JPS6068519A - 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ＢＡは、臭突インタラプタに係り、ｌけに磁気駆動
形の電極全備えた真壁インタラプタに関する・従来技術 真空インタラプタの磁気駆動形の１Ｍ、他は、アークを
含む電流通路全往復ループ状にすることによって生ずる
磁界ｉアーク電流との相互作用により、アーク全駆動し
、アークの局部停醋盆防ぎ社流しゃ断能力の向上全図る
もので、一般に、第１図に示すように、真空容器（図示
省略）内に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？有するアークに動部２と、このアーク駆動部２
０対向面中央に突設したリング状またはボタン状の接触
部３とから構成されているーところで、真空インタラゲ
タの電極全形成する材料には、一般に、以下に述べる特
性を備えることが要求されている。

（１）ｎ流しやｐＩｊｒ能力が賜いこ々・（２）絶縁耐
力が高いこと。

（３）　消耗が小ざいこと。

（４）電流さい断値が小さいこと・ （５）接触抵抗が小さいこと。

（６）耐ｍｙａ性が優れていること・ しかし、単一材料ですべての特性金満たすことはできず
、また純金属でも勿論不可能であり、現在では真空イン
タラプタの用途に応じ、他の特性全幾分犠牲にしても特
に必要とする特性′ｆｃ満足する材料を選択することが
行なわれている・しかして、従来の磁気駆動形の電極に
おいては、アーク駆動部２を、銅単−の材料によシ形成
するとともに、接触部３を、大電流低電圧用とし特公昭
４１−１２１３１号公報等に記載されている、銅に微少
のビスマスを含有せしめたＣｕ−Ｂ１合金（たとえばＣ
ｕ０．５Ｂｉ合金）により形成したり、また小電流高電
圧用とし特公昭５４−３６１２１号公報等に記載されて
いる、タングステンに調音含有せしめたＣｕ−Ｗ合金（
たとえは２０Ｃｕ−８０Ｗ合金）により形成したりして
いる・ ところが、銅の引張強度が約２０に＃ｆ／−と小さいこ
とから、アーク駆動部２は、投入・しゃ断時の衝撃およ
び大電流アークＱＳａ力によって生ずる衝撃等による変
形防止のため、その軸方向（第１図において上下方向）
の寸法（厚さ）および重量の増大全招来している・ また　銅の引張強度が小さいことがら、磁気駆動力全増
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ｍｔシゃ断簡カ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ν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
でちることがら、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問題がある。

また、接触部３については、昨今の系統拡張に伴う昇流
、外圧に対処すべく、電流しゃ断簡カおよび杷緑朗゛力
の双方に優れたものが要望されている。

発明の目的 本発明は、上述した問題に鑑み、小“形、軽址にしてか
つ耐久性に優れるとともに、高電圧、大電流のしゃ断に
供し得る磁気駆動形の電極全備えた真空インタラゲタの
提供全目的とする。

発明の構成 本発明は、上記目的を達成すべく、Ａ受容器内に１対の
電極棒を相対的に接近原反自在に導入するとともに、各
電極棒の内端部にアーク駆動部と接触部とからなる磁気
駆動形の電＆全それぞれ固着してなる真空インタラゲタ
において、前記各電極のア〜り駆動部を軸方向へ貫通し
た複数の孔ｔｌＯ〜９０チの面積占有率で有するオース
テナイト系ステンレス鋼に銅または銀を溶浸してなる複
合金属により形成するとともに、接触部を２０〜７０重
ｆ＋ｃ俤の廟、５〜７０重量饅のクロムおよび５〜７０
徂計乃のモリブデン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全参照して説明するつ 第２図′は本発明の一実施例を示す真空イシ・タラブタ
の縦断面図で、この真空インタ２ブタは、真空容器４内
に１対の電極棒５，５を相対的に接近離反自在に導入す
るとともに、各電極棒５の内端部に磁気駆動形の電極６
，６會それぞれ固着して概略宿成されている。

