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JP3783414B2 - Vacuum circuit breaker - Google Patents
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JP3783414B2 - Vacuum circuit breaker - Google Patents

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JP3783414B2 JP19532898A JP19532898A JP3783414B2 JP 3783414 B2 JP3783414 B2 JP 3783414B2 JP 19532898 A JP19532898 A JP 19532898A JP 19532898 A JP19532898 A JP 19532898A JP 3783414 B2 JP3783414 B2 JP 3783414B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空遮断器に係り、特にアーク溝を有する電極を備えた真空遮断器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
真空遮断器では、真空バルブ内に対向配置した一対の電極を接離することによって、投入および遮断を行う。一般に、真空バルブ外に設けた操作機構によって可動ロッドを固定ロッドに対して上下に移動させ、各々のロッド端部に設けた電極を接離して、投入および遮断を行う。
【0003】
そして、真空遮断器が遮断を行う時には、電極間にアークが発生する。そして、このアークが両電極間のある一箇所に停滞すると、アークからの熱入力によって電極表面の温度が上昇するため、金属溶融が起こる。この為、この現象が発生した場合には、電極の消耗が激しくなり、更には過剰な金属粒子が電極間に存在するために遮断性能が著しく低下する。
【0004】
それゆえ、従来の真空遮断器では、上述の電流を遮断する時のアーク発生の問題を解決するために、真空遮断器が有する電極の構造に様々の工夫が施される。
例えば、アーク電極に螺旋状のスパイラル形状のアーク溝を設けることにより、電極を流れる電流によって、発生するアークに対してアーク溝に沿った回転方向の磁気駆動力を与え、常にアークが両電極間を移動する構成を採用することにより、電極のある場所にアークが停滞しないようにして、長時間電極表面の金属溶融を抑制し、電極の消耗を抑えることにより遮断性能を向上させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のスパイラル形状のアーク溝を有する電極を用いた真空遮断器では、真空遮断器を小型にした場合、外部導体を流れる電流が発生する磁界により電極間で発生するアークが電磁力を受ける。
【0006】
その結果、電極上でアークが移動する領域、即ち移動の有効面積が減少し、遮断性能が低下する問題が発生していた。
【0007】
本発明の目的は、アークをなるべく電極の外周に沿って移動するように積極的に磁気駆動させ、遮断性能を向上させることが出来る真空遮断器を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、アークをなるべく電極の外周に沿って移動するように積極的に磁気駆動させ、遮断性能を向上させることが出来る真空遮断器を提供することにある。
【0009】
上記目的を達成するために本発明では、真空バルブ内に配置されたスパイラル形状のアーク溝を有する電極と、電極裏面より真空バルブ外に延びるロッドと、該ロッドに接続された外部導体とを備えた真空遮断器において、
前記電極のアーク溝の先端と、該アーク溝の回転方向の隣に位置するアーク溝の電極内側の端部と、該端部を通るアーク溝に対する接線と電極外周との交点に挟まれた部分に相当する箇所に目印を設け、該目印方向に前記外部導体を引き出すことを特徴とするものである。
【0011】
また、上記目的を達成するために本発明の真空遮断器では、アークに働く電磁力の半径方向の成分が最大となる電極上の部位として、アーク溝の先端と、アーク溝の回転方向の隣に位置するアーク溝の電極内側の端部と、この端部を通るアーク溝に対する接線と電極外周との交点に挟まれた部分を、外部導体方向に対応して配置したことを特徴とするものである。
【0012】
また、上記目的を達成するために本発明の真空遮断器では、真空バルブ内に一組の電極を有し、アークに働く電磁力の半径方向の成分が最大となる各電極上の部位を、それぞれ外部導体方向に配置したことを特徴とするものである。
【0013】
また、上記目的を達成するために本発明では、真空バルブ内に配置されたアーク溝を有する電極と、電極裏面より真空バルブ外に延びるロッドと、ロッドに接続された外部導体とを備えた真空遮断器において、アーク溝の先端と、アーク溝の回転方向の隣に位置するアーク溝の電極内側の端部と、この端部を通るアーク溝に対する接線と電極外周との交点に挟まれた部分を、外部導体に対応して配置したことを特徴とするものである。
【0014】
また、上記目的を達成するために本発明の真空遮断器では、アーク溝の先端と、アーク溝の回転方向の隣に位置するアーク溝の電極内側の端部と、端部を通るアーク溝に対する接線と電極外周との交点に挟まれた部分を、外部導体に対して時計方向又は反時計方向にずらして、アークに働く電磁力を調整することを特徴とするものである。
【0015】
また、上記目的を達成するために本発明の真空遮断器では、アーク溝の先端と、アーク溝の回転方向の隣に位置するアーク溝の電極内側の端部と、端部を通るアーク溝に対する接線と電極外周との交点に挟まれた部分を、外部導体の軸方向の中心部より時計方向および反時計方向に30度の範囲に設けたことを特徴とするものである。
