JP2023100148A - Main circuit conductor and switchgear - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、通電用導体に接点がかしめられる構造を有する主回路導体および開閉器に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a main circuit conductor and a switch having a structure in which a contact is crimped to an energizing conductor.
電磁開閉器または回路遮断器などの開閉器の固定側接点導体または可動側接点導体を構成する主回路導体は、通電用導体と、通電用導体に固定される接点とを備える。これらの接点には、銀合金が使用されることが多い。例えば、Ag-WC-Gr系の焼結接点、Ag-In2O3-SnO2系の溶解接点などが銀合金の接点として用いられ、これらを定格電流または遮断容量によって使い分けている。また、接点と通電用導体との接合方法についても、リベット形状の接点を通電用導体にかしめ接合するもの、ロウ材により通電用導体と接点との接合を行うものなどがあるが、かしめ接合のほうが低コストであるので、コスト的に有利である。 A main circuit conductor constituting a fixed side contact conductor or a movable side contact conductor of a switch such as an electromagnetic switch or a circuit breaker includes an energizing conductor and a contact fixed to the energizing conductor. Silver alloys are often used for these contacts. For example, Ag-WC-Gr based sintered contacts and Ag-In 2 O 3 -SnO 2 based fused contacts are used as silver alloy contacts, and these are selectively used depending on the rated current or breaking capacity. As for the method of joining the contact and the current-carrying conductor, there are methods such as caulking a rivet-shaped contact to the current-carrying conductor, and joining the current-carrying conductor and the contact with brazing material. Since the cost is lower, it is advantageous in terms of cost.
特許文献1には、リベット形状の台金へのかしめ固定構造が示されている。
かしめ接合は、コスト的に有利であるが、接点の種類によっては、クラックが入るか、あるいは変形が大きくなるという問題がある。例えば、リベット形状の焼結接点を通電用導体にかしめると、焼結接点にクラックが入るか、あるいは変形が大きくなる。このような接点では、無負荷耐久試験のような数千回におよぶ衝撃を加えると接点に欠けが生じる、または接点が脱落しやすくなるといった長期信頼性に欠ける問題が発生する。また、変形が大きいと、電気用品安全法で定められている銀接点の厚さ0.5mm以上の要件を守れないという問題もある。 Caulking is advantageous in terms of cost, but there is a problem that depending on the type of contact, cracks may occur or deformation may increase. For example, when a rivet-shaped sintered contact is crimped to a current-carrying conductor, the sintered contact cracks or deforms significantly. Such a contact suffers from the problem of lack of long-term reliability, such as contact chipping or contact falling off easily after thousands of impacts such as no-load endurance tests. Moreover, if the deformation is large, there is also the problem that the requirement of a thickness of 0.5 mm or more for the silver contact stipulated by the Electrical Appliance and Material Safety Law cannot be complied with.
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、長期信頼性を確保することができる主回路導体を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a main circuit conductor capable of ensuring long-term reliability.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の主回路導体は、孔が設けられた通電用導体と、通電用導体の孔に挿入されてかしめられるリベット形状の接点と、を備える。通電用導体の厚さをtとし、接点がかしめられた後のかしめ代をdとしたとき、t×(d1.4)>2.3で、かつd+t<4.7mmを満足することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the main circuit conductor of the present disclosure includes a current-carrying conductor provided with a hole, and a rivet-shaped contact that is inserted into the hole of the current-carrying conductor and crimped. Prepare. Let t be the thickness of the current-carrying conductor and d be the crimping allowance after the contact is crimped. Characterized by
本開示の主回路導体によれば、長期信頼性を確保することができるという効果を奏する。 According to the main circuit conductor of the present disclosure, it is possible to ensure long-term reliability.
