JPS5968116A - リ−ドスイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （８１発明の技術分野 本発明はガラス管の中に両端から磁性材料のリード片を
封入し、リード片の互いにオーバラップする部分で接点
の開閉を行なわせるリードスイッチに関する。

（ｂｌ技術の背景 通電のリードスイッチは第１図（イ）に示すように、ガ
ラス管ｌの両端から１対のリード片２°、３゛が挿入さ
れ、不活性ガスの雰囲気中で封止されている。そしてガ
ラス管１の外部に配置された励磁コイル４に通電すると
、両リード片２゛、３゛を通る磁束で、リード片のオー
ハラツブした接点部分のギヤツブ５が閉じてスイッチオ
ンする。次に励磁コイル４を非通電状態にすると、接点
ギヤ・ノブ５の磁気吸引力が消失して接点ギャップ５が
開き、スイッチオフとなる。

リード片の内端の接点部は、（ロ）のようにリート′片
３’　（２’）の先端に貴金属材料からなる接点６゛を
設げて、接触抵抗が小さくなるようにしている。リード
片の磁性材料としては、通常パーマロイ特に５２アロイ
と呼ばれる５２％ニッケルと４８％鉄の合金相が広く用
いられる。接点材料とし一ζは金、銀、ロジウム、銅ま
たは金糸合金（Ａｕ−Ｇｏ、Ａｕ−Ｎ１）などの材料が
用いられる。

ｆｃ）従来技術とその問題点 ところが金や銀などのような軟い材料を接点材料として
用いた場合、接点材料同士の粘着現象によって、励磁コ
イル４を非通電状態にして励磁磁界を取り去っても、接
点ギャップ５が閉じたままとなり易い。これを防止する
ために、リード片に接点材料をメッキした後、水素雰囲
気の電気炉中で２０分程度の熱処理を行ない、下地金属
と接点材料を拡散して、下地金属が接点の表面に一部析
出するようにしている。

ところがこの方法は、粘着は多少軽減される反面次のよ
うな欠点が生しる。

＋１．）パーマロイ中のＦｅのために接点の表面が酸化
し易く、接触抵抗が不安定になり易い。即ぢＦｅ−Ｎｉ
の酸化皮膜が形成され鉄と酸素が共存するため境界抵抗
（皮膜抵抗）が高くなり、ロジウム（Ｒｈ）接点に比べ
て接触抵抗のレベルが高くなる。

（２）ソー１−スイソヂのガラス管内の微量の残留酸素
によって、無負荷動作の場合に接点閉止時の衝突エネル
ギーで酸化皮膜が形成され、かつ動作回数と共に増大す
る。つまり動作回数の増大と共に、ブリッジ消耗即ちＰ
ｉｌｌ　＆ｃｒａ１．ｅｒを生成し、接触抵抗増大、粘
着（ｓｔｉｃｋｉｎｇ＞などの接触障害を引き起す。そ
の理由は、閉した接点間に電流が流れると、そのときの
ジュール熱で温度が」２胛し、接点表面が軟化して粘性
が低下する。しかも正側が負側より高温になるため、正
側の軟化した接点＋、１利が低温の負側の接点に粘着し
、正側がブリッジ消耗して窪みができる。また通電時の
ショードパ−りによって負側に発生したイオンが正側の
接点表面に衝突し、そのとき発生した粉末が負側の接点
表面に堆積し、窪みと隆起を更に促進する。そしてこの
窪みに隆起が嵌入するとロックされると共に粘着し、励
磁磁界を取り去ったときの接点の開離が困ゲＶになる。

これらの現象は特に５０Ｖ、１　０　０　ｒｎΔ程度の
領域で発生し易い。

このような拡ｅｌｋ処理を行なう方法のほかに、金のメ
ッキ液に３％程度のＣｏを混入して合金メッキを行なう
ことにより、接点材料の金表面に３％のＣｏが混在した
いわゆる硬質金が得られ、耐粘着性が向上する。しかも
接点表面に酸化しゃずいＦ　ｅが現れないので、パーマ
ロイと金メツキ間を拡散処理したものより、接触１１ふ
抗も改善される。

