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Title:
SWITCHING CONTACT FOR ELECTRICAL SWITCHING DEVICES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/058981
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switching contact (10) for electrical switching devices which has a contact element (12) that is connected to or can be connected to a contact support (11). The aim of the invention is to connect particularly large contact elements (12) to the contact support (11) with a sufficiently high connection quality, in particular by using an economical resistance welding process. To this end, the invention provides that the contact element (12) is formed from a plurality of contact element segments (13) and that the individual contact element segments (13) are assembled together to make up the contact element (12). Contact element segments (13) with the same or different material compositions and/or geometrical shapes can be used to produce different switching properties.

Inventors:
GUNZELMANN KARL-HEINZ (DE)
KNOEFEL MANFRED (DE)
SCHLENK WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/000869
Publication Date:
October 05, 2000
Filing Date:
March 21, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
GUNZELMANN KARL HEINZ (DE)
KNOEFEL MANFRED (DE)
SCHLENK WOLFGANG (DE)
International Classes:
H01H1/00; H01H1/04; H01H11/06; H01H1/10; H01H11/04; (IPC1-7): H01H1/10; H01H11/04
Foreign References:
DE1539783A11969-07-24
US3670129A1972-06-13
DE3533890A11987-04-02
US5548260A1996-08-20
US2900476A1959-08-18
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 288 (E - 781) 30 June 1989 (1989-06-30)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Schaltkontakt für elektrische Schaltgeräte, mit einem Kon taktelement (12), das mit einem Kontaktträger (11) verbunden oder verbindbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kontaktelement (12) aus einer Anzahl von Kontaktelementsegmenten (13) gebildet ist und daß die einzelnen Kontaktelementsegmente (13) zu dem Kon taktelement (12) zusammengesetzt sind.
2. Schaltkontakt nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kontaktelementsegmente (13) lückenlos zum Kontaktelement (12) zusammengesetzt sind.
3. Schaltkontakt nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die einzelnen Kontaktele mentsegmente (13) jeweils aus dem gleichen Werkstoff oder der gleichen Werkstoffzusammensetzung gebildet sind.
4. Schaltkontakt nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die einzelnen Kontaktele mentsegmente (13) aus unterschiedlichen Werkstoffen oder Werkstoffzusammensetzungen gebildet sind.
5. Schaltkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kontakte lement (12) aus Kontaktelementsegmenten (13) mit jeweils gleichen Geometrien gebildet ist.
6. Schaltkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kontakte lement (12) aus Kontaktelementsegmenten (13) mit unterschied lichen Geometrien gebildet ist.
7. Schaltkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kontakte lementsegmente (13) Bereiche mit unterschiedlicher Werkstoff zusammensetzung aufweisen.
8. Schaltkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kontakte lement (12) Kontaktelementsegmente (13) mit unterschiedlicher Höhe aufweist.
9. Schaltkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kontakte lement (12) eine Größe von größer oder gleich 16 mm2 auf weist.
10. Schaltkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kontakte lement (12) über eine Schweißverbindung, insbesondere über eine Widerstandsoder LaserSchweißverbindung, mit dem Kon taktträger (11) verbunden oder verbindbar ist.
Description:
Beschreibung Schaltkontakt für elektrische Schaltgeräte Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltkontakt für elektrische Schaltgeräte, mit einem Kontaktelement, das mit einem Kontaktträger verbunden oder verbindbar ist.

Nicht selten weisen die für derartige Schaltkontakte verwen- deten Kontaktelemente eine Größe von größer oder gleich 16 mm2 auf. Kontaktelemente mit solchen Größen lassen sich bis heute nur auf komplizierte und damit kostenintensive Weise mit den Kontaktträgern verbinden. Insbesondere mit wirt- schaftlichen Verbindungsarten, wie beispielsweise dem Wider- standsschweißen, lassen sich bisher keine Verbindungen mit ausreichender Verbindungsgüte zwischen derartig großen Kon- taktelementen und Kontaktträgern herstellen.

