SchaltVorrichtung

Es wird eine Schaltvorrichtung angegeben.

Die Schaltvorrichtung ist insbesondere als ein durch elektrisch leitenden Strom betreibbarer, elektromagnetisch wirkender, fernbetätigter Schalter ausgebildet. Die Schaltvorrichtung kann über einen Steuerstromkreis aktiviert werden und kann einen Laststromkreis schalten. Insbesondere kann die Schaltvorrichtung als Relais oder als Schütz, insbesondere als Leistungsschütz, ausgebildet sein. Besonders bevorzugt kann die Schaltvorrichtung als gasgefüllter Leistungsschütz ausgebildet sein.

Eine mögliche Anwendung von derartigen Schaltvorrichtungen, insbesondere von Leistungsschützen, ist das Öffnen und Trennen von Batteriestromkreisen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen wie etwa elektrisch oder teilelektrisch betriebene Kraftfahrzeuge. Diese können beispielsweise rein batteriebetriebene Fahrzeuge (BEV: „Battery Electric Vehicle") _/ über eine Steckdose oder Ladestation aufladbare Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV: „Plug-in Hybrid Electric Vehicle") und Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV: „Hybrid Electric Vehicle") sein. Dabei werden in der Regel sowohl der Plus- als auch der Minuskontakt der Batterie mit Hilfe eines Leistungsschützes getrennt. Diese Auftrennung erfolgt im Regelbetrieb beispielsweise im Ruhezustand des Fahrzeuges sowie auch im Falle einer Störung wie etwa einem Unfall oder ähnlichem. Dabei ist es die Aufgabe des Leistungsschützes, das Fahrzeug spannungsfrei zu schalten und den Stromfluss zu unterbrechen . Bei üblichen Schützen wird eine bewegliche Kontaktbrücke zum Schalten gehoben und gesenkt und somit durch eine Linearverschiebung mit feststehenden Hauptkontakten elektrisch leitend verbunden oder von diesen getrennt. An die Hauptkontakte kann der Laststromkreis angeschlossen werden. Insbesondere beim Öffnen der Kontakte unter Last bildet sich üblicherweise zwischen den feststehenden Kontakten und der Kontaktbrücke jeweils ein Schaltlichtbogen aus. Um eine Beschädigung und ein sogenanntes Verkleben der Kontakte, also ein dauerhaftes Anhaften der Kontaktbrücke an einem oder beiden feststehenden Kontakten, zu verhindern, ist es wichtig, die beim Öffnen und Schließen der Kontakte auftretenden Schaltlichtbögen zu vermeiden oder zumindest möglichst schnell zum Verlöschen zu bringen. Maßgebend ist hier die Schaltleistung der Schaltvorrichtung: Je höher die anliegende Spannung und je höher der fließende Strom sind, desto schwieriger ist es, auftretende Schaltlichtbögen zu löschen. Je größer der Öffnungsspalt zwischen der Kontaktbrücke und den feststehenden Kontakten beim Senken der Kontaktbrücke wird, desto leichter kann ein Schaltlichtbogen zum Verlöschen gebracht werden. Daher kann der Öffnungsspalt nicht beliebig klein gewählt werden, was beispielsweise Grenzen in Bezug auf eine Verkleinerung der Baugröße des Schützes mit sich bringt.

Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Schaltvorrichtung anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Schaltvorrichtung zumindest einen feststehenden Kontakt und zumindest eine Rotationskontaktbrücke auf. Der zumindest eine feststehende Kontakt und die zumindest eine

Rotationskontaktbrücke sind dazu vorgesehen und eingerichtet, einen an die Schaltvorrichtung anschließbaren Laststromkreis ein- und auszuschalten. Besonders bevorzugt weist die Schaltvorrichtung zumindest zwei feststehende Kontakte auf, die voneinander getrennt in der Schaltvorrichtung angeordnet sind und an die der Laststromkreis anschließbar ist. Die feststehenden Kontakte und die Rotationskontaktbrücke können im Folgenden auch kurz unter den Begriffen „Kontakte" oder „Schaltkontakte" zusammengefasst werden.

