JPH01117214A - 真空遮断器用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は真空遮断器用真空バルブ電極に係り、特に、補
助電極板へ接点電極が好適に接合された真空遮断器用電
極に関する。

〔従来の技術〕

真空遮断器用電極の接点部分は、くり返しの衝撃力と遮
断アーク熱を受けるため、従来がら殆どの場合、ろう付
接合によりホルダや補助電極板上に固着されてきた。ろ
う付を省いて、加締めにより接点を固定した例もみられ
たが、熱衝撃力にょつて脱落するという問題があり、信
頼性がない。

特に、真空遮断器用電極の各種接点材料で、特に、低サ
ージ用と称されるものは、低融点、高蒸気圧元素が多量
含まれるものが多く、従来のろう付が困難なものが多い
０例えば、Ｃｕ−３〜１０ｗｔ％Ｂｉ、Ｐｂ（特願昭４
０−５５６３８号明細書）やＧ　ｏ　−３０〜６０　ｗ
　ｔ％Ａｇａｐｅ　　（特願昭５８−３０８１９号明細
書）などの低サージ用電極材料はＢｉ、Ｐｂ、Ｓｅを多
量を含むために、そのまま、単純にＡｇろう付法と採用
できない。これら元素は、接合界面を著しく脆くすると
いう性質と、Ａｇろうが接点内部に拡散し、諸特性を著
しく阻害するという問題があった。

特に、後者のＣｏ−ＡｇｚＳｅ　系接点では、低サージ
性はもとより、各種遮断特性も良好なことから、各種の
接合法を検討済みである。それらの中で、最も代表的な
接合法は、特願昭５８−１６０４４８号明細書に開示し
たような、複合構造とし、Ｃ。

基板を介してＡｇろう付けする方法がある。この方法に
よって、ろう材と接点部材中の低融点・高蒸気圧元素と
の反応・拡散等を防ぐことができた。

しかし、このような基板をはさむことにより、通常、遮
断能力を高めるためＣｕ製の補助電極板に溝を切ってア
ークを磁気駆動するという手段がとられているが、この
磁気駆動力が著しく弱められるという問題がある。この
理由は、基板がＦｅ。

Ｎｉ、Ｇｏなどの強磁性体を用いなければならないこと
にあり、その磁性が磁気力を弱めてしまうことである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記したような従来技術では、Ａｇろう付法が主流とな
っている。しかし、繰返しの熱衝撃力に耐え、かつ、接
着部分における通電性に問題が生じない範囲で種々の接
点接合法が考えられる。とくに、前述のように、Ｂｉ、
Ｐｂ、Ｔｅ、Ｓｅなどのような、接合界面を著しく脆く
する元素を多量含む接点部材を固着するには、Ａｇろう
付のような加熱接合法は避けた方が良い。なぜならば、
前述したように、接着力が弱いという以前に、もつと大
きな問題がある。それは、Ａｇろうが電極接点部材中に
拡散し、本来の特性を失なうということがあるからであ
る。その顕著な例は、低サージ用として特願昭５８−３
０８１９号明細書で開示したＣ　ｏ　−３０〜６０　ｗ
　ｔ％ＡｇｚＳｅ　含浸材料を接点とした場合で説明す
ると、初期の裁断電流特性がＩＡ以下という優れた低サ
ージ性をもつ。これがＡｇろうの浸透、拡散により３〜
５Ａと上昇し、実用上、大きな問題が生じている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成する手段として、本発明では、塑性結合
による接点接合法を採用した。すなわち、接点、もしく
は、相手部材のいずれかに結合溝を切っておき、ＴＲＥ
ＳＣＡの変形条件によって塑性流動を与え、結合溝への
充満によって互いに接合しようとする方法である。この
方法によれば、第１０図に示すような、応力方向に対し
、主応力σ１の最大と最小σ３の差が変形抵抗に１を超
えた場合。

変形が始まり、その変形は最小主応力、つまり、σ３の
方向に変形する。このような塑性流動結合法は、従来の
加締め法と異なり非常に強固な接着力を呈することが知
られ、例えば、特願昭５５−１４０２４６号や特願昭５
４−１３０４６１号明細書に開示されるように、種々の
機械部品の接着や回転部品の固定など、広い範囲にわた
って適用されつつある公知の技術である。本発明はこの
技術を真空遮断器、とくに、電極接点の固着、方法に応
用しようとするものであり、ろう付法のような加熱工程
が不要となるため、Ａｇろうの拡散や界面剥離などの問
題はなくなる。

