WO2020245910A1 - ブレーカー、それを備えた安全回路及び２次電池回路 - Google Patents

ブレーカー、それを備えた安全回路及び２次電池回路 Download PDF

Info

Publication number
WO2020245910A1
WO2020245910A1 PCT/JP2019/022156 JP2019022156W WO2020245910A1 WO 2020245910 A1 WO2020245910 A1 WO 2020245910A1 JP 2019022156 W JP2019022156 W JP 2019022156W WO 2020245910 A1 WO2020245910 A1 WO 2020245910A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contact
movable
fixed contact
breaker
fixed
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/022156
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
達也 須山
岡田　浩司
Original Assignee
ボーンズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ボーンズ株式会社 filed Critical ボーンズ株式会社
Priority to PCT/JP2019/022156 priority Critical patent/WO2020245910A1/ja
Priority to CN201980096335.9A priority patent/CN113811973A/zh
Publication of WO2020245910A1 publication Critical patent/WO2020245910A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/04—Bases; Housings; Mountings

Definitions

  • the present invention relates to a small breaker or the like built in a secondary battery pack or the like of an electric device.
  • breakers have been used as protective devices (safety circuits) for secondary batteries and motors of various electric devices.
  • the breaker is used when an abnormality occurs, such as when the temperature of the secondary battery during charging / discharging rises excessively, or when an overcurrent flows through the motor, etc. installed in equipment such as automobiles and home appliances. The current is cut off to protect the next battery and motor.
  • the breaker used as such a protective device operates accurately (has good temperature characteristics) by following temperature changes and has a stable resistance value when energized in order to ensure the safety of the equipment. It is required to be.
  • Patent Document 1 discloses a breaker to which a bimetal is applied as a heat-responsive element.
  • a bimetal is an element that controls the conduction state of contacts by laminating two types of plate-shaped metal materials having different coefficients of thermal expansion and changing the shape according to a temperature change.
  • parts such as a fixed piece, a terminal piece, a movable piece, a heat-responsive element, and a PTC thermistor are housed in a case, and the terminals of the fixed piece and the terminal piece protrude from the case and are electrically operated. It is used by being connected to the electric circuit of the device.
  • the above case is molded from an insulating thermoplastic resin.
  • the resin material that constitutes the case of an electronic component such as a breaker may be filled with a filler such as glass fiber.
  • Such fillers increase the strength and rigidity of the case.
  • the case is composed of a case body and a lid member.
  • a fixed piece is insert-molded into the case body, a movable piece, a heat-responsive element, etc. are housed in the case body, and then a lid member is attached to the case body, and both are ultrasonically welded (paragraph "" of the same document. 0037 ").
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a breaker capable of simplifying an inspection process before shipment and improving productivity.
  • the present invention deforms a fixed piece having a fixed contact and a movable piece having a movable contact and pressing the movable contact against the fixed contact to bring them into contact with each other with temperature change.
  • the heat-responsive element that shifts the movable piece from the conductive state in which the movable contact contacts the fixed contact to the blocking state in which the movable contact is separated from the fixed contact, and the fixed piece, the movable piece, and the heat.
  • the case includes a resin material and a filler filled in the resin material, and the surface roughness Rz conforming to JIS B 0601 of the fixed contact is determined. It is characterized in that it is larger than the length of the filler in the lateral direction.
  • the surface roughness Rz is 200% or more of the length of the filler in the lateral direction.
  • the surface roughness Rsm of the fixed contact according to JIS B 0601 is smaller than the length of the filler in the longitudinal direction.
  • the surface roughness Rsm is 150% or more of the length in the longitudinal direction of the filler.
  • the fixed contact has a first surface and a second surface that spreads in a plane shape and has a surface roughness Rz larger than that of the first surface.
  • the filler is formed in the form of short fibers.
  • the ratio of the Vickers hardness of the filler to the Vickers hardness of the fixed contact according to JIS Z 2244 is 9 or less.
  • the safety circuit for electrical equipment of the present invention is characterized by including the breaker.
  • the secondary battery circuit of the present invention is characterized by including the breaker.
  • the surface roughness Rz of the fixed contact according to JIS B 0601 is larger than the length of the filler in the lateral direction. Therefore, even if debris of the case enters between the fixed contact and the movable contact, it is accommodated in the recess (valley) formed on the surface of the fixed contact, and the effect on the contact state between the fixed contact and the movable contact Is suppressed. As a result, the inspection process before shipment can be simplified and the productivity can be improved.
  • the perspective view before assembly which shows the schematic structure of the breaker by one Embodiment of this invention.
  • the cross-sectional view which shows the said breaker in a normal charge or discharge state.
  • the side view which shows the filler contained in the case of the breaker.
  • the perspective view which shows the case body in the state which the lid member, the heat reaction element, the movable piece, etc. are removed.
  • the circuit diagram of the safety circuit provided with the said breaker of this invention.
  • the breaker according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 show the configuration of the breaker 1.
  • the breaker 1 is mounted on an electric device or the like to protect the electric device from an excessive temperature rise or overcurrent.
  • the breaker 1 includes a fixed piece 2 having a fixed contact 21, a movable piece 4 having a movable contact 41 at the tip, a heat-responsive element 5 that deforms with a change in temperature, and a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor 6. It is composed of a fixed piece 2, a movable piece 4, a heat-responsive element 5, a case 10 for accommodating a PTC thermistor 6, and the like.
  • the case 10 is composed of a case body (first case) 7, a lid member (second case) 8 mounted on the upper surface of the case body 7, and the like.
  • the fixed piece 2 is formed by, for example, pressing a metal plate containing copper or the like as a main component (in addition, a metal plate such as a copper-titanium alloy, nickel silver, brass, etc.), and is formed by insert molding into the case body 7. It is embedded.
  • a terminal 22 electrically connected to an external circuit is formed at one end of the fixed piece 2, and a support portion 23 for supporting the PTC thermistor 6 is formed at the other end side.
  • the PTC thermistor 6 is placed on a convex protrusion (dowel) 24 formed at three positions on the support portion 23 of the fixed piece 2 and supported by the protrusion 24.
  • the fixed contact 21 is formed at a position facing the movable contact 41 by clad, plating or coating of a highly conductive material such as a copper-silver alloy or a gold-silver alloy in addition to silver, nickel and nickel-silver alloy. , It is exposed from a part of the opening 73a formed inside the case body 7.
  • the terminal 22 protrudes outward from the edge of the case body 7.
  • the support portion 23 is exposed from the opening 73d formed inside the case body 7.
  • the surface on the side where the fixed contact 21 is formed (that is, the upper surface in FIG. 1) is the front surface, and the surface on the opposite side thereof. Is explained as the back side.
  • the front surface faces the first direction and the back surface faces the second direction.
  • the heat-responsive element 5 the PTC thermistor 6, and the like.
  • the movable piece 4 is formed in an arm shape symmetrical with respect to the center line in the longitudinal direction by pressing a plate-shaped metal material containing copper or the like as a main component.
  • a movable contact 41 is formed at the tip of the movable piece 4 in the longitudinal direction.
  • the movable contact 41 is formed of, for example, a material equivalent to that of the fixed contact 21, and is joined to the tip of the movable piece 4 by a technique such as welding, clad, or crimping.
  • a terminal 42 electrically connected to an external circuit is formed at the other end of the movable piece 4 in the longitudinal direction.
  • the movable piece 4 has a contact portion 43 (corresponding to the base end of the arm-shaped movable piece 4 and a portion embedded in the case 10) and an elastic portion 44 between the movable contact 41 and the terminal 42. ..
  • the abutting portion 43 has a protruding portion 43a that abuts between the terminal 42 and the elastic portion 44 with the case body 7 and the lid member 8 and projects like a wing in the lateral direction of the movable piece 4. Since the protruding portion 43a is provided, the contact portion 43 is sandwiched between the contact portion 74 of the case body 7 and the contact portion 83 (see FIG. 2) of the lid member 8 in a wide and large area, and the movable piece 4 is formed. It is firmly fixed to the case 10.
  • the elastic portion 44 extends from the contact portion 43 to the side of the movable contact 41.
  • the movable piece 4 is fixed by being sandwiched between the case body 7 and the lid member 8 from both the front and back sides, and the elastic portion 44 is elastically deformed, so that the movable contact 41 formed at the tip thereof is a fixed contact. It is pressed against the side of 21 and comes into contact with each other, so that the fixed piece 2 and the movable piece 4 can be energized.
  • the movable piece 4 is curved or bent by press working in the elastic portion 44.
  • the degree of bending or bending is not particularly limited as long as the heat-responsive element 5 can be accommodated, and may be appropriately set in consideration of the elastic force at the reversing operation temperature and the normal rotation return temperature, the pressing force of the contact, and the like.
  • a pair of protrusions (contact portions) 44a and 44b are formed on the lower surface of the elastic portion 44 so as to face the heat-responsive element 5. The protrusions 44a and 44b come into contact with the heat-responsive element 5, and the deformation of the heat-responsive element 5 is transmitted to the elastic portion 44 via the protrusions 44a and 44b (see FIGS. 1, 2 and 3).
  • the heat-responsive element 5 shifts the movable piece 4 from a conductive state in which the movable contact 41 contacts the fixed contact 21 to a cutoff state in which the movable contact 41 is separated from the fixed contact 21.
  • the heat-responsive element 5 has an initial shape with a curved cross section in an arc shape, and is formed by laminating thin plate materials having different coefficients of thermal expansion. When the operating temperature is reached due to overheating, the curved shape of the heat-responsive element 5 reversely warps with a snap motion, and is restored when the temperature drops below the return temperature due to cooling.
  • the initial shape of the heat-responsive element 5 can be formed by press working.
  • the material and shape of the heat-responsive element 5 are particularly limited as long as the elastic portion 44 of the movable piece 4 is pushed up by the reverse warp operation of the heat-responsive element 5 at the desired temperature and is restored by the elastic force of the elastic portion 44.
  • a rectangular shape is desirable, and a rectangular shape close to a square is desirable in order to efficiently push up the elastic portion 44 while being small.
  • the material of the heat-responsive element 5 two kinds of materials having different coefficients of thermal expansion, which are made of various alloys such as nickel silver, brass, and stainless steel, are used in combination according to the required conditions.
