JPH0510779B2 - - Google Patents

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JPH0510779B2
JPH0510779B2 JP18364783A JP18364783A JPH0510779B2 JP H0510779 B2 JPH0510779 B2 JP H0510779B2 JP 18364783 A JP18364783 A JP 18364783A JP 18364783 A JP18364783 A JP 18364783A JP H0510779 B2 JPH0510779 B2 JP H0510779B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
component composition
electrode
composite metal
coil
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP18364783A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6074316A (en
Inventor
Katsuyuki Kashiwagi
Taiji Noda
Kaoru Kitakizaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP18364783A priority Critical patent/JPS6074316A/en
Priority to CA000449036A priority patent/CA1236868A/en
Priority to DE8484102582T priority patent/DE3464822D1/en
Priority to EP84102582A priority patent/EP0119563B2/en
Priority to US06/589,295 priority patent/US4584445A/en
Publication of JPS6074316A publication Critical patent/JPS6074316A/en
Publication of JPH0510779B2 publication Critical patent/JPH0510779B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/0203Contacts characterised by the material thereof specially adapted for vacuum switches

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は、真空インタラプタに係り、特にアー
クと平行な軸方向磁界(縦磁界)を発生させる手
段を備えた、いわゆる縦磁界方式の真空インタラ
プタに関する。 従来技術 縦磁界方式の真空インタラプタは、アークにこ
れと平行な縦磁界を印加することにより、アーク
を電極面上に分散せしめてその局部的な集中を防
止し、もつて電極の過度の溶融を防ぐことにより
電流しや断能力の向上を図るもので、真空容器内
に1対の電極棒を相対的に接近離反自在に導入す
るとともに、各電極棒の内端部にアーク拡散部と
接触部とからなる電極をそれぞれ固着し、縦磁界
発生手段としてのコイルを、特公昭42−13045号
公報等に記載されているように前記真空容器の外
部に備えたり、または特公昭53−41793号公報、
特公昭54−22813号公報もしくは特開昭56−
130037号公報等に記載されているように真空容器
内における各電極の背部に備えたり、さらには実
開昭56−57443号公報等に記載されているように
真空容器内における1対の電極の外周に備えたり
して構成されている。 ところで、上記真空インタラプタの電極材料
は、次に示す(i)〜(vi)の諸特性が要求されている。 (i) 電流しや断能力が高いこと (ii) 耐電圧が高いこと (iii) 消耗が少ないこと (iv) 電流さい断値が小さいこと (v) 接触抵抗が小さいこと (vi) 溶着力が小さいこと しかして、従来の縦磁界方式の真空インタラプ
タの電極には、例えば特開昭53−21777号公報に
開示されたオーステナイト系ステンレス鋼と銅
(Cu)との複合金属によりアーク拡散部を形成す
るとともに、接触部を特公昭41−12131号公報等
に記載されているCuに微少のビスマス(Bi)を
含有せしめたCu−Bi合金(例えばCu−0.5Bi合
金)により形成したものが知られている。しかし
ながら、かかる電極は、縦磁界によるうず電流の
発生を抑制でき、大電流しや断能力、耐溶着性お
よび接触抵抗に優れてはいるものの、高電圧用と
しては不向きである。 また、高電圧用としては、前記オーステナイト
系ステンレス鋼とCuとの複合金属によりアーク
拡散部を形成するとともに、接触部を特公昭54−
36121号公報に記載されているCuにタングステン
(W)を含有せしめたCu−W合金(例えば20Cu−
80W合金)により形成したものが知られている。
しかし、この電極は、事故電流の如き大電流をし
や断することが困難であるという欠点を有する。 一方、昨今の系統拡張に伴う昇流、昇圧に対処
すべく、電流しや断能力および絶縁耐力の双方に
優れた電極の出現が要望されている。 発明の目的 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもの
で、大電流、高電圧のしや断に供し得る電極を備
えた縦磁界方式の真空インタラプタを提供するこ
とを目的とする。 発明の構成 かかる目的を達成するために、本発明は、真空
容器内に1対の電極棒を相対的に接近離反自在に
導入するとともに、各電極棒の内端部にアーク拡
散部と接触部とからなる電極をそれぞれ固着し、
前記真空容器の外部または真空容器の内部にアー
クに対しこれと平行な軸方磁界を印加するコイル
を備えてなる真空インタラプタにおいて、前記各
