JP2013517594A

JP2013517594A - 電気接点要素および電気接点要素を製造する方法

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Publication number: JP2013517594A
Application number: JP2012548449A
Authority: JP
Inventors: イエンスハインリヒ，; ラルフホフマン，; ペーターザンデック，; マルティンヴィベルガー，; ペーターブラウマン，; アンドレアスコフラー，; ベルントケンプ，; アレンモルバー，
Original assignee: Umicore AG and Co KG
Current assignee: Umicore AG and Co KG
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2013-05-16
Also published as: CN102782787B; BR112012017590A2; ES2613615T3; BR112012017590B1; JP6280524B2; US8749330B2; US20130002380A1; WO2011086167A1; DE102010014745B4; EP2524384A1; CN102782787A; DE102010014745A1; EP2524384B1; JP2015201454A

Abstract

本発明は、半製品から電気接点要素を製造する方法、ならびに、電気接点要素およびそれに対応する半製品に関する。交合接点によって電気的に接触可能な電気接点要素（１００）を製造する方法は、第１の電気伝導性材料（１１２）からワイヤ（１２０）を製造するステップと、第２の電気伝導性材料からなるシース（１１４）でワイヤ表面をコーティングするステップと、長手ワイヤ軸（１１８）に沿った方向にシース（１１４）を部分的に除去するステップと、長手ワイヤ軸に対して横方向にワイヤを分割することにより、少なくとも１つの円筒状の半製品（１１０）を形成するステップと、第２の電気伝導性材料が接点台（１０４）に接続されるように半製品を接点台に固定するステップと、接点要素（１００）を形成するために溶接された半製品を再成形するステップとを含み、交合接点に対して近接可能な接点領域（１０６）を第１の電気伝導性材料によって形成する方法。

Description

本発明は、半製品から電気接点要素を製造する方法、ならびに、電気接点要素およびそれに対応する半製品に関する。

電気接点は、ライトスイッチ、コンタクトブレーカまたはリレーなどの電気装置およびスイッチギアにおいて多岐にわたって応用され、普及している。スイッチング操作に関係する電気接点の構成部品、特に接触層に対して、とりわけ温度作用下での電気伝導率、磨耗抵抗、機械的安定性および溶接に対する抵抗に関して、高い要求が課せられている。これらの要件は、しばしば矛盾した方法で材料選択を決定するが、貴金属／金属酸化物複合材料によって、特に十分に満たされ得ることが示されている。

しかしながら、このような貴金属／金属酸化物複合材料、例えば銀／スズ酸化物は、まさにそれらの溶接に対する抵抗のために、接点台材料に溶接によって直接固定することができない。

したがって、例えばバイメタルリベットとして知られているものの場合のように、リベット結合によって接点を固定したり、または多層接点を作り上げることにより溶接可能な層を備えたりすることが知られている。ここでは、接続は冷間溶接法またはロールクラッディングによって行われる。しかしながらこれらの概念では、製造に多くの努力が必要であり、さらに、この方法は適用する接点材料を最小量にする必要があるのが欠点である。固体接点の場合、またはワイヤ断面リベット結合の場合には、貴金属の一部は実際のスイッチング機能に付加的に使用されないため、本来意図したように使用されない。

したがって、本発明が基づく目的は、第１に、動作中、接点要素の最適な特性を確実に発揮し、第２に、材料を節減し、コスト効率の良い方法で確実に製造できる、接点要素を製造する方法を特定することとみなすことができる。

この目的は、独立請求項の主題によって達成される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項の主題である。

本発明は、半製品としての実際の接点を製造するために、金属複合材料からなるワイヤの一部を第１の伝導性材料として使用し、そのワイヤに第２の電気伝導性材料として金属コーティングを施し、それに続く接点領域上の金属複合材料のコアを露出するために、一部の表面上の金属コーティングを再び除去したという考えに基づく。

金属複合材料は、銅、銅−ニッケル合金、クロム−ニッケル合金または銀のような適切な金属からなることができ、酸化スズ、酸化亜鉛、Ｆｅ_２Ｏ_３のような酸化鉄、酸化銅、酸化カドミウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ビスマス、酸化テルルなどの酸化物、炭素（カーボンブラック、グラファイトまたは炭素繊維の形で）、または、金属がニッケルと異なる場合はニッケルを含む。特に適切な金属複合材料は、例えば、欧州特許第５０８０５５号明細書、欧州特許第１５０５１６４号明細書、欧州特許第７２５１５４号明細書、欧州特許第７３６８８５号明細書、欧州特許第７９５３６７号明細書、独国特許第１００１２２５０号明細書、欧州特許第１１４２６６１号明細書、欧州特許第１９１５７６５号明細書および欧州特許第２００４３４９号明細書、ならびに、それらの明細書で引用されている文書に述べられている。引用している欧州特許第５０８０５５号明細書および欧州特許第１５０５１６４号明細書に記載の銀系金属複合材料は特に有利である。これらは銀−スズ酸化物系接点材料であり、さらに酸化インジウム、酸化テルル、酸化ビスマス、酸化銅、酸化ニッケルまたはそれらの混合物を含むことができる。そのような材料は粉末冶金によって、または内部酸化によって製造することができる。

