JPS6010526A - 真空インタラプタの電極材料とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、真空インタラプタの電極材料とその製造方法
に係シ、特に所定の組成比で銅、フェライト系ステンレ
ス６１ヲ含有する電極材料とその製造方法に関しｔもの
である。

一般ＶＣ１真空インタラプタの電Ｑｆｃあっては、（１
）　大電流をしゃ断する能力が高いこと、（２）Ｐ線耐
力が高１ハこと、 （３）耐溶着性が良好なこと、 （４）小電流ケ良好にしゃ断できること笠の条件を満足
することが要求さ几ている。

従来、−ヒ述し念条件を満たすべく種々の電極材料が提
案さルているが、いずｔ”ｔの電極材料にあっても上記
の条件を十分（Ｃ満足するものでないのが現状である。

例えば、銅に微量の高蒸気圧材料（低触点材料）を含有
せしめた合金材料からなる電極、たとえば特公昭４１−
１２１８１号（米国特許第３２４６９７９号）に示さｎ
ているような銅に０．５係のビスマス（以下０ｕ−０，
５Ｂｉ電極という）を含有してなる電極または特公昭４
８−３６０７１号（米国特許第３５９８０２７号）Ｋ示
さｎているものなどが知らｎてｂる。

しかしながら、上記のようにビスマスの如き高蒸気圧材
料（低融点材料）を含有してなる電極にあっては、大電
流のしゃ断能カ、耐溶着性、及び導電率に優ｎてはいる
ものの、絶縁耐力、特にしゃ断接の絶縁耐力が著しく低
下する欠点があり、しかもさい断電流値がＩＯＡと高い
ためにしゃ断時にさい断サージを発生することがあって
遅ｎ小電流全良好にしゃ断し得す、負荷の電気機器の絶
縁破壊を招来するおそＣがある等の問題があった。

このような高蒸気圧材料（低融点材料）を含有する電極
の欠点を解消すべく、銅と低蒸気圧材料（高融点材料）
との合金材料からなる電極、たとえば、特公昭５４−３
６１２１号（米国特許第３８１１９８９号）に示さｎて
いるような８０％のタングステンと２０チの銅とからな
る電極（２００ｕ−８０Ｗ電極という）、または特開昭
５４−１５７２８４号（英Ｉ公開特許第２０２４２５７
号）に示されているものが知らｎている。

しかしながら、上記のような２００ｕ−８０Ｗ等の電極
にあっては、絶縁耐力は高くなる利点はあるものの、事
故電流の如き大電流全しゃ断することが困難となる等の
問題があつ念。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、電極を２
０〜７０重量％の銅粉末と、８０〜８０重量％のフェラ
イト系ステンレス鋼等力とを焼結した複合金属とするこ
とにより、耐溶着性が良好であって、特に絶縁耐力が優
ｎると共に大電流および小電流を良好にしゃ断し得るよ
うにした真空インタラプタの電極材料とその製造方法全
提供することを目的としたものである。

本発明にあってけ、この目的の念めに電極材料及び製造
方法を以下の（１）〜（２）の手段によって達成したも
のである。

（１）２０〜７０重量％の銅粉末と、３０〜８０重吐彊
のフェライト系ステンレス鋼粉末との混合粉末を焼結し
て複合金属の雪、極材料を形成した。

（２）＠トフエライト系ステンレス＠　各、す４４との
混合粉末を非酸化性雰囲気中におｈてフェライト系ステ
ンレス鋼の融点以下の温度にて加熱焼結する方法によっ
て複合金属の電極材料を形成した。

次に図面等を参照して本発明の詳細な説明する０ 第１図は、本発明からなる材料にて形成された電極を備
えた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、円筒状に形成さｎたガラスまたはセラミックス
等の絶縁物からなる複数（実施例で１は２本）の絶縁筒
／、／を、そｎぞｎの両端に固着したＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ
合金等の金属からなる薄肉円環状の封着金具コの一方を
介して同軸的に接合することによって１本の１（１５ｆ
Ｊ、簡に形成し、そして両開口部を他方の封着金具コラ
介してステンレス鋼等力λらなる円板状の金属端板ｊ、
ｊにより閉塞し、かつ内部を高真空に排気して真空容器
４ｔ’ｌ形成し、この真空容器ｑ内に１対の円板状の電
極Ｓ、Ｓが、各金属端板３．Ｊの中央部から真空容器≠
の気密性を保持して相対的に接近離反自在に導入した対
をなす電極棒に、ｔの内端部に設けらルて概略構成され
ている。

なお、図中において７は金属ベローズ、♂は各電極夕等
を同心状に囲繞する中ｉ１］電位のシールドである。

前記電極Ｓは、−１００メツシユの旬の（６）末２０〜
７０置割％と、−１００メツシユのフェライト系ステン
レス鋼の粉末３０〜８０重号係とを混合して加熱焼結し
ｆｃ複合金属からなるものである。

