JPS5958724A - 真空バルブ用接点およびその製造方法 - Google Patents

真空バルブ用接点およびその製造方法

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JPS5958724A
JPS5958724A JP16888082A JP16888082A JPS5958724A JP S5958724 A JPS5958724 A JP S5958724A JP 16888082 A JP16888082 A JP 16888082A JP 16888082 A JP16888082 A JP 16888082A JP S5958724 A JPS5958724 A JP S5958724A
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vacuum valve
eddy current
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vacuum
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JP16888082A
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功 奥富
幹夫 大川
河島 信雄
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明ヲ、]1、しゃ断アークに対して平行な向きの磁
界を印加する縦磁界発生用コイルを備えた真空バルブに
イ丸1.リ 4ににこれに用いられる接点およびそのl
l、11造力法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に、真空バルブは電流をしゃ断する時に、接点間に
発生するアークは、接点面上を動きまわるが、大電流に
なってくると、そのアークに生ずるf’a界と外部回路
の作る磁界によってアークは電41υ(面を移動し、電
極端部或いは周辺部に片寄って固着し、陽楊;点が発生
するために、その部分を局t’ils的に加熱し、多周
の蒸気を放出させて容器内の真り?度の低下を招くので
、しゃ断容量が低下−」る。
このようl電イ戦の局部加熱を防止するため、第1図の
ようにttc4iNJに螺旋状スリット2を形成し、こ
のアークを回転駆動させアーク電流を電極全体で均一に
分411させるようにしだものである。しかし実際には
大電流アークになってくると、アーク発生中金属蒸気又
はイオン化された金属蒸気が電4i[:間の外に逃げ、
アーク託持に必要なイオンが不足することから陽極点が
発生するために、それによシアークが一点で固着してし
まうので、電極間のアークが不安定になるものと考えて
必ずしもアーク電流を%: 4t< iln全体で均一
に分担させることができない。
前述のよう力現象を防ぐため、他の方法として′IC空
しゃ断器の負荷電流により接点の接触表面と垂直に接点
を貫通する磁界を発生させ、この磁界のアークに及ばず
磁気力によってアーク接点、電極の表面に一様に分散さ
ぜる方法があり、これによシ優れたしゃ断能力が得られ
る。
しかし印加される電源が交流の場合には、電極部に加え
られる交番磁界のために%、 イilj部に渦電。
カ1.が発生し、この渦電流は加えた磁界を打消す方向
の磁界を発生するため、期待した磁界をアークに加える
ことが出来なくなるという問題がある。この渦電流を発
生するため、第2図(a)。
(b)のように縦磁界発生用コイル4を組込んだ電極栴
造の主7rlLl+M 、qに複数本のスリット6を形
成する技術がすでに知られている。すなわち、第2図(
、)及びθ】)は電電イ販の裏f、1!l K設けた縦
磁界発生用コイルによ!J !IQ!1方向磁界を発生
させる方式の電極4δ造の代表例を示す平面図及び縦断
面図である。図中、3は電磁41箕で、’rFAI流し
ゃ断時にこの表面でアークが発生する。4は主磁極背面
に設けたコイル電4瓶で、中央から放射状に延びる腕1
J4aと円周方向に回る外周部4bと電電1.5t+i
 3との接続部4Cとからなる。5は導電棒でこれから
縦磁界発生用コイル4の前記各部を、4a、4b、4c
の順に流れ、その電流経路によシアーク柱に対して軸方
向の磁界(縦磁界)が発生する。縦磁界中でのアークは
接点間に一様に分散し、アーク電圧が低く安定しておシ
、電極の局;T1ζ的な溶融が起こりにくいため、電流
しゃ断性能が向上するという特徴を持っている。
6は渦電流を抑制するために主電極3に複数本等間隙に
入れたスリットである。
しかしながら、スリット6によって渦電流の発生を抑制
する技術には、電極の溶融によシ、スリット6がふさが
シ、そのため渦電流が大きくなって期待した磁界が得ら
れない場合がある。
