JPH06101282B2 - 真空スイッチ管 - Google Patents
真空スイッチ管Info
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- JPH06101282B2 JPH06101282B2 JP63296887A JP29688788A JPH06101282B2 JP H06101282 B2 JPH06101282 B2 JP H06101282B2 JP 63296887 A JP63296887 A JP 63296887A JP 29688788 A JP29688788 A JP 29688788A JP H06101282 B2 JPH06101282 B2 JP H06101282B2
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- Japan
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- electrodes
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/66—Vacuum switches
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/66—Vacuum switches
- H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/66—Vacuum switches
- H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
- H01H33/6643—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having disc-shaped contacts subdivided in petal-like segments, e.g. by helical grooves
Landscapes
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業状の利用分野〕 この発明は、大電流を断続するのに用いられる真空スイ
ッチ管に関するものである。
ッチ管に関するものである。
第５図及び第６図は例えば特公昭45−29935号公報に示
された従来の真空スイッチを示す断面図及びＡ−Ａ′線
断面図であり、図において、１は10-4 Torr以下の高真空
状態に成された真空容器、２は真空容器１の固定側端
板、３は真空容器１の可動側端板、５は固定側端板２に
一端部が固定された固定電極棒、６は可動側端板３に上
下方向に移動可能に挿通された可動電極棒、４は一端が
可動電極棒６に固定され、他端が可動側端板３に固定さ
れたベローズ、７は固定電極棒５の先端部に設けられた
固定電極、８は可動電極棒６の先端部に設けられた可動
電極、7a,8aは固定電極７及び可動電極８の中央部に設
けられた主電極、7c,8cは主電極7a,8aの中央部に設けら
れた凹部、7d,8dは主電極7a,8aの周縁部に形成された環
状部、7b,8bは主電極7a,8aの周囲に設けられ且つ固定電
極棒５及び可動電極棒６に夫々接続された補助電極、7
e,8eは補助電極7b,8bに設けられたスパイラル状の溝、
９は各電極から発生する金属蒸気を吸着するシールド板
である。
された従来の真空スイッチを示す断面図及びＡ−Ａ′線
断面図であり、図において、１は10-4 Torr以下の高真空
状態に成された真空容器、２は真空容器１の固定側端
板、３は真空容器１の可動側端板、５は固定側端板２に
一端部が固定された固定電極棒、６は可動側端板３に上
下方向に移動可能に挿通された可動電極棒、４は一端が
可動電極棒６に固定され、他端が可動側端板３に固定さ
れたベローズ、７は固定電極棒５の先端部に設けられた
固定電極、８は可動電極棒６の先端部に設けられた可動
電極、7a,8aは固定電極７及び可動電極８の中央部に設
けられた主電極、7c,8cは主電極7a,8aの中央部に設けら
れた凹部、7d,8dは主電極7a,8aの周縁部に形成された環
状部、7b,8bは主電極7a,8aの周囲に設けられ且つ固定電
極棒５及び可動電極棒６に夫々接続された補助電極、7
e,8eは補助電極7b,8bに設けられたスパイラル状の溝、
９は各電極から発生する金属蒸気を吸着するシールド板
である。
次に動作について説明する。電流通電時は、可動電極棒
６を上方に移動させて主電極7a,8aどうしをその環状部7
d,8dで接触させる。これによって電流が固定電極棒５→
補助電極7b→主電極7a→主電極8a→補助電極8b→可動電
極棒６を通じて流れる。電流遮断時は、可動電極棒６を
下方に移動させて主電極7aと8aとを離間させることによ