Die Rotationskontaktbrücke ist um eine Drehachse drehbar und damit als drehbarer Kontakt ausgebildet. Die Rotationskontaktbrücke ist in der Schaltvorrichtung derart drehbar, dass die Rotationskontaktbrücke zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand wechseln kann. Im ersten Schaltzustand, der ein durchschaltender Zustand der Schaltvorrichtung ist, sind die feststehenden Kontakte durch die Rotationskontaktbrücke elektrisch leitend miteinander verbunden, so dass der Strom eines angeschlossenen Laststromkreises durch die Schaltvorrichtung und insbesondere durch die feststehenden Kontakte und die Rotationskontaktbrücke fließen kann. Beispielsweise kann auf diese Weise ein Paar von zwei feststehenden Kontakten elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Es kann aber auch möglich sein, dass mehr als zwei feststehende Kontakte im ersten Schaltzustand elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Im zweiten Schaltzustand, der ein nicht- durchschaltender Zustand der Schaltvorrichtung ist und in dem die Rotationskontaktbrücke zum ersten Schaltzustand um die Drehachse verdreht ist, sind die feststehenden Kontakte elektrisch voneinander getrennt. Der erste und zweite Schaltzustand können im Folgenden auch kurz als erster und zweiter Zustand bezeichnet werden. Besonders bevorzugt stehen die feststehenden Kontakte im ersten Zustand in mechanischem Kontakt zur Rotationskontaktbrücke und sind damit galvanisch mit dieser verbunden, während die feststehenden Kontakte im zweiten Zustand mechanisch und damit auch galvanisch von der Rotationskontaktbrücke getrennt sind. Insbesondere kann durch eine Drehung der Rotationskontaktbrücke um einen Winkel von größer oder gleich 10° und kleiner oder gleich 170°, beispielsweise 90°, zwischen dem ersten und zweiten Schaltzustand gewechselt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Rotationskontaktbrücke ein elektrisch leitendes Element auf, das im ersten Schaltzustand eine galvanisch leitende Position einnimmt und dabei die feststehenden Kontakte kontaktiert und dadurch eine elektrische Verbindung zwischen den feststehenden Kontakten herstellt. Das elektrisch leitende Element weist zur Kontaktierung jedes der feststehenden Kontakte ein Kontaktstück auf einer der Drehachse in radialer Richtung abgewandten Seite auf. Im ersten Schaltzustand steht jedes der Kontaktstücke des elektrisch leitenden Elements in mechanischem Kontakt mit einer Kontaktfläche eines Kontaktbereiches eines feststehenden Kontakts. Im zweiten Schaltzustand ist die Rotationskontaktbrücke so zum ersten Schaltzustand verdreht, dass die Kontaktstücke galvanisch von den feststehenden Kontakten getrennt sind. Der zumindest eine feststehende Kontakt und/oder zumindest das elektrisch leitende Element der Rotationskontaktbrücke können beispielsweise mit oder aus Cu, einer Cu-Legierung, einem oder mehreren hochschmelzenden Metallen wie beispielsweise W, Ni und/oder Cr, oder einer Mischung von genannten Materialien, beispielsweise von Kupfer mit zumindest einem weiteren Metall, beispielsweise W, Ni und/oder Cr, sein. Weiterhin sind auch Kompositmaterialien denkbar, die in einer Metallmatrix Metalloxid-Partikel aufweisen. Besonders bevorzugt weist ein solches Kompositmaterial Aluminiumoxid-Partikel in einer Kupfermatrix auf oder ist daraus.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltvorrichtung ein Gehäuse auf, in dem die Rotationskontaktbrücke und der zumindest eine feststehende Kontakt oder die zumindest zwei feststehenden Kontakte angeordnet sind. Die Rotationskontaktbrücke kann insbesondere vollständig im Gehäuse angeordnet sein. Dass ein feststehender Kontakt im Gehäuse angeordnet ist, kann insbesondere bedeuten, dass zumindest ein Kontaktbereich des feststehenden Kontakts und insbesondere eine Kontaktfläche des Kontaktbereichs, die im durchschaltenden Zustand in mechanischem Kontakt zur Rotationskontaktbrücke steht, innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Zum Anschluss einer Zuleitung eines durch die Schaltvorrichtung zu schaltenden Laststromkreises kann ein im Gehäuse angeordneter feststehender Kontakt von außen, also von außerhalb des Gehäuses, elektrisch kontaktierbar sein. Hierzu kann ein im Gehäuse angeordneter feststehender Kontakt mit einem Teil aus dem Gehäuse herausragen und außerhalb des Gehäuses eine Anschlussmöglichkeit für eine Zuleitung aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltvorrichtung eine Schaltkammer auf, in dem die Rotationskontaktbrücke und der zumindest eine feststehende Kontakt oder die zumindest zwei feststehenden Kontakte angeordnet sind. Die Schaltkammer kann insbesondere im Gehäuse angeordnet sein. Die Rotationskontaktbrücke kann besonders bevorzugt vollständig in der Schaltkammer angeordnet sein. Dass ein feststehender Kontakt in der Schaltkammer angeordnet ist, kann insbesondere bedeuten, dass zumindest ein Kontaktbereich des feststehenden Kontakts und insbesondere eine Kontaktfläche des Kontaktbereichs, die im durchschaltenden Zustand in mechanischem Kontakt zur Rotationskontaktbrücke steht, innerhalb der Schaltkammer angeordnet ist. Zum Anschluss einer Zuleitung eines durch die Schaltvorrichtung zu schaltenden Laststromkreises kann ein in der Schaltkammer angeordneter feststehender Kontakt von außen, also von außerhalb der Schaltkammer, elektrisch kontaktierbar sein. Hierzu kann ein in der Schaltkammer angeordneter feststehender Kontakt mit einem Teil aus der Schaltkammer herausragen und außerhalb der Schaltkammer eine Anschlussmöglichkeit für eine Zuleitung aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltvorrichtung eine Antriebseinheit auf, mittels derer die Rotationskontaktbrücke zum Ändern des Schaltzustands gedreht werden kann. Die Schaltvorrichtung kann hierzu eine Achse aufweisen, die an einem Ende mit der Rotationskontaktbrücke derart verbunden ist, dass die Rotationskontaktbrücke mittels der Achse bewegbar ist, also bei einer Drehung der Achse durch diese ebenfalls gedreht wird. Die Achse definiert somit besonders bevorzugt die Drehachse der Rotationskontaktbrücke, so dass im Folgenden der Begriff „Achse" auch „Drehachse" bedeuten kann. Die Rotationskontaktbrücke ist besonders bevorzugt an der Achse befestigt. Insbesondere kann die Rotationskontaktbrücke elektrisch isoliert an der Achse befestigt sein. Beispielsweise kann zwischen der Achse und den elektrisch leitenden Teilen der Rotationskontaktbrücke ein elektrisch isolierendes Material angeordnet sein. Die Achse kann insbesondere durch eine Öffnung in der Schaltkammer in die Schaltkammer hineinragen. Insbesondere kann die Schaltkammer einen Schaltkammerboden aufweisen, der eine Öffnung aufweist, durch die die Achse hindurchragt. Die Antriebseinheit ist bevorzugt außerhalb der Schaltkammer angeordnet und ist dazu vorgesehen und eingerichtet, die Achse und damit die mit der Achse verbundene Rotationskontaktbrücke zu drehen. Die Antriebseinheit und zumindest ein Teil der Achse oder auch die gesamte Achse können somit das Antriebssystem zur Drehung der Rotationskontaktbrücke bilden.

Beispielsweise kann die Antriebseinheit einen Schrittmotor aufweisen, durch den eine Drehung um einen definierten Winkel in inkrementeilen Schritten bewirkt werden kann. Weiterhin kann die Antriebseinheit einen Magnetantrieb aufweisen, der einen drehbaren Magentanker aufweist, der durch einen magnetischen Kreis drehbar ist, um die vorab beschriebenen Schaltvorgänge zu bewirken. Hierzu kann der magnetische Kreis ein Joch aufweisen. Der drehbare Magnetanker kann mit der Achse verbunden sein. Dazu kann der Magnetanker einen magnetischen Drehkern aufweisen oder als magnetischer Drehkern ausgebildet sein, der an einem der Rotationskontaktbrücke gegenüberliegenden Ende der Achse befestigt sein kann und der Teil des magnetischen Kreises ist. Durch eine Spule, die mit einem Steuerstromkreis verbunden werden kann, kann ein magnetisches Feld im magnetischen Kreis erzeugt werden, durch das der Magnetanker gedreht wird.

Durch die Antriebseinheit kann die Schaltvorrichtung beispielsweise vom zweiten in den ersten Schaltzustand geschaltet werden. Die Drehbewegung der

Rotationskontaktbrücke zum Schalten vom ersten in den zweiten Schaltzustand kann ebenfalls durch die Antriebseinheit oder bevorzugt alternativ oder zusätzlich auch durch eine Rückstellfeder bewirkt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass beim Wegfall eines Steuerstroms zum Schalten der Schaltvorrichtung in den ersten Schaltzustand die Schaltvorrichtung automatisch in den zweiten Schaltzustand wechselt und somit den Laststromkreis unterbricht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform dreht sich das Antriebssystem um einen vorbestimmten Winkel nach dem Erreichen des ersten Schaltzustands weiter. Das bedeutet, dass die Antriebseinheit oder die Antriebseinheit und zumindest ein Teil der Achse oder auch die Antriebseinheit und die Achse beim Schalten in den ersten Schaltzustand nach dem Erreichen des ersten Schaltzustands, also wenn das elektrisch leitende Element der Rotationskontaktbrücke galvanisch leitend mit den feststehenden Kontakten in Kontakt steht, um einen vorbestimmten Winkel weiterdrehen können. Der vorbestimmte Winkel kann besonders bevorzugt größer oder gleich 1° und kleiner oder gleich 15° sein. Beispielsweise kann die Rotationskontaktbrücke mit einem entsprechenden Drehspiel oder einer elastischen Befestigung an der Achse befestigt sein, so dass sich die Achse weiter als die Rotationskontaktbrücke drehen kann. Mit anderen Worten kann das Antriebssystem beim Schalten in den ersten Zustand „überdrehen". Dadurch kann erreicht werden, dass das Antriebssystem, also die Antriebseinheit oder die Antriebseinheit und zumindest ein Teil der Achse oder auch die Antriebseinheit und die Achse, beim Beginn des Schaltens in den zweiten Betriebszustand bereits eine Drehbewegung ausführen kann, bevor die Rotationskontaktbrücke und insbesondere das elektrisch leitende Element der Rotationskontaktbrücke anfängt zu drehen. Dadurch kann das Antriebssystem Geschwindigkeit aufnehmen und es kann ein Drehimpuls erzeugt werden, wodurch erreicht werden kann, dass die feststehenden Kontakte nach Übertragung dieses Drehimpulses auf die Rotationskontaktbrücke schneller elektrisch voneinander getrennt werden können.

