JP2002343168A

JP2002343168A - 摺動通電体

Info

Publication number: JP2002343168A
Application number: JP2001141067A
Authority: JP
Inventors: Koji Higake; 浩二樋掛; Hitoshi Ito; 仁志伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-11-29

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱性・導電性・潤滑性に優れる摺動通電体
を得る。【解決手段】表面に銀めっき皮膜２１が施された導電
体７の摺動部に、２０〜３０重量％で平均粒径５〜３０
μｍのグラファイト２３と、７０〜８０重量％のパーフ
ロロポリエーテル２２からなり、ちょう度２００〜３５
０のグリース状潤滑剤２５を膜厚１０μｍ以上になるよ
うに塗布されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電気を通電する
と共に開閉などの際に摺動する可動接触子・可動子受け
のような摺動通電部を有する電気機器の摺動通電体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電気機器、例えば、回路遮断器の可動接
触子や可動子受けのような摺動通電部は、銅やアルミな
どの導体素地のままでは摺動による摩擦熱や通電による
ジュール熱に起因する発熱のために酸化して接触抵抗が
増加することがある。このため、酸化を防止して摺動接
触子や摺動接触片の通電容量を安定に維持するため、重
要な摺動通電部には摺動接触面に銀めっきによる皮膜処
理が施されている。しかしながら、銀めっきによる皮膜
処理は、摺動により皮膜に欠けが発生することがあり、
一旦欠けが発生すると摩耗が急速に進行して可動接触子
や可動子受けの素地が容易に露出するため、一般に有機
系の潤滑剤が併用される。

【０００３】（従来例１）例えば特開平９−３０６３２
６号公報には、約５重量％のグラファイトと約１重量％
のパーフロロポリエーテルとをフッ素溶媒に混合した液
に、回路遮断器の可動接触子の摺動通電部を浸漬した
後、引き上げるものが記載されている。引き上げた摺動
通電部のフッ素溶媒は容易に乾燥するので、図６に示す
ように、銅素地７に設けられた銀めっき皮膜２１上にパ
ーフロロポリエーテル２２をバインダーとしてグラファ
イト２３が付着した状態になる。

【０００４】（従来例２）例えば特開平８−２２８５８
号公報には、摺動部品にパーフロロポリエーテルを基油
とし、これと化学親和性の高いＰＴＦＥ（四フッ化エチ
レン）を増ちょう剤としたフッ素系グリースを塗布する
ことが記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来例１に記載の発明
は、溶媒で希釈した液に浸漬することによってパーフロ
ロポリエーテル２２とグラファイト２３を付着させてい
るため、パーフロロポリエーテル２２の膜厚は約２μｍ
と薄く、耐荷重性に劣り高荷重の作用する摺動通電部に
対する使用が困難であり、かつ、耐久寿命が短いものと
なっていた。また、浸漬塗布方式であるために、部品形
状によっては、必要な塗布箇所に適切な塗布を行うこと
ができなかった。従来例２に記載の発明は、パーフロロ
ポリエーテルを基油とし、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレ
ン）を増ちょう剤としたフッ素系グリースを摺動通電部
に塗布したものである。この場合、パーフロロポリエー
テルは２５０°Ｃを越えると熱分解し、また、２５０°
Ｃ以下の温度でも経時的に拡散流出することがある。こ
のようにパーフロロポリエーテルが熱劣化すると、ＰＴ
ＦＥが摺動通電部に残存するが、熱劣化したＰＴＦＥは
高絶縁性であり、また、へき開性も低い。従って、自己
潤滑性にも優れないので、通電接触障害を引き起こすな
どの問題点があった。

【０００６】この発明は上述のような問題点を解決する
ためになされたもので、耐荷重性、高温での潤滑性にも
優れた摺動通電体を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る摺動通電
体は、表面に銀めっきを施された導電体の摺動部に、２
０〜３０重量％のグラファイトと７０〜８０重量％のパ
ーフロロポリエーテルとを含み、ちょう度２００〜３５
０のグリース状潤滑剤が塗布されたものである。

【０００８】また、グラファイトの平均粒径を５〜３０
μｍにすることにより、グリース状潤滑剤からパーフロ
ロポリエーテルの拡散流出が少なく、潤滑性の低下を防
止できる。

