WO1997014164A1 - Commutateur - Google Patents

Description

明細書

開閉器

技術分野

この発明はマイ ク ロスィ ッチゃリ ミ ッ トスイ ッチなどの 開閉器に関する。

背景技術

従来、 この種の開閉器に使用されるパワー用の電気接点 材料と して、 耐溶着性および耐消耗性に優れ、 かつ廉価で あるなどの観点から A g C d〇系合金が多用されている。

と こ ろが、 この A g C d O系合金は有害成分であるカ ド ミ ゥム （C d ) を含有するため、 この有害成分を含有しな い A g— S n O系合金、 たとえば米国特許第 4， 2 4 3 , 4 1 3号公報に開示されているような、 A g— S n— I n からなる電気接点材料が注目 されている。

つま り、 A g C d 0系合金は人体に有害な成分である力 ド ミ ゥム （C d ) を含有する こ とから、 その使用が近年規 制される傾向にあるのに対し、 A g— S n O系合金は人体 に有害な成分を含有しない点において優れている。

しかしながら、 A g— S n 0系合金は、 接点の開閉に基 づく アークの発生で、 電気絶縁性の酸化錫 （ S n 0₂ ) 力 遊離して接点の表面に被着し、 接触抵抗値の増大で異常発 熱する。 その結果、 接点の溶着や消耗が生じ、 耐溶着性や 耐消耗性およびコス ト面において A g C d 0系合金に劣る という問題があった。 この発明は上記のような問題点を解消するためになされ たもので、 耐溶着性および耐消耗性に優れ、 かつ、 接触信 頼性の高い開閉器を提供する こ とを目的とする。

発明の開示

この発明による開閉器は、 スナ ップア ク シ ョ ンで可動接 点を固定接点に接離させる接触機構を備えている。 各接点 は、 錫 2 . 0 〜 5 . 0 重量％、 イ ンジウム 5 . 0 〜 8 . 0 重量％、 0 . 5重量％以下の鉄族金属および残部が銀から なる組成の合金を内部酸化した材料で形成されている。

この発明によれば、 耐溶融性を向上させる錫と、 耐消耗 性を向上させるイ ンジウムとを錫 2 . 0 〜 5 . 0重量％、 イ ン ジウム 5 . 0 〜 8 . 0重量％で配合するこ とによ り、 接点材料自体の耐溶着性および耐消耗性をさ らに向上させ る こ とができる。

また、 この接点材料は、 接点の開閉に基づく アー クの発 生で、 前記絶縁性の酸化物である酸化錫 （ S n 〇 ₂ ) が遊 離して接点の表面に被着し、 接点の接触抵抗値を増大させ る要因となる。 と こ ろが、 上記可動接点および固定接点の 当接面に被着した酸化物は、 スナップァ ク シ ョ ンに基づく 可動接点の口一 リ ングも し く はワイ ビング動作でもって接 触面から除去される。

また、 上記可動接点はスナッ プァ ク シ ョ ンによ って開閉 器を操作する速度とほぼ無関係な高速度で固定接点に接触 するため、 その接触時における衝撃波で上記の被着した酸 化物を接点の表面から飛散させて除去する こ とができる。 したがって、 上記可動接点と固定接点の当接面は、 常時 清掃された接触面を確保するこ とができ、 接点の接触抵抗 値を低く 安定させて異常発熱を防止し、 耐溶着性ゃ耐消耗 性を高めるこ とができる。

しかも、 上記可動接点は固定接点から高速度で開離する ため、 その開離時に発生するアー クを迅速に切って耐消耗 性を一層向上する こ とができ、 接触信頼性の高い開閉器を 提供する こ とができる。

好ま し く は、 開閉器はマイ ク ロスイ ッチである。

さ らに好ま し く は開閉器は リ ミ ッ トスイ ッ チである。 開閉器はマイ ク ロスィ ッチゃリ ミ ッ トスイ ッチに適用さ れる こ とによ り、 耐溶着性および耐消耗性に優れ、 かつ接 触信頼性の高いマイ ク ロスィ ッチゃリ ミ ッ トスイ ッチが提 供できる。

さ らに好ま し く は錫とイ ン ジウ ムの重量比率は錫 1 に対 してィ ンジゥ厶が約 2である。

さ らに好ま し く は錫とイ ン ジウムの重量比率は錫が約 3 . 2 に対しイ ンジウムが約 6 . 3 である。

耐溶着性に優れた錫と耐消耗性に優れたィ ン ジゥ 厶とが 最適な割合で混合されるため、 性能が優れている と と もに、 信頼性の高い開閉器が提供できる。

図面の簡単な説明

第 1 図は この発明に係る開閉器の一例をマイ ク ロ スィ ッ チに適用 した場合の断面図である。

第 2図は第 1 図に示したスィ ツチの温度上昇特性を示す 図である。

発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説明するために、 添付の図面に従つ てこれを説明する。

第 1 図を参照して、 マイ クロスィ ッチ Mを構成するスィ ツチケース 1 には、 共通固定端子片 2、 常開固定端子片 3 および常閉固定端子片 4か固定され、 両固定端子片 3 , 4 の内端部に常開固定接点 5 および常閉固定接点 6が対向し て固定されている。

常開および常閉固定接点 5 , 6 に接離する可動接点 7 は、 可動接触片 8 の先端部 8 aに固定されるとともに、 可動接 触片 8 の基端部 8 bには押圧操作体 9が配設されている。

可動接触片 8 はスナ ップアク シ ョ ンを付与する接触機構

1 0 を備えている。 この接触機構 1 0 は、 たとえば共通固 定端子片 2 の内端折曲部 2 a と可動接触片 8 の先端部 8 a に圧縮ばね 1 1 を架設するとと もに、 受け部材 1 2 の先端 部 1 2 aを共通固定端子片 2の内端部 2 bに回動可能に係 止される。 この係止部 1 3 に係止された受け部材 1 2の基 端部 1 2 bは可動接触片 8 の基端部 8 bに対向して設けら れている。

上記構成において、 操作体 9 を押圧し、 圧縮ばね 1 1 に 抗して可動接触片 8を押し下げると、 可動接触片 8が受け 部材 1 2を介して係止部 1 3のまわり に回動する。 この回 動が限界値を超える と、 縮ばね 1 1 のばねの反力で可動 接触片 8が反転する。 その結果、 可動接点 7 は常閉固定接 点 6から常開固定接点 5 にその接触状態がスナ ッ プア ク シ ョ ンで切換えられる。

また、 操作体 9の押圧力を解除する と、 可動接点 7 は常 開固定接点 5から常閉固定接点 6 にその接触状態がスナッ プア ク シ ヨ ンで切換えられ、 図示の状態に復帰する。

各接点 5 , 6 , 7の材料と しては、 たとえば表 1 で示す 組成および組成含有率の異なる 3種類のサンプル A， Bお よび Cが検討試料と して採用されている。 なお、 表 1 にお ける組成含有率は重量％を示す。

表 1

すなわち、 表 1 を参照して、 各サンプルは次のよ う にな る。 すなわち、 内部酸化前の合金組成と してサンプル Aは S n ： 5. 1 重量％、 I n : 3. 1 重量％、 N i : 0. 2 重量％、 残部 ： A gからなる。

また、 サンプル Bは、 S n : 3. 2重量 、 I n : 6. 3 重量％、 N i ： 0. 2重量％、 残部 ： A gからなる。 さ らに、 サンプル Cは、 S n ： 0 . 5 重量％、 I n ： 9

5 重量％、 残部 ： A gからなる。

次に上記構成の各接点 5 ， 6 , 7がスナッ プア ク シ ョ ン で切換えられる、 第 1 図に示したマイ ク ロスイ ッチについ て温度上昇試験およびラ ンプ負荷試験を行なった場合の温 度測定結果を説明する。

( 1 ) 温度上昇試験

試験条件 ：

A C 2 5 0 V— 2 0 A (力率 C 〇 S (D = 0 . 7 5 ) の通 電で 5 0 回の開閉動作を行なう。 続いて、 A C 2 5 0 V - 1 6 A ( C O S = 0. 7 5 ) の通電で 6 , 0 0 0 回の開 閉動作を行なう。

① 上記試験条件で開閉動作を行なった後、 1 6 Aを 通電して各端子 2 , 3 および 4 の温度を測定する。

② 上記試験条件で開閉動作を行なった後、 上記スィ ツ チの耐電圧 （ 1 , 0 0 0 V 1 分間） をチェ ッ クする。

( 2 ) ラ ンプ負荷試験

試験条件 ：

A C 1 2 5 V - 7. 5 Aのラ ンプ負荷に通電して 5 0 回 の開閉動作を行なう。 続いて A C 1 2 5 V - 5. O Aのラ ン プ負荷に通電し、 2 5 , 0 0 0 回の開閉動作を行なう。

① 上記試験条件で開閉動作を行なった後、 5 Aを通 電して上記各端子 2 , 3 および 4 の温度を则定する。 ② 上記試験条件で開閉動作を行なった後、 上記スィ ツチの耐電圧 （ 1 ， 0 0 0 V 1 分間） をチェ ッ クする。 試験結果 ：

第 1 図で示すマイ ク ロスイ ッ チについて、 温度上昇試験 を行なった結果は表 2のとおりである。

表 2

サンプル A

サンプル Β サンプル C OM N〇 N C 接触

Ν ο . 端子 端子 端子 抵抗値 耐電圧

C) 。） (°C) (πιΩ )

N o . 1 1 8 1 8 1 8 〇 Κ

N o . 2 2 3 2 1 1 7 0 Κ

N o . 3 2 0 1 9 2 0 0 Κ 1 1 サンプル c

表 2における各サンプル A, B， Cは常開固定接点 5， 常閉固定接点 6および可動接点 7が表 1 におけるサンプル A, Bおよび Cの組成および組成含有率を有するスィ ッ チ である。

すなわち、 表 2は、 各サンプル A , Bおよび Cについて 3個ずつのスィ ッチ （N o . 1 〜 3 ) における共通固定端 子片 （ C O M端子） 2、 常開固定端子片 （N O端子） 3お よび常閉固定端子片 （N C端子） 4の各測定温度 C) 、 常開固定接点 5、 常閉固定接点 6および可動接点 7の各接 触抵抗値 （πι Ω) 、 ならびに耐電圧の試験結果を示す。

上記表 2力、ら明らかなように、 サンプル Βはサンプル A に比較して I nが多 く 、 耐消耗性に優れているため、 試験 後の各接点 5 , 6 および 7の接触抵抗値が低く 、 かつ端子 片 2， 3 , 4 の温度上昇値も低い。

また、 サンプル Cはサンプル Bに比較してさ らに I nが 多いために接点の消耗が多 く 、 試験後の各接点 5 , 6 およ び 7 の接触抵抗値が高いばかりでな く 、 各端子片 2 , 3 お よび 4 の温度上昇値も高い。

他方、 参考のために、 可動接触片 8 にスナ ッ プァ ク シ ョ ンを要する接触機構 1 0 (第 1 図） を備えない場合の同様 の温度上昇試験を行なった場合の試験結果を表 3 に示す。 これは可動接点 7が固定接点 5 , 6 にスローア ク シ ョ ンで 切換えられる公知のマイ ク ロスィ ツチを用いて行なった。

表 3

サ ン プル A サ ンプル C O M N 0 N C 接触

N 0 . 端子 端子 端子 抵抗値 耐電圧

C) C) C) (πιΩ )

N o . 1 3 2 4 5 3 3 0 Κ

N o . 2 3 0 4 7 2 5 0 0 Κ

N o . 3 1 8 2 0 2 6 0 Κ

サ ン プル B

サ ンプル C

表 3 から明らかなよう に、 スナッ プァ ク シ ョ ンを有する サンプル A， Bおよび Cはスローァ ク シ ョ ンのサンプル A Bおよび Cに比較して試験後の各接点 5 , 6 および 7 の接 触抵抗値や各端子片 2 , 3 および 4 の温度上昇値がいずれ も低く 、 耐消耗性が優れている こ とかわかる。

上述の理解を深めるために、 第 2 図に各サンプル A， B および C ごとのスローァ ク シ ョ ンにおける温度上昇特性 (点線） と、 スナ ッ プアク シ ョ ンにおける温度上昇特性

