JPS6359217B2 - - Google Patents

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JPS6359217B2
JPS6359217B2 JP58036452A JP3645283A JPS6359217B2 JP S6359217 B2 JPS6359217 B2 JP S6359217B2 JP 58036452 A JP58036452 A JP 58036452A JP 3645283 A JP3645283 A JP 3645283A JP S6359217 B2 JPS6359217 B2 JP S6359217B2
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alloy
vacuum
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current
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/664Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H33/6644Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having coil-like electrical connections between contact rod and the proper contact
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/0203Contacts characterised by the material thereof specially adapted for vacuum switches

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  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕 本発明は真空しや断器に係り、特に高耐電圧及
び耐溶着性を備えた真空しや断器用電極材料及び
その製造方法に関する。 〔従来技術〕 従来から真空しや断器用電極として具備すべき
電気的あるいは物理的な特性としては、(1)耐電圧
特性が高いこと、(2)耐溶着特性がすぐれているこ
と、(3)大電流しや断能力が大きいこと、(4)さい断
電流の発生が少ないこと、(5)ガス放出量の少ない
こと、等が挙げられてきた。特に(1)〜(3)の特性は
真空しや断器を大容量化する上で非常に重要な因
子である。 従来からCuをベースとした各種合金が上記電
極として多く用いられてきている。(1)の耐電圧特
性を向上させるためにはCu中にFe、Coなどを含
有したものが代表的である。又、耐溶着特性を向
上させるためにはBi、PbなどCuにあまり固溶し
ない低融点・高蒸気圧元素を微量添加したものが
実用化されており、Cu−Co−Bi、Pb系が良く知
られている。一方、近年になり各種受変電設備の
大容量化が進むにつれ、特に高電圧のもとで大電
流をしや断しなければならない要望が高まつてき
た。ところが上記したCuをベースとした合金電
極では、10kV以上の高電圧下で40〜100kAの大
電流をしや断することは非常に困難となつてきて
いる。その理由としては、Cuをベースとしたも
のでは上記した耐電圧特性に限界があり、耐溶着
特性にも問題があるからである。 最近、上記大容量用真空しや断器の電極材料と
して、Cuをベースとしたものの他に、耐火性の
金属、例えばCr、Co、W、WCなどの粉末仮焼
結体中にCu、Agあるいはそれらの合金を溶浸し
た複合金属による電極が使われるようになつてき
た。この複合金属による電極を開示した特許は非
常に多くあり、例えば特公昭57−2122号では1600
℃以上の融点を有する焼結金属体中にCu、Ag等
を溶浸した複合金属が挙げられている。この複合
金属は、例えば、Cr焼結体の如き硬く、かつ脆
い性質を有するスケルトン中にCu、Cu合金を浸
透させたものであることから、短絡電流をしや断
した後でも接触部は簡単に剥離し、耐溶着特性が
すぐれている。この点で大電流しや断向きの材料
であると言える。しかしながら、この材料は高電
圧下において、大電流しや断すると、所定のしや
断性能が得られにくいという欠点もある。一般的
にW、Ta、Moのような高融点金属は熱電子放射
率が高く、そのため電極間の耐電圧特性が悪い。
またCr、Zr、Tiの如き活性な元素は、真空中に
おいて高温下にさらされると蒸発しやすく、この
ため電極間の耐電圧特性はあまり良くない。 以上のような従来材料に対し、本発明者らは、
