JPH0133012B2 - - Google Patents
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- JPH0133012B2 JPH0133012B2 JP58091735A JP9173583A JPH0133012B2 JP H0133012 B2 JPH0133012 B2 JP H0133012B2 JP 58091735 A JP58091735 A JP 58091735A JP 9173583 A JP9173583 A JP 9173583A JP H0133012 B2 JPH0133012 B2 JP H0133012B2
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- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、大電流特性に優れ、かつ耐溶着性
能を有する真空しや断器用接点に関するものであ
る。
能を有する真空しや断器用接点に関するものであ
る。
真空しや断器は、その無保守、無公害性、優れ
たしや断性能等の利点を持つため、適用範囲が急
速に拡大して来ている。また、それに伴いより高
耐圧化、大電流化の要求がきびしくなつて来てい
る。一方、真空しや断器の性能は真空容器内の接
点材料によつて決定される要素がきわめて大であ
る。
たしや断性能等の利点を持つため、適用範囲が急
速に拡大して来ている。また、それに伴いより高
耐圧化、大電流化の要求がきびしくなつて来てい
る。一方、真空しや断器の性能は真空容器内の接
点材料によつて決定される要素がきわめて大であ
る。
真空しや断器用接点が具備すべき特性として、
(1)しや断容量が大きいこと、(2)耐電圧が高いこ
と、(3)接触抵抗が小さいこと、(4)溶着力が小さい
こと、(5)接点消耗量が小さいこと、(6)さい断電流
値が小さいこと、(7)加工性が良いこと、(8)十分な
機械的強度を有すること、等がある。
(1)しや断容量が大きいこと、(2)耐電圧が高いこ
と、(3)接触抵抗が小さいこと、(4)溶着力が小さい
こと、(5)接点消耗量が小さいこと、(6)さい断電流
値が小さいこと、(7)加工性が良いこと、(8)十分な
機械的強度を有すること、等がある。
実際の接点では、これらの特性を全て満足させ
ることはかなり困難であつて、一般には用途に応
じて特に重要な特性を満足させ、他の特性をある
程度犠性にした材料を使用しているのが実情であ
る。
ることはかなり困難であつて、一般には用途に応
じて特に重要な特性を満足させ、他の特性をある
程度犠性にした材料を使用しているのが実情であ
る。
従来、この種の接点として銅−ビスマス（以下
Cu−Biと表示する。他の元素および元素の組み
合せからなる合金についても同様に元素記号で表
示する）、Cu−Cr−Bi、Cu−Co−Bi、Cu−Cr等
が使用されていた。しかし、Cu−Biなどの低融
点金属を含有する合金接点では排気工程中の高温
加熱により、その一部が接点内から拡散、蒸発
し、真空容器内の金属シールドや絶縁容器に付着
する。これが真空しや断器の耐電圧を劣化させる
大きな因子のひとつになつている。また、負荷開
閉や大電流しや断時にも低融点金属の蒸発、飛散
が生じて耐電圧の劣化、しや断性能の低下が見ら
れる。上記の欠点を除くために真空耐電圧に優れ
たCr、Coなどを添加したCu−Cr−Biなどにおい
ても、低融点金属による上記の欠点は根本的に解
決されず、高電圧、大電流には対応できない。一
方、Cu−Crなどのように、真空耐電圧に優れた
金属（Cr−Coなど）と電気伝導度に優れたCuと
の組み合せからなる材料は、耐溶着性能に関して
は、低融点金属を含有する接点に比較してやや劣
るが、しや断性能や耐電圧性能が優れているた
め、高電圧、大電流域ではよく使用されている。
さらにCu−Cr合金などにおいても、しや断性能
には限界があるために接点の形状を工夫し接点部
の電流経路を操作することで、磁場を発生させこ
の力で大電流アークを強制駆動して、しや断性能
を上げる努力がなされていた。
Cu−Biと表示する。他の元素および元素の組み
合せからなる合金についても同様に元素記号で表
示する）、Cu−Cr−Bi、Cu−Co−Bi、Cu−Cr等
が使用されていた。しかし、Cu−Biなどの低融
点金属を含有する合金接点では排気工程中の高温
加熱により、その一部が接点内から拡散、蒸発
し、真空容器内の金属シールドや絶縁容器に付着
する。これが真空しや断器の耐電圧を劣化させる
大きな因子のひとつになつている。また、負荷開
閉や大電流しや断時にも低融点金属の蒸発、飛散
