JPH11260207A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】接点間に発生するアークを電極の中心部分に集
中させることなく、磁界発生手段の磁界の強さを制御す
ることによって、接点の表面の損傷が抑えられ、高い遮
断性能の真空バルブを得る。 【解決手段】真空容器１の内部に、接離自在に対向配設
した固定電極４及び可動電極５を有し、かつ電流遮断時
に両電極４，５間に軸方向磁界を発生する磁界発生手段
を有する真空バルブにおいて、前記磁界発生手段が発生
する軸方向磁界の大きさを前記電極の接点部材料のアー
ク電圧一磁束密度特性におけるアーク電圧の極小値を与
える磁束密度の値よりも小さくした真空バルブ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電流遮断時に両電
極間に軸方向磁界を発生する磁界発生手段を有する真空
バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】真空の優れた絶縁耐力を利用した真空バ
ルブは、他の絶縁媒体を利用したもの、例えばＳＦ₆ ガ
ス遮断器に比べ電極間距離を小さくでき、小形にするこ
とができるので、広く普及されてきている。

【０００３】該真空バルブは、電極構造の改良により遮
断性能の向上を図ることができる。すなわち、真空バル
ブの遮断性能を向上させるためには、電極間に発生する
アークによる電極の局部加熱を抑える必要がある。つま
り、電極の局部加熱による異常な金属蒸気の発生を抑え
ることにより、遮断性能を向上させることができる。

【０００４】このための電極構造としては、電流遮断時
に電極間に発生するアークに対して磁界により力を加え
るものが−般的である。この磁界の印加方法の−つとし
て、電極間に発生するアークに対して平行な軸方向磁界
を印加する方法がある。この方法を採用した電極構造
は、一般に縦磁界電極と呼ばれている。この場合、電極
間に発生したアークは電極全体に均−に広がり、該電極
の局部的に生じる過大な熱入力を阻止でき、遮断性能の
優れた電極構造とすることができる。

【０００５】また、高電圧に対し、電極間距離の大きな
場合でも、磁界強度を適正にすることにより電極間に安
定したアークを点弧することができ、遮断性能を向上さ
せることができる。さらに、アーク形態が拡散アークで
あるため、大電流遮断時においても接点の消耗が少な
く、開閉寿命を長くさせることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の真空
バルブの縦磁界電極では、電流遮断時にアーク電圧が低
くなる値、すなわち、その接点材料の磁界一電圧特性を
測定した場合、そのアーク電圧が下限となる磁界強度を
印加することで遮断を成功させることができる。

【０００７】しかしながら、このようなコイル電極によ
り発生した磁界強度分布は、中心部では強く端部へ近づ
けば近づくほど減少し、接点端部では十分な磁界が得ら
れない場合があった。従って、アークの発弧点が接点外
周部であった場合では十分な磁界強度が得られず、アー
クが不安定となって電極から外向きのアークシールド側
へアークが延び、遮断性能が不安定になってしまう。

【０００８】さらに、アークの発弧点が接点中心部であ
った場合では、従来の縦磁界電極構造では、電極の中心
部の磁界が強くなるためアークが電極中心部に集中しや
すくなる。そのため集中したときには電極表面に流入す
るエネルギー密度が高くなり、電極表面の熱的なダメー
ジが大きくなる傾向がある。本発明の目的は、安定して
優れた遮断性能が得られる真空バルブを提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を実現するた
め、請求項１に対応する発明は、真空容器の内部に、接
離自在に対向配設した固定電極及び可動電極を有し、か
つ電流遮断時に前記両電極間に軸方向磁界を発生する磁
界発生手段を有する真空バルブにおいて、前記磁界発生
手段が発生する軸方向磁界の大きさを前記電極の接点部
材料のアーク電圧ー磁束密度特性におけるアーク電圧の
極小値を与える磁束密度の値よりも小さくなるようにし
たことを特徴とする真空バルブである。

【００１０】請求項１に対応する発明によれば、軸方向
に軸方向磁界の大きさを接点材料のアーク電圧一磁束密
度特性におけるアーク電圧の極小値を与える磁束密度の
値よりも小さい値となる磁界Ｂを印加する。このことに
よって、アークが接点上を不安定に動き、接点端部をほ
ぼ回転する。フットポイントモードと呼ばれるアークか
自由に動き回れる印加磁界領域であるため、スパイラル
電極などの磁気駆動電極のように、アークが一部分に集
中しない。