  • a combination of a copper-nickel-manganese alloy on the high expansion side and an iron-nickel alloy on the low expansion side is desirable.
  • a combination of an iron-nickel-chromium alloy on the high expansion side and an iron-nickel alloy on the low expansion side can be mentioned.
  • a combination of an iron-nickel-chromium alloy on the high expansion side and an iron-nickel-cobalt alloy on the low expansion side can be mentioned.
  • the PTC thermistor 6 conducts the fixed piece 2 and the movable piece 4 when the movable piece 4 is in the cutoff state.
  • the PTC thermistor 6 is arranged between the fixed piece 2 and the heat-responsive element 5. That is, the support portion 23 of the fixing piece 2 is located directly below the heat-responsive element 5 with the PTC thermistor 6 interposed therebetween.
  • the type can be selected according to the needs such as operating current, operating voltage, operating temperature, and recovery temperature.
  • the material and shape are not particularly limited as long as these properties are not impaired.
  • a ceramic sintered body containing barium titanate, strontium titanate, or calcium titanate is used.
  • a so-called polymer PTC in which conductive particles such as carbon are contained in the polymer may be used.
  • the case body 7 and the lid member 8 constituting the case 10 are molded from a thermoplastic resin such as flame-retardant polyamide, polyphenylene sulfide (PPS) having excellent heat resistance, a liquid crystal polymer (LCP), and polybutylene terephthalate (PBT). Has been done.
  • a material other than the resin may be applied as long as the characteristics equal to or higher than those of the above-mentioned resin can be obtained.
  • the case body 7 is formed with a storage recess 73, which is an internal space for housing the movable piece 4, the heat-responsive element 5, the PTC thermistor 6, and the like.
  • the accommodating recess 73 has openings 73a and 73b for accommodating the movable piece 4, an opening 73c for accommodating the movable piece 4 and the heat-responsive element 5, an opening 73d for accommodating the PTC thermistor 6, and the like. doing.
  • the movable piece 4 and the edge of the heat-responsive element 5 incorporated in the case body 7 are brought into contact with each other by a frame formed inside the accommodating recess 73, and are guided when the heat-responsive element 5 is reversely warped. ..
  • a metal plate containing copper or the like as a main component or a metal plate such as stainless steel may be embedded in the lid member 8 by insert molding.
  • the metal plate appropriately contacts the surface of the movable piece 4, regulates the movement of the movable piece 4, and contributes to the miniaturization of the breaker 1 while increasing the rigidity and strength of the lid member 8 and thus the case 10 as a housing. ..
  • the lid member 8 closes the openings 73a, 73b, 73c and the like of the case body 7 accommodating the fixed piece 2, the movable piece 4, the heat reacting element 5 and the PTC thermistor 6, and the like. It is attached to the main body 7.
  • the case body 7 and the lid member 8 are joined by, for example, ultrasonic welding.
  • FIG. 2 shows the operation of the breaker 1 in a normal charging or discharging state.
  • the heat-responsive element 5 maintains the initial shape before the reverse warp.
  • Both terminals 22 and 42 of the breaker 1 are electrically connected to each other through the fixed contact 21, the movable contact 41, the elastic portion 44 of the movable piece 4, and the like.
  • the resistance of the PTC thermistor 6 is overwhelmingly larger than the resistance of the movable piece 4, the current flowing through the PTC thermistor 6 is substantially larger than the amount flowing through the fixed contact 21 and the movable contact 41. It can be ignored.
  • the heat-responsive element 5 may be separated from the movable piece 4 in the conductive state. As a result, the contact pressure between the movable contact 41 and the fixed contact 21 is increased, and the contact resistance between the two is reduced.
  • FIG. 3 shows the operation of the breaker 1 in an overcharged state or an abnormal state.
  • the heat-responsive element 5 that has reached the operating temperature reversely warps and comes into contact with the elastic portion 44 of the movable piece 4, and the elastic portion 44 is pushed up to form the fixed contact 21 and the movable contact 41. Is separated. At this time, the current flowing between the fixed contact 21 and the movable contact 41 is cut off. On the other hand, the heat-responsive element 5 comes into contact with the movable piece 4, and a small leakage current flows through the heat-responsive element 5 and the PTC thermistor 6.
  • the PTC thermistor 6 conducts the fixed piece 2 and the movable piece 4 via the heat-responsive element 5 that shifts the movable piece 4 to the cutoff state.
  • the PTC thermistor 6 continues to generate heat as long as such a leakage current flows, and the resistance value is drastically increased while maintaining the heat responding element 5 in a reverse warp state. Therefore, the current is a path between the fixed contact 21 and the movable contact 41.
  • Case 10 includes the above-mentioned resin material and a filler filled in the resin material.
  • the filler increases the strength and rigidity of the case 10.
  • FIG. 4 shows the filler.
  • the filler of the present embodiment is formed in a shape having a longitudinal direction and a lateral direction.
  • the length L in the longitudinal direction is the maximum length of the filler
  • the length D in the lateral direction is the maximum length of the filler in the lateral direction.
  • the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the filler is circular
  • the length D in the lateral direction is represented by the maximum diameter of the filler.
  • the tip shape of the filler may be sharp. Further, the shape may be such that the longitudinal direction and the lateral direction cannot be clearly distinguished (for example, a spherical shape). In this case, the length L and the length D are equal.
  • a plurality of types of fillers having different combinations of shapes that is, length L in the longitudinal direction and length D in the lateral direction may be mixed and used. Further, a plurality of types of fillers having different components (compositions) may be mixed and used.
  • FIG. 5 shows a case body 7 in a state in which the lid member 8, the PTC thermistor 6, the heat-responsive element 5, and the movable piece 4 are removed.
  • the fixing piece 2 is insert-molded in the case body 7.
  • the fixing piece 2 is arranged so that the fixing contact 21 is exposed in the accommodating recess 73 which is the internal space of the case 10.
  • FIG. 6 shows an enlarged contact state between the fixed contact 21 and the movable contact 41.
  • the surface of the fixed contact 21 contains small irregularities as shown in FIG. That is, the fixed contact 21 has a concave portion (valley portion) 26 and a convex portion (peak portion) 27 on its surface.
  • the surface of the movable contact 41 also contains small irregularities. That is, the movable contact 41 has a concave portion 46 and a convex portion 47 on its surface. Therefore, between the fixed contact 21 and the movable contact 41, a large number of minute gaps G exist even in a conductive state in which they are in contact with each other.
  • the surface roughness of the fixed contact 21 conforms to JIS B 0601 and can be measured by SURFCOM 3000A manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.
  • the measurement length is 0.25 mm
  • the cutoff wavelength is 0.25 mm
  • the measurement speed is 0.30 mm / s
  • the cutoff type is Gaussian
  • the tilt correction is the least squares straight line correction.
  • the ⁇ s cutoff ratio is 300.
  • the arithmetic average roughness Ra is 0.7778 ⁇ m
  • the maximum height Rz is 5.2451 ⁇ m
  • the average length Rsm of the elements is 33.9844 ⁇ m. Met.
  • the surface roughness Rz of the fixed contact 21 is larger than the length D in the lateral direction of the filler. Therefore, even if debris generated from the material of the case body 7 or the lid member 8 in the manufacturing process enters between the fixed contact 21 and the movable contact 41, the recess 26 (microscopic) formed on the surface of the fixed contact 21. It is accommodated in the gap G), and the influence on the contact state between the fixed contact 21 and the movable contact 41 is suppressed. This makes it possible to suppress an increase in the contact resistance between the fixed contact 21 and the movable contact 41, that is, the resistance value of the breaker 1 when energized. Therefore, the inspection process before shipment can be simplified and the productivity can be improved.
  • the surface roughness Rz of the fixed contact 21 is, for example, 200% or more of the length D in the lateral direction of the filler. According to such a fixed contact 21, debris can be easily accommodated in the recess 26, and it is possible to further suppress an increase in contact resistance between the fixed contact 21 and the movable contact 41.
  • the surface roughness Rz of the fixed contact 21 is preferably 0.1 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, for example. If the surface roughness Rz is less than 0.1 ⁇ m, it may be difficult for the debris to be contained in the recess 26. When the surface roughness Rz exceeds 15 ⁇ m, the contact area between the fixed contact 21 and the movable contact 41 may decrease.
  • the surface roughness Ra of the fixed contact 21 is, for example, 50% or more of the length D of the filler in the lateral direction. According to such a fixed contact 21, debris can be easily accommodated in the recess 26, and it is possible to further suppress an increase in contact resistance between the fixed contact 21 and the movable contact 41.
  • the surface roughness Rsm of the fixed contact 21 is larger than the length L in the longitudinal direction of the filler. According to such a fixed contact 21, debris is easily accommodated in the recess 26, and the influence on the contact state between the fixed contact 21 and the movable contact 41 is further suppressed.
  • the surface roughness Rsm of the fixed contact 21 is, for example, 150% or more of the length L in the longitudinal direction of the filler. According to such a fixed contact 21, debris is easily accommodated in the recess 26, and the influence on the contact state between the fixed contact 21 and the movable contact 41 is further suppressed.
  • the breaker 1 may be subjected to an activation process of the fixed contact 21 and the movable contact 41 before being shipped.
  • the activation process in a state where the fixed contact 21 and the movable contact 41 are in contact with each other, high frequency vibration is applied to at least one of the fixed contact 21 and the movable contact 41, and the fixed contact 21 and the movable contact 41 are brought into contact with each other.
  • This is a process for forming a new surface by removing the oxide film of the contact portion between the fixed contact 21 and the movable contact 41 and the peripheral portion thereof in a plane shape by being energized.
  • the activation process stabilizes the conduction state between the fixed contact 21 and the movable contact 41.
  • the activated contact 21 has a first surface 21a and a second surface 21b, as shown in FIG.
  • the second surface 21b is formed in the central portion of the fixed contact 21, and the first surface 21a is formed in the peripheral portion of the second surface 21b.
  • the second surface 21b is a region in which the fixed contact 21 is exposed to the accommodating recess 73 and is in contact with the movable contact 41, and is a surface that appears by the activation treatment.
  • the surface roughness Rz of the second surface 21b is larger than the surface roughness Rz of the first surface 21a. That is, the surface of the second surface 21b is formed rougher than that of the first surface 21a by the activation treatment.
  • the surface roughness of the fixed contact 21 is measured on the second surface 21b.
