JPH10321092A - 真空バルブの偏倚電極及びこの偏倚電極を用いた真空バルブ及びこの真空バルブを用いた真空遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空バルブの遮断時のアークが、真空バルブ
に接続されている主回路導体に流れる電流の影響で、特
定の方向にのみ偏って移動してしまい、接点の全面が均
一に消耗しない。遮断性能も低下する。 【解決手段】 真空バルブの接点６０、７０において、
接触部６８の中心を接点６０、７０を構成する円盤部６
６の中心に対して偏倚させ、接触部６８を真空遮断器１
の主回路導体２、３の側に近づけることにより、電極全
面へのアーク１０５の広がりを均一にすることで遮断性
能を向上させる。接点の消耗も均一となり寿命が伸び
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は真空遮断器に用い
られる真空バルブの接点の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の真空バルブの電極構造として例え
ば特開昭５０−６１６７１号公報に記載されたものがあ
る。図９に上記公報に記載のものと類似の真空バルブの
断面図を、図１０に同じくその電極の側面図を示す。ま
た、図１１は例えば特開平７−３２０６０４号公報に開
示されたものと類似の上記のような真空バルブを用いた
真空遮断器の構成図である。

【０００３】図９において、真空バルブ１０は円筒状の
絶縁容器２０とその両端に設けた端板２１、２２と内部
の固定電極３０、可動電極４０とから成っている。更
に、固定電極３０は図１０に示すように端板２１を貫通
する電極棒１７と、電極棒１７の端部に設けた接点円板
部１１及び接点傾斜部１２及び接点接触部１３から成っ
ている。

【０００４】又、可動電極４０は端板２２を可動的に貫
通する電極棒１８と、電極棒１８の端部に設けた接点円
板部１６及び接点傾斜部１７及び接点接触部１８及び電
極棒１８を可動させつつ、真空を保持するベローズ１９
から成っている。

【０００５】真空バルブの電極３０、４０において、図
１０に示すように電極棒１７又は１８と接点円板部１
１、１６、接点接触部１３又は１８は同軸上になるよう
に構成されている。接点接触部１３、１８の外周には接
点傾斜部１２、１７が形成されており、電流を遮断する
とき接点間に生じるアークがこの部分にまで広がる。ア
ークは接点表面を溶融し損耗させるので、通電時は接点
接触部１３、１８にて電流を通電し、遮断時には接点接
触部１３、１８だけでなく出来るだけ接点傾斜部１２、
１７までアークを広げてやり、電極全面を有効に利用で
きるようにする必要がある。

【０００６】このような真空バルブ１０を組込んだ真空
遮断器の側面図を図１１に示す。図１１に於いて、１は
遮断器のケース、２は遮断器１に設けられた固定側主回
路導体、３は同じく可動側の主回路導体である。１０は
主回路導体２、３間に接続された真空バルブである。こ
こで、主回路導体２、３は同じ方向（図１１に向って左
手）に設けられている。図示しない外部から遮断器１の
主回路導体２、３へ接続する配線の取り回しの都合上、
同じ面に引出されていることが都合がよいので、真空遮
断器は一般にこのように構成されている。

【０００７】図１２、図１３は従来の問題を説明するた
め、図１１の要部のみを取出して示した説明図である。
図に於いて１００は通電中の電流の流れを示す説明補助
線で固定側主回路導体２から固定電極３０、可動電極４
０、可動側主回路導体３へと（勿論流れる電流は交流で
あるから、ここでは電流の方向は問題にしていない）流
れが円弧状になって流れている。１０１はこの電流１０
０によって生じる磁界（磁力線）を示している。この磁
界１０１は電極３０又は４０の付近では水平面内に生じ
ている。固定電極３０と可動電極４０の間が開くとき、
両電極間にアーク１０５が生じるが、このアーク１０５
は磁界１０１によって、水平に外向き（図１２中に矢印
１０３で示す）の力を受けて、外方向に移動する。