Zur Herstellung solcher Schaltkontakte muß deshalb zunachst ein homogenes Walz-oder Sinterkontaktelement mit entspre- chenden Schalteigenschaften hergestellt werden, das anschlie- ßend über eine Lötverbindung mit dem Kontaktträger verbunden wird. Diese Herstellung ist jedoch relativ aufwendig sowie kosten-und zeitintensiv. Weiterhin werden durch das genannte Herstellungsverfahren innere Spannungen in dem Kontaktelement induziert, die bei hoher Schaltbeanspruchung zum Herauslösen von Kontaktmaterial aus dem Kontaktelement führen können.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorlie- genden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schaltkontakt der genannten Art derart weiterzubilden, daß die beschriebe- nen Nachteile vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Weiterbildung ei- nes eingangs beschriebenen Schaltkontakts gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Kontaktelement aus einer Anzahl von Kontaktelementsegmenten gebildet ist, wobei die einzelnen

Kontaktelementsegmente zu dem Kontaktelement zusammengesetzt sind.

Der grundlegende Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Kontaktelement und damit die durch das Kontak- telement gebildete Schaltfläche in kleinere Einzelsegmente aufgeteilt wird. Diese kleinen Einzelsegmente lassen sich durch wirtschaftliche Verbindungsverfahren, wie beispielswei- se dem Widerstandsschweißen, Laserschweißen oder dergleichen, mit dem Kontaktträger verbinden. Dadurch können die Kosten für die Herstellung von Schaltkontakten erheblich reduziert werden. Weiterhin wird durch die Segmentierung des Kontakte- lements erreicht, daß die inneren Spannungen im Kontaktele- ment, bzw. in der Kontaktfläche derart reduziert werden, daß auch bei hoher Schaltbeanspruchung ein Herauslösen von Kon- taktmaterial aus dem Kontaktelement reduziert wird.

Durch die Zusammensetzung des Kontaktelements aus einer An- zahl von Kontaktelementsegmenten können Kontaktelemente mit einer nahezu beliebig großen Schaltfläche oder mit jeder be- liebigen Schaltgeometrie erzeugt werden. Zusätzlich wird durch die erhöhte Stückzahl einer kleinsten gemeinsamen Ba- sisgröße für verschieden große Schaltkontakte die Wirtschaft- lichkeit der Schaltkontaktherstellung sowie deren Lagerhal- tung verbessert.

Durch Verwendung von kleinen Kontaktelmentsegmenten lassen sich zwischen diesen und dem Kontaktträger Verbindungen mit hohen Bindeanteilen und hohen Festigkeiten erreichen.

Bevorzugte Ausführungsformen des Schaltkontaktes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteilhaft sind die Kontaktelementsegmente lückenlos zum Kontaktelement zusammengesetzt. Dabei wird der Segmentspalt zwischen den einzelnen Kontaktelementsegmenten technisch ge- sehen im wesentlichen zu Null. Durch das enge Nebeneinander-

setzen der einzelnen Kontaktelementsegmente wird eine nahezu beliebig große, ununterbrochene Schaltfläche erzeugt. Die durch das lückenlose Aneinanderfügen der Kontaktelementseg- mente entstehenden Nebenschlüsse über die sich berührenden Kanten können auf einfache Weise ausgeglichen werden. Werden die Kontaktelementsegmente beispielsweise durch Widerstands- schweißen mit dem Kontaktträger verbunden, können die Neben- schlüsse durch eine entsprechend gewählte Schweißstromsteue- rung ausgeglichen werden.

Durch Verwendung einzelner Kontaktelementsegmente für das Kontaktelement ist es aber auch möglich, daß Kontaktelemente mit nicht durchgehender Schaltfläche erzeugt werden. So ist es beispielsweise denkbar, daß Kontaktelemente mit entspre- chenden Aussparungen oder dergleichen gebildet werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der erfindungsgemäße Schaltkontakt in Verbindung mit anderen elektrischen Bauele- menten beispielsweise auf einer Leiterplatte oder dergleichen verwendet wird.

In weiterer Ausgestaltung können die einzelnen Kontaktele- mentsegmente jeweils aus dem gleichen Werkstoff oder der gleichen Werkstoffzusammensetzung gebildet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die einzelnen Kontaktelementsegmente aus unterschiedlichen Werkstoffen oder Werkstoffzusammensetzungen gebildet sein.

Durch die Kombination von Kontaktelementsegmenten mit glei- chen oder unterschiedlichen Werkstoffzusammensetzungen lassen sich Schaltkontakte mit unterschiedlichen Schalteigenschaften herstellen.

In weiterer Ausgestaltung kann das Kontaktelement aus Kontak- telementsegmenten mit jeweils gleichen Geometrien gebildet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Kontaktelement auch aus Kontaktelementsegmenten mit unter- schiedlichen Geometrien gebildet sein.

