TWI705865B - 接觸子及接觸子的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明之可動接觸子(12)係具備第2台金(32)及固定在第2台金(32)之第2接點(42)。可動接觸子(12)係具備：設置在第2台金(32)與第2接點(42)之間，且硬度比第2接點(42)之硬度更低且可進行塑性流動之屬於導電性構件的第2中間構件(62)。在第2台金(32)之外周面中，形成有供設置在超音波熔接機之可動部的輔助具嵌入之凹部，該凹部係朝與第2台金(32)、第2中間構件(62)及第2接点(42)之排列方向垂直的方向凹入。

Description

接觸子及接觸子的製造方法

本發明係關於一種斷路器、開閉器等之接觸器所具備之接觸子及接觸子的製造方法。

斷路器、開閉器等之接觸器係具備可動接觸子及固定接觸子。可動接觸子及固定接觸子之各者係由接點及設置有接點之台金所構成。

在對於台金之接點的接合方法中，存在有銲接法、電阻熔接法等。然而，該等接合方法係需要有用以使金屬之界面活性化的助焊劑，且需要有對台金之接點之接合後的洗淨步驟。並且，在該等接合方法中，會有在對台金之接點的接合時接點成為高溫，因此會有接點及台金軟化之虞。

就該等之對策而言，近年來對台金之接点的接合方法大多採用超音波接合法。在專利文獻1中，揭示有一種利用超音波接合法之接觸子的製造方法。

在專利文獻1中，在藉由超音波熔接機之號角(horn)及超音波熔接機之鐵砧將台金及接點夾入之後，在從號角施加壓力至台金及接點之狀態下，施加超音波振動。號角係對接點傳送振動能量之共振體。鐵砧係用以對台金進行定位，並且固定台金之夾具。藉由對接點施加超音波振動，在台金與接點之接觸面進行超音波熔接。 (先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特公平03-38033號公報

(發明所欲解決之課題)

然而，在專利文獻1揭示之技術中，為了防止當施加超音波振動時在接點與台金之間產生之滑動，係在台金之接點側的面設置有複數個溝，且為了防止當施加超音波振動時在台金與鐵砧之間產生之滑動，因此在鐵砧之台金側的端部施行凹凸狀之輥紋加工。並且，在揭示於專利文獻1之技術中，為了防止當施加超音波振動時在號角與接點之間產生之滑動，係在號角之接點側的端部施行凹凸狀之輥紋加工。當對台金及接點施加壓力時，在台金之鐵砧側的端面中之與號角接觸的部分，形成有複數個微小之突起。當該種台金使用於接觸器時，在接觸器進行斷路動作之際，原本彼此相對向之二個接點間應產生之電弧亦會產生在形成於台金之複數個溝內，及形成於接點與該台金相對向之區域以外之部分的溝。並且，前述之電弧係集中產生在形成於一方接點之微小突起的前端與形成在另一方之接點的微小突起之前端之間。因此，會有接點及台金曝露於電弧之時間變長，接點及台金之消耗的進行變快的課題。

本發明係鑑於上述課題而研創者，其目的在於獲致一種可抑制藉由超音波熔接而連接之接點的消耗之進行的接觸子。 (解決課題之手段)

為了要解決上述課題，並達成目的，本發明之接觸子係具備台金及固定於台金之接點。接觸子係具備：設置在台金與接點之間，且硬度比接點之硬度更低且可進行塑性流動之導電性構件。在台金之外周面中，形成有供設置在超音波熔接機的可動部之輔助具嵌入之凹部，該凹部係朝與台金、導電性構件及接點之排列方向垂直的方向凹入。 (發明之效果)

