JPS63259934A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、真空バルブに係り、特に、低サージ性能およ
び大電流遮断性能に優れた電極の構造に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来、低サージ性能を考慮した真空バルブとしては、た
とえば、特開昭５８−３８４２５号公報が知られている
。この真空バルブの構造は、、第４図、第５図および第
６図に示すように、絶縁円筒１の両端開口部を端板２，
３で閉止して真空容器４を形成し、この内部に接離自在
とした一対の電極５゜６を配設して構成したもので、電
極５の固定通電軸７は端板２に固定して取付けられ、電
極６の可動通電軸８は端板３にベローズ９を介して移動
自在に取付けられ、電極５，６の周りを囲むアークシー
ルド１０は絶縁円筒１に取付けられ、ベローズカバー１
１は通電軸８に取付けられている。

また、電極５，６の構造は、対向する接触面がＡｇ−Ｗ
Ｃ系焼結材から形成され接点を兼ねた電極体１４．１５
の裏面に通電部１６ａ、　１７ａにより電気的に接続さ
れたコイル電極１６．１７が設けられている。

このコイル電極１６．１７には、固定および可動通電軸
７，８からの電流がコイル分流腕部１６ｂ、　１７ｂに
より分流され、コイル円弧部１６ｃ、　１７ｃに流れる
。

このコイル円弧部１６ｃ、　１７ｃに流れる電流により
、電極空間に軸方向磁界が発生する。この軸方向磁界は
、接点間に点弧したアークを一様に拡散させ、接点の損
傷を軽微にするため、平板電極やスパイラル電極よりも
大電流を遮断することが可能であった。しかも、電極体
１４．１５の対向する接触面が低サージ接点材Ａｇ−Ｗ
Ｃ系焼結材から形成され接点を兼ねているから、さい断
電流をＩＡ以下に抑えることのできる低サージ性能を併
せ有していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、　Ａｇ−ＷＣのような低サージ接点材料
は、一般に熱伝導率が低く、かっＷＣの微粉末の焼結材
であるため、脆（ＣｕやＣｕ−Ｃｒに比べて熱Ｗｊ撃に
弱く、遮断限界電流が比較的小さい、したがって、低サ
ージ性能と大電流遮断性能を併せ有する構造とはなり得
ながった。

そこで１本発明の目的は、低さい断電流特性を有して低
サージ性能に優れ、しかも大電流遮断性能にも優れた真
空バルブを提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段および作用）本発明は、
絶縁円筒の両端開口部をそれぞれ端板で閉止して形成し
た真空容器の内部に、電極体および軸方向磁界を発生す
るコイル電極を有する一対の電極を接離自在に配設した
真空バルブにおいて、電極体の表面に円形凹部を設けて
Ｃｕ−Ｃｒ材から形成した電極面板を固着し、この電極
面板に固着する低サージ接点材から形成した接点を、１
〜３ｍ突出させるとともに、電極体の裏面に配設される
コイル電極のコイル円弧部の一方側に接続され半径方向
に伸びるコイル腕部と、コイル円弧部の他方側に接続さ
れ半径方向に伸びるコイル折返し部の間でかつ電極面板
からは外れないように配置する構成とし、コイル電極の
発生する軸方向磁界がＣｕ−Ｃｒ材上の強度よりも低サ
ージ接点材上の強度の方が弱くなるようにし、低さい断
電流特性を有して低サージ性能に優れ、かつ大電流遮断
性能にも優れるようにしたものである。

（実施例） 以下１本発明の一実施例を図面を参照して説明する。な
お１本発明の真空バルブの概略構造は従来と同じであり
、また、固定側電極と可動側電極とは構造が同じである
から、その一方である可動側電極について説明し、固定
側電極の説明は省略する。第１図は本発明の一実施例の
可動側電極の平面唄、第２図は第１図のＡ−０−Ａ線に
沿って切断し矢印方向に見た断面図である６両図におい
て、可動側電極２０は、可動通電軸２１の端部に一端を
固着され、軸方向磁界（縦磁界）を発生するコイル電極
２２と、このコイル電極２２の他端に固着され、Ｃｕ材
から形成された表面（固定側電極と対向する面）に円形
凹部を設けた電極体２３と、この電極体２３の円形凹部
にロー付は等により固着され、電極体２３の表面と等し
い高さかもしくはそれよりも僅かに突出し、Ｃｕ−Ｃｒ
材から形成された電極面板２４と、この電極面板２４に
固着され、　Ａｇ−ＷＣを主成分とし添加物として総重
量の１０ｖｔ％以下のＣｏ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｔｏ、Ｂ　な
どを含有させたＡｇ−ＷＣ系接点材で半径５〜１０ｍ＋
の円形に形成し、電極面板２４より１〜３ｍ突出するよ
うにした接点２５から構成されている。