  • the second surface 21b is not limited to the surface formed by the activation treatment, and may be formed by another surface roughness treatment.
  • the fixing piece 2 may be formed before being inserted into the mold for forming the case body 7. In this case, the entire surface of the fixed contact 21 may be surface-roughened.
  • the filler of the present embodiment is formed in the form of short fibers.
  • the short fibrous filler include whiskers containing a titanic acid compound (for example, potassium titanate) or a boric acid compound (for example, aluminum borate).
  • Such whiskers have a smaller length D in the lateral direction and a length L in the longitudinal direction as compared with conventional glass fibers. Therefore, debris is less likely to be generated from the material of the case body 7 or the lid member 8 in the manufacturing process. Further, the debris is easily accommodated in the recess 26, and it is possible to further suppress an increase in the contact resistance between the fixed contact 21 and the movable contact 41.
  • the ratio L / D of the length L in the longitudinal direction to the length D in the lateral direction of the filler is 20 or more. According to such a filler, the case 10 is strengthened and the generation of debris is suppressed, so that the influence on the contact state between the fixed contact 21 and the movable contact 41 is further suppressed. From the above viewpoint, the desirable range of the length D is 0.1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and the more desirable range is 0.1 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
  • the Vickers hardness of the filler conforming to JIS Z 2244 is preferably 700 or less.
  • the debris may affect the contact state between the fixed contact 21 and the movable contact 41.
  • the ratio of the Vickers hardness of the filler to the Vickers hardness of the fixed contact 21 is preferably 9 or less. If the ratio exceeds 9, the debris may affect the contact state between the fixed contact 21 and the movable contact 41.
  • the ratio of the Vickers hardness of the filler to the Vickers hardness of the fixed contact 21 is preferably 0.25 or more. If the above ratio is less than 0.25, the strength and rigidity of the case 10 may be affected. From the above viewpoint, the more desirable range of the ratio of the Vickers hardness of the filler to the Vickers hardness of the fixed contact 21 is 0.35 or more and 7 or less, and the more desirable range is 0.5 or more and 4 or less. ..
  • the surface roughness of the movable contact 41 can be measured in the same manner as the surface roughness of the fixed contact 21.
  • the arithmetic average roughness Ra is 1.8439 ⁇ m
  • the maximum height Rz is 8.4357 ⁇ m
  • the average element length Rsm is 70.6771 ⁇ m. Met.
  • the surface roughness Rz of the movable contact 41 is larger than the length D in the lateral direction of the filler. Therefore, even if the debris peels off from the case body 7 and enters between the fixed contact 21 and the movable contact 41, it is accommodated and fixed in the recess 46 (micro gap G) formed on the surface of the movable contact 41. The influence on the contact state between the contact 21 and the movable contact 41 is suppressed. This makes it possible to suppress an increase in the contact resistance between the fixed contact 21 and the movable contact 41, that is, the resistance value of the breaker 1 when energized. Therefore, the inspection process before shipment can be simplified and the productivity can be improved.
  • the surface roughness Rz of the movable contact 41 is, for example, 200% or more of the length D in the lateral direction of the filler. According to such a movable contact 41, debris can be easily accommodated in the recess 46, and it is possible to further suppress an increase in contact resistance between the fixed contact 21 and the movable contact 41.
  • the surface roughness Rz of the movable contact 41 is preferably 0.1 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, for example. If the surface roughness Rz is less than 0.1 ⁇ m, it may be difficult for the debris to be contained in the recess 46. When the surface roughness Rz exceeds 15 ⁇ m, the contact area between the fixed contact 21 and the movable contact 41 may decrease.
  • the surface roughness Ra of the movable contact 41 is, for example, 50% or more of the length D in the lateral direction of the filler. According to such a movable contact 41, debris can be easily accommodated in the recess 46, and it is possible to further suppress an increase in contact resistance between the fixed contact 21 and the movable contact 41.
  • the surface roughness Rsm of the movable contact 41 is larger than the length L in the longitudinal direction of the filler. According to such a movable contact 41, the debris is easily accommodated in the recess 46, and the influence on the contact state between the fixed contact 21 and the movable contact 41 is further suppressed.
  • the surface roughness Rsm of the movable contact 41 is, for example, 150% or more of the length L in the longitudinal direction of the filler. According to such a fixed contact 21, debris is easily accommodated in the recess 26, and the influence on the contact state between the fixed contact 21 and the movable contact 41 is further suppressed.
  • FIG. 7 shows the movable piece 4 after the activation treatment has been applied.
  • the movable contact 41 has a first surface 41a and a second surface 41b.
  • the second surface 41b is formed in the central portion of the movable contact 41, and the first surface 41a is formed in the peripheral portion of the second surface 41b.
  • the second surface 41b is a region of the movable contact 41 that comes into contact with the fixed contact 21, and is a surface that appears by the activation treatment.
  • the surface roughness Rz of the second surface 41b is larger than the surface roughness Rz of the first surface 41a. That is, the surface of the second surface 41b is roughly formed by the activation treatment.
  • the surface roughness of the movable contact 41 is measured on the second surface 41b. In the breaker 1 after the activation treatment, the second surface 21b of the fixed contact 21 and the second surface 41b of the movable contact 41 come into contact with each other to conduct conduction.
  • the second surface 41b is not limited to the surface formed by the activation treatment, and may be formed by another surface roughness treatment.
  • the movable piece 4 may be formed before being loaded into the accommodating recess 73 of the case body 7. In this case, the entire surface of the movable contact 41 may be surface-roughened.
  • the ratio of the Vickers hardness of the filler to the Vickers hardness of the movable contact 41 is preferably 6 or less. If the ratio exceeds 6, the debris may affect the contact state between the fixed contact 21 and the movable contact 41.
  • the ratio of the Vickers hardness of the filler to the Vickers hardness of the movable contact 41 is preferably 0.25 or more. If the above ratio is less than 0.25, the strength and rigidity of the case 10 may be affected.
  • the contact on the positive electrode side that receives the spark is preferably formed of a material having a Vickers hardness larger than that on the contact on the negative electrode side in order to suppress its consumption (wear).
  • the movable piece 4 is formed only of a metal material and does not undergo insert molding, the movable contact 41 can be easily formed by caulking, welding or the like. Therefore, a material having a Vickers hardness larger than that of the fixed contact 21 can be easily applied to such a movable contact 41. Then, by mounting the breaker 1 on an electric device or the like so that the movable contact 41 becomes a contact on the positive electrode side, consumption of the contact on the positive electrode side can be suppressed.
  • the surface roughness Rz of the movable contact 41 is larger than the surface roughness Rz of the fixed contact 21. According to such a movable contact 41, wear of the contact on the positive electrode side (deterioration of surface roughness) due to the above-mentioned spark can be effectively suppressed.
  • the ratio of the surface roughness Ra of the movable contact 41 to the surface roughness Ra of the fixed contact 21 is preferably 0.5 or more and 3 or less.
  • the contact area of both contacts is appropriately increased, the contact resistance, and thus the resistance value of the breaker 1 at the time of energization is stable, and the current capacity of the breaker 1 can be easily secured. It will be possible.
  • the ratio of the surface roughness Rsm of the movable contact 41 to the surface roughness Rsm of the fixed contact 21 is preferably 0.5 or more and 3 or less.
  • the contact area of both contacts is appropriately increased, the contact resistance, and thus the resistance value of the breaker 1 at the time of energization is stable, and the current capacity of the breaker 1 can be easily secured. It will be possible.
  • the breaker 1 of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and can be implemented by changing to various aspects. That is, the breaker 1 is deformed with temperature change, at least, a fixed piece 2 having a fixed contact 21 and a movable piece 4 having a movable contact 41 and pressing the movable contact 41 against the fixed contact 21 to make contact with the fixed contact 21.
  • the heat-responsive element 5 that shifts the movable piece 4 from the conductive state in which the movable contact 41 contacts the fixed contact 21 to the cutoff state in which the movable contact 41 is separated from the fixed contact 21, the fixed piece 2, the movable piece 4, and heat.
  • a case 10 for accommodating the response element 5 is provided, the case 10 includes a resin material and a filler filled in the resin material, and the surface roughness Rz of the fixed contact 21 according to JIS B 0601 is a filler. It should be larger than the length in the lateral direction of.
  • the method of joining the case body 7 and the lid member 8 is not limited to ultrasonic welding, and can be appropriately applied as long as the method is such that the two are firmly joined.
  • both may be adhered by applying, filling, and curing a liquid or gel-like adhesive.
  • the case 10 is not limited to the form composed of the case main body 7, the lid member 8, and the like, and may be composed of two or more parts.
  • the movable piece 4 and the heat-responsive element 5 may be integrally formed by forming the movable piece 4 with a laminated metal such as a bimetal or a trimetal. In this case, the configuration of the breaker is simplified, and further miniaturization can be achieved.
  • the present invention may be applied to a form in which the terminal piece and the movable piece are separately formed as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-37757. Furthermore, the present invention may be applied to a form in which movable pieces are formed in a stepped shape inside the case, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-203787.
  • the self-holding circuit by the PTC thermistor 6 is provided, but even a form in which such a configuration is omitted can be applied. With such a configuration, the height dimension of the breaker 1 becomes small, and it becomes possible to reduce the size.
  • the activation processing of the fixed contact 21 and the movable contact 41 is optional and may be omitted.
  • the second surface 21b is not formed on the fixed contact 21, and the entire surface of the fixed contact 21 becomes the first surface 21a having the same surface roughness.
  • the second surface 41b is not formed on the movable contact 41, and the entire surface of the movable contact 41 becomes the first surface 41a having the same surface roughness.
  • FIG. 8 shows the secondary battery pack 100.
  • the secondary battery pack 100 includes a secondary battery 101 and a breaker 1 provided in the output terminal circuit of the secondary battery 101.
  • FIG. 9 shows a safety circuit 502 for electrical equipment.
  • the safety circuit 502 includes a breaker 1 in series in the output circuit of the secondary battery 501, and cuts off the current when the secondary battery overheats abnormally.
  • the breaker 1 cuts off the current at the time of abnormal heat generation and enhances the safety of the electric device.

