JPH1040761A - 真空遮断器用接点材料，その製造方法および真空遮断器 - Google Patents
真空遮断器用接点材料，その製造方法および真空遮断器Info
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- JPH1040761A JPH1040761A JP8199052A JP19905296A JPH1040761A JP H1040761 A JPH1040761 A JP H1040761A JP 8199052 A JP8199052 A JP 8199052A JP 19905296 A JP19905296 A JP 19905296A JP H1040761 A JPH1040761 A JP H1040761A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】真空遮断器の接点として使用した場合に大電流
遮断性，耐圧性および耐溶着性を大幅に改善でき、遮断
性能が安定した真空遮断器を量産することが可能な真空
遮断器用接点材料を提供する。 【解決手段】高導電成分としての銅と耐弧成分としての
クロムとから成る真空遮断器用接点材料であり、接点材
料の表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する最大高
さ（Ｒｙ）で１２μｍ以下または算術平均粗さ（Ｒａ）
で４μｍ以下であることを特徴とする。
遮断性，耐圧性および耐溶着性を大幅に改善でき、遮断
性能が安定した真空遮断器を量産することが可能な真空
遮断器用接点材料を提供する。 【解決手段】高導電成分としての銅と耐弧成分としての
クロムとから成る真空遮断器用接点材料であり、接点材
料の表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する最大高
さ（Ｒｙ）で１２μｍ以下または算術平均粗さ（Ｒａ）
で４μｍ以下であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は真空遮断器用接点材
料等に係り、特に真空遮断器の接点（接触子）として使
用した場合に大電流遮断性，耐圧性および耐溶着性を大
幅に改善することが可能な真空遮断器用接点材料，その
製造方法および真空遮断器に関する。
料等に係り、特に真空遮断器の接点（接触子）として使
用した場合に大電流遮断性，耐圧性および耐溶着性を大
幅に改善することが可能な真空遮断器用接点材料，その
製造方法および真空遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】遮断器は平常状態の電路を開閉したり、
接地事故や短絡事故などの異常時に，故障状態を検知す
る過電流継電器などと組み合わされて、自動的に瞬時に
電路を遮断するために、電力設備，変電所内機器，高速
鉄道車輌等に広く使用されている。特に真空遮断器は、
１０-4Ｐａ程度の高真空に維持した容器（真空バルブ）
内に対向配置した１対の接点部材を開閉することによ
り、電路の開閉を行うものである。
接地事故や短絡事故などの異常時に，故障状態を検知す
る過電流継電器などと組み合わされて、自動的に瞬時に
電路を遮断するために、電力設備，変電所内機器，高速
鉄道車輌等に広く使用されている。特に真空遮断器は、
１０-4Ｐａ程度の高真空に維持した容器（真空バルブ）
内に対向配置した１対の接点部材を開閉することによ
り、電路の開閉を行うものである。
【０００３】図１は一般的な真空遮断器の構造例を示す
断面図である。図１において接点の開閉動作が行われる
遮断室１は、絶縁材料から成り略円筒状に形成された絶
縁容器２と，この絶縁容器２の上下端に封止金属３ａ，
３ｂを介して設けた金属製の蓋体４ａ，４ｂとによって
区画形成され真空気密に構成されている。遮断室１内に
は軸方向に対向するように１対の導電棒５，６が配置さ
れ、その各導電棒５，６の対向する端部に、一対の電極
７，８が取付けられている。図においては上部側の電極
７を固定電極とする一方、下部側の電極８を可動電極と
している。また可動電極８の導電棒６には、伸縮自在の
ベローズ９が装着されており、遮断室１内を真空気密に
保持した状態で、可動電極８の軸方向における往復動を
可能にしている。このベローズ９の上部には金属製のア
ークシールド１０が設けられており、このアークシール
ド１０によってベローズ９がアーク蒸気によって覆われ
ることを防止している。
断面図である。図１において接点の開閉動作が行われる
遮断室１は、絶縁材料から成り略円筒状に形成された絶
縁容器２と，この絶縁容器２の上下端に封止金属３ａ，
３ｂを介して設けた金属製の蓋体４ａ，４ｂとによって
区画形成され真空気密に構成されている。遮断室１内に
は軸方向に対向するように１対の導電棒５，６が配置さ
れ、その各導電棒５，６の対向する端部に、一対の電極
７，８が取付けられている。図においては上部側の電極
７を固定電極とする一方、下部側の電極８を可動電極と
している。また可動電極８の導電棒６には、伸縮自在の
ベローズ９が装着されており、遮断室１内を真空気密に
保持した状態で、可動電極８の軸方向における往復動を
可能にしている。このベローズ９の上部には金属製のア
ークシールド１０が設けられており、このアークシール
ド１０によってベローズ９がアーク蒸気によって覆われ
ることを防止している。
【０００４】また遮断室１内には、対向する一対の電極
７，８を覆うように金属製のアークシールド１１が配設
されており、このアークシールド１１によって絶縁容器
２がアーク蒸気によって覆われることが防止される。
７，８を覆うように金属製のアークシールド１１が配設
