JP2005294126A - Dc relay - Google Patents

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伸一郎 山本
Takeshi Ariyoshi
剛 有吉
Hiroyuki Imanishi
啓之 今西
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC relay using a Cd-free contact material without causing a problem of toxicity, and capable of securing stability of a brazing property and abrasion resistance. <P>SOLUTION: This DC relay has a contact pair having contact touching parts opening and closing with respect to each other. Each contact touching part contains 1-9 mass% of Sn and is formed of an Ag alloy where Cd as an impurity is less than 1 mass%. The average hardness at least on a surface of the contact touching part is 150 mHv or higher according to micro Vickers standard regulated by JIS. When the contact contacting part having this chemical constituents is used, it does not substantially contain Cd, whereby the problem of toxicity can be avoided, and its property is stabilized by restricting the average hardness on its surface. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、直流電流のリレーに関するものである。特に、ロウ付け性や消耗特性の安定性が確保できる接点材料を用いた直流リレーに関するものである。   The present invention relates to a direct current relay. In particular, the present invention relates to a DC relay using a contact material that can secure brazing properties and stability of wear characteristics.

近年、環境問題からハイブリッド自動車や燃料電池自動車のような高電圧(約300V)の自動車が開発されてきている。これらの自動車は、直流高電圧の主電池と高電圧回路からなる制御回路を具えている。また、主電池は直流高電圧であるので、事故時などには電池を制御回路から切り離す必要があり、電池と制御回路との間にはメカニカル接点の直流リレーを具える。   In recent years, high voltage (about 300V) vehicles such as hybrid vehicles and fuel cell vehicles have been developed due to environmental problems. These automobiles are provided with a control circuit comprising a high-voltage main battery and a high-voltage circuit. In addition, since the main battery is a DC high voltage, it is necessary to disconnect the battery from the control circuit in the event of an accident, and a DC relay with a mechanical contact is provided between the battery and the control circuit.

これらリレーは、直流高電圧を遮断するときに発生するアークが非常に大きくなることから、遮断速度が非常に遅く、短時間で遮断するのは非常に難しい。そこで、従来では、アーク発生部に磁石を設置してローレンツ力によりアークを引き伸ばす構造(例えば特許文献1参照。)がある。   These relays have a very large arc generated when the DC high voltage is cut off, so the breaking speed is very slow and it is very difficult to cut off in a short time. Therefore, conventionally, there is a structure (see, for example, Patent Document 1) in which a magnet is installed in the arc generating portion and the arc is stretched by Lorentz force.

特許文献1の直流リレーは、二つの接点対を具え、これら接点対を結ぶ線と直交するように、それぞれの接点対に対して接点対を挟むように一対の磁石を配置させている。特許文献1のリレーでは、一対の磁石は、向き合う磁極面が異なるように配置されている。さらに、特許文献1では、これらの接点対は、接続時に直列に電流が流れるように接点を設けている。   The DC relay of Patent Document 1 includes two contact pairs, and a pair of magnets is arranged so as to sandwich the contact pairs with respect to each contact pair so as to be orthogonal to a line connecting the contact pairs. In the relay of Patent Document 1, the pair of magnets are arranged so that the facing magnetic pole faces are different. Furthermore, in Patent Document 1, these contact pairs are provided with contacts so that a current flows in series when connected.

そのため、特許文献1では、各接点対が非接触状態となったとき、接点の間に発生するアークが、二つの接点対を結ぶ線上で、かつ、隣の接点対とは反対側(外側)に延びて歪曲するようになっている。   Therefore, in Patent Document 1, when each contact pair is in a non-contact state, an arc generated between the contacts is on a line connecting the two contact pairs and opposite to the adjacent contact pair (outside). It is designed to be distorted.

一方、ブレーカーなどの電気接点材料として、Cd、Sn、Inなどの酸化物が分散したAg合金や、Sn、Inなどの酸化物が分散したCdフリーのAg合金が利用されている。   On the other hand, as an electrical contact material such as a breaker, an Ag alloy in which an oxide such as Cd, Sn, or In is dispersed, or a Cd-free Ag alloy in which an oxide such as Sn or In is dispersed is used.

特許第3321963号公報Japanese Patent No. 3321963

しかし、従来の特許文献1に示すリレーでは、それぞれの接点対に一対の磁石を設置し、しかも、磁界の作用によりアークを二つの接点対を結ぶ線上で、これら接点対の外方に引き伸ばすようにしているので、リレーの即時遮断に必要なアークの引き伸ばし量を確保する空間が必要となる。   However, in the relay shown in the conventional patent document 1, a pair of magnets are installed in each contact pair, and the arc is extended to the outside of the contact pair on the line connecting the two contact pairs by the action of the magnetic field. Therefore, a space for securing the amount of arc extension necessary for immediate interruption of the relay is required.

また、そのアーク引き伸ばし量に見合った磁力を有する一対の磁石を接点対ごとに配設するため、磁石の個数が多くなる。その結果、リレー全体が大型化してしまう問題がある。   In addition, since a pair of magnets having a magnetic force corresponding to the amount of arc stretching is provided for each contact pair, the number of magnets increases. As a result, there is a problem that the entire relay becomes large.

さらに、接点対ごとに一対の磁石を配設するため、磁石の数が多くなるとともに、組立工程に手間がかかることから高コスト化となる。   Furthermore, since a pair of magnets is provided for each contact pair, the number of magnets increases and the assembly process takes time, resulting in high costs.

また、ハイブリッド自動車などは、減速時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、バッテリーを充電するようなシステムを採用しているため、リレーには、逆電流(回生電流)が生ずる場合がある。そのため、過大に逆電流が流れた際もリレーを遮断する必要がある。   In addition, since a hybrid vehicle or the like employs a system that converts kinetic energy into electric energy and charges a battery during deceleration, a reverse current (regenerative current) may be generated in the relay. Therefore, it is necessary to cut off the relay even when excessive reverse current flows.

しかしながら、前記特許文献1のリレーの構造では、逆電流が発生した際にリレーを遮断すると、前記磁石によるローレンツ力で、接点間に生じるアークは、二つの接点対の間に向けて歪曲する。この場合、それぞれのアークは、隣の接点対に向かって引き伸ばされることとなり、アーク同士が繋がってしまい、即時遮断ができないという問題が生ずる。   However, in the relay structure of Patent Document 1, when the relay is cut off when a reverse current is generated, the arc generated between the contacts is distorted between the two contact pairs by the Lorentz force of the magnet. In this case, each arc is stretched toward the adjacent contact pair, and the arcs are connected to each other, resulting in a problem that immediate interruption is not possible.

さらに、接点材料に関しては、Cd化合物を含有するAg合金は、電気接点に最適な特性を備えているが、接点材料中に含まれるCd化合物には毒性の問題がある。一方、CdフリーのAg合金は、Cdを含まないため毒性の問題はないものの、Cdを含む材料に比べて非常に低い特性しか持っていない。例えば、ロウ付け性の安定性が低く、接点そのものの耐消耗性も悪いため接点の消耗も進行しやすい欠点があった。   Furthermore, regarding contact materials, Ag alloys containing Cd compounds have optimal properties for electrical contacts, but Cd compounds contained in contact materials have a toxicity problem. On the other hand, although Cd-free Ag alloys do not contain Cd, there is no problem of toxicity, but they have very low properties compared to materials containing Cd. For example, there is a drawback in that contact stability tends to progress because the stability of the brazing property is low and the contact resistance itself is poor.

従って、本発明の主目的は、毒性の問題が無いCdフリーの接点材料を用い、ロウ付け性の安定性や耐消耗性が確保された直流リレーを提供することにある。   Accordingly, a main object of the present invention is to provide a direct current relay that uses a Cd-free contact material that is free from toxicity problems and that is secured in terms of brazing stability and wear resistance.

本発明の別の目的は、さらに磁石の数をできるだけ少なくし、かつ、簡易な構造で小型化できながら、逆電流時でも短時間で直流高電圧を遮断できる直流リレーを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a direct current relay capable of interrupting a direct current high voltage in a short time even at a reverse current while minimizing the number of magnets as much as possible and reducing the size with a simple structure.

本発明は、互いに接触する接点表面の平均硬度を規定することで上記の目的を達成する。   The present invention achieves the above object by defining the average hardness of contact surfaces that are in contact with each other.

本発明直流リレーは、互いに開閉する接点接触部を有する接点対を備えた直流リレーである。接点接触部は、Snを1〜9質量%含み、不純物としてのCdが1質量%未満であるAg合金からなる。そして、少なくとも接点接触部の表面における平均硬度がJISに規定されるマイクロビッカース基準で150mHv以上であることを特徴とする。   The DC relay of the present invention is a DC relay including a contact pair having contact contact portions that open and close each other. The contact point contact portion is made of an Ag alloy containing 1 to 9% by mass of Sn and having Cd as an impurity of less than 1% by mass. And at least the average hardness at the surface of the contact portion is 150 mHv or more based on the micro Vickers standard defined in JIS.

上記の化学成分を有する接点接触部を用いれば、Cdを実質的に含まないため、毒性の問題が回避できる。また、この化学成分の接点接触部とし、その表面における平均硬度を限定することで物性が安定し、上記した接合性等も改善され且つ安定化することができる。   If the contact contact portion having the above chemical component is used, the problem of toxicity can be avoided because Cd is not substantially contained. Further, by using the chemical component as a contact contact portion and limiting the average hardness on the surface thereof, the physical properties can be stabilized, and the above-described joining properties and the like can be improved and stabilized.

(接点材料と構成)
本発明リレーに用いる接点接触部の化学組成は、Snを1〜9質量%含むAg合金からなる。Snの含有量を1〜9質量%とするのは、1質量%未満では絶縁特性や他の特性のバラツキが大きくなり、またCdフリーの接点接触部として基本的に具備すべき他の特性が劣化するからである。逆に9質量%を超えると接点の製造が困難になる。Snの含有量は、好ましくは2〜7質量%である。尚、Cdフリーの観点から、Cdの含有量は0.01質量%未満が好ましく、実質的にCdを含まなくても良い。
(Contact material and configuration)
The chemical composition of the contact portion used in the relay of the present invention is made of an Ag alloy containing 1 to 9% by mass of Sn. The Sn content of 1 to 9% by mass is less than 1% by mass, resulting in large variations in insulation characteristics and other characteristics, and other characteristics that should basically be provided as Cd-free contact points. It is because it deteriorates. On the other hand, when the content exceeds 9% by mass, it becomes difficult to manufacture the contact. The Sn content is preferably 2 to 7% by mass. In addition, from the viewpoint of Cd-free, the Cd content is preferably less than 0.01% by mass, and may not substantially contain Cd.

