(57)【要約】【課題】  機械的摩耗及び電気的摩耗が低減され、接点材の耐久性の向上が可能である電気接点機構を提供する。【解決手段】  本発明では、接点材として、炭素繊維体の高いフレキシブル性を利用することによって固形化した炭素繊維固形材を形成することにより、炭素繊維各々が非常に強度の強い素材であるにもかかわらず、柔軟性に富み、曲げに対する破壊耐性に優れた接点材を形成でき、また、その表面も柔軟であることから、その相手材の表面形状に倣い、相手材との接触面積を大きく確保することが可能となる。また、不意に可動接点に振動や回転などが生じても、より確実に追従し、接触不良の生じにくい安定した接点を確保することが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の炭素繊維体からなる炭素繊維体束が固形化されることによって形成される炭素繊維固形材を接点材として用いることを特徴とする電気接点機構。
【請求項２】
微小凹凸部が存在する金属板表面を塑性変形させることにより、複数の炭素繊維体からなる炭素繊維体束を直接固着することを特徴とする電気接点機構。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２記載の電気接点機構において、炭素繊維体がカーボンナノチューブであることを特徴とする電気接点機構。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３記載の電気接点機構において、前記炭素繊維体束或いは炭素繊維固形材に金属及び金属化合物が介在されていることを特徴とする電気接点機構。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４記載の電気接点機構を用いることによって構成されることを特徴とする電子機器及び電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的摩耗及び電気的摩耗の低減が可能となる電気接点機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気接点機構、特に摺動を伴う電気接点機構においては、複数以上の貴金属多元合金、黒鉛、及びＣｕを主成分とした加圧・焼成体などの電気接点材が広く用いられている。これらの材料は、印加電圧、消費電力等により、適宜選定されるのが一般的である。
【０００３】
このとき、摺動を伴う電気接点機構においては、通電されながら摺動するため、機械的摺動摩耗と電気的摩耗（電蝕）とを伴った摩耗メカニズムによる問題が発生する。特に消費電力が比較的大きいモードで運転した場合には、アークエネルギーが大きくなり、電蝕が主体的となる傾向にある。
【０００４】
この電気的摩耗の原因となるアークは、接点間の電気的接続遮断時に発生する。電気的接続遮断時に整流しきれずに残存している残留電流Ｉｅが、材料固有値である最小アーク電流Ｉｍｉｎ以上となるとアークが発生する。また、接点摩耗と相関があるとされるアークエネルギーＥａは、Ｌｃを回路インダクタンスとすると、
【０００５】
（数１）
Ｅａ＝Ｌｃ（Ｉｅ２−Ｉｍｉｎ２）／２
【０００６】
にて示される。残留電流の減少に伴い、アークエネルギーが減少するため、特に電気的摩耗に起因した摩耗が抑制されると考えられている。また、アークエネルギーの総和を減少させるためには、接点間通電時に、出来る限り広範囲で常に安定して両者が接触していることが望ましい。
【０００７】
残留電流を減少させるためには材料面から、また、アークエネルギーの総和を減少させるためには構造面から様々な試みがなされているが、一般にはより大きなアークエネルギーに対して溶融或いは損傷を生じない高強度かつ高耐熱性を有する材料が適用される。その代表的なものが炭素系材料である。
【０００８】
その極めて優れた耐熱性のため、アークエネルギーに関連する発熱、接触抵抗に起因するジュール熱、或いは機械的摺動時に発生する摩擦熱によるブラシ摺動面の脆弱化を抑制できる。また、炭素系材料は自己潤滑性を有していることから、低摩擦となるため、摺動を伴う開閉切替が頻繁に生じるような電気接点機構においても、接点グリスなどの導電性潤滑剤を用いることなく適用することが可能となる。