電極のアーク拡散部をオーステナイト系ステンレ
ス鋼30〜70重量%および銅30〜70重量%からなる
複合金属により形成するとともに、接触部を銅20
〜70重量%、クロム5〜70重量%およびモリブデ
ン5〜70重量%からなる複合金属により形成した
ものである。 実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 第1図は本発明の一実施例を示す真空インタラ
プタの縦断面図で、この真空インタラプタは、真
空容器1内にその軸線上に位置せしめて1対の電
極棒2,2を相対的に接近離反自在に導入し、各
電極棒2の内端部に笠形円板状の対をなす電極
3,3を絶縁スペーサを介在せしめて機械的に固
着し、各電極棒2と電極3とを電極3の背部に配
設されかつ電極棒2に流れる軸方向(第1図にお
いて上下方向)の電流を電極棒2を中心とするル
ープ電流に変更して縦磁界を発生するコイル4,
4により電気的に接続して概略構成されている。 すなわち、真空容器1は、ガラスまたはセラミ
ツクスからなる円筒状の2本の絶縁筒5,5を両
端に固着したFe−Ni−Co合金、またはFe−Ni合
金等からなる薄肉円環状の封着金具6,6,…の
一方を介し接合して1本の絶縁筒とするととも
に、その両開口端を他方の封着金具6,6を介し
円板状の金属端板7,7により閉塞し、かつ内部
を高真空(たとえば5×10-5Torr以下の圧力)
に排気して形成されている。そして、真空容器1
内には、前記各電極棒2がそれぞれの金属端板7
の中央から真空容器1の気密性を保持して相対的
に接近離反自在に導入されている。 なお、一方(第1図において上方)の電極棒2
は、一方の金属端板7に気密に挿着されているも
のであり、他方の電極棒2は、金属ベローズ8を
介し真空容器1の気密性を保持して他方の金属端
板7を軸方向へ移動自在に挿通されているもので
ある。また、第1図において9および10は軸シ
ールドおよびベローズシールド、11は主シール
ド、12は補助シールドである。 前記各電極棒2の内端部には、第2図および第
3図に示すように、Cuの如く高導電率の材料か
らなるとともに、電極棒2の直径より適宜大径の
円板状の取付ベース4aと、取付ベース4aの外
周の相対する位置から半径方向(第2図において
左右方向)外方へ延在する2本のアーム4bと、
各アーム4bの端部から取付ベース4aを中心と
し同一方向へ円弧状に彎曲した円弧部4cとから
なる1/2分流タイプのコイル4が、取付ベース4
aの一方(第2図において下方)の面に形成した
凹部13を介しろう付により固着されている。 そして、コイル4は、電極棒2の内端外周にろ
う付により嵌着したリング状の取付部14aと、
取付部14aの外周から半径方向外方へ放射状に
延伸した複数の支持腕14bと、各支持腕14b
の端部を連結するリング状の支持部14cとから
なるコイル補強体14とろう付されて補強されて
いる。 なお、コイル補強体14は、ステンレス鋼の如
く機械的強度大にしてかつ低導電率の材料からな
るものである。 前記コイル4の取付ベース4aの他方の面に
は、円形の凹部15が設けられており、この凹部
15には、ステンレス鋼またはインコネルの如く
機械的強度大にしてかつ低導電率の材料により短
円筒状に形成した絶縁スペーサ16が、その一端
に形成した小径フランジ16aを介しろう付によ
り固着されている。そして、絶縁スペーサ16の
他端に形成した大径フランジ16bには、この大
径フランジ16bより適宜大径にしてかつ絶縁ス
ペーサ16の内径とほぼ同径の透孔を有する円輪
板状の取付ベース17aと、取付ベース17aの
外周の相対する位置から半径方向外方へ延在した
2本のアーム17bと、各アーム17bの端部か
らコイル4の円弧部4cとほぼ等しい曲率半径に
してかつこれとは逆の同一方向へ適宜の長さで円
弧状に彎曲した円弧部17cとからなり、銅の如
く高導電率の材料により形成された補助コイル1
7が、取付ベース17aの一方(第2図において
下方)の面に設けた係合段部18を介しろう付に
より固着されている。そして、補助コイル17と
コイル4とは、補助コイル17の各円弧部17c
の端部に設けた凹部19に一端を固着し、かつ他
端をコイル4の各円弧部4cの端部に設けた透孔
21に挿着した軸方向の通電ピン20を介し電気
的に接続されている。 前記補助コイル17には、コイル4の直径とほ
ぼ同径に形成した前記電極3が、背面中央に設け
た凹部22を介しろう付により取付ベース17a
と接合されるとともに、背面を介しろう付により
各アーム17bおよび円弧部17cと接合されて
いる。電極3は、対向面(第2図において上面)
中央に円形の凹部23を設けかつ周辺に近づくに
つれて漸次薄肉となる笠形円板状に形成されたア
ーク拡散部3aと、対向面に平坦な円形の接触面
を有するとともに周辺に近づくにつれて漸次薄肉
となる笠形円板状に形成されかつアーク拡散部3
aの凹部23にろう付により固着された接触部3
bとからなり、全体として笠形円板状に設けられ
ている。 前記電極3のアーク拡散部3aは、オーステナ
イト系ステンレス鋼(例えばsus304、316L等)
30〜70重量%およびCu30〜70重量%からなる複
合金属により形成されている。なお、この複合金
属は、4〜30%の導電率(IACS%)、30Kgf/mm2
以上の引張強度および100〜180Hv(1Kg)の硬度
を有するものである。 また、接触部3bは、Cu20〜70重量%、クロ
ム(Cr)5〜70重量%およびモリブデン(Mo)
5〜70重量%の複合金属により形成されている。
なお、この複合金属は、20〜60%の導電率および
120〜180Hv(1Kg)の硬度を有するものである。 一方、アーク拡散部3aを形成する複合金属と
接触部3bを形成する複合金属とは、ほぼ同様に
して製造されるものである。次に、接触部3bを
形成する複合金属を例にして各種製造方法につい
て説明する。 (1) 例えば−100メツシユのCr粉末と−100メツ
シユのMo粉末とを所定量混合し、この混合粉
末をCr、MoおよびCuと反応しない材料(例え
ばアルミナ)からなる容器に入れるとともにそ
