０ａ
．１０ｂは、通常、オーステナイト系ステンレス鋼．純
銅，銅合金などで作られ、比透磁率μ　−．−１なる非
磁性体１たはμ，≧ｌなる弱磁性体で構成されている。

また、上記各部材１ａ〜１０ｂで構成された真空遮断器
に交流電流を通電すると、固定電極６ａｅ可動電極６ｂ
の軸を中心として円形の交番磁界が生じ、この交番磁界
によシ強磁性体である封着金具２ａ〜２ｄが磁歪現象の
ため円周方向に伸縮して振動し、騒音を発生する。この
ため、第８図，第９図に示すように、各封着金具２ａ〜
２ｄの外周に永久磁石１１ａ〜１１ｄをＮ極とＳ極とが
、交互に接するように４個づつ接着し、さらに、永久磁
石１１ａ〜１１ｄの外周に強磁性体の継鉄１２ａ〜１２
ｄを図示のように接着している。従って、封着金具２ａ
についてみると、ｌの永久磁石１１ａ→封着金具２ａ→
他の永久磁石１１ａ→継鉄１２ａ→１の永久磁石１１ａ
となる直流磁気回路が４個形成され、強磁性体である封
着金具２ａ〜２ｄと継鉄１２ａ〜１２ｄは円周方向に磁
気飽和状態を呈している。つまシ、強磁性体であυなが
ら比透磁率μ，はμ，Σ１となシ、実効的に空気のそれ
と同程度になっている。

次に動作について説明する。従来の低騒音形真空遮断器
では、封着金具２ａ〜２ｄは強磁性体であるが、永久磁
石１１ａ〜ｆｆｄ　，継鉄１２ａ　〜１２ｄによって磁
気飽和状態に保持されているため、真空遮断器に通電し
た場合に発生する円形交番磁界に対しては、非磁性的に
比透磁率μ８ヱ１に近い状態を呈し、磁歪現象を示さな
い。

たとえば，定格電流３　０　０　０Ａを通電した真空遮
断器において、封着金具２ａ〜２ｄから約１ｍｌｌｔれ
た位置での騒音測定結果は４４〜４６ｄＢであシ、永久
磁石１１ａ〜１１ｄも継鉄１２ａ〜１２ｄも装着しない
場合の騒音６９〜７　０　ｄＢと比べて騒音レベルが低
減される。

ところで、真空遮断器は通常３相交流回路用として３本
セットで使用され、通電，遮断．絶縁，投入の４つの機
能．動作が必要である。封着金・具２ａ〜２ｄに作用す
る交番磁界には上記円形磁界だけでなく、他相の影響や
導体配置などの影響によう、軸方向磁界や横方向磁界に
もさらされる。また、第３高調波などの商用周波（５０
または６０Ｈｚ）に対する高調波電流成分も含筐れるの
で、封着金具や永久磁石．継鉄の磁歪振動や発熱は避け
られない。しかも，開閉動作に伴って、封着金具は機械
的衝撃（通常、その加速度はＩＯＯＯＧ以上）を受ける
が、永久磁石１１ａ〜１１ｄや継鉄１２ａ〜１２ｄの重
量が追加されるので、ガラスと封着金具２ａ〜２ｄとの
封着界面には過大な応力が発生することは避けられない
。加えて、継鉄１２ａ〜１２ｄの追加によシ真空遮断器
の充電部直径が大きくなるため、沿面長が同じ絶縁筒に
訃けるコロナ開始電圧が低下した夛、真空遮断器が大型
化することも避けられなかった。更に、従来の低騒音形
真空遮断器は，封着金具２ａ〜２ｄにコバールなどが用
いられておシ、耐食性が不充分であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の真空遮断器は以上のように構成されているので、
開閉動作時の機械的衝撃の振動によって、永久磁石１１
ａ〜１１ｄや継鉄１２ａ〜１２ｄが封着金具から脱落し
たシ、絶縁筒ガラスの封着界面が破損し易くなるほか，
封着金具２ａ〜２ｄ　，永久磁石１１８〜１１ｄ，継鉄
１２ａ〜１２ｄなどの強磁性体が交番磁界によシ発熱す
るので、真空遮断器の温度上昇を、規格内に収めるため
には真空遮断器を一層大形にすることが必要になるなど
の課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので，永久磁石や継鉄を使用せずに，簡単な構造で、
しかも磁歪振動音を全く生じない真空遮断器を得ること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る真空遮断器は、固定１ｌ端板かよび可動
側端板と絶縁筒との間に介在される封着部材を、封着後
の常温における比透磁率を１として、これを上記絶縁筒
に対し高融点の銀を含む金属ろうで、上記各端板に気密
封着したものである。

〔作用〕

この発明にかける嶌空遮断器は、絶縁筒との封着部材を
比透磁率が１の非磁性材料で形成し、真空容器虜成部材
から一切の強磁性材料を排除することによｂ１商用周波
やその高調波あるいは高周波（数１００ＨＺ以上）の交
番磁界中においても、磁歪現象や発熱現象を生じるのを
抑え、過酷な使用環境においても、真空容器の腐食が起
ｖｍ＜する。

