JP2017010826A - コンタクトの接触構造 - Google Patents

Abstract

【課題】接離する一対のコンタクト間に蓄積される電気エネルギーの大きさにかかわらず、簡単な構成で確実にアーク放電の発生を防止するコンタクトの接触構造を提供する。
【解決手段】第２コンタクトの移動経路に沿って第１コンタクトに連続する中間接触体を、第１コンタクトより電気抵抗率が高い材料で形成し、移動経路に直交する横断面の断面積を移動経路の離反方向に向かって漸減する形状に形成する。中間接触体の抵抗値は、第１コンタクトに接続する基端からの距離に比例する以上に大きく増加するので、基端から先端までの短い長さで高抵抗値とすることができ、中間接触体の先端付近で分離する第２コンタクトの間にアーク放電が発生しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、それぞれ電気回路に活線接続する一対のコンタクト間のコンタクトの接触構造に関し、更に詳しくは、接離する一対のコンタクト間に高い電気エネルギーが発生するコンタクトの接触構造に関する。

高電圧、高電流の電力を送電する電力線などを活線接続する電気コネクタは、接続されている相手側コネクタを引き抜く際に、接触している一対のコンタクト間に高い電気エネルギーが蓄積され、その間でアーク放電が発生する。このようなアーク放電は、誘導性負荷に接続する一方のコネクタを、電力線に接続する他方のコネクタから引き抜く際に生じる誘導起電力によっても発生する。

アーク放電は、電気コネクタのコンタクトが溶損する等、劣化を早める原因となるので、従来から大別して２通りの方法で対策が講じられている。第１の方法は、特開２０１０−５６０５５号公報（特許文献１）に開示されている方法で、一対のコンタクトの対向方向と直交方向に永久磁石などを配置して磁場をかけ、ローレンツ力によりアークの方向を偏向させてアーク放電によるコンタクトの損傷を防ぐものである。

また、第２の方法は、一対のコンタクト間に蓄積される電気エネルギー自体を低下させてアーク放電を発生させないようにする方法である。一対のコンタクト間に蓄えられる電気エネルギーは、一対のコンタクト間の電圧及び電流に比例するので、特開昭６３−８６２８１号公報（特許文献２）や実開平４−２４６７号公報（特許文献３）では、一対のコンタクトが分離する際のコンタクト間の電圧を低下させてアーク放電の発生を防止している。

すなわち、特許文献２に記載のコンタクトの接触構造１００は、図６に示すように、コンタクト１０１と、コンタクト１０１より電気抵抗率ρが高い抵抗体１０２を、相手側コネクタのコンタクト１０３が移動する移動経路に沿って連設し、他方のコンタクト１０３が移動経路から引き出されて分離する際に、最も抵抗値が高くなる抵抗体１０２の先端１０２ａでコンタクト１０３を分離させ、両者間の電圧をアーク放電に至らない電圧としてアーク放電の発生を防止している。

また、特許文献３に記載のコンタクトの接触構造１１０では、図７に示すように、コンタクト１１２を、相手側のコンタクト１１４が移動する移動経路に沿って離反方向（図中右方）に移動するほど抵抗値を増加させたもので、相手側のコンタクト１１４が完全に挿入された同図（ａ）に示す状態から、同図（ｂ）に示すように、相手側のコンタクト１１４が移動経路から抜き出した際に、コンタクト１１４が近接するコンタクト１１２の先端１１２ａの部分を最も高抵抗として、コンタクト１１２に大きな電位降下を生じさせ、その先端１１２ａとコンタクト１１４間の電圧をアーク放電に至らない電圧としている。

特開２０１０−５６０５５号公報 特開昭６３−８６２８１号公報 実開平４−２４６７号公報

特許文献１に示される第１の方法は、一対のコンタクトの対抗方向と直交する方向に永久磁石などを配置して磁場を発生させるので、その構造が複雑でコンタクトの接触構造が大型化するとともに、アーク放電自体の発生を防止するものではないので、アーク放電による電磁ノイズが負荷などの電子回路に悪影響を及ぼし、本質的な解決手段とはなっていない。

また、第２の方法のコンタクトの接触構造１００は、他方のコンタクト１０３を引き出す際に、電気抵抗率ρが高い抵抗体１０２を介してコンタクト１０１と分離するので、抵抗体１０２の抵抗値によって抵抗体１０２の先端１０２ａの電圧が降下する。ここで抵抗体１０２の抵抗値は、図８に示すように、コンタクト１０１との接続位置ｘ０からの距離に比例するので、抵抗体１０２の先端１０２ａでの位置ｘ１で抵抗値が最大となっている。しかしながら、コンタクト１０１、１０３間に加わる電圧や、コンタクト１０１、１０３間に流れる電流によっては、抵抗体１０２の先端１０２ａで抵抗体１０２の抵抗値を最大としても、抵抗体１０２で十分に電位を降下させることができず、アーク放電が発生する場合がある。

