図面 (/)

技術 電気接触子

出願人 三菱電機株式会社
発明者 山下裕也竹本智彦河合秀泰
出願日 2019年3月28日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-062321
公開日 2020年10月1日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-161438
状態 未査定
技術分野 接点(2)
主要キーワード 電気接触器 リベット型 摩擦応力 電路開閉器 通電作用 メートルねじ 柱体形状 かしめ工具
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月1日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

電磁リレー電路開閉器電路遮断器、又は継電器などに用いられる電気接触子接点において、変形により接触状態が不安定となることに起因する短寿命化を抑止する。

解決手段

電気接触子が、導電性を有する台材と、導電性を有する接点と、を含み、接点は、筒形状の外周に第1のねじ溝を有する頭部と、筒形状の脚部と、を含み、台材は、脚部が挿し込まれる接点取付孔が内側に形成され、第1のねじ溝と噛み合う第2のねじ溝を有する囲い部と、を含む。

概要

背景

従来、電磁リレー電路開閉器電路遮断器、又は継電器などに用いられる電気接触子では、接触部の接触状態が不安定となると、接触部が消耗したり溶着したりし易くなり、電気接触子の寿命が短くなる問題があった。

この問題に対し、特許文献1では電気接触子の短寿命化を防ぐために、接点取付孔周縁部に凹部及び凸部を設ける手法について開示している。
この手法によれば、接点取付孔に嵌め込むときにリベット型接点の脚部がつぶれ広がり、凹部及び凸部の隙間に入り込むことで脚部と接点取付孔とがかしまり隙間なく密着する。そうすると、かしめ部における台材とリベット型接点との接触面積が大きくなってリベット型接点から台材への放熱効率が向上してリベット型接点の温度上昇を抑えられたり、リベット型接点の脚部の肉が凸部間の隙間に入り込むため捻回強度が増して台材とリベット型接点との接触状態が安定したりするので、接触部の消耗や溶着を生じ難くすることが可能となる。

概要

電磁リレー、電路開閉器、電路遮断器、又は継電器などに用いられる電気接触子接点において、変形により接触状態が不安定となることに起因する短寿命化を抑止する。電気接触子が、導電性を有する台材と、導電性を有する接点と、を含み、接点は、筒形状の外周に第1のねじ溝を有する頭部と、筒形状の脚部と、を含み、台材は、脚部が挿し込まれる接点取付孔が内側に形成され、第1のねじ溝と噛み合う第2のねじ溝を有する囲い部と、を含む。

目的

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、接点の変形による短寿命化を抑止する電気接触子を得ることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

導電性を有する台材と、導電性を有する接点と、を含む電気接触子であって、前記接点は、筒形状の外周に第1のねじ溝を有する頭部と、筒形状の脚部と、を含み、前記台材は、前記脚部が挿し込まれる接点取付孔が内側に形成され、前記第1のねじ溝と噛み合う第2のねじ溝を有する囲い部と、を含む、電気接触子。

請求項2

前記脚部は、前記接点取付孔の内側にある小径部と、前記接点取付孔の外側に広がる大径部と、を有する、請求項1記載の電気接触子。

請求項3

前記脚部の前記大径部は、外力によって塑性変形する塑性変形部を有する、請求項1または2に記載の電気接触子。

請求項4

前記脚部は、前記頭部よりも径が小さい、請求項1から3のいずれか1項に記載の電気接触子。

請求項5

前記小径部は前記接点取付孔の内側に密着する、請求項1から4のいずれか1項に記載の電気接触子。

請求項6

前記頭部は、前記脚部と一体成型されたベース部と、前記ベース部に接合された接触部と、を含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の電気接触子。

請求項7

前記接点取付孔の前記頭部とは反対側の縁に1以上の切欠きを有する、請求項1から6のいずれか1項に記載の電気接触子。

請求項8

前記第1のねじ溝及び前記第2のねじ溝は弧形状を有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の電気接触子。

請求項9

前記脚部は、外周に第3のねじ溝を有し、前記接点取付孔は、前記第3のねじ溝と噛み合う第4のねじ溝を有する、請求項1から8のいずれか1項に記載の電気接触子。

技術分野

0001

本発明は、電磁リレー電路開閉器電路遮断器、又は継電器などに用いられる電気接触子に関するものである。

背景技術

0002

従来、電磁リレー、電路開閉器、電路遮断器、又は継電器などに用いられる電気接触子では、接触部の接触状態が不安定となると、接触部が消耗したり溶着したりし易くなり、電気接触子の寿命が短くなる問題があった。