以下に、実施の形態にかかる主回路導体および開閉器を図面に基づいて詳細に説明する。 A main circuit conductor and a switch according to embodiments will be described in detail below with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る回路遮断器のトリップ状態を示す断面図である。図2は、実施の形態1に係る回路遮断器のオン状態を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a tripped state of the circuit breaker according to Embodiment 1. FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the ON state of the circuit breaker according to
図1および図2において、開閉器としての回路遮断器は、ハンドル10と、開閉機構部30と、固定側の通電用導体6と、固定側の通電用導体6に設けられた固定側接点7と、可動側の通電用導体8と、可動側の通電用導体8に設けられた可動側接点9と、を備える。開閉機構部30の構成の詳細については、本開示の要部ではないので、説明を省略する。
1 and 2, the circuit breaker as a switch includes a
図1,2に示すように、ハンドル10をオン操作すると、開閉機構部30が動作し、可動側の通電用導体8が回転駆動され、可動側接点9が固定側接点7に当接し、可動側の通電用導体8と固定側の通電用導体6とが導通状態となる。可動側接点9が固定側接点7に接触した瞬間に、可動側接点9と固定側接点7との投入による衝撃が可動側接点9と固定側接点7に加わる。この衝撃により、可動側接点9または固定側接点7にクラックが入っている場合、無負荷耐久試験のような数千回の衝撃によりクラックが進行し、可動側接点9または固定側接点7に欠損が発生する、または可動側接点9または固定側接点7が脱落するなどの可能性がある。
As shown in FIGS. 1 and 2, when the
図3は、実施の形態1に係るリベット形状の接点20の構成を示す断面図である。リベット形状の接点20は、可動側接点9または固定側接点7の総称である。以下、リベット形状の接点20をリベット接点20と呼称する。図3に示すように、リベット接点20は、リベットの形状を有する台金部1と、台金部1に接合された接点2とを有する。台金部1は、ネジのない胴部1aと、胴部1aより径が大きな頭部1bとを有する。台金部1と接点2との間の境界面は、ろう付け、冷間圧接、熱間圧接などによって台金部1と接点2とが接合される接合面3を示している。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the rivet-
台金部1の材料は、例えば、銅であり、無酸素銅、タフピッチ銅などの純銅が望ましい。接点2の材料は、銀系の合金であり、例えば、Ag-WC-Gr、Ag-WC、Ag-In2O3-SnO2、Ag-SnO2系である。このように、台金部1と接点2の材質には様々な種類があり、また、台金部1と接点2との接合の仕方にも様々な種類がある。
The material of the
図4は、実施の形態1に係る通電用導体5にリベット接点20をかしめる前の状態を示す正面図である。図5は、実施の形態1に係る通電用導体5にリベット接点20をかしめた後の状態を示す正面図である。通電用導体5は、固定側の通電用導体6および可動側の通電用導体8の総称である。通電用導体5とリベット接点20によって主回路導体が構成される。通電用導体5の材料は、例えば、銅、アルミニウム、鉄などである。
FIG. 4 is a front view showing a state before the
図4に示すように、通電用導体5に設けられた貫通孔5aに、リベット接点20の台金部1の胴部1aを挿入後、通電用導体5から突出されたリベット接点20の台金部1の胴部1aの先端面1cに、ポンチ11などの工具により力を加えて、かしめを行う。
As shown in FIG. 4 , after inserting the
これにより、図5に示すように、通電用導体5から突出された台金部1の胴部1aの先端部1dが変形し、かしめ接合が行われる。通電用導体5の厚さをtとし、かしめ後のリベット接点20の先端面1eから通電用導体5までの距離をdとする。以下、dをかしめ代と称す。かしめ代dは、かしめ後のリベット接点20の先端面1eが平面でない場合、先端面1eを構成する各先端点の平均位置に基づいて決定される。
As a result, as shown in FIG. 5, the