このような場合には、より高い電気抵抗率ρの導電材料で抵抗体１０２を形成することが考えられるが、高い抵抗値の抵抗体１０２を用いると、相手側コネクタのコンタクト１０３の接触位置がコンタクト１０１から抵抗体１０２に移動した瞬間に、抵抗体１０２が空気と同様の絶縁体となって、近接するコンタクト１０１、１０３間の電気エネルギーによりアーク放電が発生する。従って、コンタクト１０３の接触位置が接続位置ｘ０から所定の距離となるまで対抗体１０２の抵抗値を大幅に上昇させることができず、導電材料の変更によっては解決できない。

そこで、抵抗体１０２の接続位置ｘ０から先端位置ｘ１までの長さを伸ばして先端１０２ａの抵抗値を増加させることとなるが、抵抗値は離反方向に沿った距離に比例して増加するだけなので、抵抗体１０２の抵抗値の上限に限界があり、離反方向に引き延ばすことによってコンタクトの接触構造も大型化するものとなる。

また、特許文献３に記載のコンタクトの接触構造１１０は、コンタクト１０２を移動経路に沿って離反方向（図中右方）に移動するほど抵抗値を増加させるものであるが、コンタクト１０２に用いる導電材料の電気抵抗率ρは、導電材料毎に固有の値であるので、離反方向（図中右方）に移動するほど単位長さあたりの抵抗値を増加させるには、電気抵抗率ρが次第に大きくなる導電材料を多種類用意して離反方向に連続させる必要があり、実用的ではない。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、接離する一対のコンタクト間に蓄積される電気エネルギーの大きさにかかわらず、簡単な構成で確実にアーク放電の発生を防止するコンタクトの接触構造を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、請求項１に記載のコンタクトの接触構造は、互いに電気接続する第１コンタクトと、第１コンタクトより電気抵抗率が高い中間接触体が、第１コンタクトに接離する第２コンタクトの移動経路に沿って連続して露出し、移動経路に沿って第１コンタクトから離反方向に移動する第２コンタクトが、第１コンタクトから中間接触体に接触した後、中間接触体から離反するコンタクトの接触構造であって、中間接触体は、第１コンタクトに電気接続する基端から離反方向の先端までの少なくともいずれかの区間で、移動経路に直交する横断面の断面積が、離反方向に向かって漸減する形状に形成されることを特徴とする。

第１コンタクトに電気接続する基端から第２コンタクトとの接触位置までの中間接触体の抵抗値は、基端から第２コンタクトとの接触位置までの移動経路に沿った距離に比例し、移動経路に直交する中間接触体の横断面の断面積に反比例する。中間接触体の横断面の断面積は、少なくとも一部の区間で離反方向に向かって漸減するので、中間接触体の抵抗値は、その区間で基端からの距離に比例する以上に大きく増加する。

従って、中間接触体を、第２コンタクトの接触位置が基端付近である場合に低抵抗としつつ、基端から先端までの距離を短距離としても、第２コンタクトの接触位置が先端にある場合に極めて高い抵抗値となり、いずれの接触位置付近でもアーク放電が発生する程度の電気エネルギーが蓄積されない。

請求項２に記載のコンタクトの接触構造は、中間接触体の基端から離反方向の先端までの形状が、中空の移動経路の軸周りに裁頭円錐形に形成され、裁頭円錐形の先端を、第１コンタクトと第２コンタクト間の電圧と、第１コンタクトと第２コンタクト間が接触した際に流れる電流とから、第２コンタクトとの間に蓄積されるエネルギーがアーク放電が発生するエネルギー未満となる位置としたことを特徴とする。

中間接触体の電気抵抗率をρ、円錐形の基端の半径をｂ_２、中空の移動経路が円筒形であるとしてその半径をｂ_１、基端から円錐形の傾斜面が移動経路の軸に交差する交差位置までの離反方向に沿った距離をａ_２とすると、基端から離反方向に距離ｘ離れた位置までの中間接触体の抵抗値Ｒｘは、

で表され、第２コンタクトの接触位置が中間接触体の基端付近で緩やか上昇し、接触位置が円錐形の先端に近づくにつれて急激に上昇し、基端からの距離ｘがａ_２（ｂ_２−ｂ_１）／ｂ_２の移動経路が開口する位置ａ_１で無限大となる。

（１）式から算出する中間接触体の抵抗値Ｒによる電圧降下で、中間接触体と第２コンタクトとの間に蓄積されるエネルギーがアーク放電が発生するエネルギー未満となる距離ｘの位置で円錐形を切断し裁頭円錐形の先端とすることにより、アーク放電の発生を確実に防止できる。