この接点接触部は、上記基本成分のAgとSnに加え、種々の性能を改善する目的で、In、Sb、Ca、Bi、Ni、Co、Zn、Te、CrおよびPbよりなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を含むことができる。特にInは、1〜9質量%含有させると接点接触部の製造が行いやすくなる。Inの含有量は、好ましくは3〜8質量%である。これらのSnやInなどの成分元素は、後述する成分元素も含めて、通常はAgマトリックス中に化合物として、特に酸化物の形態で分散される。   This contact portion is selected from the group consisting of In, Sb, Ca, Bi, Ni, Co, Zn, Te, Cr and Pb for the purpose of improving various performances in addition to the basic components Ag and Sn. And at least one element. In particular, when In is contained in an amount of 1 to 9% by mass, the contact contact portion can be easily produced. The In content is preferably 3 to 8% by mass. These component elements such as Sn and In, including the component elements described later, are usually dispersed as compounds in the Ag matrix, particularly in the form of oxides.

その他の添加成分とその望ましい含有量は、質量%単位で、Sbは0.05〜2%、Caは0.03〜0.3%、Biは0.01〜1%、Niは0.02〜1.5%、Coは0.02〜0.5%、Znは0.02〜8.5%、及びPb、Te、Crは何れも0.05〜5%である。これらの各成分元素を含む場合、その含有量が上記の範囲外になると、耐溶着特性や温度特性が低下することがあり、また上記範囲の上限を超えると生産性が低下することがある。   Other additive components and their desirable contents are in mass% units, Sb is 0.05-2%, Ca is 0.03-0.3%, Bi is 0.01-1%, Ni is 0.02-1.5%, Co is 0.02-0.5% , Zn is 0.02 to 8.5%, and Pb, Te and Cr are all 0.05 to 5%. When these component elements are included, if the content is out of the above range, the welding resistance and temperature characteristics may be lowered, and if the upper limit of the above range is exceeded, productivity may be lowered.

上記した以外の元素であっても、本発明の目的の範囲内であれば、微量含むことができる。このような元素として、例えば、同じく質量%単位で、Ce、Li、Cr、Sr、Ti、Te、Mn、AlF3、CrF3、CaF2はいずれも5%以下、Ge及びGaは3%以下、Siは0.5%以下、Fe及びMgは0.1%以下の範囲で、それぞれ含むことができる。 Even elements other than those described above can be included in minute amounts within the scope of the object of the present invention. As such elements, for example, Ce, Li, Cr, Sr, Ti, Te, Mn, AlF 3 , CrF 3 , and CaF 2 are all 5% or less, and Ge and Ga are 3% or less in the same mass% unit. , Si can be included in a range of 0.5% or less, and Fe and Mg can be included in a range of 0.1% or less, respectively.

上記化学組成を有する接点接触部を用い、その表面の平均硬度をマイクロビッカース基準で150mHv以上にすることで、絶縁特性やバラツキ特性を向上させることができる。絶縁特性はCd含有接点材料では頻繁に問題になり、またCdフリーの接点材料でも若干Cd含有接点材料よりも良い傾向にはあるが問題となっている。本発明により表面の平均硬度を150mHv以上とすることで、このCdフリー接点材料の絶縁特性に関する問題を改善することができる。また、Cdフリー接点材料においては消耗性が悪いことが多く、この点は実用化の大きな妨げとなっているが、この消耗性も接点接触部の表面の平均硬度を高くすることで解決することができる。   By using the contact contact portion having the above chemical composition and setting the average hardness of the surface to 150 mHv or more on the basis of micro Vickers, it is possible to improve insulation characteristics and variation characteristics. Insulation properties are a frequent problem with Cd-containing contact materials, and even Cd-free contact materials tend to be slightly better than Cd-containing contact materials. By setting the average surface hardness to 150 mHv or more according to the present invention, it is possible to improve the problem relating to the insulation characteristics of the Cd-free contact material. In addition, Cd-free contact materials are often poorly consumable, which has been a major impediment to practical use. However, this consumptiveness can also be solved by increasing the average hardness of the contact surface. Can do.

また、一般にCdフリーの接点材料は、材料としての物性バラツキが大きいため、例えば接合工程においても接合条件が安定せず、Cu又はその合金からなる台金との接合強度も安定せず、市場において接点とCu台金との脱落の問題があった。場合によっては、この接合強度のバラツキが上記消耗特性のバラツキの原因にもなっていた。また、消耗特性が悪い場合には、接点成分が大電流負荷により周辺に飛び散るために、絶縁特性を劣化させる原因にもなる。   In general, Cd-free contact materials have a large variation in physical properties, so that, for example, the bonding conditions are not stable even in the bonding process, and the bonding strength with the base metal made of Cu or its alloy is not stable. There was a problem of drop-off between the contacts and the Cu base metal. In some cases, the variation in the bonding strength also causes the variation in the wear characteristics. In addition, when the wear characteristics are poor, the contact components scatter to the periphery due to a large current load, which causes the insulation characteristics to deteriorate.

本発明リレーでは、表面の平均硬度を150mHv以上とした接点接触部を用いることによって物性が安定し、上記した接合性等も改善され且つ安定化する。その結果、接点の諸特性は安定するので、異常にロウ付け強度の低い製品も発生しにくい利点がある。このように、絶縁性や消耗性だけでなく、接合性その他の諸特性を改善するためには、表面の平均硬度は高ければ高い程良く、好ましくは160mHv以上、より好ましくは180mHv以上、更に好ましくは190mHv以上である。特に220mHvを超えると、実質上特性のバラツキは殆どない状態になる。尚、マイクロビッカース硬度は、10g又は25gの荷重で測定することが望ましい。   In the relay of the present invention, physical properties are stabilized by using a contact point contact portion having an average surface hardness of 150 mHv or more, and the above-described bonding property is improved and stabilized. As a result, the characteristics of the contacts are stabilized, and there is an advantage that products with abnormally low brazing strength are hardly generated. As described above, in order to improve not only the insulating properties and consumability but also the bonding properties and other characteristics, the higher the average hardness of the surface, the better, preferably 160 mHv or more, more preferably 180 mHv or more, and even more preferably. Is over 190mHv. In particular, when it exceeds 220 mHv, there is virtually no variation in characteristics. The micro Vickers hardness is desirably measured with a load of 10 g or 25 g.

本発明リレーに用いる接点接触部においては、表面の平均硬度が150mHv以上であれば良い。従って、表面の平均硬度が150以上で、内部の平均硬度が150mHv未満の場合はもちろん、接点接触部の内部方向全域にわたって同一硬度である場合を含む。また、表面の硬度には、分布があっても構わない。即ち、表面の一部、例えば中央部に、意図せずにSnなどの分散成分の含有量が少ない箇所、即ち硬度の低い部分が生じる場合があるが、そのような場合でも表面の平均硬度が150mHv以上であれば良い。「平均硬度」とは、JISに規定されたマイクロビッカース硬度を接点の表面における任意の点で測定し、これを算術平均したものである。測定点の数は30点以上であることが望ましい。   In the contact contact portion used in the relay of the present invention, the average hardness of the surface may be 150 mHv or more. Therefore, this includes not only the case where the average hardness of the surface is 150 or more and the internal average hardness of less than 150 mHv, but also the case where the surface has the same hardness over the entire area in the inner direction of the contact point. Further, the surface hardness may be distributed. That is, a part of the surface, for example, a central part may have an unintentionally low content of a dispersion component such as Sn, that is, a part with low hardness, but even in such a case, the average hardness of the surface It should be 150mHv or more. The “average hardness” is an arithmetic average obtained by measuring the micro Vickers hardness specified in JIS at an arbitrary point on the surface of the contact. The number of measurement points is desirably 30 or more.

また、接点接触部の望ましい形態として、平均硬度が150mHv以上である表面層と、この表面層よりも硬度の低い内部層とからなる、2層構造が挙げられる。この場合の表面層の厚みは、10μm以上であることが好ましく、20〜120μmの範囲が更に好ましい。表面層の厚みが10μm未満では上記した諸特性の改善を得ることが難しく、また余りに厚いものは製造コストの面で好ましくない。表面層の厚みとは、個々の接点表面に垂直な断面上において、光学顕微鏡で接点表面に平行な方向に5点で表面層の厚みを確認し、これを算術平均した値である。なお、通常の製法で得られるSn酸化物を分散したAg合金の内部硬度は、高くても145mHvである。   Further, a desirable form of the contact point contact portion includes a two-layer structure including a surface layer having an average hardness of 150 mHv or more and an inner layer having a hardness lower than that of the surface layer. In this case, the thickness of the surface layer is preferably 10 μm or more, and more preferably in the range of 20 to 120 μm. If the thickness of the surface layer is less than 10 μm, it is difficult to obtain the above-described improvements in various characteristics, and an excessively thick layer is not preferable in terms of manufacturing cost. The thickness of the surface layer is a value obtained by arithmetically averaging the thickness of the surface layer by checking the thickness of the surface layer at five points in a direction parallel to the contact surface with an optical microscope on a cross section perpendicular to the contact surface. Note that the internal hardness of an Ag alloy in which Sn oxides obtained by a normal manufacturing method are dispersed is 145 mHv at the highest.

表面層と内部層の硬度を制御する方法として、両者の化学組成を変える方法がある。例えば、表面層中のSnの含有量を内部層よりも多くすることにより、表面層の硬度を内部層よりも確実に高くすることができる。ただし、本発明においては、表面層と内部層の化学組成が同じであって、表面層の硬度が内部層よりも高い場合も含まれる。このように、表面層と内部層の化学組成が同一でありながら硬度レベルが異なるのは、それぞれの微細組織が制御されているからである。このような微細組織の制御による硬度の制御方法については、後述する接点接触部の製造方法に関連して詳しく説明する。勿論、例えばSn濃度が表面層の方が反対に低いものも、本発明リレーで用いる接点接触部に含まれる。   As a method of controlling the hardness of the surface layer and the inner layer, there is a method of changing the chemical composition of both. For example, by increasing the Sn content in the surface layer as compared with the inner layer, the hardness of the surface layer can be reliably increased as compared with the inner layer. However, in the present invention, the case where the chemical composition of the surface layer and the inner layer is the same and the hardness of the surface layer is higher than that of the inner layer is also included. As described above, the reason why the hardness levels are different while the chemical composition of the surface layer and the inner layer is the same is that each microstructure is controlled. A method for controlling the hardness by controlling such a fine structure will be described in detail in connection with a method for manufacturing a contact contact portion described later. Of course, for example, those having a lower Sn concentration in the surface layer are also included in the contact contact portion used in the relay of the present invention.