〔作用〕

接点の補助電極板への塑性流動結合の基本的な方法は第
１１図に示す通りである。一般に、変形抵抗値の大きい
部材側に結合溝を切り、変形抵抗値の小さい、つまり、
塑性変形しやすい部材を局所的に加圧する方法がとられ
る。結合溝の形状は種々考えられるが、第９図に示すよ
うに、浅くくぼんだ形状が多く採用される。塑性流動を
十分に生じさせるためには、変形抵抗値の西ないし六倍
の加圧力にすると良く、殆どの場合、結合溝は充満され
る。

真空遮断器用電極に適用する場合、補助電極やホルダ等
は純Ｃｕ製であり、殆どの場合、接点部材の方が硬質で
変形抵抗が大きいので、結合溝は接点側に設けられる。

すなわち、補助電極側のＣｕを局所加圧することによっ
て接合は達成される。

上記の塑性結合は、冷間で実施できることから、Ｂｉ、
Ｐｂ、Ｔｅ、Ｓｅなどの低融点・高蒸気圧元素が含まれ
ていてもＡｇろう何時に生じるような界面剥離等の開運
や、Ａｇろうの接点内部への拡散、浸透などは全く無い
。なお、塑性流動を起こさせやすくするために、若干温
度を上げることも良い。つまり、温間塑性流動結合法で
も良い。

本発明は、焼結した耐火金属マトリックスにＡｇ合金を
含浸したような低サージ用接点材料を、接着することに
効果が大である。同様にＢｉ。

Ｐｂ、Ｔｅ、Ｓｅなどを多量含有した低サージ接点材料
の接着にも有効である。つまり、ろう付加熱時に生じる
ろう材の接点内部への拡散の問題の他に、接合界面をも
ろくするような元素を多量含んだ接点材料の接着にもよ
い。

〔実施例〕

〈実施例１〉 特願昭５８−３０８１９号明細書に開示した低サージ真
空遮断器用電極の中から、Ｃｏ−４Ｃｏ−４０Ａ真空含
浸接点材料をＣｕ製のアーク補助電極板へ塑性結合する
例で説明する。Ｃｏ−４Ｃｏ−４０Ａ接点は、−２００
〜＋３２５メツシユのＣＯ粒粉末約３ｔｏｎ／ａｄの圧
力でプレス成形したものをＨ２中で９００’Ｃの仮焼結
を実施し、その後、その気孔部にＡｇ２Ｓｅ　を４０％
真空含浸した材料である。この含浸材料は欠陥等も少な
いもので、引張強さや硬さは純Ｃｕよりもかなり大きな
値である。そこで塑性結合のための結合溝は、この接点
１の方に切ることとし、溝の形状は第９図の（ａ）に示
すようなものを採用し、アーク補助電極板２とのサポー
トの方法は第１図に示すような形状とした。すなわち、
皿型のＣｕ製のアーク補助電極の中にできるだけすき間
を少なくしながら、円板状の接点材料を載せ、矢印で示
すような方向に約８５ｋｇ／ｍｍ”の圧力で、リング状
の上パンチ４を用いて補助電極板２を局所加圧した。こ
の結果、局所加圧されたＣｕ製補助電極板２の一部が第
１図に示すように、加圧方向と直角な方向に塑性流動を
生じ、接点１の結合溝を埋め尽くすということが確認で
きた。このようにして、接点１と補助電極板２が一体化
接合されるが、この接着力を第１２図に示すような方法
で、せん断試験によって調べたところ、その強度は１５
〜２０　ｋｇ／　ｍｍ”もあり、はぼ、Ｃｕ製補助電極
板そのものの強度に相当し、結合部分が非常に強固であ
ることが分かった。図中３はホルダ、５は下パンチ、６
は円筒金型である。また、１０は押棒、１１はサポート
。

〈実施例２〉 第２図は、リング状の接点１を補助電極板上に接合させ
る場合、結合溝は接点リングの内壁に設けている。実施
例１と同様、強固な結合力が得られる。

〈実施例３〉 第３図は、円板型の接点を補助電極に接合する場合の別
の方法で、特に、補助電極と接点の接着面積を増やし、
電気的な接触抵抗を減らし、通電性を良くした例である
。しかも、塑性結合を二ケ所で実施しているので接合強
度も大である。

