JPS6246938B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6246938B2
JPS6246938B2 JP11280678A JP11280678A JPS6246938B2 JP S6246938 B2 JPS6246938 B2 JP S6246938B2 JP 11280678 A JP11280678 A JP 11280678A JP 11280678 A JP11280678 A JP 11280678A JP S6246938 B2 JPS6246938 B2 JP S6246938B2
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JP
Japan
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metal
conductive metal
corrosion
fuse
oxidation
Prior art date
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JP11280678A
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Japanese (ja)
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JPS5539168A (en
Inventor
Mitsuyuki Imaizumi
Fumio Fujiwara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP11280678A priority Critical patent/JPS5539168A/en
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Publication of JPS6246938B2 publication Critical patent/JPS6246938B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/04Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05Component parts thereof
    • H01H85/055Fusible members
    • H01H85/06Fusible members characterised by the fusible material

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電気系統の保護にもちいるヒユーズ
に関するものであり、とくに導電性金属からなる
エレメントの表面を異種の金属で被覆した複合エ
レメントを使用したヒユーズに関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a fuse used to protect an electrical system, and in particular to a fuse using a composite element in which the surface of an element made of a conductive metal is coated with different metals.

電力ヒユーズのエレメントには化学的な安定性
にまさるために径年変化が少ないこと、導電性に
すぐれているために遮断性にすぐれた形状が採用
できるなどの利点から従来Agが多く使用されて
いる。しかしAgは貴金属であるために比較的高
価であり経済性においてAgに替るエレメント材
料の出現が望まれている。Ag以外の導電性にす
ぐれた物質としてはAu,Cu,Al、などの金属が
あるが、Auは化学的な安定性はAgよりすぐれて
いるけれども、Agよりさらに高価である欠点が
あり、CuやAlでは安価であるけれども高温にお
いて酸化を生じ易いことや高圧回路において発生
するコロナ放電による硝酸性の腐食媒により劣化
を生じ易いなどの欠点があつてヒユーズエレメン
トとしては従来使用されなかつた。
Traditionally, Ag has been widely used in power fuse elements due to its advantages such as its superior chemical stability, which means less change over time, and its excellent electrical conductivity, which allows it to be shaped with excellent interrupting properties. There is. However, since Ag is a precious metal, it is relatively expensive, and there is a desire for an element material that can replace Ag from an economic standpoint. Materials with excellent conductivity other than Ag include metals such as Au, Cu, and Al. Although Au has better chemical stability than Ag, it has the disadvantage of being more expensive than Ag. Although aluminum and aluminum are inexpensive, they have not been used as fuse elements because of their drawbacks, such as their tendency to oxidize at high temperatures and their tendency to deteriorate due to nitric acid corrosive media caused by corona discharge generated in high-pressure circuits.

一方Agに相当する導電性と化学的な安定性を
有するエレメントをえる目的から、Agに次ぐ導
電性を有するCuやAlなどの金属表面にAg,Ni,
Crなどの耐酸化性および耐食性にすぐれた金属
を被覆することによつて化学的な安定性を、確保
することは一般に金属材料の分野で広汎に利用さ
れる手法である。しかしかゝる手法はヒユーズエ
レメントには適用が困難である。すなわち、ヒユ
ーズは電気系統の保護に使用されるためにヒユー
ズエレメントには常時負荷電流が流れ、また、負
荷の変動や変圧器、電動機などの保護機器の始動
時などの過渡電流によつてエレメントは温度上昇
し、CuやAlなどの導電性金属と表面保護のため
の被覆金属との間に相互拡散を生じエレメントの
電気抵抗は増加して劣化する現象がある。
On the other hand, in order to obtain an element with conductivity and chemical stability equivalent to Ag, Ag, Ni, etc.
Ensuring chemical stability by coating metals with excellent oxidation and corrosion resistance, such as Cr, is a method widely used in the field of metal materials. However, such a method is difficult to apply to fuse elements. In other words, since fuses are used to protect electrical systems, load current always flows through the fuse element, and the element may be affected by load fluctuations or transient currents such as when starting protective equipment such as transformers and motors. As the temperature rises, interdiffusion occurs between a conductive metal such as Cu or Al and a coating metal for surface protection, which increases the electrical resistance of the element and causes it to deteriorate.

この発明はAgをエレメントにもちいたヒユー
ズに替りAgに相当する化学的安定性を有しかつ
Agよりも安価なエレメントを使用したヒユーズ
を提供するものである。
This invention is an alternative to fuses that use Ag as an element, and has chemical stability equivalent to that of Ag.
It provides a fuse that uses an element that is cheaper than Ag.

