JP6918298B2 - 携帯機器用のマイクロブレーカ及び携帯機器用のマイクロブレーカの製造方法 - Google Patents
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Description
本明細書において「マイクロブレーカ」は、厚さを2mm以下とする超小型のブレーカを意味するものとする。
本明細書において、PTCがトリップしない状態における電気抵抗である「低抵抗値」は20℃におけるPTCの電気抵抗を意味する。
また、本発明の他の大切な目的は、部品加工や組み立てに高い精度が要求されず、安価に多量生産しながら瞬断を確実に阻止できるマイクロブレーカとその製造方法を提供することにある。
図1に示す従来のマイクロブレーカにおいて、
(1)は、周囲温度が設定温度よりも低い状態におけるブレーカの通電状態を示す。
この状態でバイメタル96は非反転状態にあって接点90はクローズしている。
(2)は、周囲温度が設定温度よりも高くなってブレーカが電流を遮断する状態を示す。
この状態でバイメタル96は反転して接点90をオープン状態とする。
(3)は、振動で接点90がオープンする状態を示す。
この状態で、バイメタル96は非反転状態にあって接点90がオープン状態となる。
(1)は、周囲温度が設定温度よりも低い状態におけるブレーカの通電状態を示す。
この状態でバイメタル6は非反転状態にあって接点10はクローズしている。
PTC7と接点10とが並列に接続されて通電される。
したがって、この状態でブレーカの電流は、接点10とPTC7とに分流して流れるが、接点10の接触抵抗はPTC7の低抵抗値よりも小さく、ブレーカの電流はほとんど接点10に流れる。
この状態でバイメタル6は反転して接点10をオープン状態とするが、接点10と並列にPTC7が接続されるので、PTC7に通電され、PTC7は電流で加熱されてトリップし、電気抵抗が急激に増加して実質的に電流を遮断する。
この状態は、バイメタル6は非反転状態にあって、接点10はオープン状態となる。
接点10と並列にPTC7が接続されるが、トリップしていないPTC7の電気抵抗は小さく、接点10に流れていた電流はPTC7に流れる。したがって、接点10が瞬間的にオープンとなっても、ブレーカは電流を遮断しない。接点10が連続してオープン状態にあると、PTC7がトリップしてPTC7の電気抵抗が急激に大きくなって電流を遮断するが、接点10は衝撃で接点10をオープンとする時間は極めて短く、この状態でPTC7がトリップすることはない。したがって、振動で接点10がオープンとなっても、PTC7に電流が流れて瞬断は防止される。
これ等のマイクロブレーカは、弾性アーム5の先端に可動接点3を設けてなる可動接点板1と、可動接点3との対向位置に固定接点4を設けている固定接点板2と、周囲温度が設定温度に上昇すると反転して可動接点3を固定接点4から離してオープン状態とするバイメタル6と、固定接点板2と可動接点板1とに接続しているPTC7とを備える。図3〜図10のマイクロブレーカは、ケース8内に内蔵するPTC7を、自己保持用のPTC7Xと瞬断防止用のPTC7Yに兼用し、図11と図12のマイクロブレーカは、ケース8内に内蔵するPTC7を自己保持用のPTC7Xとして、ケース8外に瞬断防止用のPTC7Yを配置している。
(1)下ケース8Yにインサート成形して固定している固定接点板2の上面にクリームハンダを供給する。
(2)クリームハンダを付着している固定接点板2の上にPTC7を載せて、クリームハンダを固定接点板2とPTC7の下側電極7aに密着させる。
(3)PTC7の上側電極7bにクリームハンダを供給する。
(4)PTC7の上にリードワイヤー14をセットする。リードワイヤー14を下ケース8Yの定位置にセットするために、リードワイヤー14は位置決め穴18Aの貫通穴を設けており、下ケース8Yは位置決め穴18Aの挿入位置に位置決め凸部18Bを設けている。位置決め凸部18Bを位置決め穴18Aに挿入して、リードワイヤー14は下ケース8Yの定位置にセットされる。PTC7の上側電極7bに供給されたクリームハンダは、上側電極7bとリードワイヤー14とに密着される。
以上の状態で、固定接点板2を固定している下ケース8Yに、PTC7とリードワイヤー14とがセットされた組み立てパーツ20となる。
(5)上ケースをセットしていない組み立てパーツ20をリフロー炉31に入れて加熱し、クリームハンダを溶融して、PTC7の下側電極7aを固定接点板2に、PTC7の上側電極7bをリードワイヤー14にリフローハンダして固定する。
(6)リフローハンダして固定されたリードワイヤー14の上に、可動接点板1をセットする。このとき、リードワイヤー14と可動接点板1との間に絶縁シート17を積層する。絶縁シート17は、リードワイヤー14と可動接点板1との積層部分であって、外部接続端子19の先端部である非絶縁部19aを除く領域に配置される。また、PTC7と可動接点板1との間にはバイメタル6を配置する。その後、上ケース8Xをセットして、上ケース8Xを下ケース8Yに固定する。上ケース8Xと下ケース8Yは、超音波振動させて周壁を溶着し、あるいは接着剤を介して接着して固定する。
(7)ケース8から引き出されたリードワイヤー14の外部接続端子19の先端部を折曲し、非絶縁部19aを可動接点板1から離間させて、リードワイヤー14が可動接点板1に接続されない絶縁状態として、接点10を活性化処理する。
(8)接点10を活性化処理した後、外部接続端子19の非絶縁部19aを可動接点板1に積層する状態で、リードワイヤー14にレーザービームを照射して、リードワイヤー14を可動接点板1に接続する。
2…固定接点板
3…可動接点
4…固定接点
5…弾性アーム
6…バイメタル
7…PTC
7a…下側電極
7b…上側電極
7X…自己保持用のPTC
7Y…瞬断防止用のPTC
8…ケース
8X…上ケース
8Y…下ケース
8A…周壁
9…中空部
10…接点
11…接続端子
12…接続端子
