JPH04206122A - 真空バルブ - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
兼備した真空バルブに関するものである。
断を行なわせる真空バルブの接点は、対向する固定、可
動の2つの接点から構成されている。この真空バルブを
用いて、電動機負荷などの誘導性回路の電流をしゃ断す
るとき、過度の異常サージ電圧が発生し、負荷機器を破
壊させる恐れかある。
おける小電流しゃ断時に発生するさい新現象(交流電流
波形の自然上口点を待たずに強制的に電流しゃ断か行わ
れること)によるものである。
ージインピーダンスZoと、電流さい断値Icの積、す
なわちVs−Zo−Icで表される。従って、異常サー
ジ電圧Vsを低くするためには電流さい断値1cを小さ
くしなくてはならない。
Ag)とを複合化した合金の接点を用いた真空開閉器が
開発され(特願昭42−68447号、米国特許第36
83138号)、これが実用化されている。
電界放射電子の衝突による電極面の加熱に基つく接
点材料の蒸発を促進させ、更に、(3) 接点材料の
炭化物かアークにより分解し、荷電体を生成してアーク
を接続する等の点で優れた低さい断電流特性を発揮する
。
、ビスマス(Bi)と銅(Cu)とを複合化した合金が
製造され、この材料が真空バルブに実用化されている(
特公昭35−14974号、米国特許第2975256
号、特公昭41−12131号、米国特許第32469
79号)。
たもの(特公昭35−14974号)は、その適度な蒸
気圧特性を有するので、低いさい断電流特性を発揮し、
また、Biを0. 5wt%としたもの(特公昭41−
12131号)は、結晶粒界に偏析して存在する結果、
合金自体を脆化し、低い溶着用外力を実現し大電流しゃ
断性に優れている。
uとの比率をほぼ7:3としたAg−Cu−WC合金か
提案されている(特開昭58−157015号)。この
合金において、従来にない限定をしたAgとCuとの比
率を選択するので、安定したさい断電流特性を発揮する
と記載されている。
の粒径(例えば、WCの粒径)を0. 2〜1μmとす
ることにより、低さい断電流特性の改善に有効であるこ
とか示唆されている。
を偏在させることなく均一化することにより、低サージ
性が得られることが示唆されている。
B1合金の他、Cu−Te合金も知られている(特公昭
44−23751号公報)。また、Cu−Cr合金材料
も高耐圧大電流用として優れた特性を有している。
が要求されるが、近年、電動機などの誘導性回路に適用
されることか一層増えるとともに、高サージインピーダ
ンス負荷も出現したため、優れた低サージ特性をも兼備
しなくてはならなくなってきている。
でなくてはならない。一方、大電流遮断を可能とするに
は、放出した蒸気を素早く拡散させなければならないこ
とはもちろんのこと、実際の使用時即ち大電流通電時に
、接点の温度上昇を低く抑える必要性から導電率はある
程度大きくなければならない。
かった。
8447号、米国特許第3683138号)では、さい
断電流値自体か不十分である。
5−14974号、米国特許第 2975256号)では、開閉回数の増大と共に電極間
空間への金属供給量が減少し、低さい断電流特性の劣化
が現れ、高蒸気圧元素量に依存して耐電圧特性の劣化も
指摘されている。
昭41−12131号、米国特許第3246979号)
では、低さい断電流特性が不十分である。
−Cu−WC合金(特開昭58=157015号)、耐
弧性材料の粒径を0.2〜1μmとする合金(特開昭6
2−77439号)および、その高導電成分を偏在させ
ることなく均一化した、Ag−Cu−WC合金(特願平
1−108742号公報)では、優れた低サージ性を得
ることができるものの、金属蒸気を放出しやすくするこ
とを目的として、接点材料の導電率を低くしているため
に、十分な大電流遮断特性を発揮し得ない。
合金、およびCu−Cr合金ては、金属蒸気の放出が少
ない上に拡散も速いため、十分な低サージ性は望めない
。
その目的とするところは、優れた大電流遮断性能と低く
安定した低サージ性の両特性を兼備し、苛酷化する真空
遮断器への要求に応える接点材料を提供することである
。
めた結果、被アーク部となる部分の接点表面の導電成分
含有量を接点材料の平均の導電成分量より少なくするこ
とか、この発明の目的達成に、有効であるとの知見を得
て、この発明を完成させるに至った。
成する第1層領域とこの第1層領域より内部を形成する