【0016】
また、上記目的を達成するために本発明の真空遮断器では、真空バルブ内にアーク溝を有する一組の電極を備え、各電極のアーク溝の先端と、アーク溝の回転方向の隣に位置するアーク溝の電極内側の端部と、この端部を通るアーク溝に対する接線と電極外周との交点に挟まれた部分を、それぞれ外部導体方向に配置したことを特徴とするものである。
【0017】
また、上記目的を達成するために本発明の真空遮断器では、各電極のアーク溝の先端と、アーク溝の回転方向の隣に位置するアーク溝の電極内側の端部と、この端部を通るアーク溝に対する接線と電極外周との交点に挟まれた部分を、各電極間で互いに一致するように配置することを特徴とするものである。
【0018】
また、上記目的を達成するために本発明の真空遮断器では、電極のアーク溝の先端と、アーク溝の回転方向の隣に位置するアーク溝の電極内側の端部と、この端部を通るアーク溝に対する接線と電極外周との交点に挟まれた部分に相当する個所に目印を設け、この目印方向に外部導体を引き出すことを特徴とするものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図1から図11を用いて説明する。
【0020】
図2は本発明の一実施例の真空遮断器の縦断面構造を示した図形である。
【0021】
真空バルブ1はセラミック部材の絶縁筒2の端部に封止金具3を設け、内部を真空密閉する。真空バルブ1内に固定ロッド4と可動ロッド5とを対応配置する。固定ロッド4は封止金具3Aに固定されている。可動ロッド5はベローズ6および封止金具3Bで保持し、可動ロッド5はベローズ6により軸方向に移動することができる。シールド11は両電極8,9の外側に配置され、絶縁筒2に支持されている。固定ロッド4および可動ロッド5に取り付けられた両ロッド4,5の直角方向には外部導体7が延びている。
【0022】
固定ロッド4および可動ロッド5の先端には、それぞれ例えばCu−Pb合金などからなる固定電極8,可動電極9を設ける。
【0023】
この固定電極8,可動電極9が分離して遮断を行う時には、これらの電極間にアークAが発生する。このアークAが両電極8,9間のある一箇所に集中して点弧すると、両電極8,9の表面温度が上昇して金属溶融が起こるため、アークAには両電極8,9間を常に移動させるために駆動力を与える必要がある。このため、両電極8,9には複数本のアーク溝10(この実施例では3本のアーク溝
10A,10B,10C)を設け、アークAに磁気駆動力を与える。
【0024】
次に、アークAに働く電磁力について図1および図2を用いて説明する。
【0025】
両電極8,9を流れる電流が発生する磁界によって、アークAには電極の半径方向の成分を持った電磁力F2が働く。この電磁力F2は、アーク溝10Aの先端10Eを通過したとき、即ち、アークAがアーク溝10Aの先端10Eと、アーク溝10Aの回転方向の隣に位置するアーク溝10Bの電極内側の端部10Dと、端部10Dを通るアーク溝に対する接線L1と電極外周との交点10Fの3つの点(10D,10E,10F)に挟まれた領域の三角部位Sに移動したとき最大となる。これにより、アークは常に外周部分を回るようになる。
【0026】
一方、アークAに対して外部導体7を流れる電流からのローレンツ力による電磁力F1は図2の装置構成においては、常に図中左方向に働き、この電磁力F1はアークAが図1で示した外部導体7に最も近い位置Pに移動したとき最大となる。
【0027】
よって、電極間で発生したアークが電極上を移動する場合に、このアークに働く半径方向の電磁力F2の成分が最大となる電極上の部位であるアーク溝10Aの先端10Eを通過した領域、即ち、アーク溝10Aの先端10Eと、アーク溝10Aの回転方向の隣に位置するアーク溝10Bの電極内側の端部10Dと、端部10Dを通るアーク溝に対する接線L1と電極外周との交点10Fの3つの点(10D,10E,10F)に挟まれた領域の三角部位Sを外部導体7に最も近い位置に対応配置することにより、電極間で発生したアークが電極上を移動する場合においても、アークがなるべく大きなスパイラルを描いて(最大にはアークが電極の外周に沿って)磁気駆動させることにより、単位時間当たり電極上で長い距離を移動させることにより、アークがなるべく電極上で停滞しないようにさせて、電極表面の金属溶融を抑制し、電極の消耗を抑えて遮断性能を向上させることができる。
【0028】
次に、アークAが点Pに位置したときの電磁力F1と電磁力F2の関係について、電極中心から三角部位Sの辺(10E,10F)の中点に延ばした直線L2と外部導体7のなす角度θを変えた場合の実施例を図3から図7を用いて説明し、その効果を図8のグラフでθ=0°の場合の遮断性能を1としてそれぞれ比較する。
【0029】
▲1▼θ=0°の時
図3のようにアークに働く半径方向の電磁力F2の成分が最大となる電極上の部位である三角部位Sを外部導体7と対応配置させる。電極8,9を流れる電流による電磁力F2は電磁力F1より大きく、すなわち電磁力F2>電磁力F1の関係にある。それゆえ、アークAは電磁外周端9Eに押され、電極外周端側表面に沿って磁気駆動するので、図8に示すように遮断性能が著しく向上するようになった。
【0030】
▲2▼θ=30°の時
図4のように三角部位Sが可動ロッド5の中心線0から反時計方向に30°移動した場合である。電磁力F2は電磁力F1と等しいか、あるいは多少強い、つまり電磁力F1≦電磁力F2の関係になるため、アークAはθ=0°の時に比べて電極外周端側よりやや内側を磁気駆動されるので、アークAはθ=0°の時と比較して小さいスパイラル、又は円周を描いて進むようになるので、単位時間当たりのアークの進む距離が短くなる。それゆえ、図8に示すように、θ=0°の時と比較してアークは停滞するようになり、遮断性能に比べて多少性能は悪くなる。
