JPS6319969B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、しや断時において発生したアーク
に、該アークと平行な磁界を印加させてしや断性
能の向上を図つた真空しや断器に関したものであ
る。

従来、しや断時において一対の電極間に生じた
アークに、このアークと同方向の磁界（所謂軸方
向磁界）を印加させてしや断性能の向上を図つた
真空しや断器が数多く提案されているが、この種
真空しや断器は、開閉部となる真空インタラプタ
に一体的に磁界発生用のコイルを装着せしめて成
るのが一般的であり、このような真空インタラプ
タを大別すると、第１図に示すような真空容器内
にコイルを備えたものと、第２図に示すような真
空容器外にコイルを備えたものに別けることがで
きる。

すなわち、第１図の真空インタラプタ１は、絶
縁物１１を備えて成る真空容器１０に気密に貫通
した一対のリード棒２ａ及び２ｂを備え、両リー
ド棒２ａ，２ｂの内端部に各々高抵抗体２１を介
して電極３ａ及び３ｂを備え、且つリード棒２
ａ，２ｂと電極３ａ，３ｂとの間に位して電流を
リード棒２ａ，２ｂを囲繞するループ電流に変え
てアークと平行な磁界を発生させるコイル電極４
ａ及び４ｂを備え、更に少なくとも一方のリード
棒２ｂはベローズ２２を真空容器１０との間に備
えて軸方向（図中上下方向）に可動し得るように
成して構成している。

そして上記のように構成された真空インタラプ
タ１は、絶縁フレーム（図示省略）に保持され、
且つ各リード棒２ａ，２ｂの外端部に、主回路導
体９ａ，９ｂに接離自在な端子部５１を一端側に
備えた引出導体５ａ，５ｂが各々接続され、更に
図示省略の操作装置等が付設されて所要の真空し
や断器が装置として構成されるものである。

また第２図に示す真空インタラプタ１は、電極
３ａ，３ｂの背部にコイル体を設けるのではな
く、真空容器１０の外部側に軸方向磁界を発生さ
せるコイル導体４を巻回して設けたものであり、
このコイル導体４の一方の巻端側は接続リード６
ａを介して固定側のリード棒２ａの外端部に接続
され、また他方の巻端側は接続リード６ｂを介し
て引出導体５ａに接続して構成されている。そし
てこのように構成された真空インタラプタ１は、
図示省略の絶縁フレームに保持されて所要の真空
しや断器が構成されるものである。なお、第１図
と同等品の部材には同一符号を付してその説明を
省略する。

ところで、上述した従来の軸方向磁界印加式の
真空インタラプタにあつては、一対の電極３ａ，
３ｂの接離によつて生ずるアークの軸方向磁界に
より電極空間に閉じ込めてその安定化を図り、も
つてしや断性能の向上を図るものであるが、その
一対の電極３ａ，３ｂの対向表面上におけるアー
クスポツトが電極の中心付近またはその中心部を
中心とする同心円上の部分に集中して分布し、電
極面を有効に活用し得ないといつた問題があつ
た。

このような現象は、コイルによる軸方向磁界の
径方向の分布状態をコイルの外径（平均径）を変
化させて測定した実験結果を示す第３図からも明
らかな如く、軸方向磁界の径方向の分布状態が不
均一であることに依ると思われる。

すなわち第３図は、横軸にコイルの外径Ｒを、
縦軸に磁界強度Ｈを取ると共に、コイルの外径Ｒ
を変化させた場合における軸方向磁界の径方向の
分布状態を、コイルの外径Ｒの増大順に曲線Ａ，
Ｂ，Ｃ及びＤで示したものである。これによれ
ば、コイルの外径Ｒが小さい場合には、曲線Ａで
示すように磁界強度Ｈが中心Ｏ点において最高と
なる凸形を呈し、またコイルの外径Ｒが順次大き
くなるに従つて、曲線Ｂ，Ｃ及びＤで示すよう
に、磁界強度Ｈがコイルの中心Ｏ点において最低
となり、且つコイルの内周部付近において最高と
なる凹状を呈する。またコイルの外径Ｒの増大に
つれて磁界の最高点及び最低点が低下する傾向に
あり、径方向における磁界分布、すなわち磁束密
度の分布が不均一となることによつてアークスポ
ツトの局部的な集中分布を招来していることが判
るものである。