この発明のヒユーズのエレメントの具体的な構
成は、CuあるいはAlなどのAgよりも安価な導電
性金属の表面を酸化や腐食を生じにくい金属で被
覆すると共に前記導電性金属と表面被覆金属との
間に隔壁物質からなる層を形成したものである。
すなわち第1図a,bおよび第2図a,bはこの
発明のヒユーズのエレメントの断面の形状を示す
ものであり、第1図a,bは線の長手方向に対し
て直角および平行な断面、第2図a,bはリボン
の長手方向に対して直角および平行な断面のエレ
メントの形状をあらわす。第1図および第2図に
おいて、1は表面被覆金属、2は隔壁物質、3は
導電性金属をあらわす。第3図は上記エレメント
を使用して構成したこの発明による限流ヒユーズ
の実施例を示し、第3図において4は絶縁筒、5
はけい砂などの消弧剤、6は導電性キヤツプ、7
は本発明によるヒユーズエレメントをあらわして
いる。
The specific structure of the fuse element of the present invention is such that the surface of a conductive metal such as Cu or Al, which is cheaper than Ag, is coated with a metal that is less likely to cause oxidation or corrosion, and the conductive metal and surface coating metal are bonded together. A layer of barrier material is formed between the two.
That is, Fig. 1 a, b and Fig. 2 a, b show the cross-sectional shape of the fuse element of the present invention, and Fig. 1 a, b shows the cross-section perpendicular and parallel to the longitudinal direction of the line. , FIGS. 2a and 2b represent the shape of the element in cross sections perpendicular and parallel to the longitudinal direction of the ribbon. In FIGS. 1 and 2, 1 represents a surface coating metal, 2 represents a partition material, and 3 represents a conductive metal. FIG. 3 shows an embodiment of a current-limiting fuse according to the present invention constructed using the above-mentioned elements. In FIG.
Arc extinguishing agent such as silica sand, 6 is a conductive cap, 7
represents a fuse element according to the present invention.

この発明のヒユーズのエレメントを構成する導
電性の金属としてはCuやAl,Sn,Pb,Znなどの
導電性にすぐれかつ安価な金属が適しており、前
記導電性金属を酸化および腐食から保護する表面
被覆金属としてはAg,Au,Ptなどの化学的に安
定な貴金属が適している。また、前記導電性金属
と表面金属が直接接触しないように設ける隔壁物
質としてはCr,Mo,Nb,Taなどの高融点金属
やAl2O3,BeO,CaO,MgO,SiO2,ZrO2などの
安定な酸化物あるいはソーダガラス、鉛ガラス、
ほうけい酸ガラスなどのガラス粉末などが使用で
きる。
As the conductive metal constituting the fuse element of this invention, metals with excellent conductivity and low cost such as Cu, Al, Sn, Pb, and Zn are suitable, and the conductive metal is protected from oxidation and corrosion. Chemically stable noble metals such as Ag, Au, and Pt are suitable as surface coating metals. In addition, the barrier wall material provided to prevent direct contact between the conductive metal and the surface metal may include high melting point metals such as Cr, Mo, Nb, Ta, Al 2 O 3 , BeO, CaO, MgO, SiO 2 , ZrO 2 , etc. stable oxides of soda glass, lead glass,
Glass powder such as borosilicate glass can be used.

この発明のヒユーズエレメントの具体的な製造
法としては、たとえば上記導電性金属を酸化もし
くは腐食から保護する表面被覆金属によりチユー
ブを得、このチユーブ内径より小径の棒状の導電
性金属を前記チユーブの内壁との間に空隙を生じ
るように配置し、前記空隙に前述の隔壁物質、例
えばこれが高融点金属の場合はその外径が前記表
面被覆金属チユーブの内径よりも小さくかつ内径
が前記導電性金属棒の外径よりも大きいチユーブ
として介在させ、また該隔壁物質が上記の如き酸
化物もしくはガラスの場合はその粉末を充填す
る。そして必要ならば焼鈍しつつ引抜き及び伸線
作業を行う。
As a specific method for manufacturing the fuse element of the present invention, for example, a tube is obtained with a surface coating metal that protects the conductive metal from oxidation or corrosion, and a rod-shaped conductive metal having a diameter smaller than the inner diameter of the tube is coated on the inner wall of the tube. and the conductive metal rod, which has an outer diameter smaller than the inner diameter of the surface-coated metal tube and an inner diameter of the above-mentioned conductive metal rod, if the barrier material is a high melting point metal. If the barrier material is an oxide or glass as described above, it is filled with powder thereof. Then, if necessary, drawing and wire drawing operations are performed while annealing is performed.