【0031】
▲3▼θ=60°の時
図5のように三角部位Sが可動ロッド5の中心線から反時計方向に60°移動した場合である。電磁力F2と電磁力F1の関係は、電磁力F2は電磁力F1より弱くなる、つまり電磁力F1>電磁力F2の関係になる。アークAはθ=30°の時に比べて、駆動力の小さい両電極8,9内側に押し込まれ、両電極8,9中央部で停滞し、アークが描くスパイラル又は円周の大きさが小さくなるので、単位時間当たりのアークの進む距離が短くなり、図8に示すようにθ=30°の場合に比べて遮断性能が悪化し、使用には向かなくなる。
【0032】
▲4▼θ=−30°の時
θ=−30°の時はθ=30°の場合と同様になる。図6に示したように三角部位Sが外部導体7の中心線0から時計方向に30°(−30°)移動した位置での電磁力F2,電磁力F1の関係は、三角部位Sを流れる電流による電磁力
F2は電磁力F1と等しいか、多少強い、つまり電磁力F1≦電磁力F2の関係になる。
【0033】
それゆえ、アークAはθ=0°の時に比べて電極外周端9Eより内側を磁気駆動するので、図8に示すようにθ=0°の遮断性能に比べて多少悪くなるが、実用として使用することもできる。
【0034】
▲5▼θ=−60°の時
θ=−60°の時はθ=60°の場合と同様である。図7に示したように三角部位Sが外部導体7に対して時計方向に60°(−60°)移動した位置での電磁力F2と電磁力F1の関係は、電磁力F2は電磁力F1より弱くなり、つまり電磁力F1>電磁力F2の関係となる。それゆえ、θ=−30°の時に比べて、アークAは駆動力の小さい両電極8,9内側に押し込まれ、両電極8,9中央部で停滞し、アークが描くスパイラル又は円周の大きさが小さくなるので、図8に示すようにθ=−30°の場合に比べて遮断性能が悪くなり、使用出来ない。
【0035】
このように、本発明によれば、アーク溝10の三角部位Sを、外部導体7に対応配置すると、θ=0の時は、電磁力F2>電磁力F1の関係にあり、電磁力
F2によりアークAは電極外周端側に押され、電極外周端側表面に沿って磁気駆動するので、図8に示すように遮断性能を著しく向上することができ、本発明の真空バルブ1は三角部位Sを外部導体7に対応配置しない従来技術に比べて、電極の形状を小型化することが出来るようになった。
【0036】
また、外部導体からの影響を低減できるので、電極8を外部導体7に接近して設けることが可能になり、ロッド4,5を含めた真空遮断器全体の構成を小型化できるようになる。
【0037】
又、三角部位Sを、外部導体7に対応配置する角度を時計方向又は反時計方向にずらして行けば、電磁力F2を調整することができるので、電極外周表面上の任意の位置でアークAを磁気駆動させることが出来るようになる。
【0038】
更に三角部位Sを、外部導体7に対応配置する角度より時計方向に30°と反時計方向に−30°の範囲に位置させれば、遮断性能を損なわず、安定した遮断性能を得ることが出来る。
【0039】
上述の実施例では両電極にアーク溝を施した場合について説明したが、一方側にアーク溝を施した電極に使用しても良い。
【0040】
また、アーク溝を施して電極を固定電極8と可動電極9に使用する場合には、アークに働く半径方向の電磁力F2の成分が最大となる電極上の部位である三角部位Sの方向を、両電極間で一致させたほうがより良い効果が得られる。
【0041】
また、上述した一実施例の電極形状では、アークに働く半径方向の電磁力F2の成分が最大となる電極上の領域として、アーク溝10Aの先端10Eから、隣りのスパイラル電極に近接した領域で最大となり、特にアーク溝10Aの先端
10Eと、アーク溝10Aの回転方向の隣に位置するアーク溝10Bの電極内側の端部10Dと、端部10Dを通るアーク溝に対する接線L1と電極外周との交点10Fの3つの点(10D,10E,10F)に挟まれた領域の三角部位Sを特定しているが、このアークに働く半径方向の電磁力F2の成分が最大となる電極の領域は、電極が有するスパイラルの形状にも関係し、上述した一実施例以外のスパイラル電極形状で、この一実施例で特定した三角部位Sの定義が適用できない場合もあるが、そのようなスパイラル電極形状であっても、電極上でアークに働く半径方向の電磁力F2の成分が最大となる電極上の領域を電磁界解析等で特定し、この領域を外部導体方向に配置することにより上述した一実施例と同等の効果が得られる。
【0042】
例えば、図9は本発明の他の一実施例を示したものであり、上述した一実施例の電極とは異なるスパイラル形状を有する電極である。この電極においてはアークに働く電磁力の半径方向の成分が最大となる領域としては、前述の一実施例の説明の三角部位Sの定義がそのまま適用できない。
【0043】
この一実施例においても、図示したように前述の電極の一実施例と同様にアーク溝10Aの先端20Eから、隣りのスパイラル電極に近接した領域でアークに働く電磁力の半径方向の成分が最大となる領域S2が存在する。しかしながら、前述の一実施例の領域Sの定義と異なり、この領域S2はアーク溝10Bの電極内側の端部20Dと、端部20Dを通るアーク溝に対する接線L1とアーク溝
10Bとの交点20Gを定義し、この交点20Gのアーク溝における接線L4と電極外周との交点20Fを定義し、これらの交点20G、20Fとアーク溝10Aの先端20Eに挟まれた領域S2が定義できる。この領域S2内にアークが移動したとき、アークに働く電磁力の半径方向の成分が最大となり、この領域を外部導体7に最も近い位置に対応配置することにより、電極間で発生したアークが電極上を移動する場合においても、アークは電極外周部を描いて移動するようになる。
【0044】
