JPH0831297B2

JPH0831297B2 - 真空しゃ断器

Info

Publication number: JPH0831297B2
Application number: JP59191123A
Authority: JP
Inventors: 英治金子; 徹玉川; 三孝本間; 匠船橋
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-09-12
Filing date: 1984-09-12
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPS6168819A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は縦磁界型の真空しゃ断器に関し、特に電極構
造の改良に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕

一般に真空しゃ断器は、第３図に示す如く絶縁物から
なる円筒体１の両端開口部を蓋体2a,2bにより閉塞した
真空容器３内に、一対の電極4,5を対峙させて設けると
共にこれらを前記蓋体2a,2bを貫通させて真空容器３内
に挿入された導電棒6,7の端部にそれぞれ取着し、その
一方の導電棒７を図示しない操作機構により軸方向に移
動可能として前記一方の電極（以下固定電極という）４
に対して他方の電極（以下可動電極という）５を接触ま
たは開離できるようにしてある。この場合、蓋体2bと導
電棒７との間には、真空容器３内を気密に保持しかつ導
電棒７の軸方向の移動を許容し得るベローズ８が設けら
れる。なお図中９は前記各電極4,5および導電棒6,7を包
囲する如く設けられたシールドである。

上記真空しゃ断器は、通常、両電極4,5が接触し通電
状態となっている。この状態から操作機構の動作により
導電棒７が図中矢印Ｍ方向に移動すると、可動電極５が
固定電極４から開離し、両電極4,5間にはアークが発生
する。このアークは陰極たとえば可動電極５側からの金
属蒸気の発生により維持され、電流が零点に達すると金
属蒸気の発生が止まってアークが維持できなくなり、し
ゃ断が完了する。

ところで、上記両電極4,5間に発生するアークは、し
ゃ断電流が大きいとアーク自身により生じた磁場と外部
回路の作る磁場との相互作用により著しく不安定な状態
となる。そうすると、アークは電極面を移動し、電極の
端部あるいは周辺部に片寄り、その部分を極部的に加熱
し、多量に蒸気を放出させて真空容器３内の真空度を低
下させる。その結果、真空しゃ断器のしゃ断性能は低下
する。

そこで、この対策として従来は電極面を広面積として
電流密度を低下させるようにした電極構造を有するもの
や、電極面にスパイラル状のスリットを設けてアークを
回転させるようにした電極構造を有するもの等を用いて
いたが、いずれも次のような欠点を有する。すなわち、
前者のような電極構造とした場合でも、やはり前述同様
にアーク片寄りが発生することがあり、電極を極部的に
溶かし、電極からの極部的蒸気の発生が大きくなり、し
ゃ断不能となるおそれがある。また後者の電極構造とし
た場合にも、電極の全面積で電流を均一に分担すること
は不可能であるため、前者の場合と同様な現象が発生す
る。

このような現象を防止する手段としては、電極面に垂
直な方向の磁界を印加することが効果的であることは既
に知られているところであり、以下その概要について述
べる。

一般に、アークの陰極点から発生する電子と中性原子
とイオン化原子との割合は、100:10:1であるといわれて
いる。そこで電極面に垂直な方向の磁界を印加すると、
電子が磁界に補促され、陰極から陽極へ螺旋状に運動し
ながら到達する。その結果、電子は長い距離を移動する
ことになり、陽極電極へのエネルギー入射が少なくなる
ので、上記電極の溶融はなくなる。また電極面に垂直方
向の磁界は電極外方に逃げ去るイオン化金属（プラズ
マ）を補促すると共に電極外方に去るのを防ぎ、アーク
を安定化させる。

第４図は上記の如き手段を具体化した従来の縦磁界型
電極を備えた真空しゃ断器を示す縦断面図である。なお
第３図と同一部分には同一符号を付してある。40,50は
真空容器３内にて対峙させて設けた固定電極および可動
電極である。上記電極40,50は、それぞれ主電極41,51
と、これら主電極41,51に重ね合せるように設けられた
コイル電極42,52とから構成されている。