請求項３に記載のコンタクトの接触構造は、中間接触体が、金属若しくは合金からなる第１コンタクトより電気抵抗率が高いフェライトで形成されることを特徴とすることを特徴とする。

フェライトの電気抵抗率は、一般にコンタクトの材料として用いられる金属や合金の電気抵抗率より高いので、移動経路に沿った距離に応じて上昇する抵抗値の勾配がより大きくなる。

請求項４に記載のコンタクトの接触構造は、第２コンタクトが、金属若しくは合金からなる基端接触部と、基端接触部から前記離反方向よりの周囲に突設されたフェライトからなる保護接触部とから構成され、中間接触体が露出する移動経路の位置で保護接触部が中間接触体に接触するとともに、第１コンタクトが露出する移動経路の位置で基端接触部が第１コンタクトに接触することを特徴とする。

フェライトで構成される中間接触体には、第２コンタクトのフェライトで構成される保護接触部が接触するので、第２コンタクトが移動経路に沿って移動する際に中間接触体との接触により摩耗しない。

請求項５に記載のコンタクトの接触構造は、中間接触体が、金属若しくは合金からなる第１コンタクトより電気抵抗率が高いセラミック樹脂で形成されることを特徴とする。

中間接触体が、第１コンタクトより電気抵抗率が高いセラミック樹脂で形成されるので、移動経路に沿った距離に応じて上昇する抵抗値の勾配がより大きくなる。

請求項６に記載のコンタクトの接触構造は、中間接触体が、金属若しくは合金からなる第１コンタクトより電気抵抗率が高い導電性樹脂で形成されることを特徴とする。

中間接触体が、第１コンタクトより電気抵抗率が高い導電性樹脂で形成されるので、移動経路に沿った距離に応じて上昇する抵抗値の勾配がより大きくなる。

請求項７に記載のコンタクトの接触構造は、第２コンタクトは、雄コネクタに設けられたプラグピンであり、第１コンタクトは、前記雄コネクタに嵌合接続する雌コネクタに設けられ、前記プラグピンの挿抜を案内するプラグ挿入孔に臨むソケットコンタクトであることを特徴とする。

雄コネクタのプラグピンと雌コネクタのソケットコンタクト間に高い電気エネルギーが蓄えられても、プラグピンの挿抜の際にアーク放電が発生しない。

請求項１の発明によれば、中間接触体の少なくとも一部の区間を、離反方向に向かって横断面の断面積が漸減する形状とするだけで、第２コンタクトが第１コンタクト若しくは中間接触体の先端から分離するいずれの瞬間であっても、アーク放電が発生しないように設定できる。

特に、中間接触体の基端から先端までの移動経路に沿った長さを短縮しても確実にアーク放電の発生を防止できるので、コンタクトの接触構造の全体が大型化しない。

請求項２の発明によれば、中間接触体の基端から先端までの移動経路に沿った長さを、アーク放電が発生しない最短の長さとすることができる。

請求項３の発明によれば、中間接触体の移動経路に沿った長さをより短縮して、アーク放電の発生を防止できる。

また、炭素系の抵抗材料で形成する場合の中間接触体に比べて第２コンタクトが接触する接触面は強固で摩耗しにくく、第２コンタクトが繰り返し摺動接触しても摺動劣化がない。

請求項４の発明によれば、中間接触体にフェライトを用いても、フェライトに接触する第２コンタクトが摩耗しない。

請求項５又は請求項６の発明によれば、中間接触体を射出成型が可能なセラミック樹脂若しくは導電性樹脂で形成するので、移動経路に直交する横断面の断面積が、離反方向に向かって漸減するような複雑な形状であっても容易に成型できる。

請求項７の発明によれば、高電圧、高電流の電力を送電する電力線などを活線接続する雄コネクタと雌コネクタからなる電気コネクタにアーク放電が発生しない。

本発明の一実施の形態に係るコンタクトの接触構造１の縦断面図である。 第２コンタクト３の接触位置（ｘ）と中間接触体４との抵抗値Ｒｘとの関係を示すグラフである。 第２の実施の形態に係るコンタクトの接触構造１０の縦断面図である。 第３の実施の形態に係るコンタクトの接触構造２０の縦断面図である。 第４の実施の形態に係るコンタクトの接触構造３０の縦断面図である。 従来のコンタクトの接触構造１００の側面図である。 従来のコンタクトの接触構造１１０の、（ａ）は、相手側のコンタクト１１４を完全に挿入した状態を、（ｂ）は、相手側のコンタクト１１４を移動経路から抜き出した状態を示す縦断面図である。 コンタクトの接触構造１００の相手側コネクタのコンタクト１０３の移動量ｘと、抵抗体１０２の抵抗値の変化を示すグラフである。

