特許 6593188 電磁接触器のベース板及びパイプの接合方法と、電磁接触器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6593188

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】電磁接触器のベース板及びパイプの接合方法と、電磁接触器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01H 49/00 20060101AFI20191010BHJP

   H01H 50/02 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   H01H49/00 D

   H01H50/02 B

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-8916(P2016-8916)

(22)【出願日】2016年1月20日

(65)【公開番号】特開2017-130346(P2017-130346A)

(43)【公開日】2017年7月27日

【審査請求日】2018年10月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】508296738

【氏名又は名称】富士電機機器制御株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(72)【発明者】

【氏名】山本 祐一

(72)【発明者】

【氏名】中川 公夫

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 裕也

【審査官】 澤崎 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１３４１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１１００９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−９９２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平７−３２２１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５９−１０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−６０３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−２２４９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ １／６６

Ｈ０１Ｈ ４９／００

Ｈ０１Ｈ ５０／００ ， ５０／０２

Ｆ１６Ｂ ４／００

Ｆ１６Ｂ ９／００ − １１／００

Ｂ２１Ｃ ３７／００ − ４３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁接触器の封止容器を構成するベース板と、前記封止容器の内部と連通するパイプとの接合方法であって、
前記ベース板に形成されたパイプ貫通穴に前記パイプを挿入する第１工程と、
前記パイプ貫通穴に挿入されている前記パイプにパイプ拡管部材を挿入して拡管を行い、前記パイプ貫通穴の内周面と前記パイプの外周面とが密着した拡管部を形成する第２工程と、
前記ベース板から延伸した前記パイプの外周面と、前記パイプの延伸方向側の前記ベース板の表面とをろう付する第３工程と、を有する電磁接触器のベース板及びパイプの接合方法。

【請求項2】

前記パイプの貫通穴の前記パイプの延伸方向と反対側に、前記ベース板の開口端面に向かって拡径するテーパ内面が形成されており、
前記第２工程において、前記拡管部の開口端の外周面が前記テーパ内面に密着した拡管端部を形成することを特徴とする請求項１に記載の電磁接触器のベース板及びパイプの接合方法。

【請求項3】

前記パイプ拡管部材は、前記パイプの内径より所定量だけ外形が大きく、前記パイプ貫通穴よりも長い円筒形状の拡径部を有し、
前記第２工程において、前記拡径部の全体を前記パイプ貫通穴に挿入することで前記拡管部を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁接触器のベース板及びパイプの接合方法。

【請求項4】

前記パイプ拡管部材は、前記パイプの内径より所定量だけ外形が大きく、前記パイプ貫通穴よりも長い円筒形状の拡径部と、前記拡径部に一体に形成されたカシメ部とを備え、
前記第２工程において、前記拡径部の全体を前記パイプ貫通穴に挿入することで前記拡管部を形成するとともに、前記拡管端部が前記カシメ部と前記テーパ内面に密着するまで前記パイプ拡管部材を挿入することを特徴とする請求項２に記載の電磁接触器のベース板及びパイプの接合方法。

【請求項5】

請求項１から４の何れか１項に記載の電磁接触器のベース板及びパイプの接合方法によって接合されたベース板及びパイプで封止容器を構成した電磁接触器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁接触器の封止容器を構成するベース板にパイプを接合する方法と、電磁接触器の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１に記載されている電磁接触器は、固定接触子及び可動接触子が気密に収納される封止容器を構成する金属製のベース板に、封止容器内部のガスを真空排気、或いは封止容器内部にガスを封入するための金属製のパイプがろう付で接合されている。
すなわち、ベース板には、封止容器の内外壁に連通するパイプ挿入穴が形成されており、ベース板の外壁からパイプ挿入穴を挿入した後に、パイプ挿入穴の外壁側の開口周縁とパイプの外周とがろう付で接合されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１３４１２１号公報（図８参照）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、パイプは、パイプ挿入穴の内周面の間に所定の隙間を設けた状態で挿入されており、ベース板とパイプのろう付作業を行う際には、溶融したろう材がパイプ外周面及びパイプ挿入穴の間に流れ込む。このようにパイプ外周面及びパイプ挿入穴の間に流れ込んだろう材には、ベース板及びパイプに付着した有機物が気化したものや金属蒸気が溜まりやすいので、ろう材内部にボイドが発生しやすい。
このように、ベース板のパイプ挿入穴及びパイプの外周面の間のろう材内部で発生するボイドにより、ろう付部が経時変化で劣化しやすくなり、ベース板及びパイプの接合部の気密性が低下するおそれがある。