【０００９】
しかしながら、黒鉛をはじめとする炭素系材料は、その層状構造に起因して、硬度が高い割には機械的摺動による摩耗の割合が大きく、また脆性材料であることから、不意な機械的衝撃によって欠損が生じることがあるため、より大きな体積を必要とし、結果としてそれを用いた電気接点機構は大型化せざるを得なかった。このことは、より広義に言うと、電気接点機構を有する装置、機器自身が大型化せざるを得ないことを意味し、装置、機器類の小型化が進む中で、寸法上の限界が生じる原因となっている。
【００１０】
また、黒鉛をはじめとする炭素系材料は柔軟性に乏しいため、摺動を伴う開閉切替が頻繁に生じる電気接点機構中の可動接点において、その設計範囲内での寸法バラツキから生じる振動に対して追従しきれない。そのため、バネ圧を加えて接点を付勢しても、接点が常に微小間隔で飛び跳ね、接点の開閉が生じてしまうことから、接触抵抗も過大となってしまうばかりか、アークが常に発生して接点寿命を著しく低下させてしまっていた。
【００１１】
近年、炭素系材料の中でも、繊維状の炭素系材料が数多く発見され、研究が盛んに進んでいる。これら炭素繊維材料に関しては基礎的な研究が多く、装置、機器類に適用された例は、現状のところはごく僅かである。しかしながら、一部の中では、この炭素繊維材料を電気接点として用いる試みが行われ始めている。その代表的な手段と効果を以下に示す。  
【００１２】
図６においては、カーボンナノファイバーまたはカーボンナノチューブで少なくとも外周面を修飾された導電性金属粒子及び導電性金属繊維の一方または双方が、電流が流れる接触層に配置されることにより、摩耗、消耗を低減することができる接点材が提案されている（特許文献１）。
【００１３】
また、図７においては、少なくとも最外層が導電性をもつカーボンナノファイバーまたはカーボンナノチューブからなる炭素繊維を含み、加圧・焼成されてなるブラシ（黒鉛含有により更に好適）により、電気伝導率の向上、材料粒子間へのカーボンナノファイバーまたはカーボンナノチューブ充填によるブラシ表面粗さの改善に起因した機械的摺動摩耗及び対整流子間接触抵抗の低減、耐食性の向上が提案されている（特許文献２）。
【００１４】
また、図８においては、接触子を、一端が可動体に固定され、他端の自由端が電極に対向する複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ束で形成することにより、電気接点の機械的摺動摩耗の低減、耐食性の向上、弾性の調整が可能となることが提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００４−１７９０２１
【特許文献２】特開２００４−０３２９６３
【特許文献３】特開２００３−２８４３０４
【００１５】
しかしながら、上記特許文献１、２は、金属或いは黒鉛質炭素材料などの固形材料に対して炭素繊維体を充填することを前提とした構造であるため、形態的には従来の電気接点機構と変わらず、摺動を伴う開閉切替が頻繁に生じる電気接点機構中の可動接点において、その設計範囲内での寸法バラツキから生じる振動に対して追従しきれず、アークが生じやすい電気接点機構となることは否めない。また、同様の理由から機械的摺動によって著しい摩耗が生じ得るので、小型化に限界があり、それを用いた電気接点機構も大型化せざるを得ない。また、金属繊維についても触れられているが、金属繊維はアークに対して極めて弱く、特に消費電力が大きいモードでは容易く溶断、凝着などを生じてしまうため望ましくない。
【００１６】
