JPS5849975B2 - 真空しや断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空しゃ断器に関し、さらに詳細には、いわゆ
る２領域形式の縦磁界電極を備えた真空しゃ断器に関す
る。

近来、真空しゃ断器においては、しゃ断容量の向上を図
るために、真空容器内の軸心部に１対の電極リードを互
いに接近離反自在に挿入するとともに各電極リードの内
端部に互いに接触離反する電極を高抵抗材を介して接合
し、各電極とそれぞれの電極リードとを電極に近接して
配置するとともに電極リードに流れる軸方向の電流を電
極リードを中心とするループ状の電流に変更するコイル
電極により電気的に接続して設け、電極開離時に発生す
るアークに軸方向の磁界（縦磁界）を印加して電極面に
安定かつ均一に分布させるようにした。

いわゆる縦磁界電極を備えた真空しゃ断器が知られてい
る。

しかし、いわゆる縦磁界電極を備えた真空しゃ断器に釦
いては、各電極が接触した投入状態であっても常時コイ
ル電極に電流が流れるために、その通路抵抗により熱損
失が発生するとともに、ジュール熱による真空しゃ断器
自体の温度上昇の問題が生じている。

この問題に対処するために、各電極リードの内端部に設
けた接触電極の周囲に、高抵抗材よりなる電極支持部材
によジ電極リードに支持された円板状のアーク拡散電極
を、その中央部に設けた孔を介して配設し、各アーク拡
散電極とそれぞれの電極リードとをアーク拡散電極の対
向裏面外周部に近接配置したコイル電極によって接続し
、投入状態には、電流をコイル電極に流さず、しゃ断時
においてアークが接触電極からアーク拡散電極に移動し
た際にのみ初めてコイル電極に通電して縦磁界を発生せ
しめ、もってアークをアーク拡散電極に均一にして安定
的に発生きせてぞのしゃ断容量の向上を図るようにした
、いわゆる２領域形式の縦磁界電極を備えた真空しゃ断
器が勘案されている。

しかるに、この２領域形式の縦磁界電極を備えた真空し
ゃ断器においては、しゃ断時にコイル電極によって生ず
る縦磁界により、アーク拡散電極に渦電流が発生するた
めにそのしゃ断能力が低下する問題がある。

この問題に対処するために、アーク拡散電極にその外周
部から中心方向への複数のスリットを設けたものが知ら
れているが、コイル電極をたとえば偽ターンあるいは偽
ターンというように分割したものを用いた場合には、ア
ーク拡散電極を流れる電流が、アークスポットの発生位
置によりコイル電極を流れる電流の方向と逆に流れるた
め。

分割した部分にループ電流が生じ、すなわちアーク拡散
電極全表面にアークが拡散しない欠点があったり、ある
いはスリットを長くした場合にあ・いてアークスポット
がアーク拡散電極の外周部付近に発生すると、アーク拡
散電極を流れる電流が。

アーク拡散電極の中心部方向に迂回して流れるために縦
磁界が減少されてしゃ断能力を低下させるおそれなどが
あった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、コイル電極を、その一端を半径方
向の腕部により電極リードと接続し、かつ、他端を軸方
向の接続導体によりアーク拡散電極と接続する有端環状
に形成するとともに。

アーク拡散電極を接続導体に近接したコイル電極の他端
と反対側に位置する半径方向の第１スリツトにより有端
環状に形成し、かつ、アーク拡散電極にその中心部の孔
の内周面からコイル電極の内径部付近１で達する放射状
の複数の第２スリツトを形成してその外周辺部にコイル
゛電極に沿りた電流通路を設けることにより、コイル電
極に流れる電流とアーク拡散電極に流れる電流とが異な
る方向に流れることがないようにして縦磁界の一層の強
化を図るとともに、渦電流の発生を抑制し得るようにし
た真空しゃ断器の提供（である。

