JPS58194227A - 真空インタラプタの電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空インタラプタに保り、臀にしゃ断時に了−
りと平行な磁界を発生させるコイル電極を一体に備えて
成る真空インタラプタの電極に関したものである。

真空インタラ１りｌは、普通絡ｌ−に示す如く構成され
ている。すなわち絶縁物からなる円筒ｎ。

１１、金属から成る端板ＩＲ，１３及びベローズ１４ｔ
−備えて内部圧力が１０　　Ｔｏｒｒ以下の真壁容器１
０を形成し端板１８に気密に貫通同定されたリードＩｌ
ｌ！Ｓの内吻部には電極（向足電健）２が、また趨＠１
３に設けたベローズ１番に気密に貫通されて可動自在な
リード棒１６の内ｊａｌｌｓＫは電極（可動電極）３が
設けられている。ｌフは例えば非磁性のステンレスから
成る主シールド体ス一対の電極から飛散する金属蒸気が
絶縁物から成る円筒１１の内面に付層するのｒ　１１／
＋止するものでそしてｍ１の電極３が図中において上下
動することによって他方の電極２に接離し、これにより
電路の投入及びし中断が行なわれるものである。

なお、真空インタラ１りｌ＃ｉ、第１−の構成のものに
限らず、円筒１１が金属で形成されて主シールド体ｌフ
と兼用にされ、且つ端板１ｊ１，１３の少なくともｍ１
が絶縁物から戚るもの、又は（５）足輪のリード棒１５
もベローズを介して可動し傅るＬうＫＩｉｔされたもの
等積々のものがある。

次に電極２及び３の構ａｔ−説明するが、崗電億２及び
３に、ｔｒＩＪ様な構成であるから以下の１５！明は１
１で代表し第２図及び５１３図に基づいて貌１　１する
。

３１は、対向する相手電極２との接触部となるアーク電
極であり、この了−り電＆３１は後述する支持体４を介
してコイル電極ｓ１１と一体的に結合されている。

このコイル電極３２は、対向する電極２及び３間に生じ
るアークと平行な磁界を発生させるためのものであり、
例えば第３−に示す如く、リード棒１６に接続される円
形状の根＠３ｇｍと、仁の根部３！ａ＆より半径方間外
刃に伸びた複数（２（２）のＭ３３ｉｂと、台腕ｓｇｂ
の外港部にｍ−が接続され且つ他端が他のｈ３１ｂの近
傍に位している円弧１１１３１　ａとで形成されている
。更にこのコイル電極３Ｑの円弧部３Ｒ（Ｂの蝙設方向
の先端部は接続尋体３３を介して前記アーク電４ＩＩ３
１の背部にＷ！続されている。

３４扛、非磁性で且つ低導電率部材から成る抽強体てあ
り、リード棒１６の先１４に固着されたコイル電極３２
の補強部材であってリード棒１６ｉＨ繞して固着さｎて
いる。

支持体４は、アーク電＋ｌＡ３１をリード＠　ｌ　６の
先１Ｉａｓに一体的に結合するものであるが、この支持
体４【電流が流れるとコイル電極３ｆａｆ流れる電流が
諷少してｄ界発生６′Ｉ：害となることから、この立付
９＋４Ｌａ、、材貞的には非磁性で且つ低導電率の金拘
ＶＣて形成さ扛、一方形状的ＦＣは篭絡Ｖこ直交する方
間の＊ｒｔ１［Ｉ槓を小さくして姐抗が大となる工うに
成されている。しかも籍に役人時にあっては、この支持
体４に大きな衝撃が加わることから、慎械的鶏度の大き
い金属にて形成している。

この工うな植々の条件ρλら、この支持体４μ、オース
テナイト糸のステンレス（例え１１５ＬＪＳ　３０４）
にて形成され、且つ形状は第２図に示す如く、円筒部４
１と、この円筒部４１の軸方間両輛に各々半径方向外方
に突出して設けた７ランジｓ４８とで形成されている。

なお円筒部４１ｉｃｅけた透孔４３は、ろう付は時にお
ける円筒部４１内に存在するガスを効釆的に併気するた
めに設けたものである。

またリード捧１６は、細から成るリードパイプ１６ａと
、非磁性のステンレスから成る細伸ｘａｂと、内部材を
気密に縮合せしめる補Ｉ９Ｉ部材１６ｃとで形成されて
いる。

