CN111868865A - 接触件及接触件的制造方法 - Google Patents

Abstract

可动接触件(12)具有第2基体金属(32)和固定于第2基体金属(32)的第2触点(42)。可动接触件(12)具有第2中间部件(62)，该第2中间部件(62)设置于第2基体金属(32)和第2触点(42)之间，是硬度低于第2触点(42)的硬度而能够进行塑性流动的导电性部件。在第2基体金属(32)的外周面形成凹部，其在与第2基体金属(32)、第2中间部件(62)和第2触点(42)的排列方向垂直的方向凹陷，供在超声波焊接机的可动部设置的夹具嵌入。

Description

接触件及接触件的制造方法

技术领域

本发明涉及断路器、开闭器等接触器所具有的接触件及接触件的制造方法。

背景技术

断路器、开闭器等接触器具有可动接触件及固定接触件。可动接触件及固定接触件分别由触点和设置触点的基体金属构成。

在触点向基体金属的接合方法中，存在钎焊法、电阻焊接法等。但在这些接合方法中，需要用于将金属的界面激活的助焊剂，另外需要触点向基体金属接合后的清洗工序。并且在这些接合方法中，在触点向基体金属接合时触点成为高温，因此触点及基体金属有可能软化。

作为它们的对策，近年在触点向基体金属的接合方法中大多采用超声波接合法。在专利文献1中公开了利用超声波接合法的接触件的制造方法。

在专利文献1中，在通过超声波焊接机的焊头和超声波焊接机的砧座将基体金属及触点夹入后，在从焊头向基体金属及触点施加压力的状态下施加超声波振动。焊头是向触点传递振动能量的共振体。砧座是用于对基体金属进行定位，并且对基体金属进行固定的夹具。通过对触点施加超声波振动，从而在基体金属和触点的接触面进行超声波焊接。

专利文献1：日本特公平03－38033号公报

发明内容

但是，在专利文献1所公开的技术中，为了防止在施加超声波振动时在触点和基体金属之间产生的滑动，在基体金属的触点侧的面设置多个槽，另外为了防止在施加超声波振动时在基体金属和砧座之间产生的滑动，对砧座的基体金属侧的端部实施凹凸状的滚花加工。并且，在专利文献1所公开的技术中，为了防止在施加超声波振动时在焊头和触点之间产生的滑动，对焊头的触点侧的端部实施凹凸状的滚花加工。如果对基体金属及触点施加压力，则在基体金属的砧座侧的端面内，在与焊头接触的部分形成多个微小的凸起。在如上所述的基体金属在接触器中被使用的情况下，在接触器进行断开动作时，原本应该在彼此相对的2个触点间产生的电弧在形成于基体金属的多个槽内，在与形成于除了触点和基体金属彼此相对的区域以外的部分的槽之间也产生。另外，前述电弧在形成于一方的触点的微小的凸起的前端和形成于另一方的触点的微小的凸起的前端之间集中地产生。因此触点及基体金属暴露于电弧的时间变长，存在触点及基体金属的消耗的进行加速这一课题。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到能够抑制通过超声波焊接而与基体金属连接的触点的消耗的进行。

为了解决上述的课题，并达到目的，本发明的接触件具有基体金属和固定于基体金属的触点。接触件具有导电性部件，该导电性部件设置于基体金属和触点之间，硬度低于触点的硬度，能够塑性流动。在基体金属的外周面形成凹部，该凹部在与基体金属、导电性部件和触点的排列方向垂直的方向凹陷，供在超声波焊接机的可动部设置的夹具嵌入。

发明的效果

根据本发明，具有下述效果，即，能够抑制通过超声波焊接而与基体金属连接的触点的消耗的进行。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的接触件的结构的图。

图2是表示图1所示的可动接触件的结构的详细内容的图。

图3是表示图2所示的可动接触件的制造工序的图。

图4是表示在图2所示的可动接触件的制造工序中利用的超声波焊接机的图。

图5是本发明的实施方式的变形例所涉及的第2基体金属的结构图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明的实施方式所涉及的接触件及接触件的制造方法详细地进行说明。此外，本发明不受本实施方式限定。

实施方式.

