CN101494124B

CN101494124B - 真空阀门用电触点

Info

Publication number: CN101494124B
Application number: CN2009100048368A
Authority: CN
Inventors: 菊池茂; 梶原悟; 小林将人; 山崎美淑
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2029-01-19
Also published as: JP4979604B2; EP2081200B1; SG154383A1; EP2081200A2; US20090184274A1; TWI449072B; CN101494124A; JP2009170372A; US8426754B2; ATE523888T1; TW200941530A; EP2081200A3

Abstract

本发明提供一种真空阀门用电触点，该电触点由2层以上构成，可抑制烧结时或通电时的翘曲变形，并具有优越的热、电传导性。本发明的电触点的特征在于：具有圆盘形状，在厚度方向上由触点层和高导电层这2层构成，触点层包括Cr、Cu和Te，高导电层以Cu为主成分，所述高导电层是在与触点面相反一侧的面上具有1条或多条与电触点为同心圆的槽。

Description

真空阀门用电触点

技术领域

本发明涉及真空断路器、真空开关设备等上使用的新型的真空阀门用电触点。

背景技术

真空断路器等的以真空为介质的电流开关设备由于对环境的影响小而不断取代气体断路器等，追求着大容量化。用于遮断大电流的电触点部件为了加大通电容量且保持保持良好的热传导性，需要有高密度。为此，一般的真空开关设备上使用的Cr-Cu系电触点是通过可高密度化的溶浸法或烧结法来制造的。

例如，在专利文献1中，是在Cr-Cu低密度成形体中熔融浸渗Cu，制造电触点。另外，在专利文献2中，是通过在惰性氛围气中烧结Cr-Cu系的高密度成形体来得到高密度的电触点。进而，在专利文献3中，由于是将扁平形状的Cr粉末向特定方向取向并烧结，由此能够减少Cr含量，能进行高密度烧结。

专利文献1：特许第2874522号公报

专利文献2：特开2005-135778号公报

专利文献3：特许第3825275号公报

发明内容

通过溶浸法制造的现有的Cr-Cu系电触点是通过将Cr固溶于触点层中的Cu基质中，来降低导电率并加大硬度。由此，在使电触点之间彼此接触通电时，有可能导致实际的接触面积变小，产生的焦耳热量变大，触点部分的温度上升，电触点之间彼此熔敷。

作为减少通电电阻，抑制焦耳热量的手段，可在与触点面相反一侧设置以Cu为主成分的层，但这是通过溶浸法与触点层一体形成，所以由于Cr的固溶，引起导电率降低，不能得到抑制焦耳热量的显著效果。

另一方面，通过烧结法制造的电触点由于在其制造过程中没有Cu的熔融，所以没有Cr向Cu基质中的固溶。

但是，为了利用烧结法的生产率，需要将整体都由Cr-Cu系的触点层成分构成，且由于致密性不如溶浸法好，所以抑制通电产生的焦耳热量的效果小。

因此，在用烧结法制造的电触点上，通过在于触点面相反一侧的设置由Cu构成的层，可抑制产生的焦耳热量，但由于触点层和Cu层的烧结收缩率不同，所以有可能在烧结后发生翘曲变形。

另外，即便通过机械加工等去除翘曲部分来应用于电触点，由于通电时的温度上升，有可能在通电中会发生翘曲，电触点之间彼此的接触面积减少，发生接触电阻增大造成的焦耳热熔敷。

本发明的目的是在由2层以上构成的电触点上，抑制烧结时或通电时的翘曲变形，提供一种具有良好的热、电传导性的电触点合适的结构。

本发明的电触点具有圆盘形状，在厚度方向上由2层构成，触点层包含Cr、Cu和Te，与导体连接侧的高导电层是以Cu为主成分，在触点层的厚度为t₁、高导电层的厚度为t₂、电触点的直径为D时，分别在满足式(1)及式(2)的范围内，高导电层在与触点面相反一侧的面上具有1条或多条与电触点为同心圆的槽。

0.15t₂≤t₁≤1.27t₂ (1)

2.94(t₁+t₂)≤D≤5.55(t₁+t₂) (2)

另外，本发明的电触点具有圆盘形状，在厚度方向上由多层构成，触点层包括Cr、Cu、Te，与导体连接侧的高导电层是以Cu为主成分，在触点层与高导电层之间具有组成介于二者之间的的中间层，在触点层的厚度为t₁、高导电层与中间层的厚度之和为t₃、电触点的直径为D时，分别满足式(3)及(4)。

0.15t₃≤t₁≤0.80t₃ (3)

2.94(t₁+t₃)≤D≤8.10(t₁+t₃) (4)

进而，本发明的电触点是在高导电层与其相连的中间层上，在与触点面相反一侧的面上具有1条或多条与电触点为同心圆的槽。

在本发明的电触点上，设于与触点面相反一侧的面上的同心圆槽，在宽度为w₁、深度为d₁、直径为D₁，所述高导电层与所述中间层的厚度之和为t₃、电触点的直径为D时，分别在式(5)～(7)的范围内。

