JP2009076218A - Electrical contact - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空遮断器,真空開閉器等に用いられる新規な真空バルブ用電気接点に関する。 The present invention relates to a novel electrical contact for a vacuum valve used for a vacuum circuit breaker, a vacuum switch and the like.
真空遮断器等の受配電機器には、小型・低価格化が求められている。そのためには真空バルブ内の電気接点を低強度化し、ジュール熱により電気接点同士が溶着した際の引離し力を低減することによって、電気接点の開閉動作を行う操作機構部を小型化する必要がある。 Power receiving and distribution equipment such as a vacuum circuit breaker is required to be small and inexpensive. For this purpose, it is necessary to reduce the strength of the electrical contacts in the vacuum valve and to reduce the pulling force when the electrical contacts are welded together by Joule heat, thereby reducing the size of the operating mechanism that performs the opening and closing operation of the electrical contacts. is there.
電気接点の多くは焼結製法によって得られるCr−Cu系の合金が用いられ、これを低強度化させる手段として、Teなどの低融点金属を添加する方法が用いられる。特許文献1〜4参照。
Most of the electrical contacts are made of a Cr—Cu alloy obtained by a sintering method, and a method of adding a low melting point metal such as Te is used as means for reducing the strength. See
従来のCr−Cu系電気接点において、低融点金属は耐溶着成分として、あるいは電流遮断後の接点表面の荒れを抑制するために添加され、数重量%の添加量が必要であった。 In conventional Cr—Cu based electrical contacts, the low melting point metal is added as an anti-welding component or to suppress roughening of the contact surface after current interruption, and an addition amount of several weight% is necessary.
この程度の量の低融点金属を添加すると、通電成分であるCuマトリクスに欠陥が生じたり、焼結が不十分となりやすく、良好な通電性能や遮断性能が得られない場合がある。 If this amount of low melting point metal is added, defects may occur in the Cu matrix that is a current-carrying component, or sintering may be insufficient, and good current-carrying performance and interruption performance may not be obtained.
また、真空バルブを真空封止ろう付けして製作する場合、電気接点から低融点金属が揮散してろう付け部の健全性を損ない、真空バルブ内の真空度低下を招く恐れがあった。 Also, when the vacuum valve is manufactured by vacuum sealing brazing, the low melting point metal is volatilized from the electrical contacts, which impairs the soundness of the brazed part and may cause a decrease in the degree of vacuum in the vacuum valve.
さらに、低融点金属添加量が適正量に対して少ない場合には、電気接点の低強度化が十分でなく、引離し力の低減効果が不足する場合があった。 Furthermore, when the amount of the low melting point metal added is small relative to the appropriate amount, the strength of the electrical contact is not sufficiently reduced, and the effect of reducing the separating force may be insufficient.
本発明の目的は、Cr含有量やCr粉末粒径と低融点金属添加量との関係を適正化し、最適な組織および組成からなることで、溶着引離し力の低減効果を十分に発揮し、優れた遮断性能と通電性能を有するとともに、真空遮断器等の大幅な小型化を可能とする電気接点を提供することにある。 The purpose of the present invention is to optimize the relationship between the Cr content and Cr powder particle size and the amount of low melting point metal added, and to have an optimum structure and composition, thereby sufficiently exerting the effect of reducing the welding separation force, An object of the present invention is to provide an electrical contact that has excellent interrupting performance and energization performance, and that can be greatly reduced in size such as a vacuum circuit breaker.
本発明の電気接点は、CuとTeと耐火性金属とからなる焼結体であり、耐火性金属の原料粉末の平均粒径をdhp(μm)、耐火性金属の含有量をChp(重量%)としたとき、Teの含有量CTe(重量%)が次の式(1)の範囲にあるものである。 The electrical contact of the present invention is a sintered body composed of Cu, Te, and a refractory metal. The average particle size of the refractory metal raw material powder is d hp (μm), and the content of the refractory metal is C hp ( Wt%), the Te content C Te (wt%) is in the range of the following formula (1).
CTe=Chp{(1.4/dhp 2)+8.75×10-4}±0.005 ・・・(1)
また、本発明の電気接点は、CuとTeと耐火性金属とからなる焼結体であり、Cuと耐火性金属の界面において、その70〜90%に空隙を有する組織をなすものである。
C Te = C hp {(1.4 / d hp 2 ) + 8.75 × 10 −4 } ± 0.005 (1)
The electrical contact of the present invention is a sintered body made of Cu, Te, and a refractory metal, and forms a structure having voids at 70 to 90% at the interface between Cu and refractory metal.
さらに、本発明の電気接点は、耐火性金属がMoあるいはCrのいずれか1種で、それを15〜40重量%含むものである。 Furthermore, in the electrical contact of the present invention, the refractory metal is either Mo or Cr and contains 15 to 40% by weight.