Die Achse kann bevorzugt Edelstahl aufweisen oder daraus sein. Die Schaltkammer, also insbesondere die Schaltkammerwand und/oder der Schaltkammerboden, kann zumindest teilweise bevorzugt eine Metalloxidkeramik wie beispielsweise AI ₂ O ₃ oder einen Kunststoff aufweisen oder daraus sein. Als Kunststoffe eignen sich insbesondere solche mit einer ausreichenden Temperaturfestigkeit. Beispielsweise kann die Schaltkammer als Kunststoff Polyetheretherketon (PEEK), ein Polyethylen (PE) und/oder glasgefülltes Polybutylenterephthalat (PBT) aufweisen. Weiterhin kann die Schaltkammer zumindest teilweise auch ein Polyoxymethylen (POM), insbesondere mit der Struktur (CH ₂ 0) _n , aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Kontakte in einer Gasatmosphäre angeordnet. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Rotationskontaktbrücke vollständig in der Gasatmosphäre angeordnet ist und dass weiterhin zumindest ein Teil des zumindest einen feststehenden Kontakts, etwa der Kontaktbereich des zumindest einen feststehenden Kontakts, in der Gasatmosphäre angeordnet ist. Die Schaltvorrichtung kann hierzu einen gasdichten Bereich aufweisen, in dem die Gasatmosphäre hermetisch dicht gegenüber der Umgebung gehalten wird und in dem die beschriebenen Komponenten angeordnet sein können. Der gasdichte Bereich kann durch Teile des Gehäuses und/oder durch zusätzliche Wandungen und/oder durch Komponenten innerhalb des Gehäuses gebildet werden. Beispielsweise kann der gasdichte Bereich durch Teile der Schaltkammerwand und gegebenenfalls eines Jochs sowie in Kombination mit zusätzlichen Wandungsteilen, beispielsweise mit oder aus Reineisen, Aluminium oder Edelstahl, gebildet werden. Insbesondere die Schaltkammer kann im gasdichten Bereich der Schaltvorrichtung angeordnet sein oder einen Teil dieses bilden. Weiterhin kann auch die Antriebseinheit teilweise oder bevorzugt vollständig innerhalb des gasdichten Bereichs angeordnet sein. Die Schaltvorrichtung kann entsprechend besonders bevorzugt eine gasgefüllte Schaltvorrichtung wie etwa ein gasgefülltes Schütz sein. Die Gasatmosphäre kann durch das Erhöhen der Bogenbrennspannung insbesondere eine Löschung von Lichtbögen, die während der Schaltvorgänge zwischen den Kontakten entstehen können, fördern. Das Gas der Gasatmosphäre kann bevorzugt H2 und besonders bevorzugt einen Anteil von zumindest 50% H2 aufweisen. Zusätzlich zum Wasserstoff kann das Gas ein inertes Gas aufweisen, besonders bevorzugt N2 und/oder eines oder mehrere Edelgase. Weiterhin kann sich insbesondere das Gas, also zumindest ein Teil der Gasatmosphäre, in der Schaltkammer befinden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltkammer eine zylindrische Schaltkammerwand auf und die feststehenden Kontakte ragen durch die Schaltkammerwand in die Schaltkammer hinein. Dass die Schaltkammerwand zylindrisch ist, kann insbesondere bedeuten, dass die Form der Schaltkammerwand eine Zylindermantelform aufweist oder zumindest von einer Zylindermantelform abgeleitet ist, wobei der Zylindermantel eine kreisförmige Querschnittfläche aufweist. Insbesondere weist die Zylindermantelform eine Zylinderachse auf, die mit der Drehachse übereinstimmt. Die Schaltkammerwand kann zusätzlich Ein- und/oder Ausbuchtungen aufweisen in oder an einer der Rotationskontaktbrücke zugewandten Innenwand und/oder einer der Innenwand abgewandten Außenwand aufweisen. Besonders bevorzugt können die feststehenden Kontakte in der Schaltkammerwand radial zur Drehachse ausgerichtet sein, wobei zwei durch die Rotationskontaktbrücke zu verschaltende feststehende Kontakte bevorzugt in radialer Richtung gegenüberliegend angeordnet sind. Die feststehenden Kontakte können jeweils einen Kontaktbereich mit einer der Rotationskontaktbrücke zugewandten Kontaktfläche aufweisen. Zumindest ein Teil der Kontaktbereiche oder zumindest ein Teil der Kontaktfläche jedes der feststehenden Kontakte kann über die Innenwand überstehen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jeder der feststehenden Kontakte eine der Rotationskontaktbrücke zugewandte angeschrägte Kontaktfläche auf. Eine „angeschrägte Kontaktfläche" kann insbesondere bedeuten, dass die Kontaktfläche nicht tangential zur Drehbewegung der Rotationskontaktbrücke und somit nicht tangential zur Innenwand der Schaltkammerwand angeordnet ist. Dabei können die Kontaktflächen ein- oder mehrseitig angeschrägt sein. Durch eine Anschrägung der Kontaktflächen kann der mechanische Kontakt zur Rotationskontaktbrücke verbessert werden. Weiterhin können die Kontaktflächen derart angeschrägt sein, dass die Kontaktflächen einer Drehbewegung der Rotationskontaktbrücke in einer Richtung entgegenwirken, so dass verhindert werden kann, dass sich die Rotationskontaktbrücke beim Drehen vom zweiten in den ersten Zustand über den ersten Zustand hinaus weiterdreht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die

Rotationskontaktbrücke von der Innenwand der Schaltkammerwand beabstandet. Besonders bevorzugt ist die

