JPS6070615A - 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り、特に磁気駆動形の
市眠を備えた真壁インタラプタに関する。

従来技術 磁気駆動形の電極を備えた真空インタラプタは、アーク
を含む電流通路を往復ループ状にすることによつて生じ
る磁界とアーク電流との相互作用によりアークを駆動し
、電極の局部的な溶融を防いで電流しゃ断能力の回上を
図るものである。一般に、磁気駆動形の電極は、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対の荀極俸１（一方のみを示す）
の内帰都には、スパイラル状またはスフリュー状等の傍
数のアークペダルを有するアーク駆動部２が固着されて
いる。そして、このアーク駆動部２の中央部には、リン
グ状またはボタン状の接触部３が設けられている。

ところで、真空インタラプタの電極材料は、仄に示す（
ｉ）〜（ｖｉ）の諸物件が要求されている。

（ｉ）しゃ断性能が高いこと （ｉｉ）耐電圧が高いこと （ｉｉｉ）消耗が少ないこと （iｖ）さい断値が小さいこと （ｖ）接触抵抗が小さいこと （ｖｉ）溶着力が小さいこと 電極材料は、真空インタラプタにとって酸も欧なもので
あり、上記各特性を全て満足することが最も望ましい。

従来、例えば特開昭５３−２１７７７号公報に開示され
たオーステナイト系ステンレス鋼と銅（Ｃｕ）との複合
金属によりアーク駆動部２を形成するとともに、接触部
３をＣｕにビスマス（Ｂｉ）を含有せしめたＣｕ−Ｂｉ
合金により形成した磁気駆動形の電極が知らしている。

しかしながら、かかる電極は、大電流しゃ断能力、耐溶
着性および接触抵抗に優れてはいるものの、高電圧用と
しては不同きである。

また、高醒圧用としては、前記オーステナイト系ステン
レス鋼とＣｕとの傍合金ぬよるアーク駆動部２を形成す
るとともに、接触部３を特公昭５４−３６１２１号公報
に記載されている２０重計％のＣｕと８０重純％のタン
グステン（Ｗ）とからなる材料（以下「２０Ｃｕ−８０
Ｗ」という）により形成した電極が知らしている。しか
し、この電極は、事故電流の如き大区流をしゃ断するこ
とが困離であるという欠点を有する。

昨今、特に、系統拡張に伴う昇流、昇圧に対処すべく、
電流しゃ断能力と絶縁耐力との両方に優れた電極が要望
されているが、上記の如く従来の電極においては、電流
しゃ断能力と絶縁耐力とを両方同時に満足するものでは
なかった。

発明の目的 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、大電流
、高電圧のしゃ断に供し得る磁気駆動形の電極を備えた
真空インタラブタを提供することを目的とする。

発明の構成 かかる目的を達成するために、本発明は、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れ固着してなる真空インタ
ラプタにおいて、前記各電極の接触部を銅２０〜７０取
喰％、クロム５〜７０暇量％およびモリブデン５〜７０
重量％からなる複合金属により形成するとともに、アー
ク駆動部をオーステナイト系ステンレス鋼３０〜７０重
量％および銅３０〜７０重景％からなる襟付金属により
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。

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、この真空インタラプタは、真空容器４内に１
対の電極俸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５．５の内端部に磁気駆動形の電極６
，６をそれぞし固着して概略構成されている。

すなわち、真空容器４は、ガラスまたはセラミックスか
らなる円筒状の２本の絶縁筒７・７を両嬶に固着した鉄
（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、
またばＦｅ−Ｎｉ合金等からなる薄丙円環状の封着金具
８．８．・・・の一方を弁し接合して１本の絶縁筒とす
るとともに、その両開日帰を他方の封着金具８．８を弁
し円板状の金属婦仮９．９により閉塞し、かつ内部を高
翼伊（例えば５×１０−５Ｔｏｒｒ以下の圧力）に排気
して形成さしている。そして、真空容器４内には、前記
各市極棒５がそしぞれの金属端板９の中央から真空容器
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に気密に神前さしているものであり、他方
は金属ベローズ１０を弁じ真空容器４の気密性を保持し
つつ他方の金属端数９を軸方回（第２図において上下方
向）へ移動自在に挿通ざしているものである。まし、第
２図において１１および１２は悄シールドおよびベロー
ズシールド、１３は主シールド、１４よ油助シールドで
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の直径より尚宜人径の円板状にしてかつＣｕの如
く高専電寵の材料からなる取付ベース１５が、その一方
（第３図において下方）の面に形成した四部１６を弁し
ろう付により固着されている。