【０００８】その結果、アーク１０５は図１３に示す如
く、主回路導体２又は３の接続方向とは逆の方向に偏っ
て生じる。（アーク１０５が接点間の特定の位置にとど
まらず広がるようにするための公知技術として、接点円
板部１１、１６の裏面にコイル電極を設ける技術が知ら
れている。この技術を用いた場合においてもアーク１０
５は全体として主回路導体２、３とは反対の方向にずれ
るのである。） この偏りによって有効に利用されない部分の面積は接点
円板部１１、１６の全投影面積の１０％程度である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、真空バ
ルブを真空遮断器に取り付けた場合、遮断器の主回路導
体の引き回しと真空バルブにて形成される電流通路が円
弧状となって強い磁界を生じることによって、電流の遮
断時に真空バルブの電極間に発生したアークは電磁力に
より主回路導体とは反対の方向に吹き出される傾向にあ
る。したがって、電極の主回路導体側方向にはアークが
広がらず電極全面を有効に利用できない為、電極の消耗
が早く、電極が持つ遮断性能を十分に引出すことが出来
ない。

【００１０】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、主回路導体の電流通路により発
生する電磁力によって、アークが主回路導体の反対側に
偏って広がることを防止でき、遮断性能の優れた電極と
この電極を用いた真空バルブを提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明による真空バ
ルブの偏倚電極は、絶縁容器とこの絶縁容器の両端に設
けた端板とで構成した真空容器内に設けられ互いに接離
し得る一対の電極であって、円板状の接点円板部と、こ
の接点円板部上にその中心から偏倚して設けられた接点
接触部とを有するものである。

【００１２】第２の発明による真空バルブの偏倚電極
は、電極棒の端に設けられ、かつ、この電極棒は前記偏
倚電極を構成する接点円板部の中心から偏倚した接点接
触部の中心に一致して取付けられていることを特徴とす
るものである。

【００１３】第３の発明による偏倚電極は、接点の裏面
にアークに対して軸方向磁界を印加するためのコイル電
極をこのコイル電極の中心が接点円板部の中心と一致す
るように備えたものである。

【００１４】第４の発明による偏倚電極は、電極に風車
溝を設けたことを特徴とするものである。

【００１５】第５の発明による偏倚電極は、接点接触部
の位置の接点円板部の中心からの偏倚が接点円板部の外
径の５％以上、１０％以下であるものである。

【００１６】第６の発明による真空バルブは、絶縁容器
とこの絶縁容器の両端に設けた端板とで構成した真空容
器と、該真空容器内に設けられた第２の発明による偏倚
電極と、前記真空容器の中心軸に一致して取付けられ前
記偏倚電極を構成する電極棒が偏倚して取付けられてい
るベローズとを有するものである。

【００１７】第７の発明による真空遮断器は、第６の発
明による真空バルブと、該真空バルブにほぼ同方向から
接続される２つの主回路導体とを有する真空遮断器であ
って、前記真空バルブはその偏倚接点が前記主回路導体
の接続されている側に偏倚するように取付けられている
ものである。

【００１８】この発明では、電極の接点接触部を電極の
接点円板部の中心より主回路導体の接続されている方向
に偏らせて配置することで、開極時に生じる接点間のア
ークが、主回路導体によって生じる電磁力の影響を受け
て電極面上で主回路導体側へは少なく、その反対側へは
大きく広がってしまっても、全体として接点の全面積に
アークが広がるのでアークの広がり面積は大きくなり、
電極を有効に利用でき遮断性能が向上する。

【００１９】また、接触部の偏倚に合わせて電極棒の接
続位置も偏倚させることにより、接点が接触圧によって
傾斜することが無くなる。

【００２０】また、電極に設ける風車溝も、偏倚させた
接触部に合わせて主回路導体側に中心を偏倚させること
により、アークを電極全面に駆動できるようになるので
遮断性能が向上する。

【００２１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態について図
により説明する。図１は本発明の実施の形態１の真空バ
ルブの電極の側面図、図２はその中の可動側電極７０の
平面図である。図１において６０は固定側電極、７０は
可動側電極である。図２は説明の都合上固定電極７０の
側だけ示している。固定側電極６０は電極棒１７とその
先端に設けられた接点円板部６１と、接点接触部６３
と、接点傾斜部６２で構成され、接点接触部６３は接点
円板部６１の中心に対して偏倚している。このような構
成の固定電極６０、可動電極７０を偏倚電極とも言う。
この偏倚の方向はこの電極を用いた真空バルブ２０を取
付けた遮断器の一部を示す図３に示しているように、主
回路導体２が接続されている方向に偏倚させてある。勿
論、遮断器１に組込む前の真空バルブ単体の状態ではど
ちらの方向にずれていてもかまわない。

