JPH10255604A

JPH10255604A - 真空バルブ

Info

Publication number: JPH10255604A
Application number: JP9053327A
Authority: JP
Inventors: Isao Okutomi; 功奥富; Nobukata Kagenaga; 宜賢影長; Hiromichi Somei; 宏通染井; Iwao Oshima; 巖大島; Mitsutaka Honma; 三孝本間; Keisei Seki; 経世関
Original assignee: SHIBAFU ENG KK; Toshiba Corp
Current assignee: SHIBAFU ENG KK; Toshiba Corp
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 1998-09-25
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: JP3176308B2

Abstract

(57)【要約】【課題】接触子間に発生する磁束が接触面に垂直とな
り、遮断性能を改善する。【解決手段】真空容器内に進退自在の一対の導電棒１を
挿入し、１の前面に環状に配置され、その基端が１に接
合された複数の通電ピン２と、２の先端に設けられた一
対の接触子５と、１と２との間に配設した磁性体部３
と、必要により前記一対の接触子の背部に、それぞれ配
設され上記接触面上に垂直、斜め若しくは平行の方向の
磁界を発生させるコイル電極と、必要により前記絶縁容
器内面を蒸気遮蔽する様に設けたアークシールドと前記
ベローズ表面を蒸気遮蔽する様に設けたベローズカバー
の各構成部材を備え、３は、５の接触面上の任意の半径
方向に対して、接触面上に於ける少なくとも一部分の飽
和磁束密度の大きさが少なくとも０．５Ｗｂ／ｍ² とな
る様にした真空バルブ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば真空遮断器
に使用され、特に電極構造を改良し遮断性能を向上させ
た真空バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に真空遮断器は、図６に示す如く絶
縁容器１０１の両端開口部を蓋体１０２ａ，１０２ｂに
より閉塞した真空容器１０３内に、一対の接触子１０
４，１０５を対向させて設けると共にこれらを前記蓋体
１０２ａ，１０２ｂを貫通させて真空容器１０３内に挿
入された導電棒１０６，１０７の端部にそれぞれ装着
し、その一方の導電棒１０７を図示しない操作機構によ
り軸方向に移動可能として、前記一方の接触子（以下固
定接触子）１０４に対して、他方の接触子（以下可動接
触子）１０５を接触または開離できるようにしてある。

【０００３】この場合、蓋体１０２ｂと導電棒１０７と
の間には、真空容器１０３内を真空気密に保持しかつ導
電棒１０７の軸方向への移動を可能とするベローズ１０
８が設けられる。なお図中１０９は、前記各接触子１０
４，１０５および導電棒１０６，１０７を包囲する如く
設けられたシールドである。

【０００４】以上のような真空遮断器は、通常両接触子
が接触し通電状態となる。この状態からの動作により導
電棒１０７が図中矢印Ｍ方向に移動すると、可動接触子
１０５が固定接触子１０４から開離し、両接触子間には
アークが発生する。このアークは陰極例えば可動接触子
１０５側からの金属蒸気の発生により維持され、電流が
ゼロ点（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、遮断が完了する。

【０００５】ところで、上記両接触子１０４，１０５間
に発生するアークは、遮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。その結果アークは接触子
面上を移動し（接触子が電極に取り付けられ一体化して
いる時には、アークは電極面上にも移動している場合も
ある、接触子（電極）の端部或いは周辺部に片寄りその
部分を局部的に過熱し、多量の金属蒸気を放出させて、
真空容器１０３内の真空度を低下させる。その結果、真
空遮断器の遮断性能は低下する。

【０００６】従来この対策として、例えば接触子面の
面積を大きくし電流密度をさせる様にした電極構造を有
するもの、接触子面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様にした電極構造を有す
るもの、図７の様に、接触子４１，５１の背面に設け
られたコイル電極４２，５２を流れる自己電流の円周方
向成分により、接触子ギャップ間にアークに平行な縦方
向磁界を印加し、これによりアーク期間中のプラズマの
拡散を抑制し、接触子４１，５１の消耗を小さくするこ
とでアークを安定化させる様にした電極構造を有するも
のなどを用いていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような電極構
造とした場合では、やはり前述同様にアーク片寄りが発
生することがあり、接触子（電極）を局部的に溶融し、
蒸気の発生を大きくなり、遮断不能となる恐れがあっ
た。

