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CN1331175C - 微动开关 - Google Patents

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Abstract

利用银-碳烧结金属构成微动开关的固定接点部件13和可动接点部件17中的任意一方，利用银-金属氧化物系列合金构成另一方。银-碳烧结金属通过使用平均粒径小的碳粉末而成为可以进行塑性加工的烧结金属，并将由银-碳烧结金属形成的接点部件直接与接点支持板进行铆接结合。

Description

微动开关
技术领域
本发明涉及微动开关，特别是在空调装置、制冷装置和电热装置等中使用的大电流用的微动开关。
背景技术
在空调装置、制冷装置和电热装置等中，在使用恒热器进行温度控制方面，要求或已实施了不使用继电器而利用能够耐大容量的微动开关进行通电的通断控制。
这种能够耐大容量的微动开关，具有固定接点部件、可动接点部件和快动机构，利用上述快动机构通过上述可动接点部件的机械位移，实现上述可动接点部件与上述固定接点部件接触及分离，从而将电路接通或断开。
作为微动开关的固定接点部件及可动接点部件的材料，有银、银-碳烧结金属、银-金属氧化物系列合金等，在大电流用的微动开关中，大多使用耐熔敷性、耐电弧消耗性优异的银-金属氧化物系列合金。
在日本特开昭59-123108号公报中公布了利用银-碳化钨(Ag-WC)系列烧结金属构成一边的接点部件，利用作为银-金属氧化物系列合金的Ag-SnO2系列复合合金构成另一边的接点部件，利用不同类型的材料构成成对的接点部件。
在大电流用的微动开关中，大多使用的银-金属氧化物系列合金虽然耐熔敷性、耐电弧消耗性优异，但是，与银、银-碳烧结金属相比，存在接点接触电阻大、通电时的接点温度上升高的问题。
因此，如果可动接点部件和固定接点部件都利用银-金属氧化物系列合金构成，由于接点接触电阻大，接点温度上升高，从而电性能将降低。作为对付措施，为了通过增大接触面积而降低接点接触电阻必须增大接点部件的直径，为了放热而需要附加热传导性高的辅助接点板等。
如果不改变微动开关的尺寸而增大接点部件的直径，则接点部件与其他部件之间的空隙将减小，从而在它们之间将可能发生电弧放电。特别是在快动机构由一端固定在微动开关上的板簧，和与保持板簧的自由端侧和可动接点的可动接点支持板的自由端侧渡桥式嵌合的U字形的快动弹簧构成的情况下，快动弹簧与固定接点部件接近，由于在两者之间发生电弧放电，所以，必须将固定接点部件的快动弹簧一侧切削，将固定接点部件加工为D字形。
与此相反，在利用银-碳烧结金属的接点部件之间，虽然不存在银-金属氧化物系列合金制的接点部件的上述问题，但是，关于耐熔敷性和耐电弧消耗性则银-金属氧化物系列合金制的接点部件差，电气寿命短，另外，银-碳烧结金属的韧性比较高，不能进行塑性加工，从而不能进行铸模拉线及将接点部件与接点支持板直接进行铆接。
在日本特开昭59-123108号公报中所公开的微动开关，是通过利用银-钨碳化物系列烧结金属构成一边的接点部件，利用银-金属氧化物系列合金构成另一边的接点部件，可以确保耐熔敷性、降低接点接触电阻、抑制接点温度的上升，但是，耐熔敷性的确保和接点温度上升的抑制仍然不充分，还需要将钨进行过高热加工的碳化钨。
发明内容
本发明就是着眼于上述问题而提出的，目的旨在提供可以充分确保耐熔敷性和耐电弧消耗性以及充分降低接点接触电阻、不需要辅助接点支持部件、可以实现接点部件的小型化、同时可以提高电气寿命并且可以将接点部件与接点支持板直接进行铆接从而使接点组装性能优异的微动开关。
为了达到上述目的，本发明提供了一种微动开关，包括：固定接点部件、可动接点部件和快动机构，通过由所述快动机构产生的所述可动接点部件的机械位移实现上述可动部件与上述固定接点部件的接触和分离，其特征在于：
还包括内装有上述固定接点部件和上述可动接点部件的开关盒，以及固定在所述开关盒上的固定接点侧端子部件和可动接点侧端子部件，所述固定接点固定在所述固定接点侧端子部件上，所述可动接点部件与所述可动接点侧端子部件导电连接、固定在由所述开关盒单臂支持的具有弹性的可动接点支持板的自由端侧上，所述快动机构由将一端固定在所述开关盒上的板簧，以及与所述板簧的自由端侧及所述可动接点支持板的自由端侧渡桥式嵌合的U字形的快动弹簧构成；
所述固定接点部件和可动接点部件之一由银-碳烧结金属构成，而另一接点部件由Ag-SnO2系列合金构成；
构成上述一种接点部件的银-碳烧结金属由平均粒径小的碳粉末烧结成可以进行塑性加工的烧结金属，该接点部件直接铆接结合在接点支持板上；以及
所述银-碳烧结金属是将平均粒径1微米以下的碳粉末按0.01-0.5重量％分散添加到银粉末中烧结而成的。
根据本发明的微动开关理想的是包括接点间隔调整螺钉，用于调整所述固定接点部件和所述可动接点部件之间的接点间隔。
按照本发明的微动开关，通过银-碳烧结合金的接点部件与Ag-SnO2系列合金的接点部件的不同材质接点材料的组合，与单一接点材料的情况相比，弥补了彼此的缺点，从而可以充分抑止接点温度的升高。故而不必增大接点部件的直径，即不必增大微动开关的尺寸，便可增大接点部件与快动弹簧之间的间隔，从而可有效地防止两者之间发生电弧放电的可能性。此外，按照本发明的微动开关，由于其中一个接点部件由可进行塑性加工的银-碳烧结金属构成，因此可以与可动接点支持板直接进行铆接结合。
因此，本发明的微动开关确保能够防止接点间发生熔敷现象和防止电弧消耗，并可以充分降低接点接触电阻。
附图说明
图1是表示本发明的微动开关的一个实施例的接点闭合状态的剖面图。
图2是表示本发明的微动开关的一个实施例的接点断开状态的剖面图。
图3是表示性能比较评价试验的通电波形的曲线图。
实施发明的最佳形式
下面，参照附图详细说明本发明的实施例。
图1、图2表示本发明的微动开关的一个实施例。微动开关具有由电绝缘材料制成的终端盒1和终端盒盖3构成的密闭结构的开关盒5，固定接点侧端子片7和可动接点侧端子片9分别以嵌入方式固定到终端盒1上。
固定接点侧端子片7一体地具有位于开关盒5内的卡钉状的接点支持部11，钮扣状的固定接点部件13通过铆接固定在接点支持部11的下底面上。