一方溶融した電極材によってスリット6がふさがるのを
防ぐため、スリット60幅を広くすると、電極間に生じ
たアークがそのスリット内を通過して磁界発生用コイル
4に移り、磁界発生効果が下がる場合もある。更に、ス
リット6の幅が広いとしゃ断に有効なt4j 4ij<
表面の面積が減少する為、しゃ断性能の低下を招く。又
スリット6を形成することは、加工工数の増大を招く上
に、機械的強度の低下等の欠点もI沼められる。
〔発明の目的〕
本発明は、上記のよう々事情にQA’aみてなされたも
ので、その目的とするところは渦電流による障害を軽減
化でき、安定した高いしゃ断性能を有する真空バルブ用
接点およびその製造方法を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明の1+″f徴は、渦電流を細分化しそのほとんど
又は一部分を相殺するよう電極、接点に埋設した渦電流
抑制体を持った真空バルブ用接点及びその製造方法にあ
る。
〔発明の実施例〕
以下、図面を引用しながら本発明の実施例について詳細
を説明するが、はじめに接点構成について説明するが、
第3,4図において、接点7は埋設した渦電流抑制体8
と、それに囲まれた接点合金9よりなる導電体とで構成
されている。第3図の渦電流抑制体8は板面から見て格
子状になっておシ、第4図の渦電流抑制体8は多数の円
形リングからなっている。
このように4.j77成されているものにおいて接点合
金9をとシ囲む渦電流抑制体8中に誘起される渦電流1
0は1、第3図、第4図いずれも隣接する接点合金9中
に誘起する渦電流の成分は互いに逆向きのため打消し合
う結果、縦磁界の主磁束を減するように働らく渦電流の
合成値は械めて小くなシ、安定した磁界強度を維持する
ことが出来る。その効果を効率的に引き出すためには、
隣接する接点合金9よシなる導電部分は、渦電流抑制体
8によって互いに完全に独立している必要がある。また
該渦電流抑制体8の電気抵抗値は導電部分を構成する接
点合金9よシ高い必要があシ、好ましくは5倍以上が望
ましい。
更には、該渦電!ノ11)抑制体8と接点合金9とは互
いに溶解度がイifj <小さく、化合物の形成もない
ことが望ましい。また該渦電流抑制体8は接点合金9よ
シ融点が高い必要が有る。更に該渦電流抑制体8は、縦
磁界の磁束を乱すことのないよう動作温度に対して非磁
性であることが必要である。更にまた渦電流抑制体8の
幅が極端に薄いと隣接する接点合金へと渦電流が貫通し
抑制効果が発揮されず実用的制約も加味するとその下限
は約o、 i amであシ、又その幅が極端に厚いと渦
電流抑制体8同志の接解確率の増大による溶着現象の発
生が認められることと、渦電流抑制体8内にも成る程度
の渦電流の誘起も認められ縦磁界を乱すよう働くためそ
の上限は約2mm ′8度が好ましい。
次に以上述べた接点7の製造方法について第5図を参照
して説明する。所定の内径と肉厚を持った例えばステン
レスパイプよりなる渦電流抑制体8と接点合金9とを溶
解用坩堝11中に収納する。渦電流抑制体8は接点合金
9が溶融しているところへ挿入してもよく、又、接点合
金9が固体状態であってもよい。又は、渦電流抑制体8
のみを11堝11中に配置した状態のところへ他の袋層
、で溶融した接点合金9を注入してもよい。いずれかの
方法によって溶融中の接点合金9を加熱体12又は坩堝
11を移動することによって、一端から他端に向って接
点合金を一方向凝固させ接点合金9中の不純物(ガス等
)を除去すると共に、渦電流抑制体8と他の渦電流抑制
体8間の隙間にも充分接点合金9で満されるようにする
。得られた接点累月を所定厚さに輪切シにし、切断面を
接解面とすることにより接点7ができる。
次に製造方法の具体的実施例およびこれと比較する比殻
例について説明する。
以上述べたように容器例えば坩堝11内に接点合金材料
(第1の材料)を収納し、これを溶解した状態で、渦電
流抑制体材料(第2の制別)を坩堝11内に徐々に浸漬
して両月料を一体硬化させる方法によれば、できた接点
素材の健全性が高く例えば穴、ガス等の存在がなくなる
この反面設備費としては高くなる。
また、容器例えば坩堝11内に、予じめ渦電流抑制体材
料(第2の材料)を例えばやぐらのごとき組立てた状態
で、坩堝11内に接点合金材料(第1の材料)を例えば
粒状にして入れて、これ側らかの手段により溶解させる
かあるいは溶解した状態の接点合金材料を入れる方法に
よれば、設備費が安くなるという利点を有する。
実施例−1、比較例−1 外径7問肉厚0.3晒のステンレス製・ぐイブを18c
rnに切断したもの37本をNiの、1、llI腺で束
ねた後、I X 10  Torrの真空中で、135
0℃で脱ガスを兼ねて一体化処理を行った。このステン
レスパイプの束を、内径501:fn1長さ150鰭の
カーぎン1[1堝中で1200℃で溶融中の0、5重量
9!IBl −Cu合金中へ、・ぐイブ束の下端から1