0.015D≤w₁≤0.045D (5)

0.08t₃≤d₁≤0.95t₃ (6)

0.35D≤D₁≤0.85D (7)

另外，在本发明的电触点上，高导电层或与其相连的中间层是在其侧面外周具有槽，在侧面槽的宽度为W₂、深度为d₂、从与触点面的相反一侧的面至槽的距离为h、高导电层与所述中间层的厚度之和为t₃、电触点的直径为D时，分别在式(8)～(10)的范围内。

0.025t₃≤w₂≤0.5t₃ (8)

0.003D≤d₂≤0.085D (9)

0.1t₃≤h≤0.9t₃ (10)

另外，本发明的电触点中的高导电层，在与触点面相反一侧的面上，具有向着电触点的外周部厚度变薄的圆锥形状，该圆锥的倾斜为1/2～1/30。

本发明的电触点的触点层含有15～30重量％Cr、0.01～0.2重量％Te，剩余部分由Cu构成，而且还能够包含与Cr合计为30重量％以下的Mo、W、Nb中的任一种。

本发明的电触点的形状是叶片型的平面形状，具有在圆盘形状的圆中心形成的中心孔及相对于该中心孔非接触地从圆中心向外周部形成的多条贯通的狭缝槽，由狭缝槽分开形形成具备在圆盘形状的圆中心形成的中心孔以及相对于所述中心孔非接触地从圆中心向外周部形成的多条贯通的狭缝槽并被所述狭缝槽分开的叶片型的平面形状成叶片的形状。

构成本发明的电触点的高导电层的Cu中的Cr固溶量为10ppm以下。

本发明的电触点的制造方法是将构成触点层的成分的粉末配合成所希望的组成的混合粉末、构成中间层的成分粉末配合成所希望的组成的混合粉末、以及构成高导电层的Cu粉末一体加压成形为层状后，在Cu熔点以下加热烧结，该烧结是在还原氛围气中或惰性氛围气中进行。

使用了本发明的电触点的电极具有与圆盘状的电触点的高导电层的面一体接合的电极棒。

本发明涉及的真空阀在真空容器内具备一对固定侧电极及可动侧电极，固定侧电极和可动侧电极的至少一方由上述电极构成。

本发明涉及的真空断路器包括：在真空容器内具有一对固定侧电极及可动侧电极的所述真空阀；在真空阀内的各个固定侧电极及可动侧电极上向真空阀外连接的导体端子；以及驱动可动侧电极的开关机构。

本发明涉及的真空开关设备，在真空容器内具有多个由导体相互连接的具备一对固定侧电极及可动侧电极的真空阀门，并具有驱动各所述可动侧电极的开关机构。

根据本发明，在由2层以上构成的电触点上，可提供抑制烧结时或通电时的翘曲变形，并具有优越的热、电传导性的电触点的良好结构。

附图说明

图1是显示本发明的第一实施例涉及的电触点及电极的结构的图。

图2是显示本发明的第一实施例涉及的电触点及电极的结构的图。

图3是显示本发明的第一实施例涉及的电触点及电极的结构的图。

图4是显示本发明的第一实施例涉及的真空阀的结构的图。

图5是表示本发明的第一实施例涉及的真空断路器的结构的图。

图6是表示本发明的第四实施例涉及的路肩设置变压器用负荷开关器的结构的图。

图中

1-电触点；1a-固定侧电触点；1b-可动侧电触点；2-狭缝槽；3，3a，3b-污损防止板；4，4a，4b-电极棒；5-焊料；6a-固定侧电极；；6b-可动侧电极；7-护罩；8-可动侧护罩；9a-固定侧端板；9b-可动侧端板；10-波纹管；11-导轨；12-可动侧托架；13-绝缘筒；14-真空阀；15-环氧筒；16-绝缘操作杆；17-上部端子；18-集电器；19-下部端子；20-接触弹簧；21-支撑杆；22-支撑物；23-柱塞；24-振动杆；25-滚轮辊；26-主杆；27-解扣线圈；28-解扣杆；29-复位弹簧；30-闭合线圈；31-排气筒；32-外侧真空容器；33-上部板材；34-下部板材；35-侧部板材；36-上部贯通孔：37-上部基台；38-外侧波纹管；39-下部贯通孔；40-绝缘性套管；41-下部基台；42-挠性导体；43-挠性导体贯通孔；44-中央孔；45-触点层；46-高导电层；47-同心圆槽；48-中间层；49-侧面槽；50-圆锥面

具体实施方式

本实施方式的电触点具有圆盘形状，在厚度方向由2层构成。其中，触点层由Cr、Cu和Te构成，与导体连接一侧的高导电层是以Cu为主成分。通过由Cr-Cu系的合金做成触点层，能够具有优越的断路性能和耐电压性能，符合作为电触点所必须的性能。