第2層領域とから構成される真空バルブ用接点であって
、前記接点中の第1層領域と第2層領域はAgまたは/
およびCuからなる高導電性成分て連続一体止され、前
記接点中の第2層領域中の平均高導電性成分の量(b)
は接点材料の全量に対し20〜50重量%の範囲にあり
、前記接点中の第1層領域中の平均高導電性成分の量(
a)は前記第2層領域中の平均高導電性成分の量(b)
の20〜80%の範囲にあり、残部が耐弧性成分により
構成された接点、を具備してなること、を特徴とするも
のである。
さを150μm以下のものとすることができる。
がTi5Zr、Hf、V、Nb、Ta。
金属の金属炭化物からなるものとすることができる。
材料の全量に対し必要に応じて0〜3重量%のFe、(
0およびN1から選ばれる少なくとも1種の補助成分を
含有することができる。
分がAgおよびCuからなり、高導電性成分中のAgの
比率か50%以上であるものとすることができる。
する。
電極部の拡大断面図である。
筒状に形成された絶縁容器2と、この両端に封止金具3
a、3bを介して設けた金属性の蓋体4a、4bとて真
空密に構成されている。
取付けられた1対の電極7,8が配設され、上部の電極
7を固定電極、下部の電極8を可動電極としている。ま
たこの電極8の電極棒6には、ベローズ9か取付けられ
しゃ断電1内を真空密に保持しながら電極8の軸方向の
移動を可能にしている。またこのへローズ9上部には金
属性のアークシールド10か設けられ、ベローズ9かア
ーク蒸気で覆われることを防止している。又、前記電極
7,8を覆うようにしゃ断電1内に金属性のアークシー
ルド1]か設けられ、これにより絶縁容器2がアーク蒸
気で覆われることを防止している。更に電極8は、第2
図に拡大して示す如く導電棒6にろう何部12によって
固定されるか、又はかしめによって圧着接続されている
。接点13aは電極8にろう付14によってろう付で取
付けられる。なお、接点13bは電極7にろう付により
取付けられる。
接点表面層を形成する第1層領域15とこの第1層領域
より内部を形成する第2層領域13とから構成されてい
る。
1層領域とこの第1層領域より内部を形成する第2層領
域とから構成されている。
エネルキーハラシスの崩壊によって生する現象である。
って、接点材料のさい所持性は、材料の平均的な物性よ
り、極表面の物性への依存性が強い。
ため、例えばAg/Cu−WC−Co接点材料は優れた
電流さい所持性を有しているが、導電率が低いため、十
分大きな電流を流すことかできない。
とするためには、接点表面の熱伝導率(あるいは導電率
)を低くし、しかも全体の(平均の)熱伝導率(あるい
は導電率)は、ある程度高くしなければならない。
域を相対的に熱伝導率(あるいは導電率)の低い材料で
構成し、この第1層領域より内部を形成する第2層領域
を第1層領域を形成する材料よりも相対的に熱伝導率(
あるいは導電率)の高い材料で構成してなるものである
。ここで第2層領域は接点の大部分を占めるので、接点
全体の熱伝導率(あるいは導電率)は、第2層領域の熱
伝導率(あるいは導電率)によりほぼ支配されることに
なる。
深さ方向への距離は、150μm以下であることが好ま
しく、さらに好ましくは100μm以下である。こめ所
定値を越える値では、低サージ性を確保するための接点
からの導電性成分の蒸気放出を必要量たけ行わせる温度
に達せず、一方、この厚さが所定値未満ては、少なすぎ
る導電性成分量のため蒸発による導電性成分の枯渇現象
が開閉回数の経過とともに起こり、低サージ性の低下、
接触抵抗温度上昇特性の不安定さか生ずる。
Cuよりなる高導電性成分で連続一体化されてなる。こ
こで高導電性成分で連続一体化されてなるというのは、
界面か明確に存在している場合と存在していない場合の
双方を含むものとし、両領域か実質的に一体化されてい
れば足りることを意味する。
、Agまたは/およびCuか用いられる。
およびCuの共存した場合、両方ともにAgおよびCu
の共存した場合のいずれの場合にも安定したさい所持性
が得られる。この高導電性成分としては、AgおよびC
uからなり、高導電性成分中のAgの比率か50%以上
であることが好ましい。
)は接点材料の全量に対し20〜50重量%の範囲であ
る。
材料の通電時の温度上昇か高くなってしまうため、好ま
しくない。この種の焼結系の接点材料において、しばし
ば電流しゃ断不能の原因となる集中アーク放電の発生も