本発明の電気接点の製造方法は、CuとTeと耐火性金属それぞれの粉末を混合し、この混合粉末を加圧成形した後、Cuの融点以下の温度で加熱焼結するものである。 In the method for producing an electrical contact according to the present invention, Cu, Te and refractory metal powders are mixed, the mixed powder is pressure-molded, and then heated and sintered at a temperature equal to or lower than the melting point of Cu.
また、本発明の電気接点の製造方法は、Cuの粉末と、表面にTeを被覆した耐火性金属の粉末とを混合して得られる混合粉末を加圧成形し、Cuの融点以下の温度で加熱焼結するものである。 In addition, the method of manufacturing an electrical contact according to the present invention is a method in which a mixed powder obtained by mixing Cu powder and a refractory metal powder coated with Te on the surface is pressure-molded at a temperature not higher than the melting point of Cu. It is to be heated and sintered.
さらに、本発明の電気接点の製造方法は、耐火性金属の原料粉末の平均粒径dhpが22〜88μmの範囲にあり、粒度分布の標準偏差をσとするとき、粒径がdhp±σの範囲の耐火性金属粉末を用い、圧力30Pa〜0.2MPaの不活性あるいは還元性雰囲気中で加熱焼結するものである。 Furthermore, in the method for producing an electrical contact according to the present invention, when the average particle diameter d hp of the refractory metal raw material powder is in the range of 22 to 88 μm, and the standard deviation of the particle size distribution is σ, the particle diameter is d hp ± A refractory metal powder in the range of σ is used and heated and sintered in an inert or reducing atmosphere at a pressure of 30 Pa to 0.2 MPa.
本発明の電気接点を用いた電極は、円盤状部材と、この円盤状部材のアーク発生面の反対面に一体に接合された電極棒とを有するものである。 The electrode using the electrical contact of the present invention has a disk-shaped member and an electrode bar integrally joined to the surface opposite to the arc generating surface of the disk-shaped member.
本発明に関わる真空バルブは、真空容器内に一対の固定側電極及び可動側電極とを備え、それらの少なくとも一方が、本発明の電気接点を用いた電極からなるものである。 The vacuum valve according to the present invention includes a pair of fixed side electrode and movable side electrode in a vacuum vessel, and at least one of them includes an electrode using the electrical contact of the present invention.
本発明に関わる真空遮断器は、少なくとも一方に本発明の電気接点を用いた固定側電極及び可動側電極を真空容器内に備えた真空バルブと、この真空バルブ内の固定側電極及び可動側電極の各々に真空バルブ外に接続された導体端子と、可動側電極を駆動する開閉手段とを備えたものである。 A vacuum circuit breaker according to the present invention includes a vacuum valve provided with at least one of a fixed side electrode and a movable side electrode using the electric contact of the present invention in a vacuum vessel, and a fixed side electrode and a movable side electrode in the vacuum valve. Each of these is provided with a conductor terminal connected to the outside of the vacuum valve and an opening / closing means for driving the movable side electrode.
本発明によって、Cr含有量やCr粉末粒径と低融点金属添加量との関係を適正化し、最適な組織および組成を見つけることによって、溶着引離し力の低減効果を十分に発揮し、優れた遮断性能と通電性能を有するとともに、真空遮断器等の大幅な小型化を可能とする電気接点を提供することができる。 According to the present invention, by optimizing the relationship between the Cr content and Cr powder particle size and the low melting point metal addition amount, and finding the optimum structure and composition, the effect of reducing the welding separation force is sufficiently exerted, and excellent It is possible to provide an electrical contact that has a breaking performance and a current-carrying performance, and that enables a significant downsizing of a vacuum circuit breaker or the like.
以下、発明を実施するための最良の形態を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the best mode for carrying out the invention will be described in detail by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.
本発明者らは、焼結電気接点におけるTe添加による強度低減機構が、耐火性金属粒子とCuマトリクスの間の物理的乖離によることを見出した。すなわち、Teは優先的に耐火性金属とCuの界面に空隙を形成させ、界面強度の低下を招き、接点材料としての強度を低下させる。このため、強度低減に有効なTe添加量は、耐火性金属とCuの界面の面積に依存し、耐火性金属の粒径と含有量によって最適値が決定されるとの知見を得た。 The present inventors have found that the strength reduction mechanism by addition of Te in the sintered electrical contact is due to physical separation between the refractory metal particles and the Cu matrix. That is, Te preferentially forms voids at the interface between the refractory metal and Cu, leading to a decrease in interface strength and a decrease in strength as a contact material. For this reason, the amount of Te addition effective for strength reduction depends on the area of the interface between the refractory metal and Cu, and it has been found that the optimum value is determined by the particle size and content of the refractory metal.