另一方面，通过在与触点面相反一侧设置由Cu构成的高导电层，能够提高电触点整体的热、电传导性，抑制通电时的焦耳热量的产生，成为耐熔敷性优越的电触点。

另外，在使触点层的厚度为t₁、高导电层的厚度为t₂、电触点的直径为D时，优选分别在满足式(1)及式(2)的范围内。

由此，得到的电触点能够具有无翘曲和层间剥离等不良的、健全的触点形状，且在抑制焦耳热产生上具有充分的热、电特性。

进而，通过使高导电层在与触点面相反一侧的面上具有1条或多条与电触点同心圆的槽，能够抑制通电时的焦耳热导致的高导电层的伸长，可防止翘曲和剥离。

0.15t₂≤t₁≤1.27t₂ (1)

2.49(t₁+t₂)≤D≤5.55(t₁+t₂) (2)

本实施方式的电触点也可以在触点层与高导电层之间具有组成介于二者之间的中间层，在厚度方向上由多层构成。

通过设置该中间层，能够缓和由制造过程中的触点层与高导电层的收缩差产生的应力，防止发生翘曲和层间剥离等的不良，并能缓和通电时的热膨胀差，抑制翘曲造成的接触电阻的增加。

另外，在触点层的厚度为t₁、高导电层与中间层的厚度之和为t₃、电触点的直径为D时，优选分别满足式(3)及式(4)，由此能够防止翘曲。

进而，通过使高导电层和与其相连的中间层在与触点面相反一侧的面上具有1条或多条与电触点同心圆的槽，能够抑制通电时的焦耳热导致的高导电层的伸长，防止翘曲和剥离。

0.15t₃≤t₁≤0.80t₃ (3)

2.94(t₁+t₃)≤D≤8.10(t₁+t₃) (4)

在本实施方式的电触点上，设于与触点面相反一侧的面上的同心圆槽在宽度为w₁、深度为d₁、直径为D₁、高导电层与中间层的厚度之和为t₃、电触点的直径为D时，优选分别在式(5)～(7)的范围内，以防止翘曲和剥离。

如果宽度w₁及深度d₁小于式(5)或式(6)的范围，则不能得到抑制高导电层的伸长的效果，如果大于式(5)或式(6)，则电触点的强度会下降，开闭动作时易发生电触点破损。

另外，如果直径D₁小于式(7)的范围，则成为在接近作为通电部件的电极棒的接合部的位置设置同心圆槽，易导致开闭动作时因冲击而造成变形，如果大于式(7)，则成为在外周附近设置同心圆槽，抑制高导电层的伸长的效果不够。

0.015D≤w₁≤0.045D (5)

0.08t₃≤d₁≤0.95t₃ (6)

0.35D≤D₁≤0.85D (7)

在本实施方式的电触点上，通过在高导电层和与其相连的中间层的侧面外周设置槽，能够缓和由通电焦耳热造成的触点层与高导电层的热膨胀差产生的内部应力，这关系到抑制翘曲和剥离。

在侧面槽的宽度为w₂、深度为d₂、与触点面相反一侧的面至槽为止的距离为h、高导电层与中间层的厚度之和为t₃、电触点的直径为D时，优选分别在式(8)～(10)的范围内。

如果宽度w₂及深度d₂小于式(8)或式(9)的范围，则不能得到缓和应力的效果，如果大于式(8)或式(9)的范围，则会导致电触点的强度下降。

另外，如果从与触点面相反一侧的面至槽为止的距离h小于式(10)的范围，则得不到缓和应力的效果，如果大于式(10)的范围，则会诱发触点层与高导电层的剥离。

0.025t₃≤w₂≤0.5t₃ (8)

0.003D≤d₂≤0.085D (9)

0.1t₃≤h≤0.9t₃ (10)

本实施方式的电触点中的高导电层优选在触点面的相反一侧的面上具有朝向电触点的外周部厚度变薄的圆锥形状。

由此，能够使高导电层的伸长减少，抑制通电时的电触点的翘曲。从抑制翘曲变形的效果和生产率考虑，该圆锥形的倾斜优选为1/2～1/30的范围。

本实施方式的电触点的触点层包含15～30重量％Cr、0.01～0.2重量％Te，残余部分由Cu构成，且能够包含与Cr的合计为30重量％以下的Mo、W、Nb的任一种。

通过这样的组成，能够维持优越的断路性能、耐电压性能及通电性能，如果Cr量多于此，则通电性能显著降低。

另外，由于含有0.01～0.2重量％Te，所以材料强度降低，能够使熔敷时的分离变得容易。如果Te量少于此，则熔敷分离的效果不足，如果多于此，会由于Te的挥发而使耐电压性能降低。

进而，通过使触点层中包含20重量％以下的Mo、W、Nb的任一种，能够使硬质粒子细微地分散在触点层中，抑制熔敷的发生，并使发生了熔敷时的分离变得容易。

本实施方式的电触点的形状优选通过在圆盘形状的圆中心形成中心孔，此外在该中心孔非接触地从圆中心朝向外周部形成多条贯通的狭缝槽，来形成由狭缝槽分离的叶片型的平面形状。