以下、本発明の一実施の形態に係るコンタクトの接触構造１を、図１と図２を用いて説明する。コンタクトの接触構造１は、第１コンタクトであるソケットコンタクト２に第２コンタクトであるプラグピン３を接触させて電気接続させる構造であり、本明細書では、第２コンタクト３を第１コンタクト２に向かって移動させる図１の左方向を接触方向と、第１コンタクト２との接触位置から離反して移動させる図１の右方向を離反方向とし、接触方向を基端側、離反方向を先端側として各部を説明する。また、本明細書に記載する各実施の形態について、コンタクトの接触構造１と同一若しくは同様に作用する構成は同一の番号を付してその詳細な説明を省略する。

ソケットコンタクト２は、電力線の端末に接続する雌コネクタとなるコネクタソケットに、プラグピン３は、電力線による電力の供給を受けて動作する負荷に接続する雄コネクタとなるコネクタプラグにそれぞれ備えられ、コネクタプラグをコネクタソケットへ嵌合接続することにより接触するソケットコンタクト２とプラグピン３を介して、例えば４００Ｖ、２Ａの８００Ｗの電力が電力線から負荷へ供給される。

コネクタソケットには、図１に示すように、ソケットコンタクト２の離反方向に円錐形状に形成された中間接触体４が連設されている。ソケットコンタクト２と中間接触体４は、同一中心軸周りに形成され、その中心軸（Ｘ軸）に沿ってプラグ挿通孔５が連通して穿設されている。プラグ挿通孔５は、接触方向と離反方向に沿ったＸ方向に沿って形成され、その内径２ｂ_１は、プラグ挿通孔５に挿抜するプラグピン３の外径とほぼ同一若しくは僅かに短い長さとなっている。従って、プラグピン３は、プラグ挿通孔５を移動経路として、ソケットコンタクト２と中間接触体４が連続するプラグ挿通孔５の内壁面に摺動接触しながら、接触方向と離反方向に移動するように案内される。

ソケットコンタクト２は、円筒接触部２ａと、円筒接触部２ａの先端で円筒接触部２ａに直交するリング接続部２ｂとが、燐青銅、黄銅などの銅合金で一体に形成されている。リング接続部２ｂの外径は２ｂ_２で、円錐形状の中間接触体４の基端の外径に等しく、リング接続部２ｂの先端面は、同一形状で対抗する中間接触体４の基端面に導電性接着剤等により固着され、ソケットコンタクト２と中間接触体４の基端が電気接続している。

中間接触体４は、基端の外径が２ｂ_２、離反方向（Ｘ方向）の高さがａ_２の円錐形に、内径が２ｂ_１のプラグ挿通孔５が中心軸に沿って穿設された円錐形状で、銅合金で形成されたソケットコンタクト２より十分に高い電気抵抗率ρのフェライトで形成されている。 フェライトは、鉄、マグネシューム、亜鉛等の導電粒子をガラスで結合した焼結体であり、導電粒子とガラスの配合比を調整することにより１Ωｃｍから８００Ωｃｍ程度の幅で所望の電気抵抗率ρが得られる。従って、後述するように、基端（ｘ＝０）からＸ方向の距離ｘに応じて上昇する中間接触体４の抵抗値Ｒは、フェライトの電気抵抗率ρを変えることにより、１倍から８００倍の範囲で任意に調整できる。また、焼結体であるフェライトを用いて中間接触体４とすることにより、プラグピン３が摺動接触しても摩耗することがなく、摺動接触を繰り返しても摺動劣化がない。

上述のように構成されたコンタクトの接触構造１について、プラグピン３の接触位置（ｘ）に応じて変化するソケットコンタクト２とプラグピン３の間の抵抗値について説明する。ここで、一般にコンタクト２、３を形成する金属若しくは合金の電気抵抗率ρは数μΩｃｍであるのに対して、上述の通り、フェライトの電気抵抗率ρはその１０^６乃至１０^８倍と高く、中間接触体４の抵抗値Ｒに対して、両導電性の材料からなるソケットコンタクト２とプラグピン３の抵抗値は微小であり、また、ソケットコンタクト２と中間接触体４間の接続抵抗や中間接触体４とプラグピン３間の接触抵抗はプラグピン３の接触位置（ｘ）にかかわらずほぼ一定値であるので、本明細書ではこれらの抵抗値を無視し、中間接触体４の抵抗値Ｒを、ソケットコンタクト２とプラグピン３の間の抵抗値とみなして説明する。