が生じて耐電圧の劣化、しや断性能の低下が見ら
れる。上記の欠点を除くために真空耐電圧に優れ
たCr、Coなどを添加したCu−Cr−Biなどにおい
ても、低融点金属による上記の欠点は根本的に解
決されず、高電圧、大電流には対応できない。一
方、Cu−Crなどのように、真空耐電圧に優れた
金属（Cr−Coなど）と電気伝導度に優れたCuと
の組み合せからなる材料は、耐溶着性能に関して
は、低融点金属を含有する接点に比較してやや劣
るが、しや断性能や耐電圧性能が優れているた
め、高電圧、大電流域ではよく使用されている。
さらにCu−Cr合金などにおいても、しや断性能
には限界があるために接点の形状を工夫し接点部
の電流経路を操作することで、磁場を発生させこ
の力で大電流アークを強制駆動して、しや断性能
を上げる努力がなされていた。
しかし、大電流化、低溶着化への要求はさらに
きびしく、従来の接点では要求性能を十分満足さ
せることが困難となつている。又、真空しや断器
の小型化に対しても同様に従来の接点性能では十
分でなく、より優れた性能を持つ接点材料が求め
られていた。
きびしく、従来の接点では要求性能を十分満足さ
せることが困難となつている。又、真空しや断器
の小型化に対しても同様に従来の接点性能では十
分でなく、より優れた性能を持つ接点材料が求め
られていた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになたれたもので、大電流特性に優
れ、かつしや断容量特性、さい断電流特性および
電気伝導度特性に優れた真空しや断器用接点を提
供することを目的としている。
去するためになたれたもので、大電流特性に優
れ、かつしや断容量特性、さい断電流特性および
電気伝導度特性に優れた真空しや断器用接点を提
供することを目的としている。
発明者等はCuに種々の金属、合金、金属間化
合物、金属酸化物を添加した接点材料を試作し、
真空しや断器に組込んで種々の実験を行つた。こ
の結果、Cuを主成分とし、副成分として銅より
融点の高い金属を１種以上含有すると共に銅より
融点の高い金属酸化物を１種以上含有する合金接
点は非常にしや断性能に優れ、かつさい断電流特
性等に優れていることを確認した。
合物、金属酸化物を添加した接点材料を試作し、
真空しや断器に組込んで種々の実験を行つた。こ
の結果、Cuを主成分とし、副成分として銅より
融点の高い金属を１種以上含有すると共に銅より
融点の高い金属酸化物を１種以上含有する合金接
点は非常にしや断性能に優れ、かつさい断電流特
性等に優れていることを確認した。
以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。第１図は真空スイツチ管の構造図で、１真空
絶縁容器、前記真空絶縁容器１の両端を閉塞する
端板２および３とにより形成された容器内部に電
極４および５が、それぞれ電極棒６および７の一
端に、お互いが対向するよう配置されている。前
記電極７は、ベローズ８を介して前記端板３に気
密を損うことなく軸方向の動作が可能なように接
合されている。シールド９および１０がアークに
より発生する蒸気で汚染されることがないよう、
それぞれ前記真空絶縁容器１の内面および前記ベ
ローズ８を覆つている。電極４および５の構成を
第２図に示す。電極５はその背面で電極棒７にろ
う材５１を介挿してろう付されている。前記電極
４，５は本発明に係る合金から成つている。
る。第１図は真空スイツチ管の構造図で、１真空
絶縁容器、前記真空絶縁容器１の両端を閉塞する
端板２および３とにより形成された容器内部に電
極４および５が、それぞれ電極棒６および７の一
端に、お互いが対向するよう配置されている。前
記電極７は、ベローズ８を介して前記端板３に気
密を損うことなく軸方向の動作が可能なように接
合されている。シールド９および１０がアークに
より発生する蒸気で汚染されることがないよう、
それぞれ前記真空絶縁容器１の内面および前記ベ
ローズ８を覆つている。電極４および５の構成を
第２図に示す。電極５はその背面で電極棒７にろ
う材５１を介挿してろう付されている。前記電極
４，５は本発明に係る合金から成つている。
第３図は比較例として従来のCu−Cr合金接点
の金属組織写真（100倍）を示す。これはCu粉と
Cr粉をそれぞれ75重量％、25重量％で混合、成
形し焼結して得られたCu−Cr合金である。
の金属組織写真（100倍）を示す。これはCu粉と
Cr粉をそれぞれ75重量％、25重量％で混合、成
形し焼結して得られたCu−Cr合金である。
また、第４図はCu−Cr−Cr2O3合金の金属組織
写真（100倍）を示す。これはCu粉とCr粉を75重
量％、25重量％とした混合粉とCr2O3粉を95重量