【０００８】上記のような電極構造とした場合にも、
接触子の全面積で電流を均一に分担することは不可能で
ある為、の場合と同様な現象が発生している。上記
のような電極構造とした場合では、接触子背面のコイル
電極に電流Ｉが流れると、両接触子間には接触子面に対
して垂直方向に磁界が発生する。この縦磁界により、遮
断時において両接触子間に点弧するアークは拘束され
る。したがって、アーク分布は両接触子間の磁力線と同
様になるが、この分布は必ずしも均一でなく、平行でな
い上特に各接触子の端部近傍に於いては、接触子面に対
して垂直に点弧しないばかりか、アークが接触子空間か
ら外部にはみ出す現象が発生し、予定する遮断性能が得
られない場合もある。

【０００９】この様にこれまでに接触子やこれを搭載し
た電極構造の様々な改善が行われているが、或るものは
遮断性能が十分でなかったり、他のものはコスト高であ
ったりした。

【００１０】本発明の目的は、接触子間に発生させる磁
束が均一で平行度の高いものとなり、しかも接触子面に
垂直となり、遮断性能の向上を図る上で有利な真空バル
ブを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、絶縁容器の両端部に蓋
体が取り付けられ、その内部を真空密にした真空容器
と、前記各蓋体を貫通し、前記真空容器内部に端部が対
向し、少なくとも一方が進退自在に取り付けられた一対
の導電棒と、前記真空容器内部に存在する各導電棒の軸
方向端部にそれぞれ環状に配置され、その基端が前記各
導電棒に接合された複数の通電ピンと、前記各導電棒に
対応する通電ピンの先端にそれぞれ設けられた一対の接
触子と、前記真空容器内に配置され前記一対の接触子を
真空密のまま接離させるベローズと、前記各導電棒とこ
の各導電棒に対応する側通電ピンとの間にそれぞれ配設
され、前記各接触子の接触面上の任意の半径方向に対し
て、該接触面上における少なくとも一部分の飽和磁束密
度の大きさが少なくとも０．５Ｗｂ／ｍ² となる様にし
た磁性体とを具備した真空バルブである。

【００１２】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、前記磁性体は、前記接触子の接触面上の任
意の半径方向に対して、接触面上に於ける飽和磁束密度
の大きさに勾配を与える様に配置した請求項１記載の真
空バルブである。

【００１３】前記目的を達成するため、請求項３に対応
する発明は、前記磁性体は、前記接触子の接触面上の任
意の半径方向に対して、接触面上に於ける少なくとも一
部分の最大透磁率の大きさが少なくとも１０００となる
様に配置した請求項１記載の真空バルブである。

【００１４】前記目的を達成するため、請求項４に対応
する発明は、前記磁性体は、前記接触子の接触面上の任
意の半径方向に対して、接触面上に於ける透磁率の大き
さに勾配を与える様に配置した請求項１記載の真空バル
ブである。

【００１５】前記目的を達成するため、請求項５に対応
する発明は、前記磁性体は、前記接触子の接触面上の任
意の半径方向に対して、接触面上の特定の第１の領域に
は、透磁率の大きさが少なくとも１０００となる様に配
置し、かつ他の特定の第２の領域には飽和磁束密度の大
きさが少なくとも０．５Ｗｂ／ｍ² となる様に併設配置
した請求項１記載の真空バルブである。

【００１６】前記目的を達成するため、請求項６に対応
する発明は、前記磁性体は、接触子背部に接続若しくは
近接配置するか又は接触子の内部に埋設配置してある請
求項１〜５のいずれかに記載の真空バルブである。

【００１７】前記目的を達成するため、請求項７に対応
する発明は、前記接触子の接触面上の材料組成が、任意
の半径Ｒ₁ 線上で同心円状に勾配変化してなる組成傾斜
接点である請求項１〜６のいずれかに記載の真空バルブ
である。

【００１８】前記目的を達成するため、請求項８に対応
する発明は、前記接触子の接触面上の材料組成が、Ａ
ｇ，Ｃｕの少なくとも１つよりなる導電性成分と、１５
００℃以上の溶融温度を有する耐弧性成分と、必要によ
り補助成分とで構成された接触子合金であって、前記耐
弧性成分は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｗ若しくはこれらの炭化物または硼化物、および必
要によりＢｉ，Ｔｅ，Ｐｂ，Ｓｂから選ばれた１つの補
助成分を含有した請求項７記載の真空バルブである。

【００１９】前記目的を達成するため、請求項９に対応
する発明は、前記接触子は、Ｃｕ板，ＣｕＡｇ板よりな
る台金上に搭載一体化している請求項７記載真空バルブ
である。

