JPS6070616A - 真空インタラプタ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、真空インタ２ブタに係り、特に磁気駆動形の
電極を備えた真空インクラブタに関する。

従来技術 磁気駆動形の電極を備えた真をインタラプタは、アーク
な〜含む電流通路を往復ループ状にすることによって生
じる磁界とアーク電流との相互作用によりアークを駆動
し、電極の局部的な溶融を防いで屯流しゃ回能力の向上
を図るものである。一般に、磁気駆動形の電極は、第１
図に示すよう′Ｋ。

真空容器（図示省略）内に相対的に接近離反自在に導入
した１対の電極棒１（一方のみを示す）の内端部には、
スパイラル状またはスクリュー状等の複数のアークペダ
ルを有するデーク駆動部２が固着されている。そして、
このアーク駆動部２の中央部には、リング状またはボタ
ン状の接触部３が設けられている。

ところで、真空インタラプタの電極材料は、次に示す中
〜（ｖｌ）の諸物件が要求されている。

（１）シゃ断性能が高いこと （１１）耐電圧が高いこと （Ｉｌｌ）消耗が少ないこと （１ｖ）さい断値が小さいこと （Ｖ）接触抵抗が小さいこと （ＶＯ溶着力が小さいこと 電極材料は、真空インタラプタにとって最も重量なもの
であり、上記各特性を全て満足することが最も望ましい
。

従来、例えば特公昭４５−２９９３５号公報に開示され
るように、アーク駆動部２を銅（Ｃｕ）により形成する
とともに、接触部３をＣｕＫビスマス（Ｂｉ）を含有せ
しめたＣｕ−Ｂ１合金により形成したものが知られてい
る。しかしながら、かかる電極は、大電流しゃ回能力、
耐溶着性および接触抵抗に優れてはいるものの、高電圧
用とし【は不向きである。

また、高電圧用としては、接触部３を特公昭５４−３６
１２１号公報に記載されている２０重！ニーのＣｕと８
０重禁チのタングステン（５）とからなる材料（以下「
・２０　Ｃｕ　−：　８０ＷＪという）にしたものが知
られている。しかし、この電極は、事故電流の如き大電
流をしゃ断することが困難であるという欠点を有する。

一方、特開昭５０−３３４６６号公報には、アーク駆動
部２をＣｕにより形成した前記電極の欠点を解消すべく
、アーク駆動部２を鉄材料、例えばオーステナイト系又
はマルテンサイト系ステンレス鋼等により形成したもの
が開示されている。しかし、この電極は、アーク駆動部
２力℃ｕにより形成されたものよりも高電圧用に改善さ
れてはいるものの、接触部３が低融点で高蒸気圧成分の
Ｂｉを含有しているために高電圧化には限界があり、２
０Ｃｕ−８０Ｗを接触部３に用いたものと比較すると以
前として耐電圧は低いものであった。

発明の目的 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので大電流、
高電圧のしゃ断に供し得る磁気駆動形の電極を備えた真
空インタラプタを提供することを目的とする。

発明の構成 かかる目的を達成するために、本発明は、真空容器内に
１対の電極棒を相対的に接近離反自在に導入するととも
に、各電極棒の内端部に接触部とアーク駆動部とからな
る磁気駆動形の電極をそれぞれ固着してなる真空インタ
２ブタにおいて、前記各電極の接触部を銅２０〜７０．
１量チ、クロム５〜７０重量％およびモリブテン５〜７
０重量−からなる複合金属により形成するとともに、ア
ーク駆動部を磁性ステンレス鋼により形成したものであ
る。

実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す真空インタラプタの縦
断面図で、この真空インタラプタは、真空容器４内に１
対の電極棒５，５を相対的に接近離反自在に導入すると
ともに、各電極棒５，５の内端部に磁気駆動形の電極６
，６をそれぞれ固着して概略構成されている。

すなわち、真空容器４は、ガラスまたはセラミックスか
らなる円筒状の２本の絶縁筒７，７を両端に固着した鉄
（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバル）（Ｃｏ）合金、
またはＦｅ−Ｎｉ合金等からなる薄肉円環状の封着金具
８，８・・・・・・の一方を介し。