また、特許文献３では、カーボンナノチューブの長さが最大でも数１００μｍであるため、回転する整流子に常に接触させることが困難である。また密度を変えることによるカーボンナノチューブ束全体の剛性を可変することができる構造を有している一方、ナノオーダーの径に対する全長が数１０μｍから数１００μｍという高アスペクト比の構造となる際に生じやすいカーボンナノチューブ自由端近傍での不意な屈曲に対して十分に配慮しているとは言えず、通電に対して不利となるばかりか、特に不意な負荷が加わると、可動接点とカーボンナノチューブを固定した導電板が直接触れてしまいかねず、その際にアークが発生した場合は導電板自身が溶融、損傷してしまい、また溶着を生じてしまう可能性も否定できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上のような問題点から、本発明の課題は、大きい印加電圧、或いは消費電力を必要とする装置、機器類に用いられる電気接点機構に適した材質・形態、また、双方の接点間に生じるアークの発生そのものを抑制する構造を有する電気接点機構を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するためには、導電性が良好であり、耐熱性に優れ、構造面において柔軟性に富み、揺動や回転などを生じる可動接点で不意に生じる振動などにも確実に追従し、安定した接点を確保する必要がある。また、熱伝導度が高く、各種熱を効率よく分散し、発熱を抑制する必要がある。
【００１９】
そのためには、どちらか一方の接点材に炭素繊維体を用いることが好適である。本発明における電気接点機構に用いられる炭素繊維体束は、黒鉛繊維体、カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ、ＭＷＮＴ）、ピーポッドナノチューブ、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）、フラーレンナノウィスカー（ＦＮＷ）、フラーレンシェルチューブ、カーボンアモルファスチューブ（グラッシーカーボンチューブ）のうちの何れか、或いはこれらの混成体からなる。これら炭素繊維体は耐熱性が高いため、機械的摺動時に発生する摩擦熱、アークエネルギーに関連した発熱、或いはブラシ−整流子間接触抵抗に起因したジュール熱によるブラシ摺動面の脆弱化を抑制できる。また、熱伝導度が良好であることから、ブラシ−整流子摺動面から各種熱を効率よく分散できる。
【００２０】
更に、炭素繊維体が反応不活性な材料であり、凝着等が生じにくいことから、相手材に対する摩擦係数も小さく、発熱を抑制することができる。また、フレキシブル性に富んでいるため、曲げに対する破壊耐性に優れている。
【００２１】
請求項１記載の発明は、複数の炭素繊維体からなる炭素繊維体束が固形化されることによって形成される炭素繊維固形材を接点材として用いることを特徴とする電気接点機構である。
【００２２】
本発明の炭素繊維固形材は、上述の極めて優れた特性を有する炭素繊維体の束を、その高いフレキシブル性を利用することによって固形化される。よって、炭素繊維各々が非常に強度の強い素材であるにもかかわらず、柔軟性に富み、曲げに対する破壊耐性に優れた接点材を形成できる。
【００２３】
また、その表面も柔軟であることから、その相手材の表面形状に倣い、相手材との接触面積を大きく確保することが可能となる。そのため、不意に可動接点に振動や回転などが生じても、より確実に追従するため、接触不良の生じにくい安定した接点を確保することが可能である。更に、摺動や、機械的接触などによる相手材への損傷も軽減できる。
【００２４】
ここで、接触面積を大きく確保しても、真実接触面積が増大しなければ、接触抵抗の改善が見込まれないため、炭素繊維固形材と相手材との真実接触面積を増やす必要がある。真実接触面積は接触点の総数と考えることができ、その総数をｎ個とし、ｉ番目の接触点における接触抵抗ｒｉ、電流をＩｉとすると、１／ｒｓｕｍ＝Σ（１／ｒｉ）、Ｉｓｕｍ＝ΣＩｉ（１≦ｉ≦ｎ）となる。すなわち、同種の材料であれば、接触点の総数ｎが大きいほど、接触抵抗の低減、最大印加電流の増大を図ることができる。本発明の電気接点機構は、炭素繊維体が炭素繊維固形材表面に多数突出していることから、従来の電気接点機構と比較して大きな真実接触面積を有する電気接点機構を形成できる。
【００２５】