なお、第１図に示す如き真空インタラプタ１に
おける磁界の分布は、曲線Ａ又はＢの如き状態で
あり、第２図に示す如き真空インタラプタ１にお
ける磁界の分布は曲線Ｄの如き状態となる。

本発明は、以上の点に鑑みて成されたもので、
小径のコイルと大径のコイルとを組合せると共
に、小径のコイルを少なくとも一方のリード棒と
電極との間に位させて真空インタラプタを形成
し、且つ大径のコイルを絶縁フレームに固定して
設けると共に真空インタラプタを囲繞する如く配
置して真空しや断器を構成し、これによつて軸方
向磁界の径方向の分布状態を均一にしてアークス
ポツトの均一な分散を図り、もつて電極面を有効
に活用し得るように成してしや断性能の向上を図
つた真空しや断器を提供することを目的としたも
のである。

次に、本発明の一実施例を第４図ないし第１４
図に基づいて説明する。

まず第４図は、真空しや断器の要部断面側面図
であつて、一相分の構成を示している。１は真空
インタラプタであり（その構成の詳細は第５図に
基づいて後述する）、この真空インタラプタ１は、
略筒状に形成された絶縁フレーム８内に空隙を介
して収納されると共に、一対の引出導体５ａ，５
ｂを介してこの絶縁フレーム８に保持固定されて
いる。

すなわち、一方の引出導体５ａは、絶縁フレー
ム８の上端部に固定されており、且つこの引出導
体５ａの一端側（図中右側）である接続部５２に
真空インタラプタ１の固定側のリード棒２ａの外
端部が接続固定されている。また他方の引出導体
５ｂは、絶縁フレーム８内の中間部位に位する隔
壁８１に固設されており、この引出導体５ｂの接
続部５２に設けたリングコンタクト５３に、真空
インタラプタ１の可動側のリード棒２ｂが可動自
在に（図中上下方向自在に）挿通して設けてあ
る。

そして前記一対の引出導体５ａ，５ｂは、共に
同方向（第３図で左方向）に延設して設けてあ
り、且つ各引出導体５ａ，５ｂの左端側である端
子部５１の先端部には、各々コンタクト５４が装
着されて主回路導体９ａ及び９ｂの端部に噛合接
触し得るように（接離自在）成されている。

しかして下部側に位する引出導体５ｂは、その
端子部５１及び接続部５２が一体の一軸状に例え
ば銅材の如き良電性材料にて形成されている。一
方上部側に位する引出導体５ａは、端子部５１と
接続部５２とが銅材の如き良電性材料にて形成さ
れ、且つこの両者は、両者を電気的に離隔するス
ペーサ（図示省略）を介して一体的に結合して構
成されている。（詳細は第７図ないし第９図に基
づいて後述する。）更に絶縁フレーム８（詳細は
第１０図ないし第１２図に基づいて後述する）内
に埋設され、且つ真空インタラプタ１（特に一対
の電極部分）を囲繞する部位には、後述する第６
図に示すように形成されたコイル導体４が配設さ
れている。そしてこのコイル導体４に一端側が固
設された接続リード６ａ，６ｂは絶縁フレーム８
内を挿通すると共に他端（図中上端）は各々引出
導体５ａの所定の部位に接続されている。

更に前記絶縁フレーム８は、架台フレーム９１
上に立設され、真空インタラプタ１の可動側のリ
ード棒２ｂには、一端（下端）が架台フレーム９
１内の操作装置（図示省略）に連動連結された操
作ロツド９２の他端（上端）が連結されて、所謂
真空しや断器を構成している。なお図中の９３は
架台フレーム９１上に立設した表面板である。

