JPS6318292B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空しや断器に係り、特に電極自身に
軸方向磁界を発生する機能を備えた真空しや断器
に関する。

従来、しや断性能を高めるべく電極自身に軸方
向磁界を発生する機能を備えた真空しや断器は、
第１図に示すように、セラミツクまたはガラス等
からなる絶縁筒１の両端を金属からなる端板２，
２により気密に閉塞しかつ内部を高真空に排気し
た真空容器３内に、対をなす電極棒４，５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）される接
触電極６１，７１と、接触電極６１，７１の接触
裏面側（電極棒側）に配置されかつ電極棒４，５
に流れる電流をそれぞれの電極棒４，５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）磁界を発生するコイル電極６２，７
２とからなる対をなす電極６，７をそれぞれの電
極棒４，５に装着して構成されている。

なお、第１図において８はベローズ、９は主シ
ールド、１０，１０は補助シールドである。

しかるに、上述した真空しや断器において、各
電極６，７の接触電極６１，７１がCuの如く導
電率の高い材料からなる場合には、それぞれの接
触面にうず電流が流れ、コイル電極６２，７２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、第２図に示すよう
に、ステンレス鋼の如く低導電率の材料からなる
高抵抗スペーサ（図示省略）を介在せしめて電極
棒４，５の内端部に取付けられる各接触電極６
１，７１に、半径方向の複数のスリツト６１ａ，
７１ａを設けたものが提案されているが、各スリ
ツト６１ａ，７１ａは、電極径が100ｍ／ｍ程度
の場合には、その半径方向の仕込みを深くする必
要がある。そのため電極自身の強度が低下し、か
つスリツト６１ａ，７１ａのエツジが耐電圧が低
下させる。かかる傾向は高電圧用真空しや断器の
様に、しや断速度が速く高い耐電圧が必要な際に
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、接触電極
６１，７１にスリツト６１ａ，７１ａを設けない
で、接触電極６１，７１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40％以下の材料、たとえばベリリウム、
Cu−ＷまたはAg−Ｗにより接触電極６１，７１
を形成すれば、うず電流がかなり減少しスリツト
を設ける必要がないものの、接触電極６１，７１
を導電率40％以下と低導率の材料により形成する
とともに、コイル電極６２，７２を、第２図に示
すように、径方向の複数の腕６２ａ，７２ａと、
各腕６２ａ，７２ａの端部から相隣る腕６２ａ，
７２ａの端部と適宜の間隔を有するが如くして同
一円周方向へ円弧状に彎曲した円弧部６２ｂ，７
２ｂとにより形成した分流タイプとし、かつ各腕
部６２ａ，７２ａの基部を介してそれぞれの電極
棒４，５に接続するとともに、各円弧部６２ｂ，
７２ｂの端部と接触電極６１，７１の接触裏面外
周部付近とを軸方向の接続金具１１（第３図参
照）を介して接続して電極６，７とする場合に
は、第３図に示すように、アークＡが外部磁界等
のため接触電極６１，７１の接触部６１ｂ，７１
ｂから偏倚して発生すると、各接続金具１１から
アークＡに流れる分流電流I₁，I₂，I₃，I₄は、I₁≫
I₂＞I₄＞I₃となる。かかる分流電流の大きさの差
異な、接触電極６１，７１が低導電率の材料から
なる場合に甚しくなり、実質的にI₂，I₃，I₄の分
流電流はほとんど零となるため、軸方向磁界の分
布が乱れてアークを接触電極６１，７１の接触面
上に均一に分散することができず、結果として真
空しや断器のしや断性能が低下してしまう。ま
た、同時に接触電極６１，７１におけるアーク発
生位置と各接続金具１１との間における電気抵抗
が大なので、電流の一部が高抵抗スペーサを介し
て接触電極６１，７１に直接流れることも相俟つ
てコイル電極６２，７２に流れる電流が減少し、
結果として発生する磁束密度が低下する。さら
に、上述した問題は、しや断時においてアークが
発生した場合におけるものであるが、接触部６１
ｂ，７１ｂを介して定格電流が流れる投入時にお
いては、各接続金具１１から接触部６１ｂ，７１
ｂへ分流電流I₁，I₂，I₃，I₄が流れる際の発熱が
大となり、そのために真空しや断器自身の温度上
昇を来たす問題がある。

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、しや断性能大にし
てかつ長寿命の軸方向磁界を発生する電極を備え
た真空しや断器の提供にある。以下、第４図以降
の図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説明
する。なお、以下の説明において前述した従来の
真空しや断器の構成部材と同一機能を奏する本発
明に係る真空しや断器の構成部材には同一符号を
付してその説明を省略し、また各電極はほぼ同様
の構成であるので一方の電極について説明し他方
の電極についてはその説明を省略する。