更に、上記のｎをより大きくするために、固形化された構造において、より多くの炭素繊維体束の一端が、相手材に対して、出来る限り略垂直に接触されることが望ましい。
【００２６】
請求項２記載の発明は、微小凹凸部が存在する金属板表面を塑性変形させることにより、複数の炭素繊維体からなる炭素繊維体束を直接固着することを特徴とする電気接点機構である。
【００２７】
微小凹凸部が存在する金属板表面を塑性変形させることにより、炭素繊維体或いは複数の炭素繊維体からなる炭素繊維体束が前記微小凹凸部でかしめられて、金属板上に固着される。よって、金属板と炭素繊維体との間で強い固着強度が得られると共に、金属板と炭素繊維体とが確実に接触するために、より理想的な通電を実現することが可能となる。
【００２８】
請求項３記載の発明は、請求項１乃至請求項２記載の電気接点機構において、炭素繊維体がカーボンナノチューブであることを特徴とする電気接点機構である。
【００２９】
カーボンナノチューブの熱伝導による放熱特性は、ダイヤモンドに匹敵する値を示し、また、電流容量は最大１０９Ａ／ｃｍ２、電気伝導度は最大１０−４Ω・ｃｍを示す。炭素繊維体としてカーボンナノチューブを用いることによって、本発明の効果をより顕著に示すことが可能である。以上のことから、理想的な電気接点機構を形成できる。例えば、カーボンナノチューブの中でも、機械的特性、電気的特性が特に優れている単層カーボンナノチューブを用いることがより望ましい。
【００３０】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３記載の電気接点機構において、前記炭素繊維体束或いは炭素繊維固形材に金属及び金属化合物が介在されていることを特徴とする電気接点機構である。
【００３１】
炭素繊維体束に金属及び金属元素を含有する導電性化合物が介在されていることにより、金属−金属間の電気的接触が生じるため、接触抵抗が低下してよりスムーズな導通が得られ、カーボン接点材に多く見られる電気的ノイズを抑制することが可能となる。これにより、装置、機器全体に対する消費電力を低減させることが可能になると共に、電気的障害に対する信頼性を一層高めることが可能である。また、機械的特性は原則として炭素繊維体束に大きく依存するので、機械摩耗特性も極めて良好となる。
【００３２】
更に、炭素繊維固形材に存在する空隙を金属及び金属元素を含有する導電性化合物にて充填することが可能となるため、真実接触面積が更に増加する。その一方で、炭素系材料である炭素繊維体の存在により、金属の溶着が抑制される。金属及び金属元素を含有する導電性化合物はバインダーとして、炭素繊維体束をより強固に結びつける役割も果たす。
【００３３】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４記載の電気接点機構を用いることによって構成されることを特徴とする電子機器及び電気機械である。
【００３４】
本発明の電気接点機構をリレー、スイッチ、ＤＣモータをはじめ、その他の種々の電子機器及び電気機械に用いることにより、接点材の種々の特徴から、接触不良が生じにくく、消費電力が抑えられ、剛性と柔軟性を併せ持ち、熱が効率よく分散でき、また、アーク発生などに起因する電気的ノイズの少ない、長寿命の電子機器及び電気機械が得られる。
【発明の効果】
【００３５】
炭素繊維体束を固形化することによって、炭素繊維各々が非常に強度の強い素材であるにもかかわらず、柔軟性に富み、曲げに対する破壊耐性に優れた接点材を形成できる。
【００３６】
また、その表面も柔軟であることから、その相手材の表面形状に倣い、相手材との接触面積を大きく確保することが可能となる。そのため、不意に可動接点に振動や回転などが生じても、より確実に追従するため、接触不良の生じにくい安定した接点を確保することが可能である。更に、摺動や、機械的接触などによる相手材への損傷も軽減できる。
【００３７】
また、炭素繊維体がその固形材表面に多数突出していることから、従来の電気接点機構と比較して大きな真実接触面積を有する電気接点機構を形成できるため、接触抵抗の低減、最大印加電流の増大を図ることができる。
