JPS6336091B2

JPS6336091B2 -

Info

Publication number: JPS6336091B2
Application number: JP23264182A
Authority: JP
Inventors: Yoshuki Kashiwagi; Taiji Noda; Kaoru Kitakizaki
Original assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1982-12-24
Filing date: 1982-12-24
Publication date: 1988-07-19
Also published as: JPS59119626A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は真空インタラプタの電極に関するもの
である。

一般に、真空インタラプタの電極は、 (1) 大電流をしや断する能力が高いこと、 (2) 絶縁耐力が高いこと、 (3) 耐溶着性が良好なこと、 (4) 小電流を良好にしや断できること、等の条件を満たすことが要求される。

従来、上述した条件を満足すべく、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、たとえば米国特許第3246979
号、（特公昭41−12131）に記載された銅に0.5重
量％のビスマスを含有せしめてなる電極（以下、
「Cu―0.5Bi電極」という）および米国特許第
3596027号（特公昭48−36071）に記載されたもの
等が知られている。しかし、Cu―0.5Bi電極等
は、大電流しや断能力、耐溶着性および導電率に
優れているものの、絶縁耐力、特にしや断後の絶
縁耐力が著しく低下するとともに、電流さい断値
が1.0Aと高いため、しや断時にさい断サージを
発生することがあり、進みおよび遅れ小電流を良
好にしや断し得ず、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る。

また、Cu―0.5Bi電極等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、たとえば米国特許第3811939号（特
公昭54−36121）に示す80重量％のタングステン
と20重量％の銅とからなる電極（以下、「20Cu―
80W電極」という）および英国公開特許第
2024257号（特開昭54−157284）に記載されたも
の等が知られている。しかし、20Cu―80W電極
等は、絶縁耐力は高くなるものの、事故電流の如
き大電流をしや断することが困難となる等の問題
がある。

本発明は上述した問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、大電流しや断能力
および耐溶着性等を良好に維持しつつ、絶縁耐力
に優れかつ小電流をも良好にしや断し得るように
した真空インタラプタの電極を提供するにある。
以下、図面を参照してこの発明の実施例を詳細に
説明する。

図は本発明に係る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
状に成形したガラスまたはセラミツクス等の絶縁
物からなる複数（本実施例においては２本）の絶
縁筒１，１を、それぞれの両端に固着したコパー
ル等の金属からなる薄肉円環状の封着金具２，
２，…の一方を介して同軸的に接合して１本の絶
縁筒とするとともに、その両端開口部を他方の封
着金具２，２を介しステンレス鋼等の金属からな
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を、
各金属端板３，３の中央部から真空容器４の気密
性を保持して相対的に接近離反自在に導入した対
をなす電極棒６，６を介し、接触離反（接離）自
在に設けて概略構成されている。

なお、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シールドである。

前記各電極５は、20〜70重量％の銅、５〜40重
量％のタングステン、５〜70重量％のモリブデン
および５〜70重量％のクロムの合金からなる。

すなわち、各電極５は、−100メツシユ（147μm
以下）のタングステンの粉末５〜40重量％と、−
100メツシユのモリブデンの粉末５〜70重量％と、
−100メツシユのクロムの粉末５〜70重量％との
混合粉末をその融点以下の温度で相互に拡散結合
して多孔質の基材を形成し、この基材に20〜70重
量％の銅を溶浸させて設けられている。

かかる電極５を製造する第１の方法は、まず、
融点以下の温度での相互拡散を可能にするため粒
径を−100メツシユとしたタングステン、モリブ
デンおよびクロムの粉末を所定量機械的に混合す
る。ついで、タングステン、モリブデンおよびク
ロムの混合粉末をモリブデン、クロム、タングス
テンおよび銅のいずれとも反応しないアルミナ等
からなる容器に収納するとともに、５×
10^-5Torr以下の圧力の真空雰囲気または水素ガ
ス、窒素ガスおよびアルゴンガス等の非酸化性雰
囲気中において800〜1000℃の温度で10分以上加
熱し、相互に拡散結合して多孔質の基材を形成す
る。最後に、この多孔質の基材と銅を５×
10^-5Torr以下の圧力の真空雰囲気中において
1100℃または銅の融点（1083℃）以上の温度で５
〜20分間程度加熱し、所定量の銅を基材に溶浸さ
せると所望の電極５が完成する。