【００１１】前記目的を実現するため、請求項２に対応
する発明は、前記磁界発生手段が発生する軸方向磁界の
値Ｂを、０．１ｍＴ／ｋＡ＜Ｂ＜０．５ｍＴ／ｋＡとな
るようにしたことを特徴とする請求項１記載の真空バル
ブである。

【００１２】請求項２に対応する発明によれば、軸方向
磁界Ｂが０．１ｍＴ＜Ｂ＜０．５ｍＴとなる磁界領域で
は、アークが自由に動き回れるため、アークが一部分に
集中せず、接点の損傷が抑えられ、接点表面が有効に用
いられるので、良好な遮断性能を得ることができる。

【００１３】前記目的を実現するため、請求項３に対応
する発明は、前記磁界発生手段として、接点と通電軸の
端部に固着される電極板との間であって、同一円周上に
配置固定される複数の通電ピンと、前記接点と通電軸の
端部に固着される電極板との間であって、前記各通電ピ
ンと同一円周側から挟んで配置される少なくとも１個の
磁性体とで構成されることを特徴とする請求項１または
請求項２記載の真空バルブである。

【００１４】請求項３に対応する発明によれば、磁界発
生手段として、磁性体を用いることで、請求項１、２に
記載の必要な磁界を安定して供給することができるの
で、良好な遮断性能を得ることができる。

【００１５】前記目的を実現するため、請求項４に対応
する発明は、前記磁性体として比透磁率μｒが１０以上
の材料を使用したことを特徴とする請求項３記載の真空
バルブである。

【００１６】請求項４に対応する発明によれば、磁性体
の比透磁率μｒが１０以上の材料を使用することによ
り、電極ギャップ間のアークを制御するのに十分な軸方
向の磁束を発生させることができる。

【００１７】前記目的を実現するため、請求項５に対応
する発明は、前記磁界発生手段として、前記接点と前記
通電軸の端部に固着される電極板との間に配置され、腕
部および腕部と電気的に接続された円弧部からなる第１
および第２のコイルが電気的に接続され、円弧部の磁界
のみ存在するように構成されたコイル電極を用い、該コ
イル電極のコイル間距離ｄとコイル電極の半径ｒの関係
が、１＜ｄ／ｒ＜２．５となるようにしたことを特徴と
する請求項１または２記載の真空バルブである。

【００１８】請求項５に対応する発明によれば、磁界発
生手段として電極の裏面にコイル電極を用い、そのコイ
ル電極の軸方向のコイル間距離ｄがコイル電極半径ｒに
対して、１＜ｄ／ｒ＜２．５となるようにすることによ
り、必要な磁界を安定して供給することができるので、
良好な遮断性能を得ることができる。

【００１９】前記目的を実現するため、請求項６に対応
する発明は、前記磁界発生手段として、前記接点と前記
通電軸の端部に固着される電極板との間に配置され、腕
部および腕部と電気的に接続された円弧部からなる１個
のコイルが電気的に接続され、円弧部の磁界のみ存在す
るように構成されたコイル電極を用い、該コイル電極の
コイル間距離ｄをコイル電極の中心から接点中心までの
距離ｄ／２とした場合、１＜２ｄ／ｒ＜１．３となるよ
うにしたことを特徴とする請求項１または２記載の真空
バルブである。

【００２０】請求項６に対応する発明によれば、磁界発
生手段として電極の裏面にコイル電極を用い、そのコイ
ル電極の軸方向のコイル間距離ｄがコイル電極半径ｒに
対して、１＜２ｄ／ｒ＜１．３となるようにすることに
より、必要な磁界を安定して供給することができるの
で、良好な遮断性能を得ることができる。

【００２１】前記目的を実現するため、請求項７に対応
する発明は、前記磁界発生手段として、前記真空容器外
部に露出し前記電極と電気的に接続される通電軸に電気
的に接続されるコイル電極を使用することを特徴とする
請求項１または２記載の真空バルブである。

【００２２】請求項７に対応する発明によれば、磁界発
生手段として真空容器外部の通電軸に電気的に接続され
るコイル電極を用いることにより、必要な磁界を安定し
て供給することができ、良好な遮断性能を得ることがで
きるとともに冷却効果に優れた真空バルブを得ることが
できる。

【００２３】前記目的を実現するため、請求項８に対応
する発明は、前記磁界発生手段として、複数の腕部およ
び各腕部と電気的に接続され複数の円弧部からなる第１
および第２のコイルが電気的に接続され、円弧部の磁界
が存在するように構成されたコイル電極を用い、該コイ
ル電極の円弧部の分割数を５以上としたことを特徴とす
る請求項１または２記載の真空バルブである。

