專利名稱：真空斷路器用電氣接點(diǎn)及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在真空斷路器、真空開關(guān)等中使用的新的真空閥用電氣接點(diǎn)及其制法。
背景技術(shù)：
在內(nèi)置于真空斷路器等中的真空閥內(nèi)，設(shè)有一對(duì)可開閉的電氣接點(diǎn)。要求真空斷路器等的受配電機(jī)器小型化，因此，需要提高真空閥內(nèi)的電氣接點(diǎn)的開斷性能、用小的電氣接點(diǎn)來開斷大電流。作為開斷性能出色的電氣接點(diǎn)，主要使用了Cr-Cu類電氣接點(diǎn)(專利文獻(xiàn)1)。
另外，當(dāng)在感應(yīng)性電路中使用真空閥來開斷電流時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生異常電涌電壓，造成負(fù)荷機(jī)器的絕緣破壞。因此，為了抑制異常電涌電壓，需要減小截?cái)嚯娏髦?。從而，?duì)于電氣接點(diǎn)所要求的其它的重要因素之一，可以舉出截?cái)嚯娏髦敌　Ｗ鳛榻財(cái)嚯娏餍〉牡碗娪啃碗姎饨狱c(diǎn)，列舉出例如Co-Ag-Se類電氣接點(diǎn)等(專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3)。
專利文獻(xiàn)1特開2005-135778號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開平07-029461號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開平09-171746公報(bào)發(fā)明內(nèi)容在使用了Cr-Cu類電氣接點(diǎn)等的真空斷路器中，盡管開斷性能出色、能夠開斷大電流，但是伴隨大電流開斷產(chǎn)生電涌電壓。因此，需要一起使用用于吸收異常電涌電壓的電涌吸收器，存在與機(jī)器的大型化和高價(jià)格化有關(guān)的問題。
另外，使用了Co-Ag-Se等的電氣接點(diǎn)的真空斷路器，盡管低電涌性能出色，但存在對(duì)大電流開斷的不適用性。
開斷性能越高在電流零點(diǎn)前開斷電流，會(huì)產(chǎn)生越大的截?cái)嚯娏鳎虼?，一般認(rèn)為開斷性能和低電涌性能的性質(zhì)在理論上相反。因此現(xiàn)狀是，根據(jù)真空斷路器的機(jī)種/用途，分別使用開斷性能高的電氣接點(diǎn)和低電涌性能出色的電氣接點(diǎn)。
而且，要求在進(jìn)行了多次開斷后，仍維持上述的開斷性能和低電涌性能，但是，在兼?zhèn)浯箅娏鞯拈_斷性能和低電涌性能的電氣接點(diǎn)中，由于多次開斷，可能會(huì)產(chǎn)生特別是低電涌性能的惡化。
本發(fā)明的目的是，提供兼?zhèn)溟_斷性能和低電涌性能，且由于多次開斷造成的性能惡化小，可以實(shí)現(xiàn)真空斷路器等的小型化和低價(jià)格化的電氣接點(diǎn)及其制法。
本發(fā)明的電氣接點(diǎn)，由Cr和Cu或Ag中任意一種和碳化物形成，在以Cu或Ag中任意一種為主成分的基體中，制成周圍用碳化物包圍的Cr分散后形成的組織。
本發(fā)明的電氣接點(diǎn)，其特征在于，包含1～30％重量的碳化物，其余部分為Cu。
另外，本發(fā)明的電氣接點(diǎn)的特征在于，由Cr、Cu和碳化物形成，Cr和碳化物的重量比在1∶1.5～50的范圍內(nèi)。在這種情況下，理想的是包含1～30％重量的碳化物。
另外，本發(fā)明的電氣接點(diǎn)，其特征在于，由Cr、Cu和碳化物形成，Cr重量為0.02～20％，碳化物重量為1～30％，與Cr相比，含有較多碳化物，其余部分為Cu。
若做成上述構(gòu)成，則可以提供能夠?qū)崿F(xiàn)真空斷路器的小型化和能夠開斷大電流的真空斷路器。另外，可以提供兼?zhèn)溟_斷性能和低電涌性能的真空斷路器。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供兼?zhèn)溟_斷性能和低電涌性能，且由多次開斷導(dǎo)致的性能惡化較小的電氣接點(diǎn)。