また、電極５を製造する第２の方法は、第１の
製造方法と同様に、まず、融点以下の温度での相
互拡散を可能にするため−100メツシユとしたタ
ングステン、モリブデンおよびクロムの粉末を所
定量機械的に混合し、このタングステン、モリブ
デンおよびクロムの混合粉末をタングステン、モ
リブデン、クロムおよび銅のいずれとも反応しな
いアルミナ等からなる容器に収納するとともに、
容器に収納された混合粉末上に所定量の銅のブロ
ツクを載置する。ついで、混合粉末と銅のブロツ
クを収納した容器を５×10^-5Torr以下の圧力に
保持自在の真空炉中に納置する。そして、真空炉
を600℃の温度で60分間運転して混合粉末等の脱
ガス処理を最初に行ない、ついで真空炉を800℃
の温度で30分間運転するとともに、温度を1000℃
に上昇して30分間運転してタングステン、モリブ
デンおよびクロムの粉末を相互に拡散結合せしめ
て多孔質の基材を形成し、最後に真空炉を1100℃
の温度で20分間運転して銅を基材に溶浸させると
所望の電極５が完成する。

さらに、電極５を製造する第３の方法は、ま
ず、所定組成割合のタングステン、モリブデンお
よびクロムの合金を製造するとともに、このタン
グステン、モリブデンおよびクロムの合金を粉砕
し、−100メツシユの粉末とする。ついで、タング
ステン、モリブデンおよびクロムの合金粉末を、
タングステン、モリブデン、クロムおよび銅のい
ずれとも反応しないアルミナ等からなる容器に収
納するとともに、５×10^-5Torr以下の圧力の真
空雰囲気または水素ガス、アルゴンガス等の非酸
化性雰囲気中においてその融点以下の温度で所定
時間加熱し、相互に結合した多孔質の基材とす
る。最後に、この多孔質の基材に５×10^-5Torr
以下の圧力の真空雰囲気中において所定量の銅を
溶浸させると所望の電極５が完成する。

ここで、直径50ｍ／ｍにしてかつ周縁を４アー
ルの円板状に形成するとともに、そのタングステ
ン、モリブデン、クロムおよび銅の組成割合をそ
れぞれ20重量％、20重量％、20重量％および40重
量％とした組成の材料、または40重量％、10重
量％、10重量％および40重量％とした組成の材
料、あるいは10重量％、40重量％、10重量％およ
び40重量％とした組成の材料、さらに10重量
％、10重量％、40重量％および40重量％とした
組成の材料からなる１対の電極５を有する真空イ
ンタラプタの諸性能の検証結果は、以下に示すよ
うになつた。

大電流しや断能力各組成とも12KA（RMS）の電流をしや断する
ことができた。

絶縁耐力ギヤツプを３ｍ／ｍに保持し、衝撃波耐電圧試
験を行なつたところ、組成のものは、＋
120KV，−110KVを示し、組成のものは、±
120KVを示し、組成のものは、＋110KV，−
120KVを示し、さらに組成のものは、±110KV
を示し、いずれもバラツキは±10KVであつた。
また、大電流（12KA）のしや断後に同様の試験
を行なつたが、絶縁耐力に変化はなかつた。さら
に、進み小電流（80A）の開閉後に同様の試験を
行なつたが、絶縁耐力は殆んど変化しなかつた。

耐溶着性各組成とも130Kgの加圧下で、25KA（RMS）
の電流を３秒間通電（IEC短時間電流規格）した
後、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２〜８
％にとどまつた。また、1000Kgの加圧下で、
50KA（RMS）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％にとどまつた。したがつて、各組成とも十
分な耐溶着性を備えている。