依據本發明，發揮可抑制藉由超音波熔接而連接之接點的消耗之進行的效果。

以下，依據圖式詳細地說明本發明實施形態之接觸子及接觸子的製造方法。此外，本發明並非由實施形態所限定者。

實施形態 第1圖係顯示本發明實施形態之接觸子之構成的圖。第2圖係顯示第1圖所示之可動接觸子之構成之詳細的圖。

在第1圖中，顯示具備本發明實施形態之接觸子1的接觸器100。接觸器100係具有在過電流產生在配電線時使接點開極之功能的低電壓用或高電壓用的斷路器或開閉器等。

接觸子1係具備固定接觸子11、可動接觸子12及剝離機構2。

可動接觸子12係在一定以上之電流流通於設置有接觸器100之電路時，藉由剝離機構2而從固定接觸子11物理性剝離。藉此，使流動於連接有接觸子1之電路之電流斷路。

固定接觸子11係具備：固定在構成接觸器100之未圖示之殼體之導電性之固定片的方形狀的第1台金31；屬於固定接點之第1接點41；設置在第1台金31與第1接點41之間之屬於導電性構件的第1中間構件61。

以下，在左手系之XYZ座標中，將第1台金31、第1中間構件61及第1接點41之排列方向設為X軸方向，將與X軸方向正交之方向設為Y軸方向，將X軸方向與Y軸方向之雙方正交的方向設為Z軸方向。

第1台金31之材料係可例示電解銅或無氧銅。

在第1圖中，顯示有第1台金31所具備之六個端面中之第1端面3A、第2端面3B、第3端面3C、第4端面3D及第6端面3F。

第1台金31之第1端面3A係第1台金31之可動接觸子12側的端面。第1台金31之第2端面3B係與第1台金31之可動接觸子12側相反側的端面。

第1台金31之第3端面3C係Y軸方向之二個端面中之一方端面。第1台金31之第4端面3D係Y軸方向之二個端面中之另一方的端面。

第1台金31之第6端面3F係在與包含第1接點41、第1中間構件61及第1台金31之面呈直角的法線所延伸之方向的第1面。法線所延伸之方向係與Z軸方向相等。在與第1台金31之第1面側相反側形成有第5端面。

在第1台金31之第6端面3F中，設置有從第6端面3F朝向第5端面凹陷之凹部301。在第1台金31之第5端面側設置有與凹部301相同之凹部。

在第1台金31之第1端面3A連接有第1中間構件61。第1中間構件61之材料係使用硬度比第1接點41之硬度更低，且可進行塑性流動之導電性材料。該導電性材料係可例示銀。

第1中間構件61係在例如第1接點41之製造時，藉由構成第1接點41之複數種材料之比重差而被分離者固定在第1接點41之第1台金31側的面而形成者。第1中間構件61係除了因比重差所致之分離以外，可藉由真空蒸鍍法、鍍覆法等而形成在第1接點41之第1台金31側的面。藉由使用第1中間構件61，在對第1台金31進行之第1接點41之超音波熔接之際，當壓縮應力從第1台金31作用於第1接點41時，在第1接點41塑性流動之前，第1中間構件61會開始塑性流動。因此，施加於第1接點41之荷重會緩和而抑制第1接點41之脆性破壞。並且，在固相狀態下將第1接點41接合至第1台金31的接合強度會提升。

第1接點41係透過第1中間構件61固定在第1台金31。第1接點41之材料係使用硬度比第1中間構件61之硬度更高之燒結金屬。該燒結金屬係可例示銀鎢合金、鎢碳化物、銀及銅之複合合金及銀石墨。

可動接觸子12係具備：藉由剝離機構2而動作之屬於導電性之可動片的方形狀之第2台金32；屬於可動接點之第2接點42；及設置在第2台金32與第2接點42之間之屬於導電性構件的第2中間構件62。

第2台金32之材料，係採用與第1台金31之材料相同的材料。

第1圖係顯示第2台金32所具備之六個端面中之第1端面3A、第2端面3B、第3端面3C、第4端面3D及第5端面3E。

第2台金32之第1端面3A係第2台金32之固定接觸子11側的端面。第2台金32之第2端面3B係與第2台金32之固定接觸子11側相反側的端面。

第2台金32之第3端面3C係Y軸方向之二個端面中之一個端面。第2台金32之第4端面3D係Y軸方向之二個端面中之另一個端面。

第2台金32之第5端面3E係與包含第2接點42、第2中間構件62及第2台金32之面呈直角的法線延伸之方向的第1面。法線延伸之方向係與Z軸方向相等。此外，在第2台金32之與第2台金32之第1面側相反之側，形成有第6端面形成。

