JPS6028122A - 真空しや断器 - Google Patents

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］ 本発明は真空しゃ断器【二かかり、特にその接点材料の
改良による特性の改善３二関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来、大写１ｄ具孕しゃ断器の接点材料として浴冶防止
成分としてＢｉ、Ｔｅ等を数チ以下宮有するＣｕ合金を
主体とする接点が知られている。

これら従来の接点合金の特徴は、　Ｃｕに固溶度が殆ん
ど零で、低融点かつ脆弱なりｉ、　Ｔｅ等の溶着防止成
分を高度に分散した点にあり、成る電流、電圧以下です
ぐれた耐溶着性、耐電圧特性およびしゃ所持性を発揮す
る。

ところで、真空しゃ断器は、小形軽量、メンテナンスフ
リー、環境調和等、他のしゃ断器に比べ優れた特長を有
するため、年々その適用範囲も拡大されている。

従来一般に使用されていた２０にへ以下の回路から、さ
らに大電流（例えば４０〜ｆ３９ｋＡ）の回路へ、３６
ｋＶ以下の回路から、さらＣ二扁電圧（例えば７２ｋＶ
以上）の回路へ、適用範囲の拡大が行われている０ この真空しゃ断器の大電流化、高電圧化に伴ない接点特
性の高性能化も要求されてきた。

すぐれた耐溶着性、耐電圧特性は接点の小形化を通して
真空バルブの小形化、吏ｃ−は真空しゃ断器全体の小形
化Ｃ貢献するので、その効果は極めて太きい。

接点拐料の耐電圧特性は、合金の融点硬さ、蒸気圧、溶
着防止成分の量とその分布形態が大きく関与し、また耐
溶着性の向上を図るｒ二は接触界面（二溶着防止成分と
して例えば高融点物質あるいは、１ｉ＋ｉ７弱物質等を
配ｆｆ−ｒ、する手段が行わすしている。

共体的には、大容景ｆＡ窒しゃ断器において（は、Ｂｉ
を５爪ｍ％以下含むＣｕ−Ｂ１合金を接点としたものが
知られている（特公昭４ｌ−１２１３１）。

しかしながら、上記Ｃｕ−Ｂ１合金は、Ｃｕ母相にＢｉ
の溶解度が極端Ｃ１少ないため、しばしば偏析を生じる
こと、非常に脆いため、切削刃■工、鍛造、圧延加工等
の加工成形が困難であること等の欠点がある。特に加工
成形が困難なことは、生産性ｆ−おいて重大な欠点であ
る。

一方、Ｃｕ−Ｔｅ合金は、上記加工成形【１関する欠点
の克服に有効であり、さらに耐浴着にも優れていること
が認められている（特公昭４４−２３７５１　）。

しかし特Ｃ二大′亀流のしゃ断を繰返し行うときＣ二は
、上記Ｃｕ−Ｔｅ合金でも成る程度の溶着現象の発生お
よび耐圧の劣化を呈する場合があり、近年の兵望パルプ
の小形化要求番二対しては、極力溶着現象の軽減化、高
耐圧化が望まれている。

上記いくつかの欠点を補う真空しや１１，１７著汁用接
点として、Ｗ（タングステン）を主成分とし、導１民性
を改良するためにＣｕを添力牝たＷ　−Ｃｕ合金力玉知
られている。

この合金は１０〜２’ＯｋＡ程度壕でのしや１封’ｆＢ
’、　ＤＩＬ　ｌ二対しては優れた回復電圧特性を有す
るカニ、この電流値以上ではアーク熱；−よってｍ［ζ
二なつブζＷ７５′−ら多量の熱電子が放出されるため
、”ａ　’ＩＡｆ、　Ｍ４誠後の絶縁耐力の回りを阻曹
する。

一方、Ｃｏ　−Ｃｕ　、　Ｆｅ　−Ｃｕ　、　Ｃｒ−Ｃ
ｕを主成分とする接点合金が知られているが、この合金
は前貰己したｗ　（融点３３８０°Ｃ１沸点６０００”
Ｃ）より融点の１氏Ｘ１）Ｃｏ　（融点１４９２℃、沸
点２９５６°Ｃ）、Ｆｃ（昂虫点１５３５℃、沸点２８
８７°Ｃ）、Ｃｒ（融点１８７５°Ｃ，ｆ１５点２４３
０℃）を主成分としてＩ７）るため、前述の熱゛電子放
出（二よる障害は軽減され、るものの仙士溶着性番二黄
侘点がある○ そこでこの合金≦二溶着防止金属としてＢｉを拐５カ口
したＣｏ　−Ｃｕ　−Ｂｉ　、　Ｆｅ　−Ｃｕ　−Ｂｉ
　、　Ｃｒ　−Ｃｕ　−Ｂｉ接点合金が改良接点として
用いられてＩ／）る。