されており、このアークシールド１１によって絶縁容器
２がアーク蒸気によって覆われることが防止される。
【０００５】また図２に拡大して示すように、電極８は
導電棒６の端部に形成されるろう付け部１２に加熱接合
により固定されるか、または、かしめ加工によって圧着
接続される。接点部材１３ａは電極８の端面中央部にろ
う材１４を介して一体に固着されている。なお、図２に
示す固定側接点部材１３ｂも同様に、固定電極７の端面
にろう材を介して一体に接合されている。
導電棒６の端部に形成されるろう付け部１２に加熱接合
により固定されるか、または、かしめ加工によって圧着
接続される。接点部材１３ａは電極８の端面中央部にろ
う材１４を介して一体に固着されている。なお、図２に
示す固定側接点部材１３ｂも同様に、固定電極７の端面
にろう材を介して一体に接合されている。
【０００６】上記構成の真空遮断器によれば、高真空中
における高い絶縁耐力を利用できるため、対向する接点
部材の開閉ストロークを短くできる特徴を有している。
における高い絶縁耐力を利用できるため、対向する接点
部材の開閉ストロークを短くできる特徴を有している。
【０００７】上記接点部材としては、高頻度にわたる接
点の開閉時に発生するアークによって溶着しないように
耐アーク性（耐弧性）や耐溶着性が必須となる一方、低
接触抵抗性を維持するために高い導電特性を有すること
が必須の要件とされる。この耐弧性と高導電性とを共に
満たす具体的な接点構成材料としては、例えば、Ａｇ
系，Ａｇ−Ｃｕ系材料，Ａｇ−ＣｄＯ系材料，３０％Ｃ
ｕ−Ｗ系材料，５０％Ｃｕ−Ｃｒ系材料などが使用され
ている。特にＣｕ−Ｗ系接点材料は導電性に優れている
一方、Ｃｕ−Ｃｒ系接点材料は耐電圧特性に優れている
ため、特に高出力用電気機器の接点材料として普及して
いる。
点の開閉時に発生するアークによって溶着しないように
耐アーク性（耐弧性）や耐溶着性が必須となる一方、低
接触抵抗性を維持するために高い導電特性を有すること
が必須の要件とされる。この耐弧性と高導電性とを共に
満たす具体的な接点構成材料としては、例えば、Ａｇ
系，Ａｇ−Ｃｕ系材料，Ａｇ−ＣｄＯ系材料，３０％Ｃ
ｕ−Ｗ系材料，５０％Ｃｕ−Ｃｒ系材料などが使用され
ている。特にＣｕ−Ｗ系接点材料は導電性に優れている
一方、Ｃｕ−Ｃｒ系接点材料は耐電圧特性に優れている
ため、特に高出力用電気機器の接点材料として普及して
いる。
【０００８】このＣｕ−Ｃｒ系接点材料は、高い導電性
を有する銅（Ｃｕ）と、高融点を有し耐弧性および耐圧
性に優れたクロム（Ｃｒ）とを主体にして構成されてお
り、高耐圧性と大電流遮断性とを両立させた接点材料で
ある。しかしながら、この接点材料には耐溶着性が劣る
という欠点がある。そこで、従来のＣｕ−Ｃｒ系接点材
料に、ＢｉやＴｅ等の溶着防止金属を第３成分として添
加した接点材料も広く使用されている。
を有する銅（Ｃｕ）と、高融点を有し耐弧性および耐圧
性に優れたクロム（Ｃｒ）とを主体にして構成されてお
り、高耐圧性と大電流遮断性とを両立させた接点材料で
ある。しかしながら、この接点材料には耐溶着性が劣る
という欠点がある。そこで、従来のＣｕ−Ｃｒ系接点材
料に、ＢｉやＴｅ等の溶着防止金属を第３成分として添
加した接点材料も広く使用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｃｕ−
Ｃｒ系材料に、ＢｉやＴｅ等の溶着防止金属を第３成分
として添加した接点材料においては、耐圧性が著しく劣
化するという問題点があった。よって現状では溶着性や
耐圧性の要求度に応じて用途に合せた各種成分系の接点
材料を使い分けている。
Ｃｒ系材料に、ＢｉやＴｅ等の溶着防止金属を第３成分
として添加した接点材料においては、耐圧性が著しく劣
化するという問題点があった。よって現状では溶着性や
耐圧性の要求度に応じて用途に合せた各種成分系の接点
材料を使い分けている。
【００１０】これらのＣｕ−Ｃｒ系接点材料は、真空遮
断器の接点（接触子）を構成する材料として、今後も使
用の拡大が予想されている。しかも、真空遮断器の小型
化に対する技術的要求も高まり、より一層の耐圧性，大
電流遮断性および耐溶着性の向上が求められている。し
かしながら、小型化が進展するとともに、密度，種類，
組成比，結晶組織，不純物等を同一に設定した接点材料
を使用した場合においても、各真空遮断器の性能のばら
つきが接点材料毎に大きく変化し、性能が安定した真空
遮断器を量産することが困難になるという問題点があっ
た。
断器の接点（接触子）を構成する材料として、今後も使
用の拡大が予想されている。しかも、真空遮断器の小型
化に対する技術的要求も高まり、より一層の耐圧性，大
電流遮断性および耐溶着性の向上が求められている。し
かしながら、小型化が進展するとともに、密度，種類，
組成比，結晶組織，不純物等を同一に設定した接点材料
を使用した場合においても、各真空遮断器の性能のばら
つきが接点材料毎に大きく変化し、性能が安定した真空
遮断器を量産することが困難になるという問題点があっ
た。
【００１１】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、真空遮断器の接点として使用した場合
に大電流遮断性，耐圧性および耐溶着性を大幅に改善で
き、遮断性能が安定した真空遮断器を量産することが可
能な真空遮断器用接点材料を提供することを目的とす
る。
れたものであり、真空遮断器の接点として使用した場合
に大電流遮断性，耐圧性および耐溶着性を大幅に改善で
き、遮断性能が安定した真空遮断器を量産することが可
