JPS6313634Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は真空インタラプタに係り、特に軸方向
磁界（アークと平行な磁界）を発生させる電極を
備えた真空インタラプタに関するものである。

従来、しや断性能を高めるべき電極自身が軸方
向磁界を発生する機能を備えた真空インタラプタ
は、第１図に示すように構成されている。

すなわち、セラミツクスまたはガラス等からな
る絶縁筒１１，１１の両端を金属からなる端板１
２及び１３により気密に閉塞し、且つ内部を高真
空に排気した真空容器１０内に対向した一対のリ
ード棒１５及び１６を相対的に接近離反自在に導
入するとともに、外部回路を投入、しや断すべく
接触離反（接離）される一対の電極２及び３をリ
ード棒１５及び１６の内端部に装着して構成され
ている。これら電極２及び３は、接触部となるア
ーク電極２１，３１と、このアーク電極２１，３
１の接触部背面側（リード棒側）に配置され且つ
リード棒１５，１６に流れる電流を各各のリード
棒１５，１６を中心とするループ電流に変更して
軸方向（第１図において上下方向）磁界を発生さ
せるコイル電極２２，３２と、を備えて構成され
ている。

これら電極２及び３は同様な構成から成るので
電極３で代表し、第２図に基づいて更に詳細に説
明する。

アーク電極３１は、その中央部に相手電極２と
接触する接触部３１ａを備え、且つ外周から半径
方向に位するスリツト３１ｂが複数本切込まれて
いる。コイル電極３２は、リード棒（図示省略−
第１図のリード棒１６）の端部が接続されるボス
部３２ａと、このボス部３２ａより半径方向外方
に突出した複数の腕３２ｂと、この各腕３２ｂの
外端部に一端が接続され且つ周方向に湾曲した円
弧部３２ｃとで構成されている。このコイル電極
３２と前記アーク電極３１とは、低導電率材（例
えばステンレス材）からなる高抵抗スペーサ３３
を介在して一体に結合され、且つコイル電極３２
の具備する各円弧部３２ｃの先端部は、軸方向に
位する接続金具３４を介してアーク電極３１の背
面で且つ外周側寄りに接続されている。

なお、第１図において１４はベローズ、１７は
主シールドである。

ところで、前述したような真空インタラプタに
おける各電極２及び３のアーク電極２１及び３１
は、Cuの如き導電率の高い材料から成るのが一
般的であるが、この場合にあつては、アーク電極
２１，３１内にうず電流が流れ、コイル電極２
２，３２によつて生ずる軸方向磁界の磁束密度が
低下する問題がある。

かかる問題に対処するため、前述の第２図に示
す如くアーク電極３１（及び２１）に複数の半径
方向スリツト３１ｂを設けたものが提案されてい
るが、これによるとアーク電極３１（及び２１）
の強度が低下し、しかもスリツト３１ｂのエツジ
が耐電圧を低下させる問題がある。かかる傾向は
高電圧用真空インタラプタのように、しや断速度
が速く且つ高い耐電圧が必要な場合に問題とな
る。また大電流を多数回しや断すると電極材が溶
融し、スリツトがうまつてしまうので結果として
うず電流が増加し、しや断性能が低下する問題が
ある。

また前述した問題に対処するため、アーク電極
３１（及び２１）にスリツト３１ｂを設けない
で、このアーク電極を導電率の低い材料により形
成してなるものが提案されている。この場合、導
電率が30〜40％以下の材料（例えばベリリウム，
Ou−Ｗ，Ag−Ｗ）によりアーク電極３１，２１
を形成すれば、うず電流の発生がかなり減少しス
リツトを設ける必要がなく、耐電圧の向上及び機
械的強度の向上が図れる利点がある。

しかしながら、アーク電極が導電率30〜40％以
下の低導電率の材料から成る場合にあつては、通
電時における発熱が著しくなるといつた問題があ
る。

すなわち、コイル電極３２の外周側に位する円
弧部３２ｃの先端は、アーク電極３１の外周側に
寄つた部位に接続金具３４を介して接続されるこ
とになるために、通電時には第３図に示す如く電
流I₁，I₂，I₃，I₄が、アーク電極３１内に半径方
向に長い電路を形成することによつて著しく発熱
するものである。

上述したような低導電率の材料からなるアーク
電極を備えた電極における問題点を解決すべく構
成を、本件考案者は、特願昭56−84233号にてす
でに提案しており、その電極の構成は第４図及び
第５図に示す如き構成から成るものである。

