JPH0510780B2 - - Google Patents

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JPH0510780B2
JPH0510780B2 JP18364883A JP18364883A JPH0510780B2 JP H0510780 B2 JPH0510780 B2 JP H0510780B2 JP 18364883 A JP18364883 A JP 18364883A JP 18364883 A JP18364883 A JP 18364883A JP H0510780 B2 JPH0510780 B2 JP H0510780B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
coil
weight
vacuum
arc
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP18364883A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6074317A (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 JP18364883A priority Critical patent/JPS6074317A/en
Publication of JPS6074317A publication Critical patent/JPS6074317A/en
Publication of JPH0510780B2 publication Critical patent/JPH0510780B2/ja
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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、例えば実開昭57−89242号公報に
開示されるように、アーク拡散部および接触部を
ステンレス鋼により形成したものがある。かかる
電極は、縦磁界により電極に生ずるうず電流の発
生を抑制でき、機械的強度が大きいものである。
しかしながら、接触部にも導電率が小さくかつ機
械的強度の大きいステンレス鋼を用いると、上記
(iv),(v)および()の特性が得られない。 そこで、アーク拡散部をステンレス鋼により形
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銅(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、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、アーク拡散部をステ
ンレス鋼により形成するとともに、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向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磁性ステンレス鋼により
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湾曲した円弧部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
弧状に湾曲した円弧部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 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、磁性ステン
レス鋼、例えばフエライト系またはマルテンサイ
ト系ステンレス鋼等により形成されている。フエ
ライト系ステンレス鋼としては、sus405,429,
430,430F,434等、マルテンサイト系ステンレ
ス鋼としては、sus403,410,416,420,431,
440C等が挙げられる。なお、フエライト系ステ
ンレス鋼は、約2.5%の導電率(IACS%)、49Kg
f/mm2以上の引張強度および190Hv(1Kg)の硬
度を有し、マルテンサイト系ステンレス鋼は、約
3.0%の導電率、60Kgf/mm2以上の引張強度およ
び190Hv(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、接触部3bを形成する複合金属は、以下
に述べる各種の方法により製造されるものであ
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素体を成形し、しかる後に
この混合素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。 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)により製造した成分組成
(Cu50重量%、Cr10重量%およびMo40重量%)、
成分組成(Cu50重量%、Cr25重量%および
Mo25重量%)および成分組成(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4図A〜D、第5図A〜
Dおよび第6図A〜Dに示すX線写真のようにな
つた。 すなわち、第4図A、第5図Aおよび第6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、接触部3bを形成する成分組成、成
分組成および成分組成の複合金属の諸特性の試
験結果は、次のようになつた。 (1) 導電率(IACS%) 40〜50% (2) 硬度 120〜180Hv(1Kg) また、アーク拡散部3aをフエライト系ステン
レス鋼sus430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
62kA(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41kA(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をマルテンサイト系ス
テンレス鋼sus410とした場合および接触部3bを
成分組成、成分組成の各複合金属とした場合
並びに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 Small Size However, some conventional vertical magnetic field type vacuum interrupter electrodes have arc diffusion parts and contact parts made of stainless steel, as disclosed in, for example, Japanese Utility Model Application Laid-open No. 57-89242. Such an electrode can suppress the generation of eddy current generated in the electrode due to a longitudinal magnetic field, and has high mechanical strength.
However, if stainless steel, which has low conductivity and high mechanical strength, is also used for the contact part, the above
Characteristics (iv), (v) and () cannot be obtained. Therefore, the arc diffusion part was formed of stainless steel, and the contact part was made of a Cu-Bi alloy (e.g. Cu
-0.5Bi alloy) is known. However, although such electrodes are excellent in large current carrying capacity, welding resistance, and contact resistance, they are unsuitable for high voltage applications. In addition, for high voltage applications, the arc diffusion part is made of stainless steel, and the contact part is made of a 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 that applies 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 of the electrodes is formed of magnetic stainless steel, and the contact 20-70% by weight of copper, 5-70% by weight of chromium and 5-70% by weight of molybdenum
It is made of a composite metal consisting of. 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 tube,
Both open ends are closed with disc-shaped metal end plates 7, 7 via the other sealing fittings 6, 6, and the inside is evacuated to a high vacuum (for example, a pressure of 5 × 10 -5 Torr or less). It is formed. The electrode rods 2 are introduced into the vacuum container 1 from the center of each metal end plate 7 so as to be able to approach and separate from each other while maintaining the airtightness of the vacuum container 1. 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 branch type coil 4 is formed from the end of each arm 4b and has a circular arc portion 4c curved in an arc shape in the same direction with the mounting base 4a as the center.
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 portion 3a of the electrode 3 is made of magnetic stainless steel, such as ferritic or martensitic stainless steel. Ferritic stainless steels include SUS405, 429,
Martensitic stainless steels such as 430, 430F, 434, etc. are sus403, 410, 416, 420, 431,
Examples include 440C. In addition, ferritic stainless steel has a conductivity of approximately 2.5% (IACS%) and a weight of 49Kg.
With a tensile strength of f/mm 2 or more and a hardness of 190Hv (1Kg), martensitic stainless steel has a
It has an electrical conductivity of 3.0%, a tensile strength of 60 Kgf/mm 2 or more, and a hardness of 190 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 contact portion 3b is manufactured by various methods described below. (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 Cu, Cr, and Mo metals, mix them in predetermined amounts, press-mold this mixed powder to form a mixed element, and then place this mixed element 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 the 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. Further, in both of the above-mentioned manufacturing methods (2) and (3), a vacuum atmosphere is preferable as the 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, the component composition manufactured by manufacturing method (1) (50% by weight of Cu, 10% by weight of Cr and 40% by weight of Mo),
Ingredient composition (Cu50wt%, Cr25wt% and
Mo25% by weight) and component composition (Cu50% by weight,
The structural states of each composite metal (Cr40wt% and Mo10wt%) are shown in Figures 4A to D and Figures 5A to 5, respectively.
D and the X-ray photographs shown in FIGS. 6A to 6D. That is, FIG. 4A, FIG. 5A, and FIG. 6A.
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, the test results of the component composition, component composition, and various properties of the composite metal of the component composition forming the contact portion 3b were as follows. (1) Electrical conductivity (IACS%) 40~50% (2) Hardness 120~180Hv (1Kg) In addition, the arc diffusion part 3a is made of ferrite stainless steel SUS430 and is formed into a hat-shaped disk shape with a diameter of 100m/m. , the contact portion 3b is formed into a hat-shaped disk shape with a diameter of 60 m/m using a composite metal having a component composition to form the electrode 3 shown in FIG. The results of various performance verifications conducted for the vacuum interrupter shown in this paper are as follows. (1) Current shedding capacity
JEC-181), when shearing speed is 1.2 to 1.5 m/s
It was able to cut off a current of 62kA (rms).
In addition, the rated voltage is 84kV (restarting voltage is 143kV, JEC-
181), 41kA (rms) at shear breaking speed of 3.0m/s
was able to cut off the current. In addition, when the arc diffusion part 3a is made of martensitic stainless steel SUS410, the contact part 3b is made of a composite metal of each component composition, and a comparative product is tested under the same conditions.The current shedding ability is as follows. The results are as shown in Table 1.