【００３８】
更に、微小凹凸部が存在する金属板表面を塑性変形させることにより、炭素繊維体或いは複数の炭素繊維体からなる炭素繊維体束が前記微小凹凸部でかしめられて、金属板上に固着される。よって、金属板と炭素繊維体との間で強い固着強度が得られると共に、金属板と炭素繊維体とが確実に接触するために、より理想的な通電を実現することが可能となる。
【００３９】
また、炭素繊維体束に金属及び金属元素を含有する導電性化合物が介在されていることにより、金属−金属間の電気的接触が生じるため、接触抵抗が低下してよりスムーズな導通が得られ、カーボン接点材に多く見られる電気的ノイズを抑制することが可能となる。これにより、装置、機器全体に対する消費電力を低減させることが可能になると共に、電気的障害に対する信頼性を一層高めることが可能である。また、機械的特性は原則として炭素繊維体束に大きく依存するので、機械摩耗特性も極めて良好となる。
【００４０】
以上より、本発明の電気接点機構をリレー、スイッチ、ＤＣモータをはじめ、その他の種々の電子機器及び電気機械に用いることにより、接点材の種々の特徴から、接触不良が生じにくく、消費電力が抑えられ、剛性と柔軟性を併せ持ち、熱が効率よく分散でき、また、アーク発生などに起因する電気的ノイズの少ない、長寿命の電子機器及び電気機械が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図１に本発明の電気接点の実施の形態を示す模式図を示す。この電気接点１は、板バネ等導電体からなる固定板２に、炭素繊維体束を固形化した炭素繊維固形材３を固着したものである。ここで、本発明の実施形態で作製した炭素繊維固形材の製法とその諸特性について説明する。また、本実施形態はこの製法に関しての一例であり、これに限定されるものではない。また、代表例として炭素繊維にＳＷＮＴ（単層カーボンナノチューブ）を用いた結果について説明するが、種々の炭素繊維体についても適用が可能である。
【００４２】
まず、熱気相合成法を用いて、数％から１０数％の炭素不純物を含む、長さ数μｍから数１０μｍの、炭素繊維体が複雑に絡み合った塊を得た。得られたその塊を所定の形状とするためにエタノールやＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）などの溶液中で超音波を用いて分散させ、乾燥させて目視レベルで粉体状となるまで分散、乾燥を繰り返し、複数の炭素繊維体からなる炭素繊維体束を得た。
【００４３】
炭素繊維体束の固形化には成形金型部を有する油圧式加圧成形機を用いた。金型最下部に固定板としてのリン青銅板を挿入した後、金型内に炭素繊維体束を封入し、常温下において、５ｔ／ｃｍ２となるように荷重を加えた。加圧によって炭素繊維体束はリン青銅板表面に存在する微小凹凸部に入り込み、リン青銅板表面上に固着されるとともに、固形化された。これにより、２ｍｍ（Ｗ）×３ｍｍ（Ｄ）×１．０ｍｍ（Ｈ）の炭素繊維固形材がリン青銅板に一体的に固着された電気接点を得た。ここで、寸法に関しては、金型の形状と炭素繊維体束の量によってより大きくも小さくもすることが可能である。
【００４４】
こうして得られた電気接点における炭素繊維固形材の表面のＳＥＭ写真を図２に示す。この写真からも、その表面に炭素繊維体束が多数突出していることがわかる。これより、従来の電気接点機構と比較して大きな真実接触面積を有する電気接点機構を形成できることがわかる。
【００４５】
リン青銅板と炭素繊維固形材との密着性を確認するために、ＪＩＳ  Ｚ  １５２２に規定するセロハン粘着テープを用い、９０°引張方向への粘着剥離試験を行った。その結果、リン青銅板の微小凹凸部で炭素繊維固形材がかしめられることによるアンカー効果により、剥離することなく、充分な密着性を有することを確認できた。
【００４６】
