(57)【要約】【課題】簡単な製造方法により容易に製造できる真空バルブを提供する。【解決手段】真空バルブの通電コイルを、捩じりを伴う塑性加工を含む工程により製作されたものとする。すなわち、高抵抗材料１１の棒材の、軸方向に対して偏芯部に３個の貫通穴をあけ、この貫通穴に高導電材料１０の棒を挿入し、図の（ａ）に示す高導電材料１０と高抵抗材料１１からなる複合棒を製作する。次いで、この複合棒に捩じりを加え、図の（ｂ）に示す高導電材料１０がらせん状になる複合体とする。この複合体を輪切りにして円盤状の通電コイルとする。このように、通電コイルを、複雑な切削加工を必要とせず、棒材などへの塑性加工で製作したものとすることにより、真空バルブを容易に製造することができる。【選択図】　図２
2004039581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁容器と接離可能な１対以上の電極を有する真空バルブにおいて、対を形成する電極のうち少なくとも一方の電極と通電軸との間に電流制御用の通電コイルを有し、この通電コイルは、導電材料と抵抗材料の複合体に、捩じりを伴う塑性加工を含む工程により製作したものであることを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
前記導電材料と抵抗材料の複合体は、軸方向に対して偏芯部分に１個以上の穴を有する棒状の抵抗材料または外周部に１個以上の溝を有する棒状の抵抗材料の穴部または溝部に棒状の導電材料を挿入することを含む工程により製作したもの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】
前記導電材料の電気抵抗は前記抵抗材料の電気抵抗の１０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の真空バルブ。
【請求項４】
前記導電材料の部分の全抵抗は、通電コイル全体の抵抗の３０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の真空バルブ。
【請求項５】
前記導電材料はＣｕであり、前記抵抗材料はオーステナイト系ステンレスであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の真空バルブ。
【請求項６】
前記通電コイルは、対を形成するコイルの方向が同一方向であり、電極間に縦磁界を発生させるコイルであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の真空バルブ。
【請求項７】
前記通電コイルは、対を形成するコイルの方向が反対方向であり、電極間に横磁界を発生させるコイルであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空バルブに係わり、特に電極と通電軸の間に存在する通電コイルの製造方法に特徴のある真空バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空バルブは、高真空が良好な絶縁体であることを利用した中圧領域のスイッチ素子である。その用途として、大電流を遮断する真空遮断器にも利用される。限られた真空容器内で大電流を遮断するための真空アークの制御方法として、アークを均一分散させる縦磁界方式とアークを駆動させる磁気駆動方式が利用されており、各方式に対して、最適な電極及び通電コイルの構造が研究され、適用されている。
【０００３】
従来の通電コイルの例を図６に示す。同図に示すように、通電軸４に取付けられた通電コイル６には、電路を制限するためスリットが設けられ、複雑な形状を呈している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の電極及び通電コイルの構造は複雑な形状を呈する傾向にあり、その製造工程は複雑なものとなっていた。
【０００５】
これを解決する方法として、例えば、特開平１１−２６０２０６号では、接点と軸を一体化して製造する方法、特公平７−７７１００号では接点と電極の一体化構造、登録特許２８７４５２２号では、電極とコイルと電極支持部を一体化する方法が考案されている。
【０００６】
しかしながら、これらの製造方法は部品点数を低減し、ロウ付け部分を減らすことはできるが、そのために切削加工による複雑な機械加工による部分が多く、容易に製造できるものではないという欠点があった。
【０００７】
また、特開平２−７３１８号には、コイルスリット部を高抵抗材料で置きかえることが述べられているが、製造プロセスに付いての記載はなにもない。
【０００８】
本発明は、従来のこのような点に鑑みて為されたもので、簡単な製造方法により容易に製造できる真空バルブを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る真空バルブは、絶縁容器と接離可能な１対以上の電極を有する真空バルブにおいて、対を形成する電極のうち少なくとも一方の電極と通電軸との間に電流制御用の通電コイルを有し、この通電コイルは、導電材料と抵抗材料の複合体に、捩じりを伴う塑性加工を含む工程により製作したものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、通電コイルを、導電材料と抵抗材料の複合体への捩じりを伴う塑性加工で製作したものとすることにより、任意の縦磁界コイル、磁気駆動型コイルなどを有する真空バルブを容易に製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