在第2台金32之第5端面3E側，設置有從第5端面3E朝向第6端面凹陷之凹部300。在第2台金32之第6端面側，設置有與凹部300相同之凹部。

在第2台金32之第1端面3A，連接有第2中間構件62。第2中間構件62之材料係採用與第1中間構件61之材料相同的材料。

第2中間構件62係在例如第2接點42之製造時，藉由構成第2接點42之複數個材料之比重差所分離者固定在第2接點42之第2台金32側之面而形成者。第2中間構件62係除了因比重差所致之分離以外，可藉由真空蒸鍍法、鍍覆法等而形成在第2接點42之第2台金32側的面。藉由使用第2中間構件62，在對第2台金32進行之第2接點42之超音波熔接之際，當壓縮應力從第2台金32作用於第2接點42時，在第2接點42塑性流動之前，第2中間構件62會開始塑性流動。因此，施加於第2接點42之荷重會緩和而抑制第2接點42之脆性破壞。並且，在固相狀態下將第2接點42接合至第2台金32的接合強度會提升。

第2接點42係透過第2中間構件62固定在第2台金32。第2接點42之材料係使用與第1接點41之材料相同的燒結金屬。

如此方式構成之固定接觸子11及可動接觸子12係以使第1接點41與第2接點42相對向之方式配置在接觸器100內。

此外，在第1圖所示之接觸器100中，分別設置有一個固定接觸子11及可動接觸子12，惟固定接觸子11及可動接觸子12之各自的個數並不限定於一個，亦可配合連接在接觸器100之配電線的個數成為複數個。

接著，針對凹部300及凹部301之形狀的詳細、固定接觸子11及可動接觸子12之尺寸的具體例加以說明。以下，針對可動接觸子12加以說明，關於固定接觸子11，由於構成為與可動接觸子12相同，故省略其說明。

第2圖係顯示從第2台金32之第5端面3E觀看之第1側面、第2接點42、第2中間構件62及第2台金32的剖面，及從第2台金32之第6端面3F觀看之第2側面。剖面係第2圖所示之A-A箭視剖面。

第2台金32係形成有段差部300b及段差部301b。段差部300b係相當於凹部300之底面300a與第5端面3E之間的交界部。段差部301b係相當於凹部301之底面301a與第6端面3F之間的交界部。

可動接觸子12之尺寸係以滿足t’＜0.5t、b≦L’＜L、b≦L’’＜L、W’＜W、W’’＜W之方式設定。

t係第2台金32之Z軸方向的寬度。t’係從凹部300之底面300a至凹部301之底面301a為止之Z軸方向的寬度。L係第2台金32之Y軸方向的寬度。L’係凹部300之底面300a之Y軸方向的寬度。L’’係凹部301之底面301a之Y軸方向的寬度。W係第2台金32之X軸方向的寬度。W’係凹部300之底面300a的X軸方向之寬度。W’’係凹部301之底面301a的X軸方向之寬度。B係第2接点42之Y軸方向的寬度。

例如，在t=5mm、W=20mm、L=100mm、b=8mm之情形時，可動接觸子12之各部的尺寸係以成為t’＜2.5mm、8mm≦L’＜100mm、8mm≦L’’＜100mm、W’＜20mm、W’’＜20mm的方式設定。

接著，說明第2圖所示之可動接觸子12之製造方法。此外，關於固定接觸子11，由於構成為與可動接觸子12相同，故省略其製造方法的說明。

第3圖係顯示第2圖所示之可動接觸子12之製造步驟的圖。第4圖係顯示第2圖所示之可動接觸子12之製造步驟所利用之超音波熔接機的圖。在第4圖中，顯示超音波熔接機200之前視圖及超音波熔接機200之側視圖。

在步驟1中，製造第2台金32與第2接點42。此時，在第2台金32中，形成有凹部300及凹部301。凹部300亦可對第5端面3E進行切削加工而形成者，亦可為藉由衝壓機械對第2台金32施加壓力並使第5端面3E塑性變形而形成者。凹部301係利用與凹部300相同之方法而形成。