圖1是表示本發(fā)明的第1以及第2實(shí)施方式的電極的構(gòu)造的圖。
圖2是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的真空閥的構(gòu)造的圖。
圖3是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的真空斷路器的構(gòu)造的圖。
圖4是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式的電氣接點(diǎn)的組織。
圖5是表示本發(fā)明的第7實(shí)施方式的路邊設(shè)置變壓器用負(fù)荷開閉器的構(gòu)造的圖。
符號(hào)說明1電氣接點(diǎn)(接點(diǎn)層)1a固定側(cè)電氣接點(diǎn)1b可動(dòng)側(cè)電氣接點(diǎn)2螺紋溝3、3a、3b加強(qiáng)板4、4a、4b電極棒5焊料6a固定側(cè)電極6b可動(dòng)側(cè)電極7遮護(hù)板8可動(dòng)側(cè)遮護(hù)板9a固定側(cè)端板9b可動(dòng)側(cè)端板10波紋管11導(dǎo)承12動(dòng)側(cè)電極夾13絕緣筒14真空閥15環(huán)氧筒16絕緣操作桿17上部端子18集電子19下部端子20接觸彈簧21支撐桿22回柱機(jī)23推桿24敲擊桿25滾筒26主桿27跳閘線圈28跳閘桿29復(fù)位彈簧30合閘線圈31排氣筒32外側(cè)真空容器33上部板材34下部板材35側(cè)部板材36上部貫通孔37上部基座38外側(cè)波紋管39下部貫通孔40絕緣性套筒41下部基座42柔性導(dǎo)體43柔性導(dǎo)體貫通孔51中央孔具體實(shí)施方式
本發(fā)明的電氣接點(diǎn)，包含Cr和Cu或Ag中的任意一種和碳化物，在以Cu或Ag中的任意一種為主成分的基體中，制成將周圍用碳化物包圍的Cr分散的組織。所謂以碳化物包圍，可以在Cr或以Cr為主成分的粒子的周圍，凝集有碳化物的狀態(tài)，沒必要以碳化物覆蓋Cr整體。換言之，在Cu或Ag的相和Cr的相之間的邊界中，碳化物為集中存在的狀態(tài)。
通過包含Cr和Cu或Ag中的任意一個(gè)，得到充分的開斷性能，另外，可以通過電流開斷時(shí)的碳化物的升華現(xiàn)象，減小截?cái)嚯娏?，同時(shí)促進(jìn)電弧驅(qū)動(dòng)，發(fā)揮出色的開斷性能。而且，由于該碳化物主要是包圍Cr的周邊地存在，可以確保以Cu或Ag中任意一種為主成分的基體的通電性能，發(fā)揮所述的提高低電涌性能的作用。
另外，本方式中記載的電氣接點(diǎn)由Cu和碳化物形成，特別地，含有1～30％的重量碳化物，其余部分為Cu。
這樣的電氣接點(diǎn)，通過電流開斷時(shí)的碳化物的升華現(xiàn)象，可以減小作為在開斷交流電流時(shí)殘留的電流的斷路電流，同時(shí)促進(jìn)電弧驅(qū)動(dòng)，發(fā)揮出色的開斷性能。通過將截?cái)嚯娏鳒p小到例如小于等于3A，可以減小電涌電壓、抑制絕緣破壞。
該碳化物，在電流開斷后的冷卻過程中，由于發(fā)生固相和氣相之間的相變化，快速地變回為固體，例如40次以上，理想的是，即使反復(fù)進(jìn)行50～100次那樣的多次開斷，也可以持續(xù)斷路電流減低效果。
另外，該碳化物分解后成為碳化物的氣體成分，通過使電涌電壓推遲到零附近，例如，可以開斷大于等于20KA的大電流，可以兼?zhèn)溟_斷性能和低電涌性能。
另外，本方式中記載的電氣接點(diǎn)，由Cr、Cu和碳化物形成，Cr和碳化物的重量比在1∶1.5～50的范圍內(nèi)，包含1～30％重量的碳化物。
而且，本方式中記載的電氣接點(diǎn)由Cr、Cu和碳化物形成，Cr重量為0.02～20％，碳化物重量為1～30％，與Cr相比，含較多碳化物，其余部分為Cu。
此外，作為Cr的替代材料考慮Co，作為Cu的替代材料考慮Ag。
這樣的電氣接點(diǎn)可以提高耐電壓性能。但是，由升華而分解的碳化物成分生成Cr和化合物，當(dāng)反復(fù)開斷時(shí)碳化物的量減少，因此，理想的是Cr和碳化物的重量比為1∶1.5～50的范圍，由此，可以持續(xù)斷路電流減低效果。