13…突出部
14…リードワイヤー
15…絶縁材
16…接続穴
17…絶縁シート
18…位置決め構造
18A…位置決め穴
18B…凸部
19…外部接続端子
19a…非絶縁部
20…組み立てパーツ
30…電源
31…リフロー炉
90…接点
96…バイメタル
97…PTC
Claims (22)
- 電池と直列に接続される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
弾性アームの先端に可動接点を設けてなる可動接点板と、
前記可動接点との対向位置に固定接点を設けてなる固定接点板と、
設定温度において前記可動接点を前記固定接点から離してオフ状態とするバイメタルと、
前記固定接点板と前記可動接点板とに接続してなる瞬断防止用のPTCとを備え、
前記可動接点板と前記固定接点板との間に、設定温度になると反転して前記可動接点を前記固定接点から離す前記バイメタルと、前記バイメタルと前記固定接点板との間にバイメタルを加熱して反転状態に保持する自己保持用のPTCとを内蔵しており、
前記自己保持用のPTCが前記瞬断防止用のPTCに兼用されてなり、さらに、
前記可動接点板と前記固定接点板を固定しているケースと、
前記PTCの表面に接続され、かつ端部を前記ケースの外部に引き出してなる外部接続端子としてなるリードワイヤーとを備え、
さらに、前記外部接続端子と前記可動接点板との間に絶縁シートを備えると共に、該外部接続端子が該可動接点板に接続されてなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項1に記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記瞬断防止用のPTCの一方の電極がハンダ付け、溶接、接着の何れかで前記固定接点板に接続され、
前記瞬断防止用のPTCの他方の電極がハンダ付け、溶接、接着の何れかで前記可動接点板に接続されてなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項1又は2に記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記絶縁シートが、前記リードワイヤーの表面に接着されてなる5μm以上であって50μm以下の熱可塑性のプラスチックフィルムとしてなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項1ないし3に記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記リードワイヤーが前記バイメタルと前記PTCとの間に配設されると共に、前記バイメタルとの対向面に絶縁シートを設けてなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記リードワイヤーが前記絶縁シートを介して前記可動接点板に積層されて前記ケースに固定されてなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記リードワイヤーがリフローハンダで前記PTCの表面に接続されてなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項6に記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記PTCがリフローハンダで前記固定接点板に接続されてなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項1ないし7のいずれかに記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記リードワイヤーが位置決め構造で前記ケースの定位置に配置されてなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項8に記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記位置決め構造が、前記リードワイヤーに設けた位置決め穴と、前記ケースに設けられて前記位置決め穴に挿入される位置決め凸部とで構成され、前記位置決め凸部が前記位置決め穴に挿入されて、前記リードワイヤーが前記ケースの定位置に配置されてなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 電池と直列に接続される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
弾性アームの先端に可動接点を設けてなる可動接点板と、
前記可動接点との対向位置に固定接点を設けてなる固定接点板と、
設定温度において前記可動接点を前記固定接点から離してオフ状態とするバイメタルと、
前記固定接点板と前記可動接点板とに接続してなる瞬断防止用のPTCと、
前記可動接点板と前記固定接点板を固定しているケースを備え、
前記瞬断防止用のPTCが前記ケースの外部に配置されてなる携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項10に記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記瞬断防止用のPTCの一方の電極がハンダ付け、溶接、接着の何れかで前記固定接点板に接続され、
前記瞬断防止用のPTCの他方の電極がハンダ付け、溶接、接着の何れかで前記可動接点板に接続されてなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項10又は11に記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記固定接点板が前記ケースの底面沿って固定されると共に、ケースの底面から長手方向に突出して前記ケース外に接続端子を設けており、
