JPS62246215A - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は真空インタラプタに係り、特に遮断性能に浸れ
かつ小形化を可能にした真空インタラプタに関する。

Ｂ５発明の概要 本発明は縦磁界印加方式のインタラプタにおいて、絶縁
筒の一端を金属端板で閉塞し、該絶縁筒の他端に金属ベ
ローズの開目端部を連結して真空容器を形成し、該真空
容器の金ｌｉ１’Ｉｊｕ板に固定電極棒をその先端、；
ｉが前記ベローズの内側にＩＩ′を置する」；うに挿通
固定し、１１ｔＩ記べ（’７−ズの底部に可動電極棒を
その先端ｒ１＜が該べＣ１−ズの内側に位置４−ろよう
に挿通固定し、これらの固定、可動電極棒の内端部に固
定、可動電極を取り付けろとと乙に、前記可動電極棒に
はベローズ内側から前記絶縁筒内側まで伸びるシールド
を取り付け、前記ベローズの外周部位に円筒状の磁界発
生部材（コイル）を配設することにより、 耐電圧特性が安定して遮断性能の低下がなく、電極の片
当りを防止し、耐久性の向上を図るとと乙に操作機構の
徂臣負６：Ｊを軽減した乙のである。

Ｃ従来の技術 従来、縦磁界印加力式の真空インタラプタとしては、例
えば特開昭５９−７９９２１号公報に開示されるようｔ
ｉ乙のがシ、１１られている。

この真空インタラプタは、第３図に示すように、絶縁筒
ｌの一端を封着金具２を介し金属からなろ端板３て閉塞
するとと乙に、絶縁筒ｌの他端を封イ１金具４を介し４
ｆ底筒状の金属タンク５で閉塞し、内部を高真空にして
真空容器６か形成されている。

そして、この真空容器６の金属タンク５内には、接離自
在の一対の固定、可動電極１４．１５が配設されている
。

固定電極１４を内端部に固設した固定電極棒７は、金属
タンク５の底部５ａを気密に貫通して金属タンク５内に
導入されている。また、可動型ｉ１５を内端部に固設し
た可動電極棒８は、端板３をベローズ９を介して気密に
１！ｊ通し、絶縁筒Ｉ内を通って金属タンク５内に導入
されている。つまり、可動電極棒８は、固定電極棒７よ
り長くなっている。

さらに、ベローズ９は、その内方が大気側となるように
端板３から絶縁筒ｌ内に突出して設けられている。ベロ
ーズ９は、両電極１４．１５から最ら離れた位置に設け
て、ベローズ９に金属蒸気か付着しにくいような構造と
している。

一方、固定電極棒７の外端部には、固定電極棒８と直交
ずろ方向に延在ずろ外部引出導体１ｏが、コイル１１を
介して接続されている。コイル１１は、一端が固定電極
棒７の外端部に接続されかっ他端が外部引出導体１０の
端部に接続された略円筒状に形成され、金属タンク５の
外部にて両電極１４．１５を囲繞している。そして、コ
イル１１は、アークに対し平行な軸方向の磁界を発生ず
るしのである。

また、可動電極棒８の外端部には、面記外部引出導体１
０と平行に延在する外部引出導体１２が、４ｔｘ動コン
タクト１３を介して接続されている。

なお、第２図において、１６は金属タンク５の内周面に
一端か固着されかつ絶縁筒ｌの一部をその内側から覆う
主シールドである。また、１７はベローズシールド、１
８は補助シールドである。

０１発明か解決しようとずろ問題点 上記従来の真空インタラプタにおいては、外部引出導体
１０−コイル１１−固定電極棒７−固定、可動電極１４
．１５−可動電極棒８−摺動コンタクト１３−外部引出
導体１２を電流がｔＡＥれる。これにより、固定、可動
電極棒７，８は、フレミングの左手の法則に従って、外
部引出導体１０．１２の引出し方向とは逆方向（第２図
において左側方向）の径方向の電磁力を受ける。しかし
て、両電極口、　１５は、真空容器６の一端側（絶縁筒
１の一端側）にある金属タンク５内に設けてあり、しか
もへローズ９は、金属蒸気の付着防止を考慮して両７１
極１４．１５から最も離れた位置（絶縁筒１の他端側）
に設けである。