另外，碳化物的量理想的重量是1～30％。碳化物的量小于此量時(shí)，無法達(dá)到截?cái)嚯娏鳒p低效果，當(dāng)大于此量時(shí)，電氣接點(diǎn)的材料密度下降，無法得到所希望的開斷性能。
碳化物，理想的是，升華點(diǎn)或分解點(diǎn)大于等于1800℃，具體地，理想的是由SiC、TiC、WC、Cr3C2、Be2C、B4C、ZrC、HfC、NbC、TaC、ThC、VC中的一種形成。另外，作為碳化物，也可以使用這些中的至少2種以上。
由此，通過電流開斷時(shí)產(chǎn)生的電弧，可以使碳化物升華，減小斷路電流。
另外，Cu中也可以包含0.2～1％重量的Pb。由此，可以提高電氣接點(diǎn)的耐熔敷性。
本發(fā)明的電氣接點(diǎn)的制法，在對(duì)由Cr和Cu或Ag中的任意一種以及碳化物的粉末混合而得到的混合粉末進(jìn)行加壓成形后，進(jìn)行燒結(jié)。作為本發(fā)明的電氣接點(diǎn)的原料的各成分的顆粒直徑，理想的是，Cr和Cu或Ag中任意一種的粉末的顆粒直徑小于等于75μm，碳化物的粉末的顆粒直徑小于等于20μm。從而得到成形性出色，均勻，且用碳化物包圍Cr的周圍的所希望的組織。燒結(jié)，理想的是在真空中、惰性氣體氣氛中、或者氫氣氣氛中，以小于等于Cu或Ag的熔點(diǎn)的溫度進(jìn)行燒結(jié)。這也是碳化物不分解的溫度。由此，可以進(jìn)行最終形狀的同時(shí)復(fù)合成形，不需要后續(xù)加工，可以得到廉價(jià)的電氣接點(diǎn)。加壓成形，理想的是以120～500MPa的加壓成形壓力來成形。原因是，當(dāng)成形壓力低于120MPa時(shí)，成形體的處理(handling)困難，當(dāng)高于500MPa時(shí)，原料粉末易于凝著在金屬模具上，金屬模具壽命縮短，同時(shí)降低生產(chǎn)性。
另外，本發(fā)明的電氣接點(diǎn)，截?cái)嚯娏髦禐?～2.5A，并且，對(duì)于電極直徑x(mm)可以斷路的最大電流值y(kA)在以式(1)求得的范圍中。
0.44x＜y＜1.32x ...式(1)若在這樣的范圍中，則可以提供不需要電涌吸收器，且可以應(yīng)付大電流的真空斷路器。通過具有所述的成分以及組織，可以達(dá)到上述范圍，兼?zhèn)涞碗娪啃阅芎统錾拈_斷性能。
使用了本發(fā)明的電氣接點(diǎn)的電極，具有圓盤形狀，具有形成于圓盤的圓中心的中心孔、和對(duì)于該中心孔不接觸地從圓中心向外周部形成的多條貫通了的分割溝。形成由分割溝分離的葉片型的平面形狀。由此防止在電極中心產(chǎn)生電弧，同時(shí)，通過分割溝將電弧向外周驅(qū)動(dòng)，可以防止電弧停滯而導(dǎo)致的無法開斷。
另外，使用了本發(fā)明的電氣接點(diǎn)的電極，具有圓盤狀部件、和在該圓盤狀部件的電弧發(fā)生面的反對(duì)面上一體地接合的電極棒。圓盤狀部件由本發(fā)明的電氣接點(diǎn)構(gòu)成。由此得到具有希望的性能的電極。
與本發(fā)明相關(guān)的真空閥，在真空容器內(nèi)，具有一對(duì)的固定側(cè)電極和可動(dòng)側(cè)電極，其中至少一方由使用了本發(fā)明的電氣接點(diǎn)的電極形成。
與本發(fā)明相關(guān)的真空斷路器，具有在真空容器內(nèi)具有在至少一方中使用了本發(fā)明的電氣接點(diǎn)的固定側(cè)電極以及可動(dòng)側(cè)電極的真空閥；將該真空閥內(nèi)的固定側(cè)電極以及可動(dòng)側(cè)電極的每個(gè)和真空閥外連接的導(dǎo)體端子；驅(qū)動(dòng)可動(dòng)側(cè)電極的開閉單元。由此，得到兼?zhèn)涑錾拈_斷性能和低電涌性能的真空斷路器，而且得到各種真空開關(guān)裝置。
下面，通過實(shí)施例，對(duì)用于實(shí)施發(fā)明的方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，本發(fā)明，不限于這些實(shí)施例。
