KR20210114512A

KR20210114512A - 접촉자, 접촉자의 제조 방법, 차단기 및 개폐기

Info

Publication number: KR20210114512A
Application number: KR1020217026332A
Authority: KR
Inventors: 후미히코 구사노; 유마 요코이; 다쿠야 가와모토; 요시히로 호소카와
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2021-09-23
Also published as: JP7199504B2; WO2020175030A1; TWI718010B; TW202040612A; CN113454740A; KR102583525B1; JPWO2020175030A1

Abstract

접촉자는 제 1 면(3a)과, 제 1 면(3a)과 반대방향을 향하여 제 1 면(3a)과 평행한 제 2 면과, 제 1 면(3a) 및 제 2 면과 수직인 제 3 면(3c)을 갖는 베이스 메탈(3)과, 베이스 메탈(3)의 제 3 면(3c)에 고정되는 접점(4)과, 베이스 메탈(3)과 접점(4) 사이에 마련되며, 경도가 접점의 경도보다 낮고 소성 유동이 가능한 도전성 부재(5)를 구비한다. 접점(4) 중 베이스 메탈(3)과 반대방향을 향하는 면은, 제 1 면(3a)의 법선방향과 평행한 2개의 제 1 변을 갖고 있으며, 제 1 변의 적어도 일부에 제 1 변을 따라서 연장되는 제 1 노치(41)가 형성되어 있다.

Description

접촉자, 접촉자의 제조 방법, 차단기 및 개폐기

본 발명은 베이스 메탈에 접점이 접합된 접촉자, 접촉자의 제조 방법, 차단기 및 개폐기에 관한 것이다.

차단기 및 개폐기에서는 회로의 차단과 도통을 전환하는 접촉자가 이용된다. 접촉자는 접점과, 접점이 접합되는 베이스 메탈을 구비한다. 접점과 베이스 메탈(base metal)은 상이한 재료로 형성된다. 접점은 경납땜, 저항 용접 또는 코킹에 의해 베이스 메탈에 접합된다. 최근에는, 초음파 접합에 의해 접점을 베이스 메탈에 접합하는 경우가 있다. 초음파 접합에서는, 베이스 메탈과 접점을 밀착시키는 압력을 가한 상태에서, 접촉자에 접촉시킨 혼(horn)을 통하여 접촉자에 초음파 진동이 가해진다. 초음파 접합에서는, 열에 의한 베이스 메탈의 연화, 플럭스 등의 금속 활성제가 필요하다는, 경납땜 및 저항 용접의 결점을 해소할 수 있다. 특허문헌 1에는, 베이스 메탈 또는 접점에 복수의 홈을 나란하게 형성하여, 베이스 메탈과 접촉자의 어긋남을 억제하면서, 초음파 접합에 있어서의 접합 강도의 향상을 도모하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제 소60-250891 호 공보

접촉자가 이용되는 차단기 및 개폐기에서는, 회로의 차단시에 접점 사이에 아크가 발생하면, 접점이 마모되어 버려, 차단기 및 개폐기의 수명이 줄어들 우려가 있다. 특허문헌 1에 개시된 기술과 같이, 베이스 메탈 또는 접점에 복수의 홈을 나란하게 형성해 버리면, 홈의 선단에 전계가 집중되어, 아크가 발생하기 쉬워진다. 즉, 베이스 메탈 또는 접점에 복수의 홈을 나란하게 형성한 경우에는, 차단기 및 개폐기의 수명이 줄어들 우려가 있다는 문제가 있었다.

