JP2004063190A - 自動車用電気接点材料及び該材料を用いたリレー - Google Patents
自動車用電気接点材料及び該材料を用いたリレー Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004063190A JP2004063190A JP2002217967A JP2002217967A JP2004063190A JP 2004063190 A JP2004063190 A JP 2004063190A JP 2002217967 A JP2002217967 A JP 2002217967A JP 2002217967 A JP2002217967 A JP 2002217967A JP 2004063190 A JP2004063190 A JP 2004063190A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- relay
- contact material
- load
- electrical contact
- electric contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Contacts (AREA)
Abstract
【解決手段】本発明は、ダブルブレーク構造を有し、直流42±14Vの負荷を制御するリレーに用いられる自動車用電気接点材料に関し、その組成は3.0〜10.0重量%のZn、3.1〜10.0重量%のCu、残部AgからなるAg−Zn−Cu合金を内部酸化してなる自動車用電気接点材料である。そして、この電気接点材料を電気接触子として使用して、ダブルブレーク構造のリレーにすると、42V直流負荷での接触抵抗を低く抑え、かつ長寿命なリレーとすることができる。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流負荷に対応する電気接点材料に関するものであり、特に次世代の自動車に使用される42±14V負荷においても優れた耐消耗性を有する開閉接点材料及びそれを用いたリレー又はスイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電気回路を機械的に開閉する電気接触子は、一般に電気接点と呼ばれる。近年、電子・電気工学の著しい発展に伴い、電気接点の使用範囲は、電信電話や各種電子機器などの弱電分野から、大電流を遮断する電気機器などの強電分野に至るまで広い範囲にわたっている。
【0003】
電気接点の利用実績が多く、性能改善への開発が活発な分野の一つとして、自動車搭載用の電気接点、特に、自動車搭載用リレーがある。現在、一般的に使用されている自動車搭載用リレーは、ISOリレー、ミニISOリレー、マイクロISOリレーなどがあり、これらのリレーに用いられている電気接点材料としては、溶解、鋳造法で製造されるAg−Cu系材料(例えば、1〜40重量%のCuと残部Agとからなる合金材料が知られている)の他、そして内部酸化法で製造されるAg−SnO2系材料(例えば、5〜15重量%のSnO2と残部Agとからなる合金)、Ag−SnO2−In2O3系等が知られている。
【0004】
ところで、自動車搭載用の電気部品の分野においては、最近、その電源(バッテリー)の電圧を従来のDC14VからDC42V(或いはDC48V)へと増大させる計画が進行している。これは、電源容量の増大を行えば、従来のようにエンジンの駆動によって各部品へ電力を供給することが不要となり、その分エンジンの低燃費化を図ることができ、環境にも配慮できる等という利点があるからである(例えば、従来の自動車ではエンジン停止中にカーエアコンの作動させることは好ましくないが、42V車ならばエンジンの駆動に頼ることなくカーエアコンを作動させることができ、カーエアコンを作動させるためだけにエンジンを駆動させる必要がなくなる)。
【0005】
しかし、高電圧負荷による電気接点材料への影響は、14V電源の場合と比較して極めて大きく、接点部でのアークのエネルギーは14V電源の場合の数百倍以上といわれている。そのため、この次世代自動車でなされる高電圧負荷に対して、現行のリレー構造で現行の電気接点材料を使用したものでは、実用的な耐久性を有していないことが判明している。即ち、現行のリレー構造であるシングルブレーク構造のままでは、接点ギャップは1mm以上にすることが難しく、アークを遮断することが出来ないために、接点部が溶融し電気接点を組み込んだ電気部品の性能、寿命を悪化する場合がある。また、最悪の場合にはリレーが溶損することさえあるのである。
【0006】
そこで、このような高負荷がかかる接点として、アークを遮断することを目的としてダブルブレーク構造のリレーが最近提案されている。
【0007】