(實(shí)施方式1)對(duì)形成以Cu作為基體、周圍以SiC包圍的Cr粒子分散的組織的電氣接點(diǎn)進(jìn)行制作，并使用其制作了電極。圖1是表示制作出的電極的構(gòu)造的圖。在圖1中，1是電氣接點(diǎn)、2是用于給電弧以驅(qū)動(dòng)力，使其不停滯的螺旋溝、3是不銹鋼制的加強(qiáng)板、4是電極棒、5是焊料、51是形成用于使電極中央不產(chǎn)生電弧的凹部的中央孔。
電氣接點(diǎn)1的制作方法如下。首先，將顆粒直徑75μm以下的Cr粉末和Cu粉末以及2～3μm的SiC粉末，以成為后述的表1的接點(diǎn)組成的配比，通過V型混合器混合。接著，將該混合粉末填充在能夠形成貫通了的螺旋溝2以及中央孔51、并能形成所希望的電氣接點(diǎn)形狀的金屬模具中，通過油壓沖壓，以400MPa的壓力進(jìn)行加壓成形。成形體的密度約為73％。將其在真空中，以1050℃×2小時(shí)加熱并燒結(jié)，制作成電氣接點(diǎn)1。得到的電氣接點(diǎn)1的相對(duì)密度約為96％。
再者，電極的制作方法如下。以無氧銅通過預(yù)先機(jī)械加工制作電極棒4，另外，用SUS304通過預(yù)先機(jī)械加工制作加強(qiáng)板3，在通過所述的燒結(jié)所得到的電氣接點(diǎn)1的中央孔51以及加強(qiáng)板3的中央孔，插入電極棒4的凸部，通過焊料5，嵌入結(jié)合，另外，在電氣接點(diǎn)1和加強(qiáng)板3之間也放置焊料5，在小于等于8.2×10-4Pa的真空中，以970℃×10分鐘對(duì)其加熱，制作出圖1所示的電極。該電極，是額定電壓7.2kV，額定電流600A，額定斷路電流20kA用的真空閥中使用的電極。此外，若電氣接點(diǎn)1的強(qiáng)度充分大，則也可以省去加強(qiáng)板3。
除上述以外，在碳化物為SiC以外的TiC、WC、Cr3C2、Be2C、B4C、ZrC、HfC、NbC、TaC、ThC、VC中的1種或2種以上的情況下，另外，在基體成分為Ag的情況下，也可以根據(jù)所述的方法制作電氣接點(diǎn)1。
(實(shí)施方式2)對(duì)于形成SiC粒子分散在Cu的基體中的組織的電氣接點(diǎn)進(jìn)行制作，并使用其制作出電極。電極的構(gòu)造和實(shí)施方式1相同如圖1所示。
電氣接點(diǎn)1的制造方法如下。首先，對(duì)于顆粒直徑75μm以下的Cr粉末和SiC粉末，以成為后述的表1的接點(diǎn)組成的配比，通過V型混合器進(jìn)行混合。接著，將該混合粉末填充在可以形成貫通了的螺旋溝2以及中央孔51、并形成所希望的電氣接點(diǎn)形狀的金屬模具中，通過油壓沖壓，以400MPa的壓力進(jìn)行加壓成形。成形體的密度約為73％。在真空中，以900～1050℃的溫度對(duì)其加熱2小時(shí)并燒結(jié)，制作成電氣接點(diǎn)1。得到的電氣接點(diǎn)1的相對(duì)密度約為94％。
而且，電極的制造方法和實(shí)施方式1相同，制作出圖1所示的電極。
該電極，是額定電壓7.2kV，額定電流600A，額定斷路電流20kA用的真空閥中所使用的電極。
此外，若電氣接點(diǎn)1的強(qiáng)度充分大，則也可以省去加強(qiáng)板3。
在碳化物是SiC以外的TiC、WC、Cr3C2、Be2C、B4C、ZrC、HfC、NbC、TaC、ThC、VC中的1種的情況下，也可以根據(jù)所述方法制作電氣接點(diǎn)1。此外，也可以混合使用這些碳化物。
作為碳化物，SiC尤為理想。另外TiC、WC也是理想的，且它們具有盡管截?cái)嚯娏魃仙秊?A左右、但由電弧加熱所導(dǎo)致的表面變形小的優(yōu)點(diǎn)。
(實(shí)施方式3)在電極中使用實(shí)施方式1和實(shí)施方式2中制作的電氣接點(diǎn)，制作出真空閥。真空閥的規(guī)格，為額定電壓7.2kV，額定電流600A，額定斷路電流20kA。