특히 대전류가 흘렀을 때에 전기 회로를 순간 차단 동작이 요구되는 차단기 등에 사용하는 경우에 있어서는, 차단시에 발생하는 아크에 의한 접점 마모는 몹시 크기 때문에, 차단 전의 접점 표면은 가능한 한 상처나 노치가 없는 것이 바람직하다. 접점에 널링부를 갖는 상태에서 접촉자로서 조립한 바, 과전류가 흘러 차단 동작을 하려면, 접점측에 널링부에 의해 형성된 홈의 선단에 전계가 집중되어 아크가 튀어, 당해 부(部)를 중심으로 현저하게 소모된 경우가 있었다. 이에 의해, 수명이 단축되고, 이에 의해 접촉자로서의 수명이 줄어들 우려가 있다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 초음파 접합에 있어서의 베이스 메탈과 접점의 어긋남을 억제하면서, 차단기 및 개폐기의 장수명화를 도모할 수 있는 접촉자를 얻는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 면과, 제 1 면과 반대방향을 향하여 제 1 면과 평행한 제 2 면과, 제 1 면 및 제 2 면과 수직인 제 3 면을 갖는 베이스 메탈과, 베이스 메탈의 제 3 면에 고정되는 접점과, 베이스 메탈과 접점 사이에 마련되며, 경도가 접점의 경도보다 낮으며 소성 유동이 가능한 도전성 부재를 구비하고, 접점 중 베이스 메탈과 반대방향을 향하는 면은, 제 1 면의 법선방향과 평행한 2개의 제 1 변을 갖고 있으며, 제 1 변의 적어도 일부에 제 1 변을 따라서 연장되는 제 1 노치가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 초음파 접합에 있어서의 베이스 메탈과 접점의 어긋남을 억제하면서, 차단기 및 개폐기의 장수명화를 도모할 수 있는 접촉자를 얻을 수 있다는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 접촉자가 사용된 차단기 또는 개폐기의 통전 부분의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 접촉자의 측면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 화살표 Ⅲ을 따라서 접촉자를 본 도면이다.
도 4는 도 2에 나타내는 화살표 Ⅳ를 따라서 접촉자를 본 도면이다.
도 5는 도 3에 도시하는 Ⅴ-Ⅴ선을 따른 단면도이다.
도 6은 실시형태 1의 변형예 1에 따른 접촉자의 측면도이다.
도 7은 도 6에 나타내는 화살표 Ⅶ을 따라서 접촉자를 본 도면이다.
도 8은 도 6에 나타내는 화살표 Ⅷ을 따라서 접촉자를 본 도면이다.
도 9는 도 7에 나타내는 Ⅸ-Ⅸ선을 따른 단면도이다.
도 10은 실시형태 1의 변형예 2에 따른 접촉자의 개략 구성을 도시하는 도면으로서, 도 6에 나타내는 화살표 Ⅶ을 따라서 접촉자를 본 도면에 상당하는 도면이다.
도 11은 실시형태 1의 변형예 3에 따른 접촉자의 측면도이다.
도 12는 도 11에 나타내는 화살표 ⅩⅡ을 따라서 접점을 본 도면이다.
도 13은 도 11에 나타내는 ⅩⅢ-ⅩⅢ선을 따른 단면도이다.
도 14는 실시형태 1의 변형예 4에 따른 접촉자의 측면도이다.
도 15는 도 14에 나타내는 화살표 ⅩⅤ을 따라서 접점을 본 도면이다
도 16은 도 14에 나타내는 ⅩⅥ-ⅩⅥ선을 따른 단면도이다.
도 17은 실시형태 1의 변형예 5에 따른 접촉자의 측면도이다.
도 18은 도 17에 나타내는 ⅩⅧ-ⅩⅧ선을 따른 단면도이다.
도 19는 도 18에 나타내는 화살표 ⅠⅩⅩ을 따라서 접촉자를 본 도면이다.
도 20은 실시형태 1에 따른 접촉자의 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 정면도이다.
도 21은 실시형태 1에 따른 접촉자의 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 측면도이다.
도 22는 실시형태 1에 따른 접촉자의 제조 방법의 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 23은 실시형태 1의 변형예 6에 따른 접촉자의 측면도이다.
도 24는 도 23에 나타내는 화살표 ⅩⅩⅣ를 따라서 접점을 본 도면이다.
도 25는 도 23에 나타내는 화살표 ⅩⅩⅤ를 따라서 접촉자를 본 도면이다.
도 26은 실시형태 1의 변형예 7에 따른 접촉자의 측면도이다.
도 27은 도 26에 나타내는 화살표 ⅩⅩⅦ을 따라서 접점을 본 도면이다.
도 28은 도 26에 나타내는 화살표 ⅩⅩⅧ을 따라서 접촉자를 본 도면이다.

이하에, 본 발명의 실시형태에 따른 접촉자, 접촉자의 제조 방법, 차단기 및 개폐기를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해, 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시형태 1

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 접촉자가 사용된 차단기 또는 개폐기의 통전 부분의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 차단기 또는 개폐기 중 통전 부분을 제외한 부분에 대해서는 공지의 것을 이용하면 되기 때문에, 도시를 생략한다.

도 1에 도시하는 접촉자(1)는, 주로 저전압용 차단기에 사용되는 것이다. 이하의 설명에서는 저전압용 차단기에 이용한 경우의 설명을 실행하지만, 고전압용 차단기에 이용하여도, 개폐기에 이용하여도 좋다.

차단기의 통전부에 이용되는 접촉자(1)는, 크게 분류하여, 차단기의 하우징에 고정된 고정 접촉자인 접촉자(1a)와, 가동하는 가동 접촉자인 접촉자(1b)의 2개이다. 접촉자(1b)에는 박리 기구(2)가 접속되어 있다. 접촉자(1a, 1b) 사이에 설계값 이상의 전류가 흐른 경우, 박리 기구(2)에 의해 접촉자(1b)가 작동되어, 접촉자(1a)로부터 물리적으로 박리되고, 전류가 차단된다.

접촉자(1)는 접점(4)과 베이스 메탈(3)을 구비한다. 도 1에 도시한 예에서는, 가동측과 고정측에서 각각 접촉자(1)가 1개씩 마련되어 있지만, 차단해야 하는 전압 및 전류에 따라서, 개수를 적절히 변경하여도 좋다. 예를 들면, 고정측의 접촉자(1)가 1개에 대해, 가동측의 접촉자(1)가 2개 이상이 되는 구성이 되어도 좋다. 가동측의 접촉자(1)가 1개에 대해, 고정측의 접촉자(1)가 2개 이상이 되어도 좋다. 접촉자(1)는 가동측에 사용하여도 좋으며, 고정측에 사용하여도 좋다.

도 2는 실시형태 1에 따른 접촉자의 측면도이다. 도 3은 도 2에 나타내는 화살표 Ⅲ를 따라서 접촉자를 본 도면이다. 도 4는 도 2에 나타내는 화살표 Ⅳ를 따라 접촉자를 본 도면이다. 도 5는 도 3에 나타내는 Ⅴ-Ⅴ선을 따른 단면도이다.

