JPH04155721A

JPH04155721A - 真空バルブ

Info

Publication number: JPH04155721A
Application number: JP27778390A
Authority: JP
Inventors: Mitsutaka Honma; 三孝本間; Takanari Sato; 佐藤　能也
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1992-05-28

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、とくに電極の構造を改良した真空バルブに関
する。

（従来の技術）従来の真空遮断器に用いられる真空バルブの縦断面図を
第５図に示す。

同図において、真空バルブ入０は、絶縁円筒１１の両端
を固定フランジ１２と可動フランジ１３で封止して形成
された真空容器に、固定電極１４と可動電極１５が接離
可能に配設されて構成している。

このうち、固定電極１４は、固定フランジ１２を気密に
貫通した固定軸１６の先端に固定されており、真空容器
の外部とはこの固定軸１６で接続される。

一方、可動電極１５は、断面逆Ｕ字状のベローズカバー
１９を気密に貫通した可動軸１７の先端に固定されてお
り、真空容器の外部とはこの可動軸１７を介して接続さ
れる。また、この可動軸１７は、可動フランジ１３とベ
ローズカバー１９間のベローズ１８と可動フランジ１３
の中心に挿入された断面凸字状のガイド２０を介して可
動フランジ１３に支えられており、真空容器内の真空を
維持した状態で可動軸１７の下端に連結される図示しな
い操作機構部で電極の接離を可能にしている。

ところで、真空バルブは、真空の優れた絶縁耐力を利用
しているため、例えば、六ぷフ化硫黄ガスなど他の絶縁
媒体を使ったガス遮断器に比べて、電極間距離を狭くで
き、外形を小形にすることができる。また、遮断容量に
おいても、電極の構造を改良することで増やすことがで
きる。

真空バルブの遮断性能を向上するための一手段としては
、電極間に発生するアークによる電極の局部加熱を抑え
る方法がある。つまり、局部加熱による異常な荷電粒子
の発生を抑えることにより。

アークを抑えて遮断性能を向上させる。このための電極
構造としては、電極間に発生するアークに平行に磁界を
印加する方法と、アークに対して直行方向に磁界を印加
する方法がある。

このうち、アークに平行に磁界を印加する方法には、い
わゆる縦磁界電極構造がある、この方法は、電極間に発
生するアークを、磁界の効果により電極全体に分散させ
て、遮断性能を上げる方法である。一方、アークに対し
て直行する磁界を印加する方法としては、いわゆるスパ
イラル電極がある。この方法は、大電流真空アークでの
集中したアークを、電極表面で回転させ遮断性能を上げ
る方法である。つまり、集中したアークを移動させるこ
とにより、電極の局部加熱を防止し、遮断性能を上げる
方法である。

（発明が解決しようとする課題）ところが、このうち、前者の電極間に発生するアークと
平行な縦磁界を印加する方法では、次のような問題があ
った。

まず、真空バルブの外部から縦磁界を印加する方法では
、電極部には均一な縦磁界を発生することができる。し
かし、外部のコイル部分の絶縁を考慮する必要があるの
で、真空バルブ全体の耐電圧特性が低下するおそれがあ
る。また、真空バルブの内部の電極部分に縦磁界を発生
するコイルを取り付ける方法は、電極構造が複雑になる
。

第６図は、後者のアークに対して直行する磁界を印加す
る方式のスパイラル電極構造を示す平面図である。

同図において、電極には中央から外周に放射状に溝９が
スパイラル状に設は切られている。この溝９の向きが、
可動側の電極と固定側の電極では、逆向きに形成されて
いる。同図において電極上にアークが点弧すると、電流
は図中点線８のようにアークの点弧点Ｐから中央に流れ
る０反対側の電極では、電流の経路は同一であるが、電
流の向きが反対方向になる。この電流により発生する磁
界の効果で、アークはスパイラル状の溝９にそって回転
する方向に駆動力が発生し、アークが回転する。このア
ークの回転により、電極の局部加熱を防ぐことができ、
遮断性能を上げることができる。