上記の接点接触部は、用途に応じて、例えばブレーカーに組み込むために、台金等の他の部材と接続する必要がある。その場合には、台金等の他の部材との接続を容易にするため、接点接触部の表面とは反対側の裏面に、純Ag、ロウ材などの金属からなる薄い接続層を設けることができる。この接続層は、通常この種の目的で配設される金属層と同じような形態であればよい。また、接点接触部と台金等の他の部材との接合は、通常は上記のごとく接続層を介して行うが、接点接触部となるAg合金を台金等の上に直接生成させるか、若しくは台金と一体に成形することもできる。   The contact contact portion described above needs to be connected to another member such as a base metal in order to be incorporated into a breaker, for example, depending on the application. In that case, in order to facilitate connection with other members such as a base metal, a thin connection layer made of metal such as pure Ag or brazing material is provided on the back surface opposite to the surface of the contact contact portion. Can do. This connection layer may be in the same form as a metal layer usually provided for this type of purpose. In addition, joining of the contact contact portion and other members such as a base metal is usually performed through the connection layer as described above, but the Ag alloy to be the contact contact portion is directly generated on the base metal or the like, Alternatively, it can be molded integrally with the base metal.

図7〜図9に、本発明リレーに用いる接点接触部の代表例を示す。図7の接点接触部は、内部層110と、その表面側にのみ形成された表面層120とからなる典型的な例であり、内部層110の裏面側には接続層130が設けてある。図8の接点接触部では、内部層110の表面側と裏面側及び側面を全て取り囲むように表面層120が設けてある。また、図9の接点接触部では、内部層110の表面側と側面を取り囲むように表面層120が設けてある。尚、図7〜9の接点接触部においても、接点の裏面には接続層130が設けてある。   7 to 9 show typical examples of contact contact portions used in the relay of the present invention. The contact contact portion in FIG. 7 is a typical example including an inner layer 110 and a surface layer 120 formed only on the front surface side, and a connection layer 130 is provided on the back surface side of the inner layer 110. In the contact contact portion of FIG. 8, the surface layer 120 is provided so as to surround all of the front surface side, the back surface side, and the side surface of the inner layer 110. Further, in the contact contact portion of FIG. 9, the surface layer 120 is provided so as to surround the surface side and the side surface of the inner layer 110. 7 to 9, a connection layer 130 is provided on the back surface of the contact.

次に、本発明リレーで用いる接点接触部の製造方法について説明する。硬い表面を持つ接点接触部は、粉末冶金法によって作ることができる。例えば、予めSnやInなどの微細な酸化物や他の化合物、又は加熱によって酸化物又は他の新たな化合物となるSn、Inの化合物と、Ag粉末とを、所定組成にて配合・混合した後、必要により熱処理する。同様にして化学組成、即ち混合比率の異なる混合粉末を作製し、次に作製したこれら2種類の混合粉末を積層し、粉末成形してプリフォームとした後、焼結する。焼結後加工として、熱間押出、熱間又は冷間ロール等の圧延、熱間鍛造など、各種の塑性加工が適用できる。必要に応じて、圧延以降に適宜熱処理や、形状を調整する工程等を入れることができる。原料粉末の組成や細かさ、焼結後加工や熱処理条件の工夫によって、硬い表面層を有する接点が得られ、接点の諸特性の制御が可能になる。   Next, the manufacturing method of the contact contact part used with this invention relay is demonstrated. Contact contacts with a hard surface can be made by powder metallurgy. For example, fine oxides or other compounds such as Sn and In, or Sn and In compounds that become oxides or other new compounds by heating, and Ag powder are mixed and mixed in a predetermined composition. Then, if necessary, heat treatment is performed. In the same manner, mixed powders having different chemical compositions, that is, mixing ratios, are prepared, and then these two types of mixed powders are laminated, formed into a preform, and then sintered. As the post-sintering processing, various plastic processing such as hot extrusion, hot or cold roll rolling, hot forging, and the like can be applied. If necessary, a heat treatment, a step of adjusting the shape, and the like can be appropriately performed after rolling. A contact having a hard surface layer can be obtained by devising the composition and fineness of the raw material powder, post-sintering processing and heat treatment conditions, and various characteristics of the contact can be controlled.

また、下地となる接点接触部の内部層を粉末冶金法や溶解法で作製した後、その上に表面層を溶射、厚膜蒸着(CVD等)、厚膜印刷・焼付等の冶金的な様々な手段によって形成することもできる。更に、予め別途作製した表面層と内部層を接合することもでき、その場合の接合には、例えば、熱間静水圧成形法による拡散接合、熱間押出法など種々の手段が適用できる。更に、熱処理を施すことにより各層の微細組織を意図的に制御して、それぞれ所望の硬度に変えることもできる。   In addition, after the inner layer of the contact contact portion as the base is made by powder metallurgy or melting method, the surface layer is sprayed on it, thick film deposition (CVD etc.), metallurgical various such as thick film printing / baking It can also be formed by various means. Furthermore, a surface layer and an inner layer separately prepared in advance can be bonded. In this case, various means such as diffusion bonding by hot isostatic pressing and hot extrusion can be applied. Furthermore, it is also possible to intentionally control the microstructure of each layer by applying a heat treatment, and to change it to a desired hardness.

また、本発明リレーに用いる接点接触部を溶解法により製造する場合には、例えば、まず表面層及び内部層それぞれの化学組成となるように溶解・鋳造し、得られたインゴットを粗圧延した後、2種の圧延材を熱間圧着して張り合わせる。その際又はその後、必要に応じて上記した純Agなどの薄い接続層を圧着する。これを更に圧延して所定の厚みのフープ状にした後、同フープを打ち抜き(又は更に成形し)、最終形状に近いサイズのAg合金複合材とし、更にこの素材を内部酸化してSn、Inなどの金属成分を酸化物に転換する。尚、溶解・鋳造に先立ち、成分元素の酸化物以外の化合物を含ませることもできる。   Further, when the contact contact portion used in the relay of the present invention is manufactured by a melting method, for example, after first melting and casting so as to have the chemical composition of the surface layer and the inner layer, and roughly rolling the obtained ingot , Two kinds of rolled materials are bonded together by hot pressing. At that time or after that, if necessary, a thin connection layer such as the above pure Ag is pressure-bonded. This is further rolled to form a hoop of a predetermined thickness, and then the hoop is punched (or further shaped) to form an Ag alloy composite material having a size close to the final shape, and this material is internally oxidized to produce Sn, In Convert metal components such as to oxides. Prior to melting and casting, compounds other than the oxides of the component elements can be included.

上記のような張り合わせ以外の方法として、1種類の圧延材を用いても、圧延以降に適宜熱処理や形状を調整する工程等を入れることにより、微細組織を意識的に制御して、表面層の硬度を高くしたり、各層の材料特性やそのレベル等を変えたりすることができる。また、熱処理の一環として、酸化初期における酸化温度を600℃程度の低温とし、その低温で例えば2時間保持後に、750℃といった高温で酸化することも方法の一つである。勿論、硬い合金を得るために、より長時間、場合によっては酸化が終了するまで低い温度で保持しても良い。   As a method other than laminating as described above, even if one kind of rolled material is used, the microstructure is consciously controlled by adding a heat treatment and a step of adjusting the shape appropriately after rolling, and the surface layer The hardness can be increased, and the material properties and levels of each layer can be changed. Also, as part of the heat treatment, one of the methods is to set the oxidation temperature at the initial stage of oxidation to a low temperature of about 600 ° C., hold it at that low temperature, for example, for 2 hours, and then oxidize at a high temperature of 750 ° C. Of course, in order to obtain a hard alloy, it may be held at a lower temperature for a longer time, or in some cases until oxidation is completed.

接点接触部の硬度の制御手段には、上記以外にも、例えば以下の方法がある。上述した方法によって複合接点を準備し、その表面層だけを急熱・急冷し、表面層の残留応力を内部層のそれよりも大きくする方法や、表面にショットブラスト加工を施して加工硬化する方法がある。また、Ag合金板に熱間圧延、冷間圧延に加え熱処理を施す、いわゆるサーモメカニカルプロセッシング(熱加工処理)を行った後、温度をコントロールして内部酸化を行って、表面層に内部層よりも微細な酸化物粒子を析出させ、表面の硬度を高める方法もある。   In addition to the above, the means for controlling the hardness of the contact point contact portion includes, for example, the following method. A method of preparing a composite contact by the above-mentioned method, rapidly heating / cooling only the surface layer, and making the residual stress of the surface layer larger than that of the inner layer, or a method of performing work hardening by applying shot blasting to the surface There is. Moreover, after performing hot rolling and cold rolling in addition to heat treatment and so-called thermomechanical processing (thermal processing treatment) on the Ag alloy plate, the temperature is controlled and internal oxidation is performed, and the surface layer is formed from the internal layer. There is also a method of increasing the hardness of the surface by precipitating fine oxide particles.

更に、上述の圧延加工により表面層と内部層、必要に応じて接合層を張り合わせる方法において、表面層と内部層を同じ化学組成とし、表面層と内部層の鍛錬加工比を異なった条件にしておくことにより、両層を同一化学組成であって異なる硬度とする方法がある。尚、以上の硬度の制御手段は、特に表面層と内部層とが同じ化学組成のものに適用すると有効である。   Further, in the method of laminating the surface layer and the inner layer, and if necessary, the bonding layer by the rolling process described above, the surface layer and the inner layer have the same chemical composition, and the forging ratio of the surface layer and the inner layer is made different. There is a method in which both layers have the same chemical composition and different hardness. The above hardness control means is effective particularly when the surface layer and the inner layer have the same chemical composition.

(リレー構造)
以上の接点接触部は、互いに開閉する接点対のうち接触面近傍に配される。この接点接触部が適用される直流リレーの構造は、開閉することで電流の遮断・導通を行なうことができる接点対を有するものであれば、特に限定されない。この接点対の数も、少なくとも一対あればよく、複数対ある構成でも良い。
(Relay structure)
The above contact contact portions are arranged in the vicinity of the contact surface of the contact pair that opens and closes. The structure of the DC relay to which the contact contact portion is applied is not particularly limited as long as it has a contact pair that can be cut off and conducted by opening and closing. The number of contact pairs may be at least a pair, and a plurality of pairs may be used.

好適な直流リレーの構成としては、次のものが挙げられる。すなわち、少なくとも一方が可動接点で、互いに開閉する接点対を複数対備える。各接点対は一対の接点接触部を有する。そして、複数の磁石を一本の直線上に配置させるとともに、同じ線上となるようにこれら磁石の間に前記接点対を配置させる。磁石は、対向する磁極面が全て異なる磁極となるように配置させる。このように磁石を配置することにより、リレー遮断時に接点の間に発生するアークを前記直線と交差する方向に歪曲させることができる。   Examples of suitable DC relay configurations include the following. That is, at least one is a movable contact, and a plurality of contact pairs that open and close each other are provided. Each contact pair has a pair of contact contact portions. And while arrange | positioning a some magnet on one straight line, the said contact pair is arrange | positioned between these magnets so that it may be on the same line. The magnets are arranged so that the opposing magnetic pole surfaces are all different magnetic poles. By arranging the magnets in this way, the arc generated between the contacts when the relay is interrupted can be distorted in the direction intersecting the straight line.