金属コーティングは、コアを形成するが、金属複合材料の溶接強度を与える成分は含まない金属複合材料と同じ金属または複数の金属からなることができる。

本発明によれば、銀スズ酸化物ワイヤの銀シースを、削り取り、または、分割により、次の接点ポイントの領域から除去する。このようにして、確実に貴金属の損失を最小にし、同時に、接点ポイントの領域における貴金属を有するスイッチング要素への異物混入を防止して、スイッチング接点の溶接を防ぐ。

他方では、銀スズ酸化物の接点材料を接点台へ直接溶接すると、製造を非常に単純化でき、製造コストを低いままにしておくことができる。貴金属は機械的な役割に使用する必要はないため、貴金属の使用は最小である。スイッチングポイントの領域に溶接可能な金属製の貴金属はない。

本発明の有利な実施形態によれば、ワイヤの一部を軸方向に削り取り、その結果、ワイヤの円形断面上において、１つのセグメントを除去する。円筒状の半製品に分割し、電気接点へ再成形した後、所望の接点をこのように特に簡単に製造することができ、材料損失も比較的小さい。金属シースをさらに多く除去したいならば、放射状のオフセット方向にさらに削り取るステップを行うことができる。

ワイヤが中心で分割され、両方の部分が使用可能なままである場合、廃棄物が全く蓄積しない一実施形態が提供される。

特に本発明による接点要素が、例えば電磁リレーなどのスイッチギアの中で使用される場合、溶接の問題が特に重要であるため、本発明の有利な特性が成果をもたらす。

本発明をより理解する目的で、以下の図に示した例示的実施形態を用いて、より詳細に説明する。本明細書では、同一部分は同一の表記および同一の構成要素表記で示している。さらに、図示および記載した実施形態のいくつかの特徴または特徴の組合せは、それら自体独立している発明的解決策、すなわち、本発明による解決策を示すこともできる。

完成した接点要素の概略的な斜視図を示す。再成形前の、本発明による溶接された半製品の斜視図を示す。削り取る前のシーズ線の断面を示す。第１の削り取るステップ後のワイヤの断面を示す。分割ステップ後のワイヤの断面を示す。複数の削り取るステップを行った後のワイヤの断面を示す。

図１は、リレー接点の例を用いて、本発明による接点要素１００の斜視図を示す。実際の電気接点１０２は、ここでは単に概略的に示した接点台１０４に溶接によって接続されている。動作中に交合接点と電気接続する接点領域１０６は、ここでは溶接への傾向を全く示さない材料で形成する。本実施形態によれば、これは銀−スズ酸化物の複合材料である。しかしながら、例えば、酸化カドミウム、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化銅、酸化アンチモン、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ビスマスあるいは酸化テルル、またはそれらの組合せを含む他の複合材料も適切である。溶接ポイント１０８の領域には、金属シース１１４、特に貴金属シース、本実施形態の場合は金属銀があり、それによって、接点１０２を台１０４に簡単な溶接により固定することができる。

図２は、本発明による半製品１１０を接点台１０４に固定する、接点１００についての前の段階の斜視図を示す。概略的に図２に示したように、半製品は円筒状の貴金属／金属酸化物コア１１２を含み、そのコアは金属製の貴金属シース１１４に部分的に囲まれている。溶接可能な材料からなるシース１１４を、特に溶接ポイント１０８の領域の中に配置する。他方では、シースは次の接点ポイント１０６の領域において除去されている。接点台１０４に向かう方向１１６に圧力をかけることによって、半製品１１０を続いて実際の接点１０２に再成形する。ここで再成形方向１１６は、１本のワイヤの長手軸１１８に関して横方向に延びていることに、留意されたい。

図３から図６は、次の接点領域１０６を金属銀層からはがす様々な具体的に可能な方法を説明している。ここで、いずれの場合もワイヤ１２０の断面を示しており、その長手軸に関して横方向に切断することにより、半製品１１０をワイヤ１２０から製造する。図３は未完成部分を示し、その中の、既に説明したように、例えば銀−スズ酸化物の複合材料からなることができるコア１１２は、金属製の貴金属シース１１４に囲まれている。貴金属は例えば金属銀である。図４に示したように、金属シース層１１４の部分的除去は、断面の１つのセグメントを削り取ることにより行うことができる。

