JPS6068520A - 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、真空インクラブタに係り、特に磁気駆動形の
電極Ｙ備えた真空インクラブタに関する。

従来技術 真空インタラプタの磁気駆動形の電極は、了−クン含む
電流通路ケ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エリ、アーク駆動部、アー
クの局部停止ｖ！ｙｙ防ぎ砲流しゃ断能力の同上ケ図る
もので、一般に、第１図に示すようｌＣ１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１（図においては一方のみ示す）の内端部に固着さ
ｎる、スバイラル状またげ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２と、このアーク駆動部
２の対同面中央に突設した円輪版状またはボタン状の接
融部３とから構成さｎている。

ところで、真空インタラプタの電極を形成する材料ＶＣ
に、一般に、以下に述べる特性ン備えることが要求さ几
ている。

１１）電流しゃ断能力が高いこと。

ｉ２１　＠線耐力が高いこと。

（３１消耗が小さいこと。

（４）は流ζい断値が小さいこと。

１５１　Ｆ’触低抵抗小さいこと。

１６）　耐溶着性が擾ルていること。

しかし、単一材料ですべての特性ケ満たすことはで倖ず
、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、他の特性ン幾分犠牲にしても特
に必要とする特件ケ満足する材料ン選択することが行な
わｎ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、鋼車−の材料にエリ形成するとともに、接
触部３ケ、大電流低電圧用とし特公昭４１−１２１３１
号公報等に記載さ几ている、銅に儀少すビスマスケ含有
せしめたＣｕ　−Ｂｔ金合金たとえばＣｕ−０，５Ｂｉ
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ｎている、タング
ステンに：銅＆含有せしめたＣｕ−Ｗ合金（たとえば２
０Ｃｕ−ＦＬＯＷ合金）にエリ形成したりしている。

ところが、銅の引張強度が約２０　Ｋｇｆ／ａｓ２と小
さいことから、アーク駆ｖＪ部２は、投入・しゃ断時の
＃懲お↓び大′Ｃ流アークの電磁力に↓つで生ずる函撃
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）および度量の増大ケ招来して
いる。

また、銅の引張強度が小さいことから、磁気駆動カケ増
大すべくアークペダルの長さケ大般くすることがで穴ず
、電流しゃ断能力の停滞ケもたらしている。

さらに、銅は軟らかくかつその蒸気圧お↓び融点が他の
元累、たン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゛シ流アークの場合にζ、アークペ
ダルの過度の溶融に↓りその消耗が大となる問題がある
、 また、接触部３についてに、昨今の系統拡張に伴う昇流
、外圧に対処すべく、電流しゃ断能力お工び絶縁耐力の
双方にｖｋｆ′したものが要望さ！している。

発明の目的 本発明は、上述した問題に鑑み、小形、軽電にしてかつ
耐久性に優ｎ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′ｄ極ケ備えた真空インタラプタの
提供ケ目的とする。

発明の構成 本発明は、上記目的？達成すべく、真壁容器内Ｉｃ１対
の電極棒な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
気駆動形の電極ンそｎぞ几固着してなる真空インタラプ
タにおいて、前記４！ｒ電極のアーク駆動部ケ軸方回へ
貫通した複数の孔を１０〜９０％の面積占有庫で有する
磁性材料の扶、ニッケルまたはコバルトの単体もしくは
こ几らの合金に銅または録ケ溶浸してなる複合金属に↓
り形成するとともに％接触部ケ２０〜７０重量％の銅、
５〜７０重童％のクロムお工び５〜７０重量％のモ１」
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７図面ン参照して説明する＾ 第２図は本発明の一実施例ケ示す真空インタラプタの縦
断面図で、この真空インクラブタに、真空容器４内に１
対の電極棒５．５ケ相対的に接近離反自在に導入すると
ともに、各電塙棒５の内端部に磁気駆動形の電極６．６
ケそｊＬぞｒし固着して概略構成さ几ている。

すなわち、真空容器４ぼ、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Ｆｅ　−、
Ｎｔ　−Ｃｏ　合金ｆたｌｄＦ’ｅ−Ｎ１合金等からな
る薄丙円環状の封着金具８．８・・・の一方ケフｒ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
端な他方の封着金具８．８ケ弁じ円板状の金属端板９．
９に、Ｃｔ）閉塞し、かつ内ｍ夕高真壁（たとえば５　
Ｘ　１０−５Ｔｏｒｒ以下の圧力）に排気して形成さｎ
ている。そして、直空容器４内には、前記各電極棒５が
そｎぞｎの金属端板９σノ中央から真を容器４の気密性
ケ保持して相対的に接近離反自在に導入さ几ている。