上記の直流リレーは、接点対を二対以上設けることができる。例えば、二対の接点対を設け、接点対を直列に接続可能にする場合は、接点対の開閉方向一方側を、入力接点と出力接点とし、接点対の開閉方向他方側は、導通時に、入力接点、出力接点を直列につなぐ連結接点とする。   The DC relay can have two or more contact pairs. For example, when two contact pairs are provided and the contact pairs can be connected in series, one side of the contact pair opening / closing direction is an input contact and an output contact, and the other side of the contact pair opening / closing direction is conductive, A connection contact that connects the input contact and output contact in series.

入力接点と出力接点には、それぞれ接点接触部を有し、また、これら接点には外部端子が接続される。連結接点は、例えば、U字状や、]状や、平板状に形成することができる。U字状や]状の場合には、突出状の両端面が入力接点または出力接点と接触される接触部となる。平板状とする場合には、平板の平面に入力接点および出力接点を接触させる。   Each of the input contact and the output contact has a contact contact portion, and an external terminal is connected to these contacts. The connecting contact can be formed in, for example, a U shape, a] shape, or a flat plate shape. In the case of a U-shape or] shape, the projecting end faces become contact portions that come into contact with the input contact or the output contact. In the case of a flat plate shape, the input contact and the output contact are brought into contact with the flat surface of the flat plate.

この場合、入力接点の接触部と連結接点の一方の接触部で一対の接点対が構成され、出力接点の接触部と連結接点の他方の接触部で一対の接点対が構成される。   In this case, a pair of contact pairs is constituted by the contact portion of the input contact and one contact portion of the connection contact, and a pair of contact pairs is constituted by the contact portion of the output contact and the other contact portion of the connection contact.

そして、連結接点は、接点接触時(導通時)において、入力接点と出力接点を連結接点で連結することにより、入力接点と連結接点と出力接点とが、導通時に直列に接続される。   The connection contact connects the input contact and the output contact with the connection contact at the time of contact (conduction), so that the input contact, the connection contact, and the output contact are connected in series at the time of connection.

さらに、入力接点と出力接点を結ぶ線上に、入力接点と出力接点とを挟むように3つの磁石を配置させる。これら磁石は、対向する磁極面が異なる磁極となるように配置させる。   Further, three magnets are arranged on the line connecting the input contact and the output contact so as to sandwich the input contact and the output contact. These magnets are arranged so that the opposing magnetic pole surfaces are different magnetic poles.

接点対を直列に接続可能とする場合には、各接点を接触させた状態のときには、入力接点から電流が流れると、連結接点を介して電流が出力接点まで流れる。そして、各接点を離隔させると、全ての接点が非接触状態となり、対向している接点の間にアークが発生するが、各接点を直列に接続させているので、遮断電圧を分圧して、アークの消弧が行える。   When the contact pairs can be connected in series, when each contact is in contact, when current flows from the input contact, current flows to the output contact via the connection contact. And when each contact is separated, all the contacts are in a non-contact state, and an arc is generated between the contacts facing each other, but since each contact is connected in series, the breaking voltage is divided, The arc can be extinguished.

しかも、本発明では、接点の遮断を行う際、磁石の磁界により接点間に生じるアークを前記線と交差する方向に歪曲させるように吹き飛ばす。このとき、例えば図1に示すように、各接点を直列に接続可能とする場合、電流は図1に示すように流れる。そして、磁力線は常に同一方向に向かって生じる。その結果、フレミングの左手の法則により、ローレンツ力によってアークは、図2に示すように、接点対および磁石を結ぶ線と直交する方向に伸びるように歪曲する。   Moreover, in the present invention, when the contact is interrupted, the arc generated between the contacts by the magnetic field of the magnet is blown away so as to be distorted in the direction intersecting the line. At this time, for example, as shown in FIG. 1, when the respective contacts can be connected in series, the current flows as shown in FIG. And a magnetic force line always arises in the same direction. As a result, according to Fleming's left-hand rule, the arc is distorted by the Lorentz force so as to extend in a direction perpendicular to the line connecting the contact pair and the magnet, as shown in FIG.

このように磁石を設けることにより、遮断電圧を分圧させるとともに、磁石によるアークの吹き飛ばしで、アークの電圧をさらに短時間で上昇させて、短時間でリレーを遮断させることが可能となる。   By providing a magnet in this way, it is possible to divide the breaking voltage and to increase the arc voltage in a shorter time by blowing off the arc by the magnet and to cut off the relay in a shorter time.

また、多接点による電圧遮断を行いながら、磁石によるアークの引き伸ばしでアークエネルギーを消費させるので、本発明では、従来のような電圧遮断に必要な所定のアーク引き伸ばし量を確保する必要はなく、さらに、使用する磁石の磁力も従来よりも小さくでき磁石も小型化できる。   In addition, since the arc energy is consumed by extending the arc by the magnet while performing the voltage interruption by the multi-contact, in the present invention, it is not necessary to secure the predetermined arc extension amount necessary for voltage interruption as in the prior art. The magnetic force of the magnet used can be made smaller than before, and the magnet can be made smaller.

さらに、本発明では、アークの引き伸ばし方向が、接点対を結ぶ直線と交差する方向となるので、回生エネルギーなどの逆電流が生じても、アーク同士が繋がってしまうことがなく、逆電流にも十分対応することができる。   Furthermore, in the present invention, since the arc stretching direction intersects the straight line connecting the contact pairs, even if a reverse current such as regenerative energy occurs, the arcs are not connected, and the reverse current It can respond enough.

また、複数の磁石の間に接点対を設けるようにしているので、一つの接点対に一対の磁石を設ける必要がないので、用いる磁石の数を従来の特許文献1に比べて少なくすることができ、コストの低廉化が図れる。   In addition, since a contact pair is provided between a plurality of magnets, it is not necessary to provide a pair of magnets for one contact pair, so that the number of magnets to be used can be reduced compared to the conventional Patent Document 1. This can reduce the cost.

なお、本発明の直流リレーは、前記各接点対を、直列に接続できるように構成してもよいし、または、前記各接点対を、並列に接続できるように構成してもよい。   The DC relay of the present invention may be configured such that the contact pairs can be connected in series, or the contact pairs may be connected in parallel.

接点対を、直列に接続可能に構成する場合には、遮断時に接点間の電圧を分圧することにより、さらに短時間で電圧を遮断することができる。その結果、接点間にかかる電圧を下げることでアーク電流による接点の損傷を抑制することができる。   When the contact pair is configured to be connectable in series, the voltage can be interrupted in a shorter time by dividing the voltage between the contacts at the time of disconnection. As a result, it is possible to suppress contact damage due to arc current by reducing the voltage applied between the contacts.

また、接点対を、並列に接続可能に構成する場合には、電流を分流することができ、一つの接点に流れる電流を下げることでアーク電流による接点の損傷を抑制することができる。   Further, when the contact pairs are configured to be connectable in parallel, current can be shunted, and damage to the contact due to arc current can be suppressed by reducing the current flowing through one contact.

さらに、本発明では、接点接触部の表面は、その前記直線方向の長さがこの直線と直交する方向の長さよりも短くなるように形成することが好ましい。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that the surface of the contact point contact portion is formed such that the length in the linear direction is shorter than the length in the direction orthogonal to the straight line.

例えば、前記したように、入力接点、出力接点を同一直線上に配置するとともに、この線上で、入力接点、出力接点と上下に重なるように連結接点を配置して、平面視同一線上となるようにする。   For example, as described above, the input contact and the output contact are arranged on the same straight line, and the connection contact is arranged on this line so as to overlap the input contact and the output contact so as to be on the same line in plan view. To.

このとき、各接点に他方の接点と接触させる接点接触部を形成し、その接触部の表面の形状を各接点を結ぶ直線方向の長さがこの直線方向と直交する方向の長さよりも短くなるように形成する。   At this time, a contact contact portion is formed on each contact to be brought into contact with the other contact, and the length of the surface of the contact portion in the linear direction connecting each contact is shorter than the length in the direction perpendicular to the linear direction. To form.

接触部の表面の形状を前記直線方向の長さがこの直線方向と直交する方向の長さよりも短くするとは、表面の形状を例えば楕円状、長円状、長方形状などの扁平状に形成し、表面の短軸方向が前記直線方向となるようにすることをいう。   When the length of the surface of the contact portion is shorter than the length in the direction perpendicular to the linear direction, the shape of the surface is formed into a flat shape such as an ellipse, an ellipse, or a rectangle. , That the minor axis direction of the surface is the linear direction.

複数の接点対を同一線上に配置させる場合、接点の数が増えるとリレー全体が前記直線方向に大きくなってしまう可能性がある。特に、直流リレーにおいては、可動接点を動かすためにソレノイドを用いることが多く、このソレノイドの大きさは、既製品を用いる場合には、大きさが決められてしまうことから、接点は、このソレノイドの横断面積からはみ出さないようにすることが好ましい。   When arranging a plurality of contact pairs on the same line, if the number of contacts increases, the entire relay may become larger in the linear direction. In particular, in a DC relay, a solenoid is often used to move the movable contact, and the size of the solenoid is determined when an off-the-shelf product is used. It is preferable not to protrude from the cross-sectional area.

そこで、接点接触部の表面の形状を前記直線方向の長さが直線方向と直交する方向の長さよりも短くなるように形成することにより、接点接触部の表面の大きさを十分確保できながら前記直線方向、即ち、リレーの接点配列方向への長さの増大を最小限に抑えることができる。   Therefore, by forming the shape of the surface of the contact point contact portion so that the length in the linear direction is shorter than the length in the direction orthogonal to the linear direction, while ensuring the size of the surface of the contact point contact portion sufficiently An increase in length in the linear direction, that is, in the contact arrangement direction of the relays can be minimized.

複数の接点対を一列に配列させた状態でソレノイドを用いる場合には、前記直線方向と直交する方向には、ソレノイドの横断面の面積内に有効スペースが生じる。本発明では、この有効スペースに向けて接触面を伸ばし、配列方向の長さを短くすることにより、リレー全体の体積を減らすことができる。   When a solenoid is used in a state where a plurality of contact pairs are arranged in a line, an effective space is generated in the area of the cross section of the solenoid in a direction orthogonal to the linear direction. In the present invention, the volume of the entire relay can be reduced by extending the contact surface toward the effective space and shortening the length in the arrangement direction.

さらに、リレーに例えばソレノイドを用いる場合には、直線方向と直交する方向には、前記したように有効スペースが生じることから、この有効スペースをアーク引き伸ばし用スペースとして利用することができるので、アークスペースを別途確保する必要も無くなる。   Furthermore, when a solenoid is used for the relay, for example, an effective space is generated in the direction orthogonal to the linear direction as described above. Therefore, this effective space can be used as an arc stretching space. Need not be secured separately.

