KR920006060B1 - 진공스위치관 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

진공스위치관
제1도는 본원 발명의 일실시예에 의한 진공스위치관을 나타내는 단면측면도.
제2도는 이 관의 고정전극을 나타내는 단면측면도.
제3도는 본원 발명의 다른 실시예에 의한 진공스위치관의 고정전극을 나타내는 단면측면도.
제4도는 이 관의 성능을 나타내는 특성도.
제5도는 종래의 진공스위치관을 나타내는 단면측면도.
제6도는 제5도의 A-A'선 단면평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 진공용기 7 : 고정전극
8 : 가동전극 7a, 8a : 주전극
7b, 8b : 보조전극 7h, 8h : 고도전부재.
본원 발명은 대전류를 단속(斷續)하는데 사용되는 진공스위치관(管)에 관한 것이다.
제5도 및 제6도는 예를들면 일본국 특공소 45(1970)-29935호 공보에 나타낸 종래의 진공스위치를 나타내는 단면도 및 A-A'선 단면도이며, 도면에 있어서, (1)은 10-4Torr 이하의 고진공상태로 이루어진 진공용기, (2)는 진공용기(1)의 고정측단판(端板), (3)은 진공용기(1)의 가동측단판, (5)는 고정측단판(2)에 일단부가 고정된 고정전극봉, (6)은 가동측단판(3)에 상하방향으로 이동가능하게 삽통된 가동전극봉, (4)는 일단이 가동전극봉(6)에 고정되고, 타단이 가동측단판(3)에 고정된 벨로즈, (7)은 고정전극봉(5)의 선단부에 설치된 고정전극, (8)은 가동전극봉(6)의 선단부에 설치된 가동전극, (7a), (8a)는 고정전극(7) 및 가동전극(8)의 중앙부에 설치된 주전극, (7c), (8c)는 준전극(7a), (8a)의 중앙부에 설치된 요부(凹部), (7d), (8d)는 전극(7a), (8a)의 주연부(周椽部)에 형성된 환상(環狀)부, (7b), (8b)는 주전극(7a), (8a)의 주의에 설치되고 또한 고정전극봉(5) 및 가동전극봉(6)에 각각 접속된 보조전극, (7e), (8e)는 보조전극(7b), (8b)에 설치된 스파이렬형의 홈, (9)는 각 전극으로부터 발생하는 금속증기를 흡착하는 실드판이다.
다음에 동작에 대해서 설명한다. 전류통전시는 가동전극봉(6)을 위쪽으로 이동시켜서 주전극(7a), (8a)끼리를 그 환상부(7d), (8d)에서 접촉시킨다. 이로써 전류가 고정전극봉(5)
Figure kpo00001
주전극(7a)
Figure kpo00002
주전극(8a)
Figure kpo00003
주전극(8b)
Figure kpo00004
가동전극봉(6)통해서 흐른다. 전류차단시는 가동전극봉(6)을 아래쪽으로 이동시켜서 주전극(7a)와 (8a)를 이간시킴으로써 전류가 차단된다. 이 경우, 전류의 크기가 부하전류 정도일 때는 환상부(7d)와 (8d)가 이간되면 그 영역에서 차단이 완료된다. 전류의 크기가 단락 등에 의한 대전류의 경우는 환상부(7d)와 (8d)가 이간되면, 양자사이에 아크가 발생한다. 이 아크는 외부배선 등에 의한 자계의 영향을 받아서 바깥쪽으로 향해서 이동하여, 보조전극(7b), (8b)에 이르면 스파이럴형의 홈(7e), (8e)에 의해 구동력이 부여되고, 다시 바깥쪽으로 이동하면서 중심축의 주위에서 회전운동을 한다. 이로써, 아크가 국부에 정체해서 각 전극을 손상하거나 금속증기가 발생하거나 하는 것을 방지하도록 하고 있다.
주전극(7a), (8a)은 개폐시의 접촉, 통전부로 되고, 부하전류 정도의 전류차단을 행할때의 아크의 소호부가 되므로, 용착인외력(溶着引外力), 재단전류치(裁斷電流植)가 작은 재료가 선정된다. 또한, 보조전극(7b), (8b)는 대전류를 차단가능하며, 보다 대전압성능이 뒤어난 재료가 선정된다. 또한 주전극(7a), (8a), 보조전극(7b), (8b), 고정전극봉(5) 및 가동전극봉(6)의 접합은 수소분위기중 또는 진공중에 있어서 Cu-Ag계의 납재를 사용하는 경납접합이 일반적이다.