陽極の温度上昇による陽極からの過剰な金属蒸気の発生
によるものであり、これを防止するためにも、接点中の
高導電性成分の量はある程度の量を必要とし、また、導
電材料としては、でき得る限り、導電率の高いものを用
いることか好ましく、最低でも、20IACS%以上で
ある必要かある。しかし、接点中の高導電性成分の量か
50重量%を越えると、さい断時性の劣化を招くので好
ましくない。
性成分の量(a)は、前記第2層領域中の平均高導電性
成分の量(b)の20〜80%の範囲である。すなわち
、この制限によれば、第1層領域中の高導電性成分の;
(a)の範囲は、接点材料を基準として4〜40重二%
に相当する。
性成分の蒸発による消失により、接点表面温度か局所的
に極端に高くなるため、しゃ断時性か低下する。また、
第1層領域中の導電性成分の蒸発による局部的に消失し
た部分にアークか当たって大きな電流で電流さい断か発
生するため、さい断時性も同時に劣化(さい断値自体か
高いのみならずばらつきも大きい)する。一方(a)か
40重量%を越えると、さい断値か高くなり好ましくな
い。
は耐弧性成分により構成される。この耐弧性成分として
は、一般に融点か2500に以上の高温でも安定な物質
である必要かある。
低くならない。たとえばA g / Cu −WC−C
o接点材料では電流減少にともない、アーク・プラズマ
からのイオン衝突による入力エネルギーか減少しても、
融点が高いため、アークにより固体あるいは液体として
高温まで加熱されたWCから、その冷却にともない顕熱
が放出され、低い電流値までアークの維持に必要なだけ
の金属蒸気を維持し得る。このように、耐弧材は、接点
材料の熱伝導率を低く抑えるばかりでなく、電流減少時
にアーク維持材である導電材の冷却を緩和する役割を担
っているので、さい断電流値を低く抑えるには、融点が
2500に以上の高温でも安定な物質である必要かある
。
Hf、V、Nb5Ta、Cr、MoおよびWからなる群
から選ばれる1種以上の金属の金属炭化物、すなわち、
TiC,ZrC,HfC。
O2C1WCからなる群から選ばれる1種以上、が好
ましい。
る一種以上の成分を、焼結助剤として含めることができ
る。その含有量は、接点材料の全量に対して0〜3重量
%の範囲が好ましい。補助成分がゼロでも、さい断値に
ある程度のばらつきか見られるものの、さい断値は概し
て低い特徴かある。一方3重量%を越えるとさい断時性
か急速に低下する。
材がWClそして焼結助剤がCoであるAgまたは/お
よびCu−WC−Co接点材料の場合について主として
示す。
分を分類する。分類作業は例えば篩分けと沈降法とを併
用して行うことで容易に所定粒径の粉末を得る。まず所
定粒径のwcとCoおよび/またはCを所定量および、
WC粒径より十分大きい所定粒径のAgを所定量の一部
用意し、これらを混合し、その後加圧成型して粉末成形
体を得る。
囲気或いは真空度か、1.3X10’Pa以下て、所定
温度、例えば1150℃×1時間にて仮焼結し、仮焼結
体を得る。
/及びCuを1150℃×1時間で溶浸しAg又は/及
びCu−Co−WC合金を得る。
。
同様でありカーボンは、WC或いはAg又は/及びCu
といずれか又は双方に、あらかじめ混合させておき、仮
焼結体を得る。
成分の比率Ag/ (Ag+Cu)の制御は、次の様に
して行った。例えばあらかじめ所定比率A g / (
A g + Cu )を有するインゴットを、温度12
00℃、真空度1.3X10 ”Paで真空溶解を行い
、切断し溶浸用素材として用いた。
法は仮焼結体を作る際、あらかしめ、所定量の一部をW
C中に混合させておき後から残余のAg又はAg+(:
uを溶浸させることても、所望組成の接点合金を得るこ
とが出来る。
0℃の温度に、所定時間置くことにより表面のみ導電成
分量を減少させることかできる。
されたものと、溶浸時に導入されたものの2種類ある。
時のAg又は/及びCu粉末の大きさ程度でこの場合は
約44μm、一方後者は粒子間か5μm以下のWCスケ
ルトン間に存在している。接点の加工面にはこの両者か
混在しているが、導電成分の融点以上の温度において加
熱を行えば、導電成分は再溶融するため、表面張力のつ
りあいから、接点表面のWC粒子間距離の広イ部分から
は、導電成分かなくなり(スケルトン内部にひきこまれ
、その分たけろうづけ部分がらしみたす)、結果として
接点表面(第1層領域)の導電成分量を減少させること
か出来る。
より所定量少なくする手段の別の技術は、上記の様にし