ここで、接点の開閉動作を行うには、種々の駆動源を利用できる。回転系駆動源ではモータが、直動系駆動源ではソレノイドやシリンダが利用できる。回転系駆動源を用いる場合は、回転運動を往復運動に変換する変換機構を介して接点を駆動させる。また、直動系駆動源を用いる場合には、直動系駆動源を接点に連結して接点を駆動させる。   Here, various driving sources can be used to open and close the contacts. A motor can be used for the rotary drive source, and a solenoid or cylinder can be used for the linear drive source. In the case of using a rotary drive source, the contact is driven via a conversion mechanism that converts rotational motion into reciprocating motion. When a linear drive source is used, the contact is driven by connecting the linear drive source to the contact.

本発明では、開閉する接点対のうち、一方を可動接点、他方を固定接点としても良いし、双方を可動接点として開閉するように構成してもよい。   In the present invention, one of the contact pairs to be opened and closed may be a movable contact, the other may be a fixed contact, or both may be opened and closed as a movable contact.

以上説明したように、本発明直流リレーによれば、次の効果を奏することができる。   As described above, according to the DC relay of the present invention, the following effects can be obtained.

CdフリーのAg合金からなる接点接触部を用いることで、毒性の問題を回避することができる。また、この化学成分の材料にて接点表面部の表面硬度を特定することで物性を安定させ、絶縁特性や接合性が安定した直流リレーを提供することができる。   By using a contact portion made of a Cd-free Ag alloy, the toxicity problem can be avoided. Further, by specifying the surface hardness of the contact surface portion with the material of this chemical component, it is possible to provide a direct current relay in which the physical properties are stabilized and the insulating characteristics and the bonding properties are stabilized.

遮断時に接点対の接点の間に発生するアークを磁石および接点対の配列方向となる直線と交差する方向に歪曲させるので、複数の接点対による多接点の電圧遮断と、磁石によるアークの吹き飛ばしで、短時間でリレーを遮断させることが可能となる。しかも、アークの引き伸ばし方向が、接点配列方向となる直線と交差する方向となるため、回生エネルギーなどの逆電流が生じても、アーク同士が繋がってしまうことがなくなり、逆電流にも十分対応することができる。   Since the arc generated between the contacts of the contact pair at the time of interruption is distorted in the direction intersecting the straight line that is the direction of arrangement of the magnet and contact pair, voltage interruption of multiple contacts by multiple contact pairs and blowing off of the arc by the magnet The relay can be cut off in a short time. Moreover, since the arc extending direction intersects the straight line that is the contact arrangement direction, even if a reverse current such as regenerative energy is generated, the arcs are not connected to each other, and the reverse current is sufficiently supported. be able to.

さらに、接点接触部の表面は、その接点配列方向(直線方向)の長さがこの直線方向と直交する方向の長さよりも短くなるように形成する場合には、接点接触部の表面の大きさを十分確保できながらリレーの接点配列方向への長さの増大を最小限に抑えることができる。   Furthermore, when the surface of the contact contact portion is formed so that the length in the contact arrangement direction (linear direction) is shorter than the length in the direction perpendicular to the linear direction, the size of the surface of the contact contact portion is large. The increase in the length of the relays in the contact arrangement direction can be suppressed to a minimum while ensuring sufficient.

また、接点対を、通電時に直列に接続可能とする場合には、接点間の電圧を分圧することでアークの発生を抑制して、短時間での遮断を実現することができる。   In addition, when the contact pairs can be connected in series when energized, the voltage between the contacts is divided to suppress the generation of arc and to realize the interruption in a short time.

また、接点対を、通電時に並列に接続可能にする場合には、電流を分流することができ、一つの接点に流れる電流を下げることでアーク電流による接点の損傷を抑制することができる。   In addition, when the contact pairs can be connected in parallel when energized, the current can be shunted, and the contact current can be prevented from being damaged by reducing the current flowing through one contact.

特に、本発明リレーを、ハイブリッド自動車などの高電圧(約300V)の自動車における高電圧回路をON・OFFするためのリレーとして利用する場合、本発明のリレーはコンパクトであるため、限られたスペースの有効利用ができる。   In particular, when the relay of the present invention is used as a relay for turning on / off a high voltage circuit in a high voltage (about 300 V) vehicle such as a hybrid vehicle, the relay of the present invention is compact, so that it has a limited space. Can be used effectively.

以下、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

図1および図2は本発明の第1実施形態にかかるリレーの基本構成を示す概略構成図であって、図1は、接点が接触の状態を示し、図2は接点が非接触の状態を示す。図3および図4は、第1実施形態に係るリレーの具体的な構成を示す図であって、図3は縦断面図、図4は横断面図である。   1 and 2 are schematic configuration diagrams showing a basic configuration of the relay according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a contact state in contact, and FIG. 2 shows a contact non-contact state. Show. 3 and 4 are diagrams showing a specific configuration of the relay according to the first embodiment. FIG. 3 is a longitudinal sectional view, and FIG. 4 is a transverse sectional view.

また、図5および図6は本発明の第2実施形態に係るリレーの基本構成を示す概略構成図であって、図5は、接点が接触の状態を示し、図6は接点が非接触の状態を示す。   5 and 6 are schematic configuration diagrams showing a basic configuration of the relay according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a contact state in contact, and FIG. 6 shows a contact in a non-contact state. Indicates the state.

(第1実施形態)
第1実施形態にかかる直流リレーは、図3に示すように、ケーシング1内に、固定接点となる入力接点21と出力接点22、可動接点となる連結接点3、そして、接点駆動機構4を具える。
(First embodiment)
As shown in FIG. 3, the DC relay according to the first embodiment includes an input contact 21 and an output contact 22 as fixed contacts, a connection contact 3 as a movable contact, and a contact drive mechanism 4 in a casing 1. Yeah.

入力接点21と出力接点22とには、連結接点3と接触させる接触部21a,22aと端子接続部21b,22bとを具えており、端子接続部21b,22bには外部端子が接続される。   The input contact 21 and the output contact 22 include contact portions 21a and 22a that are brought into contact with the connection contact 3, and terminal connection portions 21b and 22b, and external terminals are connected to the terminal connection portions 21b and 22b.

連結接点3は、断面U字状をしており、このU字の両端平面部を接触部31としている。連結接点3の接触部31は、入力接点21の接触部21a、出力接点22の接触部22aに接触させる。   The connection contact 3 has a U-shaped cross section, and the flat portions at both ends of the U-shape serve as contact portions 31. The contact portion 31 of the connection contact 3 is brought into contact with the contact portion 21a of the input contact 21 and the contact portion 22a of the output contact 22.

また、本実施形態では、入力接点21の接触部21aと連結接点3の一方の接触部31とを一つの接点対とし、出力接点22の接触部22aと連結接点3の他方の接触部31とをもう一つの接点対としている。これら各接触部21a、22a、31は、Snを1〜9質量%含み、不純物としてのCdが1質量%未満であるAg合金からなり、図7〜9に示した前述の構成、つまり内部層、表面層、接続層を有する構造(図3では省略)に形成されている。また、この接触部表面の平均硬度がマイクロビッカース基準で150mHv以上である。   In the present embodiment, the contact portion 21a of the input contact 21 and one contact portion 31 of the connection contact 3 form one contact pair, and the contact portion 22a of the output contact 22 and the other contact portion 31 of the connection contact 3 Is another contact pair. Each of these contact portions 21a, 22a, 31 is made of an Ag alloy containing 1 to 9% by mass of Sn and having Cd as an impurity of less than 1% by mass, and the above-described configuration shown in FIGS. , A structure having a surface layer and a connection layer (not shown in FIG. 3). Moreover, the average hardness of the surface of this contact part is 150 mHv or more on a micro Vickers basis.

そして、入力接点21と連結接点3と出力接点22とを同一直線上に位置されるように配置させる。具体的には、入力接点21の接触部21aに連結接点3の一方の接触部31を接触させた状態にし、出力接点22の接触部22aに連結接点3の他方の接触部31bを接触させた状態にしたとき、これら接触状態の接点対が同一直線上に配置されるようにする。   Then, the input contact 21, the connection contact 3, and the output contact 22 are arranged so as to be positioned on the same straight line. Specifically, the contact portion 21a of the input contact 21 is brought into contact with one contact portion 31 of the connection contact 3, and the contact portion 22a of the output contact 22 is brought into contact with the other contact portion 31b of the connection contact 3. When in a state, the contact pairs in the contact state are arranged on the same straight line.

このように各接点を配置して、図1に示すように、各接点の接触部を接触させることにより、各接点は、入力接点21から連結接点31を介して出力接点22へと直列に接続される。   As shown in FIG. 1, each contact is arranged in this way and brought into contact with the contact portion of each contact so that each contact is connected in series from the input contact 21 to the output contact 22 via the connecting contact 31. Is done.

しかも、入力接点21の接触部21aと出力接点22の接触部22aとは、図1および図2に示すように、連結接点3の接触部と接触させる接触面の形状を長円状に形成している。各接触部21a,22aは、その接触面の長円の短軸方向が各接点の配列方向(前記直線方向)となるように設ける。入力接点21と出力接点22とは、接触部21a,22aの接触面が長円状の円柱金属ブロックを用いている。   Moreover, as shown in FIGS. 1 and 2, the contact portion 21a of the input contact 21 and the contact portion 22a of the output contact 22 are formed in the shape of an ellipse as the contact surface to be brought into contact with the contact portion of the connecting contact 3. ing. The contact portions 21a and 22a are provided so that the minor axis direction of the ellipse of the contact surface is the arrangement direction of the contact points (the linear direction). The input contact 21 and the output contact 22 use cylindrical metal blocks having contact surfaces of the contact portions 21a and 22a having an oval shape.

そして、連結接点31は、図3に示すように、接点駆動機構4により接点開閉方向に往復移動させるようになっている。接点駆動機構4により接点間を開閉して、連結接点31を、入力接点21と出力接点22に対して、接触または非接触状態にする。   As shown in FIG. 3, the connecting contact 31 is reciprocated in the contact opening / closing direction by the contact driving mechanism 4. The contact drive mechanism 4 opens and closes the contacts, and the connection contact 31 is brought into contact or non-contact with the input contact 21 and the output contact 22.

接点駆動機構4について具体的に説明する。接点駆動機構4は、ばね41と、ソレノイド42を具える。ばね41は、連結接点3とソレノイド42との間に配設される。そして、ソレノイド42の駆動軸43にばね41が挿通される。ばね41は、連結接点3を入力接点21および出力接点22から離れる方向に、即ち、接点開方向に付勢する。   The contact drive mechanism 4 will be specifically described. The contact drive mechanism 4 includes a spring 41 and a solenoid 42. The spring 41 is disposed between the connection contact 3 and the solenoid 42. Then, the spring 41 is inserted into the drive shaft 43 of the solenoid 42. The spring 41 biases the connecting contact 3 in a direction away from the input contact 21 and the output contact 22, that is, in a contact opening direction.

