[发明专利]触点材料和使用它的开关

说明书

技术领域

本发明涉及在电气设备或电路等电触点中利用的触点材料。上述触点材料例如在电路的开关、断路器和开闭器等各种开闭设备中使用。

背景技术

作为在送配电、受配电网等高压大电流电路中使用的开关、断路器和开闭器等所具有的电触点，提案了很多使用W和Cu的复合材料（以下也记载为“Cu-W材料”）、W和Ag的复合材料的电触点等。

在大电流用途的情况下，在开闭时在一对电触点间产生电弧（arc）。

由于触点的开闭而一度产生的电弧，需要时间才会消失。与电弧的两端相接的触点的表面，在电弧消失之前都连续地承受高热，因此随着开闭而消耗。即使在消弧室内充满例如SF₆那样的电弧容易消失的气体，该现象也不能够被充分解决。

触点材料必须是电和热的良导体。此外，必须难以由于电弧而熔融、蒸发。难以使用单一的原材料达成该条件。于是，在该用途中主要使用组合良导体的材料和高熔点、高沸点的材料的Cu-W材料、Ag-W材料。有时也使用Mo、WC代替W。

例如，上述Cu-W材料一般具有在具有开气孔的W的骨架中填充有Cu的构造。W、Mo具有骨架构造，由此即使熔点较低的Cu或Ag熔融，也能够由相邻的W或Mo颗粒保持着维持骨架构造的状态。因此，W、Mo不会脱粒，消耗难以进一步发展。此外，也能够采用增加W量，在W颗粒的间隙散布Cu的组织，此时W彼此的结合牢固，因此消耗也难以进一步发展。

此处所述的“消耗”中大致能够分为两种方式。以下，参照图2（a）～（d）说明两个方式的“消耗”。另外，图2（a）是消耗了的触点的立体图，图2（b）～（d）是从图2（a）所示的观察角度8的方向看时的触点的侧视图。

第一种方式是如图2（d）所示，在与电弧接触的触点表面存在的W或Mo、Cu或Ag被电弧热加热而熔融、蒸发，大致保持使用前的面形状地逐渐消耗。在本说明书中下面也将该消耗称为“面消耗”。当发生面消耗时，触点的表面位置从使用前的触点表面位置9大致均匀地后退。

第二种方式是如图2（a）、（b）、（c）所示，裂纹5从触点表面向触点内部发展，当进一步发展时，在内部裂纹5与表面大致平行地发展，同时消耗不断发展。在本说明书中下面也将该消耗方式称为“局部消耗”。当发生多个局部消耗时，裂纹5彼此连接，在触点表面产生所谓的“龟甲状”的网状的裂纹（参照图4）。然后，由于该龟甲状的裂纹成为分割状态的表面的一部分，由于电弧的冲击而块状剥离（图2（c）），剥离、脱落的部分7从触点1飞散。

当发生块状的剥离时，存在与触点体积急剧减少的同时剥离的碎片留在触点表面的情况。触点体积的减少相对来说使对触点的负载增加。此外，存在于触点表面的碎片容易成为新的发弧点。进一步，在剥离的部分与其周围产生台阶差，这也会成为新的发弧点。当发弧点增加时，电弧难以消失，由电弧引起的消耗更进一步发展。由于这些理由，“局部消耗”在使用上非常地不希望出现。

在专利文献1中公开了包括耐火金属（C、Mo、W等）、高导电率金属（Cu等）和不可避免杂质，规定耐火金属的含有量，耐火金属与高导电率金属的界面的70%以上分离的电触点材料。此外，记载了耐火金属的粒径处于10～104μm的范围。因为上述分离，具有触点彼此的剥离时的力量变小的效果。

在专利文献2中公开了在Ag矩阵中具有粒径不同的两种WC颗粒的真空阀用触点材料。记载了WC的平均粒径适于采用大颗粒为6～12μm，小颗粒为0.8～5.0μm。

在专利文献3中公开了包含钨、铜、金属成分和X的电触点材料。记载了钨的含有量优选为30～80体积%，其粒径为200μm以下较好。

在非专利文献1中公开了，在使用SF₆气体等的气体开关中，在0.2kA（千安）的低电流断开中，W粒径越小触点的电弧消耗越小，同样地在2.5kA中，在10μm以下的粒径时在触点表面产生裂纹（局部消耗），此时钨的颗粒径为20μm左右较好等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－061935号公报

专利文献2：日本特开2008－019481号公报

专利文献3：日本特开2001－184963号公报

非专利文献

非专利文献1：T.IEE Japan,Vol.116-B,No.3,’96“SF₆气体中Cu-W触点的负载电流域中的电弧消耗特性”堀浩一（安川电机）等

发明内容

发明想要解决的技术问题