【０００９】さらに、塗布されたグリース状潤滑剤の膜
厚を１０μｍ以上にすることにより、耐荷重性がより優
れた摺動通電体が得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１に係る摺動通電部の表面状態を示す断面図
である。図１において、７は厚さ２ｍｍの銅素地であ
り、例えば、開閉器や回路遮断器などにおける摺動接触
子あるいは摺動接触片である。２１は厚さ約５μｍの銀
めっき皮膜、３０はパーフロロポリエーテル２２とグラ
ファイト２３からなるグリース状潤滑剤であり、厚さは
約２０μｍである。パーフロロポリエーテル２２はフッ
素系合成潤滑油であり、耐熱性が高く２５０゜Ｃ以下で
は酸化、分解は起こらず、高温で分解しても固形物の残
さ（残渣）が生じないために接触抵抗や耐摩耗性に悪影
響を与えない。グラファイト２３は固体潤滑剤であり、
４００°Ｃ以上の耐熱性、比抵抗１０^-2Ω・ｍｍの高導
電性、層状結晶構造による高へき開性（高劈開性）を有
する。ここで、グリース状潤滑剤とは、基油と増ちょう
剤からなる半固体状の潤滑剤であるグリースの特性に類
似するものを意味し、パーフロロポリエーテル２２、グ
ラファイト２３がそれぞれグリースにおける基油、増ち
ょう剤に相当する。

【００１１】なお、グリース状潤滑剤中のグラファイト
２３比率は２０〜３０重量％の範囲が望ましい。グラフ
ァイト２３の比率が２０重量％未満の場合、離油度が大
きくなりグリース状潤滑剤からパーフロロポリエーテル
２２が流出しやすくなる。一方、３０重量％より多い場
合、グラファイト２３が多いため、パーフロロポリエー
テル２２に分散しにくく、グリース状潤滑剤の製造が困
難となる傾向があった。

【００１２】また、グリース状潤滑剤のちょう度は２０
０〜３５０の範囲が望ましい。ちょう度が３５０より高
い場合、グリース状潤滑剤として使用するには不適当な
ほど軟らかく、離油度が高い。その結果、グリース状潤
滑剤の形状保持が困難であり、摺動面での潤滑剤保持性
が悪く、潤滑性能が低下する傾向が生じていた。一方、
ちょう度が２００より低い場合、グリース状潤滑剤とし
て使用するには不適当なほど硬く、摺動面での摺動抵抗
が大きくなり、必要な潤滑性が得られない状態になる傾
向があった。

【００１３】また、グラファイト２３の平均粒径は５〜
３０μｍの範囲が望ましい。即ち、グラファイト２３の
平均粒径が５μｍ未満の場合は結晶性が悪く、へき開し
にくくなり、摺動部の摩擦係数が高くなって、摺動面が
磨耗しやすくなる。一方、グラファイト２３の平均粒径
が３０μｍより大きい場合、グリ−ス状潤滑剤の離油度
が高くなる。離油度が高くなると、グリース状潤滑剤か
らパーフロロポリエーテル２２が拡散流出し、潤滑性が
低下する。その上、摺動面から流出したパーフロロポリ
エーテル２２が摺動面の周辺部、例えば、回路遮断器に
適用したときは、その機構部などに付着して悪影響を与
える可能性がある。

【００１４】なお、この発明の摺動通電体におけるグリ
ース状潤滑剤においては、グラファイト２３は、高へき
開性を持ち、摩擦・摩耗を減ずる効果が高い鱗片状天然
黒鉛質のものが好ましい。

【００１５】以上のように、パーフロロポリエーテル２
２と固体潤滑剤であるグラファイト２３とを混練して得
たグリース状潤滑剤を、塗布、例えば刷毛により塗布す
ることにより摺動通電性能に優れる摺動通電体を得るこ
とができた。即ち、従来例１による塗布（浸漬）方式で
は摺動部に付着する潤滑剤は薄膜であるが、本発明の方
式ではグリース状であるため、摺動部への厚膜塗布が可
能になり、潤滑性能、耐荷重性が向上する。また、従来
例１は浸漬方式であったため、必要な塗布箇所に適切な
塗布を行うことができなかったが、本発明の方式では、
潤滑剤がグリース状であるため、浸漬方式では困難であ
った局部的な潤滑剤塗布が可能となった。