【００２４】請求項８に対応する発明によれば、コイル
電極の円弧部の分割数を５以上としたことにより、周方
向に均一で必要な磁界を安定して供給することができる
ので、良好な遮断性能を得ることができる。

【００２５】前記目的を実現するため、請求項９に対応
する発明は、前記磁界発生手段には、前記電極と電気的
に接続される通電軸の端部に、固着される円筒体の側壁
に斜めに複数のスリットを形成した電極体を備えたこと
を特徴とする請求項１または２記載の真空バルブであ
る。

【００２６】請求項９に対応する発明によれば、電極体
の側壁に斜めにスリットを形成することで、軸方向に必
要な磁界を安定して供給することができるので、良好な
遮断性能を得ることができる。

【００２７】前記目的を実現するため、請求項１０に対
応する発明は、前記磁界発生手段として、前記真空容器
内の電極と電気的に接続される通電軸の外周側の前記真
空容器外壁に配設される磁石を使用することを特徴とす
る請求項１または２記載の真空バルブである。

【００２８】請求項１０に対応する発明によれば、真空
容器の外周面に磁石が配設されているので、軸方向に必
要な磁界を安定して供給することができ、この結果良好
な遮断性能を得ることができる。

【００２９】前記目的を実現するため、請求項１１に対
応する発明は、前記電極同士の接触する接点の軸方向中
心部を、中空形状にしたことを特徴とする請求項１また
は２記載の真空バルブである。

【００３０】請求項１１に対応する発明によれば、接点
の軸方向中心部を中空形状にしたことによって、中心部
へのアークの集中を防止でき、さらに電極端部近傍でア
ークの移動が容易になる。

【００３１】前記目的を実現するため、請求項１２に対
応する発明は、前記電極同士の接触する接点を、該接点
側の直径を前記通電軸側の直径より小さくなるテーパ形
状にしたことを特徴とする請求項１または２記載の真空
バルブである。

【００３２】請求項１２に対応する発明によれば、接点
の構造を電極間側の径を導電軸側の径より小さくなるテ
ーパ形状にしたことによって、電極端部でのアークの移
動が容易になる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。 ＜実施形態１（請求項１に対応）＞ （実施形態１の構成）始めに、本発明の真空バルブの概
略構成について図１を参照して説明する。真空容器１
は、絶縁円筒３の両端開口部に有するリブ３ａ，３ｂ
に、それぞれ固定側フランジ２Ａ及び可動側フランジ２
Ｂにより閉止して構成され、該真空容器１内に接離可能
な固定電極４及び可動電極５が収納されている。

【００３４】固定電極４は固定通電軸６の先端に固着さ
れており、固定通電軸６は真空容器１の外部と電気的に
接続される。また、可動電極５は可動通電軸７の先端に
固着されており、可動通電軸７は真空容器１の外部と電
気的に接続される。

【００３５】さらに、可動通電軸７はベローズ８を介し
て可動側フランジ２Ｂに固着されており、真空容器１内
の真空を維持した状態で図示しない操作機構部により電
極の接離を可能にしている。電極周囲であって絶縁円筒
３の内面には、電極４，５および通電軸６，７の一部を
包囲するように、取付部９ａを有するアークシールド９
Ｃが取り付けられ、また固定側フランジ２Ａには通電軸
６を包囲するようにアークシールド９Ａが取り付けら
れ、さらに可動側フランジ２Ｂには通電軸７の一部を包
囲するようにアークシールド９Ｂが取り付けられてい
る。なお、図中１０ａは通電軸６を固定側フランジ２Ａ
に固定するための固定部材であり、１０ｂは通電軸７を
可動側フランジ２Ｂに摺動可能に支持するための支持部
材である。

【００３６】図２、図３は、図１の固定電極４と通電軸
６および可動電極５と通電軸７の構成を示す部分分解斜
視図である。通電軸６の軸方向端部に固着された電極板
１５の一方の板面（下面）に、コ字状に形成された６個
の磁性体１３が、各磁性体１３の凹部が上下方向に向く
と共に、放射状で且つ対称的に配置されている。各磁性
体１３の凹部には、磁性体１３の肉厚とほぼと同一長さ
の通電ピン１２がそれぞれ収納配置され、これらの磁性
体１３、通電ピン１２の下端面には接点（接触子）１４
が固着され、固定電極４が構成されている。