このために、可動電極棒８は、端板３を貫通し、絶縁筒
１内を通って金属タンク５内にまで延びており、その長
さが昔しく長い乙のとなっている。

したがって、可動電極Ｖ％８は、電磁力の大きな影響を
受けて開閉動作時に径方向の振れを生じる。

この振れにより、異電位部材である可動電極棒８と主シ
ールド１６との間隔等が狭くなってしまい、耐電圧特性
が低下するという問題があった。また、可動７１ｉ　＋
’Ｍ俸８が傾斜すると、両電極１４．１５は、その外周
側の部分で片当り（点接触）状態となり、役人時の衝撃
応力が接触点のみに集中することになり、その結果長年
月の間には電極１４゜１５が割れたり、欠は落ちたりの
損傷を受け、遮断性能が低下り°ろという問題があった
。さらに、可動電極棒８の長さが苦しく長いので、可動
部分の重量が重くなり、操作機構の重量負荷が大きくな
るという問題もあった。

」二足のように従来のものにあっては種々問題があるが
、さらにベローズの下端部（端板３との結合部）近傍に
結露が生じた場合である。

すなわち、ベローズ９．端板３は同様な非磁性材料（ベ
ローズは、５ＵＳ３Ｌ６Ｌ、　３０４Ｌ、インコネル合
金、端板は、５ＵＳ３０４Ｌ／７＜　９３通である）が
形成されている場合が多い乙のの、両者は、Ｃｕ−Ｍｎ
−Ｎｉ等の全く異材質であるろう材を介してろう付は接
合されている。

このため、この部分に結露が生じると電食を起こして、
接合部を腐食してリークバスを形成してしまい、耐久性
を昔しく低下させる。

可動電極棒８は、通電電流によって温っているものの、
この熱によっても結露を完全に除去することは困難であ
り、真空インタラプタ全体の構造を含めて種々の解決手
段を模索しているのが現状である。

一方、両？Ｉｉ極１４．１５の開極時に発生する金属蒸
気は、固定電極１４の背部真空空間が小さいことらあっ
て、真空空間の大きい絶縁筒１側へ主に移動する。この
ために、ベローズシールド１７が設けであるにも拘わら
ず、多数回の開閉によって、飛散した金属蒸気の一部は
、ベローズ１」の表面に付着した。しかも、ベローズ１
１は開極時に縮む構成となっている。したがって、ベロ
ーズ１１の山どうしは、付着した金属蒸気により溶着し
、リークの原因となっていた。

Ｅ２問題点を解決するための手段 本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、絶縁
筒とこれの一端側に気密接続した金属ベローズとで真空
容器を形成し、金属ベローズ内に一対の電極を位置させ
、絶縁筒を通過する長い電極棒を固定側にし、ベローズ
の底部を通過する短い電極棒を可動側にするとともに可
動電極棒には可動電極と固定電極を囲繞ずろシールドを
その開口端部が絶縁筒の内側部位に位置するシールドを
設け、ベローズを前記ベローズの外周部位を包囲して、
円筒状の磁界発生部材を設けて真空インタラプタを構成
したしのである。

１１作用 かかる構成の真空インクラックにおいては、真空容器内
における固定電極棒は長く、逆に可動電極棒は麗い。し
たがって、外部引出導体を含めた回路により可動？ｌｌ
ｉ極棒が受ける径方向の電磁力は小さく、可動ｆｌｉ極
棒は径方向の振れを生じろことはほとんどない。これに
より、耐電圧特性の低下がなく、また電極が片当りを生
じること乙ない。

さらに、可動部分の重量が軽くなるので、操作機構の重
量負荷が小さくなる。しから、ベローズ全体は、円筒状
の磁界発生部材で包囲されているので、磁界発生部材で
惹起される熱によってベローズば効果的に温められるの
で、ベローズ及びベローズと他の部材との結合部近傍に
結露が生じることはなく、電食に起因するリークは防止
でき、著しく　ｆｆ１ｔ久性を向」二できる。

さらに、べ（７−ズ内側と絶縁筒の内側部に位置セるシ
ールドにより、遮断電流の増大を図れるとと乙に真空イ
ンタラプタの小形化をム図れる。

Ｇ、実施例 以下に本発明を第１図に示す実施例によって具体的に説
明する。

本実施例による真空インタラプタは、第１図に示すよう
に、ガラスまたはセラミックスからなる円筒状の絶縁筒
ｌの一端を、例えばコバール（Ｆｃ−Ｎ　１−Ｃｏ合金
）、　Ｃｕからなる環状の封着金具４を介して円板状の
金属端板１９で閉塞するとともに、絶縁筒ｌの他端を環
状の封着金具２を介して該封着金具２とほぼ同径のベロ
ーズ２０で閉塞し、かつ内部を高真空に排気して真空容
器２１か形成されている。