能な真空遮断器用接点材料を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは、真空遮断器内において対向して配置
される一対の接点材料の接触面の性状に着目した。すな
わち接点材料の表面加工時に生成する凹凸の有無が接点
材料の電流遮断特性に及ぼす影響について鋭意研究を行
った結果、以下に示すような知見を得た。
め、本発明者らは、真空遮断器内において対向して配置
される一対の接点材料の接触面の性状に着目した。すな
わち接点材料の表面加工時に生成する凹凸の有無が接点
材料の電流遮断特性に及ぼす影響について鋭意研究を行
った結果、以下に示すような知見を得た。
【００１３】すなわち、真空遮断器において接点材料の
表面粗さは、接点の接触抵抗と密接な関係を有してい
る。すなわち、接点材料の表面に凹凸が多く表面粗さが
大きいと、接点の接触抵抗が増大し、ジュール熱が発生
することになり遮断器の大電流遮断性が劣化する。一
方、材料表面に突起物が形成されていると、その部分に
電界集中が起こり耐電圧性が低下する上に、さらに接点
の局部的な溶融が生じ易くなるため、耐溶着性が劣化し
てしまうことが判明した。
表面粗さは、接点の接触抵抗と密接な関係を有してい
る。すなわち、接点材料の表面に凹凸が多く表面粗さが
大きいと、接点の接触抵抗が増大し、ジュール熱が発生
することになり遮断器の大電流遮断性が劣化する。一
方、材料表面に突起物が形成されていると、その部分に
電界集中が起こり耐電圧性が低下する上に、さらに接点
の局部的な溶融が生じ易くなるため、耐溶着性が劣化し
てしまうことが判明した。
【００１４】また近年の接点材の小型化に伴う単位面積
当りの負荷電流の増大が、上記接点材表面の凹凸が引き
起こす弊害をより一層顕著にしたものと考えられる。
当りの負荷電流の増大が、上記接点材表面の凹凸が引き
起こす弊害をより一層顕著にしたものと考えられる。
【００１５】そこで本願発明者らは、接点材料の接触面
の粗さを、従来と比較してさらに平滑化することによ
り、接点材料の遮断特性，耐電圧特性，耐溶着性を大幅
に改善できるという知見を得た。具体的には、接点材料
の表面粗さを日本工業規格（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）で
規定する最大高さ（Ｒｙ）で１２μｍ以下または算術平
均粗さ（Ｒａ）で４μｍ以下にすることにより、この接
点材料を使用した遮断器の特性を大幅に改善できるとい
う知見が得られた。さらに接点材料の表面粗さが上記最
大高さ（Ｒｙ）で１２μｍ以下にすると同時に算術平均
粗さ（Ｒａ）で４μｍ以下にすることによって、その接
点材料を遮断器に使用した場合に、さらに遮断特性を向
上させることが可能になるという知見も得られた。本発
明は上記知見に基づいて完成されたものである。
の粗さを、従来と比較してさらに平滑化することによ
り、接点材料の遮断特性，耐電圧特性，耐溶着性を大幅
に改善できるという知見を得た。具体的には、接点材料
の表面粗さを日本工業規格（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）で
規定する最大高さ（Ｒｙ）で１２μｍ以下または算術平
均粗さ（Ｒａ）で４μｍ以下にすることにより、この接
点材料を使用した遮断器の特性を大幅に改善できるとい
う知見が得られた。さらに接点材料の表面粗さが上記最
大高さ（Ｒｙ）で１２μｍ以下にすると同時に算術平均
粗さ（Ｒａ）で４μｍ以下にすることによって、その接
点材料を遮断器に使用した場合に、さらに遮断特性を向
上させることが可能になるという知見も得られた。本発
明は上記知見に基づいて完成されたものである。
【００１６】すなわち、本発明に係る真空遮断器用接点
材料は、高導電成分としての銅と耐弧成分としてのクロ
ムとから成る真空遮断器用接点材料であり、接点材料の
表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する最大高さ
（Ｒｙ）で１２μｍ以下であることを特徴とする。また
高導電成分としての銅と耐弧成分としてのクロムとから
成る真空遮断器用接点材料であり、接点材料の表面粗さ
がＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する算術平均粗さ（Ｒ
ａ）で４μｍ以下であることを特徴とする。さらに、高
導電成分としての銅と耐弧成分としてのクロムとから成
る真空遮断器用接点材料であり、接点材料の表面粗さが
ＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する最大高さ（Ｒｙ）で１
２μｍ以下であり、かつ算術平均粗さ（Ｒａ）で４μｍ
以下であることを特徴とする。さらに耐弧成分としての
クロムの含有量が１０〜８０重量％であることを特徴と
する。
材料は、高導電成分としての銅と耐弧成分としてのクロ
ムとから成る真空遮断器用接点材料であり、接点材料の
表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する最大高さ
（Ｒｙ）で１２μｍ以下であることを特徴とする。また
高導電成分としての銅と耐弧成分としてのクロムとから
成る真空遮断器用接点材料であり、接点材料の表面粗さ
がＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する算術平均粗さ（Ｒ
ａ）で４μｍ以下であることを特徴とする。さらに、高
導電成分としての銅と耐弧成分としてのクロムとから成
る真空遮断器用接点材料であり、接点材料の表面粗さが
ＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する最大高さ（Ｒｙ）で１
