Switch and method for manufacturing same

開閉器、特に、大電流域で使用される電磁継電器、スイッチ等の開閉器およびその製造方法に関する。

一般に、大電流域で使用される開閉器では、接点の閉成時に可動接点が固定接点に一定時間、接離を繰り返す接点バウンスが生じやすく、アークが発生する。 そして、接点バウンス時間が長いと、発生したアーク熱によって接点溶着が生じ、および／または、接点寿命が短くなるという問題点がある。
このため、従来、接点バウンスを減少させるべく、例えば、大電流域で使用される電磁継電器としては、常閉固定接点を有する固定接点部材と、常開固定接点を有する固定接点部材と、前記常閉固定接点および常開固定接点の各々に面対向する可動接点を有する可動接点ばねと、前記可動接点ばねを結合した接極子と、前記接極子を吸引するためのコイルを巻回した鉄心とを有し、前記コイルへの励磁電流によって、前記可動接点ばねのばね力と前記励磁電流による磁力との相互作用により、前記常閉固定接点もしくは前記常開固定接点のいずれかと、前記可動接点を面接触により断続させる電磁継電器であって、前記可動接点ばねの撓みによって生じる前記可動接点と前記常開固定接点の摺動の前記摺動方向からみた、前記常開固定接点と前記可動接点の、前記面接触前の対向角度θが０度＜θ＜４５度になるよう構成した電磁継電器がある（特許文献１参照）。
すなわち、前述の電磁継電器では、可動接点の接触面と固定接点の接触面とで、面接触前に所定の対向角度を形成するように加工することが開示されている。

しかしながら、前述の電磁継電器では、可動接点の接触面と固定接点の接触面とで所定の対向角度を形成する必要があるので、製造が容易でなく、動作特性にバラツキが生じやすいという問題点がある。
本発明は、前記問題点に鑑み、大電流域において使用しても、接点バウンスによるアークの発生が少なく、製造が容易で、動作特性にバラツキが生じにくい開閉器およびその製造方法を提供することにある。

本発明に係る開閉器は、前記課題を解決すべく、ベースと、前記ベースに嵌合するケースと、前記ベースまたはケースと一体な一の固定構成部材と、を有し、前記ベースに固定された一の固定接点端子の固定接点に、可動接触片に設けた可動接点を接離する開閉器において、前記ベース、前記ケースまたは前記一の固定構成部材のいずれかと、前記一の固定接点端子との両対向側に接する介在部材を設けた構成としてある。

また、前記ベースまたはケースと一体な他の固定構成部材を有し、前記ベースに固定された他の固定接点端子の固定接点に、可動接触片に設けた可動接点を接離する開閉器において、前記ベース、前記ケースまたは前記他の固定構成部材のいずれかと、前記他の固定接点端子との両対向側に接する介在部材を設けた構成としてもよい。

本発明によれば、可動接点の衝撃力を介在部材が吸収して緩和するので、接点バウンスが少なくなり、発生するアーク熱が抑制され、接点溶着の頻度が減少するため、接点寿命が長くなる。
また、構成部材の両対向側に接する介在部材を充填するだけでよいので、製造が容易であり、動作特性にバラツキが生じにくい開閉器が得られる。

本発明の実施形態としては、前記介在部材は、前記両対向側の間の少なくとも一部に充填された衝撃吸収部材であってもよい。
本実施形態によれば、両対向側の間の少なくとも一部に介在部材を充填するだけでよいので、介在部材を節約できる開閉器が得られる。

本発明の実施形態としては、前記一の固定構成部材または前記他の固定構成部材が電磁継電器の電磁石本体を形成するスプールであってもよい。
本実施形態によれば、電磁継電器を構成するスプールを有効活用できるので、部品点数を増大させることなく、接点寿命の長い開閉器が得られる。

本発明の別の実施形態としては、前記介在部材が硬化性樹脂、特に、紫外線硬化樹脂、嫌気性硬化樹脂、熱硬化性樹脂の少なくともいずれか一つであってもよい。
本実施形態によれば、硬化性樹脂を充填するだけでよいので、製造が容易で生産性の高い開閉器が得られる。

本発明の異なる実施形態としては、前記介在部材が、シート状弾性材であってもよい。
本実施形態によれば、介在部材の選択範囲が広がるだけでなく、硬化時間を必要としないので、生産工程が簡単な開閉器が得られる。

