JP2661203B2 - 真空インタラプタの電極材料 - Google Patents
真空インタラプタの電極材料Info
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- JP2661203B2 JP2661203B2 JP63269353A JP26935388A JP2661203B2 JP 2661203 B2 JP2661203 B2 JP 2661203B2 JP 63269353 A JP63269353 A JP 63269353A JP 26935388 A JP26935388 A JP 26935388A JP 2661203 B2 JP2661203 B2 JP 2661203B2
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- Japan
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- current
- copper
- range
- bismuth
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Description
【発明の詳細な説明】 A. 産業上の利用分野 本発明は、電流しゃ断性能や電流さい断値等の特性を
向上させた安価な溶浸形の複合金属からなる真空インタ
ラプタの電極材料に関する。
向上させた安価な溶浸形の複合金属からなる真空インタ
ラプタの電極材料に関する。
B. 発明の概要 銅とクロムとコバルトと鉄とビスマスとからなる真空
インタラプタの電極材料であり、耐溶着性や電流しゃ断
性能及び電流さい断値等の特性を向上させたものであ
る。
インタラプタの電極材料であり、耐溶着性や電流しゃ断
性能及び電流さい断値等の特性を向上させたものであ
る。
C. 従来の技術 一般に、真空インタラプタの電極材料として要求され
る主な性能としては、 （１） 耐溶着性が良いこと （２） 電流しゃ断性能が高いこと （３） 電流さい断値が低いこと 等を挙げることができる。
る主な性能としては、 （１） 耐溶着性が良いこと （２） 電流しゃ断性能が高いこと （３） 電流さい断値が低いこと 等を挙げることができる。
しかし、電極材料の電流しゃ断性能を高くすることと
電流さい断値を低くすることとは、互いに矛盾する物理
的特性に起因するため、単一の電極材料で上述した全て
の特性を満たすことは難しく、真空インタラプタの仕様
に最も適合した電極材料を選択しているのが現状であ
る。
電流さい断値を低くすることとは、互いに矛盾する物理
的特性に起因するため、単一の電極材料で上述した全て
の特性を満たすことは難しく、真空インタラプタの仕様
に最も適合した電極材料を選択しているのが現状であ
る。
例えば、特公昭41−12131号公報等に開示された銅ビ
スマス合金は、銅（Cu）に蒸気圧の高い低融点のビスマ
ス（Bi）を0.5重量％添加したものであり、耐溶着性や
電流しゃ断性能が良好であることは周知の通りである。
又、特公昭54−36121号公報等に開示されたタングステ
ン銅焼結金属は、蒸気圧の低い高融点のタングステン
（Ｗ）に銅を20重量％添加したものであり、電流さい断
値が低い利点を有する。この電流さい断値が特に低い電
極材料としては、実開昭55−121429号公報等に開示され
た炭化タングステン銀焼結金属、つまり炭化タングステ
ン（WC）に銀（Ag）を30重量％添加したもの等がある。
スマス合金は、銅（Cu）に蒸気圧の高い低融点のビスマ
ス（Bi）を0.5重量％添加したものであり、耐溶着性や
電流しゃ断性能が良好であることは周知の通りである。
又、特公昭54−36121号公報等に開示されたタングステ
ン銅焼結金属は、蒸気圧の低い高融点のタングステン
（Ｗ）に銅を20重量％添加したものであり、電流さい断
値が低い利点を有する。この電流さい断値が特に低い電
極材料としては、実開昭55−121429号公報等に開示され
た炭化タングステン銀焼結金属、つまり炭化タングステ
ン（WC）に銀（Ag）を30重量％添加したもの等がある。
D. 発明が解決しようとする課題 銅ビスマス合金は電流しゃ断性能が良好である反面、
電流さい断値が例えば10Aと高く、電流しゃ断時にさい
断サージを発生することがある。このため、遅れ小電流
を良好にしゃ断することが困難であり、負荷側の電気機
器の絶縁破壊を引き起こす虞がある。
電流さい断値が例えば10Aと高く、電流しゃ断時にさい
断サージを発生することがある。このため、遅れ小電流
を良好にしゃ断することが困難であり、負荷側の電気機
器の絶縁破壊を引き起こす虞がある。
又、タングステン銅焼結金属や炭化タングステン銀焼
結金属は電流さい断値が低い反面、電流しゃ断性能が悪
く、短絡電流の如き大電流をしゃ断することができな
い。更に、炭化タングステン銀焼結金属では銀を比較的
多量に含んでいることから、電極材料としては高価なも