しかしながら、このダブルブレーク構造を採用する場合、現行の電気接点材料であるAg−SnO2系、Ag−SnO2−In2O3系電気接点材料は使用することが難しい。本発明者によれば、これら従来の材料をダブルブレーク構造のリレーに採用した場合、接触抵抗が高くなり、30A程度の通電を連続で行うと、リレーが異常に温度上昇し、また最悪の場合にはリレーが溶損するのである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような事情を背景として本発明はなされたものであり、直流42±14Vの負荷を開閉するダブルブレーク構造のリレーに搭載しても、通電中の接触抵抗を低く安定させ、しかもリレーとしての耐久寿命を十分に確保できる車載用電気接点材料を提供せんとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者等は鋭意研究を重ね、ダブルブレーク構造のリレーに対する電気接点材料として、内部酸化型のAg−Zn−Cu系合金が適当であると考察した。
【0010】
この内部酸化型のAg−Zn−Cu系合金は、Agをマトリックスとして、Zn及びCuの酸化物が分散してなるものである。この合金が高電圧下で使用される電気接点材料として対応可能である理由として、本発明者等は以下のような理由を考察した。
【0011】
本発明者等によれば、ZnOは、42Vでの直流負荷における耐消耗性向上の働きを担い、ZnOの量が増加するほどにその耐消耗性は向上するものである。しかし、このZnOは接触抵抗に対してマイナス的な要素となる性質がある。これは、本発明者等の確認的研究により明らかとされているが、Znのみを含有する内部酸化型のAg−ZnO合金では、直流負荷での開閉動作を繰り返すと、接点表面にZnOが層状に堆積する現象が生じる。そして、この層状のZnO層が接触抵抗の増大を引き起こし、電気接触子としての信頼性を著しく低下させることとなるのである。
【0012】
このZnOの接触抵抗への悪影響を低減するのがCuOである。本発明者等によれば、Ag−ZnO合金中にCuOを添加することで接点表面に層状のZnOが堆積する現象を抑制し、接触抵抗が低い状態で安定する。この効果はCuOの量が増加するほどに増大するという。但し、CuOはかかるZnOの悪影響を低減するという効果を有するものの、それ自体は耐摩耗性を向上させる要素ではなくむしろマイナス的な要素となる。本発明者等によれば、Cuのみを含有する内部酸化型のAg−CuO合金では、42Vでの直流負荷での開閉動作を繰り返すと、合金の消耗量が増大することを確認している。
【0013】
このように、Ag−Zn−Cu系合金においては、ZnOは耐摩耗性を向上させ、CuOはZnO層の発生を抑制し接触抵抗を安定化するという効果があり、これらからこの合金が高電圧負荷に対する電気接点材料としての可能性を有すると考えられる。但し、上記のようにZnO、CuOは、電気接点材料として好ましい効果を発揮する反面、マイナス要因もあり、いずれもその含有量が多ければ良いというものではない。つまり、高電圧負荷に十分対応可能なAg−Zn−Cu系合金とするためにはZnO、CuOの含有量に好適な範囲があると考えられる。そこで、本発明者等はZnO、CuOの好適な含有量の範囲を見出すべく詳細な検討を行ない、ZnOによる耐消耗性向上とCuOによる低接触抵抗の安定化の両方の効果を得ることができる電気接点材料を見出した。
【0014】
即ち、本発明は、ダブルブレーク構造を有し、直流42±14Vの負荷を制御するリレーに用いられる自動車用電気接点材料であって、3.0〜10.0重量%のZn、3.1〜10.0重量%のCu、残部AgからなるAg−Zn−Cu合金を内部酸化してなる自動車用電気接点材料である。
【0015】
本発明に係る電気接点材料において、Znを3.0〜10.0重量%、Cuを3.1〜10.0重量%の範囲で含有するAg−Zn−Cu系合金を内部酸化処理することを好適とするのは、Znが3.0重量%未満であると実用的なレベルの耐消耗性を維持することが難しくなり、10.0重量%を越えると接触抵抗の増加現象が顕著となり、材料の加工性が悪くなるからである。また、Cuが3.1重量%未満であると、ZnOの層状皮膜を抑制して接触抵抗を低くする効果が弱くなり、10.0重量%を越えると、その際に添加できるZnOの量が少なくなり消耗性を増加させるからである。そして、本発明においてより好ましくは、Znが5.0〜7.0重量%で、Cuが5.0〜7.0重量%の範囲で含有するAg−Zn−Cu系合金を内部酸化処理したものであり、この合金はZnOとCuOとの相互の作用が最も良好なものである。
【0016】
本発明に係る電気接点材料は、内部酸化処理によってZnOとCuOがAg中に微細分散するものであるが、両酸化物の含有量のバランスを最適にすることによって、直流42±14Vの負荷を制御するために使用する自動車用電気接点材料として要求される特性を十分に満足できるものとなるのである。
【0017】
ここで、本発明者等は、直流42Vの負荷に対してより信頼性の高い高耐摩耗性を有する電気接点材料として、上記組成のAg−Zn−Cu系合金へ、更にNiを含有させたものを内部酸化させたものが好ましいことを見出した。
【0018】