베이스 메탈(3)은 제 1 면(3a)과, 제 1 면(3a)과 반대방향을 향하여 제 1 면(3a)과 평행한 제 2 면(3b)과, 제 1 면(3a) 및 제 2 면(3b)과 수직인 제 3 면(3c)을 갖는다. 제 1 면(3a) 및 제 2 면(3b)은 베이스 메탈(3)과 접점(4)이 중첩되는 방향과 평행이며, 또한, 접점(4)으로부터 박리 기구(2)를 향하여 연장되는 면이다.

접점(4)은 베이스 메탈(3)의 제 3 면(3c)에 접합되어 고정된다. 접점(4)과 베이스 메탈(3)은 일반적으로는 상이한 금속으로 구성된다. 접점(4)과 베이스 메탈(3)의 계면에는, 접점(4)에 비해 경도가 낮고, 소성 유동이 가능한 중간 금속(5)이 존재하고 있다. 중간 금속(5)은 도전성 부재이다.

접점(4) 중 베이스 메탈(3)과 반대방향을 향하는 면은, 직사각형 형상이며, 제 1 면(3a)의 법선방향과 평행한 2개의 제 1 변(4a)과, 2개의 제 1 변(4a)의 단부끼리를 연결하는 2개의 제 2 변(4b)을 갖고 있다. 제 1 변(4a)은 직사각형의 단변이며, 제 2 변(4b)은 직사각형의 장변이다.

제 1 변(4a)에는, 제 1 변(4a)을 따라서 연장되는 제 1 노치인 노치(41)가 형성되어 있다. 노치(41)는 2개의 제 1 변(4a)의 양쪽에 형성되어 있어도 좋으며, 한쪽의 제 1 변(4a)에만 형성되어 있어도 좋다. 접점(4)의 베이스 메탈(3)과 반대측을 향하는 면에는, 노치(41) 이외의 요철이 형성되어 있지 않다.

베이스 메탈(3)의 제 1 면(3a)과 제 2 면(3b)의 간격인 폭을 t로 한다. 접점(4)의 제 2 변(4b)과 평행한 베이스 메탈(3)의 최대 길이를 L로 한다. 제 1 변(4a)을 따른 접점(4)의 최대 길이를 a로 한다. 제 2 변(4b)을 따른 접점(4)의 최대 길이를 b로 한다. 베이스 메탈(3)과 접점(4)을 중첩한 방향을 따른 접점(4)의 길이를 c로 한다. 제 1 변(4a)에 따른 노치(41)의 최대 길이를 a₁로 한다. 제 2 변(4b)을 따른 노치(41)의 최대 길이를 b₁로 한다. 베이스 메탈(3)과 접점(4)을 중첩한 방향을 따른 노치(41)의 길이를 c₁로 한다.

이 경우, a₁≤a, b₁＜0.5b, c₁＜c가 되도록 설정한다. 초음파 진동을 가할 시의 가압시에, 베이스 메탈(3)을 안정되게 고정하기 위해서는, 2개의 제 1 변(4a)에 형성된 노치(41)끼리, a₁, b₁, c₁의 각각이 동일해지는 것이 바람직하다. 그렇지만, 접점(4)의 형상에 의해 a₁, b₁, c₁의 최적값이 정해지기 때문에, 반드시 노치(41)끼리 각각의 치수가 일치할 필요는 없다.

고정측의 접촉자(1a)의 접점(4)과 가동측의 접촉자(1b)의 접점(4)의 접촉 면적은 넓은 것이 바람직하므로, 접점(4)에 마련하는 노치(41)는 작은 것이 좋다. 노치(41)의 최대 길이(b₁)는, 접점(4)끼리의 접촉 면적의 크기에 크게 영향을 미치기 때문에, 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 접점(4)의 최대 길이 a=5㎜로 하고, 베이스 메탈(3)의 폭 t=5㎜, 최대 길이 b=8㎜, 길이 c=3㎜로 한 경우, a₁≤5㎜, b₁＜4㎜, c₁＜3㎜가 되도록 설정한다.

또한, 도 2 내지 4에 도시하는 예에서는, 제 1 변(4a)에 형성된 노치(41)는 제 1 변(4a)의 중심선(50)을 중심으로 대칭으로 형성되어 있다. 또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 노치(41)는 제 1 변(4a)에 평행한 면과, 제 3 면(3c)과 평행한 면으로 형성되며, 제 1 변(4a)에 평행한 면과, 제 3 면(3c)과 평행한 면은 수직으로 되어 있다. 노치(41)가 이와 같은 형상인 것을, 노치(41)의 형상이 직사각형 형상인 것으로 한다.

또한, 베이스 메탈(3)의 형상은, 사각 기둥 형상에 한정되지 않으며, 원기둥 형상이어도 좋으며, 타원 기둥 형상이어도 좋으며, 다각형 기둥 형상이어도 좋으며, 이들 형상을 조합한 형상이어도 좋다. 접점(4)은 사각 기둥 형상을 하고 있지만, 원기둥 형상이어도 좋으며, 코너부가 면취되어 있어도 좋다. 또한, 접점(4)의 베이스 메탈(3)과 반대측의 면이 원호 형상으로 되어 있어도 좋으며, 예를 들면 원호면이거나 구면으로 하여도 좋다. 또는, 이들 형상을 조합한 형상이어도 좋다.