この炭素繊維固形材を銀系リベット接点に５ｇｆ／ｍｍ２のバネ圧を加えて接触させ、電流−電圧特性を調べた結果を図３に示した。この結果からもわかるように、電流と電圧との関係は比例関係にあり、金属的な挙動を示した。また、この結果から算出した抵抗値は８５０ｍΩであった。同様の形態で種々の炭素接点材の抵抗値を測定した結果に対して差は認められないか、やや小さい値であり、実用レベルで優れた良導体であった。
【００４７】
次に、このリン青銅板に固着させた炭素繊維固形材と、比較例として黒鉛からなる炭素接点材を用い、図４で示す機械摩耗試験機４によって機械摩耗試験を実施した。この機械摩耗試験機４は、駆動用モータ５、カップリング６、シャフト７と、それらを支持する支持材８から構成される。
【００４８】
駆動用モータ５からの出力は、カップリング６を介して左右がボールベアリング９にて支持されたシャフト７へ伝達され、そのシャフト７に銅系金属で形成される回転体１０が固定されている。この回転体１０に、固定板１１に固定される炭素繊維固形材１２を、バネ材１３によるバネ圧を用いて接触させた。また、比較例として黒鉛からなる炭素接点材を炭素繊維固形材１２に代えて、同様の手段によって試験を実施した。
【００４９】
その試験条件は、回転数４０００ｒｐｍ、荷重２０ｇｆ、常温常湿、無潤滑とし、その評価は摩耗体積から摩耗率（単位摺動距離あたりの摩耗体積）及び比摩耗量（単位摺動距離・単位荷重あたりの摩耗体積）を求めることによって行った。その結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
結果より、本発明の炭素繊維固形材では、摩耗率は２．５８×１０−１０ｍｍ２、比摩耗量は１．２９×１０−９ｍｍ２／Ｎ、黒鉛からなる炭素接点材では、摩耗率は２．６０×１０−９ｍｍ２、比摩耗量は１．３０×１０−８ｍｍ２／Ｎとなり、従来の黒鉛からなる炭素接点材と比較して、摩耗率、比摩耗量共に、約１／１０に低減した。更に、本発明の炭素繊維固形材は自己潤滑性や柔軟な表面を有していることから、今回の機械摩耗試験においては回転体表面の顕著な損傷は認められなかった。このように、本発明の炭素繊維固形材は、表面が柔軟であり、機械摩耗に対して顕著な耐久性を有し、摺動を伴う電気接点の長寿命化に対して大きな寄与をもたらす。
【００５２】
また、この炭素繊維固形材と、比較例として黒鉛及び銅合金からなる炭素接点材を用い、図５で示すようなリレー式電気摩耗試験機１４によって電気摩耗試験を実施した。このリレー式電気摩耗試験機１４は、軟磁性材１５を備えたホルダ１６に炭素繊維固形材１７を固着した固定板１８が固定されており、インダクタンス１９及び定電流源２０を介して、銀系リベット接点２１へ接続されている。定電圧源２２に接続された電磁石２３はシーケンサ２４により、一定の間隔でＯＮ−ＯＦＦ動作を繰り返す。このＯＮ−ＯＦＦ動作により、本発明の炭素繊維固形材１７が銀系リベット接点２１に接触を繰り返す。その度にアークが発生する構造となっている。比較例として黒鉛及び銅合金からなる炭素接点材を炭素繊維固形材１７に代えて、同様の手段によって試験を実施した。
【００５３】
その試験条件は、最大消費電力２０Ｗ、印加電流０．５Ａ、ＯＮ−ＯＦＦ周波数２０Ｈｚ、挿入インダクタンス１ｍＨ（ａｔ  １ｋＨｚ）、常温常湿とし、その評価は、リレーの端子間抵抗及びＯＮ−ＯＦＦ１回当たりの摩耗体積を求めることによって行った。尚、端子間抵抗は、試験前後の固定板と銀系リベット接点との間に面圧５ｇｆ／ｍｍ２を加えて抵抗計を用いて測定した。その結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
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【００５５】
ＯＮ−ＯＦＦ１回当たりの摩耗体積は、本発明例が５．３×１０−５ｍｍ３／回、黒鉛が５．４×１０−５ｍｍ３／回であり、ほぼ同等の電気的摩耗特性を示した。また端子間抵抗の初期値である、本発明例８５０ｍΩ、黒鉛９８０ｍΩに対して、これらが酸素などに対して化学的に安定であることから、アーク発生後の端子間抵抗変化は、共に数１０ｍΩ程度と大きな変化は生じなかった。しかし、銅合金は炭素系材料と比較して著しい電気的摩耗の影響を受け、溶断を生じた。また、銅合金に関しては初期抵抗は２５ｍΩと小さいものの、アークの発生と共に著しい酸化を生じ、端子間抵抗が大きく上昇した。アーク発生後の端子間抵抗は非常に不安定であったが、これはアークの発生の度に酸化被膜の形成・破壊が繰り返されているためと考えられる。