0003

この問題に対し、特許文献1では電気接触子の短寿命化を防ぐために、接点取付孔周縁部に凹部及び凸部を設ける手法について開示している。
この手法によれば、接点取付孔に嵌め込むときにリベット型接点の脚部がつぶれ広がり、凹部及び凸部の隙間に入り込むことで脚部と接点取付孔とがかしまり隙間なく密着する。そうすると、かしめ部における台材とリベット型接点との接触面積が大きくなってリベット型接点から台材への放熱効率が向上してリベット型接点の温度上昇を抑えられたり、リベット型接点の脚部の肉が凸部間の隙間に入り込むため捻回強度が増して台材とリベット型接点との接触状態が安定したりするので、接触部の消耗や溶着を生じ難くすることが可能となる。

先行技術

0004

特開2000−076947号公報

発明が解決しようとする課題

0005

従来技術の電気接触子では、台材とリベット型接点の頭部は面同士で接触しているのみであるため、通電時の発熱、及び開閉時に接点頭部にかかる力(接点は2つ1対で開閉を繰り返すが、ここでは閉じたときの物理的接触による力とする)によってリベット型接点の頭部が変形を起こしてしまうという虞がある。
このことは、台材の表面からリベット型接点が浮いて接触面積が減少することにより、放熱性が悪くなって発熱量が増加し、結果として消耗や溶着による短寿命化に繋がる問題が生じる。

0006

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、接点の変形による短寿命化を抑止する電気接触子を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の電気接触子は、導電性を有する台材と、導電性を有する接点と、を含む電気接触子であって、接点は、筒形状の外周に第1のねじ溝を有する頭部と、筒形状の脚部と、を含み、台材は、脚部が挿し込まれる接点取付孔が内側に形成され、第1のねじ溝と噛み合う第2のねじ溝を有する囲い部と、を含む。

発明の効果

0008

本発明によれば、電気接触子において、リベット型接点頭部の変形による短寿命化を防ぐことができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の実施の形態1に係る電気接触子の構成の一例を示す斜視図である。
電気接触子の構成の一例を示す斜視図である。
電気接触子の中心軸を含む平面での断面構成を示す断面斜視図である。
電気接触子の中心軸を含む平面での断面図である。
かしめ接合した状態においてリベット型接点から台材への応力を示す模式図である。
電気接触子の第1の変形例の構成を示す拡大断面図である。
電気接触子の第2の変形例の構成を示す斜視図である。
台材に設けられる囲い部の第2の変形例の構造を示す斜視図である。
電気接触子の第3の変形例の構成を示す斜視図である。

実施例

0010

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る電気接触子1が用いられる機器100の構成の一例を示す模式図である。
図1に示すように、機器100は、主回路ML、制御回路CLa、制御回路CLb、モータL、表示器D、電磁開閉器ES電磁接触器EC、主接点MC、補助接点SC、電気接触子1、電磁石EMサーマルリレーTR、ヒータH、バイメタルBM、及び押しボタンスイッチPSで構成される。

0011

主回路MLは、機器100のモータLを動作させるための回路である。モータLは電気的な負荷の一例である。制御回路CLaは、押しボタンスイッチPSによってON又はOFFされる回路であって、電磁開閉器ESを制御する。電磁開閉器ESは、電磁接触器EC及びサーマルリレーTRを備える。電磁接触器ECは、主接点MC、補助接点SC及び電磁石EMを備える。サーマルリレーTRは、ヒータH及びバイメタルBMを備える。

0012

主回路MLからの動作信号駆動電圧ともいう)は、主接点MCが閉じたときにモータL及びヒータHに掛かる。主接点MCは、電磁石EMが発生する電磁力によって開閉され(開はOFFに対応し、閉はONに対応する)、このときの電磁力は制御回路CLaによって制御される。
主接点MCが閉(ON)のとき、流れる電流によってヒータHには熱が生じる。このときの熱によって、バイメタルBMは制御回路CLaに流れる電流を停止させる。
制御回路CLbは、表示器Dを制御するための回路であって、電気接触器ECの補助接点SCによって開閉される。補助接点SCは、主接点MCと同様に、電磁石EMが発生する電磁力によって開閉される(開はOFFに対応し、閉はONに対応する)。

0013

図2は、電気接触子1の構成の一例を示す斜視図である。
図2では、一例として、台材10が直方体形状をなす辺を有するものとし、台材10の直方体形状の各辺に平行するX軸、Y軸及びZ軸を定義している。
図2(a)は、電気接触子1を構成する台材10とリベット型接点20との、かしめ接合をする前の状態を示す分解斜視図である。
図2(b)は、図2(a)に示す状態における電気接触子1を、X軸及びZ軸からなる平面と平行な面(以下、XZ面とする)で切断したときの電気接触子1の断面形状を示す断面斜視図である。

0014

図2(a)に示すように、電気接触子1は、台材10及びリベット型接点20を含む(電気接触子1は台材10及びリベット型接点20を備える)。図2(a)に示す電気接触子1は、外力Pによって台材10とリベット型接点20とがかしめられて接合される前の状態である。