以下、図面を用いてこの発明の１実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る真空しゃ断器１の概略構成図で、
円筒状に形成したガラスあるいはセラミックなどの絶縁
材からなる絶縁筒２の両開口端を金属からなる円板状の
端板３，４によって封止し、その内部を高真空に保持し
た真空容器５内の軸心部には、一方の端板３の中心部を
挿通しかつ適宜に固着した固定リード６を配設するとと
もに、他方の端板４の中心部を摺動自在に挿通しかつ金
属のベローズ７により気密に装着した可動リード８が、
固定リード６に対して接近離反自在に対向配置されてい
る。

そして、可動リード８は、この可動リード８を軸方向に
往復移動すべく真空容器５外に設けた図示しない操作機
構と適宜に連結されている。

なお、各リード６．８の外端部には、図示は省略するが
外部回路とこの真空しゃ断器１とを接続する外部リード
が適宜に接続されているものであり、昔た、第１図にお
いて９，９で示すのは、各リード６．８＄−よびベロー
ズ７を保護するキャップ状の軸シールド、１０で示すの
は、円筒状の主シールドで、その外周中央部を絶縁筒２
に植設したリング状の支持金具１１により支持されてい
る。

前記固定、可動リード６．８の内端部には、前記操作機
構の作動により互いに接触離反して外部回路の電流を投
入、しゃ断する固定、可動電極１２．１３が取り付けら
れている。

可動電極１３は、第２図、第３図に示すように、可動リ
ード８の内端部に設けた円板状の接触電極１４と、接触
電極１４の外周にその中部に設けた孔１５を介して嵌装
しかつ高抵抗材よりなる電極支持部材１６より可動リー
ド８に固定支持された円板状のアーク拡散電極１７と、
アーク拡散電極１７の対向裏面Ｃ第３図にかいて下面）
外周部に近接配置されるとともに一端を可動リード８と
接続しかつ他端をアーク拡散電極１Ｔの外周部と接続し
た有端環状のコイル電極１８などにより構成されている
。

すなわち、可動リード８の内端部には、この可動リード
８を中心とする有端環状のコイル部１８ａ（第４図参照
）とコイル部１８ａの曲率中心部に設けた円板状の取付
部１８ｂおよびこの取付部１８ｂとコイル部１８ａの一
端とを接続する半径方向の腕部１８ｃとからなるコイル
電極１８が、取付部１８ｂの一端面に穿設した凹部１９
を介して嵌合されかつ一体内的にロー付けされていると
ともにステンレス鋼のごとき高抵抗材からなる円板状の
コイル支持部材２０により補強支持されている。

な耘、コイル支持部材２０は、コイル電極１８のコイル
部１８ａより小径に設けられているものであり、可動リ
ード８に一体的に嵌合されるとともに、その外周部がコ
イル電極１８のコイル部１８ａに設けた保合段部２１に
一体的に係合されているものである。

また、コイル電極１８のコイル部１８ａの他端には、軸
方向（第３図にかいて上下方向）に貫通した接続孔２２
が穿設されて釦り、この接続孔２２には、コイル電極１
８とアーク拡散電極１７とを接続する軸方向に延伸した
接続導体２３の基部が嵌挿されるとともに一体的にロー
付けされている。

前記コイル電極１８に釦ける取付部１８ｂの他端面には
、その一端面の凹部１９より大径の凹部２４が穿設され
ており、との凹部２４には、筒状の前記電極支持部材１
６がその基部に一体成形した基部７ランジ１６ａを嵌合
して一体的に取り付けられている。

電極支持部材１６は、後述するアーク拡散電極１７をコ
イル電極１８の取付部１８ｂと電気的に絶縁して支持す
るためのもので、たとえばオーステナイト系ステンレス
鋼のごとき非磁性高抵抗材により形成されており、その
端部には、比較的大径の端部フランジ１６ｂが一体形成
されている。

そして、電極支持部材１６には、高導電率の銅あるいは
銅合金などからなるほぼ円板状の通電部材２５が、その
基部に形成したフランジ部２５ａを介して嵌挿されると
ともにコイル電極１８の取付部１８ｂと電気的に接続し
て接合されている。

