本發(fā)明涉及一種分別與電氣回路帶電連接的一對(duì)觸頭之間的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)，具體涉及一種接觸或分離的一對(duì)觸頭之間產(chǎn)生高電能的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

對(duì)傳輸高電壓、大電流電力的電線等進(jìn)行帶電連接的電連接器在所連接的連接對(duì)象側(cè)連接器被拔出時(shí)，由于在保持接觸的一對(duì)觸頭之間積蓄了高電能，因此，其間有時(shí)會(huì)發(fā)生電弧放電現(xiàn)象。在將與感性負(fù)載連接的一方連接器從與電線連接的另一方連接器拔出時(shí)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也會(huì)導(dǎo)致上述電弧放電現(xiàn)象。

電弧放電導(dǎo)致電連接器的觸頭熔融損壞等加速劣化，因此以往大致通過(guò)兩種方法來(lái)采取對(duì)策。第一方法是日本特開(kāi)2010-56055號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)所公開(kāi)的方法，在與一對(duì)觸頭的相對(duì)方向正交的方向上配置永久磁體等而施加磁場(chǎng)，通過(guò)洛倫茲力使電弧的方向偏轉(zhuǎn)而防止由電弧放電引起的觸頭的損傷。

另外，第二方法是降低在一對(duì)觸頭之間積蓄的電能本身而不產(chǎn)生電弧放電的方法。在一對(duì)觸頭之間積蓄的電能與一對(duì)觸頭之間的電壓和電流成正比，因此在日本特開(kāi)昭63-86281號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)、日本實(shí)開(kāi)平4-2467號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)3)中，通過(guò)降低一對(duì)觸頭分離時(shí)觸頭之間的電壓來(lái)防止產(chǎn)生電弧放電。

即，如圖6所示，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)100中，將觸頭101和電阻率ρ比觸頭101高的電阻體102沿著連接對(duì)象側(cè)連接器的觸頭103移動(dòng)的移動(dòng)路徑連結(jié)設(shè)置，在另一方觸頭103被從移動(dòng)路徑拔出而分離時(shí)，在電阻值最高的電阻體102的前端102a使觸頭103分離，使兩者之間的電壓成為不會(huì)導(dǎo)致電弧放電的電壓從而防止發(fā)生電弧放電現(xiàn)象。

另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3所記載的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)110中，如圖7所示，觸頭112沿著連接對(duì)象側(cè)連接器的觸頭114移動(dòng)的移動(dòng)路徑朝分離方向(在圖中右側(cè))移動(dòng)時(shí)其電阻值增加，如該圖的(b)所示，連接對(duì)象側(cè)連接器的觸頭114在該圖的(a)所示完全插入的狀態(tài)下被從移動(dòng)路徑拔出時(shí)，觸頭114接近的觸頭112的前端112a的部分成為最高電阻，使觸頭112的電位大幅度下降，從而使其前端112a與觸頭114之間的電壓成為不會(huì)導(dǎo)致電弧放電的電壓。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2010-56055號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)昭63-86281號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本實(shí)開(kāi)平4-2467號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在專(zhuān)利文獻(xiàn)1示出的第一方法中，在與一對(duì)觸頭的相對(duì)方向正交的方向上配置永久磁體等而產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此該結(jié)構(gòu)復(fù)雜且使觸頭的接觸結(jié)構(gòu)大型化，并且不能防止產(chǎn)生電弧放電本身，所以，由電弧放電引起的電磁噪聲對(duì)負(fù)載等電回路帶來(lái)不良影響，其并非根本性的解決手段。

另外，在第二方法的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)100中，在拔出另一方觸頭103時(shí)，經(jīng)由電阻率ρ高的電阻體102與觸頭101分離，因此，由于電阻體102的電阻值而使電阻體102的前端102a的電壓下降。在此，如圖8所示，電阻體102的電阻值和從與觸頭101之間的連接位置x0起的距離成正比，因此，在電阻體102的前端102a的位置x1上電阻值最大。然而，由于在觸頭101、103之間施加的電壓、在觸頭101、103之間流動(dòng)的電流，即使在電阻體102的前端102a電阻體102的電阻值為最大值，也無(wú)法在電阻體102中使電位充分下降，從而可能導(dǎo)致產(chǎn)生電弧放電現(xiàn)象。

在這種情況下，可以考慮以電阻率ρ更高的導(dǎo)電材料來(lái)形成電阻體102，但是，如果使用高電阻值的電阻體102，那么，在連接對(duì)象側(cè)連接器的觸頭103的接觸位置從觸頭101移動(dòng)至電阻體102的瞬間，電阻體102成為與空氣同樣的絕緣體，接近的觸頭101、103之間的電能導(dǎo)致電弧放電。因而，觸頭103的接觸位置從連接位置x0至預(yù)定的距離之前，無(wú)法使電阻體102的電阻值大幅上升，所以，通過(guò)改變導(dǎo)電材料并不能解決問(wèn)題。

