JP6497491B1 - 電気接点およびそれを用いた真空バルブ - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、この発明を実施するための実施の形態1に係る真空バルブの断面模式図である。本実施の形態の真空バルブ1は、遮断室2を備えている。この遮断室2は、円筒状の絶縁容器3と、その両端に封止金具4a、4bにより固定された金属蓋5a、5bとで構成されており、その内部は真空気密に保たれている。遮断室2内には、固定電極棒6と可動電極棒7とが対向して取り付けられている。固定電極棒6および可動電極棒7の端部には、固定電極8および可動電極9がロウ付によりそれぞれ取り付けられている。可動電極棒7には、ベローズ12が取り付けられ、遮断室2の内部を真空気密に保持しながら可動電極9の軸方向の移動を可能にしている。可動電極9の軸方向の移動によって、可動電極9が固定電極8に接触したり離れたりする。固定電極8および可動電極9の接触部には、固定電気接点10および可動電気接点11がロウ付によりそれぞれ取り付けられている。ベローズ12の上部には、金属製のベローズ用アークシールド13が設けられている。このベローズ用アークシールド13は、ベローズ12にアーク蒸気が付着することを防止している。また、固定電極8および可動電極9を覆うように、遮断室2内に金属製の絶縁容器用アークシールド14が設けられている。この絶縁容器用アークシールド14は、絶縁容器3の内壁にアーク蒸気が付着することを防止している。固定電極8および可動電極9にそれぞれ取り付けられた固定電気接点10および可動電気接点11の少なくとも一方には、本実施の形態による電気接点が使用されている。
[実施例1]
平均粒径10μmのCu粉末と、平均粒径6.3μmのWC粉末と、平均粒径40μmのTe粉末と、平均粒径30μmのMn粉末とをボールミルなどを用いて30分間混合して均一な混合粉末を作製した。得られた混合粉末を内径φ23mmのダイス金型(鋼製)に入れ、油圧プレス機を用いて400Mpaの圧力で圧縮成形し、厚さ5mmの成形体を作製した。得られた成形体を水素雰囲気下900℃で2時間焼結し、焼結体を作製した。得られた焼結体を厚さ2mm直径φ20mmのCu円板の上に置き、水素雰囲気下1110℃で2時間溶浸して実施例1の電気接点を得た。混合粉末作製時のCu粉末、WC粉末、Te粉末およびMn粉末の質量比を調整して電気接点の組成を調整した。実施例1で得られた電気接点の組成を図2(表1)に示す。
実施例1と同じ手順で電気接点を作製した。ただし、混合粉末作製時の各粉末の質量比を調整し、電気接点の組成比を変えている。実施例2〜4で得られた電気接点の組成を図2(表1)に、実施例5〜8で得られた電気接点の組成を図3(表2)に、実施例9〜12で得られた電気接点の組成を図4(表3)にそれぞれ示す。
実施例1と同じ手順で電気接点を作製した。ただし、混合粉末作製時の各粉末の質量比を調整し、電気接点の組成比を変えている。比較例1〜3で得られた電気接点の組成を図2(表1)に、比較例4〜5で得られた電気接点の組成を図3(表2)に、比較例6〜7で得られた電気接点の組成を図4(表3)にそれぞれ示す。
実施例1において、平均粒径6.3μmのWC粉末に替えて平均粒径が9μmのWC粉末を用いて、それ以外は実施例1と同じ手順で電気接点を作製した。実施例13で得られた電気接点の組成を図5(表4)に示す。
実施例1において、平均粒径6.3μmのWC粉末に替えて平均粒径が3μmのWC粉末を用いて、それ以外は実施例1と同じ手順で電気接点を作製した。実施例14で得られた電気接点の組成を図5(表4)に示す。
実施例1において、平均粒径6.3μmのWC粉末に替えて平均粒径が1μmのWC粉末を用いて、それ以外は実施例1と同じ手順で電気接点を作製した。実施例15で得られた電気接点の組成を図5(表4)に示す。
実施例1において、平均粒径6.3μmのWC粉末に替えて平均粒径が25μmのWC粉末を用いて、それ以外は実施例1と同じ手順で電気接点を作製した。比較例8で得られた電気接点の組成を図5(表4)に示す。
実施例1において、平均粒径6.3μmのWC粉末に替えて平均粒径が12μmのWC粉末を用いて、それ以外は実施例1と同じ手順で電気接点を作製した。比較例9で得られた電気接点の組成を図5(表4)に示す。
実施例1において、平均粒径6.3μmのWC粉末に替えて平均粒径が0.08μmのWC粉末を用いて、それ以外は実施例1と同じ手順で電気接点を作製した。比較例9で得られた電気接点の組成を図5(表4)に示す。
実施例1において、焼結体をCu円板の上に置いて溶浸したことに替えて、焼結体をCu円板の下に置いて溶浸して、それ以外は実施例1と同じ手順で電気接点を作製した。実施例16で得られた電気接点の組成を図6(表5)に示す。
実施例1において、焼結体を厚さ2mm直径φ20mmのCu円板の上に置いて溶浸したことに替えて、厚さ1mm縦横18mmのCu角板で焼結体を挟んで溶浸して、それ以外は実施例1と同じ手順で電気接点を作製した。実施例17で得られた電気接点の組成を図6(表5)に示す。