通電部材２５は、前記接触電極１４を後述するアーク拡
散電極１７から突出させて支持するとともに、可動リー
ド８と接触電極１４とを電気的に接続するためのもので
、その端部には、接触電極１４が接合部材２６を介して
適宜に離隔して取り付けられている。

接合部材２６は、接触電極１４が通電部材２５と原子量
の異なるたとえばベリリウムである場合に、通電部材２
５と接触電極１４とが金属間化合物を形成し、その接合
強度の低下を防止すべく介在されるもので、接触電極１
４より小径の円板状に形成されて釦り、その端部を通電
部材２５の端部に設けた凹部２７および接触電極１４の
対向裏面に設けた凹部２８に一体的に嵌合することによ
シ、接触電極１４を通電部材２５に対して接合している
。

前記接触電極１４の外周には、前記円板状のアーク拡散
電極１７が、その中央部に設けた孔１５を介して嵌装さ
れているとともに、その対向裏面中央部に設けた接合段
部２９を前記電極支持部材１６の端部フランジ１６ｂに
一体的に嵌合することにより電極支持部材に支持されて
いる。

アーク拡散電極１７は、しゃ断時に接触電極１４から移
動したアークを、コイル電極１８による縦磁界によって
均一に分散せしめるためのもので、対向裏面外周部付近
に設けた凹部３０に前記接続導体２３の端部をロー付は
接合することにより、コイル電極１８のコイル部１８ａ
の他端と電気的に接続されて釦り、その対向面Ｃ第３図
にかいて上面）中央部に形成した円形状の平担な平担部
１７ａは、接触電極１４の対向面より下方に設けられて
いる。

なお・、アーク拡散電極１７の平担部１７ａの外周には
、傾斜した斜面部が形成されているとともに。

その外周縁は、断面円弧状に形成されている。

また、アーク拡散電極１７は、第２図に示すように、半
径方向の第１スリツト３１により有端環状に設けられて
督り、この第１スリツト３１は、前記接続導体２３に近
接した位置にして、かつ。

接続導体２３に釦けるコイル電極１８のコイル部１８ａ
の他端端部と反対側、すなわち接続導体２３におけるコ
イル電極１８のコイル部１８ａの一端側（第２図に釦い
て上方）に近接して設けられている。

さらに、アーク拡散電極１７の体部には、その孔１５の
内周面からコイル電極１８のコイル部１８ａの内径部付
近１で延伸した少なくとも２本以上の第２スリツト３２
が、その間車中心を中心とする放射状に設けられている
。

したがって、アーク拡散電極１７の斜面部１７ｂは、し
ゃ断時にあ−ける有端環状の通電経路となる。

以上、可動電極１３の構成について詳述したが、固定リ
ード６に取り付けられる固定電極１２は、可動電極１３
の構成とほぼ同様であるので、固定電極１２にち・ける
可動電極１３と同一機能を奏する構成部材には、同一符
号を附すこととし、その説明を省略する。

以上の構成により本発明に係る真空しゃ断器１の作用に
ついて説明する。

１ず、可動リード８が操作機構の作動により、第１図に
示す状態から固定リード６方向に移動され、固定電極１
２と可動電極１３とが接触した状態、すなわち投入状態
においては、外部回路からの電波は、可動リード８、コ
イル電極１８の取付部１８ｂ、通電部材２５１接合部材
２６および接触電極１４を経て固定電極１２に流れて外
部回路を閉成している。

ついで、操作機構の作動により可動リード８が固定リー
ド６から離反する方向に移動されると、各接触電極１４
間にアークが発生し、このアークは金属蒸気の真空中の
強し拡散力によって近接配置したアーク拡散電極１７へ
移動する。

そして、アークが、第２スリツト３２に沿ってたとえば
第２図に示すＡ位置に移動した場合には、このアークに
よるアーク通電電流の径路は、アーク拡散電極１７が有
端環状に形成されているために、矢印で示すように、斜
面部１７ｂ［沿って時計回り方向に流れ、接続導体２３
を経てコイル電極１８のコイル部１８ａを同様に時計回
り方向に流れるとともに腕部１８ｃｈよび取付部１８ｂ
を経由して可動リード８へと流入する。