0015

台材10は、導電性の材料を用いて成形される。ここでの導電性の材料は、例えば、銅合金が挙げられる。
なお、台材10の材料としては必ずしも銅合金でなくとも良く、電気接触子1としての機能を果たせる水準の導電性(つまり、所望の電流が流れ、かつ許容される発熱となる水準の導電性)を有していれば良い。一般に、電気接触子1のうち特に放熱を担うのは台材10である。そのため、台材10の材料としては、純銅のように合金成分を殆ど含まない金属材料、銀又はアルミニウムなどの合金、その他の非金属、並びに、金属及び非金属の複合材料でも良い。

0016

図2(b)に示すように、台材10には、板厚方向(つまり、Z軸方向)に貫通する、リベット型接点20を取り付けるための接点取付孔11が設けられている。
接点取付孔11は、X軸及びY軸からなる平面と平行な面(以下、XY面とする)で切断したときの孔の切断形状円形状となるように形成されている。
つまり、接点取付孔11は、Z軸方向に平行で接点取付孔11の円形状の中心を通過する中心軸Pを軸とした円柱形状に台材10を貫通させて形成される。

0017

なお、図2では、加工の容易性の観点から、接点取付孔11のXY面での切断形状を円形としているが、必ずしも厳密な円形でなくとも、例えば、筒形状(柱形状ともいう)であっても良い。
また、接点取付孔11は必ずしも全体が円柱形状でなくとも良く、例えば、中心軸P方向に対して、少なくとも一部がテーパ角度を有していても良いし、このテーパ角度が中心軸P方向に対して常に一定でなくとも良い(つまり、円柱形状の一部が径方向に膨らんだり萎んだりしても良い)。

0018

また、台材10に接点取付孔11を設けるための加工方法としては、プレス加工を用いることが平易であるが、その他にも例えば、機械加工又はレーザー加工など、他の加工方法を用いることも可能である。このように、台材10に対して接点取付孔11を設けるために種々の加工方法を用いることによって、所望する形状の接点取付孔11を台材10に形成する。

0019

台材10をZ軸方向の正の向きからみた面(これを台材上面10aとする)には、接点取付孔11を取り囲むように囲い部12が設けられている。
図2に示すように、囲い部12は、例えば、接点取付孔11の径よりも大きい径を持つ円柱形状に形成された部分である。なお、囲い部12は、筒形状(柱形状ともいう)として形成されても良い。

0020

囲い部12の内面には、中心軸Pを軸としてらせん状に成形された、らせん溝12aが設けられている。ここでのらせん状のらせん溝12aはねじ溝ともいう。さらに、らせん溝12aを第2のねじ溝とする。

0021

らせん溝12aの、中心軸P方向及び径方向からなる平面での断面の一部は、例えばメートルねじに示されるような、V字形状三角形状)を有した断面形状であり、中心軸Pを中心として右ねじの方向に旋回するらせん軌道を有している。
らせん溝12aの断面形状、及びらせん軌道の旋回方向はこの例に限られず、適宜、変更されても良いが、らせん溝12aと後述するらせん突起21cとは螺合する形状(互いに噛み合う形状)とすることが望ましい。

0022

囲い部12の加工方法としては、例えば、接点取付孔11と同様にプレス加工が挙げられるが、この方法に限定するものではなく他の方法で加工しても良い。
また、らせん溝12aの加工方法は、例えば、めねじの加工方法と同様に、タップ工具を用いた加工が考えられるが、切削加工などの他の加工方法を用いても良い。

0023

ここで、台材上面10aにおいて、接点取付孔11と囲い部12との間のXY面に平行な面を有する部分を鍔上部10bとする。鍔上部10bは、後述するリベット型接点20の底部21dと対向する部分となる。

0024

なお、台材10において、XY面に平行であって鍔上部10bの裏面に相当する接点取付孔11の周辺部分を鍔下部10cとする。

0025

リベット型接点20は、例えば、主回路MLとモータLとを接続するための接点であって、頭部21及び脚部22を含む。また、リベット型接点20は、台材10と同様に、導電性の材料を用いて成形される。

0026

頭部21は、電気接触子1が接点として外部と電気的な接触を行うためにリベット型接点20に設けられた接触部分(接触面)である。
頭部21は、さらに、コンタクトメタル21a、ベース部21b、らせん突起21c及び頭部底面21dを有する。

0027

頭部21の外径は、台材10に設けられた囲い部12の内側に嵌め込まれる(挿し込まれるともいう)よう、中心軸Pを中心として囲い部12の内径よりも僅かに小さい径の円柱形状に成形されている。
囲い部12の内径よりも僅かに小さい頭部21の外径とは、内径と外径との差異が、−3%から−10%の間に収まる範囲とする。例えば、−3%とは、囲い部12の内径が5.5mmであるのに対し頭部21の外径が5.3mmであることをいう。