この知見を基に、本発明の電気接点はCuとTeと耐火性金属からなる焼結体で、耐火性金属の原料粉末の平均粒径をdhp(μm)、耐火性金属の含有量をChp(重量%)としたとき、Teの含有量CTe(重量%)は次の式(1)の範囲にある。 Based on this knowledge, the electrical contact of the present invention is a sintered body made of Cu, Te and a refractory metal, the average particle diameter of the raw material powder of the refractory metal is d hp (μm), and the content of the refractory metal is determined. When C hp (wt%) is used, the Te content C Te (wt%) is in the range of the following formula (1).
これにより、高い通電性能や遮断性能を有しながら、適量のTeによって耐火性金属とCuマトリクスの金属的な結合を乖離し、効果的に強度を低減することによって、溶着した電気接点同士を引離す力を小さくすることができる。Teの含有量がこの範囲より少ないと強度低減効果が不足し、この範囲より多いと耐火性金属とCuマトリクスとの界面においてTeが余剰となり、Cuマトリクスの組織に気孔などの欠陥を形成し、接点材料としての組織の健全性を損なうとともに、通電性能などが低下する。 As a result, while having high current-carrying performance and interrupting performance, the welded electrical contacts are pulled together by separating the metallic bond between the refractory metal and the Cu matrix by an appropriate amount of Te and effectively reducing the strength. The releasing force can be reduced. If the Te content is less than this range, the effect of reducing the strength is insufficient, and if it is more than this range, Te becomes excessive at the interface between the refractory metal and the Cu matrix, and defects such as pores are formed in the structure of the Cu matrix. While impairing the soundness of the organization as a contact material, the current-carrying performance is reduced.
CTe=Chp{(1.4/dhp 2)+8.75×10-4}±0.005 ・・・(1)
したがって、本発明の電気接点はCuとTeと耐火性金属からなる焼結体で、Cuと耐火性金属の界面において、その70〜90%に空隙を有する組織をなすものである。Cuと耐火性金属の界面の空隙による物理的乖離によって、界面強度が低下し、前述のように溶着引離し力を効果的に低減できる。
C Te = C hp {(1.4 / d hp 2 ) + 8.75 × 10 −4 } ± 0.005 (1)
Therefore, the electrical contact of the present invention is a sintered body made of Cu, Te, and a refractory metal, and forms a structure having voids at 70 to 90% at the interface between Cu and the refractory metal. Due to the physical divergence due to the gap at the interface between Cu and the refractory metal, the interface strength is lowered, and the welding separation force can be effectively reduced as described above.
また、本発明の電気接点において、耐火性金属としてMoあるいはCrのいずれか1種を含むことにより、良好な耐電圧性能と遮断性能を有する電気接点を得ることができる。この耐火性金属の含有量は15〜40重量%であることが望ましく、これより少ないと耐電圧性能が不足し、これより多いと通電性能が低下するとともに、焼結性が低下して緻密な電気接点の製造が困難になる。 Moreover, the electrical contact of this invention can obtain the electrical contact which has favorable withstand voltage performance and interruption | blocking performance by including any 1 type of Mo or Cr as a refractory metal. The content of the refractory metal is desirably 15 to 40% by weight. If the content is less than this, the withstand voltage performance is insufficient. Manufacturing electrical contacts becomes difficult.
本発明の電気接点の製造方法は、CuとTeと耐火性金属それぞれの粉末を混合し、この混合粉末を加圧成形した後、Cuの融点以下の温度で加熱焼結するもので、比較的容易に低コストで製造することが可能になる。 The method for producing an electrical contact according to the present invention comprises mixing Cu, Te and refractory metal powders, press-molding the mixed powder, and then heating and sintering at a temperature below the melting point of Cu. It can be easily manufactured at low cost.
Teの粉末を混合する代わりに、あらかじめ耐火性金属の表面をTeで被覆してもよく、これにより前述の界面強度の低減効果を、さらに効率よく発揮させることができる。Te被覆は、蒸着などの物理気相析出法や、他の表面処理技術を応用することによって可能である。 Instead of mixing the Te powder, the surface of the refractory metal may be coated with Te in advance, whereby the above-described effect of reducing the interface strength can be exhibited more efficiently. Te coating is possible by applying physical vapor deposition methods such as vapor deposition and other surface treatment techniques.