本発明に係る開閉器の製造方法は、ベースと、前記ベースに嵌合するケースと、前記ベースまたはケースと一体な一の固定構成部材と、を有し、前記ベースに固定された一の固定接点端子の固定接点に、可動接触片に設けた可動接点を接離する開閉器の製造方法において、前記ベース、前記ケースまたは前記一の固定構成部材のいずれかと、前記一の固定接点端子との両対向側に接する介在部材を設け、前記介在部材を硬化させて前記ベース、前記ケースまたは前記一の固定構成部材のいずれかと、前記一の固定接点端子とを固着一体化させた後、前記ベースと前記ケースとを嵌合封止する工程からなるものである。

本発明によれば、介在部材を硬化させて固着一体化した後、ベースにケースを嵌合封止するので、組立途中で前記介在部材が外れることがなく、作業効率が向上する。

本実施形態によれば、前記介在部材は、紫外線硬化樹脂、嫌気性硬化樹脂、熱硬化性樹脂の少なくともいずれか一つであってもよい。
本実施形態によれば、材料選択の範囲が広がり、製造が容易な開閉器の製造方法が得られる。

本発明に係る他の開閉器の製造方法は、ベースと、前記ベースに嵌合するケースと、前記ベースまたはケースと一体な一の固定構成部材と、を有し、前記ベースに固定された一の固定接点端子の固定接点に、可動接触片に設けた可動接点を接離する開閉器の製造方法において、前記ベース、前記ケースまたは前記一の固定構成部材のいずれかと、前記一の固定接点端子との両対向側に接する介在部材を設け、前記ベースと前記ケースとを嵌合封止した後、前記介在部材を硬化させて前記ベース、前記ケースまたは前記一の固定構成部材のいずれかと、前記一の固定接点端子とを固着一体化した工程からなるものである。

本発明によれば、ベースとケースとを嵌合封止した後に介在部材を硬化させるので、組立工程において選択できる範囲が広がる。

本実施形態としては、前記介在部材が、嫌気性硬化樹脂、熱硬化性樹脂の少なくともいずれか一つであってもよい。
本実施形態によれば、材料選択の範囲が広がり、製造が容易な開閉器の製造方法が得られる。

他の実施形態としては、前記一の固定構成部材が電磁継電器の電磁石本体を形成するスプールであってもよい。
本実施形態によれば、電磁継電器を構成するスプールを有効活用できるので、部品点数，組立工数を増大させる必要がなく、生産性の高い開閉器の製造方法が得られるという効果がある。

本発明に係る開閉器の第１実施形態を示す電磁継電器の分解斜視図である。

図１で示した電磁継電器の本体部の分解斜視図である。

図１で示した電磁継電器の本体部の異なる角度から視た分解斜視図である。

図１で示した電磁継電器の拡大断面図である。

本発明に係る開閉器の第２実施形態を示す電磁継電器の断面図である。

本発明に係る開閉器を電磁継電器に適用した場合の実施形態を、図１ないし図５の添付図面に従って説明する。
本実施形態に係る電磁継電器の第１実施形態は、図１ないし図３に示すように、電磁石本体部１０に、常開固定接点端子３０、可動接点端子４０および常閉固定下端子５０を組み付けるとともに、箱状ケース６０を嵌合したものである。 なお、説明の便宜上、図４においてのみ衝撃吸収材７０，７１を図示する。

前記電磁石本体１０は、下端にベース部１１を一体成形するとともに、上端に鍔部１２を一体成形したスプール１３の筒状胴部（図示せず）に、コイル２０を巻回したものである。 そして、前記電磁石本体１０は、前記スプール１３の筒状胴部の貫通孔に断面略Ｔ字形状の鉄芯２１を上方から挿通し、突出する上端部を磁極部２２とする一方、突出する下端部２３を断面略Ｌ字形状のヨーク２５の水平部２６にカシメ固定したものである（図３参照）。

常開固定接点端子３０は、図２および図３に示すように、上端部を略Ｌ字形状に屈曲した水平部３１に常開固定接点３２をカシメ固定してあるとともに、その下端部を圧入用突部３３としてある。 また、前記常開固定接点端子３０は、その下端側縁部から側方に延在して屈曲することにより、端子部３４および圧入用端子部３５を設けてある。

