JP3818393B2 - 電気機械的なリレー及び電気機械的なリレーを製造する方法 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、リレー等の電気機械的なスイッチ開閉装置に関する。特に、本発明は、例えば可動な接点アームとして使用される、両側に接点片を有する電気的な接点アームを備えた電気機械的なスイッチ開閉装置に関する。
発明の背景
より大きな電流を開閉するためのリレー及びその他の電気機械的なスイッチ開閉装置では、電気的な接点アームの製造において、通常リベット式接点が使用される。例えば、両側に接点を必要とする中央の接点アームを有する接点構造（例えばＳＰＤＴ、Ｂｒｅａｋ−Ｍａｋｅ、Ｆｏｒｍ Ｃ）のためには、このアームのためのリベット接点は、予め形成され、次いで、アームに設けられた孔を貫通してかしめられ、接点アームの両側に対応接点面を得るために再度変形させられる。接点アームを形成するこの公知の方法は、接点リベットの高価な製造を必要とする。さらに、結果的に形成された接点アーム構造は、特定の開閉適用例のためのいくつかの苛酷な適用寿命の要求を満たさない。
英国特許出願公開第１１５８１１９号明細書には、ばねブレードアセンブリと、このばねブレードアセンブリを製造する方法が記載されている。このばねブレードアセンブリは、重ね合わされた複数のばねブレードを有しており、これらのばねブレードは、複数のばねブレードの両側に位置した結合された接点片を介して一体的に締め付けられている。より詳しく言えば、ばねブレードは、このばねブレードを貫通して形成された整合した開口と、複数のばねブレードの一方の側において開口に被さったヘッド接点と、他方の側において開口に被さった裏当て部材とを有している。ヘッド接点と裏当て部材とは、ろう接又は溶接によって相互に結合されている。重なり合った複数のばねブレードにより、接点片は、良好な伝導率を備えながら整合した開口内で結合されなければならない。このことは、各接点片が、別の接点片に結合するために、ヘッド接点及び／又は裏当て部材から個々の開口内へ延びた結合部材を有することを必要とする。その結果、接点片はリベット形状を有し、上に述べたリベット接点と同様の高価な製造を必要とする。
また、接点テープから接点片を切断し、前記のように電気的な接点アームの表面に接点片を冶金式に、例えば抵抗ろう付によって接合することが公知である。接点アームの表面を貫通して孔を形成する必要はない。このような接点片は、通常、一方の側に、ろう接合金裏側層を有しており、この一方の側は、接点アーム又はブレードばねの平らな表面に接点片をろう接するために使用される。ろう接された接点テープ片を備えられた接点アームは、通常、苛酷な適用寿命の要求を満たす。
しかしながら、結合／ろう接過程の間に、余分な溶融ろう材が、接点片の側面に沿って上方へ流れ、接点片の表面に流れ込む場合もある。これは、一部には、ろう接過程において使用される電極が、接点片を所定の位置に保持するために及び接点アームとの許容できる電気的接点を保証するために接点片に力を加えることによるものである。この状況は、接点アームの動作時における接点溶接及び、抵抗ろう付過程電極寿命の短縮を生ぜしめるおそれがある。不都合には、ろう接合金被覆層の厚さを十分に減じることはできない。接点テープの製造過程における制限がある、すなわち、このようなろう接合金被覆層は、テープ上に特定の最小厚さでのみ得ることができるからである。
したがって、本発明の課題は、従来技術の欠点を克服することである。
特に、本発明の課題は、単純な形状と平らな底面とを備えた安価な接点片を使用した電気的な接点アームを有する電気機械的なスイッチを提供することであり、これらの接点片は、余分なろう接材料が接点面に影響を与えることなしに、金属ブレードの両側にろう接されることができる。
本発明の別の課題は、１対の接点片が、ろう接合金裏側層を有する接点テープから切断されるような、電気的な接点アームを有する電気機械的なスイッチを提供することである。
