JPH11250782A - 遮断器の電極とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面粗差の向上により絶縁耐力の向上する真
空遮断器を提供すること。 【解決手段】 容器２１内に設けられた対向するアーク
電極２８ａ，２８ｂを接離することにより、電流の流通
及び遮断を行う遮断器２０において、上記アーク電極２
８ａ，２８ｂの互いに向かい合う接離面は、刃先の材質
をダイヤモンドバイト４３により旋削加工されたことを
特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空遮断器等の遮
断器の電極とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空遮断器は、固定電極及び可動電極を
有しており、これらの電極はセラミックスや結晶化ガラ
ス等からなる絶縁筒、金属製の端子板、ベローズ及びそ
れに連なる可動端子板によって真空封止されている。真
空封止は、端子板に設けられた排気管により所定圧力ま
で排気後、封止される。

【０００３】電極を取り囲むように配置される円筒状の
シールドは、遮断時に電極成分が蒸発、飛散し、絶縁筒
に付着して絶縁を劣化させることを防ぐためのものであ
る。また、電極は複合金属よりなる接点部材と、それに
連なる高導電性金属よりなる通電電極棒とで構成されて
おり、これらがろう付け、あるいは溶浸法や熱間等方加
圧法等により、一体化されている。

【０００４】ここで接点部材としてのアーク電極は、超
硬合金からなるバイト工具を回転させたアーク電極の表
面に当てて旋削加工を施すことにより、形成されてい
た。この旋削加工では、被旋削対象であるアーク電極を
一方向のみに回転させてその表面を形成していた。な
お、上記バイト工具の材質としては、例えば表１に示す
超硬合金が用いられる。

【０００５】

【表１】

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】真空遮断器において
は、対向しているアーク電極を離間させて電流を遮断し
た場合でも、放電等により電流が流れてしまうことがあ
り、遮断器としての機能を奏さないことがある。そのた
め、真空遮断器の性能としては、アーク電極を離間させ
たときに確実に電流を遮断できることが望まれている。

【０００７】電極接点部品の表面に鋭利に突出した部分
が存在すると、この部分がアンテナとして機能し、真空
放電に供すると解されている。そのため、絶縁耐力が高
い真空遮断器を構成するためには、電極接点部品の表面
の凹凸が小さい平滑面であることが望ましいと考えられ
る。

【０００８】ここで絶縁耐力とは、絶縁破壊電圧を絶縁
物の厚み（ｄ）で割った値（Ｖｂ／ｄ＝Ｅｂ，破壊電界
強度ともいう）であり、また絶縁破壊電圧とは、不導体
である絶縁物を挟む電極間に電圧を加えた場合、ある値
以上の電圧を加えると電流が流れて絶縁破壊が発生する
が、その時の電圧値（Ｖｂ）をいう。

【０００９】しかしながら、電極接点部品の表面状態
は、切削方向や被削材により各々を適正化できるもの
の、従来の旋削加工方法では、加工面に鋭利なむしれが
生じて突起部あるいは二層構造の部分ができるため、表
面粗さが良好となっていない。また、超硬合金を被削材
とした工具で切込みの大きい加工条件では、平滑な加工
面を得ることができなくなっている。このような加工面
を有する電極接点部品を用いた場合には、絶縁耐力が低
くなってしまう。

【００１０】本発明は上記の事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、表面粗差の向上により
絶縁耐力の向上する遮断器の電極とその製造方法を提供
しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、被加工物を保持し回動さ
せ、前記被加工物にダイヤモンドバイトを切り込ませる
ことで平面部を形成する遮断器の電極の製造方法におい
て、正転状態において前記平面部を仕上げ加工する第一
の工程と、逆転状態において前記平面部を仕上げ加工す
る第二の工程と、を具備することを特徴とする遮断器の
アーク電極の製造方法である。

【００１２】請求項２記載の発明は、回転状態において
ダイヤモンドバイトが切込むことで平面部を形成され、
一回転方向に回転されて前記平面部を仕上げ加工され他
回転方向に回転されて仕上げ加工されたことを特徴とす
るアーク電極である。

【００１３】請求項３記載の発明は、仕上げ加工された
面が接離可能に対向して設けられる一対の請求項２記載
のアーク電極と、前記電極が密閉収納される容器と、前
記容器に設けられ、前記電極に通電される外部電極と、
を具備することを特徴とする遮断器である。

【００１４】請求項４記載の発明は、被加工物を保持し
回動させ、前記被加工物にダイヤモンドバイトを切込ま
せることで被加工面を形成する平面部を有する旋削方法
において、正転状態において前記被加工面を仕上げ加工
する第一の工程と、逆転状態において前記被加工面を仕
上げ加工する第二の工程と、を具備することを特徴とす
る旋削方法である。