まず、本発明に係る真空バルブの実施形態の概略構成について、図を基に説明する。図１は電流開閉器用の真空バルブの構成例を示す断面図である。同図において、アルミナ磁器からなる円筒形の絶縁容器１の両端開口端面が固定側封着金具２ａと可動側封着金具２ｂとで気密に封止されて内部圧力１×１０−２Ｐａ以下とした真空容器３が形成されている。真空容器３の内部には、一方の電路となる固定側通電軸４ａ及びその端部に固着した固定側電極５ａがあり、その中間には通電コイル（固定側通電コイル）６ａが配設されている。さらに、他方の電路となる可動側通電軸４ｂ及びその端部に固着した可動側電極５ｂがあり、その中間に通電コイル（可動側通電コイル）６ｂが配設され、固定側電極５ａと可動側電極５ｂとは接離自在の構成となっている。
【００１３】
可動側通電軸４ｂは一方の端部が可動側封着金具２ｂに固着されたベローズ７の他方の端部に固着され、真空容器３の真空度を維持しながら軸方向の移動が可能になっている。また、真空容器３の内部には、固定側電極５ａと可動側電極５ｂの開閉時に両電極から発生する金属蒸気や溶融金属がベローズに付着しないようにベローズカバー８が設けられるとともに、絶縁筒１の内壁に付着して絶縁抵抗が低下するのを防止するため、固定側電極５ａと可動側電極５ｂを囲むようにしたシールド９が設けられている。
【００１４】
（第１の実施形態）
次に、本発明に係る真空バルブの第１の実施形態について図２及び図３を用いて説明する。図３は、この実施形態における通電コイルを製作する工程を説明するための図で、（ａ）は捩じりを伴う塑性加工前の複合棒を示す斜視図、（ｂ）は捩じりを伴う塑性加工後の複合棒を示す斜視図である。また、図３は、この実施形態における、電極、通電コイル、及び通電軸からなるコイル電極部を示す分解斜視図である。
【００１５】
この実施形態における通電コイル６（６ａ、６ｂ）は、捩じりを伴う塑性加工を含む工程により製作され、図３に示すように、らせん状の高導電材料１０からなる通電部分とそれを覆う高抵抗材料１１からなる高抵抗部分とで構成されている。
【００１６】
これを製造するには、まず例えばＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレスからなる高抵抗材料１１の円柱形状の棒材の、軸方向に対して偏芯部に３個の貫通穴をあけ、この貫通穴に無酸素銅などからなる高導電材料１０の棒を挿入し、図２（ａ）に示すような高導電材料１０と高抵抗材料１１からなる複合棒を製作した。
【００１７】
次いで、この複合棒に捩じりを加え、図２（ｂ）に示すように、銅材すなわち高導電材料１０の部材がらせん状になる複合体とした。
【００１８】
次いで、この複合体を輪切りにして円盤状の通電コイル６とした。
【００１９】
そして、図３に示すように、この通電コイル６の上に電極５を、下に通電軸４をそれぞれロウ付けにて接合し、真空バルブの部品とした。　この部品を用いて、真空バルブを製作した。
【００２０】
この実施形態によれば、高導電材料と高抵抗材料の複合体を捩じる塑性加工を行うことにより、電路になる高導電材料は、例えば、らせん状に形成され、電極部に磁界を発生できる。さらに、塑性加工後、円盤状に切断するだけで通電コイルが形成できるので、複雑な切削加工も不要となる。
【００２１】
更に、捩じりの程度を任意に決定でき、１回での塑性加工に無理がある場合には、熱処理によって歪取りを行い、再度塑性加工を行っても良い。また、高抵抗材料の部材で高導電材料の部材を包囲している為に、通電軸と電極間の補強も不要となる。
【００２２】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る真空バルブの第２の実施形態について図４及び図５を用いて説明する。図４は、この実施形態における通電コイルを製作する工程を説明するための捩じりを伴う塑性加工前の複合棒を示す断面図である。また、図５は、この実施形態における、電極、通電コイル、及び通電軸からなるコイル電極部を示す分解斜視図である。
【００２３】
この実施形態における通電コイル６（６ａ、６ｂ）は、捩じりを伴う塑性加工を含む工程により製作され、図５に示すように、高抵抗材料１１からなる円柱形状の高抵抗部分の外周に形成された溝部に、高導電材料１０からなる部材がらせん状にはめ込まれて通電部分とされた構成となっている。
【００２４】
これを製造するには、まず例えばＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレスからなる高抵抗材料１１の円柱形状の棒材の中央部に穴をあけて空洞１３を形成するとともに外周部に略矩形断面の溝を加工し、この溝部に挿入可能な無酸素銅からなる高導電材料１０をはめ込み、更に所定部材からなる筒例えばＣｕの筒１２で覆い、図４に示すように、高導電材料１０と高抵抗材料１１からなり、外周がＣｕの筒１２で覆われた複合棒を製作した。なお、溝部に無酸素銅をはめ込む工程と、Ｃｕの筒１２で覆う工程の順序を逆にし、高抵抗材料１１の円柱形状の棒材の中央部に穴をあけて空洞１３を形成するともに外周部に略矩形断面の溝を加工し、これをＣｕの筒１２で覆った後、溝部に無酸素銅からなる高導電材料１０をはめ込んで、図４に示すように、高導電材料１０と高抵抗材料１１からなり、外周がＣｕの筒１２で覆われた複合棒を製作することとしてもよい。