圖2是表示本實(shí)施方式的真空閥的構(gòu)造的圖。圖2中，1a、1b分別是固定側(cè)電氣接點(diǎn)和可動(dòng)側(cè)電氣接點(diǎn)，3a、3b是加強(qiáng)板，4a、4b分別是固定側(cè)電極棒和可動(dòng)側(cè)電極棒，使用它們，分別構(gòu)成固定側(cè)電極6a和可動(dòng)側(cè)電極6b。
可動(dòng)側(cè)電極6b，通過防止斷路時(shí)金屬蒸汽等的飛散的可動(dòng)側(cè)遮護(hù)板8，與可動(dòng)側(cè)電極夾(holder)12釬焊接合。將它們，通過固定側(cè)端板9a、可動(dòng)側(cè)端板9b以及絕緣筒13，在高真空中焊接封固，使用固定側(cè)電極6a以及可動(dòng)側(cè)電極夾12的螺紋部和外部導(dǎo)體連接。
在絕緣筒13的內(nèi)面，設(shè)有防止斷路時(shí)金屬蒸汽等的飛散的遮護(hù)板7，另外，在可動(dòng)側(cè)端板9b和可動(dòng)側(cè)電極夾12之間，設(shè)有用于支持滑動(dòng)部分的導(dǎo)承11。在可動(dòng)側(cè)遮護(hù)板8和可動(dòng)側(cè)端板9b之間，設(shè)有波紋管10，可以保持真空閥內(nèi)真空狀態(tài)而使可動(dòng)側(cè)電極夾12上下，來使固定側(cè)電極6a和可動(dòng)側(cè)電極6b開閉。
這樣，在圖2所示的電氣接點(diǎn)1a、1b中使用實(shí)施方式1以及2中制作出的電氣接點(diǎn)，制作出本發(fā)明的真空閥。
(實(shí)施方式4)制作出搭載了實(shí)施方式3中制作出的真空閥的真空斷路器。圖3是表示本方式的真空閥14及其操作機(jī)構(gòu)的真空斷路器的結(jié)構(gòu)圖。
真空斷路器的結(jié)構(gòu)是，在前面配置有操作機(jī)構(gòu)部，在背面配置有支持真空閥14的3相總括型的3組的環(huán)氧筒15。真空閥14，通過絕緣操作桿由操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行開閉。
在斷路器處于閉路狀態(tài)情況下，電流流過上部端子17、電氣接點(diǎn)1、集電子18和下部端子19。電極間的接觸力，通過安裝在絕緣操作桿16上的接觸彈簧20來保持。電極間的接觸力以及短路電流所引起的電磁力，通過支撐桿21和回柱機(jī)22保持。當(dāng)對(duì)合閘線圈30勵(lì)磁時(shí)，從開路狀態(tài)，推桿23通過敲擊桿24按在滾筒25上，旋轉(zhuǎn)主桿26，閉合電極間之后，通過支持桿21保持。
在斷路器跳閘自由狀態(tài)下，跳閘線圈27被勵(lì)磁，跳閘桿28脫離與回柱機(jī)22的嚙合，主桿26旋轉(zhuǎn)，打開電極間。
在斷路器開路狀態(tài)下，電極間被打開后，通過復(fù)位彈簧29，恢復(fù)連通，同時(shí)22嚙合。在該狀態(tài)下，當(dāng)對(duì)合閘線圈勵(lì)磁時(shí)，變?yōu)殚]路狀態(tài)。此外，31為排氣筒。
(實(shí)施方式5)實(shí)施方式1中制作的電氣接點(diǎn)，在實(shí)施3中所示的額定電壓7.2kV，額定電流600A，額定斷路電流20kA的真空閥中使用，搭載在實(shí)施方式4中所示的真空斷路器中，進(jìn)行了斷路試驗(yàn)。表1表示接點(diǎn)組成以及電極直徑和斷路試驗(yàn)結(jié)果。NO.1～NO.8為本發(fā)明材料，NO.9～NO.11為比較材料。
表1

在NO.1～NO.8的本發(fā)明材料以及NO.10～NO.11的比較材料中，形成SiC包圍Cr粒子周邊那樣地凝集的組織。作為其一例，圖4是本發(fā)明材料NO.2的組織照片。
SiC的含量在0.5～15％重量的范圍內(nèi)(NO.1～NO.4)，隨SiC量變大，通過其升華，有截?cái)嚯娏髦禍p小的趨勢。另外，通過含有SiC，也提高最大斷路電流值(開斷性能)，當(dāng)SiC變多時(shí)(NO.4)，由于接點(diǎn)密度的降低，有開斷性能也降低的趨勢。
與此相對(duì)，在不含SiC的情況下(NO.10)，截?cái)嚯娏髦当容^大，最大斷路電流值小。另外，當(dāng)SiC超過15％重量時(shí)(NO.11)，接點(diǎn)密度的降低變得明顯，最大斷路電流值大幅度降低。