Rotationskontaktbrücke in jedem Schaltzustand sowie auch während des Schaltens vom ersten in den zweiten Schaltzustand und umgekehrt von der Innenwand der Schaltkammerwand beabstandet. Beispielsweise kann die Innenwand der Schaltkammerwand einen Durchmesser aufweisen, der größer als die größte Abmessung der Rotationskontaktbrücke senkrecht zur Drehachse ist. Beispielsweise kann die Innenwand der Schaltkammerwand zumindest im Bereich der Rotationskontaktbrücke einen vergrößerten Durchmesser aufweisen. Besonders bevorzugt können die feststehenden Kontakte dazu in einer die Rotationskontaktbrücke zumindest teilweise umgebenden Rinne in der Innenwand angeordnet sein. Zwischen der Rotationskontaktbrücke und der Innenwand der Schaltkammerwand kann zumindest in radialer Richtung somit ein Spalt vorhanden sein. Je schmäler der Spalt ist, desto leichter können beim Schalten auftretende Schaltlichtbögen zum Verlöschen gebracht werden, da weniger Raum für die Schaltlichtbögen zur Ausbreitung vorhanden ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Rotationskontaktbrücke federnd gelagerte Kontaktstücke auf. Insbesondere kann die Rotationskontaktbrücke einen an der Achse befestigten Mittelteil aufweisen. An diesem können die Kontaktstücke mit dazwischen angeordneten Federelementen angeordnet sein. Der Mittelteil, die Federelemente und die Kontaktstücke können einstückig ausgebildet sein oder aus separat gefertigten Teilen gebildet werden, die zur Bildung des elektrisch leitenden Elements zusammengefügt werden. Beim Kontaktieren der Kontaktflächen der feststehenden Kontakte beim Schalten in den ersten Schaltzustand können die federnd gelagerten Kontaktstücke in Richtung der Drehachse gedrückt werden, so dass durch die Federelemente ein erhöhter Anpressdruck erreicht werden kann. Dadurch kann es möglich sein, dass ein sicherer und dauerhafter Kontakt zwischen den Kontaktstücken und den feststehenden Kontakten im ersten Schaltzustand ermöglicht wird. Beim Schalten vom ersten in den zweiten Schaltzustand können sich die Federelemente wieder entspannen und die Kontaktstücke in radialer Richtung vom Mittelteil wegdrücken. Besonders bevorzugt weisen die Kontaktstücke im entspannten Zustand der Federelemente immer noch einen Abstand zur Innenwand der Schaltkammerwand auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Rotationskontaktbrücke zumindest ein Isolatorelement auf, das ein elektrisch isolierendes Material aufweist oder daraus ist. Das elektrisch leitende Element der

Rotationskontaktbrücke ist bevorzugt zumindest teilweise vom Isolatorelement umgeben. Beispielsweise kann das Isolatorelement einen Teil einer Scheibe bildet. Es können auch mehrere Isolatorelemente vorhanden sein. Die Rotationskontaktbrücke kann somit beispielsweise im Wesentlichen durch das elektrisch leitende Element und das zumindest eine Isolatorelement als Scheibe ausgebildet sein, wobei die Kontaktstücke in radialer Richtung aus der Scheibe herausragen können. Besonders bevorzugt ist das elektrisch leitende Element bis auf einen Teil der Kontaktstücke vom zumindest einen Isolatorelement umschlossen, so dass das elektrisch leitende Element im zumindest einen Isolatorelement eingebettet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltvorrichtung zwei Nebenkontakte in Form von Hilfskontakten auf, die im zweiten Schaltzustand durch die Rotationskontaktbrücke elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Im ersten Schaltzustand hingegen sind die Hilfskontakte elektrisch voneinander getrennt. Beispielsweise durch die Messung des elektrischen Widerstands, eines Spannungsabfalls oder eines Hilfsstromflusses durch die Hilfskontakte kann festgestellt werden, ob sich die Schaltvorrichtung im zweiten Schaltzustand befindet oder ob etwa ein Verkleben der Kontakte stattgefunden hat und sich die Rotationskontaktbrücke nicht mehr vom ersten zum zweiten Zustand drehen kann. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass ein weiteres elektrisch leitendes Element, das auch als elektrisch leitendes Hilfselement bezeichnet werden kann, in der Rotationskontaktbrücke vorhanden ist, durch das die Hilfskontakte entweder im ersten oder im zweiten Schaltzustand elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Beispielsweise können die Hilfskontakte dadurch gleichzeitig wie die feststehenden Kontakte und damit parallel zu diesen geschaltet werden. Die für das elektrisch leitende Element vorab und im Folgenden beschriebenen Merkmale können auch für das elektrisch leitende Hilfselement gelten. Weiterhin können vorab und im Folgenden für die feststehenden Kontakte beschriebene Merkmale auch für die Hilfskontakte gelten. Insbesondere können die Hilfskontakte aber kleiner als die feststehenden Kontakte dimensioniert sein, da die Hilfskontakte nicht dieselbe Stromtragfähigkeit wie die feststehenden Kontakte aufweisen müssen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltvorrichtung über jedem der feststehenden Kontakte in einer Richtung parallel zur Drehachse einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten, auf. Die Magnete sind bevorzugt außerhalb der Schaltkammer angeordnet, beispielsweise auf oder an der Außenseite der Schaltkammer. Durch die Magnete, die als sogenannte Löschmagnete wirken, kann im Bereich der feststehenden Kontakte ein Magnetfeld erzeugt werden, das aufgrund der Lorentzkraft zu einer Verlängerung von Schaltlichtbögen und zu einem Austreiben der Schaltlichtbögen aus den Bereichen zwischen den Kontaktflächen der feststehenden Kontakte und den Kontaktstücken der Rotationskontaktbrücke führen, was eine Löschung der Schaltlichtbögen erleichtern kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltvorrichtung eine Mehrzahl von Paaren von feststehenden Kontakten auf, die jeweils durch ein zugeordnetes elektrisch leitendes Element in der Rotationskontaktbrücke miteinander verschaltet werden können. Es kann dadurch möglich sein, mit einer einzigen Rotationsbewegung der Rotationskontaktbrücke gleichzeitig mehrere Paare von feststehenden Kontakten miteinander zu verschalten oder elektrisch zu trennen. Weist die Rotationskontaktbrücke mehrere elektrisch leitende Elemente auf, sind diese bevorzugt durch ein oder mehrere Isolatorelemente voneinander elektrisch isoliert in der Rotationskontaktbrücke angeordnet.

Bei der hier beschriebenen Schaltvorrichtung wird der Schaltvorgang anstelle einer im Stand der Technik üblichen Linearbewegung mittels einer Rotationsbewegung vollzogen, die beispielsweise durch einen Schrittmotor oder einen Magnetantrieb mit magnetischem Kreis mit Spulenantrieb als Antriebseinheit bewirkt werden kann. Im Falle eines Schrittmotors als Antriebseinheit kann diese ein hohes Drehmoment aufweisen, so dass auch große Rückstellkräfte, beispielsweise durch eine starke Rückstellfeder, überwunden werden können. Ein Magnetantrieb kann wiederum beispielsweise kostengünstiger sein.

Insbesondere hat sich gezeigt, dass eine hier beschriebene Schaltvorrichtung in Form eines gasgefüllten Leistungsschützes mit einer Kombination der

Rotationskontaktbrücke und einer Gasfüllung, also einer die Löschung von Lichtbögen begünstigenden Gasatmosphäre, in einer Schaltkammer von Vorteil ist, wobei die Schaltkammer mit oder aus einem Keramikmaterial oder einem vorab beschriebenen Kunststoffmaterial ist. Besonders bevorzugt weist die Schaltvorrichtung zusätzlich noch Löschmagnete auf.

Die Rotationskontaktbrücke kann besonders bevorzugt so ausgebildet sein, dass die Rotationskontaktbrücke die Schaltkammer möglichst vollständig ausfüllt, so dass nur ein möglichst schmaler Spalt zwischen der Innenwand der Schaltkammerwand und der Rotationskontaktbrücke vorliegt. Zusammen mit einem durch den Drehwinkel zwischen dem ersten und zweiten Schaltzustand bedingten weiten Öffnungsweg kann ein rasches Verlöschen von Schaltlichtbögen begünstigt werden. Im Hinblick auf typische Größenordnungen von Leistungsschützen kann somit beispielsweise bei einer Rotation um einen Winkel von 90° der Abstand zwischen den elektrisch leitenden Teilen von etwa 1 mm pro feststehendem Kontakt auf beispielsweise etwa 10 mm oder sogar mehrere 10 mm, beispielsweise mehr als 20 mm, erhöht werden. Dadurch können sehr hohe Isolationsspannungen erreicht werden.