しかして、コイル電極２２は、可動通電１１［１２１に
ロー付けなどにより一体的に固着されるコイル取り付は
部２２ａと、これに連結されて半径方向に伸び、通電軸
に流れる電流を半径方向に変換するための複数個のコイ
ル腕部２２ｂと、このコイル腕部２２ｂの先端に一端が
連結されて円周方向に伸び、それに電流が流れたとき電
極空間に軸方向磁界が発生されるようなコイル円弧部２
２ｃと、　このコイル円弧部２２ｃの他端には円周方向
に流れる電流を半径方向に変えるためのコイル折返し部
２２ｄと、さらにこの折返し部２２ｄの端部には電極体
２３に連結するためのコイル連結部２２ｅを有している
。

また、上記した接点２５は、電極体２３の平面で見た位
置を、　第１図に示すようにコイル腕部２２ｂのコイル
円弧部２２ｃが連結されない側面２２ｆと、この側面２
２ｆに対向するコイル折返し部２２ｄの側面２２ｇの間
とし、両方の側面に接するかまたは僅かに離れ、ＩＩ！
極体２３の半径の１／２以上外側で電極板２４からはは
み出さないようにし、しかも複数のものが電極体２３と
同心円上に配置されるようにする。なお、可動側電極２
０が移動して固定側電極に接触したとき、互いの接点同
志で接触点を有するように両電極を配置する。

次に５以上のように構成された真空バルブの電極の作用
について説明する。短絡事故や地絡事故が発生して真空
バルブに定格遮断電流が流れ、図示しない操作機構部に
より可動側電極２０が固定側電極より離反されると、陰
極となった電極の接点２５上にカソードスポットが点弧
され、これらにより生成される金属蒸気プラズマにより
電極間空間にアークが維持される。このとき、両電極の
コイル電極２２のコイル円弧部２２ｃに流れる電流によ
り、電極間空間に軸方向磁界が発生する。ただし、両電
極の接点２５の裏面付近にはコイル電極２２のコイル円
弧部２２ｃが存在せず、コイル折返し部２２ｄを通って
コイル連結部２２ｅに達し、電極体２３を通って接点２
５に到達するため、両電極の接点２５近辺に流れる電流
は、円周方向成分を持たず、すなわち、接点２５および
その近辺での軸方向磁界の強度は、その周囲に比べ弱く
なる。軸方向磁界の強度の弱い電極上で点弧したアーク
は、アーク電流瞬時値が大きくなると、第３図に示すよ
うに弱磁界ではアーク電圧が大きいため不安定で、接点
２５上だけでアークが安定に点弧することができなくな
り、その周囲のＣｕ−Ｃｒ材で形成した電極面板２４上
にもカソードスポットが部分的に移動する。電極面板２
４上にアークが点弧すると、そこでの軸方向磁界強度は
充分に強く第３図の最小値付近のアーク電圧となり、ア
ーク電圧が充分低くアークが安定化される。このとき、
電極間電圧の平衡を保つため、アーク電圧の低い部分で
の電流分担が増え。

アークの殆どが電極面板２４上に移動し、接点２５上で
の大電流アークを維持するための接点消耗が減少し、接
点損傷が軽減される。Ｃｕ−Ｃｒ材は、大電流遮断性能
を有しかつ高耐電圧接点材であるため、縦磁界電極と組
合わせることにより、さらに遮断性能が向上する。した
がって、上記した実施例の電極構造は、低サージ接点材
の損傷軽減効果と併せて、大容量遮断性能を有するもの
となる。