도 6은 실시형태 1의 변형예 1에 따른 접촉자의 측면도이다. 도 7은 도 6에 나타내는 화살표 Ⅶ을 따라서 접촉자를 본 도면이다. 도 8은 도 6에 나타내는 화살표 Ⅷ을 따라서 접촉자를 본 도면이다. 도 9는 도 7에 나타내는 Ⅸ-Ⅸ선을 따른 단면도이다. 변형예 1에 따른 접촉자(1)에서는, 제 1 변(4a)을 면취한 면취 형상으로 노치(41)를 형성하고 있다. 보다 구체적으로는 평면취 형상이다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 노치(41)의 면취 각도를 θ₁로 하면, 0°＜θ₁＜90°로 설정한다. 초음파 진동을 가할 때의 가압시에, 베이스 메탈(3)을 안정되게 고정하기 위해서는, 2개의 제 1 변(4a)에 형성된 노치(41)끼리 θ₁이 동일해지는 것이 바람직하다. 그렇지만, 접점(4)의 형상에 의해 a₁, b₁, c₁의 최적값이 정해지기 때문에, 반드시 노치(41)끼리 각각의 θ₁이 일치할 필요는 없다. 또한, 한쪽의 제 1 변(4a)에 면취 형상의 노치(41)를 형성하고, 다른쪽의 제 1 변(4a)에 직사각형 형상의 노치(41)를 형성하여도 좋다.

도 10은 실시형태 1의 변형예 2에 따른 접촉자의 개략 구성을 도시하는 도면으로서, 도 6에 나타내는 화살표 Ⅶ을 따라서 접촉자를 본 도면에 상당하는 도면이다. 변형예 2에 따른 접촉자(1)에서는, 접점(4)의 제 1 변(4a)의 전역에 걸쳐서 노치(41)가 형성되어 있다. 노치(41)의 형상은 직사각형 형상이어도 좋으며, 면취 형상이어도 좋다.

도 11은 실시형태 1의 변형예 3에 따른 접촉자의 측면도이다. 도 12는 도 11에 나타내는 화살표 ⅩⅡ를 따라서 접점을 본 도면이다. 도 13은 도 11에 나타내는 ⅩⅢ-ⅩⅢ선을 따른 단면도이다.

변형예 3에 따른 접촉자(1)에서는, 접점(4)의 제 1 변(4a)에 부가하여, 제 2 변(4b)에도 제 2 변(4b)을 따라서 연장되는 제 2 노치인 노치(43)가 형성되어 있다. 노치(43)는 제 2 변(4b)을 면취한 면취 형상으로 형성되어 있다. 보다 구체적으로는 평면취 형상이다. 노치(43)는 2개의 제 2 변(4b)의 양쪽에 형성되어 있어도 좋으며, 한쪽의 제 2 변(4b)에만 형성되어 있어도 좋다. 접점(4)의 베이스 메탈(3)과 반대측을 향하는 면에는, 노치(41, 43) 이외의 요철이 형성되어 있지 않다.

또한, 제 1 변(4a)을 따른 노치(43)의 최대 길이를 a₃으로 한다. 제 2 변(4b)을 따른 노치(43)의 최대 길이를 b₃으로 한다. 노치(43)의 면취 각도를 θ₃으로 한다. a₃＜0.5a, b₃≤b, 0°＜θ₃＜90°가 되도록 설정한다. 예를 들면, 베이스 메탈(3)의 폭 t=5㎜, 최대 길이 b=8㎜, 길이 c=3㎜로 한 경우, a₃＜2.5㎜, b₃≤8㎜, 0°＜θ3＜90°가 되도록 설정한다. 초음파 진동을 가할시의 가압시에, 베이스 메탈(3)을 안정되게 고정하기 위해서는, 2개의 제 2 변(4b)에 형성된 노치(43)끼리, a₃, b₃, θ₃의 각각이 동일해지는 것이 바람직하다. 그렇지만, 접점(4)의 형상에 의해 a₃, b₃, θ₃의 최적값이 정해지기 때문에, 반드시 노치(43)끼리 각각의 a₃, b₃, θ₃이 일치할 필요는 없다. 또한, 한쪽의 제 2 변(4b)에 면취 형상의 노치(43)를 형성하고, 다른쪽의 제 2 변(4b)에 직사각형 형상의 노치(43)를 형성하여도 좋다.

도 14는 실시형태 1의 변형예 4에 따른 접촉자의 측면도이다. 도 15는 도 14에 나타내는 화살표 ⅩⅤ을 따라서 접점을 본 도면이다. 도 16은 도 14에 나타내는 ⅩⅥ-ⅩⅥ선을 따른 단면도이다. 변형예 4에 따른 접촉자(1)에서는, 접점(4)의 제 2 변(4b)의 전역에 걸쳐서 노치(43)가 형성되어 있다. 노치(43)의 형상은, 도 14 내지 도 16에 도시하는 바와 같은 면취 형상이어도 좋으며, 직사각형 형상이어도 좋다. 또한, 동시에 접점(4)의 제 1 변(4a)의 전역에 걸쳐서 노치(41)가 형성되어 있어도 좋다.