接合して接合して１本の絶縁筒とするとともに、その両
開口端を他方の封着金Ａ８，８を弁し円板状の金属端板
９，９により閉塞し、かつ内部を高真窒（例えば５Ｘ１
０　Ｔｏｒｒ以下の圧力）に排気して形成されている。

そして、真空容器４内には、前記各電極棒５がそれぞれ
の金属端板９の中央から真空容器４の気密性を保持して
相対的に接近離反自在に導入されている。

なお、電極棒５の一方（第２図において上刃）は、一方
の金属端板９に気密に挿着されているものであり、他方
は金属ベローズ１０を介し真空容器４の気密性を保持し
つつ他方の金属端板９を軸方向（第２図において上下方
向）へ移動自在に挿通されているものである。また、第
２図において＼ １１および１２は軸シールドおよびベローズシールド、
１３は主シールド、１４は補助シールドである。

前記各電極棒５の内端部には、第３図に示すように、電
極棒５の直径より適宜大径の円板状にしてかつＣｕの如
く高導電率の材料からなる取付ベース１５が、その一方
（第３図において下方）の面に形成した凹部１６を介し
ろう付により固着されている。

取伺ベース１５の他方の面には、一方の面の四部１６よ
り適宜大径の四部１７が形成されており、この凹部１７
に−は、Ｊ■付ベース１５の直径より適宜大径の薄肉円
板状に形成されるとともに、アークを磁気駆動すべくそ
の周辺から中央付近までスパイラル状の複数のアークペ
ダルを有するアーク駆動部６ａが、その一方の面の中央
に突設した突出部を介しろう付により固着されている。

このア−り駆動部６ａは、後述する接触部６ｂと相俟っ
て磁気駆動形の電極６を形成するものである。

アーク駆動部６ａの対向面となる他方の面の中央部には
、電極棒５の直径より適宜大径の円形の四部１９が形成
されており、この四部１９には、リング状の接触部６ｂ
がアーク駆動部６ａの対向面から突出してろう付により
固着されている。

前記アーク駆動部６ｍは、磁性ステンレス鋼、例えばフ
ェライト系またはマルテンサイト系ステンレス鋼等によ
り形成されている。フェライト系スｆンＶ、ｘ、鋼とし
ては、５ｕｓ４０５．４２９．４３０゜４３０Ｆ、４３
４等、マルテンサイト系ステンレス鋼としては、５ｕｓ
４０．３．４１０．４１６．４２０．４３１　。

４４０Ｃ等が挙げられる。なお、フェライト系ステンレ
ス鋼は、約２．５　％の導？ｌｉ率（ＩＡＣＳチ）。

４９ゆｆ／ｍ意以上の引張強度および１９０　Ｈｖ（Ｉ
Ｋｇ　）　の硬度を有し、マルテンサイト系ステンレス
鋼は、約３．０％ノ導＠Ｈ，６０ｋｇ　ｆ　／　１１１
２以上の引張強度および１９０Ｈｖ’（１Ｋｇ　）　の
硬度を有するものである。

また、接触部６ｂは、Ｃｕ２Ｏ〜７０重量　チ。

クローム（Ｏｒ）５〜７０重量％およびモリブデン（Ｍ
ｏ）５〜７０重量％の複合金属により形成されている。

なお、この複合金属は、２０〜６０チの導電率および１
２０〜１８０Ｈｖ　（ＩＫｇ　）の硬度を有するもので
ある。

一方、接触部６ｂを形成する複合金属は、以下に述べる
各種の方法により製造されるものである。

（１）例えば−１００メツシ異のＣｒ粉末と一１００メ
ツシュのＭＯ粉末とを７９１定量混合し、この混合粉末
をＣｒ、ＭｏおよびＣｕと反応しない材料（例えばアル
ミナ）からなる容器に入れるとともにその上Ｋ　Ｃｕの
ブロックを載置し、真を中（５Ｘ　１０　Ｔｏｒｒ　）
においてまず１０００’Ｃで１０分間加熱して脱ガスす
るとともにＯｒとＭｏ　とから７、Ｃる多孔質の基材を
形成し、ついでＣｕの融点（１０８３°Ｇ）以上の温度
１７）１１００’ＣテＩＯ分間加熱してＣｕを多孔質の
基材に容置して行なう。