％、５重量％としたものを混合、成形、焼結して
得られたCu−Cr−Cr2O3合金である。また第５図
は、Cu−Cr−Ta2O5合金接点の金属組織写真
（100倍）を示す。これはCu粉とCr粉を75重量％、
25重量％とした混合粉とTa2O3粉を95重量％、５
重量％としたものを混合、成形、焼結して得られ
たCu−Cr−Ta2O5合金である。
写真（100倍）を示す。これはCu粉とCr粉を75重
量％、25重量％とした混合粉とCr2O3粉を95重量
％、５重量％としたものを混合、成形、焼結して
得られたCu−Cr−Cr2O3合金である。また第５図
は、Cu−Cr−Ta2O5合金接点の金属組織写真
（100倍）を示す。これはCu粉とCr粉を75重量％、
25重量％とした混合粉とTa2O3粉を95重量％、５
重量％としたものを混合、成形、焼結して得られ
たCu−Cr−Ta2O5合金である。
以下に種々の測定あるいは試験を行つた結果に
ついて説明する。
ついて説明する。
まず、我々の実験の結果からCu、Crの二元合
金からなる接点合金ではCr量が20〜30重量％の
範囲で各種の性能が優れていることを確認してい
るので、接点材料としてCu−25Crをベースとし
て本発明合金の諸特性比較する。
金からなる接点合金ではCr量が20〜30重量％の
範囲で各種の性能が優れていることを確認してい
るので、接点材料としてCu−25Crをベースとし
て本発明合金の諸特性比較する。
第６図〜第８図はCu−25重量（wt）％Cr合金
の諸特性を１として縦軸に比率をとり、横軸には
酸化物添加量（重量％）をおき、各種酸化物を添
加した合金の諸特性を示す図である。
の諸特性を１として縦軸に比率をとり、横軸には
酸化物添加量（重量％）をおき、各種酸化物を添
加した合金の諸特性を示す図である。
すなわち、第６図は電気伝導度、第７図はしや
断容量、第８図は溶着を起す確率を示す図であ
る。また、第９図は接点を真空絶縁容器１内に組
込んで約600Aの電流を通電して約200回程入・切
した後のさい断電流特性を示す図である。
断容量、第８図は溶着を起す確率を示す図であ
る。また、第９図は接点を真空絶縁容器１内に組
込んで約600Aの電流を通電して約200回程入・切
した後のさい断電流特性を示す図である。
第６図〜第９図において、
(イ)はCu−25wt％CrにCr2O3を添加したもの
(ロ)はCu−53Wt％MoにCr2O3を添加したもの
(ハ)は本発明による合金でCu−53wt％Moに
Ta2O5を添加したもの (ニ)はCu−25wt％CrにTa2O5を添加したものを
示す。
Ta2O5を添加したもの (ニ)はCu−25wt％CrにTa2O5を添加したものを
示す。
第６図から電気伝導度はCu−Mo系の方がCu
−Cr系より高く、また第７図からはしや断容量
は酸化物添加量が多くなるとCu−Mo系の方が
Cu−Cr系より優れていることが判る。
−Cr系より高く、また第７図からはしや断容量
は酸化物添加量が多くなるとCu−Mo系の方が
Cu−Cr系より優れていることが判る。
こゝで電流しや断の現象について述べる。
電流しや断の現象解明は非常に複雑なものであ
るが、一般的には次のように説明できる。
るが、一般的には次のように説明できる。
すなわち、しや断時のアークの熱エネルギーに
より、電極接点からイオンや金属蒸気が発生する
が、これらは交流電流零点で急速に拡散してしま
うので真空度が良くなり、電極接点間の絶縁が回
復してしや断が完了する。従つて上記現象に対し
て接点に要求される特性としては、多量のイオン
や金属蒸気を発生させないことや、また多量のイ
オンを発生させたとしても、これらのイオンや金
属蒸気をすみやかに拡散させることなどがある。
より、電極接点からイオンや金属蒸気が発生する
が、これらは交流電流零点で急速に拡散してしま
うので真空度が良くなり、電極接点間の絶縁が回
復してしや断が完了する。従つて上記現象に対し
て接点に要求される特性としては、多量のイオン
や金属蒸気を発生させないことや、また多量のイ
オンを発生させたとしても、これらのイオンや金
属蒸気をすみやかに拡散させることなどがある。
本発明のCu−Mo−Ta2O5合金が第７図で示し
た如く優れたしや断特性を有する理由として、次
の因子が作用していたと考えられる。
た如く優れたしや断特性を有する理由として、次
の因子が作用していたと考えられる。
(イ) 従来から「真空しや断器には酸化物は不適」
として接点に酸化物はあまり用いられなかつ
た。しかしながら本発明で優れた性能を得たの
は、アークの熱エネルギーにより接点から金属
蒸気、イオン、酸素が発生し、これらが対向す
る接点間に存在することによつてアークを維持