本発明のさらに別の課題は、１対の接点片が金属ブレードの個々の側にろう接され、接点が、余分なろう材を除去する必要なしに接点面の間に所定の全体的な厚さを得るために金属ブレードに対して押し付けられるような、電気的な接点アームを有する電気機械的なスイッチを提供することである。
発明の概要
前記課題は、本発明によって排除された。本発明が提供する電磁式のスイッチには、電磁コアと、コアに巻き付けられたコイルと、コイル及びコアを保持するフレームとを有するコイルアセンブリが設けられており、また、接点アセンブリが設けられており、この接点アセンブリが、（ａ）互いに向き合って配置されていてかつ互いに面した個々の接点を備えた１対の固定接点アームと、（ｂ）この１対の固定接点アームの間に配設された可動な接点アームとを有しており、この可動な接点アームが、金属製のブレードを有しており、このブレードが、このブレードを貫通して形成された貫通孔と、１対の接点片とを備えており、各接点片は、平らな底面を有しており、前記接点片の底面は、金属製のブレードにろう接されており、これにより、両側から貫通孔を覆い、前記貫通孔は、少なくとも部分的に余分なろう材で充填されており、また、コイルの励磁及び非励磁に基づき可動接点アームを作動するための手段が設けられている。
また、本発明は、電気的な接点アームであって、金属ブレードが設けられており、この金属ブレードが、この金属ブレードを貫通するように形成された貫通孔を有しており、また、１対の接点片が設けられており、各接点片が、平らな底面を有しており、前記接点の底面が金属ブレードに接合されており、これにより、両側から貫通孔を覆い、前記貫通孔が、余分な結合材料で少なくとも部分的に充填されている。
さらに、本発明は、電気的な接点アームを製造する方法を提供しており、この方法は、貫通孔が形成された金属ブレードを提供し、このブレードに設けられた貫通孔よりも大きな平らな底面をそれぞれが有する１対の接点片を提供し、前記各底面が、接合材料層で被覆されており、一方の側から前記貫通孔を覆うように前記接点片の１つを前記ブレードの片側に位置決めし、前記接点片を一方の側から前記ブレードに対して押し付けながら前記接合材料層を溶融させるために熱を加えることによって接点片をブレードに接合し、貫通孔が、余分な溶融した接合材料が流入するための容器として働き、接合材料を凝固させるステップから成っている。
【図面の簡単な説明】
本発明をさらによく理解するために、本発明の典型的な実施例の以下の説明と、添付の図面とを参照にする。
第１図は、テープから切断されておりかつ金属ブレードの両側の上でセンタリングされている接点片を示す、本発明の方法を概略的に示す図である。この図は、種々異なる縮尺を用いて示されている。
第２図は、ろう接過程の開始時における接点片を備えた本発明の電気的な接点アームを示す拡大した断面図である。
第３図は、ろう接後の接点片を備えた、図２の接点アームを示す断面図である。
第４図は、本発明によるリレーを示す分解図である。
第５図は、第４図のリレーの可動接点アームを示す図である。
詳細な説明
図１には、通常巻き体２に収容された接点テープ１が示されている。接点テープ１は、所定の厚さ及び幅を有している。電気的な接点アームを製造するためには、テープ１は、単一の接点片３に切断される。切断機構４は、概略的にしか示しておらず、あらゆるタイプの公知の又は慣用の切断機構であってよい。接点テープ１は、接点材料から成っており、一方の側がろう接合金裏側層で被覆されている。例えば、図示したように、接点テープ１と接点片３とは、３つの接着された層、すなわち、貴金属の合わせ面３１と、銀の中間層３２と、ろう接合金裏側層３３とから成っている。これらの層は、拡大した横断面で示されている。
例えばリレーのための可動接点アームとして使用することができる、両側に接点を備えた電気的な接点アームを製造するために、金属ブレード５の所望の接点位置に貫通孔６が提供されている。金属ブレード５は、所望の適用例に適したあらゆる材料、例えば銅合金から成っていてよい。次いで、切断された１対の接点片３Ａ，３Ｂが、ろう接裏側層３３がブレード５に対して配置されながら、貫通孔６の両側の上でセンタリングされる。各接点片３Ａ，３Ｂは、貫通孔６よりも大きな横断面領域を有しているので、貫通孔６は金属ブレード５の両側において完全に覆われ、接点片３Ａ，３Ｂは、金属ブレード５の個々の取り囲んだ面と接触する。