图1是表示本发明的实施方式所涉及的接触件的结构的图。图2是表示图1所示的可动接触件的结构的详细内容的图。

在图1中示出具有本发明的实施方式所涉及的接触件1的接触器100。接触器100是具有在配电线产生过电流时将触点分开的功能的低电压用或高电压用的断路器或开闭器等。

接触件1具有固定接触件11、可动接触件12及拉开机构2。

可动接触件12在大于或等于一定值的电流流过在接触器100中设置的电路时，由拉开机构2从固定接触件11物理地拉开。由此将在接触件1被连接的电路中流动的电流断开。

固定接触件11具有：方形状的第1基体金属31，其是固定于构成接触器100的未图示的框体的导电性的固定片；作为固定触点的第1触点41；以及第1中间部件61，其是设置于第1基体金属31和第1触点41之间的导电性部件。

下面，在左手系的XYZ坐标中，将第1基体金属31、第1中间部件61及第1触点41的排列方向设为X轴方向，将与X轴方向正交的方向设为Y轴方向，将与X轴方向和Y轴方向这两者正交的方向设为Z轴方向。

在第1基体金属31的材料中能够例示出电解铜或无氧铜。

在图1中，在第1基体金属31所具有的6个端面内，示出第1端面3A、第2端面3B、第3端面3C、第4端面3D及第6端面3F。

第1基体金属31的第1端面3A是第1基体金属31的可动接触件12侧的端面。第1基体金属31的第2端面3B是与第1基体金属31的可动接触件12侧相反侧的端面。

第1基体金属31的第3端面3C在Y轴方向的2个端面内是一方的端面。第1基体金属31的第4端面3D在Y轴方向的2个端面内是另一方的端面。

第1基体金属31的第6端面3F是与包含第1触点41、第1中间部件61及第1基体金属31在内的面呈直角的法线延伸的方向的第1面。法线延伸的方向等于Z轴方向。在与第1基体金属31的第1面侧相反侧形成第5端面。

在第1基体金属31的第6端面3F设置有从第6端面3F朝向第5端面凹陷的凹部301。在第1基体金属31的第5端面侧设置有与凹部301相同的凹部。

在第1基体金属31的第1端面3A接触有第1中间部件61。在第1中间部件61的材料中使用硬度低于第1触点41的硬度且能够塑性流动的导电性材料。在该导电性材料中能够例示出银。

第1中间部件61例如在第1触点41的制造时，通过构成第1触点41的多个材料的比重差而分离，但稳固地形成于第1触点41的第1基体金属31侧的面。第1中间部件61除了通过比重差进行的分离以外，也能够通过真空蒸镀法、镀敷法等形成于第1触点41的第1基体金属31侧的面。通过使用第1中间部件61，从而在向第1基体金属31超声波焊接第1触点41时，在压缩应力从第1基体金属31向第1触点41作用时，在第1触点41塑性流动前第1中间部件61开始塑性流动。因此，施加至第1触点41的载荷得到缓和而抑制第1触点41的脆性破坏。另外，第1触点41向固相状态下的第1基体金属31的接合强度提高。

第1触点41经由第1中间部件61固定于第1基体金属31。在第1触点41的材料中使用硬度高于第1中间部件61的硬度的烧结金属。在该烧结金属中能够例示出银钨合金、碳化钨、银及铜的复合合金、银石墨。

可动接触件12具有：方形状的第2基体金属32，其是通过拉开机构2进行动作的导电性的可动片；作为可动触点的第2触点42；以及第2中间部件62，其是设置于第2基体金属32和第2触点42之间的导电性部件。

