(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の粉末材料を円柱状に加圧成形して加圧成形部材を形成する工程と、上記加圧成形部材の外周部または底部のうち少なくともいずれか一方の部位を残してスパイラル溝を形成する工程と、上記スパイラル溝が形成された加圧成形部材を焼結して焼結部材を形成する工程と、上記焼結部材の外周部または底部の残留部位を除去する工程とを包含したことを特徴とする真空遮断器用電極の製造方法。
【請求項２】
スパイラル溝は予め求められる各部位の収縮量に応じて幅広に形成されていることを特徴とする請求項１記載の真空遮断器用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に遮断性能を向上させた磁気駆動形真空遮断器の電極の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
真空遮断器の大電流遮断性能を向上させるためには、電極の材質および磁気駆動効果の改良が特に重要とされている。そして、後者については従来から各種方式が実用されているが、中でもスパイラル形状を備えた電極による自己磁気駆動方式が特に大電流遮断性能を向上させるにあたって有効とされている。従来のスパイラル形電極は鋳造法によって得られた粉末材料を円板状に加圧成形し、その後、加圧成形部材を切削加工することにより製造されていた。
【０００３】
しかしながら、スパイラル状の溝を切削加工で形成することが特に困難であり、下記のような欠点があった。
（１）スパイラル溝加工に長時間を要し、フライス加工を行う場合は、細い溝幅に合わせてエンドミルの径が決まるため、工具寿命も短く加工費が高価となる。
（２）鋸盤などでスパイラル溝加工を行う場合は、任意のスパイラル溝形状が選択し難く、鋸盤で加工可能な曲率程度の溝加工しかできず、自動化も困難であった。
【０００４】
そこで、上記のような欠点を解消するために、例えば特開昭５３−１４９６７６号公報では図５および図６に示すように、所定の電極材料となる例えば銅とクロム等のような金属の粉末材料に、スパイラル溝１によって分割された接点材の風車部２を形成することによりスパイラル形電極形状に加圧成形し、これを焼結して焼結体３を形成し、さらに必要に応じて簡単な最終仕上切削加工を施して、スパイラル電極を得ることが提示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスパイラル電極は以上のような方法で製造されているので、スパイラル形電極形状に加圧成形する際に、スパイラル溝１の近傍の部位と溝のない中央の部位で、焼結粉末の密度に差が生じ品質の低下が生じるという問題点があった。
又、最終形状どおりにスパイラル溝１を加圧成形した後に焼結すると、図７に示すように軸方向と径方向に変形する量が異なるため、スパイラル溝１により分割された風車部２がそれぞれ不規則に反り曲がり、焼結後の仕上加工が複雑になり、変形の程度によっては簡単な最終仕上切削加工だけでは最終形状に修正できないことも起こり、生産性が悪くなるという問題点があった。
さらに又、電極の中心部と外周部とでは変形量、すなわち収縮量が異なるので、焼結後には図８に示すように外周側のスパイラル溝１の幅が狭くなるため、エンドミルを使用したフライス加工等で修正加工を行う必要があり、多くの加工時間を要するという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、品質および生産性の向上を図ることが可能な真空遮断器用電極の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る真空遮断器用電極の製造方法は、所定の粉末材料を円柱状に加圧成形して加圧成形部材を形成する工程と、加圧成形部材の外周部または底部のうち少なくともいずれか一方の部位を残してスパイラル溝を形成する工程と、スパイラル溝が形成された加圧成形部材を焼結して焼結部材を形成する工程と、焼結部材の外周部または底部の残留部位を除去する工程とを包含したものである。
【０００８】
又、この発明の請求項２に係る真空遮断器用電極の製造方法は、請求項１において、スパイラル溝は予め求められる各部位の収縮量に応じて幅広に形成するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１における真空遮断器用電極の製造方法の各工程を示す斜視図である。
以下、この発明の実施の形態１における真空遮断器用電極の製造方法を図に基づいて説明する。
まず、例えば７０μｍ程度の銅粒子およびクロム粒子を、重量比で７．５対２．５程度の割合で混合し、油圧プレスにより成形型を用いて図１（ａ）に示すように、後述の焼結部材より大きめの直径および厚さの円柱状の加圧成形部材４を形成する。
【００１０】
