JPH07134930A - 真空バルブ用接点材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遮断特性および耐電圧特性が良好なだけでな
く、接触抵抗も安定する真空バルブ用接点材料を得る。 【構成】 少なくとも一部に拡散相が存在するＣｒとＷ
とで構成される耐弧材料を有し、高導電成分で構成され
るマトリクスの少なくとも50％が平均30〜 200μｍのプ
ール部分とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空バルブ用接点材料
に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空バルブ用接点材料に要求される特性
としては、耐溶着・耐電圧・遮断に対する各性能で示さ
れる基本三要件と、この他に温度上昇・接触抵抗が低く
安定していることが重要な要件となっている。しかしな
がら、これらの要件のなかには、相反するものがある関
係上、単一金属によって全ての要件を満足させることは
不可能とされている。このため、実用されている多くの
接点材料に於いては、不足する性能を相互に補えるよう
な２種以上の元素を組合わせ、且つ大電流用または高耐
圧用などのように、特定の用途に合った接点材料の開発
が行われ、それなりに優れた特性を有するものが開発さ
れているが、さらに強まる諸要求特性に対しては、未だ
に満足できない点もあるのが実状である。

【０００３】最近の顕著な傾向として、リアクトル回路
・コンデンサ回路等への適用回路の拡大が挙げられ、そ
れに伴う接点材料の開発・改良が急務となっている。特
に、コンデンサ回路には、通常回路の２倍の電圧が印加
される関係上、接点の耐電圧特性、特に再点弧発生の抑
制という問題が浮上してきた。

【０００４】これに対応するために、今までは一般的に
耐圧に優れている高融点材料であるＷと導電成分である
Ｃｕとから構成された接点材料を適用し、また遮断性能
を重視する場合には、耐電圧特性を軽視してＣｕ−Ｃｒ
接点を用いてきた。

【０００５】しかしながら、前述したように、近年では
遮断性能をある程度有し、且つ耐電圧的にも性能を求め
られる場合が多い。これに対応するために、例えば特公
昭63-59216や特公昭64-9690 に記載されているようにＣ
ｕ−Ｃｒ−Ｗ接点が有効である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｃｕ−
Ｃｒ−Ｗ接点は、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｗ接点やＣｕ−Ｗ接点よ
りも高硬度であり、安定した接触抵抗を得ることができ
ない。Ｃｕ−Ｃｒ−Ｗ接点材料がＣｕ−Ｃｒ・Ｃｕ−Ｗ
接点よりも高硬度である理由は、ＣｒとＷが固溶・拡散
することによって耐弧材料が高硬度になることに起因す
る。本発明の目的は、遮断特性および耐電圧特性が良好
なだけでなく、安定した接触抵抗を得ることができる真
空バルブ用接点材料を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】本発明者ら
は、接点内部に所定の大きさのＣｕプール部を存在させ
ることによって接触抵抗を安定させることができること
を発見した。このような接点を製造する方法について述
べる。Ｃｕプール部分を製造する方法として２通りの方
法がある。

【０００８】一つは、粉末混合時に予め所定の粒径のＣ
ｕ粉末を混合しておき、スケルトン製造時にＣｕ粒子部
分が後のＣｕプール部分になるようにする製造方法であ
る。他方、粗いＣｕ粒子と細かいＷ粒子を混合すること
によって、スケルトン製造時に細かいＷ粉末が粗いＣｒ
粉末の橋渡しをし、結果としてスケルトン中にある大き
さの空洞を形成することができ、Ｃｕを溶浸することに
よってＣｕプール部分を構成することができる。このよ
うに、接点内部にＣｕプール部分を存在させることによ
って、両接点のＣｕ同士が接触する確率が向上し、安定
した接触抵抗を得ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の真空バルブ用接点材料を適用した
真空バルブの断面図、図２はその電極部分の拡大図であ
る。

【００１０】図１に於いて、遮断室１は絶縁材料により
ほぼ円筒上に形成された絶縁容器２と、この両端に封止
金具３ａ・３ｂを介して設けた金属製の蓋体４ａ・４ｂ
とで真空に保たれ構成されている。

【００１１】遮断室１内には、導電棒５・６の対向する
端部に取付けられた一対の電極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。電極８の電極棒６にはベローズ９が取付けられ、遮
断室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。ベローズ９の上部には金属製のアー
クシールド10が設けられ、ベローズ９がアーク蒸気で覆
われることを防止している。また、電極７・８を覆うよ
うに遮断室１内に金属製のアークシールド11が設けら
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。

【００１２】更に電極８は、図２に拡大して示したよう
に、導電棒６にロウ付け部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にロウ付け14によって取付けられる。なお、接点13ｂ
についても同様である。

【００１３】次に本発明の接点の製造方法の一例につい
て説明する。本発明の接点材料は、主に、耐弧粉末等で
構成したスケルトンに導電成分を溶かして流し込む溶浸
法によって製造した。例えば、平均粒径５μｍのＷ粉末
と平均粒径70μｍのＣｒ粉末と、場合によっては、平均
粒径が45μｍのＣｕ粉末を所定の割合で混合する。次い
で、例えばカーボンるつぼに自然充填し、例えば真空雰
囲気で且つ1473Ｋｘ１時間の条件で焼結してスケルトン
を得る。その後、例えば真空雰囲気で且つ1423Ｋｘ0.5
時間の条件で、例えば無酸素銅を溶浸して所定の組成の
Ｃｕ−Ｃｒ−Ｗ接点を得る。