すなわち、真空容器４は、ガラスまたはセラミックスか
らなる２本の絶縁筒７，７を両端に固着したに’ｅ−Ｎ
ｉ−Ｃｏ合金またはＦｅ−Ｎｉ合金ｑ・からなる薄肉円
環状の封着金具８，８・・・の一方？介し直列に接合し
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８．８を介し円板状の金属端板９，９により閉
塞し、かつ内部金高真空（たとえば５Ｘ　１０　’　Ｔ
ｏｒｒ以下の圧力）に排気して形成されている。そして
、真空容器４内には、前記各電極棒５がそれぞれの金属
端板９の中央から真空荏器４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５の一方（第２図において上方）は、一方
の金属端板９に気密に挿着されているものであり、他方
は金属ベローズ１０ｔ−介し＾空容器４の心苦性全保持
して他方の金属端板９を軸方向（第２図において上下方
向）へ移動自在に挿通式れているものである。

また、絹２図においてｌｌおよび１２ｔユ軸シールドお
よびベローズシールド、１３は主シールド、１４は補助
シールドである。

前記各電極棒５の内端部には、第３図に示すように、電
極棒５の直径より適宜大径の円板状にしてかつ銅の如く
高４電車の金属からなる取付ベース１５が、その一方（
第３図において下方）の面に形成しｆｃ凹部１６を介し
ろう付によシ固着されている。

取付ベース１５の他方の面には、一方の面の四部１６よ
り適宜大径の凹部１８が形成されている。

そして、取付ベース１５の凹部１８には、薄肉円板状に
形成されるとともに、アーク全磁気駆動すべく周辺から
中央付近までスパイラル状の複数のスリット１７’に切
込むことにより周辺にスパイラル状の複数のアークペダ
ルｋｍするアーク駆動部６ａが、その一方の面の中央に
設けた突出部ヶ介しろう付により固着されている。この
アーク駆動部６ａは、後述の接触部と相俟って磁気駆動
形の電極６全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５の直径より適宜大径の円形の四部１９が形成さ
れておシ、この四部１９には、円輪板状の接触部６ｂが
、アーク駆動部６ａの対向面から突出してろう付により
固着されている・前記アーク駆動部６ａは、同方向へ１
通した複数の孔全１０〜９０％の面積占有率で有するオ
ーステナイト系ステンレス鋼に銅または銀全浴浸してな
る複合金繕により、銅または＠を溶浸した孔が軸方間と
なるが如くして形成されている。そして、この複合金属
は、５〜３０％の導電率ＣＩ　ＡＣ３チ）、３（ｚｇｆ
／−以上の引張強度およびｉｏｏ〜１８０　Ｈｖ（１稽
）の鋏度金有するものである、なお、アーク駆動部６ａ
ｉ形成する複合金員は、以下に述べる各ムの方法により
裂造芒れるものである。

（１）　オーステナイト系ステン７ス鋼、たとえば５Ｕ
Ｓ３０４またｊ／′１ＳＵ８３１６等からなる外径ｏ、
ｉ〜１０　ｎｖ’ｍ、肉Ｊ’ｌ−０，０１〜９　ｍ／ｍ
　（７）　複数のバイブ全、非酸化性雰囲気中（たとえ
ば真空中、水素ガス中、蟹累ガス中またはアルゴンガス
中等）において、その融点以下の温度で加熱し、断面円
形に結束するが如くして互いに接合するとともに、これ
全スデルス鋼、銅および銀と反応しない材料（たとえは
アルミナ）からなる容器に収納し、しかる後に同雰囲気
中におりて各パイプの中空部および相隣るパイプ間の中
空部に銅または銀金溶浸して行なう。

（２）オーステナイト系ステンＶス鋼の板材に、その厚
さ方向へ貫通する多数の礼金１０〜９０％の面積占有率
で設けるとともに、斜孔に非酸化性雰囲気中で銅または
銀を溶浸して行なう。

一方前記接触部６ｂは、２０〜７０重封チの銅と、５〜
７０重量％のクロムと、５〜７０爪繞チのモリブデンと
からなる複合金属により形成されている。そして、この
複合金属は、２０〜６０％導屯率および１２０〜１８０
Ｈｖ（１ｋｇ）の硬度金有するものである。

なお、接触部６ｂｔ形成する複合金搗け、以下に述べる
各種の方法により製造されるものである、（１）　たと
えば−１００メツシユのクロム粉末と一１００メツシュ
のモリブデン粉末と’ｆｆ１Ｐ！ｆｒ定量混合し、この
混合粉本をクロム、モリブデンおよび銅と反応しないア
ルミナ等からなる容器に入れるとともに、その上に所定
量の銅のブロックを載置し、しかる後に真空中（５Ｘ１
０−５Ｔｏｒｒ）に２いてまず１０００℃で１０分間加
熱して脱カスするとともにクロムとモリブデンとからな
る多孔質の基材全形成し、ついで銅の融点（１０８３℃
）以上の１１００℃で１０分間加熱して銅を多孔質の基
材に溶浸して行なう。