図10の実施例はアークに働く半径方向の電磁力F2の成分が最大となる電極上の部位である三角部位Sを、外部導体方向に配置しやすい構成にした実施例を示したものである。
【0045】
固定ロッド4を固定する6角柱の締付ナット15の三角部位Sに相当する個所に目印としてS′を付し、目印S′側に外部導体7を延ばすようにして、組立時の取り付け間違いを防止したものである。
【0046】
また、図11は三角部位Sの位置に相当するようにロッド4,5に外端部に段差を設けて、段差を目印としてS′を付するか、あるいは段差だけでもよく、図10と同様の効果を達成することができる。
【0047】
【発明の効果】
以上の説明のように、本発明の真空遮断器によれば、例えば三角部位Sを、外部導体7に対応配置すると、電極側の電磁力F2が外部導体による電磁力F1より強くなり、アークAは電極外周端側に押され、電極外周端側表面に沿って磁気駆動するので、図8に示すように遮断性能を著しく向上することができ、本発明の真空バルブ1は三角部位Sを外部導体7に対応配置しない従来技術に比べて電極形状を小型化することが出来るようになった。
【0048】
また、電極を外部導体に接近させて構成することが出来るので、真空遮断器全体の構成を小型化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である図2のA−A線からみた電極の斜視図である。
【図2】本発明の実施例である真空バルブの断面図である。
【図3】図1の電極を外部導体に対して対応配置した時の磁気駆動を説明する平面図である。
【図4】図1の電極を外部導体に対して反時計方向に移動した時の磁気駆動するのを説明する平面図である。
【図5】図1の電極を外部導体に対して反時計方向に移動した時の磁気駆動するのを説明する平面図である。
【図6】図1の電極を外部導体に対して時計方向に移動した時の磁気駆動するのを説明する平面図である。
【図7】図1の電極を外部導体に対して時計方向に移動した時の磁気駆動するのを説明する平面図である。
【図8】図1の電極を外部導体に対して移動した角度と遮断性能との関係を示す特性図である。
【図9】本発明の他の一実施例の電極形状を示す平面図である。
【図10】本発明の他の実施例である真空バルブの一部を示す斜視図である。
【図11】本発明の他の実施例である真空バルブの一部を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…真空バルブ、2…絶縁筒、4…固定ロッド、5…可動ロッド、7…外部導体、8…固定電極、9…可動電極、10,10A〜10C…アーク溝、S…三角部位S。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum circuit breaker, and more particularly to a vacuum circuit breaker provided with an electrode having an arc groove.
[0002]
[Prior art]
In the vacuum circuit breaker, the pair of electrodes arranged opposite to each other in the vacuum valve are brought into contact with and separated from each other, thereby turning on and off. In general, the movable rod is moved up and down with respect to the fixed rod by an operating mechanism provided outside the vacuum valve, and the electrodes provided at the ends of the rods are brought into contact with and separated from each other to perform closing and closing.
[0003]
And when a vacuum circuit breaker interrupts | blocks, an arc generate | occur | produces between electrodes. When this arc stagnates at one location between both electrodes, the temperature of the electrode surface rises due to heat input from the arc, and metal melting occurs. For this reason, when this phenomenon occurs, the consumption of the electrode becomes severe, and further, the interruption performance is remarkably deteriorated because excess metal particles exist between the electrodes.
[0004]
Therefore, in the conventional vacuum circuit breaker, various devices are applied to the electrode structure of the vacuum circuit breaker in order to solve the problem of arc generation when the current is interrupted.