Niを更に含有させたAg−Zn−Cu系合金を内部酸化させることで耐摩耗性が向上する理由については、必ずしも明らかではない。一般的にNiは、Ag−酸化物系電気接点材料に微量添加することで内部酸化処理の際に酸化物を微細析出させるという効果を有する。しかし、本発明者等の検討によると、Ag−Zn−Cu系合金にNiを微量に添加して内部酸化処理を行うと、Cuが多い合金組成では酸化物の微細化が生じるが、Znが多い合金では酸化物の微細析出は認められなかった。従って、Ag−Zn−Cu系合金の場合には、Niの添加により酸化物の微細化が必ずしも生じるわけではない。そこで、本発明者等は、Ag−Zn−Cu系合金にNiを添加することにより耐摩耗性が向上する要因としては、Niの添加による酸化物の微細析出によるものではなく、NiはCuOまたはZnO中に固溶するために生じた効果と推測している。いずれにしても、このNiを更に添加した電気接点材料では、42Vの直流負荷で使用すると、耐消耗性が更に向上することが判明したのである。尚、Fe、Coについても、Niと同様な効果を示し、これらを単独或いは混合して添加しても、同様な効果が得られる。
【0019】
この電気接点材料においては、3.0〜10.0重量%のZnと、3.1〜10.0重量%のCuと、0.01〜0.50重量%のNiとを含有し、残部がAgとからなるAg−Zn−Cu−Ni合金を内部酸化処理することが好ましい。Niが0.01重量%未満であると耐消耗性の効果が得られず、0.50重量%を越えると、Niが内部酸化処理前にAg合金中に偏析し、内部酸化後には粗大なNiO粒子となって析出し、接触抵抗の増加等を引き起こすからである。そして、より好ましいものは、Znが5.0〜7.0重量%、Cuが5.0〜7.0重量%、Niが0.05〜0.20重量%の範囲のAg−Zn−Cu−Ni合金を内部酸化処理したものであり、これはZnO、CuO及びNiとの複合的な作用が最もバランスのとれた状態を有する。
【0020】
以上説明した本発明に係る電気接点材料は、耐摩耗性が高く、安定的に低い接触抵抗を維持できる。そのため、これを電気接触子として使用して、ダブルブレーク構造のリレーにすると、42V直流負荷での通電中の接触抵抗を低く抑え、かつ長寿命なリレーとなるものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の実施形態として表1に示す組成の電気接点材料を製造し、また、各実施例に対する比較として、表1に示す従来の電気接点材料を製造した。
【0022】
【表1】
【0023】
実施例1、2の電気接点材料の製造方法は以下の通りである。高周波溶解炉により、各組成のAg合金を溶製後インゴットに鋳造して、熱間押し出し加工により、φ6mmの線材とした。続いて、その線材を700℃で焼鈍しながらφ2mmまで引き延ばし加工を行い、長さ2mmで切断することで、φ2mm×2mmLのチップを作成した。そして、このチップを酸素圧5気圧、温度650℃で48時間、内部酸化処理を行い、内部酸化処理後のチップを集め、圧縮成型して、φ50mmの円柱ビレットを形成した。
【0024】
そして、この円柱ビレットを、円筒容器に納め、円柱長手方向から圧力を加えることで、円柱ビレットを圧縮加工した。この圧縮加工に続いて、850℃、4時間の焼結処理を行った。この圧縮加工及び焼結処理は、4回繰り返して行った。
【0025】
この圧縮加工及び焼結処理を施したビレットは、熱間押し出し加工により、φ7mmの線材に形成した(押出面積比約51:1)。続いて、線引き加工にてφ2.3mmの線材とし、ヘッダーマシンによって、頭径3.5mm、頭厚1mmのリベット接点を作成した。
【0026】
従来例1の電気接点材料は、いわゆる溶解、鋳造法によって製造したものである。また、従来例2は、特開昭54−110124号公報に記載される内部酸化法によるAg−Sn系電気接点材料の製造方法に従って得られたものである。これら従来例の電気接点材料も、上記実施形態と同形状のリベット接点に加工した。
【0027】
次に製造した各電気接点材料について、ダブルブレーク構造のリレーに組み込み耐久試験を行い、その特性を検討した。
【0028】
ここでのダブルブレーク構造のリレーは、標準的な2C型のリレーの、可動接点を短絡することにより得られる簡易的にダブルブレーク構造としたリレーである。そして、実施例1、2及び従来例1、2の電気接点を、このダブルブレーク構造のリレーに組み込み耐久試験を行った。
【0029】
耐久試験で用いた試験機は、セットしたリレーのコイル電圧を任意時間及び任意間隔に設定することができるようになっている。この試験では、開閉毎にコイル電圧を印加してから0.3秒後及びコイル電圧を除去してから0.3秒後にそれぞれ接点端子間電圧をモニターし、溶着または導通不良の有無をチェックした。そして、どちらかの故障が発見されたとき負荷回路を遮断した。本試験では、溶着または導通不良のどちらかの故障が1回発生した時点で試験を中止して、電気接点材料の寿命であると判断した。耐久試験の条件を表2に示す。
【0030】
【表2】
【0031】
耐久試験は3台のリレーを使用して行い、リレーの故障が生じる耐久寿命開閉回数を測定した。また、リレーの接触抵抗(端子間抵抗)を初期、耐久試験の途中5万回、10万回そして耐久試験終了回数の20万回にて測定した。但し、20万回以内に故障が発生した場合はその回数で接触抵抗を測定した。この耐久試験において、その結果を表3に、接触抵抗の測定結果を表4に示す。