第５図は上記固定電極40の正面図である。コイル電極
42は導電棒６に取付けられる取付基部を中心に半径方向
に伸びる複数本（この場合は４本）の腕部Ａと、これら
各腕部Ａの突出端から隣り合う腕部の突出端に対して適
宜の間隙を有してそれぞれ同一方向の円弧を描く円弧部
Ｂとからなる。そして上記円弧部Ｂの端部が前記主電極
41に対し電気的に接続されている。なお可動電極50も同
一構成になっている。

今、上記コイル電極42に電流Ｉが流れると、両電極4
0,50間には電極面に対し垂直方向に磁界が発生する。こ
の縦磁界により、しゃ断時において両電極40,50間に点
弧するアークは拘束される。したがって、アーク分布は
両電極40,50間の磁力線分布と同様になる。

第６図は両電極40,50間における磁束10の状態を示す
図である。第６図に示す如く両電極40,50間の磁力線分
布は必ずしも均一ではなく、平行でない上、特に各電極
40,50の端部近傍においては、電極面に対し垂直となら
ず水平方向の磁界成分が多く存在している。このため、
アーク分布も不均一となり、電極面に対し垂直に点弧し
ないばかりか、アークが電極空間から外部へはみ出す場
合もあった。

そこで、これまでに電極構造やコイル構造の様々な改
善が行なわれているが、これらはいずれもコスト高とな
っていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、電極間に発生する磁束が均一で平行
度の高いものとなり、しかも常に電極面に対して垂直と
なり、しゃ断性能の向上をはかり得る上、低コストで製
作可能な真空しゃ断器を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために次の如く構成した
ことを特徴としている。すなわち、真空容器内に少なく
とも一方が進退自在な如く一対の導電棒を挿入し、これ
らの導電棒の各挿入端に一対の主電極をそれぞれ取付
け、これら一対の主電極の背部にそれぞれコイル電極を
配設して上記主電極対向面に垂直な方向の磁界を発生さ
せるようにすると共に、前記一対の主電極の少なくとも
一方に磁性板体を重合するようにしたことを特徴として
いる。

一般に、磁界中に磁性体からなる２つの部材を僅かな
間隔をもって配置すると、部材の周囲の磁束が磁性体部
分に集中し、部材間の磁束密度が高くなる。このとき、
上記磁束は平行で、しかも部材に対して垂直なものとな
る。本発明はこの原理を応用したものである。

なお本発明の実施態様としては次の如く構成すること
が望ましい。

（ａ）磁性板体は、コイル電極の直径以下の直径を有す
る円板状のものであること。

（ｂ）磁性板体は、比透磁率が10以上の磁性体で形成さ
れたものであること。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例における電極部の構成
および磁束10の状態を示す縦断面図である。なお、第６
図と同一部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略す
る。第１図において、11,12は電極補強部材であり、主
電極41,51の各背面に重合されている。これら電極補強
部材11,12は比透磁率が10以上の磁性体からなる円板に
より形成され、その直径は主電極41,51の直径と同径も
しくはそれ以下に設定されている。

このように構成された本実施例においては、電極補強
部材11,12が磁性体にて形成されているため、コイル電
極42,52で発生した磁束10が上記電極補強部材11,12に集
中し、両電極40,50間の磁束10が均一でかつ平行にな
り、電極面に対し垂直な方向のものとなる。つまり従来
のように各電極40,50の端部近傍にはみ出していた磁束1
0がはみ出さなくなる。したがって、この磁束10に拘束
されるアークは、上記電極補強部材11,12が位置する領
域にて点弧し、その形態は均一でかつ平行なものにな
る。その結果、アークが電極40,50の端部近傍にはみ出
すおそれはなく、アークの電極間からのはみ出しに起因
するシールド電流はほとんど零となる。

本発明者らの実験研究によれば、アークの電極間から
のはみ出しに起因するシールド電流が零に近ければ近い
ほどしゃ断性能は向上することが判明している。すなわ
ち、しゃ断性能の劣る平板型電極ではシールド電流は大
きい値を示し、しゃ断性能にすぐれている縦磁界型電極
においてはシールド電流が小さい値を示すことが確認さ
れている。したがって前述したように各電極40,50の端
部近傍へのアークはみ出しのない本実施例の真空しゃ断
器にあっては、シールド電流がほとんど零であり、しゃ
断性能は従来に比べ大いに向上する。