Landscapes

  • Thermally Actuated Switches (AREA)

Abstract

ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と、可動接点４１を有し、可動接点４１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片４と、温度変化に伴って変形することにより、可動片４を可動接点４１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子５と、固定片２、可動片４及び熱応動素子５を収容するケース１０と、を備え、ケース１０は、樹脂材料と樹脂材料に充填された充填材とを含み、固定接点２１のＪＩＳ　Ｂ　０６０１に準拠する表面粗さＲｚは、充填材の短手方向の長さより大きい。

Description

[規則26に基づく補充 04.07.2019]　ブレーカー、それを備えた安全回路及び２次電池回路
　本発明は、電気機器の２次電池パック等に内蔵される小型のブレーカー等に関するものである。
　従来、各種電気機器の２次電池やモーター等の保護装置（安全回路）としてブレーカーが使用されている。ブレーカーは、充放電中の２次電池の温度が過度に上昇した場合、又は自動車、家電製品等の機器に装備されるモーター等に過電流が流れた場合等の異常が生じた際に、２次電池やモーター等を保護するために電流を遮断する。このような保護装置として用いられるブレーカーは、機器の安全を確保するために、温度変化に追従して正確に動作する（良好な温度特性を有する）ことと、通電時の抵抗値が安定していることが求められる。
　ブレーカーには、温度変化に応じて作動し、電流を導通又は遮断する熱応動素子が備えられている。特許文献１には、熱応動素子としてバイメタルを適用したブレーカーが示されている。バイメタルとは、熱膨張率の異なる２種類の板状の金属材料が積層されてなり、温度変化に応じて形状を変えることにより、接点の導通状態を制御する素子である。同文献に示されたブレーカーは、固定片、端子片、可動片、熱応動素子、ＰＴＣサーミスター等の部品が、ケースに収納されてなり、固定片及び端子片の端子がケースから突出し、電気機器の電気回路に接続されて使用される。
　上記ケースは、絶縁性を有する熱可塑性樹脂によって成形されている。ブレーカー等の電子部品のケースを構成する樹脂材料には、ガラス繊維等の充填材が充填されることがある。このような充填材は、ケースの強度及び剛性を高める。
　特許文献１に開示された構成のブレーカーでは、上記ケースは、ケース本体と蓋部材とによって構成されている。ケース本体には、固定片がインサート成形され、ケース本体に可動片、熱応動素子等が収容された後、ケース本体に蓋部材が装着され、両者が超音波溶着される（同文献の段落「００３７」参照）。
ＷＯ２０１１／１０５１７５号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のブレーカーのケース本体にガラス繊維が充填された樹脂を適用した場合、例えば、金型からケース本体を離型する際に、ケース本体から生じた破片が固定接点と可動接点と間に侵入すると、固定接点と可動接点との接触状態に影響を及ぼすおそれがある。このため、ブレーカーを出荷する前に、通電時の抵抗値を測定する等の検査工程を必要としている。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、出荷前の検査工程を簡略化して生産性の向上を図ることができるブレーカーを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は、固定接点を有する固定片と、可動接点を有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、温度変化に伴って変形することにより、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、前記固定片、前記可動片及び前記熱応動素子を収容するケースと、を備えたブレーカーにおいて、前記ケースは、樹脂材料と前記樹脂材料に充填された充填材とを含み、前記固定接点のＪＩＳ　Ｂ　０６０１に準拠する表面粗さＲｚは、前記充填材の短手方向の長さより大きい、ことを特徴とする。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記表面粗さＲｚは、前記充填材の短手方向の長さの２００％以上である、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記固定接点のＪＩＳ　Ｂ　０６０１に準拠する表面粗さＲｓｍは、前記充填材の長手方向の長さよりも小さい、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記表面粗さＲｓｍは、前記充填材の長手方向の長さの１５０％以上である、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記固定接点は、第１表面と、面状に拡がり前記第１表面よりも前記表面粗さＲｚの大きい第２表面とを有する、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記充填材は、短繊維状に形成されている、ことが望ましい。
　本発明に係る前記ブレーカーにおいて、前記固定接点のＪＩＳ　Ｚ　２２４４に準拠するビッカース硬さに対する前記充填材の前記ビッカース硬さの比は、９以下である、ことが望ましい。
　本発明の電気機器用の安全回路は、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。
　本発明の２次電池回路は、前記ブレーカーを備えたことを特徴とする。
　本発明のブレーカーにおいては、固定接点のＪＩＳ　Ｂ　０６０１に準拠する表面粗さＲｚは、充填材の短手方向の長さより大きい。従って、ケースの破片が固定接点と可動接点との間に侵入しても、固定接点の表面に形成されている凹部（谷部）に収容され、固定接点と可動接点との接触状態に及ぼす影響が抑制される。これにより、出荷前の検査工程を簡略化して生産性の向上を図ることができる。
本発明の一実施形態によるブレーカーの概略構成を示す組み立て前の斜視図。 通常の充電又は放電状態における上記ブレーカーを示す断面図。 過充電状態又は異常時などにおける上記ブレーカーを示す断面図。 上記ブレーカーのケースに含まれる充填材を示す側面図。 蓋部材、熱応動素子及び可動片等が取り除かれた状態のケース本体を示す斜視図。 固定接点と可動接点の接触状態を拡大して示す断面図。 ケース本体から取り外された可動片を裏面側から視た斜視図。 本発明の上記ブレーカーを備えた２次電池の平面図。 本発明の上記ブレーカーを備えた安全回路の回路図。
　本発明の一実施形態によるブレーカーについて図面を参照して説明する。図１乃至図３は、ブレーカー１の構成を示している。ブレーカー１は、電気機器等に実装され、過度な温度上昇又は過電流から電気機器を保護する。
　ブレーカー１は、固定接点２１を有する固定片２と、先端部に可動接点４１を有する可動片４と、温度変化に伴って変形する熱応動素子５と、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスター６と、固定片２、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を収容するケース１０等によって構成されている。ケース１０は、ケース本体（第１ケース）７とケース本体７の上面に装着される蓋部材（第２ケース）８等によって構成されている。
　固定片２は、例えば、銅等を主成分とする金属板（この他、銅－チタニウム合金、洋白、黄銅などの金属板）をプレス加工することにより形成され、ケース本体７にインサート成形により埋め込まれている。固定片２の一端には外部回路と電気的に接続される端子２２が形成され、他端側には、ＰＴＣサーミスター６を支持する支持部２３が形成されている。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２の支持部２３に３箇所形成された凸状の突起（ダボ）２４の上に載置されて、突起２４に支持される。固定片２が階段状に曲げられることにより、固定接点２１と支持部２３とが段違いに配置され、ＰＴＣサーミスター６を収納する空間が容易に確保される。
