開閉接点・摺動接点・接続接点の接触理論と故障モード・メカニズムならびにその対策

電気接点は制御盤業界、電力業界、通信業界、家電業界、自動車業界など非常に多くの業界にまたがり、大型から小型、高容量負荷から微小負荷まで幅広く使われている。 　これらの接点には微小負荷による接点表面の皮膜破壊ができずにおこる接触障害や一方では大きな負荷、モータ負荷、誘導負荷、ランプ負荷が引き起こすアークによる溶着・転移・消耗の故障がある。これらの故障は多岐で深さのある故障が多く、故障解析の分野の宝庫ともいえる。接点周りのトラブルの故障発生機構には数々の法則があり、それらを見極めることは世の中の各種の故障の究明と対策の応用・展開にも繋がるものが多い。 　この講座は、これらの事例を掘り起こし、故障モードごとに故障メカニズムを明らかにしてそこから得られる技術とその法則性を解説、応用・展開できるような形で技術を伝えられるような講座としている。接点といってもいろいろな種類・材料・構造のものがあるが、開閉接点・摺動接点・接続接点から理論と実態の両局面からデータ、写真、図解を多く取り入れ、わかり易く解説した電気接点の技術集大成のバイブルともなる講座である。

1. 接点の種類と動作機構
   1. 定格負荷・最小適用負荷・最大適用負荷
   2. 負荷の種類と突入電流・遮断電流・逆起電圧
   3. 接点接触のメカニズム
      • 集中抵抗・皮膜抵抗・導体抵抗
      • 点接触・面接触・線接触
      • ヘルツ接触理論
      • 接触抵抗における定格電圧電流測定と低電圧定電流測定
      • 酸化被膜・硫化皮膜・炭化皮膜・塩化皮膜・有機被膜
      • トンネル効果 (薄膜導電効果) ・皮膜軟化融解効果
   4. 接点アークのメカニズム
      • アノードアーク・ノーマルアーク
      • アークのメカニズム
      • パシェン実験則
      • アークの挙動特性と接点因子との関係
      • アーク消弧法
2. 開閉接点 (マグネットリレー、マイクロスイッチ、リミットスイッチ)
   1. 接点構造
      • 接点材料の変遷
      • 接点構造・接点材料と適用負荷条件のおさえどころ
   2. 接点線材ならびに接点製造法
      • 前酸化法・後酸化法
      • 接点線材加工法・接点加工法
      • 接点加工における増面率・据え込み率のおさえどころ
   3. 板ばね加工法
      • 板ばね材・ばね定数
      • ばね性をあたえる材料製造法
      • 調質
   4. 接点駆動機構
      • 吸引力曲線
      • 板ばね応力負荷曲線
3. 開閉接点のトラブルの故障モードとそのメカニズム・対策
   1. 溶着・消耗・転移 (スティッキング)
   2. 炭化物生成による接触障害 (ブラックパウダー)
   3. シリコン生成物による接触不良
   4. 接点保護剤からのアウトガスによる接触障害
   5. アークによる酸化錫層形成での接触障害
   6. 有機皮膜摺動粉末堆積による接触障害 (ブラウンパウダー)
   7. 塩化・硫化・硫化クリープ
   8. 粘着 (凝着)
   9. 硝酸反応腐食
   10. トラッキング・金原現象
4. 摺動接点 (スライドスイッチ、ロータリースイッチ)
   1. 静摩擦・動摩擦・摩擦係数
   2. 摩耗・凝着のメカニズム
   3. 接点グリースの接触のメカニズム
   4. 接点グリースの使用が可能になる条件・使ってはいけない条件
   5. 接点グリースの酸化、溶剤揮発による硬化と接触抵抗の関係
   6. めっき封孔処理
5. 摺動接点のトラブルの故障モードとそのメカニズム・対策
   1. 摩耗
   2. 硫化
   3. 有機皮膜摺動摩耗による接触障害 (ブラウンパウダ)
   4. 局部電池腐食による接触障害
   5. 摺動リーク劣化による焼損
   6. めっき剥離による接触障害
   7. SUS圧延材表層剥離・亜鉛脆化割れ (リジンク)
   8. トラッキング (炭化物導電路形成現象)
   9. 接点グリース酸化劣化による接触障害
   10. 接点復活剤による接触障害
6. 接続接点 (コネクタ)
