JPS6166324A - 真空インタラプタ - 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】 産業上の利用分封 本発明に所謂縦磁界（又は軸方向磁界）印加方式の真空
インタラプタに係り、特には、磁界発生コイルを固定側
の電極背面にのみ備え、このコイルと電気的に並列な高
透磁性体の分流抵抗を同コイル内に一体的に備え、更に
可動側の電極とその１１Ｌ甑棒との間にも高透磁性体を
備えた真空インタラプタに関するものである。

従来の技術 真空インタラプタにおいて、電極開離時に電極空間に発
生するアークに、該アークと平行な磁界（縦磁界）を印
加すると、しゃ断性能が向上することは一般的に知られ
ている（例えば特公昭５４−２２８１３号）。

そこで、この種従来の縦磁界印加力式による真空インタ
ラプタの概略ｍ成を説明すると、第５図に示すように、
中空円筒法の真空答器１０両端部を端板２で密閉し、該
端板２の中心間で軸方向内部に一対の電極棒３，４がそ
れぞれ挿入され、この電極１３．４の各内端部にはそれ
ぞれ磁界発生コイル５と電項６とが堰付固定されてなる
。７は電極棒４を密閉して可動的に支持するベローズ、
８は電極６の旬日を包囲する中間シールドである。

そして、磁界発生コイル５は、第６図に示すように、電
極６の直径と略同径で所定断面を有する環状導体５ａと
、該環状導体５番の両端面側で半径方向へ伸びる一対の
腕Ｍ５ｂ、５ａとを一体形成してなり、環状導体５ａは
電極棒３ｔ−一周する、所謂１４−ンのフィルである。

そして、腕ａｓｂ。

５Ｃの端部には電極棒３，４及び電極６と接合される接
続１ｆｌ１５ｄ、５ｅ（５ａは＠１図参照）ｔ−備えて
いる。更に、この磁界発生コイル５１Ｃ通電電流の殆ん
どを導通せしめ、発生する磁界強度を高めること、並び
に両電極６．６の接触時に発生する衝撃力による機械的
破壊から磁界発生コイル５、を保護すること、の２つの
要請から、ステンレス又はインコネルなどの高抵抗体か
らなるスペーサ３ａ、４ｍを接続部５ｄ　、５４１間に
介在させていた。更に、このスペーサ３ａ、４ａは上記
２つの要請に基づき、その形状において円柱形としたり
、若しくは円筒体とすることが行なわれｔ０発明が解決
しようとする問題点 しかし、上記従来の技術によると、スペーサ３ａ。

４ａが高抵抗体であるために、両１！極６．６が接触曲
電したとき、大半の電流は磁界発生コイル５に流れるの
で、磁界発生コイル５はジュール熱発生量か大きくなり
、定格電流範囲が狭く限定される欠点がある。

また、上記従来の技術によろと、真空容器１の小径化を
図り得る利点を有する反面６、可動側の重量が磁界発生
フィル５０重量分増加するため、その操作機Ｓｔ−大型
化しなければならない欠点がある。しかも、操作機購を
大型化すると、可動側の電極棒４に加えられる力が大き
くなるので、両電極６．６間に大きな衝撃力が加わり、
真９インタラプタの機械的寿命が短縮され、かつ信頼性
が低下するという問題を生じる。

更に汀、両１１Ｌｆｆｉ６．６の開極位相により、アー
ク時間が短縮される欠点がある。すなわち、第７図に示
すように、例えば、を流Ｉの波高値近傍で開極されると
、縦磁界方式であっても、を極表面から初期発弧したア
ークが分散アークに移行するまでに遅れ時間があるので
、その間アークは依然として初期発弧点に停滞する。そ
うすると、波高値近傍の集中的な大電流アークにより、
電極表面が激しく溶融するから、その後に分散アークに
移行したところで、その溶融による熱的後遺症により、
次の電流零点であるＡ点でばＰ！縁回復が悪く、しゃ断
が完了しないで続弧し、その次の電流零点であるＢ点ま
でアーク時間が延びてしゃ断が完了する。したがって、
電流波高値近傍の初期アーク及ｒメアーク時間の延長に
工ってｉｌＦ、＋！ｊ消耗が多くなり、その上真空容器
内の絶縁物の汚損による絶縁劣化を来たし、雷、気的寿
命が短縮され、信頼性が低下する問題があった。