【００１４】なお、本発明のポイントであるＣｕプール
部分の大きさは、粉末混合時のＣｕ粉末粒径、あるいは
スケルトン焼結前の混合粉末の成型圧力によって調整す
ることができる。

【００１５】次に、後述する具体的な実施例を得た評価
方法および評価条件について説明する。 （１）接触抵抗・耐電圧特性 製作した接点を径40mm、厚さ３mmの円板形状に加工した
のち、所定の真空バルブに組込み、12ＫＶ、 630Ａの通
電電流にて 200回の開閉を行い、端子間抵抗と閃絡回数
を測定した。端子間抵抗は平均値とバラツキで示し、耐
電圧特性は閃絡回数で評価した。 （２）遮断性能 （１）で評価したバルブを印加電圧 7.2ＫＶ一定とし
て、遮断電流を８ＫＡから１〜 1.5ＫＡずつ増加させて
遮断の可否を判断した。これらの実験結果を表１〜表３
に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】

【表３】

【００１９】実施例１−３、比較例１−２（表１参照） Ｃｒ含有量を５体積％一定として、Ｗ含有量を５，30，
45，60，75体積％としたスケルトンにＣｕを溶浸して接
点を製造した（各々比較例１、実施例１，２，３、比較
例２）。Ｃｕプール相の大きさは、各々50μｍになるよ
うにした。

【００２０】耐弧成分合量が10体積％の比較例１は接触
抵抗に関しては良好な特性を示したが、閃絡回数は他の
例よりも著しく大きな数値を示し、遮断能力も不十分で
あった。だが、比較的大きな接触抵抗を示した。これら
の耐弧成分合量の中間に位置する実施例１〜３は、接触
抵抗・閃絡回数・遮断性能ともに満足する値を示した。

【００２１】実施例４−６、比較例１，３（表２参照） Ｗ含有量を５体積％一定として、Ｃｒ含有量を５，30，
45，60，75体積％としたスケルトンにＣｕを溶浸して接
点を製造した（各々比較例１、実施例４，５，６、比較
例３）。Ｃｕプール相の大きさは、各々50μｍになるよ
うにした。

【００２２】耐弧成分合量が10体積％の比較例１は、前
述したように、接触抵抗に関しては良好な特性を示した
が、閃絡回数は他の例よりも著しく大きな数値を示し、
遮断能力も不十分であった。耐弧成分合量が80体積％の
比較例３は、閃絡回数は満足するものであったが、接触
抵抗の低下のため、遮断試験時に溶着を発生してしまっ
た。これらの耐弧成分合量の中間に位置する実施例４〜
６は、接触抵抗・閃絡回数・遮断性能ともに満足する値
を示した。

【００２３】実施例７〜10、比較例４〜５（表３参照） Ｃｒ含有量を25体積％、Ｗ含有量を25体積％とし、平均
Ｃｕプール相の大きさを、10，30，50， 100， 200， 4
00μｍとした、接点を製作した（各々比較例４、実施例
７〜10、比較例５）。

【００２４】Ｃｕプール相が10μｍと小さい接点（比較
例４）は、閃絡回数も少なく、遮断性能も良好であった
が、接触抵抗のばらつきが大きかった。一方、Ｃｕプー
ル相が 400μｍと大きい接点（比較例５）は、接触抵抗
・遮断性能は良好な値を示したが、閃絡回数が著しく増
加する傾向にあった。Ｃｕプール相がこれらの中間に相
当する実施例７〜10は、接触抵抗・閃絡回数・遮断性能
ともに満足する値を示した。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、耐弧材料
がＣｒとＷとで構成され、その少なくとも一部に拡散相
が存在し、且つ高導電成分で構成されるマトリクスの少
なくとも50％が平均30〜 200μｍのプール部分で構成す
るようにしたので、遮断特性および耐電圧特性が良好な
だけでなく安定した接触抵抗が得られる真空バルブ用接
点材料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空バルブ用接点材料を適用した真空
バルブの断面図。

【図２】［図１］の電極８の拡大断面図。

【符号の説明】

７，８…電極、13ａ，13ｂ…接点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草野 貴史 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 相原 督弘 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐弧材料がＣｒとＷとで構成され、その
   少なくとも一部に拡散相が存在し、且つ高導電成分で構
   成されるマトリクスの少なくとも50％が平均30〜 200μ
   ｍのプール部分で構成されることを特徴とする真空バル
   ブ用接点材料。
2. 【請求項２】 前記ＣｒとＷの合量が35〜65体積％で、
   且つ前記ＣｒとＷはそれぞれ少なくとも５体積％以上を
   含有し、残部が実質的にＣｕであることを特徴とする請
   求項１記載の真空バルブ用接点材料。