（２）　Ｃ，ｒとＭｏとを粉末にし、これらを所定量混
合するとともに、この混合粉末をアルミナ等からなる容
器に入れ、かつ非酸化性雰囲気中（例えば真壁中、水素
ガス中、蟹素ガス中またはアルゴンガス中等）において
、各金属の融点以下の温度（例えばｉ体上にＣｕ材をあ
らかじめ載置している場合にはＣｕの融点以下、またＣ
ｕ利をあらかじめ載置していない場合にはＣｒの融点以
下）にて加熱保持（例えば６００〜１０００℃で５〜６
０分間程度）して多孔質の基材を形成し、しかる後に上
記雰囲気中においてＣｕの融点パ以上に加熱保持（例え
ば１１００℃で５〜２０分程度）してこの基材にＣｕを
溶浸し一体結合して行なう。

（３）　Ｃｕ、ＣｒおよびＭｏの各金属を粉末にし、そ
れらを所定量混合するとともに、この混合粉末をプレス
成型して混合素体を成形し、しかる後にこの混合素体を
非酸化性雰囲気中においてＣｕの融点以下（例えば１０
００℃）またはＣｕの融点以上でかつ他の金属の融点以
下（例えば１１００℃）の温度に加熱保持（５〜６０分
間程度）し各金属粉末粒子を一体結合して行なう。

ここに、金属粉末の粒径は、−１００メツシユ（１４９
μｍ以下）に限定されるものではなく、−６０メツシユ
（２５０μｍ以下）であればよい。ただ、粒径が６０メ
ツシユより大きくなると、各金属粉末粒子を拡散結合さ
せる場合、拡散距離の増大に伴って加熱温度を高くした
りまたは加熱時間を長くしたりすることが必要となり、
生産性が低下することとなる。一方、粒径の上限が低下
するにしたがって均一な混合（各金属粉末粒子の均一な
分散）が困難となり、また酸化しやすいためその取扱い
が面倒であるとともＫその使用に際して前処理を必要と
する等の問題があるので、おのずと限界があり、粒径の
上限は、種々の条件のもとに選定されるものである。

また、上述した製造（２）、　（３）のいずれにあって
も非酸化性佛囲気としては、真空雰囲気の方が加熱保持
の際に脱ガスを同時に行なえる利点があって好適である
。しかし、真空需囲気以外の非酸化性雰囲気中で製造し
た場合であっても真空インタラプタの電極としては性能
上差異はない。

次に、製造方法（１）により製造した■成分組成（Ｃｕ
５０重量％、　ＣｒｌＯ重量％およびＭｏ４０重量％）
、■成分組成（Ｃｕ　５０重量％、　Ｃｒ２５重−Ｍ、
チおよびＭｏ２５重量％）および■成分組成（Ｃｕ　５
０重量％、Ｃｒ４０重量％およびＭｏ　１０重量％）の
各複合金属の組織状態は、それぞれ第４図（Ａ）〜（Ｄ
）、　第５図（ん〜（Ｄ）および第６図（Ａ）〜（Ｄ）
に示すＸ線写真のようになった。

すなわち、第４図（Ａ）、第５図（Ａ）および第６図（
Ａ）のＸ線写真は、二次電子像であり、各図（Ｂ）のＸ
線写真は、Ｃｒの分散状態を示す特性Ｘ線像で、島状に
点在する白色の部分がＣｒである。また、各図（Ｃ）の
Ｘ線写真は、Ｍｏの分散状態を示す特性Ｘ線像で、島状
に点在する白い部分がＭｏである。さらに、各図（Ｄ）
のＸ線写真は、　Ｃｕの分散状態を示す特性Ｘ線像で、
白い部分がＣｕである。