ソケットコンタクト２とプラグピン３の間の中間接触体４の抵抗値Ｒは、ソケットコンタクト２に接続する基端（ｘ＝０）からプラグピン３の接触位置ｘｐまでのプラグピン３の移動経路に沿ったＸ方向の距離ｘに比例し、Ｘ方向に直交する横断面の断面積Ｓに反比例し、中間接触体４の電気抵抗率をρとして、
Ｒ＝ｘ／Ｓで表される。

中間接触体４は、円錐形の中心軸であるＸ軸周りにプラグ挿通孔５が穿設された円錐形状であるので、Ｘ方向に直交する横断面の断面積Ｓは、Ｘ方向の距離ｘによって異なり、基端から距離ｘ離れた位置での横断面積Ｓｘは、図１に示すように、基端の半径がｂ_２、プラグ挿通孔５の半径がｂ_１、基端からの円錐形状の高さ（Ｘ方向の長さ）がａ_２であることから、
Ｓｘ＝π・（ｂ_２−ｂ_２・ｘ／ａ_２−ｂ_１）^２
で表される。

従って、その位置での微小幅Δｘの中間接触体４の抵抗値ΔＲは、
ΔＲ＝ρ・Δｘ／Ｓｘ＝ρ・Δｘ／π・（ｂ_２−ｂ_２・ｘ／ａ_２−ｂ_１）^２
で表され、
基端（ｘ＝０）から距離ｘ離れたプラグピン３の接触位置ｘｐまでの中間接触体４の抵抗値Ｒｘは、円錐の勾配−ｂ_２／ａ_２をｋとおけば、

で表されるので、これを定積分して、

が得られる。

（１）式から、プラグピン３の接触位置ｘｐがソケットコンタクト２に接続する基端（ｘ＝０）であれば、ｘが０であるので（以下、基端からＸ方向に沿った距離がａ_１、ａ_２、ａ_３である位置をａ_１、ａ_２、ａ_３という）、中間接触体４の抵抗値Ｒｘは０であり、基端から離反方向に離れるにつれて緩やかに上昇し、基端からの距離ｘがａ_２（ｂ_２−ｂ_１）／ｂ_２の位置となる中間接触体４の先端ａ１で抵抗値Ｒｘは無限大となる。

図２は、中間接触体４を、電気抵抗率ρが０．０３Ωｍのフェライトで形成し、円錐形状の基端の半径ｂ_２を３ｍｍ、円錐形状の高さ（Ｘ方向の長さ）ａ_２を５ｍｍとした場合の基端からの距離ｘと基端から距離ｘまでの中間接触体４の抵抗Ｒとの関係を、（１）式を用いて算定した算定結果を示すグラフである。ここで、計算を容易にするため、プラグ挿通孔５は形成されていないものとしてその半径ｂ_１を０としている。

同図に示すとおり、プラグピン３の接触位置ｘｐがソケットコンタクト２に接続する基端から４ｍｍ程度まで離反方向に移動する間は、中間接触体４の抵抗Ｒは、２２Ω以下であり、プラグピン３とソケットコンタクト２の間に大きな電気エネルギーが蓄積されていても、低抵抗の中間接触体４を介してプラグピン３とソケットコンタクト２が電気接続し、その間にアーク放電は生じない。また、プラグピン３の接触位置ｘｐが中間接触体４の先端に接近すると中間接触体４の抵抗Ｒｘは急激に上昇し、例えば、基端からの距離ｘが４．９ｍｍとなる接触位置ｘｐでは、２６０Ωとなり、中間接触体４とプラグピン３が分離する中間接触体４の先端（基端からの距離ｘが５ｍｍ）で理論上無限大となる。従って、プラグピン３とソケットコンタクト２間の電気接続が遮断される瞬間には、高抵抗値の中間接触体４が介在し、中間接触体４の先端とプラグピン３間の電圧が大幅に低下するので、その間にアーク放電が発生するような電気エネルギーが生じない。

この第１の実施の形態に係るコンタクトの接触構造１によれば、例えば移動経路５に沿った長さが５ｍｍ程度の短い中間接触体４を用いるだけで、中間接触体４の抵抗Ｒを数Ωから無限大近くまで変化させることができる。特に、図２に示すように、プラグピン３とソケットコンタクト２が４ｍｍ程度離れるまでは、介在する中間接触体４は低抵抗値であり、中間接触体４が絶縁体となって接近するプラグピン３とソケットコンタクト２間にアーク放電が生じることがなく、一方、プラグピン３の接触位置Ｘｐが基端から４ｍｍ離れた後に中間接触体４の先端までわずか１ｍｍ移動する間に中間接触体４の抵抗Ｒｘは無限大まで上昇するので、プラグピン３が中間接触体４の先端から分離する瞬間においてもその間にアーク放電が生じない。