取付ベース１５の他方の而には、一方の而の凹部１６よ
り適宜大径の凹部１７が形成されており、この凹部１７
には、取付ベース１５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傅数のアークペダル
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固着さしている。この
アーク駆動部６ａは、後述する接触部６ｈと柑俟って磁
気駆動形の電極６を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部には
、電極俸５の直径より適宜大径の円形の四部１９が形成
さしており、この四部１９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り
固着されている。

前記アーク駆動部６ａは、オーステナイト系ステンレス
銅（例えばｓｕｓ３０４．３１６Ｌ等）３０〜７０重量
％およびＣｕ３０〜７０重量％からなる榎合金属により
形成されている。なお、この複合金続は、４〜３０％の
導電率（ＩＡＣＳ％）、３０Ｋｇｆ／ｍｍ２以上の引張
強度および１００〜１８０Ｈｖ（１ｋｑ）の硬度を有す
るものである。

また、接触部６ｂは、Ｃｕ２０〜７０重量％。

クロム（Ｃｒ）５〜７０％およびモリブデン（Ｍｏ）５
〜７０重量％の復金金属により形成されている。なお、
この子合金属は、２０〜６０％の導由惠および１２０−
１８０Ｈｖ（１ｋｑ）め砂度を有するものである。

一方、アーク駆動部６ａを形成する複合金属と接触部５
ｂを形成する複合金属とは、はぼ同様な方法によって各
々製造さｎるものである。次に、接触部６ｂを形成する
榎合金属を例にして各種製造方法について説明する。

（１）例えば−１００メツシユのＣｒ扮末と−１００メ
ツシユのＭｏ粉末とを所定量混合し、この混合粉末をＣ
ｒ、ＭｏおよびＣｕと反応しない材料（例えばアルミナ
）からなる容器に入れるとともにその上にＣｕのブロッ
クを載置し、真空中（５Ｘ１０−５Ｔｏｒｒ）において
まず１０００℃で１０分間加熱して脱ガスするとともに
ＣｒとＵｏとからなる多孔質の基材を形成し、ついでＣ
ｈの融点（１０８３Ｃ）以上の温度の１１００℃で１０
分間加熱してＣｕを多孔質の基材に溶浸して行なう。

（２）ＯｒとＭｏとを粉末にし、こしらを所定縫混会す
るとともに、この混合粉末をアルミナ吉からなる容器に
入れ、かつ非酸化性雰囲気中（例えば真空中、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（例えば粉体上にＣｕ材をあらか
じめ戟蔚している場合によＣｕの融点以下、またＣｕ材
をあらかじめ載直していない肩付にはＣｒの融点以下）
にて加熱保持（例えば６００〜１０００Ｃで５〜６０分
間稈哩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Ｃｕの情点以上に加熱医持（例えば１１０
０℃で５〜２０分程度）してこの基材にＣｕを浴侵し一
体結合して行なう。

（３）Ｃｕ、ＣｒおよびＭｏの各金属を粉末にし、それ
らを所定墳混合するとともに、この混合粉末をプレス成
型して混合素体を成形し、しかる後にこの混合素体を非
酸化性雰囲気中においてＣｕの融点以下（例えば１００
０℃）またはＣｕの融点以上でかつ池の金属の融点以下
（例えば１１００℃）の温度に加熱保持（５〜６０分間
程度）し各金鵬粉宋粒子を一体結合して行なう。