問題点を解決するための手段及び作用 本発明は、前述の如きＮ！磁界印加方式の真空インタラ
ブタにおいて、磁界発生コイルを固定側に備え、同コイ
ルと電気的に並列に高透磁性体からなるスペーサを同コ
イル内に一体的に備え、かつ、可動側で電極と電極棒と
の間に電極と略同径の高透磁性体を備えて、開極時の初
期発弧アーク音外局方向へ移動させる電磁力が発生する
電極溝造とすることで、初期発弧による電極溶融を抑制
し、かつ、可動側の電極を軽量化し、電気的寿命の延長
を図つｔものである。

実施例 以下に本発明ｔ−第１図から第４図に示す実施例に基づ
き具体的に説明する。８１図は電極部の部分断面とした
正面図、第２図ｍ電極部の中央縦断面図、第３図はスペ
ーサの平面図、第４図は裏当体の平面図である。図にお
いて前記第５図及び第６図と同符号は同一部分を示し、
その重複する説明は省略する、 磁界発生コイル５の接合ａ５ｄ、Ｓｅ間に介在するスペ
ーサ９は、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどの単１本又は腹
合体からなる高透磁性体からなり、磁界発生コイル５の
内側にほぼ接する如く離隔して嵌合された略円盤体で、
！３図に示す如く、中心部には接合Ｉ！１Ｉ５ｄ、５ｓ
とろう付される突部９ａが形成され、ま友半径方向には
円盤を均等に分割する複数本の切溝９ｂｔ−有している
。更に、可動側の電極６に裏当された裏当体１０け、ス
ペーサ９と同様な高透磁性体からなり、電極６と略同径
の円盤体で、第４図に示す如く、中心間に透孔ｔＯａを
備え、また半径方向には複数本の切構１０ｂを有してい
る。この裏当体１０は、その透孔ｔＯａを電極棒４の端
部に形成し之膠ｌ１８４ｂの中心部ＦＢ４　ｃ！／ｃ嵌
合しかつろう付接合される。そして電極６は、裏当体１
０の上面と接し、かつ、中心部ｌＢ４Ｏと接する如くろ
う付接合されている。

なお、高透磁性体に電流の約５０−を導通する性質を有
するものであって、その抵抗値および形状（熱容量、厚
さ等）は、定格しゃ断電流のしゃ断可能な電極寸法とそ
れに必要が磁界の強さによるコイル径、および定格電流
（常時通電電ｆｉ）の値によるフィル直流抵抗、すなわ
ちコイル断面形状により決定される。

そこで、上記実施例の作用を説明すると、第１因中矢示
の如く、電流量が電極棒３から流入すると、その電流Ｉ
は接合１５ｄ→腕部５ｂ→環伏導体５ａへと流れ、該環
状導体５ａを一周して腕部ＳＣ−＋Ｓ合剖５・→電極６
へと流れる一方、接合部５ｄ→スペ一サ９→接合１！１
１５ｅ→電極６へも分流する。ここで、磁界発生コイル
５Ｖｃ流れる電流をＩＣとし、スペ゛−サ９ｔ−流れる
電ｆｉｔ−Ｉｌとすれば、工＝ＩＣ十工Ｒである。そし
て、スペーサ９は高透磁性体であるから、ＩＣ中Ｉ、と
するならば、磁界発生コイル５には少なくとも従来の通
電量よシも少ない量の電流が流れる。し九がって、スペ
ーサ９ｔ−含めた磁界発生コイル５周辺部のジュール熱
発生は半減する。一方、磁界の強さは、磁界発生コイル
５に分流する電流量が減少しても、スペーサ９及び裏当
体１０により磁束装置が高められるとともに、磁束が整
列されるので、電極空間にアークと平行な有効磁界を形
成できる。したがって、固定側の電極背部に磁界発生コ
イル５を設けることのみにて充分な縦磁界を得ることが
可能となつ几。