２μｍ以下であり、かつ算術平均粗さ（Ｒａ）で４μｍ
以下であることを特徴とする。さらに耐弧成分としての
クロムの含有量が１０〜８０重量％であることを特徴と
する。
【００１７】ここで耐弧成分としてのＣｒは、耐弧性お
よび耐溶着性に優れ、接点の長寿命化を図るための成分
であり、原料混合体中に１０〜８０重量％の範囲で含有
される。含有量が１０ｗｔ％未満においては、耐弧性が
低下して接点の長寿命化が困難である。一方、含有量が
８０重量％を超える場合には、後述する高導電成分とし
てのＣｕの含有量の相対的低下を招き、接触抵抗の増大
により接点としての通電機能が低下してしまう。
よび耐溶着性に優れ、接点の長寿命化を図るための成分
であり、原料混合体中に１０〜８０重量％の範囲で含有
される。含有量が１０ｗｔ％未満においては、耐弧性が
低下して接点の長寿命化が困難である。一方、含有量が
８０重量％を超える場合には、後述する高導電成分とし
てのＣｕの含有量の相対的低下を招き、接触抵抗の増大
により接点としての通電機能が低下してしまう。
【００１８】また高導電成分としてのＣｕは高い導電率
を有し、接点の接触抵抗値を下げるために上記Ｃｒ成分
を除く残余成分として９０〜２０重量％（ｗｔ％）含有
される。Ｃｕ含有量が２０ｗｔ％未満の場合には導電性
が低下し接触抵抗が増大し接点材料としての機能が低下
する。一方、含有量が９０ｗｔ％を超える場合は、前記
耐弧成分の含有量が相対的に低下し接点開閉動作時に発
生するアーク（電弧）によって接点が溶着し易くなり耐
消耗性が低下してしまう。
を有し、接点の接触抵抗値を下げるために上記Ｃｒ成分
を除く残余成分として９０〜２０重量％（ｗｔ％）含有
される。Ｃｕ含有量が２０ｗｔ％未満の場合には導電性
が低下し接触抵抗が増大し接点材料としての機能が低下
する。一方、含有量が９０ｗｔ％を超える場合は、前記
耐弧成分の含有量が相対的に低下し接点開閉動作時に発
生するアーク（電弧）によって接点が溶着し易くなり耐
消耗性が低下してしまう。
【００１９】ここで上記Ｃｕ粉末としては、電解法によ
って製造されたＣｕ粉末やアトマイズ法で製造されたＣ
ｕ粉末を使用することができる。これらの製法で得られ
たＣｕ粉末は、純度が良好であり、一般に高純度材とし
ての特性が要求される接点部材には好適なＣｕ粉末材料
である。ここで使用するＣｕ粉末の平均粒径は、Ｃｒ粉
末の平均粒径の１／２０〜１／３の範囲であり、この粒
径範囲に調整することにより、Ｃｕ粉末とＣｒ粉末とが
均一に分散した原料混合体が得られ易くなる。すなわ
ち、混合操作後におけるＣｕ粉末の平均粒径がＣｒ粉末
の平均粒径の１／３を超えるように粗大となる場合に
は、Ｃｒ粉末表面にＣｕ粉末を均一に付着配置すること
が困難になる一方、１／２０未満の微細粉となる場合に
は、Ｃｕ粉末の再凝集が起こり易くなり、いずれにして
も各成分が均一に分散した状態が得られにくくなる。よ
り好ましい粒径比率は１／１０〜１／５の範囲である。
って製造されたＣｕ粉末やアトマイズ法で製造されたＣ
ｕ粉末を使用することができる。これらの製法で得られ
たＣｕ粉末は、純度が良好であり、一般に高純度材とし
ての特性が要求される接点部材には好適なＣｕ粉末材料
である。ここで使用するＣｕ粉末の平均粒径は、Ｃｒ粉
末の平均粒径の１／２０〜１／３の範囲であり、この粒
径範囲に調整することにより、Ｃｕ粉末とＣｒ粉末とが
均一に分散した原料混合体が得られ易くなる。すなわ
ち、混合操作後におけるＣｕ粉末の平均粒径がＣｒ粉末
の平均粒径の１／３を超えるように粗大となる場合に
は、Ｃｒ粉末表面にＣｕ粉末を均一に付着配置すること
が困難になる一方、１／２０未満の微細粉となる場合に
は、Ｃｕ粉末の再凝集が起こり易くなり、いずれにして
も各成分が均一に分散した状態が得られにくくなる。よ
り好ましい粒径比率は１／１０〜１／５の範囲である。
【００２０】本発明に係る真空遮断器用接点材料は上記
Ｃｕ粉末およびＣｒ粉末を原材料として粉末冶金法，溶
浸法や溶解法等によりＣｕ−Ｃｒ材料を調製し、得られ
たＣｕ−Ｃｒ材料の表面を切削法，研磨法，ブラスト法
等により所定の表面粗さとなるように加工して製造され
る。
Ｃｕ粉末およびＣｒ粉末を原材料として粉末冶金法，溶
浸法や溶解法等によりＣｕ−Ｃｒ材料を調製し、得られ
たＣｕ−Ｃｒ材料の表面を切削法，研磨法，ブラスト法
等により所定の表面粗さとなるように加工して製造され
る。
【００２１】粉末冶金法においては、耐弧成分としての
Ｃｒ粉末と高導電粉末としてのＣｕ粉とを、例えばボー
ルミルのような機械的混合機を使用して原料混合体を調
製する工程と、上記原料混合体をプレス成形機の金型に
充填し、６００〜１０００ＭＰａ程度の加圧力でプレス
成形し、所定形状のＣｕ−Ｃｒ成形体を形成する工程
と、得られた成形体を窒素ガスや不活性ガスなどの非酸
化性雰囲気中で温度９００〜１０５０℃で０．５〜３時
間加熱焼結する工程とから成る。
Ｃｒ粉末と高導電粉末としてのＣｕ粉とを、例えばボー
ルミルのような機械的混合機を使用して原料混合体を調
製する工程と、上記原料混合体をプレス成形機の金型に
充填し、６００〜１０００ＭＰａ程度の加圧力でプレス
成形し、所定形状のＣｕ−Ｃｒ成形体を形成する工程
と、得られた成形体を窒素ガスや不活性ガスなどの非酸
化性雰囲気中で温度９００〜１０５０℃で０．５〜３時
間加熱焼結する工程とから成る。
【００２２】一方、溶浸法は、多孔質のＣｒ仮焼体の空
孔中に溶融したＣｕを溶浸せしめてＣｕ−Ｃｒ合金材を
形成する方法である。また溶解法はＣｒ材料とＣｕ材料
とを溶解後、凝固せしめてＣｕ−Ｃｒ合金材を形成する
方法である。