【００２０】前記目的を達成するため、請求項１０に対
応する発明は、前記接触子の中心部分での磁界強度を或
る接点径の各遮断電流に対する最低アーク電圧より２〜
５Ｖ高く、かつ該接点の外周部分での磁界強度を或る接
点径の各遮断電流に対する最低アーク電圧を与える磁界
強度の１２０％〜１６０％となるよう、該接点面上の磁
界強度に勾配を与えることを可能とする磁界コイルとを
備えた請求項１〜９のいずれかに記載の真空バルブであ
る。記磁性体部は、前記接触子の接触面上の任意の半径
方向に対して、接触面上に於ける飽和磁束密度の大きさ
に勾配を与える様に磁性体を配置し、小さな遮断電流に
対しても安定した遮断性能を得る真空バルブである。

【００２１】請求項１〜１０のいずれかに対応する発明
は、次のような原理を応用したものである。すなわち、
磁界中に磁性体からなる部材を僅かな間隔をもって配置
すると、部材周囲の磁束が磁性体部分に集中し、磁束は
平行でしかも部材に対して垂直なものとなる。この時所
定値以上の飽和磁束密度すなわち０．５Ｗｂ／ｍ² 以上
の磁性体を配置することで、遮断性能が向上する。

【００２２】更に飽和磁束密度分布の異なる磁性体を配
置すると、接触子面上の磁束密度に強弱の勾配が現れ
る。これによって磁束密度に勾配の無い場合よりも、接
触子面上のアーク移動を安定化させる。

【００２３】また、所定値以上の透磁率すなわち１００
０以上の磁性体を配置することによって、小さい電流で
も所定の磁束密度を得て遮断性能が向上する。更に透磁
率分布の異なる磁性体を配置すると、遮断電流値が或る
程度変動しても、接触子面上では遮断特性の安定化に必
要な磁束密度をうる。

【００２４】更に、本発明は以上のべた原理以外に、透
磁率分布の異なる磁性体を配置すると、透磁率分布に勾
配の無い場合よりも、いかなる遮断電流に対しても、接
触子面上では同様に遮断特性の安定化に必要な磁束密度
をうるという、原理を応用したものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、表１を参照して本発明の実
施例と比較例とを対比させながら本発明の効果を明らか
にする。

【００２６】

【表１】

【００２７】評価方法・条件；（１）遮断特性着脱式の真空開閉装置に所定接点電極を装着し、接点電
極表面のベーキング、電流、電圧エージング、開極速度
条件を一定同一とした後、７．２ｋＶ，５０Ｈｚで、遮
断電流値を５ｋＡより漸次増加させながら、遮断限界電
流値を測定した。比較例１の遮断限界電流値を１．０と
し各条件下でのその値と対比し、その倍率を遮断倍率と
して表示した。

【００２８】（２）アーク拡がりの状況各接点を着脱式の真空遮断装置に装着し、接点電極表面
のベーキング、電流、電圧エージング、開極速度条件を
一定同一とした後、上記で求めた遮断限界電流値より低
い８ｋＡを選択一定とし、７．２ｋＶ，５０Ｈｚで、４
回遮断させた時の接点電極表面の被アーク部分の面積を
測定し、各接点電極材料のアークの拡がり状況を判定し
た（比較例１の値と対比）。

【００２９】（３）静耐電圧値前記アークの拡がり量を計測した後の供試試験片を、再
度着脱式の真空遮断装置に装着し、接点電極表面のベー
キング、電流、電圧エージング、電極間距離を一定に調
整した後、１ｋＶずつ昇電圧させスパークを発生した時
の電圧を静耐電圧値として求め相対値（比較例１と対
比）によって判定した。

【００３０】供試接点電極片の製造方法；組成分布とし
て、外周に向かって耐弧成分の勾配を増加させた変形例
で示した接点（傾斜組成接点）素材の製造は、例えば次
のような二三の方法を適宜選択して製造する。

【００３１】所定比率の導電性成分粉末と耐弧性成分粉
末と必要により補助成分粉末の全部もしくは一部を混合
した後、これらの溶融温度以下で加熱焼結する方法によ
って、供試片の一部分（イ）を作成、同様に供試片の他
の部分（ロ）を作成、同様に供試片の他の部分（ハ）を
作成、必要により更に他の部分（ニ）…を作成、各供試
の組成分布が微分的な勾配となる様に配置した。すなわ
ち、異なる導電性成分の量（例えば３種α，β，γの場
合、中央部分αを円盤状に他方の残りβ，γをリング状
に、）を有する混合粉末成型体を作り、これらを混合粉
末成型体のまま所定組成分布となるように組合わせ配置
し一体化させた状態でこれらの溶融温度以下の温度で加
熱焼結する方法で得る。