在第2基体金属32的材料中使用与第1基体金属31的材料相同的材料。

在图1中，在第2基体金属32所具有的6个端面内，示出第1端面3A、第2端面3B、第3端面3C、第4端面3D及第5端面3E。

第2基体金属32的第1端面3A是第2基体金属32的固定接触件11侧的端面。第2基体金属32的第2端面3B是与第2基体金属32的固定接触件11侧相反侧的端面。

第2基体金属32的第3端面3C在Y轴方向的2个端面内是一方的端面。第2基体金属32的第4端面3D在Y轴方向的2个端面内是另一方的端面。

第2基体金属32的第5端面3E是与包含第2触点42、第2中间部件62及第2基体金属32在内的面呈直角的法线延伸的方向的第1面。法线延伸的方向等于Z轴方向。此外，在第2基体金属32，在与第2基体金属32的第1面侧相反侧形成第6端面。

在第2基体金属32的第5端面3E侧设置有从第5端面3E朝向第6端面凹陷的凹部300。在第2基体金属32的第6端面侧设置有与凹部300相同的凹部。

在第2基体金属32的第1端面3A接触有第2中间部件62。在第2中间部件62的材料中使用与第1中间部件61的材料相同的材料。

第2中间部件62例如在第2触点42的制造时，通过构成第2触点42的多个材料的比重差而分离，但稳固地形成于第2触点42的第2基体金属32侧的面。第2中间部件62除了通过比重差进行的分离以外，也能够通过真空蒸镀法、镀敷法等形成于第2触点42的第2基体金属32侧的面。通过使用第2中间部件62，从而在向第2基体金属32超声波焊接第2触点42时，在压缩应力从第2基体金属32向第2触点42作用时，在第2触点42塑性流动前第2中间部件62开始塑性流动。因此，施加至第2触点42的载荷得到缓和而抑制第2触点42的脆性破坏。另外，第2触点42向固相状态下的第2基体金属32的接合强度提高。

第2触点42经由第2中间部件62固定于第2基体金属32。在第2触点42的材料中使用与第1触点41的材料相同的烧结金属。

如上所述构成的固定接触件11及可动接触件12以第1触点41与第2触点42相对的方式配置于接触器100内。

此外，在图1所示的接触器100中分别设置有1个固定接触件11及可动接触件12，但固定接触件11及可动接触件12各自的数量并不限定于1个，也可以与连接于接触器100的配电线的根数相匹配而为多个。

接下来，对凹部300及凹部301的形状的详细内容和固定接触件11及可动接触件12的尺寸的具体例进行说明。下面，关于可动接触件12进行说明，关于固定接触件11设为与可动接触件12同样地构成而省略说明。

在图2中，示出从第2基体金属32的第5端面3E观察的第1侧面、第2触点42、第2中间部件62及第2基体金属32的剖面和从第2基体金属32的第6端面3F观察的第2侧面。剖面是图2所示的A－A矢向剖面。

在第2基体金属32形成台阶部300b及台阶部301b。台阶部300b相当于凹部300的底面300a和第5端面3E之间的边界部。台阶部301b相当于凹部301的底面301a和第6端面3F之间的边界部。

可动接触件12的尺寸设定为满足t’＜0.5t、b≤L’＜L、b≤L”＜L、W’＜W、W”＜W。

t是第2基体金属32的Z轴方向的宽度。t’是从凹部300的底面300a至凹部301的底面301a为止的Z轴方向的宽度。L是第2基体金属32的Y轴方向的宽度。L’是凹部300的底面300a的Y轴方向的宽度。L”是凹部301的底面301a的Y轴方向的宽度。W是第2基体金属32的X轴方向的宽度为W。W’是凹部300的底面300a的X轴方向的宽度。W”是凹部301的底面301a的X轴方向的宽度。B是第2触点42的Y轴方向的宽度。