また、混合粉末の加圧成形過程において最終形状に成形することにより、加熱焼結後に機械加工を用いることなく、電気接点を製造することができる。この加熱焼結は、真空中で行っても本発明の目的とする接点材料が得られるが、圧力30Pa〜0.2MPaの不活性あるいは還元性雰囲気中で行うことにより、加熱過程でのTeの揮散を抑制し、前述の界面強度の低減効果をより高めることができる。 In addition, by forming the mixed powder into a final shape in the pressure forming process, an electrical contact can be manufactured without using machining after heat sintering. Even if this heat sintering is carried out in vacuum, the target contact material of the present invention can be obtained. However, if it is carried out in an inert or reducing atmosphere at a pressure of 30 Pa to 0.2 MPa, Te in the heating process can be obtained. Volatilization can be suppressed, and the above-described interface strength reduction effect can be further enhanced.
本発明の電気接点の製造方法において、用いる耐火性金属の原料粉末の粒径は、そのばらつき範囲が小さいものを用いることが好ましい。具体的には、平均粒径dhpが22〜88μmの範囲にあり、粒度分布の標準偏差をσとするとき、粒径がdhp±σの範囲の粉末を用いることが望ましい。平均粒径がこれより小さいと、Teの分散が不均一になり、界面強度の低減効果が不十分になりやすい。 In the method for producing an electrical contact according to the present invention, it is preferable to use a refractory metal raw material powder having a small variation range. Specifically, it is desirable to use a powder having an average particle size d hp in the range of 22 to 88 μm and a particle size distribution in the range of d hp ± σ, where σ is the standard deviation of the particle size distribution. When the average particle size is smaller than this, the Te dispersion becomes non-uniform, and the effect of reducing the interface strength tends to be insufficient.
また、耐火性金属粒子の微細分散により、Cuマトリクスの結晶粗大化が抑制され、いわゆる組織の微細化強化機構が働き、電気接点の強度が高まる傾向にある。さらに、混合粉末の流動性が低下し、耐火性金属が凝集しやすくなるとともに生産性が低下する。耐火性金属の平均粒径が上記範囲より大きいと、組織の均一性が低下し、電流遮断時における接点面においてCuが溶出し、溶着が発生しやすくなる。用いる粒径の範囲は、dhp±σの範囲にあることで、前記(1)式による強度低減効果が効率よく得られる。 Further, due to the fine dispersion of the refractory metal particles, the coarsening of the Cu matrix is suppressed, and a so-called microstructure refinement strengthening mechanism works to increase the strength of the electrical contact. Furthermore, the fluidity of the mixed powder is reduced, and the refractory metal is easily aggregated and the productivity is reduced. When the average particle diameter of the refractory metal is larger than the above range, the uniformity of the structure is lowered, Cu is eluted at the contact surface when the current is interrupted, and welding is likely to occur. The range of the particle size to be used is in the range of d hp ± σ, so that the strength reduction effect by the above equation (1) can be obtained efficiently.
本発明の電気接点を用いた電極は、円盤状部材と、この円盤状部材のアーク発生面の反対面に一体に接合された電極棒とを有し、円盤状部材が本発明の電気接点からなることにより、通電抵抗が小さく、所望の性能を有する電極が得られる。 The electrode using the electrical contact of the present invention has a disk-shaped member and an electrode bar integrally joined to the surface opposite to the arc generating surface of the disk-shaped member, and the disk-shaped member is formed from the electrical contact of the present invention. As a result, an electrode having a small energization resistance and a desired performance can be obtained.
本発明に関わる真空バルブは、真空容器内に一対の固定側電極及び可動側電極を備え、その少なくとも一方が、本発明の電気接点を用いた電極からなるものである。また、本発明に関わる真空遮断器は、少なくとも一方に本発明の電気接点を用いた固定側電極及び可動側電極を真空容器内に備えた真空バルブと、この真空バルブ内の固定側電極及び可動側電極の各々に真空バルブ外に接続された導体端子と、可動側電極を駆動する開閉手段とを備えたものである。これにより、優れた遮断性能や通電性能を有し、電気接点同士が溶着した際の引離し力が小さく、操作機構部を小型化することができ、小型で低価格の真空遮断器、さらには各種真空開閉装置が得られる。 The vacuum valve according to the present invention includes a pair of fixed and movable electrodes in a vacuum vessel, at least one of which is an electrode using the electrical contact of the present invention. Further, the vacuum circuit breaker according to the present invention includes a vacuum valve provided with at least one of a fixed side electrode and a movable side electrode using the electric contact of the present invention in a vacuum vessel, and a fixed side electrode and a movable side in the vacuum valve. Each of the side electrodes is provided with a conductor terminal connected to the outside of the vacuum valve and an opening / closing means for driving the movable side electrode. As a result, it has excellent breaking performance and energization performance, has a small pulling force when the electrical contacts are welded to each other, can reduce the size of the operation mechanism, and is a small and low-priced vacuum circuit breaker. Various vacuum switchgears are obtained.