【００１５】請求項１乃至請求項４の発明によると、表
面粗さが小さい平面部を形成す屡ことが可能となる。ま
た、正転状態において仕上げ加工したときに、この平面
部にひずみが生じても、逆転状態において仕上げ加工す
れば、この平面部に生じた加工ひずみが除去される。ま
た、平面部に例えばむしれが生じていても、逆転状態に
おいて仕上げ加工することで除去して良好な被加工面を
得ることが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図１ないし図７に基づいて説明する。図３に示す
真空遮断器２０は、外部から真空容器２１によりその内
部を覆っている。この真空容器２１は上下両面を開放す
る筒形状を為しており、また絶縁部材を材質として形成
されている。

【００１７】上記真空容器２１の上下開口部には、端板
２２ａ，２２ｂが内部を密閉するように取り付けられて
いる。この端板２２ａ，２２ｂのうち、上端板２２ａの
中央部分には、以後連続的に設けられる各部材と共に固
定電極２３を為す電極棒２４ａが取り付けられている。
この電極棒２４ａは、上端板２２ａに対して固定的に取
り付けられており、更にこの下端側から延伸部材２５ａ
が下方に向かい突出形成されている。また、電極棒２４
ａの上方には、外部電極たるソケット部２６が設けられ
ていて、他の導電体とこの電極棒２４ａとを接続可能と
している。

【００１８】延伸部材２５ａの下端側では、通電体２７
ａが接合されており、更にこの通電体２７ａにはアーク
電極２８ａが一体固着されている。このアーク電極２８
ａの対向面は、平面を為すように構成されている。この
アーク電極２８ａは、例えばＣｕ２５％ｗｔのＣｕ−Ｗ
のように、その材質を銅合金としている。

【００１９】上記アーク電極２８ａは、可動電極２９の
構成要素であるアーク電極２８ｂと対向して設けられて
いる。このアーク電極２８ｂも上述のアーク電極２８ａ
と同様に対向面が平面状に形成されており、また下端側
には通電体２７ｂが一体固着され、この下端側から延伸
部材２５ｂを介して電極棒２４ｂに取り付けられてい
る。なお、上下駆動可能な可動電極２９を構成するため
に、電極棒２４ｂの下端側に不図示の駆動源が連結され
ており、この駆動源によって電極棒２４ｂを上下方向に
駆動できるようにしている。また、電極棒２４ｂの上端
にはカップ体３０が取り付けられていて、この電極棒２
４ｂに取り付けられるベローズ３１等を覆う構成として
いる。

【００２０】上記アーク電極２８ａ，２８ｂの周辺に
は、円筒状のシール部材３２が取り付けられている。こ
のシール部材３２は金属から形成されており、真空容器
２１の絶縁を確実にするために取り付けられたものであ
る。

【００２１】ここで、上記アーク電極２８ａ，２８ｂの
対向面は、むしれ３３が生じずに平滑面となるように形
成されている。このようなアーク電極２８ａ，２８ｂの
対向面を形成するためには、以下のような加工方法が採
られている。

【００２２】まず加工対象物であるワーク（すなわち、
真空遮断器２０に取り付ける前のアーク電極２８ａ，２
８ｂ。以下、これをワーク４０とする。）を図５に示す
旋盤４１のスピンドル４２にチャッキングし、ワーク４
０を取り付けているスピンドル４２を一の方向に回転駆
動させる。

【００２３】ここで旋盤４１は、バイト４３は２本、刃
先が互いに正逆方向に向けてバイトチャックテーブル４
４に設けられ、夫々の刃先はワーク４０がチャックされ
るスピンドル４２の回転方向に対して直角に設けられて
いる。刃先は被加工面に対して平行でも構わないが、２
度目の加工に供するバイト４３は０．００５ｍｍ程度、
他方のバイト４３から突出させて設けても良い。それに
よって、２度目の旋削加工で得られる被加工面は、より
むしれ３３等が除去されて平滑な状態となる。

【００２４】回転駆動させた後に、図１に示すように、
ワーク４０に対してバイト４３をあてがうが、このバイ
ト４３は少なくともその刃先４４の材質をダイヤモンド
としている。このバイト４３をワーク４０にあてがい、
ワーク４０の周縁部から径中心に向かってスライドさせ
る。このとき、図４（ａ）に示すワーク４０に対するバ
イト４３のすくい角が０度乃至５度の範囲に収まるよう
に調整し、また逃げ角を０度乃至８度の範囲内に調整す
る。

【００２５】更に、図４に示すように、このバイト４３
の形状としては、バイト４３の刃先４４の先端部である
ノーズの半径を、図４（ｂ）に示すように０．２乃至
０．８ｍｍに設定する。

