JP5997516B2 - 真空バルブおよび接点の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、接点に含有される耐弧成分を微細化し、耐電圧特性を向上し得る真空バルブおよび接点の製造方法に関する。

従来、導電成分のＣｕ中に耐弧成分のＣｒを混合した接点では、焼結法などで製造した接点の接触面にエネルギー照射を行い、耐弧成分を微細化し、耐電圧特性の向上が図られている（例えば、特許文献１参照。）。

この種の真空バルブを図４に示すが、筒状の真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具２と可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２には、固定側通電軸４が貫通固定され、真空絶縁容器１内の端部に固定側接点５が固着されている。固定側接点５に対向し、接離自在の可動側接点６が可動側封着金具３を移動自在に貫通する可動側通電軸７の端部に固着されている。可動側通電軸７の中間部には、伸縮自在のベローズ８の一方端が封着されており、他方端が可動側封着金具３に封着されている。これにより、真空絶縁容器１内の真空を保って、可動側通電軸７を軸方向に移動させることができる。接点５、６の周りには、筒状のアークシールド９が設けられている。

このような接点５、６の一方を図５を参照して説明する。接点５は、導電成分のＣｕと耐弧成分のＣｒを所定量混合して製造され、基材層１０と微細層１１で構成されている。また、円板状に形成され、図示点線でその範囲を示すように、中央部で平坦な円状の接触面１２ａと、接触面１２ａに連接する円周端部の曲率面１２ｂと、曲率面１２ｂに連接する円周側面１２ｃと、円周側面１２ｃに連接し接触面１２ａと対向する底面１２ｄで構成されている。底面１２ｄは、電極などを介して通電軸４に固着される。

耐弧成分の微細化は、１〜１００Ｗ／ｃｍ２のエネルギーを有する電子ビーム１３を接触面１２ａと平行に移動させ、平均粒径数１００μｍの基材Ｃｒ１４ａを数１０μｍ以下の微細Ｃｒ１４ｂにしている。微細層１１の深さは、２〜１００μｍであり、接触面１２ａと略平行して形成される。

これにより、Ｃｒが微細化され、耐電圧特性の向上を図ることができる。しかしながら、電界強度が高くなる曲率面１２ｂでは、微細層１１と基材層１０が混在する。このため、大きな粒径を有する基材層１０部分では、耐電圧特性を向上させることが困難となる。耐電圧特性を確実に向上させるためには、接触面１２ａを含めた少なくとも曲率面１２ｂのＣｒを微細化することが望まれていた。なお、エネルギー照射を長時間繰り返して実施し、曲率面１２ａを覆うまで微細層１１を深くすることも一手法であるが、作業が困難なものとなる。

特開２０１２−４０７６号公報

本発明が解決しようとする課題は、一対の接点５、６が接離する接触面１２ａと、接触面１２ａに連接し電界強度が上昇する曲率面１２ｂの耐弧成分の微細化を図り、耐電圧特性を向上させることのできる真空バルブを提供することにある。接点５、６の微細化にあたっては、短時間でのエネルギー照射を行うものとする。

上記課題を解決するために、実施形態の真空バルブは、接離自在の一対の接点を有する真空バルブであって、前記接点は、接離する接触面と、前記接触面に連接するとともに、端部となる曲率面と、前記曲率面に連接する円周側面と、前記円周側面に連接するとともに、前記接触面と対向する底面とで構成され、前記接触面から前記曲率面を介して前記円周側面までの表面が、耐弧成分を微細化した微細層で形成され、前記微細層の深さは、前記接触面、前記円周側面よりも前記曲率面が深いことを特徴とする。

本発明の実施例１に係る真空バルブに用いられる接点の構成を示す断面図。 本発明の実施例１に係る真空バルブに用いられる接点の製造方法を説明する図。 本発明の実施例２に係る真空バルブに用いられる接点の製造方法を説明する図。 本発明に係る真空バルブの構成を示す断面図。 従来の真空バルブに用いられる接点の製造方法を説明する図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る真空バルブを図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空バルブに用いられる接点の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る真空バルブに用いられる接点の製造方法を説明する図である。なお、従来と同様の構成部分は、同一符号を付した。また、真空バルブの構成は、従来と同様であるので、その説明を省略し、接点は、固定側を用いて説明する。

図１に示すように、接点５は、導電成分のＣｕと耐弧成分のＣｒを所定量混合して製造され、基材層２０と微細層２１で構成されている。また、円板状に形成され、図示点線でその範囲を示すように、中央部で平坦な円状の接触面１２ａと、接触面１２ａに連接する円周端部の曲率面１２ｂと、曲率面１２ｂに連接する円周側面１２ｃと、円周側面１２ｃに連接し接触面１２ａと対向する底面１２ｄで構成されている。微細層２１は、接触面１２ａから曲率面１２ｂを介して円周側面１２ｃまでの表面に設けられている。曲率面１２ｂの深さは、接触面１２ａ、円周側面１２ｃよりも深いものの、従来と同程度の２〜１００μｍである。粒径は、従来と同様に、基材Ｃｒ１４ａが数１００μｍ、微細Ｃｒ１４ｂが数１０μｍ以下である。