For example, by providing a spiral spiral arc groove in the arc electrode, the current flowing through the electrode gives a magnetic drive force in the rotational direction along the arc groove to the generated arc, and the arc is always between the electrodes. By adopting a configuration in which the electrode is moved, the arc is not stagnated in a place where the electrode is present, the metal melting on the surface of the electrode is suppressed for a long time, and the consumption of the electrode is suppressed, thereby improving the interruption performance.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a conventional vacuum circuit breaker using electrodes having spiral arc grooves, when the vacuum circuit breaker is made small, the arc generated between the electrodes is subjected to electromagnetic force by the magnetic field generated by the current flowing through the external conductor. .
[0006]
As a result, the area where the arc moves on the electrode, that is, the effective area of the movement is reduced, and there is a problem that the interruption performance is lowered.
[0007]
An object of the present invention is to provide a vacuum circuit breaker capable of improving the breaking performance by actively magnetically driving an arc as much as possible along the outer periphery of the electrode.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a vacuum circuit breaker capable of improving the breaking performance by actively magnetically driving an arc as much as possible along the outer periphery of the electrode.
[0009]
To achieve the above object, the present invention comprises an electrode having a spiral arc groove disposed in a vacuum bulb, a rod extending from the back of the electrode to the outside of the vacuum bulb, and an external conductor connected to the rod. In a vacuum circuit breaker
The portion sandwiched between the tip of the arc groove of the electrode, the inner end of the arc groove located next to the rotation direction of the arc groove, and the intersection of the tangent to the arc groove passing through the end and the outer periphery of the electrode A mark is provided at a position corresponding to, and the outer conductor is drawn out in the mark direction .
[0011]
In order to achieve the above object, in the vacuum circuit breaker according to the present invention, the tip of the arc groove is adjacent to the rotation direction of the arc groove as the part on the electrode where the radial component of the electromagnetic force acting on the arc is maximized. The inner edge of the arc groove located at the electrode and the portion sandwiched between the tangent to the arc groove passing through this edge and the outer circumference of the electrode are arranged corresponding to the direction of the outer conductor It is.
[0012]
In order to achieve the above object, the vacuum circuit breaker according to the present invention has a pair of electrodes in the vacuum valve, and a portion on each electrode where the radial component of the electromagnetic force acting on the arc is maximized, Each is arranged in the direction of the outer conductor.
[0013]
In order to achieve the above object, the present invention provides a vacuum comprising an electrode having an arc groove disposed in a vacuum bulb, a rod extending from the back of the electrode to the outside of the vacuum bulb, and an external conductor connected to the rod. In the circuit breaker, the part sandwiched between the tip of the arc groove, the inner edge of the arc groove located next to the rotation direction of the arc groove, and the intersection of the tangent to the arc groove passing through this edge and the outer circumference of the electrode Is arranged corresponding to the outer conductor.
[0014]
In order to achieve the above object, in the vacuum circuit breaker according to the present invention, the tip of the arc groove, the end inside the electrode of the arc groove located next to the rotation direction of the arc groove, and the arc groove passing through the end The electromagnetic force acting on the arc is adjusted by shifting the portion sandwiched between the intersections of the tangent line and the outer periphery of the electrode clockwise or counterclockwise with respect to the external conductor.
[0015]
In order to achieve the above object, in the vacuum circuit breaker according to the present invention, the tip of the arc groove, the end inside the electrode of the arc groove located next to the rotation direction of the arc groove, and the arc groove passing through the end A portion sandwiched between the intersections of the tangent and the electrode outer periphery is provided in a range of 30 degrees clockwise and counterclockwise from the central portion of the outer conductor in the axial direction.
[0016]
In order to achieve the above object, the vacuum circuit breaker of the present invention includes a pair of electrodes having arc grooves in a vacuum valve, and is positioned next to the arc groove tip of each electrode and the rotation direction of the arc grooves. The end portion of the arc groove inside the electrode and the portion sandwiched between the tangent to the arc groove passing through this end portion and the electrode outer periphery are arranged in the direction of the outer conductor, respectively.
[0017]
In order to achieve the above object, in the vacuum circuit breaker of the present invention, the tip of the arc groove of each electrode, the end inside the electrode of the arc groove located next to the rotation direction of the arc groove, and this end The portion sandwiched between the intersections of the tangent to the passing arc groove and the outer periphery of the electrode is arranged so as to coincide with each other between the electrodes.
[0018]
In order to achieve the above object, in the vacuum circuit breaker according to the present invention, the tip of the arc groove of the electrode, the inner end of the arc groove located next to the rotation direction of the arc groove, and the end pass through this end. A mark is provided at a portion corresponding to a portion sandwiched between the tangent to the arc groove and the outer periphery of the electrode, and the external conductor is drawn out in the mark direction.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0020]
FIG. 2 is a diagram showing a longitudinal sectional structure of a vacuum circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
[0021]
The vacuum valve 1 is provided with a sealing fitting 3 at the end of an insulating cylinder 2 of a ceramic member, and the inside is vacuum-sealed. A fixed rod 4 and a movable rod 5 are arranged in a corresponding manner in the vacuum valve 1. The fixed rod 4 is fixed to the sealing metal fitting 3A. The movable rod 5 is held by the bellows 6 and the sealing fitting 3B, and the movable rod 5 can be moved in the axial direction by the bellows 6. The shield 11 is disposed outside the electrodes 8 and 9 and is supported by the insulating cylinder 2. An outer conductor 7 extends in the direction perpendicular to both the rods 4 and 5 attached to the fixed rod 4 and the movable rod 5.