前記接続端子の上面に前記瞬断防止用のPTCを積層状態に固定してなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項12に記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記ケースの外部に配置してなる瞬断防止用のPTCと、
前記可動接点板と前記固定接点板との間であって、前記ケース内に設けられて、設定温度で前記可動接点をオフ状態に保持する自己保持用のPTCとを備える携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項1ないし13のいずれかに記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記瞬断防止用のPTCを前記可動接点板と前記固定接点板に接続するリードワイヤーを備え、
前記リードワイヤーは、両端をハンダ付け、溶接、接着の何れか前記瞬断防止用のPTCと前記可動接点板と前記固定接点板とに接続されてなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 電池と直列に接続される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
弾性アームの先端に可動接点を設けてなる可動接点板と、
前記可動接点との対向位置に固定接点を設けてなる固定接点板と、
設定温度において前記可動接点を前記固定接点から離してオフ状態とするバイメタルと、
前記固定接点板と前記可動接点板とに接続してなる瞬断防止用のPTCと、
前記瞬断防止用のPTCを前記可動接点板と前記固定接点板に接続するリードワイヤーを備え、
前記リードワイヤーは、両端をハンダ付け、溶接、接着の何れか前記瞬断防止用のPTCと前記可動接点板と前記固定接点板とに接続されてなることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項1ないし15のいずれかに記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記瞬断防止用のPTCの通電状態における低抵抗値が、前記可動接点が前記固定接点に接触する状態における抵抗値である接点抵抗値の10倍以上であることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項16に記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記接点抵抗値が5mΩ以下で、前記瞬断防止用のPTCの低抵抗値が4Ω以下であることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 請求項16に記載される携帯機器用のマイクロブレーカであって、
前記瞬断防止用のPTCの低抵抗値が20mΩ以上であることを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカ。 - 弾性アームの先端に可動接点を設けてなる可動接点板と、
前記可動接点との対向位置に固定接点を設けてなる固定接点板と、
設定温度において前記可動接点を前記固定接点から離してオフ状態とするバイメタルと、
前記固定接点板と前記可動接点板とに接続してなる瞬断防止用のPTCとを備える携帯機器用のマイクロブレーカの製造方法であって、
前記瞬断防止用のPTCを前記可動接点板と前記固定接点板の何れか一方に接続し、あるいは両方に接続しない状態で前記可動接点と前記固定接点を活性化処理し、活性化処理の後、前記瞬断防止用のPTCを前記固定接点板と前記可動接点板に接続することを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカの製造方法。 - 請求項19に記載される携帯機器用のマイクロブレーカの製造方法であって、
前記可動接点板と前記固定接点板を固定しているケースと、
前記瞬断防止用のPTCの表面に接続され、かつ端部を前記ケースの外部に引き出してなる外部接続端子とするリードワイヤーとを備える携帯機器用のマイクロブレーカの製造方法であって、
前記外部接続端子と前記可動接点板との間に絶縁シートを配置して、前記リードワイヤーと前記可動接点板とを絶縁状態とする絶縁工程と、
前記絶縁工程で前記リードワイヤーと前記可動接点板とを絶縁状態に保持して前記可動接点と前記固定接点とを活性化する活性化工程と、
前記活性化工程で接点を活性化した後、前記ケースの外部で前記外部接続端子を前記可動接点板に接続する接続工程とで製造することを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカの製造方法。 - 請求項20に記載される携帯機器用のマイクロブレーカの製造方法であって、
前記ケースの定位置に前記固定接点板をセットし、前記固定接点板の上に前記瞬断防止用のPTCを載せて、該瞬断防止用のPTCの上に前記リードワイヤーを載せ、この状態で、リフローハンダで前記瞬断防止用のPTCの下面を前記固定接点板に、上面を前記リードワイヤーとに接続することを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカの製造方法。 - 旧請求項22のまま
請求項20又は21に記載される携帯機器用のマイクロブレーカの製造方法であって、
前記外部接続端子の先端部に、前記可動接点板との間に前記絶縁シートが介在されない非絶縁部を設けており、
前記絶縁工程において、前記非絶縁部を前記可動接点板から離間させて前記リードワイヤーと前記可動接点板とを絶縁状態とし、
前記活性化工程で接点を活性化した後、前記接続工程において、前記非絶縁部を前記可動接点板に接続して前記リードワイヤーを前記可動接点板に接続することを特徴とする携帯機器用のマイクロブレーカの製造方法。
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