ここに、金属粉末の粒径は、−１００メソシュ（１４９
μｍ以下）に限定されるものではたく％−６０メツシュ
（２５０μｍ以下）であればよい。ただ、粒径が６０メ
ツシユより大きくなると、各金鵡粉末粒子を拡散結合さ
せる肩付、拡散距離の増大に伴って加熱温度を高くした
り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
分散）が困難となり、また酸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、おのずと限界があり、粒径の
上限は、種々の売件のもとに選定されるものである。

なお、アーク駆動部６ａを形成する複合金属を製造する
場合にも上記金属扮末の粒径の留意事項について同様の
ことが言える。また、上述した製造方法（２）、（３）
のいずれにあっても非噸化性雰囲気としては、真窒雰囲
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。

次に、製造方法（１）とほぼ同様にして製造したＩ−Ａ
成分組成（ｓｕｓ３０４　５０市量％およびＣｕ５０重
希％）の複合金属の組織状態は、小４図（Ａ）〜（Ｅ）
に示すＸ線写真のようになった。

すなわち、第４図（Ａ）のＸ線写真は、二仄雷子茜であ
り、（Ｂ）のＸ線写真は、Ｆｅの分散状態を示す特注Ｘ
潜像で、島状に点在する白色の部分がＦｅである。また
、（Ｃ）のＸ線写創ば、Ｃｒの分敢状縛を示す特性Ｘ線
像で、島状に点在する灰色の部分がＯｒである。（Ｄ）
のＸ線写真は、Ｎｔの分散状態を示す特性Ｘ線穆で、島
状に点在する灰色の部分がＮｉである。さらに、（Ｅ）
のＸ線写真は、Ｃｕの分散状態を示す特注Ｘ線冑で、白
い部分がＣｕである。

したがって、ｓｕｓ３０４の粒子は、相互に結合して多
孔質の基材を形成しており、しかもこの基材の孔（空隙
）にＣｕが溶醋されて強固に結合した俵合金属となって
いることが判る。

さちに、製造方法（１）により製造したＩＩ−Ａ成分組
成（Ｃｕ５０重上％、Ｃｒ１０重量％およびＭｏ４０重
逢％）、ＩＩ−Ｂ成分組成（Ｃｕ５０重量％、Ｃｆ２５
重唱％およびＭｏ２５重号％）およびＩＩ−Ｃ成分組成
（Ｃｕ５０重量％、Ｃｒ４０屯敗％およびＭｏ１０重肯
％）の各榎合金属の組織状態は、それぞれ第５図（Ａ）
〜（Ｄ）、第６図（Ａ）〜（Ｄ）および第７図（Ａ）〜
（Ｄ）に示すＸ線写真のようになった。

すなわち、第５図（Ａ）、第６図（Ａ）および第７図（
Ａ）のＸ線写真は、二択市子茜であり、各図（Ｂ）のＸ
線写真は、Ｃｒの分散状帽を示す特性Ｘ緑慢で、島状に
点在する白色の部分がＣｒである。また、各図（Ｃ）の
Ｘ線写真は、Ｍｏの分散状態を示す特注Ｘ線増で、島状
に小花する白い部分がＭｏである。

さらに、各図（Ｄ）のＸ線写江は、Ｃｕの分散状態を示
す特性Ｘ線像で、白い部分がＣｕである。

したがって、ＣｒとＭｏ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（空
隙）にＣｕが溶浸されて強固こ結汗した覆片金属となっ
ていることが判る。

一方、アーク駆動部６ａを形成するＩ−Ａ成分組成、Ｉ
−Ｂ成分組成およびＩ−Ｃ成分組成の各揚台金属ならび
に接触部６ｂを形成するＩＩ−Ａ成分組成、ＩＩ−Ｂ成
分組成およびＩＩ−Ｃ成分組成の各襟合金属の諸特注の
試験結果は、次のようになった。ここで、Ｉ−Ｂ成分組
成は、ｓｕｓ３０４７０重量％およびＣｕ３０重電％で
あり、Ｉ−Ｃ成分組成は、ｓｕｓ３０４３０眼所％およ
びＣｕ７０重喰％である。そして、Ｉ−Ｂ成分組成およ
びＩ−Ｃ成分絹成の各腹合金属ともに、Ｉ−Ａ成分川成
の俊合金属と同様にして製造されたものである。