【００３２】また一部は、異なる成分を有する複数個の
混合粉末成型体を作り、前記の様に混合粉末成型体では
なく先に焼結しその後一方をリング状とし所定の組成分
布になるように他方を組合わせる方法などによって所定
成分量勾配を有する（傾斜組成接点）供試片を得る。す
なわち空隙率か微分的な勾配を有する耐弧性成分を得
て、これをあらかじめ導電性成分の溶融温度以下で加熱
焼結し耐弧性成分スケルトンとし、残りの粉末をその溶
融温度以上に加熱した前記スケルトンの空隙中に導電性
成分を加熱溶浸する方法によって、外周に向かって耐弧
成分の勾配を増加させた供試片を作成した。

【００３３】また他の一部は、銅板、接点電極片などの
基板上に所定の組成分布を有するように所定場所に所定
比率の導電性成分粉末と耐弧性成分粉末と必要により補
助成分粉末の混合粉を、吹き付け付着もしくは溶融吹き
付け付着させる方法、さらにこれに加熱処理を加える方
法によって、供試片を作成した。

【００３４】勾配値を大幅に変動させるには導電性成分
粉末と耐弧性成分粉末の配合比率によって調整するのが
有利である。また勾配値を小幅に変動させるには、耐弧
性成分粉末の粒径を変化させること、耐弧性成分粉末の
成型圧力を変化させること、焼結温度、時間を変化させ
ることを適宜行うことが微調整するのが有利である。実
際にはこれらを適宜組合わせて実施する。

【００３５】また一部は、複数成分を有する複数のリン
グ状（例えば２種の場合、一方をリング状に、他方を円
板状に。３種の時にはリング状片を２個、円板を１個）
の耐弧性成分粉末のみをあらかじめ溶融温度以下で加熱
焼結し、所定空隙率を有する耐弧性成分スケルトンを得
た後、残りの粉末をその溶融温度以上に加熱した前記ス
ケルトンの空隙中に加熱溶浸する方法によって、所定組
成分布を有する供試片を作成した。上記では該接点電極
は厚さ全体に、外周に向かって耐弧成分の勾配を増加さ
せたが、厚さが例えば１〜５ｍｍ程度のＣｕ板上に、所
定組成分布を有する接点電極材料を配置した複層として
も良い。

【００３６】以下、本発明の効果を図面を参照にして説
明する。図１〜４は、本発明の１実施例を示すもので、
導電棒１と接触子５の間に複数の通電ピン２と円盤部４
および通電ピン２の同一円周方向の側面方向に中心から
外周部に向かって突出配置した磁性体３を設置してい
る。各通電ピン２の先端は、磁性体３の側面を通って接
触子５の裏側（接点面の反対面）に接続され、導電棒１
からの電流を接触子５に導く構成となっている。各通電
ピン２を流れる電流により発生する磁束のため、磁性体
３の先端部と中心部が互いに逆磁性の磁極になる。対向
する側も同じ形状をしており、この磁性体間に軸方向磁
界が発生する。これにより遮断性能の向上に寄与する。

【００３７】図５は、本発明の１変形例を示すもので、
高飽和磁束密度磁性体と最大透磁率磁性体とを複合配置
（中心より３Ａ−３Ｂ又は３Ｂ−３Ａ）した磁性体３を
示すもの（実施例１４）。

【００３８】図６〜７は、従来の真空バルブの構成を示
すもの。上記の様な原理と構成に於いて、特に磁性体３
は所定値以上すなわち０．５Ｗｂ／ｍ² 以上の飽和磁束
密度を有する磁性材料とすることが有益である。

【００３９】また、上記の様な構成に於いて、特に磁性
体３は所定値以上すなわち１０００以上の透磁率を有す
る磁性材料とすることが有益である。更に、上記の様な
構成に於いて、特に磁性体３は、２段階またはそれ以上
の飽和磁束密度を有する磁性材料を組み合わせた構成と
することが有益である。

【００４０】更に、上記の様な構成に於いて、特に磁性
体３は、２段階またはそれ以上の透磁率を有する磁性材
料を組み合わせた構成とすることが有益である。更に、
上記の様な構成に於いて、特に磁性体３は、所定値以上
すなわち０．５Ｗｂ／ｍ² 以上の飽和磁束密度を有する
磁性材料と、所定値以上すなわち１０００以上の透磁率
を有する磁性材料とを同一面上で組み合わせた構成とす
ることが有益である。