孔中に溶融したＣｕを溶浸せしめてＣｕ−Ｃｒ合金材を
形成する方法である。また溶解法はＣｒ材料とＣｕ材料
とを溶解後、凝固せしめてＣｕ−Ｃｒ合金材を形成する
方法である。
【００２３】接点材料の表面粗さは、真空遮断器の遮断
特性に大きな影響を及ぼす因子であり、本発明ではＪＩ
Ｓ Ｂ ０６０１で規定する最大高さ（Ｒｙ）で１２μ
ｍ以下、または算術平均粗さ（Ｒａ）で４μｍ以下とす
る。この表面粗さが１２μｍ（Ｒｙ）または４μｍ（Ｒ
ａ）を超える場合には、接点の接触抵抗が増大し過大な
ジュール熱の発生により、遮断器の大電流遮断性が低下
する。また突起物が形成された部位に電界集中が起こ
り、耐電圧特性が低下するとともに、部分的に溶着が生
じ易くなり、接点の耐溶着性が劣化し、耐久性に優れた
真空遮断器が得られない。したがって、接点材料の表面
粗さは上記範囲とする。
特性に大きな影響を及ぼす因子であり、本発明ではＪＩ
Ｓ Ｂ ０６０１で規定する最大高さ（Ｒｙ）で１２μ
ｍ以下、または算術平均粗さ（Ｒａ）で４μｍ以下とす
る。この表面粗さが１２μｍ（Ｒｙ）または４μｍ（Ｒ
ａ）を超える場合には、接点の接触抵抗が増大し過大な
ジュール熱の発生により、遮断器の大電流遮断性が低下
する。また突起物が形成された部位に電界集中が起こ
り、耐電圧特性が低下するとともに、部分的に溶着が生
じ易くなり、接点の耐溶着性が劣化し、耐久性に優れた
真空遮断器が得られない。したがって、接点材料の表面
粗さは上記範囲とする。
【００２４】上記のような表面粗さを得るための加工法
は、特に限定されないが、下記のような切削法，研磨法
またはブラスト法を採用することができる。
は、特に限定されないが、下記のような切削法，研磨法
またはブラスト法を採用することができる。
【００２５】すなわち切削法により表面加工を行う場合
には、切削工具としてのバイトの送り速度，削り代（取
り代），ワークとしての接点素材の回転速度，バイトの
材質・形状等を最適化することにより、所定の表面粗さ
が得られる。一般に表面粗さが小さい平滑面を得るため
には、上記送り速度を小さくするとともに削り代を少な
くすればよいが、一方で加工時間が延びて生産性が低下
する問題を生じる。そこで、接点素材の切削面を冷却し
低温下で切削することにより、被削性が向上し、接点材
の加工性および生産性を向上させることができる。
には、切削工具としてのバイトの送り速度，削り代（取
り代），ワークとしての接点素材の回転速度，バイトの
材質・形状等を最適化することにより、所定の表面粗さ
が得られる。一般に表面粗さが小さい平滑面を得るため
には、上記送り速度を小さくするとともに削り代を少な
くすればよいが、一方で加工時間が延びて生産性が低下
する問題を生じる。そこで、接点素材の切削面を冷却し
低温下で切削することにより、被削性が向上し、接点材
の加工性および生産性を向上させることができる。
【００２６】一方、接点素材表面に研磨液を散布しなが
ら研磨する研磨法によれば、所定の平滑面が容易に得ら
れる。但し、接点素材の表面に研磨液が残留した場合に
は、遮断操作時に研磨液成分が揮発して真空遮断器の遮
断性能を大幅に劣化させる危険性が高い。したがって、
研磨加工後において接点材料から研磨液成分を可能な限
り除去しておくことが肝要である。
ら研磨する研磨法によれば、所定の平滑面が容易に得ら
れる。但し、接点素材の表面に研磨液が残留した場合に
は、遮断操作時に研磨液成分が揮発して真空遮断器の遮
断性能を大幅に劣化させる危険性が高い。したがって、
研磨加工後において接点材料から研磨液成分を可能な限
り除去しておくことが肝要である。
【００２７】また高硬度の砥粒微粒子を空気等の噴射媒
体とともに高速で接点素材表面に吹き付けるブラスト法
も表面粗さを調整する方法として有効である。但し、こ
のブラスト法においても、処理後に接点材料表面に砥粒
成分が残留しないように可能な限り除去する操作が必要
である。
体とともに高速で接点素材表面に吹き付けるブラスト法
も表面粗さを調整する方法として有効である。但し、こ
のブラスト法においても、処理後に接点材料表面に砥粒
成分が残留しないように可能な限り除去する操作が必要
である。
【００２８】なおブラスト法で用いる高硬度の微粒子と
してドライアイスの細片を使用することが極めて有効で
あることが本願発明者らによる実験により確認されてい
る。ドライアイスの細片を使用してブラスト処理を実施
した後においては、ドライアイスは完全に気化（昇華）
して消失するため、接点材料表面に異物が残留するおそ
れは少ない。
してドライアイスの細片を使用することが極めて有効で
あることが本願発明者らによる実験により確認されてい
る。ドライアイスの細片を使用してブラスト処理を実施
した後においては、ドライアイスは完全に気化（昇華）
して消失するため、接点材料表面に異物が残留するおそ
れは少ない。
【００２９】上記構成に係る真空遮断器用接点材料によ
れば、表面粗さをＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する最大
高さ（Ｒｙ）で１２μｍ以下または算術平均粗さ（Ｒ
ａ）で４μｍ以下にしているため、真空遮断器の接点部
材として使用した場合に接点における接触抵抗が減少
し、大電流遮断性，耐電圧性，耐溶着性を大幅に改善す
ることができる。したがって、小型化した真空遮断器に
おいても、遮断性能が良好であり、耐久性が優れた真空
遮断器を量産することができる。
れば、表面粗さをＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する最大
高さ（Ｒｙ）で１２μｍ以下または算術平均粗さ（Ｒ
ａ）で４μｍ以下にしているため、真空遮断器の接点部