〈実施例４〉 第４図は、リング状接点を実施例３のように、電気的な
接触抵抗を減らし、結合力を大きくした例で、リング状
接点を補助電極板の中に埋め込むようにし、上記と同様
、二ケ所で塑性結合させた例であり、接合強度も大であ
る。

〈実施例５〉 第５図は、円板状接点１を実施例１と同様に補助電極板
２に接合する例であり、その違いは結合溝の形状にある
。すなわち、従来の断面が梯形状のものと違い、本実施
例の溝は第５図に示すような角ばった細い結合溝を二〜
三本人れる例であり、多重型溝（溝が二本の場合は二重
型溝）と呼ぶことにする。本実施例では変形抵抗値が一
般的に大きい接点側に二重型溝を切って塑性結合させた
例であり、本方法が最も一般的であり、結合力も大きい
。

〈実施例６〉 第６図は、円板型の接点を実施例５と同様に補助電極板
に接合する例であるが、とくに接点の変形抵抗が補助電
極板（一般的には純銅ｍｌ）よりも小さい場合の接合方
法である。つまり、補助電極板側に多重型溝をつけ、接
点部材を局所加圧し、接点材料を塑性流動させることに
よって結合させた例である。

〈実施例７〉 第７図は、リング状接点を実施例５と同様に補助電極板
に埋込むような構造で塑性結合により接合する例であり
、リング接点の内側及び外側に結合溝をつけ、接合力を
増強させたものである。

〈実施例８〉 第８図は、リング状接点を実施例７と同様に補助電極板
に接合する例であるが、とくに、接点部材の方が変形抵
抗が小さい場合の結合法を示す。

すなわち、この例では補助電極板を凸形とし、その内側
、外側に結合溝をつけ、接点部材を塑性流動結合させた
ものである。リング状接点を接合するのに効果的な方法
と言える。

なお、第９図の（ａ）〜（ｈ）に塑性結合用の結合溝形
状の代表的なものを示す。

〈実施例９〉 実施例１で作製した電極と、従来のＡｇろう付法によっ
て作製した電極の基礎特性を第１表に示、　す。

第　　１　　表 表中で電流遮断性能や耐電圧特性にはそれほどの差はみ
られないが、低サージ性を左右する裁断電流特性をみる
と１本発明のような塑性流動結合したものの方が裁断レ
ベルを低くすることができる。すなわち、Ａｇろう付の
ようなＡｇろうの拡散による組成変動をなくすることが
できるからである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ろう付加熱のような接点内部へのＡｇ
ろうの拡散、浸透を無くした電極とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第８図は本発明の実施例の電極を示す断面図
、第９図は塑性結合させる際の各種溝形状図、第１０図
及び第１１図は塑性結合法の原理図、第１２図は塑性結
合させた接点の結合力をせん断試験によって調べる方法
を示す図である。 １・・・接点、２・・・補助電極板、３・・・ホルダ。 尤　１　図 第２　ｍ 菖３図 篤４図 第５日 ７１６図 篤ワ　図 畜９　図 （５）　　　　　（ｂ）　　　　　（Ｃ）　　　　（ｄ
）（ｅ）　　　　　　げ）　　　　　　（１）　　　　
　　　（幻１１０図 喝１１　図 第　／２　（２］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対向して配置された一対の電極を備えた真空遮断器
   用真空バルブにおいて、 前記電極は接点と補助電極が相互に塑性流動結合により
   接合されていることを特徴とする真空遮断器用電極。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記補助電極は、銅製のアーク駆動電極板であることを
   特徴とする真空遮断器用電極。 ３、特許請求の範囲第１項において、 前記接点は低融点・高蒸気圧元素を含み、残部が良導電
   性の金属部材よりなることを特徴とする真空遮断器用電
   極。 ４、特許請求の範囲第３項において、 前記低融点高蒸気圧元素はＢｉ、Ｐｂ、Ｔｅ、Ｓｅのう
   ちのいずれか一種以上を３〜２０重量％含み、また前記
   良導電性の金属部材はＣｕ、Ａｇ、もしくはＣｕ合金、
   Ａｇ合金のいずれか一種以上よりなることを特徴とする
   真空遮断器用電極。 ５、特許請求の範囲第１項において、 前記接点はＣｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉのいずれか一種より
   なる焼結マトリックス中にＡｇ＿２Ｓｅ、または、Ａｇ
   ＿２Ｆｅのいずれか一種以上を含浸した材料よりなるこ
   とを特徴とする真空遮断器用電極。