り、電流が遮断される。この場合、電流の大きさが負荷
電流程度であるときは、環状部7dと8dとが離間すればそ
の領域で遮断が完了する。電流の大きさが短絡等による
大電流の場合は、環状部7dと8dとが離間すると、両者の
間にアークが発生する。このアークは外部配線等による
磁界の影響を受けて外方に向って移動し、補助電極7b,8
bに達すると、スパイラル状の溝7e,8eにより駆動力を与
えられ、さらに外方に移動しながら中心軸の囲りで回転
運動を行う。これによって、アークが局部に停滞して各
電極を損傷したり、金属蒸気が発生したりするのを防止
するようにしている。
６を上方に移動させて主電極7a,8aどうしをその環状部7
d,8dで接触させる。これによって電流が固定電極棒５→
補助電極7b→主電極7a→主電極8a→補助電極8b→可動電
極棒６を通じて流れる。電流遮断時は、可動電極棒６を
下方に移動させて主電極7aと8aとを離間させることによ
り、電流が遮断される。この場合、電流の大きさが負荷
電流程度であるときは、環状部7dと8dとが離間すればそ
の領域で遮断が完了する。電流の大きさが短絡等による
大電流の場合は、環状部7dと8dとが離間すると、両者の
間にアークが発生する。このアークは外部配線等による
磁界の影響を受けて外方に向って移動し、補助電極7b,8
bに達すると、スパイラル状の溝7e,8eにより駆動力を与
えられ、さらに外方に移動しながら中心軸の囲りで回転
運動を行う。これによって、アークが局部に停滞して各
電極を損傷したり、金属蒸気が発生したりするのを防止
するようにしている。
主電極7a,8aは開閉の際の接触，通電部となり、負荷電
流程度の電流遮断を行う際のアークの消弧部となるた
め、溶着引外力，裁断電流値の小さな材料が選ばれる。
また、補助電極7b,8bは大電流を遮断可能で、より耐電
圧性能の優れた材料が選ばれる。また、主電極7a,8a、
補助電極7b,8b、固定電極棒５及び可動電極棒６の接合
は、水素雰囲気中または真空中においてCu−Ag系のろう
材を使用する硬ろう接合が一般的である。
流程度の電流遮断を行う際のアークの消弧部となるた
め、溶着引外力，裁断電流値の小さな材料が選ばれる。
また、補助電極7b,8bは大電流を遮断可能で、より耐電
圧性能の優れた材料が選ばれる。また、主電極7a,8a、
補助電極7b,8b、固定電極棒５及び可動電極棒６の接合
は、水素雰囲気中または真空中においてCu−Ag系のろう
材を使用する硬ろう接合が一般的である。
従来の真空スイッチ管は以上のように構成されているの
で、大電流遮断時において、例えば、主電極7a,8aが低
融点金属を多量に含有する材料で構成され、補助電極7
b,8bが高耐圧材料で構成される場合等のように、両者の
材質が非常に異なる場合には、低融点金属から金属蒸気
が発生し易いため、補助電極7b,8bへのアークの移動が
特に難しくなり、このため主電極7a,8aでアークが停滞
して、電極損傷が激しくなり、安定な大電流遮断性能を
得られないという問題点があった。
で、大電流遮断時において、例えば、主電極7a,8aが低
融点金属を多量に含有する材料で構成され、補助電極7
b,8bが高耐圧材料で構成される場合等のように、両者の
材質が非常に異なる場合には、低融点金属から金属蒸気
が発生し易いため、補助電極7b,8bへのアークの移動が
特に難しくなり、このため主電極7a,8aでアークが停滞
して、電極損傷が激しくなり、安定な大電流遮断性能を
得られないという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、安定した大電流の遮断が可能な電極構造を有
し、小形で経済的な真空スイッチ管を得ることを目的と
する。
たもので、安定した大電流の遮断が可能な電極構造を有
し、小形で経済的な真空スイッチ管を得ることを目的と
する。
この発明に係る真空スイッチ管は、主電極，補助電極の
うち少なくとも主電極の背面に高導電部材を設けると共
に、各部の電気伝導度を、主電極＜補助電極＜高導電部
材の順に選んだものである。
うち少なくとも主電極の背面に高導電部材を設けると共
に、各部の電気伝導度を、主電極＜補助電極＜高導電部
材の順に選んだものである。
この発明における主電極背面に設けられた高導電部材
は、大電流遮断時に生じるアークを主電極から補助電極
へ速やかに移行させる。
は、大電流遮断時に生じるアークを主電極から補助電極
へ速やかに移行させる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図及び第２図においては、第５図及び第６図と対応する
部分には同一符号を付して説明を省略する。第１図及び
第２図において、7f,8fは主電極7a,8aの互いに対向する
面の中央部に設けられた直径Daを有する平坦部、7gは平
坦部7f,8fの周縁部に形成されたテーパ部、7h,8hは主電