Die hier beschriebene Schaltvorrichtung weist weiterhin den Vorteil auf, dass sich Abrieb oder Ablagerungen in Folge von Trennvorgängen bei hoher Spannung und hohem Strom an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses ablagern. Eine Reduktion des Isolationswiderstandes über die Lebensdauer ist somit geringer als bei üblichen Schützen mit einer Linearbewegung. Die Anordnung der Kontakte mit den Hauptanschlüssen, also den feststehenden Kontakten, in radialer Richtung an den Seiten beugt einer Kontaktlevitation vor, da es keine Richtungsänderung des Stromflusses beim Passieren des Schalters gibt. Der Aufbau der hier beschriebenen Schaltvorrichtung ist weiterhin weitgehend immun gegen äußere Vibrationseinflüsse. Insbesondere gibt es keine Achse, in der eine Anregung zum unbeabsichtigten Öffnen oder Schließen der Kontakte führen könnte. Parallelkontakte, also beispielsweise Hilfskontakte oder weitere feststehende Kontakte, können einfach integriert werden und über weitere elektrisch leitende Elemente auf der Rotationskontaktbrücke parallel oder abwechselnd geschaltet werden. Eine Einlötung oder anderweitige Montage kann insbesondere ebenfalls in die Schaltkammerwand erfolgen, was aufgrund der größeren Abstände der feststehenden Kontakte möglich ist. Durch die Separierung der Schaltlichtbögen auf in radialer Richtung gegenüberliegenden Seiten ist ein Zusammentreffen der Lichtbögen sehr unwahrscheinlich. Werden außerdem wie weiter oben beschrieben Magnete eingesetzt, kann immer eine Ablenkung der Fußpunkte entgegen der Rotationsrichtung erreicht werden. Ein Abreißen der Lichtbögen wird dadurch erheblich begünstigt.

Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen .

Es zeigen: Figuren 1A bis II schematische Darstellungen einer

Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit für eine Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel und

Figuren 3A und 3B schematische Darstellungen eines Teils einer Schaltvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel .

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

In den Figuren 1A bis II ist ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltvorrichtung 100 gezeigt, die beispielsweise zum Schalten starker elektrischer Ströme und/oder hoher elektrischer Spannungen eines an die Schaltvorrichtung 100 anschließbaren Laststromkreises eingesetzt werden kann und die ein Relais oder Schütz, insbesondere ein Leistungsschütz, sein kann. In den Figuren 1A und 1B sind dreidimensionale Schnittdarstellungen der Schaltvorrichtung 100 gezeigt, während in den Figuren IC und ID Außenansichten der Schaltvorrichtung 100 in einer Aufsicht auf die Oberseite und in einer Seitenansicht gezeigt sind. Der in Figur 1A gezeigte Schnitt entspricht der in Figur IC angedeuteten Schnittebene AA, während der in Figur 1B gezeigte Schnitt der in Figur IC gezeigten Schnittebene BB entspricht. In den Figuren IE und 1F sind Schnittdarstellungen der Schaltvorrichtung 100 entlang der in Figur ID angedeuteten Schnittebene CC und damit mit einer Blickrichtung entlang der in den Figuren !a, 1B und IG angedeuteten Drehachse 99 gezeigt, wobei die Schaltvorrichtung 100 in Figur IE in einem ersten Schaltzustand und in Figur 1F, wie auch in den Figuren 1A, 1B und IG, in einem zweiten Schaltzustand gezeigt ist. In Figur IG ist in einer Schnittdarstellung entsprechend der Schnittebene BB der gasdichte Bereich 16 der Schaltvorrichtung 100 gezeigt, was im Wesentlichen der Schaltvorrichtung 100 ohne Gehäuse 1 entspricht. In den Figuren 1H und II sind in dreidimensionalen Ansichten im Wesentlichen der gasdichte Bereich 16 und damit die Schaltvorrichtung 100 ohne Gehäuse 1 sowie eine Außenansicht der Schaltvorrichtung 100 gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die Figuren 1A bis II. Die gezeigten Geometrien sind nur exemplarisch und nicht beschränkend zu verstehen und können auch alternativ ausgebildet sein.

Die Schaltvorrichtung 100 weist zwei feststehende Kontakte 2, 3 und eine Rotationskontaktbrücke 4 auf. An die feststehenden Kontakte 2, 3, die voneinander getrennt in der Schaltvorrichtung 100 angeordnet sind, ist ein Laststromkreis anschließbar. Die feststehenden Kontakte 2, 3 bilden zusammen mit der Rotationskontaktbrücke 4 als drehbarem Kontakt die Schaltkontakte .

Die Schaltkontakte und die weiteren im Folgenden beschriebenen Komponenten sind in einem Gehäuse 1 angeordnet. Das Gehäuse 1 dient vornehmlich als Berührschutz für die im Inneren angeordneten Komponenten und weist einen Kunststoff auf oder ist daraus, beispielsweise PBT oder glasgefülltes PBT.

Die Rotationskontaktbrücke 4 bildet einen um eine Drehachse

99 drehbaren Kontakt und ist in der Schaltvorrichtung 100 derart drehbar, dass die Rotationskontaktbrücke 4 zwischen dem ersten Schaltzustand, der in Figur IE gezeigt ist, und dem zweiten Schaltzustand, der in Figur 1F wie auch in den Figuren 1A, 1B und IG gezeigt ist, wechseln kann. Somit wird die Schalttätigkeit der Schaltvorrichtung 100 im Wesentlichen von der Rotationskontaktbrücke 4 vollzogen. Im ersten Schaltzustand, der ein durchschaltender Zustand der Schaltvorrichtung 100 ist, sind die feststehenden Kontakte 2, 3 durch die Rotationskontaktbrücke 4 elektrisch leitend miteinander verbunden, so dass der Strom eines angeschlossenen Laststromkreises durch die Schaltvorrichtung

100 und insbesondere durch die feststehenden Kontakte 2, 3 und die Rotationskontaktbrücke 4 fließen kann. Im zweiten Schaltzustand, der ein nicht-durchschaltender Zustand der Schaltvorrichtung 100 ist und in dem die

Rotationskontaktbrücke zum ersten Schaltzustand um einen Winkel um die Drehachse 99 verdreht ist, sind die feststehenden Kontakte 2, 3 elektrisch voneinander getrennt. Wie in Figur IE zu erkennen ist, stehen die feststehenden Kontakte 2, 3 im ersten Schaltzustand in mechanischem Kontakt zur Rotationskontaktbrücke 4 und sind damit galvanisch mit dieser verbunden, während die feststehenden Kontakte 2, 3 im zweiten Schaltzustand mechanisch und damit auch galvanisch von der Rotationskontaktbrücke 4 getrennt sind. Wie gezeigt kann beispielsweise durch eine Drehung der

Rotationskontaktbrücke 4 um einen Winkel von 90° zwischen dem ersten und zweiten Schaltzustand gewechselt werden. Alterativ hierzu sind auch andere Konfigurationen möglich, bei denen zwischen den Schaltzuständen durch eine Drehung der Rotationskontaktbrücke 4 um einen Winkel von größer oder gleich 10° und kleiner oder gleich 170° wie etwa 10°, 15°,

30°, 45° oder Vielfache davon gewechselt werden kann.