　固定接点２１は、銀、ニッケル、ニッケル－銀合金の他、銅－銀合金、金－銀合金などの導電性の良い材料のクラッド、メッキ又は塗布等により可動接点４１に対向する位置に形成され、ケース本体７の内部に形成されている開口７３ａの一部から露出されている。端子２２はケース本体７の端縁から外側に突き出されている。支持部２３は、ケース本体７の内部に形成されている開口７３ｄから露出されている。
　本出願においては、特に断りのない限り、固定片２において、固定接点２１が形成されている側の面（すなわち図１において上側の面）を表（おもて）面、その反対側の面を裏（うら）面として説明している。固定接点２１から可動接点４１に向く方向を第１方向と、第１方向とは反対の方向を第２方向とそれぞれ定義した場合、表面は第１方向を向き、裏面は第２方向を向く。他の部品、例えば、可動片４及び熱応動素子５、ＰＴＣサーミスター６等についても同様である。
　可動片４は、銅等を主成分とする板状の金属材料をプレス加工することにより、長手方向の中心線に対して対称なアーム状に形成されている。
　可動片４の長手方向の先端部には、可動接点４１が形成されている。可動接点４１は、例えば、固定接点２１と同等の材料によって形成され、溶接の他、クラッド、かしめ（crimping）等の手法によって可動片４の先端部に接合されている。
　可動片４の長手方向の他端部には、外部回路と電気的に接続される端子４２が形成されている。可動片４は、可動接点４１と端子４２の間に、当接部４３（アーム状の可動片４の基端及びケース１０に埋設される部分に相当）、及び弾性部４４を有している。当接部４３は、端子４２と弾性部４４との間でケース本体７及び蓋部材８と当接し、可動片４の短手方向に翼状に突出する突出部４３ａを有する。突出部４３ａが設けられていることにより、当接部４３が幅広く大きな領域でケース本体７の当接部７４及び蓋部材８の当接部８３（図２参照）によって挟み込まれ、可動片４がケース１０に対して強固に固定される。
　弾性部４４は、当接部４３から可動接点４１の側に延出されている。当接部４３においてケース本体７と蓋部材８によって裏表両面側から挟み込まれて可動片４が固定され、弾性部４４が弾性変形することにより、その先端に形成されている可動接点４１が固定接点２１の側に押圧されて接触し、固定片２と可動片４とが通電可能となる。
　可動片４は、弾性部４４において、プレス加工により湾曲又は屈曲されている。湾曲又は屈曲の度合いは、熱応動素子５を収納できる限り特に限定はなく、反転動作温度及び正転復帰温度における弾性力、接点の押圧力などを考慮して適宜設定すればよい。また、弾性部４４の下面には、熱応動素子５に対向して一対の突起（接触部）４４ａ，４４ｂが形成されている。突起４４ａ，４４ｂと熱応動素子５とは接触して、突起４４ａ，４４ｂを介して熱応動素子５の変形が弾性部４４に伝達される（図１、図２及び図３参照）。
　熱応動素子５は、可動片４を可動接点４１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる。熱応動素子５は、断面が円弧状に湾曲した初期形状をなし、熱膨張率の異なる薄板材を積層することにより形成される。過熱により作動温度に達すると、熱応動素子５の湾曲形状は、スナップモーションを伴って逆反りし、冷却により復帰温度を下回ると復元する。熱応動素子５の初期形状は、プレス加工により形成することができる。所期の温度で熱応動素子５の逆反り動作により可動片４の弾性部４４が押し上げられ、かつ弾性部４４の弾性力により元に戻る限り、熱応動素子５の材質及び形状は特に限定されるものでないが、生産性及び逆反り動作の効率性の観点から矩形状が望ましく、小型でありながら弾性部４４を効率的に押し上げるために正方形に近い長方形であるのが望ましい。
　熱応動素子５の材料としては、洋白、黄銅、ステンレス鋼等の各種の合金からなる熱膨張率の異なる２種類の材料を積層したものが、所要条件に応じて組み合わせて使用される。例えば、安定した作動温度及び復帰温度が得られる熱応動素子５の材料としては、高膨脹側に銅－ニッケル－マンガン合金、低膨脹側に鉄－ニッケル合金を組み合わせたものが望ましい。また、化学的安定性の観点からさらに望ましい材料として、高膨脹側に鉄－ニッケル－クロム合金、低膨脹側に鉄－ニッケル合金を組み合わせたものが挙げられる。さらにまた、化学的安定性及び加工性の観点からさらに望ましい材料として、高膨脹側に鉄－ニッケル－クロム合金、低膨脹側に鉄－ニッケル－コバルト合金を組み合わせたものが挙げられる。
　ＰＴＣサーミスター６は、可動片４が遮断状態にあるとき、固定片２と可動片４とを導通させる。ＰＴＣサーミスター６は、固定片２と熱応動素子５との間に配設されている。すなわち、ＰＴＣサーミスター６を挟んで、固定片２の支持部２３は熱応動素子５の直下に位置している。熱応動素子５の逆反り動作により固定片２と可動片４との通電が遮断されたとき、ＰＴＣサーミスター６に流れる電流が増大する。ＰＴＣサーミスター６は、温度上昇と共に抵抗値が増大して電流を制限する正特性サーミスターであれば、作動電流、作動電圧、作動温度、復帰温度などの必要に応じて種類を選択でき、その材料及び形状はこれらの諸特性を損なわない限り特に限定されるものではない。本実施形態では、チタニウム酸バリウム、チタニウム酸ストロンチウム又はチタニウム酸カルシウムを含むセラミック焼結体が用いられる。セラミック焼結体の他、ポリマーにカーボン等の導電性粒子を含有させたいわゆるポリマーＰＴＣを用いてもよい。
　ケース１０を構成するケース本体７及び蓋部材８は、難燃性のポリアミド、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの熱可塑性樹脂により成形されている。上述した樹脂と同等以上の特性が得られるのであれば、樹脂以外の材料を適用してもよい。
　ケース本体７には、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６などを収容するための内部空間である収容凹部７３が形成されている。収容凹部７３は、可動片４を収容するための開口７３ａ，７３ｂ、可動片４及び熱応動素子５を収容するための開口７３ｃ、並びに、ＰＴＣサーミスター６を収容するための開口７３ｄ等を有している。なお、ケース本体７に組み込まれた可動片４、熱応動素子５の端縁は、収容凹部７３の内部に形成されている枠によってそれぞれ当接され、熱応動素子５の逆反り時に案内される。
　蓋部材８には、銅等を主成分とする金属板又はステンレス鋼等の金属板がインサート成形によって埋め込まれていてもよい。金属板は、可動片４の表面と適宜当接し、可動片４の動きを規制すると共に、蓋部材８のひいては筐体としてのケース１０の剛性・強度を高めつつブレーカー１の小型化に貢献する。
　図１が示すように、固定片２、可動片４、熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６等を収容したケース本体７の開口７３ａ、７３ｂ、７３ｃ等を塞ぐように、蓋部材８が、ケース本体７に装着される。ケース本体７と蓋部材８とは、例えば超音波溶着によって接合される。
　図２及び３は、ブレーカー１の動作の概略を示している。図２は、通常の充電又は放電状態におけるブレーカー１の動作を示している。通常の充電又は放電状態においては、熱応動素子５は逆反り前の初期形状を維持している。固定接点２１、可動接点４１及び可動片４の弾性部４４などを通じてブレーカー１の両端子２２、４２間は導通している。しかしながら、ＰＴＣサーミスター６の抵抗は、可動片４の抵抗に比べて圧倒的に大きいため、ＰＴＣサーミスター６を流れる電流は、固定接点２１及び可動接点４１を流れる量に比して実質的に無視できる程度である。
　熱応動素子５は、導通状態の可動片４と離隔していてもよい。これにより、可動接点４１と固定接点２１との接触圧力が高められ、両者間の接触抵抗が低減される。
　図３は、過充電状態又は異常時などにおけるブレーカー１の動作を示している。過充電又は異常により高温状態となると、動作温度に達した熱応動素子５は逆反りして可動片４の弾性部４４と接触し、弾性部４４が押し上げられて固定接点２１と可動接点４１とが離隔する。このとき、固定接点２１と可動接点４１の間を流れていた電流は遮断される。一方、熱応動素子５は、可動片４と接触して、僅かな漏れ電流が熱応動素子５及びＰＴＣサーミスター６を通して流れることとなる。すなわち、ＰＴＣサーミスター６は、可動片４を遮断状態に移行させている熱応動素子５を介して、固定片２と可動片４とを導通させる。ＰＴＣサーミスター６は、このような漏れ電流の流れる限り発熱を続け、熱応動素子５を逆反り状態に維持させつつ抵抗値を激増させるので、電流は固定接点２１と可動接点４１の間の経路を流れず、上述の僅かな漏れ電流のみが存在する（自己保持回路を構成する）。この漏れ電流は安全装置の他の機能に充てることができる。