ソレノイド42は、連結接点3を接点開閉方向に往復動作させるものであり、連結接点3に一端が固定される駆動軸43と、駆動軸43を接点開閉方向に往復動作させる軸作動部44とを有する。駆動軸43は、連結接点3の中間位置において一端側が固定され、他端側が軸作動部44に設ける挿入穴(図示せず)に挿入される。   The solenoid 42 reciprocates the connection contact 3 in the contact opening / closing direction, and includes a drive shaft 43 whose one end is fixed to the connection contact 3 and a shaft operating unit 44 that reciprocates the drive shaft 43 in the contact opening / closing direction. Have. One end side of the drive shaft 43 is fixed at an intermediate position of the connecting contact 3, and the other end side is inserted into an insertion hole (not shown) provided in the shaft operating portion 44.

軸作動部44は、電流が流れてオン状態のときに、駆動軸43を挿入穴から押し出す方向(接点開方向)に移動させるようになっている。即ち、軸作動部44がオン状態のときには、駆動軸43をばね41のばね力に抗して連結接点3を入力接点21及び出力接点22に接触させる方向(接点閉方向)に移動させる。   The shaft actuating unit 44 is configured to move the drive shaft 43 in a direction of pushing out from the insertion hole (contact opening direction) when an electric current flows and is in an ON state. That is, when the shaft actuating portion 44 is in the ON state, the drive shaft 43 is moved against the spring force of the spring 41 in the direction in which the connection contact 3 is brought into contact with the input contact 21 and the output contact 22 (contact closing direction).

そして、軸作動部44がオフ状態になると、伸ばされているばね41が戻り、駆動軸43は、ばね41のばね力により入力接点21および出力接点22から離れる方向(接点開方向)に移動する。   When the shaft operating portion 44 is turned off, the extended spring 41 returns, and the drive shaft 43 moves in a direction away from the input contact 21 and the output contact 22 (contact opening direction) by the spring force of the spring 41. .

そして、ソレノイド42の駆動軸43の動きに伴って連結接点3が往復動作する。連結接点3が接点閉方向に移動したときは、連結接点3の接触部31が入力接点21および出力接点22の接触部21a,22aに同時に接触する。   Then, the connecting contact 3 reciprocates as the drive shaft 43 of the solenoid 42 moves. When the connection contact 3 moves in the contact closing direction, the contact portion 31 of the connection contact 3 simultaneously contacts the input contact 21 and the contact portions 21a and 22a of the output contact 22.

また、連結接点3が接点開方向に移動したときは、連結接点3の接触部31が入力接点21及び出力接点22の接触部21a,22aから同時に離れる。このように接点駆動機構4により、連結接点3を入力接点21と出力接点22に対して開閉するようになっている。   When the connection contact 3 moves in the contact opening direction, the contact portion 31 of the connection contact 3 is simultaneously separated from the contact portions 21a and 22a of the input contact 21 and the output contact 22. Thus, the contact driving mechanism 4 opens and closes the connection contact 3 with respect to the input contact 21 and the output contact 22.

そして、入力接点21の端子接続部21bに端子(図示せず)を介して直流電源が接続されて、各接点が接触・離隔することで通電・遮断を行う。   Then, a DC power supply is connected to the terminal connection portion 21b of the input contact 21 via a terminal (not shown), and energization / interruption is performed by the contact / contact of each contact.

本実施形態では、ケーシング1内に3つの板状の永久磁石5を具えている。永久磁石5は、入力接点21および出力接点22の間と、入力接点21および出力接点22の外方に配設している。   In the present embodiment, three plate-like permanent magnets 5 are provided in the casing 1. The permanent magnet 5 is disposed between the input contact 21 and the output contact 22 and outside the input contact 21 and the output contact 22.

さらに永久磁石5は、図1および図2に示すように、一方の極(例えばN極)が同じ側に位置するように接点対が配置される線と同一直線上に配置される。これら永久磁石5により、入力接点21の接触部21aと連結接点3の一方の接触部31の間、出力接点22の接触部22aと連結接点3の他方の接触部31の間に磁界をかけるようにしている。この永久磁石5の磁界により、接点の遮断時、各接点の間に生じるアーク100が、ローレンツ力を受けて引き伸ばされ歪曲するようになっている。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the permanent magnet 5 is arranged on the same straight line as the line on which the contact pair is arranged so that one pole (for example, N pole) is located on the same side. These permanent magnets 5 apply a magnetic field between the contact portion 21a of the input contact 21 and one contact portion 31 of the connection contact 3, and between the contact portion 22a of the output contact 22 and the other contact portion 31 of the connection contact 3. I have to. Due to the magnetic field of the permanent magnet 5, when the contacts are interrupted, the arc 100 generated between the contacts is stretched and distorted by the Lorentz force.

本実施形態では接点通電時において、入力接点21から電流を流し、連結接点31、出力接点22へと直列に電流が流れる。そして、図2に示す状態では、左から右に磁力線が向かうように永久磁石5を配置している。そのため、フレミングの左手の法則により、ローレンツ力は、図2において前に向かう力と後に向かう力とが交互に生じ、接点遮断時に発生したアーク100が前後に交互に歪曲するようになっている。   In this embodiment, during contact energization, current flows from the input contact 21, and current flows in series to the connection contact 31 and the output contact 22. And in the state shown in FIG. 2, the permanent magnet 5 is arrange | positioned so that a magnetic force line may go from left to right. Therefore, according to Fleming's left-hand rule, the Lorentz force is generated alternately in the forward direction and in the backward direction in FIG. 2, and the arc 100 generated when the contact is interrupted is alternately distorted back and forth.

次に、接点の通電・遮断について説明する。接点間を閉じて通電させる場合、連結接点3を閉動作させて連結接点3を入力接点21及び出力接点22に接触させて導通をとる(図1の状態)。   Next, energization / interruption of the contacts will be described. When energizing with the contacts closed, the connecting contact 3 is closed and the connecting contact 3 is brought into contact with the input contact 21 and the output contact 22 to establish conduction (state shown in FIG. 1).

また、両接点間を開いて遮断する場合は、連結接点3の開動作により、連結接点3と入力接点21及び出力接点22との間が離隔されて遮断が行われる(図2の状態)。   Further, when the two contacts are opened to be interrupted, the connecting contact 3 is opened and the connecting contact 3 is separated from the input contact 21 and the output contact 22 to be interrupted (state shown in FIG. 2).

この遮断時においては、各接点の間にアーク100が発生するが、このアーク100は、永久磁石5の磁界により前記した方向に歪曲する。   At the time of this interruption, an arc 100 is generated between the contacts, but the arc 100 is distorted in the above-described direction by the magnetic field of the permanent magnet 5.

そして、実施形態では、二対の接点対を直列に接続させているので、遮断電圧を分圧してアークの消弧を行うとともに、磁界によりアーク100の引き伸ばしも行ってアークを消弧させることができるので、短時間で電圧を遮断することができる。また、非常にコンパクトな直流リレーを実現できる。さらに、各接点を直列に配置して遮断電圧を分圧するので、接点の耐久性向上を実現できる。   In the embodiment, since the two contact pairs are connected in series, the arc can be extinguished by dividing the breaking voltage, and the arc can be extinguished by extending the arc 100 by the magnetic field. Therefore, the voltage can be cut off in a short time. In addition, a very compact DC relay can be realized. Further, since the contact points are arranged in series to divide the cut-off voltage, the durability of the contact points can be improved.

また、アークの引き伸ばし方向が、接点および磁石の配列方向に沿って交互に異なるため、回生エネルギーなどの逆電流が生じても、アーク同士が繋がってしまうことがなくなり、逆電流にも十分対応することができる。   In addition, since the extending direction of the arc is alternately different along the arrangement direction of the contacts and the magnets, even if a reverse current such as regenerative energy is generated, the arcs are not connected to each other, and the reverse current is sufficiently supported. be able to.

(第2実施形態)
第1実施形態では、通電時において、接点対を直列に接続できる直流リレーについて説明した。本実施形態では、通電時に接点対を並列に接続可能とするものである。
(Second embodiment)
In the first embodiment, a DC relay that can connect contact pairs in series when energized has been described. In the present embodiment, the contact pairs can be connected in parallel when energized.

第2実施形態にかかる直流リレーは、図5および図6に示すように、固定接点となる入力接点6と、可動接点となる出力接点7を具える。入力接点6も出力接点7も断面ほぼU字状をしており、このU字の両端平面部を接触部61,71としている。これらの接点は、二つの接触部61,71を有しているので、入力接点6の二つの接触部61を、対向する出力接点7の二つ接触部71に接触させる。各接触部61、71も第1実施形態と同様の組成、構造とされている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the DC relay according to the second embodiment includes an input contact 6 serving as a fixed contact and an output contact 7 serving as a movable contact. Both the input contact 6 and the output contact 7 have a substantially U-shaped cross section, and the flat portions at both ends of the U-shape are the contact portions 61 and 71. Since these contact points have two contact portions 61 and 71, the two contact portions 61 of the input contact 6 are brought into contact with the two contact portions 71 of the output contact 7 facing each other. The contact portions 61 and 71 also have the same composition and structure as in the first embodiment.

本実施形態では、入力接点6の一方の接触部61と出力接点7の一方の接触部71とを一つの接点対とし、入力接点6の他方の接触部61と出力接点7の他方の接触部71とをもう一つの接点対としている。   In the present embodiment, one contact portion 61 of the input contact 6 and one contact portion 71 of the output contact 7 form one contact pair, and the other contact portion 61 of the input contact 6 and the other contact portion of the output contact 7 71 is another contact pair.

そして、入力接点6と出力接点7とをそれぞれの接触部61,71が接触状態で同一直線上に位置するように配置させる。このように各接点を配置して、図5に示すように、各接点の接触部を接触させることにより、各接点対は、入力接点6から出力接点7へと並列に接続される。   Then, the input contact 6 and the output contact 7 are arranged so that the respective contact portions 61 and 71 are located on the same straight line in the contact state. As shown in FIG. 5, each contact pair is connected in parallel from the input contact 6 to the output contact 7 by arranging the respective contacts as described above and bringing the contact portions of the respective contacts into contact with each other.

しかも、第2実施形態においても、入力接点6の各接触部61の接触面の形状を長円状に形成する。各接触部61は、その接触面の長円の短軸方向が各接点の配列方向(前記直線方向)となるように設ける。   Moreover, also in the second embodiment, the shape of the contact surface of each contact portion 61 of the input contact 6 is formed in an oval shape. Each contact portion 61 is provided such that the minor axis direction of the ellipse of the contact surface is the arrangement direction of the contact points (the linear direction).

本実施形態においても、入力接点6の接触部61の間と二つの接触部61の外方とに3つの永久磁石5を配設している。永久磁石5は、図5および図6に示すように、一方の極(例えばN極)が同じ側に位置するように同一直線上に配置される。これら永久磁石5により、入力接点6の接触部61と出力接点7の接触部71の間に磁界をかけるようにしている。この永久磁石5の磁界により、接点の遮断時、各接点の間に生じるアーク100が、ローレンツ力を受けて引き伸ばされ歪曲するようになっている。   Also in this embodiment, three permanent magnets 5 are disposed between the contact portions 61 of the input contact 6 and outside the two contact portions 61. As shown in FIGS. 5 and 6, the permanent magnet 5 is arranged on the same straight line so that one pole (for example, N pole) is located on the same side. These permanent magnets 5 apply a magnetic field between the contact portion 61 of the input contact 6 and the contact portion 71 of the output contact 7. Due to the magnetic field of the permanent magnet 5, when the contacts are interrupted, the arc 100 generated between the contacts is stretched and distorted by the Lorentz force.

