JPS6357900B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は真空バルブに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来の真空バルブは第１図に示す様に、絶縁円
筒１の両端にシールリング３を介して、固定フラ
ンジ１２・可動フランジ１３を封着して内部を真
空にして真空容器を形成している。固定電極１３
は固定フランジ１２を気密に貫通する固定電極軸
１１に固着されている。この固定電極１３に対向
して接離可能に配置した可動電極２３は、可動電
極軸２１に固着されている。可動通電軸２１は、
可動フランジ２２にベローズ２５を介して封着し
ている。真空容器の内部には、絶縁円筒１の内面
にアークシールドサポート４を用いてアークシー
ルド２を固定している。ベローズ２５にはベロー
ズカバー２４を設けてある。固定電極１３及び可
動電極２３は、第２図、第３図に示す様に接触子
３１Ａを電極３２Ａの表面面に固着し、電極３２
Ａの背面にコイル電極３３を補強３４を介して通
電軸に固着している。通電状態では、固定電極１
３と対向する可動電極２３が互いに接触してい
る。電流をしや断する時には、図示していない外
部駆動機構により可動通電軸２１を駆動して、可
動電極２３を固定電極１３から開離する。この時
電極間にアークが発生する。アーク電流はコイル
電極３３を流れるため、アークと平行に磁界が発
生する。この磁界の効果によつて、アークは安定
し、しや断性能は向上する。この様にアークに平
行に磁界を加える方法は、しや断性能を向上する
ための最も有効な方法である。

また、接触子の材料についても様々な性能が要
求されている。要求される性能の主なものは、し
や断性能が高い・さい断電流値が小さく・溶着力
が小さい等である。この様な性能を完全に満足す
る接点材料はまだできていない。従つて従来使用
されている接点材料は大きく２つの使用目的によ
つて使い分けられていた。１つは、電流しや断性
能の高い材料である。この材料では、さい断電流
値が大きいという欠点があり、サージサブレツサ
等を使用しなければならない。もう１つは、さい
断電流値の低い材料である。この材料では、電流
しや断性能が低い欠点があつた。

また、従来の電極形状でのアークと平行な方向
の磁界の分布は、第４図に示す通り電極端部で小
さくなつている。アークは、アーク電圧が最も低
くなる磁界強度の部分に点弧しやすい。従つて、
従来の電極形状では、電極の中心にある接触子部
分でアークが点弧しやすくなつており、電極全体
にはアークが広がりづらくなつているため、さい
断電流値の低い材料から電極３２Ａにアークが広
がらず、しや断容量を大きくすることはできなか
つた。

以上述べた様に、従来の電極構造では、さい断
電流値が小さく、かつ、しや断容量の大きな真空
バルブとすることが不可能であり、しや断容量の
大きな真空バルブを使用する時には、サージをお
さえるためにはサージサブレツサ等を使用する必
要があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、電流しや断容量が大きく、かつ、さ
い断電流値の小さい真空バルブを提供することを
目的としている。

〔発明の概要〕

本発明は接触子の主成分が高融点金属であるタ
ングステンＷ又はモリブデンMoと高蒸気圧であ
る蒼鉛Bi、又は銀Ag、又はアルミニウムＡ、
又は銅Cuからなり、前記接触子の表面積の1/2以
上がコイル電極の内径より外側に配置し、前記コ
イル電極と電極との接続部に前記接触子を近接さ
せ、前記コイル電極と前記電極との接続部との間
の前記電極に溝を設けたことを特徴とするもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第５図及び、第６図
を用いて説明する。

電極部以外は、従来と同一であるため説明を省
略する。

さい断電流値の小さい材料の接触子３１Ｂは、
その表面積の1/2以上が、コイル電極３３の内径
より外側になる様に配置され、かつ、コイル電極
３３と電極３２Ｂとの接続部に近接させ、その接
続部に接続されているコイル部に隣接するコイル
部が接触子の背後に来る様に配置されている。接
触子３１Ｂに近接する電極とコイル部との接続部
と、接触子３１Ｂとの間の電極３２Ｂに溝３２Ｄ
を設けている。接触子３１Ｂはコイル電極３３の
分割数と同一の個数とし、固定電極と可動電極は
同一の構造である。電極投入時には、固定電極と
可動電極の接触子３１Ｂ表面が接触する様に配置
する。また、接触子３１Ｂの材料は、高融点金属
であるＷ又はMoと、高蒸気圧金属であるBi、又
はAg、又はＡ、又はCuとを主成分とする材料
で、さい断電流値の小さな材料を使用する。また
電極３２Ｂは純Cuとする様な構成である。