例如，在t＝5mm、W＝20mm、L＝100mm、b＝8mm的情况下，可动接触件12的各部的尺寸设定为t’＜2.5mm、8mm≤L’＜100mm、8mm≤L”＜100mm、W’＜20mm、W”＜20mm。

接下来对图2所示的可动接触件12的制造方法进行说明。此外，关于固定接触件11设为与可动接触件12同样地构成，省略其制造方法的说明。

图3是表示图2所示的可动接触件12的制造工序的图。图4是表示在图2所示的可动接触件12的制造工序中利用的超声波焊接机的图。在图4中示出超声波焊接机200的正视图和超声波焊接机200的侧视图。

在步骤1中，制造第2基体金属32和第2触点42。此时在第2基体金属32形成凹部300及凹部301。凹部300可以是对第5端面3E进行切削加工而形成的，也可以通过冲压机械对第2基体金属32施加压力使第5端面3E塑性变形而形成的。凹部301通过与凹部300相同的方法而形成。

在步骤2中，在第2触点42的第2基体金属32侧的面形成第2中间部件62。

在步骤3中，在设置于超声波焊接机200的固定台6的固定部6b，设置通过步骤1制造出的第2基体金属32。此时，第2基体金属32的第1端面3A以与超声波焊接机200的加压工具8相对的方式设置。

在步骤4中，将在固定台6设置的2个可动部6a沿由标号A表示的箭头方向移动，由此第2基体金属32夹入至2个可动部6a之间。此时，在一方的可动部6a设置的固定夹具6a1进入至凹部300，在另一方的可动部6a设置的固定夹具6a2进入至凹部301。

此外，固定夹具6a1及固定夹具6a2各自例如是前端较细的锥形状。通过如上所述构成，从而固定夹具6a1与台阶部300b和第5端面3E之间的角部接触，另外，固定夹具6a1与台阶部301b和第6端面3F之间的角部接触，因此能够牢固地固定第2基体金属32。

在步骤5中，在第2基体金属32上设置第2触点42。

在步骤6中，超声波焊接机200的加压工具8沿由标号B表示的箭头方向移动，由此第2触点42从加压工具8沿铅垂方向被按压。在针对第2触点42的压力超过一定值时，从加压工具8对第2触点42施加超声波振动。

由此，第2基体金属32的第1端面3A和第2中间部件62的第2基体金属32侧的端面互相摩擦，在这些接合面存在的氧化物被破坏而产生新生面。其结果，第2触点42通过第2中间部件62的塑性流动而与第2基体金属32接合。

在本实施方式所涉及的接触件的制造方法中，即使不使用用于激活金属界面的助焊剂等金属活性剂或钎料，也能够将第2触点42向第2基体金属32接合，不需要接合后的清洗工序。因此用于制造可动接触件12的材料的使用量减少，另外能够节省接合后的清洗工序所需的作业时间。

另外，由于不需要钎料，因此在通过断开动作而第1触点41及第2触点42的周围温度上升至钎焊时的温度的情况下，接合部的钎料也不可能朝向第2触点42流动，因此可动接触件12的耐温度性提高。

另外，在本实施方式所涉及的接触件的制造方法中，插入至凹部300的固定夹具6a1与台阶部300b接触，插入至凹部301的固定夹具6a2与台阶部301b接触，因此能够将第2基体金属32牢固地固定。因此，即使不如现有技术那样使用实施滚花加工的砧座，也能够抑制在第2基体金属32和固定部6b之间产生的滑动。

因此，能够充分地进行第2基体金属32的第1端面3A和第2中间部件62的第2基体金属32侧的端面的互相摩擦，能够可靠地生成新生面。其结果，能够可靠地实施第2触点42向第2基体金属32的接合，能够确保高的接合品质。

此外，在第2基体金属32没有形成凹部300及凹部301的情况下，无法通过固定夹具6a1及固定夹具6a2将第2基体金属32牢固地固定，因此振动能量逃离至固定夹具6a1及固定夹具6a2，根据超声波焊接机200的控制方式，有时在达到当初设定的条件前振动动作停止，无法确保期望的接合强度。