　過充電状態を解除し、又は異常状態を解消すると、ＰＴＣサーミスター６の発熱も収まり、熱応動素子５は復帰温度に戻り、元の初期形状に復元する。そして、可動片４の弾性部４４の弾性力によって可動接点４１と固定接点２１とは再び接触し、回路は遮断状態を解かれ、図２に示す導通状態に復帰する。
　ケース１０は、上述した樹脂材料と、樹脂材料に充填された充填材とを含んでいる。充填材によって、ケース１０の強度及び剛性が高められる。
　図４は、充填材を示している。本実施形態の充填材は、長手方向及び短手方向を有する形状に形成されている。長手方向の長さＬは、充填材の最大の長さであり、短手方向の長さＤは、充填材の短手方向の最大の長さである。充填材の長手方向に垂直な断面が円形である場合、短手方向の長さＤは、充填材の最大直径で表される。充填材の先端形状は、尖っていてもよい。また、長手方向と短手方向とが明確に区別できない形状（例えば、球状）であってもよい。この場合、長さＬと長さＤとが等しくなる。
　充填材としては、形状すなわち長手方向の長さＬ及び短手方向の長さＤの組み合わせが異なる複数種類の充填材が混合して用いられてもよい。また、成分（組成）の異なる複数種類の充填材が混合して用いられてもよい。
　図５は、蓋部材８、ＰＴＣサーミスター６、熱応動素子５及び可動片４が取り除かれた状態のケース本体７を示している。既に述べたようにケース本体７には、固定片２がインサート成形されている。固定片２は、固定接点２１がケース１０の内部空間である収容凹部７３に露出するように配されている。
　図６は、固定接点２１と可動接点４１の接触状態を拡大して示している。固定接点２１の表面は、図６に示されるように、小さな凹凸を含んでいる。すなわち、固定接点２１は、その表面に凹部（谷部）２６及び凸部（山部）２７を有している。同様に、可動接点４１の表面も、小さな凹凸を含んでいる。すなわち、可動接点４１は、その表面に凹部４６及び凸部４７を有している。従って、固定接点２１と可動接点４１の間には、両者が接触する導通状態にあっても、多数の微小隙間Ｇが存在している。
　固定接点２１の表面粗さは、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１に準拠し、株式会社東京精密製のＳＵＲＦＣＯＭ３０００Ａによって測定されうる。測定長さは０．２５ｍｍであり、カットオフ波長は０．２５ｍｍであり、測定速度は、０．３０ｍｍ／ｓであり、カットオフ種別はガウシアンであり、傾斜補正は、最小二乗直線補正であり、λsカットオフ比は３００である。本例で測定された固定接点２１の表面粗さのうち、算術平均粗さＲａは０．７７７８μｍであり、最大高さＲｚは５．２４５１μｍであり、要素の平均長さＲｓｍは、３３．９８４４μｍであった。
　本ブレーカー１では、固定接点２１の上記表面粗さＲｚは、充填材の短手方向の長さＤより大きい。従って、製造過程でケース本体７又は蓋部材８の材料等から発生した破片が固定接点２１と可動接点４１との間に侵入しても、固定接点２１の表面に形成されている凹部２６（微小隙間Ｇ）に収容され、固定接点２１と可動接点４１との接触状態に及ぼす影響が抑制される。これにより、固定接点２１と可動接点４１との接触抵抗、すなわち通電時のブレーカー１の抵抗値が増加することを抑制することが可能となる。従って、出荷前の検査工程を簡略化して生産性の向上を図ることができる。
　固定接点２１の上記表面粗さＲｚは、例えば、充填材の短手方向の長さＤの２００％以上が望ましい。このような固定接点２１によれば、破片が凹部２６に収容され易くなり、固定接点２１と可動接点４１との接触抵抗が増加することをより一層抑制することが可能となる。
　固定接点２１の上記表面粗さＲｚは、例えば、０．１μｍ以上で１５μｍ以下が望ましい。上記表面粗さＲｚが０．１μｍ未満の場合、破片が、凹部２６に収容され難くなるおそれがある。上記表面粗さＲｚが１５μｍを超える場合、固定接点２１と可動接点４１との接触面積が減少するおそれがある。
　固定接点２１の上記表面粗さＲａは、例えば、充填材の短手方向の長さＤの５０％以上が望ましい。このような固定接点２１によれば、破片が凹部２６に収容され易くなり、固定接点２１と可動接点４１との接触抵抗が増加することをより一層抑制することが可能となる。
　本実施形態では、固定接点２１の上記表面粗さＲｓｍは、充填材の長手方向の長さＬよりも大きいのが望ましい。このような固定接点２１によれば、破片が凹部２６に収容され易くなり、固定接点２１と可動接点４１との接触状態に及ぼす影響がより一層抑制される。
　固定接点２１の上記表面粗さＲｓｍは、例えば、充填材の長手方向の長さＬの１５０％以上であるのが望ましい。このような固定接点２１によれば、破片が凹部２６に収容され易くなり、固定接点２１と可動接点４１との接触状態に及ぼす影響がより一層抑制される。
　本実施形態にあっては、ブレーカー１は、出荷される前に、固定接点２１と可動接点４１の活性化処理が施されることがある。活性化処理とは、固定接点２１と可動接点４１とが接触している状態で、固定接点２１及び可動接点４１の少なくとも一方に高周波振動が付与されると共に、固定接点２１と可動接点４１とが通電されることにより、固定接点２１と可動接点４１との接触部分及びその周辺部分の酸化膜を面状に除去し、新生面を形成するための処理である。活性化処理により、固定接点２１と可動接点４１との間での導通状態が安定する。
　活性化処理が施された固定接点２１は、図５に示されるように、第１表面２１ａと、第２表面２１ｂとを有している。第２表面２１ｂは固定接点２１の中央部に形成され、第１表面２１ａは第２表面２１ｂの周辺部に形成されている。第２表面２１ｂは、固定接点２１が収容凹部７３に露出する領域のうち可動接点４１と接触する領域であり、上記活性化処理によって出現した表面である。第２表面２１ｂの表面粗さＲｚは、第１表面２１ａの表面粗さＲｚよりも大きい。すなわち、第２表面２１ｂは、活性化処理により、その表面が、第１表面２１ａよりも粗く形成されている。上記固定接点２１の表面粗さは、第２表面２１ｂにて測定されたものである。
　第２表面２１ｂは、活性化処理によって形成される表面に限られず、他の表面粗し処理によって形成されてもよい。例えば、固定片２がケース本体７を成形する金型内にインサートされる前に形成されていてもよい。この場合、固定接点２１の表面全体に表面粗し処理が施されていてもよい。
　図４に示されるように、本実施形態の充填材は、短繊維状に形成されている。短繊維状の充填材の具体例としては、チタン酸化合物（例えば、チタン酸カリウム）又はホウ酸化合物（例えば、ホウ酸アルミニウム）を含むウィスカが挙げられる。このようなウィスカは、従来のガラス繊維と比較すると、短手方向の長さＤ及び長手方向の長さＬが小さい。このため、製造過程でケース本体７又は蓋部材８の材料等から破片が発生しにくくなる。また、破片が凹部２６に収容され易くなり、固定接点２１と可動接点４１との接触抵抗が増加することをより一層抑制することが可能となる。
　充填材の短手方向の長さＤに対する長手方向の長さＬの比Ｌ／Ｄは、２０以上が望ましい。このような充填材によれば、ケース１０が強固となって破片の発生が抑制されることから、固定接点２１と可動接点４１との接触状態に及ぼす影響がより一層抑制される。上記観点から、長さＤの望ましい範囲は、０．１μｍ以上で５μｍ以下であり、さらに望ましい範囲は、０．１μｍ以上で１μｍ以下である。
　充填材のＪＩＳ　Ｚ　２２４４に準拠するビッカース硬さは、７００以下が望ましい。この場合、破片が固定接点２１と可動接点４１との接触状態に影響を及ぼすおそれがある。
　固定接点２１のビッカース硬さに対する充填材のビッカース硬さの比は、９以下が望ましい。上記比が９を超える場合、破片が固定接点２１と可動接点４１との接触状態に影響を及ぼすおそれがある。固定接点２１のビッカース硬さに対する充填材のビッカース硬さの比は、０．２５以上が望ましい。上記比が０．２５未満の場合、ケース１０の強度及び剛性に影響を及ぼすおそれがある。上記観点から、固定接点２１のビッカース硬さに対する充填材のビッカース硬さの比のより望ましい範囲は、０．３５以上で７以下であり、さらに望ましい範囲は、０．５以上で４以下である。