表1に示す組成の電気接点を作製し、これを用いて電極を作製した。図1は作製した電極の構造を示す断面図である。図1において、1は電気接点、2はアークに駆動力を与えるためのスリット溝、3はステンレス製の補強板、4は電極棒、5はろう材である。 An electrical contact having the composition shown in Table 1 was produced, and an electrode was produced using the electrical contact. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the fabricated electrode. In FIG. 1, 1 is an electrical contact, 2 is a slit groove for giving a driving force to the arc, 3 is a reinforcing plate made of stainless steel, 4 is an electrode rod, and 5 is a brazing material.
電気接点1の作製方法は次の通りである。まず、所定の粒径のMo粉末またはCr粉末と、60μm以下のCu粉末およびTe粉末とを、表1の組成となるような配合比でV型混合器により混合した。次にこの混合粉末を、円盤形状の金型に充填し、油圧プレスにより400MPaの圧力で加圧成形した。成形体の密度は、およそ73%であった。これを圧力40Paの水素雰囲気中で、1060℃×2時間加熱して焼結し、電気接点1の素材となる焼結体を作製した。得られた焼結体の相対密度は、およそ96%であった。
The manufacturing method of the
得られた焼結体を機械加工し、図1に示す形状の電気接点1を作製した。なお、スリット溝2を有する最終形状を形作ることのできる金型に混合粉末を充填し、焼結する方法によっても電気接点1を得ることができ、この方法では機械加工などの後加工が不要であるため、容易に製作が可能である。
The obtained sintered body was machined to produce an
さらに、電極の作製方法は次の通りである。電極棒4を無酸素銅で、また、補強板3をSUS304であらかじめ機械加工により作製しておき、前記の焼結および機械加工で得られた電気接点1,補強板3,電極棒4それぞれの間にろう材5を載置し、これを8.2×10-4Pa以下の真空中で970℃×10分間加熱し、図1に示す電極を作製した。この電極は定格電圧7.2kV,定格電流600A,定格遮断電流20kA用の真空バルブに用いられる電極である。なお、電気接点1の強度が十分であれば、補強板3は省いてもよい。
Furthermore, a method for manufacturing the electrode is as follows. The
実施例1で作製した電極を用いて、真空バルブを作製した。真空バルブの仕様は、定格電圧7.2kV,定格電流600A,定格遮断電流20kAである。 A vacuum valve was produced using the electrode produced in Example 1. The specifications of the vacuum valve are a rated voltage of 7.2 kV, a rated current of 600 A, and a rated breaking current of 20 kA.
図2は、本実施例に関わる真空バルブの構造を示す図である。図2において、1a,1bはそれぞれ固定側電気接点,可動側電気接点、3a,3bは補強板、4a,4bはそれぞれ固定側電極棒,可動側電極棒で、これらをもってそれぞれ固定側電極6a,可動側電極6bを構成する。なお、本実施例では、固定側と可動側の電気接点の溝が接触面において一致するように設置した。可動側電極6bは、遮断時の金属蒸気等の飛散を防ぐ可動側シールド8を介して可動側ホルダー12にろう付け接合される。これらは、固定側端板9a,可動側端板9b、及び絶縁筒13によって高真空にろう付け封止され、固定側電極6a及び可動側ホルダー12のネジ部をもって外部導体と接続される。絶縁筒13の内面には、遮断時の金属蒸気等の飛散を防ぐシールド7が設けられ、また、可動側端板9bと可動側ホルダー12の間には摺動部分を支えるためのガイド11が設けられる。可動側シールド8と可動側端板9bの間にはベローズ10が設けられ、真空バルブ内を真空に保ったまま可動側ホルダー12を上下させ、固定側電極6aと可動側電極6bを開閉させることができる。
FIG. 2 is a diagram showing the structure of the vacuum valve according to the present embodiment. In FIG. 2, 1a and 1b are fixed-side electrical contacts and movable-side electrical contacts, 3a and 3b are reinforcing plates, 4a and 4b are fixed-side electrode rods and movable-side electrode rods, respectively, and fixed-
このように、実施例1で作製した電気接点を図2に示す電気接点1a,1bに用いて、本発明に係わる真空バルブを作製した。
Thus, the vacuum contact concerning this invention was produced using the electrical contact produced in Example 1 for the
実施例2で作製した真空バルブを搭載した真空遮断器を作製した。図3は、本発明に関わる真空バルブ14とその操作機構を示す真空遮断器の構成図である。
A vacuum circuit breaker equipped with the vacuum valve produced in Example 2 was produced. FIG. 3 is a block diagram of a vacuum circuit breaker showing the
真空遮断器は、操作機構部を前面に配置し、背面に真空バルブ14を支持する3相一括型の3組のエポキシ筒15を配置した構造である。真空バルブ14は、絶縁操作ロッド16を介して、操作機構によって開閉される。
The vacuum circuit breaker has a structure in which three sets of three-
遮断器が閉路状態の場合、電流は上部端子17,電気接点1,集電子18,下部端子19を流れる。電極間の接触力は、絶縁操作ロッド16に装着された接触バネ20によって保たれている。電極間の接触力および短絡電流による電磁力は、支えレバー21およびプロップ22で保持されている。投入コイル30を励磁すると開路状態からプランジャ23がノッキングロッド24を介してローラ25を押し上げ、主レバー26を回して電極間を閉じたあと、支えレバー21で保持している。
When the circuit breaker is closed, current flows through the
遮断器が引き外し自由状態では、引き外しコイル27が励磁され、引き外しレバー28がプロップ22の係合を外し、主レバー26が回って電極間が開かれる。
When the circuit breaker is free to be tripped, the tripping
遮断器が開路状態では、電極間が開かれたあと、リセットバネ29によってリンクが復帰し、同時にプロップ22が係合する。この状態で投入コイル30を励磁すると閉路状態になる。なお、31は排気筒である。