【００１６】また、前述の従来例において、潤滑剤を塗
布するものを説明しているが、この場合の潤滑剤は、通
常、溶剤で薄めて塗布するためパーフロロポリエーテル
２２の膜厚は厚くても２μｍほどで、グラファイト２３
の付着量もわずかである。これに対して本発明のもの
は、グリース状であるため粘着力が強く、流れにくく、
膜厚は１０μｍ以上とすることができる。膜厚を１０μ
ｍ以上に厚くできると、グラファイト２３とパーフロロ
ポリエーテル２２が大量に付着しているため耐荷重性に
優れる上、耐熱性にも優れる。また、摺動動作によりパ
ーフロロポリエーテル２２とグラファイト２３が摺動通
電部から一時的に取り除かれても、周りに充満している
パーフロロポリエーテル２２とグラファイト２３が瞬時
に補われるので、従来例と比べ、安定性・潤滑性に優れ
た摺動通電体となる。

【００１７】さらに、従来例のＰＴＦＥ（四フッ化エチ
レン）は高絶縁性で、へき開性を有さないため、パーフ
ロロポリエーテルが流出した場合、通電接触障害を引き
起こす可能性があったが、本発明のものは、グラファイ
ト２３は４００°Ｃ以上の耐熱性と、比抵抗１０−２Ω
・ｍｍの高導電性、また、層状結晶構造により高へき開
性を有するため、パーフロロポリエーテル２２が流出し
た場合も、通電接触障害は引き起こさず、摺動通電部の
通電耐久性能を保持できる。

【００１８】実施例１．上記実施の形態におけるグリー
ス状潤滑剤の特性に関し、現実の実施例について、材
料、測定方法、測定結果などを説明する。（材料）パーフロロポリエーテル２２として、住鉱潤滑
剤株式会社製のスミテックＦオイルを、グラファイト２
３として鱗片状の天然黒鉛のグラファイトを用いた。（グリース状潤滑剤調合及び測定項目）パーフロロポリ
エーテル２２とグラファイト２３を２５°Ｃ±０．５°
Ｃで６０回混和して得られたグリース状潤滑剤のちょう
度、滴点、離油度及び潤滑特性を測定した。グラファイ
トの比率別とグラファイトの粒径別の測定結果をそれぞ
れ後述の表１、表２に示す。

【００１９】（測定方法）ちょう度はグリースの硬さを
示す指標の１つであり、日本工業規格ＪＩＳＫ２２２
Ｏの５．３項に示された規定に基づいて測定した。滴点
はグリースの温度による相変化を示す指標の１つであ
り、ＪＩＳＫ２２２Ｏの５．４項に示された規定に基
づいて測定した。離油度はグリースから基油の流出を示
す指標の１つであり、１００°Ｃ２４時間に流出した基
油の( 重量％) 条件で、ＪＩＳＫ２２２Ｏの５．７項
に示された規定に基づいて測定した。

【００２０】（測定結果）グリース状潤滑剤中のグラフ
ァイト比率は２０〜３０重量％の範囲のとき、滴点や離
油の特性に優れていた。表１中「＊」で示すグラファイ
トの比率が１０重量％のとき、グリース状とならず試験
ができなかった。また、表１中「＊＊」で示すグラファ
イトの比率が４０重量％のとき、グラファイトの比率が
高く、グラファイトが均一に分散しなかった。

【００２１】また、グリース状潤滑剤のちょう度は２０
０〜３５０の範囲が望ましいことがわかった。ちょう度
が３５０より高い場合、グリース状潤滑剤として使用す
るには不適当なほど軟らかく、離油度が高くなった。そ
の結果、グリース状潤滑剤の形状保持が困難であり、摺
動面への潤滑剤保持性が悪くなり、潤滑性能が低下する
傾向があった。一方、ちょう度が２００より低い場合、
グリース状潤滑剤として使用するには不適当なほど硬
く、摺動部の摺動抵抗が大きくなり潤滑性が悪くなる傾
向があった。

