(57)【要約】  接触子は、第１の面（３ａ）と、第１の面（３ａ）と反対方向を向いて第１の面（３ａ）と平行な第２の面と、第１の面（３ａ）および第２の面と垂直な第３の面（３ｃ）を有する台金（３）と、台金（３）の第３の面（３ｃ）に固定される接点（４）と、台金（３）と接点（４）の間に設けられ、硬度が接点の硬度より低く塑性流動が可能な導電性部材（５）と、を備える。接点（４）のうち台金（３）と反対方向を向く面は、第１の面（３ａ）の法線方向と平行な２本の第１の辺を有しており、第１の辺の少なくとも一部に第１の辺に沿って延びる第１の切欠き（４１）が形成されている。
2020175030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と、前記第１の面と反対方向を向いて前記第１の面と平行な第２の面と、前記第１の面および前記第２の面と垂直な第３の面を有する台金と、
前記台金の前記第３の面に固定される接点と、
前記台金と前記接点の間に設けられ、硬度が前記接点の硬度より低く塑性流動が可能な導電性部材と、を備え、
前記接点のうち前記台金と反対方向を向く面は、前記第１の面の法線方向と平行な２本の第１の辺を有しており、
前記第１の辺の少なくとも一部に前記第１の辺に沿って延びる第１の切欠きが形成されていることを特徴とする接触子。
【請求項２】
前記第１の切欠きは、前記第１の辺の中心部を中心に対称に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の接触子。
【請求項３】
少なくとも１つの前記第１の切欠きは、前記法線方向に沿って見た場合に、長方形形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の接触子。
【請求項４】
少なくとも１つの前記第１の切欠きは、前記法線方向に沿って見た場合に、面取り形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の接触子。
【請求項５】
前記第１の切欠きは、前記第１の辺の全域にわたって形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の接触子。
【請求項６】
前記第１の切欠きは、前記第１の辺の両端部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の接触子。
【請求項７】
前記接点は、２つの前記第１の辺の端部同士を繋ぐ第２の辺を有しており、
前記第２の辺の少なくとも一部に前記第２の辺に沿って延びる第２の切欠きが形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の接触子。
【請求項８】
前記第２の切欠きは、前記第２の辺の全域にわたって形成されていることを特徴とする請求項７に記載の接触子。
【請求項９】
前記第２の切欠きが面取り形状であることを特徴とする請求項７または８に記載の接触子。
【請求項１０】
前記第１の切欠きは、前記第１の辺の全域にわたって形成され、
前記接点は、２つの前記第１の辺の端部同士を繋ぐ第２の辺を有しており、
前記第２の辺の全域に前記第２の辺に沿って延びる第２の切欠きが形成され、
前記第１の切欠きおよび前記第２の切欠きが面取り形状であることを特徴とする請求項１に記載の接触子。
【請求項１１】
前記第１の面には、前記第２の辺に沿った長さが前記第２の辺の長さより長い凹みが形成されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１つに記載の接触子。
【請求項１２】
前記接点は、銀とタングステン、タングステンカーバイド、またはグラファイトの焼結材、あるいは銀とタングステン、タングステンカーバイド、およびグラファイトとの少なくとも２つを組み合わせた焼結材であり、
前記台金は、電気銅または無酸素銅であり、中間金属に銀が使用されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の接触子。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１つに記載の接触子の製造方法であって、
前記第１の面と前記第２の面とを挟み込んで前記台金を固定し、
前記第３の面に前記接点を設置し、
前記接点を前記台金側に加圧し、超音波振動を加えることを特徴とする接触子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１から１２のいずれか１つに記載の接触子を備えることを特徴とする遮断器。
【請求項１５】
請求項１から１２のいずれか１つに記載の接触子を備えることを特徴とする開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、台金に接点が接合された接触子、接触子の製造方法、遮断器および開閉器に関する。