しているのであるが本発明合金は酸素が存在し
ているのでアークが安定し、アーク電圧が低く
押えられている。アーク電圧が下がることによ
り、その入力及接点の温度の低下により蒸発量
が低く押えられる。従つて電流が交流零点をむ
かえた際に接点間に存在する蒸気、イオン量が
少なく容易に拡散出来ることが考えられる。
として接点に酸化物はあまり用いられなかつ
た。しかしながら本発明で優れた性能を得たの
は、アークの熱エネルギーにより接点から金属
蒸気、イオン、酸素が発生し、これらが対向す
る接点間に存在することによつてアークを維持
しているのであるが本発明合金は酸素が存在し
ているのでアークが安定し、アーク電圧が低く
押えられている。アーク電圧が下がることによ
り、その入力及接点の温度の低下により蒸発量
が低く押えられる。従つて電流が交流零点をむ
かえた際に接点間に存在する蒸気、イオン量が
少なく容易に拡散出来ることが考えられる。
(ロ) 接点間に酸素が存在し続けた場合には、アー
クが継続し、しや断不能となるが、本発明合金
の場合には、酸素が金属蒸気やイオンとすみや
かに再結合して拡散するために優れたしや断性
能を示したものと考える。
クが継続し、しや断不能となるが、本発明合金
の場合には、酸素が金属蒸気やイオンとすみや
かに再結合して拡散するために優れたしや断性
能を示したものと考える。
(ハ) またアーク発生中に金属酸化物が解離し酸素
を供給する為に大きな解離エネルギーの変化
ΔF値を持つものは好ましくない。我々の実験
結果によると、2000℃で金属酸化物の酸素解離
圧が１×10-8torrより高いものは良好なしや断
性能を示したが、１×10-8torrより低いもの
（例えばGeO2は2000℃で10-24torr以下）は添加
量と共にしや断容量が低下した。従つて本発明
品は、この面からも好適なΔF値を有している
と考えられる。
を供給する為に大きな解離エネルギーの変化
ΔF値を持つものは好ましくない。我々の実験
結果によると、2000℃で金属酸化物の酸素解離
圧が１×10-8torrより高いものは良好なしや断
性能を示したが、１×10-8torrより低いもの
（例えばGeO2は2000℃で10-24torr以下）は添加
量と共にしや断容量が低下した。従つて本発明
品は、この面からも好適なΔF値を有している
と考えられる。
(ニ) さらに本発明合金は第６図から判るように
Cu−Cr合金より電気伝導度が高い。従つて熱
伝導度も高いのでアークの熱入力の伝導による
熱拡散に優れた特性となる。
Cu−Cr合金より電気伝導度が高い。従つて熱
伝導度も高いのでアークの熱入力の伝導による
熱拡散に優れた特性となる。
次に、第８図は溶着を起す確率について示して
いるが、Cu−Cr系合金では酸化物添加量が５〜
20wt％では溶着を起さなかつたが、Cu−Mo系で
は７〜８％wt％で溶着を起さなかつた。また第
９図にはさい断電流特性を示しているが本発明合
金のCu−Mo−Ta2O5は他の合金に比べ最も優れ
た特性を示していることが判る。
いるが、Cu−Cr系合金では酸化物添加量が５〜
20wt％では溶着を起さなかつたが、Cu−Mo系で
は７〜８％wt％で溶着を起さなかつた。また第
９図にはさい断電流特性を示しているが本発明合
金のCu−Mo−Ta2O5は他の合金に比べ最も優れ
た特性を示していることが判る。
このように、Cu−Mo系はCu−Cr系に比較し
て電気伝導度特性、しや断容量特性に優れてい
て、このうちCu−Mo−Ta2O5はさい断電流特性
にも特に優れた特性を示す。
て電気伝導度特性、しや断容量特性に優れてい
て、このうちCu−Mo−Ta2O5はさい断電流特性
にも特に優れた特性を示す。
以上のようにこの発明によればCuを主成分と
し、副成分としてモリブデンを含有すると共に、
銅より融点が高く2000℃で１×10-8torr以上の酸
素解離圧を有する金属酸化物として酸化タンタル
を添加して合金化したので、大電流特性に優れ、
かつしや断性能、さい断電流値特性、電気伝導度
特性にも優れた真空しや断器用接点を得ることが
できる。
し、副成分としてモリブデンを含有すると共に、
銅より融点が高く2000℃で１×10-8torr以上の酸
素解離圧を有する金属酸化物として酸化タンタル
を添加して合金化したので、大電流特性に優れ、
かつしや断性能、さい断電流値特性、電気伝導度
特性にも優れた真空しや断器用接点を得ることが
できる。
第１図は、真空スイツチ管の構造図、第２図は
真空スイツチ管の電極部分の拡大断面図、第３図
は焼結法により製造した従来のCu−25重量％Cr
合金の金属組織写真、第４図は焼結により得られ
たCu−25重量％Crの母合金にCr2O3を５重量％添