材として使用した場合に接点における接触抵抗が減少
し、大電流遮断性，耐電圧性，耐溶着性を大幅に改善す
ることができる。したがって、小型化した真空遮断器に
おいても、遮断性能が良好であり、耐久性が優れた真空
遮断器を量産することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について、
以下の実施例を参照して説明する。
以下の実施例を参照して説明する。
【００３１】実施例１〜１２ 平均粒径が１１０μｍである耐弧成分としてのＣｒ粉
と、平均粒径が５０μｍである高導電成分としての電解
Ｃｕ粉とを、表１に示す組成比となるようにそれぞれ秤
量した。そしてボールミルのポットに、混合用ボールと
ともに秤量したＣｒ粉と電解Ｃｕ粉とを投入して、不活
性ガス雰囲気中で回転混合して原料混合体とした。次
に、この原料混合体を金型プレス機に充填し、７００Ｍ
Ｐａの加圧力でプレス成形してＣｕ−Ｃｒ成形体とし
た。さらに、このＣｕ−Ｃｒ成形体を加熱炉に挿入し、
窒素ガス雰囲気中において成形体を、温度１０５０℃ま
で加熱し、３時間保持して焼成した後に炉冷し、加熱炉
から取り出した。
と、平均粒径が５０μｍである高導電成分としての電解
Ｃｕ粉とを、表１に示す組成比となるようにそれぞれ秤
量した。そしてボールミルのポットに、混合用ボールと
ともに秤量したＣｒ粉と電解Ｃｕ粉とを投入して、不活
性ガス雰囲気中で回転混合して原料混合体とした。次
に、この原料混合体を金型プレス機に充填し、７００Ｍ
Ｐａの加圧力でプレス成形してＣｕ−Ｃｒ成形体とし
た。さらに、このＣｕ−Ｃｒ成形体を加熱炉に挿入し、
窒素ガス雰囲気中において成形体を、温度１０５０℃ま
で加熱し、３時間保持して焼成した後に炉冷し、加熱炉
から取り出した。
【００３２】次に取り出したＣｕ−Ｃｒ焼結体表面を切
削法または研磨法を使用して表１に示す表面粗さを有す
るように切削・研磨加工し、さらに所定の接点形状に切
削加工することにより、それぞれ実施例１〜１２に係る
接点材料を多数調製した。
削法または研磨法を使用して表１に示す表面粗さを有す
るように切削・研磨加工し、さらに所定の接点形状に切
削加工することにより、それぞれ実施例１〜１２に係る
接点材料を多数調製した。
【００３３】従来例１〜３ 実施例１，５，９において調製したＣｕ−Ｃｒ焼結体表
面を、研磨法を使用して表１に示す表面粗さとなるよう
に研磨加工して、それぞれ従来例１〜３に係る接点材料
を多数調製した。
面を、研磨法を使用して表１に示す表面粗さとなるよう
に研磨加工して、それぞれ従来例１〜３に係る接点材料
を多数調製した。
【００３４】比較例１〜６ 実施例３，４，７，８，１１，１２において調製したＣ
ｕ−Ｃｒ焼結体表面を、研磨法を使用して表１に示す表
面粗さとなるように研磨加工して、それぞれ比較例１〜
６に係る接点材料を多数調製した。
ｕ−Ｃｒ焼結体表面を、研磨法を使用して表１に示す表
面粗さとなるように研磨加工して、それぞれ比較例１〜
６に係る接点材料を多数調製した。
【００３５】こうして調製した各実施例，従来例および
比較例に係る接点材料の遮断特性を評価するために、各
接点部材を真空バルブ内に組み込み、図１〜２に示すよ
うな真空遮断器をそれぞれ製造した。
比較例に係る接点材料の遮断特性を評価するために、各
接点部材を真空バルブ内に組み込み、図１〜２に示すよ
うな真空遮断器をそれぞれ製造した。
【００３６】すなわち各実施例，従来例および比較例に
係る各接点部材１３ａ，１３ｂを図２に示すように、Ａ
ｇろう材１４を使用して、それぞれ電極７，８の端面中
央部に真空ろう付けした。一方、電極７，８を導電棒
５，６の端面にろう付け部１２を介して一体に接合し
た。さらに、各接点部材１３ａ，１３ｂをろう付け接合
した電極７，８を対向するように配置して図１に示すよ
うな真空遮断器をそれぞれ組み立て、遮断特性の良否を
比較した。すなわち所定の電圧値の回路を遮断したとき
の再点弧発生電流の最低値を測定した。
係る各接点部材１３ａ，１３ｂを図２に示すように、Ａ
ｇろう材１４を使用して、それぞれ電極７，８の端面中
央部に真空ろう付けした。一方、電極７，８を導電棒
５，６の端面にろう付け部１２を介して一体に接合し
た。さらに、各接点部材１３ａ，１３ｂをろう付け接合
した電極７，８を対向するように配置して図１に示すよ
うな真空遮断器をそれぞれ組み立て、遮断特性の良否を
比較した。すなわち所定の電圧値の回路を遮断したとき
の再点弧発生電流の最低値を測定した。
【００３７】また、バフ研磨により鏡面仕上げをしたＮ
ｉ針を陽極とする一方、同様に鏡面仕上げをした各接点
材料を陰極とし、両極間のギャップを０．５mmとし、真
空において徐々に電圧を上昇させ、スパークを発生した
ときの電圧値を測定し、静耐圧値を求めた。
ｉ針を陽極とする一方、同様に鏡面仕上げをした各接点
材料を陰極とし、両極間のギャップを０．５mmとし、真
空において徐々に電圧を上昇させ、スパークを発生した
ときの電圧値を測定し、静耐圧値を求めた。
【００３８】また、直径２５mmの円板状の各接点材料と
同径の加圧ロッドとを対向配置し、さらに一定荷重（１
００kg）の押圧力を付加した密着状態で真空中において
所定の電流（２０ＫＡ）を２０ミリ秒間通電した後に、
接点材料と加圧ロッドとを引き外すために必要な引張力
を測定し、耐溶着性の評価を行った。なお、上記各特性
値は、従来例１〜３で示すそれぞれの組成比を有する接
点材料を使用した場合の特性値を基準値１．０として相
対的に示している。各測定値を下記表１に示す。
同径の加圧ロッドとを対向配置し、さらに一定荷重（１
００kg）の押圧力を付加した密着状態で真空中において