【背景技術】
【０００２】
遮断器および開閉器では回路の遮断と導通とを切り替える接触子が用いられる。接触子は、接点と、接点が接合される台金とを備える。接点と台金とは異なる材料で形成される。接点は、ろう付、抵抗溶接またはかしめによって台金に接合される。近年では、超音波接合によって接点を台金に接合する場合がある。超音波接合では、台金と接点とを密着させる圧力を加えた状態で、接触子に当接させたホーンを通じて接触子に超音波振動が加えられる。超音波接合では、熱による台金の軟化、フラックスなどの金属活性剤が必要という、ろう付および抵抗溶接の欠点を解消することができる。特許文献１には、台金または接点に複数の溝を並べて形成して、台金と接触子とのずれを抑えつつ超音波接合における接合強度の向上を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２５０８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接触子が用いられる遮断器および開閉器では、回路の遮断時に接点間にアークが発生すると接点が摩耗してしまい、遮断器および開閉器の寿命が縮むおそれがある。特許文献１に開示された技術のように、台金または接点に複数の溝を並べて形成してしまうと、溝の先端に電界が集中して、アークが発生しやすくなる。すなわち、台金または接点に複数の溝を並べて形成した場合には、遮断器および開閉器の寿命が縮むおそれがあるという問題があった。【０００５】
特に大電流が流れた際に電路を瞬時遮断動作が求められる遮断器などに使用する場合においては、遮断時に発生するアークによる接点摩耗は甚大であるため、遮断前の接点表面はできるだけ傷や切り欠きがないことが望ましい。接点にローレット目がついた状態で接触子として組み込んだところ、過電流が流れ、遮断動作をする際には、接点側においてはローレット目によって形成された溝の先端に電界が集中してアークが飛び、当該部を中心に著しく消耗した場合があった。これにより寿命が短くなり、これにより接触子としての寿命が縮むおそれがある。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波接合における台金と接点とのずれを抑えつつ、遮断器および開閉器の長寿命化を図ることができる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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の面と、第１の面と反対方向を向いて第１の面と平行な第２の面と、第１の面および第２の面と垂直な第３の面を有する台金と、台金の第３の面に固定される接点と、台金と接点の間に設けられ、硬度が接点の硬度より低く塑性流動が可能な導電性部材と、を備え、接点のうち台金と反対方向を向く面は、第１の面の法線方向と平行な２本の第１の辺を有しており、第１の辺の少なくとも一部に第１の辺に沿って延びる第１の切欠きが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、超音波接合における台金と接点とのずれを抑えつつ、遮断器および開閉器の長寿命化を図ることができる接触子を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる接触子が使用された遮断器または開閉器の通電部分の概略構成を示す図
【図２】実施の形態１にかかる接触子の側面図
【図３】図２に示す矢印ＩＩＩに沿って接触子を見た図
【図４】図２に示す矢印ＩＶに沿って接触子を見た図
【図５】図３に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図
【図６】実施の形態１の変形例１にかかる接触子の側面図
【図７】図６に示す矢印ＶＩＩに沿って接触子を見た図
【図８】図６に示す矢印ＶＩＩＩに沿って接触子を見た図
【図９】図７に示すＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図
【図１０】実施の形態１の変形例２にかかる接触子の概略構成を示す図であって、図６に示す矢印ＶＩＩに沿って接触子を見た図に相当する図
【図１１】実施の形態１の変形例３にかかる接触子の側面図
【図１２】図１１に示す矢印ＸＩＩに沿って接点を見た図
【図１３】図１１に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図
【図１４】実施の形態１の変形例４にかかる接触子の側面図
【図１５】図１４に示す矢印ＸＶに沿って接点を見た図
【図１６】図１４に示すＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った断面図
【図１７】実施の形態１の変形例５にかかる接触子の側面図