在步驟2中，於第2接點42之第2台金32側的面形成有第2中間構件62。

在步驟3中，在設置於超音波熔接機200之固定台6的固定部6b，設置有步驟1中所製造之第2台金32。此時，第2台金32之第1端面3A係以與超音波熔接機200之加壓工具8相對向之方式設置。

在步驟4中，藉由使設置在固定台6之二個可動部6a朝以符號A所示之箭頭方向移動，第2台金32會被夾入二個可動部6a之間。此時，設置在一方之可動部6a之固定輔助具6a1會進入凹部300，設置在另一方之可動部6a之固定輔助具6a2會進入凹部301。

此外，固定輔助具6a1及固輔助具6a2之各者係作成為例如前端尖細之錐形状。藉由如上構成，固定輔助6a1會接觸於段差部300b與第5端面3E之間的角部，且在段差部301b與第6端面3F之間的角部有固定輔助具6a2相接，因此可將第2台金32穩固地進行固定。

在步驟5中，在第2台金32上設置有第2接點42。

在步驟6中，藉由使超音波熔接機200之加壓工具8朝符號B所示之箭頭方向移動，第2接點42會從加壓工具8朝垂直方向被推壓。當對於第2接點42之壓力超過一定値時，從加壓工具8對第2接點42施加超音波振動。

藉此，第2台金32之第1端面3A、與第2中間構件62之第2台金32側的端面相摩擦，存在於該等對合面之氧化物會被破壞而產生新生面。結果，第2接點42係藉由第2中間構件62之塑性流動而接合於第2台金32。

在本實施形態之接觸子的製造方法中，即便不使用用來使金屬界面活性化之助焊劑等的金屬活性劑或焊料，亦可將第2接點42接合在第2台金32，且不需要在接合後之洗淨步驟。因此，用以製造可動接觸子12之材料的使用量會減少，且可節省接合後之洗淨步驟所需要之作業時間。

並且，由於不需要焊料，因此即使因斷路動作使第1接點41及第2接點42之周圍溫度上升至焊接時之溫度的情形，也不會有接合部之焊料朝向第2接點42流動之虞，因此可動接觸子12之耐溫度性會提升。

再者，在本實施形態之接觸子的製造方法中，插入至凹部300之固定輔助具6a1會接觸於段差部300b，且插入至凹部301之固定輔助具6a2會接觸於段差部301b，因此可穩固地固定第2台金32。因此，即便不使用如習知技術之施行有輥紋加工之鐵砧，亦可抑制在第2台金32與固定部6b之間產生滑動。

因此，可充分地進行第2台金32之第1端面3A與第2中間構件62之第2台金32側之端面的摩擦，且可確實地生成新生面。結果，可確實地實施對第2接點42之第2台金32的接合，且可確保高的接合品質。

此外，在第2台金32未形成有凹部300及凹部301之情形時，由於無法藉由固定輔助具6a1及固定輔助具6a2來穩固地固定第2台金32，因此振動能量會分散至固定輔助具6a1及固定輔助具6a2，依超音波熔接機200之控制方式，而會有到達當初所設定之條件之前振動動作停止而無法確保所希望之接合強度的情形。

相對於此，在本實施形態中，由於第2台金32係藉由固定輔助具6a1及固定6a2而被穩固地固定，因此振動能量不會分散至固定輔助具6a1及固定輔助具62a2，而可確保所希望之接合強度。

再者，在本實施形態之接觸子的製造方法中，由於無須使用施行輥紋加工之鐵砧、號角等，因此不會在第2台金32之第2端面3B形成微小之突起，且不會在第2接點42之第1接點41側之面形成微小之突起。因此，當可動接觸子12及固定接觸子11使用接觸器時，在接觸器進行斷路動作之際，在可動接觸子12之第2接點42與固定接觸子11之第1接點41的各者相對向之面整體會產生電弧。因此，與專利文獻1揭示之習知技術相比較，抑制第2接點42及第1接點41之消耗的進行。並且，在本實施形態之接觸子的製造方法中，由於不需要在專利文獻1揭示之對開台金之接點側之面形成溝，因此在接點間產生之電弧不會在與形成於台金之接點側之面之間產生，而抑制台金之消耗的進行。並且，由於並未在第2台金32之第2端面3B形成微小之突起，因此與剝離機構2之接觸面的面積會變廣，且可穩固地固定第2台金32。並且，由於亦不會在第1台金31之第2端面3B形成微小之突起，因此與固定第1台金31之殼體等固定構件的接觸面之面積會變廣，且可穩固地固定第1台金31。