遅れおよび進み小電流しや断能力遅れ小電流（誘導性の負荷）のしや断能力電
流さい断値は、組成のものが平均3.9、Ａ（γn
＝1.1，ｎ＝100）を示し、また組成のものが
平均4.2A（γn＝1.3，ｎ＝100）を示し、さらに
組成のものが平均4.3A（γn＝1.1，ｎ＝100）
を示し、また組成のものが平均3.5A（γn＝
0.9，ｎ＝100）を示した。

進み小電流（容量性の負荷）のしや断能力電
圧；84KV×1.25／√３３、80Aの進み小電流
試験（JEC181）を、10000回行なつたが再点弧
は０回であつた。

導電率各組成とも導電率（IACS）は、20〜50％の％
導電率を示した。

硬度各組成とも硬度は、106〜182Hv（１Kg）を示し
た。

また、本発明に係る電極を有する真空インタラ
プタと、従来のCu―0.5Bi電極を有する真空イン
タラプタとの諸性能を比較したところ、以下に示
すようになつた。

大電流しや断能力双方同程度である。

絶縁耐力従来のものの10ｍ／ｍのギヤツプでの絶縁耐力
が、本発明のものの３ｍ／ｍのギヤツプでの絶縁
耐力と等しくなる。したがつて、本発明に係る電
極を有する真空インタラプタは、従来のものの約
３倍の絶縁耐力を有していた。

耐溶着性本発明に係る電極の耐溶着性は、従来のものの
80％であるが実用上殆んど問題がない。

遅れおよび進み小電流しや断能力遅れ小電流しや断能力本発明に係る電極の電流さい断値は、従来のも
のの40％と小さいので、さい断サージが殆んど問
題とならず、かつ開閉後もその値が変化しない。

進み小電流しや断能力本発明に係る電極は、従来のものに比して２倍
のキヤパシタンス容量の負荷をしや断することが
できる。

タングステンが５％未満の場合は絶縁耐力が急
激に低下し、かつ40％を超える場合には大電流し
や断能力が急激に低下した。

なお、モリブデンが、５重量％未満の場合に
は、絶縁耐力が急激に低下し、かつ70重量％を超
える場合には、大電流しや断能力が急激に低下し
た。

また、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るとともに、遅れ小電流し
や断能力が低下し、かつ70重量％を超える場合に
は、大電流しや断能力が急激に低下した。

さらに、銅が、20重量％未満の場合には、導電
率が急激に低下するとともに、短時間電流試験後
の接触抵抗が急激に増大し、定格電流通電時にお
けるジユール熱の発生が大きく、その実用性が低
下し、かつ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、５〜
40重量％のタングステン、５〜70重量％のモリブ
デンおよび５〜70重量％のクロムの合金からなる
真空インタラプタの電極であるから、従来のCu
―0.5Bi電極に比して、真空インタラプタの絶縁
耐力を飛躍的に高めることができるとともに、真
空インタラプタを大電流のしや断能力に優れ、か
つ遅れおよび進み小電流のしや断能力にも優れた
ものとすることができる。

また、５〜40重量％のタングステンの粉末、５
〜70重量％のモリブデンの粉末および５〜70重量
％のクロムの粉末を相互に拡散結合した多孔質の
基材に、20〜70重量％の銅を溶浸させてなる真空
インタラプタの電極であるから、上述したものの
効果に加えて機械的強度および導電率を高めるこ
とができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る電極を備えた真空インタラプ
タの縦断面図である。４…真空容器、５…電極。

Claims

【特許請求の範囲】１ 20〜70重量％の銅、５〜40重量％のタングス
テン、５〜70重量％のモリブデンおよび５〜70重
量％のクロムの合金からなる真空インタラプタの
電極。２５〜40重量％のタングステンの粉末、５〜70
重量％のモリブデンの粉末および５〜70重量％の
クロムの粉末を相互に拡散結合して成る多孔質の
基材に、20〜70重量％の銅を溶浸させてなる真空
インタラプタの電極。