なお、電極ｓ５の一方（第２図において上方）に、一方
の金属端板９に気密に挿着さルているものであり、他方
は金属ベローズｌロケ弁し江柴容器４の気密性を保持し
て他方の金属端板９ｖ軸方回（第２図において上下方向
）へ移動自在に挿通さ几ているものである。

また、第２因において１１お工び１２は軸シールドお工
びベローズシールド、１３は主シールド、１４ば補助シ
ールドである。

前記各電極棒５の内端部には、第３図に示す工すに、電
極４１５の直径より適宜大径の円板状にしてかつ銅の如
く高導電嘉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）の面に形成した凹部】６を弁し
ろう付にＬり固着さｎている。

取付ベース１５の他方の面には、一方の面の凹部１６↓
０適宜大径の凹部１８が形成さｎている。

そして、取付ベース１５の凹部１８には、薄丙円根状に
形成さｎるとともに、アークケ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ツ）１７％’切
込むことにエリ周辺にスパイラル状の複数のアークペダ
ルヶ有するアーク駆ｉｉｌＩＩｇＧａが、その一方の面
の中央に設けた突出部？弁しろう付にエリ固着さ几てい
る。このアーク駆動部６ａに、後述の接触部と相俟って
磁気駆動形の電極６ｖ形成するものである。

７−り駆動部６ａの対同面となる他方の面の中央には、
電極棒５の直径↓０適宜大径の円形の四部１９が形成さ
几おり、この四部１９には、円輪板状の接触部６ｂが、
アーク駆動部６ａの対同面から突出してろう付により固
着さｎている。

前記アーク駆動部６ａに、同方向へに通した槽数の孔ｖ
ｌＯ〜９０％の面積占有高で有しかつ磁性夕有する鉄、
ニッケルまたはコバルトの単体もしくばこ几らの合金に
銅または銀を溶浸してなる複合金属１ｃｊＱ、銅または
銀を溶浸した孔が軸方向となるが如くして形成さ几てい
る。そして、この遷合金属に、５〜３０％の導？１ｔ、
墨（ＩＡＣ６％）、３０Ｋｇｆ／ｍ２以上の訓告強度お
よび１００〜１８０Ｈｖ（１ｋｇ）の硬度ケ有するもの
である。

なお、アーク駆動部６ａケ形成する複合金属は、以下に
述べる各種の方法により製造さｎるものである。

Ｉｌｌ　ｉｅｖ有する鉄、ニッケルまたはコバルトの車
体もしくはこ几らの合金からなる外径０．１〜１０ｍ／
ｍ−ｎ厚Ｑ、　０１〜９　ｍ１ｍのａａのバイブケ、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、七の融点以下
の温度で加熱し、断面円形に結東するが如くして互いに
接合するとと、もに、こＢ％’鉄、ニッケル、コバルト
、銅および銀と反応しない材料（たとえばアルミナ）が
ちなる容器に収納し、しかる後に同雰囲気中において各
ノ々イブの中空部おＬび相隣るパイプ間の中空部に銅ま
たは銀ケ溶浸して行なう。

＋２１　鉄、ニッケルまたはコバルトの単体も−シ＜は
こｎらの合金の板材に、その厚さ方向へ貫通ずる多数の
孔ケ１０〜９０％の面積占有ぶで設けるとともに、６孔
に非酸化性雰囲気中で銅または銀ケ溶浸して行なう。

一万前記接触部６ｂは、２０〜７０重景％グ〕銅と、５
〜７０重量％のクロムと、５〜７０重址％のモリブデン
とから々る複合金属にＬり形成さｎている。そして、こ
の複合金属は、２０〜６０％導ｗ、出および１２０〜ｔ
ｓｏａｖ（］繻）の硬度ケ有するものである。

なお、接触部６ｈ？形成する複合金属は、以下に述べる
各種の方法に工す製造さ几るものである。

（１１たとえば−１００メツシユのクロム粉末と一１０
０メツシュのモ１１ブデン粉末とを所定量混合し、この
（＃５合粉末ケクロム、モリブデンおＬび銅と反応しな
いアルミナ等からなる容器に入几るとともに、その上に
所定量の銅のブロック′？載置し、しかる後に真空中（
５Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ’）　ＶＣおいてま−１”　１
０００℃で１０分間加熱して脱ガ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を形成し、ついで
銅の融点（１０８３℃）以上の１１００℃で１０分間加
熱して銅ン多孔質の基材に溶浸して行なう。

