JP2013243029A - Method of manufacturing electric contactor for circuit breaker - Google Patents
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Abstract
【課題】ろう層や中間金属層を持たず、被接合材の形状が限定されない接合構造をもつ遮断器用電気接触子の製造方法を得る。
【解決手段】先端部に突起が形成された金属製の電気接点1と、前記電気接点1に比べ硬度が低い金属製台金2から構成され、前記金属製台金2の降伏応力の3.6倍以上の荷重が生じるように、前記電気接点1の突起側を前記金属製台金2に対向させて押圧し、前記金属製台金2の塑性変形によって、前記金属製台金2に前記電気接点1の突起をめり込ませ、前記電気接点1と前記金属製台金2との接合面に新生面を創出し、前記電気接点1を前記金属製台金上に接合して固定するようにした。
【選択図】図1A method of manufacturing an electrical contact for a circuit breaker having a joining structure that does not have a brazing layer or an intermediate metal layer and that does not limit the shape of a material to be joined.
2. A metal electrical contact 1 having a protrusion formed at a tip thereof, and a metal base metal 2 having a hardness lower than that of the electrical contact 1, and a yield stress of the metal base metal 2. The protruding side of the electrical contact 1 is pressed against the metal base metal 2 so that a load of 6 times or more is generated, and the metal base metal 2 is subjected to plastic deformation by the plastic deformation of the metal base metal 2. The protrusion of the electrical contact 1 is inserted, a new surface is created on the joint surface between the electrical contact 1 and the metal base metal 2, and the electrical contact 1 is joined and fixed on the metal base metal. I made it.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、遮断器に使用される電気接触子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing an electrical contact used for a circuit breaker.
従来、遮断器用電気接触子は、電気接点と台金から構成され、銀を含む電気接点と銅を含む台金を、ろう付や抵抗電気溶接,摩擦圧接,かしめ接合等によって接合する。このため接合部構造として、ろう付及び抵抗電気溶接においては両金属間にろう層や中間金属層が、摩擦圧接においては電気接点又は可動子のどちらか一方が棒形状である必要がある(例えば、特許文献1,特許文献2,特許文献3,特許文献4,非特許文献1,非特許文献2)。
Conventionally, an electrical contact for a circuit breaker is composed of an electrical contact and a base metal, and joins an electrical contact containing silver and a base metal containing copper by brazing, resistance electrical welding, friction welding, caulking, or the like. For this reason, as a joint structure, in brazing and resistance electric welding, a brazing layer or an intermediate metal layer needs to be in the shape of a rod between the two metals, and in friction welding, either the electric contact or the mover needs to have a rod shape (for example,
特許文献1では、電磁器遮断器用電気接触子をかしめ接合に加え超音波接合を行うことで、台金の硬度低下をおさえると共に、かしめ接合時に生じうるクラック発生がなく、通電電流容量の増加、製造時の作業性向上、品質向上を図っている。
特許文献2では、異種金属を摩擦圧接によって接合する方法が記載され、棒形状の材料において、熱膨張係数の大きな材料の直径を、他方の金属よりも大きくすることで、接合界面の残留応力を緩和し、接合強度の上昇をさせている。
特許文献3では、電力用遮断器の固定側と可動側アーク接触子を、棒状及び管状の銅―タングステン合金(接点部)と銅―クロム合金(接点部以外)を用いて接合構造を図9のようにし、銀ろう付けにより接合している。
特許文献4では、摩擦圧接法による異種金属の接合構造を示したもので、接合端部の角度に指定がある。
In
In
In
Patent Document 4 shows a joining structure of dissimilar metals by a friction welding method, and the angle of the joining end is specified.
非特許文献1では、電磁遮断器に使用される接触子の溶接を、アルコール蒸気によるシールド剤と中間金属を用いて、抵抗溶接により接合している。
非特許文献2では、固相接合に必要な条件として、接合しようとする金属同士の界面を完全密着させる必要があり、完全密着には、降伏応力の約3.6倍以上の負荷応力をかけなければならない。
In
In
このような遮断器用電気接触子にあって、従来のろう付接合に代替する方法として前記文献のような接合構造があるが、かしめ構造による方法では電気接点を変形させる必要があり、焼結材のように変形がほとんど見込めない電気接点には摘要ができない。摩擦接合による方法では電気接点もしくは台金形状が、回転させ摩擦を発生させるために棒や管など回転対称形状のものに限定される。抵抗溶接による方法では中間金属が必要とされ、共晶温度近傍の600〜800℃まで温度上昇するため、台金側の機械的性質が低下する恐れがある。
この発明は、ろう層や中間金属層を持たず、被接合材の形状が限定されない接合構造をもつ遮断器用電気接触子の製造方法を提供することによって前記問題を解決することを目的とするものである。
In such an electrical contactor for a circuit breaker, there is a joint structure as described in the above-mentioned document as a method for replacing the conventional brazing joint. However, in the method using the caulking structure, the electrical contact must be deformed, and the sintered material Such an electrical contact that can hardly be deformed cannot be summarized. In the method by friction bonding, the shape of the electrical contact or the base metal is limited to a rotationally symmetric shape such as a rod or a tube in order to rotate and generate friction. In the method by resistance welding, an intermediate metal is required and the temperature rises to 600 to 800 ° C. near the eutectic temperature, so that the mechanical properties on the base metal side may be lowered.