【００５６】
以上のことから、本発明例では少なくとも従来の炭素系材料を用いた電気接点と同等の電気的摩耗特性を有しており、従来の炭素系材料の長所が如何なく発揮されていることがわかる。更に、今回の電気摩耗試験においては、故意にアークを発生させる構造としたために同等の電気摩耗特性との結果を得たが、摺動を伴う電気接点機構を考えると、柔軟な表面を有することからアークの発生自体を抑制でき、電気的摩耗についても従来の炭素系材料を用いた電気接点材よりも長寿命化を実現することが可能となる。機械摩耗特性とあわせて考えると、従来の炭素系材料を上回る摩耗特性を有していることから、従来の炭素系材料を用いた電気接点機構を凌ぐ優れた電気接点機構を形成することが可能となる。
【００５７】
また、炭素繊維体束に金属粒子を介在させた炭素繊維固形材を作製し、その特性を調べた。まず、１０ｎｍ〜３０ｎｍの銀ナノ結晶粒子をトルエンに分散させ、既述と同様の方法で作製することによって固形化された炭素繊維体束間に、銀ナノ粒子を含浸させた後、約２５０℃の大気雰囲気において１時間の焼成を行い、この操作を数回繰り返す。これにより、固形化された炭素繊維体束間に十分に銀を充填させた炭素繊維固形材を得た。
【００５８】
得られた金属含有の炭素繊維固形材について、上述と同様の電流−電圧特性を調べた結果から、抵抗値を求めた。その結果、金属を介在させる前の接点材では８５０ｍΩだった抵抗値が、数１０ｍΩと更に改善し、貴金属接点とも遜色のないレベルにまで改善することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上の特性を生かし、スイッチング端子やＤＣモータ用電気接点をはじめ、その他の種々の電気接点機構に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の電気接点の実施の形態を示す模式図
【図２】本実施例の電気接点における炭素繊維固形材の表面のＳＥＭ写真
【図３】本実施例の接点材における電流−電圧特性図
【図４】本実施例における、機械摩耗試験機の構成を表す模式図
【図５】本実施例における、電気摩耗試験機の構成を表す模式図
【図６】特許文献１における、従来の電気接点機構の説明図
【図７】特許文献２における、従来の電気接点機構の説明図
【図８】特許文献３における、従来の電気接点機構の説明図
【符号の説明】
【００６１】
１              電気接点
２、１１、１８  固定板
３、１２、１７  炭素繊維固形材
４              機械摩耗試験機
５              駆動用モータ
６              カップリング
７              シャフト
８              支持材
９              ボールベアリング
１０            回転体
１３            バネ材
１４            リレー式電気摩耗試験機
１５            軟磁性材
１６            ホルダ
１９            インダクタンス
２０            定電流源
２１            銀系リベット接点
２２            定電圧源
２３            電磁石
２４            シーケンサ
【図１】
2006310168.tif 000005
【図２】
2006310168.tif 000006
【図４】
2006310168.tif 000007
【図５】
2006310168.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図３】
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