Die Rotationskontaktbrücke 4 weist ein elektrisch leitendes Element 40 auf, das im ersten Schaltzustand die feststehenden Kontakte 2, 3 kontaktiert und eine elektrische Verbindung zwischen den feststehenden Kontakten 2, 3 herstellt. Das elektrisch leitende Element 40 weist zur Kontaktierung jedes der feststehenden Kontakte 2, 3 ein Kontaktstück 41 auf einer der Drehachse 99 in radialer Richtung abgewandten Seite der Rotationskontaktbrücke 4 auf. Im ersten Schaltzustand steht jedes der Kontaktstücke 41 des elektrisch leitenden Elements

40 in mechanischem Kontakt mit einer Kontaktfläche 21, 31 eines Kontaktbereiches 20, 30 eines feststehenden Kontakts 2, 3. Im zweiten Schaltzustand ist die Rotationskontaktbrücke 4 so zum ersten Schaltzustand verdreht, dass die Kontaktstücke

41 galvanisch von den feststehenden Kontakten 2, 3 getrennt sind.

Die Schaltvorrichtung 100 weist weiterhin eine Antriebseinheit 5 auf, mittels derer die

Rotationskontaktbrücke 4 zum Schalten, also zum Ändern des Schaltzustands, gedreht werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Antriebseinheit 5 einen Motor, insbesondere einen Schrittmotor, auf oder ist als solcher ausgebildet. Mittels eines Schrittmotors kann eine Drehung um einen definierten Winkel in inkrementeilen Schritten bewirkt werden und ein hohes Drehmoment bereitgestellt werden. Alternativ hierzu kann die Antriebseinheit einen Magnetantrieb aufweisen, wie weiter unten in Verbindung mit der Figur 2 beschrieben ist. Zur Ansteuerung der Antriebseinheit können wie gezeigt beispielsweise ein Anschlusselement 6 und Zuleitungen vorhanden sein.

Weiterhin weist die Schaltvorrichtung 100 eine Achse 7 auf, die beispielsweise aus Edelstahl ist oder Edelstahl aufweist und die an einem Ende mit der Rotationskontaktbrücke 4 derart verbunden ist, dass die Rotationskontaktbrücke 4 mittels der Achse 7 drehbar ist. Am gegenüberliegenden Ende ist die Achse 7 mit der Antriebseinheit 5 verbunden, so dass die Antriebseinheit 5 die Rotationskontaktbrücke 4 drehen kann. Die Achse 7 definiert damit die Drehachse 99 der Rotationskontaktbrücke 4. Die Rotationskontaktbrücke 4 ist besonders bevorzugt an der Achse 7 befestigt. Insbesondere kann die Rotationskontaktbrücke 4 elektrisch isoliert an der Achse 7 befestigt sein. Wie gezeigt kann zwischen der Achse 7 und der Rotationskontaktbrücke 4, insbesondere zumindest zwischen der Achse 7 und elektrisch leitenden Teilen der Rotationskontaktbrücke 4, ein elektrisch isolierendes Material 8, insbesondere ein Kunststoff wie etwa PBT oder POM, angeordnet sein. Die Befestigung der

Rotationskontaktbrücke 4 an der Achse 7 kann, wie gezeigt, beispielsweise mittels einer Verstiftung 9 erfolgen. Das elektrisch isolierende Material 8 kann an der Achse 7 beispielsweise wie gezeigt zusätzlich durch einen Sprengring 87 gesichert sein.

Durch die Antriebseinheit 5 kann die Schaltvorrichtung 100 beispielsweise vom zweiten in den ersten Schaltzustand geschaltet werden. Die Drehbewegung der

Rotationskontaktbrücke 4 zum Schalten vom ersten in den zweiten Schaltzustand kann ebenfalls durch die Antriebseinheit 5 oder bevorzugt alternativ oder zusätzlich auch durch eine Rückstellfeder 10 bewirkt werden. Durch die Rückstellfeder 10 kann erreicht werden, dass beim Wegfall eines Steuerstroms zum Schalten der Schaltvorrichtung 100 die Schaltvorrichtung 100 automatisch vom ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand wechselt und somit den Laststromkreis unterbricht.

Die Antriebseinheit 5 kann alleine oder mit einem Teil der Achse 7 oder mit der gesamten Achse 7 ein Antriebssystem bilden, das nach dem Erreichen des ersten Schaltzustands um einen vorbestimmten Winkel weiterdreht. Das bedeutet, dass die Antriebseinheit 5 oder die Antriebseinheit 5 und zumindest ein Teil der Achse 7 oder auch die Antriebseinheit 5 und die Achse 7 beim Schalten in den ersten Schaltzustand nach dem Erreichen des ersten Schaltzustands um einen vorbestimmten Winkel weiterdrehen können, während die Rotationskontaktbrücke 4 nicht mehr gedreht wird. Der vorbestimmte Winkel kann besonders bevorzugt größer oder gleich 1° und kleiner oder gleich 15° sein. Beispielsweise kann die Befestigung der Rotationskontaktbrücke 4 an der Achse 7 mit einem entsprechenden Spiel oder elastisch ausgebildet sein. So kann etwa die Verstiftung 9 mit einem Spiel an der Achse 7 und/oder der Rotationskontaktbrücke 4 angeordnet sein. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die Verstiftung 9 ein elastisches Material aufweist. Durch das Weiterdrehen des Antriebssystems kann erreicht werden, dass das Antriebssystem zu Beginn des Schaltens vom ersten in den zweiten Betriebszustand bereits eine Drehbewegung ausführen kann, bevor sich die Rotationskontaktbrücke 4 und insbesondere das elektrisch leitende Element 40 der Rotationskontaktbrücke 4 anfängt zu drehen. Dadurch kann das Antriebssystem Geschwindigkeit aufnehmen und es kann ein Drehimpuls erzeugt werden, wodurch erreicht werden kann, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen den feststehenden Kontakten 2, 3 nach Übertragung dieses Drehimpulses auf die Rotationskontaktbrücke 4 schneller getrennt werden kann.

Die Schaltvorrichtung 100 weist weiterhin eine Schaltkammer 11 auf, in der die Rotationskontaktbrücke 4 und die feststehenden Kontakte 2, 3 angeordnet sind. Dabei ragen die feststehenden Kontakte 2, 3 wie oben im allgemeinen Teil beschrieben durch das Gehäuse 1 und eine Schaltkammerwand 12 in die Schaltkammer 11 hinein. Das kann insbesondere bedeuten, dass zumindest ein Teil der Kontaktbereiche 20, 30 oder zumindest ein Teil der Kontaktflächen 21, 31 jedes der feststehenden Kontakte 2, 3 über eine der Rotationskontaktbrücke 4 zugewandte Innenwand der Schaltkammerwand 12 überstehen kann. Insbesondere weist die Schaltkammer 11 eine zylindrische Schaltkammerwand 12 auf.

Wie gezeigt sind die feststehenden Kontakte 2 ,3 besonders bevorzugt in der Schaltkammerwand 12 radial zur Drehachse 99 ausgerichtet und stehen sich bevorzugt in radialer Richtung gegenüber .

Die Schaltkammer 11 weist weiterhin einen Schaltkammerboden 13 auf, der eine Öffnung aufweist, durch die die Achse 7 hindurchragt. Die Antriebseinheit 5 ist außerhalb der Schaltkammer 11 angeordnet. Die Schaltkammer 11, also insbesondere die Schaltkammerwand 12 und/oder der Schaltkammerboden 13, kann zumindest teilweise bevorzugt eine Metalloxidkeramik wie beispielsweise AI2O3 oder einen Kunststoff wie etwa PEEK, PE, glasgefülltes PBT oder POM aufweisen oder daraus sein. Die Schaltkammerwand 12 und die der Schaltkammerboden 13 können auch aus verschiedenen Materialien sein. Beispielsweise ist die Schaltkammerwand 12 aus einem Keramikmaterial, während der Schaltkammerboden 13 aus einem Kunststoff ist.

Die Antriebseinheit 5 ist in einem Topf aus einer gasdichten Wand 14 unterhalb der Schaltkammer 11 angeordnet. Zwischen der Schaltkammer 11 und dem darunter angeordneten Bereich mit der Antriebseinheit 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Verbindungplatte 15 angeordnet, die wie die gasdichte Wand 14 beispielsweise aus Reineisen, Aluminium oder Edelstahl sein kann. Wie in den Figuren 1B und IG angedeutet ist, kann die Verbindungsplatte 15 beispielsweise an der Schaltkammer 11 angeschraubt sein, während die gasdichte Wand 14 an der Verbindungsplatte 15 angelötet oder angeschweißt sein kann.

Die Schaltkontakte der Schaltvorrichtung 100 sind in einer Gasatmosphäre angeordnet. Insbesondere ist die Rotationskontaktbrücke 4 vollständig in der Gasatmosphäre angeordnet, während ein Teil der feststehenden Kontakte 2, 3, etwa deren Kontaktbereiche 20, 30, in der Gasatmosphäre angeordnet ist. Die Schaltvorrichtung 100 weist hierzu einen gasdichten Bereich 16 auf, in dem die Gasatmosphäre hermetisch dicht gegenüber der Umgebung gehalten wird und in dem die beschriebenen Komponenten angeordnet sein können. Der gasdichte Bereich 16 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch Teile die Schaltkammerwand 12, durch die gasdichten Wände 14 und durch die Verbindungsplatte 15 gebildet, wobei zwischen der Schaltkammerwand 12 und der Verbindungsplatte 15 im gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine gasdichte Wand 14 vorgesehen ist. Dadurch kann es möglich sein, als Schaltkammerboden 13 ein Material zu verwenden, das nicht gasdicht ist. Die Schaltvorrichtung 100 ist somit eine gasgefüllte Schaltvorrichtung wie etwa ein gasgefülltes Schütz. Die Gasatmosphäre kann durch das Erhöhen der Bogenbrennspannung insbesondere eine Löschung von Lichtbögen, die während der Schaltvorgänge zwischen den Kontakten entstehen können, fördern. Das Gas der Gasatmosphäre kann bevorzugt H2 und besonders bevorzugt einen Anteil von zumindest 50% H2 aufweisen. Zusätzlich zum Wasserstoff kann das Gas ein inertes Gas aufweisen, besonders bevorzugt N2 und/oder eines oder mehrere Edelgase.

Der gasdichte Bereich 16 ist im Gehäuse 1 im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels Dämpfungselementen 17 angeordnet. Die Dämpfungselemente 17 können aus einem elastischen Kunststoff sein, beispielsweise im Form von Gummipuffern, und eine Übertragung von mechanischen Spannungen, Stößen und Vibrationen, die auf das Gehäuse 1 einwirken, vom Gehäuse 1 auf den gasdichten Bereich 16 und damit insbesondere auf die Schaltkammer 11 vermindern.

Wie in den Figuren IE und 1F angedeutet ist, können die feststehenden Kontakte 2, 3 jeweils eine der Rotationskontaktbrücke 4 zugewandte angeschrägte Kontaktfläche 21, 31 aufweisen, die nicht tangential zur Drehbewegung der Rotationskontaktbrücke 4 und somit nicht tangential zur Innenwand der Schaltkammerwand 12 angeordnet ist. Dabei können die Kontaktflächen 21, 31 wie gezeigt einseitig oder alternativ auch mehrseitig angeschrägt sein. Durch eine Anschrägung der Kontaktflächen 21, 31 kann der mechanische Kontakt zur Rotationskontaktbrücke 4 und insbesondere zu den Kontaktstücken 41 verbessert werden. Weiterhin können die Kontaktflächen 21, 31 derart angeschrägt sein, dass die Kontaktflächen 21, 31 einer unerwünschten Drehbewegung der Rotationskontaktbrücke 4 in einer Richtung entgegenwirken, so dass verhindert werden kann, dass sich die Rotationskontaktbrücke 4 beim Drehen vom zweiten in den ersten Schaltzustand über den ersten Schaltzustand hinaus weiterdreht .

Die Kontaktstücke 41 der Rotationskontaktbrücke 4 sind besonders bevorzugt federnd gelagert. Hierzu weist die Rotationskontaktbrücke 4 einen an der Achse 7 befestigten Mittelteil 42 auf, an dem die Kontaktstücke 41 mit dazwischen angeordneten Federelementen 43 angeordnet sind. Die Kontaktstücke 41, der Mittelteil 42 und die Federelemente 43 bilden im Wesentlichen das elektrisch leitende Element 40 und können einstückig ausgebildet sein oder aus separat gefertigten Teilen gebildet werden, die zur Bildung des elektrisch leitenden Elements 40 zusammengefügt werden, beispielsweise mittels Löten oder Schweißen oder mechanische Verbindungstechniken . Wie im allgemeinen Teil beschrieben ist, kann durch die federnde Lagerung der Kontaktstücke 41 im ersten Schaltzustand ein erhöhter Anpressdruck an die Kontaktflächen 21, 31 und damit ein sicherer mechanischer Kontakt erreicht werden.