一方、Teの組成比を17.0質量%(比較例5)とした電気接点は、裁断電流値が1A以下で裁断性能は向上するが、遮断試験は不合格となった。その理由は、低沸点金属のTe量が多く金属蒸気の発生量が増加することで電流値4kAではアークが遮断できず再点弧が発生したためと考えられる。
実施の形態1で説明した電気接点は、Cu-WC-Mn-Te焼結体にCu円板またはCu角板を用いてCuを溶浸させていた。実施の形態2においては、Cu-WC焼結体にCuに加えてMnおよびTeを溶浸させて製造した電気接点について説明する。
始めに、平均粒径10μmのCu粉末と平均粒径6.3μmのWC粉末を30分間混合して均一な混合粉末を作製した。この混合粉末を内径φ23mmのダイス金型(鋼製)に入れ、油圧プレス機を用いて400Mpaの圧力で圧縮成形し、厚さ5mmの成形体を作製した。これとは別に、平均粒径10μmのCu粉末と平均粒径30μmのMn粉末と平均粒径40μmのTe粉末とを30分間混合し均一な混合粉末を作製した。この混合粉末を内径φ20mmのダイス金型(鋼製)に入れ、油圧プレス機を用いて200MPaの圧力で圧縮成形し、厚さ2.2mmの成形体を作製した。
実施の形態1では、Cu-WC-Mn-Te焼結体にCuを溶浸させて電気接点を製造していた。また、実施の形態2では、Cu-WC焼結体にCu−Mn−Teを溶浸させて電気接点を製造していた。実施の形態3においては、溶浸を用いずに焼結のみで製造した電気接点について説明する。
始めに、平均粒径10μmのCu粉末と平均粒径6.3μmのWC粉末と、平均粒径30μmのMn粉末と平均粒径40μmのTe粉末とを30分間混合し均一な混合粉末を作製した。この混合粉末を内径φ23mmのダイス金型(鋼製)に入れ、油圧プレス機を用いて650Mpaの圧力で圧縮成形し、厚さ5mmのCu-WC-Mn-Te成形体を作製した。
実施の形態1では高融点物質粒子としてWC粒子を用いていたが、実施の形態4では高融点物質粒子としてWC粒子を用いた。
実施の形態1ではビッカース硬さが690HvのWC粒子を、実施の形態4ではビッカース硬さが360HvのW粒子を高融点物質粒子として用いた場合、それらの粒子の粒径は0.1μm以上10μm以下としていた。実施の形態5では、硬度が比較的小さい材料を高融点物質粒子として用いた場合について説明する。
さらに、図23および図24は、それぞれ図21(表10)および図22(表11)に示した実施例および比較例の組成および特性を示す特性図である。図21(表10)および図22(表11)において、Mo粒子あるいはCr粒子の組成比(質量%)、Mnの組成比およびMn/(Mn+Te)比は一定であるので、図23および図24では横軸にMo粒子あるいはCr粒子の粒径(μm)、縦軸に最大曲げ応力および裁断電流値としている。
Claims (4)
- Cu100原子%に対してMnが0原子%より多く10原子%以下固溶した母材と、
前記母材中に分散して配置された金属の粒子および当該金属の炭化物粒子の少なくとも一方の高融点物質粒子と、
X原子(Xは、TeまたはSe)を含み前記母材中に分散して配置された金属間化合物と
を含む電気接点であって、
前記金属は、W、Ta、Cr、Mo、Nb、TiおよびVの中から選ばれた少なくとも1つの金属であり、
前記高融点物質粒子の粒径は、当該高融点物質粒子のビッカース硬さが0HV以上200HV以下の場合は0.1μm以上100μm以下、当該高融点物質粒子のビッカース硬さが200HV以上の場合は0.1μm以上10μm以下であり、
全体を100質量%とした場合、
前記高融点物質粒子は20質量%以上80質量%以下であり、
前記X原子は1.5質量%以上15質量%以下であり、
残部は前記母材であると共に、
前記金属間化合物は、MnX化合物およびMn及びCuが固溶しあうMn−Cu固溶相とXとの化合物を含み、
Mn/(Mn+X)の原子量比は、20原子%以上80原子%以下である
ことを特徴とする電気接点。 - 前記Mn及びCuが固溶しあうMn−Cu固溶相とXとの化合物は、
(Mn,Cu)Xおよび(Mn,Cu)2Xの少なくとも一方の組成であることを特徴とする請求項1に記載の電気接点。
- 前記母材は、
さらにMnOが5原子%含まれている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電気接点。 - 固定電極と、
この固定電極に接触したり離れたりする可動電極と、
前記固定電極および前記可動電極を真空中に保持する遮断室と
を備えた真空バルブであって、
前記固定電極および前記可動電極の接触部にそれぞれ設けられた固定電気接点および可動電気接点の少なくとも一方は、請求項1〜3のいずれか1項に記載された電気接点が用いられた
ことを特徴とする真空バルブ。
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