JPS603822A - 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２プタの電極材料とそのびクロム
を含有する電極材料とその製造方法に関したものである
。

一般に、真空インタラプタめ電極にあっては、（１）大
電流をしゃ断する能力が高いこと、（２）絶縁耐力が高
いこと、 （３）耐浴着性が良好なこと、 （４）小電流を良好にしゃ断できること等の条件を満足
することが要求されている。

従来、上述した条件を満たすべく種々の電極材料が提案
されているが、いずれの電極材料にあっても上記の条件
を十分に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（低融点材料）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）に示され
ているような銅に０．５％のビスマス（以下Ｃｕ−０．
５Ｂ１電極という）を含有してなる電極、または特公昭
４８−３６０７１号（米国特許第８５９６０２７号）に
示されているものなどが知られている。

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
流のしゃ断能力、耐溶着性、及び導電率に優れてはいる
ものの、絶縁耐力、特にしゃ新装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１０Ａ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
遅れ小電流を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れ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５４−８
８１２１号（米国特許第８８１１９８９号）に示されて
いるような８０％のタングステンと２０％の銅とからな
る電極（２０Ｃｕ−８０Ｗ電極という）、または特開昭
５４−１５７２８４号（英国公開特許第２０２４２５７
号）に示されているものが知られている。

しかしながら、上記のような２０Ｃｕ−８０Ｗ電極等に
あっては、絶縁耐力は高くなる利点はあるものの、事故
電流の如き大電流をしゃ断することが困難となる等の問
題があった。

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、５〜７０重量％のモリブデン
粉末〜７０重量％のクロム粉末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
力が優れ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制料とその製造
方法を提供することを目的としたものである。

本発明にあっては、この目的のた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、５〜７０重量％のモ
リブデン粉末および５〜７０重量％のクロム粉末との混
合粉末を焼結して接合金属の電極材料を形成した。

（２）銅と、モリブデンと、クロムとの混合粉末を非酸
化性外囲気中で、クロムの融点（１８７５℃）以下の温
度で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。

第１図は、本発明からなる拐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、円筒状に形成されたガラスまたはセラミックス
等の絶縁物からなる複数（環状の封着金具２の一方を介
して同軸的に接合することによって１本の絶縁筒に形成
し、そして両開口部を他方の封着金具２を介してステン
レス銅等からなる円板状の金属端板３，３により閉塞し
、かつ内部を高真空に排気して真空容器４を形成し、こ
の真空容器４内に１対の円板状の電極５，５が、各金属
端板３，３の中央部から真空容器弘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６，６
の内端部に設けられて概略構成されている。

なお、第１図において７は金属ベローズ、８は各電極５
等を同心状に囲繞する中間電位のシールドである。

前記電極５は、−１００メッシュの銅の粉末２０〜７０
重量％と、−１００のモリブデンの粉末５〜７０重量％
と、−１００メッシュのクロムの粉末５〜７０重量％と
を混合して加熱焼結した複合金属からなるものである。

次にかかる電極材料を製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拡散結合すべく粒径を、−
１００メッシュとした銅粉末とモリブデン粉末とクロム
粉末とを所定量機械的に混合する。

ついで、これを所定の容器に収納すると共に所定の圧力
（例えば２０００〜５０００Ｋｇ／ｃｍ２）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。

蛋素ガス中、アルゴンガス中）例えば５×１０−５Ｔｏ
ｒｒ以下の圧力の真空中において、好ましくは本実施例
では銅の融点（１０８３℃）以下の温度にて加熱保持（
例えば６００〜１０００℃で５〜６０分間）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、異なるのは焼結温度を、
１１００℃又は銅の融点以上で且つクロムの融点１８７
５℃以下とし、加熱保持時間を５〜６０分として複合金
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
持の除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に要する、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、
及び作業性等を考慮し、且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れるものであり、例えば
６００℃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なわれるものである。

次に各種実験結果を示す。

なお、実収は、材料の組成比が、 （実施例−１）Ｃｕ５０−Ｍｏ４５−Ｃｒ５（重量％）
（実施例−２）Ｃｕ５０−Ｍｏ２５−Ｃｒ２５（重量％
）（実弛例−３）Ｃｕ５０−Ｍｏ５−Ｃｒ４５（重量％
）の３種類のものを前述の第２の方法で且つ５×１０−
５Ｔｏｒｒの真空中にて形成し、これを直径５０ｍ／ｍ
、厚み６．５ｍ／ｍにし、且つ周縁を４ｍ／ｍ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電極として組込んで行
なった。

（１）各実施例の電極材料の導電率（ＩＡＵＳ）は、１
７−４５％、硬度は１２０−２１０Ｈｖ（１Ｋｇ）であ
った。

（２）耐溶着性 各実施例の電極とも、１３０Ｋｇの加圧下で１２５ＫＡ
（ＲＭＳ）の電流を３秒間通電（ＩＥＯ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、５〜
１０％にとどまった。

まだ１０００Ｋｇの加圧下で、５０Ｋｇ（ＲＭＳ）の電
流を３秒間通電した後の引き外しも時題なく行なえ、そ
の後の接接触抵抗の増加は、０〜５％にとどまり、十分
な耐浴着性能を備えていた。