對(duì)此，可以考慮通過(guò)延長(zhǎng)電阻體102的連接位置x0至前端位置x1的長(zhǎng)度來(lái)增加前端102a的電阻值，但是，由于電阻值只是與分離方向的距離成正比地增加而已，所以，電阻體102的電阻值的上限受到限制，在分離方向上延長(zhǎng)還導(dǎo)致觸頭的接觸結(jié)構(gòu)的大型化。

另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3所記載的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)110中，觸頭102沿著移動(dòng)路徑向分離方向(在圖中右側(cè))移動(dòng)時(shí)電阻值增加，但是，觸頭102中使用的導(dǎo)電材料的電阻率ρ因各導(dǎo)電材料而為固有值，因此，要在向分離方向(在圖中右側(cè))移動(dòng)時(shí)增加每單位長(zhǎng)度的電阻值，就需要準(zhǔn)備多種電阻率ρ逐漸變大的導(dǎo)電材料并在分離方向上連續(xù)配置，因此并不具備可實(shí)用性。

本發(fā)明是考慮上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題而完成的，目的在于提供一種觸頭的接觸結(jié)構(gòu)，能夠與接觸或分離的一對(duì)觸頭之間積蓄的電能大小無(wú)關(guān)地，通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)可靠地 防止產(chǎn)生電弧放電。

為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求1所記載的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)為這樣一種觸頭的接觸結(jié)構(gòu)，即，相互電連接的第一觸頭和電阻率比第一觸頭高的中間接觸體沿著與第一觸頭接觸或分離的第二觸頭的移動(dòng)路徑連續(xù)地露出，沿著移動(dòng)路徑從第一觸頭朝分離方向移動(dòng)的第二觸頭在從第一觸頭分離并與中間接觸體接觸后從中間接觸體分離，其特征在于，中間接觸體形成為下述形狀，即，在與第一觸頭電連接的基端至分離方向的前端的至少任意一個(gè)區(qū)間內(nèi)，與移動(dòng)路徑正交的橫截面的截面面積在分離方向上逐漸減小。

從與第一觸頭進(jìn)行電連接的基端至與第二觸頭的接觸位置的中間接觸體的電阻值與從基端至與第二觸頭的接觸位置的沿移動(dòng)路徑的距離成正比，和與移動(dòng)路徑正交的中間接觸體的橫截面的截面面積成反比。中間接觸體的橫截面的截面面積至少在一部分區(qū)間內(nèi)在分離方向上逐漸減小，因此，中間接觸體的電阻值在上述區(qū)間與從基端起的距離成正比而大幅度增加。

因而，即使將中間接觸體在第二觸頭的接觸位置在基端附近的情況下設(shè)為低電阻，并且將從基端至前端的距離設(shè)為短距離，在第二觸頭的接觸位置處于前端的情況下也會(huì)成為極高的電阻值，在任一個(gè)接觸位置附近均不會(huì)積蓄可導(dǎo)致產(chǎn)生電弧放電程度的電能。

權(quán)利要求2所記載的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)的特征在于，中間接觸體的從上述基端至分離方向的上述前端的形狀圍繞中空的移動(dòng)路徑的軸形成為截頭圓錐形，將截頭圓錐形的前端位置設(shè)為下述位置，即，因第一觸頭與第二觸頭之間的電壓以及第一觸頭與第二觸頭之間接觸時(shí)流動(dòng)的電流而在中間接觸體與第二觸頭之間積蓄的能量小于會(huì)導(dǎo)致電弧放電的能量的位置。

當(dāng)將中間接觸體的電阻率設(shè)為ρ、將圓錐形的基端的半徑設(shè)為b₂、中空的移動(dòng)路徑為圓筒形而將其半徑設(shè)為b₁、將基端至圓錐形的傾斜面與移動(dòng)路徑的軸交叉的交叉位置的沿分離方向的距離設(shè)為a₂時(shí)，基端至朝分離方向分離距離x后的位置的中間接觸體的電阻值Rx可以用下式表示，

$R_x=\frac{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\π}}\·\frac{-a_2}{2b_2{b}_1}\left(ln\right|\frac{-\frac{b_2}{a_2}x+b_2-b_1}{-\frac{b_2}{a_2}x+b_2+b_1}|-ln|\frac{b_2-b_1}{b_2+b_1}\left|\right)$····式(1)

在第二觸頭的接觸位置為中間接觸體的基端附近時(shí)緩慢地上升，隨著接觸位置接近圓錐形的前端而急劇上升，從基端起的距離x為a₂(b₂-b₁)/b₂的移動(dòng)路徑開(kāi)口的位置a₁處變 為無(wú)限大。

由式(1)計(jì)算出的中間接觸體的電阻值R引起電壓下降，據(jù)此，在中間接觸體與第二觸頭之間積蓄的能量小于會(huì)導(dǎo)致電弧放電的能量的距離x的位置上切斷圓錐形而形成截頭圓錐形的前端，由此能夠可靠地防止產(chǎn)生電弧放電。