该中心孔是用于防止电流断路时发生的电弧在电触点的中心点弧，避免电弧的停滞导致不能断路。另外，狭缝槽具有通过电磁力将电弧向外周侧驱动，促进电流断路的效果。

形成本实施方式的电触点的高导电层的Cu优选包含的Cr的固溶量为10ppm以下。由此，能够很好地维持高导电层的热及电的传导率并发挥减少通电时的焦耳热发生的效果。

具有以上效果的电触点能够通过以下所示的烧结法来制造。

即：在将形成触点层的成分的粉末配合成所期望的组分的混合粉末、形成中间层的成分的粉末配合成所期望的组分的混合粉末、以及形成高导电层的Cu粉末一体加压成形为层状后，在Cu的熔点以下进行加热烧结。通过将构成各个层的原料粉末一体成形为层状，能够防止烧结时的层间剥离。

另外，通过用烧结法制造，触点层的硬度比较低，且由于在Cu基质中没有固溶Cr而具有高导电性，因此能够减少与对方一侧触点的接触电阻，抑制焦耳热的产生。

进而，由于没有Cr对Cu构成的高导电层的固溶，因此能够将Cr量抑制在10ppm，能够得到上述的效果。

该烧结是通过在还原氛围气或惰性氛围气中进行，来促进Cu基质的致密化，得到具有健全的烧结组织和优越的热、电特性的电触点。

另外，本实施方式的电触点还能够通过将Cu熔融渗透在上述混合粉末的低密度成形体中的方法来制造，但由于按烧结法能够通过最终形状的模具成型来成形为上述叶片型，因此能够较廉价地制造。

使用了本实施方式的电触点的电极通过在具有圆盘形状的电触点的高导电层的面上与作为通电部件的电极棒接合成一体，具有良好的通电性能，并能够将在触点部产生的焦耳热迅速地向真空阀外导出。

另外，圆盘状的电触点优选在其圆中心设置中央孔，并通过具有曲线形状的螺旋型的狭缝槽而分离成叶片型的形状。

通过设置中央孔，能够防止电流断路时产生的电弧在触点面的中央产生、停滞。

另外，通过设置狭缝槽，将产生的电弧向电触点的外周侧移动，从而能够迅速地遮断电流。

另外，使用了本实施方式的电触点的电极也可以是这样的结构：在圆盘状的电触点的高导电层一侧与由Cu构成的杯状的线圈电极接合成一体，使电极棒一体接合在该线圈电极的底部。

由此，能够利用电流遮断时产生的磁场来消除电弧，得到优越的遮断性能。

本实施方式涉及的真空阀是在真空容器内具备一对固定侧电极及可动侧电极，固定侧电极和可动侧电极的至少一方是由使用了本发明的电触点的电极构成。

另外，本实施方式涉及的真空断路器包括：真空阀、导体端子以及驱动可动侧电极的开关机构；该真空阀在真空容器内具备至少一方使用了本发明的电触点的一对固定侧电极及可动侧电极；该导体端子在该真空阀内的固定侧电极及可动侧电极的每一个上向真空阀外部连接。

进而，本实施方式涉及的真空开关设备，在真空容器内具有多个由导体相互连接的具备一对固定侧电极及可动侧电极的真空阀门，并具有驱动各可动侧电极的开关机构，其中的一对固定侧电极及可动侧电极中的至少一方使用了本发明的电触点。

由此，在通电时可抑制触点部产生的焦耳热，不易发生电触点之间的熔敷，得到通电性能及耐熔敷性能优越的真空断路器，进而可得到各种真空开关设备。

以下通过实施例详细说明用于实施发明的最佳方式，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

表1

^*t₃＝高导电层厚度(t₂)+中间层厚度

表2

制作具有表1及表2所示的组成的电触点，并用其制作电极。

图1(a)、(b)、图2(a)、(b)、图3(a)是显示使用了上述电触点的电极的结构的图。

在图1(a)、(b)、图2(a)、(b)、图3(a)中，1是电触点，2是用于给予电弧驱动力的狭缝槽，3是用于防止在电流遮断时熔融的电触点1的成分通过狭缝槽污损背面的不锈钢制的污损防止板，4是电极棒，5是焊料，44是中央孔，45是触点层，46是高导电层，47是同心圆槽，48是中间层，49是侧面槽，50是设于高导电层的外周部的圆锥面。