An object of the present invention is to solve the above problem by providing a method of manufacturing an electrical contact for a circuit breaker having a joining structure that does not have a brazing layer or an intermediate metal layer and the shape of a material to be joined is not limited. It is.
この発明に係わる遮断器用電気接触子の製造方法は、先端部に突起が形成された金属製の電気接点と、前記電気接点に比べ硬度が低い金属製台金から構成され、前記金属製台金の降伏応力の3.6倍以上の荷重が生じるように、前記電気接点の突起側を前記金属製台金に対向させて押圧し、前記金属製台金の塑性変形によって、前記金属製台金に前記電気接点の突起をめり込ませ、前記電気接点と前記金属製台金との接合面に新生面を創出し、前記電気接点を前記金属製台金上に接合して固定するようにしたものである。 A method of manufacturing an electrical contact for a circuit breaker according to the present invention comprises a metal electrical contact having a protrusion formed at a tip and a metal base metal having a hardness lower than that of the electrical contact. In order to generate a load of 3.6 times or more of the yield stress of the metal base metal, the protruding side of the electrical contact is pressed against the metal base metal, and the metal base metal is deformed by plastic deformation of the metal base metal. The protrusion of the electrical contact is inserted into the surface, a new surface is created on the joint surface between the electrical contact and the metal base metal, and the electrical contact is joined and fixed on the metal base metal. Is.
この発明の遮断器用電気接触子の製造方法によれば、ろう層や中間金属層を用いないで接合できることによって、台金の軟化を抑制できると共に、遮断器の電気接触子の接合を加圧圧接で可能にしたばかりでなく、台金の塑性変形を誘起し、電気接点の突起を台金にめり込ませる楔形状により接合性を高め、接合時における電気接点と台金との接触面積増大によって電気通電時の電気伝導性を高めることができる。また、電気接触子や台金の形状は棒や管などの回転対称形状に限定されないものである。 According to the method for manufacturing an electrical contact for a circuit breaker according to the present invention, since the joining can be performed without using a brazing layer or an intermediate metal layer, softening of the base metal can be suppressed, and the electrical contact of the circuit breaker can be joined by pressure welding. In addition to making it possible, the wedge shape that induces plastic deformation of the base metal and the protrusion of the electric contact is recessed into the base metal improves the bondability, and by increasing the contact area between the electric contact and the metal base during bonding It is possible to increase the electrical conductivity during electrical energization. Further, the shape of the electric contactor or the base metal is not limited to a rotationally symmetric shape such as a rod or a tube.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における遮断器用電気接触子の接合構造を示す構成正面
図で、(a)は接合前の電気接点1と台金2の形状を示し、(b)は接合後の構成部品の形状を示す。遮断器用電気接触子(以下電気接触子と略称する)は電気接点1と台金2を接合することによって構成される。両者は異種金属であり、一般的に遮断する電圧が高くなるほど、電気接点1には硬度の高い金属が使用される。硬度が高い金属は一般的に塑性流動が生じにくく、脆いため大きな衝撃荷重や塑性流動を与えずに接合することが必要とされる。この電気接触子が相手側の同様の構成からなる電気接触子と離れることにより、電気を遮断する。
FIG. 1 is a configuration front view showing a junction structure for an electrical contact for a circuit breaker according to