도 17은 실시형태 1의 변형예 5에 따른 접촉자의 측면도이다. 도 18은 도 17에 나타내는 ⅩⅧ-ⅩⅧ선을 따른 단면도이다. 도 19는 도 18에 나타내는 화살표 ⅠⅩⅩ를 따라서 접촉자를 본 도면이다.

변형예 5에 따른 접촉자(1)에서는, 베이스 메탈(3)의 제 1 면(3a) 및 제 2 면(3b)에 오목부(31)가 형성되어 있다. 베이스 메탈(3)과 접점(4)을 중첩한 방향을 따른 베이스 메탈(3)의 최대 길이를 W로 한다. 베이스 메탈(3)의 제 1 면(3a)에 형성된 오목부(31)의 저면과 제 2 면(3b)에 형성된 오목부(31)의 저면의 거리를 t1로 한다. 제 2 변(4b)을 따른 오목부(31)의 최대 길이를 L1로 한다. 베이스 메탈(3)과 접점(4)을 중첩한 방향을 따른 오목부(31)의 최대 길이를 W1로 한다. t1＜0.5t, b≤L1＜L, W1＜W가 되도록 설정한다. 또한, b＜L로 하는 것에 의해, 한층 더 베이스 메탈(3)의 안정적인 고정이 가능해진다. 제 1 면(3a)에 형성된 오목부(31)와 제 2 면(3b)에 형성된 오목부(31)는 동일한 형상이어도 좋으며 상이한 형상이어도 좋다.

다음에, 접촉자(1)의 제조 방법의 설명과, 제조 장치의 구성의 설명을 한다. 도 20은 실시형태 1에 따른 접촉자의 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 정면도이다. 도 21은 실시형태 1에 따른 접촉자의 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 측면도이다. 도 22는 실시형태 1에 따른 접촉자의 제조 방법의 흐름도를 나타내는 도면이다.

최초에, 프레스 가공이나 절삭 가공, 단조 가공 등을 사용하여, 형상 성형된 베이스 메탈(3)을, 제조 장치인 접합 장치(7)의 고정대(6)에 고정한다. 이 공정에서는, 고정대(6)가 구비하는 가동부(6a)와 고정부(6b) 사이에 베이스 메탈(3)을 삽입하여 세트한다(단계 S1). 다음에, 가동부(6a)를 이동시켜, 가동부(6a)와 고정부(6b) 사이에 끼워 베이스 메탈(3)을 고정한다(단계 S2).

가동부(6a)는 나사나 공기압 기구나 유압 기구 등으로 이동 가능하게 되어 있으며, 베이스 메탈(3)에 압력을 가할 수 있다. 고정부(6b)는 접합 장치(7)에 고정되어 있다. 가동부(6a)는 베이스 메탈(3)과 접점(4)의 접합부 바로 아래의 베이스 메탈(3)을 가압할 수 있도록 마련되어 있다.

도 17 내지 도 19에 도시한 변형예 5에 따른 접촉자(1)와 같이, 베이스 메탈(3)에 오목부(31)가 형성되어 있는 경우에는, 가동부(6a)와 고정부(6b)에 오목부(31)에 끼워지는 볼록부를 형성해 두는 것에 의해, 보다 강고하게 베이스 메탈(3)을 고정할 수 있다. 또한, 미리 베이스 메탈(3)에 오목부(31)를 형성하지 않고, 볼록부가 형성된 가동부(6a)와 고정부(6b)에 끼워지는 것에 의해, 결과적으로 베이스 메탈(3)에 오목부(31)가 형성되는 구성이어도 좋다. 또한, 접합 장치(7)는 복수의 가동부(6a)를 구비하고, 복수의 가동부(6a)로 베이스 메탈(3)을 끼워 고정하도록 하여도 좋다.

다음에, 베이스 메탈(3)의 제 3 면(3c) 상에 접점(4)을 설치한다(단계 S3). 접점(4)은 중간 금속(5)이 형성된 면을 제 3 면(3c)을 향하여 설치된다. 또한, 중간 금속(5)은 베이스 메탈(3)의 제 3 면(3c)에 형성되어 있어도 좋다.

다음에, 접합 장치(7)의 가압 공구(8)로 접점(4)을 베이스 메탈(3)측에 가압하고, 초음파 진동을 가하는 것에 의해, 접점(4)을 베이스 메탈(3)에 접합한다(단계 S4). 접점(4)을 가압하고, 초음파 진동을 가하면, 베이스 메탈(3)과 접점(4)의 접합부에서 계면끼리 문질러져 산화 피막이 파괴되고, 계면이 혼합되는 것에 의해 양자가 접합된다.

이와 같은 제조 방법으로 하는 것에 의해, 플럭스 등의 금속 활성제나 납땜재를 사용하지 않아도, 접점(4)과 베이스 메탈(3)을 접합할 수 있어서, 세정 공정의 폐지 등에 의한 제조 비용, 재료 비용 저감, 전기 전도성 향상에 이어질 수 있다.

