JPS6025121A - 真空インタラプタ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、真空インタラプタに係）、特に磁気駆動形の
電極を備えた真空インタラプタに関すも従来技術 真空インタラプタの磁気駆動形の電極は、アークを含む
電流通路を往復ループ状にすることによって生ずる磁界
とアーク電流との相互作用によｐ。

アークを駆動し、アークの局部停滞を防ぎ電流し中断能
力の向上ｔ−ａるもので、一般に、第１図に示すように
、真空容器（図示省略）内圧相対的に接近離反自在に導
入した１対の電極棒ｌ（図においては一方のみ示す）の
内端部に固着されるスパイラル状またはスクリュー状等
の複数のアークペダルを有するアーク駆動部コと、この
アーク駆動部−の中央に突設もしくはその中央を穿設し
て設けられるリング状またはボタン状の接触部Ｊとから
構成されている。

ところで、真空インタラゲタの電極は、１１）　電流し
ゃ断能力が高いこと、 １２１　耐電圧特性が優れていること、（３１耐溶層性
が良好なこと 等の条件金満たすことが必要とさｎている。

しかして、従来の磁気駆動形の電極においてにそのアー
ク駆動部Ｊは、上記諸条件を概ね満足するものとしＭｌ
単一材料として形成さｎている。

ところが、鍋の引張強度が約２０ｋｇｆ／＋−と小さい
ことから、アーク駆動部コは、投入、しゃ断時の衝撃お
よび大電流アークの電磁力によって生ずる衝撃尋による
変形防止のため、その軸方向（第１図における上下方向
）の寸法（厚さ）および重量の増大を招来している。

また、銅の引張強度が小さいことから、磁気駆動力を増
大すべくアークペダルの長さを大きくすることができず
、電流しゃ断能力の停滞をもたらしている。

さらに、銅は軟らかくかつその蒸気圧および融点が他の
元素、たとえばタングステンとビスマスのほぼ中間の値
であることから、大電流アークの場合には、アークペダ
ルの過度の溶融によりその消耗が大となる間組がある。

発明の目的 本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、小形、軽量にしてかつ電流しゃ断
能力および耐久性を向上し得る磁気駆動形の電極を備え
た真空インタラ１夕を提供するにある。

発明の構成 本発明は、上記目的を達成するため、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前記各電極にお
ける少なくともアーク駆動部を２０〜７０１ｊＬ′ｉｉ
ｉ％の銅、５〜４０重ｊ１５Ａのクロムｐよび５〜４０
重ｉ％の鉄の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。

工 第２ｔｉ本発明の一実施例？示す真空インタラゲタの縦
断面図で、この真空インタラプタは、真空容器参内に１
対の電極棒、ｔ、Ｉｔ−相対的に接近離反自在に導入す
るとともに、各電極棒！、ｊ′の内端部に磁気駆動形の
電極６，６をそれぞれ固着して概略構成されている。

すなわち、真空容器参は、ガラスまたはセラミックスか
らなる円筒状の２本の絶縁筒７．７を両端に固着しりＦ
ｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金等からなる薄肉円
環状の封着金具ｒ、ｒ、・・・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ｒ　、ｔ＠介し円板状の金属端板り、りによ）閉塞
し、かつ内部を高真空（たとえば５Ｘ１ｆｆ’Ｔｏｒｒ
以下の圧力）に排気して形成されている。そして、真空
容器参内には、前記各電極棒！がそれぞれの金属端板り
の中央から真空容器μ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、電極棒ｊの一方（第２図にｐいて上方）は、一方
の金属端板２に気密に挿漕さｎているものであり、他方
は金属ベローズ１０を介し真空容器−の気密性を保持し
て他方の金属端板Ｐｔ軸方向（第２図において上下方向
）へ移動自在に挿通されているものである。また、第２
図においてｉｉ２よび／Ｊは軸シールド訃よびベローズ
シールドｚＩＪは主シールド、ｌ参は補助シールドであ
る。