【0032】
【表3】
【0033】
【表4】
【0034】
表3に示す耐久試験結果から、実施例1、2における電気接点材料は、すべて20万回以上の耐久寿命を示すことが確認された。一方、従来例のものでは、20万回未満の開閉回数で故障するリレーが有り、実用的なレベルの特性を有しないことが確認された。
【0035】
また、接触抵抗の値について、実施例1、2における電気接点材料は、初期状態(試験前)より上昇はするものの、20万回以上の開閉負荷を受けても比較的低い値を維持している。これに対し従来例のものは、開閉回数が増大するに従い、接触抵抗値も上昇しており故障時にはかなり高い値を示している。従って、接触抵抗の観点からも実施例に係る電気接点材料の実用性が確認された。
【0036】
【発明の効果】
本発明に係る自動車用電気接点材料は、ダブルブレーク構造のリレーに組み込み、直流42V負荷で使用した場合、通電中の接触抵抗が低く耐消耗性に優れ、電気接点としての寿命を大幅に引き延ばすことが可能となる。また、耐消耗性に優れるため絶縁劣化も引き起こしにくく、自動車用電気接点材料として好適なものである。
Claims (3)
- ダブルブレーク構造を有し、直流42±14Vの負荷を制御するリレーに用いられる自動車用電気接点材料であって、
3.0〜10.0重量%のZn、3.1〜10.0重量%のCu、残部AgからなるAg−Zn−Cu合金を内部酸化してなる自動車用電気接点材料。 - ダブルブレーク構造を有し、直流42±14Vの負荷を制御するリレーに用いられる自動車用電気接点材料であって、
3.0〜10.0重量%のZn、3.1〜10.0重量%のCu、0.01〜0.50重量%のNi、残部AgからなるAg−Zn−Cu−Ni合金を内部酸化してなる自動車用電気接点材料。 - ダブルブレーク構造を有し、電気接触子として請求項1又は請求項2記載の自動車用電気接点材料を使用してなるリレー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002217967A JP2004063190A (ja) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | 自動車用電気接点材料及び該材料を用いたリレー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002217967A JP2004063190A (ja) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | 自動車用電気接点材料及び該材料を用いたリレー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004063190A true JP2004063190A (ja) | 2004-02-26 |
Family
ID=31939282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002217967A Pending JP2004063190A (ja) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | 自動車用電気接点材料及び該材料を用いたリレー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004063190A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021049469A1 (ja) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | 田中貴金属工業株式会社 | 直流高電圧リレー及び直流高電圧リレー用の接点材料 |
-
2002
- 2002-07-26 JP JP2002217967A patent/JP2004063190A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021049469A1 (ja) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | 田中貴金属工業株式会社 | 直流高電圧リレー及び直流高電圧リレー用の接点材料 |
TWI753570B (zh) * | 2019-09-13 | 2022-01-21 | 日商田中貴金屬工業股份有限公司 | 直流高電壓繼電器及直流高電壓繼電器用的接點材料 |
KR20220024925A (ko) * | 2019-09-13 | 2022-03-03 | 다나카 기킨조쿠 고교 가부시키가이샤 | 직류 고전압 릴레이 및 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료 |