図2は一対の電気接触子が対向して配置され、その使用態様を説明する側面図である。図面上で、下側の電気接触子は固定側電気接触子で、上側の電気接触子は可動側電気接触子である。両電気接触子の電気接点1,1が押圧接触すると、電流が通電する。可動側電気接触子を軸7を中心に回動させると、電気接点1,1が離れ、電流が遮断される。
FIG. 2 is a side view illustrating a usage mode in which a pair of electrical contacts are arranged to face each other. In the drawing, the lower electrical contact is a fixed electrical contact, and the upper electrical contact is a movable electrical contact. When the
実施の形態1における電気接触子は、接合面(先端部)に突起を有する金属製の電気接点1と、それよりも硬度が低く電気接点1の突起形状に沿って塑性変形が可能な金属からなる台金2で構成される。電気接点1は接点幅(正三角柱であればその一辺)がWで、先端の突起は山形の三角錐形状で突起高さはhである。台金2は平板形状で初期板厚はA(この場合はA=W)で、電気接点1の突起に対向した台金2の面は、平らな形状であるが、電気接点1の突起が三角錐形状であれば、その一部のみが収まる三角錐凹形状であってもよい。電気接点1の形状は、四角柱の先端部に四角錐を、多角柱の先端部に多角錐を、円柱の先端部に円錐を形成したものでもよい。電気接点1の突起形状としては、接合面長さ(接合面の接点幅方向の長さ)が電気接点1の接点幅Wよりも大きくなるものを選定する。接合の原理としては、金属表面上にある油膜や酸化皮膜などの汚染層を、両者の金属を押付けるのみで、外部に押し出して汚染層の無い面(新生面)を生み出すと共に、両者の接合部を金属間距離まで密着させることにより、固相接合を達成させるものである。同様の方法として、圧接や摩擦接合が挙げられるが、実施の形態では、硬度差が異なる金属同士を、回転ツール等によって回転させないまま、両者を圧接により密着させることによって接合させる。
The electrical contact in the first embodiment is made of a metal
例えば、図8に示すような接合装置によって、電気接点1と台金2とを接合し電気接触子を得る。平板形状の台金2の一部を台金保持装置3によって固定する。電気接点1は接点固定台4の上に固定される。加圧装置本体5による駆動で、加圧可動部6が電気接点1の方向に向かって移動することにより、台金2は電気接点1に押付けられる。電気接点1の対向する先端部が突起形状であることにより、加圧に伴い電気接点1に比べて硬度の低い台金2の接合前表面部の接触面積の拡大が促進され、面積が拡大したことによって内部から創出される新生面の割合が増大する。
For example, the
一般的に金属の降伏応力の約3.6倍以上を負荷させると両金属を密着させることができ、新生面同士を密着させれば両者に金属結合が生じ、接合が達成される。従って、それ以上の圧力が台金2の接合面にかかるようにする。この密着性を高めるために、接点固定台4の中にヒータを入れ、接点固定台4を通じて電気接点1を加熱してもよい。このような形状にすることで、接合面積の増大による接合の信頼性が向上し、電気伝導性の向上が可能となる。同時に電気接点の突起を台金にめり込ませる楔形状によって、両者の金属を引き剥がすような外力が付加された場合、摩擦力や形状によってそれを妨げることができ、電気接点1の固定性向上が図られる。
In general, when a load of about 3.6 times or more of the yield stress of the metal is applied, the two metals can be brought into close contact with each other, and when the new surfaces are brought into close contact with each other, a metal bond is formed between the two and bonding is achieved. Therefore, a pressure higher than that is applied to the joint surface of the
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2における電気接触子の接合構造を示す構成正面図及び側面図である。(a)は接合時に生じる台金2のふくらみを含んだもので、(b)のように電気接点1の接点幅Wに切削してもよい。なお、Bは台金2の固相接合後の最大板厚であ
る。電気接点1の先端部には、三角錐形状の突起を有する。この三角錐の形状を選定するにあたり、図3に示す電気接点1の先端部の突起高さをh、接点幅をWとすると、接合面長さと接点幅Wの比は幾何学的関係より、
FIGS. 3A and 3B are a configuration front view and a side view showing a joint structure of electric contacts according to
例としてh=0.16Wを満たす高さに設定すると、台金側金属の接合面長さが台金幅A(A=W)の1.05倍になり、解析上、加圧後の台金2接合表面上に存在する材料はほぼ材料内部から移動してきた、つまり新生面であることが確認された。
As an example, if the height is set to satisfy h = 0.16W, the length of the metal-bonding surface becomes 1.05 times the width of the base metal A (A = W). It was confirmed that the material existing on the
電気接点1として銀−タングステンカーバイドの焼結材、台金2として銅合金を使用し、加圧圧接によって両者を固定する。その際に図8に示すような接合装置を使用してもよい。このような形状にすることで接合面積の増大による接合の信頼性が向上し、電気伝導性の向上が可能となると共に、楔形状による電気接点1の固定性向上が期待できる。
A silver-tungsten carbide sintered material is used as the
実施の形態3.