（２）　クロムとモリブデンな粉末にし、こｔ′しらを
所定量混合するとともに、この混合粉末ケアルミナ等か
らなる容器に入几、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［銅材？あらかじめ載
置している場合には銅の融点以下、また銅材ゲあらかじ
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６０ＯＮ１０００’Ｃで５〜６
０分間桿度）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
浸し一体結会して行なう。

（３）各金属を粉末にし、そ几ぞルの金属粉末ケ所定童
混合するとともに、この混合粉末をプレス成型して混合
素体ケ形成し、しかる後にこの混合歯体ケ非酸化性雰囲
え中において銅の融点以下（たとえば１０００℃）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１
１００℃）の温度に加熱保持（５〜６０分間程度）し各
金属粉末粒子ケ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
μω以下）に限定ざ扛るものでになく、−６０メツシユ
（２５０μｍ以下）であ几ば工い。

ただ粒径が６０メツシユエり大欠くなると、各金属粉末
粒子ン拡散結合させる場合、拡散距離の増大に対処すべ
く加熱温度ケ高くしたりまたは加熱時間？投くしたりす
ることが必要どなり、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＃ｊｔ）が困難となり、また酸
化しゃすい念めその取扱いが面倒であるとともにその使
用に際して前処坦ケ必要とする等の問題があるσ）で、
おのずと限界があり、粒径の上限は、種々の条件のもと
に選定さ几るものである。

また、上述した製造方法の非酸化性雰囲気としてぼ、真
壁雰囲気の方が加熱保持の際に脱ガス？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にないものである。

次に、製造方法ＩＫエリ製造した接触部６ｂケ形成する
Ｉ成分組成（５０重童％の銅、１０重緻％のクロムおよ
び４０重、ｔＸモリブデンからなる）。

Ｈ成分組成（ＳＯ重量％の銅、２５重量％のクロムおよ
び２５重量％のモ１１プデンかちなる）お工び■成分組
成（５０重量％の銅、４０重ｔ％のクロムオよび１０重
債％のモリブデンからナル）ノ複合金属の組織状態は、
そｎぞｎ第４図仏）〜の）、第５図は）〜Ｅ＋および第
６図（Ａｌ〜ｔＤＩ　ＩＣ示す特性写真のようになった
。

すなわち、第４図、第５図お工び第６図の（刀の写真は
、二次電子像であり、また各図のｔＢｌの写真は、クロ
ムＣｒの分散状態ケ示す特性Ｘ線像で、島状に点在する
灰またげ白色の部分がクロムである。σらに各図σ月Ｃ
）の写真は、モリブデンＭｏの分散状態？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（Ｄｌの写′ＪＸげ、銅ＣＵの分数状態ケ示
す特注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ｍ子ｕ、　相互に拡
散結合して多孔質の基材ケ形成しており、しかもこの画
材の孔（壁際）に銅が溶浸さｆして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６ａケ形成する４０重者％金属の緒
特性の試験結果は、以下に述べるようになった。

なお、Ａはアーク駆動部６＆ケ形成する襟θ金属の特性
、Ｂは接触部６ｂケ形成する複合金属め特性χ示す。

＋１１４１１Ｌ藁（ｌＡＣ３％） Ａｉ５〜１０％、Ｂ；４０〜５０％ （２）引張強度 Ａｉｉ橿ＯＫｇｆ／謁２以上 （３１硬度 Ａ　；　１００〜ｔｓｏａｖ（］榴）、Ｂｉ１２０〜１
８０Ｈｖ（１ｋｇ） さらに、アーク駆動部６ａケ４０重量％の鉄と６ｏＭｉ
％の銅の複合金属にエリ、８枚のアークペダル？有する
直径１００　ｍ１ｍＫ形成するとともに、接触部６ｂケ
工成分組成の複合金属により、内径３０ＩＩＩ／ｍ、外
径６ｏ　ｍ／ｍの円輪板状に形成して第３図に示す電、
極６ケ形成し、この１対の電極６２組込んで第２商に示
す真空インタラプタとして行なった諸性能の検証結果は
、以下に述べるようになった。

（１１電流しゃ断能力 しゃ断速度１，２〜１．５　ｍ／ｓにして定格′ｅ圧１
２ｋｖ（再起電圧１２ｋＶ、ＪＥｃ−１，８１）でしゃ
断試験ケ行なったところ、ａ　２　ｋＡ（ｒ、ｍ、ｓ、
　）の電流ケしゃ断することかで般た。

また、しゃ断速度３．　ｏ　ｎ／ｓにして定格電圧８４
ｋＶ（再起電圧１４３ｋＶ、ＪＥＣ−’１８１）でしゃ
断試験ケ行なったところ、３０　ｋＡ（ｒ、ｍ、ｓ、）
の電流ケしゃ断することができた。

なお、アーク駆動部６　ａＶ影形成る４０重ｔ％の鉄と
６０重量％の銅とからなる複合金属と、接触部６ｂｉ形
成する工成分組成、■成分組成おＬび■成分組成の複合
金属とケ組仕せた場合における発明品の′電流しゃ断能
力および同一の条件で試験した比較品、従来品の′ｔ＃
、しゃ断能カンｉｌ＆に示す。

第１表 （２）絶縁耐力 ギャップケ３０ＩＩＩ／正に保持し、衝撃波耐電圧試験
を行なったところ±２５０ｋＶ（ばらっ穴±１゜ｋｖ）
の絶縁耐カケ示した。

また、人市流（４２ｋＡ）の多数回しゃ断後お↓び進み
小電流（８０Ａ）のしゃ断後に同様の試験ケ行なったが
いずルも絶縁耐力に変化は殆んどなかった。

なお、接触部６　ｂを１［成分組成お↓び■成分組成の
複合金属としたものも、同様の絶縁耐カケ示した。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
の比較結果ケ第２表にボす。

第２表 （３１耐溶着性 １３０　ｋｇの加圧下で、　２　ｓ　ｋＡ（ｒ、ｒｎ、
ｓ、）の毒流？３秒間通電（ＩＥＣ短時間電流規格）し
た後に、２００／ｃ１７の静的な引外し力で問題なく引
外すことかで知、その後の接触抵抗の増加は、２〜８％
にとどまった。

また、１０００に９の加圧下で、ｓ　ｏ　ｋＡ　（ｒ　
、ｍ、ｓ、）の電流？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
、十分な耐溶着性ケ備えていた。

女お、接触部６ｈケ■成分組成お工び■成分組成の複合
金属としたものも同様な結果？示した。

（４）遅ｎ小電流（誘導性の負荷）のしゃ断能力３０、
Ａの′Ｇ流流通通電て行なつ友璽流さい断値は、平均３
．９　Ａ　（標準偏差；σｎ＝０．９６、標本数；Ｈ＝
＝ｌ　ｏ　ｏ　）を示した。

、ｈお、“接触部６Ｆ＋％’■底分組成の覆合金属とし
た場合には、平均３．７Ａ（σわ＝＝１．２６、Ｔｌ　
＝１Ｏｎ）、また■成分組成の複合金属とした場合には
、平均３、９　ｐ、、　（σ。＝１，５、ｎ＝：　ｔ　
ｏ　ｏ　）σ）　亀（Ａｔさい断＜直ン示した。

（５）進み小電流（容量性の負荷）のしゃ断能力１．２
５ 電、圧；８４に’ＶＸ−１８０Ａ＋７）進み／Ｊ−可流
試験（Ｊｇｃ−１ｓｔ）火、１００００回行なったカニ
再声弧は０回であった。

なお、接触部ｓｂｙＭ成分組成お工び■成分Ａｌｌ成の
複合金属とした場合にも同様であり几。

しかして、アーク駆動部６ａケ形成する柳合金属におけ
る孔の面積占有寥力（Ｎｏ〜９０％σ〕範囲以外の場合
には、各成分元素のオリＡ力ｓｉ占六ず、可流しゃ断能
力、絶縁耐力、機械的強度等σ）１氏下刃ぶ著しいもの
であった。

すなわち、孔の面積占有惠がｌＯ％Ｌｖ少ない場合は、
電流しゃ断能力が著しく低下し、一方９０％ケ超える場
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６ｈ′ｆＸ′形成する複合金属の成分組成
範囲が、銅が２０〜７０重蓋％、クロムが５〜７０重債
％、モ１１ブデンが５〜７０重量％以外の場合には、各
成分元素の利点が活欠ず、接触部６ｂに要求さ几る各特
性ケ満足することができなかった。