のであり、真空インタラプタの製造単価を下げる際の障
害となる。
結金属は電流さい断値が低い反面、電流しゃ断性能が悪
く、短絡電流の如き大電流をしゃ断することができな
い。更に、炭化タングステン銀焼結金属では銀を比較的
多量に含んでいることから、電極材料としては高価なも
のであり、真空インタラプタの製造単価を下げる際の障
害となる。
E. 課題を解決するための手段 本発明による真空インタラプタの電極材料は、耐溶着
性や電流しゃ断性能及び電流さい断値等の特性を向上さ
せるため、20から70重量％の範囲の銅と、２から75重量
％の範囲のクロムと、0.1から10重量％の範囲のコバル
トと、0.1から10重量％の範囲の鉄と、１から20重量％
の範囲のビスマスとからなるものである。
性や電流しゃ断性能及び電流さい断値等の特性を向上さ
せるため、20から70重量％の範囲の銅と、２から75重量
％の範囲のクロムと、0.1から10重量％の範囲のコバル
トと、0.1から10重量％の範囲の鉄と、１から20重量％
の範囲のビスマスとからなるものである。
この場合、クロム及びコバルト及び鉄の各粉末を均一
に混合し、これをコバルト（及びクロム及び鉄）の融点
以下の温度で加熱して多孔質の焼結体を得、更にこの焼
結体の空隙部分に銅及びビスマスを溶浸させて本発明の
電極材料を得る。なお、これら焼結や溶浸工程は、非酸
化性雰囲気にて脱ガスしつつ行うことが望ましい。
に混合し、これをコバルト（及びクロム及び鉄）の融点
以下の温度で加熱して多孔質の焼結体を得、更にこの焼
結体の空隙部分に銅及びビスマスを溶浸させて本発明の
電極材料を得る。なお、これら焼結や溶浸工程は、非酸
化性雰囲気にて脱ガスしつつ行うことが望ましい。
ここで、銅が20重量％未満の場合には、導電率が低下
して発熱量が多くなり、逆に銅が70重量％を越えると、
耐溶着性の低下や電流さい断値の増大をもたらす。クロ
ムが２重量％未満の場合やビスマスが１重量％未満の場
合には、電流さい断値がそれぞれ増大することとなる。
更に、クロムが75重量％を越えたり、コバルトや鉄がそ
れぞれ10重量％を越える場合には、それぞれ銅との反応
が進んで導電率の低下をもたらす。又、コバルトや鉄が
それぞれ0.1重量％未満の場合には、耐電圧特性が低下
する。一方、ビスマスが20重量％を越えると電極及び真
空インタラプタとしての耐久性が急激に低下する。
して発熱量が多くなり、逆に銅が70重量％を越えると、
耐溶着性の低下や電流さい断値の増大をもたらす。クロ
ムが２重量％未満の場合やビスマスが１重量％未満の場
合には、電流さい断値がそれぞれ増大することとなる。
更に、クロムが75重量％を越えたり、コバルトや鉄がそ
れぞれ10重量％を越える場合には、それぞれ銅との反応
が進んで導電率の低下をもたらす。又、コバルトや鉄が
それぞれ0.1重量％未満の場合には、耐電圧特性が低下
する。一方、ビスマスが20重量％を越えると電極及び真
空インタラプタとしての耐久性が急激に低下する。
F. 作用 銅とクロムとコバルトと鉄とビスマスとの最適な組成
を見い出したので、全体として耐溶着性や絶縁耐力及び
電流しゃ断性能及び電流さい断値等の真空インタラプタ
に要求される特性を向上させた電極材料が得られる。
を見い出したので、全体として耐溶着性や絶縁耐力及び
電流しゃ断性能及び電流さい断値等の真空インタラプタ
に要求される特性を向上させた電極材料が得られる。
G. 実施例 真空インタラプタは、その概略構造の一例を表す第２
図に示すようなものであり、相互に一直接状をなす一対
のリード棒11,12の対向端面には、それぞれ電極13,14が
一体的に設けてある。これら電極13,14を囲む筒状のシ
ールド15の外周中央部は、このシールド15を囲む一対の
絶縁筒16,17の間に挾まれた状態で保持されている。一
方の前記リード棒11は一方の絶縁筒16の一端に接合され
た金属端板18を気密に貫通した状態で、この金属端板18
に一体的に固定されている。図示しない駆動装置に連結
される他方のリード棒12は、他方の絶縁筒17の他端に気
密に接合された他方の金属端板19にベローズ20を介して
連結され、駆動装置の作動に伴って電極13,14の対向方
向に往復動可能に可動側の電極14が固定側の電極13に対
して開閉動作するようになっている。
図に示すようなものであり、相互に一直接状をなす一対
のリード棒11,12の対向端面には、それぞれ電極13,14が
一体的に設けてある。これら電極13,14を囲む筒状のシ
ールド15の外周中央部は、このシールド15を囲む一対の
絶縁筒16,17の間に挾まれた状態で保持されている。一
方の前記リード棒11は一方の絶縁筒16の一端に接合され
た金属端板18を気密に貫通した状態で、この金属端板18
に一体的に固定されている。図示しない駆動装置に連結
される他方のリード棒12は、他方の絶縁筒17の他端に気
密に接合された他方の金属端板19にベローズ20を介して