【図１８】図１７に示すＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った断面図
【図１９】図１８に示す矢印ＩＸＸに沿って接触子を見た図
【図２０】実施の形態１にかかる接触子の製造装置の概略構成を示す正面図
【図２１】実施の形態１にかかる接触子の製造装置の概略構成を示す側面図
【図２２】実施の形態１にかかる接触子の製造方法のフローチャートを示す図
【図２３】実施の形態１の変形例６にかかる接触子の側面図
【図２４】図２３に示す矢印ＸＸＩＶに沿って接点を見た図
【図２５】図２３に示す矢印ＸＸＶに沿って接触子を見た図
【図２６】実施の形態１の変形例７にかかる接触子の側面図
【図２７】図２６に示す矢印ＸＸＶＩＩに沿って接点を見た図
【図２８】図２６に示す矢印ＸＸＶＩＩＩに沿って接触子を見た図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかる接触子、接触子の製造方法、遮断器および開閉器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる接触子が使用された遮断器または開閉器の通電部分の概略構成を示す図である。遮断器または開閉器のうち通電部分を除いた部分については公知のものを用いればよいため図示を省略する。
【００１２】
図１に示す接触子１は、主として低電圧用遮断器に使用されるものである。以下の説明では低電圧用遮断器に用いた場合の説明を行うが、高電圧用遮断器に用いても、開閉器に用いてもよい。
【００１３】
遮断器の通電部に用いられる接触子１は、大きく分類して遮断器の筐体に固定された固定接触子である接触子１ａと、可動する可動接触子である接触子１ｂの２つである。接触子１ｂには、引き剥がし機構２が接続されている。接触子１ａ，１ｂ間に設計値以上の電流が流れた場合、引き剥がし機構２によって接触子１ｂが動かされて、接触子１ａから物理的に引き剥がされて、電流が遮断される。
【００１４】
接触子１は、接点４と台金３とを備える。図１に示した例では、可動側と固定側とでそれぞれ接触子１が１個ずつ設けられているが、遮断しなければならない電圧および電流に応じて、個数を適宜変更してもよい。例えば、固定側の接触子１が１個に対し、可動側の接触子１が２個以上となる構成となってもよい。可動側の接触子１が１個に対し、固定側の接触子１が２個以上となってもよい。接触子１は、可動側に使用してもよいし、固定側に使用してもよい。
【００１５】
図２は、実施の形態１にかかる接触子の側面図である。図３は、図２に示す矢印ＩＩＩに沿って接触子を見た図である。図４は、図２に示す矢印ＩＶに沿って接触子を見た図である。図５は、図３に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【００１６】
台金３は、第１の面３ａと、第１の面３ａと反対方向を向いて第１の面３ａと平行な第２の面３ｂと、第１の面３ａおよび第２の面３ｂと垂直な第３の面３ｃを有する。第１の面３ａおよび第２の面３ｂは、台金３と接点４とが重ねられた方向と平行かつ、接点４から引き剥がし機構２に向って延びる面である。
【００１７】
接点４は、台金３の第３の面３ｃに接合されて固定される。接点４と台金３は一般的には異なる金属で構成される。接点４と台金３の界面には、接点４に比べて硬度が低く、塑性流動が可能な中間金属５が存在している。中間金属５は、導電性部材である。
【００１８】
接点４のうち台金３と反対方向を向く面は、長方形形状であり、第１の面３ａの法線方向と平行な２つの第１の辺４ａと、２つの第１の辺４ａの端部同士を繋ぐ２つの第２の辺４ｂを有している。第１の辺４ａは長方形の短辺であり、第２の辺４ｂは長方形の長辺である。
【００１９】
第１の辺４ａには、第１の辺４ａに沿って延びる第１の切欠きである切欠き４１が形成されている。切欠き４１は、２つの第１の辺４ａの両方に形成されていてもよいし、一方の第１の辺４ａにのみ形成されていてもよい。接点４の台金３と反対側を向く面には、切欠き４１以外の凹凸が形成されていない。
【００２０】
台金３の第１の面３ａと第２の面３ｂとの間隔である幅をｔとする。接点４の第２の辺４ｂと平行な台金３の最大長さをＬとする。第１の辺４ａに沿った接点４の最大長さをａとする。第２の辺４ｂに沿った接点４の最大長さをｂとする。台金３と接点４とを重ねた方向に沿った接点４の長さをｃとする。第１の辺４ａに沿った切欠き４１の最大長さをａ１とする。第２の辺４ｂに沿った切欠き４１の最大長さをｂ１とする。台金３と接点４とを重ねた方向に沿った切欠き４１の長さをｃ１とする。
【００２１】
この場合、ａ１≦ａ、ｂ１＜０．５ｂ、ｃ１＜ｃとなるように設定する。超音波振動を加える際の加圧時に、台金３を安定して固定するためには、２つの第１の辺４ａに形成された切欠き４１同士で、ａ１，ｂ１，ｃ１のそれぞれが等しくなることが望ましい。しかしながら、接点４の形状によってａ１，ｂ１，ｃ１の最適値が決まるため、必ずしも切欠き４１同士でそれぞれの寸法が一致する必要はない。