【００３７】この固定電極４と同様に、可動電極５も電
極板１５と、磁性体１３と、通電ピン１２と、接点（接
触子）１４により構成されている。この場合、固定電極
側および可動電極側のそれぞれ向かい合う磁性体１３の
向きは図３で示すように逆向きとなっている。

【００３８】図４は図１に示す真空バルブ（電極４，５
間に生じる軸方向磁界が電流遮断時に生じる構造を持つ
真空バルブ）において、軸方向磁界の大きさを電極を構
成する接点材料のアーク電圧一磁束密度特性におけるア
ーク電圧の極小値を与える磁束密度の値よりも小さい値
となる磁界Ｂを印加するように構成されている。。

【００３９】（実施形態１の作用）次に、以上のように
構成された真空バルブの作用について説明する。電流遮
断時に電極４，５が開離すると電極４，５間には真空ア
ークが発生する。この時、この接点間に軸方向に、軸方
向磁界の大きさを接点材料のアーク電圧一磁束密度特性
におけるアーク電圧の極小値を与える磁束密度の値より
も小さい値となる磁界Ｂが印加する。

【００４０】図４は、本発明の発明者が、この磁界領域
を含めて、軸方向磁界と遮断性能について実験的に調べ
たところ、使用する接点材料、電流遮断時の電極の開極
スピードにより異なるが、種々検討の結果、接点の損傷
が抑えられ、接点表面を有効に用いるのでこの磁界領域
では、良好な遮断性能を得られることが分かった。図４
で示す真空バルブに用いられる接点のアーク電圧一磁束
密度特性を表すグラフでは、斜線で示す領域が磁界領域
にあたる。この磁界領域では、アークか自由に動き回れ
る印加磁界領域であるため、この磁界が印加されたこと
によって、アークが接点上を不安定に動き、接点端部を
ほぼ回転することが実験的に分かった。

【００４１】その結果、１箇所にアークが留まらないの
で、接点の損傷が少なく、遮断に成功することから、簡
易な電極構造で高い遮断性能が得られる。 （実施形態１の効果）実施形態１は以上のように構成さ
れているから、アークが−部分に集中せず、接点の損傷
が抑えられ、接点表面を有効に用いるので、遮断性能に
優れた真空バルブを提供することができる。

【００４２】＜実施形態２（請求項２に対応）＞ （実施形態２の構成）以下本発明の真空バルブの実施形
態２を図５，図６を参照して説明する。図５は図１の電
極４，５間に生じる軸方向磁界が電流遮断時に生じる構
造を持つ真空バルブにおいて、０．１ｍＴ／ｋＡ〜０．
５ｍＴ／ｋＡとなる磁界Ｂを印加するように構成し、実
験から求めた軸方向磁界と遮断成功率の関係を示す図で
ある。

【００４３】（実施形態２の作用）次に以上のように構
成された真空バルブの作用について説明する。電流遮断
時に電極が開離すると電極間には真空アークが発生す
る。この時、この接点間に軸方向に、０．１ｍＴ／ｋＡ
＜Ｂ＜０．５ｍＴ／ｋＡとなる磁界Ｂを印加する。

【００４４】図５で示す領域Ａでは、アークか自由に動
き回れる印加磁界領域であるため、この磁界が印加され
たことによって、アークが接点上を不安定に動き、図６
（ａ）に示すように接点端部をほぼ回転することが実験
的に分かった。

【００４５】それに対して、印加磁界が、図５の領域Ｂ
にあたる場合は、図６（ｂ）に示すようにアークが中心
部に集中する。またそれ以上の磁界領域では、図６
（ｃ）に示すように、アークが拡散する。なお、図６
（ａ）は弱磁界印加時のアークの挙動を示すもので、こ
の場合にはアークは回転状態にある。

【００４６】従って、図５の磁界領域Ｂに示すような場
合と比べて磁界領域Ａ及びＣの磁界領域では遮断性能が
増大する。加えて、磁界領域Ａの場合は、１箇所にアー
クが留まらないので、接点の損傷が抑えられ、弱い磁界
でも遮断に成功することから、簡易な電極構造で高い遮
断性能が得られる。

【００４７】（実施形態２の効果）実施形態２は以上の
ように構成されているから、アークが一部分に集中せ
ず、接点の損傷が抑えられ、接点表面を有効に用いるの
で、遮断性能に優れた真空バルブを提供することができ
る。