CN114365250A (zh) * | 2019-09-13 | 2022-04-15 | 田中贵金属工业株式会社 | 直流高压继电器和直流高压继电器用触点材料 |
EP4029960A4 (en) * | 2019-09-13 | 2023-01-11 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | DC HIGH VOLTAGE RELAY AND CONTACT MATERIAL FOR DC HIGH VOLTAGE RELAY |
KR102656816B1 (ko) * | 2019-09-13 | 2024-04-15 | 다나카 기킨조쿠 고교 가부시키가이샤 | 직류 고전압 릴레이 및 직류 고전압 릴레이용의 접점 재료 |
CN114365250B (zh) * | 2019-09-13 | 2024-06-14 | 田中贵金属工业株式会社 | 直流高压继电器和直流高压继电器用触点材料 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2490242B1 (en) | Electrical contact for relay, and manufacturing method thereof | |
CN111868864B (zh) | 直流高压继电器和直流高压继电器用触点材料 | |
JP5484210B2 (ja) | Ag−酸化物系電気接点材料及びそれを使用した自動車用リレー | |
US8187395B2 (en) | Electrical contact having high electrical conductivity made of internally oxidized silver-oxide material for compact electromagnetic relay | |
JP2007012570A (ja) | Ag−酸化物系電気接点材料及びそれを用いた継電器、交流汎用リレー、自動車用リレー | |
JP2004063190A (ja) | 自動車用電気接点材料及び該材料を用いたリレー | |
JP3590611B2 (ja) | 自動車搭載リレー用の電気接点材料及びそれを用いた自動車搭載リレー | |
JPH04180531A (ja) | 通電材料 | |
TWI753570B (zh) | 直流高電壓繼電器及直流高電壓繼電器用的接點材料 | |
JP4359476B2 (ja) | 高電圧負荷用開閉装置 | |
JPH09134632A (ja) | 電気接点材料及びクラッドリベット接点又はクラッドクロスバー接点ならびにそれを使用した自動車用リレー及びテレビ電源用リレー | |
US20040239457A1 (en) | Contact construction for DC loads and switching device having the contact construction | |
JP2010100912A (ja) | 銀−酸化物系電気接点材料 | |
JPH04231430A (ja) | 通電材料 | |
JPH04231447A (ja) | 通電材料 | |
JP2000309834A (ja) | 車載用電気接点材料及びそれを用いた車載用リレー又はスイッチ | |
JP4389564B2 (ja) | 高導電性を有する小寸化電磁リレー用内部酸化銀−酸化物系材料製電気接点 | |
JP4084298B2 (ja) | 耐アーク性に優れた電気接点用材料 | |
JP3987458B2 (ja) | 電気接点材料及びスイッチ | |
KR100462685B1 (ko) | 온도 퓨즈 | |
JPH04231446A (ja) | 通電材料 | |
JPH0499838A (ja) | 通電材料 | |
JP4389562B2 (ja) | 高導電性を有する小寸化電磁リレー用内部酸化銀−酸化物系材料製電気接点 | |
JP4389561B2 (ja) | 高導電性を有する小寸化電磁リレー用内部酸化銀−酸化物系材料製電気接点 | |
JPH0456020A (ja) | エンジンスタータ用直流接点 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040114 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070615 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070625 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071106 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071127 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20080104 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20080208 |