【００４１】＜実施例１〜６、比較例１〜３＞表１に示
した各材質で製造した板厚さ３ｍｍの磁性体３を準備
し、着脱式の真空遮断装置に装着、前記した条件によっ
て遮断特性を評価（実施例１〜６、比較例２〜３）する
と共に、基準となる磁性体のない場合（比較例１）の遮
断特性とを、接触子としてＣｕ−５０％Ｃｒ合金を使用
して対比した。

【００４２】すなわち表１によれば、磁性体として選択
したＦｅ−１４Ｍｎ−１．３Ｃ合金（比較例２）及び不
純物としてのＣ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｓｉの合計（以下Ｘで
表示）が、２．４％含むＦｅ−２．４Ｘ合金（比較例
３）の場合の遮断特性は、磁性体を装着しない場合（比
較例１）の遮断特性と同等であった。これらの最大透磁
率は１〜１０程度であった。

【００４３】これに対して、磁性体として選択したＦｅ
−１１Ａｌ合金（実施例１），Ｆｅ−（Ｘ≧０．５）合
金（実施例２），Ｆｅ−（Ｘ＜０．５）合金（実施例
３），Ｆｅ−（Ｘ＜０．０８）合金（実施例４），Ｎｉ
−（Ｘ＜０．５）合金（実施例５），及びＦｅ−（７５
〜８０）合金（実施例６）の場合の遮断特性は、磁性体
を装着しない場合（比較例１）の遮断特性と比較して、
１５％〜３５％の向上であった。これらの最大透磁率は
２５０〜１００，０００であった。

【００４４】遮断特性評価後のアークによる接触子表面
の損傷形態の観察結果によれば、遮断電流の大小に拘ら
ず、接触子表面はその表面積の広い範囲が有効に使用さ
れている。特に遮断限界前の小電流遮断でも広い範囲が
有効に使用されているのが特徴で、最大透磁率を所定値
範囲に選択した効果である。その結果、アークの拡がり
性、耐電圧特性も良好な特性を示している。

【００４５】一方の磁性体３を装着しない場合（比較例
１）および磁性体３を装着した場合（比較例２〜３）で
も、最大透磁率値が好ましい値の範囲以外では、遮断特
性評価後の接触子表面の損傷形態は、アークが停滞した
状況が局所的に観察され、アークの拡がり性が劣ると共
に耐電圧特性も、磁性体３を装着した実施例１〜６には
及ばない。

【００４６】以上より本発明の効果は、磁性体３の最大
透磁率が２５０以上の時発揮され遮断特性の向上が得ら
れる。＜実施例７〜１１、比較例４＞表１によれば、上記磁性
体３と同等の大きさに製作した１００％Ｃｕ板（比較例
４）を上記磁性体３と同じ位置に装着し遮断特性を測定
した。磁性体のない場合（比較例１）の遮断特性と同等
であった。

【００４７】これに対して、磁性体３として選択したＦ
ｅ−７２Ｎｉ−１４Ｃｕ−３Ｍｏ合金（実施例７），Ｆ
ｅ−１６Ａｌ合金（実施例８），Ｆｅ−９．５Ｓｉ−
５．５Ａｌ合金（実施例９），Ｆｅ−（４５〜５０）Ｎ
ｉ合金（実施例１０），Ｆｅ−４９Ｃｏ−２Ｖ合金（実
施例１１）の場合の遮断特性は、磁性体を装着しない場
合（比較例１）及びＣｕを装着した場合（比較例４）の
遮断特性１００と比較して、１２５〜１４０であった。
これらの飽和磁束密度は、０．５Ｗ／ｍｍ² 以上であっ
た。

【００４８】遮断特性評価後のアークによる接触子表面
の損傷形態の観察結果によれば、特に遮断限界前に近い
大きな電流を遮断しても、高い飽和磁束密度値の磁性体
を装着した効果によって、アークは接触子表面の広い範
囲に亘り均一に拡がっていることが観察された。その結
果、遮断特性、耐電圧特性も良好な特性を示している。

【００４９】一方、磁性体を装着しないでＣｕを装着し
た場合（比較例４）では、遮断特性評価後の接触子表面
の損傷形態は、アークが停滞した状況が局所的に観察さ
れ、アークの拡がり性が劣ると共に耐電圧特性も、磁性
体を装着した実施例７〜１１には及ばない。

