JPS595521A - 真空しや断器 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は真空しゃ断器用真空ノ々ルブ、特に電極部を改
良した真空ノ々ルプに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

周知のように真空しゃ断器用真空パルプは、少なくとも
］０Ｔｏｒｒ以下の高真空をなした雰囲気中で、電極を
開離することＫよシ、真空のもつ優れた絶縁性、および
消弧性によって電流し中断を行う。

ところで、第１図に示すように、真空しゃ断器用真空パ
ルプ１は絶縁性外筒２の両端開口を、固定側端板３、お
よび可動側端板４によって密封して気密な容器となし、
この内部を１０”−’Ｔｏｒｒ以下の高真空に排気して
いる。固定側端板３には、固定電極５を支持する固定側
電極支持棒６が支持固定されておシ、この固定電極５と
相対向して可動電極７が設けられ、この可動電極７には
、図示しない外部操作機構と連結する可動側電極支持棒
８によって支持されている。しかも、この可動側電極支
持棒８は、可動側端板４の開口端をそれぞれ耐気密接続
した金属ベローズ９によって、上記絶縁性外筒２内の真
空度を維持して動作することができる。また電極５゜７
間からの溶融片から金属ベローズ９を保護する目的で、
ベローズカバーＪＯが、ベローズ９を包囲するように設
置される。また電流しゃ断時のアークによって電極５，
７から発生して拡散する金属蒸気の付着によシ、前記絶
縁性外筒２の内面が汚損されることを保護する目的でシ
ールド１ノが設置されている。

而してこのような構成の真空しゃ断器において、定常時
は、電極５，７は接触状態にあり、この状態から図示し
ない操作機構の動作によシ、電極支持棒８が移動すると
、電極７は電極５から開離して、両電極５，７間にはア
ークが発生する。このアークは陰極、例えば電極７から
の金属蒸気の発生によシ維持されて、電流が零点に達す
ると、金属蒸気の発生が止まり、アークが維持できなく
なって、しゃ断が完了する。

上記電極５，７間に発生するアークは、しゃ断電流が大
きくなると、アーク自身によシ生じる磁界と、外部回路
で作られる磁界との相互作用により、著しく不安定な状
態となる。このためアークは電極面を移動し、電極の端
部あるいは、周辺部に片よりその部分が局部的に過熱状
態となシ、多量の金属蒸気を放出させて、し中断限界を
低下させる。

これらの現象はアーク発生中、金属蒸気まだは、イオン
化され−た金属蒸気が電極間の外に逃げ出し、アーク維
持に必要なイオンが不足するためと考えられている。

このような現象を防止する手段として電極面に垂直な方
向の磁界を印加することが効果的であることは既に知ら
れているところであり、このような効果を具体化したも
のの一例として、電極自身で縦磁界を発生させる方式が
ある。

この具体例を第２図（ａ）　、　（ｂ）に示す。第２図
の場合、図示しない軸よ電流れてくる電流が、その中心
部分において４方向に分割され、それぞれ１／４の電流
が、腕部２０，２１，２２．２３を流れ、その端部にお
いて、こんどは円弧部２４．２５，２６．２７を円弧状
に流れ、円弧部２４，２５，２６．２７の端部２Ｂ　、
　２９　。

ｓｏ、ｓｉにおいて電極に流れこむ構造となっている。

縦磁界は実質的に円弧部２４　、２５　。

２６．２７を流れる１／４の電流に相当する磁界が発生
することになる。アークを発生させたとき、アークに適
正な磁界の大きさが与えられた場合、アークは縦磁界に
よシ制御され、電極径内に均一に点弧される様子が確認
されている。

第２図に示すような構造において、電流をしゃ断するた
めには図示しない操作機構によシ、ある速度にて駆動さ
れる。このとき第２図に示す構造の電極において、その
衝撃力により各部に変形が生じることがある。これは電
極、コイル電極の両者に発生し、最悪の場合は、電極間
に縦磁界を発生させることができなくなる程変形する場
合もある。この変形を防止するため、例えばステンレス
等の高抵抗による補強が施こされているが、この場合は
、この補強に流れる分流を充分に検討しなければならず
、検討によっては、補強自身の機械的強度が不充分とな
る等の問題点が発生している。

〔発明の目的〕

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、比較的簡単な構造でアークに
縦磁界を与えることができ、かつ、電極を変形させるこ
となく機械的強度を電極自身に持たせるとともに電流し
ゃ断時における電流分布を良好にしてしゃ断性能の安定
した信頼性の高い真空しゃ断器を提供しようとするもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照しつつ、本発明の詳細な説明する。