When the circuit breaker is in the open state, the link is restored by the
実施例1で作製した電気接点を実施例2で示した定格電圧7.2kV,定格電流600A,定格遮断電流20kAの真空バルブに用い、実施例3で示した真空遮断器に搭載して性能試験を行った。 The electrical contact produced in Example 1 is used for the vacuum valve with the rated voltage of 7.2 kV, the rated current of 600 A, and the rated breaking current of 20 kA shown in Example 2, and is mounted on the vacuum circuit breaker shown in Example 3 for performance test. Went.
表1は、電気接点組成と性能試験結果を示すもので、No.1〜No.9が本発明品、No.10〜No.20が比較品で、各性能はTeを含まないNo.10の結果を基準(1.0)とし、相対値で表わした。 Table 1 shows the electrical contact composition and performance test results. No. 1 to No. 9 are the products of the present invention, No. 10 to No. 20 are the comparative products, and each performance is No. 10 containing no Te. The results were expressed as relative values with reference (1.0).
従来技術であるTeを含む電気接点で、本発明の式(1)の範囲から外れた添加量の場合がNo.11とNo.12である。No.11ではTe添加量が少なく、引離し力の低減効果が見られない。また、No.12ではTe添加量が過剰のため、Cuマトリクスに欠陥が生じて通電性能が低下するとともに、Teの揮散による耐電圧性能の低下が生ずる。同様に、No.15〜No.18もTeの添加量が本発明の式(1)の範囲から外れる場合で、Teが少ない場合(No.15,No.17)には引離し力の低減効果が小さく、Teが多い場合(No.16,No.18)には耐電圧性低下のほか、通電性能や遮断性能の低下が生ずる。なお、No.13とNo.14はCr含有量が本発明の範囲から外れた場合で、比較的高融点の耐アーク成分であるCrが少ないと(No.13)耐電圧性能が低下し、Crが多いと(No.14)通電抵抗が大きくなり、それに伴い遮断性能も低下する。さらに、No.19とNo.20は、用いたCr粉末の粒径が本発明の範囲から外れた場合で、Cr粒径が小さいと(No.19)通電性能が低下するとともに、微細化強化機構との相殺作用によって強度低減効果が低下し、引離し力の低減効果が小さくなる。Cr粒径が大きいと(No.20)Cr粒子の分布が不均一となりやすく、耐電圧性能が低下するとともに、Cuの溶出に伴って溶着面積が増大し、引離し力が大きくなる。 No. 11 and No. 12 are the cases where the amount of addition is out of the range of the formula (1) of the present invention in the electric contact containing Te which is the prior art. In No. 11, the amount of Te added is small, and the effect of reducing the pulling force is not observed. Further, in No. 12, since the amount of Te added is excessive, defects occur in the Cu matrix and the current-carrying performance is lowered, and the withstand voltage performance is lowered due to the volatilization of Te. Similarly, No. 15 to No. 18 are cases where the addition amount of Te is outside the range of the formula (1) of the present invention, and when Te is small (No. 15, No. 17), the pulling force is reduced. When the effect is small and Te is large (No. 16, No. 18), in addition to the withstand voltage resistance, the energization performance and the interruption performance are also degraded. In addition, No. 13 and No. 14 are cases where the Cr content is out of the scope of the present invention, and when there is little Cr, which is a relatively high melting point arc-resistant component (No. 13), the withstand voltage performance decreases, When there is much Cr (No. 14), an energization resistance will become large and the interruption | blocking performance will fall in connection with it. Furthermore, No. 19 and No. 20 are cases in which the particle size of the Cr powder used is out of the scope of the present invention. If the particle size of Cr is small (No. 19), the current-carrying performance is reduced and refinement is strengthened. The effect of reducing the strength is reduced by the canceling action with the mechanism, and the effect of reducing the pulling force is reduced. When the Cr particle size is large (No. 20), the distribution of Cr particles tends to be non-uniform, the withstand voltage performance decreases, the weld area increases with elution of Cu, and the separating force increases.