加した合金の金属組織写真、第５図は焼結により
得られたCu−25重量％Crの母合金にTa2O5を５
重量％添加した合金の金属組織写真、第６〜第９
図はCu−25重量％Cr合金またはCu−53重量％
Mo合金に夫々Cr2O3、Ta2O5を添加した際の
Cr2O3又はTa2O5の添加量に対する種々の特性を
示し、第６図は電気伝導度、第７図はしや断容
量、第８図は溶着を起こす確率の関係、第９図は
さい断電流値をそれぞれ示す特性図である。 １……真空絶縁容器、２，３……端板、４，５
……電極、６，７……電極棒、８……ベローズ、
９，１０……シールド、５１……ろう材。なお、
図中同一符号は各々同一又は相当部分を示す。
真空スイツチ管の電極部分の拡大断面図、第３図
は焼結法により製造した従来のCu−25重量％Cr
合金の金属組織写真、第４図は焼結により得られ
たCu−25重量％Crの母合金にCr2O3を５重量％添
加した合金の金属組織写真、第５図は焼結により
得られたCu−25重量％Crの母合金にTa2O5を５
重量％添加した合金の金属組織写真、第６〜第９
図はCu−25重量％Cr合金またはCu−53重量％
Mo合金に夫々Cr2O3、Ta2O5を添加した際の
Cr2O3又はTa2O5の添加量に対する種々の特性を
示し、第６図は電気伝導度、第７図はしや断容
量、第８図は溶着を起こす確率の関係、第９図は
さい断電流値をそれぞれ示す特性図である。 １……真空絶縁容器、２，３……端板、４，５
……電極、６，７……電極棒、８……ベローズ、
９，１０……シールド、５１……ろう材。なお、
図中同一符号は各々同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 銅を主成分とし、副成分としてモリブデンを
含有すると共に、銅より融点が高く2000℃で１×
10-8torr以上の酸素解離圧を有する金属酸化物と
して酸化タンタルを添加し、これを上記銅および
モリブデンと合金化したことを特徴とする真空し
や断器用接点。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9173583A JPS59215621A (ja) | 1983-05-23 | 1983-05-23 | 真空しや断器用接点 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9173583A JPS59215621A (ja) | 1983-05-23 | 1983-05-23 | 真空しや断器用接点 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59215621A JPS59215621A (ja) | 1984-12-05 |
| JPH0133012B2 true JPH0133012B2 (ja) | 1989-07-11 |
Family
ID=14034770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9173583A Granted JPS59215621A (ja) | 1983-05-23 | 1983-05-23 | 真空しや断器用接点 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59215621A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02197035A (ja) * | 1989-01-25 | 1990-08-03 | Mitsubishi Electric Corp | 真空スイッチ用接点材料およびその製法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5647654A (en) * | 1979-09-15 | 1981-04-30 | Lucas Industries Ltd | Tester |
-
1983
- 1983-05-23 JP JP9173583A patent/JPS59215621A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5647654A (en) * | 1979-09-15 | 1981-04-30 | Lucas Industries Ltd | Tester |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59215621A (ja) | 1984-12-05 |
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