【００５０】以上より本発明の効果は、磁性体の飽和磁
束密度値は０．５Ｗ／ｍｍ² 以上の時発揮され遮断特性
の向上が得られる。＜実施例１２＞上記実施例１〜１１、比較例１〜４で
は、磁性体は１種類の合金を使用したが、本発明ではこ
れに限ることなく複数の合金を組み合わせた磁性体３で
も、前記した原理によって同様な効果が得られている。
すなわち半径線上に実施例２で使用したＦｅ−（Ｘ≧
０．５）合金、実施例３で使用したＦｅ−（Ｘ＜０．
５）合金、実施例４で使用したＦｅ−（Ｘ＜０．０８）
合金を一体化し（試料１；表１に記入、実施例１２）前
記接触子の裏側に配置した。これによって複数の磁性体
の作用によって、接触子表面には、連続的に傾斜した最
大透磁率値の分布２，５００〜２０，０００を得た。前
記同様の遮断テストに供したところ、標準とする比較例
１の１００と比較して１２０〜１３０の値を示し、特に
遮断した電流の大小に拘らず安定した遮断特性を発揮し
た。

【００５１】遮断特性評価後のアークによる接触子表面
の損傷形態の観察結果によれば、特に遮断限界に近い大
きな電流を遮断しても、最大透磁率値の高い磁性体を装
着した効果によって、アークは接触子表面の広い範囲に
亘り均一に拡がっていることが観察された。

【００５２】＜実施例１３＞上記実施例１２では、最大
透磁率値の異なる複数の磁性体を一体化して接触子裏面
に装着した。本発明ではこれに限ることなく飽和磁束密
度値の異なる複数の磁性体３を一体化しても、前記した
原理によって同様な効果が得られている。すなわち半径
線上に実施例９で使用したＦｅ−９．５Ｓｉ−５．５Ａ
ｌ合金、実施例１０で使用したＦｅ−（４５〜５０）Ｎ
ｉ合金、実施例１１で使用したＦｅ−４９Ｃｏ−２Ｖ合
金を一体化し（試料２；表１に記入、実施例１３）前記
接触子の裏側に配置した。これによって複数の磁性体３
の作用によって、接触子表面には、連続的に傾斜した飽
和磁束密度値の異なる分布１．０〜２．２Ｗ／ｍｍ² を
得た。前記同様の遮断テストに供したところ、標準とす
る比較例１の１００と比較して１３０〜１３５の値を示
し、特に遮断した電流限界近傍の大電流を遮断した時も
安定した遮断特性を発揮した（実施例１３）。

【００５３】遮断特性評価後のアークによる接触子表面
の損傷形態の観察結果によれば、特に遮断限界に近い大
きな電流を遮断しても、飽和磁束密度値分布の異る磁性
体を装着した効果によって、アークは接触子表面の広い
範囲に亘り均一に拡がっていることが観察された。

【００５４】＜実施例１４＞上記実施例１２〜１３で
は、飽和磁束密度値または最大透磁率値の異なる複数の
磁性体３を別々に接触子裏面に装着した。本発明ではこ
れらに限ることなく所定の飽和磁束密度値を有する磁性
体と所定の最大透磁率値を有する磁性体を複合、一体化
しても、前記した原理によって同様な効果が得られてい
る。

【００５５】すなわち半径線上に実施例６で使用したＦ
ｅ−（７５〜８０）合金を第１の領域に、実施例１１で
使用したＦｅ−４９Ｃｏ−２Ｖ合金を第２の領域に一体
化（試料３；表１に記入、実施例１４）し、前記接触子
の裏側に配置した。これによって複数の磁性体の作用に
よって、高い最大透磁率値８０，０００と飽和磁束密度
値２．３Ｗ／ｍｍ² とを有する接触子表面を得た。

【００５６】前記同様の遮断テストに供したところ、標
準とする比較例１と比較して１３０〜１４５の値を示
し、特に小さい遮断電流を遮断した時も、遮断電流限界
近傍の大電流を遮断した時も安定した遮断特性を発揮し
た（実施例１４）。

【００５７】遮断特性評価後のアークによる接触子表面
の損傷形態の観察結果によれば、特に遮断限界に近い大
きな電流を遮断しても、量磁性体を装着した効果によっ
て、アークは接触子表面の広い範囲に亘り均一に拡がっ
ていることが観察された。その結果、遮断特性、耐電圧
特性も良好な特性を示している。