0fl/分の速度で挿入した。」■場内で両者が一体化
後、加熱用コイルを月1堝の下部から上方へ向って、2
η+m1分の速度で引抜きながら接点合金を凝固させて
接点素材を得た。このようにしてイ4′lられた接点素
材を厚さ4醋に切断しステンレスで完全に細分化された
直径50能の旧−Cu接点片を作った。
との接点片を約50エルステツドの縦磁界を発生する試
験用−A空バルブに組込んで30 kAを6回しゃ断し
たととる、溶着が力い上に完全なしゃ断が行われた。特
にしゃ断時の接点における電流及びアークの発生現象を
検証してみる− と電流及びアークが接点全面に均一に
分散していた。
これと比較のために、同じ阻のBiを含有しだBi −
Cu合金よりなる接点片を、上記と同じ50エルステツ
ドの縦磁界を発生する試験用真空バルブに組込んで、3
0kAをしゃ断したところ、3回目でしゃ断不能を呈し
た。Jilt、流を24kAに下げてしゃ1所を行なっ
たが、4回目でやはシしゃ断不能を呈した。しゃ断時の
アーク発生現象を検証すると、アークが接点の局部に集
中しがちであり、これがしゃ断性r+l:の向上を阻害
している要因と考えられた。このバルブを分解したとこ
ろ、スリットが溶融接点でふさがっていたことと、局部
的に溶融による大きな凹みが認められていた上に、接点
表面には脆い接点に特有の亀裂も認められた。これに対
し、前述の実施例1による接点表面は平滑であった。
実施例−2、比較例−2 両面に3μのNiメッキを施した厚さ0.25 nmの
Ta (タンタル)薄板を、−辺が6 mmの正方彫を
有する格子状に組立て、これを内径50 mmの坩堝中
に配置した後、この中に2 % Te −1%Pb −
97’% Cu合金を@造し、Ta格子とTe −Pb
 −Cu合金を一体化し、接点合金とした。
5X10  Torrで1200℃に加熱した前記接点
合金の底部から上部に向って冷却して接点素材とし、所
定の加工を行左っだ後、実施例−1で使用し/メ二試1
1・外用真空バルブに組込んでしゃ[:)7テストに供
し/;−0 実施例−1と同様に比較のためTa (タンタル)格子
の々い2 % Te −1% Pb −97% Cu合
金を得て、同型の試験用真空パルプに紹込んで比較例−
2としてしゃF?テストに供した。Ta製の渦電流抑制
体が存在する場合、30kAを6回冗全にり、中断が完
了しプこが、比較例−2では、30 kAをしゃ断した
ところ2回目で1−や断不能を呈した。24 kA ?
f、で電流を下げだかやはシしゃ断不能な星した。しゃ
141’、中のアーク観測によると、渦電流抑制体の存
在する実M¥i例−2の方が接点面のアークの分散ム′
[合に均一性が認められた。しゃ断a≦バルブを分解し
表面を比較したが、比較例−2の表面には局部的に激し
い溶融痕跡が存在していた。
実施例−3、比較例−3 通電性能を向上させるため、第61シ1(a) p (
b)の如く、接点の上面、又は下面或いは両方に導電性
の高いyI:、γ板層13並びに14を設けるとよい。
この場合、他方の接点と対向する側の面の薄板層13は
、耐溶着性材料でもよいが、他の導電性の高い通電に適
する材料例えば純銅でもよい。
Mo製の渦電流抑制体8及びsb −pb (sbが1
:Pbが3の比率)を2係含有しだCu −Ag基合金
(Cuが90 : Agが10の比率)よシなる接点に
、前記純銅製の薄板層14を配し、実施例−1と同じ試
験用真空パルプに組込んでしゃ断テストを行なったが、
良好なしゃ断時性を示した。
実施例1〜3では、渦電流抑制体として、ステンレス、
タンタル、モリブデンについてか、接点合金と溶解度が
なく、かつ接点台金よシ融点が高く、電気抵抗が高いイ
A相なら、79F71J]目的を達するのは明白である
〔発明の効果〕
以上述べた本発明の渦電流を、1111分化する渦電流
抑制体を有する接点及びその製造方法によれば、従来の
スリットを持った紬1磁界による真空パルプに見られる
ようなスリットのふさがシがなく、安定した、均一な磁
界強度及び分布を得ることが出来、従って安定したしゃ
断性能の真空バルブを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来用いられるスミ9イラル溝を持った真空
バルブ用接点の平面トJ、1、第2図(a) t (b
)は、従来用いられる縦磁界発生コイルと主電極コイル
を持った真空バルブの@ 4に構造を示す平面図及び断
面図、第3図(a) ? (b)及び4図(a) F 
(b)は、それぞれ本発明による真空パルプ用接点の異
なる例を示す平面図、断面−’?!−面図、断面図、及
び第5図は、本発明による真空バルブ用接点の製造方法
を1況明する坩堝4’+’/成を示す断面図、第6図(
a) t (b)はそれぞれ本発明の方法によってでき
だ接点の異なる例を示す断面図である。 1・・・電極、2・・・嵯旋状スリット、3・・・主電