したがって、電流がコイル電極１８を流れることにより
縦磁界が発生し、引き続き接触電極１４から移動したア
ークトよび先行したＡ位置にかけるアークによって発生
した金属蒸気がその拡散途上に釦いて電子等との衝突に
よって形成されたアークは、強力な縦磁界によってアー
ク拡散電極１４の対向面に均一にして、かつ、安定的に
分散される。

そして、アーク拡散電極１４の対向面に分散されたアー
クは、電流零値近傍に訃いて消滅し、しゃ断が完了する
。

以上のごとく本発明は、真空容器内の軸心部に固定、可
動リードを相対的に接近離反自在に対向配置して設け、
前記各接触電極の周囲に円板状のアーク拡散電極をその
中央部に設けた孔を介して嵌装しかつ高抵抗材よシなる
電極支持部材によシ固定、可動リードの内端部に支持し
て設け、前記各アーク拡散電極の対向裏面外周部に一端
を半径方向の腕部によりそれぞれのリードと接続しかつ
他端を軸方向の接続導体によりそれぞれのアーク拡散電
極と接続した有端環状のコイル電極を近接配置してなる
真空しゃ断器において、前記各アーク拡散電極を前記接
続導体における前記コイル電極の一端側に近接して設け
た半径方向の第１スリツトによシ有端環状に形成して設
け、前記各アーク拡散電極にその孔の内周面から前記コ
イル電極の内径部付近１での放射状の複数の第２スリツ
トを設けたものであるから、アーク拡散電極に生じたア
ークによるアーク拡散電極を流れるアーク通電電流をそ
の外周部に沿って流すことができるとともに、コイル電
極を流れる電流と同方向に流すことができる。

したがって、縦磁界を一層強力なものとすることができ
、そのしゃ断能力を向上せしめることができる。

また、アーク拡散電極には、中心方向に開口した放射状
の複数の第２スリツトが設けられているので、縦磁界に
よってアーク拡散電極に生ずる渦電流を有効に抑制する
ことができ、渦電流に起因する残留磁束は、はとんど発
生することがないなどの著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る真空しゃ断器の概略構成図、第２
図は本発明に係る要部の拡大平面図、第３図は第２図に
おける■−■線断面図、第４図は要部の平面図である。 ５・・・・・・真空容器、６・・・・・・固定リード、
８・・・・・・可動リード、１４・・・・・・接触電極
、１５・・・・・・孔、１６・・・・・・電極支持部材
、１７・・・・・・アーク拡散電極、１８・・・・・・
コイル電極、１８ｃ・・・・・・腕部、２３・・・・・
・接続導体、３１・・・・・・第１スリツト、３２・・
・・・・第２スリツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空容器５内の軸心部に固定、可動リード６゜８を
   相対的に接近離反自在に対向配置して設け、前記固定、
   可動リード６．８の内端部に互いに接触離反する接触電
   極１４を固着して設け、前記各接触電極１４の周囲に円
   板状のアーク拡散電極１７をその中央部に設けた孔１５
   を介して嵌装しかつ高抵抗材よりなる電極支持部材１６
   により固定、可動リード６．８の内端部に支持して設け
   。 前記各アーク拡散電極１７の対向裏面外周部に一端を半
   径方向の腕部１８Ｃによりそれぞれのり一ド６，８と接
   続しかつ他端を軸方向の接続導体２３によりそれぞれの
   アーク拡散電極１７と接続した有端環状のコイル電極１
   ８を近接配置してなる真空しゃ断器において、前記各ア
   ーク拡散電極１７を前記接続導体２３における前記コイ
   ル電極１８の一端側に近接して設けた半径方向の第１ス
   リツト３１により有端環状に形成して設け、前記各アー
   ク拡散電極１７にその孔１５の内周面から前記コイル電
   極１８の内径部付近１での放射状の複数の第２スリツト
   ３２を設けたことを特徴とする真空しゃ断器。