しかしこれらの合金を接点として用いると、添加された
ＢｉはＣ１、に対して固溶度が棲めて小さいため、分散
に均一性を欠き、特性１：ばらつきを示す上Ｃ二、百体
のＩ３ｉがＣｕを腐蝕して粒界を著しく肥大化し、接点
表面の荒れ（二起因する接点特性のばらつきを示すこと
がある０ 従って最近のしゃ断器の高信頼化要求（二対してばらつ
きの少ない安定した接点層せを持つ合金の出現が望捷れ
ている。

このような要求（二対処するためすでにＣｒを５０〜９
０軍縫襲含有したＣｒ　−Ｃｕ−Ｓｂ合金が：：ｊｈ１
発されている。（イ’＞　ｐｉ　ｕｌ；聾−ｙｓ−：ｚ
　ａｒＨｙ　）この合金はｓｂの作用（二よって耐溶着
性を維持すると共（二、Ｃｒｔ二よって前記熱電子放出
によるｉ（撃害をＩＩ！ｆ減している０ しかし近年のしゃ断器の小形化要求を満足するｔ：は相
対的に通電１：≠敏を重視したしゃ断器も必要となって
きているのが実情である。

この要求に対応するためには、前記Ｃｒを５０〜９０鬼
邪チ含有したＣｒ　−Ｃｕ　−Ｓｂ合金では、しゃ断性
性に友１を点があることが判り、その改良がｇｇ４れて
いる。

［発明の目的］ 本発明は上述の間ｉを考）’ＡＥ　してなされたもので
、その目的とするところ（ｄ熱電子放出による障害を軽
微にし、しかもしゃ断性性に凱れだ接点を備えた共窒し
や１ｉ）ｊ器を提供することである。

［発明の概要］ 本発明（ｒよ固ｉ　＞、ｉ　’−極、可動電位およＯ・
画′１ワ、極を真空密［′Ｉ−１する真空容器を具備し
た真壁しゃ断器Ｃ二おいて、少くとも一方の電極のＹ歪
点材料としてｓｂを０．０５−０．５　重％　％、Ｃｒ
を２０−５０３Ｆ、　１％含むＣｕＣｒ　Ｓｂ合金を用
い、これ（二よって耐溶着性としゃ断性能を向上した真
空しゃ断器である。

［発明の実施例］ 木兄ＩＪ、ｌの一笑方値例を纂１図（二示す。第２図は
′屯柩ｒｊｌ（の詳細断面図である。

第１図（二おいて、１はしゃ前室を示し、このしゃ前室
１は絶縁材料１ユよりほぼ円筒状【二形成害れブζ絶縁
容器２と、この両端（二密閉機（・ｆ４３ａ＋　３ｂを
介して設けた金属製の蓋体４ａ、　４ｂとで真空密Ｃ二
構成されている。また前記しゃ断案ｌ内には、導電棒５
．６の対向する端部に取付けられた１対の電極７．８が
配設され、上部の電極７を固定電極、下部の電極８を可
動電極としている。

才たこの可動電極８の電極棒６には、ベローズ９が数例
けられ、しゃ断器１内を真空密【二保持しながら電極８
の往復動を可能１−シている。

またベローズ９の上部５二は金属製キャップ１０が被せ
られ、ベローズ９がアーク蒸気で１ｄわれることを防止
している。

また１１は前記電極７，８を抜うよ６にしゃ断案１内に
設けられた円筒状金属容器で絶縁容器２がアーク蒸気で
覆われることを防止している。

さらに電極８は、第２図Ｃ二拡大して構成を示すように
導電棒６にろう何部Ｊ２によって固定されるか、またけ
かしめによって圧着接続されている。

可動側Ｃｕ　−２０−５０重量％Ｃｒ　−０，０５−０
，５Ｊｉｉ量％ｓｂ接点１３ａは可動電極８に取り付け
られたＣｕ２Ｏ−５０−ＪｊＥ　景％　Ｃｒ　−０，０
５〜０．５重量ａｉｙｓｂ合金で形成されている。