すなわち、ボス部４１と、このボス部４１より
半径方向外方に突出した複数の腕４２（コイル電
極３２の腕３２ｂと同数）と、各腕４２の外端部
に各々設けた接続部４３とから成り、且つ高導電
率の材料（例えばCu）から成るアダプタ４を、
アーク電極３１の背部（接触部３１ａの反対面）
に固着して設け、アダプタ４の各腕端部の接続部
４３と、コイル電極３２の円弧部３２ｃの端部と
を接続金具３４にて接続し、更にアダプタ４とコ
イル電極３２との間に高抵抗スペーサ３３を介在
して構成したものである。

この構成によれば、通電時における電流Ｉは、
もつぱら第４図に示す如く、アーク電極３１の接
触部３１ａからアーク電極３１内に軸方向の電路
（厚み方向の電路）を取つて、アダプタ４のボス
部４１に流れ、そして各腕４２に分流されると共
に接続金具３４を介してコイル電極３２に、更に
はリード棒１６に流れることになる。結果として
抵抗の大きいアーク電極３１内の電路は、軸方向
（厚み方向）に形成されるために極めて短いもの
であり、これにより発熱の問題は解決される。

ところで前述の第４図の電極３にあつては、ア
ーク電極３１をリード棒１６の端部に固定せしめ
める高抵抗スペーサ３３が、コイル電極３２と、
アーク電極３１の背部に取付けたアダプタ４との
間に介在されている。

この高抵抗スペーサ３３に電流が分流して流れ
るとコイル電極３２に流れる電流がその分減少し
て磁界発生に害となることから、この高抵抗スペ
ーサ３３は、比抵抗が大きい材料のステンレス材
（例えばオーステナイト系のステンレス）にて形
成され、一方形状的には電路に直交する方向の断
面積を小さくして抵抗が大となるように形成さ
れ、しかも投入及びしや断時にあつてはこの高抵
抗スペーサ３３に大きな衝撃が加わることから機
械的強度が大となるように成されている。

このような種々の条件から高抵抗スペーサ３３
は、第４図に示す如く、円筒部３３ａと、この円
筒部３３ａの軸方向両側に各々半径方向外方に突
出して設けたフランジ部３３ｂとで形成されてい
る。

しかしながら、第４図の電極３の如く、低導電
率の材料から成るアーク電極３１の背部に高導電
率の材料からなるアダプタ４を備え、且つアダプ
タ４とコイル電極３２との間に高抵抗スペーサ３
３を設けて成る場合にあつては、コイル電極３２
とアダプタ４とによる全抵抗（ループ電路）が、
前述の第２図の電極の如くアダプタ４を具備しな
いものに比較して、アダプタ４に電路が形成され
る分ほど大きいものである。

このために高抵抗スペーサ３３の全抵抗との差
が縮まることになつて高抵抗スペーサ３３に分流
する電流が増して磁界発生に害となつている。

かかる傾向は、分割数が少ないコイル電極の場
合ほど顕著となるものである。すなわち分割数が
少ないと分割された各ループ電路は長く、しかも
各ループ電路当りの負担電流の減少が小さいこと
に起因してコイルの全抵抗は大きいものになる。
よつて例えば1/2ターンと1/4ターンの場合で比較
すれば、1/2ターンの方がコイルの全抵抗は大き
くなり、それだけ高抵抗スペーサ３３に分流する
電流が多くなるものである。

従つて高抵抗スペーサ３３の全抵抗を増す必要
があるが、ステンレス材の比抵抗が72μΩmであ
ることから高抵抗スペーサ３３の抵抗増を図つて
これに分流する電流の減少を図るには、高抵抗ス
ペーサ３３を最も小形の形状にするか、薄肉なも
のにするか、又は軸方向長さを増すかといつた手
段を取る必要があるが、これらのいずれの手段に
おいてもステンレス材の機械的強度（ろう付後の
0.2％耐力が30Kg／mm²、引張強さ57Kg／mm²）を勘
案すればおのずと限界が有り、また特に長くした
場合にはアーク電極３１とコイル電極３２との配
置間隔が大きくなることから磁束密度が低下する
といつた新たな問題が生じるものであつた。