このように、プラグピン３が中間接触体４の先端ａ_１から引き出される際、すなわちプラグピン３とソケットコンタクト２間の電気接続が遮断される際に、プラグピン３の離反方向の移動に伴って中間接触体４の抵抗Ｒｘが無限大まで上昇した後に、中間接触体４とプラグピン３が分離して絶縁される。従って、プラグピン３とソケットコンタクト２間の抵抗値は、数Ωから無限大まで連続して変化するので、急激な電流変化がなく、コンタクト２、３に電磁ノイズが発生せず、接続する回路がインダクタンスを含んでいても誘導電圧が生じない。

上述のコンタクトの接触構造１は、中間接触体４の先端ａ_１で移動経路に沿った方向（Ｘ方向）に直交する横断面の断面積を０に収束させて、中間接触体４の抵抗Ｒを無限大まで上昇させたが、一方でプラグ挿通孔５の開口で中間接触体４が鋭角に臨むこととなるので十分な強度が得られず、プラグ挿通孔５へ挿入しようとするプラグピン３が当接して破損する恐れがある。図３に示す第２の実施の形態に係るコンタクトの接触構造１０は、このコンタクトの接触構造１の課題を解決するために、円錐状の中間接触体４の先端部分をアーク放電が発生しない位置で裁断して裁頭円錐形としたものである。

上述のように、コネクタソケットにコネクタプラグを接続して電力線から負荷へ４００Ｖ、２Ａの８００Ｗの電力が供給されるものとすれば、ソケットコンタクト２とプラグピン３が遮断される瞬間にその間に４００Ｖ、２Ａの電気エネルギーが発生する。ここで、プラグピン３が分離する中間接触体３の先端とプラグピン３の間にアーク放電が発生しない電気エネルギーの上限が、例えば１５Ｖ、２Ａであるとすれば、中間接触体４の先端での中間接触体４の抵抗値Ｒｘを（４００−１５）Ｖ／２Ａの１９２．５Ω以上とすることでアーク放電の発生を防止できる。

中間接触体４の側面がコンタクトの接触構造１のように円錐形の傾斜面である場合には、距離ｘと、基端からの距離ｘ離れた接触位置Ｘｐでの中間接触体４の抵抗値Ｒｘとの関係は、

から得られるので、（１）式の抵抗値Ｒｘを１９２．５Ωとして、中間接触体４の基端から先端までの距離ｘを求め、その距離ｘの位置を、裁頭円錐形とする中間接触体４の先端の位置ａ_３として、アーク放電の発生を防止できる。

中間接触体４の裁頭円錐形の先端の位置ａ_３は、（１）式中の電気抵抗率ρ、基端の半径ｂ_２、プラグ挿通孔５の半径ｂ_１、基端からの円錐形の高さ（Ｘ方向の長さ）ａ_２の各変数のいずれか１又は２以上を変えて任意に調整できる。

図４は、立方体とした中間接触体２４の平面２４ａを離反方向に向かって底面の移動経路２５の方向に傾斜させ、これにより、移動経路２５に直交する中間接触体２４の横断面積を離反方向に向かって漸減させた第３の実施の形態に係るコンタクトの接触構造２０を示す縦断面図である。このコンタクトの接触構造２０では、第１コンタクト２２は、直方体状に形成され、第２コンタクト２３は、第１コンタクト２２の底面側に付勢された板バネ片で形成されている。

第１コンタクト２２とその離反方向で一体に電気接続する中間接触体２４の各底面は、同一面で連続し、各底面に沿って第２コンタクト２３が弾性接触しながら接触方向と離反方向に摺動する。つまり、第１コンタクト２２と中間接触体２４の連続する底面の接触方向と離反方向に沿った経路が、第２コンタクト２３の移動経路２５となる。

中間接触体２４の基端から距離ｘ離れた位置でのＸ方向に直交する横断面の断面積Ｓｘは、図４に示すように、基端の高さがｂ_２、基端からの傾斜面２４ａと移動経路２５が交わる位置までの長さをａ_２、図示しない紙面に直交する方向の奥行きをＬとして、
Ｓｘ＝Ｌ・（ｂ_２−ｂ_２・ｘ／ａ_２）
で表される。

従って、その位置での微小幅Δｘの中間接触体４の抵抗値ΔＲは、
ΔＲ＝ρ・Δｘ／Ｓｘ＝ρ・Δｘ／Ｌ・（ｂ_２−ｂ_２・ｘ／ａ_２）
で表され、
基端（ｘ＝０）から距離ｘ離れた第２コンタクト２３の接触位置ｘｐまでの中間接触体４の抵抗値Ｒｘは、