종래의 진공스위치관은 상기와 같이 구성되어 있으므로, 대전류 차단시에 있어서 예를들면 주전극(7a), (8a)이 저융점금속을 다량으로 함유하는 재료로 구성되고, 보조전극(7b), (8b)가 고내압 재료로 구성되는 경우 등과 같이 양자의 재질이 매우 다를 경우에는 저융점금속으로부터 금속증기가 발생하기 쉬우므로, 보조전극(7b), (8b)에의 아크의 이동이 특히 어려워지고, 이 때문에 주전극(7a), (8a)에서 아크가 정체해서 전극손상이 심해지고, 안정된 대전류차단성능을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.
본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 안정된 대전류의 차단이 가능한 전극구조를 가지고, 소형이며 경제적인 진공스위치관을 얻는 것을 목적으로 한다.
본원 발명에 의한 진공스위치관은 주전극, 보조전극중 최소한 주전극의 배면에 고도전부재를 설치하는 동시에, 각 부의 전기전도도를 주전극＜보조전극＜고도전부재의 순으로 선정한 것이다.
본원 발명에 있어서의 주전극 배면에 설치된 고도전부재는 대전류 차단시에 생기는 아크를 주전극으로부터 보조전극으로 신속하게 이행시킨다.
이하, 본원 발명의 일실시예를 도면에 따라서 설명한다. 제1도 및 제2도에 있어서는 제5도 및 제6도와 대응하는 부분에는 동일부호를 붙여서 설명은 생략한다. 제1도 및 제2도에 있어서, (7f), (8f)는 주전극(7a), (8a)이 서로 대향하는 면의 중앙부에 배설된 직경 Da을 가진 평탄부, (7g)는 평탄부(7f), (8f)의 주연부에 형성된 테이퍼부, (7h), (8h)는 주전극(7a), (8a)의 상기 평탄부(7f), (8f)와는 반대쪽의 뒤면에 설치되고, 각각 고정전극봉(5), 가동전극봉(6)에 접속되는 동(銅)등을 재질로 하고, 직경 Dc을 가진 고도전부재, Db는 보조전극(7b), (8b)의 직경, L1, L2는 전류의 통로이다. 주전극(7a), (8a), 보조전극(7b), (8b) 및 고도전부재(7h), (8h)의 각 부의 전기전도도는 주전극(7a), (8a) ＜보조전극(7b), (8b) ＜고도전부재(7h), (8h)의 순으로 선정되어 있다.
주전극(7a), (8a)의 재료로서 Cu-20Cr-Bi, 보조전극(7a), (8b)의 재료로서 Cu-(10∼60)Cr 또는 Cu-20Cr, 고도전부재(7h), (8h)의 재료로서 99.9Cu가 각각 사용된다. 그 경우의 전기전도도의 비율은 대체로, 주전극(7a), (8a) : 보조전극(7b), (8b) : 고도전부재(7h), (8h)≒0.3 : 0.7 : 1이다.
Bi, Te 등의 저융점금속을 10% 이상 다량으로 함유한 주전극(7a), (8a)의 경우, 이와같은 주전류(7a), (8a)는 일본국 특개소 59(1984)-3822호에 개시된 바와같이 전극재료의 혼합분말을 동의 대금(台金)상에 압축성형한 후 일체성형하므로써, 전극재료와 동의 고도전부재(7h), (8h)가 열반응해서 일체적으로 접합된 것을 얻을 수 있으며, 이것을 기계가공한 것을 사용할 수 있다.
보조전극(7b), (8b)의 재료를 상기 조성으로 한 경우는 이 보조전극(7b), (8b)자체를 동으로 구성해서 고도전부재로 하는 것보다, 고내압, 저재단치로 대전류차단이 가능한 소형의 진공스위치관을 얻을 수 있다.
다음에 동작에 대해서 설명한다.
전류통전시에는 가동전극봉(6)을 위쪽으로 이동시킴으로써, 주전극(7a), (8a) 끼리를 그 평탄부(7f), (8f)에서 접촉시킨다. 이로써 전류통로 L1에서 나타낸 바와같이, 경로를 전류가 흐른다.
부하전류정도의 크기의 전류의 차단시에는 가동전극봉(6)을 아래쪽으로 이동시켜서 평탄부(7f)와 (8f)를 이간시킴으로써 그 영역에서 차단이 완료된다. 이 경우, 상기 저융점금속을 다량으로 함유한 주전극(7a), (8a)을 사용한 경우는 1A 이하의 저재단특성이 얻어진다.