可動接点端子４０は、図２および図３に示すように、導電性板バネを略Ｌ字形状に屈曲し、その一端側を可動接触片４１とし、その自由端部に可動接点４２をカシメ固定してある一方、その他端部を端子部４３としてある。 また、前記可動接点端子４０は一対のカシメ孔を設けてあるとともに、前記可動接触片４１の下面に可動鉄片４５をカシメ固定してある。

常閉固定接点端子５０は、図２および図３に示すように、上端部を略Ｌ字形状に屈曲した水平部５１に常開固定接点５２をカシメ固定してあるとともに、その下端部を圧入用突部５３としてある。 また、前記常開固定接点端子５０は、その下端側縁部から側方に延在して屈曲することにより、端子部５４および圧入用端子部５５を設けてある。

箱状ケース６０は、前記電磁石本体１０のベース部１１に嵌合可能な外周形状を有しているとともに、その上面隅部に孔６１を設けてある。

特に、本実施形態に係る電磁継電器では、図４に示すように、スプール１３の鍔部１２と常開固定接点端子３０の水平部３１との隙間に衝撃吸収材７０が充填されている。 また、前記常閉固定接点端子５０の水平部５１と箱状ケース６０の天井面との隙間にも衝撃吸収材７１が充填されている。
また、衝撃吸収材７０，７１は、隙間全体に充填する必要はなく、少なくとも一部に充填するようにしてもよい。 例えば、前記常閉固定接点端子３０の水平部３１の下面のうち、その基部だけ、常閉固定接点３２の裏面だけ、あるいは、その先端縁部だけに衝撃吸収材７０を充填してもよい。 衝撃吸収材７１も同様である。

前記衝撃吸収材７０，７１としては、表裏面を狭持されるシート状弾性材であってもよく、あるいは、硬化性樹脂を充填，硬化させてもよく、また、両者を組み合わせて使用してもよい。
硬化性樹脂としては、例えば、紫外線硬化性樹脂（例えば、東亜合成 ＵＶ−３３００）、嫌気性硬化樹脂、熱硬化性樹脂が挙げられ、特に、前記熱硬化性樹脂としては１液性エポキシ加熱硬化型接着剤（例えば、住友３Ｍ製 ＥＷ２０２０）が挙げられる。
また、硬化性樹脂は必ずしも液状である必要はなく、ペースト状硬化性樹脂であってもよい。

次に、前述の構成部品からなる電磁継電器の組立手順について説明する。
まず、ベース部１１にコイル端子２７，２７を圧入したスプール１３の筒状胴部にコイル２０を巻回し、その引出線を前記コイル端子２７の絡げ部２７ａに絡げて半田付けする。
そして、前記スプール１３の筒状胴部の貫通孔に断面略Ｔ字形状の鉄芯２１を挿通し、突出する下端部２３を、前記ベース部１１の切り欠き部に挿入したヨーク２５の水平部２６にカシメ固定して一体化する（図３参照）。
さらに、前記ベース部１１の圧入孔１４ａ，１４ｂに常開固定接点端子３０の圧入用突部３３，３５を圧入して固定する。 そして、前記ヨーク２５の垂直部に可動接点端子４０のカシメ孔４４を介してカシメ固定し、前記ヨーク２５の上端縁部に可動鉄片４５を回動可能に支持する。 これにより、可動接点４２が常開固定接点３２に接離可能に対向する。
ついで、前記ベース部１１の圧入孔１５ａ，１５ｂに常閉固定接点端子５０の圧入用突部５３，５５を圧入，固定することにより、常閉固定接点５２が前記可動接点４２に接離可能に対向する。

前記常開固定接点端子３０の水平部３１と、スプール１３の鍔部１２との隙間全体にペースト状熱硬化性樹脂材からなる衝撃吸収材を充填する。 また、前記常閉固定接点端子５０の水平部５１の上面に、ペースト状熱硬化性樹脂材からなる衝撃吸収材７１を適量、塗布する。

最後に、前記電磁石本体１０のベース部１１にケース６０を嵌合した後、前記ベース部１１の底面と前記箱状ケース６０の開口縁部とで形成される凹所に熱硬化性樹脂をシール材（図示せず）として注入する。 そして、前記衝撃吸収材７０，７１およびシール材を加熱，硬化させる。 ついで、孔６１を熱封止することにより、組立作業が完了する。
本実施例によれば、衝撃吸収材７０，７１とシール材とを同時に加熱，硬化させるので、生産工数が少なく、生産性の高い電磁継電器が得られるという利点がある。