[0022]
A fixed electrode 8 and a movable electrode 9 made of, for example, a Cu-Pb alloy are provided at the tips of the fixed rod 4 and the movable rod 5, respectively.
[0023]
When the fixed electrode 8 and the movable electrode 9 are separated and cut off, an arc A is generated between these electrodes. When this arc A is concentrated and ignited at a certain position between both electrodes 8 and 9, the surface temperature of both electrodes 8 and 9 rises and metal melting occurs. It is necessary to give a driving force in order to always move. For this reason, a plurality of arc grooves 10 (three arc grooves 10A, 10B, 10C in this embodiment) are provided on both electrodes 8 and 9, and a magnetic driving force is applied to the arc A.
[0024]
Next, the electromagnetic force acting on the arc A will be described with reference to FIGS.
[0025]
An electromagnetic force F2 having a component in the radial direction of the electrode acts on the arc A by the magnetic field generated by the current flowing through the electrodes 8 and 9. This electromagnetic force F2 passes through the tip 10E of the arc groove 10A, that is, the end inside the electrode of the arc groove 10B located adjacent to the tip 10E of the arc groove 10A and the rotation direction of the arc groove 10A. 10D and the maximum when moving to the triangular portion S in the region sandwiched between three points (10D, 10E, 10F) of the intersection 10F between the tangent L1 to the arc groove passing through the end 10D and the electrode outer periphery. As a result, the arc always goes around the outer periphery.
[0026]
On the other hand, the electromagnetic force F1 due to the Lorentz force from the current flowing through the outer conductor 7 with respect to the arc A always works in the left direction in the figure in the apparatus configuration of FIG. 2, and this electromagnetic force F1 is shown by the arc A in FIG. It becomes the maximum when it moves to the position P closest to the outer conductor 7.
[0027]
Therefore, when an arc generated between the electrodes moves on the electrodes, a region that has passed through the tip 10E of the arc groove 10A that is a portion on the electrodes where the component of the radial electromagnetic force F2 acting on the arc is maximum, That is, the tip 10E of the arc groove 10A, the end 10D inside the electrode of the arc groove 10B located next to the rotation direction of the arc groove 10A, and the intersection 10F of the tangent L1 to the arc groove passing through the end 10D and the outer periphery of the electrode Even when the arc generated between the electrodes moves on the electrodes by arranging the triangular portion S in the region between the three points (10D, 10E, 10F) corresponding to the position closest to the outer conductor 7, The arc can be moved a long distance on the electrode per unit time by drawing a spiral as large as possible (maximum arc is along the outer circumference of the electrode) The arc is thereby prevented from stagnating on the possible electrode, suppressing the molten metal of the electrode surface, thereby improving the breaking performance by suppressing the wear of the electrode.
[0028]
Next, regarding the relationship between the electromagnetic force F1 and the electromagnetic force F2 when the arc A is positioned at the point P, the straight line L2 extending from the electrode center to the midpoint of the sides (10E, 10F) of the triangular portion S and the outer conductor 7 An example in which the angle θ formed is changed will be described with reference to FIGS. 3 to 7, and the effect will be compared with the cutoff performance when θ = 0 ° as 1 in the graph of FIG. 8.
[0029]
(1) When θ = 0 ° As shown in FIG. 3, the triangular portion S, which is a portion on the electrode where the component of the radial electromagnetic force F2 acting on the arc is maximized, is arranged corresponding to the external conductor 7. The electromagnetic force F2 due to the current flowing through the electrodes 8 and 9 is greater than the electromagnetic force F1, that is, the relationship of electromagnetic force F2> electromagnetic force F1. Therefore, since the arc A is pushed by the electromagnetic outer peripheral end 9E and magnetically driven along the surface of the electrode outer peripheral end, the interruption performance is remarkably improved as shown in FIG.
[0030]
(2) When θ = 30 °, the triangular part S moves 30 ° counterclockwise from the center line 0 of the movable rod 5 as shown in FIG. The electromagnetic force F2 is equal to or slightly stronger than the electromagnetic force F1, that is, the relationship of electromagnetic force F1 ≦ electromagnetic force F2, so that the arc A is magnetically driven slightly inside the electrode outer peripheral side compared to when θ = 0 °. Therefore, the arc A travels while drawing a small spiral or circumference as compared to when θ = 0 °, and therefore the arc travel distance per unit time is shortened. Therefore, as shown in FIG. 8, the arc is stagnated as compared to the case of θ = 0 °, and the performance is somewhat worse than the interruption performance.