又必要に応じて上記材料に対し圧縮成型と加熱
処理を施し、ついで押出し、更に伸線、圧延など
の成型加工と軟化焼鈍を繰返して製造するもので
ある。
Further, if necessary, the above-mentioned material is subjected to compression molding and heat treatment, then extrusion, and further molding processes such as wire drawing and rolling, and softening annealing are repeated to produce the material.

第4図はこの発明の一実施例である線径0.25mm
φのヒユーズエレメント(Ag―Ta―Cu,Ag―
Al2O3―Cu)とCuあるいはCu表面にNiを被覆し
たエレメントの高温における電気抵抗の変化を示
し、CuあるいはCuの表面を隔壁物質の層を設け
ることなく直接Niで被覆したエレメントは500℃
以上の高温に加熱されることによつてCuでは酸
化により、またNi―Cuでは拡散電気抵抗が急増
しエレメントが変質劣化して、所記の初期と異な
る溶断性のヒユーズに変質することに対し、この
発明の実施例である隔壁物質としてNbもしくは
Al2O3を介してCu表面にAgを被覆したエレメン
トでは、Cuの融点近傍の高温まで電気抵抗に変
化を生じることなく熱的にすぐれた安定性を示
し、この発明のヒユーズが電気系統において使用
されるときに、変圧器や電動機などの始動時の過
渡電流によるエレメントの温度上昇によつて変質
劣化することなく、Agに相当する耐酸化性と耐
食性をうることが出来ることをあらわす。
Figure 4 shows an example of this invention with a wire diameter of 0.25 mm.
φ fuse element (Ag―Ta―Cu, Ag―
The graph shows the change in electrical resistance at high temperatures of elements with Cu or Cu surfaces coated with Ni. ℃
When heated to a high temperature above, Cu is oxidized, and Ni-Cu is rapidly increased in diffusion electrical resistance, causing element deterioration and deterioration, resulting in a fuse with a different fusing property from the initial state. , Nb or
Elements in which the Cu surface is coated with Ag via Al 2 O 3 exhibit excellent thermal stability without any change in electrical resistance up to high temperatures near the melting point of Cu, and the fuse of this invention can be used in electrical systems. This indicates that when used, it is possible to obtain oxidation resistance and corrosion resistance equivalent to Ag without deterioration due to the temperature rise of the element due to the transient current at the time of starting a transformer or electric motor.

導電性金属の表面を酸化や腐食を生じにくい金
属で被覆すると共に、表面被覆金属と前記導電性
金属との間に隔壁物質の層を設けて高温における
表面被覆金属と導電性金属との相互拡散による劣
化を防止した構成のこの発明のヒユーズエレメン
トは前述の実施例に示した限流ヒユーズへの適用
例に限るものではなく、Zn,Su,Pbなどの導電
性金属をエレメントに使用する配線用ヒユーズな
どにも適用されるものであり、表面被覆金属と導
電性金属の適切な組合せによつて信頼性にすぐれ
たヒユーズがえられるものである。
The surface of the conductive metal is coated with a metal that does not easily cause oxidation or corrosion, and a layer of barrier material is provided between the surface coating metal and the conductive metal to prevent mutual diffusion between the surface coating metal and the conductive metal at high temperatures. The fuse element of the present invention, which has a structure that prevents deterioration due to It is also applied to fuses, etc., and a fuse with excellent reliability can be obtained by appropriately combining a surface coating metal and a conductive metal.