前記各電、極棒ｊの内端部には、第３図に示すように、
電極棒ｊの直径より適宜大径の円板状にしてかつ銅の如
く高導電率の材料からなる取付ベースＩ！が、その一方
（第３図に訃いて下方）の面に形成し几凹部／６ｆ介し
ろう付によりｉ層されている。

取付ベースｉｊの他方の面には、一方の面の凹部１６よ
り適宜大径の凹部１７が形成されておシ、との凹部１７
には、取付ベースｌ！の直径より適宜大径の薄肉円板状
に形成されるとともに、アークを磁気駆動すべくその周
辺から中央付近までスパイラル状の複数のスリットｔｒ
＠切込むことによ）、周辺にスパイラル状の複数のアー
クペダルを有するアーク駆動部６ａが、その一方の面の
中央に突設した突出部を介しろう付により嵌着されてい
る。このアーク駆動部ｉａ＃ｉ％後述する接触部６ｂと
相俟って磁気駆動形の電＆４ｔ−形成するものである。

アーク駆動部６ａの対向面となる他方の面の中央には、
電極棒！の直径より適宜大径の円形の凹部／Ｆが形成さ
れており、この凹部１２には、リング状の接触部６ｂが
アーク駆動部６ａの対向面から突出してろう付によプ固
着さｎている。

前記アーク駆動部６ａは、２０〜７０ｎ量％の銅と、５
〜４０重量％のクロムと、１〜４０重量％の鉄とからな
る複合全域によシ形成されてＷｔ）、この成分および組
成範囲の複合金属は、５〜３０％の導電率ＣｌＡＣ３％
）、３０ｋｇｆ／ｓ−以上の引張強度および１００〜１
７０　Ｉ（ＶＣｌｋｇ）の硬［’に有するものである。

ｔた、接触部６ｂは、従来のＣｕ−Ｂ１合金（たとえば
Ｃｕ−０，５Ｂ１合金）またはＣｕ−Ｗ合金（たとえば
２０Ｃｕ−８０Ｗ合金）からなるものである。

なお、アーク駆動部６ａを形成する複会金＾は以下に述
べる各種の方法によｐ製造さｎるものである。

ｔｉ＋　−１ｏｏメツシユのクロム粉末と一１０ｏメツ
シュの鉄粉末とｔ−所定量混合し、この混０合粉末をク
ロム、鉄および銅と反応しない材料（たとえばアル建す
）からなる容器に入るとともにその上に所定量の銅のブ
ロック會載置し、真空中（５×１０°ｍ　’ｌ’ｏｒｒ
　）においてまず１０００°Ｃで１０分間加熱して脱ガ
スするとともにクロムと鉄とからなる多孔質の基材を形
成し、ついで銅の融点（１０８３”Ｃ）以上の温度の１
１００００で１ｏ分間加熱して銅を多孔質の基材に溶浸
して行なう。

＋２１　クロムと鉄を粉末にし、こｎ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（たとえば真空中、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（たとえば粉本上に鋼材ｔ−あ
らかじめ載置している場合には銅の融点以下、また鋼材
をあらかじめ載置していない場合には鉄の融点以下）に
て加熱保持（たとえば６００〜１０００°Ｃで５〜６０
分間程胆して多孔質の基材を形成し、しかる後に上記雰
囲気中に２いて銅の融点以上に加熱保持（たとえば１１
０ｄ”　Ｃで５〜２０分間程度）してこの基材に銅を溶
浸し一体結合して行なう。

＋３１　銅、クロムおよび鉄の各金属を粉末にし、各金
属ｔ−所定量混合するとともに、この混合粉末全プレ火
成型して混酋素体會成屋し、しかる後にこの混合素体を
非酸化性雰囲気中において銅の融点以下（たとえば１０
００°Ｃ）または銅の融点以上でかつ他の金属の融点以
下（たとえば１１００°Ｃ）の温度に加熱保持（５〜６
０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（１４９
、ｕｆｆｌ以下）に限定されるものではなく、−６０メ
ツシユ（２５０７ｍ以下）であればよい。ただ粒径が６
０メツシユよシ大きくなると、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って加熱温度を高く
し之シ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
下するにしたがって均一な混合（各金属粉末粒子の均一
な分動が困難となシ、また敵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、おのづと限界がＴｏり、粒径
の上限は、種々の条件のもとに選定さｎるものである。