第４図は本発明に係る真空しや断器の電極７の
縦断面図で、この電極７は、ベリリウム、Cu−
ＷまたはAg−Ｗの如く導電率40％以下の低導電
率の材料からなる笠形円板状の接触電極７１と、
Cuの如く高導電率の材料からなる1/4ターン分流
タイプのコイル電極７２とを組合せて構成されて
いる。すなわち、電極棒５の内端部には、第４
図、第５図に示すように、この電極棒５の外径よ
り適宜大径の円板状に形成した取付ベース７２ｃ
と、取付ベース７２ｃの等分割した外周から半径
外方向へ延在する４本の腕７２ａと、各腕７２ａ
の端部から相隣る腕７２ａの端部との間に適宜の
間隙を有するが如くして同一円周方向へ円弧状に
彎曲した円弧部７２ｂとからなるコイル電極７２
が、取付ベース７２ｃの一面（第４図において下
面）に形成した円形の凹部１２を介して嵌合され
るとともにろう付けにより接合されており、コイ
ル電極７２の各円弧部７２ｂの端部には、接続金
具１１を挿着する孔１３が軸方向へ貫通して設け
られている。そして、コイル電極７２は、第４
図、第６図に示すように、電極棒５の内端外周部
に嵌装されかつろう付けにより固着したリング状
の取付部１４ａと、取付部１４ａの等分割した外
周から半径外方向へ放射状に延伸した複数（本実
施例においては８本）の支持部１４ｂとからなる
補強支持金具１４により支持されている。なお、
補強支持金具１４は、ステンレス鋼の如く比較的
機械的強度大にしてかつ低導電率の材料からなる
ものであり、その支持部１４ｂは、少なくともコ
イル電極７２の腕７２ａの数と同数に設けられて
おり、また支持部１４ｂの端部は、円弧部７２ｂ
の端部と対応せしめて位置決めされかつろう付け
により接合されているものである。

前記コイル電極７２の取付ベース７２ｃの他面
には、円形の凹部１５が設けられており、この凹
部１５には、ステンレス鋼の如き材料により短円
管状に形成した高抵抗スペーサ１６が、その一端
に形成した小径フランジ部を介して嵌挿されかつ
ろう付けにより取付ベース７２ｃに接合されてい
る。そして、凹部１５から適宜に突出した高抵抗
スペーサ１６の他端に形成した大径フランジ部に
は、第４図、第７図に示すように、この大径フラ
ンジ部より適宜大径にしてかつ高抵抗スペーサ１
６の内径とほぼ同径の透孔を有する円板状に形成
した取付ベース１７ａと、取付ベース１７ａの等
分割した外周から半径外方向へ延在しかつ前記コ
イル電極７２の腕７２ａの数と同数の４本の腕１
７ｂと、各腕１７ｂの端部からコイル電極７２の
円弧部７２ｂとほぼ同様の曲率半径にしてかつコ
イル電極７２の円弧部７２ｂとは逆の同一円周方
向へ円弧状に彎曲した円弧部１７ｃとからなるア
ダプタ１７が、それぞれの腕１７ｂをコイル電極
７２の腕７２ａと軸方向において重畳するが如く
して取付ベース１７ａの一面に設けた円形の凹部
１８を介し嵌合されるとともにろう付けにより接
合されている。アダプタ１７は、Cuの如く比較
的高導電率の材料からなるものであり、その腕１
７ｂおよび円弧部１７ｃの軸方向の寸法（板厚）
は、第４図において上方へ突出した取付ベース１
７ａより小さく（約３〜５ｍ／ｍ）設けられてい
る。また、アダプタ１７の円弧部１７ｃの長さ
は、それぞれの端部とこれと対応するコイル電極
７２の円弧部７２ｂの端部とが軸方向において重
畳するように設けられているものであり、各円弧
部１７ｃの端部に設けた凹部１９には、コイル電
極７２とアダプタ１７とを電気的に接続すべく、
一端を各孔１３にろう付けにより嵌着した接続金
具１１の他端が嵌挿されるとともにろう付けによ
り接合されている。そして、アダプタ１７には、
コイル電極７２の外径とほぼ同径の笠形円板状に
形成された前記接触電極７１が、接触裏面中央部
に設けた円形の凹部２０を介して取付ベース１７
ａに嵌合されるとともに、ろう付けにより取付ベ
ース１７ａ、腕１７ｂおよび円弧部１７ｃと接合
されている。

なお、アダプタ１７に対する接触電極７１の接
合は、上述した場合に限定されるものではなく、
たとえば第８図に示すように、接触電極７１の凹
部２０を比較的深く設けて接触部７１ｂの肉厚を
薄く形成するとともに、アダプタ１７の取付ベー
ス１７ａを凹部２０の深さに対応せしめて突出せ
しめて凹部２０と嵌着するようにしてもよいもの
であり、または第９図に示すように、接触電極１
７の中央部に接触部７１ｂより小径にしてかつ軸
方向へ貫通する孔２１を設けるとともに、この孔
２１にアダプタ１７の円板状に形成した取付ベー
ス１７ａをその端面が接触電極７１の接触面より
第９図において下方に位置するが如くして嵌着す
るようにしてもよいものである。

