JPS6260781B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6260781B2 JPS6260781B2 JP54152008A JP15200879A JPS6260781B2 JP S6260781 B2 JPS6260781 B2 JP S6260781B2 JP 54152008 A JP54152008 A JP 54152008A JP 15200879 A JP15200879 A JP 15200879A JP S6260781 B2 JPS6260781 B2 JP S6260781B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact
- alloy
- electrode
- vacuum
- present
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Description
本発明は、真空開閉器に係り、とくにCr（ク
ロム）を主成分とする合金製接点を備えた真空開
閉器の改良に関する。 真空開閉器の接点として、Ｗ（タングステン）
を主成分とし、導電率を改良するためにCuを添
加したＷ−Cu合金が知られている。この合金は
10〜20KA程度までのしや断電流に対しては優れ
た回復電圧特性を有するが、この電流値以上では
アーク熱によつて高温になつたＷから多量の熱電
子が放出されるため、電流消滅後の絶縁耐力の回
復を阻害する。このように熱電子放出の観点から
融点の高いＷ（融点3380℃、沸点6000℃）より融
点の低いCr（融点1875℃、沸点2430℃）を主成
分としたCr−Cu合金が真空開閉器の接点として
有利と云える。しかしCr−Cu合金を接点とした
場合には電流しや断性に及ぼす熱電子放出による
障害は軽減しうるが、最近のしや断器の大容量化
要求に対し、耐圧・耐溶着性の両面に亘り、尚、
改良が望まれる。 本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは熱電子放出によるしや断
障害を軽微にし、しかも耐圧・耐溶着性に優れた
接点を備えた真空開閉器を提供するものである。 以下本発明を詳細に説明すると本発明は固定電
極及び可動電極と、前記両電極を真空密閉する絶
縁容器とを具備する真空開閉器において少なくと
も一方の電極接点をCr50〜90wt％、Sb0.05〜
0.5wt％残部CuからなるCr−Cu系合金で形成し
たことを特徴とする真空開閉器である。 本発明を図面を参照して詳細に説明すると、第
１図は、本発明に係る真空しや断器の一構成例を
示すもので、図において、１はしや断室を示し、
このしや断室１は絶縁材料によりほぼ円筒状に形
成された絶縁容器２と、この両端に密閉機構３，
３′を介して設けた金属製の蓋体４，５とで真空
密に構成されている。しかして前記しや断室１内
には、導電棒６，７の対向する端部に取付けられ
た１対の電極８，９が配設され、上部の電極８を
固定電極、下部の電極９を可動電極としている。
またこの可動電極９の電極棒７には、ベローズ１
０が取付けられ、しや断室１内を真空密に保持し
ながら電極９の往復動を可能にしている。またこ
のベローズ１０の上部には金属製キヤツプ１１が
被せられ、ベローズ１０がアーク蒸気で覆われる
ことを防止している。また１２は前記電極８，９
を覆うようにしや断室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。更に電極９は、第２図に拡大し
て構成を示す如く、導電棒７にロウ付部１３によ
つて固定されるか、又は、かしめによつて圧着接
続されている。可動側接点１４′は可動電極９に
取り付けられたCu−50〜90％Cr−0.05〜0.5％Sb
合金で形成されている。尚第１図における１４は
固定接点であり、第２図における１５はロウ付部
である。 本発明において上記接点を構成するCr−Cu系
合金において、Sbの添加理由を説明する。純Cu
やCu−Sb合金について接触荷重20Kgで22KAをし
や断した時の接触点は、電気、熱伝導のよいCu
は狭い面積で通電が行われるのに反し、融点が低
く、電気、熱伝導性も劣るCu−Sb系では、広い
範囲が高温になり従つて溶融面積が広いため高い
引はずし力を要する。その結果Cu−Sb系ではCu
より耐溶着特性が低下することが観察される。一
方、Cr−Cu−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は阻害さ
れると同時にCu中に固溶したSbによるCuの脆化
のため引はずし力は更に軽減される。このような
引はずし力の減少は引はずし後の接触面の損傷
（表面荒れ）を少なくし、その結果耐圧の維持
に、本発明に係るCr−Cu−Sb系合金は特に有効
であることが判つた。 次に、Sb添加の他の理由を述べる。真空開閉
器の溶着防止として、Cuに固溶度のないBi、Pb
を添加したものとしてCu−Ｗ−Bi或いはCu−Cr
−Bi系接点が知られている。しかしてこれらの接
点では真空バルブ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