しかしながら拡＋ｌ＆処理したものと違って、合金メッ
キされた接点と下地の５２７し１イとの結合が弱く、温
度変化を繰り返し受けることによって、接点の剥離が起
きやすい。特に５２７０イの電気抵抗率は、３５μΩｃ
ｍと高いため、接点を通る電流による発熱が大きく、高
温の温度サイクルを受けるこになり、接点とり一Ｆ片と
の密着性に悪影響を与える。

（ｄ１発明の目的 本発明は、従来のリードスイッチにおりるこのような問
題を解消し、リード片と接点との密着性が良（、且つ粘
着が発生しにく（、接触抵抗も低いり一１′スイノヂを
実現することを目的とする。

ｆｅ１発明の構成 本発明はこの目的を達成するために、Ｆｅ（１０〜１８
％）−Ｃｏ（残）合金の強磁性材料からなるリーＩ・片
と該リード片に設けた接点材料を拡散させて、接点材料
の表面にＣｏを３〜１０％原子量析出させたリード片を
、不活性ガス中で封入容器に封入した構成を採っている
。

ｆｆ１発明の実施例 次に本発明によるリードスイッチが実際上どのように具
体化されるかを、実施例で説明する。第２図は本発明に
よるリードスイッチを示した断面図である。リード片２
、３ば、５２アロイに代えてＦｅ（１０　〜１８％）　
−Ｃｏ　（残）合金で構成した。このＦｅ（１０　〜１
８％）　−Ｃｏ　　（残）合金のリード片３　（２）の
先端に、金接点祠料を設けた。そしてこのリート片２、
３を、炉に入れて８００±１００℃の温度で、１５〜６
０分間、水素（Ｉ１２）中で熱処理し、接点表面にＣＯ
を３〜ＩＯ％原子量拡散させた．、６はこのようにして
表面にＣＯを析出させた金接点である。またガラス竹ｌ
内には、窒素またはアルゴンの不活性ガスが圭１人され
ている。

このようにしてり−Ｉ・片中のＣｏを金接点の表面まで
拡ｔｉｋさせたときの、Ｃｏ析出量と粘着特性および接
触抵抗との関係を第４図に示す。横軸は全接点表面への
Ｃｏ析出量（％）、縦軸は粘着特性（磁歪試験開放値変
化率）と接触抵抗値である。

ＣＯの拡散量が３％以上になると磁歪試験開放値変化率
が２０％以下になり、粘着性が非富に向上する。一方接
触抵抗は、Ｃｏの拡散量が少なくて全部金の方が好まし
いが、析出量が６％以下であれば金のみの場合の３０Ω
と殆ど変わらない。１０％程度までは６０Ω以下となり
、実用上さほど支障はない。

第５図ばＦｅ　（１０〜１８％）−Ｃｏ（残）合金の拡
ｎｂ処理温度、時間とＣｏの析出量との関係を示す図で
、横軸はアニール温度、縦軸はＣＯ析出量である。前記
のように粘着性も接触抵抗も許容値を示ずＣＯ析出量は
３〜１０％程度であるが、この程度のＣＯ析出量を得る
には、アニール時間が１５分の場合は、７００〜９００
“Ｃ程度の温度が適当で、６０分の場合は、７６０′Ｃ
以下が適当である。

第６図ばＦｅ−Ｃｏ合金の熱膨張率を示す図で、横軸は
コハルＩ・（ＣＯ）中の鉄（Ｆｅ）の含有率、縦軸は熱
膨張率である。Ｆｅ−Ｃｏ合金のリード片３　（２）を
直接ガラス管１に封着するため該リート片３　（２）が
従来の５２アロイなど同様に、ガラス管１に封着した場
合にガラス管にタラツクが発生したりしないように、ソ
ー１＝’片３　（２）とガラス管１との熱膨張率が等し
いことが要求される。Ｆｅ−Ｃｏ合金の場合は、Ｆｅの
含有率によって、ガラス管とほぼ等しい熱膨張率が得ら
れる。