【００２２】同様にして可動電極７０はベローズ１９と
電極棒１８とこの電極棒１８の先端に設けた接点円板部
６６と、接点接触部６８と、接点傾斜部６７で構成され
ている。接点接触部６８は接点円板部６６の中心から主
回路導体３が接続されている方向に偏倚して設けられて
いる。

【００２３】図３において、接点接触部６３、６８を主
回路導体２、３の接続されている方向に偏るように真空
バルブ２０を配置することで、遮断時に、アーク１０５
を主回路導体２、３に近い側で発生させることができ
る。

【００２４】接点接触部６３と６８の間に生じたアーク
１０５は、主回路導体２、３と電極棒１７、１８に流れ
る円弧状の電流によって生じる磁界１０１の影響で、主
回路導体２、３の接続されている方向への広がりは遅
く、主回路導体２、３の接続されているのと反対の方向
へは早く広がる。したがってアーク１０５を主回路導体
２、３に近い側で発生させることによって、同じ時間内
に接点傾斜部６２、６３の全面に均一に、アーク１０５
を広げることが出来る。よって、傾斜部全面を有効に利
用できアーク１０５の広がり面積を大きくすることがで
き、接点の消耗が軽減し、遮断性能が向上する。

【００２５】図２においてＲは接点円板部６６の外径で
ある。また、ｒは接点円板部６６の中心７９の位置に対
する接点接触部６８の中心８１の偏倚距離を示してい
る。従来例の説明で前述したように、アークの偏りによ
って利用されていない面積は１０％程度であるからアー
クが偏る距離は直径の数％（例えば５％〜１０％）とす
るのが適当である。

【００２６】電極の構造には接点傾斜部６７があり、接
点接触部６８の大きさは接点円板部６６の外径Ｒより小
さいので、偏倚させ得る距離には制約が生じる。しかし
一般的な真空遮断器の電極では接点接触部６８の直径は
接点円板部６６の外径Ｒの５０％程度であるので、前述
した５〜１０％の偏倚を取ることには何の支障も生じな
い。

【００２７】実施の形態２．図４、５はコイル電極１１
２を併用した場合を示すものである。コイル電極１１２
は電極の裏面の周囲を周回する電流を生じるようにした
もの（公知）であり、アーク１０５に対して軸方向磁界
を印加して、アーク１０５を接点の全面に広げる目的の
ものであるが、これに本発明を併用した場合、発生する
アーク１０５はコイル電極１１２に対して偏倚している
が、コイル電極１１２の内側に入っていることに変りは
ないのでコイル電極１１２の効果にも変りはなく、接点
接触部を偏倚させた効果も同様に得られる。

【００２８】実施の形態３．図６は本発明の実施の形態
３による電極の平面図である。電極７０には風車溝１１
３を風車形状に設けてある。遮断電流が大きくなると集
中アークになる為、そのアークを移動させて接点表面の
局部的な温度上昇を抑制する技術（公知）に本発明によ
る偏倚接点の技術を適用したものである。この電極構造
においても接点接触部６８の位置を主回路導体３の側に
偏倚させることにより、電極全面を有効に利用でき遮断
性能が向上する。７９は電極の接点円板部６６の寸法上
の中心の位置を示す線、８１は接点接触部６８の中心の
位置を示す線である。図に示すとおり、電極棒１８も接
点接触部６８の中心に合わせて偏倚して設けてある。更
に、風車溝１１３は接点接触部６８の中心８１を中心と
して設けてある。

