电触点和触头
阅读：583发布：2020-05-11
专利汇可以提供电触点和触头专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且现有技术 中，为了防止剥离消耗，已知如下方法，即，通过利用防闪络 角 形件等来感应在触点开闭时产生的 电弧 ，防止触点或基底材料的消耗，或者，通过在电弧驱动的方向的触点端部设置基底材料的凸部分，使 电触点 不易熔融。但是，这些方法是仅在可充分确保消弧室的空间的情况下或可充分确保基底材料的尺寸的情况下才能实现的方法，在设备小型化的情况下，这些方法未必可采用。本 发明 提供一种电触点和触头，其特征在于：在易于进行剥离消耗的触点背面的纯 银 层面上贴合 导电性 、热传导性、机械强度优异的 铜 或铜 合金 作为功能层，由此，使功能层具有将电触点开闭时产生的热向基底材料传递的功能、缩短颤动持续时间的功能以及通过维持与基底材料的接合强度来防止剥离消耗等的功能，由此，能够减轻电触点的消耗量，使耐消耗性能提高。，下面是电触点和触头专利的具体信息内容。
1.一种电磁开关用触头，其通过将电触点与触头的基底材料接合而构成，其特征在于：
电触点通过在由银合金构成的电触点材料的一面形成纯银的层，并在该纯银的层贴合由铜或铜合金构成的功能层，形成为多层结构，并且该功能层的硬度比由铜或铜合金构成的触头的基底材料的硬度软，该电触点与触头的基底材料接合。
2.一种电磁开关用触头，其通过将电触点与触头的基底材料接合而构成，其特征在于：
电触点通过在由银合金构成的电触点材料的一面形成纯银的层，并在该纯银的层贴合由铜或铜合金构成的功能层，形成为多层结构，并且该功能层的硬度比由铜或铜合金构成的铆钉形状的基底材料的硬度软，该电触点通过铆钉形状的基底材料与触头的基底材料接合。
3.如权利要求1所述的电磁开关用触头，其特征在于：
功能层和触头的基底材料为不同组成的材质。
4.如权利要求2所述的电磁开关用触头，其特征在于：
功能层和铆钉形状的基底材料为不同组成的材质。
5.如权利要求1或2所述的电磁开关用触头，其特征在于：
由银合金构成的电触点材料为银氧化物系的电触点材料。
6.如权利要求1至4中任一项所述的电磁开关用触头，其特征在于：
纯银的层的厚度为电触点整体的厚度的3～30％。
7.如权利要求1至4中任一项所述的电磁开关用触头，其特征在于：
功能层的厚度为电触点整体的厚度的1～50％。
电触点和触头
技术领域
背景技术
[0002] 对于电磁开关等开闭设备而言，为了实现设备的长寿命化，使电触点材料本身的耐消耗性能提高，使之长寿命化是最捷径的，因而进行着与提高电触点材料本身的耐消耗性能相关的各种研究开发。
[0003] 其中，已知特别是如电磁开关及继电器等那样在开闭频率高且因其使用条件而强烈需求长寿命化的情况下，电触点材料和触头的基底材料的接合方法以及其接合状态的良否对电触点材料本身的寿命造成很大影响。
[0004] 但是，近年来，在电磁开关和继电器等开闭设备中，随着设备的小型化的发展，为了减少使用的贵金属量以降低成本，有缩小电触点的形状自身地进行设计的趋势，而相反地，现状是电触点材料的使用状况严酷，电触点的寿命缩短。
[0005] 因这种状况，对电触点材料要求比以往更长的寿命，期待提高耐消耗性能，但实现这些很困难。
[0007] 当产生该颤动现象时，电触点间的电弧产生数增大，因此，存在电触点材料的消耗量增加的问题。另外，在颤动的持续时间长的情况下，电触点材料易于熔接，因此，期望尽可能缩短该颤动的持续时间。
[0008] 现有技术文献
[0010] 专利文献1：日本特开2008-152971号公报
[0011] 专利文献2：日本特开2012-221759号公报