【００４８】＜実施形態３（請求項３に対応）＞ （実施形態３の構成）実施形態３は真空バルブ全体の説
明は実施形態１と同じであるので、ここでは省略し、接
点部分のみに着目して説明を行なう。図７は、ギャップ
間に軸方向の磁界を発生させるために、磁性板１９を通
電軸６の軸方向端面に、円環状に複数の通電ピン１２を
固着した構成である。この構成は、固定側であるが、可
動側も同様に構成され、これにより発生する磁界は前述
の実施形態１，２と同様になるように構成したものであ
る。

【００４９】（実施形態３の作用、効果）次に以上のよ
うに構成された実施形態３の作用効果も、前述の実施形
態１，２と同様である。について説明する。電流遮断時
の印加磁界の作用については実施形態１と同じであるの
でここでは省略し、磁界発生手段についてのみ注目して
説明を行なう。

【００５０】図７において、通電ピン１２に流れる電流
Ｉにより通電ピン１２の周辺に発生する磁束が磁性板１
９中を通り、磁性板１９の空隙部において磁束の向きが
対向する電極の磁性板１９に向かって曲げられることに
より、対向する電極のギャップ間においてアークに平行
な磁束を発生し、これにより簡素な構造で接点上の広い
領域において縦磁界を発生し、遮断性能に優れた小型で
軽量な真空バルブが得られる。

【００５１】＜実施形態４（請求項４に対応）＞ （実施形態４の構成）実施形態４の真空バルブ全体の説
明は実施形態３と同じであるので、ここでは省略し、磁
性体部分のみに着目して説明を行なう。実施形態３の磁
性体を図８に示すように比透磁率μｒが１０以上となる
材料を用いて構成する。

【００５２】（実施形態４の作用）次に以上のように構
成された実施形態４の真空バルブの磁性体の作用につい
て説明する。通電ピンに流れる電流によって生じる軸方
向磁界の作用については実施形態３と同じであるので、
ここでは省略し、磁性体の比透磁率についてのみ注目し
て説明を行なう。図８に示すように、磁性体の比透磁率
を１０以上にすることによって電極間に必要な軸方向磁
界を磁性体によって生じることができる。

【００５３】（実施形態４の効果）本発明の実施形態４
は以上のように構成されているので、実施形態１の効果
と同様な効果を生み出す。

【００５４】＜実施形態５（請求項５に対応）＞ （実施形態５の構成）前述の実施形態と異なる点は、磁
界発生手段のみであり、図１の固定電極および可動電極
はいずれも同一構成であり、電極板１５と接点１４の間
に配設される第１および第２のコイルからなり、接点１
４の開離時に接点軸方向の磁界が発生するコイル電極が
構成されている。その第１および第２のコイルの具体的
構成は、例えば図１１に示すように円の中心位置に形成
される腕部連結部１６ａと、この腕部連結部１６ａから
半径方向に放射状に延出する複数の腕部１６ｂと、この
各腕部１６ａにそれぞれ電気的に接続され円周方向に延
出する複数の円弧部１６ｃとからなり、第１のコイルか
ら第２のコイルに電流が流れた状態で、各コイルの腕部
１６ｂの電流方向が互いに逆方向とし、各円弧部１６ｃ
で発生する軸方向の磁界を存在させるようにして必要な
磁界を安定して供給できる構成としている。

【００５５】そして、このような構成のコイル電極にお
いて、第１および第２のコイル間距離ｄと、コイル電極
の半径ｒの間に次のような関係が存在するように構成さ
れている。

【００５６】すなわち、コイル間距離ｄとコイル電極半
径ｒの関係が、１＜ｄ／ｒ＜２．５となるように構成さ
れている。 （実施形態５の作用）以上のように構成された実施形態
５の作用について説明する。コイル間距離ｄとコイル電
極半径ｒの関係１＜ｄ／ｒ＜２．５となるように構成す
ることで、電極間中心での磁束密度の値が図９に示すよ
うになり、必要な磁界分布強度を得ることができる。

【００５７】（実施形態５の効果）実施形態５は以上の
ように構成されているので、実施形態１の効果と同様な
効果が得られる。

【００５８】＜実施形態６（請求項６に対応）＞ （実施形態６の構成）前述の実施形態と異なる点は、磁
界発生手段のみであり、この場合の磁界発生手段は、例
えば図１の固定電極または可動電極はいずれか一方に形
成される場合であり、電極板１５と接点１４の間に配設
される１個コイルからなり、接点１４の開離時に接点軸
方向の磁界が発生するコイル電極が構成されている。