極7a,8aの上記平坦部7f,8fとは反対側の背面に設けら
れ、夫々固定電極棒５、可動電極棒６に接続される銅等
を材質とし、直径Dcを有する高導電部材、Dbは補助電極
7b,8bの直径、L1，L2は電流の通路である。主電極7a,8
a、補助電極7b,8b及び高導電部材7h,8hの各部の電気伝
導度は、主電極7a,8a＜補助電極7b,8b＜高導電部材7h,8
hの順に選ばれている。
図及び第２図においては、第５図及び第６図と対応する
部分には同一符号を付して説明を省略する。第１図及び
第２図において、7f,8fは主電極7a,8aの互いに対向する
面の中央部に設けられた直径Daを有する平坦部、7gは平
坦部7f,8fの周縁部に形成されたテーパ部、7h,8hは主電
極7a,8aの上記平坦部7f,8fとは反対側の背面に設けら
れ、夫々固定電極棒５、可動電極棒６に接続される銅等
を材質とし、直径Dcを有する高導電部材、Dbは補助電極
7b,8bの直径、L1，L2は電流の通路である。主電極7a,8
a、補助電極7b,8b及び高導電部材7h,8hの各部の電気伝
導度は、主電極7a,8a＜補助電極7b,8b＜高導電部材7h,8
hの順に選ばれている。
主電極7a,8aの材料としてCu−20Cr−Bi,補助電極7b,8b
の材料としてCu−（10〜60）Cr又はCu−20Cr,高導電部
材7h,8hの材料として99,9Cuが夫々用いられる。その場
合の電気伝導度の比率は大体、主電極7a,8a:補助電極7
b,8b:高導電部材7h,8h≒0.3:0.7:1である。
の材料としてCu−（10〜60）Cr又はCu−20Cr,高導電部
材7h,8hの材料として99,9Cuが夫々用いられる。その場
合の電気伝導度の比率は大体、主電極7a,8a:補助電極7
b,8b:高導電部材7h,8h≒0.3:0.7:1である。
Bi,Te等の低融点金属を10％以上多量に含む主電極7a,8a
の場合、このような主電極7a,8aは特開昭59−3822号に
示されるように電極材料の混合粉末を銅の台金上に圧縮
成形した後、一体成形することにより、電極材料と銅の
高導電部材7h,8hとが熱反応して一体的に接合されたも
のを得ることができ、これを機械加工したものを用いる
ことができる。
の場合、このような主電極7a,8aは特開昭59−3822号に
示されるように電極材料の混合粉末を銅の台金上に圧縮
成形した後、一体成形することにより、電極材料と銅の
高導電部材7h,8hとが熱反応して一体的に接合されたも
のを得ることができ、これを機械加工したものを用いる
ことができる。
補助電極7b,8bの材料を上記の組成とした場合は、この
補助電極7b,8b自体を銅で構成して高導電部材と成すよ
りも、高耐圧，低裁断値で大電流遮断が可能な小型の真
空スイッチ管を得ることができる。
補助電極7b,8b自体を銅で構成して高導電部材と成すよ
りも、高耐圧，低裁断値で大電流遮断が可能な小型の真
空スイッチ管を得ることができる。
次に動作について説明する。
電流通電時には、可動電極棒６を上方に移動させること
により、主電極7a,8aどうしをその平坦部7f,8fで接触さ
せる。これによって電流通路L1で示すように、固定電極
棒５→高導電部材7h→主電極7a→主電極8a→高導電部材
8h→可動電極棒６の経路を電流が流れる。
により、主電極7a,8aどうしをその平坦部7f,8fで接触さ
せる。これによって電流通路L1で示すように、固定電極
棒５→高導電部材7h→主電極7a→主電極8a→高導電部材
8h→可動電極棒６の経路を電流が流れる。
負荷電流程度の大きさの電流の遮断時には、可動電極棒
６を下方に移動させて平坦部7fと8fとを離間させること
により、その領域で遮断が完了する。この場合、前記低
融点金属を多量に含む主電極7a,8aを用いた場合は、1A
以下の低裁断特性が得られる。
６を下方に移動させて平坦部7fと8fとを離間させること
により、その領域で遮断が完了する。この場合、前記低
融点金属を多量に含む主電極7a,8aを用いた場合は、1A
以下の低裁断特性が得られる。
短絡時等の大電流の遮断時には、平坦部7f,8fが離間す
ると、先ずこの部分でアークが発生する。初期において
は、外部配線等による電磁力により、アークは外方に向
って移動される。この移動は同一材料の主電極7a,8a間
でスムーズに行われ、さらに平坦部7f,8fからテーパ部7
g,8gへと速やかに行われる。この場合、この実施例では
前述した従来の第５図及び第６図に示すように、主電極
7a,8aに凹部7c,8cが無く、平坦部7f,8fが設けられ、こ
れに続くテーパ部7g,8gが設けられているので、凹部7c,
8cによる段差の部分にアークが集中して停滞することが
なく、アークの移動が速やかに行われる。
ると、先ずこの部分でアークが発生する。初期において