並且，在本實施形態之接觸子的製造方法中，在凹部300插入有固定夾具6a1，且在凹部301插入有固定夾具6a2，因此每當第2台金32替換時，可正確地確定第2台金32之固定位置。因此，減少可動接觸子12之製造品質的參差不齊之情形。

再者，藉由第1接點41及第2接點42之材料使用硬度比第1中間構件61及第2中間構件62之硬度更高之燒結金屬，即可將因電弧所成之第1接點41及第2接點42之消耗的進行抑制在最小限度。

並且，使用於第2中間構件62之銀及使用於第2台金32之電解銅或無氧銅係指容易造成塑性流動之金屬。因此，例如藉由超音波接合而將第2接點42接合至第2台金32之際，第2中間構件62及第2台金32會彼此塑性流動，因此存在於第2中間構件62及第2台金32之對合面的氧化物容易被破壞。再者，藉由第2中間構件62及第2台金32之對合面混合，而使對於第2台金32之第2接點42的接合強度提升。

第5圖係本發明實施形態之變形例之第2台金的構成圖。形成在第2台金32之第5端面3E的凹部300之個數並不限定於一個，亦可為二個以上。第5圖係顯示在第2台金32之第5端面3E形成凹部300A及凹部300B之例。此時，固定輔助具6a1及固定輔助具6a2之各個前端形狀係作成為可插入至複數個凹部之形狀。

此外，亦可在第2台金32之第6端面3F形成與凹部300A及凹部300B相同之凹陷。並且，亦可在第1台金31之第5端面3E及第6端面3F之各者，形成與凹部300A及凹部300B相同之凹陷。

如此，藉由設置複數個凹部，固定輔助具6a1及固定輔助具6a2各自對於形成複數個凹部之段差部之接觸面積會增加，而可更穩固地固定第2台金32。

此外，形成凹部300之段差部300b的形狀只要為可供固定夾具6a1進入之形狀即可，可為四角以外之多角形，亦可為圓形。形成凹部301之段差部301b的形狀亦同。並且，凹部300之形狀亦可與凹部301之形狀相同或不同之形狀。例如，段差部300b及段差部301b之各個的形狀為四角以上之多角形時，與段差部300b及段差部301b之各個的形狀為四角之情形相比較，固定輔助具與段差部之接觸面積會增加，而可穩固地固定第1台金31或第2台金32。

此外，第1台金31及第2台金32之形狀並不限定為方形狀，只要有形成凹部300A及凹部300B即可，亦可為從Z軸方向觀看之楕圓形狀，亦可從Z軸方向觀看之L字形狀。

再者，在本實施形態中，雖說明在台金之第5端面與第6端面之雙方設置有凹部之例，但亦可在台金之第5端面與第6端面之任一方設置凹部。如此，在構成台金時，可將固定夾具嵌入於凹部，並且與在台金之第5端面與第6端面之雙方設置有凹部之情形相比較，可縮短台金之加工所需要之時間。

並且，台金之第5端面或第6端面上之凹部的位置並不限定於圖示例，如第2圖所示，較佳為設置在與使第2接點42朝向第2台金32投影所成之區域重疊且可利用固定輔助具固定台金的位置。藉由在該位置設置凹部，從第2接點42至固定夾具為止之距離會變短，可抑制施加振動時之第2台金32的振動。因此，第2中間構件62之塑性流動可在短時間進行，而可提升接合強度。