本実施形態では接点通電時において、二つの接触部を介して入力接点6から出力接点7へと並列に電流が流れる。そして、図6に示す状態では、左から右に磁力線が向かうように永久磁石5を配置している。そのため、フレミングの左手の法則により、ローレンツ力は、図6において前に向かう力が生じ、接点遮断時に発生したアーク100の全てが前方向に歪曲するようになっている。   In this embodiment, a current flows in parallel from the input contact 6 to the output contact 7 through the two contact portions when the contact is energized. And in the state shown in FIG. 6, the permanent magnet 5 is arrange | positioned so that a magnetic force line may go from left to right. Therefore, according to Fleming's left-hand rule, the Lorentz force has a forward force in FIG. 6, and all of the arc 100 generated when the contact is interrupted is distorted in the forward direction.

各接点対を並列に接続可能にした場合においても、通電時にアークが干渉し合うことはなく、また、逆電流が流れた時もアークの干渉が起こらない。   Even when the contact pairs can be connected in parallel, the arcs do not interfere with each other when energized, and no arc interference occurs when a reverse current flows.

(試験例)
次に、上記リレーに用いられる接点接触部の特性を調べるため、以下に説明する接点接触部を作製した。まず、表1に示す表面層と内部層としての化学組成を有する2種のAg合金を、それぞれ溶解・鋳造してインゴットを作製した。これらをそれぞれ粗加工した後、表面層と内部層のインゴットを重ね合わせ、アルゴン雰囲気中にて850℃で熱間ロールによって接合し、2層のAg合金からなる複合素材を作製した。得られた複合素材を、いずれも同じ条件下で予備加熱した後、最終的に全体の厚みの1/10の厚みの接合層となるように、薄い純Ag板を表面層と反対側の内部層裏面に熱間圧着した。
(Test example)
Next, in order to investigate the characteristics of the contact contact portion used in the relay, a contact contact portion described below was produced. First, two types of Ag alloys having chemical compositions as the surface layer and inner layer shown in Table 1 were respectively melted and cast to prepare ingots. Each of these was roughly processed, and then the ingot of the surface layer and the inner layer was superposed and joined by a hot roll at 850 ° C. in an argon atmosphere to produce a composite material composed of two layers of Ag alloy. After preheating all the obtained composite materials under the same conditions, a thin pure Ag plate is placed on the inside opposite to the surface layer so that the final thickness becomes 1/10 of the total thickness. Hot pressing was performed on the back side of the layer.

その後、冷間圧延してフープ状素材とし、これを打ち抜いて、幅7.5mm、長さ8mm、厚み2mmの形状Aと、幅と長さが5mm、厚み1.5mmの形状Bとの、2つの形状の複合接点チップを作製した。得られた各チップを15気圧の酸素雰囲気中にて750℃で210時間保持して、表1に示す試料1〜34の各接点を作製した。得られた各試料の接点接触部について、マイクロビッカース基準による表面層の平均硬度と、表面層の厚みを下記表1に示した。尚、内部層の硬度は表1に示していないが、全体が同一硬度の試料27及び内部層の方が高硬度の試料33を除き、内部層の硬度は表面層よりも低くなっている。   After that, cold rolled into a hoop-like material, punched out, and shaped A with width 7.5mm, length 8mm, thickness 2mm, and shape B with width and length 5mm, thickness 1.5mm A composite contact tip having a shape was produced. Each of the obtained chips was held at 750 ° C. for 210 hours in an oxygen atmosphere of 15 atm to prepare each contact of Samples 1 to 34 shown in Table 1. Table 1 below shows the average hardness of the surface layer and the thickness of the surface layer according to the micro Vickers standard for the contact points of the obtained samples. Although the hardness of the inner layer is not shown in Table 1, the hardness of the inner layer is lower than that of the surface layer except for the sample 27 having the same hardness as a whole and the sample 33 having a higher hardness in the inner layer.

平均硬度の測定は、各試料の接点接触部の表面に垂直な方向の断面上において、表面層と内部層それぞれの域内で、それぞれの厚み方向に各層の上下端付近を含め5点ずつマイクロビッカース硬度を測定し、試料の中央付近においてこの作業を6ヶ所行った。これら30点の測定値の算術平均値を各層の平均硬度とした。尚、表面層の厚みが狭い場合には、接点接触部表面に平行な方向に30点の測定を行った。また、同じ断面上の中央付近にて、チップ表面に平行な方向に5点で表面層の厚みを測定し、それら5点の測定値の算術平均値をもって表面層の厚みとした。   The average hardness is measured on a cross-section in the direction perpendicular to the surface of the contact point of each sample within the area of each surface layer and inner layer, and 5 points including the vicinity of the upper and lower ends of each layer in the thickness direction. The hardness was measured, and this operation was performed at six locations near the center of the sample. The arithmetic average value of these 30 measured values was defined as the average hardness of each layer. When the thickness of the surface layer was narrow, 30 points were measured in a direction parallel to the contact contact surface. Further, in the vicinity of the center on the same cross section, the thickness of the surface layer was measured at five points in the direction parallel to the chip surface, and the arithmetic average value of the measured values at these five points was used as the thickness of the surface layer.

Figure 2005294126
Figure 2005294126

尚、表1に示す各試料の組成において、試料11〜18の他成分Sb、Ni、Biの量は、いずれも0.2質量%である。また、試料19〜32の表面層と内部層は、いずれも化学組成が同じである。そして、試料19〜27の両層の他成分とその量は、Sb、Co、Znがいずれも0.05質量%、Niが0.2質量%である。試料29の両層の他成分とその量は、Sb、Pb、Ni、Bi、Co、Znがいずれも0.1質量%、Caが0.2質量%である。試料29の両層の他成分とその量は、Sb、Ni、Ca、Bi、Co、Znがいずれも0.1質量%、Pbが0.5質量%である。更に、試料30〜32の両層の他成分とその量は、Ni、Znがいずれも0.2質量%である。   In the composition of each sample shown in Table 1, the amounts of the other components Sb, Ni, Bi of Samples 11 to 18 are all 0.2% by mass. In addition, the surface layer and the inner layer of Samples 19 to 32 have the same chemical composition. The other components and amounts of both layers of Samples 19 to 27 are 0.05% by mass for Sb, Co, and Zn, and 0.2% by mass for Ni. The other components and amounts of both layers of sample 29 are 0.1% by mass for Sb, Pb, Ni, Bi, Co, and Zn, and 0.2% by mass for Ca. The other components and amounts of both layers of the sample 29 are 0.1% by mass for Sb, Ni, Ca, Bi, Co, and Zn, and 0.5% by mass for Pb. Furthermore, as for the other components and the amount of both layers of Samples 30 to 32, both Ni and Zn are 0.2% by mass.

試料1〜10はSnとInの量を変化させて各層の硬度を制御した試料群、試料11〜18はSnとInの量を変えると共に、他成分を更に添加した試料群、試料19〜27は表面層の厚みを変化させた試料群である。尚、試料27では、接点全体が同じ硬度であるため、表面層の厚みを接点厚みと表記とした。また、試料19〜30は表面層と内部層が同一化学組成であり、その内の試料27以外は表面層と内部層の製造過程において表面層の圧延加工比を内部層の50%増しとすると共に、圧延加工の途中において真空中で素材を450℃×30分の比較的低温にて短時間焼鈍することにより作製し、また硬度を更に高くするように酸化後にショット加工を施すことにより、表面層の硬度を制御した試料群である。尚、試料31は硬度が140mHv以下の例であり、試料32はInを含まない例である。   Samples 1 to 10 are a sample group in which the amount of Sn and In is changed to control the hardness of each layer, Samples 11 to 18 are a sample group in which the amount of Sn and In is changed and other components are further added, and Samples 19 to 27 Is a sample group in which the thickness of the surface layer is changed. In Sample 27, since the entire contact has the same hardness, the thickness of the surface layer is expressed as the contact thickness. In Samples 19 to 30, the surface layer and the inner layer have the same chemical composition, and in the manufacturing process of the surface layer and the inner layer other than sample 27, the rolling ratio of the surface layer is increased by 50% of the inner layer. Along with the rolling process, the surface is prepared by annealing the material for a short time at a relatively low temperature of 450 ° C. × 30 minutes in a vacuum, and by performing a shot process after oxidation so as to further increase the hardness. It is a sample group in which the hardness of the layer is controlled. Sample 31 is an example having a hardness of 140 mHv or less, and sample 32 is an example not containing In.

また、試料33は特開昭61-114417号公報、試料34は特開昭58-189913号公報の記載に基づいて作製した試料である。即ち、試料33の接点接触部は、表1に示す組成の表層面と内部層の各Ag合金を溶解鋳造し、熱間圧着・圧延した後、打ち抜きして作製した材料を、1気圧の酸素雰囲気にて780℃で210時間保持して酸化処理したものである。試料34の接点接触部は、表面層と内部層の各Ag合金を溶解鋳造し、互いの合わせ面上に水平方向に1mmピッチで深さ0.5mmの凹凸を形成し、両層の凹部と凸部を互いに噛み合わせた状態で400℃に加熱しながら2ton/cm2で加圧して熱間圧着した後、冷間圧延し、更に1気圧の酸素雰囲気にて650℃で酸化処理したものである。 Sample 33 was prepared based on the description in JP-A-61-114417, and Sample 34 was prepared based on the description in JP-A-58-189913. That is, the contact portion of the sample 33 was prepared by melting and casting each Ag alloy of the surface layer and the inner layer having the composition shown in Table 1, hot pressing and rolling, and then punching the material. Oxidized by holding at 780 ° C. for 210 hours in an atmosphere. The contact contact part of Sample 34 is obtained by melting and casting each Ag alloy of the surface layer and the inner layer, forming unevenness with a depth of 0.5 mm at a pitch of 1 mm in the horizontal direction on the mating surfaces of each other, The parts are in mesh with each other, heated to 400 ° C while being pressed at 2 ton / cm 2 and hot-pressed, then cold-rolled and further oxidized at 650 ° C in an oxygen atmosphere of 1 atm. .