なお、前記衝撃吸収材７０，７１とシール材とは同時に硬化させる必要はなく、例えば、水平部３１と、スプール１３の鍔部１２との隙間に紫外線硬化型樹脂からなる衝撃吸収材７０を充填し、紫外線を照射して前記衝撃吸収材７０を予め硬化させる。 ついで、水平部５１の上面にペースト状熱硬化性樹脂材からなる衝撃吸収材７１を塗布し、前記電磁石本体１０に箱状ケース６０を嵌合し、シール材を注入した後、加熱，硬化させてもよい。 本実施形態によれば、適材適所の硬化性樹脂を使用できるという利点がある。
また、常閉固定接点端子５０の水平部５１の上面に衝撃吸収材７１を塗布する場合には、ケース６０に設けた注入孔（図示せず）から粘度の高い樹脂材を注入，充填することにより、前記水平部５１を箱状ケース６０の天井面に固着一体化してもよい。

次に、前記電磁継電器の動作について説明する。
コイル２０に電圧が印加されていない場合には、可動接触片４１のバネ力で可動接点４２が上方に付勢され、可動接点４２が常閉固定接点５２に接触している。
そして、前記コイル２０に電圧を印加すると、鉄芯２１の磁極部２２が可動鉄片４５を吸引し、可動接触片４１のバネ力に抗し、可動接点４２が常開固定接点３２に当接する。 このとき、可動接点４２の衝撃力が衝撃吸収材７０に吸収され、可動接点４２に接点バウンスは生じにくい。
ついで、前記コイル２０に対する電圧の印加を停止すると、可動接触片４１のバネ力で可動接点４２が常開固定接点３２から開離した後、可動接点４２が常閉固定接点５２に当接する。 このときも、可動接点４２の衝撃力が衝撃吸収材７１に吸収され、可動接点に接点バウンスは生じにくい。

要するに、可動接点４２に接点バウンスが生じにくい理由は、可動接点４２が常開／常閉固定接点３２，５２に当接した際に、可動接点４２の衝撃力が衝撃吸収材７０，７１に吸収，緩和され、常開／常閉固定接点３２，５２が可動接点４２の動きに付随して撓みにくいためであると考えられる。

本発明に係る開閉器の第２実施形態は、図５に示すように、スイッチに適用した場合である。 適用可能なスイッチとしては、例えば、特開２０１０−４０３１０号公報に開示されたスイッチが挙げられる。
すなわち、ベース８０に嵌合したハウジング８１内に、コイルバネ８４を介し、操作部８２を有するプランジャ８３を上下動可能に組み付けるとともに、前記ベース８０に可動接触片８５を回動可能に支持してある。 また、前記ベース８０に組み付けた支持端子８７の自由端部に固定接点８８を設けるとともに、前記ベース８０と前記固定接点８８との間に衝撃吸収部材８９を充填してある。

したがって、前記プランジャ８３の操作部８２を押し下げて前記可動接触片８５を回動させることにより、前記可動接触片８５の自由端部に設けた可動接点８６が前記支持端子８７の固定接点８８に当接する。
本実施形態に係るスイッチによれば、可動接点８６が固定接点８８に当接した際の衝撃力を前記固定接点８８の背面に設けた衝撃吸収材８９が吸収，緩和し、前記可動接点８６に接点バウンスが生じにくいという利点がある。

〔実施例１〕
図１に図示した電磁継電器の常開固定接点端子（開離力（２０ｃＮ）、接触力（２５ｃＮ）、固定端子の角度（水平面から上方に＋２度））の水平部の裏面全面に、熱硬化性樹脂（住友３Ｍの１液性エポキシ樹脂）からなる衝撃吸収材を充填，硬化させてサンプルを得た。 充填方法としては、固定接点と、その背面のスプールとの間に熱硬化性樹脂（１ｍｍ ^３ ）をスポイトにて注入した。 また、硬化方法としては、１００℃のオーブンにて１時間、加熱して硬化させた。 得られたサンプルの常開固定接点のみの閉成時における接点バウンス時間を５回測定した。
前記サンプルの閉成時における接点バウンス時間は平均０．０５ｍｓであった。 なお、ここで接点バウンス時間とは、測定中の接点間電圧が低下して数百ｍＶ以下になるまでの時間をいう。
〔比較例１〕