0028

なお、頭部21は、厳密な円柱形状でなくとも、柱形状(筒形状ともいう)であっても良い。また、頭部21は、上述した電気接触子1としての機能を果たせる形状であれば、Z軸方向の正の向きに盛り上がったり、縁が丸みを帯びたりしていても良い。

0029

コンタクトメタル21aは、外部の接点と直接に接触する接触部分(接触面)である。コンタクトメタル21aを接触部ともいう。
コンタクトメタル21aは、特に導電性の高い材料として、例えば銀合金を用いて成形される。なお、コンタクトメタル21aに用いる材料としては、電気接触子1(さらに言えば接点)としての機能をもたらす水準の導電性を有していれば良く、その他の材料として、例えば、純銀など合金成分を殆ど含まない金属材料でも良い。ここでの機能とは、良好な通電作用(特に、抵抗が低いこと)の他に、使用時における耐消耗性、及び、開閉に伴う発熱量が少ないこと、などが挙げられる。

0030

ベース部21bは、電気接触子1においてコンタクトメタル21aと台材10との間に挟まれるように設けられる部分である。なお、ベース部21bはベースメタルと呼ばれることもある。
ベース部21bは、リベット型接点20から台材10への通電及び放熱の作用を担うため、導電性の材料、例えば、純銅を用いて成形される。

0031

なお、ベース部21bに用いる材料としては、電気接触子1としての機能をもたらす水準の導電性を有しており、かつ、後述するかしめ接合時に塑性変形を生じる材料であれば必ずしも純銅でなくとも良く、他の材料として、例えば、銅合金などの合金材料でも良い。ここでの機能とは、良好な通電作用及び放熱作用、使用時における耐消耗性、並びに、開閉に伴う発熱量が少ないこと、などが挙げられる。

0032

また、ベース部21bに用いる材料は、コンタクトメタル21aに用いる材料と異なっていても同じであっても良く、例えば、コンタクトメタル21a及びベース部21bに銀合金を用いても構わない。

0033

ベース部21bと脚部22とは一体成型される。また、コンタクトメタル21aとベース部21bとは圧接、又はろう付けによって接合される。このときの圧接方法としては、例えば、接合する2つの部材を同じ径の棒材として突き合わせた状態で、圧力を掛けることにより新生面同士で接合させるものが挙げられる。

0034

らせん突起21cは、リベット型接点20の頭部21の外周に設けられた突起であり、台材10の囲い部12の内面に設けられたらせん溝12aと同様にして、中心軸Pを軸とするらせん状に成形される。ここでのらせん状のらせん突起21cはねじ溝ともいう。さらに、らせん突起21cを第1のねじ溝とする。
なお、らせん突起21cは、台材10の囲い部12の内面に設けられたらせん溝12aと噛み合うように成形されることが望ましい。

0035

図2に示す例では、らせん突起21cは、リベット型接点20の頭部21の外周にコンタクトメタル21aとベース部21bとを跨るように設けられるが、コンタクトメタル21a及びベース部21bの少なくともいずれかに設けられても良い。つまり、らせん突起21cは頭部21の外周の少なくとも一部に成形されても良い。

0036

らせん突起21cの、中心軸P方向及び径方向からなる平面での断面の一部は、例えばメートルねじに示されるような、V字形状(三角形状)を有した断面形状であり、中心軸Pを中心として右ねじの方向に旋回するらせん軌道を有している。
らせん突起21cの断面形状、及びらせん軌道の旋回方向はこの例に限られず、適宜、変更されても良いが、上述したとおり、らせん溝12aとらせん突起21cとは互いに噛み合う形状とすることが望ましい。

0037

らせん突起21cの加工方法は、例えば、おねじの加工方法と同様に、転造による加工が考えられるが、切削加工などの他の加工方法を用いても良い。

0038

頭部底面21dは、台材上面10aと対向する、さらに言えば直接に接触する部分であり、頭部21と台材10との間で電流及び熱が伝わる経路となる。

0039

なお、頭部底面21dと台材上面10aとが直接に接触しない場合であっても、例えば、頭部底面21dと台材上面10aとの間に電流及び熱を伝える部材を挟み込む場合であっても、本発明の効果を奏するのであればそのような構成も含まれるものとする。

0040

脚部22は、台材10にかしめられてリベット型接点20と台材10との接合部の少なくとも一部を構成する部分である。脚部22は、頭部21のベース部21bと同じ材料を用いて成形される。
脚部22の外径は、台材10に設けられた接点取付孔11を中心軸P方向に通過するよう、中心軸Pを中心として接点取付孔11の内径よりも僅かに小さい径の円形状に成形されており(つまり、円柱形状に成形されており)、これにより、脚部22は接点取付孔11に嵌め込まれる(挿し込まれるともいう)。
接点取付孔11の内径よりも僅かに小さい脚部22の外径とは、内径と外径との差異が、−3%から−10%の間に収まる範囲とする。例えば、−3%とは、接点取付孔11の孔径が3.4mmであるのに対し脚部22の外径が3.3mmであることをいう。
のことを言う。
なお、脚部22は、厳密な円柱形状でなくとも、柱形状(筒形状ともいう)であっても良い。

