真空阀制造技术

一种真空阀，其特征在于：产生轴向磁场，该轴向磁场平行于在可自由接离地接近的、相向的可动侧电极与固定侧电极之间产生的电弧，在上述电极间的轴向磁通密度的大小从上述电极中心越向外周部走越大，轴向磁通密度在上述电极半径的７０％以上的外侧的区域具有极大值（Ｂ↓［ｐ］），在上述电极的外周端具有２ｍＴ／ＫＡ以上的磁通密度，而且从上述电极中心向外周端延伸的任意的辐射线上的上述极大值（Ｂ↓［ｐ］）为上述电极中心的磁通密度（Ｂ↓［ｃｔ］）的１．４～２．４倍。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及真空阀(真空开关)。
技术介绍
过去，为了提高真空阀的断路性能，采用电弧控制法，该电弧控制法通过外加与在电极间产生的真空电弧平行的磁场来消弧。采用这种控制法的真空阀有纵磁场型真空阀，就其电极构造来说，已有几种得到实施或被提出，但这里是以示于图11的纵磁场电极构造的真空阀进行说明。另外，虽然仅在图11中示出可动侧的电极构造。但固定侧的电极构造也一样，并且与其相向地配置。在图11中，在由铜棒制成的可动侧通电轴6B的前端形成圆形的锪孔部6a，不锈钢制的加强构件18的纵断面大体为T字状并且在未图示的平面图中为环状，在该加强构件18的下部凸起设置有轴部18a，该轴部18a配合并钎焊在该锪孔部6a中。在该轴部18a的外周插入环状的轴部14a，并钎焊于轴部18a和可动侧通电轴6B。该环状的轴部14a由铜材制作，凸起设置在下面将要说明的线圈电极14的中心部。该线圈电极14从轴部14a的外圆凸起设置4根臂部14b。该4根臂部14b在未图示的平面图中成辐射状，相隔90°，并且处于与轴向垂直相交的方向。在这些臂部14b的前端钎焊线圈部14c的基端，该线圈部14c在未图示的平面图中为弧状。在该线圈部14c的前端沿轴向形成通孔14d。在通孔14d中插入略成T字形而铜材制成在未图示的平面图中为圆形的端子13的轴部并将其钎焊于线圈部14c的前端。加强构件18的上端面载置电极板2B，该电极板2B由铜板形成为圆板状，并且从中心部向外周方向形成辐射状的槽。该电极板2B钎焊于加强构件18和端子13的表面。在电极板2B的上面以钎焊的方式接合有触头1A，该触头1A由钨合金制成为圆板状，并且与电极板2B一样从中心部向外周方向形成辐射状的槽，其外周倒角成弧状。在这样构成的真空阀的电极中，从可动侧爱电轴6B流往触头1A的断路电流的大部分从线圈电极14的轴部14a经过臂部14b流向该臂部14b前端的线圈部14c。余下的一部分电流经加强构件流入电极板2B。其中，流入线圈部14c的电流在那里大约沿周向流过1/2转、产生纵向磁场，然后从线圈部14c前端的端子13经电极板2B的外周背面流入电极板2B，再从该电极板2B的表面流出到触头1A。流出到该触头1A的电流从触头1A流入到与该触头1A的表面接触的固定侧电极(未图示)的触头，然后经该固定侧电极的电极板和端子以及线圈电极，流出到固定侧通电轴。由该线圈电极14在电极间(可动侧与固定侧电极离开相距规定间隙长度时的中间点)产生的磁通密度分布示于图12中。电极间的轴向磁通密度在电极中心最强，越向电极外周部走则越小。在这一场合，为了充分抑制线圈电极14产生的涡流，在电极板2B以及触头1A切有狭缝。另外，线圈电极14的设计使得直到电极外周附近磁通密度比Bcr更大，Bcr为对于各断路电流值电弧电压为最低时的磁通密度。由这样的磁通密度分布来控制电极间产生的真空电弧时，与没有磁场的情况相比，可以大幅度地提高电弧开始集中时的断路电流，从而大幅度地改善断路性能。然而，电极直径一定时，并不是无论电流多大电弧也不集中，当在某一临界电流值以上时，电弧在磁场强的电极中心附近(阳极侧近旁)集中。并且，即使电极间的电流密度分布在临界电流值以下的区域，也如图12的磁通密度分布图可看出的那样，到此为止测定出电极中心部的电流密度高。因此，在电流密度高的中心部有可有达到临界电流密度，电弧从扩散状态转移到集中状态，结果陷入不能断路的境地。为了提高该临界电流值，可以考虑改变控制的磁通密度的大小和分布来实现电流密度分布的均匀化。然而，本专利技术人针对磁场强度采用增加产生的磁场强度的试验用电极进行断路试验的结果表明，其效果并不显著。在这里可以考虑将改善磁通密度分布作为提高临界电流值的解决办法，采用这种方法的提案过去有好几个。这里将说明有代表性的磁通密度分布的改善例子。图13是从属于本专利技术申请人的技术人员过去报告的论文(IEEETranss.on Power Delivery、Vol.PWTD-1，No.4，Oct.1986)中引用的图，该图示出电极径向位置与电极间磁通密度分布的关系的一个例子。