【００５９】そのコイルの具体的構成は、例えば図１２
に示すように、円の中心位置に形成される腕部連結部１
６ａと、この腕部連結部１６ａから半径方向に放射状に
延出する２個（図では２個の場合を示しているが、１個
でもよい）の腕部１６ｂと、この各腕部１６ｂにそれぞ
れ電気的に接続され円周方向に延出する２個（図では２
個の場合を示しているが、１個でもよい）円弧部１６ｃ
とからなり、コイルに電流が流れた状態で、コイルの腕
部１６ｂの電流方向が互いに逆方向とし、円弧部１６ｃ
で発生する軸方向の磁界を存在させるようにして必要な
磁界を安定して供給できる構成としている。

【００６０】そして、このような構成のコイル電極にお
いて、コイル間距離ｄを、コイル電極の中心から接点中
心までの距離ｄ／２とした場合に次のような関係が存在
するように構成されている。

【００６１】すなわち、コイル間距離ｄとコイル電極半
径ｒの関係が、１＜２ｄ／ｒ＜１．３となるように構成
されている。 （実施形態６の作用）以上のように構成された実施形態
６の作用について説明する。コイル間距離ｄとコイル電
極半径ｒの関係１＜２ｄ／ｒ＜１．３となるように構成
することで、電極間中心での磁束密度の値が、必要な磁
界分布強度を得ることができる。

【００６２】（実施形態６の効果）実施形態６は以上の
ように構成されているので、実施形態１の効果と同様な
効果が得られる。

【００６３】＜実施形態７（請求項７に対応）＞ （実施形態７の構成）図１０に示す斜視図のように、固
定側電極と接続される通電軸６の真空容器１の外部露出
部（真空バルブ碍管）において、コイル電極１６を形成
したものである。すなわち、通電軸６の一部に直列にコ
イル電極１６を直列に装着して構成したものである。

【００６４】（実施形態７の作用）次に、図１０のよう
に構成された真空バルブの作用について説明する。電流
遮断時に電極間に生じる軸方向磁界の作用については実
施形態１と同じであるのでここでは省略し、真空バルブ
碍管に装着したことによって生じる作用にのみ注目して
説明を行う。コイル電極１６を真空バルブ碍管に装着す
ることによって、電流遮断時の熱冷却が速やかに行われ
る。

【００６５】（実施形態７の効果）実施形態７は以上の
ように構成されているので、実施形態１の効果と同様な
効果を生み出すと同時に、熱冷却に優れた真空バルブを
生み出す効果がある。

【００６６】＜実施形態８（請求項８に対応）＞ （実施形態８の構成）図１１に示すように、磁界発生手
段としてコイル電極を使用したものであって、コイル電
極１６の腕部１６ｂおよび円弧部１６ｃの分割数を５個
以上とした点のみが、前述の実施形態５とは異なる。

【００６７】（実施形態８の作用）次に、以上のように
構成された実施形態８の作用について説明する。電流遮
断時に生じる軸方向磁界の作用については実施形態１と
同じであるので、ここでは省略し、コイル電極１６の分
割数についてのみ注目して説明を行なう。

【００６８】この時、コイル電極１６を５分割以上にす
ることによって周方向の磁界分布が均一になり、分割数
の少ないコイル電極の場合と比べて電流遮断時アークの
消弧に有効に働く。

【００６９】（実施形態８の効果）実施形態８は以上の
ように構成されているので、実施形態１の効果と同様な
効果を生み出す。

【００７０】＜実施形態９（請求項９に対応）＞ （実施形態９の構成）図１３に示すように、電極体１５
として円筒状のものを使用し、電極体１５の管軸方向に
斜めのスリット１７を形成したものである。

【００７１】（実施形態９の作用）次に、以上のように
構成された真空バルブの電極の作用について説明する。
電流遮断に電極間に生じる軸方向磁界の作用については
実施形態１と同じであるのでここでは省略し、電極板１
５に斜めに設けたスリット１７についてのみ注目して説
明を行なう。この時、図１１において、この電極には、
筒部に対してスリット１７が弧状に形成され、これらの
スリット１７の間の電路を流れる電流によって軸方向磁
界が発生し、必要な軸方向磁界強度を得ることができ
る。

