JPS6319053B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空インタラプタに係り、特にアーク
に対して平行な軸方向の磁界を発生させる手段を
電極の背部に備えてなる真空インタラプタに関す
る。

従来、軸方向の磁界（縦磁界）を発生させる手
段を電極の背部に備えてなる真空インタラプタ
は、通常、ガラス等からなる絶縁筒の両開口部を
両端に固着した封着金具を介し金属端板により閉
塞しかつ内部を高真空に排気して真空容器を形成
し、この真空容器内にほぼ同外径の円板状をなす
１対の電極を各金属端板の中央から相対的に接近
離反自在に導入した対をなす電極棒を介し接触離
反（接離）自在に設けるとともに、各電極とそれ
ぞれの電極棒とを軸方向の磁界を発生すべくそれ
ぞれの電極の背部に配置した有端環状または周方
向へ２以上に分割されたほぼ環状にしてかつ電極
とほぼ同外径のコイルを介し電気的に直列接続し
て構成されている。

しかしながら、上述した従来の軸方向磁界方式
の真空インタラプタにおいては、電極の接離によ
つて生ずるアークを軸方向磁界により電極空間に
閉じ込めてその安定化を図り、もつてしや断容量
を径方向（横）磁界方式のものより増大し得るも
のの、その電極面におけるアークスポツトが、電
極の中心付近またはその中心を中心とする同心円
上に集中して分布し、電極面を有効に活用し得な
い問題がある。

かかる現象は、同一極性の磁界を発生させる２
個のコイルを軸方向へ所定間隔離隔するととも
に、両者同一にしてその外径を変化させて、両コ
イルによる合成された軸方向磁界の径方向の分布
状態を測定した実験結果を示す第１図からも明ら
かな如く、合成された軸方向磁界の径方向の分布
状態が不均一であることに依ると思われる。すな
わち、第１図は横軸にコイルの外径Ｒを、縦軸に
合成された軸方向磁界の強度Ｈをとり、コイルの
外径Ｒを変化させた場合の合成された軸方向磁界
の径方向の分布状態を、コイルの外径Ｒの増大の
順に曲線Ａ，Ｂ，ＣおよびＤで示したもので、こ
れによればコイルの外径Ｒが小さい場合には、曲
線Ａで示すように、合成軸方向磁界の強度Ｈがコ
イルの中心Ｏにおいて最高となる凸状を呈し、ま
たコイルの外径Ｒが大きい場合には、曲線Ｂ，Ｃ
およびＤで示すように、合成軸方向磁界の強度Ｈ
がコイルの中心Ｏにおいて最低となりかつコイル
の内周部付近において最高となる凹状を呈すると
ともに、コイルの外径Ｒの増大につれて最低点お
よび最高点が低下する傾向にあり、合成軸方向磁
界、すなわち磁束密度の径方向の分布が不均一と
なることにより、アークスポツトの偏在を招来し
ていることが判るものである。

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、電極の背部にそれ
ぞれ配置されるコイルの外径を異ならせるととも
に、小外径のコイルの分割数を大外径のコイルの
分割数より多くすることにより、合成された軸方
向磁界の径方向の分布状態を均一にしてアークス
ポツトの均一な分散を図り、もつて電極面を有効
に活用し得るようにした軸方向磁界方式の真空イ
ンタラプタを提供するにある。以下、第２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。

本発明に係る真空インタラプタは、第２図に示
すように、円筒状に成形したガラス、セラミツク
ス等からなる２本の絶縁筒１，１を、両端に固着
したコバール等からなる薄肉円環状の封着金具
２，２，…の一方を介し同軸的に接合して１本の
絶縁筒とするとともに、その両開口端を他方の封
着金具２，２を介し円板状の金属端板３，３によ
り閉塞し、かつ内部を高真空に排気して真空容器
４を形成し、この真空容器４内にほぼ同外径の円
板状をなす１対の電極５，６を各金属端板３，３
の中央部から真空容器４の気密性を保持して相対
的に接近離反自在に導入した対をなす電極棒７，
８を介し後述する如く機械的に接離自在に設ける
とともに、各電極５，６とそれぞれの電極棒７，
８とを同一極性の軸方向（図において上下方向）
の磁界を発生すべくそれぞれの電極５，６の背部
に配置した有端環状または円周方向へ２以上に分
割されたほぼ環状にしてかつ外径および分割数を
相対的に異ならせたコイル９，１０を介し後述す
る如く電気的に直列接続して概略構成されてい
る。

