JP5525316B2

JP5525316B2 - 真空バルブ

Info

Publication number: JP5525316B2
Application number: JP2010095970A
Authority: JP
Inventors: 宏通染井; 浩資捧; 健二加藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-04-19
Also published as: JP2011228083A

Description

本発明の実施例は、耐電圧特性と遮断特性とを向上し得る接離自在の一対の接点を有する真空バルブに関する。

接離自在の一対の接点を有する真空バルブは、図５に示すように、筒状の真空絶縁容器１の一方端に固定側封着金具２、他方端に可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２には、固定側通電軸４が貫通固定され、真空絶縁容器１内の端部に固定側接点５が固着されている。固定側接点５に対向して接離自在の可動側接点６が可動側封着金具３を移動自在に貫通する可動側通電軸７端部に固着されている。可動側通電軸７の中間部には、伸縮自在のベローズ８の一方端が封着され、他方端が可動側封着金具３に封着されている。これにより、真空絶縁容器１内の真空を保って可動側通電軸７を軸方向に移動させることができる。また、接点５、６間を包囲する筒状のアークシールド９が真空絶縁容器１に固定され、金属蒸気が真空絶縁容器１内面に付着することを防いでいる。

ここで、従来、遮断特性を向上させるため、接点５、６間に軸方向と平行な磁界を発生させる所謂、縦磁界電極を用い、更にこの縦磁界電極に磁性体を設け、磁界分布を改善させることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

更には、真空バルブに要求される耐電圧特性をも向上させるため、耐電圧特性用と遮断特性用の二種類の接点材料からなる接点を用い、遮断特性とともに耐電圧特性を向上させるものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２０００−７６９６４号公報特開２００３−３３１６９９号公報

上記の従来の真空バルブにおいては、次のような問題がある。
真空バルブは、大容量化や高電圧化が進んでいるので、耐電圧特性とともに遮断特性の向上を図る必要がある。即ち、遮断特性用と耐電圧特性用の二種類の接点材料を用い、磁界分布を改善してアークを均一に拡散させ、耐電圧特性とともに遮断特性を向上させるものが望まれている。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、耐電圧特性の向上とともに、磁界分布を改善し、遮断特性を向上し得る真空バルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真空バルブは、接離自在の一対の接点を有する真空バルブであって、前記接点は、通電軸端に固定された磁界を発生する電極と、前記電極に固着された電極板と、前記電極板の中央部に固着されたＣｕ−Ｗ合金、Ａｇ−ＷＣ合金の一方からなる耐電圧特性向上合金の第１の接触部材と、前記第１の接触部材の外周に固着されたＣｕ−Ｃｒ合金からなる遮断特性向上合金の第２の接触部材と、前記電極と前記電極板間に設けられた磁性体とを備え、前記電極板は、前記第１の接触部材および前記第２の接触部材よりも導電率が高く、前記磁性体には、円周方向に複数のスリットを設けるとともに、前記電極と前記通電軸とに非接触としたことを特徴とする。

本発明の実施例１に係る真空バルブに用いる接点を示す断面図。本発明の実施例１に係る真空バルブに用いる磁性体を示す上面図。本発明の実施例１に係る真空バルブに用いる縦磁界電極を示す上面図。本発明の実施例２に係る真空バルブに用いる接点を示す断面図。従来技術の真空バルブの構成を示す断面図。

本実施例は、二種類の接点材料を用い、アークを拡散させる磁界分布を改善することにある。以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る真空バルブを図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空バルブに用いる接点を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る真空バルブに用いる磁性体を示す上面図、図３は、本発明の実施例１に係る真空バルブに用いる縦磁界電極を示す上面図である。なお、各図において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。また、真空バルブの構成は、従来方法と同様であるのでその説明を省略する。また、固定側と可動側の接点は同様であるので、可動側を用いて説明する。

図１に示すように、可動側通電軸７端には、縦磁界電極１０がろう付けなどで固着されている。縦磁界電極１０は、図２に示すように、可動側通電軸７に固着され半径方向に伸びた腕部１０ａと、腕部１０ａ端に連接され軸方向と平行な磁界を発生させる円弧状のコイル部１０ｂと、コイル部１０ｂ端に連接された接続部１０ｃとで構成されている。これらの腕部１０ａ、コイル部１０ｂ、接続部１０ｃは、円周方向に複数設けられている。

コイル部１０ｃには、後述する接触部材よりも導電率のよい例えば電気銅からなる電極板１１の一方面がろう付けなどで固着されている。電極板１１の他方面には、中央部に円柱状の第１の接触部材１２、その外周に環状の第２の接触部材１３がろう付けなどで固着されている。第２の接触部材１３よりも第１の接触部材１２が固定側に突出している。