【００７２】（実施形態９の効果）本発明は以上のよう
に構成されているので、実施形態１の効果と同様な効果
を生み出す。

【００７３】＜実施形態１０（請求項１０に対応）＞ （実施形態１０の構成）図１４の斜視図に示すように、
真空容器１の碍管、すなわち絶縁円筒の両端部の開口部
に形成された固定側フランジおよび可動側フランジの近
くに（真空バルブ碍管に）、円環状の磁石１８をそれぞ
れ装着した点のみが異なる。

【００７４】（実施形態１０の作用）次に、図１４のよ
うに構成された真空バルブの作用について説明する。電
流遮断時に生じる軸方向磁界の作用については、実施形
態１と同じであるので、ここでは省略し、真空バルブ碍
管に装着した磁石１８についてのみ注目して説明を行な
う。以上のように構成することによって、電極間に必要
な軸方向磁界を安定に均一に供給することができる。

【００７５】（実施形態１０の効果）実施形態１０は以
上のように構成されているので、実施形態１の効果と同
様な効果を生み出す。

【００７６】＜実施形態１１（請求項１１に対応）＞ （実施形態１１の構成）図１５の斜視図に示すように、
接点１４の中心部分に穴１４ａを形成した、いわゆる中
空形状としたものである。これ以外の真空バルブ全体の
構成は実施形態１と同じであるので、ここではその説明
を省略する。

【００７７】（実施形態１１の作用）次に、図１５のよ
うに構成された真空バルブの作用について説明する。電
流遮断時に生じる軸方向磁界の作用については実施形態
１と同じであるのでここでは省略し、接点間に生じたア
ークの局部集中低減についてのみ注目して説明を行な
う。以上のように構成することによって、接点間で発生
したアークによって生まれた金属蒸気と溶融物は圧力の
低い開口部に導かれるとともに、軸方向磁界によつて接
点間の局部的な集中が阻止される。

【００７８】（実施形態１１の効果）本発明は以上のよ
うに構成されているので、実施形態１の効果と同様な効
果を生み出す。

【００７９】＜実施形態１２（請求項１２に対応）＞ （実施形態１１の構成）図１６の斜視図に示すように、
接点１４の構造を、通電軸側の直径より反通電軸側（接
点の接触面側）の直径が小さくなるテーパ形状とした点
のみが異なる。これ以外の真空バルブの構成は、図１と
同一であるので、その説明を省略する。

【００８０】（実施形態１２の作用）次に、実施形態１
２のように構成された真空バルブの作用について説明す
る。電流遮断時に生じる軸方向磁界の作用については実
施形態１と同じであるのでここでは省略し、接点１４に
生じた作用についてのみ注目して説明を行なう。

【００８１】以上のように構成することによって、電極
端部波のアークの移動が容易となり、電極端部でアーク
が回転するように制御することができる。（実施形態１
２の効果）図１６のように接点１４が構成されているの
で、実施形態１の効果と同様な効果を生み出す。

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば、接点（接触子）間に発
生するアークを電極の中心部分に集中させることなく、
磁界発生手段の磁界の強さを制御することによって、接
点の表面の損傷が抑えられ、高い遮断性能の真空バルブ
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空バルブの概略構成を示す断面図。

【図２】本発明の実施形態１を説明するための図で、電
極部分のみの分解斜視図。

【図３】図２の実施形態１の作用を説明するための電極
部分の要部のみを示す分解斜視図。

【図４】図１〜図３に対応する実施形態１を説明するた
めの印加磁界範囲を示す接点のＶ−Ｂ特性図。

【図５】本発明の実施形態２を説明するための印加磁束
密度の値の変化による遮断成功率の変化を示す図。

【図６】本発明の実施形態２の作用効果を説明するため
もので、本実施形態と従来のものとの電極間のアークの
挙動の違いを表す概念図。

【図７】本発明の実施形態３の作用を説明するための電
極部分の要部のみを示す分解斜視図。

【図８】本発明の実施形態４の作用効果を説明するため
の磁性体の比透磁率と磁束密度の特性図。

【図９】本発明の実施形態５の作用効果を説明するため
の電極半径ｒとコイル間距離ｄの割合の変化と磁束密度
の変化を示す図。

【図１０】本発明の実施形態７の全体を示す斜視図。

【図１１】本発明の実施形態８のコイル電極の平面図。

【図１２】本発明の実施形態６のコイル電極の平面図。

【図１３】本発明の実施形態９の電極体の斜視図。

【図１４】本発明の実施形態１０の真空バルブの斜視
図。

【図１５】本発明の実施形態１１の電極の斜視図。

【図１６】本発明の実施形態１２の電極の斜視図。

【符号の説明】

１…真空バルブ、２Ａ，２Ｂ…フランジ、３…絶縁円
筒、４…固定電極、５…可動電極、６…固定側通電軸、
７…可動側通電軸、８…ベローズ、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ…
アークシールド、１１…アーク模擬、１２…通電ピン、
１３…磁性体、１４…接点、１５…電極板、１６…コイ
ル電極、１７…スリット、１８…磁石、１９…磁性体。