の上にCuのブロツクを載置し、真空中(5×
10-5Torr)においてまず1000℃で10分間加熱
して脱ガスするとともにCrとMoとからなる多
孔質の基材を形成し、ついでCuの融点(1083
℃)以上の温度の1100℃で10分間加熱してCu
を多孔質の基材に溶浸して行なう。 (2) CrとMoとを粉末にし、これらを所定量混合
するとともに、この混合粉末をアルミナ等から
なる容器に入れ、かつ非酸化性雰囲気中(例え
ば真空中、水素ガス中、窒素ガス中またはアル
ゴンガス中等)において、各金属の融点以下の
温度(例えば粉体上にCu材をあらかじめ載置
している場合にはCuの融点以下、またCu材を
あらかじめ載置していない場合にはCrの融点
以下)にて加熱保持(例えば600〜1000℃で5
〜60分間程度)して多孔質の基材を形成し、し
かる後に上記雰囲気中においてCuの融点以上
に加熱保持(例えば1100℃で5〜20分程度)し
てこの基材にCuを溶浸し一体結合して行なう。 (3) Cu,CrおよびMoの各金属を粉末にし、それ
らを所定量混合するとともに、この混合粉末を
プレス成型して混合粉体を成形し、しかる後に
この混合粉体を非酸化性雰囲気中においてCu
の融点以下(例えば1000℃)またはCuの融点
以上でかつ他の金属の融点以下(例えば1100
℃)の温度に加熱保持(5〜60分間程度)し各
金属粉末粒子を一体結合して行なう。 ここに、金属粉末の粒径は、−100メツシユ
(149μm以下)に限定されるものではなく、−60メ
ツシユ(250μm以下)であればよい。ただ、粒径
が60メツシユより大きくなると、各金属粉末粒子
を拡散結合させる場合、拡散距離の増大に伴つて
加熱温度を高くしたりまたは加熱時間を長くした
りすることが必要となり、生産性が低下すること
となる。一方、粒径の上限が低下するにしたがつ
て均一な混合(各金属粉末粒子の均一な分散)が
困難となり、また酸化しやすいためその取扱いが
面倒であるとともにその使用に際して前処理を必
要とする等の問題があるので、おのずと限界があ
り、粒径の上限は、種々の条件のもとに選定され
るものである。 なお、アーク拡散部3aを形成する複合金属を
製造する場合にも上記金属粉末の粒径の留意事項
について同様のことが言える。また、上述した製
造方法(2),(3)のいずれにあつても非酸化性雰囲気
としては、真空雰囲気の方が加熱保持の際に脱ガ
スを同時に行なえる利点があつて好適である。し
かし、真空雰囲気以外の非酸化性雰囲気中で製造
した場合であつても真空インタラプタの電極とし
ては性能上差異はない。 次に、製造方法(1)とほぼ同様にして製造したI
−A成分組成(sus304 50重量%およびCu50重量
%)の複合金属の組織状態は、第4図A〜Eに示
すX線写真のようになつた。 すなわち、第4図AのX線写真は、二次電子像
であり、BのX線写真は、Feの分散状態を示す
特性X線像で、島状に点在する白色の部分がFe
である。また、CのX線写真は、Crの分散状態
を示す特性X線像で、島状に点在する灰色の部分
がCrである。DのX線写真は、Niの分散状態を
示す特性X線像で、島状に点在する灰色の部分が
Niである。さらに、EのX線写真は、Cuの分散
状態を示す特性X線像で、白い部分がCuである。 したがつて、sus304の粒子は、相互に結合して
多孔質の基材を形成しており、しかもこの基材の
孔(空隙)にCuが溶浸されて強固に結合した複
合金属となつていることが判る。 さらに、製造方法(1)により製造した−A成分
組成(Cu50重量%、Cr10重量%およびMo40重量
%)、−B成分組成(Cu50重量%、Cr25重量%
およびMo25重量%)および−C成分組成
(Cu50重量%、Cr40重量%およびMo10重量%)
の各複合金属の組織状態は、それぞれ第5図A〜
D,第6図A〜Dおよび第7図A〜Dに示すX線
写真のようになつた。 すなわち、第5図A,第6図Aおよび第7図A
のX線写真は、二次電子像であり、各図BのX線
写真は、Crの分散状態を示す特性X線像で、島
状に点在する白色の部分がCrである。また、各
図CのX線写真は、Moの分散状態を示す特性X
線像で、島状に点在する白い部分がMoである。
さらに、各図DのX線写真は、Cuの分散状態を
示す特性X線像で、白い部分がCuである。 したがつて、CrとMoの粒子は、相互に拡散結
合して多孔質の基材を形成しており、しかもこの
基材の孔(空隙)にCuが溶浸されて強固に結合
した複合金属となつていることが判る。 一方、アーク拡散部3aを形成するI−A成分
組成、I−B成分組成およびI−C成分組成の各
複合金属ならびに接触部3bを形成する−A成
分組成、−B成分組成および−C成分組成の
各複合金属の諸特性の試験結果は、次のようにな
つた。ここで、I−B成分組成は、sus304 70重
量%およびCu30重量%であり、I−C成分組成
は、sus304 30重量%およびCu70重量%である。
そして、I−B成分組成およびI−C成分組成の
各複合金属ともに、I−A成分組成の複合金属と
同様にして製造されたものである。 (1) 導電率(IACS%) アーク拡散部I−A成分組成 5〜15% I−B成分組成 4〜 8% I−C成分組成 10〜30% 接触部−A成分組成 40〜50% −B成分組成 40〜50% −C成分組成 40〜50% (2) 硬 度 アーク拡散部 100〜180Hv(1Kg) 接触部 120〜180Hv(1Kg) また、アーク拡散部3aをI−A成分組成の複
合金属により、直径100m/mの笠形円板状に形
成するとともに、接触部3bを−A成分組成の
複合金属により、直径60m/mの笠形円板状に形
成して第2図に示す電極3を形成し、この1対の
電極3を組込んで第1図に示す真空インタラプタ
として行なつた諸性能の検証結果は、次のように
なつた。 (1) 電流しや断能力 しや断条件が、定格電圧12KV(再起電圧
21KV、JEC−181)、しや断速度1.2〜1.5m/sの
時に60KA(r.m.s.)の電流をしや断することがで
きた。また、定格電圧84KV(再起電圧143KV、
JEC−181)、しや断速度3.0m/sの時に50KA(r.