權(quán)利要求3所記載的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)的特征在于，中間接觸體由鐵素體形成，該鐵素體的電阻率比由金屬或合金構(gòu)成的第一觸頭高。

鐵素體的電阻率比一般用作觸頭的材料的金屬、合金的電阻率高，因此與沿移動(dòng)路徑的距離相應(yīng)地上升的電阻值的梯度變得更大。

權(quán)利要求4所記載的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)的特征在于，第二觸頭由基端接觸部和保護(hù)接觸部構(gòu)成，上述基端接觸部由金屬或合金構(gòu)成，上述保護(hù)接觸部由鐵素體構(gòu)成并從基端接觸部突出設(shè)置在靠近上述分離方向的周?chē)?，上述保護(hù)接觸部在移動(dòng)路徑的露出中間接觸體的位置范圍內(nèi)與中間接觸體進(jìn)行接觸，并且，基端接觸部在移動(dòng)路徑的露出第一觸頭的位置與第一觸頭接觸。

第二觸頭的由鐵素體構(gòu)成的保護(hù)接觸部與由鐵素體構(gòu)成的中間接觸體接觸，因此，第二觸頭沿著移動(dòng)路徑移動(dòng)時(shí)不會(huì)因與中間接觸體之間的接觸而產(chǎn)生磨損。

權(quán)利要求5所記載的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)的特征在于，中間接觸體由陶瓷樹(shù)脂形成，該陶瓷樹(shù)脂的電阻率比由金屬或合金構(gòu)成的第一觸頭高。

中間接觸體由電阻率比第一觸頭高的陶瓷樹(shù)脂形成，因此與沿著移動(dòng)路徑的距離相應(yīng)地上升的電阻值的梯度變得更大。

權(quán)利要求6所記載的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)的特征在于，中間接觸體由導(dǎo)電性樹(shù)脂形成，該導(dǎo)電性樹(shù)脂的電阻率比由金屬或合金構(gòu)成的第一觸頭高。

中間接觸體由電阻率比第一觸頭高的導(dǎo)電性樹(shù)脂形成，因此與沿著移動(dòng)路徑的距離相應(yīng)地上升的電阻值的梯度變得更大。

權(quán)利要求7所記載的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)的特征在于，第二觸頭為設(shè)置于公連接器的插銷(xiāo)，第一觸頭為插座觸頭，該插座觸頭設(shè)置于與上述公連接器嵌合連接的母連接器并面朝對(duì)上述插銷(xiāo)的插拔進(jìn)行引導(dǎo)的插頭插入孔。

即使在公連接器的插銷(xiāo)與母連接器的插座觸頭之間積蓄高電能，在插銷(xiāo)的插拔時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生電弧放電。

根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明，將中間接觸體形成為至少在一部分區(qū)間內(nèi)橫截面的截面面積在分離方向上逐漸減小的形狀，由此，在第二觸頭從第一觸頭或中間接觸體的前端分離的任一瞬間，均不會(huì)產(chǎn)生電弧放電。

特別是，即使縮短從中間接觸體的基端至前端的沿移動(dòng)路徑的長(zhǎng)度，也能夠可靠地防止產(chǎn)生電弧放電，因此觸頭的接觸結(jié)構(gòu)的整體不會(huì)變得大型化。

根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)明，能夠?qū)闹虚g接觸體的基端至前端的沿移動(dòng)路徑的長(zhǎng)度設(shè)為不會(huì)產(chǎn)生電弧放電的最短的長(zhǎng)度。

根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)明，能夠進(jìn)一步縮短中間接觸體的沿移動(dòng)路徑的長(zhǎng)度，防止產(chǎn)生電弧放電。

另外，與由碳系的電阻材料形成的情況下的中間接觸體相比，第二觸頭所接觸的接觸面牢固且不易磨損，即使第二觸頭反復(fù)進(jìn)行滑動(dòng)接觸也不會(huì)導(dǎo)致滑動(dòng)劣化。

根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)明，即使將鐵素體用于中間接觸體，與鐵素體接觸的第二觸頭也不會(huì)磨損。

根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6的發(fā)明，使用可注塑成型的陶瓷樹(shù)脂或?qū)щ娦詷?shù)脂來(lái)形成中間接觸體，因此，即使是與移動(dòng)路徑正交的橫截面的截面面積在分離方向上逐漸減小的復(fù)雜的形狀也能夠容易地成型。

根據(jù)權(quán)利要求7的發(fā)明，對(duì)輸送高電壓、大電流電力的電線等進(jìn)行帶電連接的由公連接器與母連接器構(gòu)成的電連接器中不會(huì)產(chǎn)生電弧放電。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)1的縱截面圖。