なお第１図における１３ｂは固定接点であり、第２図に
おける１４はろう何部である。

次に本発明≦二にいて接点を構成するＣｕ　−Ｃｒ系合
金（二ｓｂを添加する理由を説明する。

純ＣｕやＣｕ−Ｓｂ合金について接触荷重２％で２２ｋ
Ａをしゃ断した時の接触点は、電気や熱の伝導のよいＣ
ｕは狭い面積で通電が行われるの６二反し、融点が低く
、通気、熱伝樽性も劣るＣｕ　−Ｓｂ系では、広い範囲
が高温Ｃ二なり、従って浴融面積が広くなって肖い引は
ずし力を要する。その結果Ｃｕ　−Ｓｂ系ではＣｕより
１１溶着特性か低下することが観察される。

一方、Ｃｕ　−Ｃｒ−Ｓｂ接点について同じ条件で通電
させたものについて、接触点近傍の観察を行うとＣｒの
高融点性のため接触面積の広がりが阻害されると同時に
〇ｕ中に固溶したＳｂ＋二よるＣｕの脆化のため引はず
し力はさら（−軽減される。

このような引けずし力の減少は引はずし後の接触面の損
傷（表面荒れ）を少なくシ、その結果耐圧が維持され、
特に本発明に係るＣｕ　−Ｃｒ−Ｓｂ系合金では％ｇ二
有効であることが判った。

さら（ユｓｂ添加の他の理由を述べる。

真空しゃ断器の溶着防止として、Ｃｕに固溶度のないＢ
ｉを添加したものとしてＣｕ　−Ｗ　−Ｂ　Ｉあるいは
Ｃｕ−Ｃｒ−Ｂ１系接点が知られている。しかしてこれ
らの接点では真空パルプの製造過程で不可欠のベーキン
グ、接合などの加熱工程で表面にＢｉがしみ出し接点と
しての機能低下や、合金の脆弱化が認められる。

本発明に係るＣｕ　−Ｃｒ　−Ｓｂ系接点の場合にはｓ
ｂがＣｕに固溶するので、このような現象がほとんどな
い。

本発明において接点をなす合金成分を上記範囲に限定し
た理由はｓｂが０．０５％未満では、Ｃｕ　−Ｃｒ−ｓ
ｂ系の溶着後の引はずし力の軽減効果が少く、０．５チ
を超えると、耐圧の低下を招き好ましくなく、通電後の
引はずし面５二亀裂の発生が顕著Ｃ１認められるようＣ
二なるからである。

一方、Ｃｒが２０重量％未満ではアーク損侭が特１ユ著
しくなり所定のｓｂ量以内では耐溶着性も維持できなく
なり、またＣｒが５０爪是チ以上では、しゃ断器を特に
小形化する場合、接点の通電容量の確保がむづかしくな
る。

なお、本発明に係る接点合金は例えば次の方法で製造す
ることができる。すなわち必要とするＣｒ粉とほぼ同量
（容積）のＣｕ粉との混合粉を作り、これＣ二残量のＣ
ｕ粉を追加して目的組成の混合粉を得る。さら（二これ
を約°２トン／　ｃｌでプレスして得た成壓体を約１０
００℃で脱ガス保持後１１５０℃で焼結する。

次に本発明にかかる接点材料のサンプルテストの結果Ｃ
ついて述べる。

Ｃｕ、Ｃｒおよびｓｂを第１表に示す組成比（ｌｊｉ％
Ｓ　）　Ｃ選び上述方法で作製した接点素材から所定形
状の接点を切出し比較例を含め合計１０個の試験用接点
片を作製した。

このよう番ニして得られた各試料Ｃ一ついて２ＱｋＡ通
電後の耐溶着性（引はずし力）および２０ＫＶの回路に
おいてしゃ断が開極指令後３サイクル以内に成功し得る
最高の電流値を測定し、この結果を第１表に併せて示し
た。

なお、面１溶着性の測定は外径２５１１の各円板状試料
１１ｍ、、外径２５藺で先端が半径１００−ａの球面を
なす加圧ロンドを対向させて１００に９の荷重を加え、
１０−６＋ｙａｌ与の真空中において３ｋＡから電流を
適当な間隔で増加させ接点間の電圧変化から溶着発生′
電流を４４」定し、そのときの接点の引はずし力（二よ
って耐溶着性を判断した。

第１表に示ず測定アークは、用個の試料（本発明１−か
かる実施例６個および比較例４個）Ｃ二ついての測定値
をはらつき値を含めて表示した。

１だしゃＦσＴ性簡の評価は開閉機構を備えた組立式の
真空装置Ｃ−ｌ−径４５．厚さ５ｍ＋３１の円板状試料
を接触力１５０Ｋｓ＋で対間して取つけ、２０ＫＶの回
路を複数回しゃ断させたとき３サイクル以内にしゃ断が
成功したときの電流値をめて比較した。