【表】【table】

【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(62kA)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sus410とした場合お
よび接触部3bを成分組成、成分組成の各複
合金属とした場合の絶縁耐力は、いずれもsus434
と成分組成の複合金属とを組合わせたものと同
様の値を示した。また、本発明品(sus434と成
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 ±10kV)
It showed a dielectric strength of . In addition, similar tests were conducted after multiple cycles of high current (62kA) and after interruptions, but there was no change in dielectric strength. Furthermore, a similar test was conducted after the small advance current (80A) was interrupted.
The dielectric strength hardly changed. In addition, the dielectric strength when the arc diffusion part 3a is made of SUS410 and when the contact part 3b is made of a composite metal of each component composition is SUS434.
It showed a value similar to that of a combination of a composite metal with a composition of Table 2 shows the results of shock wave withstand voltage tests for the product of the present invention (combination of SUS434 and component composition) and the comparative product.

【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、200Kg
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sus410とした場合お
よび接触部3bを成分組成、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を成分組成とした場合に
は、平均3.7A(σn=1.26、n=100)、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
sus410とした場合も同様な結果であつた。 (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sus410とした場合
および接触部3bを成分組成、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、接触部3b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磁性ステンレス鋼により形
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 After applying a current of 25 kA (rms) for 3 seconds under a pressure of 130 kg (IEC short-time current standard), 200 kg
The contact resistance could be removed without any problem with a static removal force of 2 to 8% after that. Also, under a pressure of 1000Kg, 50kA (rms)
There was no problem in tripping after passing current for 3 seconds, and the increase in contact resistance after that was only 0 to 5%, indicating sufficient welding resistance. Note that similar results were obtained when the arc diffusion part 3a was made of SUS410 and when the contact part 3b was made of composite metals having different component compositions. (4) Ability to withstand small delayed currents (inductive loads)
The current cutoff value when applying 30A current is the average
3.9A (standard deviation σn=0.96, number of samples n=100). In addition, when the component composition of the contact portion 3b is taken as the component composition, the average is 3.7A (σn=1.26, n=100), and when the component composition is taken as the component composition, the average is 3.9A (σn=1.5, n=
100). In addition, the arc diffusion part 3a
Similar results were obtained when using sus410. (5) Leading small current (capacitive load) breaking capacity voltage: 84kV x 1.25/√3, 80A leading small current test (JEC-181) was conducted 10,000 times, but no restrike occurred. It was 0 times. Note that similar results were obtained when the arc diffusion part 3a was made of SUS410 and when the contact part 3b was made of composite metals having different component compositions. By the way, the component composition of the composite metal forming the contact portion 3b is Cu20-70% by weight, Cr5-70% by weight,
When the composition was outside the Mo5 to 70% by weight range, satisfactory properties could not be obtained. That is, if Cu is less than 20% by weight,
The electrical 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. Furthermore, when Cr content is less than 5% by weight, the dielectric strength decreases significantly;
When it exceeded 20%, the electrical conductivity and mechanical strength were significantly reduced. Furthermore, 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 was significantly increased. In addition, in the above-mentioned embodiment, a case was described in which the coil 4 is a 1/2 shunt type, but the coil 4 is not limited to this. For example, the coil 4 is of a 1 turn, a 1/3 shunt type, or a 1/4 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 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, in the present invention, the arc diffusion part of each electrode of a vacuum interrupter is formed of magnetic stainless steel, and the contact part is made of 20 to 70% by weight of Cu, Cr5
Since it is made of a composite metal consisting of ~70% by weight and Mo5~70% by weight, it can significantly improve the ability to conduct and interrupt current 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 drawings]

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、第5図A,B,C,
Dおよび第6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, Figure 5 A, B, C,
D and FIGS. 6A, B, C, and D are X-ray photographs showing the structural states of different compositions of the composite metal forming the contact portion, 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向磁界を印加
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磁性ステンレス
鋼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 formed of magnetic stainless steel, and the contact portion is made of copper 20~ 70% by weight, 5-70% chromium and 5-70% molybdenum
A vacuum interrupter characterized by being formed from a composite metal consisting of 70% by weight.
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