【0005】

そこで、本発明は、ベース板及びパイプの接合部の気密性を高めることができる電磁接触器のベース板及びパイプの接合方法と、電磁接触器の製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電磁接触器のベース板及びパイプの接合方法は、ベース板に形成されたパイプ貫通穴にパイプを挿入する第１工程と、パイプ貫通穴に挿入されているパイプにパイプ拡管部材を挿入して拡管を行い、パイプ貫通穴の内周面とパイプの外周面とが密着した拡管部を形成する第２工程と、ベース板から延伸したパイプの外周面と、パイプの延伸方向側のベース板の表面とをろう付する第３工程とを有している。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る電磁接触器のベース板及びパイプの接合方法によれば、ベース板のパイプ挿入穴の内周面とパイプ挿入穴に挿入されるパイプの一端側の外周面との間が密着し、ろう付によるボイドが発生しないので、ベース板及びパイプの接合部の気密性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係る第１実施形態の電磁接触器のガス密閉型構造を示す断面図である。

【図2】第１実施形態の電磁接触器のガス密閉型構造の外観斜視図である。

【図3】第１実施形態の電磁接触器の封止容器を構成するベース板にパイプを接合する際に使用するダイス及びポンチの構造を示す図である。

【図4】第１実施形態においてベース板に挿入したパイプを塑性変形させた状態を示した図である。

【図5】第１実施形態においてベース板に一体化されたパイプの周囲に円環状のろう材を配置した状態を示す図である。

【図6】第１実施形態においてパイプの周囲に円環状のろう材を加熱炉で溶融した状態を示す図である。

【図7】ベース板に接合されたパイプの引き抜き強度を、従来と本発明とで比較したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、図面を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第１実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【0010】

［電磁接触器のカプセル構造部について］
図１は、本発明に係る電磁接触器の第１実施形態のガス密閉型構造（以下、カプセル構造部１３）を示す断面図であり、図２は、図１で示したカプセル構造部１３の外観斜視図である。
図１に示す第１実施形態において、下端面を開放した例えばセラミックスを焼成して一体形成した桶状の消弧室１と、この消弧室１の上側側壁面に一対の例えば銅製の固定接触子２が所定間隔を保って貫通してろう付により接合されている。

【0011】

固定接触子２をろう付した消弧室１の開口端部１ａに、第１の接続部材４の延伸した凸状に形成された筒部４ａがろう付により接合されることで、消弧室接合部６が組立てられる。これら消弧室１に対する固定接触子２及び第１の接続部材４の筒部４ａの接合は、同時にろう付することにより一体化することができる。このとき、消弧室１には、固定接触子２及び第１の接続部材４の筒部４ａのろう付位置に、メタライズ処理を行って金属層又は金属膜を形成し、その金属層又は金属膜にＮｉめっきを施して置く。
組立てられた消弧室接合部６は、第１の接続部材４の筒部４ａに一体に連結されたフランジ部４ｂを鉄製のベース板７に密着させてシール溶接により接合する。
また、鉄製のベース板７には、銅製のパイプ３がベース板７を貫通した状態で接合されている。

【0012】

一端が封止された有底筒状のキャップ８は、第２の接続部材５の延伸した凸状をなす筒部５ａがキャップ８の開口端部８ａにシール溶接にて接合されることでキャップ接合部１２が組み立てられる。このキャップ接合部１２をベース板７に取り付けるには、第２の接続部材５に設けたフランジ部５ｂをベース板７に密着させてシール溶接する。
その際、消弧室接合部６とキャップ接合部１２とが、ベース板７に設けた挿通穴７ａを介して互いに連通するように取り付ける。これにより、電磁接触器のカプセル構造部１３が組み立てられる。

【0013】

消弧室接合部６の消弧室１と固定接触子２と第１の接続部材４を接合する方法は、炉中ろう付によって同時に行える。第１及び第２の接続部材４，５は低膨張率の材料、ベース板７は磁性材料、キャップ８は非磁性材料を用いて形成することが好ましい。
カプセル構造部１３を組み立てる際には、図１では示していないが、例えば特許文献１の図５に示した部品を配置する。すなわち、ベース板７の第１面（消弧室１を向く面）７ｂに、消弧室１内に配置される可動接点を有する可動接触子、この可動接触子を支持する可動軸、この可動軸の周りに配置された可動接点を固定接触子２の固定接点に押圧するための接触バネを配置し、ベース板７の第２面（キャップ接合部１２が接続する面）７ｃに、挿通穴７ａを貫通して延長される可動軸に連結された可動鉄心及び復帰バネを配置しておく。