0041

台材10の囲い部12の内面に設けられたらせん溝12aとリベット型接点20の外周に設けられたらせん突起21cとは互いに噛み合う断面形状を有した部分が形成されている。
そして、らせん溝12a及びらせん突起21cにおける、噛み合い時に対向する2点はそれぞれ、中心軸Pを軸とするほぼ同一のらせん軌道上にあることになる。ここで“ほぼ同一のらせん軌道”とするのは、らせん溝12a及びらせん突起21cにおける噛み合い時に対向する2点はそれぞれ別の部材上の点であって同一の点ではないため、その差異に相当する分を考慮したことによる。

0042

そこで、台材10をめねじと見做し、リベット型接点20をおねじと見做した場合、らせん溝12aとらせん突起21cとが噛み合わさった状態で中心軸P周りにリベット型接点20を回転させることにより、おねじであるリベット型接点20のらせん突起21cがめねじである台材10のらせん溝12aに沿って、リベット型接点20は台材10に対して中心軸Pと平行なZ軸方向の負の向きに相対的に移動する。

0043

図3は、電気接触子1の中心軸Pを含む平面での断面構成を示す断面斜視図である。

0044

図3(a)は、電気接触子1において、台材10の接点取付孔11にリベット型接点20の脚部22が嵌め込まれた状態での断面を示す断面斜視図である。
図3(b)は、図3(a)の状態において、リベット型接点20の脚部22が外力Pにより押し潰されて塑性変形した状態での断面を示す断面斜視図である。

0045

図4は、電気接触子1の中心軸Pを含む平面での断面図である。図4に示す電気接触子1は、図3(b)に断面斜視図として示したものをY軸の負の向きからみている。

0046

以下に、台材10及びリベット型接点20がかしめ接合されて電気接触子1を構成するまでの要領について、図2図3及び図4を用いて説明する。

0047

図2に示すように、台材10の接点取付孔11とリベット型接点20の脚部22とが中心軸P上に並んだ状態とする。
この状態で、脚部22を接点取付孔11に嵌め込んだ後、接点取付孔11のらせん溝12aと頭部21のらせん突起21cとが噛み合わさるように互いの位置及び向きを調整する。
そして、接点取付孔11のらせん溝12aと頭部21のらせん突起21cとが噛み合わさる位置及び向きとなったとき、中心軸Pを回転軸としてリベット型接点20の底部21dが台材10の鍔上部10bに近づくようにリベット型接点20を回転させる。

0048

このままリベット型接点20を回転させ続けていくと、図3(a)に示すように、リベット型接点20の頭部底面21dが台材10の鍔上部10bに接する状態となる。図3(a)の状態となった時点でリベット型接点20は回転し辛くなる。

0049

そして、リベット型接点20の頭部底面21dが台材10の鍔上部10bに接する状態でさらにリベット型接点20を無理に回転させ続けていくと、台材10及びリベット型接点20の少なくともいずれかに破損が生じてしまう虞があるため、例えば、回転に対し設計上の規定に基づく抵抗力がリベット型接点20に生じる状態(この状態を適度にリベット型接点20を回転させた状態とする)となった時点で、リベット型接点20の回転を止める。

0050

そして、図3(b)に示すように、適度にリベット型接点20を回転させた状態となった後、リベット型接点20の脚部22の脚部底面22cに対してZ軸方向の正の向きに圧縮を伴う外力Pを加えることにより、リベット型接点20の脚部22では圧縮応力に基づく塑性変形が生じて、台材10及びリベット型接点20はかしめ接合の状態となる。
なお、リベット型接点20の脚部22を、図3(a)に示す状態から、図3(b)に示す状態に加工する際に図示しないかしめ工具又はかしめ装置を用いる。

0051

ところで、図3(b)に示すように、リベット型接点20では、脚部底面22cに対してZ軸方向の正の向きから外力Pが加わると、脚部底面22cに加えられた外力Pは脚部22に対してZ軸方向の正の向きの圧縮力となり、上述のとおり脚部22において塑性変形が生じる。

0052

このときの塑性変形の過程において、脚部22のうち、台材10の接点取付孔11の内側にある部分(接点取付孔11の厚みに相当する中心軸P方向の長さの範囲に収まる部分)は、接点取付孔11の内径に沿いながら密着するように外径が広がる。このように、接点取付孔11の内側にあって接点取付孔11の内径に沿いながら外径が広がる脚部22の部分を小径部22aとする。小径部22aは塑性変形部を有する。