具有表1及表2所示的组成的电触点1的制作方法如下。

首先，通过V型混合器按表1及表2所示的触点层的组成的配合比，混合粒径75μm以下的Cr粉末和Cu粉末以及60μm以下的Te粉末或Nb粉末，作为触点层的原料。

另外，中间层的原料也按同样的方法混合。

届时，在除了Nb以外还包含Mo或W的场合，能够通过同样混合Mo粉末或W粉末做成触点层的原料粉末。

接着，按触点层、中间层的顺序将各个原料粉层状充填在圆盘状的模具中，再充填成为高导电层的原料的上述Cu粉末，通过液压冲压机按400Mpa的压力加压成形为一体。

届时，调整原料粉的充填量，使各层的厚度成为表1所示的值。

另外，为了比较，对一部分的电触点1，是将各个层分别充填在模具中，使其成形。

由以上的方法得到的成形体的相对密度大约为68～73％。

将它们在真空中加热烧结1060℃×2小时，制造作为电触点1的坯料的烧结体。

届时，按触点层、中间层、高导电层的顺序层叠放置按各个层分别成形的成形体，同样进行了烧结。

其结果是，得到了相对密度为93～97％的烧结体，但在按各个层成形并层叠烧结的场合(表1的No.10)，由于在层间发生了剥离，所以确认将各个层分别成形的方法不妥，需要一体成形。

另外，在图1(a)中，在触点层的厚度为t₁、高导电层的厚度为t₂、电触点的直径为D时，处于所述这些关系式(1)及(2)的范围之外的No.5及No.6，由于层间的收缩差而产生的热应力，在烧结体的外周部发生了层间剥离。

另外，同样处于关系式(1)及(2)的范围之外的No.3，烧结后的翘曲尺寸明显大。由此确认了t₁、t₂以及D的关系必须在关系式(1)及(2)范围内。

在本实施例中，为了比较，还通过作为现有技术的溶浸法制作了电触点1。

在原料中使用上述的Cr、Cu及Nb粉末，按55重量％Cr粉末、40.5重量％Cu粉末、4.5重量％Nb粉末的比例，通过V型混合器进行混合，将其充填的圆盘状的模具中，通过液压冲压机，以145Mpa的压力加压成形，制作了基体(低密度成形体)。

将该基体放入石墨坩埚中，在其上载放Cu铸锭，在真空中加热1200℃×2小时，通过使Cu熔融浸渗在基体中，制作了具有表1的No.1的触点层组成，且与高导电层一体化了的溶浸体。

将如上得到的烧结体及溶浸体进行机械加工，制作了具有表1及表2所示的尺寸且呈图1(a)、(b)、图2(a)、(b)、图3(a)的形状的电触点1。

这时，为了验证涉及遮断性能的翘曲的影响等(实施例2及3)，不加工触点面，使翘曲形状原样保留。

另外，将原料粉末充填在能够形成具有狭缝槽2的最终形状的模具中，通过烧结法，也能够得到电触点1，在该方法中，由于不需要机械加工等的后加工，所以能够很容易地制作。

接着，制作电极。电极的制作方法如下。预先通过机械加工，用无氧铜制作了电极棒4，并用不锈钢(SUS304)制作了污损防止板3，在上述得到的各个电触点1、污损防止板3、电极棒4之间放置焊料5，将其在8.2×10^-4Pa以下的真空中加热970℃×10分钟，制作了图1所示的电极。

该电极是24kV额定电压、1250A额定电流、25kA额定遮断电流用的真空阀上使用的电极。

另外，污损防止板3也有用于防止开关动作造成的电触点1的过度变形的加强板的作用，如果电触点1的强度充分，也可以省略污损防止板3。

接着，制作24kV额定电压、1250A额定电流、25kA额定遮断电流规格的真空阀。

图4是显示本实施例涉及的真空阀的结构的图。

在图4中，1a、1b分别是固定侧电触点、可动侧电触点，3a、3b是污损防止板，4a、4b分别是固定侧电极棒、可动侧电极棒，由它们分别构成固定册电极6a、可动侧电极6b。

另外，在本实施例中，固定侧与可动侧的电触点的槽设置为在接触面上一致，可动侧电极6b隔着防止遮断时的金属蒸汽等飞散的可动侧护罩8与可动侧支架12焊接接合。

通过固定侧端板9a、可动侧端板9b以及绝缘筒13将它们高真空焊接密封，通过固定侧电极6a及可动侧支架12的螺纹部与外部导体连接。

在绝缘筒13的内侧设置防止遮断时的金属蒸汽等飞散的护罩7，另外，在可动侧端板9b与可动侧支架12之间设置用于支撑滑动部分的导轨11。

在可动侧护罩8与可动侧端板9b之间设置波纹管10，能够将真空阀内保持真空地使可动侧支架12上下移动，对固定侧电极6a和可动侧电极6b进行开关。

进而还制作了装载了上述真空阀的真空断路器。

图5是显示本发明涉及的真空阀14及其操作机构的真空断路器的构成图。

真空断路器的构造是在前面配置操作机构部，在背面配置支撑真空阀14的3相集中型的3组环氧筒15。真空阀14通过绝缘操作杆16，由操作机构进行开关。

在断路器为闭路状态的场合，电流在上部端子17、电触点1、集电器18、下部电子19中流动。通过装载在绝缘操作棒16上的接触弹簧20来保持电极间的接触力。由支撑杆21及支柱22来保持电极间的接触力及短路电流的电磁力。

