(57)【要約】【課題】縦磁界電極で発生する縦磁界の分布を接点の中央から外側にかけて略均一に分布させることで、一対の接点部間に発生したアークの遮断性能を向上させる真空バルブを提供する。【解決手段】真空容器内に接離自在の一対の接点部６，７が配置された真空バルブである。接点部は、通電軸８と、通電軸の一端に固定され軸方向と平行な縦磁界を発生させる縦磁界電極１０と、縦磁界電極を構成する円筒部１６の軸方向一端の開口部を閉塞して固定された円形の接点板１１と、円筒部及び接点板で囲まれた内部空間１３に配置された磁性体１５と、を備えている。磁性体は、円環状凹部２０と円環状凹部の外周壁の開口縁部から径方向外方に延在する円環状つば部２１とを有するハット形状である。そして、円環状凹部の開口部が接点板の裏面の中央側に対向し、円環状つば部が接点板の裏面の外周側に対向している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に、接離自在の一対の接点部が配置されており、
前記一対の接点部は、
前記真空容器内を貫通する通電軸と、
前記真空容器内の前記通電軸の一端に固定され、前記一対の接点部間に軸方向と平行な縦磁界を発生させる縦磁界電極と、
前記縦磁界電極を構成する円筒部の軸方向一端の開口部を閉塞して固定された円形の接点板と、
前記円筒部及び前記接点板で囲まれた内部空間に配置された磁性体と、を備え、
前記磁性体は、円環状凹部と、前記円環状凹部の外周壁の開口縁部から径方向外方に延在する円環状つば部とを有するハット形状であり、
前記円環状凹部の開口部が前記接点板の裏面の中央側に対向し、前記円環状つば部が前記接点板の前記裏面の外周側に対向した状態で前記磁性体が前記内部空間に配置されていることを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
前記磁性体には、前記円環状凹部の一部から前記円環状つば部に向けて放射状に延在する複数の磁性体スリットが形成されていることを特徴とする請求項１記載の真空バルブ。
【請求項３】
前記縦磁界電極は、前記円筒部の軸方向他端に底部を形成したカップ形状を有し、前記底部が前記通電軸の一端に固定されているとともに、
前記円筒部に、軸方向に対して斜めに横切る複数の電極スリットが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空バルブ。
【請求項４】
前記通電軸は、非磁性体の補強軸と、前記補強軸の外周に装着された伝導性の通電管とで構成され、前記通電管が、前記縦磁界電極の前記底部に固定され、前記補強軸が前記底部を貫通して前記接点板の前記裏面に固定されていることを特徴とする請求項３記載の真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接離自在の一対の接点部間に縦磁界を発生する真空バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１の真空バルブの接離自在な一対の接点部は、通電軸の一端側に固定されて磁界を発生する電極と、電極の軸方向の一端に固定された接点板と、を備えている。
この特許文献１は、接点間に発生するアークの停滞を防ぐために、接点板の軸方向に対して平行な縦磁界を発生させてアークを拡散させる縦磁界電極を採用し、この縦磁界電極の内側に磁性体を配置することで、縦磁界が接点板の中央から外周側にかけて均一に分布するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１―２２８０８３号公報の図１〜図３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、円筒形状とした磁性体の軸方向の端面を、接点板の裏面の外周側に配置し、接点板の中央部で強く発生している縦磁界電極の縦磁界が、磁性体の磁力によって接点板の外周方向に引き寄せられるようにしている。
しかし、円筒形状の磁性体を接点板の外周側に配置しただけでは、縦磁界が接点板の中央から外側にかけて均一に分布せず、縦磁界の分布を改善する必要がある。
そこで、本発明は、縦磁界電極で発生する縦磁界の分布を接点板の中央から外側にかけて略均一に分布させることで、一対の接点部間に発生したアークの遮断性能を向上させることができる真空バルブを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る真空バルブは、真空容器内に接離自在の一対の接点部が配置されており、一対の接点部は、真空容器内を貫通する通電軸と、真空容器内の通電軸の一端に固定され、一対の接点部間に軸方向と平行な縦磁界を発生させる縦磁界電極と、縦磁界電極を構成する円筒部の軸方向一端の開口部を閉塞して固定された円形の接点板と、円筒部及び接点板で囲まれた内部空間に配置された磁性体と、を備え、磁性体は、円環状凹部と、円環状凹部の外周壁の開口縁部から径方向外方に延在する円環状つば部とを有するハット形状であり、円環状凹部の開口部が接点板の裏面の中央側に対向し、円環状つば部が接点板の前記裏面の外周側に対向した状態で磁性体が内部空間に配置されている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る真空バルブによれば、縦磁界電極で発生する縦磁界の分布を接点板の中央から外側にかけて略均一に分布させることで、一対の接点部間に発生したアークの遮断性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】真空バルブの構成を示す図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態の接点部の構成を示す図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態の接点部を構成する縦磁界電極の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る第１実施形態の接点部を構成する磁性体を平面視で示した図である。