図6は、実施の形態1に係る通電用導体5にリベット接点20を適切にかしめることができなかった状態を示す正面図である。図6のように、かしめ代dが長すぎると、台金部1の胴部1aの先端面1cの近傍だけが膨らむため、通電用導体5の貫通孔5aの部分が膨らまず、台金部1が通電用導体5に対し動く状態となり、適切なかしめ強度をもってリベット接点20をかしめることができない。
FIG. 6 is a front view showing a state in which the
図7は、実施の形態1において、通電用導体5にリベット接点20をかしめる試験の結果を示すグラフであり、通電用導体5の厚さtを横軸に、かしめ代dを縦軸として、接点2に発生するクラックの有無を示すグラフである。かしめ代dの単位はmmであり、通電用導体5の厚さtの単位はmmである。通電用導体5を銅とし、接点2をAg(85wt%)-WC(12wt%)-Gr(3wt%)とした。wt%は重量パーセントである。かしめ時は、接点2が若干膨張し、接点2の径が大きくなるが、この試験では接点2の外周を拘束せずにかしめを行った。〇印は目視で確認できる接点クラックがなしの状態を示し、×印は目視で確認できる接点クラックがあることを示している。また、白塗りの三角で示される閾値a1は、接点クラックが有りか無しかを識別するための閾値である。かしめ代dが閾値a1より大きくなると、接点クラックの発生の可能性があり、かしめ代dが閾値a1より小さくなると、接点クラックの発生の可能性がない。黒塗りの三角で示される閾値a2は、かしめ力が緩くなるか否かを判定するための閾値であり、かしめ代dが閾値a2より大きくなると、かしめ力が緩くなって適切なかしめ力を得られず、かしめ代dが閾値a2より小さな場合は、所要のかしめ力が得られる。
FIG. 7 is a graph showing the results of a test of crimping the
図7の試験結果によれば、t×(d1.4)の値が2.3より大きい場合、すなわち下式(1)が成立する場合、接点2にクラックが発生しないことを目視で確認した。
t×(d1.4)>2.3 ・・・・・(1)
According to the test results in FIG. 7, when the value of t×(d 1.4 ) is greater than 2.3, that is, when the following formula (1) holds, it is visually confirmed that the
t×(d 1.4 )>2.3 (1)
この結果は、通電用導体5の厚さtが薄い場合、かしめ時の力が接点2に伝わりやすくなるため、浅く(すなわち、かしめ代dを大きく)かしめる必要があるが、通電用導体5の厚さtが厚い場合は、かしめの力が接点2に伝わりにくくなるため、深く(すなわち、かしめ代dを小さく)かしめることができることを示している。
As a result, when the thickness t of the current-carrying
また、閾値a2で示されるように、d+t≧4.7となると、図6に示したように、かしめの力が緩くなり、接触安定性が損なわれるため、主回路導体として使用できなくなることを示している。したがって、適切なかしめ強度を得るためには、下式(2)に示されるように、通電用導体5の厚さtとかしめ代dとの合計を4.7mmより小さくする必要がある。
d+t<4.7 ・・・・・(2)
Further, when d+t≧4.7 as indicated by the threshold value a2, as shown in FIG. 6, the crimping force becomes loose and the contact stability is impaired, so that it cannot be used as a main circuit conductor. showing. Therefore, in order to obtain an appropriate crimping strength, the sum of the thickness t and the crimping allowance d of the conducting
d+t<4.7 (2)
式(1)を満足する主回路導体を回路遮断器、または電磁開閉器などの開閉器に搭載した場合、無負荷耐久試験のような数千回の衝撃にも耐えることができ、長期信頼性を確保することができる。 When a main circuit conductor that satisfies formula (1) is installed in a circuit breaker or a switch such as an electromagnetic switch, it can withstand thousands of impacts such as a no-load endurance test, resulting in long-term reliability. can be ensured.