〔発明の実施例〕

以下に、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図に釦いて、１ａ，１ｂは両端面がメタライズされた
９２優アルミナからなる絶縁筒、２ａ〜２ｄは６１Ｎｉ
−２１Ｃｒ−２Ｆｅ−９Ｍｏ−その他などの高ニッケル
●クロム鋼からなる非磁性金属の封着部材としての封着
金具、３ａ〜３ｄは融点が６００℃以上の銀を含む金属
ろう、４ａ．４ｂ＞よび５はオーステナイト系ステンレ
ス鋼からなる固定側端板、可動側端板およびベローズで
、これらの端板４ａ，４ｂと各封着金具２　ａ　−？　
２　ｄ　ｓ可動側端板４ｂとべローズ５とがそれぞれ図
示しない銀を含むろうでろう付けされたシ、溶接された
ルして気密封止されている。従って、真空容器の構成材
料はすべて比透磁率μ，≧１なる非磁性体で形成されて
いる。また、これ以外の構成部品である固定電極６ａｅ
可動電極６ｂ．中間シールド１．補助シールド９ａｉｂ
−１０ｍ．１０ｂは銅，銅合金，オーステナイト系ステ
ンレス鋼などからなるので、真空遮断器の構成材料から
強磁性材料は一切排除されている。

次に、動作について説明する。まず、電極軸を流れる電
流によシ作られる円形磁界の強さＨは、封着金具２ａ〜
２ｄの半径ｒ＝０．０７５ｍの位置にかいて、通電電流
Ｉ＝３００ＯＡの場合、Ｈ＝Ｉ／２ｆｒ＝３０００／２
πＸ０．０７５キ６，３７０　　［：ＡＴ／ｒｎ］とな
るが、各封着金具２ａ〜２ｄは非磁性体で、その比透磁
率がμｓよ１であるので、封着金具２ａ〜２ｄの体内を
通過する磁束密度Ｂは附近の真空中または空気中の値と
同じで、 Ｂ＝　４ｇＸ１０−’Ｈキ８０Ｘ１０”［ｗｂ／ｍ”〕
＝８０ガウスにすぎないう従って、非磁性体である封着
金具２ａ〜２ｄは磁歪振動を起すことなく、振動騒音を
゛全〈発生することがない。そのうえ、上記の交番磁界
下にかいて、非磁性体である封着金具２ａ〜２ｄは全く
発熱することがない。騒音の実測では、通電電流が６０
Ｈｚ　．Ｉ＝３００ＯＡの場合は、暗騒音との有意差は
見出せなかった。１た、６０Ｈｚ．３０００Ａの基本波
に１８０Ｈｚ　．ＩＯＯＡの高調波成分電流を重畳した
場合は、暗騒音よルも微かに増加するものの、従来形よ
シも格段に優れている。さらに、封着金具２ａ〜２ｄの
温度上昇試験や塩水噴霧試験に訟いても、第６図の表図
に示すように、従来形ようも格段に優れた性能を有する
。

また、第ｌ図の実施例の真空遮断器では、これの開閉動
作時に衝撃加速度１０００Ｇを生じるが、規定の動作回
数寿命１万回に充分に耐えるとともに、従来の低騒音形
真空遮断器で生じた外沿面でのコロナ開始電圧の低下も
起らないことを確認した。

なか、上記実施例では非磁性の封着金具として、高ニッ
ケル●クロム鋼（　６　１Ｎｉ　−２　１Ｃｒ−２Ｆｅ
　−９Ｍｏ一その他）の真空遮断器を示したが、銀を含
む融点６００℃以上の金属ろうで封着された後の室温に
おける比透磁率μ８がμ．≧１である封着金具であって
もよい。つｔシ、圧延加工等によＦ）　ｐ８＞　１にな
っても、上記の封着後の常温でμ　−ｌであればよい。

たとえば、オーステナイト系ステンレス鋼（Ｎｉ　１２
−２２％．Ｃｒ　１０　〜１８％．Ｆｅ７５％以下）で
もよく、耐食真空寿命の安定性からＭｏが１．２％以上
を含むものが望ましい。また、高ニッケル●クロム鋼（
Ｎｉ　５０％以上．Ｃｒ１８〜３０％ｅ　Ｆ　ｅ　１　
％以上）は上記のオーステナイト系ステンレス鋼よｂも
熱膨張係数がアルミナのそれに近く、非磁性封着材とし
て優れている。そしてニッケル鋼合金（Ｎｉ　６３＝７
０％，Ｃｕ　３２　〜２１％　．Ｆｅ　２．５％以下．
胤２嘩以下）・或はチタン（９９％以上）でもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。