ここで、フェライト系ステンレス鋼としては、Ｊ工Ｓ規
格に定めらｎｌいる、８ＵＳ４０５．ｓ＋１８４２９、
　日　Ｕ　Ｓ　４８０．．１３ＵＳ４３０Ｆ、　ＥＩＵ
８４３４等を指すものである。

次にかかる電極材料２５９３造する方法について説明す
る。

（１）第１の方法 まず融点以下の温度で相互に結合すべく粒径を一１００
メツシュとした銅粉末とフェライト系ステンレス鋼粉末
とを所定量機械的に混合する０ ついで、こｎを所中の容器に収納すると共に所定の圧力
（例えば２０００−５０００Ｋｒｌｃｒ＆’）にて加圧
整形する。

そして加圧整形したものを容器から取り出し、これを非
酸化性雰囲気中（真空中、水素ガス中、窒素ガス中、ア
ルゴンガス中）例えば５　Ｘｌ０−’ＴＯｒｒ　以下の
圧力の真空中において銅の融点（１０８３℃）以下の温
度にて加熱保持（例えば６００〜１０００℃で５〜６０
分間８度）して焼結し、これによって複合金属の電極材
料を形成するものである。

（２）第２の方法 第１の方法とほぼ同様であり、異なるのけ焼結温間を、
銅の融点以上で且つフェライト系ステンレス鋼の融点（
約１５００℃）、以下（例えば１１００℃）で加熱焼結
して複合金属複合金属を形成するものである。

なお、非酸化性雰囲気中としては、真空中の方が加熱保
持の際に脱ガスが同時に行なえる利゛点があって好適な
ものである。もちろん、真空中以外のガス中にて製造し
た場合にあっても真空インタラプタの電極として実用上
問題はないものである。

また、金属粉末の相互結合ＶＣ要する加熱温度と時間は
炉の条件、形成する電極材料の形状大きさ等の条件及び
作業性ｈ４ヲ考慮し、１つ所望の電極材料としての性質
を満足するように加熱保持さ扛るものであり、例えば６
００℃で６０分間または１０００℃で５分間といった加
熱条件で作業が行われるものである。

次に各種実験結果を示す。

なお、実験は、材料の組成比が、 （実施例−１）７０ａｕ−８ＯＳＵＳ　４３４　（重量
係）（実施例−２）５０ｃｕ−５０ＳＵＳ　４Ｂ４　（
”　）（実施例−３）　２００ｕ−８’ＯＥＩＵＳ　４
３４　（’　）の３種類のものを前述の＠２の方法形成
し、こ７１を直径５ＱＩＶｎ、厚み６．６′％にし、且
つ周縁を４％アールの円板状の電極にし、そしてこれを
前述の図に示すような構成の真空インタラプタに一対の
７１極として組込んで行なった。

（１）電極材料の導電率（ＩＡｃｓ）は、実施例−１で
は３〜４０％、実施例−２では３〜２０係。

実施例−３では３〜２０係であった。−！た硬度は各実
施例とも８０〜１９０ＨＶ（１１＆）で６つ念。

（２）耐溶着性 各実施例の電極とも、１３０１１Ｐの加圧下で、２５Ｋ
Ａ（ｒｍｓ）の電流を３秒間通電（工ＥＯ短時間電流規
格）した後に、２００＋ｊ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、５
〜１０％にとどまった０ また１０００１’＄の加圧下で、５０ＫＡ（ｒｍｓ）の
電流金３秒間通電しｆｃ、後の引き外しも問題なく行な
え、その後の接触抵抗の増加は、２〜６チにとどまり、
十分な晰溶着性能を備えていた。

（３）　さい断電流値 試′７＠電流として８０　Ａ　ｒ（通電して行なつ叱と
ころ、実施例−１の電極の場合には、平均６．　ＯＡで
あった。また実施例−２の１項の場合には４．２Ａ、実
施例−３の電極の場合（Ｃは屯６Ａであった。

（４）大電流しゃ断催力 各実施例の電極は、ＩＩＫＡ（ｒｍｅ）の電流をしゃ断
することができｔｏ （５）絶縁強度 ギャップ３′％に保持し、インパルス耐電圧試験を行な
ったところ、各実施例の電ｗｉは、±１１０循（バラツ
キ±１０Ｗ）の絶縁耐力を示した０ （６）シゃ断後の絶縁強度 １１ＫＡ通電して複数回しゃ断後にギャッベ３％に保持
し、インパルス耐電圧試験全行なまたところ、各実施例
の電極は、±１２（ＩＶ（バラツギ±１０Ｗ）の絶縁耐
力を示した。