【００２６】このようなバイト４３を用いて、図１
（ａ）、図２（ａ）に示すように、ワーク４０の回転中
心から外周側に向かい直線状にスライド駆動させて旋削
加工を行う。このとき、ワーク４０に対するバイト４３
の切込み量を０．００５ｍｍ乃至０．０３ｍｍの範囲内
に設定する。

【００２７】一度スライド駆動を行ってワーク４０の旋
削を終了した後に、図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すよう
に、今度はスピンドル４２を先程とは逆の方向に回転駆
動させ、先程と同様に旋削加工を行う。このとき、むし
れや突起のみを削除するために、ワーク４０に対するバ
イト４３の切込み量を０．００５ｍｍ以下に設定する。

【００２８】なお、この旋削加工を行う場合、バイト４
３のスライド駆動させる向きは先程と同様の向きでも、
或いは異なる向きでも構わない。すると、初めの旋削加
工で生じたむしれ３３が、逆の方向に回転駆動させて旋
削加工することにより除去され、ワーク４０の表面が滑
らかに形成される。

【００２９】このような加工方法によりアーク電極２８
ａ，２８ｂの表面を旋削加工した場合には、従来の実験
結果と比較してその表面粗差が図６に示すものとなっ
た。すなわち、従来の旋削加工によれば、図６（ａ）に
示すように、表面の凹凸の最大高さは１０．１０２μｍ
となっている。これに比して、本発明の旋削加工によれ
ば、図６（ｂ）に示すように、表面の凹凸の最大高さが
０．５１７μｍとなっている。

【００３０】これらの数値を比較すれば、明らかに本発
明の加工方法による場合がワーク４０の表面が滑らかで
あるといえる。また、図７（ａ）は、本発明の加工方法
による電極の印加回数と破壊電界強度の関係を示すグラ
フであり、図７（ｂ）は従来の加工方法による電極の印
加回数と破壊電界強度の関係を示すグラフである。

【００３１】これらのグラフの結果を比較すると、本発
明の加工方法によるアーク電極２８ａ，２８ｂでは、平
均破壊電界強度の値が２３．７［ｋｖ／ｍｍ］であるの
に対し、従来の加工方法によるアーク電極２８ａ，２８
ｂでは、平均破壊電解強度の値が１７．２［ｋｖ／ｍ
ｍ］となっていて、明らかに本発明の加工方法によるア
ーク電極２８ａ，２８ｂの方が破壊電界強度が向上した
ものとなっている。

【００３２】また、破壊電界強度のばらつきを比較する
と、本発明の加工方法によるアーク電極２８ａ，２８ｂ
でのばらつきが６．６％であるのに対し、従来の加工方
法によるアーク電極２８ａ，２８ｂでのばらつきが７．
４％となっていて、明らかに本発明の加工方法によるア
ーク電極２８ａ，２８ｂの方が、ばらつきが少ないもの
となっている。

【００３３】このような構成の真空遮断器２０及びアー
ク電極２８ａ，２８ｂの旋削加工方法によれば、バイト
４３は少なくともその刃先４４の材質をダイヤモンドと
しており、このバイト４３をワーク４０にあてがうこと
により旋削加工が施されるため、表面にむしれ３３や剥
がれといった不具合が生じるのを防止することができ
る。

【００３４】更に、ワーク４０を一の方向に回転駆動さ
せて旋削加工を行った後に、それとは反対の方向に回転
駆動させて旋削加工を行うため、一の方向へ回転駆動さ
せて旋削加工して生じたむしれ３３を、反対方向へ回転
駆動させて旋削加工することで除去することが可能とな
る。切込み量は、新たなむしれ３３を生じさせないため
に、このむしれ３３を除去する程度に抑えることが効果
的である。

【００３５】このように、本発明はアーク電極２８ａ，
２８ｂの表面を凹凸が生じずに滑らかに形成することが
できるため、アーク電極２８ａ，２８ｂが対向している
場合に、これらの絶縁耐力を向上させることができる。
このため、アーク電極２８ａ，２８ｂを離間させた場合
には、電流の遮断を確実に行うことができ、よって真空
遮断器２０の性能を向上させることが可能となる。

【００３６】なお、研磨加工によらずにアーク電極２８
ａ，２８ｂを旋削加工により仕上げ加工するため、加工
時間も研削加工と比較して短くて済むというメリットも
生じている。

【００３７】以上、本発明の一実施の形態について説明
したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となってい
る。以下それについて述べる。上記実施の形態では、被
旋削対象としてアーク電極２８ａ，２８ｂについて述べ
たが、アーク電極２８ａ，２８ｂに限られず、他の電極
接点部品の加工を行う場合に本発明の旋削加工方法を施
しても構わない。