したがって、ＣｒとＭｏの粒子は、相互に拡散結合して
多孔質の基材を形成しており、しかもこの暴利の孔（空
隙）にＣｕが溶浸されて強固に結合した複合金属となっ
ていることが判る。

一方、接触部を形成するＩ成分組成、■成分組成および
■成分組成の複合金属のｉｊｌ：　％性の試験結果は、
次のようになった。

（１）　導電率（ｌＡＣ３％） ４０〜５０チ （２）硬度 １　２０〜１　８０）（Ｖ　（１ｋｇ）また、アーク小
動部６ａをフェライト系ステンレス鋼５ｕｓ４３Ｑによ
り、８枚のアークペダルを有する直径１００　ｍ／ｍに
形成するとともに、接触部６ｂをＩ成分組成の複合金属
により、内径３０ｍ／’７７Ｌ　ｐ外径６０　ｍ／ｒｎ
のリング状に形成して第３図に示す電極６を構成し、こ
の１対の電極６を小２図に示す真空インタラプタに組込
んだ場合の鯖性能の検証結果は、次のようになった。

（１）電流しゃ回能力 しゃ新条件が、定格電圧１２ｋＶ（再起電圧２１ｋＶ　
ＪＥＣ−１８１）、　ｔ、や断速度１．２〜１．５　ｍ
／８０時に４５　ｋＡ　（ｒ、ｍ、　ｓ、）の霜、流を
しゃ断することができた。また、定格電圧８４　ｋＶ　
（再起電圧１４３ｋＶ、ＪＥＣ−１８１）、１．’ｔ’
断速断連、０ｍ／ｓの時に３０　ｋＶ　（ｒ、　ｓｎ、
ｓ、　）の電流をり、　ヤ断することができた。

なお、接触部６ｂをＩＩ成分組成、■成分組成とした場
合、アーク駆動部６ａをマルテンサイト系ステ／レス鋼
５ｕｓ４１０とした場合および比較品について同一条件
で試験した冬電流しゃ回能力は。

表１に示すようになった。

（２）絶縁耐力 キャップを３０　ｍｊ’ｍに保持し、徊撃波を印加する
衝撃波耐電圧試験を行なったところ、±２８０ｋＶ（バ
ラツキ±１ｏｋＶ）の絶縁耐力を示した。また、大電流
（４６ｋＡ）の多数回しゃ断後に同様の試験を行なった
が、絶縁耐力に変化はなかった。

さらに、進み小電流（８０Ａ）のしゃ断後に同様の試験
を行なったが、絶縁耐力は殆んど変化しなかった。

なお、接触部６ｂを■成分組成、Ｉｌｌ成分組成とした
場合、アーク駆動部６ａをマルテンサイト系ステンレス
銅５ｕｓ４１０とした場合および比較品について同一条
件で試験した各絶縁耐力は、表２に示すようになった。

表　２ （３）耐溶着性 １３０ｋｇの加圧下で、２５　ｋＡ　（ｒ、ｍ、　ｓ、
）の電流を３秒間通電（ＩＦ３Ｃ短時間電流規格）した
仮に２００に９の静的な引き外し力で問題なく引き外す
ことができ、その後の接触抵抗の増加は、２〜８チにと
どまった。また、１０００　ｋｇの加圧下で、５０ｋＡ
（ｒ、ｍ、ｓ、）の電流を３秒間通道Ｌ　タ後（’）引
き外しも問題なく、その後の接触抵抗の増加は、０〜５
チにとどまり、十分な耐溶着性を備えていた。

なお、接触部６ｂを■成分組成、１■成分組成とした場
合およびアーク駆動部６ａをマルテンサイト系ステンレ
ス鋼５ｕｓ４１Ｑとした場合も同様な結果であった。

（４）遅れ小電流（誘導性の負荷）のしゃ回能力３０Ａ
通電して行なった電流さい断値は、平均３．９４（標準
偏差σｎ　＝　０．９６．４’８本数ｎ＝１００）を示
した。