在激发闭合线圈30后，由于是开路状态，柱塞23介由振动杆24压起滚轮辊25，使主杆26转动，并使电极间闭合后，由支撑杆21保持。

断路器在解扣为自由状态下，解扣线圈27被激发，解扣杆28脱离支柱22的卡合，主杆26转动，电极间开放。

在断路器为断路状态下，电极间开放后，线路通过复位弹簧29复归，同时，支柱22卡合。在该状态下激发闭合线圈30后，成为闭路状态。另外，31为排气筒。

如上，使用本实施例涉及的电触点1制作真空阀14，并制作了装载了其的24kV额定电压、1250A额定电流、25kA额定遮断电流规格的真空断路器。

实施例2

关于表1所示的电触点，用实施例1中制作的真空断路器进行遮断试验，评价了25kA的遮断以及25kA通电后的电极是否跳闸(分离)。

表1显示电触点的组成、各层的尺寸、成型方法等以及遮断试验的结果，No.1～No.10为比较品，No.11～No.21为本发明品。

另外，表1中的翘曲尺寸由将高导电层的面向下放置在平板上时的外周部与中央部之差表示。电触点中，关于No.5、No.6、No.10，如实施例1所示，发生了层间剥离，没有用以遮断试验。

用溶浸制法制作的No.1的电触点没有翘曲或剥离等的不良，是致密体，因此符合25kA的电流遮断性能，但通电后不能分离。

这是由于在溶浸工序中，作为触点层成分的Cr固溶在高导电层的Cu中，高导电层的热及电传导性降低，高导电层抑制焦耳热产生的效果不够。

No.2是仅由触点层成分的单层构成电触点的电极。这种场合，由于没有高导电层，所以电触点整体的导电率比较低，遮断性能不足，焦耳热导致的温度上升使触点彼此熔敷，不能分离。

No.3及No.4虽具有高导电层层，但超出了所述的电触点的直径D与厚度t₁+t₂的关系式(2)的范围。No.3的烧结后的翘曲大，没有供以试验。No.4的翘曲虽在容许范围内，但触点层的厚度大，导电率变低，发生熔敷，不能分离。

另外，No.7与发生了层间剥离的No.5及No.6同样，触点层的厚度t₁和高导电层的厚度t₂超出了所述的关系式(1)的范围。这种场合，烧结后的翘曲虽在容许范围内，但由于触点层的厚度大，所以导电率变低，发生了熔敷。

与此不同，电触点的直径D与各层的厚度(t₁、t₂)的关系在式(1)及式(2)的范围内的No.11～No.16均满足电流遮断及通电后的分离性能，确认了本发明涉及的电触点作为具有优越的遮断性能和耐熔敷性的电触点是有效的。

这样，在将烧结后的翘曲抑制在容许范围内、并抑制通电时的翘曲变形、避免接触电阻焦耳热导致的熔敷、得到满足电极的性能的电触点这些方面上，确认了优选直径与各层的厚度的关系在式(1)及(2)的范围内。

但是，如No.19及No.20，在设置中间层的场合，并不受限于此，能够满足必要的性能。即：在设置中间层的场合，通过使电触点的直径D与各层的厚度(t₁、t₃)的关系在所述的关系式(3)及(4)的范围内，能够抑制表1所示的翘曲变形，避免熔敷，得到具有充分的电极性能的电触点。

另一方面，No.8及No.9的情况是触点层的Cr量超出15～30重量％的范围。在No.8中，由于作为耐弧性金属的Cr少，因此耐电压性不足，不能满足遮断性能。在No.9中，由于Cr多而使触点层的导电率低下，焦耳热导致的温度上升大，另外，加上翘曲大的影响，使熔敷发生，在分离上产生了障碍。

与此不同，在触点层的Cr量在上述范围内的No.17及No.18中，都满足了必要的性能。

另外，与溶浸制法的No.1同样，在具有含3重量％Nb的触点层的No.21中，由于是用烧结法制作的，所以Cr对作为高导电层的Cu的固溶量小，具有高导电性，因此，能够抑制通电时产生的焦耳热，能够满足必要的性能。

如上所述，根据本实施方式涉及的电触点，能够得到具有优越的遮断性能和耐熔敷性能的真空阀及真空断路器。

实施例3

关于表2所示的电触点，用实施例1中制作的真空断路器进行通电试验，评价了通电时的翘曲变形。

在本实施例中，用表1的No.14及No.15的电触点制作了实施例1中表示的图1(a)、图2(b)及图3(a)所示的电极，验证了在电触点上设置了同心圆槽47和侧面槽49、圆锥面50时的抑制通电时的翘曲变形的效果。

这些槽和圆锥面是通过机械加工形成的。另外，由于实际测量通电时的翘曲变形量很困难，因此，通过测定将2000A的电流10小时通电后的真空阀端部的温度上升值，来评价翘曲变形。温度上升值的测定是在24℃的室温下进行，其结果一并显示在表2中。