초음파 접합에서는, 20㎑ 이상의 미소한 진폭의 진동이 가해지기 때문에, 접합의 과정에서 접점(4)에 경사가 생기거나, 위치 어긋남이 생기기 쉬워진다. 접점(4)의 경사 및 위치 어긋남을 억제하기 위해, 접점(4) 및 베이스 메탈(3)에 널링부 등의 형성에 의해 복수의 홈을 나란하게 형성하는 경우가 있다. 그렇지만, 접점(4) 및 베이스 메탈(3)에 복수의 홈을 나란하게 형성한 경우에는, 홈의 선단에 전계가 집중되어 아크가 발생하기 쉬워진다. 아크가 발생하기 쉬워지는 것에 의해, 통전시의 온도 상승 등에 의해 접촉자(1)를 사용한 차단기 및 개폐기의 수명이 줄어들 우려가 있다. 또한, 널링부 등의 접합을 위해 필요한 홈이 파괴의 기점이 될 우려가 있어, 접점(4) 자체의 강성 저하의 우려가 있다.

한편, 본 실시형태 1에서는, 가압 공구(8) 중 접점(4)에 접촉하는 부분에, 접점(4)에 형성된 노치(41, 43)에 끼워지는 볼록부가 형성되어 있다. 가압할 때 및 초음파 진동을 가할 때에, 접점(4)에 형성된 노치(41, 43)에 가압 공구(8)의 볼록부가 끼워지는 것에 의해, 접점(4)이 경사져 버리는 것이나, 위치 어긋남이 생기는 것을 억제할 수 있다. 즉, 접점(4) 및 베이스 메탈(3)에 널링부이나 산형 등의 형상을 마련하지 않고, 접점(4)이 경사져 버리는 것이나, 위치 어긋남을 일으키는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 접촉자(1)를 사용한 차단기 및 개폐기에서의 아크의 발생을 억제하여, 통전시의 온도 상승 억제, 접점(4) 자체의 강성 저하의 억제에 의해, 차단기 및 개폐기의 장수명화를 도모할 수 있다.

또한, 노치(41)만이 형성된 접점(4)을 사용하는 경우에는, 가압 공구(8)에는 노치(41)에 끼워지는 볼록부가 형성되어 있어도 좋다. 또한, 베이스 메탈(3)에 접합되기 전의 접점(4)에는, 노치(41, 43)가 형성되어 있지 않으며, 가압 공구(8)에 의해 가압 및 초음파 진동이 가해진 결과로서, 가압 공구(8)에 형성된 볼록부의 형상이 전사되어 노치(41, 43)가 형성되어도 좋다.

또한, 베이스 메탈(3)의 폭 t를, 접점(4)의 제 1 변(4a)의 최대 길이보다 크게 하는 것에 의해, 접점(4)의 경사 및 위치 어긋남을 억제하는 것도 실행되지만, 치수적인 제약이 더해지는 것에 의해, 접촉자(1)의 설계 자유도가 저하하거나, 접촉자(1)의 대형화를 초래해 버린다. 한편, 본 실시형태에서는, 치수적인 제약을 더하지 않고, 접점(4)의 경사 및 위치 어긋남을 억제할 수 있으므로, 접촉자(1)의 설계 자유도의 저하를 억제하거나, 접촉자(1)의 대형화를 억제할 수 있다.

또한, 노치(41)를 제 1 변(4a)의 중심선(50)을 중심으로 대칭으로 형성하면, 노치(41)에 볼록부를 끼우고 가압 공구(8)로 가압했을 때에, 한층 더 접점(4)에 경사가 생기기 어려워진다.

노치(41, 43)의 형상을 직사각형 형상으로 한 경우에는, 가압 공구(8)의 볼록부가 보다 깊게 인입되기 때문에, 접점(4)의 경사 및 위치 어긋남을 보다 확실히 억제할 수 있다. 노치(41, 43)의 형상을 면취 형상으로 한 경우에는, 노치(41, 43)의 형성에 필요한 가공량을 억제하여 제조 비용의 억제를 도모할 수 있다.

또한, 노치(41, 43)를 제 1 변(4a) 또는 제 2 변(4b)의 전역에 걸쳐서 형성한 경우에는, 각 변의 전체에서 접점을 가압할 수 있으므로, 한층 더 접점(4)에 경사가 생기기 어려워진다. 노치(41, 43)를 제 1 변(4a) 또는 제 2 변(4b)의 전역에 걸쳐서 형성한 경우에는, 제 1 변(4a) 또는 제 2 변(4b)의 일부에 노치(41, 43)를 형성한 경우에 비해, 버어의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 노치(41)에 부가하여 노치(43)를 형성하는 것에 의해, 노치(41)에만 볼록부를 끼워넣는 경우에 비해, 접점(4)에 경사 및 위치 어긋남이 생기기 어려워진다.

또한, 접점(4)은 적어도 일부에 은과 텅스텐, 텅스텐 카바이드, 또는 그래파이트의 소결재, 혹은 은과 텅스텐, 텅스텐 카바이드, 및 그래파이트 중 적어도 2개를 조합한 소결재로 경도가 비교적 높은 금속을 사용하여 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 베이스 메탈(3)은 전기 구리 혹은 무산소 구리를 사용하여 형성되어 있는 것이 바람직하다. 중간 금속(5)은 은을 사용하고 있는 것이 바람직하다. 중간 금속(5)은 진공 증착법, 도금법 등에 의해, 접점(4)에 미리 형성 가능하다. 또한, 중간 금속(5)은 진공 증착법, 도금법 등에 의해, 베이스 메탈(3)에 미리 형성 가능하다. 또한, 중간 금속(5)은 접점(4)의 제조시에 구성 재료 내의 비중 차이에 의한 분리에 의해, 접점(4)의 베이스 메탈(3)측의 면에 형성하는 것도 가능하다.