Durch die Kombination von Kontaktelementsegmenten verschiede- ner Geometrien und/oder Werkstoffzusammensetzungen läßt sich ein Mosaik unterschiedlicher Schalteigenschaften herstellen.

So können beispielsweise die Ablaufkanten des Kontaktelements aus einem anderen Material bestehen als die Innenbereiche des Kontaktelements bzw. der Kontaktfläche. Bei Verwendung eines Widerstands-Schweißverfahrens zur Verbindung des Kontaktele- ments mit dem Kontaktträger kann somit das Kommutieren des Lichtbogens auf die Ablaufschienen erleichtert werden.

Vorteilhaft können auch die Kontaktelementsegmente selbst Be- reiche mit unterschiedlicher Werkstoffzusammensetzung aufwei- sen.

In weiterer Ausgestaltung kann das Kontaktelement Kontaktele- mentsegmente mit unterschiedlicher Höhe aufweisen. Beispiels- weise können in der Mitte des Kontaktelements bzw. der Kon- taktfläche Kontaktelementsegmente mit einer Höhe angeordnet sein, die größer ist als die Höhe der Kontaktelementsegmente in den Randbereichen des Kontaktelements. Dadurch lassen sich die Kontaktwiderstände des Schaltkontakts im Neuzustand ver- kleinern.

Vorteilhaft kann das Kontaktelement eine Größe von größer oder gleich 16 mm2 aufweisen.

Bevorzugt ist das Kontaktelement über eine Schweißverbindung, insbesondere über eine Widerstands-oder Laser- Schweißverbindung, mit dem Kontaktträger verbunden.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schaltkontakts wird es möglich, daß bei ausreichender Verbindungsgüte größe- re Kontaktelemente mittels wirtschaftlichen Verbindungsarten,

wie beispielsweise dem Widerstandsschweißen, mit dem Kontakt- träger verbunden werden können.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels un- ter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigt die einzige Figur 1 in perspektivischer Ansicht einen erfindungsgemäßen Schaltkontakt.

In Fig. 1 ist in schematischer Weise ein Schaltkontakt 10 dar- gestellt, der ein Kontaktelement 12 aufweist. Das Kontaktele- ment 12 ist über ein geeignetes Verbindungsverfahren, bei- spielsweise ein Widerstands-oder Laser-Schweißverfahren, mit einem Kontaktträger 11 verbunden. Um insbesondere Kontaktele- mente 12 mit einer Schaltfläche größer oder gleich 16mm2 wirtschaftlich und mit ausreichender Verbindungsgüte mit dem Kontaktträger 11 verbinden zu können, weist das Kontaktele- ment 12 eine Anzahl von Kontaktelement-segmenten 13 auf, wo- bei die einzelnen Kontaktelementsegmente 13 zu dem Kontakte- lement 12 zusammengesetzt sind.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Kontaktelement 12 aus sechs Kontaktelementsegmenten 13 gebil- det, die jeweils eine viereckige Geometrie und jeweils eine gleiche Höhe aufweisen. Die Kontaktelementsegmente 13 werden derart zum Kontaktelement 12 zusammengesetzt, daß dieses wie- derum eine viereckige Geometrie aufweist. Die Kontaktelement- segmente 13 sind alle aus demselben Werkstoff gebildet. Al- lerdings können auch Kontaktelementsegmente 13 mit unter- schiedlicher Geometrie und/oder Höhe und/oder Werkstoffzusam- mensetzung verwendet werden, so daß Kontaktelemente 12 mit jeder beliebigen Schalteigenschaft gebildet werden können.

Wenn die einzelnen Kontaktelementsegmente 13 lückenlos zu ei- nem Kontaktelement 12 zusammengesetzt werden, um somit eine durchgehende Schaltfläche zu generieren, werden die in Fig. 1 nur zur Verdeutlichung der Eigenständigkeit der einzelnen Kontaktelementsegmente 13 dargestellten Segmentspalte 14 zwi-

schen den einzelnen Kontaktelementsegmenten technisch gesehen im wesentlichen zu Null. Das bedeutet, daß die Seitenwånde der einzelnen Kontaktelementsegmente 13 eben gegeneinander anliegen und daß sich Abweichungen hiervon nur im Rahmen der zulässigen Fertigungstoleranzen bewegen.

Durch die Bildung des Kontaktelements 12 aus einer Anzahl von einzelnen Kontaktelementsegmenten 13 lassen sich auch große Kontaktelemente 12 herstellen, die mit hohen Bindeanteilen und Festigkeiten mit dem Kontaktträger 11 verbunden werden können.