るのに対し、SbがCuに固溶するため本発明に係
るCr−Cu−Sb系接点の場合にはこのような現象
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、Cr−Cu
−Sb系の溶着後の引はずし力の軽減効果が少
く、0.5％を越えると、耐圧の低下を招き好まし
くなく、通電後の引はずし面に亀裂の発生が顕著
に認められるようになる。一方Crが50％未満で
はアークによる接点荒れが著しく、且つ消耗も多
く、またCrが90％以上では接触抵抗の増大、導
電性の低下が著しく接点として充分な機能が得ら
れない。 なお、本発明に係る接点合金は例えば次の如く
して製造しうる。即ち必要とする全Cu量の約10
％のCu粉末とCr粉末との混合体を２トン／cm2で
成型後約1000℃で脱ガス保持後1200℃で予備焼結
する。混合体を得る工程に於て、水素化チタン或
いは水素化ヂルコニウムを混合させ焼結効率を上
げることは有効である。しかる後上記によつて得
た予備焼結体に、残部のCu中にSbを含ませて含
浸させることにより得られる。 次に、本発明の実施例について説明する。
Cr、CuおよびSbを表−１に示す組成比（wt％）
に選び上述方法で作つたCr−Cuスケルトンを所
定の接点形状に加工後、残孔部に所定量のCu又
はCu−Sbを水素雰囲気下、1200℃で含浸させ比
較例を含め12種の接点用合金材料を作製した。 このようにして得られた各試料について20KA
通電後の耐溶着（引はずし力）性、耐圧性および
接触抵抗を測定し、この結果を表−１に併せて示
した。
ロム）を主成分とする合金製接点を備えた真空開
閉器の改良に関する。 真空開閉器の接点として、Ｗ（タングステン）
を主成分とし、導電率を改良するためにCuを添
加したＷ−Cu合金が知られている。この合金は
10〜20KA程度までのしや断電流に対しては優れ
た回復電圧特性を有するが、この電流値以上では
アーク熱によつて高温になつたＷから多量の熱電
子が放出されるため、電流消滅後の絶縁耐力の回
復を阻害する。このように熱電子放出の観点から
融点の高いＷ（融点3380℃、沸点6000℃）より融
点の低いCr（融点1875℃、沸点2430℃）を主成
分としたCr−Cu合金が真空開閉器の接点として
有利と云える。しかしCr−Cu合金を接点とした
場合には電流しや断性に及ぼす熱電子放出による
障害は軽減しうるが、最近のしや断器の大容量化
要求に対し、耐圧・耐溶着性の両面に亘り、尚、
改良が望まれる。 本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは熱電子放出によるしや断
障害を軽微にし、しかも耐圧・耐溶着性に優れた
接点を備えた真空開閉器を提供するものである。 以下本発明を詳細に説明すると本発明は固定電
極及び可動電極と、前記両電極を真空密閉する絶
縁容器とを具備する真空開閉器において少なくと
も一方の電極接点をCr50〜90wt％、Sb0.05〜
0.5wt％残部CuからなるCr−Cu系合金で形成し
たことを特徴とする真空開閉器である。 本発明を図面を参照して詳細に説明すると、第
１図は、本発明に係る真空しや断器の一構成例を
示すもので、図において、１はしや断室を示し、
このしや断室１は絶縁材料によりほぼ円筒状に形
成された絶縁容器２と、この両端に密閉機構３，
３′を介して設けた金属製の蓋体４，５とで真空
密に構成されている。しかして前記しや断室１内
には、導電棒６，７の対向する端部に取付けられ
た１対の電極８，９が配設され、上部の電極８を
固定電極、下部の電極９を可動電極としている。
またこの可動電極９の電極棒７には、ベローズ１
０が取付けられ、しや断室１内を真空密に保持し
ながら電極９の往復動を可能にしている。またこ
のベローズ１０の上部には金属製キヤツプ１１が
被せられ、ベローズ１０がアーク蒸気で覆われる
ことを防止している。また１２は前記電極８，９
を覆うようにしや断室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。更に電極９は、第２図に拡大し
て構成を示す如く、導電棒７にロウ付部１３によ
つて固定されるか、又は、かしめによつて圧着接
続されている。可動側接点１４′は可動電極９に
取り付けられたCu−50〜90％Cr−0.05〜0.5％Sb
合金で形成されている。尚第１図における１４は
固定接点であり、第２図における１５はロウ付部
である。 本発明において上記接点を構成するCr−Cu系
合金において、Sbの添加理由を説明する。純Cu
やCu−Sb合金について接触荷重20Kgで22KAをし
や断した時の接触点は、電気、熱伝導のよいCu
は狭い面積で通電が行われるのに反し、融点が低
く、電気、熱伝導性も劣るCu−Sb系では、広い
範囲が高温になり従つて溶融面積が広いため高い
引はずし力を要する。その結果Cu−Sb系ではCu
より耐溶着特性が低下することが観察される。一
方、Cr−Cu−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は阻害さ
れると同時にCu中に固溶したSbによるCuの脆化