【図５】本発明に係る第１実施形態の一対の接点部間のアークに発生する縦磁界の分布を示す図である。
【図６】本発明に係る第２実施形態の接点部を構成する磁性体を平面視で示した図である。
【図７】本発明に係る第３実施形態の接点部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、図面を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第１実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【０００９】
［第１実施形態の真空バルブ］
図１は、真空バルブ１の概要を示すものである。
真空バルブ１は、筒状の真空絶縁容器２の一方端に固定側封着金具３、他方端に可動側封着金具４が封着されている。固定側封着金具３には、固定側通電軸５が貫通して固定され、真空絶縁容器２内の固定側通電軸５の端部に固定側接点部６が設けられている。
また、固定側接点部６に対向して接離自在とした可動側接点部７は、可動側封着金具４を移動自在に貫通する可動側通電軸８の端部に設けられている。
【００１０】
可動側接点部７は、図２に示すように、真空絶縁容器２内の可動側通電軸８の端部に固定されているカップ形状の電極１０と、電極１０の開口部を閉塞して固定した接点板１１と、接点板１１の表面に固定されている接点１２と、電極１０及び接点板１１で囲まれた内部空間１３に配置された補強部材１４と、接点板１１の裏面に近接した状態で内部空間１３に配置された磁性体１５と、を備えている。
【００１１】
電極１０は、図３に示すように、円筒部１６と、円筒部１６の軸方向一端に形成された底部１７と、備えた部材であり、円筒部１６には、軸方向に対して斜めに横切る複数の電極スリット１８が形成されている。
補強部材１４は、図２に示すように、非磁性体からなる部材であり、縮径軸部１４ａと、この縮径軸部１４ａの両端に同軸に固定した拡径当接部１４ｂ，１４ｃと、を備え、拡径当接部１４ｂ，１４ｃが電極１０の底部と接点板１１の裏面の中央部とに当接して配置され、固定側接点部６及び可動側接点部７が接触する際の接点板１１の変形を防止している。補強部材１４は、例えばステンレスからなっている。
【００１２】
磁性体１５は、図２及び図４に示すように、円環状凹部２０と、円環状凹部２０の外周壁２０ａの開口縁部から径方向外方に延在する円環状つば部２１と、を備えたハット形状の部材である。
磁性体１５は、図２に示すように、円環状凹部２０の開口部が接点板１１の裏面の内側に対向し、円環状つば部２１が接点板１１の裏面の外側に対向した状態で、円環状凹部２０の内周が補強部材１４の拡径当接部１４ｂの外周に固定され、円環状つば部２１の外周が円筒部１６の内周面に固定された状態で内部空間１３に配置されている。
また、固定側通電軸５の端部に設けられている固定側接点部６も、可動側接点部７と同一構造である。
なお、本発明に係る縦磁界電極が電極１０に対応している。
【００１３】
［第１実施形態の真空バルブのアーク発生時の動作］
次に、固定側接点部６及び可動側接点部７の接点１２の中央部でアークが発生した場合の動作について説明する。
固定側接点部６及び可動側接点部７の接点１２の中央部でアークが発生した場合、カップ形状の電極１０の円筒部１６には、軸方向に対して斜めに横切る複数の電極スリット１８が形成されているので、円筒部１６に円周方向の電流が流れることで、固定側接点部６及び可動側接点部７の接点１２の間に、アークに平行な磁界（縦磁界）が加わる。
【００１４】
このように、アークに縦磁界が加わると、アークが拡散、安定し、固定側接点部６及び可動側接点部７の接点１２間のアーク電圧が低減されていく。
そして、固定側接点部６及び可動側接点部７の接点板１１の裏面に配置されている磁性体１５が、接点１２の中央から外側にかけて縦磁界分布を均一化する。
すなわち、磁性体１５の円環状凹部２０の開口部が接点板１１の裏面の内側に対向し、磁性体１５の円環状つば部２１が接点板１１の裏面の外側に対向した状態で配置されていることで、円環状つば部２１で発生する強い磁力と、円環状凹部２０で発生する比較的弱い磁力により、接点１２の中央部に発生した縦磁界が広い範囲で強い磁界を形成する。
【００１５】
このような磁性体１５の円環状つば部２１及び円環状凹部２０が発生する磁力によって、接点１２の中央部で発生していた縦磁界は、図５の実線で示すように、接点１２の中央から外側にかけて広い範囲で磁界強度が強い縦磁界分布となる（図５のＭ１の範囲の縦磁界分布）。これに対して、図５の破線で示す磁性体を配置していない従来の接点は、接点の中央から外側にかけて狭い範囲で磁界強度が強い縦磁界分布となる（図５のＭ２の範囲の縦磁界分布）。
【００１６】
［第１実施形態の効果］