て作製した組成が均一な接点の一方の面を少なくともI
KVを多数回放電させる電圧コンディショニング又は、
少なくともIKAを多数回しゃ断させる電流コンディシ
ョニングを与えることで、いずれもその回数とエネルギ
ーを調整することで第1層領域の厚さ(Rさ)を制御す
る。
り所定量少なくする他の技術は、所定量の組成を有する
合金を別々に作製し、これらを重ね合わせて得る方法で
ある。
価条件につき述べる。
空バルブを製作し、この装置を0.8m/秒の開極速度
て開極させ遅れ小電流をしゃ断した時のさい断電流を測
定した。しゃ断電流は2゜A(実効値)、50Hzとし
た。開極位相はランダムに行い500回しゃ断されたと
きのさい断電流を接点数3個につき測定しその平均値お
よび最大値を第1〜2表に示した。
点材料の遮断特性を評価した。
成分のX線強度を100とし、各接点表面のX線強度を
測定し、これらの相対比較によって成分量とした。
層領域中の高導電性成分の量(b)との比試料では、第
2層領域中の高導電性成分の量(b)が少なすぎるとさ
い断値が高い(劣る)のみならす、ばらつき幅か大きく
、更にしゃ断時性も充分でない(比較例−1)。一方こ
の数値(b)か75%の場合には同様さい断時性か劣る
(比較例−2)。従って、第2層領域中の高導電性成分
のfit(b)の値は、20〜50νt%の範囲が好ま
し0゜ 実施例4〜6、比較例−3 前記した実施例1〜3、比較例1〜2ては、べたが、こ
の値が40〜80%(実施例4〜6)でも良好なさい断
時性としゃ断時性を示すか、こが高くなり好ましくない
。
分の量(a)は、1以下〜52.5vt%まで変化して
いる。第1表かられかるように第1層領域中の高導電性
成分の量(a)か、第2層領域中のそれ(b)に比べ小
さくかつ所定範囲内にあるとき、さい断時性に優れてい
ることか判る。
っている。また、4vt%(実施例−1)以上において
は接点のしゃ断時性も合格値を示している。
ゃ断時性の低下(不合格)か見られているか、これは放
電に伴う接点表面の導電成分の蒸発による消失により、
接点表面温度が局所的に極端に高くなるためである。ま
た、この接点てはさい断時性も同時に劣化(さい断値自
体か高いのみならすばらつきも大)しているか、これは
第1層領域中の導電成分が蒸発による局部的消失した部
分にアークがあたって、大きな電流で電流さい断が発生
したためである。
の厚さは50〜65μmであったが・この厚さが150
μmの場合(実施例−7)には、改良したさい断時性か
得られるが、この厚さが400μm(比較例−4)では
、接点部を第1層領域と第2層領域とに分は第1層領域
の方の導電成分を第2層領域中のそれより少なくし、さ
い断時性を改良する効果を得ることができない。その意
味で第1層領域の存在しない比較例−5では、さい断時
性の改良効果は示していない。
成分のゼロ(実施例−9)の場合よりさい断時性は幾分
劣るものの、その値は1.6A以下であって好ましい範
囲内である。これ以上の補助成分量は、さい断時性を急
速に低下させる。特に補助成分がゼロ(実施例−9)で
は、さい断値にある程度のばらつきが見られるもののさ
い断値は概して低い特徴がある。Coの量が例えば7%
のものではさい断時性の顕著な低下が見られる。
例1〜9、比較例1〜5で示したAgのみでなく、一方
かAgとCuか共存(実施例−10,11)した場合及
び両方かAgとCuが共存(実施例−12)していても
、安定したさい断時性を示す。
施例13〜14)においても安定したさい断時性を示す
。
では、粒径6μm以下のWCを使用したか、第1層領域
と第2層領域中の高導電性成分のTiC,ZrC,Hf
C,VCXNbCSTaC。
いても安定したさい断時性としゃ断時性が得られる。
域中の導電性成分の量(a)を第2層領域中のそれ(b
)より所定値範囲内において少なくすることにより、(
a)、(b)か均一な組成の接点に比べさい断時性に優
れ、かつ大電流しゃ断可能な接点を具備した真空バルブ
とすることができる。
れる真空バルブの断面図、第2図は第1図に示す真空バ
ルブの電極部分の拡大断面図である。第3図は、接点材
料の拡大断面図である。 1・・・しゃ断電、2・・・絶縁容器、3a、3b・・
・封止金具、4a、4b・・・蓋体、5,6・・・導電
棒、7.8・・・電極、9・・・ベローズ、10.11
・・アークシールド、12.14・・・ろう何部、13
a。 13b・・・第2層領域の接点、15・・・接点表面の
