JPS6329366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、真空しや断器の電極構造、特にアー
クに対して平行な向きの磁界を電極自身が発生す
るよう構成された電極の構造に関する。

従来より、真空しや断器のアークに平行な磁界
を印加すると、しや断性能が向上することは良く
知られておる。第１図ａ，ｂは、その従来の真空
しや断器の電極構造の原理を示す概略図である。
図において、１は導電棒、２０は前記導電棒１の
基部より半径方向へ腕部が伸び、１ターンのコイ
ルを経て接続部２１を介して主電極３へ達するコ
イル電極である。この場合前記コイル電極２０は
１ターンのみを示したが、複数個のコイル電極２
０が主電極３の背部に設けられることが多い。Ａ
は、図示しない対向電極との間に発生したアー
ク、ｉはその時流れる電流で、矢印によりその電
流経路を示している。

次に動作について説明する。電極３上に発生し
たアークＡは、その電流ｉが接続部２１を経て、
コイル電極２０により形成された１ターンコイル
に流れ込み導電棒１へ達する電流経路によりアー
クＡは平行な磁界を発生し、この磁界とアークの
相互作用によりアーク電圧が低く、均一な分布の
アークが得られるとされていた。

従来の電極構造は以上のように構成されていた
ので、主電極１とコイル電極２０を離隔する補強
部材を必要とし、コイル電極２０は大電流によつ
て生ずる電磁力や、開閉の際発生する機械的な衝
撃力に耐えるよう剛性のある構造を選ぶ必要があ
り、通常導電度の高い銅で形成されているため、
電気的には不必要な程の太さとならざる得なかつ
た。また発生する磁界が主電極３と直角方向のた
め、主電極３の内部に渦電流が流れ、その渦電流
による反対方向の磁束により、コイル電極２０に
よつて発生した磁界が減少させられ、所期の効果
が得られないのが現実であり、このため、実用化
されている従来のものは主電極３には多数の渦電
流防止用溝を必要とし、その結果主電極自身の機
械的強度が低下するため、非磁性でかつ、高抵抗
金属よりなる補強材を必要とした。これらの主電
極と、コイル電極の二層構造を補強材を介在し
つゝ精度高く実現しなければならないので、その
加工や接合手段は複雑で高価なものにならざるを
得なかつた。

このように複雑で高価にも拘らず、この電極構
造から得られる効果は、コイル電極が、主電極の
背部に設けてあるため、アークが発生している電
極表面より、コイル電極が遠くなつた分だけ磁界
が弱まり、アークにとつて必要な磁界の強さを得
るためには、コイル電極自身としては必常に大き
な磁界を発生させざるを得ず、前述した電磁力
や、渦電流による影響が更に深刻な問題となる本
質的な欠点を有していた。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、電極に溝を設け、
電流をその溝により仕切られた電流経路に従つて
流し電極自身でアークに平行な磁界をアークのす
ぐ近傍で発生させるようにして、コイル電極を全
く必要とせず、機械的強度に優れ、渦電流の影響
もない安価な電極構造の真空しや断器を提供する
ことを目的としている。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第２図ａは、対向する一対の電極部の側面図
を示し、第２図ｂはその矢印イ−ロの方向に見た
図（イ−ロ矢視図という。以下同様）、第２図ｃ
はハ−ニ矢視図を示す。

図において、１，６は導電棒であり、高抵抗金
属、たとえばステンレス鋼よりなる補強材１１，
６１により、それぞれ電極３，４と機械的に接合
されている。通電導体２，５が前記導電棒１，６
の基部より、接続部２１，５１を経てそれぞれ前
記電極３，４と後述する位置関係を保持しつゝ電
気的に接続されている。前記電極３，４には、そ
の肉厚を貫通し、電極の中心部を通りそれぞれ一
方の端において電極の外周部を切断し、他の一方
の終端３１１，４１１が外周部近傍に位置する溝
３１，４１が設けられている。通常、真空しや断
器においては、相対向する一対の電極の一方が固
定側で、他方が可動側となつており、本図の場
合、説明のため上部、即ちイ−ロ矢視図が固定側
を、下部、即ちハ−ニ矢視図を可動側として示し
たが、機能上いずれでも良い。さて、相対向する
電極３，４は前記溝３１，４１が同一方向に重な
るように対向して配置されているが、前記通電導
体２，５は、前記溝３１，４１が電極の外周部を
切断した個所に近傍して、接続部２１，５１によ
りそれぞれの電極背面に電気的に接続されてお
り、その位置関係は、前記接続部２１，５１が重
なり合わないよう、前記溝３１，４１をはさんで
対向するよう配設されている。