以上の説明のごとく導電性金属の表面を耐酸化
性および耐食性の金属で被覆すると共に、表面の
被覆金属と導電性金属の間に隔壁物質の層を設け
て高温における酸化と表面被覆金属と導電性金属
との拡散による劣化を防止した構成のエレメント
を使用したこの発明のヒユーズは高価なAgをエ
レメントに使用した限流ヒユーズを始めとして従
来の各種のヒユーズに替つて低価格でかつ信頼性
にすぐれたヒユーズを提供するものである。
As explained above, the surface of the conductive metal is coated with an oxidation-resistant and corrosion-resistant metal, and a barrier material layer is provided between the surface coating metal and the conductive metal to prevent oxidation at high temperatures and conductivity between the surface coating metal and the conductive metal. The fuse of this invention, which uses an element with a structure that prevents deterioration due to diffusion with metallic metals, is a low-cost and reliable alternative to various conventional fuses, including current-limiting fuses that use expensive Ag elements. It provides an excellent fuse.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図はこの発明のヒユーズにお
けるエレメントの長手方向に対して直角および平
行な断面図、第3図はこの発明の限流ヒユーズの
実施例を示す断面図、第4図はこの発明の実施例
によるヒユーズエレメントの高温における電気抵
抗の変化を示すグラフである。 図において、1は表面の被覆金属、2は隔壁物
質、3は導電性金属、4は絶縁筒、5はけい砂な
どの消弧剤、6は導電性のキヤツプ、7はヒユー
ズエレメントである。
1 and 2 are cross-sectional views perpendicular and parallel to the longitudinal direction of the element in the fuse of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the current limiting fuse of the present invention, and FIG. 5 is a graph showing changes in electrical resistance at high temperatures of fuse elements according to embodiments of the invention. In the figure, 1 is a surface coating metal, 2 is a partition material, 3 is a conductive metal, 4 is an insulating tube, 5 is an arc extinguishing agent such as silica sand, 6 is a conductive cap, and 7 is a fuse element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 絶縁筒の両端を導電性金属よりなるキヤツプ
で密封し、エレメントと該導電性キヤツプとを電
気的に接合した構造のヒユーズにおいて、エレメ
ントを構成する導電性金属の表面を酸化および腐
食を生じにくい金属で被覆すると共に、前記導電
性金属と表面の酸化腐食を生じにくい金属との間
に前記両金属の相互拡散を阻止する隔壁物質から
なる層を形成したことを特徴とするヒユーズ。 2 エレメントを構成する導電性金属として
Al,Cu,Zn,Sn,Pbを使用することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のヒユーズ。 3 エレメントを構成する酸化および腐食を生じ
にくい金属として、Ag,AuもしくはPt、を使用
することを特徴とする特許請求の範囲第1項およ
び第2項いずれかに記載のヒユーズ。 4 エレメントを構成する導電性金属と表面の酸
化および腐食を生じにくい金属との間に設ける隔
壁物質としてCr,Mo,Nb,Taなどの高融点金
属を使用することを特徴とする特許請求の範囲第
1項から第3項いずれかに記載のヒユーズ。 5 エレメントを構成する導電性金属と表面の酸
化および腐食を生じにくい金属との間に設ける隔
壁物質としてAl2O3,BeO,CaO,MgO,SiO2
ZrO2などの化学的に安定な酸化物あるいはその
酸化物を主成分とする天然に産する耐火物を使用
することを特徴とする特許請求の範囲第1項から
第3項いずれかに記載のヒユーズ。 6 エレメントを構成する導電性金属と表面の酸
化および腐食を生じにくい金属との間に設ける隔
壁物質としてソーダガラス、鉛ガラス、ほうけい
酸ガラスなどのガラスを使用することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項から第3項いずれかに記
載のヒユーズ。
[Claims] 1. In a fuse having a structure in which both ends of an insulating cylinder are sealed with caps made of conductive metal and an element and the conductive cap are electrically connected, the surface of the conductive metal constituting the element is It is characterized by being coated with a metal that does not easily cause oxidation and corrosion, and forming a layer made of a barrier material that prevents interdiffusion of the two metals between the conductive metal and the metal that does not easily cause oxidation and corrosion on the surface. Hughes to do. 2 As a conductive metal constituting the element
The fuse according to claim 1, characterized in that Al, Cu, Zn, Sn, and Pb are used. 3. The fuse according to any one of claims 1 and 2, characterized in that Ag, Au, or Pt is used as the metal that is resistant to oxidation and corrosion and constitutes the element. 4. Claims characterized in that a high-melting point metal such as Cr, Mo, Nb, Ta, etc. is used as a barrier material provided between the conductive metal constituting the element and the metal that does not easily cause surface oxidation and corrosion. The fuse according to any one of paragraphs 1 to 3. 5 Al 2 O 3 , BeO, CaO, MgO, SiO 2 ,
Claims 1 to 3, characterized in that a chemically stable oxide such as ZrO 2 or a naturally occurring refractory containing the oxide as a main component is used. Hughes. 6. A patent claim characterized in that glass such as soda glass, lead glass, borosilicate glass, etc. is used as a barrier material to be provided between a conductive metal constituting an element and a metal that is less susceptible to surface oxidation and corrosion. The fuse according to any one of the ranges 1 to 3.
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JP6436729B2 (en) * 2014-11-11 2018-12-12 デクセリアルズ株式会社 Fuse element, fuse element, protection element, short-circuit element, switching element

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