（３）さい断電流値 試験電流として３０Ａを通電して行なったところ、実施
例−２の電極の場合には、平均４．０Ａ（σｎ＝１．２
８ｎ＝１００）であった。また本実施例−１の電極の場
合には平均４．３Ａ、実施例−３の電極の場合には平均
４．２Ａであった。

（４）大電流しゃ断能力 各実施例の電極は、１１ＫＡ（ＲＭＳ）の電流をしゃ断
することができた。

（５）絶縁強度 ギャップ３ｍ／ｍに保持し、インパルス耐電圧試験を行
なったところ、各実施例の正極は、±１３０ＫＶ（バラ
ツキ±１０ＫＶ）の絶縁耐力を示した。

（６）しゃ断後の絶縁強度 １１ＫＡ通電して複数回しゃ断後にギャップ３ｍ／ｍに
保持し、インパルス耐電圧試験を行なったところ、各実
施例の電極は、±１３０ＫＶ（バラツキ１０ＫＶ）の絶
縁耐力を示した。

（７）小電流開閉後の耐電圧能力 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、初期〜１００００回
の間においてほとんど変化がなかった。

（８）進み小電流のしゃ断能力 電圧８４×１２．５×√３ＫＶ、電流８０Ａの進み小電
流試験（ＪＥＣ１８１）を１００００回行なったが、各
実施例の電極は再点弧がなかった。

以上の（１）〜（８）項から判るように本発明の材料か
らなる電極を備えた真空インタラプタは、優れた能力を
有するものであり、従来のＣｕ−０．５Ｂ１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 Ｃｕ−０．５Ｂ１電極が１０ｍ／ｍギャップのときの絶
縁耐力と、本発明にかかる電極が３ｍ／ｍギャップのと
きの絶縁耐力とが同程度であった。したがって、本発明
に係る電極は、Ｃｕ−０．５Ｂ１電極の約３倍の絶喰耐
力を有する。

（ｃ）耐溶着性 本発明に係る正極は、Ｃｕ−０．５Ｂ１電極の７０％程
度の性能であった。しかし実用上殆んど問題なく、必要
ならば多少電極開離瞬時の引き外し力を増加させればよ
い。

（ｄ）進み小電流しゃ断能力 本発明に係る電極は、Ｃｕ−０．５Ｂ１電極に比較して
２倍のキャパシタンス容量の負荷をしゃ断することがで
きた。

（ｅ）さい断電流値 本発明に係る電極のさい断電流値は、Ｃｕ−０．５Ｂ１
電極のさい断電流値の１／２〜１／３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、従来知られている電極に比較して
種々の点で優れた特徴を有するものである。しかして、
クロムが、５重量％未満の場合には、電流さい断値が大
きくなり、また７０重量％を超える場合には、大電流し
ゃ断能力が急激に低下した。

またモリブデンの場合も同様に、５重量％未満の場合に
は、′直流さい断値が大きくなり、また７０重量％を超
える場合には大電流しゃ断能カが急激に低下した。

従って、クロムが５重量％未満で、モリブデンが７０重
量％を超える場合、及びモリブデンが５重量％未満で、
クロムが７０重量％を超える場合には、ともにさい断電
流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％未滴の場合には、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、銅が７０重量％を超える場合には、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％の銅粉末、５〜
７０重量％のモリブデン粉末、及び５〜７０重量％のク
ロム粉末との混合粉末を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たものであるから、耐溶着性に
優れ、特に従来のＣｕ−０．５Ｂ１等の高蒸気圧材料を
含有してなる一極に比べて絶縁耐力を著しく向上でき、
また従来の２０Ｃｕ−８０ｗ等の低蒸気圧材料を含有し
てなる電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、銅粉末とモリブデン粉末とクロム粉末を所定温度
で加熱保持して焼結し、これによって被合金属の電極材
料を形成しているので、機械的強度の向上が図れる。

更にまた、銅の一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
ポントが少なくなり、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
インタラプタの縦断面図である。 １・・・絶縁筒、２・・・封着金具、３・・金属端板、
４・・・真空容器、５・・・電極、６・・・電極棒、７
・・・金属ベローズ、８・・・シールド。 手続補正書（自発） 昭和６８年６月２２日付特許顆（２） ２、発明の名称 真空インタラプタの電極材料とその製造方法３、　補正
をする者 事件との関係　出願人 （６１０）株式会社　明　電　舎 ４、代理人〒１０４ 東京都中央区明石町１番２９号　液済会ビル！ａ″ＪＮ ａ補正の内容 （１）　願書の特許顆の右隣シに「（特許法第８８条た
だし書の規定による特許出＠）」全加入する。 （２）願書の「１、発明の名称」の欄と「２発明者」の
桐との間に「１．−（２）特許請求＆４＃＃呪記載され
た発明の数２」を加入する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２０〜７０重量％の銅粉末と、５〜７０重量％の
   モリブデン粉末および５〜７０重量％のクロム粉末との
   混合粉末を焼結した複合金属からなることを特徴とする
   真空インタラプタの電極材料。
2. （２）２０〜７０重量％の銅粉末と、５〜７０重量％％
   のモリブデン粉末と、５〜７０重量％のクロム属とする
   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。