（２）　クロムとモリブデンを粉末にし、これら′ｔ１
″所定量混合するとともに、この混合粉末？アルミナ等
からなる容器に入れ、かつ非酸化性雰囲気中において、
各金属の融点以下（たとえば粉体上に鋼材をあらかじめ
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他の金属の融点以下）の温
度にて加熱保持（たとえば６００〜１０００℃で５〜６
０分間程度）して多孔質の基材を形成し、しかる後に上
記雰囲気中において銅の融点以上に加熱保持（たとえば
１１００℃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。

（３）各金属全粉末にし、それぞれの金属粉末全所定、
縫混合するとともに、この混合粉末全プレス成型して混
合素体全形成し、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−ト（たとえば１０００℃）
または銅の融点以上でかつ他の金属の憾点以下（たとえ
ば１１００℃）の温度に加熱保持（５〜６０分同福度）
し各金属粉末粒子？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
μｍ以下）に限定されるものではな（、−６０メツシユ
（２５０μｍ以下）であれはよい。ただ粒径が６０メツ
シユより大きくなると、各金属粉末粒子金拡散結合させ
る場合、拡散距離の増大に対処すべく加熱温度を向くし
たりまたは加熱ｑ　ｊＢｌ　’に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。

一万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散）が困難となυ、また改化し
や１−いためその取扱いが面倒であるとともにその匝用
に際して前処理全必要とする等Ω問題があるので、おの
づと限界があり１粒径の上限は、楠々の条件のもとに選
定されるものであるｄ また、上述した製造方法の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カスを同時に行なえる
利点があって好適である７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ゲタの電極として／ｒｉ、性能上差
異はないものでおる。

次に、製造方法ｌにより製造した接触部６ｂケ形成する
Ｉ成分組成（５０重量％の銅、１０嵐量チのクロムおよ
び４０重１モリブデンからなる）、■成分組成（５０ｉ
ｆ−の銅、２５嵐量チのクロムおよび２５重−Ｉｋ％の
モリブデンからなる）および■成分組成（５０重量−の
鋼、４０重撞−のクロムおよび１０ｉｆ％のモリブデン
からなる）の複合金属の組織状態は、それぞれ第４図（
Ａ）（１））、第５図（）０〜ＣＤ）および第６図（Ａ
）〜（１））に示す特性写真のようになった・ すなわち、第４図、第５図および第６図の（Ａ）の写′
Ａｅは、二次１α子像であり、また各図の（Ｂ）の写Ａ
は、クロムＯｒの分散状態？示す特性ｘＨ像で、島状に
点在する灰または白色の部分がクロムである。さらに各
図の（Ｃ）の写真は、モリブデンＭＯ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モリブデン
である。また各図の（Ｄ）の写真は、銅Ｃｕの分散状態
全示す特性Ｘ線像で、白色の部分が銅である。

したがって、クロムとモリブデンの粒子は、相互に拡散
結合して多孔質の基材を形成しており。

しかもこの基材の孔（望隙）に銅が溶浸されて結合しｆ
ｃ複合金属となっていることが判る・また、アーク駆動
部６ａ２形成する６０重Ｍチの５ＵＳ３０４と４ＯＮ量
チの銅の複合金属、ならびに接触部６ｂｉ形成するＩ成
分組成、■成分組成および■成分組成の複合金属の諸物
件の試験結果は、以下に述べるようになった。

なお、Ａはアーク駆動部６ａｉ形成する複合金属の特性
、Ｂは接触部６ｂ＝ｉ形成する複合＠属の特性全示す。

（１）　導電率（ｌＡＣ３％） Ａ；５〜１０チ、Ｂ；４０〜５０％ （２）　引張強度 ｈｒ３ｏｋｇｆ／−以上 （３）硬　度 Ａ　；　１００〜１８０Ｈｖ（１ｋｇ）、Ｂ　；　１２
（１〜ｌ　８０Ｈｖ（ｌｋｙ）さらに、アーク駆動ｆｉ
６ａを６０重量％の８Ｕδ３０４と４０厘麓チの銅の償
金金属によ９．８枚のアーク駆動部と有する直径１００
　ｍ７ｍに形成するとともに、接触部６　ｂｉＩ成分組
成の慎合金属により、内径３０　ｍ１ｍ　、外径６０　
ｍ／ｍの円輪板状に形成して第３図に示す電極６を形成
し、この１刈の区極６全組込んで第２図に示す真空イン
タラプタとして行なった諸性能の検証検尿は、以下に述
べるようになった。