なお、接触部６ｂを■成分組成とした場合には、平均３
．７Ａ（６ｎ＝１．２６．　ｎ＝１００　）、■成分組
成とした場合には、平均３゜９　Ａ　（６１１＝　１．
５゜ｎ＝１００）を示した。また、アーク駆動部６ａを
マルテンサイト系ステンレス鋼５ｕｓ４１０とした場合
も同様な結果であった。

（５）進み小′、ａ流（容量性の負荷）のしゃ回能力電
圧；８４ｋＶＸ与ｐ、８０Ａの進み小電流試駈（ＪＥＣ
−１８１）を、１００００回行なったが、再点弧は０回
であった。

なお、接触部６ｂを■成分組成、■成分組成とした場合
およびアーク駆動部６ａをマルテンサイト系ステンレス
鋼ｓｕ♂４１０とした場合も同様な結果であった。

ところで、接触部６ｂを形成する複合金属の成。

分組成が、Ｃｕ　２０〜７０Ｍ１ｔ％、　Ｃｒ　５〜７
０重量％１ＭＯ５〜７０重量％の組成範囲以夕ｉの場合
には、満足する諸物件を得ることができなかった。

すなわち、Ｃｕが２０重量％より少ない場合には導電率
が低下し接触抵抗が著しく太きく　１ｒす、一方７０重
量％を超える場合には、溶着力およびさ°い断値が著し
く太き（なり、しかも絶縁耐力が著しく低下した。また
、Ｃｒが５重（ｎはり少ない場合には、絶縁耐力が著し
く低下し、一方７０重量％を超える場合には、導電率お
よび機械的強度が著しく低下した。さらに、ＭＯが５重
量％より。

少ない場合には、絶縁耐力が著しく低下し、一方７０重
量％な超える場合には、機械的強度の低下が著しく、そ
の５えさい断値が著しく大きくなった。

発明９効果 以上のように、本発明は、真空インタラプタの各電極の
接触部をＣｕ　２０〜７０重禁チ、　Ｃｒ５〜７０］ｉ
ｉ％およびＭｏ５〜７０重６１チからなる複合金属によ
り形成するとともに、アーク駆動部を磁イイ［ステンレ
ス鋼により形成したので、従来のものに比して′を流し
ゃ回能力を大幅に向上−できる。

しかも、接触部を２０Ｃｕ−８０Ｗにより形成した従来
のものとほぼ同様に優れた絶縁耐力を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁気駆動形の電極の縦断面図、第２図は
本発明の真空インタラゲタの一実施例を示す縦断面図、
第３図は第２図における電極の縦断面図、第４図（Ａ）
、　ＣＢ）、　（Ｃ）、　（Ｄ）、第５図（Ａ）、　（
Ｂ）。 （Ｃ）、　ＣＤ）および第６図ωＪ、　（Ｂ）、　（Ｃ
）、　（１））はそれぞれ接触部を形成する複合金属の
異なる組成の組織状態を示すＸ線写真である。 ４・・・真を容器、５・・・ｔｔｊ極棒、６・・・電極
、６ａ・・・アーク駆動部、６ｂ・・・接触部。 第６図ＣＡ） 第６図（Ｏ 第６図０３ン 第６図（Ｄ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内に１対の電極棒を相対的に接近離反自
   在に導入するとともに、各電極棒の内端部に接触部とア
   ーク駆動部とからなる磁ヌ駆動形の電極をそれぞれ固着
   してなる真空インタラプタにおいて、前記各電極の接触
   部を銅２０〜７０重Ｍ％。 クロム５〜７０重量％およびモリブデン５〜７０重量％
   からなる複合金属により形成するとともに、アーク駆動
   部を磁性ステンレス鋼により形成したことを特許とする
   真空インタラプタ。
2. （２）　磁性ステンレス鋼がフェライト系ステンレス鋼
   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
   空インタ２ブタ。 （３１ｆｆｉ性ステンレス鋼がマルテンサイト系ステン
   レス銅であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の真空インタラプタ。