本考案は以上の点に鑑みて成されたものであ
り、その目的は、しや断性能の向上及び耐久性の
向上を図つた真空インタラプタを提供することに
ある。

次に本考案の一実施例を第６図ないし第９図に
基づいて説明するが、前述の第１図ないし第５図
と同一符号を付するものは同等品であるからこれ
らの詳細な説明は省略する。

まず第６図に示すものは、真空インタラプタの
具備する一対の電極のうちの一方の電極であり、
この電極３を形成するアーク電極３１は、その中
央部に接触部３１ａを形成して導電率が30〜40％
以下の低導電率の材料（例えばベリリウム、Cu
−Ｗ、Ag−Ｗ、Cu−Cr等の電極材料）にて形成
されている。

次にコイル電極３２は、第７図に示す如く、リ
ード棒１６に接続される中央部のボス部３２ａ
と、このボス部３２ａに接続された半径方向に位
する複数（実施例は２個）の腕３２ｂと、これら
腕３２ｂの各外端部に一端が各々接続されると共
に前記ボス部３２ａを囲繞する如く周方向に湾曲
され且つ他端部が他方の腕３２ｂの近傍にまで延
設されて成る円弧部３２ｃと、を備えて所謂1/2
ターンに形成されている。

前記アーク電極３１の接触部３１ｃの背部に設
けられ、且つこのアーク電極３１と一体に構成さ
れた高導電率の材料（例えばCu）からなるアダ
プタ４は、第８図に示す如く、中央部に位するボ
ス部４１と、このボス部４１に接続された半径方
向に位する複数の腕４２（コイル電極３２の腕３
２ｂと同数で実施例は２個）と、これら各腕４２
の各外端部に設けられた円弧状部４４及びその先
端に設けられた外端部４５とで形成されている。

そしてこのアダプタ４は、そのボス部４１がア
ーク電極３１の背部に埋設されて径方向の位置決
めが成され、且つ腕４２、円弧状部４４及び外端
部４５がアーク電極３１の背面に密接されて、こ
のアダプタ４とアーク電極３１とはろう付け等に
よつて一体構成されている。

また、アーク電極３１をリード棒１６の先端に
固定する例えばステンレス材からなる高抵抗スペ
ーサ３３は、第９図に示す如く構成されている。
すなわち、円筒部３３ａと、その軸方向の両端に
位すると共に半径方向外方に突出したフランジ部
３３ｂとを備え、且つ軸方向の一端側に半径方向
において対向した位置に複数の切欠３３ｃ（アダ
プタ４の具備する腕４２と同数…実施例は２個）
を備えて構成されている。

そして前記コイル電極３２とアダプタ４とは、
コイル電極３２の具備する円弧部３２ｃの延設方
向の先端と、アダプタ４の具備する円弧状部４４
の先端接続部４５とを向き合せると共に軸方向に
おいて重ね合せ、且つ軸方向に位する接続金具３
４を介して機械的及び電気的に接続されている。
更にアーク電極３１とコイル電極３２との間に
は、第９図に示す高抵抗スペーサ３３が介在され
ており、この高抵抗スペーサ３３は、円筒部３３
ａがアダプタ４のボス部４１を空隙を介して囲繞
すると共に切欠３３ｃの部分にアダプタ４の具備
する腕４２が空隙を介して挿通するようにアーク
電極３１の背部に直接接合されている。

この構成によれば、高抵抗スペーサ３３の一端
（上端）は、高導電率の材料料からなるアダプタ
４に接触することなく、低導電率の材料から成る
アーク電極３１と接続されているので、高抵抗ス
ペーサ３３に分流して流れる電流は非常にわずか
なものとなり、コイル電極３２に流れる電流はそ
の分増加するので磁束密度が向上し、しや断性能
の向上が図れるものである。

なお、第６図において３５は、低導電率の材料
（例えばステンレス材）から成るコイル電極３２
の補強体である。またリード棒１６は、高導電率
の材料（例えばCu）からなるリードパイプ１６
ａ内に埋設される機械的強度の大きい材料（例え
ばステンレス材）からなる心棒１６ｂと、これら
両部材の軸端部において両部材を気密に接続する
補助金具（例えばステンレス材からなる）１６ｃ
とで構成されている。

また、アダプタ４のボス部４１のアーク電極３
１への埋設深さを大きくすれば、アーク電極３１
における接触部３１ａとボス部４１間の寸法（第
６図中のａ寸法）が小さくできるので、この部分
の通電時における電路抵抗を小さくでき発熱の問
題が一層、解決できる。