ところで、磁界を発生させるコイル電極は、導体を１回
又は多１ｇＩ巻きして形成すれは籏り磁界が得られるも
ののこれＫよると発熱が者しく、とｎを防止するＫは相
当太い得体を用いなけ扛ばならず、真空インタラプタが
非常に大形となってしまうので普通は、第３図に示すよ
うな１ターンｔ−４に分割した円弧５３　Ｑ　ｃを２つ
会せて形成した所１ ｉｉ１１／！分流（／２ターン）とか、史に分割数を増
した１ イターン、／４ターンに形成して電流を分流したものが
用ηられている。

このように電ａｔ−分流すれば発熱が防止でき、且つ円
ＩＡｓ吟の尋体断面槓が小さくできて小形の電Ｉａが形
成できる利点は有るが、ｌターンの′＃ＬＩＩｅｒｒｍ
数に分割することから、分割数（分流数）を増すに供な
ってコイルの有効円弧部は減少し、この鮎釆磁束＠度が
低下し強い磁界が得られな帆といった問題がめる。

前述のようなことから、極間ギャップ（しゃｗｒ時にお
ける一対の電極怠及び３間の部間寸法）が３０〜６０ｍ
と大きくなる高電圧用の真空インクラッタにあっては、
ｌターンのコイル導体が２個の電路に分割（分１５１Ｅ
）された所１１１／２ターンのコイル電極３忌（前述の
１＠３図参照）が用いられていしかして電流は主にコイ
ル電極３＄１Ｃｆｉｎる力ζ一部の電ｔＩｔ＃′ｉ、支
持俸番が世専電率のステンレスから成っている仁とから
この支持体重にｔ分流して＠Ａ、仁れによってコイル電
極３２に流れる電流が減少し磁界発生の沓となっている
。この支持体を絶縁物にて形成すればこの工うな問題は
無くなるが、支持体４には特に投入時に大きな＊＊か加
わるために現在知られてい４絶＃智では必責な耐久性が
得られず、現在ではステンレス待にオーステナイト系の
ステンレス（例えば５ＵＳ３０４）が一般的に使用され
ている。

このようにコイル電極３２と支持体４とに電流が分流さ
れた場合のその′１ｌｔＩＬ比は、両部材の全抵抗の比
に関係するものである。すなわち、コイル１１ｊ１の分
流数に応じてコイル篭億３２の全抵抗は異なるものであ
り、例えは外径８０■のコイル電極３２において他の両
件を同じくして実験したところの全抵抗の一例として、
４ターンの場合１　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　１に１３．２／Ｉ）Ω、／３ターンの場合に
７．ｌノΩ、／４ターンの場合に３．８／ｌｌΩの結果
１１−得た。％ｌちろんこの抵抗値μコイル電極の条件
によって変化するものであるが、相対関係は変らないも
のである。この幀米から、４ターンのコイル１＠　憔３
ｍ　Ｋ　ｈ　ツテ１１、他の４及び−ターンのコイル電
極に比較してコイル燃抗が大きいことが牌９、その汁コ
イル電榔Ｊを流れる電流は減少し、−万これに応じて支
持体４に流れる電流が増すことは容易に理解できる。

以上のことから明らかなように、コイル電極３２の形状
から見れば、％ターンの場合が！ｉ！！ｌい磁界を得ら
れるものであるが、支持体４ｔ−備えて電極３（及び２
）を構成した場合にあっては、１／！ターンのコイル電
極３１ａは具備する抵抗が前述の爽験幀釆からも明らか
なように大きいものであるから、これが原因となって支
持体４に流れる電流は、他１ の４及び４ターンのコイル電極３１ａＫ比軟して多く流
れることになり、磁界発生に悪影響ｔもたら１ すものであった、もちろん４ターン、／！ターンのコイ
ル電極においても支持体重に流れる電流は磁界発生に悪
影響となっている。

従って、支持体４はステンレスにて形ｔｌＪｃされるの
が一般的であるが、この金属の比抵抗は、７２図るには
、支持体重の円筒ｓ４１　（５更に小径なものにするか
、更に薄肉なものにするか、又は軸方間の長さを更に大
きくするか、の手段’（Ｒる必賛がある。しかしながら
、これらのいずｎの手段においても、ステンレスの慎械
的強度（ろう付は恢の０．２Ｘ＋ｌ１ｌｆｆ力が３０ｋ
ｇ／ｍ”　、引張強さ５７ｋｇ／＋−リ【勘棗すればお
のずと限界が有り、筐た符に長くした場合Ｖこは了−り
電極３上とコイル電極３２との配置間隔が広くなること
から磁束ｖｆ：１度が低下するといった新たな問題が生
じるものであった。