また、ビッカース硬さが160HV以下である接点の場合は、式(1)を満足しないと、リベット接点20をかしめたときに接点2が変形しやすくなり、接点2の形状によっては例えば電気用品安全法で定められている銀合金接点の場合の0.5mm以上の接点要件を満足しなくなる。
In the case of a contact having a Vickers hardness of 160 HV or less, if the formula (1) is not satisfied, the
また、焼結接点でタングステンカーバイドを含有すると、前述の銀系の合金接点と比較して、かしめの衝撃の力に対して弱く、よりクラックが入りやすくなり、式(1)の効果がより顕著に現れる。特に、タングステンカーバイドの含有量が40wt%以下である場合、式(1)を満足しないと、リベット接点20をかしめたときに接点2が変形しやすくなり、接点2の形状によっては例えば電気用品安全法で定められている銀合金接点の場合の0.5mm以上の接点要件を満足しなくなる。また、通常、焼結接点はろう付けで通電用導体に接点が接合されるが、実施の形態1では、ろう付けよりも安価なリベット形状で、通電時の温度上昇を抑制し、かつ接点の溶着性能が優れている焼結接点の特性を生かすことができる。
In addition, when the sintered contact contains tungsten carbide, it is weaker against the impact of caulking and cracks more easily than the silver-based alloy contact described above, and the effect of formula (1) is more pronounced. appear in In particular, when the content of tungsten carbide is 40 wt% or less, if the expression (1) is not satisfied, the
また、焼結接点でグラファイトを含有すると、前述の銀系の合金接点と比較してかしめの衝撃の力に対して弱く、よりクラックが入りやすくなり、式(1)の効果がより顕著に現れる。特に、グラファイトの含有量が2%以上の場合、より式(1)の効果が顕著に表れ、無負荷耐久試験のような数千回の衝撃にも耐えることができ、長期信頼性を確保することができる。さらに、安価なリベット形状で、通電時の温度上昇を抑制し、かつ接点の溶着性能が優れている焼結接点の特性を生かすことができる。 In addition, when the sintered contact contains graphite, it is weaker against the impact force of caulking than the silver-based alloy contact described above, and cracks are more likely to occur, and the effect of formula (1) appears more remarkably. . In particular, when the graphite content is 2% or more, the effect of formula (1) is more pronounced, and it can withstand thousands of impacts such as a no-load endurance test, ensuring long-term reliability. be able to. Furthermore, it is possible to take advantage of the characteristics of the sintered contact, which is inexpensive, has a rivet shape, suppresses a temperature rise when energized, and has excellent welding performance of the contact.
また、タングステンカーバイドおよびグラファイトを接点2に含有してもよく、この場合でも、安価なリベット形状で通電時の温度上昇を抑制し、かつ接点の溶着性能が優れている焼結接点の特性を生かすことができる。
In addition, tungsten carbide and graphite may be contained in the
このように実施の形態1によれば、通電用導体5の厚さをtとし、リベット接点20がかしめられた後のかしめ代をdとしたとき、t×(d1.4)>2.3で、かつd+t<4.7mmを満足するようにしたので、接点にクラックが生じることがなくなり、また接点が脱落しやすくなることがなくなり、主回路導体の長期信頼性を確保することができる。
As described above, according to
実施の形態2.
実施の形態1は1点切りの回路遮断器の実施例について説明したが、実施の形態2は、実施の形態1で説明したリベット接点20および通電用導体5を有する主回路導体を2点切りの回路遮断器に適用したものである。図8は、実施の形態2に係る2点切りの回路遮断器のトリップ状態を示す断面図である。
図8に示すように、回路遮断器は、固定接点として、通電用導体としての第1固定接触子40と、第1固定接触子40に設けられた第1固定接点41と、通電用導体としての第2固定接触子42と、第2固定接触子42に設けられた第2固定接点43とを備える。また、図8に示す回路遮断器は、可動接点として、通電用導体としての第1可動接触子50と、第1可動接触子50に設けられた第1可動接点51と、通電用導体としての第2可動接触子52と、第2可動接触子52に設けられた第2可動接点53とを備える。第1可動接触子50および第2可動接触子52は、ロータ55の回転軸54に支持される一体構造物であり、互いに反対方向に延びている。図8に示される状態から、ロータ55が時計方向に回転すると、第1可動接触子50および第2可動接触子52が時計方向に回転し、第1可動接点51が第1固定接点41に当接し、第2可動接点53が第2固定接点43に当接し、回路遮断器が導通状態となる。
As shown in FIG. 8, the circuit breaker includes, as fixed contacts, a first fixed
実施の形態1で詳述したリベット接点20および通電用導体5を有する主回路導体は、図8に示される2点切りの回路遮断器の固定接点および可動接点として使用することができる。
The main circuit conductor having the
実施の形態3.