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 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

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器の内部に、接離自在に対向配設
   した固定電極及び可動電極を有し、かつ電流遮断時に前
   記両電極間に軸方向磁界を発生する磁界発生手段を有す
   る真空バルブにおいて、 前記磁界発生手段が発生する軸方向磁界の大きさを前記
   電極の接点部材料のアーク電圧ー磁束密度特性における
   アーク電圧の極小値を与える磁束密度の値よりも小さく
   なるようにしたことを特徴とする真空バルブ。
2. 【請求項２】 前記磁界発生手段が発生する軸方向磁界
   の値Ｂを、０．１ｍＴ／ｋＡ＜Ｂ＜０．５ｍＴ／ｋＡと
   なるようにしたことを特徴とする請求項１記載の真空バ
   ルブ。
3. 【請求項３】 前記磁界発生手段として、接点と通電軸
   の端部に固着される電極板との間であって、同一円周上
   に配置固定される複数の通電ピンと、前記接点と通電軸
   の端部に固着される電極板との間であって、前記各通電
   ピンと同一円周側から挟んで配置される少なくとも１個
   の磁性体とで構成されることを特徴とする請求項１また
   は請求項２記載の真空バルブ。
4. 【請求項４】 前記磁性体として比透磁率μｒが１０以
   上の材料を使用したことを特徴とする請求項３記載の真
   空バルブ。
5. 【請求項５】 前記磁界発生手段として、前記接点と前
   記通電軸の端部に固着される電極板との間に配置され、
   腕部および腕部と電気的に接続された円弧部からなる第
   １および第２のコイルが電気的に接続され、円弧部の磁
   界のみ存在するように構成されたコイル電極を用い、該
   コイル電極のコイル間距離ｄとコイル電極の半径ｒの関
   係が、 １＜ｄ／ｒ＜２．５となるようにしたことを特徴とする
   請求項１または２記載の真空バルブ。
6. 【請求項６】 前記磁界発生手段として、前記接点と前
   記通電軸の端部に固着される電極板との間に配置され、
   腕部および腕部と電気的に接続された円弧部からなる１
   個のコイルが電気的に接続され、円弧部の磁界のみ存在
   するように構成されたコイル電極を用い、該コイル電極
   のコイル間距離ｄをコイル電極の中心から接点中心まで
   の距離ｄ／２とした場合、 １＜２ｄ／ｒ＜１．３となるようにしたことを特徴とす
   る請求項１または２記載の真空バルブ。
7. 【請求項７】 前記磁界発生手段として、前記真空容器
   外部に露出し前記電極と電気的に接続される通電軸に電
   気的に接続されるコイル電極を使用することを特徴とす
   る請求項１または２記載の真空バルブ。
8. 【請求項８】 前記磁界発生手段として、複数の腕部お
   よび各腕部と電気的に接続され複数の円弧部からなる第
   １および第２のコイルが電気的に接続され、円弧部の磁
   界が存在するように構成されたコイル電極を用い、該コ
   イル電極の円弧部の分割数を５以上としたことを特徴と
   する請求項１または２記載の真空バルブ。
9. 【請求項９】 前記磁界発生手段には、前記電極と電気
   的に接続される通電軸の端部に、固着される円筒体の側
   壁に斜めに複数のスリットを形成した電極体を備えたこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の真空バルブ。
10. 【請求項１０】 前記磁界発生手段として、前記真空容
    器内の電極と電気的に接続される通電軸の外周側の前記
    真空容器外壁に配設される磁石を使用することを特徴と
    する請求項１または２記載の真空バルブ。
11. 【請求項１１】 前記電極同士の接触する接点の軸方向
    中心部を、中空形状にしたことを特徴とする請求項１ま
    たは２記載の真空バルブ。
12. 【請求項１２】 前記電極同士の接触する接点を、該接
    点側の直径を前記通電軸側の直径より小さくなるテーパ
    形状にしたことを特徴とする請求項１または２記載の真
    空バルブ。