【００２２】
固定側の接触子１ａの接点４と可動側の接触子１ｂの接点４との接触面積は広いほうが望ましいので、接点４に設ける切欠き４１は小さいほうがよい。切欠き４１の最大長さｂ１は、接点４同士の接触面積の大きさに大きく影響するため、できるだけ小さくすることが望まれる。例として、接点４の最大長さａ＝５ｍｍとし、台金３の幅ｔ＝５ｍｍ、最大長さｂ＝８ｍｍ、長さｃ＝３ｍｍとした場合、ａ１≦５ｍｍ、ｂ１＜４ｍｍ、ｃ１＜３ｍｍとなるように設定する。
【００２３】
なお、図２から図４に示す例では、第１の辺４ａに形成された切欠き４１は、第１の辺４ａの中心線５０を中心に対称に形成されている。また、図５に示すように、切り欠き４１は、第１の辺４ａに平行な面と、第３の面３ｃと平行な面とで形成され、第１の辺４ａに平行な面と、第３の面３ｃと平行な面とは垂直になっている。切欠き４１がこのような形状であることを、切欠き４１の形状が長方形形状であるとする。
【００２４】
なお、台金３の形状は、四角柱形状に限られず、円柱形状であってもよいし、楕円柱形状であってもよいし、多角形柱形状であってもよいし、これらの形状を組み合わせた形状であってもよい。接点４は、四角柱形状をしているが、円柱形状であってもよいし、角部が面取りされていてもよい。また、接点４の台金３と反対側の面が弧状となっていてもよく、例えば円弧面であったり球面であったりしてもよい。または、これらの形状を組み合わせた形状であってもよい。
【００２５】
図６は、実施の形態１の変形例１にかかる接触子の側面図である。図７は、図６に示す矢印ＶＩＩに沿って接触子を見た図である。図８は、図６に示す矢印ＶＩＩＩに沿って接触子を見た図である。図９は、図７に示すＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。変形例１にかかる接触子１では、第１の辺４ａを面取りした面取り形状で切欠き４１を形成している。より具体的には平面取り形状である。
【００２６】
図６に示すように、切欠き４１の面取り角度をθ１とすると、０°＜θ１＜９０°と設定する。超音波振動を加える際の加圧時に、台金３を安定して固定するためには、２つの第１の辺４ａに形成された切欠き４１同士で、θ１が等しくなることが望ましい。しかしながら、接点４の形状によってａ１，ｂ１，ｃ１の最適値が決まるため、必ずしも切欠き４１同士でそれぞれのθ１が一致する必要はない。なお、一方の第１の辺４ａに面取り形状の切欠き４１を形成し、他方の第１の辺４ａに長方形形状の切欠き４１を形成してもよい。
【００２７】
図１０は、実施の形態１の変形例２にかかる接触子の概略構成を示す図であって、図６に示す矢印ＶＩＩに沿って接触子を見た図に相当する図である。変形例２にかかる接触子１では、接点４の第１の辺４ａの全域にわたって切欠き４１が形成されている。切欠き４１の形状は、長方形形状であってもよいし面取り形状であってもよい。
【００２８】
図１１は、実施の形態１の変形例３にかかる接触子の側面図である。図１２は、図１１に示す矢印ＸＩＩに沿って接点を見た図である。図１３は、図１１に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。
【００２９】
変形例３にかかる接触子１では、接点４の第１の辺４ａに加えて、第２の辺４ｂにも第２の辺４ｂに沿って延びる第２の切欠きである切欠き４３が形成されている。切欠き４３は、第２の辺４ｂを面取りした面取り形状で形成されている。より具体的には平面取り形状である。切欠き４３は、２つの第２の辺４ｂの両方に形成されていてもよいし、一方の第２の辺４ｂにのみ形成されていてもよい。接点４の台金３と反対側を向く面には、切欠き４１，４３以外の凹凸が形成されていない。
【００３０】
また、第１の辺４ａに沿った切欠き４３の最大長さをａ３とする。第２の辺４ｂに沿った切欠き４３の最大長さをｂ３とする。切欠き４３の面取り角度をθ３とする。ａ３＜０．５ａ、ｂ３≦ｂ、０°＜θ３＜９０°となるように設定する。例えば、台金３の幅ｔ＝５ｍｍ、最大長さｂ＝８ｍｍ、長さｃ＝３ｍｍとした場合、ａ３＜２．５ｍｍ、ｂ３≦８ｍｍ、０°＜θ３＜９０°となるように設定する。超音波振動を加える際の加圧時に、台金３を安定して固定するためには、２つの第２の辺４ｂに形成された切欠き４３同士で、ａ３，ｂ３，θ３のそれぞれが等しくなることが望ましい。しかしながら、接点４の形状によってａ３，ｂ３，θ３の最適値が決まるため、必ずしも切欠き４３同士でそれぞれのａ３，ｂ３，θ３が一致する必要はない。なお、一方の第２の辺４ｂに面取り形状の切欠き４３を形成し、他方の第２の辺４ｂに長方形形状の切欠き４３を形成してもよい。
【００３１】