第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）は、真空しゃ断
器用真空パルプ内の電極構造の平面図および、断面図で
ある。第３図において、図示しない真空容器内に相対的
に接離しうる電極４０．５０を対峙させて設けるとども
に、それぞれを電極支持棒４１゜５ノの端部に取付ける
。電極４０．５０は次のように構成される。つまり横軸
４２．５２およびアーク電％４３．５３より構成されて
いる。

このとき横軸４２．５２の径方向への通路は、図示する
ような直線だけに限らない。また横軸４２．５２ｄその
中心部にて電極支持棒４１゜５１に接続され、径方向に
伸びる腕部４２ａ。

５２＆を有し、その終端４２ｂ　、５２ｂにて、電極４
３．５３に接続される。電極４３　、５３には複数個で
、互いに平行しかつ、電極裏面に配置した前記横軸４２
．５２と交差する方向にスｌ）ット４４．５４を設けて
いるうこのとき、１を極４０，５０のそれぞれの横軸４
２．５２は、互いに交差するように配置する。従って電
極４ｏ、５ｏＫａけたスリ、ト４４，５４もｉいに交差
する関係に配置されることになるっこのような′ＲＬ極
構造を用いた場合の作用をノｊを参照しながら説明する
。第４図はその作用図であり、第３図に示す構成を、軸
方向から見た図である。図中実線が一方の電極４ｏであ
り、破線は他方の１！極５ｏを示す。

第４図において、電流は、外部回路の一方の電側の終端
５２ｂ→他方の横軸５２の片側ｊの腕部側の終端５２ｂ
→他方の横軸５２の片側の腕部路により流れる。このと
き、第３図に示す電極４０．５０の鼻面の横軸４２．５
２の腕部４２ａ。

５２　ａ　ｆ４Ｂ分を流れる電流、即ち第４図に示す矢
印１００，１０１，１０２，１０３により、車浄空間６
ｏ＆Ｃ＃Ｊ、磁界１１０，１１１，１２０゜１２ノが同
方向に発生する。このような磁界が発生した場合、電極
空間６０には、アークが閉じ込められた形轢で存在する
。

しだがって、通常の、円周方向で円弧を画がかせるよう
な方式と異なり、径方向へ伸びる腕でのみ磁界を発生で
きるため、前述した従来構造による円周方向コイル部分
の変形を防止できるとともに、円周方向の通路がなくな
るため、この部分の抵抗が大きくならないので、補強の
磯波的強度を充分とることが可能となる。

以上、一方の電極において、その中心の電極支持棒から
、直線的に径方向−１２分割された場合についてのみ述
べたが、曲線的に電極端部へ到達させることも可能であ
り、′また、電極支持棒から、３分割、４分割という俵
数分割でも、他方の電極との相７１位置関係により、１
σ］係の効果を発生させることが口」能である。

ところで、前述したような磁界を発生させてアークをコ
ア　［ｏ−ルする′市吟において一発牛する８！六を有
効Ｖ（ア−り（ｉ（Ｊ７乏−ろことが・Ｚ安であり、イ
のだめにり電極に発生するうす電流による磁界の位相ず
れを避けなければならない。

このため電極−には例えば第３図に示すように横軸４２
．５２に対して直交する方向にスリ、ト４４．５４を設
けるようにしている。しかしながら電極に設けられるス
リ、トの本数が多くなればなるほどうず電流の抑制には
効果的であるが、電極を細く分断してし１うため、？ｌ
ｊｌ内極の機械的強度が弱まってし甘うという問題や電
流しゃ断時に電流の分布が悪くしゃ断性能が劣ってしま
うという問題があり、さらには製作上加工に要する工４
夕が多くなるなど各種の問題がある。

そこで本発明では第３し］あるいは第４［シｊに示され
た亀修構造の効果をさらに１紬に検約したところ次のよ
うなことが明らかになった、す々　。

わち、旭５図ｄ第３図に示−を構］ｆの電極をＨｌいた
ときの申′前しゃ断時におけ６市極１１ｉの帷磁宣の梯
子を７Ｊテしたものである。こＣ二）し東ｉｚへ・Ｃ−
、）ｔ）４　＋′−で・なよう番・・−１−りを安定さ
せるＬ”　（Ｃ８効・ｉ砂磁界は４つに分かれて発生し
ていることが判る。この図で領域Ｊ　５０　、１５０＃
は同じ方向、領域１５０’　、　１５　ＯＮはそれらと
は逆の方向に磁界が発生している。そしで上、下電極の
横軸に対応する位置１５１，１５３で示される部分には
磁界が発生していないことが判る。うず電流で問題とな
るのは縦磁界によって発生するものであることは良く知
られているが、これは縦磁界の強く発生しているほど強
く発生しておシ、またこれらのうず電流は′電極面内を
流れている。