次に第５図ないし第１２図に基づいて真空イン
タラプタ１，コイル導体４，引出導体５ａ，及び
絶縁フレーム８の構成を詳細に説明する。

まず第５図は真空インタラプタ１を示すもので
ある。真空容器１０は、非磁性の金属（例えばオ
ーステナイト系のステンレス鋼）から成る円筒１
２と、この円筒１２の軸方向両端を封止する絶縁
物（例えばアルミナセラミツクス）から成る端板
１３ａ及び１３ｂとで形成されている。一方の端
板１３ａにはリード棒２ａが貫通配置されると共
に気密に固設されており、このリード棒２ａの内
端部には、コイル電極４ａが設けられ、且つ図示
省略の高抵抗体（例えばステンレス鋼）のスペー
サを介して円板状の電極３ａが設けてある。この
コイル電極４ａは、リード棒２ａに内端側が接続
されると共に半径方向外方に延設して配設された
複数（例えば２本，３本，４本）の腕４１と、こ
れら各腕４１の外端部に一端側が各々接続され、
且つ同方向に延設して設けられた他端側が接続金
具４３を介して電極３ａの背部に接続された円弧
部４２とから成り、この構成によつてリード棒２
ａと電極３ａと間における電流を複数の電路に分
流（例えば1/2，1/3，1/4に分流）すると共にリ
ード棒２ａを囲繞するループ電流に成して軸方向
磁界（電極面に直交しアークと平行な磁界）を発
生させるものである。

また前記リード棒２ａに対向配置された他方の
リード棒２ｂは、端板１３ｂにベローズ２２を介
して気密に且つ可動し得るように設けられてお
り、このリード棒２ｂの内端部には円板状の電極
３ｂが設けられている。この電極３ｂがリード棒
２ｂを介して軸方向（図中上下方向）に可動する
ことによつて相手電極３ａと接離し電路の開閉が
行なわれるものである。１４及び１５はリード棒
２ａ，２ｂに固設したシールド体であり、また１
６及び１７は端板１３ａ，１３ｂを覆う如く円筒
１２の両端又は端板１３ａ，１３ｂに固設したシ
ールド体である。

なお、真空容器１０は、前述の如く円筒１２を
金属で、端板１３ａ，１３ｂを絶縁物で形成する
場合に限らず、円筒１２を絶縁物で形成し一方端
板１３ａ，１３ｂを金属にて形成したものであつ
ても差し支えないものである。

第６図はコイル導体４を示すものであり、この
コイル導体４は、例えば銅材から成る平角状の導
体を略１ターンのリング状に巻回して成るコイル
本体４４とこのコイル本体４４の両巻端部４５及
び４６の近傍で且つ外周側にろう付け等によつて
固設された一対の接続リード６ａ，６ｂとで構成
されている。この一対の接続リード６ａ，６ｂ
は、例えば丸棒状の銅材から成るものであり、こ
の接続リード６ａ，６ｂの一端（図中下端）には
切欠６１が設けられて導体４４との接合面が大と
なるように成されている。なお、このコイル導体
４は、平角状又は丸棒状のの導体を曲げて一対の
接続リード６ａ，６ｂとコイル本体４４とを一体
に形成しても差し支えないものである。

第７図ないし第９図は、引出導体５ａの構成及
びコイル導体４との接続構成を示すものである。
引出導体５ａは、平角の棒状体から成る端子部５
１と、方形状の板材から成る接続部５２と、この
両者を一体に結合すると共に電気的に離隔するス
ペーサ７とで構成されている。これら端子部５１
及び接続部５２は、共に良導電性の材料（例えば
銅材）から成るものであり、一方スペーサ７は絶
縁物（例えばプラスチツク，又はアルミナセラミ
ツク）又は高抵抗体金属（例えばステンレス鋼又
はインコネル合金）から成るものである。そして
接続部５２の一側辺部には、方形状の切欠５２１
が設けてあり、この切欠５２１内にコ字状に形成
されたスペーサ７を介して端子部５１の端部５１
１が嵌入結合されて３者の部材が一体化されてい
る。