は、外部配線等による電磁力により、アークは外方に向
って移動される。この移動は同一材料の主電極7a,8a間
でスムーズに行われ、さらに平坦部7f,8fからテーパ部7
g,8gへと速やかに行われる。この場合、この実施例では
前述した従来の第５図及び第６図に示すように、主電極
7a,8aに凹部7c,8cが無く、平坦部7f,8fが設けられ、こ
れに続くテーパ部7g,8gが設けられているので、凹部7c,
8cによる段差の部分にアークが集中して停滞することが
なく、アークの移動が速やかに行われる。
テーパ部7g,8gに移動したアークは、さらに主電極7a,8a
とは異種の材料から成る補助電極7b,8bへも停滞するこ
となく、スムーズに移動することができる。その理由と
しては、各部の電気伝導度が主電極7a,8a＜補助電極7b,
8b＜高導電部材7h,8hに選ばれているので、電流通路L2
で示すように、固定電極棒５→高導電部材7h→補助電極
7b→補助電極8b→高導電部材8h→可動電極棒６の経路を
電流が流れ、高導電部材7h,8hを介することにより、テ
ーパ部7g,8gから補助電極7b,8bへのアークの移動がスム
ースに行われるためである。
とは異種の材料から成る補助電極7b,8bへも停滞するこ
となく、スムーズに移動することができる。その理由と
しては、各部の電気伝導度が主電極7a,8a＜補助電極7b,
8b＜高導電部材7h,8hに選ばれているので、電流通路L2
で示すように、固定電極棒５→高導電部材7h→補助電極
7b→補助電極8b→高導電部材8h→可動電極棒６の経路を
電流が流れ、高導電部材7h,8hを介することにより、テ
ーパ部7g,8gから補助電極7b,8bへのアークの移動がスム
ースに行われるためである。
なお、上記実施例では高導電部材7h,8hを主電極7a,8aの
背面にのみ設けたが、第３図に示すように主電極7a,8a
及び補助電極7b,8bの各背面に跨がって設けてもよく、
その場合は大電流遮断性能がさらに向上する。
背面にのみ設けたが、第３図に示すように主電極7a,8a
及び補助電極7b,8bの各背面に跨がって設けてもよく、
その場合は大電流遮断性能がさらに向上する。
即ち、第１図及び第２図の実施例では、Da＜Dc＜Dbであ
るが、第３図の実施例ではDa＜Dc＝Dbとなるように構成
されており、直径比Dc/Daが大きい程電流通路L1からL2
へのアークの移動が容易に行われる。この場合、直径比
Dc/Daの最大値はDb/Daに制限される。何故ならば、補助
電極7b,8bの前述したCu,Cr合金から成る材料は、短絡遮
断性能及び耐電圧性能が、Cuから成る高導電部材7h,8h
よりも優れているので、補助電極7b,8bの対向面の外周
部は補助電極7b,8bの材料で構成されなければならない
からである。
るが、第３図の実施例ではDa＜Dc＝Dbとなるように構成
されており、直径比Dc/Daが大きい程電流通路L1からL2
へのアークの移動が容易に行われる。この場合、直径比
Dc/Daの最大値はDb/Daに制限される。何故ならば、補助
電極7b,8bの前述したCu,Cr合金から成る材料は、短絡遮
断性能及び耐電圧性能が、Cuから成る高導電部材7h,8h
よりも優れているので、補助電極7b,8bの対向面の外周
部は補助電極7b,8bの材料で構成されなければならない
からである。
第４図は各電極に前述した組成の材料を用いた場合の、
短絡遮断性能及び耐電圧性能を示す特性図である。な
お、この第４図では短絡性能比はDc/Da＝１の点を100％
とし、耐電圧性能比はDc/Da＝Db/Daの点を100％として
表示している。この第４図から明らかなように、この発
明の効果は、Dc/Da≧１からDc/Da≦Db/Daの範囲におい
て発揮される。
短絡遮断性能及び耐電圧性能を示す特性図である。な
お、この第４図では短絡性能比はDc/Da＝１の点を100％
とし、耐電圧性能比はDc/Da＝Db/Daの点を100％として
表示している。この第４図から明らかなように、この発
明の効果は、Dc/Da≧１からDc/Da≦Db/Daの範囲におい
て発揮される。
また、主電極7a,8a、補助電極7b,8b及び高導電部材7h,8
hの３つの部分の材料の組成は前述したものに限らず、
上記３つの部分が夫々、例えば、CuCrBi2O3,CuCr,Cu又
はAgWC,CuCr,Cu又はCuC,CuCr,Cu等であってもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。
hの３つの部分の材料の組成は前述したものに限らず、
上記３つの部分が夫々、例えば、CuCrBi2O3,CuCr,Cu又
はAgWC,CuCr,Cu又はCuC,CuCr,Cu等であってもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。