发明内容
[0012] 发明所要解决的技术问题
[0013] 这里，通过关于电触点和触头的结构及其消耗方式的说明来讲解作为本发明的对象的技术问题及其解决方法。
[0014] 作为在电磁开关和继电器等开闭设备中使用的电触点的一般结构，有在Ag-SnO2-In2O3等银氧化物系电触点材料的一面贴合纯银，并将该纯银面作为与触头的基底材料的接合面使用的结构(例如专利文献1)。
[0015] 在电触点材料的一面贴合纯银是因为，当将银氧化物系电触点材料直接与触头的基底材料接合时，由于银氧化物系电触点材料自身被制作成难以熔接，所以在与基底材料的接合界面上得不到机械强度。
[0016] 然而，即使在贴合纯银层，且将纯银层的面作为与触头的基底材料的接合面使用而与触头的基底材料接合的情况下，在电寿命试验中的开闭次数逐渐累加时，该纯银层会成为剥离消耗的起点，结果会导致触点消耗的增加。
[0017] 为了防止这种剥离消耗，现有技术中已知如下方法，即，通过利用防闪络角形件(arc horn)等来感应在触点开闭时产生的电弧，防止电触点材料或触头的基底材料的消耗，或者，通过在电弧驱动的方向的触点端部设置触头的基底材料的凸部分，使电触点难以熔融(例如专利文献2)。
[0018] 但是，这些方法是仅在可充分确保消弧室的空间的情况下或可充分确保触头的基底材料的尺寸的情况下才能实现的方法，因此，现状是在使设备小型化的情况下，这些方法未必可采用。
[0019] 解决技术问题的技术方案
[0020] 因此，本发明在电触点的消耗方式中，特别着眼于电触点材料和触头的基底材料的接合部附近的剥离消耗，提供一种电触点和触头，在易于进行剥离消耗的电触点材料一面的纯银层的面上贴合由导电性、热传导性、与银的接合强度优异的铜或铜合金构成的功能层，使该功能层具有将对电触点材料进行电开闭时产生的热传递至触头的基底材料的功能以及通过维持电触点材料与触头的基底材料的接合强度来防止剥离消耗等的功能，由此，能够减轻电触点材料的消耗量，使耐消耗性能提高。
[0021] 因开闭频率高而需要具有机械强度的触头的基底材料所使用的铜合金，在电触点材料的银面与触头的基底材料接合时，与触头的基底材料为铜时相比接合强度低。
[0022] 因此，作为本发明的一例，通过将与铜系的触头的基底材料同系的铜作为功能层使用，能够在维持与电触点及触头的基底材料的接合强度的同时，也维持触头的基底材料的机械强度。
[0023] 本发明还提供一种电触点和触头，与比以往减薄电触点材料相应地增厚功能层，且将比电触点及触头的基底材料软的铜或铜合金用作功能层而构成电触点，由此，能够使功能层吸收颤动时的冲击，缩短颤动持续时间，并减轻电触点的消耗量。
[0024] 因此，作为本发明的一例，通过对功能层配置较软的铜，且对被要求机械强度的触头的基底材料配置较硬的铜，也能够缩短颤动持续时间。
[0025] 发明效果
[0026] 根据本发明的电触点和触头，在易于进行剥离消耗的电触点的一面的纯银层的面贴合由导电性、热传导性、与银的接合强度优异的铜或铜合金构成的功能层，使该铜或铜合金的层具有将对电触点进行电开闭时产生的热传递至基底材料的功能、缩短颤动持续时间的功能以及通过维持与触头的基底材料的接合强度来防止剥离消耗等的功能，由此，能够减轻电触点的消耗量。
[0027] 这样得到的电触点和触头在实施电寿命试验时，与现有的电触点相比，能够使耐消耗性能最大提高约20％。
[0028] 另外，在现有技术中，为了降低使用的贵金属量而每次减小电触点材料的厚度等的形状地进行设计变更时，触头间的间隙改变，因此，需要变更触头的基底材料的重量及尺寸等，因此，存在还需要开闭设备自身的设计变更的问题。