次いで、図10に示す形状の固定側及び可動側の電気銅製台金を準備し、図10(A)に示すように接点チップ11を固定側台金13に、図10(B)に示すように接点チップ10を可動側台金12に、それぞれ銅ロウ付けした。その後、定格AC30〜50Aフレームの漏電遮断器(以下ブレーカーと略記する)に固定した。このようなブレーカーアッセンブリーを、各試料の接点対毎に各3台用意した。試料1〜34の全てのアッセンブリーを使って、220V負荷状態で、30Aフレームの場合は1.5KAの遮断電流で、50Aフレームの場合は5KAの遮断電流で、それぞれ遮断試験を行って絶縁特性を確認した。絶縁特性は、電源負荷間の抵抗値を測定し、その最低値を下記表2に示した。また、元の接点と遮断試験後の接点の消耗状態を比較して、接点の消耗状態のバラツキを10点満点で評価した。   Next, a fixed-side and movable-side copper base metal having the shape shown in FIG. 10 is prepared, and as shown in FIG. 10 (A), the contact tip 11 is fixed to the fixed side base metal 13, and as shown in FIG. 10 (B). In addition, the contact tip 10 was brazed to the movable base 12 with copper brazing. Then, it fixed to the earth leakage breaker (henceforth a breaker) of rated AC30-50A flame | frame. Three such breaker assemblies were prepared for each sample contact pair. Using all the assemblies of Samples 1 to 34, the insulation characteristics are confirmed by performing an interruption test at 220V load, with a breaking current of 1.5KA for the 30A frame and a breaking current of 5KA for the 50A frame. did. For the insulation characteristics, the resistance value between power loads was measured, and the minimum value is shown in Table 2 below. In addition, we compared the wear state of the original contact and the contact after the interruption test, and evaluated the variation of the contact wear state on a 10-point scale.

同様にして、電磁開閉器についても、接点の消耗状態のバラツキ特性を確認した。即ち、試料1〜34の各接点を用いた400AF定格の電磁開閉器にて、4000Aの遮断試験を行うと共に、2400Aにて閉又は400Aで開の動作で開閉を10万回行った。各試験前後の比較において、接点消耗量のバラツキの度合いを目視で確認し、消耗状態のバラツキの大きさを10点満点で評価した。また、これらの各試料を作製する段階で、台金に接点を接合する際の接点の接合性を、ロウ流れ状態、接点表面に発生する割れ等の異常の有無、爆火と呼ばれる接合異常の発生状況により、10点満点で評価した。上記の各評価結果を、下記表2に示した。   Similarly, the variation characteristic of the contact consumption state was also confirmed for the electromagnetic switch. In other words, a 4000A breaking test was performed with a 400AF rated electromagnetic switch using each contact of Samples 1 to 34, and the switching was performed 100,000 times by closing at 2400A or opening at 400A. In the comparison before and after each test, the degree of variation in the amount of contact consumption was visually confirmed, and the size of the variation in the consumption state was evaluated on a 10-point scale. In addition, at the stage of making each of these samples, the contactability of the contact when joining the contact to the base metal, the low flow state, the presence or absence of abnormalities such as cracks occurring on the contact surface, Depending on the occurrence situation, it was evaluated with a maximum of 10 points. The above evaluation results are shown in Table 2 below.

Figure 2005294126
Figure 2005294126

以上の結果から、以下のことが分かる。(1)表面層のSn濃度を1〜9質量%の範囲内に制御し、JIS規定のマイクロビッカース基準の硬度を表面層の平均値で150mHv以上とし、更に好ましくは、表面層の厚みを10μm以上に制御した接点接触部を用いたブレーカーや電磁開閉器は、上記総合評価において十分実用可能な範囲内にある。一方、上記範囲外の比較例の接点を用いたブレーカーや電磁開閉器は、総合評価において実用レベルに達していない。(2)Sn及びInに加え、他の成分を少量含んだ場合でも同様のことが言える。(3)特開昭61-114417号及び特開昭58-189913号公報の記載基づいて作製した各接点接触部は、特段の硬度を制御する処理を行っていないため、表面の硬度レベルが本発明の規定範囲外となり、共に総合的に実用レベル性能が得られなかった。従って、これらの結果から、上記接点接触部は直流リレーでも好適に利用できることが期待される。   From the above results, the following can be understood. (1) The Sn concentration of the surface layer is controlled within the range of 1 to 9% by mass, the JIS-defined micro Vickers standard hardness is 150 mHv or more in terms of the average value of the surface layer, and more preferably the surface layer thickness is 10 μm The breaker and electromagnetic switch using the contact contact portion controlled as described above are in a sufficiently practical range in the comprehensive evaluation. On the other hand, breakers and electromagnetic switches using contacts of comparative examples outside the above range have not reached the practical level in comprehensive evaluation. (2) The same can be said even when a small amount of other components are contained in addition to Sn and In. (3) Since each contact contact portion produced on the basis of the descriptions in JP-A-61-114417 and JP-A-58-189913 has not been subjected to any special treatment for controlling the hardness, the surface hardness level is It was outside the specified range of the invention, and in general, practical level performance was not obtained. Therefore, from these results, it is expected that the contact point contact portion can be suitably used in a DC relay.

本発明直流リレーは、エンジンを用いる通常の自動車はもちろん、電気自動車、ハイブリッド自動車など省スペースの要請が厳しい分野で好適に利用できる。   The direct current relay of the present invention can be suitably used in fields where space-saving requirements are severe, such as electric vehicles and hybrid vehicles as well as ordinary vehicles using engines.

本発明リレーの第1実施形態を示す概略構成図で接点が接触している通電時の状態を示す。The schematic block diagram which shows 1st Embodiment of this invention relay shows the state at the time of the electricity supply which the contact is contacting. 本発明リレーの第1実施形態を示す概略構成図で接点が非接触の遮断時の状態を示す。The schematic block diagram which shows 1st Embodiment of this invention relay shows the state at the time of the interruption | blocking when a contact is non-contact. 本発明リレーの第1実施形態に係る具体的な構成を示す図であって、縦断面図を示す。It is a figure which shows the specific structure which concerns on 1st Embodiment of this invention relay, Comprising: A longitudinal cross-sectional view is shown. 本発明リレーの第1実施形態に係る具体的な構成を示す図であって、横断面図を示す。It is a figure which shows the specific structure which concerns on 1st Embodiment of this invention relay, Comprising: A cross-sectional view is shown. 本発明リレーの第2実施形態を示す概略構成図で接点が接触している通電時の状態を示す。The schematic block diagram which shows 2nd Embodiment of this invention relay shows the state at the time of the electricity supply which the contact is contacting. 本発明リレーの第2実施形態を示す概略構成図で接点が非接触の遮断時の状態を示す。It is a schematic block diagram which shows 2nd Embodiment of this invention relay, and the state at the time of interruption | blocking when a contact is non-contact is shown. 本発明リレーに用いる接点接触部の一具体例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows a specific example of the contact contact part used for this invention relay. 本発明リレーに用いる接点接触部の他の具体例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other specific example of the contact contact part used for this invention relay. 本発明リレーに用いる接点接触部の他の具体例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other specific example of the contact contact part used for this invention relay. 本発明リレーに用いる接点接触部を台金に取り付けた状態を示す概略斜視図であり、(A)は可動側及び(B)は固定側を示す。It is a schematic perspective view which shows the state which attached the contact contact part used for this invention relay to a base metal, (A) shows a movable side and (B) shows a fixed side.

符号の説明Explanation of symbols

1 ケーシング
21,6 入力接点
21a,61 接触部
22,7 出力接点
22a,71 接触部
3 連結接点
31 接触部
4 接点駆動機構
41 ばね
42 ソレノイド
43 駆動軸
44 軸作動部
5 永久磁石
110 内部層
120 表面層
130 接続層
10、11 接点チップ
12 可動側台金
13 固定側台金
1 Casing
21,6 Input contact
21a, 61 Contact part
22,7 Output contact
22a, 71 Contact part
3 Linked contacts
31 Contact area
4 Contact drive mechanism
41 Spring
42 Solenoid
43 Drive shaft
44 Shaft actuator
5 Permanent magnet
110 Inner layer
120 surface layer
130 connection layer
10, 11 Contact tip
12 Movable base metal
13 Fixed side base metal

Claims (8)

互いに開閉する接点接触部を有する接点対を備えた直流リレーであって、
前記接点接触部は、Snを1〜9質量%含み、不純物としてのCdが1質量%未満であるAg合金からなり、
接点接触部の表面における平均硬度がJISに規定されるマイクロビッカース基準で150mHv以上であることを特徴とする直流リレー。
A DC relay comprising a contact pair having contact contact portions that open and close each other,
The contact point contact portion is made of an Ag alloy containing 1 to 9% by mass of Sn and having Cd as an impurity of less than 1% by mass,
A direct current relay characterized in that the average hardness on the surface of the contact point is 150 mHv or more based on the micro Vickers standard defined by JIS.
前記接点対は複数設けられ、さらに複数の磁石も有し、
これら複数の磁石を一本の直線上に配置させるとともに、同じ線上となるようにこれら磁石の間に接点対を配置させ、
磁石は、リレー遮断時に接点接触部の間に発生するアークを前記線と交差する方向に歪曲させるように設けていることを特徴とする請求項1に記載の直流リレー。
A plurality of the contact pairs are provided, and further have a plurality of magnets,
These multiple magnets are arranged on a single straight line, and a contact pair is arranged between these magnets so that they are on the same line,
2. The direct current relay according to claim 1, wherein the magnet is provided so as to distort an arc generated between the contact points when the relay is interrupted in a direction intersecting the line.
接点接触部の表面は、その前記直線方向の長さがこの直線と直交する方向の長さよりも短くなるように形成していることを特徴とする請求項2に記載の直流リレー。 3. The DC relay according to claim 2, wherein the surface of the contact point contact portion is formed such that a length in the linear direction is shorter than a length in a direction orthogonal to the straight line. 前記各接点対は、直列に接続可能に構成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の直流リレー。 4. The DC relay according to claim 2, wherein each of the contact pairs is configured to be connectable in series. 前記各接点対は、並列に接続可能に構成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の直流リレー。 4. The DC relay according to claim 2, wherein each of the contact pairs is configured to be connectable in parallel. 前記接点接触部は、表面の平均硬度が150mHv以上である表面層と、該表面層よりも硬度の低い内部層との2層構造からなり、表面層の厚みが10μm以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の直流リレー。 The contact contact portion has a two-layer structure of a surface layer having an average surface hardness of 150 mHv or more and an inner layer having a lower hardness than the surface layer, and the thickness of the surface layer is 10 μm or more. The DC relay according to claim 1 or 2. 前記表面層中のSn含有量が、前記内部層中のSn含有量と同じか又はそれより多いことを特徴とする請求項6に記載の直流リレー。 7. The DC relay according to claim 6, wherein the Sn content in the surface layer is equal to or greater than the Sn content in the inner layer. Sn以外の添加成分として、In、Sb、Ca、Bi、Ni、Co、Zn、Te、CrおよびPbよりなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を含むことを特徴とする請求項6または7に記載の直流リレー。 The additive component other than Sn includes at least one element selected from the group consisting of In, Sb, Ca, Bi, Ni, Co, Zn, Te, Cr, and Pb. DC relay described in 1.
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