0053

また、脚部22のうち、台材10の接点取付孔11から外側に突出した部分は、接点取付孔11の内径よりも大きく外径が広がる。このように、接点取付孔11から外側に突出して接点取付孔11の内径よりも大きく外径が広がる脚部22の部分を大径部22bとする。大径部22bは塑性変形部を有する。

0054

つまり、かしめ接合を行う過程では、外力Pに起因する圧縮力により脚部22の中心軸P方向の長さは減少し、それに伴って脚部22には中心軸Pの垂直方向膨張力が生じて、脚部22の中心軸Pに垂直方向の外径は増加する。

0055

言い換えると、脚部22のうち、小径部22aは、かしめ加工による圧縮力を受けて外径が増す向きに変形するが(つまり、中心軸P方向の長さが短くなる分、外径が増す向きに膨張を伴う変形を起こすが)、接点取付孔11の内面からの反力を受けるため、接点取付孔11の内面に密着したところで、小径部22aでの膨張力と接点取付孔11の内面での反力が釣り合って変形を終える。

0056

また、脚部22のうち、大径部22bは、かしめ加工による圧縮力を受けて、小径部22aと同様に外径が増す向きに膨張を伴う変形を起こすが、接点取付孔11の内面からの反力を受けないため、接点取付孔11の内径を超えて鍔下部10cに沿いながら外径が増す向きに、膨張力と変形に伴う内部抵抗力とが釣り合うまで変形を続ける。

0057

図5は、かしめ接合した状態においてリベット型接点2から台材1への応力を示す模式図である。

0058

頭部21(特に、らせん突起21c)における弾性変形領域Edは、囲い部12のらせん溝12aとの噛み合い状態によって、内部には剪断応力が生じており、外部(つまり、囲い部12のらせん溝12a)に対しては摩擦応力Ffを発生させている。

0059

また、脚部22には、かしめ加工時のZ軸方向の正の向きの外力P(圧縮力P)の影響により、接点取付孔11の内側及び鍔下部10cに沿って塑性変形領域Pdが形成されている。この塑性変形領域Pdは、塑性変形に伴う転位によって、さらなる変形に対する強度が増した状態となっている。そのため、脚部22の小径部22aは、接点取付孔11の内側に対して径方向の圧縮応力Fsを発生させており、脚部22の大径部22bは、頭部21の頭部底面21dと鍔上部10bとの間の固定状態も影響して、接点取付孔11の鍔下部10cに対してZ軸方向の正の向きの圧縮応力Fsを発生させている。

0060

上述の頭部21の頭部底面21dと鍔上部10bとの間の固定状態は、主に、頭部21のらせん突起21cから囲い部12のらせん溝12aへの摩擦応力Ff、及び脚部22の大径部22bから接点取付孔11の鍔下部10cへの圧縮応力Fsに対する抵抗力として、頭部21の頭部底面21dから鍔上部10bへの反力Frが生じることによる。

0061

かしめ接合の結果、脚部22の小径部22aは、台材10の接点取付孔11の内面と互いに密着することにより、脚部22と台材10との間の電流及び熱が伝わる経路となる。

0062

また、脚部22の大径部22bは、台材10の接点取付孔11の内径よりも大きく外径が広がった状態で鍔下部10cに密着するため、リベット型接点20が台材10に対してZ軸方向の正の向きにずれてしまうことを抑止する。

0063

[第1の変形例]
実施の形態1の第1の変形例として、らせん溝12a及びらせん突起21cの断面形状がV字以外の場合について説明する。

0064

図6は、電気接触子1の第1の変形例の構成を示す拡大断面図である。電気接触子1の断面図において破線枠Aの部分を拡大して示す。

0065

図6では、台材10の囲い部12に設けられたらせん溝12aの断面形状は、山の部分と谷の部分の先端が丸みを帯びた形状(弧形状ともいう)をしている。
リベット型接点20の頭部21の外周に設けられたらせん突起21cの山の部分と谷の部分の先端も同様に丸みを帯びており、らせん溝12aとらせん突起21cとが互いの丸みに沿って密着して噛み合うように成形されている。その他の構成については上述した構成と同様である。

0066

[第2の変形例]
実施の形態1の第2の変形例として、台材10の接点取付孔11の構造が異なる場合について説明する。

0067

図7は、電気接触子1の第2の変形例の構成を示す斜視図である。
図7(a)は、電気接触子1を構成する台材10とリベット型接点20との、かしめ接合をする前の状態を示す分解斜視図である。
図7(b)は、図7(a)に示す状態における電気接触子1をXZ面で切断したときの電気接触子1の断面形状を示す断面斜視図である。