更に高抵抗スペーサ３３は、コイル電極３２の
ボス部３２ａの部分に取付けることなく、リード
棒１６の端部に固着しても良く、こ場合には、リ
ード棒１６内に埋設されている補助金具１６ｃと
一体構成にしても差し支えない。

更にまたアダプタ４は、前述のように半径方向
の腕４２の外端部に円弧状部４４を具備すること
なく、腕４２の外端部に接続部４５を具備してな
るものであつても差し支えないが、円弧状部４４
を具備してなる場合にあつては、この円弧状部４
４にてループ電流となるので、磁束密度の増強が
図れる利点がある。

また上述した実施例は所謂1/2ターンのコイル
電極を備えてなるものについて説明したが本発明
はこれに限らず1/3ターン、1/4ターン又１ターン
のものにおいても同様に実施できるものである。

以上の説明から明らかなように、導電率が30〜
40％以下の材料にて形成されたアーク電極３１
と、このアーク電極３１の背面に設けられた高導
電率の材料から成るアダプタ４と、電流をループ
電流に変換して軸方向磁界を発生させるコイル電
極３２を備え、且つアーク電極３２をリード棒１
６の先端に固着せしめる高抵抗スペーサ３３を、
アダプタ４に接触させることなくアーク電極３１
の背面に固着して成る電極を有する本願考案に係
る真空インタラプタにあつては、以下に説明する
ような効果を奏するものである。

(1) 高抵抗スペーサ３３の一端側は、アダプタ４
に接触することなく低導電率の材料からなるア
ーク電極３１に結合されているので、この高抵
抗スペーサ３３分流して流れる電流は非常に小
さいものとなる。

(2) これによつてコイル電極３２に流れる電流は
その分増すので磁束密度の向上が図れ、結果し
や断性能の向上が図れる。

(3) また外形又は肉厚を大きくできるので機械的
強度が向上し、電極ひいては真空インタラプタ
の耐久性の向上が図れ、操作時の衝撃の大きい
高電圧用の真空インタラプタに好適なものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の真空インタラプタの正面断面
図、第２図は第１図における電極の分解斜視図、
第３図及び第４図は他の構成の電極の平面図及び
断面図、第５図は第４図におけるアダプタの斜視
図、第６図は本考案の一実施例に係る電極の断面
図であり、第７図はコイル電極、第８図はアダプ
タ、第９図は高抵抗スペーサの各斜視図を各々示
す。 １……真空インタラプタ、１０……真空容器、
１５，１６……リード棒、２，３……電極、２
１，３１……アーク電極、２２，３２……コイル
電極、３２ｂ……腕、３２ｃ……円弧部、３３…
…高抵抗スペーサ、３３ａ……円筒部、３３ｂ…
…フランジ部、３３ｃ……切欠、３４……接続金
具、４……アダプタ、４１……ボス部、４２……
腕、４３，４５……接続部、４４……円弧状部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 相対的に接近離反自在な一対のリード棒を、
   真空容器に気密に貫通して備え、各リード棒の
   内端部に低導電率の材料からなる高抵抗スペー
   サを介してアーク電極を備え、該アーク電極は
   低導電率の材料により略円板状に形成されると
   共に一方の面側の中央部に相手電極と接触する
   接触部を有し、且つ接触部背面側に位して高導
   電率の材料からなる少なくとも２つの半径方向
   に位する腕を有するアダプタを有して成り、内
   端部が前記リード棒に接続された少なくとも２
   つの半径方向の腕と、これらの腕の各外端部に
   各々一端が接続され且つ周方向に湾曲して延設
   された円弧部とから成る軸方向磁界を発生する
   コイル電極を前記アーク電極の接触部背面側に
   位して備え、該コイル電極の円弧部の延設方向
   の先端と前記アダプタの腕外端部とを接続し、
   且つ前記高抵抗スペーサは前記アダプタに接触
   することなくアーク電極の背面側に結合して構
   成したことを特徴とする真空インタラプタ。 (2) アダプタの腕が外端部にコイル電極との接続
   部を備えてなることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項記載の真空インタラプタ。 (3) アダプタの腕外端部に具備する接続部が、周
   方向に湾曲して延設された円弧状であることを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第２項記載
   の真空インタラプタ。