圖2是表示第二觸頭3的接觸位置(x)與中間接觸體4的電阻值Rx的關(guān)系的曲線圖。

圖3是第二實(shí)施方式的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)10的縱截面圖。

圖4是第三實(shí)施方式的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)20的縱截面圖。

圖5是第四實(shí)施方式的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)30的縱截面圖。

圖6是現(xiàn)有技術(shù)的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)100的側(cè)視圖。

圖7是表示現(xiàn)有技術(shù)的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)110的縱截面圖，其中，(a)表示連接對(duì)象側(cè)的觸頭114被完全插入后的狀態(tài)，(b)表示從移動(dòng)路徑拔出連接對(duì)象側(cè)的觸頭114后的狀態(tài)。

圖8是表示觸頭的接觸結(jié)構(gòu)100的連接對(duì)象側(cè)連接器的觸頭103的移動(dòng)量x和電阻體102的電阻值的變化的曲線圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1：觸頭的接觸結(jié)構(gòu)(第一實(shí)施方式)；2：插座觸頭(第一觸頭)；2a：圓筒接觸部；2b：環(huán)狀連接部；2c：連結(jié)部；3：插銷(xiāo)(第二觸頭)；3a：球體部；4：中間接觸體；5：插頭穿通孔(移動(dòng)路徑)；10：觸頭的接觸結(jié)構(gòu)(第二實(shí)施方式)；20：觸頭的接觸結(jié)構(gòu)(第三實(shí)施方式)；22：第一觸頭；23：第二觸頭；24：中間接觸體；25：移動(dòng)路徑；30：觸頭的接觸結(jié)構(gòu)(第四實(shí)施方式)。

具體實(shí)施方式

以下，使用圖1和圖2說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)1。觸頭的接觸結(jié)構(gòu)1為使作為第二觸頭的插銷(xiāo)3與作為第一觸頭的插座觸頭2接觸而進(jìn)行電連接的結(jié)構(gòu)。在本說(shuō)明書(shū)中，將第二觸頭3朝第一觸頭2移動(dòng)的圖1的左方向設(shè)為接觸方向、從與第一觸頭2之間的接觸位置分離而移動(dòng)的圖1的右方向設(shè)為分離方向、接觸方向設(shè)為基端側(cè)、分離方向設(shè)為前端側(cè)，對(duì)各部分進(jìn)行說(shuō)明。另外，對(duì)于本說(shuō)明書(shū)所記載的各實(shí)施方式，對(duì)具有與觸頭的接觸結(jié)構(gòu)1相同或同樣作用的結(jié)構(gòu)賦予相同的附圖標(biāo)記并省略其詳細(xì)說(shuō)明。

在與電線的終端相連接的成為母連接器的連接器插座上設(shè)置插座觸頭2，在與接受通過(guò)電線供給的電力而進(jìn)行動(dòng)作的負(fù)載相連接的成為公連接器的連接器插頭上設(shè)置插銷(xiāo)3，通過(guò)將連接器插頭與連接器插座嵌合連接從而使插座觸頭2和插銷(xiāo)3相互接觸，例如400V、2A的800W電力從電線經(jīng)由插座觸頭2和插銷(xiāo)3被提供給負(fù)載。

如圖1所示，在連接器插座上連結(jié)設(shè)置有中間接觸體4，中間接觸體4在插座觸頭2的分離方向上形成為圓錐形狀。插座觸頭2和中間接觸體4繞同一中心軸而形成，插頭穿通孔5沿著該中心軸(X軸)以連通的方式貫穿設(shè)置。插頭穿通孔5形成在沿接觸方向和分離方向的X方向上，其內(nèi)徑2b1具有大致與向插頭穿通孔5插拔的插銷(xiāo)3的外徑相同或稍短的長(zhǎng)度。因而，插銷(xiāo)3以插頭穿通孔5作為移動(dòng)路徑，插座觸頭2和中間接觸體4與連續(xù)的插頭穿通孔5的內(nèi)壁面進(jìn)行滑動(dòng)接觸，同時(shí)，插銷(xiāo)3被引導(dǎo)進(jìn)行接觸方向和分離方向的移動(dòng)。

插座觸頭2的圓筒接觸部2a和環(huán)狀連接部2b由磷青銅、黃銅等銅合金一體地形成，環(huán)狀連接部2b在圓筒接觸部2a的前端與圓筒接觸部2a正交。環(huán)狀連接部2b的外徑為2b₂，與圓錐形狀的中間接觸體4的基端的外徑相等。環(huán)狀連接部2b的前端面由導(dǎo)電性粘接劑等固著于相同形狀的相對(duì)的中間接觸體4的基端面，插座觸頭2與中間接觸體4的基端電連接。