在表2中，No.14和No.15为表1所示的电触点，No.22和No.25为在高导电层的外周部设置了圆锥面50的图3(a)的形状的电极，No.23和No.26为在高导电层上设置了同心圆槽47的图1(a)的形状的电极，No.24和No.27为设置了侧面槽49的图2(b)的形状的电极，均是在电触点上没有中间层。

如表2所示，在设置了圆锥面50、同心圆槽47、侧面槽49中的任一个的场合，与不设置它们的场合相比，由于真空阀端部的温度上升值小，因此推测能通过这些电触点形状抑制通电时的翘曲变形。

另外，No.25～No.27与No.22～No.24相比，由于设置了圆锥面50、同心圆槽47、侧面槽49导致的温度降低效果大，因此，在触点层厚度大于电触点整体厚度的场合，可知这些电触点形状的抑制翘曲变形的效果大。

如上所述，通过本实施方式涉及的电触点的形状，能够抑制通电时的翘曲变形，抑制焦耳热导致的温度上升，得到具有优越的耐熔敷性能的真空阀及真空断路器。

实施例4

将实施例1中制作的真空阀装载在真空断路器以外的真空开关装置上。图6是装载了实施例1中制作的真空阀14的路肩设置变压器用的负荷断续器。

该负荷断续器是在真空密封的外侧真空容器32内收放了多对相当于主电路开关部的真空阀14。外侧真空容器32包括上部板材33和下部板材34及侧部板材35，各板材的周围(边缘)通过焊接相互接合，并与设备主体设置在一起。

在上部板材33上形成上部贯通孔36，在各上部贯通孔36的边缘固定有环状的绝缘性上部基台37，以覆盖各上部贯通孔36，而且，圆柱状的可动侧电极棒4b往返移动(上下动)自如地插入在各上部基台37的中央形成的圆形空间部中。

即：各上部贯通孔36通过上部基台37和可动侧电极棒4b而闭塞。

可动侧电极棒4b的轴向端部(上部一侧)与设于外侧真空容器32的外部的操作器(电磁操作器)连结。另外，外侧波纹管38沿着各上部贯通孔36的边缘往返移动(上下动)自如地配置在上部板材33的下部一侧，各外侧波纹管38的轴向的一端侧固定在上部板材33的下部一侧，轴向的另一端侧安装在各可动侧电极棒4b的外周面上。

即：为了使外侧真空容器32成为密闭结构，在各上部贯通孔36的边缘，沿着各可动侧电极棒4b的轴向配置了外侧波纹管38。另外，在上部板材33上连结有排气管(省略图示)，通过该排气管，外侧真空容器32内被真空排气。

另一方面，在下部板材34上形成下部贯通孔39，在各下部贯通孔39的边缘上固定有绝缘性套筒40，以覆盖各下部贯通孔39。在各绝缘性套筒40的底部上固定有环状的绝缘性下部基台41。而且，在各下部基台41的中央的圆形空间部中插入有圆柱状的固定侧电极棒4a。

即：形成于下部板材34上的下部贯通孔39分别通过绝缘性套筒40、下部基台41以及固定侧电极棒4a而闭塞。而且，固定侧电极棒4a的轴向的一端侧(下部侧)与配置在外侧真空容器32的外部的线缆(配电线路)连结。

在外侧真空容器32的内部，收放有相当于负荷断续器的主电路开关部的真空阀14，各可动侧的电极棒4b介由具有2个弯曲部的挠性导体(可挠性导体)42而相互连结。该挠性导体42是将作为在轴向上具有2个弯曲部的导电性板材的铜板与不锈钢板交互层叠多个而构成。在挠性导体42上形成挠性导体贯通孔43，各可动侧电极棒4b插入在各挠性导体贯通孔43中并相互连结。

如上，实施例1中制作的本发明涉及的真空阀也能够适用于路肩设置变压器用的负荷断续器，还能适用于其他的真空绝缘开关设备等的各种真空开关装置。

产业上的可利用性

本发明的新型的真空阀用电触点能够利用在真空断路器、真空开关设备等上。

Claims

1.一种电触点，具有圆盘形状，在厚度方向上由触点层和高导电层两个层构成，其特征在于：

所述触点层包括Cr、Cu和Te，所述高导电层是以Cu为主要成分，

在所述触点层的厚度为t₁、所述高导电层的厚度为t₂、电触点的直径为D时，分别满足式(1)及式(2)的关系，

0.15t₂≤t₁≤1.27t₂ (1)

2.94(t₁+t₂)≤D≤5.55(t₁+t₂) (2)

并且，所述高导电层在与触点面相反一侧的面上具有1条或多条与电触点为同心圆的槽；

所述触点层包含15～30重量％Cr。

2.根据权利要求1所述的电触点，其特征在于：所述高导电层在触点面的相反一侧的面上具有朝向电触点的外周部厚度变薄的圆锥形状，所述圆锥形状的倾斜为1/2～1/30。

3.根据权利要求1所述的电触点，其特征在于：所述触点层包含0.01～0.2重量％Te，剩余部分由Cu构成。

4.根据权利要求1所述的电触点，其特征在于：所述触点层包含与Cr合计为30重量％以下的Mo、W、Nb中的任一种。

5.根据权利要求1所述的电触点，其特征在于：形成具备在圆盘形状的圆中心形成的中心孔以及相对于所述中心孔非接触地从圆中心向外周部形成的多条贯通的狭缝槽并被所述狭缝槽分开的叶片型的平面形状。