（７）小電流開閉後の耐電圧・走力 電流８０Ａで小電流開閉試験を１００００回行なったが
、各実施例の電極の耐電圧性能は、初明〜１００００回
の間においてほとんど変化がなかつ念。

（８）進み小電流のしゃ断能力 流試験（Ｊｉｃ１８１）を１００００回行なったが、各
実施例の電極は、再点弧がなかった。

また、フェライト系ステンレス鋼の種類を変えた場合に
おけるさい断電流値（平均値）、３調ギャップ時のイン
パルス耐電圧との関係は下記の表に示すようになっ念。

第１表 以上の（１）〜（８）項から判るように本発明の材料か
らなる電極を実えた真空インタラプタは、優几念能力を
有するものであり、従来のＣＵ−α５Ｂ１電極を備えた
真空インタラプタとの諸性能を比較したところ、次のよ
うになった。

（ａ）　大電流しゃ断能力 両者同程度である。

（ｂ）絶縁耐力 ０ｕ−０，５Ｂｉ電極が１０へギャップのときのｅｉ耐
力と、本発明にかかる電極が３％ギャップのときの絶縁
耐力とが同８度であった。し念がって、本発明に係る電
極は、Ｏｕ−α５Ｂｉ電極の約３倍の絶縁耐力を有する
。

（０）　耐溶着性 本発明に係る電極は、０ｕ−α５Ｂｉ電極の７゜係程度
の性能であった。しかし実用上端んど問題なく、必要な
らば多少電極開離瞬時の引き外し力を増加させｎばよい
。

（ｄ）　進み小電流しゃ断能力 本発明に係る電極は、０ｕ−０，５Ｂｉ電極に比較して
２倍のキャパシタンス容量の負荷ｔＬや断することがで
きた。

（ｅ）　電流さい断値 本発明に係る電極のさい断電流値は、０ｕ−α５Ｂｉ電
極のさい断電流値の％〜％と小さくなった。

以上の説明から明らかなように、本発明に係る材料から
なる電極にあっては、従来知らｎている電極に比較して
種々の点で優ｆ′Ｌｆｃ特徴を有するものである。しか
して、フェライト系ステンレス鋼が、８Ｏｔ号チ未溝の
場合には、電流さい断値が大きくなり、また８０重重量
上超える場合には、大電流しゃ断能力が急激に低下した
。

従って、フェライト系ステンレス鋼が８０重量％未満も
しくは８０重！優を超える場合には、ともに電流さい断
値が大きくなると共に大電流しゃ断能力が急激に低下す
るものである。

さらに、銅が２０重量係未満の場合には、導電率の低下
が急激に大きくなり、短時間電流試験後の接触抵抗が急
激に大きくなるとともに、定格電流通電時におけるジュ
ール熱の発生が大きいので実用性が低下した。

また、＠が７０重量俤全超える場合には、絶縁耐力が低
下するとともに、耐溶着性が急激に悪化した。

以上の如く本発明は、２０〜７０重量％の銅粉。

３０〜８０重量％のフェライト系ステンレス鋼粉末を混
合焼結した複合金属にて真空インタラプタの電極を形成
し念ものであるから、耐溶着性に優ｎ１特に従来の０ｕ
−０，５Ｂｉ等の高蒸気圧材料を含有してなる電極に比
べて絶縁耐力を著しく向上でき、また従来の２００ｕ−
８０Ｗ等の低蒸気圧材料を含有してなるＮ、極に比べて
大電流しゃ断を良好に行なうことができる。

また、フェライト系ステンレス鋼を含有し、こｎらの粉
末が相互に結合さｎているので機械的強度が向上する。

更にまた、銅の融点以下の温度にて加熱焼結した場合に
あっては、導電率の低下が小さく、また経済的である。

また銅の融点以上の温度にて加熱焼結した場合にあって
は、導電率が若干低下するものの、気孔率が低下してボ
イドが少なくなり、強度が向上するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る材料からなる電極を備えた真空
インタラプタの概略縦断面図である。 ／・・・絶縁筒、コ・・・封着金具、Ｊ・・・金属端板
、Ｖ・・・真空容器、Ｓ・・・電極、ｔ・・・電極棒、
７・・・金属ベローズ、ｇ・・・シールド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］＞２０〜７０重舛４の銅粉末と、３０〜８０重量係
   のフェライト系ステンレス＠粉末との混合粉末を焼結し
   た複合金属からなること全特徴とする真空インタラプタ
   の電極材料。 （２）　２０〜７０重Ｊｆ、　％　（７）銅匂末と、３
   ０〜８０Ｉｌｔ…俤のフェライト系ステンレス鋼粉末と
   の混合粉末を非酸化性雰囲気中に納置し、ついでフェラ
   イト系ステンレス鋼の酸点以下の温度で加熱焼結して複
   合金属とすることを特徴とする真空インタラプタの電極
   材料の製造方法。