中間接觸體4呈在基端的外徑為2b₂、分離方向(X方向)的高度為a₂的圓錐形中內(nèi)徑為2b₁的插頭穿通孔5沿中心軸貫穿設(shè)置而成的圓錐形狀，中間接觸體4由鐵素體形成，鐵素體具有比由銅合金形成的插座觸頭2充分高的電阻率ρ。鐵素體是使用玻璃使鐵、鎂、鋅等導(dǎo)電粒子進(jìn)行結(jié)合而成的燒結(jié)體，通過(guò)調(diào)整導(dǎo)電粒子與玻璃的摻量比，可以得到1Ωcm至800Ωcm左右的范圍內(nèi)的電阻率ρ。因而，如后文中所述，通過(guò)改變鐵素體的電阻率ρ，可以在1倍至800倍的范圍內(nèi)任意地調(diào)整中間接觸體4的電阻值R，其中，中間接觸體4的電阻值R與自基端(x＝0)起X方向的距離x相應(yīng)地上升。另外，通過(guò)使用作為燒結(jié)體的鐵素體來(lái)形成中間接觸體4，由此，即使插銷(xiāo)3進(jìn)行滑動(dòng)接觸也不會(huì)磨損，即使反復(fù)進(jìn)行滑動(dòng)接觸也不會(huì)導(dǎo)致滑動(dòng)劣化。

關(guān)于具有上述結(jié)構(gòu)的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)1，說(shuō)明與插銷(xiāo)3的接觸位置(x)相應(yīng)地變化的插座觸頭2與插銷(xiāo)3之間的電阻值。在此，形成觸頭2、3的金屬或合金的電阻率ρ一般為幾μΩcm，而如上所述，鐵素體的電阻率ρ較高，為其10⁶至10⁸倍，相對(duì)于中間接觸體4的電阻值R，由兩導(dǎo)電性材料構(gòu)成的插座觸頭2與插銷(xiāo)3的電阻值較為微小，并且，插座觸頭2和中間接觸體4之間的連接電阻以及中間接觸體4和插銷(xiāo)3之間的接觸電阻與插銷(xiāo)3的接觸位置(x)無(wú)關(guān)地大致為固定值，因此，在本說(shuō)明書(shū)中，忽視這些電阻值，將中間接觸體4的電阻值R視為插座觸頭2與插銷(xiāo)3之間的電阻值而進(jìn)行說(shuō)明。

插座觸頭2與插銷(xiāo)3之間的中間接觸體4的電阻值R和連接插座觸頭2的基端(x＝0)至插銷(xiāo)3的接觸位置xp的、沿插銷(xiāo)3的移動(dòng)路徑的X方向的距離x成正比，和與X方向正交的橫截面的截面面積S成反比，將中間接觸體4的電阻率設(shè)為ρ，用下式表示。

R＝x/S

中間接觸體4形成為繞圓錐形的中心軸即X軸貫穿設(shè)置插頭穿通孔5而成的圓錐形狀，因此，與X方向正交的橫截面的截面面積S根據(jù)X方向的距離x不同而不同，從基端分離距離x后的位置上的橫截面面積Sx如圖1所示，基端的半徑為b₂、插頭穿通孔5的半徑為b₁、從基端起的圓錐形狀的高度(X方向的長(zhǎng)度)為a₂，由此，可以用下式表示。

Sx＝π·(b₂－b₂·x/a₂)²－π·b₁²

因而，該位置上的微小幅度Δx的中間接觸體4的電阻值ΔR可以用下式表示，

ΔR＝ρ·Δx/Sx＝ρ·Δx/π·{(b₂－b₂·x/a₂)²－b₁²}

關(guān)于從基端(x＝0)分離距離x后的插銷(xiāo)3的接觸位置xp的中間接觸體4的電阻值Rx，如果將圓錐的梯度-b₂/a₂設(shè)為k，則可以用下式表示，

$R_x=\frac{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\π}}{\∫}_o^x\left(\frac{1}{{(kx+b_2)}^2-{b_1}^2}\right)dx$····式(2)

因此，將其進(jìn)行積分而得到下式。

$R_x=\frac{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\π}}\·\frac{-a_2}{2b_2{b}_1}\left(ln\right|\frac{-\frac{b_2}{a_2}x+b_2-b_1}{-\frac{b_2}{a_2}x+b_2+b_1}|-\ln |\frac{b_2-b_1}{b_2+b_1}\left|\right)$····式(1)

根據(jù)式(1)，如果插銷(xiāo)3的接觸位置xp在與插座觸頭2相連接的基端(x＝0)，則x為0(以下，將從基端起沿X方向的距離為a₁、a₂、a₃的位置稱(chēng)為a₁、a₂、a₃)，因此，中間接觸體4的電阻值Rx為0，隨著從基端向分離方向分離而緩慢地上升，電阻值Rx在從基端起的距離x為a₂(b₂-b₁)/b₂的位置的中間接觸體4的前端a₁為無(wú)限大。