連結され、駆動装置の作動に伴って電極13,14の対向方
向に往復動可能に可動側の電極14が固定側の電極13に対
して開閉動作するようになっている。
前記電極13,14は、20から70重量％の範囲の銅（Cu）
と、２から75重量％の範囲のクロム（Cr）と、0.1から1
0重量％の範囲のコバルト（Co）と、0.1から10重量％の
範囲の鉄（Fe）と、１から20重量％の範囲のビスマス
（Bi）とからなる複合金属で構成される。
と、２から75重量％の範囲のクロム（Cr）と、0.1から1
0重量％の範囲のコバルト（Co）と、0.1から10重量％の
範囲の鉄（Fe）と、１から20重量％の範囲のビスマス
（Bi）とからなる複合金属で構成される。
この電極材料の製造法の一例を以下に記すと、まず−
100メッシュの粒径のクロム及びコバルト及び鉄の粉末
を機械的に混合し、この混合粉末をアルミナセラミック
ス製の容器に所定量装入すると共に該混合粉末上に銅ビ
スマス合金の塊を載置した状態で容器に蓋を被せ、これ
らを真空炉内にて脱ガスしつつ加熱処理し、まずクロム
粒子及びコバルト粒子及び鉄粒子を相互に拡散結合さ
せ、多孔質の溶浸母材を得る。しかるのち、この溶浸母
材の空隙部分に銅及びビスマスを溶浸させるが、この
際、容器内はビスマス蒸気を多量に含んだ雰囲気とな
る。そして、得られる電極材料を容器から出して所定の
寸法形状に機械加工する。
100メッシュの粒径のクロム及びコバルト及び鉄の粉末
を機械的に混合し、この混合粉末をアルミナセラミック
ス製の容器に所定量装入すると共に該混合粉末上に銅ビ
スマス合金の塊を載置した状態で容器に蓋を被せ、これ
らを真空炉内にて脱ガスしつつ加熱処理し、まずクロム
粒子及びコバルト粒子及び鉄粒子を相互に拡散結合さ
せ、多孔質の溶浸母材を得る。しかるのち、この溶浸母
材の空隙部分に銅及びビスマスを溶浸させるが、この
際、容器内はビスマス蒸気を多量に含んだ雰囲気とな
る。そして、得られる電極材料を容器から出して所定の
寸法形状に機械加工する。
このようにして Cr:38重量％ Co:1重量％ Fe:1重量％ Bi:15重量％ Cu:残り からなる電極材料を第一試料として作成し、この第一試
料の他に、 Cr:43重量％ Co:1.5量％ Fe:0.5重量％ Bi:13重量％ Cu:残り からなる第二試料及び Cr:36重量％ Co:1重量％ Fe:3重量％ Bi:10重量％ Cu:残り からなる第三試料を用意し、それぞれ直径50mmで厚さが
6.5mmの円盤状に加工すると共にその外周縁に4mmの曲率
半径の丸味を付けたものを第２図に示す真空インタラプ
タの電極13,14として組込み、耐溶着性及び電流しゃ断
性能及び電流さい断値を調べた。
料の他に、 Cr:43重量％ Co:1.5量％ Fe:0.5重量％ Bi:13重量％ Cu:残り からなる第二試料及び Cr:36重量％ Co:1重量％ Fe:3重量％ Bi:10重量％ Cu:残り からなる第三試料を用意し、それぞれ直径50mmで厚さが
6.5mmの円盤状に加工すると共にその外周縁に4mmの曲率
半径の丸味を付けたものを第２図に示す真空インタラプ
タの電極13,14として組込み、耐溶着性及び電流しゃ断
性能及び電流さい断値を調べた。
耐溶着性に関しては、可動側の電極13を固定側の電極
14に対して130kgfで加圧し、この状態で25kA（r.m.s.）
の電流を３秒間通電した後、200kgfの静的な引張り力を
電極13に加えた所、三つの試料とも電極14から電極13を
問題なく引き離すことができた。又、その後の接触抵抗
の増加は三つの試料とも20％以内に収まった。
14に対して130kgfで加圧し、この状態で25kA（r.m.s.）
の電流を３秒間通電した後、200kgfの静的な引張り力を
電極13に加えた所、三つの試料とも電極14から電極13を
問題なく引き離すことができた。又、その後の接触抵抗
の増加は三つの試料とも20％以内に収まった。
又、電流しゃ断性能に関しては、7.2kVの電圧条件に
て第一試料では25kA（r.m.s.）の電流をしゃ断でき、第
二試料では26kA（r.m.s.）の電流をしゃ断でき、第三試
料では23kA（r.m.s.）の電流をしゃ断することができ
た。
て第一試料では25kA（r.m.s.）の電流をしゃ断でき、第
二試料では26kA（r.m.s.）の電流をしゃ断でき、第三試
料では23kA（r.m.s.）の電流をしゃ断することができ
た。
一方、電流さい断値に関しては、200V,120Aで真空イ
ンタラプタを負荷開閉し、百回後，千回後，一万回後，
十万回後の電流さい断値をそれぞれ求めた結果、第１図
に示すように十万回後でも1A程度に収まる好結果が得ら
れた。なお、この第１図に示す○印，△印，×印はそれ
ぞれ50回測定の平均値を表しており、 ×……×が第三試料の各電流さい断値の推移を示す。
ンタラプタを負荷開閉し、百回後，千回後，一万回後，
十万回後の電流さい断値をそれぞれ求めた結果、第１図