図１４は、実施の形態１の変形例４にかかる接触子の側面図である。図１５は、図１４に示す矢印ＸＶに沿って接点を見た図である。図１６は、図１４に示すＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った断面図である。変形例４にかかる接触子１では、接点４の第２の辺４ｂの全域にわたって切欠き４３が形成されている。切欠き４３の形状は、図１４から図１６に示すような面取り形状であってもよいし、長方形形状であってもよい。また、同時に接点４の第１の辺４ａの全域にわたって切欠き４１が形成されていてもよい。
【００３２】
図１７は、実施の形態１の変形例５にかかる接触子の側面図である。図１８は、図１７に示すＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図１９は、図１８に示す矢印ＩＸＸに沿って接触子を見た図である。
【００３３】
変形例５にかかる接触子１では、台金３の第１の面３ａおよび第２の面３ｂに凹み３１が形成されている。台金３と接点４とを重ねた方向に沿った台金３の最大長さをＷとする。台金３の第１の面３ａに形成された凹み３１の底面と第２の面３ｂに形成された凹み３１の底面との距離をｔ１とする。第２の辺４ｂに沿った凹み３１の最大長さをＬ１とする。台金３と接点４とを重ねた方向に沿った凹み３１の最大長さをＷ１とする。ｔ１＜０．５ｔ、ｂ≦Ｌ１＜Ｌ、Ｗ１＜Ｗとなるように設定する。なお、ｂ＜Ｌとすることで、より一層の台金３の安定的な固定が可能となる。第１の面３ａに形成された凹み３１と第２の面３ｂに形成された凹み３１とは、同じ形状であってもよいし異なる形状であってもよい。
【００３４】
次に、接触子１の製造方法の説明と、製造装置の構成の説明をする。図２０は、実施の形態１にかかる接触子の製造装置の概略構成を示す正面図である。図２１は、実施の形態１にかかる接触子の製造装置の概略構成を示す側面図である。図２２は、実施の形態１にかかる接触子の製造方法のフローチャートを示す図である。
【００３５】
最初に、プレス加工や切削加工、鍛造加工などを使って形状成形された台金３を、製造装置である接合装置７の固定台６に固定する。この工程では、固定台６が備える可動部６ａと固定部６ｂとの間に台金３を挿入してセットする（ステップＳ１）。次に、可動部６ａを移動させて、可動部６ａと固定部６ｂとで挟み込んで台金３を固定する（ステップＳ２）。
【００３６】
可動部６ａは、ねじや空気圧機構や油圧機構などで移動可能とされており、台金３に圧力を加えることができる。固定部６ｂは、接合装置７に固定されている。可動部６ａは、台金３と接点４との接合部直下の台金３を加圧できるように設けられている。
【００３７】
図１７から図１９に示した変形例５にかかる接触子１のように、台金３に凹み３１が形成されている場合には、可動部６ａと固定部６ｂとに凹み３１に嵌る凸部を形成しておくことで、より強固に台金３を固定することができる。なお、予め台金３に凹み３１を形成せずに、凸部が形成された可動部６ａと固定部６ｂとに挟み込まれることで、結果的に台金３に凹み３１が形成される構成であってもよい。また、接合装置７は、複数の可動部６ａを備えて、複数の可動部６ａで台金３を挟み込んで固定するようにしてもよい。
【００３８】
次に、台金３の第３の面３ｃの上に接点４を設置する（ステップＳ３）。接点４は、中間金属５が形成された面を第３の面３ｃに向けて設置される。なお、中間金属５は、台金３の第３の面３ｃに形成されていてもよい。
【００３９】
次に、接合装置７の加圧工具８で接点４を台金３側に加圧し、超音波振動を加えることで、接点４を台金３に接合する（ステップＳ４）。接点４を加圧し、超音波振動を加えると、台金３と接点４との接合部で界面同士がこすり合わせられ、酸化皮膜が破壊され、界面が混ざり合うことで両者が接合される。
【００４０】
このような製造方法とすることで、フラックスなどの金属活性剤やろう材を使用しなくとも、接点４と台金３を接合することができ、洗浄工程の廃止などによる製造コスト、材料コスト低減、電気伝導性向上につなげることができる。
【００４１】
超音波接合では、２０ｋＨｚ以上の微小な振幅の振動が加えられるため、接合の過程で接点４に傾きが生じたり、位置ずれが生じたりしやすくなる。接点４の傾きおよび位置ずれを抑制するために、接点４および台金３にローレット目等の形成によって複数の溝を並べて形成する場合がある。しかしながら、接点４および台金３に複数の溝を並べて形成した場合には、溝の先端に電界が集中してアークが発生しやすくなる。アークが発生しやすくなることで、通電時の温度上昇などにより接触子１を使用した遮断器および開閉器の寿命が縮むおそれがある。また、ローレット目等の接合のために必要な溝が破壊の起点となるおそれがあり、接点４自体の剛性低下の恐れがある。
【００４２】