圖2是表示在使用電阻率ρ為0.03Ωm的鐵素體來(lái)形成中間接觸體4并將圓錐形狀的基端的半徑b₂設(shè)為3mm、將圓錐形狀的高度(X方向的長(zhǎng)度)a₂設(shè)為5mm的情況下，使用式(1)對(duì)從基端起的距離x與從基端至距離x的中間接觸體4的電阻R的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算所得出的計(jì)算結(jié)果的曲線圖。在此，為了使計(jì)算更容易，假設(shè)未形成有插頭穿通孔5而將其半徑b₁設(shè)為0。

如該圖所示，在插銷(xiāo)3的接觸位置xp從與插座觸頭2相連接的基端起向分離方向移動(dòng)4mm左右距離的過(guò)程中，中間接觸體4的電阻R為22Ω以下，即使在插銷(xiāo)3與插座觸頭2之間積蓄了大電能，由于插銷(xiāo)3與插座觸頭2經(jīng)由低電阻的中間接觸體4進(jìn)行電連接，因此，也不會(huì)在它們之間產(chǎn)生電弧放電。另外，當(dāng)插銷(xiāo)3的接觸位置xp接近中間接觸體4的前端時(shí)中間接觸體4的電阻Rx急劇上升，例如，在從基端起的距離x為4.9mm的接觸位置xp上為260Ω，在插銷(xiāo)3與中間接觸體4分離時(shí)，在中間接觸體4的前端(從基端起的距離x為5mm)理論上為無(wú)限大。因而，在插銷(xiāo)3與插座觸頭2之間的電連接被切斷的瞬間，由于間隔有高電阻值的中間接觸體4，中間接觸體4的前端與插銷(xiāo)3之 間的電壓大幅下降，因此，其間不會(huì)產(chǎn)生諸如可導(dǎo)致電弧放電的電能。

根據(jù)上述第一實(shí)施方式的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)1，例如，僅通過(guò)采用沿移動(dòng)路徑5的長(zhǎng)度為5mm左右的較短的中間接觸體4，就能夠使中間接觸體4的電阻R從幾Ω變化至接近無(wú)限大。特別是，如圖2所示，在插銷(xiāo)3與插座觸頭2分離4mm左右之前，所間隔的中間接觸體4為低電阻值，中間接觸體4成為絕緣體，接近的插銷(xiāo)3與插座觸頭2之間不會(huì)產(chǎn)生電弧放電，另一方面，在插銷(xiāo)3的接觸位置Xp從基端分離4mm后向中間接觸體4的前端僅移動(dòng)1mm的過(guò)程中，中間接觸體4的電阻Rx上升至無(wú)限大，因此，即使在插銷(xiāo)3從中間接觸體4的前端分離的瞬間，其間也不會(huì)產(chǎn)生電弧放電。

這樣，在插銷(xiāo)3被從中間接觸體4的前端a₁拔出時(shí)，即，在插銷(xiāo)3與插座觸頭2之間的電連接被切斷時(shí)，中間接觸體4的電阻Rx隨著插銷(xiāo)3向分離方向移動(dòng)而上升至無(wú)限大之后，中間接觸體4與插銷(xiāo)3分離而絕緣。因而，插銷(xiāo)3與插座觸頭2之間的電阻值從幾Ω連續(xù)地變化至無(wú)限大，所以，不會(huì)產(chǎn)生急劇的電流變化，在觸頭2、3中不產(chǎn)生電磁噪聲，即使連接的電氣回路包含電感也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

在上述觸頭的接觸結(jié)構(gòu)1中，在中間接觸體4的前端a1使與沿移動(dòng)路徑的方向(X方向)正交的橫截面的截面面積收斂為0，使中間接觸體4的電阻R上升至無(wú)限大，另一方面，在插頭穿通孔5的開(kāi)口處，中間接觸體4面對(duì)銳角，因此，得不到充分的強(qiáng)度，在向插頭穿通孔5插入插銷(xiāo)3時(shí)插銷(xiāo)3與其抵接而有可能導(dǎo)致破損。在圖3示出的第二實(shí)施方式的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)10中，為了解決上述觸頭的接觸結(jié)構(gòu)1所存在的問(wèn)題，在不會(huì)產(chǎn)生電弧放電的位置上將圓錐狀的中間接觸體4的前端部分裁斷而形成為截頭圓錐形。

如上所述，如果將連接器插頭連接到連接器插座而從電線向負(fù)載供給400V、2A的800W電力，則在插座觸頭2與插銷(xiāo)3被切斷的瞬間，其間將產(chǎn)生400V、2A的電能。在此，如果在插銷(xiāo)3分離時(shí)中間接觸體3的前端與插銷(xiāo)3之間不產(chǎn)生電弧放電的電能上限例如為15V、2A，則可通過(guò)將中間接觸體4的前端處的中間接觸體4的電阻值Rx設(shè)為(400-15)V/2A＝192.5Ω以上，來(lái)防止產(chǎn)生電弧放電。

在中間接觸體4的側(cè)面如觸頭的接觸結(jié)構(gòu)1那樣為圓錐形的傾斜面的情況下，距離x與從基端分離距離x后的接觸位置Xp上的中間接觸體4的電阻值Rx之間的關(guān)系可由下式得到，