実施の形態3は、実施の形態1で説明したリベット接点20および通電用導体5を有する主回路導体を電磁開閉器に適用したものである。図9は、実施の形態3に係る電磁開閉器の構成を示す断面図である。
In the third embodiment, the main circuit conductor having the
開閉器としての電磁開閉器は、固定接点として、通電用導体としての第1固定接触子60と、第1固定接触子60に設けられた第1固定接点61と、通電用導体としての第2固定接触子62と、第2固定接触子62に設けられた第2固定接点63とを備える。電磁開閉器は、可動接点として、通電用導体としての第1可動接触子70と、第1可動接触子70に設けられた第1可動接点71と、通電用導体としての第2可動接触子72と、第2可動接触子72に設けられた第2可動接点73とを備える。第1可動接触子70および第2可動接触子72は、電磁アクチュエータ75のプランジャ74に支持される一体構造物であり、互いに反対方向に延びている。図9に示される状態から、電磁アクチュエータ75は、固定鉄心76と可動鉄心77を有し、コイル78に電流を流すと固定鉄心76が可動鉄心77を吸引する。可動鉄心77には、プランジャ74が取り付けられている。電磁アクチュエータ75が動作すると、固定鉄心76が可動鉄心77を吸引し、これにより、第1可動接点71が第1固定接点61に当接し、第2可動接点73が第2固定接点63に当接し、電磁開閉器が導通状態となる。
An electromagnetic switch as a switch includes, as fixed contacts, a first fixed
実施の形態1で詳述したリベット接点20および通電用導体5を有する主回路導体は、図9に示される電磁開閉器の固定接点および可動接点として使用することができる。
The main circuit conductor having the
以上の実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiment shows an example of the content of the present disclosure, and can be combined with another known technology. It is also possible to omit or change the part.
1 台金部、1a 胴部、1b 頭部、1c,1e 先端面、1d 先端部、2 接点、3 接合面、5,6,8 通電用導体、5a 貫通孔、7 固定側接点、9 可動側接点、10 ハンドル、11 ポンチ、20 リベット形状の接点(リベット接点)、30 開閉機構部、40,60 第1固定接触子、41,61 第1固定接点、42,62 第2固定接触子、43,63 第2固定接点、50,70 第1可動接触子、51,71 第1可動接点、52,72 第2可動接触子、53,73 第2可動接点、54 回転軸、55 ロータ、74 プランジャ、75 電磁アクチュエータ、76 固定鉄心、77 可動鉄心、78 コイル、d かしめ代、t 通電用導体の厚さ。
Claims (7)
前記通電用導体の前記孔に挿入されてかしめられるリベット形状の接点と、
を備え、
前記通電用導体の厚さをtとし、前記接点がかしめられた後のかしめ代をdとしたとき、
t×(d1.4)>2.3で、かつ
d+t<4.7mm
を満足することを特徴とする主回路導体。 a current-carrying conductor provided with a hole;
a rivet-shaped contact that is inserted into the hole of the conducting conductor and crimped;
with
When the thickness of the conducting conductor is t and the crimping allowance after crimping the contact is d,
t×(d 1.4 )>2.3 and d+t<4.7 mm
A main circuit conductor characterized by satisfying
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240522 |