[0031]
(3) When θ = 60 °, the triangular portion S moves 60 ° counterclockwise from the center line of the movable rod 5 as shown in FIG. Regarding the relationship between the electromagnetic force F2 and the electromagnetic force F1, the electromagnetic force F2 is weaker than the electromagnetic force F1, that is, the relationship of electromagnetic force F1> electromagnetic force F2. Compared to when θ = 30 °, the arc A is pushed into the inner side of the electrodes 8 and 9 having a small driving force and stagnates at the center part of the electrodes 8 and 9, and the size of the spiral or circumference drawn by the arc is reduced. Therefore, the distance traveled by the arc per unit time is shortened, and as shown in FIG. 8, the interruption performance is deteriorated as compared with the case of θ = 30 °, and is not suitable for use.
[0032]
(4) When θ = -30 ° When θ = -30 °, it is the same as when θ = 30 °. As shown in FIG. 6, the relationship between the electromagnetic force F2 and the electromagnetic force F1 at the position where the triangular part S moves 30 ° (−30 °) clockwise from the center line 0 of the outer conductor 7 flows through the triangular part S. The electromagnetic force F2 due to the current is equal to or slightly stronger than the electromagnetic force F1, that is, the electromagnetic force F1 ≦ the electromagnetic force F2.
[0033]
Therefore, the arc A magnetically drives the inner side of the electrode outer peripheral end 9E as compared with the case of θ = 0 °. Therefore, the arc A is somewhat worse than the interruption performance of θ = 0 ° as shown in FIG. You can also
[0034]
(5) When θ = −60 ° When θ = −60 °, it is the same as when θ = 60 °. As shown in FIG. 7, the relationship between the electromagnetic force F2 and the electromagnetic force F1 at the position where the triangular portion S moves 60 ° (−60 °) clockwise with respect to the outer conductor 7 is as follows. It becomes weaker, that is, the relationship of electromagnetic force F1> electromagnetic force F2. Therefore, compared to when θ = −30 °, the arc A is pushed inside the electrodes 8 and 9 having a small driving force, stays in the center of the electrodes 8 and 9, and the spiral or circumference of the arc drawn by the arc is large. Therefore, as shown in FIG. 8, the shut-off performance is deteriorated compared to the case of θ = −30 ° and cannot be used.
[0035]
As described above, according to the present invention, when the triangular portion S of the arc groove 10 is disposed corresponding to the outer conductor 7, when θ = 0, the relation of electromagnetic force F2> electromagnetic force F1 is established. Since the arc A is pushed to the electrode outer peripheral end side and magnetically driven along the electrode outer peripheral end side surface, the interruption performance can be remarkably improved as shown in FIG. 8, and the vacuum valve 1 of the present invention has the triangular portion S. Compared with the prior art that does not correspond to the outer conductor 7, the electrode shape can be reduced.
[0036]
Moreover, since the influence from an external conductor can be reduced, it becomes possible to provide the electrode 8 close to the external conductor 7, and the structure of the whole vacuum circuit breaker including the rods 4 and 5 can be reduced in size.
[0037]
Further, if the triangular portion S is moved by shifting the angle at which the triangular portion S is arranged to correspond to the outer conductor 7 in the clockwise direction or the counterclockwise direction, the electromagnetic force F2 can be adjusted. Can be magnetically driven.
[0038]
Further, if the triangular portion S is positioned in a range of 30 ° clockwise from the angle corresponding to the outer conductor 7 and −30 ° counterclockwise, a stable interruption performance can be obtained without impairing the interruption performance. I can do it.
[0039]
In the above-described embodiment, the case where the arc grooves are provided on both electrodes has been described. However, the electrodes may be used for an electrode provided with an arc groove on one side.
[0040]
In addition, when the electrode is used for the fixed electrode 8 and the movable electrode 9 with an arc groove, the direction of the triangular portion S that is the portion on the electrode where the component of the electromagnetic force F2 in the radial direction acting on the arc is maximized is set. A better effect can be obtained by matching the two electrodes.
[0041]
Further, in the electrode shape of the above-described embodiment, the region on the electrode where the component of the electromagnetic force F2 in the radial direction acting on the arc is maximized is a region close to the adjacent spiral electrode from the tip 10E of the arc groove 10A. In particular, the tip 10E of the arc groove 10A, the end 10D inside the electrode of the arc groove 10B located next to the rotation direction of the arc groove 10A, the tangent L1 to the arc groove passing through the end 10D, and the outer circumference of the electrode The triangular region S in the region sandwiched between the three points (10D, 10E, 10F) of the intersection point 10F is specified, but the region of the electrode where the component of the radial electromagnetic force F2 acting on this arc is maximum is In relation to the shape of the spiral of the electrode, there may be cases where the definition of the triangular portion S specified in this one embodiment cannot be applied in a spiral electrode shape other than one embodiment described above. Even in such a spiral electrode shape, the region on the electrode where the component of the electromagnetic force F2 in the radial direction acting on the arc on the electrode is maximized is specified by electromagnetic field analysis or the like, and this region is arranged in the direction of the external conductor. Thus, an effect equivalent to that of the above-described embodiment can be obtained.