所定の電流（２０ＫＡ）を２０ミリ秒間通電した後に、
接点材料と加圧ロッドとを引き外すために必要な引張力
を測定し、耐溶着性の評価を行った。なお、上記各特性
値は、従来例１〜３で示すそれぞれの組成比を有する接
点材料を使用した場合の特性値を基準値１．０として相
対的に示している。各測定値を下記表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】上記表１に示す結果から明らかなように、
表面粗さを所定の範囲内に調整し平滑に仕上げた接点材
料を組み込んだ各実施例に対応する真空遮断器は、従来
の粗面を有する接点材料を使用した比較例に係る遮断器
と比較して再点弧発生頻度のばらつきが少なく、しかも
通電後の引き外し力も大幅に減少していることから、耐
溶着性が大幅に改善することが実証された。
表面粗さを所定の範囲内に調整し平滑に仕上げた接点材
料を組み込んだ各実施例に対応する真空遮断器は、従来
の粗面を有する接点材料を使用した比較例に係る遮断器
と比較して再点弧発生頻度のばらつきが少なく、しかも
通電後の引き外し力も大幅に減少していることから、耐
溶着性が大幅に改善することが実証された。
【００４１】特に再点弧発生頻度のばらつき幅が極めて
小さく、アークの安定性および遮断性能のばらつきが少
なく、特性が安定した小型の真空遮断器を量産すること
が可能になる。
小さく、アークの安定性および遮断性能のばらつきが少
なく、特性が安定した小型の真空遮断器を量産すること
が可能になる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係る真空遮断
器用接点材料によれば、表面粗さを最大高さ（Ｒｙ）で
１２μｍ以下または算術平均粗さ（Ｒａ）で４μｍ以下
としているため、真空遮断器の接点部材として使用した
場合に接点における接触抵抗が減少し、大電流遮断性，
耐電圧性，耐溶着性を大幅に改善することができる。し
たがって、小型化した真空遮断器においても、遮断性能
が良好であり、耐久性が優れた真空遮断器を量産するこ
とができる。
器用接点材料によれば、表面粗さを最大高さ（Ｒｙ）で
１２μｍ以下または算術平均粗さ（Ｒａ）で４μｍ以下
としているため、真空遮断器の接点部材として使用した
場合に接点における接触抵抗が減少し、大電流遮断性，
耐電圧性，耐溶着性を大幅に改善することができる。し
たがって、小型化した真空遮断器においても、遮断性能
が良好であり、耐久性が優れた真空遮断器を量産するこ
とができる。
【図１】本発明に係る接点材料を適用する真空遮断器の
構造例を示す断面図。
構造例を示す断面図。
【図２】図１に示す接点および電極部を拡大して示す断
面図。
面図。
１ 遮断室 ２ 絶縁容器 ３ａ，３ｂ 封止金属 ４ａ，４ｂ 蓋体 ５ 導電棒 ６ 導電棒 ７ 電極（固定電極） ８ 電極（可動電極） ９ ベローズ １０ アークシールド １１ アークシールド １２ ろう付け部 １３ａ，１３ｂ 接点部材 １４ ろう材（Ａｇろう材）
Claims (8)
- 【請求項１】 高導電成分としての銅と耐弧成分として
のクロムとから成る真空遮断器用接点材料であり、接点
材料の表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する最大
高さ（Ｒｙ）で１２μｍ以下であることを特徴とする真
空遮断器用接点材料。 - 【請求項２】 高導電成分としての銅と耐弧成分として
のクロムとから成る真空遮断器用接点材料であり、接点
材料の表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する算術
平均粗さ（Ｒａ）で４μｍ以下であることを特徴とする
真空遮断器用接点材料。 - 【請求項３】 高導電成分としての銅と耐弧成分として
のクロムとから成る真空遮断器用接点材料であり、接点
材料の表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定する最大
高さ（Ｒｙ）で１２μｍ以下であり、かつ算術平均粗さ
（Ｒａ）で４μｍ以下であることを特徴とする真空遮断
器用接点材料。 - 【請求項４】 耐弧成分としてのクロムの含有量が１０
〜８０重量％であることを特徴とする請求項１，２，３
のいずれかに記載の真空遮断器用接点材料。 - 【請求項５】 真空容器内に対向して配置した１対の接
触子の開閉動作によって電路を開閉する真空遮断器にお
いて、上記接触子が、高導電成分としての銅と耐弧成分
としてのクロムとから成り、表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０
６０１で規定する最大高さ（Ｒｙ）で１２μｍ以下であ
る接点材料から成ることを特徴とする真空遮断器。 - 【請求項６】 真空容器内に対向して配置した１対の接
触子の開閉動作によって電路を開閉する真空遮断器にお
いて、上記接触子が、高導電成分としての銅と耐弧成分
としてのクロムとから成り、表面粗さがＪＩＳ Ｂ ０
６０１で規定する算術平均粗さ（Ｒａ）で４μｍ以下で
ある接点材料から成ることを特徴とする真空遮断器。 - 【請求項７】 耐弧成分としてのクロム粉末と高導電成
分としての銅粉末とを混合して原料混合体を調製する工
程と、この原料混合体を成形して成形体を形成する工程
と、得られた成形体を非酸化性雰囲気中で焼結する工程
と、得られた焼結体の表面粗さを、ＪＩＳ Ｂ ０６０
１で規定する最大高さ（Ｒｙ）で１２μｍ以下または算
術平均粗さ（Ｒａ）で４μｍ以下に加工する工程とを備
えることを特徴とする真空遮断器用接点材料の製造方
法。 - 【請求項８】 銅粉末の平均粒径が、クロム粉末の平均