図２に示したように、１対の電極７，８が、接点片３Ａ，３Ｂの合わせ面３１に結合されている。電極７，８は、接点片を所定の位置に保持し、ブレード５との許容できる電気的な接触を保証するために、接点片３Ａ，３Ｂに力を加える。次いで、両接点片３Ａ，３Ｂに設けられたろう接合金裏側層３３を溶融させるために、十分な時間だけ、第１の電極７、ブレード及び接点アセンブリ３Ａ，５及び３Ｂを通じて、他方の電極８にまで電流が流される。加えられる電流の量は、様々なエレメントの組成及びその他の物理的特性に依存する。
電流が停止させられた後、電極７及び８は、ろう接合金が凝固することができるように十分な時間だけ所定の位置に止まる。この方法により、各接点片３Ａ，３Ｂがブレード５に直接にろう接接合され、あらゆる余分なろう材３４は、“ろう接容器”として働く貫通孔６へ流入する。ろうが凝固すると、第３図に示したように電極７，８が除去される。
望ましい場合には、接点片３Ａ，３Ｂを互いに結合させる方法もある。これは、余分なろう材３４に貫通孔６を完全に充填させることにより（第３図に示したように）又は各接点片からの余分なろう接材料３４に貫通孔６内で互いに十分に結合させることにより行うことができる。
例として、本発明の方法を用いて以下のような寸法を有するリレーのための可動な接点アームが形成された。
接点片３Ａ，３Ｂ：長さ及び幅 ３．５ｍｍ
貴金属の合わせ面３１の厚さ：０．４６ｍｍ（最小値）
銀の中間層３２の厚さ：０．１２ｍｍ（最大値）
ろう接合金裏側層の厚さ：０．０２〜０．０４ｍｍ
接点アームブレード５の厚さ：０．１２７ｍｍ
貫通孔６の直径：２．３９ｍｍ
ろう接合金裏側層３３は、一般的なろう接合金組成、例えば、１５％のＡｇ，８０％のＣｕ及び５％のＰから成っている。
第４図には、本発明のリレー４０が示されている。リレー４０は、ベース４１と、ベース４１に結合されたコイルアセンブリ４２と、接極子４３と、固定接点部材４４，４５と、固定接点４４，４５に接点するように接極子４３によって作動される可動接点アーム４６とから成っている。可動接点アーム４６は、第５図にさらに詳しく示されている。可動接点アーム４６は、金属ブレード４６ａから成っており、この金属ブレードは、このブレードを貫通するように形成された貫通孔４６ｂと、金属ブレード４６ａに接合された１対の接点片４６ｃ，４６ｄとを有している。貫通孔４６ｂは、接点片４６ｃ，４６ｄをブレード４６ａに接合するために使用されるあらゆる余分な結合材料を収容するための容器として作用する。リレー４０及び可動接点アーム４６は、本発明の方法によって形成されてよい。
ここに示した実施例は、単に、本発明の原理を例示するものである。本発明の範囲又は思想から逸脱することなしに、本発明に対して様々な変更が行われてよいことは当業者には明らかである。
例えば、接点テープ１は、巻き体２に巻き付けられずに単一のブレードとして形成されていてよい。また、接点片３Ａ，３Ｂは、種々異なる形状、例えば方形又は円形に接点テープ１から切断されてよい。また、ろう接合金裏側層３３は、あらゆる公知の又は慣用のろう材から成っていてよい。
さらに、ろう接合金裏側層３３は、電極７，８を使用してこれらの電極の間に電流を加えることによってではなく、別の機構、例えば加熱室を使用することによって溶融されてよい。さらに、電極７，８は、金属ブレード５に対して接点片３Ａ，３Ｂを押付けかつ保持するために別の機構と交換されるか又は別の機構によって補助されてよい。
さらに、接点片は、ろう接によってではなく、適切なはんだ又は接合材料を用いて、はんだ付け又は溶接等のあらゆる公知の又は慣用の冶金的接合処理によってブレードに接合されてもよい。

Claims (19)

1. 電気的な接点アームを製造する方法であって、
   貫通孔（６；４６ｂ）を有する金属製のブレード（３；４６ａ）を提供し、
   該ブレード（３；４６ａ）に設けられた貫通孔（６；４６ｂ）よりも大きな平らな底面をそれぞれが有する１対の接点片（３；４６ｃ；４６ｄ）を提供し、前記底面のそれぞれが、接合材料の層（３３）によって被覆されており、