なお、高透磁性体からなるスペーサ９及び裏当体ｌＯは
、いずれも定格電流の通電により、コイルｔ−流れる電
流および電極、電極棒を流れる電流によって発生する交
誉磁界に起因するうすｔ流損金考鑞し、必要最小限の厚
さに止めるとともに、径方向にはそれぞれ切溝９ｂ、１
０ｂが施されている。

したがって、うず電流損に起因し九発熱は極めて少ない
。まｔｌこの切溝９ｂ、ｌＯｂは軸方向で重なり合わな
いように配置すれば、電極空間での切溝９ｂ、１０ｂに
起因する磁束密度の低下を一層防止できる。

更に、両電極６．６の開離時に、固定側の電極３η為ら
流れる電流経路は、所謂コ字配線となるので、外周方向
へ電磁力が作用する。したがって、電極開離時に発生す
る、分散アーク移行前の集中アークは、その電磁力によ
って発弧点に停滞せず、電極６の外副方向へ移行し、そ
の移行過程で縦磁束により分散アークに移行する。その
ため、第７図に示す工つな電流の波高値近傍で開極して
も、？１．極６の表面の金属溶融は殆んどなく、その後
分散アークに移行し、次の１！電流零であるＡ点で充分
な絶縁回復特性が得られ、しゃ断が児了する。

したがって、従来のような続弧によりその次の電流零点
であるＢ点まではアーク時間が延長することはないので
ある。ｉた、を光波高値近傍の開極に限らず、初期発弧
アークが発弧点で停滞しないので、初期発弧による電極
面の溶融か少ないため、電極６の消耗量は極めて少なく
、かつ、電極面の荒れも少ない。その上、真空容器の絶
縁物への汚損も少なく、極間耐圧と合せて真空的沿面耐
圧の劣化が減少する。かくして、しゃ断回数を延長する
ことができ、真空インタラプタの電気的寿命の向上を図
り、かつ、信Ｈ４注が向上する。

発明の効果 以上に記載した本発明によれば、以下の効果が顕著であ
る。

（１）　　スペーサと磁界発生コイルとが電気的に並列
であり、スペーサに庵相当の電流が分流するようにし友
ので、磁界発生コイルに流れる電流はその分流弁が減少
せられ、同形コイルであれば発熱量は減少する。よって
、同電流容量であればコイルの小形化が図れる一方、こ
の逆に同形コイルであれば電流容量の向上を図ることが
できる。

（２）磁界発生コイルに：流れる電ｖｆｔｈ減少し、磁
界発生は減少するが、高透磁性のスペーサを用いている
ことから、しゃ断性能を決定する要因の磁束密度は、磁
界発生コイルに電流の殆んどが流れるといった従来と同
様な程度に確保できる。

（３）磁界発生コイルを固定側にのみ設けて可動側の重
量が軽減されるから、操作機構の小形化全可能とし、操
作機の機械的寿命を延長させ、かつ、操作時に真空イン
タラプタに加わる衝撃を小さくすることができ、これら
を総じて真空インタラプタの機緘的信頼性が向上する。

（４）電極開極時に初期発弧アークによる電極面の溶融
が極めて少なくなり、また、電流波高値での開極でもア
ーク時間が延長しないから、電極消耗量が激減し、また
それに伴って電極面の荒れや真空絶縁容器の汚損が激減
し、真空インタラプタの電気的信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の要部を示し、第１図は部分
断面とした正面図、８２図に縦断面図、第３図にスペー
サの平面図、！４図は裏当体の平面図、第５図は従来の
真空インタラプタの縦断面図、第６図は磁界発生コイル
の平面図、第７図はしゃ新作用説明図である。 １・・・真空容器、３，４・・・電極棒、５・・・磁界
発生コイル、６・・・電極、９・・・スペーサ、ＩＯ・
・・裏当体、９ｂ、ｌＯｂ・・・切溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空容器に軸方向で相対向する一対の電極棒が挿入され
   、該電極棒の内端部にそれぞれ電極が固着され、固定側
   の電極と電極棒との間に磁界発生コイルが介設され、磁
   界発生コイル内に高透磁性体からなるスペーサが電極と
   電極棒との間に介設され、更に、可動側の電極とその電
   極棒との間に高透磁性体からなる裏当体が介設されてな
   ることを特徴とする真空インタラプタ。