0068

図7(a)に示すように、台材10の接点取付孔11は、鍔下部10c側の縁に切欠き11aが設けられている。
切欠き11aは、接点取付孔11の縁に、例えば90°の間隔で4か所に設けられる。
なお、切欠き11aの配置の仕方について、各々の間隔を90°としなくとも良く、また、等間隔でなくとも良い。また、配置する数については4か所でなくとも良く、1以上であれば良い。

0069

図7(a)に示す切欠き11aの形状は、三角形状の断面の刃状工具切り込みを入れたような形状であるが、切欠き11aの形状は図7(a)に示すものでなくとも良く、例えば矩形等のように複数の角を有する多角形であっても、丸みを帯びていても良い。
また、切欠き11aの大きさについて、各々の切欠き11aが異なる大きさとしても良い。例えば、大小2種類の切欠き11aを組み合わせても良い。

0070

また、切欠き11aの加工方法としてはプレス加工、機械加工、又はその他の加工方法を用いても良い。

0071

図7(b)に示すように、かしめ接合の過程において、リベット型接点20の脚部22が塑性変形をしながら脚部22に大径部22bが成形される際、脚部22のうち接点取付孔11の外周に設けられた切欠き11aと対向する部分は、切欠き11aの形状による空間を埋めるように変形して、その結果として、脚部22の小径部22aと大径部22bとの間に突起部22dが成形される。

0072

突起部22dは、切欠き11aの各々と対応して成形されるために、切欠き11aと同じ間隔に同じ数だけ、切欠き11aの形状による空間と噛み合う形状を有する。

0073

突起部22dの成形にあたっては、リベット型接点20の台材10へのかしめ接合の過程で加えられる外力P(圧縮力P)によって、大径部22bが成形されるのと同時に突起部22dが成形されることが生産性の観点からは望ましい。
しかしながら、切欠き11aの奥の部分まで脚部22が入り込まなければ、突起部22dの成形が不完全となってしまう虞がある。そのような場合には、加工後の電気接触子1が所望の機能を果たせなくなる可能性が生じてしまうため、かしめ接合を行った後に、切欠き11aの周辺に位置する大径部22bに対して局部的に、さらに圧縮力を加えるようにしても良い。この局部的な加圧によって突起部22dの形状をより切欠き11aの奥の部分にまで入り込んだものとすることが出来る。

0074

図8は、台材10に設けられる囲い部12の第2の変形例の構造を示す斜視図である。図8に示すような囲い部12であっても、接点取付孔11の周囲にねじ溝が成形されていれば良い。

0075

ところで、上述のように脚部22に加圧するためには、台材10にリベット型接点2が組付けられた状態で、頭部21と同じ形状が形成された型によって頭部21を囲んで拘束し、頭部21が変形しないように固定したうえで脚部22に変形が集中するようにZ軸方向の正の向きに加圧を行う。
さらに、リベット型接点20の脚部22への加圧に伴い、上記の要領によって頭部21を変形させることなく頭部21のベース部21bに変形を生じさせることによって、より強固にかしめ接合を行っても良い。

0076

[第3の変形例]
実施の形態1の第3の変形例として、接点取付孔11及び脚部22に、ねじ溝を成形しても良い。これにより、台材10とリベット型接点2とをより強固に固定できるため、脚部22に対してZ軸方向の正の向きから圧縮力を加えたときに、より確実に頭部21が浮いてしまうことなく大径部22bを成形することが可能となる。

0077

図9は、電気接触子1の第3の変形例の構成を示す斜視図である。図9(a)は、電気接触子1の構成を示す斜視図である。図9(b)及び(c)は、台材10の接点取付孔11とリベット型接点2との構成を示す斜視図である。

0078

図9(a)に示すように、電気接触子1の接点取付孔11にはらせん溝11bが成形されており、脚部22にはらせん突起22eが成形されている。なお、らせん溝11b及びらせん突起22eのねじ溝のピッチは、囲い部12及び頭部21に成形されたねじ溝のピッチに合わせてあるものとする。ここで、らせん溝11bを第4のねじ溝とし、らせん突起22eを第3のねじ溝とする。

0079

さらに、図9(b)に示すように、接点取付孔11の内径及び脚部22の外径が一定(つまり、柱体形状)であっても良いし、Z軸方向の負の向きに先細(つまり、錐台形状)であっても良い。また、脚部22の外径の一部にらせん突起22eが成形され、らせん突起22eと対応して接点取付孔11の内径の一部にらせん溝11bが成形されていても良い。

0080

以上説明したように、実施の形態1の電気接触子1によれば、電気接触子1を構成する台材10及びリベット型接点20は、台材10の囲い部12に設けられたらせん溝12aとリベット型接点20の頭部21に設けられたらせん突起21cとが噛み合った状態となり、台材10の接点取付孔11及び鍔下部10cとリベット型接点20の脚部22とがかしめ接合された状態となるため、リベット型接点20の頭部21は台材10の囲い部12の内側との間の摩擦力により固定され、また、リベット型接点20の頭部21の頭部底面21dは台材10の鍔上部10bに接して固定され、また、リベット型接点20の脚部22は台材10の接点取付孔11及び鍔下部10cに密着した状態で塑性変形したときの残留応力により固定される。そして、リベット型接点20の頭部21及び脚部22はベース部21bの材質弾性及び剛性によってその形状を維持するので、その結果として、リベット型接点20を台材10に固定する効果を奏する。