ゆえに以上のことから、ステンレスから成る支拉体４と
、コイル電極３Ｑ（％に／２ターンのコイル亀憶）との
組合せから成る１１Ｌ億３及び２の磁界強さの向上を図
るＫは、コイル電極３２１ｒ大形にしてコイル抵抗の減
少を図る他になく、これによれば電極が大形化し、ひ込
ては真空インタラ１り全体が大形となる問題があった。

本発明は、以上の点に鑑みて成されたものであり、その
目的は、磁界強さの同上と耐久性を大輪に向上させた真
空インタラフ′夕の電極を提供することにある。

次に本発明の一冥施例ｆ：第４図及び第５図に基づいて
説明するが、前述の第２図と四−符号を付するものは同
勢品そあり、これらの絆細な説明は省略する。

すなわち、電ｌｋ３は、アーク電憔３１とリード＄９１
１６との間に支持体５を備え、且つアーク電極３１の背
部（図中下部１４１）にリード俸１６を！！ｆＩ＠して
了−りと平行な磁界を発生させるコイル電極３２を備え
て構成されている。

そしてこの支持体６は第５図に示す如く、円筒部６１と
、この円１１！ｉ１１鄭５１の軸方間両端に各々半径方
向外方に突出して設けた７ランジｓ５２とで形成されて
いる。更に円ｉｉ＠５１の少なくとも一一所ＶＣはろう
付は時における円筒部ｂｌ内のガスｔ＠米的に排気する
透孔が設けである。しかも円ｗｔＪｉｉｓ５１と各７ラ
ンジｓ５！１とは、その接続部内−が緩曲面５４にて接
続されており、この部分の強良の同上を図って投入及び
しゃ断時の衝撃に十分耐え得るように敢されている。

ｆＩＩ配支狩体ｂｔ形戟形成材料には、ニッケルが５０
為以上、モリブデンが１０％以下、クロムが１８〜２３
％、アルミニウムが１．２％以下、チタンが２．７５％
以下、ニオブとタンタルとの合計が６％以下、残シの成
分が少なくとも１％以上の鉄から成るニッケル基の合金
が使用されている。

このような成分から成る金属材料の一例に市販品のイン
コネルａ　１７　、　ｅ　２５　、７１　ｓ　、　Ｘ−
７５０があり、その成分を表−１に示す。

そして前記各インコネルのうち、インコネル６１７及び
６２５は、溶体処理された合金であり−０・２％耐力（
（Ｉｏ。２）が高いとともに硬度が高いといった待倣が
める。ｔたインコネル７１８及びＸ−７５０は、析出硬
化形の合金であり、熱処理前においてはインコネル６１
７．６２５のものと比軟し０．２　：ＡＩ耐力（約１０
０〜１２０ｋｇ／ｍ冨）及び硬度がともに低いが、時効
が峨虜である籍淑を有し、且つ時効依の０．２嶌耐力及
び硬度がインコネル６１７゜６２５のものより同上する
軸値がある。

上述のことから、特にインコネル７１８及びＸ−７５０
と則様な成分及び処理から成る金属によって形成された
支持体６忙儂えた電極３にあって　　　゛は、この′Ｉ
ＩＬ惚３又はこの電極３を備え友真企インタラプタの製
造工程における真空炉中でのろう付後にＩＷＪ　Ｆ中に
おいて徐冷することによって、支持体５ｔ−電極３の製
造、゛又は真空インタラ１夕の製造の際に同時に析出硬
化処理できて機械的強度の同上が図れる利点がある。

ま友この種インコネルの慎械的Ｉｉ！ｉｉ度及び比抵抗
は、ステンレス材に比軟して十分大きいものでめ９、−
例としてろう付は飲におけるＳＵＳ　　３０４とインコ
ネル７１８の嶺械的５！ｊ度及び比抵抗の蝋を表−２に
示す。