さらに上記３つの部分の電気伝導度の比率も前述した数
値に限らず、夫々が小，中，大の関係にあればよい。
値に限らず、夫々が小，中，大の関係にあればよい。
以上のように、この発明によれば、主電極およびスパイ
ラル状の溝が設けられた補助電極のうち少なくとも主電
極の背面に高導電部材を設けた構成としたので、簡単な
構成により、アークの移動が容易に行われ、溶着力，裁
断電流値が低く、大電流遮断性能の優れた、小型真空ス
イッチ管を経済的に得られる効果がある。また、補正電
極にはスパイラル状の溝が設けられているので、さら
に、アークは集中した形態となって速やかに移動させる
ことができる効果がある。
ラル状の溝が設けられた補助電極のうち少なくとも主電
極の背面に高導電部材を設けた構成としたので、簡単な
構成により、アークの移動が容易に行われ、溶着力，裁
断電流値が低く、大電流遮断性能の優れた、小型真空ス
イッチ管を経済的に得られる効果がある。また、補正電
極にはスパイラル状の溝が設けられているので、さら
に、アークは集中した形態となって速やかに移動させる
ことができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による真空スイッチ管を示
す断面側面図、第２図は同真空スイッチ管の固定電極を
示す断面側面図、第３図はこの発明の他の実施例による
真空スイッチ管の固定電極を示す断面側面図、第４図は
同真空スイッチ管の性能を示す特性図、第５図は従来の
真空スイッチ管を示す断面側面図、第６図は第５図のＡ
−Ａ′線断面平面図である。 １は真空容器、７は固定電極、８は可動電極、7a,8aは
主電極、7b,8bは補助電極、7h,8hは高導電部材。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
す断面側面図、第２図は同真空スイッチ管の固定電極を
示す断面側面図、第３図はこの発明の他の実施例による
真空スイッチ管の固定電極を示す断面側面図、第４図は
同真空スイッチ管の性能を示す特性図、第５図は従来の
真空スイッチ管を示す断面側面図、第６図は第５図のＡ
−Ａ′線断面平面図である。 １は真空容器、７は固定電極、８は可動電極、7a,8aは
主電極、7b,8bは補助電極、7h,8hは高導電部材。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】真空状態に成された真空容器内に固定電極
と可動電極とが設けられ、これらの両電極は夫々主電極
とこの主電極の周囲に配され、スパイラル状の溝が設け
られた補助電極とから成り、上記可動電極を移動させて
上記主電極どうしを切離させることにより電流を断続さ
せる真空スイッチ管において、上記主電極及び補助電極
のうちの少なくとも主電極の他方の主電極と対向する面
とは反対側の面に高導電部材を設け、各部の電気伝導度
を、主電極＜補助電極＜高導電部材に選んだことを特徴
とする真空スイッチ管。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63296887A JPH06101282B2 (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 真空スイッチ管 |
| KR1019890011554A KR920006060B1 (ko) | 1988-11-24 | 1989-08-14 | 진공스위치관 |
| US07/410,269 US5059752A (en) | 1988-11-24 | 1989-09-21 | Vacuum switch |
| DE68920294T DE68920294T2 (de) | 1988-11-24 | 1989-09-22 | Vakuumschaltröhre. |
| EP89117515A EP0371224B1 (en) | 1988-11-24 | 1989-09-22 | Vacuum switch tube |
| CN 89108314 CN1020516C (zh) | 1988-11-17 | 1989-11-04 | 一种使用信号处理电路的光记录装置 |
| CN89108717A CN1014663B (zh) | 1988-11-24 | 1989-11-20 | 真空开关装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63296887A JPH06101282B2 (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 真空スイッチ管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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