に示すように十万回後でも1A程度に収まる好結果が得ら
れた。なお、この第１図に示す○印，△印，×印はそれ
ぞれ50回測定の平均値を表しており、 ×……×が第三試料の各電流さい断値の推移を示す。
H. 発明の効果 本発明の真空インタラプタの電極材料によると、20か
ら70重量％の範囲の銅と、２から75重量％の範囲のクロ
ムと、0.1から10重量％の範囲のコバルトと、0.1から10
重量％の範囲の鉄と、１から20重量％の範囲のビスマス
とで構成しているため、従来の銅ビスマス合金よりも電
流さい断値が低く、しかもタングステン銅焼結金属や炭
化タングステン銀焼結金属よりも電流しゃ断性能が高
く、耐溶着性や電流しゃ断性能及び電流さい断値等の特
性が全体的に向上した電極材料を得ることができる。具
体的には、十万回の開閉後でも電流さい断値を1A程度の
低い値に保つことが可能な真空インタラプタを提供でき
る。更に、高価な銀を全く使用していないことから電極
材料自体のコストを下げることができる。
ら70重量％の範囲の銅と、２から75重量％の範囲のクロ
ムと、0.1から10重量％の範囲のコバルトと、0.1から10
重量％の範囲の鉄と、１から20重量％の範囲のビスマス
とで構成しているため、従来の銅ビスマス合金よりも電
流さい断値が低く、しかもタングステン銅焼結金属や炭
化タングステン銀焼結金属よりも電流しゃ断性能が高
く、耐溶着性や電流しゃ断性能及び電流さい断値等の特
性が全体的に向上した電極材料を得ることができる。具
体的には、十万回の開閉後でも電流さい断値を1A程度の
低い値に保つことが可能な真空インタラプタを提供でき
る。更に、高価な銀を全く使用していないことから電極
材料自体のコストを下げることができる。
第１図は本発明を真空インタラプタに応用した場合の電
流さい断値の特性を表すグラフ、第２図はその真空イン
タラプタの一例を表す断面図である。 図中の符号で11,12はリード棒、13,14は電極である。
流さい断値の特性を表すグラフ、第２図はその真空イン
タラプタの一例を表す断面図である。 図中の符号で11,12はリード棒、13,14は電極である。
Claims (1)
- 【請求項１】20から70重量％の範囲の銅と、２から75重
量％の範囲のクロムと、0.1から10重量％の範囲のコバ
ルトと、0.1から10重量％の範囲の鉄と、１から20重量
％の範囲のビスマスとからなり、クロムの粉末とコバル
トの粉末と鉄の粉末とを混合し、それをコバルト及びク
ロム及び鉄の融点以下の温度で加熱して多孔質の焼結体
を得、この焼結体の空隙部分に銅及びビスマスを溶浸さ
せて得られることを特徴とする真空インタラプタの電極
材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63269353A JP2661203B2 (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 真空インタラプタの電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63269353A JP2661203B2 (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 真空インタラプタの電極材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02117039A JPH02117039A (ja) | 1990-05-01 |
| JP2661203B2 true JP2661203B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=17471197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63269353A Expired - Lifetime JP2661203B2 (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 真空インタラプタの電極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2661203B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60211717A (ja) * | 1984-04-04 | 1985-10-24 | 株式会社日立製作所 | 真空しや断器用電極の製造法 |
-
1988
- 1988-10-27 JP JP63269353A patent/JP2661203B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02117039A (ja) | 1990-05-01 |
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