（１）　題流しゃ断能力 しゃ断速度Ｌ　２〜］、、　５　ｍ／ｓにして定格ｉｉ
圧１２ｋｖ（ｉ起電圧１２　ｋｖ、Ｊ’ＥＣ−１８１）
でしゃ断試Ｍ、＆’ｒ行なったところ、４５　ｋＡ（ｒ
、ｍ、ｓ　））電流會しゃ断することができた龜 また、しゃ断速度３．０　ｍ／ｓにして定格電圧８４ｋ
ｖ（再起電圧１４３ｋｖ、ＪＥＣ１８１）でしゃ断試験
を行なったところｓ　３０　ｋＡ（ｒ、ｍ、ｓ）の電流
？しゃ断することができた。

なお、アーク駆動部６ａを形成する６０ル凰チの８ＵＳ
３０４と４０重蓋チの銅とからなる複合金属と、接触部
６ｂ全形成する■成分組成、■成分組成および■成分組
成の複合金属と金組合せた場合における発明品の屯流し
ゃ断り目方および同一の東件で試験した比較品、従来品
の′電流しや＠能（２）　絶縁　＋？ａす　カ ギャップｆ　３０　ｍ／ｌｎに保持し％衝撃波耐電圧試
験？行なったところ±２５ｏ　ｋｖ（ばらつき±１０ｋ
ｖ）　の絶ｍ、耐力を示した。

また、大電流（４５に人）の多数回しゃ断後および進み
小電流（８０Ａ）のしゃ断後に同様の試験全行なったが
いずれも絶縁耐力に変化は殆んどなかった。

なお、接触部６ｂ會■成分組成および■成分組成の複合
金属としたものも、同様の絶縁耐力を示した。また、発
明品と、比較品および従来品との衝撃波耐電圧試験の比
戟結果全第２茨に示す。

第　２　表 （３）耐溶着性 １３０ｋｆの加圧下で、　２５　ｋＡ（ｒ、ｍ−５）の
電流を３秒間通電（ＮＥＣ短時間電流規格）した後に、
２００ｋＰの静的な引外し力で問題なく引外すことがで
き、その後の接触抵抗の増加は、２〜８チにとどまった
。

また、　１０００ｋｌ？の加圧下で、５０　ｋＡ（ｒ、
ｍ、ｓ）の電流を３秒間通電した後の引外しも問題なく
、その後の接触抵抗の増加は、０〜５％にとどまり。

十分な耐浴着性を備えていた。

なお、接触部６ｂ倉■成分組成および■成分組成の複合
全開としたものも同様な結果？示した。

（４ン　遅れ小電流（誘導性の負荷）のしゃ断能力３０
Ａの電流全通電して行なった電流さい断値は、平均３．
９Ａ（４余準偏差・σ。＝０．９６、標本数；ｎ＝１０
０）ｋ示した。

なお、接触部６ｂを■成分組成の複合金属とした４＆に
は、平均３．７　Ａ　（ａ　ｎ　＝１．２６、ｎ＝ｘｏ
ｏ）、また■成分組成の複合金属とした場合には、平均
３−９　Ａ　（ａ　ｎ　＝１−５、ｎ＝１００）（Ｄ電
流さい断値を示した。

（５）進み小電流（容量性の負荷）のしゃ断簡カ試ＩＪ
（ＪＲＣ−１８１）ｋ、１００００回行なっタカ得点弧
は０回であった。

なお、接触部６ｂ’！ｋｎ成分組成および■成分組成の
複合金属とした場合にも同様であった。

しかして、アーク駆動部６ａｉ形成する複合金属におけ
る孔の面積占有率が１０〜９０％の範囲以外の場合には
、各成分元素の利点が活きず、屯流し畢断能力、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、孔の面積占有率が１０％より少ない場合は、
電流しゃ断能力が著しく低下し、一方９０％金超える場
合には、機械的強度および絶縁耐力が著しく低下した・ また、接触部６ｂｉ形成する複合金属の成分組成範囲が
、銅が２０〜７０重Ｊｉチ、クロムが５〜７０重ｆチ、
モリブデンが５〜７０重虚チ以外の場合には、各成分元
素の利点が活きず、接触部６ｂに要求される各特性全満
足することができなかった。