當(dāng)Cr量變化時(shí)(NO.5，NO.6)，雖然截?cái)嚯娏髦档淖兓。?，?dāng)Cr多時(shí)，由于耐電壓特性的提高，有最大斷路電流值增大的趨勢。
當(dāng)電極直徑增大時(shí)(NO.7，NO.8)，斷路電流值幾乎不變，最大斷路電流值變大。
比較材料NO.9，具有均勻分散在SiC在Cu基體中、不在Cr粒子周邊凝集的組織。在這種情況下，即使接點(diǎn)組成和本發(fā)明材料NO.2相同，也有截?cái)嚯娏髦底兇?，最大斷路電流值減低的趨勢，表現(xiàn)出SiC包圍Cr粒子周邊那樣地凝集，對(duì)于提高低電涌性能以及開斷性能是有效的。
由上，通過與本發(fā)明有關(guān)的電氣接點(diǎn)，可以得到兼?zhèn)涑錾_斷性能和低電涌性能的電極性能。
此外，在碳化物是SiC以外的TiC、WC、Cr3C2、Be2C、B4C、ZrC、HfC、NbC、TaC、ThC、VC中的1種或2種以上的情況下，另外，在基體成分為Ag的情況下，也得到相同的效果。
(實(shí)施方式6)將在實(shí)施方式2中制作的電氣接點(diǎn)使用在實(shí)施方式3中所示的額定電壓7.2kV、額定電流600A、額定斷路電流20kA的真空閥中，并搭載在實(shí)施方式4中所示的真空斷路器中，進(jìn)行了斷路試驗(yàn)。
表2表示接點(diǎn)組成以及電極直徑和斷路試驗(yàn)結(jié)果，NO.1～NO.5為本方式材料，NO.6～NO.9為比較材料。
表2

SiC的含量在1～30％重量的范圍內(nèi)(NO.1～NO.3)，通過SiC升華，截?cái)嚯娏髦当容^小，開斷1(kA)的電流100次后，截?cái)嚯娏髦狄矝]有大幅度惡化，可以維持低電涌性能。
對(duì)此，在SiC量不達(dá)到1％重量的情況下(NO.6)，截?cái)嚯娏髦当容^大，低電涌效果小，同時(shí)最大斷路電流值也降低。
另外，當(dāng)SiC量超過30％重量時(shí)(NO.7)，盡管可觀察到低電涌效果，但是燒結(jié)性降低，接點(diǎn)材料的密度降低，最大斷路電流值降低。
Cr量和SiCl量的重量比在1∶1.5～50的范圍內(nèi)(NO.5，NO.6)，截?cái)嚯娏髦敌。_斷1(kA)的電流100次后的截?cái)嚯娏髦档膼夯残　?br> 與此相對(duì)，與Cr量相對(duì)的SiC量較多，在重量比為1∶1的情況下(NO.8)，盡管初期的截?cái)嚯娏髦敌。?00次關(guān)斷后的截?cái)嚯娏髦荡蠓葠夯?。這是由于，通過電流關(guān)斷時(shí)發(fā)生的電弧加熱，Cr和升華了的SiC反應(yīng)，具有截?cái)嚯娏鹘档托Ч腟iC的量減少的緣故。
此外，在不存在具有截?cái)嚯娏鹘档托Ч腟iC的情況下(NO.9)，盡管最大斷路電流值大，但和NO.6相同，截?cái)嚯娏髦荡?，觀察不到低電涌效果。
表2中，斷路電流小于等于5A，初始值和100次關(guān)斷后的差異小于等于1.5A，而顯然更理想的情況是小于等于1.3A。另外，最大斷路電流也大于等于25kA，更理想的是為28kA左右。
由上，通過本方式中記載的電氣接點(diǎn)，可以得到兼?zhèn)涑錾_斷性能和低電涌性能，且截?cái)嚯娏鹘档托Ч某掷m(xù)性出色的電極性能。此外，考慮在碳化物是SiC以外的TiC、WC、Cr3C2、Be2C、B4C、ZrC、HfC、NbC、TaC、ThC、VC中的1種的情況下，也得到大體相同的效果。
(實(shí)施方式7)將實(shí)施方式3中制作的真空閥，搭載在真空斷路器以外的真空開關(guān)裝置上。圖5是，搭載有實(shí)施方式3中制作的真空閥14的路邊設(shè)置變壓器用的負(fù)荷開閉器。
該負(fù)荷開閉器，在真空封固的外側(cè)真空容器32內(nèi)，收容有多對(duì)相當(dāng)于主電路開閉部的真空閥14。外側(cè)真空容器32具備上部板材33和下部板材34以及側(cè)部板材35，各板材的周圍(緣)通過互相焊接而接合，同時(shí)與設(shè)備本體一起進(jìn)行設(shè)置。