上記材料の欠点を補なうべく新しい材料として、
すでにFe族元素の焼結体中にAgもしくはAg合金
を溶浸した複合金属による電極は特開昭57−9019
号公報で知られている。この特許は、例えばCo
の如き高耐電圧特性を有するFe族元素をスケル
トンとし、その間隙に低サージ性の優れたAg、
Ag−Te、Ag−Se系合金を真空溶浸した複合金
属による電極であり、これは非常にさい断電流が
低く、かつ高いしや断性能を有するものである。
すなわち、低サージ用真空しや断器電極を提供す
るものであつた。 〔従来技術の問題点〕 この電極は耐電圧特性の低いAg、又はAg合金
を含むことから、さらに高い電圧階級を有する真
空しや断器に適用することには無理があることが
判つた。以上のような従来技術に対し、今後、耐
電圧特性及び大電流しや断能力とも同時に高く、
耐溶着特性に優れ、望ましくは低サージ性を備え
た大容量用の新しい電極を開発する必要があつ
た。 〔発明の目的〕 本発明の目的は耐電圧及び耐溶着特性が優れ、
大電流しや断能力が大きい電極を有する大容量真
空しや断器を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明者らは前記した特開昭57−2122号で得ら
れた知見に基づいて、溶浸法による各種電極を検
討した。すなわち、従来技術としてとりあげた
Fe族元素の中で導電性が良く、耐電圧特性が優
れ、しかも大電流しや断能力の大きいCo粉末を
スケルトンとして、このスケルトン間隙に各種導
電性金属を溶浸する実験を試みた。上記導電性金
属としてはCu及び各種Cu合金をとりあげた。こ
こで単純にCoスケルトン中に純Cuを溶浸するこ
とは、融点差が少ない、あるいは部分的に溶解す
るなどの理由から非常に難かしいことが判つた。
すなわち、Coの粉末の間隙にCuの溶湯が浸入す
ると同時に互いに溶解、浸食が進み、このためス
ケルトン原形が失なわれてしまう。そこで本発明
者らは、上記スケルトンに溶浸する溶浸部材を各
種検討してみた。従来技術として述べたAgある
いはAg合金は低サージ性は優れるが高耐圧用と
しては不適当であるため、主として各種Cu合金
による溶浸部材をとりあげてみた。上記合金の配
合元素としてはCuの融点をある程度下げること
ができ、それ自身が真空しや断器用バルブ内にお
いて内圧を異常に劣化をさせることのないような
ものを選んだ。これらの元素としては、Al、
Ag、La、Mg、Mn、Ni、Snなどをとりあげて
みた。上記元素を配合した各種Cu合金をあらか
じめ作製しておき、更にこれを真空中で再溶解
し、この中にCoスケルトンを沈め、いわゆる単
純な溶浸法を試みた。一連の実験の結果、溶浸し
やすく、又、前記した耐電圧特性、及び大電流し
や断性能が大きい材料としては、Coスケルトン
にCu−Ag合金を溶浸した材料であることが判明
した。又、この材料は25IACS%以上の導電性を
有し、定格通電流も大きくとれることが判つた。
このCo−(Cu−Ag)系溶浸合金のCoスケルトン
の気孔率は10〜60体積%まで製作が可能であり、
Cu−Ag溶浸部材のAg配合量はCuに対し10〜50
重量%の範囲のものが溶浸しやすく、又各種電気
的特性を満足することが判つた。Agが10%以下
では前記したように溶浸部材の融点があまり下が
らず溶浸しにくく、又、Agの量が50%を越える
と耐電圧特性があまり良くなくなる。 更に本発明者らは上記したCo−(Cu−Ag)系
の溶浸合金を作るさい、微量のBi、Pb、Te、Se
のいずれか一種を添加すると優れた耐溶着特性が
得られることが判つた。このBi、Pb等は、あら
かじめCu−Ag合金を溶解製作するさいに添加し
ておけばよい。したがつて、本発明材はCo−(Cu
−Ag−Bi、Pb、Te、Se)系の溶浸合金という
ことができる。Bi、Pb等の添加量はCu−Ag溶浸
部材に対し、固溶限以上、最大3重量%以下で優
れた耐溶着特性を示す。これよりも多く含有する
と、耐電圧特性が下がり、従来材と同程度になつ
てしまう。もつと望ましくはBi、Pb量は0.1%以
上、1%以下という微量である方がよい。このよ
うな材料は耐電圧特性が優れる他に高い大電流し
や断性能及び高耐溶着特性を備えている。又、一
般のCu、あるいは3%以下のBi、Pbを含有した
従来電極では、小電流しや断時のさい断電流はお
およそ8〜16Aという大きな値であるが、本発明
材は3〜6Aという低いさい断電流特性を示すこ
とが判り、低サージ特性も備えていることが判つ
た。 〔発明の実施例〕 実施例 1 溶浸合金のマトリツクスとなるCoスケルトン
の製作方法としては、機械的に搗砕された−250
〜+325meshのCo粉末を水素雰囲気中で約500〜
700℃の温度で焼鈍し、その後、油圧プレスを用