可动接点侧端子片9在开关盒5内，将板簧的横转U字形的可动接点支持板15的一端夹在与终端盒1之间而固定。这样，可动接点支持板15就与可动接点侧端子片9导电连接，从开关盒5以单臂式支持着。钮扣状的可动接点部件17固定在可动接点支持板15的自由端侧的上面。
可动接点支持板15的自由端通过置位于接点支持部11的下方，可动接点部件17与固定接点部件13就以微小的接点间隔相对。
为了调整接点间隔，在终端盒1上安装了接点间隔调整螺钉19和弹簧21。
可动接点侧端子片9将快动机构的横转U字形的板簧23的一端夹在与终端盒1之间而固定。在板簧23的自由端侧与可动接点支持板15的自由端侧之间，安装与该两者以渡桥式嵌合的U字形的快动弹簧25。控制微动开关闭合或断开的棒状的调节杆27与板簧23连接。
如图1所示，在该微动开关中，通过按下调节杆27，利用上述快动机构的快动而可动接点部件17发生上升位移，与固定接点部件13接触，将接点闭合，与此相反，如图2所示，通过提升调节杆27，利用上述快动机构的反向快动而可动接点部件17发生下降位移，与固定接点部件13分离，将接点断开。
利用上述结构的快动机构，在接点闭合和断开的过程中可动接点部件17可以在接点间高速移动，从而电气开关的所谓“锋利度”变好。
固定接点部件13利用由Ag-In-SnO2等构成的银-金属氧化物系列合金形成。
与此相反，可动接点部件17利用银-碳(Ag-Gr)烧结金属构成。构成可动接点部件17的银-碳烧结金属是将平均粒径1μm以下特别是最好0.1μm以下的碳粉末0.01～0.5重量％添加分散到银粉末中烧结而成的，不会损害耐熔敷性，并具有塑性加工性。
这样，可动接点部件17便可通过铆接结合直接固定到可动接点支持板15上。
通过使添加到银-碳烧结金属中的碳粉末的平均粒径小于1μm，特别是最好是小于0.1μm，可以将获得非熔敷性所需要的碳量从最低5重量％减少为0.01～0.5重量％，于是，可以认为该因素和碳粉末的平均粒径非常小，使得银-碳烧结金属可以进行塑性加工。
如果碳粉末的平均粒径不是小于1μm，为了得到所需要的耐熔敷性，则所需的碳量将增加，从而不可能获得健全的塑性加工。如果碳粉末的平均粒径小于1μm，在碳量小于0.01重量％时，就不能得到所需要的耐熔敷性，碳量大于0.5重量％时，则不能进行健全的塑性加工。
由上述银-碳烧结金属构成的电气接点材料，也可以是和日本特开平6-228678号公报所公开的材料相当的材料。
如上所述，通过利用银-碳烧结金属构成可动接点部件17，利用银-金属氧化物系列合金构成固定接点部件13，与使用单一接点材料的情况相比，可以弥补相互的缺点，从而可以充分确保耐熔敷性和耐电弧消耗性以及降低接点接触电阻，抑制接点温度的上升。
这样，便可提高耐久性，延长电气寿命，同时，不必为了利用增大接触面积来降低接点接触电阻而增大固定接点部件13及可动接点部件17的直径以及为了放热而附加热传导性高的辅助接点板等，从而可以实现微动开关的小型化设计和减少零部件数。
如上所述，由于不必增大固定接点部件13的直径，所以，不必增大微动开关的尺寸便可增大固定接点部件13与快动弹簧25之间的间隔，从而在两者间不会发生电弧放电。由此也可以提高耐久性，从而可以获得长时间稳定的优异的电气性能。
另外，由于由银-碳烧结金属构成的可动接点部件17可以直接与可动接点支持板15进行铆接结合，所以，接点的组装性优异。
上述结构的本发明的实施例与先有例(固定接点部件和可动接点部件都利用由Ag-In-SnO2形成的银-金属氧化物系列合金构成的微动开关)在以下条件下进行了性能比较评价试验。
将进行评价的微动开关组装入压力式恒温器中，将下述条件的电气负载加到微动开关上，通过将空气压从毛细管加到致动器27上，控制接点断开或闭合，检查接点有无熔敷、转移及消耗状态。
所谓接点熔敷，是指在从毛细管施加空气压时相对于设定的本来的接点断开或闭合时间存在1秒以上的电流切断延迟(通电延长)的情况，如果发生接点熔敷现象，就使试验装置停止。在从试验装置中取出样品的时刻，接点自己分离开时，就视为轻度熔敷，继续进行耐久试验，未自己分离开时，就视为完全熔敷了。
电气负载条件：
电压：AC250V
电流i1：80A(cosφ0.45)
电流i2：20A(cosφ0.75)
电流i1通电时间t1：0.2秒
电流i2通电时间t2：0.8秒
通电停止时间t3：9秒
频度：6次/分
在这样的电气负载条件下的通电波形示于图3。评价结果示于表1。
                       表1
    实施例   先有品
  轻度熔敷     24万次以后4/5台发生   12万次以后5/5台发生
  完全熔敷     30万次为止无发生   22～30万次为止2/5台发生
  接触电阻(1A电压下降法)     最大10mΩ   最大39mΩ
  接点温度上异     34.5～50℃   48℃～63℃
根据表1所示的评价结果，在先有的微动开关中，在12万次以后，已经发生轻度熔敷，在22万次～30万次中，5台中有2台发生完全熔敷，接触电阻最大上升到39mΩ，接点温度上升到63℃；而在本发明的实施例的微动开关中，得到了在24万次以后，在5台中开始有4台发生轻度熔敷，直至达到30万次都没有发生完全熔敷现象，接触电阻最大为10mΩ，接点温度的上升抑制到小于50℃的优异的评价结果。
产业上应用的可能性
按照发明公开的结构(1)的微动开关，抑制了接点温度的上升，提高了耐久性，电气寿命得到延长，同时，不必为了利用增大接触面积来降低接点接触电阻而增大固定接点部件13及可动接点部件17的直径以及为了放热而附加热传导性高的辅助接点板等，从而可以实现微动开关的小型化设计和减少零部件数。
按照结构(2)的微动开关，接点组装性方便，可以降低制作成本。
按照结构(3)的微动开关，由于不必增大固定接点部件的直径，所以，不必增大微动开关的尺寸便可增大固定接点部件13与快动弹簧25之间的间隔，从而在两者间不会发生电弧放电。由此也可以提高耐久性，从而可以获得长时间稳定的优异的电气性能。
按照结构(4)的微动开关，不必增大微动开关的尺寸便可增大接点部件与快动弹簧之间的间隔，从而在两者间不会发生电弧放电。由此也可以提高耐久性，从而可以获得长时间稳定的优异的电气性能。