そこで、うず電流が流れると思われる経路を分断するよ
うにスリットを設ければ良いが、むやみに設けたのでは
前述したような問題が生じる。したがって磁界が第５図
に示すように発生していることを考慮すると、スリット
を設ける位置は電極１５２上の領域１５０　、１５０’
　。

１５０１　、１５　ＯＮ’の中に設けるべきであシ、横
軸に対応する位置１５ノ、ノ５３の部分には設ける必要
がないことが判る。すなわち、磁界のない部分には設け
ず、磁界の発生している部分に設ければ良いことが判る
。第５図では片方の電極におけるスリット１５４の位置
の一例を点線にて示しである。この例においては横軸の
本数をｎ（ｎ＝２の場合を示す）としたとき２ｎ倍の数
、つま９４本のスリットを設けた場合である。

また第６図は前述と同様の考え方で２ｎの整数倍、ここ
では２ｎの２倍の数、つまり電極１５６上に８本のスリ
ット１５４を横軸に対して直交するように平行に設けた
場合の例である。

したがって、このような位置にスリットを設ければ、第
３図および第４図に示すように横軸４２．５２に対応す
る位置に設けられていたスリットがなくなることによシ
、機械的強度が損なわれることがなくなるとともに電流
しゃ断時の電流の分布が良くなシ、さらに製作上の加工
に要する工数も少なくできる等数多くの利点が得られる
。

なお、上記説明では電極上に横軸に対して直交するよう
に２ｎあるいは２ｎの整数倍のスリットを設ける場合に
ついて述べたが、これらのスリットの設は方としては必
らずしも平行でなくてもよく、第７図に示すように放射
状にスリット１５４を設けるようにしても前述と全く同
様の効果を奏するものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、真空容器内に接離自
在に設けられた１対の電極のそれぞれの側に直線的ある
いは曲線的な横軸を設けてその横軸の一側面端部にて電
極を、また他側面中心部にて電極支持軸とそれぞれ接続
するように構成され、前記一対の電極における前記横軸
の相対的配置を互いにそれぞれ非対称とし且つ前記一対
の電極には前記横軸の本数をｎとしたとき２ｎあるいは
２ｎの整数倍の数のスリットを前記横軸と対応する部分
を除いて設けるようＫしたので、簡単な構造にしてアー
クを電極間に閉じ込める効果を与え、かつ電極を変形さ
せることなく、機械的に充分な強度を電極自身に持たせ
るとともに電流し中断時における電流分布を良好になし
得るしゃ断性能の安定した信頼性の高い真空しゃ断器を
提供することができる・

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の真空しゃ断器を示す断面図、第２図（、
）及び（ｂ）はアークに対して縦磁界を印加する電極を
示す平面図及び側面図、第３図（ａ）。 （ｂ）及び（ｃ）は本発明に係る真空し中断器の電極部
分の一実施例を拡大して示す一方の電極の平面図、互い
の電極の断面図及び他方の電極の平面図、第４図は本発
明に係る電極を説明するための作用図、第５図は第３図
及び第４図に示す電極構造において、磁界の分布状態を
説明するだめの作用図、第６図及び第７図は第３図及び
第４図に示す電極構造における問題を改善したそれぞれ
異なる例の一方の電極を示す平面図である。 ４３．５３・・・電極、４２．５２・・・横軸、４１．
５１・・・電極支持棒、４４，５４，１５４・・・スリ
ット。 第１図 １ 竺２図 （ａ） ８ ０ （ｂ） 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　Ｘ空容器内に一対の電極を接離自在に設けて
   電流しゃ断を行なわせる真空しゃ断器において、直線的
   あるいは曲線的な横軸を前記両電極側にそれぞれ設けて
   その横軸の一側面端部にて電極を、また他側面中心部に
   て電極支持軸とそれぞれ接続するように構成され、前記
   一対の電極における前記横軸の相対的配置を互いにそれ
   ぞれ非対称とし且つ前記一対の電極には前記横軸の本数
   をｎとしたとき２ｎあるいは２ｎの整数倍の数のスリッ
   トを前記横軸と対応する部分を除いて設けたことを特徴
   とする真空しゃ断（２）電極に設けられたスリットは横
   軸と交差する方向に平行に配したものである特許請求の
   範囲第１項記載の真空しゃ断器。 （３）　　電極に設けられたスリットは放射状に配した
   ものである特許請求の範囲第１項記載の真空しゃ断器。