【0014】

そして、ベース板７に、可動接触子、可動軸、接触バネを覆うように消弧室接合部６を配置するとともに、可動軸、可動鉄心及び復帰バネを覆うようにキャップ接合部１２を配置して、これら消弧室接合部６及びキャップ接合部１２をベース板７にシール溶接する。
電磁接触器のカプセル構造部１３を組み立てると、ベース板７に接合したパイプ３にガス排気装置（不図示）を接続してカプセル構造部１３の内部のガスを真空排気するとともに、ガス供給部（不図示）から封入ガス（水素ガス、窒素ガス、水素と窒素の混合ガス、或いはエア）が、パイプ３を介してカプセル構造部１３の内部に封入される。そして、カプセル構造部１３の内部へのガス封入が完了すると、パイプ３を潰して溶接することでパイプ３を封止する。

【0015】

［第１実施形態のパイプを塑性変形させるパイプ拡管部材について］
次に、ベース板７にパイプ３を接合する際に使用するパイプ拡管部材について説明する。
図３に示すように、鉄製のベース板７は、消弧室１を向く第１面７ｂからキャップ接合部１２が接続する第２面７ｃに貫通する内径ｄ１のパイプ貫通穴７ｄが形成されており、図示しないベース支持台で支持されている。
ベース板７のパイプ貫通穴７ｄの第１面７ｂ側には、開口端面に向かうに従い徐々に拡径して開口部を内径ｄ２（ｄ２＞ｄ１）としたテーパ内面１５が形成されている。このテーパ内面１５は、パイプ貫通穴７ｄの中心軸に対して４５°の角度で傾斜している円錐面である。

【0016】

銅製のパイプ３は、パイプ貫通穴７ｄの内径ｄ１より僅かに小さな外径ｄ３（ｄ３＞ｄ１）、内径ｄ４の円筒中空管であり、パイプ下端がダイス１６上に載って保持されながらベース板７のパイプ貫通穴７ｄに挿入され、パイプ上端がベース板７の第１面７ｂに面一に配置されている。
パイプ拡管部材は、パイプ３を内管から塑性変形させる中実円筒部材であり、例えばポンチ１７を用いる。
このポンチ１７は、ポンチ本体１８と、ポンチ本体１８の下部に一体形成され、パイプ３の内径ｄ４より所定量だけ大きな外径ｄ５を有し、パイプ貫通穴７ｄよりも長い円筒形状の拡径部１９と、拡径部１９の先端側に向かうに従い徐々に縮径して形成された挿入案内部２０と、拡径部１９の基端から連続して形成され、拡径部１９から離間するに従い徐々に拡径して形成されたカシメ部２１と、を備えている。カシメ部２１は、ポンチ１７の中心軸に対して４５°の角度で傾斜している円錐面である。

【0017】

［第１実施形態のベース板にパイプを接合する方法について］
次に、ベース板７にパイプ３を接合する方法について、図４から図６を参照して説明する。
先ず、図４に示すように、ベース板７の第１面７ｂ側からポンチ１７を下降していくと、拡径部１９がパイプ３の内周面に接触してパイプ３を拡管状態に塑性変形させ、パイプ３の外周面とベース板７のパイプ貫通穴７ｄの内周面が隙間無く密着した拡管部２２ａを形成する。
そして、ポンチ１７をさらに挿入し、拡径部１９に一体に形成されたカシメ部２１によって拡管部２２ａの開口端をさらに径方向外方に塑性変形させ、拡管部２２ａの開口端の外周面とベース板１７のテーパ内面１５が完全に密着した拡管端部２２ｂが形成される。

【0018】

次いで、図５に示すように、ベース板７の第１面７ｂ及び第２面７ｃの上下を逆転させ、ベース板７のパイプ貫通穴７ｄからパイプ３が立ち上がった状態に配置する。
そして、パイプ３の周囲の第２面７ｃ上に、円環状のろう材２３を配置する。
次いで、図６に示すように、円環状のろう材２３をパイプ３の周囲に配置したベース板７を加熱炉２４の内部に配置し、加熱炉２４の熱でろう材２３が溶融することで、ベース板７の第２面７ｃ側のパイプ貫通穴７ｄの開口周縁とパイプ３の外周とがろう付により接合される。

【0019】

次に、上述した第１実施形態の効果について説明する。
パイプ貫通穴７ｄの内周面とパイプ３の外周面を密着させた拡管部２２ａを形成することにより、パイプ貫通穴７ｄとパイプ３の間にろう材２３が流れ込まないので、パイプ７及びパイプ３の接合部は、ろう材２３の内部に発生するボイドの影響を受けることなく接合部の気密性を高めることができ、かつ、ろう付による接合強度も有することができる。
また、ポンチ１７は拡径部１９とカシメ部２１が一体に形成されているので、パイプ２に拡管部２２ａを形成する工程と、パイプ３の一端をテーパ内面１５に密着させた拡管端部２２ｂを形成する工程を連続して行うことができ、パイプ３を塑性変形させる作業を容易に行うことができる。