で表されるので、これを定積分して、

が得られる。

（４）式から、第２コンタクト２３の接触位置ｘｐが第１コンタクト２２に接続する基端（ｘ＝０）であれば、ｘが０であるので中間接触体４の抵抗値Ｒｘは０であり、基端から離反方向に移動するにつれて上述の第１、第２の実施の形態に比べてより緩やかに上昇し、中間接触体２４の先端ａ１で抵抗値Ｒｘは最大となる。また、中間接触体２４の先端ａ１においてアーク放電が発生しない閾値となる中間接触体２４の抵抗値Ｒｘを（４）式に代入し、中間接触体２４の移動経路２５に沿った最小長さを求めることもできる。

上述の各実施の形態では、第２コンタクト３、２３が摺動接触することによる摩耗を防ぐために中間接触体４，２４を焼結体であるフェライトで形成しているが、フェライトに摺動接触する第２コンタクト３、２３側が摩耗して劣化する恐れがある。図５は、この課題を解決する第４の実施の形態に係るコンタクトの接触構造３０の断面図であり、第２の実施の形態に係るコンタクトの接触構造１０と比較し、第２コンタクトとなるプラグピン３は、図示するように銅合金からなるコンタクト本体の基端側が球体部３ａとなり、プラグ挿通孔５に内接するフェライト製のリング接触部３ｂが、プラグ挿通孔５に内接する球体部３ａの円周周りに巻回されている。また、ソケットコンタクト２の円筒接触部２ａとリング接続部２ｂとの連結部２ｃは、上記プラグピン３の基端側に露出する球体部３ａが当接して球面に接触する凹湾曲面となっている。

従って、プラグピン３がプラグ挿通孔５内で中間接触体４に摺動接触する間は、フェライト製のリング接触部３ｂが接触し、接触方向にプラグピン３がソケットコンタクト２に当接するまでプラグ挿通孔５内へ挿入すると、銅合金からなるコンタクト本体の球体部３ａとソケットコンタクト２の連結部２ｃが接触する。従って、プラグピン３とソケットコンタクト２間が接触する間は、その間に比較的高い電気抵抗率ρのフェライトが介在しないので、電力損失がなく、プラグピン３とソケットコンタクト２が電気接続する。また、プラグピン３がソケットコンタクト２に接触するまでは、フェライトの中間接触体４とリング接触部３ｂが摺動接触するので、いずれも摩耗しない。

また、上述の各実施の形態では、中間接触体４、２４が、基端から先端まで連続して、移動経路５、２５に直交する中間接触体４、２４の横断面の断面積が離反方向に向かって漸減する形状で説明したが、基端から先端までの少なくとも一部の区間で移動経路に直交する断面積が漸減する形状であってもよい。しかしながら、中間接触体４、２４の移動経路に沿った形状は、基端から横断面積が最小となる位置までの中間接触体４，２４の抵抗値Ｒｘによる電圧降下によって、上記最小となる位置より先端側の接触位置ｘｐでアーク放電が発生しない形状とする必要がある。

尚、中間接触体４、２４を焼結体であるフェライトで形成する場合には、移動経路に直交する横断面の断面積Ｓを離反方向に向かって漸減させる形状とする加工が困難である場合があるので、本発明を実施できる程度の電気抵抗率ρの導電材料であれば、セラミック樹脂を用いて所望の中間接触体４、２４を成形してもよい。ここで、セラミック樹脂とは、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）等の熱可塑性樹脂とホウ化チタニウム等の導電性セラミック粉粒帯とを所定の比率で混合したもの、あるいは、熱可塑性樹脂と絶縁性セラミック粉粒体と任意の導電性フィラーとを所定の比率で混合したものであって、熱可塑性樹脂の射出成形における十分な成形性を確保しつつ、その成型品が導電性を有するように組成されたものである。このようなセラミック樹脂は、例えば、特開２００３−３４７５１号における比較例１において、ホウ化チタニウム（ＴｉＢ２）の配合比率を適宜下げることで得ることができる。尚、セラミック樹脂の組成物は、熱可塑性樹脂と導電性セラミック粉粒体とに限定されず、必要に応じて、ガラス繊維等の繊維やその他の添加物が加えられていてもよい。

また、同様に本発明を実施できる程度の電気抵抗率ρの導電材料であれば、低抵抗の導電性樹脂等の異なる成形材料を用いて複雑な形状の中間接触体４、２４を成形してもよい。ここで、本発明を実施できる程度の電気抵抗率ρとは、コンタクトの接触構造の部分に配置可能な中間接触体の大きさで、中間接触体の電気抵抗率ρにより算定される基端から先端までの抵抗値Ｒｘにより、中間接触体の基端付近と先端でアーク放電の発生を確実に防止するできる範囲の電気抵抗率ρである。