ところが、従来の電極構造では、電極を開極した直後に
アークに働く力が通電軸から発弧点までの電流経路によ
ってのみ発生する構造であった。そのため、発弧点が中
心部に近いときには電流経路が短くなって発弧時の駆動
力が弱く、スパイラル電極へのすみやかなアークの移動
ができなかった。

この結果、発弧部分での電極の局部加熱が発生して、遮
断性能が上がらなかった。

又、もし、遮断容量を増やすと、電極に働く電磁力の増
大や、電極径の増大により、電極の機械的強度を増加や
すために補強が必要となる。ところが、このような補強
を取り付けると、電極構造が複雑になるので実用化でき
なかった。

また、大電流の遮断を繰り返すと、電極の溶融物で、ス
パイラル状の溝９が短絡するときがあった。もし、この
ようにスパイラル状の溝９が短絡すると、アークに作用
する駆動力が低下し、遮断性能が低下する。

そこで、本発明の目的は、遮断容量を上げることのでき
る真空バルブを得ることである。

〔発明の構成〕（課題を解決するための手段）本発明は、真空容器内にそれぞれ外部と接続される固定
電極と可動電極が接離可能に設けられた真空バルブにお
いて、固定電極及び可動電極の少くともいづれか一方の
接点の背後に、スパイラル状の溝を設け、この溝が形成
された電極と接点間に凹部を設け、この凹部に電極と接
点の導電率より低い補強部材を挿着したことを特徴とす
る真空バルブである。

（作　用）接点背後の電極に形成した溝により、アークの点弧位置
の如何にかかわらず、アークに対して直行する強い磁界
を発生させることができる。これにより、電流開極瞬時
でのアークに対する駆動力が大きくなり、遮断性能が向
上する。

さらに、電極と接点間の補強部材により、電極の強度が
上がり、信頼性が向上する。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の真空バルブの一実施例を
説明する。但し、電極部分以外の構造は、従来と同一の
ため、説明を省く。

第１図は、本発明の真空バルブの一実施例を示す電極部
分の側面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ矢視を示す可動電
極の正面図、第３図は第２図の２−２断面を示す可動電
極部分の断面図、第４図は第１図のＹ−Ｙ断面を示す図
である。

第１〜４図において、電極２人には、スパイラル状の溝
９が形成されている。本実施例では、溝９が４本の場合
を示すが、数を変えても同様な効果が得られる。また、
本実施例では、スパイラル状の溝９の形状を、同一の曲
率のときを示すが、異なる曲率や直線との組合せにして
も、同様な効果が得られる。第２図、第４図のようにス
パイラル状の溝９は、電極中心に対して偏心した点を中
央の起点とし、電極半径より短い半径の円弧で構成して
いる。さらに、電極２Ａと接点３ムの対向面には、第３
図で示すように、可動軸１７と同軸に円板状の凹部がそ
れぞれ形成されて、その結果、電極２Ａの接点３Ａとの
接続部は、表面側に突出し、接点３ムとろう付けで固定
されている。

電極２Ａは、導電率の良い銅で形成する。一方、接点３
Ａの材料は、真空バルブの特性を左右するため、特殊な
合金が使われている０本実施例では、銅クロム合金を使
用したが、他の材料を使用しても同様な効果を得ること
ができる。

さらに、電極２Ａの接点３ムとの接続部より中心部側に
形成された前述した凹部には、円板状の補強４が挿入さ
れている。この補強４は、電極２Ａと接点３Ａに使用し
た材料に比べて導電率の低い材料、例えば、ステンレス
鋼を使用する。またこの補強４は、セラミック等の被覆
を塗布する表面処理などで導電率を下げても、同じ効果
を得ることができる。