すなわち、銅が２０瀘Ｍ優より少ない場合には、４亀半
が低下するとともに接触抵抗が著しく大きくなり、一方
７０重債％を超える場合には、耐溶着性の低下とともに
電流さい断値が著しく大きくなり、かつ絶縁耐力が低下
した。

また、クロムが５厘差ＬＤ少ない場合には、絶縁耐力が
著しく低下し、一方７０重量％全超える場合には、導電
率および機械的強度が著しく低下した・ さらに、モリブデンが５重、Ｆ！ｔ％より少ない場合に
は１杷祿１１Ｇナカが者しく低下し、一方７０厘菫チ全
超える場合には、機械的強度の著しい低下とともに電流
名い断値が著しく大きくなった。

発明の効果 以上の如く本発明によれば、アーク駆動部を軸方向へ貫
通した複数の礼金ｌｏ〜９０％の面積占有率で有するオ
ーステナイト系ステンＶス鋼に銅または銀を溶浸してな
る複合釡桐にょシ形成するとともに、接触部を２０〜７
０ＭＭ優の銅、５〜７０Ｊｉｆｆ％のクロムおよび５〜
７（ｌ黛チのモリブデンの複合金属により形成したので
、アーク駆動部金銅によシ形成するとともに、接触部１
ｃＣｕ−０，５Ｂｉ合金または２０Ｃｕ−８０Ｗ合金に
より形成した従来のものに比し、以下に述べる柿々の効
果金奏する。

（１ン　アーク駆動部の引張強度の同上により、Ｋ極の
厚さおよび重量全署しく低減することができる。

（２）アークｇ動部の引張強度の向上により、その外＆
を変えることなくアークペダルの長さ？大きくして磁気
駆動力全大幅に高めることができる０（３）アーク駆動
部および接触部が硬度が＾くかつ各成分が均一に分数し
た複合金楕から形成されていることにより、アークペダ
ルおよび接触部の過度の溶融が防止され、その消耗を大
幅に低減できるとともに、絶縁回復特性全向上すること
ができる。また、多級回しゃ断後の絶縁耐力の低下を殆
んどなくすることができるとともに、電流さい断値？小
さくすることができる０ （４）特に、絶縁耐力に２０ｃｕ−８０Ｗ合金により接
触部？形成したものと同程度としながら、ＣｕＯ，５Ｂ
ｉ合釡により接触部全形成したものより遥かに大きい電
流ｔしゃ断することができる。

【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
本発明の一実施例金示す真空インタラプタの縦断面図で
、第３図りその′ａ極の縦断面図、第４図（Ａ）　、　
（Ｂ）　、　（Ｃ）　、　ＣＤ）、第５図（Ａ）　、　
（Ｂ）。 （Ｃ）　、　（、Ｄ）および第６図（Ａ）　、　（Ｂ）
　、　（Ｃ）　、　（１））はそれぞれ接触部を形成す
る複合金属の異なる組成の組織状態全売す特性与真であ
る。 ４−・・真壁容器、５・・・電極棒、６−・・電極、６
ａ・・・アーク駆動部、６ｂ・・・接触部。 第２図 第３０ １（辺　１０μ ｍ０μ　１０μ 第５図・、Ａ）　第５図（Ｃ） ）習７　ｔ６’＃ 第６図（Ａ） 一范７′ 第６図（ｌ；） １Ｏμ 第６図（Ｃ） 第６Ｎ（瞠 １０μ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）共空容器内に１対の電極！＄全相対的に接近離反
   自在に導入するとともに、各電極棒の内端部にアーク駆
   動部と接触部とからなる磁気駆動形の電極全それぞれ固
   着してなる真空１ンタツプタに訃いて、前記各電極のア
   ーク駆動部？軸方向へ貫通した俵故の孔全１０〜９０チ
   の面積占有率で有するオーステナイト系ステンＶス鋼に
   銅または銀を溶浸してなる複合量ｋＡによシ形成すると
   ともに。 接触部ｔ２０〜７０２（を量チの銅％　５〜７０重童−
   のクロムおよび５〜７０重ｆｆｉ％のモリブデンの複合
   金属により形成したこと？特徴とする真空インタラゲタ
   。