与此相对，在本实施方式中，第2基体金属32由固定夹具6a1及固定夹具6a2牢固地固定，因此振动能量不会逃离至固定夹具6a1及固定夹具62a2，能够确保期望的接合强度。

另外，在本实施方式所涉及的接触件的制造方法中，无需使用实施了滚花加工的砧座、焊头等，因此不会在第2基体金属32的第2端面3B形成微小的凸起，另外不会在第2触点42的第1触点41侧的面形成微小的凸起。因此，在可动接触件12及固定接触件11在接触器中被使用的情况下，在接触器进行断开动作时，可动接触件12的第2触点42和固定接触件11的第1触点41各自相对的面整体产生电弧。因此，与在专利文献1中公开的现有技术相比，抑制第2触点42及第1触点41的消耗的进行。另外，在本实施方式所涉及的接触件的制造方法中，不需要如专利文献1中公开这种向基体金属的触点侧的面形成槽，因此在触点间产生的电弧不会产生于与在基体金属的触点侧的面形成的槽之间，抑制基体金属的消耗的进行。另外，在第2基体金属32的第2端面3B没有形成微小的凸起，因此与拉开机构2的接触面的面积扩展，能够将第2基体金属32牢固地固定。另外，在第1基体金属31的第2端面3B也没有形成微小的凸起，因此与对第1基体金属31进行固定的框体等固定部件的接触面的面积扩展，能够将第1基体金属31牢固地固定。

另外，在本实施方式所涉及的接触件的制造方法中，向凹部300插入固定夹具6a1，向凹部301插入固定夹具6a2，因此在第2基体金属32每次替换时能够准确地决定第2基体金属32的固定位置。因此，可动接触件12的制造品质的波动减少。

另外，在第1触点41及第2触点42的材料中使用硬度高于第1中间部件61及第2中间部件62的硬度的烧结金属，由此能够将由电弧引起的第1触点41及第2触点42的消耗的进行抑制为最小限度。

并且，在第2中间部件62中使用的银和在第2基体金属32中使用的电解铜或无氧铜是容易塑性流动的金属。因此，例如在通过超声波接合将第2触点42向第2基体金属32接合时，第2中间部件62及第2基体金属32彼此塑性流动，由此在第2中间部件62及第2基体金属32的接合面存在的氧化物容易破坏。并且，第2中间部件62及第2基体金属32的接合面混合，由此第2触点42向第2基体金属32的接合强度提高。

图5是本发明的实施方式的变形例所涉及的第2基体金属的结构图。在第2基体金属32的第5端面3E形成的凹部300的数量并不限定于1个，也可以为大于或等于2个。在图5中，示出在第2基体金属32的第5端面3E形成有凹部300A及凹部300B的例子。在该情况下，固定夹具6a1及固定夹具6a2各自的前端形状设为能够插入至多个凹部的形状。

此外，在第2基体金属32的第6端面3F也可以形成与凹部300A及凹部300B相同的凹陷。另外，也可以在第1基体金属31的第5端面3E及第6端面3F各自形成与凹部300A及凹部300B相同的凹陷。

如上所述通过设置多个凹部，从而固定夹具6a1及固定夹具6a2各自向形成多个凹部的台阶部的接触面积增加，能够将第2基体金属32更进一步牢固地固定。

此外，形成凹部300的台阶部300b的形状只要是供固定夹具6a1进入的形状即可，可以是除了四边形以外的多边形，也可以是圆形。形成凹部301的台阶部301b的形状也是同样的。另外，凹部300的形状可以与凹部301的形状相同，也可以是不同的形状。例如在台阶部300b及台阶部301b各自的形状是大于或等于四条边的多边形的情况下，与台阶部300b及台阶部301b各自的形状为四边形的情况相比，固定夹具向台阶部的接触面积增加，能够将第1基体金属31或第2基体金属32牢固地固定。