一方、本実施の形態１では、加圧工具８のうち接点４に接触する部分に、接点４に形成された切欠き４１，４３に嵌る凸部が形成されている。加圧する際および超音波振動を加える際に、接点４に形成された切欠き４１，４３に加圧工具８の凸部が嵌まることで、接点４が傾いてしまうことや、位置ずれが生じることを抑制できる。すなわち、接点４および台金３にローレット目や山型などの形状を設けずに、接点４が傾いてしまうことや、位置ずれをおこすことを抑制できる。したがって、接触子１を使用した遮断器および開閉器でのアークの発生を抑えて、通電時の温度上昇抑制、接点４自体の剛性低下の抑制により、遮断器および開閉器の長寿命化を図ることができる。
【００４３】
なお、切欠き４１のみが形成された接点４を使用する場合には、加圧工具８には切欠き４１に嵌る凸部が形成されていてもよい。また、台金３に接合される前の接点４には、切欠き４１，４３が形成されておらず、加圧工具８によって加圧および超音波振動が加えられた結果として、加圧工具８に形成された凸部の形状が転写されて切欠き４１，４３が形成されてもよい。
【００４４】
また、台金３の幅ｔを、接点４の第１の辺４ａの最大長さよりも大きくすることで、接点４の傾きおよび位置ずれを抑制することも行われるが、寸法的な制約が加わることで、接触子１の設計自由度が低下したり、接触子１の大型化を招いたりしてしまう。一方、本実施の形態では、寸法的な制約を加えずに、接点４の傾きおよび位置ずれを抑制することができるので、接触子１の設計自由度の低下を抑制したり、接触子１の大型化を抑制したりすることができる。
【００４５】
また、切欠き４１を、第１の辺４ａの中心線５０を中心に対称に形成すれば、切欠き４１に凸部を嵌めて加圧工具８で加圧した際に、より一層接点４に傾きが生じにくくなる。
【００４６】
切欠き４１，４３の形状を長方形形状にした場合には、加圧工具８の凸部がより深く入り込むため、接点４の傾きおよび位置ずれをより確実に抑制することができる。切欠き４１，４３の形状を面取り形状にした場合には、切欠き４１，４３の形成に必要な加工量を抑えて製造コストの抑制を図ることができる。
【００４７】
また、切欠き４１，４３を第１の辺４ａまたは第２の辺４ｂの全域にわたって形成した場合には、各辺の全体で接点を押えることができるので、より一層接点４に傾きが生じにくくなる。切欠き４１，４３を第１の辺４ａまたは第２の辺４ｂの全域にわたって形成した場合には、第１の辺４ａまたは第２の辺４ｂの一部に切欠き４１，４３を形成した場合に比べて、バリの発生を抑えることができる。また、切欠き４１に加えて切欠き４３を形成することで、切欠き４１にだけ凸部を差し込む場合に比べて、接点４に傾きおよび位置ずれが生じにくくなる。
【００４８】
なお、接点４は、少なくとも一部に銀とタングステン、タングステンカーバイド、またはグラファイトの焼結材、あるいは銀とタングステン、タングステンカーバイド、およびグラファイトとの少なくとも２つを組み合わせた焼結材で硬度の比較的高い金属を使用して形成されていることが好ましい。また、台金３は、電気銅もしくは無酸素銅を使用して形成されていることが好ましい。中間金属５は、銀を使用していることが好ましい。中間金属５は、真空蒸着法、めっき法などによって、接点４に予め形成可能である。また、中間金属５は、真空蒸着法、めっき法などによって、台金３に予め形成可能である。また、中間金属５は、接点４の製造時に構成材料内の比重差による分離によって、接点４の台金３側の面に形成することも可能である。
【００４９】
接点４に硬度の高い焼結金属材を使用しているので、接触子１を使って電流を遮断する際に、接点４の磨耗を最小限に抑えることができる。中間金属５に使用した銀と台金３に使用した電気銅もしくは無酸素銅が塑性流動しやすい金属であるため、超音波接合によって両者を接合する際に、両者が塑性流動することによって、界面上の酸化物を破壊しやすくなるだけでなく、両者が界面上で混ざり合うことにより接合強度を高めることができる。
【００５０】
接触子１にろう材がないので、接合時にフラックスのような金属活性材も不要となり、製造・材料コストの低減につながるだけでなく、電流遮断時などでろう付相当の温度に接触子１が温度上昇あるいは雰囲気にさらされた場合でも、ろう材の溶融流出がなく、電気接触子としての耐温度性を上げることができる。さらに、中間金属５に使用した銀と台金３に使用した電気銅もしくは無酸素銅が塑性流動しやすい金属であるため、超音波接合によって両者を接合する際に、両者が塑性流動することによって、界面上の酸化物を破壊しやすくなるだけでなく、両者が界面上で混ざり合うことにより接合強度を高めることができる。
【００５１】
図２３は、実施の形態１の変形例６にかかる接触子の側面図である。図２４は、図２３に示す矢印ＸＸＩＶに沿って接点を見た図である。図２５は、図２３に示す矢印ＸＸＶに沿って接触子を見た図である。
【００５２】
変形例６における接点４では、第１の辺４ａの両端部に切欠き４１が形成されている。これは、第１の辺４ａおよび第２の辺４ｂで形成される四角形の４つの隅部のそれぞれに切欠き４１が形成されていると換言できる。切欠き４１の長さａ1，ｂ1，ｃ1は、接点４の形状および大きさに合わせて、適宜変更可能である。また、各切欠き４１の長さａ1，ｂ1，ｃ1は全て同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００５３】