（１）導電攬（ＩＡＣＳ％） アーク駆動部　Ｉ−Ａ成分組成　５〜１５％　Ｉ−Ｂ成
分組成　４〜８％ 　Ｉ−Ｃ成分組成　１０〜３０％ 接触目　ＩＩ−Ａ成分組成　４０〜５０％　ＩＩ−Ｂ成
分組成　４０〜５０％ 　ＩＩ−ｃ成分組成　４０〜５０％ （２）映度 アーク駆動部　１００〜１８０Ｈｖ（１ｋｇ）接触部　
１２０〜１８０Ｈｖ（１ｋｇ）また、アーク駆動部６ａ
をＩ−Ａ成分組成の複自金属により、８枚のアークペダ
ルを有する直径１００ｍ／ｍに形成するとともに、接触
部６ｂをＩＩ−Ａ成分組成の傍合金属により、内径３０
ｍ／ｍ外径６０ｍ／ｍのリング状に形成して第３図に示
す電極６を構成し、この１対の信極６を第２図に示す真
空インタラプタに組込んだ場合の諸性能の検証結果は、
次のようになった。

（１）電流しゃ断能力 しゃ新条件が、定格電圧１２ｋＶ（再起電圧２１ｋＶ、
ＪＥＣ−１８１）、しゃ断速度１．２〜１．５ｍ／ｓの
時に４３ｋＡ（ｒ、ｍ、ｓ、）の電流をしや断すること
かでキた。また、定格電圧３４ｋＶ（再起電圧１４３ｋ
Ｖ、ＪＥＣ−１８１）、しや断速度３．０ｍ／ｓの時に
３２ｋＡ（ｒ、ｍ、ｓ、）の電流をしゃ断することがで
きた。

なお、アーク駆動部６ａをＩ−Ｂ成分組成、Ｉ−Ｃ成分
組成とした場合、接触部６ｈをＩＩ−Ｂ成分組成、ＩＩ
−Ｃ成分組成とした本元明の場汁および比較品について
同一東件で試験した各電流しゃ所能力は、表１に示すよ
うになった。

（２）絶縁耐力 ギャップを３０ｍ／ｎに保持し、西撃波を印加する衝略
波耐電圧試験を行なったところ、±２８０ｋＶ（バラツ
キ±１０ｋｖ）の絶は耐カを示した。

また、大電流（４３ｋＡ）の多数回しゃ断鎌に同様の試
験を行なったが、絶縁耐力に変化はなかった。さらに、
進み小区流（８０Ａ）のしゃ断後に同様の試験を行なっ
たが、絶縁耐力は殆んど変化しなかった。

なお、アーク駆動部６ａをＩ−Ｂ成分組成、Ｉ−Ｃ成分
組成とした場合および接触部６ｂをＩＩ−Ｂ成分組成、
ＩＩ−Ｃ成分組成とした場合の各絶縁耐力は、いずれも
Ｉ−Ａ成分組成とＩＩ−Ａ成分組成との組合せのものと
同様の値を示した。表２に発明品と比較品との絶縁耐力
を示す。

（３）耐溶着性 １３０ｋｆＩの加圧下で、２５　ｋＡ（ｒ、ｍ、ｓ、）
の祉流を３秒間通電（ＩＥＣ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ば、２〜８％にとど
まった。また、１０００ｋｇの加圧下で、５０ｋＡ（ｒ
、ｍ、ｓ、）の電流を３秒間通電した後の引き外しも問
題なく、その後の接触抵抗の増加は、０〜５％にとどま
り、十分な耐溶着性を備えていた。

なお、アーク駆動部６ａをＩ−Ｂ成分組成、Ｉ−Ｃ成分
組成とした場合および接触部６ｂをＩＩ−Ｂ成分組成、
ＩＩ−Ｃ成分組成とした場汁も同様な結果であった、 （４）遅れ小電流（誘導性の負荷）のしゃ回能力３０Ａ
通電して行なった電流さい断値は、平均３．９Ａ（標準
偏差σｎ＝０．９６、標木敞ｎ＝１００）を示した。

なお、接触部６ｂをＩＩ−Ｂ成分組成とした場合によ、
平均３．７Ａ（σｎ＝１．２６．ｎ＝１００）、ＩＩ−
Ｃ成分組成とした場合には、平均３．９Ａ（σｎ＝１．
５、ｎ＝１００）を示した。また、アーク堕動部６ａを
Ｉ−Ｂ成分組成、Ｉ−Ｃ成分組成とした場合もそれぞれ
同様の値を示した。

（５）進み小電流（容量性の負荷）のしゃ断能力験（Ｊ
ＥＣ−１８１）を、１００００回行なったが、再点弧は
０回であった。

なお、アーク凧勤部６ａをＩ−Ｂ成分組成、Ｉ−Ｃ成分
組成とした場合および長袖部６ｂをＩＩ−Ｂ成分組成、
ＩＩ−Ｃ成分組成とした場合も同様な結果であった。

ところで、アーク駆動部６ａを形成する硼合金朽の成分
組成が、オーステナイト系ステンレス中３０〜７０重瞬
％およびＣｕ３０〜７０重醍％の組成旬間以外の場合に
は、満足する緒特性を得ることかできなかった。

すなわち、オーステナイト系ステンレス中が３０重量％
より少ない場合には、Ｃｕが多くなり耐電圧の低下が著
しいものであった。しかも耐火性が低下した。一方７０
重量％超える場合には、しゃ断住能の低下が者しいもの
であった。

また、接触部６ｂを形成する榎合金属の成分組成が、Ｃ
ｕ２０〜７０重量％、Ｃｒ５〜７０重量％、Ｍｏ５〜７
０爪量％の絹成穐囲以外の場合においても、満足する緒
特性を得ることかできなかった。

すなわち、Ｃｕが２０重石％より少ない場合には、導閣
車が低下し接触抵抗が著しく大きくなり、一方７０重最
％を超える庸合には、汗着力およびさい断値が著しく大
きくなり、しかも絶縁耐力が著しく低下した。また、Ｃ
ｒが５取量％より少ない場合には、絶縁耐力が著しく低
下し、一方７０屯清％を超える場合には、導市率および
儂械的強塵が著しく低下した。さらに、Ｍｏが５重騎％
より少ない嚇合には、絶縁剛力が著しく低下し、一方７
０市量％を角える場合には、幾械的強度の低下が著しく
、そのうえさい断置が著しく大きくなった。

発明の効果 以上のように、本発明は、真空インタラプタの各箱極の
接触部をＣｕ２０〜７０重凰％、Ｃｒ５〜７０爪址％お
よびＭｏ５〜７０重量％からなる酸合金蝿により形成す
るとともに、アーク駆虐部をオースデナイト系ステンレ
ス鋼３０〜７０重晴％おＬびＣｕ３０〜７０重峡％かち
なる初合金株により形成したので、従来のものに比して
笛流しゃ回能力を大幅に同上できる。また、接触部を２
０Ｃｕ−８０Ｗにより形成した従米のものよりもさらに
時れた絶縁耐力を得ることができる。

【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、駆２図は
本発明の真空インタラプタの一実施例を示す縦断面図、
第３因は第２図における電極の縦新面図、第４図（Ａ）
、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）はアーク枢動部を形
成する初会金属の組織状態を示すＸ線写真。 第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、第６図（Ａ）
、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）および第７図（Ａ）、（Ｂ）
、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ接触部を形成する複台金屈
の界なる組成の組織状態を示すＸ線写真である。 ４・・・真空容器、５・・・電極棒、６・・・山木、６
ａ・・・アーク駆動部、６ｂ・・・第川部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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れ固着
   してなる真空インタラプタにおいて、前記各電極の接触
   部を銅２０〜７０重景％、クロム５〜７０重量％および
   モリブデン５〜７０重階％からなる縁台金属により形成
   するとともに、アーク駆動部をオーステナイト系ステン
   レス鋼３０〜７０車喰％および銅３０〜７０重量％から
   なる暉合金属により形成したことを特徴とする真空イン
   タラプタ。