すなわち、固定側となる一方（第２図において
上方）の電極棒７の内端面には、第３図に示すよ
うに、円形の凹部１１が設けられており、この凹
部１１には、セラミツクスの如き絶縁物またはス
テンレス鋼、インコネル等の高抵抗金属からなる
円筒状の絶縁支持部材１２が、一端を凹部１１の
底部とろう付けして同心状に収納されている。絶
縁支持部材１２の他端および固定側電極棒７の内
端面には、第３図および第４図に示すように、凹
部１１の内径より適宜小径の円柱状に形成した電
極接続部９ａと、電極接続９ａの外周面における
対称位置から半径方向外方へ延伸した２本の第１
腕部９ｂ，９ｂと、各第１腕部９ｂの端部から所
定の曲率半径でほぼ半円周ずつ同一円周方向へ彎
曲した磁界発生部９ｃ，９ｃと、各磁界発生部９
ｃの端部からそれぞれの第１腕部９ｂと平行に半
径方向内方へ延伸した第２腕部９ｄ，９ｄと、各
第２腕部９ｄの端部に接続されるとともに凹部１
１の内径および電極棒７の外径を内，外径とする
半円弧状にしてかつ電極接続部９ａの外周に対称
配置される電極棒接続部９ｅ，９ｅとからなるコ
イル９が、電極接続部９ａおよび電極棒接続部９
ｅの一端をろう付けして固着されている。そし
て、電極接続部９ａの他端には、電極棒７より適
宜小径の円板状に形成した接触部５ａと、この接
触部５ａを他方の電極６と対向する電極面中央部
に固着しかつコイル９とほぼ同外径の笠形円板状
に形成したアーク拡散部５ｂとからなる固定側電
極５が、アーク拡散部５ｂの電極裏面中央に設け
た凹部１３を介し嵌合されるとともにろう付けさ
れている。

また、可動側となる他方の電極棒８の内端面に
は、一方の電極棒７と同様に、円形の凹部１４が
設けられており、この凹部１４には、絶縁物また
は高抵抗金属からなる円筒状の絶縁支持部材１５
が、一端を凹部１４の底部とろう付けして同心状
に収納されている。そして、絶縁支持部材１５の
他端には、合成軸方向磁界の径方向の分布状態を
均一とすべく、前記固定側コイル９により生ずる
磁界方磁界と合成される軸方向磁界を発生する可
動側コイル１０が固着されている。すなわち、可
動側コイル１０は、第３図および第５図に示すよ
うに、凹部１４の内径より適宜小径の円柱状に形
成した電極接続部１０ａと、電極接続部１０ａの
外周面における４等分した位置から半径方向外方
へ延伸した４本の第１腕部１０ｂと、各第１腕部
１０ｂの端部から固定側コイル９の約40〜70％
（本実施例においては約60％）の曲率半径でほぼ
１／４周ずつ同一円周方向へ彎曲した４個の磁界発
生部１０ｃと、各磁界発生部１０ｃの端部からそ
れぞれの第１腕部１０ｂと平行に半径方向内方へ
延伸した４本の第２腕部１０ｄと、各第２腕部１
０ｄの端部に接続されるとともに凹部１４の内径
および電極棒８の外径を内，外径とするほぼ1/4
周の円弧状にしてかつ電極接続部１０ａの外周に
対称配置される電極棒接続部１０ｅとからなるも
ので、電極接続部１０ａおよび電極棒接続部１０
ｅの一端を、それぞれ絶縁支持部材１５の他端お
よび電極棒８の内端面とろう付けして固着されて
いるものである。そして、可動側コイル１０にお
ける電極接続部１０ａの他端には、固定側電極５
と同様にその接触部５ａと同外径の円板状に形成
した接触部６ａと、この接触部６ａを固定側電極
５と対向する電極面中央部に固着しかつ固定側電
極５のアーク拡散部５ｂと同外径の笠形円板状に
形成したアーク拡散部６ｂとからなる可動側電極
６が、アーク拡散部６ｂの電極裏面中央に設けた
凹部１６を介し嵌合されるとともにろう付けされ
ている。

なお、第２図において１７は金属ベローズ、１
８は各電極５，６等を同心状に囲繞する中間シー
ルド、１９，１９は各金属端板３の内面に固着し
た補助シールドである。また、第３図において２
０，２１は各コイル９，１０を補強すべくそれぞ
れの電極棒７，８に嵌着したリング円板状のコイ
ル補強部材で、ステンレス鋼、ハステロイおよび
インコネル等の如き高抵抗の金属からなるもので
ある。さらに、各コイル９，１０の第１腕部９
ｂ，１０ｂと対向するそれぞれの電極棒７，８の
内端面には、両者の電気的な導通を防止すべく切
欠き２２，２３が設けられているものである。