접점(4)에 경도가 높은 소결 금속재를 사용하고 있으므로, 접촉자(1)를 사용하여 전류를 차단할 때에, 접점(4)의 마모를 최소한으로 억제할 수 있다. 중간 금속(5)에 사용한 은과 베이스 메탈(3)에 사용한 전기 구리 혹은 무산소 구리가 소성 유동되기 쉬운 금속이기 때문에, 초음파 접합에 의해 양자를 접합할 때에, 양자가 소성 유동하는 것에 의해, 계면 상의 산화물을 파괴하기 쉬워질 뿐만 아니라, 양자가 계면 상에서 혼합되는 것에 의해, 접합 강도를 높일 수 있다.

접촉자(1)에 납땜재가 없으므로, 접합시에 플럭스와 같은 금속 활성재도 불필요해져, 제조·재료 비용의 저감으로 연결될 뿐만 아니라, 전류 차단시 등에서 경납땜 상당의 온도에 접촉자(1)가 온도 상승 혹은 분위기에 노출된 경우에서도, 납땜재의 용융 유출이 없어, 전기 접촉자로서의 내온도성을 높일 수 있다. 또한, 중간 금속(5)에 사용한 은과 베이스 메탈(3)에 사용한 전기 구리 혹은 무산소 구리가 소성 유동하기 쉬운 금속이기 때문에, 초음파 접합에 의해 양자를 접합할 때에, 양자가 소성 유동하는 것에 의해, 계면 상의 산화물을 파괴하기 쉬워질 뿐만 아니라, 양자가 계면 상에서 혼합되는 것에 의해, 접합 강도를 높일 수 있다.

도 23은 실시형태 1의 변형예 6에 따른 접촉자의 측면도이다. 도 24는 도 23에 나타내는 화살표 ⅩⅩⅣ를 따라서 접점을 본 도면이다. 도 25는 도 23에 나타내는 화살표 ⅩⅩⅤ를 따라서 접촉자를 본 도면이다.

변형예 6에 있어서의 접점(4)에서는, 제 1 변(4a)의 양 단부에 노치(41)가 형성되어 있다. 이것은, 제 1 변(4a) 및 제 2 변(4b)으로 형성되는 사각형의 4개의 모서리부의 각각에 노치(41)가 형성되어 있다고 환언할 수 있다. 노치(41)의 길이(a₁, b₁, c₁)는 접점(4)의 형상 및 크기에 맞추어, 적절히 변경 가능하다. 또한, 각 노치(41)의 길이(a₁, b₁, c₁)는 모두 동일하여도 좋으며, 상이하여도 좋다.

접점(4)에는, 제 2 변(4b)의 전역에 걸쳐서 제 2 변(4b)을 면취한 노치(43)가 형성되어 있다. 노치(43)의 길이(a₃), 각도(θ₃)는 임의로 설정 가능하다.

제 1 변(4a)의 양 단부에 노치(41)를 형성하는 것에 의해, 노치(41)에 끼워지는 볼록부를 가압 공구(8)에 형성하면, 제 1 변(4a)의 양 단부, 즉 제 1 변(4a) 및 제 2 변(4b)으로 형성되는 사각형의 4개의 모서리부에서, 노치(41)에 볼록부를 끼워 접점(4)을 고정할 수 있다. 이에 의해, 접점(4)을 베이스 메탈(3)에 초음파 접합할 때의 접점(4)의 경사 및 위치 어긋남을 보다 강고하게 억제할 수 있다.

또한, 4개의 모서리부에 노치(41)를 형성하면 좋으므로, 노치(41)의 크기를 보다 작게 할 수 있다. 이에 의해, 노치(41)를 마련하는 것에 의해 발생하는 접점(4)의 체적의 감소를 억제할 수 있어서, 차단기 혹은 개폐기의 접촉자로서 접촉자(1)를 이용했을 때에, 통전시의 온도 상승 억제, 접점(4)의 강성 저하 억제라는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 4개의 모서리부에 노치(41)가 마련되어 있으면 상기 효과를 얻을 수 있으므로, 노치(43)는 반드시 형성되어 있을 필요는 없다.

도 26은 실시형태 1의 변형예 7에 따른 접촉자의 측면도이다. 도 27은 도 26에 나타내는 화살표 ⅩⅩⅦ을 따라서 접점을 본 도면이다. 도 28은 도 26에 나타내는 화살표 ⅩⅩⅧ을 따라서 접촉자를 본 도면이다.