(実線） とが示される。 この特性図からもサンプル Bはサ ンプル Aおよび Cに比較して試験後の各端子片 2， 3 およ び 4 の温度上昇値が低く 、 耐消耗性に優れている こ とが明 白である。

さ らに、 第 1 図に示すマイ ク ロスイ ッチについてサンプ ル Bおよび Cのラ ンプ負荷試験を行なった結果を表 4 に示 す。

表 4

サ ンプル B

サ ンプル C

表 4 から明らかなように、 サンプル Bは S nが多いため に、 耐溶着性に優れて耐電圧が確保でき る （ 0 K ) のに対 し、 サンプル Cは S nが少ないために、 耐溶着性に劣り、 耐電圧不能 （ N G ) である こ とが確認された。

以上の試験結果から も明らかなよ う に、 各接点 5 , 6 お よび 7 の接点材料と して、 耐溶着性を向上させる錫と、 耐 消耗性を向上させるイ ン ジウムとで開閉器を形成し、 かつ その内部酸化前の合金組成と して錫 2 . 0〜 5 . 0 重量％、 イ ン ジウム 5 . 0〜 8 . 0 重量％の配合とする こ とか耐溶 着性および耐消耗性に優れている こ とを確認した。

また、 上記接点材料は、 接点 5 , 6 および 7 の開閉に基 づく アー クの発生で電気絶縁性の酸化物である酸化錫 （ S n 0 2 ) が遊離して各接点 5 , 6 および 7 の表面に被着し 電気抵抗値を増大させる要因となる。 しかしなから、 可動 接点 7 がス ト ッ プア ク シ ョ ンに基づく ロー リ ン グも し く は ワ イ ビ ン グ動作で接点表面に被着した酸化物を除去させる と と もに、 さ らにマイ ク ロスィ ツチを操作する速度とほぼ 無関係に可動接点 7が固定接点 5 , 6 に高速度で接離する スナ ッ プァ ク シ ョ ンによ り、 その接触時における衝撃波に よ って も被着した酸化物を接点表面から飛散させて除去す る こ とができる。

したがって、 固定接点 5， 6 に対する可動接点 7 の当接 面は、 常時清掃された接触面を確保する こ とかでき る。 そ の結果、 接触抵抗値を低く 抑えて異常発熱を防止し、 耐溶 着性ゃ耐消耗性に優れ、 接触信頼性の高いマイ ク ロスイ ツ チを提供する こ とができる。

さ らに、 可動接点 7 は、 固定接点 5， 6 から高速度で開 離するため、 その接離時に発生するアー クを迅速に切って 耐消耗性を一層向上させる こ とができる。

なお、 上記実施例においては可動接点 7が常開固定接点 5 および常閉固定接点 6 に接触するマイ ク Dスィ ッチにつ いて説明 した。 しかしながら、 常開固定接点 5 および常閉 固定接点 6 の一方を省略してもよ く 、 また、 マイ ク ロ スィ ツ チに代えて リ ミ ッ トスイ ッチなどの他の開閉器であって もよいこ とはいう までもない。

産業上の利用可能性

以上のよ う に、 こ の発明に係る開閉器は耐溶着性および 耐消耗性を向上できる と と もに高い信頼性を得る こ とがで き るためマイ ク ロスィ ッ チゃリ ミ ッ トスイ ッ チに適用 され て優れた効果を発揮する こ とができる。

Claims

請求の範囲

1 . スナップア ク シ ョ ンで可動接点を固定接点に接触させ る接触機構を備える開閉器であって、 前記各接点は、 錫 2 0〜 5. 0重量％、 イ ン ジウム 5. 0〜 8. 0重量％、 0 5重量％以下の鉄族金属および残部が銀からなる組成の合 金を内部酸化した材料で形成されている こ とを特徴とする 開閉器。

2. 請求項 1 に記載の開閉器を用いたマイ ク ロスィ ッ チ。

3. 請求項 1 に記載の開閉器を用いた リ ミ ッ トスィ ッ チ。

4 . 錫とイ ン ジウムの重量比は錫約 3. 2対イ ン ジウ ム約 6. 3である、 請求項 1 に記載の開閉器。

7. 錫とイ ンジウムの重量比は錫 1 対イ ンジウム約 2であ る、 請求項 1 に記載の開閉器。