[0042]
For example, FIG. 9 shows another embodiment of the present invention, which is an electrode having a spiral shape different from the electrode of the embodiment described above. In this electrode, as the region where the radial component of the electromagnetic force acting on the arc becomes the maximum, the definition of the triangular portion S described in the above-described one embodiment cannot be applied as it is.
[0043]
Also in this embodiment, as shown in the drawing, the radial component of the electromagnetic force acting on the arc in the region close to the adjacent spiral electrode from the tip 20E of the arc groove 10A is the same as in the above-described one embodiment of the electrode. There is a region S2. However, unlike the definition of the region S in the above-described one embodiment, this region S2 has an end 20D inside the electrode of the arc groove 10B and an intersection 20G between the arc tangent L1 to the arc groove passing through the end 20D and the arc groove 10B. An intersection 20F between the tangent line L4 in the arc groove of the intersection 20G and the electrode outer periphery is defined, and a region S2 sandwiched between the intersections 20G and 20F and the tip 20E of the arc groove 10A can be defined. When the arc moves in the region S2, the radial component of the electromagnetic force acting on the arc is maximized. By arranging this region corresponding to the position closest to the external conductor 7, the arc generated between the electrodes Even when moving upward, the arc moves while drawing the outer periphery of the electrode.
[0044]
The embodiment of FIG. 10 shows an embodiment in which the triangular portion S, which is a portion on the electrode where the component of the electromagnetic force F2 in the radial direction acting on the arc is maximized, is easily arranged in the direction of the external conductor. .
[0045]
S 'is attached as a mark to the portion corresponding to the triangular part S of the hexagonal column clamping nut 15 for fixing the fixing rod 4, and the external conductor 7 is extended to the mark S' side, so that a mounting error at the time of assembly can be avoided. It has been prevented.
[0046]
Further, in FIG. 11, the rods 4 and 5 may be provided with a step at the outer end so as to correspond to the position of the triangular portion S, and S ′ may be attached using the step as a mark, or only the step may be used. The effect of can be achieved.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the vacuum circuit breaker of the present invention, for example, when the triangular portion S is disposed corresponding to the external conductor 7, the electromagnetic force F2 on the electrode side becomes stronger than the electromagnetic force F1 due to the external conductor, and the arc A Is pushed to the electrode outer peripheral end side and magnetically driven along the surface of the electrode outer peripheral end side, so that the blocking performance can be remarkably improved as shown in FIG. Compared to the prior art that does not correspond to the conductor 7, the electrode shape can be reduced in size.
[0048]
In addition, since the electrode can be configured to be close to the external conductor, the configuration of the entire vacuum circuit breaker can be reduced in size.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an electrode taken along line AA of FIG. 2 which is an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a vacuum valve that is an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view for explaining magnetic drive when the electrodes of FIG. 1 are arranged corresponding to the external conductors.
4 is a plan view for explaining magnetic driving when the electrode of FIG. 1 is moved counterclockwise with respect to an external conductor. FIG.
5 is a plan view for explaining magnetic driving when the electrode of FIG. 1 is moved counterclockwise with respect to the external conductor. FIG.
6 is a plan view for explaining magnetic driving when the electrode of FIG. 1 is moved clockwise with respect to the external conductor. FIG.
7 is a plan view for explaining magnetic driving when the electrode of FIG. 1 is moved clockwise with respect to the external conductor. FIG.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the angle at which the electrode of FIG. 1 is moved with respect to the external conductor and the breaking performance.
FIG. 9 is a plan view showing an electrode shape according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing a part of a vacuum valve according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view showing a part of a vacuum valve according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum valve, 2 ... Insulating cylinder, 4 ... Fixed rod, 5 ... Movable rod, 7 ... External conductor, 8 ... Fixed electrode, 9 ... Movable electrode, 10, 10A-10C ... Arc groove, S ... Triangular part S

Claims (1)

真空バルブ内に配置されたスパイラル形状のアーク溝を有する電極と、電極裏面より真空バルブ外に延びるロッドと、該ロッドに接続された外部導体とを備えた真空遮断器において、
前記電極のアーク溝の先端と、該アーク溝の回転方向の隣に位置するアーク溝の電極内側の端部と、該端部を通るアーク溝に対する接線と電極外周との交点に挟まれた部分に相当する箇所に目印を設け、該目印方向に前記外部導体を引き出すことを特徴とする真空遮断器。
In a vacuum circuit breaker comprising an electrode having a spiral arc groove disposed in a vacuum bulb, a rod extending outside the vacuum bulb from the back of the electrode, and an external conductor connected to the rod,
The portion sandwiched between the tip of the arc groove of the electrode, the inner end of the arc groove located next to the rotation direction of the arc groove, and the intersection of the tangent to the arc groove passing through the end and the outer periphery of the electrode A vacuum circuit breaker characterized in that a mark is provided at a position corresponding to, and the outer conductor is drawn out in the mark direction .
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