6.根据权利要求1所述的电触点，其特征在于：形成所述高导电层的Cu中的Cr固溶量为10ppm以下。

7.一种电触点，具有圆盘形状，在厚度方向上由具有触点层和高导电层的多个层构成，其特征在于：

所述触点层包括Cr、Cu和Te，所述高导电层是以Cu为主要成分，所述触点层与所述高导电层之间具有组成介于二者之间的中间层，

在所述触点层的厚度为t₁、所述高导电层与中间层的厚度和为t₃、电触点的直径为D时，分别满足式(3)及式(4)的关系，

0.15t₃≤t₁≤0.80t₃ (3)

2.94(t₁+t₃.)≤D≤8.10(t₁+t₃) (4)；

所述触点层包含15～30重量％Cr。

8.根据权利要求7所述的电触点，其特征在于：所述高导电层与所述中间层在与触点面相反一侧的面上具有1条或多条与电触点为同心圆的槽。

9.根据权利要求7所述的电触点，其特征在于：设于与触点面相反一侧的面上的所述同心圆槽的宽度为w₁、深度为d₁、直径为D₁，所述高导电层与所述中间层的厚度之和为t₃、电触点的直径为D时，分别满足式(5)～(7)的关系，

0.015D≤w₁≤0.045D (5)

0.08t₃≤d₁≤0.95t₃ (6)

0.35D≤D₁≤0.85D (7)。

10.根据权利要求7所述的电触点，其特征在于：所述高导电层或所述中间层在其侧面外周具有侧面槽，在所述侧面槽的宽度为W₂、深度为d₂、从触点面的相反一侧的面至侧面槽的距离为h、所述高导电层与所述中间层的厚度之和为t₃、电触点的直径为D时，分别满足式(8)～(10)的关系，

0.025t₃≤w₂≤0.5t₃ (8)

0.003D≤d₂≤0.085D (9)

0.1t₃≤h≤0.9t₃ (10)。

11.根据权利要求7所述的电触点，其特征在于：在与触点面相反一侧的面上具有朝向电触点的外周部厚度变薄的圆锥形状，所述圆锥形状的倾斜为1/2～1/30。

12.根据权利要求7所述的电触点，其特征在于：所述触点层包含0.01～0.2重量％Te，剩余部分由Cu构成。

13.根据权利要求7所述的电触点，其特征在于：所述触点层包含与Cr合计为30重量％以下的Mo、W、Nb中的任一种。

14.根据权利要求7所述的电触点，其特征在于：形成具备在圆盘形状的圆中心形成的中心孔以及相对于所述中心孔非接触地从圆中心向外周部形成的多条贯通的狭缝槽并被所述狭缝槽分开的叶片型的平面形状。

15.根据权利要求7所述的电触点，其特征在于：形成所述高导电层的Cu中的Cr固溶量为10ppm以下。

16.一种电极，其特征在于：具有圆盘状部件及与所述圆盘状部件的所述高导电层的面接合成一体的电极棒，所述圆盘状部件由权利要求1所述的电触点构成。

17.一种真空阀门，在真空容器内具备一对固定侧电极及可动侧电极，其特征在于：所述固定侧电极及可动侧电极的至少一方由权利要求16所述的电极构成。

18.一种真空断路器，其特征在于，

包括：在真空容器内具备一对固定侧电极和可动侧电极的真空阀门，以及在所述真空阀门内的所述固定侧电极及可动侧电极的每一个上向所述真空阀门外连接的导体端子，以及驱动所述可动侧电极的开关机构；

所述真空阀门由权利要求17所述的真空阀门构成。

19.一种真空开关设备，其特征在于：在真空容器内具有多个由导体相互连接的具备一对固定侧电极及可动侧电极的真空阀门，并具有驱动各所述可动侧电极的开关机构，所述真空阀门由权利要求17所述的真空阀门构成。

20.一种电极，其特征在于：具有圆盘状部件及与所述圆盘状部件的所述高导电层的面接合成一体的电极棒，所述圆盘状部件由权利要求7所述的电触点构成。

21.一种真空阀门，在真空容器内具备一对固定侧电极及可动侧电极，其特征在于：所述固定侧电极及可动侧电极的至少一方由权利要求20所述的电极构成。

22.一种真空断路器，其特征在于，

所述真空阀门由权利要求21所述的真空阀门构成。

23.一种真空开关设备，其特征在于：在真空容器内具有多个由导体相互连接的具备一对固定侧电极及可动侧电极的真空阀门，并具有驱动各所述可动侧电极的开关机构，所述真空阀门由权利要求21所述的真空阀门构成。