第１表 ６１）　１表より明らかなように、木）３Ｌ明１−係る
接点は引ｔｌずし力が、はぼ一定の水Ｘ（以内（５０〜
６．０Ｋｒ）であり、その上、一定の餘件下でのしゃ断
性能が２５ＫＡ以上を示し接点材料どして優れた効果を
有ずろ０ 本発明者らによるＣｕ　−Ｃｒ系に［シ１する実験（二
よれば、アーク（二よる接点表面の配れに対してはＣｒ
Ｊ・１−が５０係以上の方が好廿しく、従って嗣消耗性
、接ｉ・セ・１ξ抵抗の増大が少ない傾向にあり、ｊ魚
ζ二木兄明Ｉ［１成の１１屯囲で折）るＣｒｆｌｌ−が
５０係未満では、これらの特性は劣る１１■向にある。

しかし、大ｒＩＩ：　７＋ｉ＋−化を１Ｆｉ向するしゃ
断器では、太′１３、υ民しやＩＩ、Ｉ′ｒ能力＋　、
＋１．ｊＬ電容ｌ−なとの特性を６３先させる必要があ
り、この揚台にｉｊ、Ｃｒ昂が５０乃木満の接点４オ旧
が有利である。

上記のようＣ二しゃ断性を−ｑｉ祝する分野のしゃ断器
用接点拐泊１として娃、、Ｃｕ−Ｃｒ中（７Ｊ）　Ｃｕ
　ｒｎ、、６１　第１表に示すようにＣｒが６２係でし
ｊ：　１８　Ｋ、〜程度（比較例−１）であり、２０　
ＫＶ　−２５！（＾をｉｉ’ｌ’　（ｇｉｌ目標として
Ｃ波計した組立式しゃ断器のしゃ断を大１１１Ｆ＾に下
まわっており性能不足であることが判る。

Ｃｒ量が４９．８係の実施例−１でＩ：ｒこの設４′目
標の２５　ＫＡを達成し、　Ｃｒ量がほぼ２０チ（実が
ａｅ：ｈ　−４）までｋｌ：　２５１μ以上のｌｉｔ、
Ｄ’、ｆをＡサイクル以内（−確実１−しゃ断している
０ しかしＣｒ　ｆ＠１が８５％（比較ｆｌＪ−２）で汀３
サイクル以内のしゃ１訴性能は維持するが、１ヅ１定の
ｓｂ量において耐溶着性の確保が困ＫＬである。

ｓｂが１１係（比較例−４）では、１ｉｌｌ’ｌ溶艙性
は十分で揉）るもののしやｔＱ＋性能がこの組立式しゃ
断器の設言ニー目＋２者イ１１目−達しない。

」フ上によってしゃ断性能を１祝する分野（二、ｊｉｊ
用するじゃ”ａ　と：÷（７）ＣＬＩ−Ｃｒ系接、ｌ１
ｌｉ１祠料中のＣｒ　ｉｆ：　２０　％〜５０％未満で
ある必要があると共１−１清着防止成分８ｂは０．０５
〜０．５のむ１、四が好ましい。

なおこれらの測定値は、上記各試料について銀ろ＋：）
　１’９イ千工万呈を朴」ソ）シた８　５０　”Ｃの啓
兵処理とベーキング工程を模擬した１１５０°Ｃの熱処
理を加え、実際の１７．墾しや１所器の製造過程Ｃニコ
ｌシづけた後のものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明にかかる真空しゃ断器（二
よれば接点材料を上記ル１ｘ囲のＣｕ　−Ｃｒ−８ｂ系
合金とすること（−より耐溶着性、しゃ断性を維持向上
させることができ、真壁しゃ断器として優れた！ｈ性が
イｉすられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明Ｃかかる真空しゃ断器の一実施例を示す
断面図、第２図は第１図Ｃおける接点部を拡大して示す
断面図である。 １　しゃ研屋　２　絶縁容器 ５．６　導′心棒　７　内定′市柿 ８　可動電極　９　ベローズ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁容器の両端Ｃ二端板を取付けた真空容器内≦二。 接部自在とした一対の電極を設けた真空しゃ断器Ｃ二お
   いて、前記電極の少くとも一方の接点材料としてｓｂを
   ０．０５−０．５　ｐｉ　ｆｉ　％　、　Ｃｒを２０〜
   ５０　重量％含むＣｕ　−Ｃｒ　−８ｂ合金を用いたこ
   とを特徴とする真朶しゃ断器