上記の様な電極にした結果、次の様な効果があ
る。

電流をしや断するために、固定電極と可動電極
を開極すると、まず、固定電極側と可動電極側の
接触子３１Ｂ間にアークが点弧する。第４図の磁
界分布から接触子３１Ｂでの磁界強度は弱く、そ
の場合のアーク電圧は高くなる。しかしながら電
極３２Ｂの中心部は磁界強度が強いため、電極部
でのアーク電圧は低くなる。このアーク電圧の差
により、アークは安定する方向、つまり、アーク
電圧によるエネルギー損失の小さい方向、すなわ
ち電極３２Ｂの中央部へアークは移動し、アーク
は遮断性能の低い接触子３１Ｂから遮断性能の高
い電極３２Ｂへ広がつて行くことができる。又、
接触子３１Ｂは通電容量の関係から、全部をコイ
ル電極３３の内径より外側に配置できないため、
内側にも配置するが、接触子３１Ｂの表面積の1/
２以上を外側になるようにすれば上記の性能は保
証できる。理想的には、接触子３１Ｂの数にだけ
アークは分散されるが、電極の傾き等の理由によ
つて、１箇所の接触子間にだけアークが点弧す
る。その時の電流の流れは、第５図に示すように
電極表面を流れる電流を実線で示し、コイル電極
を流れる電流を破線で示す。もう一方の電極にも
同様な状態に電流は流れる。電極を重ね合わせた
時、同じ位置で逆方向に流れる電流では、アーク
と平行な方向の磁界の発生は無い。そこで、接触
子３１Ｂの近傍での電流は、固定電極と可動電極
を考えると第７図の様に可動電極側に流れる電流
を実線で示し、固定電極側に流れる電流を破線で
示す。

従来、コイル電極のコイル部に流れる電流によ
つてのみアークと平行な磁界は作られていたが、
電極に溝を設けたことによつて、電極表面に流れ
る電流によつてもアークと平行な磁界が発生す
る。溝の無い時の磁界分布は第４図に示すに様に
接触子部分では低い値である。アークはアーク電
圧が最低となる磁界強度の方へ移行しようとす
る。しかし、接触子３１Ｂと電極３２Ｂとは材料
が異なるため、接触子３１Ｂから電極３２Ｂへア
ークを移行させるためには、大きな力が必要であ
り、電極端部に接触子を配置しただけでは不十分
である。電極に溝を入れた場合の磁界分布は次の
様になる。第７図のの領域は可動電極の電極表
面を流れる電流によつて、アークと平行な方向の
磁界はコイル電極のコイル部だけで発生する磁界
よりも強くなる。逆にの領域は、磁界は減少す
る。また、の領域では固定電極の電極表面を流
れる電流によつて、アークと平行な方向の磁界は
コイル電極のコイル部だけで発生する磁界よりも
強くなる。従つて、アークと平行な磁界強度は、
接触子３１Ｂの表面で最も小さくなり、その近傍
の領域（第７図・）では大きくなるため、ア
ークは接触子表面から電極表面へ移行して行く。
従つて、大電流アークはCuの電極表面で点弧す
るため、低サージ用電極材料よりもしや断性能が
良く、大電流しや断が可能となる。また、小さな
電流では、磁界の発生は小さくなり、アークは接
触子３１Ｂに点弧したままである。従つてさい断
電流値を低くおさえることができ、サージ電圧の
発生が小さく、サージサブレツサ等を使用する必
要が無くなる。

第８図は、本発明の他の実施例である。接点３
１Ｂに最も近接する電極とコイル電極との接続部
と接点３１Ｂの間の電極に溝３２を設ける他に、
次に近接する電極とコイルの接続部と接点３１Ｂ
の間の電極に溝３２を設けたことを特徴とする真
空バルブである。これにより表極表面を流れる電
流通路をより制限することができ、同様の効果を
生むことができる。

〔発明の効果〕

本発明による真空バルブは、低サージ用材料を
電極端部に配置し、かつ電極表面に流れる電流の
経路を電極に設けた溝により制限することによつ
て、大電流しや断の可能な低サージ真空バルブと
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の真空バルブの断面図、第２図は
従来の電極の平面図、第３図は第２図のＡ−Ａ矢
視断面図、第４図は縦方向磁界強度のグラフ、第
５図は本発明の１実施例を示す電極の平面図、第
６図は第５図のＢ−Ｂ矢視断面図、第７図は電流
の流れを示す説明図、第８図は本発明の他の実施
例を示す電極の平面図である。 ３１Ｂ……接触子、３２Ｂ……電極、３２Ｄ…
…溝、３３……コイル電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁性円筒の両端をフランジで囲んだ真空容
   器内に接離可能な一対の電極を配置し、前記電極
   の背面にコイル電極を固着し、前記電極の表面に
   接触子を固着してなる真空バルブに於いて、前記
   接触子の主成分が高融点金属であるタングステン
   Ｗ又はモリブデンMoと高蒸気圧金属である蒼鉛
   Bi、又は銀Ag、又はアルミニウムＡ、又は銅
   Cuから成り、前記接触子の全表面積の1/2以上の
   接触子を前記コイル電極の内径より外側になり、
   かつ、前記コイル電極と前記電極との接続部の近
   傍になるように前記電極の表面に取付け、前記コ
   イル電極と前記電極との接続部との間の前記電極
   に複数個の溝を設けたことを特徴とする真空バル
   ブ。