【0020】

また、ベース板７に固定されたパイプ３は、他の部材で支持しなくても単独で加熱炉２４内に配置することができるので、ろう材２３を溶融するための加熱作業の簡略化も図ることができる。
さらに、第１実施形態では、図１に示すように、ろう材２３によるベース板７及びパイプ３のろう付に加えて、パイプ貫通穴７ｄにパイプ３を密着させ、第１面７ｂ側に拡管端部２２ｂが形成されているので、図１の矢印で示す方向の引抜き力に十分に耐えることが可能なパイプ３の引抜き強度を増大させることができる。

【0021】

上述した第１実施形態では、パイプ３の外径ｄ３の寸法を４ｍｍ、パイプ３の内径ｄ４の寸法を２ｍｍに設定し、ポンチ１７の拡径部１９の外径ｄ５の寸法を２．２ｍｍに設定した。
なお、ポンチ１７のカシメ部２１は、ポンチ１７の中心軸に対して４５°の角度で傾斜し、このカシメ部２１に対応するテーパ内面１５も、パイプ貫通穴７ｄの中心軸に対して４５°の角度で傾斜するものとして説明したが、カシメ部２１及びテーパ内面１５は、１５°〜６０°の範囲で傾斜して形成されていればよい。

【0022】

ここで、図７は、ベース板に接合されたパイプの引き抜き強度を、従来と本発明とで比較したグラフである。
図７の横軸に示している比較例１は、前述の発明が解決しようとする課題の欄で説明した、溶融したろう材がベース板のパイプ外周面及びパイプ挿入穴の間に流れ込みボイドが発生しやすいベース板とパイプの接合部材である。
また、比較例２〜４は、ベース板７のパイプ貫通穴７ｄに挿入されたパイプ３が拡管状態で塑性変形される部材であるが、ベース板７及びパイプ３のろう付による接合をしていない部材である。ここで、比較例２はポンチ１７の拡径部１９の外径ｄ５の寸法が２．２２ｍｍに設定され、比較例３はポンチ１７の拡径部１９の外径ｄ５の寸法が２．２６ｍｍに設定され、比較例４はポンチ１７の拡径部１９の外径ｄ５の寸法が２．３０ｍｍに設定されている。

【0023】

そして、発明１は、ポンチ１７の拡径部１９の外径ｄ５の寸法が２．２２ｍｍに設定されているとともに、ベース板７及びパイプ３がろう材２３で接合されている部材である。
また、発明２は、ポンチ１７の拡径部１９の外径ｄ５の寸法が２．２６ｍｍに設定されているとともに、ベース板７及びパイプ３がろう材２３で接合されている部材である。
さらに、発明３は、ポンチ１７の拡径部１９の外径ｄ５の寸法が２．３０ｍｍに設定されているとともに、ベース板７及びパイプ３がろう材２３で接合されている部材である。

【0024】

この図７から明らかなように、比較例２〜４で示したベース板７のパイプ貫通穴７ｄに挿入されたパイプ３を密着させただけでは、従来構造の比較例１より大きな引き抜き強度を発生することができない。
これに対して、発明１〜３で示したように、ベース板７のパイプ貫通穴７ｄに挿入されたパイプ３を密着させるとともに、ベース板７及びパイプ３をろう材２３で接合することで、従来構造の比較例１より大きな引き抜き強度を発生することがわかる。

【符号の説明】

【0025】

１ 消弧室
１ａ 開口端部
２ 固定接触子
３ パイプ
４ 第１の接続部材
４ａ 筒部
４ｂ フランジ部
５ 第２の接続部材
５ａ 筒部
５ｂ フランジ部
６ 消弧室接合部
７ ベース板
７ａ 挿通穴
７ｂ 第１面
７ｃ 第２面
７ｄ パイプ貫通穴
８ キャップ
８ａ 開口端部
１２ キャップ接合部
１３ カプセル構造部
１５ テーパ内面
１６ ダイス
１７ ポンチ
１８ ポンチ本体
１９ 拡径部
２０ 挿入案内部
２１ カシメ部
２２ａ 拡管部
２２ｂ 拡管端部
２３ ろう材
２４ 加熱炉
ｄ１ パイプ挿入穴の内径
ｄ２ テーパ内面の開口径
ｄ３ パイプの外径
ｄ４ パイプの内径
ｄ５ 拡径部の外径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】