m.s.)の電流をしや断することができた。 なお、アーク拡散部3aをI−B成分組成、I
−C成分組成の各複合金属とした場合、接触部3
bを−B成分組成、−C成分組成の各複合金
属とした場合および比較品について同一条件で試
験した各電流しや断能力は、表1に示すようにな
つた。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum interrupter, and more particularly to a so-called vertical magnetic field type vacuum interrupter that is equipped with means for generating an axial magnetic field (longitudinal magnetic field) parallel to an arc. Prior art Vertical magnetic field type vacuum interrupters apply a parallel vertical magnetic field to the arc to disperse the arc on the electrode surface and prevent its local concentration, thereby preventing excessive melting of the electrode. A pair of electrode rods are introduced into a vacuum container so that they can be moved toward and away from each other, and an arc diffusion part and a contact part are installed at the inner end of each electrode rod. and a coil as a longitudinal magnetic field generating means is provided outside the vacuum container as described in Japanese Patent Publication No. 42-13045, or Japanese Patent Publication No. 53-41793. ,
Japanese Patent Publication No. 54-22813 or Japanese Patent Publication No. 56-
As described in Japanese Utility Model Publication No. 130037, etc., it is possible to provide the back of each electrode in a vacuum container, or furthermore, as described in Japanese Utility Model Application Publication No. 56-57443, etc., a pair of electrodes in a vacuum container can be provided. It is constructed by providing for the outer periphery. Incidentally, the electrode material of the vacuum interrupter is required to have the following properties (i) to (vi). (i) High current cutting ability (ii) High withstand voltage (iii) Low consumption (iv) Low current cutting value (v) Low contact resistance (vi) High welding strength However, in the electrodes of conventional vertical magnetic field type vacuum interrupters, arc diffusion parts are formed using a composite metal of austenitic stainless steel and copper (Cu), as disclosed in JP-A No. 53-21777. In addition, it is known that the contact portion is formed of a Cu-Bi alloy (e.g., Cu-0.5Bi alloy) in which Cu contains a small amount of bismuth (Bi), as described in Japanese Patent Publication No. 12131/1973. ing. However, although such an electrode can suppress the generation of eddy current due to a longitudinal magnetic field and has excellent large current shearing ability, welding resistance, and contact resistance, it is not suitable for high voltage applications. In addition, for high voltage applications, the arc diffusion part is formed from a composite metal of the austenitic stainless steel and Cu, and the contact part is
Tungsten added to Cu described in Publication No. 36121
(W)-containing Cu-W alloy (e.g. 20Cu-
80W alloy) is known.
However, this electrode has the disadvantage that it is difficult to cut off large currents such as fault currents. On the other hand, in order to cope with the rise in current and voltage accompanying the recent expansion of power systems, there is a demand for electrodes that are excellent in both current shedding ability and dielectric strength. OBJECTS OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a vertical magnetic field vacuum interrupter equipped with electrodes capable of interrupting large currents and high voltages. Structure of the Invention In order to achieve the above object, the present invention introduces a pair of electrode rods into a vacuum container so that they can approach and separate from each other, and an arc diffusion part and a contact part are provided at the inner end of each electrode rod. Each electrode consisting of is fixed,
In a vacuum interrupter comprising a coil for applying an axial magnetic field parallel to the arc to the outside of the vacuum vessel or inside the vacuum vessel, the arc diffusion portion of each electrode is made of 30 to 70% by weight austenitic stainless steel. and a composite metal consisting of 30 to 70% by weight of copper, and the contact part is made of 20% by weight of copper.
-70% by weight, 5-70% by weight of chromium, and 5-70% by weight of molybdenum. Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a vacuum interrupter showing an embodiment of the present invention, and this vacuum interrupter is arranged in a vacuum container 1 on its axis, and a pair of electrode rods 2, 2 are placed relatively close to each other. A pair of electrodes 3, 3 in the shape of a cap-shaped disk are mechanically fixed to the inner end of each electrode rod 2 with an insulating spacer interposed, and each electrode rod 2 and electrode 3 are connected to each other as electrodes. A coil 4 is disposed on the back of the electrode rod 3 and generates a vertical magnetic field by changing the axial current (vertical direction in FIG. 1) flowing through the electrode rod 2 into a loop current centered around the electrode rod 2.
4 and is electrically connected to each other. That is, the vacuum container 1 is a thin annular sealing fitting made of Fe-Ni-Co alloy or Fe-Ni alloy, etc., with two cylindrical insulating tubes 5, 5 made of glass or ceramics fixed at both ends. 6, 6, . . . are joined together to form a single insulating cylinder, and both open ends thereof are closed by disc-shaped metal end plates 7, 7 through the other sealing fittings 6, 6, and high vacuum inside (for example, pressure below 5×10 -5 Torr)
It is formed by exhausting the air. And vacuum container 1
Inside, each electrode rod 2 has a respective metal end plate 7.
It is introduced from the center of the vacuum container 1 so that it can be relatively approached and separated while maintaining airtightness. In addition, one (upper in FIG. 1) electrode rod 2
is airtightly inserted into one metal end plate 7, and the other electrode rod 2 is inserted into the other metal end plate 7 as an axis while maintaining the airtightness of the vacuum vessel 1 via a metal bellows 8. It is inserted so that it can move freely in the direction. Further, in FIG. 1, 9 and 10 are a shaft shield and a bellows shield, 11 is a main shield, and 12 is an auxiliary shield. At the inner end of each electrode rod 2, as shown in FIGS. 2 and 3, there is a disc-shaped disc made of a material with high conductivity such as Cu and having a diameter suitably larger than the diameter of the electrode rod 2. a mounting base 4a; two arms 4b extending outward in a radial direction (left-right direction in FIG. 2) from opposing positions on the outer periphery of the mounting base 4a;
A 1/2 shunt type coil 4 consisting of an arc portion 4c curved in an arc shape in the same direction with the mounting base 4a as the center from the end of each arm 4b is attached to the mounting base 4.
It is fixed by brazing through a recess 13 formed in one (lower side in FIG. 2) of the surface of the portion a. The coil 4 includes a ring-shaped attachment portion 14a that is fitted onto the outer periphery of the inner end of the electrode rod 2 by brazing.