　可動接点４１の表面粗さは、固定接点２１の表面粗さと同様に測定されうる。本例で測定された固定接点２１の表面粗さのうち、算術平均粗さＲａは１．８４３９μｍであり、最大高さＲｚは８．４３５７μｍであり、要素の平均長さＲｓｍは、７０．６７７１μｍであった。
　本ブレーカー１では、可動接点４１の上記表面粗さＲｚは、充填材の短手方向の長さＤより大きい。従って、破片がケース本体７から剥離して、固定接点２１と可動接点４１との間に侵入しても、可動接点４１の表面に形成されている凹部４６（微小隙間Ｇ）に収容され、固定接点２１と可動接点４１との接触状態に及ぼす影響が抑制される。これにより、固定接点２１と可動接点４１との接触抵抗、すなわち通電時のブレーカー１の抵抗値が増加することを抑制することが可能となる。従って、出荷前の検査工程を簡略化して生産性の向上を図ることができる。
　可動接点４１の上記表面粗さＲｚは、例えば、充填材の短手方向の長さＤの２００％以上が望ましい。このような可動接点４１によれば、破片が、凹部４６に収容され易くなり、固定接点２１と可動接点４１との接触抵抗が増加することをより一層抑制することが可能となる。
　可動接点４１の上記表面粗さＲｚは、例えば、０．１μｍ以上で１５μｍ以下が望ましい。上記表面粗さＲｚが０．１μｍ未満の場合、破片が、凹部４６に収容され難くなるおそれがある。上記表面粗さＲｚが１５μｍを超える場合、固定接点２１と可動接点４１との接触面積が減少するおそれがある。
　可動接点４１の上記表面粗さＲａは、例えば、充填材の短手方向の長さＤの５０％以上が望ましい。このような可動接点４１によれば、破片が、凹部４６に収容され易くなり、固定接点２１と可動接点４１との接触抵抗が増加することをより一層抑制することが可能となる。
　本実施形態では、可動接点４１の上記表面粗さＲｓｍは、充填材の長手方向の長さＬよりも大きいのが望ましい。このような可動接点４１によれば、破片が凹部４６に収容され易くなり、固定接点２１と可動接点４１との接触状態に及ぼす影響がより一層抑制される。
　可動接点４１の上記表面粗さＲｓｍは、例えば、充填材の長手方向の長さＬの１５０％以上であるのが望ましい。このような固定接点２１によれば、破片が凹部２６に収容され易くなり、固定接点２１と可動接点４１との接触状態に及ぼす影響がより一層抑制される。
　図７は、活性化処理が施された後の可動片４を示している。可動接点４１は、第１表面４１ａと、第２表面４１ｂとを有している。第２表面４１ｂは可動接点４１の中央部に形成され、第１表面４１ａは第２表面４１ｂの周辺部に形成されている。第２表面４１ｂは、可動接点４１のうち固定接点２１と接触する領域であり、上記活性化処理によって出現した表面である。第２表面４１ｂの表面粗さＲｚは、第１表面４１ａの表面粗さＲｚよりも大きい。すなわち、第２表面４１ｂは、活性化処理により、その表面が粗く形成されている。上記可動接点４１の表面粗さは、第２表面４１ｂにて測定されたものである。活性化処理後のブレーカー１では、固定接点２１の第２表面２１ｂと可動接点４１の第２表面４１ｂとが接触し導通する。
　第２表面４１ｂは、活性化処理によって形成される表面に限られず、他の表面粗し処理によって形成されてもよい。例えば、可動片４がケース本体７の収容凹部７３に装填される前に形成されていてもよい。この場合、可動接点４１の表面全体に表面粗し処理が施されていてもよい。
　可動接点４１のビッカース硬さに対する充填材のビッカース硬さの比は、６以下が望ましい。上記比が６を超える場合、破片が固定接点２１と可動接点４１との接触状態に影響を及ぼすおそれがある。可動接点４１のビッカース硬さに対する充填材のビッカース硬さの比は、０．２５以上が望ましい。上記比が０．２５未満の場合、ケース１０の強度及び剛性に影響を及ぼすおそれがある。
　ところで、固定接点２１と可動接点４１との間では、接点の開閉時に負極から正極に向ってスパーク（火花放電）が生じることがある。そこで、スパークを受ける正極側の接点は、その消耗（摩耗）を抑制するために、負極側の接点よりもビッカース硬さの大きい材料にて形成されているのが好ましい。本実施形態では、既に述べたように、可動片４は、金属材料のみで形成され、インサート成形を経ないので、可動接点４１をかしめ、溶接等によって容易に形成されうる。従って、このような可動接点４１には、固定接点２１よりもビッカース硬さの大きい材料が容易に適用されうる。そして、可動接点４１が正極側の接点となるようにブレーカー１を電気機器等に実装することにより、正極側の接点の消耗を抑制できる。
　可動接点４１の上記表面粗さＲｚは、固定接点２１の上記表面粗さＲｚより大きいのが望ましい。このような可動接点４１によれば、上述したスパークによる正極側の接点の消耗（表面粗度の悪化）を効果的に抑制できる。
　固定接点２１の上記表面粗さＲａに対する可動接点４１の上記表面粗さＲａの比は、０．５以上で３以下が望ましい。このような固定接点２１及び可動接点４１では、両接点の接触面積が適度に増大し、接触抵抗ひいては通電時のブレーカー１の抵抗値が安定し、ブレーカー１の電流容量を容易に確保することが可能となる。
　固定接点２１の上記表面粗さＲｓｍに対する可動接点４１の上記表面粗さＲｓｍの比は、０．５以上で３以下が望ましい。このような固定接点２１及び可動接点４１では、両接点の接触面積が適度に増大し、接触抵抗ひいては通電時のブレーカー１の抵抗値が安定し、ブレーカー１の電流容量を容易に確保することが可能となる。
　本発明のブレーカー１は、上記実施形態の構成に限られることなく、種々の態様に変更して実施されうる。すなわち、ブレーカー１は、少なくとも、固定接点２１を有する固定片２と、可動接点４１を有し、可動接点４１を固定接点２１に押圧して接触させる可動片４と、温度変化に伴って変形することにより、可動片４を可動接点４１が固定接点２１に接触する導通状態から可動接点４１が固定接点２１から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子５と、固定片２、可動片４及び熱応動素子５を収容するケース１０と、を備え、ケース１０は、樹脂材料と樹脂材料に充填された充填材とを含み、固定接点２１のＪＩＳ　Ｂ　０６０１に準拠する表面粗さＲｚは、充填材の短手方向の長さより大きければよい。
　例えば、ケース本体７と蓋部材８との接合手法は、超音波溶着に限られることなく、両者が強固に接合される手法であれば、適宜適用することができる。例えば、液状又はゲル状の接着剤を塗布・充填し、硬化させることにより、両者が接着されてもよい。また、ケース１０は、ケース本体７と蓋部材８等によって構成される形態に限られることなく、２個以上の部品によって構成されていればよい。
　また、可動片４をバイメタル又はトリメタル等の積層金属によって形成することにより、可動片４と熱応動素子５を一体的に形成する構成であってもよい。この場合、ブレーカーの構成が簡素化されて、さらなる小型化を図ることができる。
　また、特開２０１７－３７７５７号公報に示されるような、端子片と可動片とが別体に形成されている形態に、本発明を適用してもよい。さらにまた、特開２０１４－２０３７８７号公報に示されるような、可動片がケースの内部で階段状に形成されている形態に、本発明を適用してもよい。
　本実施形態では、ＰＴＣサーミスター６による自己保持回路を有しているが、このような構成を省いた形態であっても適用可能である。このような構成では、ブレーカー１の高さ寸法が小さくなり、小型化を図ることが可能となる。
　また、固定接点２１と可動接点４１の活性化処理は、任意であり、省略されていてもよい。この場合、固定接点２１に第２表面２１ｂは形成されず、固定接点２１の表面の全体が同等の表面粗さの第１表面２１ａとなる。また、可動接点４１に第２表面４１ｂは形成されず、可動接点４１の表面の全体が同等の表面粗さの第１表面４１ａとなる。
　また、本発明のブレーカー１は、２次電池パック、電気機器用の安全回路等にも広く適用できる。図８は２次電池パック１００を示す。２次電池パック１００は、２次電池１０１と、２次電池１０１の出力端回路中に設けたブレーカー１とを備えている。図９は電気機器用の安全回路５０２を示す。安全回路５０２は２次電池５０１の出力回路中に直列にブレーカー１を備え、２次電池の異常発熱時に電流を遮断する。各種の電気機器に接続されるコネクタにブレーカー１が実装された場合、ブレーカー１は、異常発熱時に電流を遮断し、電気機器の安全性を高める。
１　　　：ブレーカー
２　　　：固定片
４　　　：可動片
５　　　：熱応動素子
１０　　：ケース
２１　　：固定接点
２１ａ　：第１表面
２１ｂ　：第２表面
４１　　：可動接点
１０１　：２次電池
５０２　：安全回路