以上のように構成されているため、両電極３，
４間に電流ｉによるアークＡ−Ｂが発生すると、
電流ｉは、第２図ａ，ｂ，ｃ図矢印で示したよう
に固定側の導電棒１から通電導体２を通り接続部
２１を経て、電極３に達し、電極３の内部では接
続部２１からアークの脚点Ａに流れ込み、アーク
プラズマ中を経て対向する電極４上の他方のアー
クの脚点Ｂに流れる。Ｂからは、溝４１の終端４
１１と電極の外周部の間を回り込みながら接続部
５１を通り、通電導体５を経て、導電棒６に達す
る。即ち、電極３，４を流れる２１→Ａ，Ｂ→５
１なる電流ｉの経路はほぼ１ターンのコイル状と
なつているため、アークＡ−Ｂに平行な磁束が発
生し、その磁界の強さは、電極自身に流れる近接
した電流のため極めて大きく、溝３１，４１によ
り渦電流も効果的に抑制されるため、従来構造よ
り効果的なアークの安定と均一な分布が得られ
る。また従来のようなコイル電極が全く不用なた
め、構造が非常に簡単になり、渦電流に対する懸
念も必要としない機械的にも強固なものが得られ
る。また本発明の電極構造では、閉成状態で電極
の内部を流れる電流が、それぞれの電極同士で同
一方向になるため、平行の電流に生ずる電磁吸引
力によつて電極同士が互いに引合い、電極間の接
触圧力を高める効果を有する。このため従来の構
造のものより外部から付加する接触力を軽減する
ことができる。

なお上記実施例では、溝が１個のものを示した
が、他の溝形状の例として第５図ａ，ｂ，ｃに示
すものでもよい。すなわち第５図ａに示したよう
に、電極中心部において、複数本の等分割された
分枝溝を有するものでも良く、この場合は、第２
図の例より電流電路がより外周部となるためコイ
ル状電流経路が一層確実に得ることが出来る。ま
た第５図ｂに示したように、溝を直交する複数本
で形成しても良く、ａと同様コイル状経路が確実
となる。また第５図ｃに示したように、電極中心
部から外周へ向つてラセン状に伸びる複数本の溝
で形成しても良く、この場合はラセンの回転する
側に通電導体の接続部を設ければ電流通路が、滑
らかに円弧を描くため、均質な磁界が得られる効
果がある。以上は、いずれも通電導体２，５を導
電棒１，６から腕状に構成する例を示したが、第
３図ａ，ｂ，ｃに示したように、電極３，４に設
けられた、中心部で交又する溝３１，３２、４
１，４２によつて分割された扇状の電極部分の１
ケ所とのみ接合するよう導電棒１，６に偏心した
突出状通電基部２，５を設け、ぬすみ部分には高
抵抗金属よりなる補強材１１，６１を配置するこ
とによつても同様の効果は得られる。同様に本図
で示したように電極を中央円形平坦部３０，４０
を有する截頭円錐状に構成し、溝の終端部３１
１，４１１が全て、円錐斜面に来るようにすれ
ば、アーク開始個所が、熱容量の小さい、終端部
と外周部の狭い間隙に来ないよう選ぶことが出来
る。以上までの例は、いずれも相対向する電極同
士の溝がお互いに重なり合い、通電導体２，５の
電極への接続部２１，５１は溝を挾むように反対
側に偏れるよう配置した例を示したが、第４図に
示すように、通電導体２，５及び電極への接続部
２１，５１同士が重なり合い、溝３１，３２と４
１，４２が、偏つて配置しても同様の効果は得ら
れる。その場合、接続部２１，５１の電極表面側
でアークが開始すると、コイル状電流通路となら
ないため、所期の効果が発揮できないので、いず
れか一方の電極表面側に、その近辺が非接触部分
となるよう陥設部４０１を設けることが望まし
い。