図4はこの発明の実施の形態3における電気接触子の接合構造を示す構成正面図及び側面図であり、実施の形態2の変形例である。接合時に生じる台金2のふくらみは、電気接点1の接点幅Wに切削してもよい。実施の形態3では、電気接点1の先端部に形成した突起が、図3の接合面側の三角錐形状突起とそれよりも先端角度が小さく尖った三角錐形状突起を組み合わせた二段突起形状を有する。電気接点1の突起全体の突起高さをh、接点幅をWとし、先端側の小さい三角錐の突起高さをh1、その接合幅をW1とすると、接合面長さと接点幅Wの比は幾何学的関係から
4A and 4B are a configuration front view and a side view showing a joining structure of electric contacts according to
例として、高い接合強度を得るためには
h=0.16W、 h1=0.08W、 W1=0.08W
を満たす形状に設定すると、台金側金属の接合面長さが台金幅A(A=W)の1.08倍となる。このような形状にするのは、接点幅Wよりも接合面長さを長くとることができ、新生面をより多く創出させるためである。電気接点1として銀−タングステンカーバイドの焼結材、台金2として銅合金を使用し、加圧圧接によって両者を固定する。その際に図8に示すような接合装置を使用してもよい。このような形状にすることで接合面積の増大による接合の信頼性が向上し、電気伝導性の向上が可能となると共に、楔形状による電気接点1の固定性向上が期待できる。
For example, in order to obtain high bonding strength, h = 0.16W, h 1 = 0.08W, W 1 = 0.08W
If it is set to a shape that satisfies the above, the joint surface length of the base metal becomes 1.08 times the base width A (A = W). The reason for this shape is that the joint surface can be made longer than the contact width W, and more new surfaces can be created. A silver-tungsten carbide sintered material is used as the
実施の形態4.
図5はこの発明の実施の形態4による電気接触子の接合構造を示す構成正面図及び側面図であり、接合時に生じる台金2のふくらみは、電気接点1の接点幅Wに切削してもよい。電気接点1の先端部の接合面側に曲率半径Rの曲面を有する山形突起を設ける。接合面長さと接点幅Wの比は幾何学的関係より
出させるためには R≦W とすることが望ましい。
Embodiment 4 FIG.
FIGS. 5A and 5B are a front view and a side view showing a structure for joining electric contacts according to Embodiment 4 of the present invention. The swelling of the
例として、R=0.83Wに設定すると台金側金属の接合面長さが台金幅A(A=W)の1.07倍になり、解析上、加圧後の台金2接合表面上に存在する材料はほぼ材料内部から移動してきた、つまり新生面であることが確認された。電気接点1として銀−タングステンカーバイドの焼結材、台金2として銅合金を使用し、加圧圧接によって両者を固定する。その際に図8に示すような接合装置を使用してもよい。このような形状にすることで、接合面積の増大による接合の信頼性が向上し、電気伝導性の向上が可能となると共に、楔形状による電気接点1の固定性向上が期待できる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
For example, if R = 0.83W, the base metal side joining surface length is 1.07 times the base metal width A (A = W), and the
It should be noted that within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.
1 電気接点 2 台金
3 台金保持装置 4 接点固定台
5 加圧装置本体 6 加圧可動部
7 軸
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記金属製台金の降伏応力の3.6倍以上の荷重が生じるように、前記電気接点の突起側を前記金属製台金に対向させて押圧し、
前記金属製台金の塑性変形によって、前記金属製台金に前記電気接点の突起をめり込ませ、前記電気接点と前記金属製台金との接合面に新生面を創出し、前記電気接点を前記金属製台金上に接合して固定するようにした遮断器用電気接触子の製造方法。 It is composed of a metal electrical contact with a protrusion formed at the tip, and a metal base metal having a lower hardness than the electrical contact,
Pressing the protruding side of the electrical contact against the metal base so that a load of 3.6 times or more the yield stress of the metal base is generated,
Due to the plastic deformation of the metal base metal, the metal base metal is made to have a projection of the electrical contact, creating a new surface on the joint surface between the electrical contact and the metal base metal, and A method of manufacturing an electric contactor for a circuit breaker which is bonded and fixed on the metal base metal.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113454740A (en) * | 2019-02-27 | 2021-09-28 | 三菱电机株式会社 | Contact, method for manufacturing contact, circuit breaker, and switch |
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- 2012-05-21 JP JP2012115228A patent/JP2013243029A/en active Pending
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