A plurality of support arms 14b extend radially outward from the outer periphery of the attachment portion 14a, and each support arm 14b
It is reinforced by being brazed to a coil reinforcing body 14 consisting of a ring-shaped support part 14c connecting the ends of the coil reinforcing body 14. The coil reinforcing body 14 is made of a material with high mechanical strength and low electrical conductivity, such as stainless steel. A circular recess 15 is provided on the other surface of the mounting base 4a of the coil 4, and the recess 15 is made of a material with high mechanical strength and low conductivity, such as stainless steel or Inconel. An insulating spacer 16 formed in a cylindrical shape is fixed by brazing via a small diameter flange 16a formed at one end thereof. The large-diameter flange 16b formed at the other end of the insulating spacer 16 is fitted with a circular plate-shaped mounting having a diameter appropriately larger than that of the large-diameter flange 16b and having a through hole approximately the same diameter as the inner diameter of the insulating spacer 16. A base 17a, two arms 17b extending radially outward from opposing positions on the outer periphery of the mounting base 17a, and a radius of curvature approximately equal to the arcuate portion 4c of the coil 4 from the end of each arm 17b. The auxiliary coil 1 consists of a circular arc portion 17c curved in an arc shape with an appropriate length in the same direction opposite to this, and is made of a material with high conductivity such as copper.
7 is fixed by brazing via an engagement step 18 provided on one (lower side in FIG. 2) surface of the mounting base 17a. The auxiliary coil 17 and the coil 4 are each circular arc portion 17c of the auxiliary coil 17.
One end is fixed to a recess 19 provided at the end of the coil 4, and the other end is electrically connected via an axial current-carrying pin 20 inserted into a through hole 21 provided at the end of each arcuate portion 4c of the coil 4. has been done. The electrode 3, which is formed to have approximately the same diameter as the coil 4, is attached to the auxiliary coil 17 by brazing to the mounting base 17a through a recess 22 provided at the center of the back surface.
It is joined to each arm 17b and arc portion 17c via the back surface by brazing. Electrode 3 is on the opposing surface (upper surface in FIG. 2)
The arc diffusion part 3a is formed in the shape of a cap-shaped disk with a circular recess 23 in the center and gradually becomes thinner as it approaches the periphery, and has a flat circular contact surface on the opposing surface and becomes gradually thinner as it approaches the periphery. The arc diffusion part 3 is formed in a cap-shaped disk shape and
Contact portion 3 fixed to recess 23 of a by brazing
b, and is provided in the shape of a cap-shaped disk as a whole. The arc diffusion part 3a of the electrode 3 is made of austenitic stainless steel (for example, SUS304, 316L, etc.)
It is made of a composite metal consisting of 30 to 70% by weight and 30 to 70% by weight of Cu. In addition, this composite metal has a conductivity of 4 to 30% (IACS%) and 30Kgf/mm 2
It has a tensile strength of 100 to 180 Hv (1 Kg) and a hardness of 100 to 180 Hv (1 Kg). In addition, the contact portion 3b contains 20 to 70% by weight of Cu, 5 to 70% by weight of chromium (Cr), and molybdenum (Mo).
It is formed from 5 to 70% by weight of composite metal.
Furthermore, this composite metal has a conductivity of 20-60% and
It has a hardness of 120-180Hv (1Kg). On the other hand, the composite metal forming the arc diffusion portion 3a and the composite metal forming the contact portion 3b are manufactured in substantially the same manner. Next, various manufacturing methods will be explained using a composite metal forming the contact portion 3b as an example. (1) For example, mix a predetermined amount of -100 mesh Cr powder and -100 mesh Mo powder, place this mixed powder in a container made of a material that does not react with Cr, Mo, and Cu (e.g., alumina), and place it on top of the container. Place the Cu block in a vacuum (5x
10 -5 Torr), the melting point of Cu (1083
Cu by heating at 1100℃ for 10 minutes at a temperature above ℃)
This is done by infiltrating a porous base material. (2) Powder Cr and Mo, mix them in a predetermined amount, place this mixed powder in a container made of alumina, etc., and place it in a non-oxidizing atmosphere (for example, in a vacuum, hydrogen gas, nitrogen gas, or Argon gas, etc.) at a temperature below the melting point of each metal (for example, below the melting point of Cu if the Cu material is placed on the powder in advance, or Cr if the Cu material is not placed on the powder in advance). (below the melting point of
~60 minutes) to form a porous base material, and then heated and held above the melting point of Cu in the above atmosphere (for example, at 1100°C for about 5 to 20 minutes) to infiltrate Cu into this base material. Combine them as one. (3) Powder the metals Cu, Cr, and Mo, mix them in predetermined amounts, press-mold this mixed powder to form a mixed powder, and then place this mixed powder in a non-oxidizing atmosphere. Cu
below the melting point of Cu (e.g. 1000℃) or above the melting point of Cu and below the melting point of other metals (e.g. 1100℃)
The metal powder particles are integrally bonded by heating and maintaining the temperature (about 5 to 60 minutes) at a temperature of 10.degree. Here, the particle size of the metal powder is not limited to -100 mesh (149 μm or less), but may be -60 mesh (250 μm or less). However, when the particle size is larger than 60 meshes, it becomes necessary to increase the heating temperature or lengthen the heating time as the diffusion distance increases when diffusion bonding each metal powder particle, which reduces productivity. This will result in a decline. On the other hand, as the upper limit of particle size decreases, uniform mixing (uniform dispersion of each metal powder particle) becomes difficult, and it is easy to oxidize, making handling troublesome and requiring pretreatment before use. Since there are problems such as smearing, etc., there is naturally a limit, and the upper limit of the particle size is selected based on various conditions. Note that the same considerations apply to the particle size of the metal powder when manufacturing the composite metal forming the arc diffusion portion 3a. Further, in both of the above-mentioned manufacturing methods (2) and (3), a vacuum atmosphere is preferable as a non-oxidizing atmosphere since it has the advantage that degassing can be performed simultaneously during heating and holding. However, even when manufactured in a non-oxidizing atmosphere other than a vacuum atmosphere, there is no difference in performance as an electrode for a vacuum interrupter. Next, I manufactured in substantially the same manner as manufacturing method (1)
The structure of the composite metal having the -A component composition (sus304 50% by weight and Cu 50% by weight) was as shown in the X-ray photographs shown in FIGS. 4A to 4E. That is, the X-ray photograph in FIG. 4A is a secondary electron image, and the X-ray photograph in B is a characteristic X-ray image showing the dispersion state of Fe.