そして、この真空容器２１内には、その軸線上に位置す
る固定電極棒７が金属端板１９から先端部をベローズ２
０の内側に位置させて気密に導入されている。また、真
空容器２１内には可動電極棒８がベローズ２０の底部２
０ａから先端部を該ベローズ２ｏの内側に位置さυ゛て
気密に導入されている。さらに、固定電極棒７の内端部
には、円板状の固定電極１４がベローズ２０の内側に位
置ずろように固設され、可動？１ｉ極棒８の内端部には
固定電極１４に接離自在の円板状の可動電極Ｉ５か固設
されている。また、可動電極棒８には、固定電極１４と
可動電極１５を囲繞しベローズ２０の内側から絶縁筒ｌ
の内側まで伸びるシールド２２が取付（すられでいろと
としに、ベローズ２０を全長に渡って包囲ずろ如く縦磁
界を発生する略１ターン状に巻回された円筒状の磁界発
生部材（コイル）［１ａが配設され、この磁界発生部材
１１ａの両巻端は各々可動電極棒８と引出導体１２に接
続されている。

なお、電極は、Ｃｕ　−Ｃｒ系の合金又は粉末複合十オ
科からなり、電極棒と磁界発生部材はＣｕ、Ｃｕ合金（
例えばＣｕ−Ｃｒ合金）からなる。ベローズは、非磁性
のＳＵＳ、インコネル合金からなる。

また、第１図に示すように固定電極棒７のＪＪｌｉ　ｆ
ｆｉ≦（金属端板１９との結合部）側は、径大にして１
．該固定電極棒７の強度の向上を図っており、可動電極
棒８と磁界発生部（オｌｌａとは摺動コンタクｊ・２３
により電気的に接続されている。

」二足構成の真空インタラプタにおいて、接点投入状態
においては引出導体１０．固定電極棒７．固定電極１４
．可動電極１５．可動電極棒８．磁界発生部１１ａおよ
び引出導体１２を通［、て流れろ；−Ｃ流により、外部
引出導体１０．１２の引出し方向と逆方向（第１図にお
いて左側方向）の７４磁力か発生ずる。ところで、固定
電極棒７は、軸方向の長さく端板１９から固定電極１４
よでの長さ）、が艮いことらあって、電磁力による大き
な曲げ力を受けるムのの、固定されているので真空容器
内において他の部１才との固定位置関係か変化ずろこと
はない。つまり、異電位部材である固定電極棒７と主シ
ールド１６との関係等は安定であり、耐電圧特性か変化
することはない。

一方、可動電極棒８は軸方向の長さく摺動コンタクト２
３から可動７！ｉ極１５までの長さ）が非常に短くなっ
たので、電磁力が作用してもその曲げツノは固定側に比
較して極めて小さい。したがって、可動電極棒８は、振
れを生しろことかはとんとなく、その結果７［ｉ極１４
．１．５の片当りら防止されろ。また、？１ｉ＠力によ
ってたとえ可動電極棒８が微小ながら径方向の振れを生
じたとしてら、可動１ｉ極１５の近傍に位置するベロー
ズ２０は可動電極１５と同電位であるので、耐電圧特性
が低下することはない。

さらに、可動７ｔｉ極棒８はその長さか短く、可動部分
の重量か軽くなるので、操作機購における重ｆｆｌ負荷
が著しく小さくなる。

しから、磁界発生部（オＩｌａは、通電によって熱を発
生ずるが、これによってべ〔Ｉ−ズ２０及びベローズ２
０と他の部材との結合部は効果的に温められるので、多
湿環境などの悪場所での使用であってら、ベローズ２０
の上などに結露することはない。

これによって、ベローズ２０と他の部材（？ＩＸ極棒。

封着金具）との結合部で電食が生じることはなく、結露
−電食によるリーク発生は皆無となり、真空インタラプ
タの耐久性を著しく向上さけることができろ。

また、真空インタラプタの必須的な構成部材であるベロ
ーズ２０内に固定電極７と可動電極８を位置させたので
、金属タンク等が不要になり、その分だけ部品点数の低
減を図れ、これにより＋１Ｍ造簡単にして小形の真空イ
ンタラプタを得ろことができろ。また、磁界発生部１１
ａをベローズ２０の外周部位に配設しているので、発生
磁界を汀効に活用できろととらに、ベローズ２０の機械
的な保護ら可能である。