次に、製造方法を図２を参照して説明する。

図２に示すように、例えば焼結法で製造した接点部材を、接触面１２、曲率面１２ｂ、円周側面１２ｃ、底面１２ｄが構成されるよう円板状に機械加工する。そして、曲率面１２ｂが頂点になるよう傾斜させ、その中心軸を電子ビーム１３の照射方向に対し、角度θ＝４５度に傾ける。即ち、電子ビーム１３の照射方向に対して曲率面１２ｂを最も近づける。電子ビーム１３は、従来と同様の１〜１００Ｗ／ｃｍ２のエネルギーを真空中で照射し、円周側面１２ｃから曲率面１２ｂを介して接触面１２ａの中央部まで移動させる。同時に、接点５の中心軸を回転させる。所定時間照射し、急冷すると、図１で示したような微細層２１を形成することができる。

なお、角度θは、４５度に限定されるものではなく、電子ビーム１３の焦点を曲率面１２ｂに合わせ、接点５を傾斜させるものであればよい。また、電子ビーム１３の方を傾けてもよい。更に、電子ビーム１３を移動させなくても、曲率面１２ｂに焦点を合わせれば、接触面１２ａと円周側面１２ｃにも弱いながらもエネルギーが到達するので、微細層２１を形成させることができる。

上記実施例１の真空バルブによれば、電子ビーム１３の照射方向に対して接点５の中心軸を傾け、曲率面１２ｂを最も近づけ、焦点を合わせてエネルギー照射を行っているので、接点５が接触する接触面１２ａは当然のこと、電界強度が上昇する曲率面１２ｂにＣｒを微細化した微細層２１を設けることができ、耐電圧特性を向上させることができる。

上記実施例１では、耐弧成分をＣｒで説明したが、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏおよびこれらの炭化物のうち、少なくとも１種類を用いることができる。また、補助成分として、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｃｏのうち、少なくとも１種類を５ｗｔ％含有させることができる。更には、導電成分にＡｇを用いることができる。このような接点５、６は、真空バルブに組み込んで電流コンディショニングを行うと、耐電圧特性を安定、向上させることができる。

次に、本発明の実施例２に係る真空バルブを図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る真空バルブに用いられる接点の製造方法を説明する図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、接点の形状である。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図３に示すように、接点５の中央部には、円状の凹部２２を設けている。このため、接触面１２ａは、環状となる。電子ビーム１３は、移動させずに照射を行い、接点５を回転させる。これにより、曲率面１２ｂを含めた接触面１２ａと円周側面１２ｃの耐弧成分を微細化することができる。

上記実施例２の真空バルブによれば、実施例１による効果のほかに、電子ビーム１３の移動が不要となるため、作業性が向上する。

以上述べたような実施形態によれば、電界強度が上昇する接点の端部の耐弧成分を確実に微細化することができ、耐電圧特性を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 真空絶縁容器
２、３ 封着金具
４、７ 通電軸
５、６ 接点
８ ベローズ
９ アークシールド
１０、２０ 基材層
１１、２１ 微細層
１２ａ 接触面
１２ｂ 曲率面
１２ｃ 円周側面
１２ｄ 底面
１３ 電子ビーム
１４ａ 基材Ｃｒ
１４ｂ 微細Ｃｒ
２２ 凹部

Claims (3)

1. 接離自在の一対の接点を有する真空バルブであって、
   前記接点は、接離する接触面と、
   前記接触面に連接するとともに、端部となる曲率面と、
   前記曲率面に連接する円周側面と、
   前記円周側面に連接するとともに、前記接触面と対向する底面とで構成され、
   前記接触面から前記曲率面を介して前記円周側面までの表面が、耐弧成分を微細化した微細層で形成され、前記微細層の深さは、前記接触面、前記円周側面よりも前記曲率面が深いことを特徴とする真空バルブ。
2. 導電成分と耐弧成分とを混合した接点部材を製造し、
   接離する接触面、端部の曲率面、外周の円周側面、前記接触面と対向する底面で構成される円板状の接点に加工し、
   前記曲率面が頂点になるように前記接点を傾斜させ、
   前記接点を回転させながら前記曲率面にエネルギー照射を行い、
   前記耐弧成分を微細化することを特徴とする接点の製造方法。
3. 前記エネルギー照射後に、電流コンディショニングを行うことを特徴とする請求項２に記載の接点の製造方法。

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