接点４には、第２の辺４ｂの全域にわたって第２の辺４ｂを面取りした切欠き４３が形成されている。切欠き４３の長さａ3、角度θ３は任意に設定可能である。
【００５４】
第１の辺４ａの両端部に切欠き４１を形成することで、切欠き４１に嵌る凸部を加圧工具８に形成すれば、第１の辺４ａの両端部、すなわち第１の辺４ａおよび第２の辺４ｂで形成される四角形の４つの隅部で、切欠き４１に凸部を嵌めて接点４を固定することができる。これにより、接点４を台金３に超音波接合する際の接点４の傾きおよび位置ずれをより強固に抑制することができる。
【００５５】
また、４つの隅部に切欠き４１を形成すればよいので、切欠き４１の大きさをより小さくすることができる。これにより、切欠き４１を設けることによって発生する接点４の体積の減少を抑えることができ、遮断器もしくは開閉器の接触子として接触子１を利用した際に、通電時の温度上昇抑制、接点４の剛性低下抑制という効果を得ることができる。
【００５６】
なお、４つの隅部に切欠き４１が設けられていれば上記効果を得ることができるので、切欠き４３は必ずしも形成されている必要はない。
【００５７】
図２６は、実施の形態１の変形例７にかかる接触子の側面図である。図２７は、図２６に示す矢印ＸＸＶＩＩに沿って接点を見た図である。図２８は、図２６に示す矢印ＸＸＶＩＩＩに沿って接触子を見た図である。
【００５８】
変形例７における接点４では、第１の辺４ａの全域に渡って長さｂ１、角度θ1の面取り形状の切欠き４１が形成されている。また、第２の辺４ｂの全域にわたって長さａ3、角度θ3の面取り形状の切欠き４３が形成されている。このとき、角度θ1と角度θ3は一致してもよいし、異なっていてもよい。切欠き４１の長さｂ１、角度θ1および切欠き４３の長さａ3、角度θ3は、接点４の形状および大きさに合わせて適宜変更可能である。
【００５９】
第１の辺４ａの全域および第２の辺４ｂの全域に切欠き４１，４３を形成することで、切欠き４１，４３に嵌る凸部を加圧工具８に形成すれば、切欠き４１，４３に凸部を嵌めて接点４を固定することができる。これにより、接点４を台金３に超音波接合する際の接点４の傾きおよび位置ずれをより強固に抑制することができる。
【００６０】
また、加圧工具８に形成された凸部によって接点４の位置ずれを抑制できる範囲であれば、切欠き４１，４３の面取り形状の角度θ1，θ3をできるだけ小さくして、切欠き４１，４３の大きさをより小さくすることが好ましい。これにより、切欠き４１を設けることによって発生する接点４の体積の減少を抑えることができ、遮断器もしくは開閉器の接触子として接触子１を利用した際に、通電時の温度上昇抑制、接点の剛性低下抑制という効果をより確実に得ることができる。
【００６１】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１，１ａ，１ｂ  接触子、２  引き剥がし機構、３  台金、３ａ  第１の面、３ｂ  第２の面、３ｃ  第３の面、４  接点、４ａ  第１の辺、４ｂ  第２の辺、５  中間金属、６  固定台、６ａ  可動部、６ｂ  固定部、７  接合装置、８  加圧工具、４１，４３  切欠き。
【図１】
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【図２】
2020175030.tif 000004
【図３】
2020175030.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年3月16日(2021.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と、前記第１の面と反対方向を向いて前記第１の面と平行な第２の面と、前記第１の面および前記第２の面と垂直な第３の面を有する台金と、
前記台金の前記第３の面に固定される接点と、
前記台金と前記接点の間に設けられ、硬度が前記接点の硬度より低く塑性流動が可能な導電性部材と、を備え、
前記接点のうち前記台金と反対方向を向く面は、前記第１の面の法線方向と平行な２本の第１の辺を有しており、
前記第１の辺の少なくとも一部に前記第１の辺に沿って延びる第１の切欠きが形成されているとともに、前記第１の辺に沿った前記接点の最大長さが、前記台金の前記第１の面と前記第２の面との間隔である幅以上であることを特徴とする接触子。
【請求項２】
前記第１の切欠きは、前記第１の辺の中心部を中心に対称に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の接触子。
【請求項３】