また、この発明の真空遮断器における封着金具２ａ〜２
ｄ、絶縁筒１ａ，ｌｂおよび融点６００℃以上の金属ろ
うの主成分である銀について、比透磁率μ．，熱膨張係
数α，抗張力σＢ，溶融銀による粒界侵食の有無，耐食
性などの諸特性、訃よび真空遮断器の評価試験結果を上
記第６図に示し、ここで比較のため従来例の封着金具と
ガラス絶縁筒の特性を併せて示した。アルミナの絶縁筒
１ａ．１ｂは圧縮には極めて強いが、引張応力には弱い
ので、封着後の残留応力は、絶縁筒１ａ．１ｂに圧縮力
が、封着金具２ａ〜２ｄに引張力が残るようにするため
、封着金具２ａ〜２ｄの熱膨張係数はアルミナのそれよ
シも大でなければならない。また、真空遮断器の開閉時
の衝撃力が封着部に加わるが、この衝撃力によって封着
金具２ａ〜２ｄの封着部は変形しないことが必要である
。このため、封着金具２ａ〜２ｄの抗張力はろう材の主
成分である銀のそれよシも大でなければならない。そし
て、封着温度で封着金具２ａ〜２ｄに引張応力が残留す
るとき、従来の真空遮断器ではコパール（２９Ｎｉ−１
７Ｃｏ−５４Ｆｅ−０．９Ｍｎ）のように、溶融銀によ
シ粒界侵食を生じるものは、採用を避けねばならない。

この発明の低騒音形真空遮断器は、比透磁率μ５１？ｌ
で、しかも溶融銀による粒界侵食が生じることなく、且
つ使用環境に対する耐食真空寿命の優れた封着金具でな
ければならない。このアルミナの絶縁筒１ｍ．１ｂのメ
タライズされた両端部に融点６００℃以上の銀を含む金
属ろうで気密封着された第１図〜第４図の真空遮断器を
、種々の封着金具を用いて製作し、騒音，封着金具２ａ
〜２ｄの温度上昇，封着金具２ａ〜２ｄの引張破壊強度
訟よび塩水噴霧試験による腐食真空寿命試験を実施した
結果も、第６図の表図に示す通シである。これによれば
、この発明の真空遮断器は、従来の封着金具ようも優れ
た低騒音性を有し、しかも温度上昇が低くて、よう大電
流用高周波用に適し、耐食真空寿命も優れていることが
分かる。

第２図乃至第５図はこの発明の他の実施例を示し、第２
図および第３図は、第１図と同様の、封着金具２ａｅ２
ｂと固定側端板４ａおよび可動側端板４ｂとを別々に設
けた別段形であシ、第４図および第５図はこれらの各端
板４ａ＊４ｂを一体化した一体形である。そして、第２
図は絶縁筒１の外側面にメタライズ面を形成してあシ、
第３図乃至第５図は、第１図と同様に絶縁筒１の両端面
にメタライズ面を形成してある。１た、第２図乃至第４
図は商用周波定格電流を３０００Ａ用として、第５図は
同じ（６００Ａ用としてそれぞれ構成され、絶縁筒１．
１ａｅ１ｂの直径寸法と、封着金共２ａ．２ｂの熱膨張
係数や抗張力との相対関係によシ、真空遮断器を任意の
大きさとすることができる。さらに、真空容器内に配設
される電極やシールド類の部材も非磁性材料とすること
によシ、磁歪や発熱を一層能率的に抑えることができる
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば低騒音形の真空遮断器
を非磁性の封着部材で形成し、この封着部材の端部をメ
タライズされた絶縁筒に対して銀を含む金属ろうで封着
したので、真空容器にかける強磁性材料を全て排除でき
、その結果、磁歪振動を完全に抑えて、低騒音化が図れ
るほか、交番磁界による発熱もなく、堅固で耐食真空寿
命の優れたものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による真空遮断器を示す縦
断面図、第２図乃至第５図はこの発明の他の実施例を示
す真空遮断器の縦断面図、第６図は真空遮断器の評価試
験結果を示す表図、第７図は従来の真空遮断器を示す一
部を破断した側面図、第８図は第７図の要部の一部を示
す平断面図、第９図は第７図の要部の全体を示す平断面
図である。 １ａ．１ｂは絶縁筒、２ａ〜２ｄは封着金具（封着部材
）、３ａ−ｖ３ｄは金属ろう、４ａは固定側端板、４ｂ
は可動側端板、６＆は固定電極、６ｂは可動電極。 なお、図中、同一符号は同一　又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定電極および可動電極を内部に収容して真空容器を形
   成する絶縁筒と、上記真空容器の両端を塞ぐ固定側端板
   および可動側端板と、少くとも上記固定側端板および可
   動側端板と上記絶縁筒との間に連設した封着部材とを備
   えた真空遮断器において、上記封着部材を封着後の常温
   における比透磁率を１とし、これを上記絶縁筒に対し高
   融点の銀を含む金属ろうで、上記固定側端板および可動
   側端板に気密封着したことを特徴とする真空遮断器。