第２図は本発明の第２の実施例における電極部の構成
および磁束の状態を示す縦断面図である。本実施例にお
いては、前記第１の実施例における電極補強部材11,12
の代りに、比透磁率が10以上の磁性体からなる円板状の
接触子13,14を、主電極41,51の対向面にそれぞれ重合し
たものとなっている。

このように構成された本実施例においても、電極40,5
0間の磁束10が上記接触子13,14に集中し、電極面に対し
垂直かつ平行に分布する。したがって、前記第１の実施
例と同様にアーク分布が改善されるので、真空しゃ断器
のしゃ断性能が大いに向上する。

第1,第２のいずれも実施例においても、磁性体からな
る円板を主電極41,51に単に重合するだけで構成できる
ので、格別コスト高になるおそれはなく、比較的安価に
製作可能である。

なお、本発明は前記各実施例に限定されるものではな
い。たとえば前記実施例では磁性板体としての電極補強
部材11,12または接触子13,14を両主電極41,51にそれぞ
れ付設する場合を示したが、固定電極40または可動電極
50のいずれか一方の主電極41または51に付設するだけで
もよい。また前記第２の実施例においては接触子13,14
を主電極41,51の対向面に突出状態で設ける場合を示し
たが、接触子13,14の表面が主電極41,51の表面と面一状
態となるように接触子13,14を主電極41,51の対向面に埋
設するようにしてもよい。このほか本発明の要旨を越え
ない範囲で種々変形実施可能なのは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、真空容器内に少なくとも一方が進退
自在な如く一対の導電棒を対向して挿入し、これらの導
電棒の各挿入端に一対の主電極をそれぞれ取付け、これ
ら一対の主電極の背部にそれぞれコイル電極を配設して
上記主電極対向面に垂直な方向の磁界を発生させるよう
にすると共に、前記一対の主電極の少なくとも一方に磁
性板体を重合するようにしたので、電極間に発生する磁
速が均一で平行度の高いものとなり、しかも常に電極面
に対して垂直となり、しゃ断性能の向上をはかり得る
上、低コストで製作可能な真空しゃ断器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における電極部の構成お
よび磁束の状態を示す縦断面図、第２図は本発明の第２
の実施例における電極部の構成および磁束の状態を示す
縦断面図である。第３図〜第６図は従来例を説明するた
めの図で、第３図は一般の真空しゃ断器の構成を示す縦
断面図、第４図〜第６図は縦磁界型電極を備えた真空し
ゃ断器を示す図で、第４図は構成を示す縦断面図、第５
図は電極を示す正面図、第６図は磁束の状態を示す図で
ある。３……真空容器、4,40……固定電極、5,50……可動電
極、6,7……導電棒、10……磁束、11,12……電極補強部
材、13,14……接触子、41,51……主電極、42,52……コ
イル電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本間三孝神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社浜川崎工場内 (72)発明者船橋匠神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社浜川崎工場内 (56)参考文献特開昭55−146823（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−5932（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−66324（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−34934（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器と、この真空容器内に少なくとも
一方が進退自在な如く対向して挿入された一対の導電棒
と、これらの導電棒の挿入端にそれぞれ取付けられた一
対の主電極と、これらの一対の主電極の背部にそれぞれ
配設され上記主電極対向面に垂直な方向の磁界を発生さ
せるコイル電極と、上記一対の主電極の少なくとも一方
の全面あるいは中心部に重合され、上記主電極間に上記
コイル電極により発生する磁界を集中させ、均一で平行
かつ上記主電極面に垂直にするための磁性板体とを具備
したことを特徴とする真空しゃ断器。
【請求項２】磁性板体は、コイル電極の直径以下の直径
を有する円板状のものであることを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載の真空しゃ断器。
【請求項３】磁性板体は、比透磁率が10以上の磁性材で
形成されたものであることを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項記載の真空しゃ断器。