在上部板材33上，形成了上部貫通孔36，在各上部貫通孔36的邊緣，環(huán)狀的絕緣性上部基座37覆蓋各上部貫通孔36那樣地被固定。并且，在各上部基座37的中央形成的圓形空間部中，圓柱狀的可動(dòng)側(cè)電極棒4b可以自由地往復(fù)運(yùn)動(dòng)(上下運(yùn)動(dòng))地被插入。即，各上部貫通孔36，通過上部基座37和可動(dòng)側(cè)電極棒4b被堵塞。
可動(dòng)側(cè)電極棒4b的軸方向端部(上部側(cè))，與設(shè)置在外側(cè)真空器32的外部的操作器(電磁操作器)相連。另外，在上部板材33的下部側(cè)，沿著各上部貫通孔36的邊緣，外側(cè)波紋管38可以自由往復(fù)運(yùn)動(dòng)(上下運(yùn)動(dòng))地被配置，各外側(cè)波紋管38，在上部板材33的下部側(cè)固定軸方向的一端側(cè)，軸方向的另一端側(cè)，被安裝在各可動(dòng)側(cè)電極棒4b的外周面上。即，為了將外側(cè)真空容器32作成為密閉構(gòu)造，在各上部貫通孔36的邊緣，沿著各可動(dòng)側(cè)電極棒4b的軸方向，配置有外側(cè)波紋管38。另外，在上部板材33上，連結(jié)排氣管(省略圖示)，通過該排氣管，對(duì)外側(cè)真空容器32內(nèi)進(jìn)行真空排氣。
另一方面，在下部板材34上，形成下部貫通孔39，在各下部貫通孔39的邊緣，絕緣性套筒40覆蓋各下部貫通孔那樣被固定。在各絕緣性套筒40的底部，固定有環(huán)狀的絕緣性下部基座41。并且，在各下部基座41的中央的圓形空間部，插入圓柱狀的固定側(cè)電極棒4a。即，在下部板材34形成的下部貫通孔39，分別通過絕緣性套筒40、下部插座41、以及固定側(cè)電極棒4a堵塞。并且，固定側(cè)電極棒4a的軸方向的一端側(cè)(下部側(cè))，與配置在外側(cè)真空容器32的外部的電纜(配電線)相連。
在外側(cè)真空容器32的內(nèi)部，收容有相當(dāng)于負(fù)荷開關(guān)的主電路開閉部的真空閥14，各可動(dòng)側(cè)電極棒4b，通過具有2個(gè)彎曲部的柔性導(dǎo)體(可撓性導(dǎo)體)42互相連結(jié)。該柔性導(dǎo)體42，在軸方向上將作為具有2個(gè)彎曲部的導(dǎo)電性板材的銅板和不銹鋼板交互地多片積層而構(gòu)成。在柔性導(dǎo)體42上形成貫通孔43，將各可動(dòng)側(cè)電極棒4b插入各貫通孔43，并互相連結(jié)。
如上，實(shí)施方式2中制作的本發(fā)明的真空閥，也可以應(yīng)用于路邊設(shè)置變壓器用的負(fù)荷開閉器，也可以應(yīng)用于除此以外的真空絕緣開關(guān)機(jī)構(gòu)等各種真空開關(guān)裝置中。
權(quán)利要求
1.一種電氣接點(diǎn)，其特征在于，包含Cr和Cu或Ag中任意一種和碳化物，在以所述Cu或Ag中任意一種為主成分的基體中，形成周圍以碳化物包圍的Cr相分散的組織。
2.一種電氣接點(diǎn)，其特征在于，包含1～30％重量的碳化物，其余部分為Cu。
3.一種電氣接點(diǎn)，其特征在于，由Cr、Cu和碳化物形成，Cr和碳化物的重量比在1∶1.5～50的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電氣接點(diǎn)，其特征在于，包含1～30％重量的碳化物。
5.一種電氣接點(diǎn)，其特征在于，由Cr、Cu和碳化物形成，Cr重量為0.02～20％，碳化物重量為1～30％，相比Cr含有較多碳化物，其余部分為Cu。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5所述的電氣接點(diǎn)，其特征在于，所述碳化物，具有通過電弧而升華的性質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6所述的電氣接點(diǎn)，其特征在于，所述碳化物的升華點(diǎn)或分解點(diǎn)大于等于1800℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7所述的電氣接點(diǎn)，其特征在于，所述碳化物，由SiC、TiC、WC、Cr3C2、Be2C、B4C、ZrC、HfC、NbC、TaC、ThC、VC中的1種或2種以上形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～5所述的電氣接點(diǎn)，其特征在于，所述Cu含有0.2～1％重量的Pb。