   1. 接触構造
   2. 接触を安定化させるハウジングのガイド長さ・有効篏合長さ・ロック機構
   3. フレキシブルコネクタ・圧着端子コネクタ・エッジコネクタのおさえどころ
   4. フープめっき・部分めっき工法のおさえどころ
   5. 封孔処理
7. 接続接点のトラブルの故障モードとそのメカニズム・対策
   1. 微摺動摩耗
   2. 硫化による接触障害
   3. 摩耗粉による接触障害
   4. 半篏合による接触障害
   5. 局部電池腐食による接触障害
8. 円弧摺動接点 (ポテンショメータ、半固定抵抗、スライダック)
   1. 抵抗体
   2. 抵抗体導電理論
   3. 接触抵抗連続性
   4. 抵抗直線性
9. 円弧摺動接点のトラブルの故障モードとそのメカニズム・対策
   1. 化学吸着による接触障害
   2. 摩耗による接触障害
10. 回転摺動接点 (モータ、ロータリーエンコーダ、クレーン)
    1. ワイヤブラシ接点・板ブラシ接点・リボンブラシ接点
    2. スリップリング・電極
       • 銅合金の配合比からみた摩耗度・接触安定度
       • 摩耗熱と軟化温度
    3. グリース
       • 稠度
       • 酸化度
       • 揮発度
       • 薄膜形成度
       • 化学安定度
    4. ストライベック曲線
    5. グリースが介在する接触機構の導通メカニズム
    6. 接点とスリップリング・電極との組み合わせ
       • 硬度
       • 摩耗係数
11. 回転摺動接点のトラブルの故障モードとそのメカニズム・対策
    1. スリップリングのアーク溶解痕による表面あれ
    2. 摺動摩耗粉による接触障害
    3. グリースの硬化による接触障害
12. 接触検査法
    1. 接触抵抗
    2. 接触圧力
    3. めっき密着度・めっき膜厚・洗浄残渣
13. 接触障害となる異物の種類とその発生メカニズム・対策
    1. 接触障害となる大きさ
    2. 異物が接触点に集まる各種の作用
       • 点吸引論
       • 静電気論
       • 気流渦論
       • ポンピング論
    3. 発生メカニズム
       • プラスチック樹脂
       • 紙パルプ
       • 繊維
       • 人体
       • 塗料
    4. 異物管理
       • フィルタトラップ法
       • 液体パーティクルカウンタ法
       • 材料分析法
    5. 異物10レス
14. 接点洗浄法
    1. エアー洗浄
       • 流量
       • 速度
       • 角度
       • パルス数
       • 軸線
       • 吐出と排気の流量比
       • イオン除電
    2. 溶剤洗浄
       • 乳化作用
       • 蒸気浸透作用
       • 凝縮作用
       • キャビテーション作用
       • 加圧作用
       • SP値
    3. 浸漬洗浄
       • リンス洗浄
    4. 超音波洗浄
    5. 蒸気洗浄
       • ベーパ洗浄
    6. 噴射洗浄
       • ノズル洗浄
    7. 多槽洗浄
15. 接触障害を起こす異物の測定と管理
    1. 接触障害を起こす異物の大きさ
    2. 異物が接触点に集まる各種の作用
       • 点吸引
       • 静電気
       • 気流渦
       • 粘着
       • 重力など
    3. 分野ごとの異物発生のメカニズム
       • 樹脂
       • 紙
       • 繊維
       • 人体
       • 塗装など
    4. 異物の発生の多い作業10と異物10レス
    5. 異物管理
       • フィルタトラップ法
       • 液体パーティクルカウンタ法
       • 材料分析法
16. 接点接触不良のスクリーニング法
    1. 開閉接点
    2. 回転接点
17. 質疑応答