以上之實施形態所示之構成係顯示本發明之內容之一例者，可與其他公知技術組合，且在不脫離本發明之要旨的範圍內可省略、變更構成之一部分。

1‧‧‧接觸子 2‧‧‧剝離機構 3A‧‧‧第1端面 3B‧‧‧第2端面 3C‧‧‧第3端面 3D‧‧‧第4端面 3E‧‧‧第5端面 3F‧‧‧第6端面 6‧‧‧固定台 6a‧‧‧可動部 6a1、6a2‧‧‧固定輔助具 6b‧‧‧固定部 8‧‧‧加壓工具 11‧‧‧固定接觸子 12‧‧‧可動接觸子 31‧‧‧第1台金 32‧‧‧第2台金 41‧‧‧第1接點 42‧‧‧第2接點 61‧‧‧第1中間構件 62‧‧‧第2中間構件 100‧‧‧接觸器 200‧‧‧超音波熔接機 300、300A、300B、301‧‧‧凹部 300a、301a‧‧‧底面 300b、301b‧‧‧段差部

第1圖係顯示本發明實施形態之接觸子之構成的圖。 第2圖係顯示第1圖所示之可動接觸子之構成之詳細的圖。 第3圖係顯示第2圖所示之可動接觸子之製造步驟的圖。 第4圖係顯示第2圖所示之可動接觸子之製造步驟所利用之超音波熔接機的圖。 第5圖係顯示本發明實施形態之變形例的第2台金之構成圖。

3A‧‧‧第1端面

3B‧‧‧第2端面

3C‧‧‧第3端面

3D‧‧‧第4端面

3E‧‧‧第5端面

3F‧‧‧第6端面

12‧‧‧可動接觸子

32‧‧‧第2台金

42‧‧‧第2接點

62‧‧‧第2中間構件

300、301‧‧‧凹部

300a、301a‧‧‧底面

300b、301b‧‧‧段差部

Claims (10)

1. 一種接觸子，係具備：台金；接點，係固定於前述台金；以及導電性構件，係設置在前述台金與前述接點之間，硬度比前述接點之硬度更低且可進行塑性流動；在前述台金之外周面中，形成有供設置在超音波熔接機之可動部的輔助具嵌入之凹部，該凹部係朝與前述台金、前述導電性構件及前述接點之排列方向垂直的方向凹入。
2. 如申請專利範圍第1項所述之接觸子，其中，在前述外周面形成有複數個前述凹部。
3. 如申請專利範圍第1項所述之接觸子，其中，形成前述凹部之段差部的形狀係四角以上之多角形。
4. 如申請專利範圍第2項所述之接觸子，其中，形成前述凹部之段差部的形狀係四角以上之多角形。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之接觸子，其中，前述接點之材料係燒結金屬，前述台金之材料係電解銅或無氧銅，前述導電性構件係銀。
6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之接觸子，其中，前述凹部係設置在與使前述接點朝前述台金投影所成之區域重疊的位置。
7. 如申請專利範圍第5項所述之接觸子，其中，前述凹部係設置在與使前述接點朝前述台金投影所成之區域重疊的位置。
8. 一種接觸子的製造方法，係包含：製造台金的步驟，係在前述台金的外周面形成供設置在超音波熔接機之可動部的輔助具嵌入之凹部；製造要固定於前述台金之接點的步驟；將硬度比前述接點之硬度更低且可進行塑性流動之導電性構件形成在前述接點的步驟；將前述台金設置在前述超音波熔接機之固定台的步驟；將前述輔助具插入至已設置於前述固定台之前述台金所形成的前述凹部之步驟；將前述接點設置在前述台金之步驟；將超音波振動從前述超音波熔接機之加壓工具施加至前述接點之步驟。
9. 如申請專利範圍第8項所述之接觸子的製造方法，其中，在製造前述台金之步驟中，係將電解銅或無氧銅利用作為前述台金之材料，在製造前述接點之步驟中，係將燒結金屬利用作為前述接點之材料，在將前述導電性構件形成於前述接點之步驟中，係將銀利用作為前述導電性構件之材料。
10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述之接觸子的製造方法，其中，在製造前述台金之步驟中，係將前述凹部設置於與前述接點投影至前述台金所成之區域重疊的位置。

Images