【００３８】また、むしれ３３の除去と共に、一の方向
へ回転駆動させて旋削加工すれば、ワーク４０の加工面
にひずみが生じ得るが、反対の方向へ回転駆動させて旋
削加工すれば、逃げ面でバニシング加工を行うことにな
るので、一の方向への旋削加工により生じた加工ひずみ
が除去されて再び元の状態に戻る。すなわち、加工面か
らひずみが取り除かれることとなる。このため、見かけ
上はワーク４０の内部金属組織と同一の金属組織の仕上
面を得ることができる。

【００３９】また、上述の実施の形態では、真空遮断器
２０について述べたが、真空遮断器以外の遮断器の電極
に本発明を適用しても構わない。また、上記実施の形態
では、刃先４４の材質がダイヤモンドである工具とし
て、旋盤に用いられるバイト４３について説明したが、
これ以外の工具として、例えばフライス盤に用いられる
フライスの刃先、形削り盤に用いられるバイトの刃先、
或いは研削盤に用いられる砥石の砥粒の材質をダイヤモ
ンドとすると、その加工面が上述の旋削加工と同様に良
好となり、仮にこれらの工具を用いてアーク電極２８
ａ，２８ｂの対向面や他の電極接点部品を加工したとし
ても、従前の加工により対向面を形成した場合と比較す
ると、対向面の性能が向上して放電等が生じ難いものと
なる。

【００４０】また、アーク電極２８ａ，２８ｂの材質と
して、Ｃｕ−Ｗについて述べたが、これ以外の材質とし
てＣｕ−Ｃｒを旋削加工した場合にも、ほぼ同様の効果
を得ることが可能である。

【００４１】更に、バイト４３の刃先４３の材質がダイ
ヤモンドである場合について述べたが、これ以外の例え
ばサーメット等の硬度の高い材質を使用することも考え
られる。その他、本発明の要旨を変更しない範囲におい
て、種々変形可能となっている。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
刃先の材質をダイヤモンドとする工具で旋削加工するこ
とで、表面粗さが小さく良好な接離面を形成でき、さら
にアーク電極に正逆の回転駆動を夫々行って旋削加工す
れば、加工面で生じるひずみが解消され、またむしれの
除去によって仕上面が良好になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わるワークの加工手
順を示す図であり、（ａ）は正方向、（ｂ）は逆方向に
ワークを回転させた状態を示す。

【図２】同実施の形態に係わるワークに生じたむしれの
除去の状態を示す図であり、（ａ）は旋削によってむし
れが生じた状態を示す図、（ｂ）はむしれの除去の状態
を示す図。

【図３】同実施の形態に係わる真空遮断器の形状を示す
側断面図。

【図４】同実施の形態に係わるバイトの形状を示す図で
あり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図。

【図５】同実施の形態に係わる旋盤の構成を示す斜視
図。

【図６】同実施の形態に係わるアーク電極の表面の粗さ
の状態を示す図であり、（ａ）は従来の加工方法による
もの、（ｂ）は本発明の加工方法によるものを示す図。

【図７】同実施の形態に係わる破壊電界強度を示す図で
あり、（ａ）は従来の加工方法によるもの、（ｂ）は本
発明の加工方法によるものを示す図。

【符号の説明】

２０…真空遮断器 ２１…真空容器 ２４ａ，２４ｂ…電極棒 ２５ａ，２５ｂ…延伸部材 ２７ａ，２７ｂ…通電体 ２８ａ，２８ｂ…アーク電極 ２９…可動電極 ３２…シール部材 ３３…むしれ ４０…ワーク ４１…旋盤 ４２…スピンドル ４３…バイト ４４…刃先

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を保持し回動させ、前記被加工
   物にダイヤモンドバイトを切り込ませることで平面部を
   形成する遮断器の電極の製造方法において、 正転状態において前記平面部を仕上げ加工する第一の工
   程と、 逆転状態において前記平面部を仕上げ加工する第二の工
   程と、 を具備することを特徴とする遮断器のアーク電極の製造
   方法。
2. 【請求項２】 回転状態においてダイヤモンドバイトが
   切込むことで平面部を形成され、一回転方向に回転され
   て前記平面部を仕上げ加工され他回転方向に回転されて
   仕上げ加工されたことを特徴とするアーク電極。
3. 【請求項３】 仕上げ加工された面が接離可能に対向し
   て設けられる一対の請求項２記載のアーク電極と、 前記電極が密閉収納される容器と、 前記容器に設けられ、前記電極に通電される外部電極
   と、 を具備することを特徴とする遮断器。
4. 【請求項４】 被加工物を保持し回動させ、前記被加工
   物にダイヤモンドバイトを切込ませることで被加工面を
   形成する平面部を有する旋削方法において、 正転状態において前記被加工面を仕上げ加工する第一の
   工程と、 逆転状態において前記被加工面を仕上げ加工する第二の
   工程と、 を具備することを特徴とする旋削方法。