【００５８】＜実施例１５〜１６＞上記実施例１〜１
４、比較例１〜４では、本発明磁性体は主として接触子
の背部（裏面）に密着接続する様に配置した例について
示したが、本発明では設計上での配慮の上でならこれに
限ることなく、接触子の背部（裏面）に若干の間隙を持
って近接する様に、所定の飽和磁束密度値を有する磁性
体又は／及び所定の最大透磁率値を有す磁性体を配置し
ても、前記した原理によって同様な効果が得られてい
る。

【００５９】すなわち、飽和磁束密度値又は及び最大透
磁率値は間隙の分だけ減ずるが、実施例１１で使用した
Ｆｅ−４９Ｃｏ−２Ｖ合金よりなる磁性体を約１．０ｍ
ｍの間隙を持って、Ｃｕ−５０Ｃｒ接触子に近接配置
し、前記同様の遮断テストに供したところ、標準とする
比較例１の１００と比較して１２０〜１２５の遮断特性
を示し、良好な遮断特性、耐電圧特性を示している（試
料４；表１に記入、実施例１５）。飽和磁束密度値は
１．９Ｗ／ｍｍ² であった。

【００６０】また、上記実施例１〜１４、比較例１〜５
では、本発明の磁性体３を接触子の背部（裏面）に密着
接続又は所定の間隙を持って近接配置した例について示
したが、本発明では設計上での配慮の上でならこれに限
ることなく、接触子の内部に埋設配置しても、前記した
原理によって同様な効果が得られている。

【００６１】すなわち、接触子を製造する過程で実施例
１１で使用したＦｅ−４９Ｃｏ−２Ｖ合金よりなる磁性
体を接触子の内部に包み込む様に一体化し、前記同様の
遮断テストに供したところ、標準とする比較例１の１０
０と比較して１２５〜１３０の遮断特性を示し、良好な
遮断特性、耐電圧特性を示している（実施例１５）、接
触子を製造する過程では繁雑となるが、真空バルブを組
み立てる工程では、作業が単純化する利点を持つ（試料
５；表１に記入、実施例１６）。飽和磁束密度値は２．
０Ｗ／ｍｍ² であった。

【００６２】＜変形例＞上記実施例１〜１６、比較例１
〜４では、接触子合金としてＣｕ−５０Ｃｒ合金を使用
した時の、本発明の磁性体３の効果の例について示した
が、本発明ではこれに限ることなく、接触子合金自身の
組成分布が傾斜している接触子を用いても前記した原理
によって同様な効果が得られている。

【００６３】また、接触子合金としてはＣｕ−５０Ｃｒ
合金に限らず、本発明の磁性体との組み合わせ効果が期
待できる。すなわち好ましい接触子合金として、前記接
触子の接触面上の材料組成が、Ａｇ，Ｃｕの少なくとも
１つよりなる導電性成分と、１５００℃以上の溶融温度
を有する耐弧性成分と、必要により補助成分とで構成さ
れた接触子合金であって、前記耐弧性成分は、Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ若しくはこれらの
炭化物または硼化物、および必要によりＢｉ，Ｔｅ，Ｐ
ｂ，Ｓｂから選ばれた１つの補助成分を含有した合金が
挙げられ、いずれも本発明の磁性体との組み合わせ効果
を発揮する。

【００６４】更に、接触子合金はロウ付け性を容易にす
る為に、その裏面にＣｕ板，Ａｇ板などを一体化した合
金を用いても良い。また、本発明の磁性体と接触子の接
触面上に作用を及ぼす所定の磁界コイル、すなわち前記
接触子の中心部分での磁界強度を或る接点径の各遮断電
流に対する最低アーク電圧より２〜５Ｖ高く、かつ該接
点の外周部分での磁界強度を或る接点径の各遮断電流に
対する最低アーク電圧を与える磁界強度の１２０％〜１
６０％となるよう、該接点面上の磁界強度に勾配を与え
ることを可能とする磁界コイルとを組合わせることによ
り両者の相乗効果が発揮される。

【００６５】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、所定の最大
透磁率値、所定の飽和磁束密度を有する磁性体を、接触
子面に磁界が作用する様に配置したので、接触子間に発
生する磁束が接触面に垂直となり、遮断性能を改善で
き、従って工業的価値は大である真空バルブを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による真空バルブの第１実施形態の接触
子、磁性体、通電ピンを示す分解斜視図。