また、上述した実施例においては、真空容器４
を２本の絶縁筒１と金属端板３，３等で形成した
場合について述べたが、これに限らず、たとえば
１本の絶縁筒とその両端を閉塞する金属端板とに
よりまたは金属筒とその両端を閉塞する絶縁端板
とにより真空容器を形成してもよいのは勿論であ
り、かつ固定側コイル９を1/2ターンとし、可動
側コイル１０を1/4ターンとする場合に限らず、
固定側コイルを有端環状とし、可動側コイルを円
周方向へ２分割、３分割、５分割以上としてもよ
いものである。さらに、上述した実施例において
は、開閉時の衝撃力の低減および開閉操作機構の
出力低減を図るべく、可動側のコイル１０を小径
とした場合について述べたが、衝撃力等を考慮し
なくてもよい場合には、固定側のコイル９を小径
としてもよいものである。

以上の構成により、本発明に係る真空インタラ
プタの作用について説明する。

まず、投入（閉）状態における外部回路からの
電流は、一方の電極棒７から一方のコイル９に、
その各電極棒接続部９を介して分流されて流入す
るとともに、その各第２腕部９ｄ、各磁界発生部
９ｃおよび各第１腕部９ｂを経て電極接続部９ａ
に至り、この電極接続部９ａから一方の電極５の
アーク拡散部５ｂおよび接触部５ａを経て他方の
電極６へ流入する。他方の電極６に流入した電流
は、その接続部６ａおよびアーク拡散部６ａを経
て他方のコイル１０の電極接続部１０ａに流入
し、その各第１腕部１０ｂにより分流されるとと
もに、各磁界発生部１０ｃ、各第２腕部１０ｄお
よび電極棒接続部９ｅ経て他方の電極棒８に流入
し、他方の電極棒８から主回路へと流出される。

しかして、電極５，６が開離されるしや断時に
は、最初に接触部５ａ，６ａ間にアークが生じ、
この間のアークは、両コイル９，１０により生ず
る軸方向磁界により、アーク拡散部５ｂ，６ｂ上
にそのスポツトが移動するのであるが、アーク拡
散部５ｂ，６ｂ上に移動されたアークは、横軸に
コイル外径Ｒ、縦軸に軸方向磁界Ｈをとるととも
に、両コイル９，１０により生ずる軸方向磁界を
曲線Ａ，Ｂで、また両軸方向磁界を合成した軸方
向磁界を曲線ｃで表わした第６図からも判るよう
に、径方向に亘つてほぼ均一な軸方向磁界が印加
されることにより、そのスポツトが両アーク拡散
部５ｂ，６ｂの対向面全面に亘り、ほぼ均一に拡
散されるものである。

以上の如く本発明は、真空容器内にほぼ同外径
の１対の電極を相対的に接近離反自在に導入した
対をなす電極棒を介し接離自在に設けるととも
に、各電極とそれぞれの電極棒とを軸方向の磁界
を発生すべくそれぞれの電極の背部に配置した有
端環状または周方向へ２以上に分割された環状の
コイルを介し電気的に直列接続してなるものにお
いて、前記いずれか一方のコイルの外径を電極の
外径とほぼ等しく設けるとともに、他方のコイル
の外径を一方のコイルの外径より小さく設け、前
記他方のコイルの分割数を一方のコイルの分割数
より多く設けた真空インタラプタであるから、両
コイルによつて生ずる軸方向磁界を合成した軸方
向磁界の径方向の分布状態が均一となり、電極面
におけるアークスポツトの分布を均一にすること
ができ、もつて電極面を有効に活用することがで
き、ひいてはしや断容量の増大を効率よく行なう
ことができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はコイル外径の変化に対する軸方向磁界
の径方向の分布状態を表わした説明図、第２図は
本発明に係る真空インタラプタの縦断面図、第３
図は本発明の要部の縦断面図、第４図および第５
図はそれぞれ本発明の要部の平面図、第６図は本
発明の作用説明図である。 ４…真空容器、５，６…電極、７，８…電極
棒、９，１０…コイル、９ａ，１０ａ…電極接続
部、９ｂ，１０ｂ…第１腕部、９ｃ，１０ｃ…磁
界発生部、９ｄ，１０ｄ…第２腕部、９ｅ，１０
ｅ…電極棒接続部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空容器内にほぼ同外径の１対の電極を相対
   的に接近離反自在に導入した対をなす電極棒を介
   し接離自在に設けるとともに、各電極とそれぞれ
   の電極棒とを軸方向の磁界を発生すべくそれぞれ
   の電極の背部に配置した有端環状または周方向へ
   ２以上に分割された環状のコイルを介し電気的に
   直列接続してなるものにおいて、前記いずれか一
   方のコイルの外径を電極の外径とほぼ等しく設け
   るとともに、他方のコイルの外径を一方のコイル
   の外径より小さく設け、前記他方のコイルの分割
   数を一方のコイルの分割数より多く設けたことを
   特徴とする真空インタラプタ。 ２ 他方のコイルの外径を一方のコイルの外径の
   40〜70％としたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の真空インタラプタ。