【００２５】
次に、この図４に示す高抵抗材料１１の円柱形状の棒材の溝部に無酸素銅からなる高導電材料１０がはめ込まれ、Ｃｕの筒１２で覆われた複合棒に、引き抜き加工を行った。そして、歪取りの熱処理を行った後、この複合棒に捩じりを加え、溝部にはめ込まれた銅材すなわち高導電材料１０の部材がらせん状になる複合体とした。
【００２６】
次いで、この複合体を輪切りにして通電コイル６とした。
【００２７】
そして、図５に示すように、この通電コイル６の上に電極５を、下に通電軸４をそれぞれロウ付けにて接合し、真空バルブの部品とした。　この部品を用いて、真空バルブを製作した。
【００２８】
この実施形態によれば、高導電材料と高抵抗材料の複合体を捩じる塑性加工を行うことにより、電路になる高導電材料は、例えば、らせん状に形成され、電極部に磁界を発生できる。さらに、塑性加工後、円盤状に切断するだけで通電コイルが形成できるので、複雑な切削加工も不要となる。
【００２９】
更に、捩じりの程度を任意に決定でき、１回での塑性加工に無理がある場合には、熱処理によって歪取りを行い、再度塑性加工を行っても良い。また、高抵抗材料の部材で高導電材料の部材を支持している為に、通電軸と電極間の補強も不要となる。
【００３０】
（他の実施形態）
上述の第１及び第２の実施形態において、高導電材料からなる通電部分を電路とするため、高抵抗材料との電気抵抗の差が小さい場合には高導電材料からなる通電部分が主となる電路となることが困難である。このため、高導電材料の固有の電気抵抗は、高抵抗材料の固有の電気抵抗の１０％以下であることが好ましい。従って、例えば高導電材料はＣｕとすることが好ましい。更に、高抵抗材料は磁界発生の関係上非磁性体が好ましく、ステンレスの場合にはＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレスが好ましい。更に、高導電材料からなる通電部分のコイルとしての全抵抗を、通電コイル全体の抵抗の３０％以下にすることによって、高導電材料からなる通電部分が電路となると共に十分な磁界を発生することができる。
【００３１】
また、形成するコイルの向きを任意に決定することにより、磁界の発生方向を縦あるいは横に自由に設定できる。また、用途によっては、いずれか一方の電極のみにコイルを使用することも可能である。例えば、対を形成するコイルの方向を同一方向とすることにより、電極間に縦磁界を発生させる縦磁界コイルとすることができる。また、対を形成するコイルの方向を反対方向とすることにより、電極間に横磁界を発生させる磁気駆動型コイルとすることができる。
【００３２】
また、本発明は上述の図１に示した真空バルブのみではなく、複数の対の電極を有する真空バルブにも適用できる。また、コイルの分割数は、上述の実施形態に示した数だけに限るものでなく、任意の数とすることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、通電コイルを、複雑な切削加工を必要とせず、導電材料と抵抗材料の複合体への塑性加工で製作したものとすることにより、任意の縦磁界コイル、磁気駆動型コイルなどを有する真空バルブを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る真空バルブの断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態における通電コイルを製作する工程を説明するための図で、（ａ）は捩じりを伴う塑性加工前の複合棒を示す斜視図、（ｂ）は捩じりを伴う塑性加工後の複合棒を示す斜視図。
【図３】本発明の第１の実施形態の主要部を示す分解斜視図。
【図４】本発明の第２の実施形態における通電コイルを製作する工程を説明するための、捩じりを伴う塑性加工前の複合棒を示す断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態の主要部を示す分解斜視図。
【図６】従来の通電コイルの例を示す斜視図。
コイル構造を示す図。
【符号の説明】
１…絶縁容器
２ａ…固定側封着金具
２ｂ…可動側封着金具
３…真空容器
４ａ…固定側通電軸
４ｂ…可動側通電軸
５ａ…固定側電極
５ｂ…可動側電極
６（６ａ、６ｂ）…通電コイル
６ａ…固定側通電コイル
６ｂ…可動側通電コイル
７…ベローズ
８…ベローズカバー
９…シールド
１０…高導電材料
１１…高抵抗材料
１２…筒
１３…空洞
【図１】
2004039581.tif 000003
【図２】
2004039581.tif 000004
【図３】
2004039581.tif 000005
【図４】
2004039581.tif 000006
【図５】
2004039581.tif 000007
【図６】
2004039581.tif 000008