【００２９】図７は図６の電極棒１８を偏倚して取付け
た電極６０、７０を真空バルブに組込んだ場合を示して
いる。電極６０、７０の位置はシールド２３との距離を
均等に保つために、真空バルブの中で中央（図７に向っ
て左右位置が中央）となるように設置されなければなら
ない。こうすると当然、電極棒１７、１８の位置は真空
バルブの端板２１、２２の中央からずれることになる。
その結果、ベローズ１９の位置も一方に偏ることとな
り、図７に記載のＬ寸法が小さくなり絶縁距離が保てな
くなる恐れがある。この問題を解決したものを図８に示
す。図８ではベローズ１１９は真空バルブのケース２０
の中央に取付けられており、電極棒１８はベローズ１１
９の中心から偏倚した位置を貫通している。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、第１〜第５の発明によれ
ば主回路導体側へアークの発生位置を移動させるのでア
ークが電極表面に均一に広がり、電極全面を有効に利用
でき、接点磨耗の少ない遮断性能の良い真空バルブの電
極を提供できる。

【００３１】第６の発明によれば、偏倚電極の使用によ
り主回路導体側へアークの発生位置を移動させるのでア
ークが電極表面に均一に広がり、電極全面を有効に利用
でき、接点磨耗の少ない遮断性能の良い真空バルブを提
供でき、しかも電極の偏りにも係わらず真空バルブの耐
電圧性能を低下させることがない。

【００３２】第７の発明によれば、偏倚電極を使用した
真空バルブを用いているので、主回路導体側へアークの
発生位置を移動させ、アークが電極表面に均一に広が
り、電極全面を有効に利用でき、接点磨耗の少ない遮断
性能の良い真空遮断器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の真空バルブの電極側面
図である。

【図２】図１の電極の平面図である。

【図３】図１の電極を用いた真空バルブの側面断面図で
ある。

【図４】実施の形態２の電極構造を示す側面図である。

【図５】図４の電極の平面図である。

【図６】本発明の実施の形態３の電極の平面図である。

【図７】図６の電極を用いた真空バルブの側面断面図で
ある。

【図８】本発明の実施の形態４による真空バルブの断面
図である。

【図９】従来の真空バルブの側面断面図である。

【図１０】図９の真空バルブの電極の構造を示す側面図
である。

【図１１】図９の真空バルブを用いた真空遮断器の側面
図である。

【図１２】図９の真空バルブの問題点を説明する図であ
る。

【図１３】図１２の部分詳細図である。

【符号の説明】

２、３ 主回路導体 １０ 真空バルブ １７、１８ 電極棒 ２０絶縁容器 ２１、２２端板 ６０ 固定電極 ７０ 可動電極 ６１、６６ 接点円板部 ６２、６７ 接点傾斜部 ６３、６８ 接点接触部 １１２ コイル電極 １１３ 溝

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁容器と、この絶縁容器の両端に設け
   た端板とで構成した真空容器内に設けられ互いに接離し
   得る一対の電極であって、円板状の接点円板部と、この
   接点円板部上にその中心から偏倚して設けられた接点接
   触部とを有する真空バルブの偏倚電極。
2. 【請求項２】 偏倚電極は電極棒の端に設けられ、か
   つ、この電極棒は前記偏倚電極を構成する接点円板部の
   中心から偏倚した接点接触部の中心に一致して取付けら
   れていることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ
   の偏倚電極。
3. 【請求項３】 接点の裏面にアークに対して軸方向磁界
   を印加するためのコイル電極をこのコイル電極の中心が
   接点円板部の中心と一致するように備えたことを特徴と
   する請求項２に記載の真空バルブの偏倚電極。
4. 【請求項４】 電極に風車溝を設けたことを特徴とする
   請求項２に記載の真空バルブの偏倚電極。
5. 【請求項５】 接触部の偏倚は接点円板部の外径の５％
   以上、１０％以下であることを特徴とする請求項１に記
   載の真空バルブの偏倚電極。
6. 【請求項６】 絶縁容器とこの絶縁容器の両端に設けた
   端板とで構成した真空容器と、該真空容器内に設けられ
   た請求項２に記載の偏倚電極と、前記真空容器の中心軸
   に一致して取付けられ前記偏倚電極を構成する電極棒が
   偏倚して取付けられているベローズとを有することを特
   徴とする真空バルブ。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の真空バルブと、該真空
   バルブにほぼ同方向から接続される２つの主回路導体と
   を有する真空遮断器であって、前記真空バルブはその偏
   倚接点が前記主回路導体の接続されている側に偏倚する
   ように取付けられていることを特徴とする真空遮断器。