【図２】本発明による真空バルブの第２実施形態の接触
子、磁性体、通電ピンを示す分解斜視図。

【図３】本発明による真空バルブの第３実施形態の接触
子、磁性体、通電ピンを示す分解斜視図。

【図４】本発明による真空バルブの第４実施形態の接触
子、磁性体、通電ピンを示す分解斜視図。

【図５】本発明による真空バルブの第５実施形態の接触
子、磁性体、通電ピンを示す分解斜視図。

【図６】従来の真空遮断器に使用される真空バルブの概
略構成図。

【図７】従来の真空遮断器に使用される真空バルブの概
略構成図。

【符号の説明】

１…導電棒、２…通電ピン、３…磁性体、４…円盤部、
５…接触子、１０１…絶縁容器、１０２…蓋体、１０３
…真空容器、１０４…接触子（固定接触子）、１０５…
接触子（可動接触子）、１０６…一方の導電棒、１０７
…他方の導電棒、１０８…ベローズ、１０９…シール
ド、４１…接触子、５１…接触子、４２…コイル電極、
５２…コイル電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者染井宏通東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者大島巖東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者本間三孝東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者関経世東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁容器の両端部に蓋体が取り付けら
れ、その内部を真空密にした真空容器と、前記各蓋体を貫通し、前記真空容器内部に端部が対向
し、少なくとも一方が進退自在に取り付けられた一対の
導電棒と、前記真空容器内部に存在する各導電棒の軸方向端部にそ
れぞれ環状に配置され、その基端が前記各導電棒に接合
された複数の通電ピンと、前記各導電棒に対応する通電ピンの先端にそれぞれ設け
られた一対の接触子と、前記真空容器内に配置され前記一対の接触子を真空密の
まま接離させるベローズと、前記各導電棒とこの各導電棒に対応する側通電ピンとの
間にそれぞれ配設され、前記各接触子の接触面上の任意
の半径方向に対して、該接触面上における少なくとも一
部分の飽和磁束密度の大きさが少なくとも０．５Ｗｂ／
ｍ² となる様にした磁性体と、を具備したことを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】前記磁性体は、前記接触子の接触面上の
任意の半径方向に対して、接触面上に於ける飽和磁束密
度の大きさに勾配を与える様に配置したことを特徴とす
る請求項１記載の真空バルブ。
【請求項３】前記磁性体は、前記接触子の接触面上の
任意の半径方向に対して、接触面上に於ける少なくとも
一部分の最大透磁率の大きさが少なくとも１０００とな
る様に配置したことを特徴とする請求項１記載の真空バ
ルブ。
【請求項４】前記磁性体は、前記接触子の接触面上の
任意の半径方向に対して、接触面上に於ける透磁率の大
きさに勾配を与える様に配置したことを特徴とする請求
項１記載の真空バルブ。
【請求項５】前記磁性体は、前記接触子の接触面上の
任意の半径方向に対して、接触面上の特定の第１の領域
には、透磁率の大きさが少なくとも１０００となる様に
配置し、かつ他の特定の第２の領域には飽和磁束密度の
大きさが少なくとも０．５Ｗｂ／ｍ² となる様に併設配
置したことを特徴とする請求項１記載の真空バルブ。
【請求項６】前記磁性体は、接触子背部に接続若しく
は近接配置するか又は接触子の内部に埋設配置してある
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の真空
バルブ。
【請求項７】前記接触子の接触面上の材料組成が、任
意の半径Ｒ₁ 線上で同心円状に勾配変化してなる組成傾
斜接点であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
に記載の真空バルブ。
【請求項８】前記接触子の接触面上の材料組成が、Ａ
ｇ，Ｃｕの少なくとも１つよりなる導電性成分と、１５００℃以上の溶融温度を有する耐弧性成分と、必要により補助成分とで構成された接触子合金であっ
て、前記耐弧性成分は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｗ若しくはこれらの炭化物または硼化物、お
よび必要によりＢｉ，Ｔｅ，Ｐｂ，Ｓｂから選ばれた１
つの補助成分を含有したことを特徴とする請求項７記載
の真空バルブ。
【請求項９】前記接触子は、Ｃｕ板，ＣｕＡｇ板より
なる台金上に搭載一体化していることを特徴とする請求
項７記載真空バルブ。
【請求項１０】前記接触子の中心部分での磁界強度を
或る接点径の各遮断電流に対する最低アーク電圧より２
〜５Ｖ高く、かつ該接点の外周部分での磁界強度を或る
接点径の各遮断電流に対する最低アーク電圧を与える磁
界強度の１２０％〜１６０％となるよう、該接点面上の
磁界強度に勾配を与えることを可能とする磁界コイルと
を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記
載の真空バルブ。