あるいは、図５に示したように、ワイヤ１２０の中心１２２まで削るか、ワイヤを二等分に分割することが可能である。図５に示した変形例は、可能な限り広い銀を含まない接点領域１０６を提供する半製品としての長所があるが、この断面を削り取りによって製造すると、比較的大量の材料が失われるという欠点がある。しかしながら、ワイヤの両半分が使用可能なままである分割方法を用いれば、この変形例は最も多くの材料を節約する解決策を示す。

図６は、第１の削り取るステップに関して放射状にオフセットされる方向に、削り取るステップをさらに２回行うことによって、できるだけ多くの金属銀シース１１４を次の接点領域から除去する実施形態を示す。

以下の表１では、図４、図５および図６のバージョンについて、４０μｍの銀メッキを有する約１．２ｍｍの電線径が考えられる場合の、断面積に対するそれぞれの材料損失を比較している。

この概要から明らかになるように、最も低い材料損失は図４の変形例に記録されるものであるが、一方、図６の変形例はシース材の最も効果的な除去を含んでいる。

要約すると、例えばスイッチングまたはリレーに接点を載せるための接点要素を本発明により製造することによって、第１に銀−スズ酸化物の接点材料を単に直接溶接することによって製造することが可能となるが、第２に、実際の電気接点の領域において特に溶接する傾向が確実に低くなることを記録することが可能である。貴金属を含む出発材料を経済的に使用することによって、コストをさらに下げることができる。

１００接点要素
１０２電気接点
１０４接点台
１０６接点領域
１０８溶接ポイント
１１０半製品
１１２コア
１１４シース
１１６再成形圧力の方向
１１８ワイヤの長手軸
１２０ワイヤ
１２２ワイヤ断面の中心

Claims

交合接点によって電気的に接触可能な電気接点要素（１００）を製造する方法であって、
第１の電気伝導性材料（１１２）のワイヤ（１２０）に第２の電気伝導性材料のシース（１１４）を備えるステップと、
ワイヤ長手軸（１１８）に沿った方向に前記シース（１１４）を部分的に除去するステップと、
前記ワイヤ長手軸に対して横方向に前記ワイヤを細分割することにより、少なくとも１つの円筒状の半製品（１１０）を形成するステップと、
前記半製品を接点台（１０４）に固定するステップであって、その結果、前記第２の電気伝導性材料を前記接点台に接続するステップと、
前記接点要素（１００）を形成するために前記溶接された半製品を再成形するステップであって、交合接点に近接可能な接点領域（１０６）が前記第１の電気伝導性材料によって形成されるステップと
を含む方法。
ワイヤ長手軸（１１８）に沿った方向に前記シース（１１４）を部分的に除去する前記ステップが、
軸方向に前記ワイヤの一部を削り取り、その結果、前記ワイヤの円形断面上において、１つのセグメントを除去すること
を含む、請求項１に記載の方法。
ワイヤ長手軸に沿った方向に前記コーティングを部分的に除去する前記ステップが、
前記前の削り取るステップ関して定義された半径方向の角度によってオフセットされた軸方向に前記ワイヤの一部を削り取り、その結果、前記ワイヤの前記円形断面上において、さらに少なくとも１つのセグメントが除去されること
を含む、請求項２に記載の方法。
ワイヤ長手軸に沿った方向に前記コーティングを部分的に除去する前記ステップが、
軸方向に前記ワイヤを分割し、その結果、前記ワイヤの前記円形断面を分割すること
を含む、請求項１に記載の方法。
前記第１の伝導性材料が溶接不可である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
前記第１の伝導性材料が貴金属／金属酸化物合金を含む、請求項５に記載の方法。
前記第２の伝導性材料が溶接可能である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
前記第２の伝導性材料が単体貴金属を含む、請求項７に記載の方法。
前記接点要素（１００）が電磁リレーのための接点である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
前記半製品（１１０）を前記接点台（１０４）に固定する前記ステップを溶接により行う、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
前記円筒状の半製品（１１０）を前記接点台に固定するステップにおいて、前記コーティングが除去されている領域が前記接点台からそれるように、前記半製品の円周の円筒表面が前記接点台上にくる状態で前記円筒状の半製品を固定する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
交合接点によって電気的に接触可能な電気接点要素（１００）であって、前記接点要素を請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法により製造する電気接点要素。
電気接点要素を製造するための半製品であって、前記半製品が、第１の電気伝導性材料のコア（１１２）と、第２の電気伝導性材料のシース（１１４）とを含み、前記シースを前記半製品の長手軸（１１８）に沿った方向に少なくとも部分的に除去する半製品。
前記半製品が円筒形である、請求項１３に記載の半製品。
電気接点を製造するための、請求項１３または１４に記載の半製品の使用。
請求項１２に記載の少なくとも１つの切り替え可能な接点要素を有する電磁リレー。