JPS5813561Y2 - 真空スイツチ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、引離し可能な金属接点片を備え、そのうち少
なくとも１つの接点片が、主成分として高導電率金属を
、副成分として溶着を減少させる金属を含む合金を有す
る接点材料から成る真空スイッチに関する。

真空スイッチの接点材料については一連の要求が存在す
る。

即ち、接点片は真空スイッチの稼動中の接点焼損を僅か
に保つためにアークに耐えねばならない。

たとえば６．６ＫＶ で３ＫＡのしゃ断電流に対して
は、一方では接点片の高導電率が、他方では高耐電圧が
必要である。

更に接点片相互の溶着は十分避けられねばならない。

従って１３ＫＡｔでの短絡負荷の後の静止溶着力は３０
ＯＮ以下でなければならない。

最後に接点片の引離しの際のさい断電流はできるだけ小
さく保たれるべきであり、はんの数Ａのみ許容できる。

上述した、部分的には矛盾するところのある要求を満た
すために、種々の組成の接点材料が公知であるが、いず
れも完全には要求を満たせない。

今のところもつとも好適なものとしてタングステン又は
モリブデンのような耐燃性金属から成る焼結体を、主成
分としての高導電率金属と反溶着性を与える付加物とし
て作用する副成分とを持つ金属合金で満たすようにした
接点材料が認められている（たとえばドイツ連邦共和国
特許第１０８１９５０号明細書およびドイツ連邦共和国
特許出願公開第１９６０７６９号公報参照）。

その際、高導電率の金属は特に銅が、反溶着性を与える
付加物は特にビスマスが採用されている。

接点材料の機械的ち・よび電気的特性と並んで、その含
有ガス成分が真空スイッチの運転特性に重要な意味を持
つことは知られているところである。

それゆえ接点材料は吸収性のガスや表面汚染のないよう
に保たれるよう心掛けねばならない。

そのため含有ガス成分が２０ｐｐｍ以下、即ち接点材料
の１００万の粒子に対し２０個のガス粒子以下になるよ
うにする必要がある。

この値は実際問題として極めて達成困難で不確実にしか
遠戚できない。

特に、真空スイッチの運転時にはじめて接点材料から放
出される酸素のガス成分が残っている可能性がある。

本考案の目的は真空スイッチ用の接点材料のすべての条
件を僅かな費用でもって満たすことにあり、この目的は
本考案によれば、約５０％の孔容積を持つタングステン
の多孔焼結体と、主成分として銅、副成分として０．５
〜１重量係のビスマスと０．２〜０．４重量係のアルミ
ニウムを有し前記多子１焼結体の多孔部を満たす合金と
から接点片を構成することにより達成される。

本考案による真空スイッチの接点材料の主成分に合金さ
れるアルミニウムは、その生成熱従ってアルミニウム酸
化物そのものの内部結合エネルギが高い温度に釦いても
なお非常に大きいために、存在し得る残留酸素が確実に
結合され続け、外部に放出されないという点で本質的な
改善をもたらすものである。

たとえば相応する生成エンタルピは２０００℃でなお１
５０ｋｃａｌ／／ｍｏｌ の値を持つ。

この大きな生成エンタルピに基づいてしゃ新生のアーク
発生の下に釦いても、酸素は遊離せずむしろなおも還元
される。

従って自由なカス成分は２０ｐｐｍの遥か下に保たれる
。

このために、アルミニウムの合金付加は、溶着力を減少
させる副成分の均一分布を行なわせる合金内の粒子縮小
化作用をする。

その他に、酸素還元用付加物としてのアルミニウムは、
高真空内で黒鉛るつぼ内で簡単に加工され得るという特
別な利点を持つ。

なお付加成分のアルミニウムの含有量を上述の範囲に定
めた根拠は、真空スイッチの接点片に要求される種々の
条件、即ち運転中の接点の焼損をできるだけ僅かにとど
めること、接点片ができるだけ高導電率を有ししかも高
耐圧であること、接点片相互が溶着しないこと、接点片
引離し時のさい断電流ができるだけ小さいこと、の条件
を満たすために実験を重ねた結果得られた値であり、こ
の値によって上述の相矛盾する３条件にも対応すること
ができるものである。

ドイツ連邦共和国特許出願公告第１２３６６３０号公報
にて、接点片の有効な範囲が特にアルミニウム酸鉛、ア
ルミニウムトヒスマス、アルミニウムとインジウム、ま
たはアルミニウムと錫から成る合金から形成されるよう
な真空スイッチが既に知られている。

しかしながらその際のアルミニウムは合金の主成分であ
る。

この公知の真空スイッチ用接点材料にも−いては、タン
グステン又はモリブデンのような高熱に強い金属は明ら
かに除かれている。

これに対して本考案による真空スイッチにお−いては、
約１重量多以下のアルミニウムを付加成分として持つ合
金は、多孔耐難性部材を満たすための含浸合金であり、
従って本考案の発展形態にむいては、接点片はその孔容
積が高導電率が０属、溶着を減する金属およびアルミニ
ウムから成る合金でもって満たされるような物体から戒
っている。