Claims (9)

  1. 　固定接点を有する固定片と、
    　可動接点を有し、前記可動接点を前記固定接点に押圧して接触させる可動片と、
    　温度変化に伴って変形することにより、前記可動片を前記可動接点が前記固定接点に接触する導通状態から前記可動接点が前記固定接点から離隔する遮断状態に移行させる熱応動素子と、
    　前記固定片、前記可動片及び前記熱応動素子を収容するケースと、を備えたブレーカーにおいて、
    　前記ケースは、樹脂材料と前記樹脂材料に充填された充填材とを含み、
    　前記固定接点のＪＩＳ　Ｂ　０６０１に準拠する表面粗さＲｚは、前記充填材の短手方向の長さより大きい、ことを特徴とするブレーカー。
  2. 　前記表面粗さＲｚは、前記充填材の短手方向の長さの２００％以上である、請求項１記載のブレーカー。
  3. 　前記固定接点のＪＩＳ　Ｂ　０６０１に準拠する表面粗さＲｓｍは、前記充填材の長手方向の長さよりも大きい、請求項１又は２に記載のブレーカー。
  4. 　前記表面粗さＲｓｍは、前記充填材の長手方向の長さの１５０％以上である、請求項３記載のブレーカー。
  5. 　前記固定接点は、第１表面と、面状に拡がり前記第１表面よりも前記表面粗さＲｚの大きい第２表面とを有する、請求項１乃至４のいずれかに記載のブレーカー。
  6. 　前記充填材は、短繊維状に形成されている、請求項１乃至５のいずれかに記載のブレーカー。
  7. 　前記固定接点のＪＩＳ　Ｚ　２２４４に準拠するビッカース硬さに対する前記充填材の前記ビッカース硬さの比は、９以下である、請求項１乃至６のいずれかに記載のブレーカー。
  8. 　請求項１乃至７のいずれかに記載のブレーカーを備えたことを特徴とする、電気機器用の安全回路。
  9. 　請求項１乃至７のいずれかに記載のブレーカーを備えたことを特徴とする、２次電池回路。
PCT/JP2019/022156 2019-06-04 2019-06-04 ブレーカー、それを備えた安全回路及び２次電池回路 WO2020245910A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/022156 WO2020245910A1 (ja) 2019-06-04 2019-06-04 ブレーカー、それを備えた安全回路及び２次電池回路
CN201980096335.9A CN113811973A (zh) 2019-06-04 2019-06-04 断路器、具备该断路器的安全电路以及二次电池电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/022156 WO2020245910A1 (ja) 2019-06-04 2019-06-04 ブレーカー、それを備えた安全回路及び２次電池回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020245910A1 true WO2020245910A1 (ja) 2020-12-10

Family

ID=73652032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/022156 WO2020245910A1 (ja) 2019-06-04 2019-06-04 ブレーカー、それを備えた安全回路及び２次電池回路

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113811973A (ja)
WO (1) WO2020245910A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58178919A (ja) * 1982-04-15 1983-10-20 松下電工株式会社 接点
JP2001176366A (ja) * 1999-12-14 2001-06-29 Kyocera Corp 安全機器部品及びその製造方法
JP2012238615A (ja) * 2010-02-26 2012-12-06 Komatsulite Mfg Co Ltd ブレーカー及びそれを備えた二次電池
WO2018159438A1 (ja) * 2017-02-28 2018-09-07 積水ポリマテック株式会社 接点部材および接点ゴムスイッチ並びに接点部材の製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010027310A (ja) * 2008-07-16 2010-02-04 Panasonic Electric Works Co Ltd 接点開閉装置
JP2017098186A (ja) * 2015-11-27 2017-06-01 ボーンズ株式会社 ブレーカー並びにそれを備えた安全回路及び２次電池回路。

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58178919A (ja) * 1982-04-15 1983-10-20 松下電工株式会社 接点
JP2001176366A (ja) * 1999-12-14 2001-06-29 Kyocera Corp 安全機器部品及びその製造方法
JP2012238615A (ja) * 2010-02-26 2012-12-06 Komatsulite Mfg Co Ltd ブレーカー及びそれを備えた二次電池
WO2018159438A1 (ja) * 2017-02-28 2018-09-07 積水ポリマテック株式会社 接点部材および接点ゴムスイッチ並びに接点部材の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113811973A (zh) 2021-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5695695B2 (ja) ブレーカー及びそれを備えた二次電池
JP6047790B2 (ja) ブレーカー及びそれを備えた安全回路並びに２次電池
WO2020184298A1 (ja) ブレーカーの製造方法
JP7064350B2 (ja) ブレーカー及びそれを備えた安全回路
WO2019124338A1 (ja) ブレーカー及びそれを備えた安全回路
JP6997689B2 (ja) ブレーカー、安全回路及び２次電池パック
JP6967878B2 (ja) ブレーカー及びそれを備えた安全回路。
JP6967932B2 (ja) ブレーカー及びそれを備えた安全回路。
JP6983642B2 (ja) ブレーカー、それを備えた安全回路及び２次電池回路。
WO2020245910A1 (ja) ブレーカー、それを備えた安全回路及び２次電池回路
JP7083742B2 (ja) 熱応動素子、ブレーカー、安全回路及び２次電池パック
WO2023120197A1 (ja) ブレーカー、安全回路及び２次電池パック
WO2023084944A1 (ja) ブレーカー、安全回路及び２次電池パック
WO2023119887A1 (ja) ブレーカー、安全回路及び２次電池パック
WO2022249732A1 (ja) ブレーカー、安全回路及び２次電池パック
WO2023058379A1 (ja) ブレーカー、安全回路及び２次電池パック
JP6401550B2 (ja) ブレーカー及びそれを備えた安全回路並びに２次電池回路。
JP6979127B2 (ja) ブレーカー、安全回路及び２次電池パック
WO2021187129A1 (ja) ブレーカー、安全回路及び２次電池パック
WO2022085611A1 (ja) ブレーカー及びそれを備えた安全回路、２次電池パック
WO2020235431A1 (ja) インサート成形方法、ブレーカーの製造方法、インサート成形部品、及びブレーカー
WO2020084739A1 (ja) ２次電池回路及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19932045

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19932045

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP