JPH0353762B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、限流素子構成体の成形方法、詳しく
は限流素子と端子部材との接合を強固にし成形の
ための工数および部品数の節減を行いながら水密
性を向上した品質のよい限流素子構成体の成形方
法に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

雷サージ過電圧による閃絡の後に引続き流れよ
うとする続流を阻止するために機器にアークホー
ンを添設し、該アークホーンの電極を電圧−電流
特性が非直線性の材料で構成する限流素子に接続
することが公知であり、該限流素子は水分に接す
ると、その特性が急激に変化するために水密にす
る必要がある。

このため、従来では、筒状に成形した限流素子
の内孔に、両端にねじを設けた絶縁棒を貫通させ
該絶縁棒の両端のねじに端子部材を螺合すること
により限流素子と端子部材を一体化しその接合部
をろう付けし、然る後にこれをモールド成形金型
に装てんしてその周囲に外套を成形した限流素子
構成体が考案されている（実開昭58−63844号公
報参照）。

しかしながら、このものは、限流素子と端子部
材との接合状態が外套モールド成形する際の圧力
で変化しないと云う長所があるが、限流素子を筒
状に成形する必要がある。両端にねじを設けた絶
縁棒が必要である。端子部材に前記絶縁棒を螺合
する雌ねじを設ける必要がある。筒状限流素子の
孔と絶縁棒との間にできる隙間及び端子部材の雌
ねじに絶縁棒のねじを螺合した後にできる間隙に
絶縁物を埋める対策が必要である、などの問題が
ある。

また、限流素子と端子部材とを接合した状態で
の外形は凹凸がはげしく、それがために外套成形
の厚さが不均等になり成形後の収縮が不均等にな
り所謂ヒケが生ずる問題もある。

一方、従来の限流素子構成体の成形方法として
は、限流素子と端子部材との接続状態を維持する
ために端子棒が貫通する孔を設けた筒型ケースと
筒型蓋体とを螺合一体化して、その周りに外套を
モールド成形するものがある（特開昭59−41803
公後報参照）。

この方法では、筒型ケースと筒型蓋体とを必要
とし、それを組立てる作業も必要であり、限流素
子と筒型ケース・筒型蓋体との間に空隙が残り耐
高電圧特性を維持する観点から見ると好ましくな
い、などの問題がある。

また、限流素子と端子部材を接合する手段とし
て、限流素子の接合面にAlを溶射した後、その
Al溶射面と端子部材とをろう付け、又は導電性
接着剤により接合したものもある。

しかしながら、この手段は接合強度が十分に得
られず、外套成形時の圧力で限流素子と端子部材
との接合部がずれるおそれがあり、限流素子構成
体の使用場所が柱上であるため、風圧によつて生
ずる微振動で接合状態が悪化し、寿命を短くする
だけではなく、雷サージによりアークが発生し絶
縁破壊に至る恐れがある。絶縁破壊後は限流素子
に雨水が侵入し最早限流素子の用を足さなくなる
などの問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の問題に鑑み成されたもので限
流素子と端子部材との接続状態を強固にし、部品
数および成形に必要な工数を少なくし水密性を向
上した限流素子構成体の成形方法を提供すること
を目的とする。

〔目的を達成するための一手段〕

上記目的を達成するため、本発明の一方法にあ
つては、限流素子と端子部材との接合面に、Pb
とSnとを必須成分とし、さらにZn及び稀土類金
属のうち少なくとも１成分を含有する半田合金を
非酸化性ガス雰囲気中で且つ超音波振動を付与の
もとで溶塗し、この溶塗面が凝固するまでにその
溶塗面を介して限流素子と端子部材とを突き合わ
せて接合し、つぎに、該限流素子および前記接合
部分の周りに外套をモールド成形するものであ
る。

上記半田合金は、例えば重量％表示で必須成分
として２〜98.5％のPb及び１〜97.5％のSnを含
み、さらに、0.05〜30％のZnと0.1〜15％の稀土
類金属のうち少なくとも１成分を含有するもので
ある。ここで、Znは酸化物に対する接着性を付
与するためである。また稀土類金属はその接着性
を向上させるためであり、周知のLa、Ce、Pr、
Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、
Tm、Yb、Lu、Ｙ、Scが挙げられ、経済的見地
からは、Ceが好ましい。この種の半田合金とし
ては、旭硝子株式会社製：商品名「セラソルザ」
がある。

非酸化性ガス雰囲気とは、実質上酸素を含まな
い雰囲気を意味し、具体的には窒素、ヘリウム、
アルゴン等の不活性気体、水素等の還元性気体又
はこれらの混合気体からなる雰囲気を言う。

限流素子と端子部材との接合面への半田合金の
溶塗は、両接合面の少なくとも一方に行なえばよ
い。

外套をモールド成形することにより、限流素子
及び端子部材との接合部が水密化される。この成
形前に、限流素子及び接合部分の直上周囲に耐熱
性で低圧成形可能な樹脂混合物から成る第１成形
層を形成すれば、外套成形前の素材の外形が滑ら
かになり、外套成形時の異常収縮を防止すること
ができ、外套の成形厚さが小となり加硫時間を短
縮することができる。

限流素子と端子部材との突き合わせ時には、半
田合金が溶融していること（凝固する前であるこ
と）が必要である。このため、接合部分を予熱し
て溶融半田合金の急激な温度低下を防ぐことが好
ましい。予熱温度は半田合金の融点より約30〜50
℃高くするのがよい。

超音波振動は、半田合金中の空気および接合界
面に存在する半田付け阻害物を除去して接着力を
高める役目をし、10〜100KHzが好ましい。

また、突合わせ接合後は、接合部を加圧・冷却
すると、接合がより確実かつ円滑に行なわれる。

〔効果〕

この発明は、上記のように構成したので下記の
効果を発揮する。

半田合金が、Zn及び稀土類金属の存在によ
り限流素子に確実にかつ強固に結合し、この半
田を介して端子部材を限流素子に接合するよう
にしたので、限流素子と端子部材との接合強度
が著しく向上し、寿命及び耐雷サージ特性が向
上する。

外套をモールド成形するため、構成体内に空
隙が生じることがなく、コロナ発生の心配がな
い。

部品数工数が少なく安価で良質の限流素子構
成体を得ることができる。

外套モールド成形前に、限流素子及び接合部
分の直上周囲に耐熱性で低圧成形可能な樹脂混
合物からなる成形層を形成すれば、外套成形前
の素材の外形が滑らかになり、外套成形時の異
常収縮を防止することができる。また、その成
形層に遮水性のよい樹脂を用い外套に耐トラツ
キング性のよい樹脂を用いることにより、両特
性のよいものを得ることができる。

〔目的を達成するための他の手段〕

また、上記目的を達成するための本発明の他の
方法においては、限流素子の端子部材との接合面
に、PbとSnとを必須成分とし、さらにZn及び稀
土類金属のうち少なくとも１成分を含有する半田
合金を非酸化性ガス雰囲気中で且つ超音波振動を
付与のもとで溶塗し、この溶塗面に端子部材をろ
う付けして限流素子と端子部材を接合し、つぎ
に、該限流素子および前記接合部分の周りに外套
をモールド成形したものである。

上記半田合金の溶融状態中にPb−Snの共晶半
田を溶塗面に接着すると、半田合金のZn及び稀
土類金属が共晶半田に移行する、いわゆる喰われ
現象が生じ、限流素子との接合強度が低下する。
このため、上記半田合金の固溶体域以下の温度に
なつてから、好ましくは凝固後に共晶半田箔など
によりろう付をすることが好ましい。しかし、共
晶半田の溶融によつて半田合金が溶融するため、
限流素子と端子部材の熱容量を考慮して共晶半田
が溶けて両者を接合し、すぐに固化するように両
者の予熱温度等を設定する。

〔効果〕

この発明は、上記のように構成したので、上記
効果、、、に加え下記の効果を発揮す
る。

上記半田合金はPbの量が多く凝固する際、
固溶体の状態が長いため、限流素子と端子部材
の接合時、両者を半田合金が完全に固化するま
で長時間確実に保持せねばならず、仮にずれれ
ば接合強度が極端に低下するが、ろう付用半田
は固溶体の状態が短く、このため保持時間が短
かくてすみ、作業性が向上する。

上記合金半田の溶塗面は薄く、限流素子接合
面の凹凸がその溶塗面に表われるが、ろう付け
用共晶半田は接合層も容易に厚くすることがで
き、前記凹凸を共晶半田が埋めた状態で接合が
なされるため、接合強度も高くなる。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説
明する。

実施例 １ １１は限流素子、１５は黄銅製の鍔でその中央
に端子棒１２の雄ねじ１４を螺合する雄ねじ１３
が設けられている。限流素子１１と鍔１５とは約
350℃に予熱し、両者を接合する面にはPb−Sn−
Znを基本成分とし融点が297℃のセラミツク用半
田合金（前記セラソルザ）を窒素ガス雰囲気中で
12〜30KHzの超音波振動を付与しながら溶塗す
る。セラミツク用半田合金を溶塗した限流素子１
１と鍔１５は、該セラミツク用半田合金が凝固す
るまでに突き合わせて接合一体化する。この時、
第３図に示すように、吸熱作用を行なう鍔３０を
被せ、接合部を加圧してずれないようにするとと
もに早く凝固させるようにするとよい。接合した
鍔１５の中央雄ねじ１３には端子棒１２端に設け
た雄ねじ１４が螺合して端子部材１６を構成す
る。

接合一体化した限流素子１１と端子部材１６
は、モールド成形金型に装てんしてエチレンプロ
ピレンゴムを主体とする耐候性、耐トラツキング
性の良い樹脂混和物により外套１７がモールド成
形され、必要により沿面を長くするための笠１８
が設けられる。

実施例 ２ ２１は限流素子、２５は黄銅製の鍔でその中央
に端子棒２２の雄ねじ２４を螺合する雌ねじ２３
が設けられている。限流素子２１と鍔２５とは約
310℃に予熱し両者を接合する面にはPb−Sn−
Znを基本成分とし融点が260℃のセラミツク用半
田合金（前記セラソルザ）を窒素ガス雰囲気中で
且つ12〜30KHzの超音波振動を付与しながら溶塗
する。セラミツク用半田合金を溶塗した限流素子
２１と鍔２５は、該セラミツク用半田合金が凝固
するまでに突き合わせて接合一体化する。この接
合時、前記実施例と同様に加圧・冷却することが
好ましい。接合した鍔２５の中央雌ねじ２３には
端子棒２２の端に設けた雄ねじ２４が螺合して端
子部材２６を構成する。接合一体化した限流素子
２１と端子部材２６は、射出成形金型に装てん
し、例えば商品名ノリル（ゼネラルエレクトリツ
ク社製）、商品名ザイロン（旭ダウ社製）により
２mm〜４mmの厚さで一次成形層２７を形成する。

また、金型に装てんする前に端子棒の表面に端
子棒と射出成形樹脂の双方に接着性を有する接着
材（剤）を塗布しておくと水密性を一層向上させ
ることができる。

なお、ここまでの作業は、限流素子２１が水分
や汗などに接すると急激に特性が変化するので湿
気に注意し、素手でさわることのないようにしな
ければならない。

一次成形層２７を形成した限流素子２１は次に
外套成形用金型に装てんしてエチレン・プロピレ
ンゴムを主体とする耐候性、耐トラツキング性の
良い樹脂混和物により外套28をモールド成形す
る。なお外套には必要に応じ鉛面を長くするため
の笠２９が設けられる。

〔比較例〕

次に実施例１および２の限流素子と鍔との接合
強度を確認するために、各実施例にもとづき限流
素子をスクロールチヤツクで握んで鍔に設けた雄
ねじにボルトを接合部が破壊するまで強引にねじ
込んだ。破壊した面を観察すると本発明の各実施
例のものは何れも接合界面で剥がれず、限流素子
の組織内で破壊していた。

一方、従来技術である限流素子端面にAlを溶
射した後、鍔とを公知のろう付け、又は導電性接
着剤にて接合した後、前記同様の方法で接合部を
破壊して破壊面を観察した処、何れも限流素子と
溶射金属の界面で剥がれていた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の各実施例に係る限
流素子構成体の縦断面図、第３図は一工程図であ
る。 １１，２１……限流素子、１６，２６……端子
部材、１７，１８……外套、２７……一次成形
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 限流素子と端子部材との接合面に、PbとSn
   とを必須成分としさらにZn及び稀土類金属のう
   ち少なくとも１成分を含有する半田合金を非酸化
   性ガス雰囲気中で且つ超音波振動を付与のもとで
   溶塗し、この溶塗面が凝固するまでにその溶塗面
   を介して限流素子と端子部材とを突き合わせて接
   合し、つぎに、該限流素子および前記接合部分の
   周りに外套をモールド成形することを特徴とする
   限流素子構成体の成形方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、限流素子と
   端子部材の接合面に半田合金を溶塗する際、前記
   接合部分を予熱することを特徴とする限流素子構
   成体の成形方法。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項において、
   上記外套をモールド成形する前に、限流素子及び
   接合部分の直上周囲に耐熱性で低圧成形可能な樹
   脂混和物からなる成形層を成形することを特徴と
   する限流素子構成体の成形方法。 ４ 限流素子の端子部材に接合する面に、Pbと
   Snとを必須成分としさらにZn及び稀土類金属の
   うち少なくとも１成分を含有する半田合金を非酸
   化性ガス雰囲気中で且つ超音波振動を付与のもと
   で溶塗し、この溶塗面に端子部材をPb−Sn半田
   にてろう付けして限流素子と端子部材を接合し、
   つぎに、該限流素子および前記接合部分の周りに
   外套をモールド成形することを特徴とする限流素
   子構成体の成形方法。 ５ 特許請求の範囲第４項において、上記端子部
   材の限流素子に接合する面にも限流素子と同様に
   して上記半田合金を溶塗してPb−Sn半田にてろ
   う付けを行なうようにしたことを特徴とする限流
   素子構成体の成形方法。 ６ 特許請求の範囲第４項又は第５項において、
   端子部材のPb−Sn半田によるろう付けを上記溶
   塗面が固溶体域以下の温度で行なうことを特徴と
   する限流素子構成体の成形方法。 ７ 特許請求の範囲第４項乃至第６項のいずれか
   において、限流素子又は端子部材の接合面に半田
   合金を溶塗する際、前記接合部分を予熱すること
   を特徴とする限流素子構成体の成形方法。 ８ 特許請求の範囲第４項乃至第７項のいずれか
   において、上記外套をモールド成形する前に、限
   流素子及び接合部分の直上周囲に耐熱性で低圧成
   形可能な樹脂混和物からなる成形層を形成するこ
   とを特徴とする限流素子の成形方法。