It is. Moreover, the X-ray photograph C is a characteristic X-ray image showing the dispersion state of Cr, and the gray parts scattered like islands are Cr. The X-ray photograph D is a characteristic X-ray image showing the dispersion state of Ni, with gray areas scattered like islands.
It is Ni. Furthermore, the X-ray photograph E is a characteristic X-ray image showing the dispersed state of Cu, with the white portion being Cu. Therefore, the particles of SUS304 are bonded to each other to form a porous base material, and Cu is infiltrated into the pores (voids) of this base material to form a strongly bonded composite metal. I know that there is. Furthermore, -A component composition (Cu50 weight%, Cr10 weight% and Mo40 weight%) and -B component composition (Cu50 weight%, Cr25 weight%) produced by manufacturing method (1)
and Mo25% by weight) and -C component composition (Cu50% by weight, Cr40% by weight and Mo10% by weight)
The structural state of each composite metal is shown in Fig. 5A~
D, the result looked like the X-ray photographs shown in Figures 6A-D and 7A-D. That is, FIG. 5A, FIG. 6A, and FIG. 7A.
The X-ray photographs in Figure B are secondary electron images, and the X-ray photographs in each figure B are characteristic X-ray images showing the dispersion state of Cr, and the white parts scattered like islands are Cr. In addition, each X-ray photograph in Figure C shows the characteristic X that shows the dispersion state of Mo.
In the line image, the white parts scattered like islands are Mo.
Furthermore, the X-ray photographs in each figure D are characteristic X-ray images showing the dispersion state of Cu, with the white portion being Cu. Therefore, Cr and Mo particles diffusely bond with each other to form a porous base material, and Cu is infiltrated into the pores (voids) of this base material to form a strongly bonded composite metal. It can be seen that this is the case. On the other hand, each composite metal of I-A component composition, I-B component composition, and I-C component composition forming the arc diffusion part 3a, and -A component composition, -B component composition, and -C component forming the contact part 3b. The test results for various properties of each composite metal composition were as follows. Here, the I-B component composition is 70% by weight of sus304 and 30% by weight of Cu, and the I-C component composition is 30% by weight of sus304 and 70% by weight of Cu.
Each of the composite metals having the I-B component composition and the I-C component composition was manufactured in the same manner as the composite metal having the I-A component composition. (1) Electrical conductivity (IACS%) Arc diffusion part I-A component composition 5-15% I-B component composition 4-8% I-C component composition 10-30% Contact part-A component composition 40-50% - B component composition 40 to 50% - C component composition 40 to 50% (2) Hardness Arc diffusion part 100 to 180Hv (1Kg) Contact part 120 to 180Hv (1Kg) In addition, the arc diffusion part 3a is made of I-A component composition. The electrode shown in FIG. 2 is made of a composite metal and formed into a hat-shaped disk shape with a diameter of 100 m/m, and the contact part 3b is formed with a composite metal of -A component composition into a hat-shaped disk shape with a diameter of 60 m/m. The results of verifying the performance of a vacuum interrupter shown in FIG. 1 by incorporating this pair of electrodes 3 were as follows. (1) Current shedding capacity The shedding condition is rated voltage 12KV (restart voltage
21KV, JEC-181), it was able to cut a current of 60KA (rms) at a cutting speed of 1.2 to 1.5 m/s. In addition, the rated voltage is 84KV (restarting voltage is 143KV,
JEC-181), 50KA (r.
ms) was able to be cut off. Note that the arc diffusion part 3a has an I-B component composition, I
- When each composite metal has a C component composition, the contact portion 3
Table 1 shows the current carrying and breaking capacities of each composite metal of -B component composition and -C component composition and comparative products tested under the same conditions.

【表】 (2) 絶縁耐力 ギヤツプを30m/mに保持し、衝撃波耐電圧試
験を行なつたところ、±400KV(バラツキ±
10KV)の絶縁耐力を示した。また、大電流
(60KA)の多数回しや断後に同様の試験を行な
つたが絶縁耐力に変化はなかつた。さらに、進み
小電流(80A)のしや断後に同様の試験を行なつ
たが、絶縁耐力は殆んど変化しなかつた。 なお、アーク拡散部3aをI−B成分組成、I
−C成分組成の各複合金属とした場合および接触
部3bを−B成分組成、−C成分組成の各複
合金属とした場合の各絶縁耐力は、いずれもI−
A成分組成と−A成分組成との組合せのものと
同様の値を示した。また、本発明品(I−A成分
組成と−A成分組成との組合せ)と比較品との
各衝撃波耐電圧試験の結果は、表2に示すように
なつた。
[Table] (2) Dielectric strength When the gap was maintained at 30m/m and a shock wave withstand voltage test was performed, the result was ±400KV (variation ±
It showed a dielectric strength of 10KV). In addition, similar tests were conducted after multiple cycles of high current (60 KA) and after interruptions, but there was no change in dielectric strength. Furthermore, a similar test was conducted after a small advance current (80A) was applied, but there was almost no change in dielectric strength. Note that the arc diffusion part 3a has an I-B component composition, I
The dielectric strength when using each composite metal of -C component composition and when the contact part 3b is made of each composite metal of -B component composition and -C component composition are both I-
It showed the same value as the combination of A component composition and -A component composition. Further, the results of each shock wave withstand voltage test of the product of the present invention (a combination of the I-A component composition and the -A component composition) and the comparative product are as shown in Table 2.