のため引はずし力は更に軽減される。このような
引はずし力の減少は引はずし後の接触面の損傷
（表面荒れ）を少なくし、その結果耐圧の維持
に、本発明に係るCr−Cu−Sb系合金は特に有効
であることが判つた。 次に、Sb添加の他の理由を述べる。真空開閉
器の溶着防止として、Cuに固溶度のないBi、Pb
を添加したものとしてCu−Ｗ−Bi或いはCu−Cr
−Bi系接点が知られている。しかしてこれらの接
点では真空バルブ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
るのに対し、SbがCuに固溶するため本発明に係
るCr−Cu−Sb系接点の場合にはこのような現象
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、Cr−Cu
−Sb系の溶着後の引はずし力の軽減効果が少
く、0.5％を越えると、耐圧の低下を招き好まし
くなく、通電後の引はずし面に亀裂の発生が顕著
に認められるようになる。一方Crが50％未満で
はアークによる接点荒れが著しく、且つ消耗も多
く、またCrが90％以上では接触抵抗の増大、導
電性の低下が著しく接点として充分な機能が得ら
れない。 なお、本発明に係る接点合金は例えば次の如く
して製造しうる。即ち必要とする全Cu量の約10
％のCu粉末とCr粉末との混合体を２トン／cm2で
成型後約1000℃で脱ガス保持後1200℃で予備焼結
する。混合体を得る工程に於て、水素化チタン或
いは水素化ヂルコニウムを混合させ焼結効率を上
げることは有効である。しかる後上記によつて得
た予備焼結体に、残部のCu中にSbを含ませて含
浸させることにより得られる。 次に、本発明の実施例について説明する。
Cr、CuおよびSbを表−１に示す組成比（wt％）
に選び上述方法で作つたCr−Cuスケルトンを所
定の接点形状に加工後、残孔部に所定量のCu又
はCu−Sbを水素雰囲気下、1200℃で含浸させ比
較例を含め12種の接点用合金材料を作製した。 このようにして得られた各試料について20KA
通電後の耐溶着（引はずし力）性、耐圧性および
接触抵抗を測定し、この結果を表−１に併せて示
した。
【表】
なお、耐溶着性の測定は外径25mmφの各円板状
試料に、外径25mmφ、先端が100Rの球面をなす
加圧ロツドを対向させ100Kgの荷重を加え、10-6
mmHgの真空中において8KA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
を判定し、そのときの接点の引はずし力を持つて
耐溶着性を判断した。表−１に示す測定データ
は、５個の試料について測定したときのバラツキ
値を含めて表示した。 また、耐圧性はバフ研摩により鏡面研摩した
Ni針を陽極とし、同様に、鏡面研摩した各試料
を陰極とし、両極間のギヤツプを0.5mmとし、
10-6mmHgの真空中において徐々に電圧を上げス
パークを発生したときの電圧値を測定した。この
場合もデータは、10回の繰返しテストを行なつた
時のバラツキ値を含めて表示した。 また接触抵抗は、20KAを３回しや断した後、
接点を閉じ10Aを与えた時の電位降下によつて求
めた。 上表より明らかな如く本発明に係る接点は、引
はずし力が40Kg以下と優れた耐溶着性を有し、そ
の上60kv以上の耐電圧性を有し接点材料として
優れた効果を有する。 また各試料について導電率の測定した結果も表
−１に併記した。表−１から明らかのように、
Sbの存在は導電率の低下を招き、例えばCr−Sb2
元合金（比較例２）では10％IACS以下に低下す
るがCr：Cu＝90：10にSbを加えたCr−Cu−Sb
合金（実施例１）では15％IACS以上を示し、こ
の点からもCrが90％以下が電流しや断に望まし
い。また20KA通電後の接点を再接触させ10Aを
与えて測定した接触抵抗特性にも、Sbの存在に
よる引はずし力の低減効果すなわち表面荒れの減
少効果が認められ、又Crの多い比較例１、２、
３では接触抵抗値の異常値が認められる。 尚これらの測定値は、上記各試料について銀ロ
ウ接合工程を模擬した850℃の熱処理とベーキン
グ工程を模擬した450℃の熱処理を加え、実際の
真空開閉器の製造過程に近づけた後のものであ
る。 以上説明した如く、本発明に係る真空開閉器に
よれば接点材料を上記範囲のCr−Cu−Sb系合金
とすることにより耐圧性、耐溶着性を維持、向上
させることができ真空開閉器として優れた効果を
発揮することが出来るものである。
試料に、外径25mmφ、先端が100Rの球面をなす
加圧ロツドを対向させ100Kgの荷重を加え、10-6
mmHgの真空中において8KA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
を判定し、そのときの接点の引はずし力を持つて
耐溶着性を判断した。表−１に示す測定データ
は、５個の試料について測定したときのバラツキ
値を含めて表示した。 また、耐圧性はバフ研摩により鏡面研摩した
Ni針を陽極とし、同様に、鏡面研摩した各試料
を陰極とし、両極間のギヤツプを0.5mmとし、
10-6mmHgの真空中において徐々に電圧を上げス
パークを発生したときの電圧値を測定した。この