$R_x=\frac{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\π}}\·\frac{-a_2}{2b_2{b}_1}\left(ln\right|\frac{-\frac{b_2}{a_2}x+b_2-b_1}{-\frac{b_2}{a_2}x+b_2+b_1}|-\ln |\frac{b_2-b_1}{b_2+b_1}\left|\right)$····式(1)

因此，將式(1)的電阻值Rx設(shè)為192.5Ω，求出從中間接觸體4的基端至前端的距離x，將該距離x的位置作為截頭圓錐形的中間接觸體4的前端的位置a₃，能夠防止產(chǎn)生電弧放電。

可以通過(guò)改變式(1)中的電阻率ρ、基端的半徑b₂、插頭穿通孔5的半徑b₁、從基端起的圓錐形高度(X方向的長(zhǎng)度)a₂的各變量中的任意一個(gè)或兩個(gè)以上來(lái)任意地調(diào)整中間接觸體4的截頭圓錐形的前端位置a₃。

圖4是表示第三實(shí)施方式的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)20的縱截面圖，在第三實(shí)施方式中，形成為立方體的中間接觸體24的平面24a朝分離方向并向底面的移動(dòng)路徑25的方向傾斜，由此，與移動(dòng)路徑25正交的中間接觸體24的橫截面面積在分離方向上逐漸減小。在該觸頭的接觸結(jié)構(gòu)20中，第一觸頭22形成為長(zhǎng)方體狀，第二觸頭23由對(duì)第一觸頭22的底面?zhèn)仁┝Φ陌寤善纬伞?/p>

第一觸頭22和在其分離方向上與第一觸頭22一體地電連接的中間接觸體24的各底面在同一面上連續(xù)形成，第二觸頭23一邊沿著各底面彈性接觸一邊向接觸方向和分離方向滑動(dòng)。也就是說(shuō)，第一觸頭22和中間接觸體24的連續(xù)的底面的沿接觸方向和分離方向的路徑成為第二觸頭23的移動(dòng)路徑25。

如圖4所示，將基端的高度設(shè)為b₂、基端至傾斜面24a與移動(dòng)路徑25相交的位置的長(zhǎng)度設(shè)為a₂、與未圖示的紙面正交的方向的縱深設(shè)為L(zhǎng)，中間接觸體24的從基端分離距離x后的位置處的與X方向正交的橫截面的截面面積Sx可以用下式表示。

Sx＝L·(b₂-b₂·x/a₂)

因而，該位置上的微小幅度Δx的中間接觸體4的電阻值ΔR可以用下式表示。

ΔR＝ρ·Δx/Sx＝ρ·Δx/L·(b₂-b₂·x/a₂)

關(guān)于從基端(x＝0)分離距離x后的第二觸頭23的接觸位置xp的中間接觸體4的電阻值Rx，如果將圓錐的梯度-b₂/a₂設(shè)為k，則可以用下述式(3)表示。

$R_x=\frac{\mathrm{\ρ}}{L}{\∫}_o^x\frac{1}{b_2-\frac{b_2}{a_2}x}dx$····式(3)

將其進(jìn)行積分，可以得到下述式(4)。

$R_x=\frac{\mathrm{\ρ}\·a_2}{L\·b_2}\left(\log \frac{a_2}{a_2-x}\right)$····式(4)

根據(jù)式(4)，如果第二觸頭23的接觸位置xp在與第一觸頭22相連接的基端(x＝0)，則x為0，因此，中間接觸體4的電阻值Rx為0，隨著從基端向分離方向進(jìn)行移動(dòng)，與上述第一、第二實(shí)施方式相比，電阻值Rx緩慢地上升，并在中間接觸體24的前端a₁變成最大值。另外，將在中間接觸體24的前端a₁不會(huì)產(chǎn)生電弧放電的閾值的中間接觸體24的電阻值Rx代入式(4)，從而還能夠求出中間接觸體24的沿移動(dòng)路徑25的最小長(zhǎng)度。

在上述各實(shí)施方式中，為了防止由第二觸頭3、23滑動(dòng)接觸而引起的磨損，使用作為燒結(jié)體的鐵素體來(lái)形成中間接觸體4、24，但是，與鐵素體滑動(dòng)接觸的第二觸頭3、23側(cè)有可能磨損而劣化。圖5是解決該問(wèn)題的第四實(shí)施方式的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)30的截面圖。關(guān)于作為第二觸頭的插銷(xiāo)3，與第二實(shí)施方式的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)10相比，如圖所示，由銅合金構(gòu)成的觸頭主體的基端側(cè)形成為球體部3a，與插頭穿通孔5內(nèi)接的鐵素體制的環(huán)狀接觸部3b卷繞在與插頭穿通孔5內(nèi)接的球體部3a的圓周周?chē)Ａ硗?，插座觸頭2的圓筒接觸部2a與環(huán)狀連接部2b的連結(jié)部2c形成為向上述插銷(xiāo)3的基端側(cè)露出的球體部3a抵接而與球面接觸的凹曲面。