[0029] 但是，通过使用本发明的具有功能层的电触点，不改变电触点的厚度，就可以缩小电触点材料的厚度，因此，触头间的间隙不会变化，不需要设计变更开闭设备自身。由此，能够降低各种规格变更的成本，提供廉价的开闭设备。
[0031] 图1是表示实施例1的触头的立体图。
[0032] 图2是表示实施例2的电触点的截面的说明图。
[0033] 图3是表示实施例2的电触点和触头的截面的说明图。
[0034] 附图标记说明
[0035] 1 电触点材料
[0036] 2 纯银层
[0037] 3 功能层
[0038] 4 电触点
[0039] 5 触头的基底材料
[0040] 6 铆钉形状的基底材料
具体实施方式
[0041] 表1示出本发明的实施例和现有例，说明这些电触点材料1的加工工序。此外，实施例和比较例按电触点种类No.进行区别，表1中记载了各电触点的纯银层所占的比例(％)和功能层所占的比例(％)、各电触点的AC3级试验(基于JIS C 8201-3和JIS C 8201-4-1)后的消耗量(％)。
[0042] 实施例1
[0043] 通过溶解法制作组成以质量％计为91Ag-5.8Sn-3In-0.2Ni的银合金材料，重复进行轧制、退火，得到希望的板。此外，本发明中，只要是作为电触点材料使用的Ag-Ni系合金、Ag-W系合金等银合金，或者在后工序中实施内部氧化处理而形成银氧化物系电触点材料的材料，则可以使用任意的银合金材料。
[0044] 形成一种复合材料，该复合材料是在该板的一面复合作为纯银层2的厚度为电触点总厚的3～30％的纯银板而形成的。此外，本发明中，当纯银层2小于电触点层厚的3％时，与功能层的接合强度不理想，当大于电触点层厚的30％时，比起增厚纯银层，接合强度未发现显著的效果，贵金属使用量增加会导致材料价格变高，因此不优选。
[0045] 利用该复合材料，通过加压冲孔(press punching)加工，得到10mm见方的四边形状的复合材料。对这样得到的10mm见方的复合材料实施滚筒抛光、内部氧化处理，与作为功能层3的10mm见方且厚度为电触点总厚的1～50％的无氧Cu(维氏硬度74)接合，而形成电触点4。此外，本发明中，当功能层3小于电触点层厚的1％时，不能显著地看到与触头的基底材料的接合强度提高和颤动持续时间缩短的效果，当超过电触点层厚的50％时，与增厚功能层相应地，电触点材料变薄，因此，电触点材料自身的寿命变短，不优选。另外，功能层3中使用的铜或铜合金只要比银氧化物系的电触点材料1和触头的基底材料5软，就可以是任意铜或铜合金。
[0046] 将这样得到的电触点4与由无氧Cu(维氏硬度110)构成的触头的基底材料5钎焊接合，形成触头(图1)(电触点种类No.1～5)。
[0047] 实施例2
[0048] 除了将功能层3和触头的基底材料5置换成由97Cu-2.6Fe-0.15P-0.25Zn构成的Cu合金以外，与实施例1一样，形成触头(图1)(电触点种类No.6～10)。此外，功能层的维氏硬度为94，触头的基底材料的维氏硬度为140。
[0049] 实施例3
[0050] 利用通过与实施例1同样的方法得到的复合材料，通过加压冲孔加工，得到10mmφ的圆板状的复合材料。
[0051] 对这样得到的10mmφ的复合材料实施滚筒抛光、内部氧化处理，将作为功能层3的10mmφ且厚度为电触点总厚的1～50％的由无氧Cu(维氏硬度74)构成的圆板与复合材料接合后，与由无氧Cu(维氏硬度110)构成的铆钉形状的基底材料6钎焊接合，形成电触点(图
2)。
2)。
[0052] 将这样的电触点4通过铆钉形状的基底材料6与由无氧Cu(维氏硬度110)构成的触头的基底材料5铆接接合，形成触头(图3)(电触点种类No.11～15)。