また端子部５１の端部５１１には、段付孔５１
２が設けられると共に弾性接触子６２（例えばリ
ングコンタクト、又はマルチコンタクト）が装着
固定されており、この弾性接触子６２には、前記
コイル導体４が具備している一方の接続リード６
ａの先端（第６図中の上端）が挿入接合するもの
である。一方接続部５２には、段付孔５２３を具
備する突座５２２が設けられ、この段付孔５２３
には弾性接触子６３が装着固定されてコイル導体
４の具備する他方の接続リード６ｂの先端が挿入
接合するように成されている。またこの接続部５
２の略中央部には、透孔を具備する突座５２４が
設けてあり、真空インタラプタ１の具備する固定
側のリード棒２ａの外端部が接続されるように成
されている。また接続部５２の４隅部には透孔５
２５が設けてあり、接続部５２すなわち引出導体
５ａを絶縁フレーム８の上端部に取成固定する際
に取付ボルトが挿通するものである。

第７図において矢印は電流Ｉの流れを示すもの
であり、引出導体５ａの端子部５１から電流は一
方の接続リード６ａを下方に向けて流れ、そして
コイル導体４をループ状に流れた後に他方の接続
リード６ｂを上方に向けて流れ、次に接続部５２
を介して真空インタラプタ１の固定側のリード棒
２ａに至るものである。

なお、引出導体部５ａ，５ｂ（第４図及び第７
図参照）は、その端子部５１の端部に、主回路導
体９ａ，９ｂとの接続を自在に行ない得るコンタ
クト５４を必らずしも備えておく必要はなく、こ
のコンタクト５４を主回路導体９ａ，９ｂ側に設
けて端子部５１の端部は平角状態のままとしても
差し支えないものである。また、引出導体５ａの
端子部５１及び接続部５２と、接続リード６ａ及
び６ｂとの接続は、弾性接触子６２，６３を介在
して行なう場合に限らず、ボルト又はナツトによ
る結合であつても差し支えないものである。

第１０図と第１１図は、絶縁フレーム８を示
し、第１２図は絶縁フレーム８にコイル導体４を
埋設した状態を示すものである。絶縁フレーム８
は、略筒状に形成されると共に、略中央部に隔壁
８１を備えて上方側に真空インタラプタ１を収納
し得る空室８３を備え、且つ下方側に引出導体５
ｂ及び操作ロツド９２を収納し得る空室８４を備
え、前記隔壁８１の中央部に真空インタラプタ１
の可動側のリード棒２ｂが挿通し得る透孔８２を
備えて構成されている。

そして真空インタラプタ１を収納する空室８３
と同心的に且つ所定の厚みの隔壁８５を介して前
記コイル導体４を埋設し得るリング状の凹溝８６
が設けてある。この凹溝８６は、絶縁フレーム８
の平面図を示す第１１図から明らかなように、一
部が分断された切欠リング状に形成されており、
且つ分断された凹溝８６の対向する端部８６ａ，
８６ｂの部分は、他の部分より形大な凹溝空隙と
成されている。この端部８６ａ，８６ｂの部分に
は、コイル導体４の具備する接続リード６ａ，６
ｂが位して挿入配置されるものである。

また絶縁フレーム８の上端面８７には、ねじ穴
を具備するインサート金具８８が設けてあり、引
出導体５ａの接続部５２を取付固定する際に取付
ボルトが螺着されるものである。

上記のように構成された絶縁フレーム８とコイ
ル導体４とは、第１２図（及び第４図）に示す如
く、コイル導体４を絶縁フレーム８の凹溝８６内
に収納し、且つ接続リード６ａ，６ｂの先端部を
絶縁フレーム８の上端面８７より所定寸法ほど突
出して配置され、更にコイル導体４の安定固定の
ために凹溝８６内には、絶縁物８ａ（例えばポリ
ウレタンゴム、ポリブタジエンゴム、又はシリコ
ンゴムの如き注形液状ゴム）が充填固化されてい
る。なお、凹溝８６内にコイル導体４を収納する
のみでコイル導体４を確実に固定することができ
るのであれば、凹溝８６内に絶縁物８ａを充填し
なくても良いものである。