また、上述した製造方法コ、Ｊのいずれにあっても非酸
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って好適である。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
であっても真空インタラプタの電極としては性能上差異
はないものである。

次に、製造方法１によｐｊｌｌｌ造したＩ成分組成（５
０ＸＪ１％の銅、１０重量％のクロムおよび４０重量％
の鉄からなる）、■成分組成（５０１１１％の銅、２５
重量％のクロムおよび２５Ｘ＊％の鉄からなる）および
■成分組成（５０電量％の鉋、４０重量％のクロムおよ
び１０１に量％の鉄からなる）の複合金属の組織状態は
、それぞれ第４図囚〜０、第５図囚〜Ｄ）および第６図
（４）〜Ｄ１に示すＸ線写真のようになった。

すなわち、第４図（２）、第５図（２）および第６回国
のＸ線写真は、二次電子像であｐ、また各図ＩＢＩのＸ
線写真は、クロム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クロムである。さらに各
図１ｃＩＯＸ線写真は、鉄Ｆｅ　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鉄である。また各
図００Ｘ線写真は、銅Ｃｕの分散状態を示す特性Ｘ線像
で、白い部分が銅である。

したがって、クロムと鉄の粒子は、相互に拡散結合して
多孔質の基材を形成しておル、シかもこの基材の孔（空
１！Ｊ）に銅が溶浸されて強固に結合した複合金属とな
っていることが判る。

また、アーク駆動部６ａｔ−形成する■成分組磁■成分
組成訃よび■成分組成の複合金属の諸特性の試験結果は
、以下に述べるようになった。

１１）導電率ＣｌＡＣ３％） ８〜１０％ ＋２１引張強さ 銅の引張強度的２０ｋｇｆ乃−より強い３０　ｋ　ｇ　
ｆ７＠＠　ｓを示した。

１３１硬　度 １０（１〜１７０Ｈｖ　（１ｋｇ）の範囲にあり、銅の
約４゜Ｈｖ（１ｋｇ）　に比較して十分硬いものであっ
た。

（４）絶縁耐力 直径１００ｆｆ！△厚さ６　、５　ｍ１ｍ　の周辺を丸
（した１対の円板會、５×１０″’Ｔｏｒｒ　の圧力内
で９ｍ、Ａｎのギャップで対向して衝撃波耐電圧試験を
行なう友ところ、±１２０にマの絶縁耐力を示した。

さらに、アーク駆動部ａａｅｎ成分組成の複合金属によ
り、８枚のアークペダルを有する直径１００ｍ１ｍに形
成するとともに、接触部６ｂを２０Ｃｕ　−５ＯＷ合金
またはＣｕ−０，５Ｂ１合金により、内径３０ｍ／ｍ、
外径６Ｑｍ／ｍのリング状に形成して第８図に示す電極
６ｔ−構成し、この１対の電極基を組込んで第２図に示
す真空インタラプタとして行なった電流しゃ断能力と絶
縁耐力の検証結果は、同じ条件で検トした従来のものの
結果を併記する下表のようになった。

表 なお、電流しゃ断能力は、しゃ断速度１．２〜１．５ｍ
１Ｂにして、定格電圧１２ｋｖ（再起電圧２１　ｋｖ。

ＪＲＣ−１８１）および定格電圧８４ｋｖ（再起電圧１
４　Ｂ　ｋ　ｖ％ＪＥＣ−１８１）ノしゃ断試験ＰＣヨ
Ｊ）　ｓ　’ｔ　ｆｃ−絶縁耐力は、ギャップ’ｋ　３
０ｍ／ｍに保持し衝撃波を印加する衝撃波耐電圧試験に
よったーまた、アーク駆動部４ａ＠ｉ成分組成および■
成分組成の複合金属により形成したものも、■成分組成
の複合金員により形成したものと同様の値を示した。