[0053] 实施例4
[0054] 除了将功能层3、铆钉形状的基底材料6和触头的基底材料5置换成由97Cu-2.6Fe-0.15P-0.25Zn构成的Cu合金以外，与实施例3一样，形成触头(图3)(电触点种类No.16～
20)。此外，功能层的维氏硬度为94，铆钉形状的基底材料和触头的基底材料的维氏硬度为
140。
20)。此外，功能层的维氏硬度为94，铆钉形状的基底材料和触头的基底材料的维氏硬度为
140。
[0055] 现有例1
[0056] 利用通过与实施例1同样的方法得到的复合材料，通过加压冲孔加工，得到10mm见方的四边形状的复合材料。对这样得到的复合材料实施滚筒抛光、内部氧化处理而形成电触点后，与由无氧Cu(维氏硬度110)构成的触头的基底材料钎焊接合，制作除了功能层的有无以外与实施例1同样的触头(电触点种类No.21～22)。
[0057] 现有例2
[0058] 利用通过与实施例1同样的方法得到的复合材料，通过加压冲孔加工，得到10mm见方的四边形状的复合材料。对这样得到的复合材料实施滚筒抛光、内部氧化处理而形成电触点后，与由97Cu-2.6Fe-0.15P-0.25Zn的Cu合金(维氏硬度140)构成的触头的基底材料钎焊接合，制作除了功能层的有无以外与实施例2同样的触头(电触点种类No.23～24)。
[0059] 现有例3
[0060] 利用通过与实施例1同样的方法得到的复合材料，通过加压冲孔加工，得到10mmφ的圆板状的复合材料。对这样得到的复合材料实施滚筒抛光、内部氧化处理而形成电触点后，与由无氧Cu构成的铆钉形状的基底材料(维氏硬度110)钎焊接合，并与由无氧Cu构成的触头的基底材料(维氏硬度110)铆接接合，制作除了功能层的有无以外与实施例3同样的触头(电触点种类No.25～26)。
[0061] 现有例4
[0062] 利用通过与实施例1同样的方法得到的复合材料，通过加压冲孔加工，得到10mmφ的圆板状的复合材料。对这样得到的复合材料实施滚筒抛光、内部氧化处理而形成电触点后，与由97Cu-2.6Fe-0.15P-0.25Zn的Cu合金(维氏硬度140)构成的铆钉形状的基底材料钎焊接合，并与97Cu-2.6Fe-0.15P-0.25Zn的触头的基底材料(维氏硬度140)铆接接合，制作除了功能层的有无以外与实施例4同样的触头(电触点种类No.27～28)。
[0063] 表1中表示将通过上述的实施例1～4和现有例1～4制作的触头安装于额定80A的电磁开关并对耐消耗性能进行实际设备评价的结果。此外，对于实际设备评价的条件，进行JIS C 8201所规定的AC3级试验(440V，80A)，开闭次数实施到100万次为止。
[0064] 关于消耗量，测定AC3级试验前后的触头的重量变化，按百分比表示AC3级试验后的质量从AC3级试验前减少了何种程度。
[0065] 其结果，确认了在实施例1～4中，与现有例1～4相比，电触点的消耗量减轻约10～20％，证实了电触点的耐消耗性能提高。
[0066] 另外，仅将实施例1的触头的基底材料5置换成97Cu-2.6Fe-0.15P-0.25Zn的Cu合金(维氏硬度140)并进行了同样的试验，但消耗量与实施例1相等。
[0067] 另外，将实施例3的铆钉形状的基底材料6和触头的基底材料5置换成97Cu-2.6Fe-0.15P-0.25Zn的Cu合金(维氏硬度140)，并进行了同样的试验，但消耗量与实施例3相等。
[0068] [表1]
[0069]
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