また、図示しない固定電極では、スパイラル状の溝９の
向きを反対に形成する以外は、可動電極の構成と同一で
ある。

次に、このように可動電極と固定電極が構成された真空
バルブの作用を説明する。

可動電極と固定電極を組み合わせ、電極間にアークが点
弧した場合の磁束を第１図の破線５で示す、同図のよう
に、電流は可動軸１７から可動側の電極２＾を経て可動
側の接点３Ａに流れる。もし、電極間がアークでつなが
ると、電流は固定側の接点３Ｂから電極２Ｂを経て固定
軸１６に流れる。このとき電極２Ａから接点３Ａに流れ
る電流は、第４図に示す電極２Ａに形成された溝９で、
可動軸１７に対して放射方向成分と円周方向成分の合成
方向に流れる。

ところが、円周方向成分は、可動電極側と固定電極側で
は、逆方向になるため、磁束の方向は第１図に示すよう
に、放射方向に発生する。この磁界は、電極間にアーク
が発生しているときには、常に発生する。このために、
電極間に発生したアークに対しては、常に円周方向に強
い駆動力が作用する。従って、アークを速やかに回転さ
せることができ、遮断性能を上げることができる。

また、接点の中心部分では、接点裏面側に座ぐりを形成
することにより、電極２ムを円周方向に流れる電路が長
くなるので、磁界の強度が増し、かつ、接点を横切る部
分の導電率を低下でき、渦電流による磁界強度の低下を
防ぐことができる。

さらに、接点の裏面側の座ぐりにより、可動側と固定側
の接点が接触する点が、電極に形成した溝９よりも外周
側となる。このため、電極間の中心部分で、磁界の弱く
なる部分でのアークの点弧がなくなるので、遮断性能を
上げることができる。

一方、アークに駆動力を発生させるための磁界を発生さ
せる電極は、接点の裏面に配置されており、直接アーク
の熱影響を受けない。このため、アークで生成された溶
融物により、電極に形成した溝９が短絡されることがな
く、アークに対して常に一定の駆動力を印加することが
でき、安定した大きな遮断性能を得ることができる。

また、電極と接点の間に補強４を挿入することで、電極
の機械的強度を増やすことができるので、電極の投入お
よび開極時の衝撃や、電磁力で変形しない強固な電極と
することができる。

このように、本発明の真空バルブでは、真空バルブの接
点の背後に、スパイラル状の溝を形成した電極を配置す
ることにより、電極間に発生したアークに対して強い駆
動力を得ることができ、遮断性能を向上することができ
る。

また、接点背後に電極間に磁界を発生するための電極を
配置するため、電極には直接アークの熱影響がなく、安
定した遮断性能を得ることができる。

さらに、接点と電極間に補強を配置することにより、電
極の変形を防ぐことができるので、電極の変形による遮
断性能の低下を防ぎ、安定した遮断性能を得ることがで
きる真空バルブとなる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、真空容器内にそれぞれ外部と接
続される固定電極と可動電極が接離可能に設けられた真
空バルブにおいて、固定電極及び可動電極の少くともい
づれか一方の接点の背後に、スパイラル状の溝を設け、
この溝が形成された電極と接点間に凹部を設け、この凹
部に電極と接点の導電率より低い補強部材を挿着したこ
とで、アークの点弧位置の如何にかかわらず、アークに
対する駆動力を上げたので、遮断容量を上げることので
きる真空バルブを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空バルブの一実施例を示す電極部分
の側面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ矢視図、第３図は第
２図のＺ−Ｚ断面図、第４図は第１図のＹ−Ｙ断面図、
第５図は、従来の真空バルブを示す縦断面図、第６図は
従来の真空バルブの電極の正面図である。２Ａ　、　２Ｂ・・・電極　　　　　　３Ａ　、　３Ｂ
・・・接点４・・・補強　　　　　　　　１０・・・真
空バルブ（８７３３）　　代理人　弁理士　猪　股　祥
　晃（ほか１名）第１図第２図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】真空容器内にそれぞれ外部と接続される固定電極と可動
電極が接離可能に設けられた真空バルブにおいて、前記固定電極及び可動電極の少くともいづれか一方の接
点の背後に、スパイラル状の溝を設け、この溝が形成さ
れた電極と接点間に凹部を設け、この凹部に前記電極と
接点の導電率より低い補強部材を挿着したことを特徴と
する真空バルブ。