また、上記実施の形態は、コネクタプラグとコネクタソケットからなる電気コネクタに備えられたコンタクトの接触構造を例に説明したが、電気コネクタ以外に、第１コンタクトと第２コンタクトが一定の移動経路に沿って接触方向と離反方向に移動し、第１コンタクトに接離する構造であれば、リレー、スイッチに用いられるコンタクトの接触構造にも適用できる。

アーク放電が発生する恐れのあるコンタクト間を活線接続するコンタクトの接触構造にに適している。

１ コンタクトの接触構造（第１の実施の形態）
２ ソケットコンタクト（第１コンタクト）
２ａ 円筒接触部
２ｂ リング接続部
２ｃ 連結部
３ プラグピン（第２コンタクト）
３ａ 球体部
４ 中間接触体
５ プラグ挿通孔（移動経路）
１０ コンタクトの接触構造（第２の実施の形態）
２０ コンタクトの接触構造（第３の実施の形態）
２２ 第１コンタクト
２３ 第２コンタクト
２４ 中間接触体
２５ 移動経路
３０ コンタクトの接触構造（第４の実施の形態）

中間接触体４は、円錐形の中心軸であるＸ軸周りにプラグ挿通孔５が穿設された円錐形状であるので、Ｘ方向に直交する横断面の断面積Ｓは、Ｘ方向の距離ｘによって異なり、基端から距離ｘ離れた位置での横断面積Ｓｘは、図１に示すように、基端の半径がｂ_２、プラグ挿通孔５の半径がｂ_１、基端からの円錐形状の高さ（Ｘ方向の長さ）がａ_２であることから、
Ｓｘ＝π・（ｂ _２ −ｂ _２ ・ｘ／ａ _２ ） ^２ −π・ｂ _１ ^２
で表される。

従って、その位置での微小幅Δｘの中間接触体４の抵抗値ΔＲは、
ΔＲ＝ρ・Δｘ／Ｓｘ＝ρ・Δｘ／π・｛（ｂ _２ −ｂ _２ ・ｘ／ａ _２ ） ^２ −ｂ _１ ^２ ｝
で表され、
基端（ｘ＝０）から距離ｘ離れたプラグピン３の接触位置ｘｐまでの中間接触体４の抵抗値Ｒｘは、円錐の勾配−ｂ_２／ａ_２をｋとおけば、

Claims (7)

1. 互いに電気接続する第１コンタクトと、第１コンタクトより電気抵抗率が高い中間接触体が、第１コンタクトに接離する第２コンタクトの移動経路に沿って連続して露出し、移動経路に沿って第１コンタクトから離反方向に移動する第２コンタクトが、第１コンタクトから中間接触体に接触した後、中間接触体から離反するコンタクトの接触構造であって、
   中間接触体は、第１コンタクトに電気接続する基端から離反方向の先端までの少なくともいずれかの区間で、移動経路に直交する横断面の断面積が、離反方向に向かって漸減する形状に形成されることを特徴とするコンタクトの接触構造。
2. 中間接触体は、前記基端から離反方向の前記先端までの形状が、中空の移動経路の軸周りに裁頭円錐形に形成され、裁頭円錐形の先端を、第１コンタクトと第２コンタクト間の電圧と、第１コンタクトと第２コンタクト間が接触した際に流れる電流とから、第２コンタクトとの間に蓄積されるエネルギーがアーク放電が発生するエネルギー未満となる位置としたことを特徴とする請求項１に記載のコンタクトの接触構造。
3. 中間接触体は、金属若しくは合金からなる第１コンタクトより電気抵抗率が高いフェライトで形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のコンタクトの接触構造。
4. 第２コンタクトは、金属若しくは合金からなる基端接触部と、基端接触部から前記離反方向よりの周囲に突設されたフェライトからなる保護接触部とから構成され、中間接触体が露出する移動経路の位置で保護接触部が中間接触体に接触するとともに、第１コンタクトが露出する移動経路の位置で基端接触部が第１コンタクトに接触することを特徴とする請求項３に記載のコンタクトの接触構造。
5. 中間接触体は、金属若しくは合金からなる第１コンタクトより電気抵抗率が高いセラミック樹脂で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のコンタクトの接触構造。
6. 中間接触体は、金属若しくは合金からなる第１コンタクトより電気抵抗率が高い導電性樹脂で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のコンタクトの接触構造。
7. 第２コンタクトは、雄コネクタに設けられたプラグピンであり、第１コンタクトは、前記雄コネクタに嵌合接続する雌コネクタに設けられ、前記プラグピンの挿抜を案内するプラグ挿入孔に臨むソケットコンタクトであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコンタクトの接触構造。

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