従ってｙＮ述のような成分から胞るニッケル基台金、例
えば市販品のインコネルにて支持体５を形成すれば、慎
械的５ｇＪｉ度及び比抵抗が共ＶＣ従来のステンレスに
比較して十分大きいものであるから、支持体５に分流す
る電ｆＩｔは減少し、その分コイル＆ｍ３１１に流れる
電流は増すので強い磁界が得らｔしる。外径１００■で
匈ターンのコイル電極３２に備えた電極３において実験
したところ、通電々流ＶＣ対するコイル１憔３２に流扛
る電流の割合として表−３の結果を得た。

ゆえに本発明品から戟る叉待俸５　ＶＣあっては、コイ
ル１１２に流ｎるｗＬ流が促米品より約ｌＯ力同上する
ので、これにＬ６じて磁界の強さを向上することができ
、しゃ断性能の＋ｉＪ上が図れる。

なお、こｎらの試験に使用した金禰は、市販品のインコ
ネル７１８１！−使用した場合であるが、このような市
販品に限らず、前記の本合金の成分構成の範囲で配合を
変えても市販品で実験したのと同様な効果が得られるも
のである。

また本発明は前述の実施例のような％ターンのコイル電
極３ａｔ−備えてなる真空インタラ１夕に１ 限らず、ｌターン及び４ターン、／４ターンのコイル電
極を備えて取るものにおいても同様に実施でき、しゃ断
性能及び耐久性の向上が図ｎるｔのである。

以上のｌｌｉ！明から明らかなように本発明によれば電
極を形成する支持体５に比抵抗が大きいニッケル基の合
金から成るものであるから、その分支持体５に流れる電
流は減少し、−万コイル電極３Ｍに流れる電流は増すも
のであシ、よって磁界が増加できてしゃ断性能及び耐久
性の向上が図れた。

しかも支持体６の慎械的＊度は大きいものであるから、
薄肉に形成でき、これによって支持体５の全抵抗は一段
と小さくなり、磁界の一層の増加更ＫＦｉＬや断性能が
同上するものである。゛また支持体すの全抵抗は大きい
ものでるるから電流と磁束ＶＢ度との位相ずれは執少し
、しゃ断瞥性が同上するものである。

史にまた支持体５を析出硬化形の会合成分にてル戚すれ
は、真空インタラ１りを真空炉中においてＮ＃Ｌする際
の熱処理工程において析出硬化処理され、耐久性の向上
が図れるものである。

４゜１８１面の量率な１５２明 ＃４１図は従来の一般的な真空インタラ１夕の化１Ｎｒ
−凶、第２凶は促米の電極の止血断面図、第３図は従来
のコイル電極の斜視図、第４図は本発明の一実施例から
成る電極の正（２）Ｊｌ１面図、纂５図は本発明の一実
施例から成る支持体の一部切欠斜視図である。

ｌ・・・真空インタラ１り、１０・・・真空容ｋ、１５
ｓ１６・・・リード伸、２，３・・・電極、３１・・・
アーク電極、３１ａ・・・コイル電極、４，５・・・支
持体、６１・・・円筒部、６２・・・７ランジ部、５４
・・・緩曲面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉｌｌ　　絶縁物を備えて成る真空容器内に法離し得る
   一対の電極がリード捧を介して設けらｎ１該電他が接触
   部となるアーク電極と、販アーク電極に接続されると共
   に了−りに平行な磁界ｔ−尭生させる友めのコイル電極
   と、鹸コイル電極と前記アーク電極とを離間せしめる低
   導電率部材から成る支持体とで構成されている真空イン
   タラプタの電極において、ＩＩｊＩ記支持体をニッケル
   が５０％以上、モリブデンが１０％以下、クロムが１８
   〜２３嶌、アルミニウムが１．２充以１．チタンが２．
   ７５　％、ニオブとタンタルとの合計が６％以下、残少
   の成分が少なくとも１％以上の鉄から成る合金で形成し
   たことを待機とする真空インタラ１りの電極・ １２１　　支持体を形成する合金が析出硬化し得る成分
   割合にて戚ることを特徴とする特許請求の範１Ｍ１項記
   載の真空インタラプタの電極。 １３）　　支持体が、円筒部と、該円筒部の軸方向内層
   に各々設けた半径方向外方に突出した７９ンジ鄭とから
   成り、且つ円筒部と７ランク部と【緩＃ｒｋＪにて接続
   したことを特徴とする特！ＦＦＩＩＩ求の跪−第１項又
   は第１２項記載の真空インタラ１夕の電極・