また、本発明に係る真空しや断器と従来のもの
の軸方向磁界の磁束分布は、横軸に接触電極の中
心を原点Ｏとして径方向の長さＬ、縦軸に磁束密
度比Ｐをとつた第１０図において、本発明のもの
が曲線Ａ、従来のものが曲線Ｂで示すようになつ
た。したがつて、アダプタを設けた本発明のもの
は、従来のものに比して良好な磁束分布とし得る
ことが判つた。

さらに、上述した実施例においては、コイル電
極を1/4ターン分流タイプとしたものについて説
明したが、コイル電極はこのタイプのものに限ら
ず、たとえば1/2ターンのものとしてもよいもの
であり、また、接触電極径が100ｍ／ｍ、数
10KAしや断容量で、定格電流2000〜5000Aの場
合のコイル電極は、1/3ターンが構造、機械強度、
しや断性能および寿命の点で最適であつた。

以上のように本発明は、真空容器内に夫々電極
棒を介して一対の電極を接離自在に対向配置し、
対向電極と接触する接触電極を高抵抗スペーサを
介して電極棒に支持し、且つ前記接触電極の反接
触側に前記電極棒と接触電極とに接続され、前記
電極棒に流れる電流を電極棒を中心とするループ
電流に変えて軸方向磁界を発生させるコイル電極
を備えた真空しや断器において、前記接触電極
を、対向面が低導電率の材料で笠形円板状に形成
し、その裏面にコイル電極の腕の数と同じ数の腕
と、この腕の端部からコイル電極の円弧部とほぼ
同じ半径でかつコイル電極の円弧部とは逆の同一
円周方向へ円弧状に湾曲した円弧部をもつた高導
電率の材料から成るアダプタをろう付して形成
し、コイル電極の端部とアダプタの円弧部の端部
とを電気的に接続したものであるから、電極棒か
らの電流のほとんどは高抵抗スペーサを通らずに
電気抵抗の少いコイル電極−接続金具−アダプタ
側を通り接触電極を介して対向する接触電極側に
流れる。このときコイル電極には腕の方から円弧
部の端部側（又は端部側から腕の方）に、またア
ダプタにはその円弧部の端部から腕側（又は腕側
から円弧部の端部側）に流れて電極棒を中心とし
たループ電流の流路がプラスされるので、軸方向
磁界の磁束密度が増加する。また高導電率の材料
から成るアダプタの腕および円弧部が接触電極の
裏側にろう付けされているので、通電経路も短か
く、従来の第３図に示すような電流差は生じない
ので磁界分布も良くなり、更にアダプタは高導電
率の材料から成つているので、投入状態における
定格電流による発熱が低減され、またこのアダプ
タは接触電極の裏面にろう付けされているので、
板厚を薄くしても機械的強度は問題にする必要が
ない。従つて軸方向に垂直な面の面積が少なくし
てうず電流の発生を少なくすることができる。

以上のように接触電極を低導電率材料で形成し
た従来の利点を生かし、欠点を完全に除去し、し
や断性能を大にしてかつ長寿命の軸方向磁界を発
生する電極を得ることができる等極めて優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の真空しや断器の縦断面図で、第
２図はその電極の斜視図、第３図は従来の電極の
作用説明図、第４図は本発明に係る真空しや断器
の電極の縦断面図、第５図、第６図および第７図
はそれぞれ本発明の要部の平面図、第８図および
第９図はそれぞれ本発明の他の実施例の部分縦断
面図、第１０図は本発明に係る真空しや断器の電
極の従来のものと比した磁束分布の説明図であ
る。 ３……真空容器、４，５……電極棒、６，７…
…電極、１１……接続金具、１６……高抵抗スペ
ーサ、１７……アダプタ、６１，７１……接触電
極、６２，７２……コイル電極、６２ａ，７２ａ
……腕。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真空容器内に夫々電極棒を介して一対の電極
   を接離自在に対向配置し、対向電極と接触する接
   触電極を高抵抗スペーサを介して電極棒に支持
   し、且つ前記接触電極の反接触側に前記電極棒と
   前記接触電極とに接続され電極棒に流れる電流を
   電極棒を中心とするループ電流に変えて軸方向磁
   界を発生させるコイル電極を備えた真空しや断器
   において、前記コイル電極を、前記電極棒の内端
   に取付ける取付ベースと、この取付ベースに設け
   られ半径方向に延在する複数の腕と、該腕の端部
   から円周方向に電極棒と同心的で相隣る腕近くま
   で延びる円弧部とをもつた高導電率の材料で形成
   し、且つ前記接触電極を、対向面が低導電率の材
   料で笠形円板状に形成し、その裏面に前記高抵抗
   スペーサを取付ける取付ベースと、この取付ベー
   スに設けられ半径方向に延在しかつ前記コイル電
   極の腕の数と同数の腕と、該腕の端部から前記電
   極の円弧部とほぼ同じ半径でコイル電極とは逆の
   円周方向へ円弧状に湾曲した円弧部をもつた高導
   電率の材料から成るアダプタをろう付けして形成
   し、前記コイル電極の端部とアダプタの円弧部の
   端部とを接続金具で電気的に接続したことを特徴
   とした真空しや断器。