【表】 (3) 耐溶着性 130Kgの加圧下で、25KA(r.m.s.)の電流を3
秒間通電(IEC短時間電流規格)した後に、200
Kgの静的な引き外し力で問題なく引き外すことが
でき、その後の接触抵抗の増加は、2〜8%にと
どまつた。また、1000Kgの加圧下で、50KA(r.m.
s.)の電流を3秒間通電した後の引き外しも問題
なく、その後の接触抵抗の増加は、0〜5%にと
どまり、十分な耐溶着性を備えていた。 なお、アーク拡散部3aをI−B成分組成、I
−C成分組成の各複合金属とした場合および接触
部3bを−B成分組成、−C成分組成の各複
合金属とした場合も同様な結果であつた。 (4) 遅れ小電流(誘導性の負荷)のしや断能力 30A通電して行なつた電流さい断値は、平均
3.9A(標準偏差σn=0.96、標本数n=100)を示し
た。 なお、接触部3bを−B成分組成とした場合
には、平均3.7A(σn=1.26、n=100)、−C成
分組成とした場合には、平均3.9A(σn=1.5、n=
100)を示した。また、アーク拡散部3aをI−
B成分組成、I−C成分組成とした場合もそれぞ
れ同様の値を示した。 (5) 進み小電流(容量性の負荷)のしや断能力 電圧;84KV×1.25/√3、80Aの進み小電流試験 (JEC−181)を、10000回行なつたが、再点弧は
0回であつた。 なお、アーク拡散部3aをI−B成分組成、I
−C成分組成の各複合金属とした場合および接触
部3bを−B成分組成、−C成分組成の各複
合金属とした場合も同様な結果であつた。 ところで、アーク拡散部3aを形成する複合金
属の成分組成が、オーステナイト系ステンレス鋼
30〜70重量%およびCu30〜70重量%の組成範囲
以外の場合には、満足する諸特性を得ることがで
きなかつた。 すなわち、オーステナイト系ステンレス鋼が30
重量%より少ない場合には、導電率が大きくな
り、うず電流の発生が著しくなつた。また、強度
が低下し、耐久性が悪化して、アーク拡散部の厚
みを大きくしなければならなかつた。一方、オー
ステナイト系ステンレス鋼が70重量%を超える場
合には、しや断性能が著しく低下した。 また、接触部6bを形成する複合金属の成分組
成が、Cu20〜70重量%、Cr5〜70重量%、Mo5〜
70重量%の組成範囲以外の場合には、満足する諸
特性を得ることができなかつた。 すなわち、Cuが20重量%より少ない場合には、
導電率が低下し接触抵抗が著しく大きくなり、一
方70重量%を超える場合には、溶着力およびさい
断値が著しく大きくなり、しかも絶縁耐力が著し
く低下した。また、Crが5重量%より少ない場
合には、絶縁耐力が著しく低下し、一方70重量%
を超える場合には、導電率および機械的強度が著
しく低下した。さらに、Moが5重量%より少な
い場合には、絶縁耐力が著しく低下し、一方70重
量%を超える場合には、機械的強度の低下が著し
く、そのうえさい断値が著しく大きくなつた。 なお、前述した実施例においては、コイル4を
1/2分流タイプとした場合について述べたが、コ
イル4はこれに限定されるものではなく、たとえ
ば1ターンまたは1/3分流タイプもしくは1/4分流
タイプとしてもよいものである。また、電極3と
コイル4との電気的接続は、電極3の背部に接合
した補助コイル17を用いる場合に限らず、たと
えば特公昭53−41783号公報等に記載されている
ようにコイルの一端を電極の背面中央と直接に接
続してもよいものである。さらに、コイル4を電
極3の背部に設ける場合に限らず、たとえば実開
昭56−57443号公報等に記載されているように、
コイルを1対の電極を囲繞するように配設した
り、または特公昭42−13045号公報等に記載され
ているようにコイルを真空容器の外部に配設して
よいのは勿論である。 発明の効果 以上のように本発明は、真空インタラプタの各
電極のアーク拡散部をオーステナイト系ステンレ
ス鋼30〜70重量%およびCu30〜70重量%からな
る複合金属により形成するとともに、接触部を
Cu20〜70重量%、Cr5〜70重量%およびMo5〜70
重量%からなる複合金属により形成したので、従
来のものに比して電流しや断能力を大幅に向上で
きる。しかも、接触部を20Cu−80W合金により
形成した従来のものと同様に優れた絶縁耐力を得
ることができる。
[Table] (3) Welding resistance Under a pressure of 130 kg, a current of 25 KA (rms) was
After energizing for seconds (IEC short-time current standard), 200
The contact resistance could be removed without any problems using a static removal force of Kg, and the subsequent increase in contact resistance was only 2 to 8%. In addition, under a pressure of 1000Kg, 50KA (rm
s.) was applied for 3 seconds, there was no problem in tripping, and the increase in contact resistance after that was only 0 to 5%, indicating sufficient welding resistance. Note that the arc diffusion part 3a has an I-B component composition, I
Similar results were obtained when each composite metal had a -C component composition and when the contact portion 3b was made of each composite metal having a -B component composition and a -C component composition. (4) Ability to interrupt small delayed currents (inductive loads) The current interrupt value when 30A current is applied is
3.9A (standard deviation σn=0.96, number of samples n=100). In addition, when the contact part 3b has a -B component composition, an average of 3.7A (σn=1.26, n=100), and when a -C component composition, an average of 3.9A (σn=1.5, n=
100). Further, the arc diffusion part 3a is
Similar values were also shown for the B component composition and the I-C component composition. (5) Ability to withstand small leading current (capacitive load) Voltage: 84KV×1.25/√3, 80A small leading current test (JEC-181) was conducted 10,000 times, but no re-ignition occurred. It was 0 times. Note that the arc diffusion part 3a has an I-B component composition, I
Similar results were obtained when each composite metal had a -C component composition and when the contact portion 3b was made of each composite metal having a -B component composition and a -C component composition. By the way, the composition of the composite metal forming the arc diffusion part 3a is austenitic stainless steel.