第１実施形態の真空バルブ１は、円環状つば部２１及び円環状凹部２０を備えた磁性体１５が、電極１０で発生した縦磁界分布を、接点１２の中央から外側にかけて広い範囲で磁界強度が強い分布とする。このため、固定側接点部６及び可動側接点部７の接点１２の中央部で発生したアークは、縦磁界の発生によってアーク電圧が低減されていくとともに、接点１２の全域に拡散されていくので、遮断性能を向上させることができる。
【００１７】
また、磁性体１５を、純鉄のような高透磁率の磁性体を材料としなくても、円環状凹部２０と円環状つば部２１とを備えたハット形状の簡便な形状だけで、接点１２の中央から外側にかけて広い範囲で磁界強度が強い縦磁界分布とすることができるので、磁性体１５の材料コスト及び加工コストの低減化を図ることができる。
さらに、電極１０で発生した縦磁界の強度に合わせて、磁性体１５を構成する円環状凹部２０及び円環状つば部２１の径方向の寸法、円環状凹部２０の軸方向の寸法、或いは、円環状凹部２０及び円環状つば部２１の厚さ寸法などを適宜変化させることで、接点１２の全域の縦磁界分布の均一化を、容易且つ効果的に制御することができる。
【００１８】
［第２実施形態の磁性体］
次に、図６に示すものは、真空バルブ１で使用される第２実施形態の磁性体２５である。なお、図１から図５で示したものと同一構成部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
第２実施形態の磁性体２５は、円環状凹部２６と、円環状凹部２６の外周壁２６ａの開口縁部から径方向外方に延在する円環状つば部２７と、を備えたハット形状であるとともに、円環状凹部２６の底壁２６ｂ、外周壁２６ａ及び円環状つば部２７の外周縁まで放射状に延在する複数の磁性体スリット２８が形成されている。
そして、図２で示した接点板１１の裏面の内側に、円環状凹部２６の開口部を対向させ、接点板１１の裏面の外側に円環状つば部２７が対向した状態で磁性体２５を配置すると、磁性体２５は、放射状に形成した複数の磁性体スリット２８により交流磁界中で発生するうず電流が抑制されて分流が起こらない。
【００１９】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態の磁性体２５を真空バルブに使用すると、放射状に形成した複数の磁性体スリット２８により交流磁界中で発生するうず電流を抑制した磁性体２５により縦磁界強度が高められて縦磁界分布が改善され、遮断特性をさらに向上させることができる。
【００２０】
［第３実施形態の接点部］
次に、図７は、第３実施形態の可動側接点部３０を示すものである。なお、図１から図６で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
可動側接点部３０は、真空絶縁容器２内の可動側通電軸３１の端部に固定されている電極１０と、接点板１１と、接点１２と、接点板１１の裏面に近接した状態で内部空間１３に配置された磁性体１５と、を備えている。
第３実施形態では、第１実施形態の可動側接点部７で構成していた補強部材１４が存在しない。
【００２１】
第３実施形態の可動側通電軸３１は、非磁性体の金属で形成した補強軸３２と、補強軸３２の外周に装着された伝導性の通電管３３で構成されている。補強軸３２は、例えばステンレスからなり、通電管３３は、例えば銅からなっている。
補強軸３２は、電極１０の底部１７を貫通して接点板１１の裏面に当接した状態で固定されている。また、通電管３３は、電極の底部１７に当接した状態で固定されている。
そして、固定側通電軸５の端部に設けられている固定側接点部（不図示）も、可動側接点部３０と同一構造である。
【００２２】
［第３実施形態の効果］
第３実施形態の可動側接点部３０（及び固定側接点部）は、第１実施形態で使用していた補強部材１４を使用せず、可動側通電軸３１を構成する補強軸３２を接点板１１の裏面に当接させている。可動側接点部３０及び固定側接点部が接触する際に接点板１１は衝撃を受けるが、接点板１１の裏面に当接した補強軸３２を備えることで、接点板１１の変形を防止して接点板１１の強度を確保することができる。
また、補強部材１４を使用せずに可動側通電軸３１を構成する補強軸３２を接点板１１の裏面に当接することで部品の減少化を図ることができるとともに、補強軸３２の外周に通電管３３を装着することで、通電管３３の導電性材料を削減することができるので、真空バルブの製造コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１  真空バルブ
２  真空絶縁容器
３  固定側封着金具
４  可動側封着金具
５  固定側通電軸
６  固定側接点部
７  可動側接点部
８  可動側通電軸
１０  電極
１１  接点板
１２  接点
１３  内部空間
１４  補強部材
１４ａ  縮径軸部
１４ｂ，１４ｃ  拡径当接部
１５  磁性体
１６  円筒部
１７  底部
１８  電極スリット
２０  円環状凹部
２０ａ  外周壁
２１  円環状つば部
２５  磁性体
２６  円環状凹部
２６ａ  外周壁
２６ｂ  底壁
２７  円環状つば部
２８  磁性体スリット
３０  可動側接点部
３１  可動側通電軸
３２  補強軸
３３  通電管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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