即ちガラス管の熱膨張率は１１７．５土２．５ｘ　ｌ　
ｏ−′！／’Ｃ程度であるが、本発明で用いられるＦｅ
−Ｃｏ合金は、Ｆｅの含有率が８．５〜２０％の領域で
は、ガラスと同程度の熱膨張率となっている。

第７図はＦｅ−Ｃｏ合金の電気抵抗率を示す図で、横軸
はコバル）　（Ｃｏ）中の鉄（Ｆｅ）の含有率、縦軸は
電気抵抗率である。ガラスとの熱膨張率が等しい８．５
〜２０％Ｆｅの領域では、電気抵抗率は１２〜１４μΩ
ｃｍ程度で、従来最も多く使用されているり−ｌ−片ヰ
Ａ料である５２アロイの電気抵抗率の３５μΩｃｍより
はるかに優れている。このようにＦｅ−Ｃｏ合金は電気
抵抗率も低いため、通電した際の温度上昇が小さく、５
２アＵイより優れていることが確認された。

第８図は１２％Ｆｅ−８８％Ｃｏ合金と５２アロイとの
、電流値に対する抵抗変化率を示す図で、１２％Ｆｅ−
８８％Ｃｏ合金の方が５２アロイより優れている。第９
図は１２％Ｆｅ−８８％Ｃｏ合金の磁気特性を示すヒス
テリシスカーブである。

以上の各特性をまとめると表・１の通りである。

表弓 第２図はＦｅ−Ｃｏ合金のり一１片に直接接点材料を備
えているが、第３図のようにＦｅ−Ｃ０合金ノリード片
と金やロジウムなどの接点材料６との間に、リーｌ゛片
に銅（Ｃｕ）メッキを行なうなどの方法で、銅層７を介
在させると、接点材料が節減される。銅層・ツキは接点
部分だけ、ある（、ｓは図のようにり−１３片の全面に
行なってもよし１゜（ｇ）発明の効果 以上の各特性図からも明らかなよ−）に、Ｆｅ（１０〜
１８％）−Ｃｏ（残）合金はガラス管との封着性、電気
的特性および磁気特性などのいずれも極めて優れており
、リード片としての特性は、５２７０イよりも有望であ
る。本発明はこのようなＦｅ（１０〜１８％）−Ｃｏ（
残）合金に金などの接点材料をメッキなどの手段で設！
、ｌ、両者を拡ｌ’ｌさ−Ｕて接点材料の表面にＣｏを
３〜１０％原子量析出させた構成になっている。そのた
め、５２７０イなどと違って、接触抵抗を悪化させるＦ
ｅの析出量が少なく酸化に対し安定なＣＯが析出してい
るので、接触抵抗は極めて低く且つ長寿命となる。また
接点表面までコバル１−が析出しているので接点の粘着
性も改善され、リード片と接点材料とが拡散されるので
、接点材料とリード片との密着性も極めて優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図ば通常のリート′スイッチの全体構成と接点部を
示す断面図、第２図は本発明によるリードスイッチの第
１実施例を示す断面図、第３図は第２実施例を示す断面
図、第４図以下は本発明によるリードスイッチの緒特性
を示すもので、第４図は粘着特性と接触抵抗特性を示す
図、第５図はアニール温度・時間とＣＯ析出量の関係を
示ず図−１第６図はＦ　ｅ含有量と熱膨張率との関係を
示す図、第７図はＦ　ｅ含有率と電気抵抗率との関係を
示す図、第８図は１２Ｆｅ、Ｃｏ合金の抵抗変化率を示
す図、第９図は１２　Ｆ　ｅ　−、Ｃｏ合金のヒステリ
シスカーブを示す図である。 図において、１はガラス管、２．３はリード片、４ば励
磁二１イル、５は接点ギャップ、６は全接点、７は銅屑
をそれぞれ示す。 特許出願人　　　　　　冨士通株式会社代理人　弁理士
　　　　青　柳　　　稔第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｆｅ（１０〜１８％）−Ｃｏ（残）合金の強磁性材料か
   らなるリード片と該リード片に設けた接点材料を拡散さ
   せて、接点材料の表面にＣｏを３〜１０％原子量析出さ
   せたリード片を、不活性ガス中で封入容器に封入してな
   るリードスイッチ。