In cases outside the composition range of 30 to 70% by weight and Cu 30 to 70% by weight, satisfactory properties could not be obtained. That is, austenitic stainless steel is 30
When the amount was less than % by weight, the conductivity increased and the generation of eddy current became significant. In addition, the strength was lowered, the durability deteriorated, and the thickness of the arc diffusion part had to be increased. On the other hand, when the austenitic stainless steel content exceeded 70% by weight, the shearing performance significantly decreased. Further, the component composition of the composite metal forming the contact portion 6b is Cu20~70% by weight, Cr5~70% by weight, Mo5~
In cases outside the composition range of 70% by weight, satisfactory properties could not be obtained. That is, if Cu is less than 20% by weight,
The conductivity decreased and the contact resistance significantly increased, while when it exceeded 70% by weight, the welding force and shear value increased significantly, and the dielectric strength decreased significantly. In addition, when Cr is less than 5% by weight, the dielectric strength decreases significantly;
When it exceeded 20%, the electrical conductivity and mechanical strength were significantly reduced. Further, when Mo was less than 5% by weight, the dielectric strength was significantly lowered, while when it was more than 70% by weight, the mechanical strength was significantly lowered and the cleavage value became significantly larger. In the above-mentioned embodiment, the coil 4 is of the 1/2 shunt type, but the coil 4 is not limited to this. For example, the coil 4 is of the 1 turn, 1/3 shunt type or 1/4 shunt type. It is also good as a branch type. Further, the electrical connection between the electrode 3 and the coil 4 is not limited to the case where the auxiliary coil 17 bonded to the back of the electrode 3 is used. may be connected directly to the center of the back surface of the electrode. Furthermore, the coil 4 is not limited to the case where the coil 4 is provided on the back of the electrode 3;
Of course, the coil may be arranged so as to surround the pair of electrodes, or the coil may be arranged outside the vacuum vessel as described in Japanese Patent Publication No. 13045/1983. Effects of the Invention As described above, the present invention forms the arc diffusion part of each electrode of a vacuum interrupter from a composite metal consisting of 30 to 70% by weight of austenitic stainless steel and 30 to 70% by weight of Cu, and also forms the contact part.
Cu20~70wt%, Cr5~70wt% and Mo5~70
Since it is made of a composite metal consisting of % by weight, the current carrying and breaking ability can be greatly improved compared to conventional ones. Furthermore, it is possible to obtain excellent dielectric strength similar to the conventional one in which the contact portion is formed of a 20Cu-80W alloy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の真空インタラプタの一実施例
を示す縦断面図、第2図および第3図はそれぞれ
第1図における電極の縦断面図および分解斜視
図、第4図A,B,C,D,Eはアーク拡散部を
形成する複合金属の組織状態を示すX線写真、第
5図A,B,C,D、第6図A,B,C,Dおよ
び第7図A,B,C,Dはそれぞれ接触部を形成
する複合金属の異なる組成の組織状態を示すX線
写真である。 1……真空容器、2……電極棒、3……電極、
3a……アーク拡散部、3b……接触部、4……
コイル。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the vacuum interrupter of the present invention, FIGS. 2 and 3 are longitudinal sectional views and exploded perspective views of the electrodes in FIG. 1, respectively, and FIGS. 4A, B, and C. , D, and E are X-ray photographs showing the structural state of the composite metal forming the arc diffusion part; FIGS. 5A, B, C, and D; FIGS. , C, and D are X-ray photographs showing the structural states of different compositions of the composite metals forming the contact portions, respectively. 1... Vacuum container, 2... Electrode rod, 3... Electrode,
3a...Arc diffusion part, 3b...Contact part, 4...
coil.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 真空容器内に1対の電極棒を相対的に接近離
反自在に導入するとともに、各電極棒の内端部に
アーク拡散部と接触部とからなる電極をそれぞれ
固着し、前記真空容器の外部または真空容器の内
部にアークに対しこれと平行な軸方磁界を印加す
るコイルを備えてなる真空インタラプタにおい
て、前記各電極のアーク拡散部をオーステナイト
系ステンレス鋼30〜70重量%および銅30〜70重量
%からなる複合金属により形成するとともに、接
触部を銅20〜70重量%、クロム5〜70重量%およ
びモリブデン5〜70重量%からなる複合金属によ
り形成したことを特徴とする真空インタラプタ。
1 A pair of electrode rods are introduced into a vacuum container so as to be able to approach and separate from each other, and an electrode consisting of an arc diffusion part and a contact part is fixed to the inner end of each electrode rod, and the outside of the vacuum container is Alternatively, in a vacuum interrupter comprising a coil that applies an axial magnetic field parallel to the arc inside a vacuum vessel, the arc diffusion portion of each electrode is made of 30 to 70% by weight austenitic stainless steel and 30 to 70% by weight copper. % by weight of a vacuum interrupter, and a contact portion thereof is formed of a composite metal of 20 to 70% by weight of copper, 5 to 70% by weight of chromium, and 5 to 70% by weight of molybdenum.
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