从该图可知，虽然随着电极间的间隙长度的不同磁通密度的分布也不一样，但在所有的场合磁通密度的极大值都存在于电极外周部。但磁通密度为极大值的半径位置是电极半径(28.5mm的约55％的位置，处在本专利技术提示的真空阀的磁通密度分布特性的范围外。而且以这样的磁通密度分布，难以使在电极间触发的电弧充分地向电极外周部扩展，不能获得本专利技术那样的显著效果。进一步降低电极中心附近的磁通密度的方法已知有以下3种。(1)不在电极板2B和触头1A形成狭缝，而是通过流过电极板和触头的涡流产生反向的磁场的方法。(2)在电极中心部设有用于产生反向磁场的第2线圈电极的方法。(3)使可动侧和固定侧的磁场发生线圈电极14间的距离尽可能接近的方法。日本专利公报特开昭57-212719号所公开的电极就是采用其中(1)方法的一例。该电极的磁通密度分布如图14(a)所示，构造如图14(b)所示。在可动侧通电轴6c的前端接合有线圈电极11，在该线圈电极11上设有连接部15，在中心部接合有隔板18。电极板12通过这些连接部15和隔板18接合于线圈电极11。在该电极板12的表面35埋设有纯铜材的磁场控制板36，由在该磁场控制板36中产生的涡流来形成反向磁场。在磁场控制板36上面接合有触头37。具有这样构造的真空阀中的磁通密度分布具有图14(a)中曲线F2所示的特性。图14(a)中虚线的曲线F1为没有磁场控制板36的场合的磁通密度分布特性。由此可知，由在磁场控制板36中产生的反向磁通使得磁通密度的极大值存在于电极外周部，但为极大值时的半径位置大约在电极半径的40％之处，不在本专利技术的范围内。日本专利公报特公平4-3611号公开了类似的磁通密度分布，该技术并不采用以改善磁通密度分布为目的的构造的电极。图15示出其电极构造和磁通密度分布特性，在对配置于外部的磁场发生线圈31进行励磁的场合，通过触头1B所产生的涡流，可以使电极32的磁通密度分布如曲线G2所示那样在外周部存在磁通密度的最大值。图15中的曲线G1示出仅由磁场发生线圈31获得的磁通密度分布特性。在该例的场合，虽然由于不知道磁通密度的具体数值而不能肯定，但如仅考虑极大值处的半径位置以及电极中心磁通密度与极大值的比，可以看出包含于本专利技术提示的真空阀的磁通密度分布特性的范围内。然而，从该公报的说明书所记载的内容判断，则可认为在本专利技术的范围外。这是由于，对于图15所示磁通密度分布，有“电极中心的磁通密度显著降低、不能充分发挥纵磁场的效果”这样的叙述，而且电极中心部的磁通密度在本专利技术磁通密度特性的范围以下。另外，由图15的特性图可知，由于电极端部的磁通密度基本上为零，所以不满足与本专利技术相对应的现有技术的基准条件(在电极端部具有2mT/KA以上的磁通密度)。作为采用上述(2)方法的一例，有日本专利公报特开昭57-20206号所公开的方法。采用该方法的电极间的磁通密度分布特性如图16所示。对于该现有技术例的磁通密度分布来说，虽然可以认为极大值处的位置在本专利技术的磁通密度分布特性的范围内，但配置在电极中心部的磁场发生线圈使电极中心部的磁通密度为反向，与本专利技术在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种真空阀，其特征在于产生轴向磁场，该轴向磁场平行于在可自由接离地接近的、相向的可动侧电极与固定侧电极之间产生的电弧，在上述电极间的轴向磁通密度的大小从上述电极中心越向外周部走越大，轴向磁通密度在上述电极半径的70％以上的外侧的区域具有极大值(BP)，在上述电极的外周端具有2mT/KA以上的磁通密度，而且从上述电极中心向外周端延伸的任意的辐射线上的上述极大值(BP)为上述电极中心的磁通密度(Bct)的1.4～2.4倍。2.如权利要求1所述的真空阀，其特征在于上述电极中心的磁通密度(Bct)为磁通密度(Bcr)的0.75～0.9倍，该磁通密度(Bcr)为由上述电极半径和断路电流所决定的电弧电压与轴向磁通密度的关系中电弧电压最低时的磁通密度。3.如权利要求2所述的真空阀，其特征在于外加上述使电弧电压为最低时的磁通密度(Bcr)的径向位置在上述电极半径的20～40％的范围。4.如权利要求1～3中任何一项所述的真空阀，其特征在于；在示出上述电极的上述轴向磁通密度极大值(BP)的半径位置的周向多个位置，设置比该极大值中的最大值(Bmax)低0.6～0.9倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边宪治，内山工美，影长宜贤，佐藤纯一，金子英治，本间三孝，染井宏道，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：