변형예 7에 있어서의 접점(4)에서는, 제 1 변(4a)의 전역에 걸쳐서 길이(b₁), 각도(θ₁)의 면취 형상의 노치(41)가 형성되어 있다. 또한, 제 2 변(4b)의 전역에 걸쳐서 길이(a₃), 각도(θ₃)의 면취 형상의 노치(43)가 형성되어 있다. 이 때, 각도(θ₁)와 각도(θ₃)는 일치하여도 좋으며, 상이하여도 좋다. 노치(41)의 길이(b₁), 각도(θ₁) 및 노치(43)의 길이(a₃), 각도(θ₃)는 접점(4)의 형상 및 크기에 맞추어 적절히 변경 가능하다.

제 1 변(4a)의 전역 및 제 2 변(4b)의 전역에 노치(41, 43)를 형성하는 것에 의해, 노치(41, 43)에 끼워지는 볼록부를 가압 공구(8)에 형성하면, 노치(41, 43)에 볼록부를 끼워 접점(4)을 고정할 수 있다. 이에 의해, 접점(4)을 베이스 메탈(3)에 초음파 접합할 때의 접점(4)의 경사 및 위치 어긋남을 보다 강고하게 억제할 수 있다.

또한, 가압 공구(8)에 형성된 볼록부에 의해 접점(4)의 위치 어긋남을 억제할 수 있는 범위이면, 노치(41, 43)의 면취 형상의 각도(θ₁, θ₃)를 가능한 한 작게 하여, 노치(41, 43)의 크기를 보다 작게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 노치(41)를 마련하는 것에 의해 발생하는 접점(4)의 체적의 감소를 억제할 수 있어서, 차단기 혹은 개폐기의 접촉자로서 접촉자(1)를 이용했을 때에, 통전시의 온도 상승 억제, 접점의 강성 저하 억제라는 효과를 보다 확실히 얻을 수 있다.

이상의 실시형태에 나타낸 구성은, 본 발명의 내용의 일 예를 도시하는 것으로서, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.

1, 1a, 1b: 접촉자 2: 박리 기구
3: 베이스 메탈 3a: 제 1 면
3b: 제 2 면 3c: 제 3 면
4: 접점 4a: 제 1 변
4b: 제 2 변 5: 중간 금속
6: 고정대 6a: 가동부
6b: 고정부 7: 접합 장치
8: 가압 공구 41, 43: 노치

Claims

제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대방향을 향하여 상기 제 1 면과 평행한 제 2 면과, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면과 수직인 제 3 면을 갖는 베이스 메탈과,
상기 베이스 메탈의 상기 제 3 면에 고정되는 접점과,
상기 베이스 메탈과 상기 접점 사이에 마련되며, 경도가 상기 접점의 경도보다 낮고 소성 유동이 가능한 도전성 부재를 구비하고,
상기 접점 중 상기 베이스 메탈과 반대방향을 향하는 면은, 상기 제 1 면의 법선방향과 평행한 2개의 제 1 변을 갖고 있으며,
상기 제 1 변의 적어도 일부에 상기 제 1 변을 따라서 연장되는 제 1 노치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
접촉자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 노치는 상기 제 1 변의 중심부를 중심으로 대칭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
접촉자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
적어도 1개의 상기 제 1 노치는, 상기 법선방향을 따라서 본 경우에, 직사각형 형상인 것을 특징으로 하는
접촉자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
적어도 1개의 상기 제 1 노치는, 상기 법선방향을 따라서 본 경우에, 면취 형상인 것을 특징으로 하는
접촉자.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 노치는 상기 제 1 변의 전역에 걸쳐서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
접촉자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 노치는 상기 제 1 변의 양 단부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
접촉자.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접점은 2개의 상기 제 1 변의 단부끼리를 연결하는 제 2 변을 갖고 있으며,
상기 제 2 변의 적어도 일부에 상기 제 2 변을 따라서 연장되는 제 2 노치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
접촉자.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 노치는 상기 제 2 변의 전역에 걸쳐서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
접촉자.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 노치가 면취 형상인 것을 특징으로 하는
접촉자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 노치는 상기 제 1 변의 전역에 걸쳐서 형성되며,
상기 접점은 2개의 상기 제 1 변의 단부끼리를 연결하는 제 2 변을 갖고 있으며,
상기 제 2 변의 전역에 상기 제 2 변을 따라서 연장되는 제 2 노치가 형성되며,
상기 제 1 노치 및 상기 제 2 노치가 면취 형상인 것을 특징으로 하는
접촉자.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 면에는, 상기 제 2 변을 따른 길이가 상기 제 2 변의 길이보다 긴 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
접촉자.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접점은 은과 텅스텐, 텅스텐카바이드, 또는 그래파이트의 소결재, 혹은 은과 텅스텐, 텅스텐 카바이드, 및 그래파이트 중 적어도 2개를 조합한 소결재이며,
상기 베이스 메탈은 전기 구리 또는 무산소 구리이며, 중간 금속에 은이 사용되어 있는 것을 특징으로 하는
접촉자.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 접촉자의 제조 방법에 있어서,
상기 제 1 면과 상기 제 2 면을 끼워 상기 베이스 메탈을 고정하고,
상기 제 3 면에 상기 접점을 설치하고,
상기 접점을 상기 베이스 메탈측에 가압하고, 초음파 진동을 가하는 것을 특징으로 하는
접촉자의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 접촉자를 구비하는 것을 특징으로 하는
차단기.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 접촉자를 구비하는 것을 특징으로 하는
개폐기.