定常負荷電流のような小電流の遮断の場合には、電極間
空間全体での軸方向磁界強度が弱く、接点２５上と電極
面板２４上でのアーク電圧差も小さく、また接点２５間
で接触点を有しているため、電流零点で負荷電流を遮断
するまでアークは主に接点上で点弧する。　ここで、接
点２５にはＡｇ−ＷＣもしくは少量のＳｓ、Ｂｉｔ　Ｂ
、Ｔｏなどの低融点材を含有したＡｇ−ＷＣを主成分と
した金属材料を用いているため、平均さい断電流が約０
．８アンペア以下と低さい断時性を示し、低サージ真空
バルブを実現することが可能な電極構造となる。

上記接点２５に１０ｖｔ％以下のＣｏもしくはＴ１を含
有することにより、接点２５の金属組織内のＷＣ化合物
の微粒子間結合力を強化することになり、接点のアーク
による損傷を抑制し、大電流遮断に有利である。

以上の構成によれば、Ｃｕ−Ｃｒ材、軸方向磁界とその
強弱分布およびＡｇ−ＷＣを主成分とする接点の間に接
触点を有する効果により、大電流遮断時にはＣｕ−Ｃｒ
材の電極面板上での電流分担を多くし、　Ａ　ｇ　−Ｗ
　Ｃ接点の大電流遮断による損傷を非常に軽微のものと
することができ、かつ小電流時にはＡ　ｇ　−Ｗ　Ｃ材
にアークを点弧させることができるため、遮断性能を向
上させ、平均さい断電流０．８Ａ以下の低サージ性能を
有する真空バルブを提供することができる。

なお１本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
なく、接点２５の材料をＡｇまたはＣｕをベースとした
高蒸気圧、低融点材料を含む合金からなる低サージ材料
を用い、かつ周囲の電極面板２４をＣｕ−Ｃｒ材で形成
した縦磁界電極においても同様な効果を発揮し、遮断性
能が向上した低サージ性能を有する真空バルブを提供す
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成されているから。

低サージ接点材と遮断性能の良好なＣｕ−Ｃｒを併せ持
ち、低サージ接点とＣｕ−Ｃｒ材の間で接触点を有しか
つ縦磁界電極を備えているので、低サージ性能と大電流
遮断時のＣｕ−Ｃｒ上へのアーク拡散効果により、低サ
ージ、大遮断容量の真空バルブを提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の可動側電極を示す平面図、
第２図は第１図のＡ−０−Ａ線に沿って切断し矢印方向
に見た断面図、第３図は本発明に関連するＣｕ−Ｃｒ材
とＡｇ−ＷＣ材のアーク電圧と軸方向磁束密度の関係を
示す線図、第４図は従来の真空バルブの構成を示す断面
図、第５図は従来の真空バルブの電極を示す平面図、第
６図は第５図のＡ−０−Ａ線に沿って切断し矢印方向に
見た断面図である。 １・・・真空容器　　　　２０・・・可動側電極２２・
・・コイル電極　　　２２ｂ・・・コイル腕部２２ｃ・
・・コイル円弧部　２２ｄ・・・コイル折込部２３・・
・電極体　　　　　２４・・・電極面板２５・・・接点 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 第１図 第２図 第３図 第４図 Ａ 第　５　図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁円筒の両端開口部をそれぞれ端板で閉止して
   形成した真空容器の内部に、電極体および軸方向磁界を
   発生するコイル電極を有する一対の電極を接離自在に配
   設した真空バルブにおいて、前記電極体の表面に円形凹
   部を設けてＣｕ−Ｃｒ材から形成した電極面板を固着し
   、この電極面板に固着する低サージ接点材から円板状に
   形成した接点を、１〜３ｍｍ突出させるとともに、前記
   電極体の裏面に配設される前記コイル電極のコイル円弧
   部の一方側に接続され半径方向に伸びるコイル腕部と、
   コイル円弧部の他方側に接続され半径方向に伸びるコイ
   ル折返し部の間でかつ前記電極面板から外れないように
   配置したことを特徴とする真空バルブ。
2. （２）低サージ接点材に、焼結材Ａｇ−ＷＣを主成分と
   し、かつその低さい断電流特性を損なわない程度の重量
   比で１０ｗｔ％以下のＣｏ、Ｔｉ，Ｓｅ、Ｂｉ、Ｔｅ、
   Ｂなどを含有させた特許請求の範囲第１項記載の真空バ
   ルブ。
3. （３）接点、電極面板およびコイル電極を有する電極を
   備えた真空バルブに、電流エージングを施こした特許請
   求の範囲第１項および第２項記載の真空バルブ。