しかしながら、アーク駆動部６ａ＠：形成する複合金属
の成分組成範囲が、銅が２０〜７０重１％クロムが５〜
４０重量％、鉄が５〜４０Ｘ童％の朝日以外の場合には
、各成分元累の利点が活＠を電流し中断能力、絶縁耐力
、機械的強度等の低下が著しいものであった。

すなわち、銅が２０重量％より少ない場合にａ電流しゃ
断能力が著しく低下し、一方７０１ｉ蓋％を超える場合
には、機械的強度および絶縁耐力が著しく低下した。Ｓ
また、クロムが５ｘｔ％より少ない場合には１絶縁耐力
が著しく低下し、一方４０１量％を超える場合には、機
械的強度が著しく低下した。さらに、鉄が５重量比より
少ない場合には、機械的強度が著しく低下し、一方４０
重量九を超える場合には、電流しゃ断能力が着しく低下
した。

第７図は本発明の他実施例を示す真空インタラプタの電
＆６の縦断面図で、この電＆６は、前述した実施例のも
のが、アーク駆動部４＆の中央にこのアーク駆動部６ａ
とＦｉ異なる材料にょシ形成したリング状の接触部４ｂ
を突設したものであるのに対し、導電率２０〜３０％に
してかつ２０〜７０重量％の銅、５〜４０重量％のクロ
ムおよび５〜４０’ｉ量％複合金属によシアーク縦動部
６ａ凹状に穿設することによシ、平担なリング状の接触
部６ｂを形成し、アーク駆動部６＆と接触部６ｂとを同
一材料により一体形成したものであり、前述した実施例
のものと同様の効果を奏するものである。

なお、上記成分組成範囲の複合金属の導電率はクロムと
鉄からなる多孔質の基材に対する鏑の溶浸時にνける加
熱保持時間の長短により変化するものである。

発明の効果 以上の如く本発明によれば、電極における少なくともア
ーク駆動部を、２０〜７０重量％の銅と５〜４０重量％
のクロムと、５〜４０重量％の鉄とからなる複合金属に
よシ形成したので、アーク駆動部を銅によｐ形成した従
来のものに比し、Ｉｌｌ　引張強度が大幅に向上し、そ
の厚さおよび重量を著しく低減することができる。

１２１　また、引張強度の向上に伴い、アークペダルの
外径を変えることなくその長さ大きくして海気駆動力を
大幅に高めることができる。

（３１さらに、硬度が高く、かつ各成分が均一に分散さ
れてお〕、アークペダルの過度の溶融を防止でき、その
消耗全大幅に低減できる。

等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁気駆動形の電極の縦断面図、第２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
、第３図はその電極の縦断面図、第４回船、Ｂ１．（Ｃ
１，Ｄ、第５回国、ＩＢｌ、　ＩｃＩ、ＩＩ）、および
第６図は）、ＩＢＩ、ＩｃＩ、ＩＩＩはそれぞれアーク
駆動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、纂７図は本発明の他実施例を示す真空イン
タラプタの電極の縦断面図である。 ダ・・・真空容器、！・・・電極棒、４・・・電極、６
ＩＬ・・・アーク駆動部、６ｂ・・・接触部。 第１　図 １ 第２図 第３図 ｏＰ ２０／ｌＬ ０Ｐ ０Ｐ 第５図（Ｃ） １可Ｊ 第５図（Ｄ’） ２０μ ０Ｐ ０Ｐ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 山　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接触部とアー
   ク駆動部とからなる磁気駆動形の電極をそれぞｎ固着し
   てなる真空インタラ１夕において、前記各電極における
   少なくともアーク縦動Ｓを２０〜７０Ｘｆ％の銅、５〜
   ４０重量％のクロムおよび５〜４０重童％の鉄の複合金
   ｌｌ４ＶＣより形成したことｔ特徴とする真空インタラ
   プタ。