0081

ここで、リベット型接点20の頭部21は、通電時の発熱により材料が軟化した状態で、頭部21の円形状中心付近に開閉に伴う物理的な力(つまり、接触による力)が加わることで、お椀型(つまり、円形状の縁側が浮いた形状)に変形してしまう。
上述の効果は、さらに、リベット型接点20の頭部21が上記のように変形して台材10の鍔上部10bからリベット型接点20の頭部底面21dが浮いてしまうことを防止でき、その結果として、台材10とリベット型接点20との接触面積が減少することによる放熱性の悪化及び発熱量の増加、並びに、これらの問題に起因するリベット型接点20の消耗及び溶着による短寿命化を防ぐ効果が得られる。

0082

また、台材10の囲い部12に成形されたらせん溝12aとリベット型接点20の頭部21に成形されたらせん突起21cを螺合したことにより、電気接触子1において台材10とリベット型接点20との間に異物が入り込みにくくすることが可能となるため、異物の噛み込みによって電気抵抗及び伝熱抵抗が増加することに起因する放熱性の悪化及び発熱量の増加の発生、並びに、その発生の悪影響としてリベット型接点20の消耗及び溶着により短寿命化することを防止する効果が得られる。

0083

さらに、第1の変形例に示した電気接触子1によれば、台材10及びリベット型接点20は、互いに山の部分と谷の部分の先端に丸みを帯びた断面形状に成形されたらせん溝12a及びらせん突起21cが噛み合った状態で、外力Pによりかしめ接合されているため、らせん溝12aとらせん突起21cとの間の隙間をさらに狭くすることが可能となる。このような構成は、らせん溝12aとらせん突起21cとの間(つまり、台材10とリベット型接点20との間)により異物が入り込みにくくすることが可能となるため、異物の噛み込みによって電気抵抗及び伝熱抵抗が増加することに起因する放熱性の悪化及び発熱量の増加の発生、並びに、その発生の悪影響としてリベット型接点20の消耗及び溶着により短寿命化することをより防止する効果が得られる。

0084

さらに、第2の変形例に示した電気接触子1によれば、台材10の接点取付孔11の外周に設けられた切欠き11aと、リベット型接点20の脚部22に成形された突起部22dとが噛み合った状態となるため、リベット型接点20が台材10に対して中心軸P周りに回転してしまうことを防止する効果を奏する。

0085

このことは、かしめ接合によってリベット型接点20の脚部22に成形された大径部22bに変形が生じて大径部22bと鍔下部10cとの間の固定に緩みが生じてしまった場合であっても、切欠き11aと突起部22dとの噛み合わせ状態が解除されない限り、台材10とリベット型接点20との中心軸P周りの回転(つまり、ずれ又はがたつき)を妨げることに繋がる。

0086

そして、台材10に対するリベット型接点20の回転が妨げられるため、台材10の鍔上部10bからリベット型接点20の頭部底面21dが浮いてしまうことを防止することが出来るようになるため、その結果、台材1とリベット型接点2との接触面積が減少することによる放熱性の悪化及び発熱量の増加、並びに、その影響としてのリベット型接点20の消耗及び溶着による短寿命化を抑止する効果が得られる。

0087

なお、発明の電気接触子1は、その成形及び加工の過程においてかしめ接合が行われるものであるから、上述のように大径部22bと鍔下部10cとの間の固定が変形により緩んだ状態となったとしても(つまり、かしめ接合による拘束力が弱まり、単に接した程度の状態となったとしても)、かしめ接合された状態と見做すものとする。

0088

実施の形態1で説明した構成は本発明の技術的特徴を説明するための一例であって、同等の課題に対して同等の効果を奏する構成のうち、発明の本質部分ではない細部が異なるものについては本実施の形態に含まれるものとする。
また、本発明は、その発明の範囲内において、各構成例の一部又は全部を自由に組み合わせたり、各構成例が備える部分を適宜、変形又は省略したりすることが可能である。

0089

1電気接触子、10台材、10a 台材上面、10b 鍔上部、10c 鍔下部、11接点取付孔、11a切欠き、11bらせん溝、12 囲い部、12a らせん溝、20リベット型接点、21 頭部、21aコンタクトメタル、21bベース部、21cらせん突起、21d 頭部底面、22 脚部、22a小径部、22b 大径部、22c 脚部底面、22d 突起部、22e らせん突起、P 中心軸

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