(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の絶縁円筒の一方の端部を固定側端板、他方の端部を可動側端板で覆う真空容器と、
前記固定側端板に固設された固定側電極棒と、
前記可動側端板に進退可能に設けられた可動側電極棒と、
前記固定側電極棒と前記可動側電極棒の対向端に各々取り付けられた固定側電極、可動側電極と、
前記真空容器の内側で、前記固定側電極と前記可動側電極の周りに配置したアークシールドと、を備え、
前記固定側電極と前記可動側電極は、相互に対向する固定側接点、可動側接点と、
前記固定側接点と前記可動側接点の背面に各々配置され、前記固定側電極棒と前記可動側電極棒の間に電流が流れる場合に、電極棒の軸線に直交する円周方向に電流を流す固定側コイル電極、可動側コイル電極を各々有し、
前記固定側コイル電極と前記可動側コイル電極は、中央部分に位置し前記固定側電極棒、前記可動側電極棒と各々接続する固定側リング部、可動側リング部と、
前記固定側リング部、前記可動側リング部の前記軸線に直交する面内に位置し、各々固定側スリット部、可動側スリット部により円周方向に複数に分割された同心円状の固定側コイル部、可動側コイル部と、
前記固定側リング部、前記可動側リング部から前記軸線に直交する方向へ延出し、前記固定側リング部と前記固定側コイル部の一端、前記可動側リング部と前記可動側コイル部の一端を各々接続する複数本の固定側アーム部、可動側アーム部と、
を有する真空バルブであって、
前記固定側コイル電極、前記可動側コイル電極の前記円周方向に複数に分割された位置に各々対応して、前記アークシールドと前記真空容器との間に磁性体を備え、
前記磁性体は、前記固定側コイル電極、前記可動側コイル電極に流れた電流によって発生された軸線方向の磁界を補正し、前記固定側コイル部と可動側コイル部に比べて、前記磁界を生じにくい部分である前記円周方向に複数に分割された位置の磁界に対する補正量をより大きくするように配置されることを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
前記固定側コイル電極、前記可動側コイル電極の分割数と前記磁性体の数が同数であることを特徴とする請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項３】
前記固定側電極と前記可動側電極とが、前記固定側スリット部の位置と前記可動側スリット部の位置と各々重なり合って配置し、
前記軸線と前記両スリット部とを結ぶ線の延長線上に前記磁性体が配置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】
前記固定側アーム部が接続された前記固定側コイル部の前記一端の反対側である他端から前記軸線方向に前記固定側接点へ突出し、前記固定側接点と電気的に接続する固定側突出部、および、前記可動側コイル部の前記可動側アーム部が接続された前記一端の反対側である他端から前記軸線方向に前記可動側接点へ突出し、前記可動側接点と電気的に接続する可動側突出部を有し、
前記磁性体の幅をＷＦ、前記軸線から前記磁性体の距離をＲＦ、前記固定側突出部の幅と前記可動側突出部の幅とをＷＣ、前記固定側スリット部の幅と前記可動側スリット部の幅とをＷＳ、前記固定側コイル電極の内半径と前記可動側コイル電極の内半径とをＲＣとしたときに、磁性体の幅ＷＦは、ＷＣ≦ＷＦ≦（２×ＷＣ＋ＷＳ）×ＲＦ／ＲＣの関係を満たすことを特徴とする請求項３に記載の真空バルブ。
【請求項５】
前記固定側アーム部が接続された前記固定側コイル部の前記一端の反対側である他端から前記軸線方向に前記固定側接点へ突出し、前記固定側接点と電気的に接続する固定側突出部、および、前記可動側コイル部の前記可動側アーム部が接続された前記一端の反対側である他端から前記軸線方向に前記可動側接点へ突出し、前記可動側接点と電気的に接続する可動側突出部を有し、
前記固定側電極と前記可動側電極が、前記固定側突出部の位置と前記可動側突出部の位置と各々重なり合って配置し、
前記軸線と前記両突出部とを結ぶ線の延長線上に前記磁性体が配置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６】
前記磁性体の幅をＷＦ、前記軸線から前記磁性体の距離をＲＦ、前記固定側突出部の幅と前記可動側突出部の幅とをＷＣ、前記固定側アーム部の幅と前記可動側アーム部の幅とをＷＡ、前記固定側スリット部の幅と前記可動側スリット部の幅とをＷＳ、前記固定側コイル電極の内半径と前記可動側コイル電極の内半径とをＲＣとしたときに、磁性体の幅ＷＦは、ＷＣ≦ＷＦ≦（２×ＷＡ＋ＷＣ＋２×ＷＳ）×ＲＦ／ＲＣの関係を満たすことを特徴とする請求項５に記載の真空バルブ。
【請求項７】
前記磁性体が前記軸線に直交する円周方向に形成された複数の領域から構成され、前記各領域が、磁性体材料の異なる２種以上の領域からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項８】
前記磁性体が前記軸線に直交する円周方向に形成された複数の領域から構成され、両端の領域ほど透磁率が高い磁性体材料で形成されていることを特徴とする請求項７に記載の真空バルブ。
【請求項９】
前記磁性体が前記軸線に直交する円周方向に厚みが変化しており、両端の領域ほど薄く、中央ほど厚く形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項１０】
前記磁性体が前記軸線に直交する円周方向に複数の領域に分割されており、両端ほど前記磁性体の断面積を小さくして隙間を空けて配置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項１１】
前記磁性体と前記アークシールドが同一材料で一体に形成されており、前記固定側コイル電極、前記可動側コイル電極の前記円周方向に複数に分割された位置に各々対応して前記磁性体の厚みを大きくしていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の真空バルブ。
【請求項１２】
前記磁性体と前記アークシールドが同一材料で一体に形成され、前記磁性体が前記軸線に直交する円周方向に厚みを変化し、両端の領域ほど薄く、中央部分ほど厚く形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空遮断器等に使用され、電路の開閉を行う真空バルブに関し、特に電路の開閉時に生じるアークを効率的に拡散することができる真空バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空バルブは、ガラス材、セラミック材等の絶縁材からなり内部が高真空に排気された有底円筒状の真空容器と、この真空容器の両端部にそれぞれ設けられた電極棒と、各電極棒の対向する端部に設けられた渦巻環状のコイル電極と、接点を補強する支持材と、円板状の接点とを備え、一方の電極棒を軸方向に移動させることにより、両接点（即ち固定側接点と可動側接点）を接触又は離隔して通電又は遮断を行うものである。
【０００３】
ここでコイル電極とは、主電極である固定側接点及び可動側接点の周囲に軸方向の磁界を発生させる電極であり、当該両接点の背面側に、接点の外周縁に沿った複数の弧状のコイル部が分割配置されている。コイル部の一端は軸中心へ接続するアーム部を有し、他端は接点と接続する突出部を有している。
【０００４】
上述のようなコイル電極を有する真空バルブにおいては、通電によりコイル電極が軸方向の磁界を発生し、遮断時に不可避的に発生する接点間のアークを接点の径内に閉じ込めつつ接点表面に広く拡散させる。これにより接点表面に対し電流密度を下げることができ、接点材料の遮断能力が勝り電流遮断を行うことができる。
【０００５】
真空バルブの遮断容量をより大きくするためには、このコイル電極と接点材料の開発が必要不可欠であり、これまでに様々な研究がなされてきた、その結果、真空バルブの遮断性能はコイル電極が発生させる軸方向磁界が強く、均一で、面積が広いほど良いことがわかっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１５０７８６号公報
【特許文献２】特開平１−１１７２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
磁界によって接点間に発生するアークを広く拡散させることで遮断性能を向上させる方式の真空バルブは、特許文献１、２に説明されたように通電される電流が固定側と可動側の２つのコイル電極を流れ、コイル電極間に軸方向の磁界を発生させる。
【０００８】
例えば特許文献１に示すように、固定側電極棒を経て固定側コイル電極に流れる電流は、固定側電極棒から円形に形成された固定側コイル電極へ繋がるアーム部、円弧状に分割されたコイル部、コイル部から接点へと接続する突出部を通り、固定側接点へと流れる。さらに固定側接点から可動側接点へ流れ、可動側コイル電極の突出部、コイル部、アーム部を経由して可動側電極棒へ流れる。
【０００９】
この際、コイル部で発生する磁界は、固定側及び可動側のコイル部に同じ方向に電流が流れるように接続、配置することで、お互いに発生する磁界を強め合う方向に作用する。しかし、固定側コイル電極のアーム部は外周方向に電流が流れ、可動側コイル電極のアーム部では電極棒方向に流れるので、アーム部ではそれぞれの電流の方向は逆方向となり、そのため発生する磁界は打ち消し合う。また、固定側及び可動側のコイル部のそれぞれの突出部では、コイル部のように円周方向の電流が流れるのではなく、電極棒の軸線方向に電流が流れるので、コイル部のような軸線方向の磁界は生じない。
【００１０】
このように、コイル部については固定側コイル部及び可動側コイル部の双方に生じる磁界が強め合い、軸線方向の強い磁界が生じるが、突出部、アーム部では磁界が弱くなり、又は打ち消し合い、軸線方向のアークを拡散させる磁界は生じず、両電極の周囲の磁界は不均一となる。
【００１１】
固定側コイル電極、可動側コイル電極の周囲の磁界を均一にするために、各電極の裏面に磁性体を配置し、電極間の磁界が弱い部分を補うことで、電極間に発生する軸線方向の磁界を均一にすることが可能であり、遮断性能を向上させることが知られている。しかし、電極の内部に磁性体を配置すると、磁性体の内部を通る磁束による電磁誘導が生じ、その結果、渦電流が発生して負荷電流の通電時に渦電流の発熱により温度が上昇し、信頼性が低下するという問題がある。
【００１２】
磁性体を真空バルブの真空容器の外側に配置すると、真空容器の遮蔽効果により渦電流は発生せず、発熱を防止し、信頼性を高めることはできる。同時に、固定側コイル電極と可動側コイル電極との間に生じる軸線方向の磁界を強めることが可能である。しかしこの配置では、磁性体の影響が広い範囲に影響するため、両電極のアーム部、突出部に対応した部分に見られる磁界の弱い部分を補い、電極間に生じる磁界の不均一性を改善することはできない。
【００１３】
以上のように、磁性体を配置したことにより磁界を強くすることができ、遮断性能を向上させることはできるが、磁界を均一にすることができない。そのため、アークを十分に拡散することができず、電極の小型化、低コスト化を達成することができないという課題もあった。
【００１４】
また、例えば特許文献２に開示される例ではメタクラ等に配置される遮断器の端子引出カバーがコの字状であることに着目し、シールドの外側の全周の３／４周に亘って磁性体を配置しているが、例えばＣ−ＧＩＳに内蔵される真空バルブのようなに端子引出バーが必ずしもコの字ではない場合があり、そのような場合には逆に磁界を不均一にするだけで遮断性能の向上は見込めなかった。
【００１５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、軸線方向の磁界を均一化することができ、かつ磁界を強くすることができる。さらに磁性体に生じる渦電流の発熱による温度上昇の影響を受けることがない。そのため、小型で遮断性能に優れる真空バルブを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る真空バルブは、円筒状の絶縁円筒の一方の端部を固定側端板、他方の端部を可動側端板で覆う真空容器と、固定側端板に固設された固定側電極棒と、可動側端板に進退可能に設けられた可動側電極棒と、固定側電極棒と可動側電極棒の対向端に各々取り付けられた固定側電極、可動側電極と、真空容器の内側で、固定側電極と可動側電極の周りに配置したアークシールドと、を備え、 固定側電極と可動側電極は、相互に対向する固定側接点、可動側接点と、 固定側接点と可動側接点の背面に各々配置され、固定側電極棒と可動側電極棒の間に電流が流れる場合に、電極棒の軸線に直交する円周方向に電流を流す固定側コイル電極、可動側コイル電極を各々有し、固定側コイル電極と可動側コイル電極は、中央部分に位置し固定側電極棒、可動側電極棒と各々接続する固定側リング部、可動側リング部と、固定側リング部、可動側リング部の軸線に直交する面内に位置し、各々固定側スリット部、可動側スリット部により円周方向に複数に分割された同心円状の固定側コイル部、可動側コイル部と、固定側リング部、可動側リング部から軸線に直交する方向へ延出し、固定側リング部と固定側コイル部の一端、可動側リング部と可動側コイル部の一端を各々接続する複数本の固定側アーム部、可動側アーム部と、を有する真空バルブであって、固定側コイル電極、可動側コイル電極の円周方向に複数に分割された位置に各々対応して、アークシールドと真空容器との間に磁性体を備え、磁性体は、固定側コイル電極、可動側コイル電極に流れた電流によって発生された軸線方向の磁界を補正し、固定側コイル部と可動側コイル部に比べて、磁界を生じにくい部分である円周方向に複数に分割された位置の磁界に対する補正量をより大きくするように配置されることを特徴とする真空バルブ。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の真空バルブによれば、コイル部によって発生する軸線方向の磁界を均一で広い範囲に発生させることができ、遮断性能に優れた真空バルブを得ることができる。同時に磁性体を電極内部に配置しないため、電流通電時の温度上昇も回避することができ、通電性能に優れた真空バルブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る真空バルブの縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る真空バルブの横断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る真空バルブの磁界を表わす模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電極構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る固定側コイル電極の平面図及び断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る真空バルブの横断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る真空バルブの横断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る真空バルブの横断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る真空バルブの横断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る真空バルブの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態の説明及び各図において、同一の符号を付した部分は、同一又は相当する部分を示すものである。
【００２０】
実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態１に係る真空バルブの縦断面図、図２に固定側コイル電極、可動側コイル電極及び絶縁容器とアークシールドとの間の磁性体の配置を示す本発明の実施の形態１に係る真空バルブの横断面図を示す。また、図３には、本発明の実施の形態１に係る真空バルブの通電状態での磁界を表わす模式図を示す。さらに図４は本発明の電極の構造を示す分解斜視図であり、図５は本発明の固定側コイル電極の形状を示す平面図及び断面図である。
【００２１】
図１に示すように、絶縁円筒１の上部の端部開口部を固定側端板２、下部の端部開口部を可動側端板３が覆っている。絶縁円筒１は絶縁材料で構成され、本実施の形態ではアルミナセラミックスを用いている。固定側端板２、可動側端板３は、それぞれ絶縁円筒１の端面にろう付けにより接合されている。
【００２２】
固定側端板２には固定側電極棒４がろう付けにより接合され、さらにこの固定側電極棒４に固定側電極１０がろう付け接合されている。一方、可動側端板３には可動側電極棒５が移動可能な状態で取り付けられ、可動側電極棒５には可動側電極２０がろう付けにより接合されている。
【００２３】
可動側端板３と可動側電極棒５との間には、真空バルブ内を真空に維持したまま可動側電極棒５が動作することができるよう蛇腹状のベローズ６が配置されている。このベローズ６は薄い金属板等を用いる。本実施の形態においては、薄いステンレス板を用いた。ベローズ６の上端にはベローズカバー７が可動側電極棒５にろう付けにより固定されている。
【００２４】
固定側電極１０は固定側コイル電極１２と円盤状の固定側接点１１とからなり、可動側電極２０は可動側コイル電極２２と可動側接点２１から形成される。電流遮断時には、固定側電極１０の固定側接点１１と可動側電極２０の可動側接点２１との間でアークが発生し金属蒸気により絶縁円筒１の内部は汚染される。この金属蒸気による汚染を抑制するために、固定側電極１０と可動側電極２０の周囲を囲むようにアークシールド８が配置されている。さらにアークシールド８の外面には、本発明のアークを均一に拡散するための磁性体９が配置されている。磁性体９の材質は通常の磁性体であれば用いることができ、特に限定するものではない。本実施の形態において、この磁性体９は鉄系合金を用いて作成した。
【００２５】
次に図２〜５を用いて固定側電極１０、可動側電極２０の構造を説明する。図２は上述のように真空バルブの横断面図を示し、両電極１０、２０部分を上側（固定側端板２の側）から観察した状態を示している。そのため、固定側電極１０の下面、固定側電極１０の下側に位置する可動側電極２０等は直接観察することができない。このように直接視認することができない部分については、図中の符番をカッコ書きとした。
【００２６】
図３は両電極１０、２０部分の縦断面図を示しており、固定側コイル電極１２と可動側コイル電極２２との間に発生する磁界の状況を矢印で模式的に示している。図４は本発明の電極構造を示す分解斜視図で、固定側電極１０、可動側電極２０の構造を示しており、図５は固定側コイル電極１２の形状を詳細に説明するもので、(a)平面図と(b)Ａ−Ａ部分の断面図を示している。
【００２７】
図２、３に示すように固定側電極１０と可動側電極２０は、固定側接点１１と可動側接点２１とを対向させて配置し、それぞれの接点１１、２１の背面には固定側コイル電極１２と可動側コイル電極２２とが配置されている。固定側接点１１は固定側支持材１８を介して固定側電極棒４と機械的に支持され、可動側接点２１は可動側支持材２８を介して可動側電極棒５と機械的に支持されている。なお、固定側接点１１、可動側接点２１は、銀系合金や銅系合金を用いて形成するのが好ましく、固定側コイル電極１２、可動側コイル電極２２は銅または銅系の材料を用いて形成するのが好ましい。本実施の形態においては、固定側接点１１、可動側接点２１、および固定側コイル電極１２、可動側コイル電極２２のいずれも銅合金を用いた。また固定側支持材１８、可動側支持材２８は十分な強度を有することが求められ、本実施の形態においてはステンレス鋼を用いた。
【００２８】
図２に示すように、本実施の形態においては、固定側電極１０の固定側コイル電極１２に形成された固定側コイル部１５の間隙である固定側スリット部１７と、可動側電極２０の可動側コイル電極２２に形成された可動側スリット部２７とが、真空容器の上側（固定側端板２の側）から観察した場合に重なり合って配置するように設定した。この固定側電極１０と可動側電極２０の重なり方は、それぞれのスリット部１７、２７の位置が重なる配置に限定するものではなく、その他の重なり方であっても同様の効果を得ることができる。
【００２９】
このように配置した固定側電極１０と可動側電極２０の間には、電極どうしが接触して電流が流れた状態で、図３に矢印で示すように、固定側電極棒４、可動側電極棒５の軸線方向に沿う方向に磁界が発生する。この磁界によって電極間に生じるアークを分散させることができる。
【００３０】
図５に固定側コイル電極１２を例にコイル電極の構造を説明する。可動側コイル電極２２も基本的には固定側コイル電極１２と同じ形状である。固定側コイル電極１２は中心部分に、固定側電極棒４と接続する固定側リング部１３を有し、この固定側リング部１３から外周方向に向けて、ほぼ等間隔に延出された複数本（図では３本）の固定側アーム部１４を有している。さらにこの固定側アーム部１４の先端部分を円周方向に折り曲げ、円弧状の固定側コイル部１５を形成している。固定側コイル部１５は固定側アーム部１４に対応して形成されており、固定側コイル部１５の相互間に固定側スリット部１７を有している。
【００３１】
固定側アーム部１４に接続された固定側コイル部１５の先端部分には、固定側コイル電極１２と、隣接して配置された固定側接点１１とを電気的に接続するための突起部分である固定側突出部１６が形成されている。この固定側突出部１６は固定側コイル部１５の先端部分に、固定側接点１１とろう付けにより固定するために軸線方向に適当な長さだけ突出させて形成したものである。
【００３２】
固定側コイル部１５は、固定側リング部１３の外周側の同心円上に配置されており、円周上に均等に分割（本実施の形態では３分割）し配置される。この固定側コイル部１５に電流が流れることにより磁界を発生することができる。
【００３３】
固定側接点１１と可動側接点２１とが接続し、固定側電極棒４と可動側電極棒５との間に電流が流された場合の電流の方向を図４に矢印で記載した。電流は固定側電極棒４から可動側電極棒５へ流れている。
【００３４】
固定側電極棒４から流れた電流は、固定側コイル電極１２の固定側リング部１３から固定側アーム部１４へ分流し、固定側コイル部１５、固定側突出部１６を経て、固定側接点１１へ流れる。さらに、固定側電極１０と可動側電極２０との間に発生するアークを介して可動側接点２１から可動側コイル電極２２へ流れ、可動側コイル電極２２の可動側突出部２６、可動側コイル部２５、可動側アーム部２４を経て合流し、可動側電極棒５に流れる。この時、固定側コイル電極１２及び可動側コイル電極２２に流れた電流によって磁界が発生する。
【００３５】
本実施の形態においては上述のように、固定側コイル電極１２の固定側スリット部１７と可動側コイル電極２２の可動側スリット部２７とが重なって配置しており、図２に示すように、固定側コイル電極１２の固定側アーム部１４と可動側コイル電極２２の可動側突出部２６、固定側コイル電極１２の固定側突出部１６と可動側コイル電極２２の可動側アーム部２４とが重なって配置しており、固定側コイル電極１２の固定側コイル部１５と可動側コイル電極２２の可動側コイル部２５とが重なり合って配置している。
【００３６】
図４に示した電流の方向でもわかるように、重なり合う固定側コイル部１５と可動側コイル部２５では同じ方向に電流が流れるため強い軸線方向の磁界が生じる。固定側アーム部１４と可動側突出部２６、固定側突出部１６と可動側アーム部２４とが重なる部分では、軸線方向の磁界を生じる円周方向成分の電流が小さく、このままでは磁界は弱くなる。
【００３７】
本実施の形態においては、図２等に示すように、アークシールド８と絶縁円筒１との間に磁性体９を備えている。この磁性体９は均等な厚みの板状で、アークシールド８の曲面に沿って湾曲した形状をしている。固定側電極１０と可動側電極２０の突出部１６、２６とアーム部１４、２４とが重なる部分のように、円周方向の電流が小さく、軸線方向に磁界を生じにくい部分に対応した位置に磁性体９は取り付けられる。
【００３８】
本実施の形態においては、固定側コイル電極１２の固定側アーム部１４と可動側コイル電極２２の可動側突出部２６、固定側コイル電極１２の固定側突出部１６と可動側コイル電極２２の可動側アーム部２４とが重なる部分で軸線方向の磁界が生じにくく、固定側電極１０、可動側電極２０の軸中心からこの磁界を生じにくい領域を結ぶ線の延長線上の絶縁円筒１とアークシールド８の間に磁性体９は配置される。
【００３９】
この磁性体９の配置により、この磁界を生じにくい部分の磁界を強めることができ、軸線方向の磁界分布を均一化することが可能となり、電流遮断器にアークを拡散する面積が拡大するため遮断性能が向上する。
【００４０】
このように固定側コイル電極１２と可動側コイル電極２２との位置決めを固定側スリット部１７と可動側スリット部２７の重なりにより決めた場合、磁性体９の幅ＷＦは、磁界解析の結果、図２に示すように磁性体の内側半径ＲＦ、コイルの半径ＲＣ、コイル突出部の幅ＷＣ、スリット部の幅ＷＳを用いて、ＷＣ≦ＷＦ≦（２×ＷＣ＋ＷＳ）×ＲＦ／ＲＣとするとき、つまり磁性体９の幅ＷＦをコイル突出部の幅ＷＣ以上とし、かつ磁界が弱くなる領域の幅である、コイル突出部の幅ＷＣの２倍とスリット部の幅ＷＳとの和に半径の比率を乗じた値以下とした場合、磁界分布を特に均一とすることができる。
【００４１】
本実施の形態１に記載した構造を用いることで、電極内部に磁性体９を配置し、通電したときに生じる温度上昇なしに、磁界を均一にすることができるため、小形で遮断性能に優れた真空バルブを得ることができる。
【００４２】
実施の形態２．
本実施の形態に係る真空バルブの横断面図を図６に示す。なお、図６においても、図２と同様に、固定側電極１０、可動側電極２０を上側（固定側端板２の側）から観察しているので固定側電極１０の下面、固定側電極１０の下側に位置する可動側電極２０等は直接観察することができない。このように直接視認することができない部分については、図中の符番をカッコ書きとした。
【００４３】
本実施の形態に係る真空バルブの基本的な構成は実施の形態１に係る真空バルブと同じであり、実施の形態１に係る真空バルブでは固定側コイル電極１２及び可動側コイル電極２２が、それぞれ３つの固定側コイル部１５、可動側コイル部２５に分割され、固定側スリット部１７と可動側スリット部２７とが重なり合うように配置されていたのに対し、本実施の形態においては、固定側コイル部１５、可動側コイル部２５が４つに分割され、固定側突出部１６と可動側突出部２６の位置が重なるように配置されている点で異なっている。
【００４４】
固定側コイル電極１２、可動側コイル電極２２をそれぞれの突出部が重なるように位置を合わせた場合においても、固定側コイル部１５と可動側コイル部２５とが重なる部分では、固定側電極１０、可動側電極２０の間に電流が流れたときに、同じ円周方向に電流が流れるため軸線方向に強い磁界を生じることができるが、固定側突出部１６と可動側突出部２６とが重なる部分付近では円周方向の電流は小さく、生じる磁界も弱くなる。
【００４５】
電極の軸中心から固定側突出部１６、可動側突出部２６が重なる部分を結ぶ延長線上で、かつ絶縁円筒１とアークシールド８との間に磁性体９を配置する。この磁性体９は実施の形態１と同様に均等な厚みの板状で、アークシールド８の曲面に沿って湾曲した形状であり、本実施の形態では鉄コバルト合金を用いた。磁性体９の配置により固定側突出部１６と可動側突出部２６とが重なる部分付近の磁界が強められ、磁界分布を均一化することができ、電流遮断時にアークを拡散する面積を拡大することができるため遮断特性を向上させることができる。
【００４６】
固定側突出部１６と可動側突出部２６とが重なるように固定側電極１０と可動側電極２０とを配置した場合、磁性体９の幅ＷＦは、磁性体９の内半径をＲＦ、突出部幅をＷＣ、アーム部幅をＷＡ、スリット部の幅をＷＳ、コイルの半径をＲＣとしたとき、ＷＣ≦ＷＦ≦（２×ＷＡ＋ＷＣ＋２×ＷＳ）×ＲＦ／ＲＣとする時、つまり磁性体９の幅ＷＦをコイル突出部の幅ＷＣ以上とし、かつ磁界が弱くなる領域の幅である、アーム部に幅ＷＡの２倍とコイル突出部の幅ＷＣとスリット部の幅ＷＳの２倍との和に半径の比率を乗じた値以下とした場合、磁界分布を特に均一にすることができることが磁界解析により判明した。
【００４７】
本実施の形態に示した真空バルブの構造では、電極内部に磁性体９を配置しないため電流通電時の温度上昇による悪影響を受けることなく、磁界を均一にすることができ、小形で遮断性能に優れた真空バルブを得ることができる。
【００４８】
実施の形態３．
本実施の形態に係る真空バルブの横断面図を図７に示す。なお、図７においても、図２と同様に、固定側電極１０、可動側電極２０を上側（固定側端板２の側）から観察しているので固定側電極１０の下面、固定側電極１０の下側に位置する可動側電極２０等は直接観察することができない。このように直接視認することができない部分については、図中の符番をカッコ書きとした。
【００４９】
本実施の形態に係る真空バルブの基本的な構成は実施の形態１に記載の真空バルブと同じであり、固定側電極１０を構成する固定側コイル部１５、可動側電極２０を構成する可動側コイル部２５が各々３つに分割され、重なり合って配置されている。本実施の形態では、これに対応して絶縁円筒１とアークシールド８との間に配置した３つの磁性体の構成が異なっている。
【００５０】
なお、本実施の形態およびこれ以降に示す実施の形態においては、基本的に実施の形態１と固定側電極１０、可動側電極２０の形状、配置が同様の構成を用いて説明しているが、これに限定されるものではない。固定側電極１０、可動側電極２０の形状、配置を実施の形態２に示したように、コイル部１５、２５を４分割して突出部１６、２６どうしを重なり合う構成とすることもでき、またそれ以外の構成とすることもできる。ただし、固定側電極１０、可動側電極２０の形状、配置を変更した場合、磁性体９等その他の構成も同時に変更する必要がある場合もあり注意が必要である。
【００５１】
実施の形態１においては、磁性体９は鉄系の合金を用い、均等な厚みの板状で、アークシールド８の形状に沿って湾曲させた形状を用いていた。本実施の形態においては、磁性体９ｃが２種類の磁性体材料により構成され、円周方向の両端に位置する磁性体９ａと、中央部分に位置する磁性体９ｂを構成する磁性体材料が異なっている。具体的には磁性体９ｃの円周方向の両端の磁性体９ａは鉄からなり、中央部分の磁性体９ｂは純鉄よりも透磁率の高い鉄コバルト合金で形成されている。
【００５２】
本実施の形態においては、固定側電極１０と可動側電極２０の位置関係は、実施の形態１と同様であり、それぞれのスリット部１７、２７が一致するように配置している。この時、固定側コイル電極１２のアーム部１４と可動側コイル電極２２の突出部２６とが重なり、また固定側コイル電極１２の突出部１６と可動側コイル電極２２のアーム部２４とが重なり合う。これらの部分では円周方向の電流が小さく、生じる磁界も弱くなる。
【００５３】
この磁界の低い部分を詳細に検討すると、その中央部分で最も磁界が弱く、周辺部分ではやや強くなっている。本実施の形態に用いた磁性体９ｃは両端には透磁率が低い磁性体材料を用い、中央部分には透磁率の高い磁性体材料を用いているので、中央部分の特に磁界が弱い部分では大きく磁界を強め、その周囲の部分のやや磁界が低い部分では磁界を強める効果は比較的小さく、磁界の分布をより均一にすることができ、小形で遮断特性に優れた真空バルブを得ることができる。
【００５４】
本実施の形態において、両端の磁性体９ａは、それぞれ磁性体９ｃの全体の１／４の幅とし、中央部分の磁性体９ｂは磁性体９ｃの全体の１／２の幅として３つの部分に分割したがこれに限定されるものではなく、分割比率は自由に設定することができる。ただし、両端部分には透磁率の低い磁性体、中央部分には透磁率の高い磁性体を用いることが重要である。
【００５５】
本実施の形態に示した真空バルブの構造では、電極内部に磁性体９を配置しないため電流通電時の温度上昇による信頼性の低下はなく、磁界を均一にすることができ、小形で遮断性能に優れた真空バルブを得ることができる。
【００５６】
実施の形態４．
本実施の形態に係る真空バルブの横断面図を図８に示す。なお、図８においても、図２と同様に、固定側電極１０、可動側電極２０を上側（固定側端板２の側）から観察しているので固定側電極１０の下面、固定側電極１０の下側に位置する可動側電極２０等は直接観察することができない。このように直接視認することができない部分については、図中の符番をカッコ書きとした。
【００５７】
本実施の形態に係る真空バルブの基本的な構成は実施の形態１に記載の真空バルブと同じであり、固定側電極１０を構成する固定側コイル部１５、可動側電極２０を構成する可動側コイル部２５が各々３つに分割されている。これらの構成は、上述のように一例であり、これ以外の構成であっても用いることができる。
【００５８】
本実施の形態では、絶縁円筒１とアークシールド８との間に配置した３つの磁性体の形状が異なっている。実施の形態１においては、均等な厚みの板状の鉄系合金を用い、アークシールド８の形状に合わせて湾曲した形状の磁性体９を用いていた。本実施の形態においては、鉄系合金を用い、アークシールド８の形状に合わせて湾曲させた磁性体９ｄを用いる点では実施の形態１と同じであるが、磁性体９ｄの厚みが均一ではなく、円周方向の両端が薄く、中央部分が厚くなっている点で異なっている。
【００５９】
電極間の通電時に発生する磁界が弱くなる部分は、その中央部分で最も磁界が弱く、その周囲では中央部分よりやや強くなる。一方、磁性体９ｄの形状が中央部分が厚く、円周方向の両端が薄くなっている。薄い部分ほど磁気飽和が起こりやすく磁界を強める効果は少ないため、最も磁界が弱い中央部分に対応する磁性体９ｄは厚く、磁界を強める効果が大きく、反対に円周方向の両端では磁性体９ｄは薄く磁界を強める効果は弱くなるため、磁性体９を用いないときの磁界分布を補い、磁界の分布をより均一にすることができ、小形で遮断特性に優れた真空バルブを得ることができる。
【００６０】
本実施の形態に示した真空バルブの構造では、電極内部に磁性体９を配置しないため電流通電時の温度上昇による悪影響を受けることなく、磁界を均一にすることができ、小形で遮断性能に優れた真空バルブを得ることができる。
【００６１】
実施の形態５．
本実施の形態に係る真空バルブの横断面図を図９に示す。なお、図９においても、図２等と同様に上側（固定側端板２の側）から観察しており、直接視認することができない部分については、図中の符番をカッコ書きとした。
【００６２】
本実施の形態に係る真空バルブも基本的な構成は実施の形態１に記載の真空バルブと同じで、固定側電極１０を構成する固定側コイル部１５、可動側電極２０を構成する可動側コイル部２５が各々３か所に分かれて配置している。これらの配置は一例であり、これらと異なる構成も用いることができる。
【００６３】
本実施の形態においては、それぞれの磁性体９ｈが上下方向（軸線方向）に延びる棒状である点が異なっている。実施の形態１においては、磁性体９は鉄系の合金を用い、均一な厚みの板状で、アークシールド８の形状に沿って湾曲した形状をしている。本実施の形態においては、磁性体９ｈは上下方向（軸線方向）に延びる棒状の部材に５分割されており、両端の２つの磁性体９ｇ、中間位置の２つの磁性体９ｆ、中央部分の一つの磁性体９ｅで構成されている。
【００６４】
５つの磁性体９ｈの断面積は、周囲の磁性体９ｇ＜中間位置の磁性体９ｈ＜中央部分の磁性体９ｅの関係となっており、それぞれの磁性体の取付間隔も中央部分から両端に向けて広くなるように構成している。このような磁性体９ｈの構成とすることにより、左右方向（円周方向）に見ると磁性体９は中央部分の方が両端の部分よりも断面積が広く、両端よりも中央部の方が磁界を強める効果が大きい。
【００６５】
本実施の形態においては、固定側電極１０と可動側電極２０の位置関係は、実施の形態１と同様であり、それぞれのスリット部１７、２７が一致するように配置している。このスリット部１７、２７を中心とする部分では円周方向の電流が小さく、生じる磁界も弱くなる。さらに詳細には、中央部分で最も磁界が弱く、両端ではやや強くなっている。
【００６６】
この磁界が弱くなる部分に、本実施の形態に用いた５つに分割した磁性体９ｈを用いると中央部分では磁界を強める効果が大きく、両端では磁界を強める効果が小さいので、磁界の分布を均一にすることができ、小形で遮断特性に優れた真空バルブを得ることができる。
【００６７】
本実施の形態においては、磁性体９ｈを５分割にし、両端方向（円周方向）の磁性体ほど細く、設置間隔を広くしたが、磁性体の幅、設置間隔は特に限定するものではなく、磁性体の断面積が、中央部分で広く、両端の部分では狭くなるようにすればよい。
【００６８】
本実施の形態に示した真空バルブの構造では、電極内部に磁性体を配置しないため電流通電時の温度上昇による悪影響を受けることなく、磁界を均一にすることができ、小形で遮断性能に優れた真空バルブを得ることができる。
【００６９】
実施の形態６
本実施の形態に係る真空バルブの横断面図を図１０に示す。なお、図１０においても、図２等と同様に上側（固定側端板２の側）から観察しており、直接視認することができない部分については、図中の符番をカッコ書きとした。
【００７０】
本実施の形態に係る真空バルブも基本的な構成は実施の形態１に記載した真空バルブと同じで、固定側電極１０を構成する固定側コイル部１５、可動側電極２０を構成する可動側コイル部２５が各々３つに分かれて、重なって配置されている。上述のようにこの構成は一例であり、異なる構成であっても用いることができる。
【００７１】
例えば実施の形態１においては、磁性体は、固定側電極１０と可動側電極２０とによって生じる磁界が弱くなる部分に対応した位置に配置されていた。具体的には、実施の形態１においては、固定側電極１０の固定側スリット部１７と可動側電極２０の可動側スリット部２７が重なるように配置されており、この部分近傍では磁界が弱くなる。そこでこの部分に対応した位置に磁性体９を配置していた。
【００７２】
本実施の形態においては、アークシールド８自体を磁性体材料で形成して、磁性体（兼アークシールド）９ｊを形成し、実施の形態１で磁性体９を配置した部分、つまり固定側電極１０と可動側電極２０とによって生じる磁界の弱い部分では、磁性体９ｊの厚みを大きくして磁性体（肉厚部）９ｉを形成する。
【００７３】
本実施の形態では、磁性体（兼アークシールド）９ｊは磁性体（肉厚部）９ｉも含めて鉄系の合金を用いて形成している。磁性体（兼アークシールド）９ｊの薄い部分も磁性体（肉厚部）９ｉとも同じ材質で形成しているので基本的には透磁率は同じであり、磁界を強くする効果は同じであるが、薄い部分に比べ磁性体（肉厚部）９ｉでは、実施の形態４でも説明したように磁気飽和が起こりにくく、電界を強める効果も大きい。そのため磁界の分布を均一にすることができ、小形で遮断特性に優れた真空バルブを得ることができる 。
【００７４】
本実施の形態に示した真空バルブの構造では、電極内部に磁性体を配置しないため電流通電時の温度上昇による悪影響を受けることなく、磁界を均一にすることができ、小形で遮断性能に優れた真空バルブを得ることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  絶縁円筒、２  固定側端板、３  可動側端板、４  固定側電極棒、５  可動側電極棒、６  ベローズ、７  ベローズカバー、８  アークシールド、９  磁性体、９ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｍ  磁性体、１０  固定側電極、１１固定側接点、１２  固定側コイル電極、１３  固定側リング部、１４  固定側アーム部、１５  固定側コイル部、１６  固定側突出部、１７  固定側スリット部、１８  固定側支持材、２０  可動側電極、２１  可動側接点、２２  可動側コイル電極、２３  可動側リング部、２４  可動側アーム部、２５  可動側コイル部、２６  可動側突出部、２７  可動側スリット部、２８  可動側支持材、ＲＦ  磁性体内半径、ＷＦ  磁性体幅、ＲＣ  コイル半径、ＷＣ  突出部幅、ＷＡ  アーム部幅。ＷＳ  スリット部幅。
【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】
0006651878.tif 000008
【図８】
0006651878.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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