第１の接触部材１２は、優れた耐電圧特性を有するＷ含有率が７０〜８０ｗｔ％のＣｕ−Ｗ合金や、アーク電圧を低く抑えるＡｇ含有率が３５〜４５ｗｔ％のＡｇ−ＷＣ合金を用いる。第２接触部材１３は、耐アーク性に優れたＣｒ含有率が１０〜３０ｗｔ％のＣｕ−Ｃｒ合金を用いる。第１の接触部材１２には、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓｂの少なくとも一種類を含有させ、第２の接触部材１３には、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏの少なくとも一種類を含有させることにより、各特性を向上させることができる。

電極板１１と縦磁界電極１０間には、図３に示すように、純鉄のような高透磁率の環状の磁性体１４が設けられ、電極板１１側に固着されている。磁性体１４には、円周方向に複数のスリット１４ａが設けられている。また、接触部１１ｃが挿通する切欠き部１４ｂが、接触部１１ｃと接触しないように設けられている。内径は、可動側通電軸７の外径よりも僅かに大きく、接触しないようになっており、外径は、電極板１１と同程度である。

このように、可動側接点６は、縦磁界電極１０、電極板１１、第１の接触部材１２、第２の接触部材１３で構成されている。なお、固定側接点も同様である。

これにより、大電流遮断時に縦磁界電極１０により軸方向と平行な磁界を発生するが、その磁界は磁性体１４により外周方向に引き寄せられる。即ち、第１の接触部材１２上よりも第２の接触部材１３上での磁界強度が強い磁界分布となり、アークを外周方向に拡散させることができる。拡散されたアークは、第２の接触部材１３が耐アーク性に優れた合金であるので、遮断特性を高めることができる。即ち、磁性体１４によるアーク拡散と、第２の接触部材１３によるアーク消弧とが相乗され、遮断特性を向上させることができる。

また、磁性体１４では、スリット１４ａにより交流磁界中で発生するうず電流を抑制し、可動側通電軸７や接触部１０ｃと非接触であるため、分流が起こらず、より強い磁界を発生させることができる。第１の接触部材１２では、最もギャップ長が狭く、放電の起点となるが、優れた合金により、耐電圧特性を向上させることができる。

ここで、Ｃｕ−Ｗ合金では主に静耐電圧特性を向上させ、Ａｇ−ＷＣ合金では主に再点弧特性を向上させる。これらは、いずれも放電を抑えるものであるので、耐電圧特性向上合金と定義する。また、第２の接触部材１３を遮断特性向上合金と定義する。

また、第１の接触部材１２、第２の接触部材１３は、それぞれ導電性のよい電極板１１に固着されているので、温度上昇を低く抑えられ、通電特性を向上させることができる。

上記実施例１の真空バルブによれば、縦磁界電極１０にスリット１４ａを設けた磁性体１４を介して電極板１１を固着し、電極板１１の中央部に耐電圧特性の優れた第１の接触部材１２とその外周に遮断特性の優れた第２の接触部材１３を設けているので、うず電流を抑制した磁性体１４により磁界強度が高められて磁界分布が改善され、耐電圧特性とともに、遮断特性を向上させることができる。

次に、本発明の実施例２に係る真空バルブを図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る真空バルブに用いる接点を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、磁界を発生させる電極である。図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４に示すように、可動側通電軸７端には、カップ状の所謂、コントレート電極１５を固着している。外周面には、軸方向を斜めに横切る複数のスリット１５ａが設けられている。スリット１５ａ端と電極板１１間は、複数の接続部１５ｂで接続されている。電極板１１とコントレート電極１５間には、磁性体１４が設けられている。

上記実施例２の真空バルブによれば、軸心から放射状に磁界を発生し、アークを円周方向に回転駆動させるコントレート電極１５においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

１真空絶縁容器
２固定側封着金具
３可動側封着金具
４固定側通電軸
５固定側接点
６可動側接点
７可動側通電軸
８ベローズ
９アークシールド
１０縦磁界電極
１０ａ腕部
１０ｂコイル部
１０ｃ、１５ｂ接続部
１１電極板
１２第１の接触部材
１３第２の接触部材
１４磁性体
１４ａ、１５ａスリット
１４ｂ切欠き部
１５コントレート電極

Claims

接離自在の一対の接点を有する真空バルブであって、
前記接点は、通電軸端に固定された磁界を発生する電極と、
前記電極に固着された電極板と、
前記電極板の中央部に固着されたＣｕ−Ｗ合金、Ａｇ−ＷＣ合金の一方からなる耐電圧特性向上合金の第１の接触部材と、
前記第１の接触部材の外周に固着されたＣｕ−Ｃｒ合金からなる遮断特性向上合金の第２の接触部材と、
前記電極と前記電極板間に設けられた磁性体とを備え、
前記電極板は、前記第１の接触部材および前記第２の接触部材よりも導電率が高く、
前記磁性体には、円周方向に複数のスリットを設けるとともに、前記電極と前記通電軸とに非接触としたことを特徴とする真空バルブ。