此外，第1基体金属31及第2基体金属32的形状并不限定于方形状，只要是形成有凹部300A及凹部300B即可，在从Z轴方向观察时可以是椭圆形状，在从Z轴方向观察时也可以是L字形状。

另外，在本实施方式中，对在基体金属的第5端面和第6端面这两者设置有凹部的例子进行了说明，但也可以在基体金属的第5端面和第6端面中的任一者设置凹部。在以上述方式构成了基体金属的情况下，能够将固定夹具嵌入至凹部，并且与在基体金属的第5端面和第6端面这两者设置有凹部的情况相比，能够缩短基体金属的加工所需的时间。

另外，基体金属的第5端面或第6端面上的凹部的位置并不限定于图示例，如图2所示，优选设置于与将第2触点42朝向第2基体金属32投影而成的区域重叠、且能够通过固定夹具将基体金属固定的位置。通过在如上所述的位置设置凹部，从而从第2触点42至固定夹具为止的距离变短，能够抑制施加振动时的第2基体金属32的振动。因此，第2中间部件62的塑性流动能够以短时间进行，提高接合强度。

以上的实施方式所示的结构，表示本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也能够对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1接触件，2拉开机构，3A第1端面，3B第2端面，3C第3端面，3D第4端面，3E第5端面，3F第6端面，6固定台，6a可动部，6a1、6a2固定夹具，6b固定部，8加压工具，11固定接触件，12可动接触件，31第1基体金属，32第2基体金属，41第1触点，42第2触点，61第1中间部件，62第2中间部件，100接触器，200超声波焊接机，300、300A、300B、301凹部，300a、301a底面，300b、301b台阶部。

Claims (8)

1.一种接触件，其特征在于，具有：

基体金属；

触点，其固定于所述基体金属；以及

导电性部件，其设置于所述基体金属和所述触点之间，硬度低于所述触点的硬度，能够塑性流动，

在所述基体金属的外周面形成有凹部，该凹部在与所述基体金属、所述导电性部件和所述触点的排列方向垂直的方向凹陷，供在超声波焊接机的可动部设置的夹具嵌入。

2.根据权利要求1所述的接触件，其特征在于，

在所述外周面形成有多个所述凹部。

3.根据权利要求1或2所述的接触件，其特征在于，

形成所述凹部的台阶部的形状为大于或等于四条边的多边形。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的接触件，其特征在于，

所述触点的材料为烧结金属，

所述基体金属的材料为电解铜或无氧铜，

所述导电性部件为银。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的接触件，其特征在于，

所述凹部设置于与将所述触点朝向所述基体金属投影而成的区域重叠的位置。

6.一种接触件的制造方法，其特征在于，包含下述工序：

制造在外周面形成凹部的基体金属，该凹部供在超声波焊接机的可动部设置的夹具嵌入；

制造在所述基体金属进行固定的触点；

在所述触点形成硬度低于所述触点的硬度而能够塑性流动的导电性部件；

在所述超声波焊接机的固定台设置所述基体金属；

向在设置于所述固定台的所述基体金属形成的所述凹部插入所述夹具；

在所述基体金属设置所述触点；以及

从所述超声波焊接机的加压工具对所述触点施加超声波振动。

7.根据权利要求6所述的接触件的制造方法，其特征在于，

在制造所述基体金属的工序中，在所述基体金属的材料中利用电解铜或无氧铜，

在制造所述触点的工序中，在所述触点的材料中利用烧结金属，

在所述触点形成所述导电性部件的工序中，在所述导电性部件的材料中利用银。

8.根据权利要求6或7所述的接触件的制造方法，其特征在于，

在制造所述基体金属的工序中，在与将所述触点朝向所述基体金属投影而成的区域重叠的位置设置所述凹部。

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