【００２２】また、グラファイトの平均粒径は５〜３０
μｍ、好ましくは２０〜２５μｍの範囲で滴点や離油の
特性に優れ、総合的に潤滑特性に優れることがわかっ
た。グラファイトの平均粒径が５μｍ未満の場合、結晶
性が悪くなり、へき開しにくくなり、摺動部の摩擦係数
が高くなって、摺動面が摩耗しやすくなる。一方、グラ
ファイトの平均粒径が３０μｍより大きい場合、グリー
ス状潤滑剤の離油度が高くなる。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】実施の形態２．実施の形態２では実施の形
態１のグリース状潤滑剤を回路遮断器の可動接触子の回
動中心となる摺動接触部に適用する場合について説明す
る。図２はこの発明の実施の形態２に係る回路遮断器の
側断面図、図３は図２の回路遮断器の可動接触子装置を
一部断面にして示す平面図、図４は図２の回路遮断器の
可動接触子装置を一部断面にして示す側面図である。図
において、１、２は回路遮断器の本体ケースを形成する
合成樹脂製のベースとカバーである。３はベース１に固
定された電源側の固定導体で、先端部に固定接点４が固
着されている。５は自動引き外し装置、６は自動引き外
し装置５に接続された負荷側の固定導体である。７は銀
めっきを施した銅製の可動接触子で、固定接点４と接離
する可動接点８を有している。

【００２６】９は銀めっきを施した銅板製の可動子受け
で、それぞれＬ字状に形成された一対の支持板９ａ、９
ｂ（図３、４参照）により構成されている。支持板９
ａ、９ｂは一端が自動引き外し装置５に接続された接続
導体１９にそれぞれ接続されている。また、支持板９
ａ、９ｂはねじ孔９ｃ、９ｄに螺合された取付ねじ２０
により接続導体１９と共にベース１に固定されている。
１０は一対の支持板９ａ、９ｂに挟まれた可動接触子７
と支持板９ａ、９ｂに開口された孔に挿通された開閉軸
で、開閉軸１０を介して可動接触子７が可動子受け９に
回動自在に枢支されている。１１は合成樹脂製のホルダ
ーであり、ベース１に回動自在に支持され、後述の開閉
機構により開閉（回動）されるようになされたものであ
る。１１ａはホルダー１１に形成された凹部で、開閉軸
１０の両端を保持している。１２は開閉軸１０の両側に
それぞれ嵌合されたコイル状の圧縮ばね（図３、４参
照）で、ホルダー１１と可動子受け９の支持板９ａ、９
ｂとの間に介在し、支持板９ａ、９ｂの内壁面を可動接
触子７の側面に圧接させている。

【００２７】１３はホルダー１１と可動接触子７との間
に張架された接圧ばねである。１４は操作ハンドル、１
５は回路遮断器の開閉機構で、ハンドル受け１５ａ、ク
レドル１５ｂ、上部リンク１５ｃ、下部リンク１５ｄな
どにより構成されている。１６はクレドル１５ｂに設け
られたストッパーピン、１７は下部リンク１５ｄをホル
ダー１１に連繋するための連結ピン、１８は消弧室であ
る。可動接触子装置の投入状態では、図２において、電
源側の固定導体３→固定接点４→可動接点８→可動接触
子７→可動受け９→接続導体１９→自動引き外し装置５
→負荷側の固定導体６のように電流が流れる。この場
合、大電流回路に対応する回路遮断器では、通電接触部
の電磁反発力に抗するため、圧縮ばね１２のばね定数を
大きくして、可動接触子７と可動子受け９の摺動面の接
圧を大きくする必要がある。

【００２８】従来例１の潤滑剤では、本実施の形態２と
同等の可動接触装置（図３、４参照）により、回路遮断
器の定格最大負荷時に想定される通電部の最高温度より
高い１４０゜Ｃで一ヶ月保持後、往復摺動試験を実施
し、復摺動試験３万回合格であった。しかしながら、圧
縮ばね１２を大電流回路用にばね定数を大きくした仕様
においては、３万回摺動試験は不可能であった。一方、
この条件で、本実施の形態１のグリース状潤滑剤を適用
したものは３万回摺動試験後においても接触抵抗変化は
許容範囲内であり、合格であった。また、蛍光Ｘ線膜厚
計を用いためっき膜厚変化による摩耗量測定においても
明瞭な摩耗は検出されなかった。

【００２９】従来例１ではパーフロロポリエーテル２２
の膜厚が約２μｍと薄いため接圧が大きいと油膜切れし
やすく、潤滑性能が低下しやすいが、本実施の形態１の
仕様ではグリース状潤滑剤の付着量が多く、安定して摺
動面に付着しているため、安定した潤滑性能を有すると
考えられる。次に、回路遮断器の過負荷試験として、短
時間の過大電流の通過による異常発熱を発生させた後、
再度往復摺動試験を実施した結果、潤滑性、導電特性と
もに異常は発見されなかった。このように耐荷重性、耐
熱性に優れ、摺動抵抗の経時変化が少ない回路遮断器の
可動接触装置を得ることができる。