Bevorzugt sind zumindest die Kontaktstücke 41 und besonders bevorzugt die Rotationskontaktbrücke 4 von der Innenwand der Schaltkammerwand 12 beabstandet. Bevorzugt sind zumindest die Kontaktstücke 41 und besonders bevorzugt die Rotationskontaktbrücke 4 in jedem Zustand und auch während der Schaltvorgänge von der Innenwand der Schaltkammerwand 12 beabstandet. Beispielsweise kann die Innenwand der Schaltkammerwand 12, wie in den Figuren 1A, 1B, IE, 1F und IG erkennbar ist, einen Durchmesser aufweisen, der größer als die größte Abmessung der Rotationskontaktbrücke 4 senkrecht zur Drehachse 99 ist. Zwischen der Rotationskontaktbrücke 4 und der Innenwand der Schaltkammerwand 12 ist somit in radialer Richtung ein Spalt vorhanden. Je schmäler der Spalt ist, desto leichter können beim Schalten auftretende Schaltlichtbögen zum Verlöschen gebracht werden, da weniger Raum für die Schaltlichtbögen zur Ausbreitung vorhanden ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Schaltkammer 11 mit möglichst viel elektrisch isolierendem Material ausgefüllt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Rotationskontaktbrücke 4 daher zumindest ein Isolatorelement 44 auf, das ein elektrisch isolierendes Material aufweist oder daraus ist. Beispielsweise kann hierzu PBT oder POM verwendet werden. Das elektrisch leitende Element 40 ist bevorzugt zumindest teilweise vom Isolatorelement 44 umgeben. Wie gezeigt kann die Rotationskontaktbrücke 4 im Wesentlichen durch das elektrisch leitende Element 40 und das zumindest eine Isolatorelement 44 als Scheibe ausgebildet sein, wobei die Kontaktstücke 41 in radialer Richtung aus dem Isolatorelement 44 herausragen können. Besonders bevorzugt ist das elektrisch leitende Element 40 bis auf einen Teil der Kontaktstücke 41 vom zumindest einen Isolatorelement 44 umschlossen, so dass das elektrisch leitende Element 40 im zumindest einen Isolatorelement 44 eingebettet ist.

Alternativ zur in den Figuren IE und 1F gezeigten Ausbildung der Rotationskontaktbrücke 4 als im Wesentlichen kreisförmige Scheibe kann das Isolatormaterial 44 auch Aussparungen aufweisen, wie durch die gestrichelten Linien beispielhaft angedeutet ist. Die Federelemente 43 und die Kontaktstücke 41 können in entsprechenden Taschen im Isolatorelement 44 angeordnet sein, die ausreichend Platz für die Federfunktion bieten.

Weiterhin kann die Schaltvorrichtung 100 wie gezeigt Nebenkontakte in Form von Hilfskontakten 18 aufweisen, die im zweiten Schaltzustand durch die Rotationskontaktbrücke 4 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Im ersten Schaltzustand hingegen sind die Hilfskontakte 18 elektrisch voneinander getrennt. Durch die Messung des elektrischen Widerstands, eines Spannungsabfalls oder eines Hilfsstromflusses an den Hilfskontakten 18 kann festgestellt werden, ob sich die Schaltvorrichtung 100 im zweiten Schaltzustand befindet oder ob etwa ein Verkleben der Schaltkontakte stattgefunden hat und sich die Rotationskontaktbrücke 4 nicht mehr vom ersten zum zweiten Schaltzustand drehen kann. Alternativ kann es auch möglich sein, dass ein weiteres elektrisch leitendes Element in Form eines elektrisch leitenden Hilfselements in der Rotationskontaktbrücke 4 vorhanden ist, durch das die Hilfskontakte entweder im ersten oder im zweiten Schaltzustand elektrisch leitend miteinander verbunden werden.

Die Ansteuerung der Antriebseinheit 5 und gegebenenfalls die Ankontaktierung der Hilfskontakte 18 von außen her kann beispielsweise mittels eines Anschlusselements im der am Gehäuse 1 erfolgen. In Figur II ist ein solches Anschlusselement an der Außenseitenfläche des Gehäuses 1 angedeutet .

Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Schaltvorrichtung 100 weiterhin über jedem der feststehenden Kontakte 2, 3 in einer Richtung parallel zur Drehachse 99 einen Magneten 19, insbesondere einen Permanentmagneten, auf. Die Magnete 19 sind bevorzugt außerhalb der Schaltkammer 11 angeordnet, beispielsweise auf oder an der Außenseite der Schaltkammer 11. Durch die Magnete, die als sogenannte Löschmagnete wirken, kann im Bereich der feststehenden Kontakte 2, 3 ein Magnetfeld erzeugt werden, das eine Löschung der Schaltlichtbögen erleichtern kann.

Die Schaltvorrichtung 100 muss nicht zwingend alle im gezeigten Ausführungsbeispiel enthaltenen Elemente wie beispielsweise Federelemente, elektrisch isolierende Materialien, Magnete, Dämpfungselemente oder Hilfskontakte aufweisen. Weiterhin kann die Schaltvorrichtung 100 eine Mehrzahl von Paaren von feststehenden Kontakten aufweisen, die jeweils durch ein zugeordnetes elektrisch leitendes Element in der Rotationskontaktbrücke 4 miteinander verschaltet werden können.

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Antriebseinheit 5 gezeigt, das als Magnetantrieb ausgebildet ist, der alternativ zu einem in Verbindung mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel beschriebenen Schrittmotor verwendet werden kann. Der Magnetantrieb weist einen drehbaren Magentanker 50 auf, der durch einen magnetischen Kreis drehbar ist, um die vorab beschriebenen Schaltvorgänge zu bewirken. Hierzu weist der magnetische Kreis ein Joch 51 auf. Der Magnetanker 50 kann einen magnetischen Drehkern aufweisen oder als solcher ausgebildet sein, der an einem der Rotationskontaktbrücke gegenüberliegenden Ende der Achse befestigt ist und der Teil des magnetischen Kreises ist. Der drehbare Magnetanker 50 ist somit über die Achse mit der Rotationskontaktbrücke verbunden. Das Joch 51 und/oder der Magnetanker 50 kann bevorzugt Reineisen oder eine niedrig dotierte Eisenlegierung aufweisen oder daraus sein. Durch eine Spule 52, die mit einem Steuerstromkreis verbunden werden kann, kann ein magnetisches Feld im magnetischen Kreis erzeugt werden, das durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist und durch das eine Drehung 53 des Magnetankers 51 und damit auch der Rotationskontaktbrücke erreicht wird. Die Rückdrehung kann beispielsweise durch die vorab beschriebene Rückstellfeder erreicht werden.

In den Figuren 3A und 3B ist ein Teil der Schaltvorrichtung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Übersichtlichkeit halber ist in den Figuren 3A und 3B nur ein Teil der Schaltkammerwand 12 und eines Kontaktstücks 41 im ersten Schaltzustand in Kontakt mit der Kontaktfläche 21 eines feststehenden Kontakts 2 (Figur 3A) und im zweiten Schaltzustand (Figur 3B) gezeigt. Die Schaltkammerwand 12 weist eine der Rotationskontaktbrücke zugewandte Innenwand

120 auf, die zumindest im Bereich der Rotationskontaktbrücke einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Wie erkennbar ist, können die feststehenden Kontakte in einer die Rotationskontaktbrücke zumindest teilweise umgebenden Rinne

121 in der Innenwand 120 angeordnet sein.

Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen .

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse

2, 3 feststehender Kontakt

4 Rotationskontaktbrücke

5 Antriebseinheit

6 Anschlusselement

7 Achse

8 elektrisch isolierendes Material

9 Verstiftung

10 Rückstellfeder 11 Schaltkämmer 12 Schaltkammerwand

13 Schaltkämmerboden

14 gasdichte Wand

15 Verbindungsplatte

16 gasdichter Bereich

17 Dämpfungselernent

18 Hilfskontakt

19 Magnet

20 Kontaktbereich 21 Kontaktfläche

30 Kontaktbereich

31 Kontaktfläche

40 elektrisch leitendes Element

41 Kontaktstück

42 Mittelteil

43 Federelement

44 Isolatorelement

50 Magnetanker

51 Joch

52 Spule

53 Drehung Drehachse Schaltvorrichtung Innenwand Rinne