단락시등의 대전류의 차단시에는 평탄부(7f), (8f)가 이간되면, 먼저 이 부분에서 아크가 발생한다. 초기에 있어서는 외부배선 등에 의한 전자력에 의해 아크는 바깥쪽으로 향해서 이동된다. 이 이동은 동일재료의 주전극(7a), (8a) 사이에서 원활하게 행해지고, 또한 평탄부(7f), (8f)로부터 테이퍼부(7g), (8g) 로 신속하게 행해진다. 이 경우, 이 실시예에서는 상기 종래의 제5도 및 제6도에 나타내는 바와같이 주전류(7a), (8a)에 요부(7c), (8c)가 없이 평탄부(7f), (8f)가 배설되며, 이것에 이어지는 테이퍼부(7g), (8g)가 배설되어 있으므로, 요부(7c), (8c)에 의한 스텝차부분에 아크가 집중되어 정체되는 일이 없으며, 아크의 이동이 신속하게 행해진다.
테이퍼부(7g), (8g)에 이동한 아크는 다시 주전극(7a), (8a)과는 다른 종류의 재료로 이루어진 보조전극(7b), (8b)에도 정체하는 일없이 원활하게 이동할 수 있다. 그 이유로서는 각 부의 전기전도도가 주전극(7a), (8a) ＜보전전극(7b), (8b) ＜고도전부재(7h), (8h)로 선정되어 있으므로, 전류통로 L2에서 나타내는 바와같이 경로를 전류가 흐르고, 고도전부재(7h), (8h)를 통하므로써, 테이퍼부(7g), (8g)로부터 보조전극(7b), (8b)으로의 아크의 이동이 원활하게 행해지기 때문이다.
그리고, 상기 실시예에서는 고도전부재(7h), (8h)를 주전극(7a), (8a)의 뒤면에만 설치하였으나, 제3도에 나타내는 바와같이 주전극(7a), (8a) 및 보조전극(7b), (8b)의 각 뒤면에 걸쳐서 설치해도 되며, 그 경우는 대전류차단성능이 더욱 향상한다.
즉 제1도 및 제2도의 실시예에서는 Da＜Dc＜Db 이지만 제3도의 실시예에서는 Da＜Dc=Db가 되도록 구성되어 있으며, 직경비 Dc/Da가 클스록 전류통로 L1에서 L2에의 아크의 이동이 용이하게 행해진다. 이경우 직경비 Db/Da의 최대치는 Db/Da로 제한된다. 왜냐하면 보조전극(7b), (8b)의 상기 Cu, Cr 합금으로 이루어지는 재료는 단락차단성능 및 내전압성능이 Cu로 이루어진 고도전부재(7h), (8h)보다 우수하므로, 보조전극(7b), (8b)의 대향면의 외주부는 보조전극(7b), (8b)의 재료로 구성되지 않으면 안 되기 때문이다.
제4도는 각 전극에 상기 조성의 재료를 사용한 경우의 단락차단성능 및 내전압성능을 나타내는 특성도이다. 또한 이 제4도에서는 단락성능비는 Dc/Da=1의 점을 100%로 하고, 내전압성능비는 Dc/Ca=Db/Da의 점을 100%로 해서 표시하고 있다. 이 제4도에서 명백한 바와같이 본원 발명의 효과는 Dc/Da≥1 내지 Dc/Da≤Db/Da의 범위에 있어서 발휘된다.
또한 주전극(7a), (8a), 보조전극(7b), (8b) 및 고도전부재(7h), (8h)의 3개 부분의 재료의 조성은 상술한것에 한정되지 않으며, 상기 3개부분이 각각 예를를면, CuCrCr2O3, CuCr, Cu 또는 AgWC, CuCr, Cu 또는 CuC, CuCr, Cu 등이라도 되며, 상기 실시예와 같은 효과를 얻는다.
그리고 상기 3개부분의 전기전도도의 비율도 상기 수치에 한정되지 않고, 각기 소, 중, 대의 관계에 있으면 된다.
이상과 같이, 본원 발명에 의하면 주전극, 보조전극중 최소한 주전극의 뒤면에 고도전부재를 설치한 구성으로 하였으므로, 간단한 구성에 의해 아크의 이동이 용이하게 행해지고, 용착력, 재단전류치가 낮으며, 대전류차단성능이 우수한 소형진공스위치관을 경제적으로 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 진공상태로 이루어진 진공용기내에 고정전극과 가동전극이 설치되고, 이들 양 전극은 각각 주전극과 이 주전극의 주위에 배설된 보조전극으로 이루어지며, 상기 가동전극을 이동시켜 상기 주전극끼리를 접리(接離)시킴으로써 전류를 단속(斷續)하는 진공스위치관에 있어서, 상기 주전극 및 보조전극중의 최소한 주전극의 다른쪽의 주전극과 대향하는 면과는 반대쪽의 면에 고도전부재를 설치하고, 각 부의 전기전도도를 주전극＜보조전극＜고도전부재로 선정한 것을 특징으로 하는 진공스위치관.
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