粒径の１／２０〜１／３であることを特徴とする請求項
７記載の真空遮断器用接点材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8199052A JPH1040761A (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | 真空遮断器用接点材料，その製造方法および真空遮断器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8199052A JPH1040761A (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | 真空遮断器用接点材料，その製造方法および真空遮断器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1040761A true JPH1040761A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16401316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8199052A Pending JPH1040761A (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | 真空遮断器用接点材料，その製造方法および真空遮断器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1040761A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001071740A1 (en) * | 2000-03-23 | 2001-09-27 | Nippon Steel Corporation | Metal foil excellent in electrical contact stability |
| US6753494B2 (en) | 2001-07-17 | 2004-06-22 | Hitachi, Ltd. | Sintered body and electrode, method for surface densitication of these, process for manufacturing electrode by this method and circuit breaker |
| JP2006202568A (ja) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Toshiba Corp | 真空バルブ用接点材料の製造方法 |
| JP2007137371A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Railway Technical Res Inst | 軌道短絡改善方法及びその装置 |
| JP2023090342A (ja) * | 2021-12-17 | 2023-06-29 | 株式会社東芝 | 真空バルブ |
-
1996
- 1996-07-29 JP JP8199052A patent/JPH1040761A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001071740A1 (en) * | 2000-03-23 | 2001-09-27 | Nippon Steel Corporation | Metal foil excellent in electrical contact stability |
| US6703143B2 (en) | 2000-03-23 | 2004-03-09 | Nippon Steel Corporation | Metal foil excellent in electrical contact stability |
| CN1301520C (zh) * | 2000-03-23 | 2007-02-21 | 新日本制铁株式会社 | 用于电接点的不锈钢箔 |
| US6753494B2 (en) | 2001-07-17 | 2004-06-22 | Hitachi, Ltd. | Sintered body and electrode, method for surface densitication of these, process for manufacturing electrode by this method and circuit breaker |
| JP2006202568A (ja) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Toshiba Corp | 真空バルブ用接点材料の製造方法 |
| JP2007137371A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Railway Technical Res Inst | 軌道短絡改善方法及びその装置 |
| JP2023090342A (ja) * | 2021-12-17 | 2023-06-29 | 株式会社東芝 | 真空バルブ |
| US12278067B2 (en) | 2021-12-17 | 2025-04-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Vacuum interrupter |
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