上述のように構成された引出導体５ａ、コイル
導体４絶縁フレーム８及び真空インタラプタ１の
組立作業の一例を説明すると、まず引出導体５ａ
の接続部５２における突座５２４と真空インタラ
プタ１の固定側のリード棒２ａとを取付ボルトに
て結合し、一方コイル導体４は絶縁フレーム８内
に例えば第１２図に示す如く収納固定しておく。
この状態において真空インタラプタ１を絶縁フレ
ーム８の空室８３内に挿入し、そして引出導体５
ａの具備する弾性接触子６２及び６３に、各々コ
イル導体４の具備する接続リード６ａ及び６ｂの
先端（上端）を挿入接合せしめ、次いで引出導体
５ａの接続部５２を絶縁フレーム８の上端面８７
に当接させ、且つ接続部５２の透孔５２５に貫通
させると共に絶縁フレーム８の具備するインサー
ト金具８８に螺着して取付ボルトを設けることに
よつて相互の組立結合が行なわれるものである。

以上説明した構成の真空インタラプタ１を備え
て成る真空しや断器の作用を第１３図及び第１４
図に基づいて説明する。

まず投入（閉状態）においては一対の電極３
ａ，３ｂが接触しており、主回路導体からの電流
Ｉは、引出導体５ａの端子部５１から接続リード
６ａを介してコイル導体４にループ状に流れて軸
方向磁界を発生し、そして接続リード６ｂを介し
て引出導体５ａの接続部５２に至る。

そしてリード棒２ａを流れる電流は、コイル電
極４ａにおいて複数の電路に分割（半径方向の腕
４１の数ほど…第５図参照）されると共にリード
棒２ａを囲繞するループ状に流れ（前記コイル導
体４と同方向の流れ）て軸方向磁界を発生し、そ
して電極３ａに至り、更に相手電極３ｂ、リード
棒２ｂ及び引出導体５ｂを介して主回路導体に至
るものである。

しかして、電極３ａ，３ｂが開離されるしや断
時には、電極３ａ，３ｂ上にアークスポツトが生
じるのであるが、発生したアークには第１４図に
示すような合成磁界が印加されている。すなわ
ち、第１４図は、横軸にコイル外径Ｒ、縦軸に軸
方向磁界強度Ｈを取ると共に、電極３ａの背部に
設けた複数に分流されて成るコイル電極４ａによ
る磁界を曲線Ａで示し、真空インタラプタ１の外
部に設けたコイル導体４による磁界を曲線Ｂで示
し、両磁界の合成された合成磁界を曲線Ｃで示し
たものである。

よつて第１４図から明らかなように合成磁界
（曲線Ｃ）は、径方向においてほぼ均一な軸方向
磁界となるので、アークスポツトは、電極３ａ，
３ｂのほぼ全面に均一に拡散されて、しや断性能
の向上を図ることができるものである。

なお、以上の説明した実施例においては、真空
インタラプタ１の一方（固定側）のリード棒２ａ
と電極３ａとの間にコイル電極４ａを設ける場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、他方
（可動側）のリード棒２ｂと電極３ｂとの間にも、
又可動側だけに設けても差し支えないものであ
る。ただ可動側の電極３ｂの背部にコイル電極４
ｂを設けると可動側の重量が増し衝撃力が大きく
なることから耐久性の点であまり好ましいもので
はない。しかし小形のものとか又は耐久性をあま
り必要としないものにあつては別段支障はない。

また真空インタラプタ１の外部に設けたコイル
導体４は、一方（上方）の引出導体５ａに接続す
る場合について述べたが、これに限らず、下方の
引出導体５ｂに接続する場合、又は両引出導体５
ａ，５ｂに接続すべくコイル導体４を２条設けて
も差し支えないものである。

以上の説明から明らかなように本発明にあつて
は以下に述べるような種々の効果を奏するもので
ある。

(1) リード棒２ａ，２ｂと電極３ａ，３ｂとの間
にコイル電極４ａを備えて真空インタラプタ１
を形成し、真空インタラプタ１の外部にコイル
導体４を備えて真空しや断器を構成したもので
あるから、コイル電極４ａとコイル導体４とに
よる各軸方向磁界は合成されたものとなる。し
かもコイル電極４ａ（小径コイル）は1/2，1/3，
又は1/4に分流されたループ電流によつて磁界
を発生するものであるから、外側の略１ターン
状のコイル導体４（大径のコイル）による磁界
よりも磁界強度はその分小さいものである。よ
つて合成磁界は、電極３ａ，３ｂの径方向にお
いて均一分布状態となり、これによつて電極面
におけるアークスポツトの分布を均一なものに
することができて電極面を有効に活用すること
ができ、ひいてはしや断性能の向上を図ること
ができるものである。