すなわち、銅が２０重量％エリ少ない場合には、導電名
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重量％ン超える場合には、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重量％エリ少ない場合には、絶縁耐力
が著しく低下し、一方７０重量％を超える場合には、導
雷藁お工び機械的強度が著しく低下した。

さらに、モ＋１ブデンが５重量％エリ少ない場合にば、
絶縁耐力が著しく低下し、一方７０重醍％欠超える場合
には、機械的強度の著しい低下とともに電流さい断値が
著しく大欠くなった。

発明の効果 以上の如く本発明にエルば、アーク駆動部ケ軸方向へ貫
通しｆｃ複数の孔火】０〜９０％の（ｍ績占有呂で有す
る磁性材料の鉄、ニッケルまたはコバルトの単体もしく
はこｎらの合金に銅または銀を溶浸してなる複合金属に
エリ形成するとともに、接触部を２０〜７０重量％の銅
、５〜７０重吋％のクロムお↓び５〜７０重量％のモ１
１ブデンの複合金属により形成したので、アーク駆動部
を銅により形成するとともに、接触部′Ｐ／Ｃｕ−０，
５ＢＬ合金またば２０　Ｃｕ−８０Ｗ合金にエリ形成し
た従来のものに比し、以下に述べる種々の効果ケ奏する
。

Ｉｌｌ　アーク駆動部の引張強度の同上にエリ、電極の
厚さおよび重量ケ著しく低減することができる。

（２；　アーク駆動部の引張強度の向上にエリ、その外
径ケ変えることなくアークペダルσ〕長さケ大きくして
磁気駆動カケ大幅に高めることができる。

（３１ア一ク駆動部お工び接触部が硬度が高くかつ各成
分が均一に分散した複合金属から形成さ１していること
にＬｖ、アークペダルおよび接触部の過度の溶融が防止
さｎ、その消耗７大幅に低減で搾るとともに、絶縁回復
特性を同上することがで般る。また、多数回しゃ断後の
絶縁耐力の低下ン殆んどなくすることがで搾るとともに
、電流さい断値ン小さくすることかで般る。

（４）特に、絶縁耐力を２０Ｃｕ−８０Ｗ合金により接
触部を形成したものと同程度としながら、Ｃｕ−０，５
ＢＬ合金により接触部ケ形成したものぶり揺かに大きい
電流をしゃ断することがで知る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁気Ｉ！ｌ動形の電極の縦断面図、第２
図は本発明Ｑ】一実施例ケ示す真空インクラブタの縦断
面図で、累３図にその電極の縦断面図、第４図（ん、　
ｌｓｌ　、　ｔｃ）　、　１Ｉ））、第５図ＩＡＩ　、
　ｔＢｌ　、　ＩＯ）、　ＩＤ）お↓び第６図（Ａ）　
、　［Ｂｌ　、　［Ｃ１、ｆＤｌはそ几ぞＢｐ触ｉｖ形
成する複合金属の異なる組成の組織状態ケ示す特性写真
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１図 ３ 第２図 第３１［［ 第４図（Ａ）　第４図。。。 第４図ＣＢ）　第４図（Ｄ） 第５図（Ａ）　第５図（Ｃ） 第５図ＣＢ）　第５図（Ｄ） ｒ 吋ｒｆｏｊＪ 第６１憎（Ａ） 第６図（Ｂ） ｔ、ｒ　光ｒ 第６図（Ｃ） 第（１図ＣＤ） Ｃ’ｕ　”ｉ仏゛

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内に１対の電極棒ン相対的に接近離反自
   在に導入するとともに、各Ｍ、電極棒内端部にアーク駆
   動部と接触部とからなる磁気駆動形の゛ボ極ケそ几ぞｎ
   固着してなる真空インタラプタにおいて、前記各′電極
   のアーク駆動部を軸方向へ貫通した複数の孔’％’ｌＯ
   〜９０％の面積占有率で有する母性材料の鉄、ニッケル
   またはコバルトの単体もしくはこｎらの合金に銅または
   銀夕溶浸してなる複合金属により形成する亡ともに、接
   触部４２０〜７０重量％の銅、５〜７０重量％のクロム
   および５〜７０重世％のモリブデンの複合金属にエリ形
   成したことケ特徴とする真空インタラプタ。