遮断電流の増大を図るためには、ベローズによる消弧室
のみでは該ベローズ２０は通常０．１〜０．１５ミリと
薄いので定格遮断電流値にはおのずと限界がある。すな
わち、縦磁界効果で金属蒸気の発生は少ないらのの、遮
断電流を増大さ仕ろとベローズへの付着が多くなり、ベ
ローズ損傷の原因となり耐久性か悪化する。また、シー
ルドかへローズに対して異電位又は中間電位であると、
シールドとベローズとの間での耐電圧距離が必要となり
大形化する。しから閃絡した場合は孔があくことになる
。

しかるに、本発明によれば、ベローズ２０はシールド２
２によって金属蒸気からｒＴ効に保護されろとと乙に、
シールドはベローズと同電位に１役けであるので、上述
の問題を解ｌ肖オろことがてきる。

第３図は本発明による真空インタラプタの他の実施例を
示］゛ムので、この実施例においてはンールド２２をＣ
ｕ又はコバールからなる取付リング２４を介して封着金
具２に取付けたしので、遮断、投入動作時にシールド２
２が移動しないので電界変動がなく、電界分布か安定し
て遮断性能が上り向上する利点がある。

１−Ｉ　、発明の効果 以」二のように、本発明の真空インタラプタによれば、
絶縁筒を金属部材と何底筒状のベローズとで閉塞した真
空容器のベローズ内に一対の電極を設け、固定電極棒を
金属部材から、可動電極棒をベローズの底部からそれぞ
れ各内端部か金属ベローズ内に位置するように導入し、
可動電極棒を固定電極棒より短くし、ベローズ内部を消
弧室としているとと乙（こ、ベローズを保護するシール
ドを該べ【Ｊ−ズと等電位となるよう設けたので、■異
電位で対向する固定電極棒と主シールドとの関係等は静
止固定であり、開閉動作時において７ｕ磁力の影響を受
けても両前の関係は固定であって、耐電圧特性か低下す
ることはない。

■回路による電磁力の影響を受けて動き易い可動電極棒
は固定電極棒に比較して長さが十分短いので、？Ｉ！磁
力による影響をほとんど受けず、径方向の振れを生じる
ことがほとんどない。また、たとえ可動電極棒が微小な
がら径方向の振れを生じたとしても、先端の可動電極の
近傍に位置ずろベローズは可動電極と同電位であるので
、耐電圧特性が低下ずろことはない。

■可動電極棒は振れを生じ堆いので、電極の片当りによ
る点接触は防止でき、電極は損傷を受けず、遮断性能の
低下はない。

■可動？′Ｉｉ極棒は長さが短いので、可動部分の重量
が軽くなり、操作機構における正損負荷が著しく小さく
なる。

■ベローズを円筒状の磁界発生部材で包囲しているので
、機械的保護ができる。

■シールドによってベローズを電気的又は物理的に保護
しているから、遮断電流が増大するとと乙に真空容器の
小形化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る真空インタラプタの縦断
正面図、第２図は他の実施例による真空インタラプタの
縦断正面図、第３図は従来の縦社界印加盟の真空インタ
ラプタの縦断正面図である。 １・・・絶縁筒、２．４・・・封着金具、７・・・固定
７ｔｉ極棒、８・・可動電極棒、ＬＬａ・・・磁界発生
部材、１４・・・固定電極、１５・・・可動電極、１９
・・・金属端板、２０・・・ベローズ、２１・・・真空
容器、２２・・・シールド、２４・・・取付リング。 第１図 第２因

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 筒状の絶縁筒の一端を金属部材で閉塞するとともに、前
   記絶縁筒の他端に有底筒状のベローズの開口端を気密に
   接合し、かつ内部を真空に排気して真空部材を形成し、
   該真空容器内には、その軸線上に位置する固定電極棒を
   前記金属端板から先端部が前記ベローズ内に位置するよ
   うに気密に導入し、可動電極棒を前記ベローズの底部か
   ら先端部が該ベローズ内に位置するように気密に導入し
   、かつ前記固定電極棒の内端には固定電極を取付け、前
   記可動電極の内端に可動電極を取付けるとともに、前記
   可動電極棒には前記固定電極と可動電極を囲繞しかつ前
   記ベローズの内側部位から前記絶縁筒の内側部位まで伸
   びるシールドを取付け、前記ベローズを包囲するととも
   に前記可動電極棒に電気的に接続された磁界発生部材を
   設けて構成したことを特徴とする真空インタラプタ。