   両側から前記貫通孔（６；４６ｂ）を被覆するように前記接点片（３；４６ｃ；４６ｄ）の１つを、前記金属製のブレード（３，４６ａ）の各側に位置決めし、
   前記接点片（３；４６ｃ，４６ｄ）を前記金属製のブレード（３；４６ａ）に対して各側から押し付けながら、前記接合材料の層（３３）を溶融させるために熱を加えることによって接点片（３；４６ｃ，４６ｄ）を金属製のブレード（３；４６ａ）に接合し、貫通孔（６；４６ｂ）が、溶融した余分な接合材料（３４）が流入するための容器として働き、
   接合材料を凝固させるステップから成っていることを特徴とする、電気的な接点アームを製造する方法。
2. 前記接合材料が、ろう材（３３）から成っており、接点片（３；４６ｃ，４６ｄ）を接合するステップが、接点片（３；４６ｃ，４６ｄ）をろう接することを含んでいる、請求項１記載の方法。
3. さらに、一方の側が前記ろう材（３３）によって被覆された接点材料（３１）から成るテープ（１）から前記接点片（３；４６ｃ，４６ｄ）を切断するステップを含んでいる、請求項２記載の方法。
4. 前記ろう接のステップが、前記接点片（３；４６ｃ，４６ｄ）に１対の電極（７，８）を当て付けて該電極間に電流を流すことによる抵抗加熱を含んでいる、請求項２記載の方法。
5. 前記電極（７，８）を、ろう材（３３）が凝固するまで接点片（３；４６ｃ，４６ｄ）を前記金属製のブレード（３；４６ａ）に対して押し付けかつ保持するように配置する、請求項４記載の方法。
6. 凝固させるステップが、接点片（３；４６ｃ，４６ｄ）を冷却することを含んでいる、請求項１記載の方法。
7. ろう接のステップが、接点片（３；４６ｃ，４６ｄ）を互いにろう接するために貫通孔（６；４６ｂ）に溶融した十分な余分なろう材（３４）が提供されるまでろう材の層（３３）を溶融すること含んでいる、請求項２記載の方法。
8. 各接点片が、貴金属から成る少なくとも２つの層を有している、請求項６記載のスイッチ。
9. 各接点片が、平行六面体形状を有している、請求項６記載のスイッチ。
10. 前記貫通孔が、前記接点片の各底面のほぼ２分の１から３分の１までの横断面領域を有している、請求項６記載のスイッチ。
11. 電気的な接点アームを製造する方法であって、
    貫通孔が形成された金属性のブレードを提供し、
    該ブレードに設けられた貫通孔よりも大きな平らな底面をそれぞれが有する１対の接点片を提供し、前記底面のそれぞれが、接合材料の層で被覆されており、
    両側から前記貫通孔を覆うように前記ブレードの両側に前記接点片の１つを位置決めし、
    前記接点片を両側から前記ブレードに対して押し付けながら、接合材料の前記層を溶融させるために熱を加えることによって接点片をブレードに接合し、貫通孔が、溶融した余分な接合材料が流入するための容器として働き、
    接合材料を凝固させるステップから成ることを特徴とする、電気的な接点アームを製造する方法。
12. 接合材料が、ろう材から成っており、接点片を接合するステップが、接点片をろう接することを含んでいる、請求項１１記載の方法。
13. さらに、一方の側が前記ろう材で被覆された接点材料から成るテープから前記接点片を切断するステップを含んでいる、請求項１２記載の方法。
14. ろう接のステップが、前記接点片に１対の電極を当て付け、該電極の間に電流を流すことによる抵抗加熱を含んでいる、請求項１２記載の方法。
15. 前記電極を、ろう材が凝固するまで接点片を前記ブレードに対して押し付けかつ保持するように配置する、請求項１４記載の方法。
16. 凝固させるステップが、接点片を冷却することを含んでいる、請求項１１記載の方法。
17. ろう接のステップが、接点片を互いにろう接するために、溶融した余分な十分なろう材が貫通孔内に提供されるまでろう材の層を溶融することを含んでいる、請求項１２記載の方法。
18. 請求項１１記載の方法によって製造される電気的な接点アーム。
19. 請求項１１記載の方法によって製造される電気的な接点アームを有する電気機械的なスイッチ。

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