少なくとも１つの前記第１の切欠きは、前記法線方向に沿って見た場合に、長方形形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の接触子。
【請求項４】
少なくとも１つの前記第１の切欠きは、前記法線方向に沿って見た場合に、面取り形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の接触子。
【請求項５】
前記第１の切欠きは、前記第１の辺の全域にわたって形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の接触子。
【請求項６】
前記第１の切欠きは、前記第１の辺の両端部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の接触子。
【請求項７】
前記接点は、２つの前記第１の辺の端部同士を繋ぐ第２の辺を有しており、
前記第２の辺の少なくとも一部に前記第２の辺に沿って延びる第２の切欠きが形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の接触子。
【請求項８】
前記第２の切欠きは、前記第２の辺の全域にわたって形成されていることを特徴とする請求項７に記載の接触子。
【請求項９】
前記第２の切欠きが面取り形状であることを特徴とする請求項７または８に記載の接触子。
【請求項１０】
前記第１の切欠きは、前記第１の辺の全域にわたって形成され、
前記接点は、２つの前記第１の辺の端部同士を繋ぐ第２の辺を有しており、
前記第２の辺の全域に前記第２の辺に沿って延びる第２の切欠きが形成され、
前記第１の切欠きおよび前記第２の切欠きが面取り形状であることを特徴とする請求項１に記載の接触子。
【請求項１１】
前記第１の面には、前記第２の辺に沿った長さが前記第２の辺の長さより長い凹みが形成されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１つに記載の接触子。
【請求項１２】
前記接点は、銀とタングステン、タングステンカーバイド、またはグラファイトの焼結材、あるいは銀とタングステン、タングステンカーバイド、およびグラファイトとの少なくとも２つを組み合わせた焼結材であり、
前記台金は、電気銅または無酸素銅であり、中間金属に銀が使用されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の接触子。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１つに記載の接触子の製造方法であって、
前記第１の面と前記第２の面とを挟み込んで前記台金を固定し、
前記第３の面に前記接点を設置し、
前記接点を前記台金側に加圧し、超音波振動を加えることを特徴とする接触子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の切欠きは、前記接点を前記台金側に加圧する加圧工具に形成された凸部の形状が転写されて形成されることを特徴とする請求項１３に記載の接触子の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の切欠きは、前記接点を前記台金側に加圧する前に前記接点に形成されており、
前記接点を前記台金側に加圧する加圧工具に前記第１の切欠きに嵌まる加圧側凸部が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の接触子の製造方法。
【請求項１６】
前記台金の前記第１の面および前記第２の面には凹みが形成されており、
前記第１の面と前記第２の面とを挟みこんで前記台金を固定する固定台には前記凹みに嵌まる台金側凸部が形成されていることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１つに記載の接触子の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の面と前記第２の面とを挟みこんで前記台金を固定する固定台には前記第１の面に接触する面と前記第２の面に接触する面に台金側凸部が形成されており、
前記固定台によって前記第１の面と前記第２の面とが挟み込まれることで前記第１の面と前記第２の面とに前記台金側凸部が嵌まる凹みが形成されることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１つに記載の接触子の製造方法。
【請求項１８】
請求項１から１２のいずれか１つに記載の接触子を備えることを特徴とする遮断器。
【請求項１９】
請求項１から１２のいずれか１つに記載の接触子を備えることを特徴とする開閉器。
【国際調査報告】
2020175030.tif 000031
2020175030.tif 000032
2020175030.tif 000033
2020175030.tif 000034
2020175030.tif 000035