いて所定の気孔率を有するように仮成形した。な
お、50〜60%の高い気孔率を得るためには、上記
Co粉末を単純にカーボンるつぼ中に充てんし、
プレスすることなく振動を与えるだけで良い。こ
れらを更に、900〜1000℃の高い温度で水素雰囲
気中で仮焼結した。この状態でCoスケルトンが
出来上がるが、更に1000〜1100℃の高温で真空脱
ガスを施し、吸蔵ガスを徹底的に除去した。次に
Cu−Ag−Bi溶浸部材の溶解方法としては、無酸
素Cu(OFC)及び99.99%純Agシヨツトを内径
φ60mmカーボンるつぼ中に合計2Kgセツトし、こ
れを1〜5×10-5mmHgの真空中で高周波溶解し
ておき、Cu−Agが溶解したことを確認後、高純
度Arガスを1気圧分封入してからBiを所定量添
加した。このようにすればBiの蒸発損を防ぎな
がら、かなりガスフリーなCu−Ag−Bi合金が得
られる。 次に上記したCoスケルトン及びCu−Ag−Bi合
金を用いて溶浸合金を得る方法について述べる。
第1図に示すように、Coスケルトン1をカーボ
ン製のホルダ2に載せ、高周波により予熱してお
く。同時に下部の母合金溶解るつぼ中には前記し
たCu−Ag−Bi合金4を入れ、これを高周波真空
溶解する。Coスケルトンが約1000℃に予熱され、
さらに母合金が完全に溶解した事を確認したら、
スケルトンホルダを母合金溶湯中に沈めてやる。
所定時間だけ浸漬後、スケルトンホルダを上部に
引上げ、そのまま炉冷してやる。以上の簡単な操
作によつて充てん密度が97〜99%の優れた溶浸合
金が得られる。こうして得られた70%Co−30%
(84%Cu−15%Ag−1%Bi)の組成を有する溶
浸合金の顕微鏡組織(100倍)を観察した結果、
Cu−Ag−Bi相よりなる白色の基地に灰色の大き
なCo粒子が分散しているのが認められた。 上記したような製造法により、Coをベースと
した各種溶浸合金を作製し、それらの合金から20
mm径の電極を採取し、組立式排気セツトによる真
空バルブしや断試験機を用いて各種電気的性能を
調べた。この結果を第1表に示す。これらの結果
から判るようにCo−(Cu−Ag−Bi)系の溶浸電
極は耐電圧特性及び大電流しや断性能とも従来の
Cuベース合金あるいは従来の溶浸合金よりも優
れている。なお、上記しや断試験は、まず
AC300Aを10回しや断後インパルス電圧を5kVス
テツプで印加して放電電圧を測定した。この時の
電極間隙は2.5mmとした。又、さい断電流測定は
AC4〜8Aの小電流をしや断した場合に発生する
さい断電流を100回測定し、その最大と平均値を
求めた。大電流しや断性能は本発明者らが汎用的
に用いてきたCu1重量%Pb合金の電流しや断能力
を100%とし、それとの比較値(%)で示した。
又、本発明材及び比較材とも、いずれも耐溶着特
性が良く、特にCoに30〜60重量%のCu−Ag−Bi
合金を溶浸した材料が優れている。
〔発明の効果〕
以上、本発明によれば、従来の電極に比べ耐電
圧性能、耐溶着性能大電流しや断性能のいずれも
向上し大容量真空しや断器を実現することが出来
る。又、さい断電流も比較的低く、低サージタイ
プの真空しや断器とすることも出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明電極材料を製作する溶浸法の概
略図、第2図は本発明の真空しや断器用真空バル
ブの断面構成図である。 1……スケルトンホルダ、2……Coスケルト
ン、3……母合金溶解るつぼ、4……溶浸母合金
溶湯、5……ウエイト、6……吊具、7……高周
波コイル、13及び14……本発明電極の接点、
18及び18′……電極補助板、19及び19′…
…電極ホルダ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 真空容器とその真空容器内に配置された一対
    の電極を有する真空しや断器において、前記電極
    の少なくとも一方は、Coを主成分とした粉末仮
    焼結体中に、Bi、Pb、Te、Seのいずれか一種以
    上を3重量%以下含んだCu−Ag合金を溶浸させ
    た複合金属よりなることを特徴とする真空しや断
    器。 2 特許請求の範囲第1項において、前記粉末仮
    焼結体は、実質的に10〜60%の気孔率を有した粉
    末成形体であり、前記Cu−Ag合金は実質的に10
    〜50重量%のAgを含むものより成ることを特徴
    とする真空しや断器。
JP58036452A 1983-03-04 1983-03-04 真空しや断器 Granted JPS59163726A (ja)

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