(2) コイル導体４は、絶縁フレーム８に固定して
設けているので、軸方向におけるその取付位置
は容易に変更できるものであり、これによつて
合成磁界の分布状態の調整を行なうことがで
き、電極３ａ，３ｂの外径及び開離寸法に応じ
た最適な磁界分布状態に成して一層のしや断性
能の向上が図れるものである。

更にコイル導体４を絶縁フレーム８の凹溝８
６内に収納して固定するようにすれば、コイル
導体４の固定及び絶縁処理が簡便となる利点が
ある。

(3) 真空インタラプタ１のリード棒２ａ，２ｂに
接続される引出導体５ａ，５ｂを、端子部５１
と、接続部５２と、この両者を電気的に離隔す
るスペーサ７との３者を一体結合して形成すれ
ば、絶縁フレーム８側に固定されているコイル
導体４の両巻端部と、引出導体５ａ，５ｂの端
子部５１、接続部５２との接続は、真空しや断
器の組立構成時点において行なえるものであ
り、合成軸方向磁界印加式の真空しや断器を簡
便に得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、従来の真空インタラプタ
の概略説明図、第３図は、コイル外径の変化に対
する軸方向磁界の径方向の分布状態を表わした説
明図、第４図は本発明の一実施例から成る真空し
や断器の要部断面側面図、第５図は本発明の一実
施例から成る真空インタラプタの要部断面斜視
図、第６図は第４図におけるコイル導体の斜視
図、第７図は第４図における引出導体及びコイル
導体の組立斜視図、第８図及び第９図は、第７図
の要部平面図及び要部断面図、第１０図及び第１
１図は第４図における絶縁フレームの要部断面斜
視図及び平面図、第１２図は絶縁フレームとコイ
ル導体との組合せ状態の要部断面斜視図、第１３
図は本発明に係る真空しや断器における電流の流
れを示す説明図、第１４図は、本発明に係る真空
しや断器の軸方向磁界の径方向における分布作用
状態を示す説明図である。 １……真空インタラプタ、１０……真空容器、
２ａ，２ｂ……リード棒、３ａ，３ｂ……電極、
４ａ，４ｂ……コイル電極、４１……腕、４３…
…円弧部、４……コイル導体、５ａ，５ｂ……引
出導体、５１……端子部、５２……接続部、７…
…スペーサ、８……絶縁フレーム、９ａ，９ｂ…
…主回路導体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真空容器１０を気密に貫通すると共に互いに
   接近離反自在な一対の対向した固定側のリード棒
   ２ａと可動側のリード棒２ｂを備え、これらリー
   ド棒２ａ，２ｂの真空容器１０内における内端部
   に各々電極３ａ，３ｂを備えて成る真空インタラ
   プタ１と、該真空インタラプタ１の具備する一対
   のリード棒２ａ，２ｂの外端部に各々接続して設
   けられると共に主回路導体９ａ，９ｂの端部に接
   続し得る一対の引出導体５ａ，５ｂと、これら真
   空インタラプタ１及び引出導体５ａ，５ｂを保持
   する絶縁フレームと、前記一対の電極３ａ，３ｂ
   間に生ずるアークと平行な磁界を発生させるコイ
   ル体とを備えて成る真空しや断器において、前記
   一対の電極３ａ，３ｂのうちの少なくとも一方の
   電極３ａ又は３ｂとリード棒２ａ又は２ｂとの間
   に、半径方向に伸びた複数の腕４１と該腕４１の
   各外端部より同方向に延設して設けた複数の円弧
   部４２とから成るコイル電極４ａを設け、且つ前
   記真空インタラプタ１の真空容器１０を囲繞する
   如くコイル導体４を前記絶縁フレームに固定して
   設け、該コイル導体４の一方の巻端部を一方のリ
   ード棒２ａ又は２ｂ側に電気的に接続すると共に
   他方の巻端部を一方の引出導体５ａ又は５ｂ側に
   電気的に接続して構成したことを特徴とする真空
   しや断器。