場合もデータは、10回の繰返しテストを行なつた
時のバラツキ値を含めて表示した。 また接触抵抗は、20KAを３回しや断した後、
接点を閉じ10Aを与えた時の電位降下によつて求
めた。 上表より明らかな如く本発明に係る接点は、引
はずし力が40Kg以下と優れた耐溶着性を有し、そ
の上60kv以上の耐電圧性を有し接点材料として
優れた効果を有する。 また各試料について導電率の測定した結果も表
−１に併記した。表−１から明らかのように、
Sbの存在は導電率の低下を招き、例えばCr−Sb2
元合金（比較例２）では10％IACS以下に低下す
るがCr：Cu＝90：10にSbを加えたCr−Cu−Sb
合金（実施例１）では15％IACS以上を示し、こ
の点からもCrが90％以下が電流しや断に望まし
い。また20KA通電後の接点を再接触させ10Aを
与えて測定した接触抵抗特性にも、Sbの存在に
よる引はずし力の低減効果すなわち表面荒れの減
少効果が認められ、又Crの多い比較例１、２、
３では接触抵抗値の異常値が認められる。 尚これらの測定値は、上記各試料について銀ロ
ウ接合工程を模擬した850℃の熱処理とベーキン
グ工程を模擬した450℃の熱処理を加え、実際の
真空開閉器の製造過程に近づけた後のものであ
る。 以上説明した如く、本発明に係る真空開閉器に
よれば接点材料を上記範囲のCr−Cu−Sb系合金
とすることにより耐圧性、耐溶着性を維持、向上
させることができ真空開閉器として優れた効果を
発揮することが出来るものである。
第１図は本発明に係る真空開閉器の構成例を示
す断面図、第２図は第１図の接点部を拡大して示
す断面図である。 １……しや断室、２……絶縁容器、８……固定
電極、９……可動電極、６，７……導電棒、１０
……ベローズ、１４′……可動側電極接点。
す断面図、第２図は第１図の接点部を拡大して示
す断面図である。 １……しや断室、２……絶縁容器、８……固定
電極、９……可動電極、６，７……導電棒、１０
……ベローズ、１４′……可動側電極接点。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 固定電極および可動電極と、前記両電極を真
空密閉する絶縁容器とを具備する真空開閉器にお
いて、 少なくとも一方の電極接点がSbを0.05〜0.5Wt
％含有した50〜90％Cr−Cu系合金であることを
特徴とする真空開閉器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15200879A JPS5676130A (en) | 1979-11-26 | 1979-11-26 | Vacuum switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15200879A JPS5676130A (en) | 1979-11-26 | 1979-11-26 | Vacuum switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5676130A JPS5676130A (en) | 1981-06-23 |
| JPS6260781B2 true JPS6260781B2 (ja) | 1987-12-17 |
Family
ID=15531041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15200879A Granted JPS5676130A (en) | 1979-11-26 | 1979-11-26 | Vacuum switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5676130A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6079627A (ja) * | 1983-10-07 | 1985-05-07 | 株式会社東芝 | 真空遮断器 |
| JP2007059107A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Hitachi Ltd | 電気接点 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4840384A (ja) * | 1971-09-25 | 1973-06-13 | ||
| JPS499295A (ja) * | 1972-05-16 | 1974-01-26 | ||
| JPS52155373A (en) * | 1976-05-28 | 1977-12-23 | Tokyo Shibaura Electric Co | Vacuum breaker |
-
1979
- 1979-11-26 JP JP15200879A patent/JPS5676130A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5676130A (en) | 1981-06-23 |
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