一方、衝撃吸収材を充填，硬化させなかった点を除き、他は前述の第１実施例と同様のサンプルを得た。 そして、前記サンプルの閉成時における接点バウンス時間を同一条件で測定した。
前記サンプルの閉成時における接点バウンス時間は平均０．４７ｍｓであった。

前述の実施例１および比較例１の測定結果から明らかなように、実施例１によれば、比較例１よりも、閉成時における接点バウンス時間が著しく短くなることが判った。
［実施例２］

図１に図示した電磁継電器（開離力（２０ｃＮ）、接触力（２５ｃＮ）、固定端子の角度（水平面に対して±０度））の常開固定接点端子の水平部のうち、その基部のみに、熱硬化性樹脂（１液性エポキシ樹脂）からなる衝撃吸収材（０．３ｍｍ ^３ ）を充填，硬化してサンプルを得た。 充填方法としては、固定接点と、その背面のスプールの間に熱硬化性樹脂をスポイトにて充填した。 また、硬化方法としては１００℃のオーブンにて１時間、加熱して硬化させた。 得られたサンプルの常開固定接点のみの閉成時における接点バウンス時間を５回測定した。
前記サンプルの閉成時における接点バウンス時間は平均０．６ｍｓであった。
〔比較例２〕

一方、衝撃吸収材を充填，硬化させなかった点を除き、他は前述の第２実施例と同様のサンプルを得た。 そして、前記サンプルの閉成時における接点バウンス時間を同一条件で測定した。
前記サンプルの閉成時における接点バウンス時間は０．８１ｍｓであった。

前述の実施例２および比較例２の測定結果から、常開固定接点端子の水平部の基部のみを固着一体化しただけでも閉成時における接点バウンス時間が短くなることが判った。
［実施例３］

図１に図示した電磁継電器（開離力（２０ｃＮ）、接触力（２５ｃＮ）、固定端子の角度（水平面に対して±０度））の常開固定接点端子の水平部の裏面全面に、熱硬化性樹脂（１液性エポキシ樹脂）からなる衝撃吸収材を前述と同様に充填し、硬化させて６個のサンプルを得た。 そして、前記サンプルの常開固定接点のみについて、電気的耐久試験のための負荷条件（ＤＣ１４Ｖ、２５Ａ、抵抗負荷）の下、接点溶着等の接触不良を生じるまでの接点開閉回数を測定した。
〔比較例３〕

衝撃吸収材を設けなかった点を除き、他は実施例３と同様に組み立て、６個のサンプルを得た。 そして、実施例３と同一条件で電気的耐久試験を行った。

前述の実施例３および比較例３の測定結果より、実施例３の平均接点開閉回数が比較例３の平均接点開閉回数の１．８７倍であり、電気的耐久性が高いことを確認できた。
［実施例４］

図１に係る前記電磁継電器の動作を、高速度カメラにて撮影し、可動接点の動作を目視にて観察した。
そして、可動接点が常開／常閉固定接点に当接した際に、常開／常閉固定接点が可動接点の動きに付随して撓みにくく、接点バウンスが生じにくいことを確認できた。 また、それに伴って閉成時のアークが発生しにくくなっていることも確認できた。

本発明に係る電磁継電器は、前述の電磁継電器に限らず、例えば、常開固定接点だけ、あるいは、常閉固定接点だけを有する電磁継電器の他、接点バウンスが生じるスイッチ等の他の開閉器にも適用してもよいことは勿論である。

１０：電磁石本体 １１：ベース部 １２：鍔部 １３：スプール ２０：コイル ２１：鉄芯 ２５：ヨーク ２７：コイル端子 ３０：常開固定接点端子 ３１：水平部 ３２：常開固定接点 ３４：端子部 ４０：可動接点端子 ４１：可動接触片 ４２：可動接点 ４３：端子部 ４５：可動鉄片 ５０：常開固定接点端子 ５１：水平部 ５２：常閉固定接点 ５４：端子部 ６０：箱状ケース ７０，７１：衝撃吸収材（介在部材）
８０：ベース ８５：可動接触片 ８６：可動接点 ８７：支持端子 ８８：固定接点 ８９：衝撃吸収部材（介在部材）