次に、図１（ｂ）に示すようにこの加圧成形部材４の中心に穴５をドリル等で加工後、この穴５を加圧成形部材４の固定に用いて、エンドミル等の工具を用いたフライス加工によりスパイラル溝６を形成する。そして、この状態で例えば水素雰囲気中で約１０５０℃まで昇温し、この温度で３時間保持した後、炉内で徐冷を行い図１（ｃ）に示すような焼結部材７を形成する。この時、加圧成形部材４は焼結により径方向で約２０％、軸方向で約１０％それぞれ収縮する。次いで、旋盤によりこの焼結部材７の焼結時における変形を防止するための底部の残留部位７ａを図１（ｄ）に示すように除去加工する。最後に、同じく旋盤によりこの焼結部材７の焼結時における変形を防止するための外周部の残留部位７ｂを図１（ｅ）に示すように除去加工してスパイラル溝６間に風車部８を形成した後、必要に応じて旋削時に発生したバリ取りや表面磨き加工を行って、真空遮断器用電極９が完成する。
【００１１】
このように上記実施の形態１によれば、焼結部材７より大きめの直径および厚さの円柱状の加圧成形部材４を加圧成形により形成し、これにスパイラル溝６を形成した後、焼結を行って焼結部材７を形成するとともに、焼結部材７の底部および外周部に焼結時における変形を防止するために残留する各残留部位７ａ、７ｂを除去加工することにより真空遮断器用電極９を得るようにしているので、加圧成形部材４は機械加工により崩れることなく加工性も良いため、図１（ｂ）に示す状態に仕上げるまでの時間が短縮され、且つ焼結後の変形も各残留部位７ａ、７ｂによって抑制されるため、風車部８がそれぞれ不規則に反り曲がることもなく、加工効率の良い旋盤による簡単な切削加工だけで真空遮断器用電極９を得ることができ、生産性の向上を図ることができる。
又、加圧成形部材４を円柱形状に加圧成形しているので、焼結粉末に密度差が生じることもなくなり品質の低下を防止することができる。
【００１２】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２における真空遮断器用電極の製造方法の各工程を示す斜視図である。
以下、この発明の実施の形態２における真空遮断器用電極の製造方法を図に基づいて説明する。
まず、上記実施の形態１におけると同様に例えば７０μｍ程度の銅粒子およびクロム粒子を、重量比で７．５対２．５程度の割合で混合し、油圧プレスにより成形型を用いて図２（ａ）に示すように、後述の焼結部材より大きめの直径および厚さの円柱状の加圧成形部材１０を形成する。なお、この加圧成形部材１０の直径は実施の形態１における加圧成形部材４の直径より、残留部位７ｂが必要でないだけ小さくする。
【００１３】
次に、図２（ｂ）に示すようにこの加圧成形部材１０の中心に穴１１をドリル等で加工後、この穴１１を加圧成形部材１０の固定に用いて、エンドミル等の工具を用いたフライス加工によりスパイラル溝１２を形成する。そして、この状態で例えば水素雰囲気中で約１０５０℃まで昇温し、この温度で３時間保持した後、炉内で徐冷を行い図２（ｃ）に示すような焼結部材１３を形成する。この時、加圧成形部材１０は焼結により径方向で約２０％、軸方向で約１０％それぞれ収縮する。次いで、旋盤によりこの焼結部材７の焼結時における変形を防止するための底部の残留部位１３ａを図２（ｄ）に示すように除去加工してスパイラル溝１２間に風車部１４を形成した後、必要に応じて旋削時に発生したバリ取りや表面磨き加工を行って、真空遮断器用電極１５が完成する。
【００１４】
このように上記実施の形態２によれば、焼結部材１３より大きい直径の円柱状の加圧成形部材１０を加圧成形により形成し、これにスパイラル溝１２を形成した後、焼結を行って焼結部材１３を形成するとともに、焼結部材１３の底部に焼結時における変形を防止するために残留する残留部位１３ａを除去加工することにより真空遮断器用電極１５を得るようにしているので、加圧成形部材１０は機械加工により崩れることなく加工性も良いため、図２（ｂ）に示す状態に仕上げるまでの時間が短縮され、且つ焼結後の変形も残留部位１３ａによって抑制されるため、風車部１４がそれぞれ不規則に反り曲がることもなく、加工効率の良い旋盤による簡単な切削加工だけで真空遮断器用電極１５を得ることができ、実施の形態１における外周部の残留部位７ｂの除去加工が不要となる分、さらに生産性の向上を図ることができる。
又、加圧成形部材１０を円柱形状に加圧成形しているので、焼結粉末に密度差が生じることもなくなり品質の低下を防止することができる。
【００１５】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３における真空遮断器用電極の製造方法の各工程を示す斜視図である。
以下、この発明の実施の形態３における真空遮断器用電極の製造方法を図に基づいて説明する。
まず、上記実施の形態１におけると同様に例えば７０μｍ程度の銅粒子およびクロム粒子を、重量比で７．５対２．５程度の割合で混合し、油圧プレスにより成形型を用いて図３ａに示すように、後述の焼結部材より大きめの直径および厚さの円柱状の加圧成形部材１６を形成する。なお、この加圧成形部材１６の厚さは実施の形態１における加圧成形部材４の厚さより、残留部位７ａが必要でないだけ若干薄くする。
【００１６】
次に、図３（ｂ）に示すようにこの加圧成形部材１６の中心に穴１７をドリル等で加工後、この穴１７を加圧成形部材１６の固定に用いて、エンドミル等の工具を用いたフライス加工によりスパイラル溝１８を形成する。そして、この状態で例えば水素雰囲気中で約１０５０℃まで昇温し、この温度で３時間保持した後、炉内で徐冷を行い図３（ｃ）に示すような焼結部材２９を形成する。この時、加圧成形部材１６は焼結により径方向で約２０％、軸方向で約１０％それぞれ収縮する。次いで、旋盤によりこの焼結部材１９の焼結時における変形を防止するための外周部の残留部位１９ａを図３（ｄ）に示すように除去加工してスパイラル溝１８間に風車部２０を形成した後、必要に応じて旋削時に発生したバリ取りや表面磨き加工を行って、真空遮断器用電極２１が完成する。