特にこの高導電率金属は銅が、溶着ヲ減スる金属はビス
マスが好適テある。

次に図面に示した実施例に基づいて本考案を詳細に説明
する。

第１図は真空スイッチの略示断面図、第２図は第１図の
真空スイッチの固定接点片を示す。

第１図に示された公知の構造の真空スイッチは、主とし
てカラス捷たはセラミックから成る円筒絶縁体１と二つ
の金属端板２および３とから成る真空密のケーシングを
有している。

このケーシングの内部には、二つの開閉可能な接点片４
および５が互いに対向して配設されている。

これらの接点片の一つである４は、固定された端板２に
より担持された導体６に固着され、一方第二の接点片５
は可動導体７に取付けられている。

金属ベロー８は、可動導体７が真空スイッチの真空密ケ
ーシングを貫いて通る部分において、真空スイッチの気
密を保つようにする。

第２図に示すように、固定される接点片４は本考案によ
れば、次のような特別な材料から成る。

即ち、約５０斜の孔容積を持つタングステンから戒る多
孔焼結体が高真空中又は純粋な水素中において、０．２
〜０．４重量係のアルミニウムと０．３〜１重量係のビ
スマスとを有する銅から作られる金属合金（含浸合金）
でもって含浸される。

構成要素のビスマスはその際公知の溶着力減少作用を有
するので、接点片４は僅かな溶着傾向を有することにな
る。

同時にかかる接点材料を有する真空スイッチの引離し時
のさい断電流は、ビスマス成分が含１れているため極め
て小さい。

アルミニウムの付加によって焼結体と含浸合金の残余ガ
ス成分は高真空中の含浸プロセスの間化学的に結合され
る。

酸化アルミニウム（Ａ１２０３）の生成エンタルピは非
常に大きいので、酸素はアーク発生下においても確実に
結合された状態を続け、外部に放出されない。

また、アルミニウムによって含浸合金内に付加的な結晶
境界が発生し、これが一方では酸素残基の結合を促進し
、他方ではビスマスの均一な分布、従って溶着傾向のよ
り一層の減少に寄与する。

可動接点片５は基本的には固定接点片４と同じ接点材料
から横取することができる。

しかしながら可動接点片５に対してビスマス成分なしの
接点材料を用いることも勧められる。

即ち含浸合金中のビスマスは接点材料の溶着傾向を減す
るのみでなく、接点片のろう付能力をも悪化させるから
である。

可動接点片５は所属の導体７にしばしば硬ろうで固定さ
れるので、接点片５は単に銅むよび約０．２重量多のア
ルミニウムの付加物から成る含浸合金を持つタングステ
ン焼結体から作るのが目的にかなっている。

本考案による真空スイッチにち・いては、接点片の耐燃
性は、タングステン焼結体の含浸合金に付加的に１重量
多１での錫を合金化することによって上昇させられる。

錫はビスマスと混合結晶体を形成するが、錫とビスマス
とがほぼ等して濃度の場合、はぼ８０係のビスマスが結
晶境界で分離し、従って溶着力減少のために利用可能で
ある。

錫成分は含浸合金を硬くするので、真空スイッチに大き
な負荷がかかった場合でもタングステン焼結体から成る
含浸合金が次第に燃焼して発散することはなくなる。

本考案により、真空スイッチに課されたすべての要求を
達成し得る真空スイッチ用の接点材料が得られる。

その際タングステンー銅−アルミニウム−ビスマスから
戊る接点片の好都合な特性は、就中、すべての４つの金
属が相互に混晶を形成せず、従ってそれぞれの作用が効
果を発揮するということに依存している。

アルミニウムの付加によって、大量生産の際避けること
のできないガス成分の拡散も抑制される。

実験によれば、上述の組成の接点材料の酸素含有分は常
に１００万粒子当り１０ガス粒子以下であり、従って要
求される最低限界である１００万粒子当り２０ガス粒子
を充分に下１わる。

本考案による真空スイッチの接点材料は、特に高圧の真
空スイッチにおける用途、たとえば接触器用に適してい
る。

その際しゃ断電流の大きさは、タングステンを含んだ接
点材料にとって５ＫＡ以下であることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による真空スイッチの暗示縦断面図、第
２図は第１図の真空スイッチの固定接点片を示す。 １・・・絶縁体、２，３・・・端板、４，５・・・接点
片、６６．７・・・導体、８・・・金属ベロー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 約５０％の孔容積を持つタングステンの多孔焼結体と、
   主成分として銅、副成分として０．５〜１重量係のビス
   マスと０．２〜０．４重量多のアルミニウムを有し前記
   多孔焼結体の多孔部を満たす合金とから接点片を構成し
   たことを特徴とする真空スイッチ。