極、4・・・縦磁界発生用コイル、4a・・・腕部、4
b・・・外周部、4C・・・接続部、5・・・導電棒、
6・・・スリット、7・・・接点、8・・・渦電流抑制
体、9・・・接点合金、11・・・坩堝、12・・・加
熱体、13・・・凹板層O 出願入代BIB人  弁理士 鈴 江 51(彦(b) 第2図 (a)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)真空バルブ用接点材料として必要な機能を備えた
    第1の材料と、前記第1の拐料中に第1の利料を細分化
    し電気的に互いに独立するように配置した渦電流抑制体
    にガる第2の材料とからなることを特徴とする真空バル
    ブ用接点。 (2)第1の材料は、Cu 、 Ag又は他の金属、若
    しくはこれらの金属を含む合金又は複合金属であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の真空バルブ用
    接点。 (3)第1の材料は、Bi−y Pb I Te HS
    bの少なくとも1の元素を含有する導電性材料であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の真空バルブ
    用接点。 (4)第2の材料は、第1の利料よシ融点が高く、かつ
    互いの固溶度が1チ未満であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の真空ノ々ルブ用接点。 (5)第2の材料は、第1の材料よシ高い電気抵抗を有
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の真空
    バルブ用接点。 (6)第2の月別は、鉄、クロム、タンタル。 ニオフッタングステン、モリブデン、ステンレス、黒鉛
    、又は、これらを含有することを特徴とする特許′「請
    求の範囲第1項記載の真空バルブ用接点。 (7)第2の祠料は、円形まメヒは多角形の断面を持つ
    管、棒或いは板であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の真空バルブ用接点。 (8)第2の材料の上面又は下面の少なくとも一方に第
    1の月別からなる薄板層又は下面には導電性月別を設け
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の真空バ
    ルブ用接点。 (9)  容器内に、真空パルプ用接点祠料としての必
    要な機能を(iiftえた第1の材料が溶融した状態に
    あるとき、前記容器内に複数個の第2の材料を互に間隔
    を存して一唱から徐々に浸漬し、両材料を一体硬化させ
    ることによ多接点素材を得、これを切断して真空バルブ
    用接点をイ1−)る真錯バルブ用接点の製造方法。 α1 複数個の第2の拐料を互に間1(凸を存して収納
    した容器内に、真空バルブ用接点利料としての必要な機
    能を備えた第1の月別の溶のを注入し、前記第1および
    第2の月別を一体硬化させることにより接点素材を1!
    :+ 、これを切断して真空バルブ用接点を得る真空バ
    ルブ用接点の製造方法。 (11)容器内に、第1および第20利4:lがともに
    収納されかつ第1の材料が溶融した状態にあるとき、前
    記第1の材料を容器の一方向から順次凝固させるように
    した特許請求の1lili、間第9項又は第10項記載
    の真空バルブ用接点の製造方法O θ→ 第2の材料の方向を揃えて配ji、7.する特許
    請求の範囲第9項又は第10項記載のJ(空)Zルブ用
    接点の製造方法。
JP16888082A 1982-09-28 1982-09-28 真空バルブ用接点およびその製造方法 Pending JPS5958724A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61161629A (ja) * 1985-01-10 1986-07-22 三菱電機株式会社 真空しや断器用接点
US5174249A (en) * 1990-07-13 1992-12-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Piston cooling device for internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61161629A (ja) * 1985-01-10 1986-07-22 三菱電機株式会社 真空しや断器用接点
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