以上のように、この発明による真空しや断器
は、電極自身に溝を設けてアーク電流をこの溝に
より定まる経路をとらせて流れるようにし、アー
クの近傍でアークに平行な磁界を作るようにして
いるので、機械的並びに電気特性の向上をはかる
ことができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の真空しや断器の電極構造に概念
図で、ａは側面図、ｂは平面図を示す。第２図、
第３図、第４図はそれぞれこの発明の一実施例に
よる一対の電極構造図で、それぞれａは側面図、
ｂはイ−ロ矢視図、ｃはハ−ニ矢視図を示す。第
５図は、この発明の一実施例による電極の溝形状
を示す図である。 図中、１，６……導電棒、２，５……通電導
体、３，４……電極、１１，６１……補強材、２
１，５１……接続部、３１，４１……溝、３１
１，４１１……溝の終端、３０，４０……中央円
形平坦部、４０１……陥設部。なお、図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空容器内に接離自在に設けられ、かつ導電
   棒にそれぞれ取付けられた一対の電極により電路
   を開閉するものにおいて、前記電極の少なくとも
   一方の電極に該電極の外周部の任意の１個所を切
   断して設けられた始点から該電極中心部へのびる
   と共に、さらにこれより少なくとも１又は分岐し
   た２以上の径路を経て該電極の外周部近傍の外周
   部を横切ることのない位置に前記各経路に対応し
   て設けられた１又は２以上の各終端にまでのびる
   溝を備えると共に該電極の前記始点の近傍で前記
   導電棒と前記電極とを電気的に接続する通電導体
   を備え、前記通電導体の接続部が電極対向状態で
   前記溝の反対側に設けたことを特徴とする真空し
   や断器。 ２ 真空容器内に接離自在に設けられ、かつ導電
   棒にそれぞれ取付けられた一対の電極により電路
   を開閉するものにおいて、前記電極の少なくとも
   一方の電極に、該電極の外周部の任意の１個所を
   切断して設けられた始点から該電極中心部へのび
   ると共に、さらにこれより少なくとも１又は分岐
   した２以上の経路を経て該電極の外周部近傍の外
   周部を横切ることのない位置に前記各経路に対応
   して設けられた１又は２以上の各終端にまでのび
   る溝を備えると共に該電極の前記始点の近傍で前
   記導電棒と前記電極とを電気的に接続し、かつ前
   記電極に対する接続部を有し、その接続部が前記
   電極対向状態で前記溝の反対側に設けられた通電
   導体と、前記電極と導電棒の間に配設され、この
   間の機械的接合を補強する補強材を備えたことを
   特徴とする真空しや断器。 ３ 補強材は電極材質より高抵抗金属よりなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の真空
   しや断器。 ４ 電極と導電棒の接合は導電棒の端部断面の一
   部に設けられた突出部を経て、溝によつて分割さ
   れた電極の一部に接合すると共に、他の部分は相
   互に高抵抗の補強材により機械的に接合するよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項又
   は第３項記載の真空しや断器。 ５ 電極は、中央部が円形平坦で、周辺部が円錐
   状の形態を有すると共に溝は前記中央円形平坦部
   を横切り、その終端を前記円錐部の斜面部分に設
   けられたことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   ないし第４項のいずれかに記載の真空しや断器。 ６ 電極中心部から、外周部に向う溝の経路は複
   数本のラセン状に分岐したことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項ないし第５項のいずれかに記載
   の真空しや断器。 ７ 相対向する一対の電極において、導電棒から
   通電される個所をお互いが重なるように配置する
   とともに、前記電極の少なくとも一方の電極の表
   面において、前記通電される個所の近傍にお互い
   が接触しないように陥没部を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項ないし第６項のいずれ
   かに記載の真空しや断器。