【００３０】実施の形態３．実施の形態３では、実施の
形態１のグリース状潤滑剤を開閉機器の摺動接続端子に
適用する場合について説明する。図５は実施の形態３に
係る開閉機器の摺動接続端子を示す構成図である。遮断
器や断路器の開閉機器のうち、特にキュービクルに収納
されるものでは、入力側および出力側主回路端子は、メ
ンテナンスや開閉機器交換等のために抜き差しのできる
摺動接続構造になっている。

【００３１】図５において、２７は開閉機器の引き出し
時にキュービクル本体側に残る銅製の固定端子であり銀
めっきが施されれている。２５は開閉機器側の回路端子
導体であり、２４はこの端子導体２５にねじ２６を用い
て固定された銅製の接触板であり銀めっきが施されれて
いる。２８は接触スプリングであり、図５の状態では接
触板２４の開放端部の最小間隔は固定端子２７の板厚よ
りも小さい。この構成では、接触スプリング２８により
接触板を外側より押圧して固定端子２７に接続圧力が与
えられて接続されている。本実施の形態３では、固定端
子２７と接触端子２５の摺動面に実施の形態１のグリー
ス状潤滑剤を塗布する。

【００３２】実施の形態２の摺動部は面接触であるが、
実施の形態３の摺動接続端子は線接触になるため、接圧
が高い。また、抜き差しするため、常に摺動面同士が接
触している実施の形態２の構成と比べ、回路端子導体２
５はグリース状潤滑剤が剥離しやすい。しかし、本発明
に係るグリース状潤滑剤を用いることにより、実施の形
態３の摺動接続端子は長期的に安定した潤滑特性を奏す
ることができる。

【００３３】上述のそれぞれの実施の形態において、本
発明に係るグリース状潤滑剤を、回路遮断器の可動接触
子及び開閉機器の摺動接続端子に適用する例について説
明したが、これらだけに限らず、本発明に係るグリース
状潤滑剤は、耐熱性・導電性・潤滑性が要求される全て
の電気機器の摺動通電部に適用可能である。

【００３４】

【発明の効果】この発明に係る摺動通電体は、表面に銀
めっきを施された導電体の摺動部に、２０〜３０重量％
のグラファイトと７０〜８０重量％のパーフロロポリエ
ーテルとを含み、ちょう度２００〜３５０のグリース状
潤滑剤が塗布されたので、グリース状潤滑剤を厚膜とす
ることができ、耐荷重性、高温での潤滑性に優れる摺動
通電体を得ることができる。

【００３５】また、グラファイトの平均粒径は５〜３０
μｍにしたことにより、潤滑性がより優れた摺動通電体
が得られる。

【００３６】さらに、グリース状潤滑剤の膜厚は１０μ
ｍ以上したことにより、耐荷重性がより優れた摺動通電
体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係る摺動通電部の
表面状態を示す断面図である。

【図２】この発明の実施の形態２に係る回路遮断器の
側断面図である。

【図３】図２の回路遮断器の可動接触装置を一部断面
にして示す拡大平面図である。

【図４】図２の回路遮断器の可動接触装置を一部断面
にして示す拡大側面図である。

【図５】この発明の実施の形態３に係る開閉機器の摺
動接続端子を示す構成図である。

【図６】従来の摺動通電部の表面状態を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ベース、２カバー、３固定導体、４固定接
点、５自動引き外し装置、６固定導体、７可動接
触子、９可動子受け、９ａ、９ｂ支持板、１０開
閉軸、１１ホルダー、１２圧縮ばね、１３接圧ば
ね、１４操作ハンドル、１５開閉機構、１６スト
ッパーピン、１７連結ピン、１８消弧室、１９接続
導体、２１銀めっき被膜、２２パーフロロポリエー
テル、２３グラファイト、２４接触板、２５開閉
機器側の回路端子導体、２７固定端子、２８接触
板、３０グリース状潤滑剤。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に銀めっきを施された導電体の摺動
部に、２０〜３０重量％のグラファイトと７０〜８０重
量％のパーフロロポリエーテルとを含み、ちょう度２０
０〜３５０のグリース状潤滑剤を塗布してなる摺動通電
体。
【請求項２】グラファイトの平均粒径が５〜３０μｍ
であることを特徴とする請求項１記載の摺動通電体。
【請求項３】塗布されたグリース状潤滑剤の膜厚が１
０μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項
２記載の摺動通電体。