以上の比較例に対し、本発明のNo.1〜No.6ではTe添加量並びにCr含有量が適正であるため、溶着接点同士の引離し性が大幅に改善され、通電性能や遮断性能および耐電圧性能の著しい低下は見られない。また、耐火性金属にMoを用いた場合でも(No.7〜No.9)、Te添加量が本発明の範囲にあることによって、大幅な引離し力の低減効果が発揮されるとともに、他の性能も実用上支障のない範囲にある。 In contrast to the above comparative examples, in No. 1 to No. 6 of the present invention, the amount of added Te and the Cr content are appropriate, so that the separability between the welded contacts is greatly improved, and the energization performance and interruption performance There is no significant decrease in withstand voltage performance. Even when Mo is used as the refractory metal (No. 7 to No. 9), the addition amount of Te is within the range of the present invention, so that the effect of greatly reducing the pulling force is exhibited, and the like. The performance is in a range where there is no practical problem.
本発明のNo.1〜No.6の電気接点の断面組織を、走査電子顕微鏡により観察した。図4は、その電子顕微鏡像の一例である。このように、本発明に関わる電気接点においては、Cr粒子とCuマトリクスとの界面に、幅1μm程度の空隙が存在し、両者が物理的に乖離していた。また、界面に対する空隙の割合は、電子顕微鏡像から測定した結果、いずれの電気接点においても表1に示すように70〜90%の範囲にあった。以上の傾向は、耐火性金属にMoを用いたNo.7〜No.9の電気接点においても同様であった。 The cross-sectional structure of the electrical contacts No. 1 to No. 6 of the present invention was observed with a scanning electron microscope. FIG. 4 is an example of the electron microscope image. As described above, in the electrical contact according to the present invention, a gap having a width of about 1 μm was present at the interface between the Cr particles and the Cu matrix, and the two were physically separated. Moreover, the ratio of the space | gap with respect to an interface was in the range of 70 to 90% as shown in Table 1 in any electrical contact, as a result of measuring from the electron microscope image. The above tendency was the same in No. 7 to No. 9 electrical contacts using Mo as the refractory metal.
一方、Te添加量が少ない場合(No.15,No.17)の走査電子顕微鏡像は、図5にその一例を示すように、Cr粒子とCuマトリクスとの界面に空隙は存在せず、界面強度が低下する様相がなく、引離し力低減効果が得られない。また、Te添加量が多い場合(No.16,No.18)には、図4のようなCrとCuの界面乖離が見られたが、Cuマトリクスには図6に一例を示すように気孔が多く見られ、マトリクスの健全性が損なわれている様相であった。 On the other hand, the scanning electron microscope images when the amount of Te added is small (No. 15, No. 17), as shown in FIG. 5, there are no voids at the interface between the Cr particles and the Cu matrix. There is no aspect in which the strength is lowered, and the separation force reduction effect cannot be obtained. In addition, when the amount of Te added was large (No. 16, No. 18), the Cr-Cu interface divergence as shown in FIG. 4 was observed, but the Cu matrix has pores as shown in FIG. Was seen, and the soundness of the matrix was impaired.
このように、本発明に関わる電気接点によって、健全な材料組織を維持することによって優れた遮断性能,通電性能および耐電圧性能を有しながら、溶着した接点同士の引離し力を大幅に低減することができ、操作機構部の小型化が実現可能な真空バルブおよび真空遮断器が得られる。 As described above, the electrical contact according to the present invention significantly reduces the pulling force between the welded contacts while having excellent breaking performance, energization performance and withstand voltage performance by maintaining a sound material structure. Thus, a vacuum valve and a vacuum circuit breaker capable of realizing downsizing of the operation mechanism unit can be obtained.