Claims (2)

1.一种微动开关，包括：固定接点部件、可动接点部件和快动机构，通过由所述快动机构产生的所述可动接点部件的机械位移实现上述可动部件与上述固定接点部件的接触和分离，其特征在于：
还包括内装有上述固定接点部件和上述可动接点部件的开关盒，以及固定在所述开关盒上的固定接点侧端子部件和可动接点侧端子部件，所述固定接点固定在所述固定接点侧端子部件上，所述可动接点部件与所述可动接点侧端子部件导电连接、固定在由所述开关盒单臂支持的具有弹性的可动接点支持板的自由端侧上，所述快动机构由将一端固定在所述开关盒上的板簧，以及与所述板簧的自由端侧及所述可动接点支持板的自由端侧渡桥式嵌合的U字形的快动弹簧构成；
所述固定接点部件和可动接点部件之一由银-碳烧结金属构成，而另一接点部件由Ag-SnO2系列合金构成；
构成上述一种接点部件的银-碳烧结金属由平均粒径小的碳粉末烧结成可以进行塑性加工的烧结金属，该接点部件直接铆接结合在接点支持板上；以及
所述银-碳烧结金属是将平均粒径1微米以下的碳粉末按0.01～0.5重量％分散添加到银粉末中烧结而成的。
2.如权利要求1所述的微动开关，其特征在于还包括：接点间隔调整螺钉，能够调整所述固定接点部件和所述可动接点部件之间的接点间隔。
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