【００１７】
このように上記実施の形態３によれば、焼結部材１９より大きい厚さの円柱状の加圧成形部材１６を加圧成形により形成し、これにスパイラル溝１８を形成した後、焼結を行って焼結部材１９を形成するとともに、焼結部材１９の外周部に焼結時における変形を防止するために残留する残留部位１９ａを除去加工することにより真空遮断器用電極２１を得るようにしているので、加圧成形部材１６は機械加工により崩れることなく加工性も良いため、図３（ｂ）に示す状態に仕上げるまでの時間が短縮され、且つ焼結後の変形も残留部位１９ａによって抑制されるため、風車部２０がそれぞれ不規則に反り曲がることもなく、加工効率の良い旋盤による簡単な切削加工だけで真空遮断器用電極９を得ることができ、実施の形態１における底部の残留部位７ａの除去加工が不要となる分、さらに生産性の向上を図ることができる。
又、加圧成形部材１６を円柱形状に加圧成形しているので、焼結粉末に密度差が生じることもなくなり品質の低下を防止することができる。
【００１８】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４における真空遮断器用電極の製造方法の各工程を示す平面図である。
図において、上記実施の形態２におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。
この発明の実施の形態４では、図８に示すように電極中心部と外周部とでは変形量、すなわち収縮量が異なるため、焼結後には、スパイラル溝３の外周側の幅が狭くなることに注目したものである。
【００１９】
すなわち、この収縮量の関係は電極の径と厚さにより異なるため、予め実験で各種電極形状における外周側および中心部のそれぞれの収縮量を求めておき、このデータを基に図４（ａ）に示すように、スパイラル溝２２の大きく収縮する外周側の幅を広く加工しておき、図４（ｂ）に示すように焼結後、すなわち焼結部材１３の状態で所定の溝幅となるようにしておき、底部の残留部位１３ａを除去加工することにより、図４（ｃ）に示すようにスパイラル溝２２間に風車部２３を形成し、その後、必要に応じて旋削時に発生したバリ取りや表面磨き加工を行って、真空遮断器用電極２４が完成する。
【００２０】
このように上記実施の形態４によれば、スパイラル溝２２の幅を各部位の収縮量に応じて幅広に形成するようにしているので、焼結後に所定の溝形状を容易に得ることができ、上記各実施の形態１ないし３と比較し、さらに生産性の向上を図ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、所定の粉末材料を円柱状に加圧成形して加圧成形部材を形成する工程と、加圧成形部材の外周部または底部のうち少なくともいずれか一方の部位を残してスパイラル溝を形成する工程と、スパイラル溝が形成された加圧成形部材を焼結して焼結部材を形成する工程と、焼結部材の外周部または底部の残留部位を除去する工程とを包含したので、品質および生産性の向上を図ることが可能な真空遮断器用電極の製造方法を提供することができる。
【００２２】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、スパイラル溝は予め求められる各部位の収縮量に応じて幅広に形成するようにしたので、さらに生産性の向上を図ることが可能な真空遮断器用電極の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における真空遮断器用電極の製造方法の各工程を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態２における真空遮断器用電極の製造方法の各工程を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態３における真空遮断器用電極の製造方法の各工程を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態４における真空遮断器用電極の製造方法の各工程を示す平面図である。
【図５】従来の真空遮断器用電極の製造方法を示す平面図である。
【図６】図５における遮断器用電極を示す側面図である。
【図７】従来の真空遮断器用電極の問題点を説明するための斜視図である。
【図８】従来の真空遮断器用電極の図７とは異なる問題点を説明するための平面図である。
【符号の説明】
４，１０，１６  加圧成形部材、６，１２，１８，２２  スパイラル溝、
７，１３，１９  焼結部材、７ａ，７ｂ，１３ａ，１９ａ  残留部位、
８，１４，２０，２３  風車部、９，１５，２１，２４  真空遮断器用電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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