実施例2で作製した真空バルブを、真空遮断器以外の真空開閉装置に搭載した。図7は、実施例2で作製した真空バルブ14を搭載した、路肩設置変圧器用の負荷開閉器である。
The vacuum valve produced in Example 2 was mounted on a vacuum switchgear other than the vacuum circuit breaker. FIG. 7 shows a load switch for a roadside installation transformer equipped with the
この負荷開閉器は、主回路開閉部に相当する真空バルブ14が、真空封止された外側真空容器32内に複数対収納されたものである。外側真空容器32は、上部板材33と下部板材34及び側部板材35を備え、各板材の周囲(縁)が互いに溶接によって接合されているとともに、設備本体とともに設置されている。
In this load switch, a plurality of pairs of
上部板材33には、上部貫通孔36が形成されており、各上部貫通孔36の縁には環状の絶縁性上部ベース37が各上部貫通孔36を覆うように固定されている。そして、各上部ベース37の中央に形成された円形空間部には、円柱状の可動側電極棒4bが往復動(上下動)自在に挿入されている。すなわち、各上部貫通孔36は上部ベース37と可動側電極棒4bによって閉塞されている。
An upper through
可動側電極棒4bの軸方向端部(上部側)は、外側真空容器32の外部に設置される操作器(電磁操作器)に連結されるようになっている。また、上部板材33の下部側には、各上部貫通孔36の縁に沿って外側ベローズ38が往復動(上下動)自在に配置されており、各外側ベローズ38は、軸方向の一端側が上部板材33の下部側に固定され、軸方向の他端側が各可動側電極棒4bの外周面に装着されている。すなわち、外側真空容器32を密閉構造とするために、各上部貫通孔36の縁には各可動側電極棒4bの軸方向に沿って外側ベローズ38が配置されている。また、上部板材33には排気管(図示省略)が連結され、この排気管を介して外側真空容器32内が真空排気されるようになっている。
The axial end (upper side) of the
一方、下部板材34には下部貫通孔39が形成されており、各下部貫通孔39の縁には絶縁性ブッシング40が各下部貫通孔39を覆うように固定されている。各絶縁性ブッシング40の底部には、環状の絶縁性下部ベース41が固定されている。そして、各下部ベース41の中央の円形空間部には、円柱状の固定側電極棒4aが挿入されている。すなわち、下部板材34に形成された下部貫通孔39は、それぞれ絶縁性ブッシング40,下部ベース41、及び固定側電極棒4aによって閉塞されている。そして、固定側電極棒4aの軸方向の一端側(下部側)は、外側真空容器32の外部に配置されたケーブル(配電線)に連結されるようになっている。
On the other hand, a lower through
外側真空容器32の内部には、負荷開閉器の主回路開閉部に相当する真空バルブ14が収納されており、各可動側電極棒4bは、2つの湾曲部を有するフレキシブル導体(可撓性導体)42を介して互いに連結されている。このフレキシブル導体42は、軸方向において2つの湾曲部を有する導電性板材としての銅板とステンレス板を交互に複数枚積層して構成されている。フレキシブル導体42には貫通孔43が形成されており、各貫通孔43に各可動側電極棒4bを挿入して互いに連結される。
Inside the
以上のように、実施例2で作製した本発明に関わる真空バルブは、路肩設置変圧器用の負荷開閉器にも適用可能であり、これ以外の真空絶縁スイッチギアなどの各種真空開閉装置にも適用できる。 As described above, the vacuum valve according to the present invention manufactured in Example 2 can be applied to a load switch for a roadside installation transformer, and also applied to various vacuum switchgears such as a vacuum insulation switchgear. it can.
本発明の新規な真空バルブ用電気接点は、真空遮断器,真空開閉器等に利用することが可能である。 The novel electrical contact for a vacuum valve of the present invention can be used for a vacuum circuit breaker, a vacuum switch and the like.
1 電気接点
1a 固定側電気接点
1b 可動側電気接点
2 スリット溝
3,3a,3b 補強板
4,4a,4b 電極棒
5 ろう材
6a 固定側電極
6b 可動側電極
7 シールド
8 可動側シールド
9a 固定側端板
9b 可動側端板
10 ベローズ
11 ガイド
12 可動側ホルダー
13 絶縁筒
14 真空バルブ
15 エポキシ筒
16 絶縁操作ロッド
17 上部端子
18 集電子
19 下部端子
20 接触バネ
21 支えレバー
22 プロップ
23 プランジャ
24 ノッキングロッド
25 ローラ
26 主レバー
27 引き外しコイル
28 引き外しレバー
29 リセットバネ
30 投入コイル
31 排気筒
32 外側真空容器
33 上部板材
34 下部板材
35 側部板材
36 上部貫通孔
37 上部ベース
38 外側ベローズ
39 下部貫通孔
40 絶縁性ブッシング
41 下部ベース
42 フレキシブル導体
43 フレキシブル導体貫通孔
1
1b Movable side
Claims (11)
CTe=Chp{(1.4/dhp 2)+8.75×10-4}±0.005 ・・・(1) When the average particle size of the refractory metal raw material powder is d hp (μm) and the content of the refractory metal is C hp (% by weight), which is a sintered body made of Cu, Te and refractory metal. An electric contact, wherein the Te content C Te (% by weight) is in the range of the formula (1).
C Te = C hp {(1.4 / d hp 2 ) + 8.75 × 10 −4 } ± 0.005 (1)
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