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9所述的電氣接點(diǎn)，其特征在于，截?cái)嚯娏鳛?～2.5A，且對(duì)于電極直徑x(mm)可以斷路的最大電流值y(kA)在由式(1)求得的范圍內(nèi)0.44x＜y＜1.32x…式(1)。
11.一種電氣接點(diǎn)的制法，其將所述Cr和Cu或Ag中任意一種以及碳化物的粉末混合后作成混合粉末，在對(duì)該混合粉末加壓成形后進(jìn)行燒結(jié)。
12.根據(jù)權(quán)利11所述的電氣接點(diǎn)的制法，其特征在于，所述Cr和Cu或Ag中的任意一種的粉末，顆粒直徑小于等于75μm，所述碳化物的粉末，顆粒直徑小于等于20μm。
13.根據(jù)權(quán)利要求11和12所述的電氣接點(diǎn)的制法，其特征在于，所述加壓成形壓力為120～500MPa。
14.根據(jù)權(quán)利要求11～13所述的電氣接點(diǎn)的制法，其特征在于，在真空中、惰性氣體氣氛中或者氫氣氣氛中，以小于等于Cu或Ag的熔點(diǎn)的溫度進(jìn)行所述燒結(jié)。
15.一種電極，其特征在于，由權(quán)利要求1～10的電氣接點(diǎn)構(gòu)成，具有圓盤形狀，具有在該圓盤的圓中心形成的中心孔、和對(duì)于該中心孔非接觸地從圓中心向外周部形成的多條貫通了的分割溝。
16.一種電極，其特征在于，具有圓盤狀部件和在該圓盤狀部件的電弧發(fā)生面的反對(duì)面上一體地接合的電極棒，所述圓盤狀部件由權(quán)利要求1～10記載的電氣接點(diǎn)形成。
17.一種真空閥，其特征在于，該真空閥，在真空容器中具備一對(duì)固定側(cè)電極以及可動(dòng)側(cè)電極，所述固定側(cè)電極和可動(dòng)側(cè)電極中的至少一方，由權(quán)利要求15和16中記載的電極構(gòu)成。
18.一種真空斷路器，其特征在于，具有在真空容器中具備一對(duì)固定側(cè)電極和可動(dòng)側(cè)電極的真空閥；將該真空閥內(nèi)的所述固定側(cè)電極以及可動(dòng)側(cè)電極的每個(gè)，與所述真空閥外連接的導(dǎo)體端子；驅(qū)動(dòng)所述可動(dòng)側(cè)電極的開閉單元，其中，所述真空閥由權(quán)利要求17中記載的真空閥構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明的目的是，提供兼?zhèn)溟_斷性能和低電涌性能、且多次斷路所導(dǎo)致的性能惡化小的電氣接點(diǎn)。作為電氣接點(diǎn)，由Cr和Cu或Ag中的任意一種和碳化物形成，在以Cu或Ag中任意一種作為主成分的基體中，使用形成周圍以碳化物包圍的Cr分散的組織的成分。另外，其特征是含有1～30重量％碳化物，其余部分為Cu，另外，其特征是由Cr、Cu和碳化物形成，Cr和碳化物的重量比在1∶1.5～50的范圍內(nèi)。通過包含Cr和Cu或Ag中任意一種，得到充分的開斷性能，另外，通過電流開斷時(shí)的碳化物的升華現(xiàn)象，可以減小截?cái)嚯娏?，同時(shí)促進(jìn)電弧驅(qū)動(dòng)，發(fā)揮出色的開斷性能。而且該碳化物，通過主要包圍Cr的周邊而存在，可以確保以Cu或Ag中的任意一種為主成分的基體的通電性能，發(fā)揮提高所述的低電涌性能的作用。
文檔編號(hào)H01H1/0233GK1892956SQ20061010028
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月7日
發(fā)明者菊池茂, 森田步, 小林將人, 梶原悟, 馬場 升 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所