導電成分量が少ない第1層領域の部分。 第 1 因 第2区
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、接点の表面層を形成する第1層領域とこの第1層領
域より内部を形成する第2層領域とから構成される真空
バルブ用接点であつて、 前記接点中の第1層領域と第2層領域はAgまたは/お
よびCuからなる高導電性成分で連続一体化され、 前記接点中の第2層領域中の平均高導電性成分の量(b
)は接点材料の全量に対し20〜50重量%の範囲にあ
り、 前記接点中の第1層領域中の平均高導電性成分の量(a
)は前記第2層領域中の平均高導電性成分の量(b)の
20〜80%の範囲にあり、残部が耐弧性成分により構
成された接点、 を具備してなることを特徴とする真空バルブ。 2、前記第1層領域の厚さが150μm以下である、請
求項1に記載の真空バルブ。 3、前記耐弧性成分がTi、Zr、Hf、V、Nb、T
a、Cr、MoおよびWからなる群から選ばれる1種以
上の金属の金属炭化物である、請求項1または2のいず
れかに記載の真空バルブ。 4、前記接点の接点材料の全量に対し必要に応じて0〜
3重量%のFe、CoおよびNiから選ばれる少なくと
も1種の補助成分を含有する、請求項1〜3のいずれか
1項に記載の真空バルブ。 5、高導電性成分がAgおよびCuからなり、高導電性
成分中のAgの比率が50%以上である、請求項1〜4
のいずれか1項に記載の真空バルブ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32755990A JP2911594B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 真空バルブ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32755990A JP2911594B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 真空バルブ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04206122A true JPH04206122A (ja) | 1992-07-28 |
JP2911594B2 JP2911594B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=18200421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32755990A Expired - Lifetime JP2911594B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 真空バルブ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2911594B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1041140C (zh) * | 1994-04-11 | 1998-12-09 | 株式会社日立制作所 | 真空管及制造方法,具有真空管的真空断路器及制造方法 |
JP2020200503A (ja) * | 2019-06-10 | 2020-12-17 | 日本電産株式会社 | 電気接点材料、及び電気接点材料の製造方法 |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP32755990A patent/JP2911594B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1041140C (zh) * | 1994-04-11 | 1998-12-09 | 株式会社日立制作所 | 真空管及制造方法,具有真空管的真空断路器及制造方法 |
JP2020200503A (ja) * | 2019-06-10 | 2020-12-17 | 日本電産株式会社 | 電気接点材料、及び電気接点材料の製造方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2911594B2 (ja) | 1999-06-23 |
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