因而，在插銷(xiāo)3在插頭穿通孔5內(nèi)與中間接觸體4滑動(dòng)接觸的過(guò)程中，鐵素體制的環(huán)狀接觸部3b進(jìn)行接觸，當(dāng)將插銷(xiāo)3向接觸方向插入插頭穿通孔5內(nèi)以使其與插座觸頭2抵接時(shí)，由銅合金構(gòu)成的觸頭主體的球體部3a與插座觸頭2的連結(jié)部2c進(jìn)行接觸。因而，在插銷(xiāo)3與插座觸頭2之間進(jìn)行接觸的過(guò)程中，由于其間不存在較高電阻率ρ的鐵素體，因此，不會(huì)產(chǎn)生電力損失，插銷(xiāo)3與插座觸頭2進(jìn)行電連接。另外，在插銷(xiāo)3與插座觸頭2進(jìn)行接觸之前，鐵素體的中間接觸體4與環(huán)狀接觸部3b進(jìn)行滑動(dòng)接觸，因此均不會(huì)磨損。

另外，在上述各實(shí)施方式中，說(shuō)明了中間接觸體4、24從基端至前端連續(xù)配置，與 移動(dòng)路徑5、25正交的中間接觸體4、24的橫截面的截面面積在分離方向上逐漸減小的形狀。也可以形成為下述形狀，即，在基端至前端的至少一部分區(qū)間中，與移動(dòng)路徑正交的截面面積逐漸減小。然而，中間接觸體4、24的沿移動(dòng)路徑的形狀需要形成為可滿足下述要求的形狀，即：在基端至橫截面面積為最小的位置的中間接觸體4、24的電阻值Rx引起電壓下降的情況下，與上述成為最小的位置相比，在前端側(cè)的接觸位置xp不會(huì)產(chǎn)生電弧放電。

此外，在使用作為燒結(jié)體的鐵素體來(lái)形成中間接觸體4、24的情況下，與移動(dòng)路徑正交的橫截面的截面面積S在分離方向上逐漸減小的形狀的加工有時(shí)會(huì)比較困難，因此，如果是能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的電阻率ρ的導(dǎo)電材料，則也可以使用陶瓷樹(shù)脂來(lái)形成期望的中間接觸體4、24。在此，陶瓷樹(shù)脂是指將PPS(聚苯硫醚)等熱塑性樹(shù)脂與硼化鈦等導(dǎo)電性陶瓷粉粒帶以預(yù)定比率進(jìn)行混合而得到的樹(shù)脂或?qū)崴苄詷?shù)脂與絕緣性陶瓷細(xì)粒子與任意的導(dǎo)電性填料以預(yù)定比率進(jìn)行混合而得到的樹(shù)脂，是為確保熱塑性樹(shù)脂在注塑成形中具備充分的成形性并確保成型品具有導(dǎo)電性進(jìn)行組合而成的樹(shù)脂。例如，在日本特開(kāi)2003-34751號(hào)公報(bào)記載的比較例1中，可通過(guò)適當(dāng)降低硼化鈦(TiB2)的摻量比來(lái)得到上述陶瓷樹(shù)脂。此外，陶瓷樹(shù)脂的組合物并不限于熱塑性樹(shù)脂和導(dǎo)電性陶瓷細(xì)粒子，也可以根據(jù)需要添加玻璃纖維等纖維以及其它添加物。

另外，如果是能夠同樣實(shí)施本發(fā)明的電阻率ρ的導(dǎo)電材料，則也可以使用低電阻導(dǎo)電性樹(shù)脂等不同的成形材料來(lái)成形復(fù)雜形狀的中間接觸體4、24。在此，能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的電阻率ρ是指，能夠在觸頭的接觸結(jié)構(gòu)的部分配置的中間接觸體的大小，能夠利用通過(guò)中間接觸體的電阻率ρ計(jì)算出的基端至前端處的電阻值Rx來(lái)可靠地防止在中間接觸體的基端附近與前端產(chǎn)生電弧放電的范圍內(nèi)的電阻率ρ。

另外，在上述實(shí)施方式中，以由連接器插頭和連接器插座構(gòu)成的電連接器所具備的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行了說(shuō)明。除了電連接器以外，如果是第一觸頭和第二觸頭沿固定的移動(dòng)路徑向接觸方向和分離方向進(jìn)行移動(dòng)并與第一觸頭接觸或分離的結(jié)構(gòu)，則本發(fā)明還能夠應(yīng)用于繼電器、開(kāi)關(guān)所使用的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)。

工業(yè)可利用性

本發(fā)明適用于對(duì)可能產(chǎn)生電弧放電的觸頭之間進(jìn)行帶電連接的觸頭的接觸結(jié)構(gòu)。