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Elektrische Schalter dienen dem Schalten elektrischer Ströme. Eine Klasse von elektrischen Schaltern sind die sogenannten Leistungsschalter, die typischerweise Ströme von 100A und mehr schalten können. Diese Leistungsschalter sind typischerweise in einem Gehäuse untergebracht. Die einzelnen Phasen der Ströme werden typischerweise in so genannten Polkassetten geschaltet. Eine Polkassette umfasst dazu ein Gehäuse, in dem ein Beweg- und ein Festkontakt untergebracht sind, die mechanisch getrennt bzw. zusammengebracht werden können zum Aus- bzw. Einschalten der Ströme.
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Die Bewegkontakte werden typischerweise auf einem Kontaktarm ausgebildet, wobei dieser Kontaktarm um einen Drehpunkt schwenkbar ist zwischen einer Stellung zum Öffnen des Stromkreises und einer Stellung zum Schließen des Stromkreises. Um eine verlustfreie Stromübertragung zwischen Beweg- und Festkontakt zu gewährleisten, um eine mechanische Stoßfestigkeit der Anordnung und eine Festigkeit bei hohem Wärmefluss zu gewährleisten werden die Kontaktstellen des Kontaktarms mit so genannten Kontaktstücken versehen. Typischerweise sind diese Kontaktstücke aus Silberverbundwerkstoffen ausgebildet.
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Beim Trennen von Beweg- und Festkontakt einer Polkassette entsteht ein Lichtbogen, der typischerweise in einer sogenannten Löschkammer gelöscht wird. Der Lichtbogen ionisiert das Gas der Löschkammer. Bei diesem Prozess entstehen heiße Gase. Die hohen Temperaturen des Lichtbogens und der heißen Gase wirken auf die Verbindung von Kontaktstück zum Kontaktträger des Kontaktarms und können zu einem Loslösen des Kontaktstücks führen. Typischerweise sind das Kontaktstück und die zugehörige Kontaktstelle des Kontaktträgers eben ausgebildet und mittels einer Lötverbindung verbunden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Verbindung von Kontaktstück zur Kontaktstelle des Kontaktträgers so weit zu verbessern, dass die mechanische Festigkeit der Verbindung erhöht wird, und dass ebenfalls kurzfristige Temperaturspitzen nicht zu einem Lösen der Verbindung führen.
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Die Aufgabe wird gelöst gemäß Anspruch 1. Der Kontaktarm eines elektrischen Schalters zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises umfasst einen Kontaktträger mit mindestens einer Kontaktstelle und mit mindestens einem Kontaktstück, wobei auf der mindestens einen Kontaktstelle des Kontaktträgers das mindestens eine Kontaktstück formschlüssig befestigt ist, wobei der Kontaktträger und das mindestens eine Kontaktstück um einen Drehpunkt schwenkbar sind zwischen einer Stellung zum Öffnen des Stromkreises und einer Stellung zum Schließen des Stromkreises. Die Kontaktfläche zwischen dem mindestens einen Kontaktstück und der mindestens einen Kontaktstelle des Kontaktträgers weist ein unebenes Profil auf.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass durch das unebene Profil bzw. die entsprechende Gestaltung des Profils, die mechanische Festigkeit der Verbindung von Kontaktstück zur mindestens einen Kontaktstelle des Kontaktträgers verbessert wird. Diese mechanische Verbesserung erhöht auch die thermische Festigkeit der Verbindung von Kontaktstück zur Kontaktstelle des Kontaktträgers.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Kontaktstück auf den Kontaktträger zusätzlich aufgelötet.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Kontaktfläche zwischen dem mindestens einen Kontaktstück und dem Kontaktträger so geformt, dass das mindestens eine Kontaktstück in einer Richtung senkrecht zur Schwenkrichtung des Kontaktarms formschlüssig auf die Kontaktstelle des Kontaktträgers geschoben werden kann und in der Schwenkrichtung nicht vom Kontaktträger trennbar ist.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass bei einem schnellen Auslösen des Schalters das Kontaktstück nicht durch die radialen Kräfte der Schwenkrichtung vom Kontaktträger abgelöst wird.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Kontaktfläche zwischen dem mindestens einem Kontaktstück und dem Kontaktträger in einem T-förmigen Profil ausgebildet.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind das mindestens eine Kontaktstück und der Kontaktträger so geformt, dass das mindestens eine Kontaktstück eine Aussparung und der Kontaktträger eine formschlüssig in diese Aussparung passende Erhebung aufweisen, so dass in einer Richtung senkrecht zur Schwenkrichtung des Kontaktarms das mindestens eine Kontaktstück nicht vom Kontaktträger trennbar ist.
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Vorteilhaft ist hier, dass bei einem Auslösen des Schalters die auf den schwenkbaren Kontakt wirkenden Zentrifugalkräfte nicht das Kontaktstück vom Kontaktträger lösen.
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Der Kontaktträger kann aus Kupfer bestehen. Der Kontaktträger kann zwei Kontaktstellen und zwei Kontaktstücke auf diesen Kontaktstellen umfassen.
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Der erfindungsgemäße Kontaktarm kann in einer weiteren Ausbildung Teil einer Vorrichtung sein, die zusätzlich mindestens einen feststehenden Kontakt aufweist, so dass der Kontaktarm drehbar zwischen zwei Stellungen gelagert ist, wobei in der ersten Stellung sich der mindestens eine feststehende Kontakt in mechanischem Kontakt mit dem mindestens einen Kontaktstück des Kontaktarms zum Schließen des Stromkreises befindet, und wobei in der zweiten Stellung der mindestens eine feststehende Kontakt mechanisch von dem mindestens einen Kontaktstück des Kontaktarms getrennt ist. Vorteilhafter Weise ist diese Vorrichtung Teil eines elektrischen Schalters.
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Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.
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1 Kontaktarm eines elektrischen Schalters mit Kontaktträger und Kontaktstück sowie feststehendem Kontakt in einer Stellung zum Schließen des Stromkreises,
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2 Kontaktarm eines elektrischen Schalters mit Kontaktträger und Kontaktstück sowie feststehendem Kontakt in einer Stellung zum Öffnen des Stromkreises,
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3 Kontaktarm mit zwei Kontaktstücken und zwei feststehenden Kontakten in der Stellung zum Schließen des Stromkreises,
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4 Kontaktträger mit zwei Kontaktstücken und zwei feststehenden Kontakten in einer Stellung zu Öffnen des Stromkreises,
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5 Seitenansicht eines Kontaktträgers sowie aufschiebbares Kontaktstück,
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6 Frontalansicht eines Kontaktträges mit aufgeschobenem Kontaktstück,
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7 Kontaktträger und Kontaktstück mit Aussparung und
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8 Frontalansicht auf einen Kontaktträger mit einem aufgesetzten Kontaktstück mit einer Aussparung.
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In 1 ist ein Kontaktarm 100 eines elektrischen Schalters zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises dargestellt. Der Kontaktarm 100 umfasst einen Kontaktträger 200 mit mindestens einer Kontaktstelle 210, auf der mindestens ein Kontaktstück 300 formschlüssig befestigt ist. Der Kontaktträger 200 ist zusammen mit dem mindestens einen Kontaktstück 300 um einen Drehpunkt 500 schwenkbar zwischen einer Stellung zum Öffnen des Stromkreises und einer Stellung zum Schließen des Stromkreises. Der Kontaktarm 100 kann mit einem feststehenden Kontakt 700 zusammenwirken. Am feststehenden Kontakt 700 kann ebenfalls ein Kontaktstück 710 angebracht sein, welches mit dem Kontaktstück 300 des Kontaktarms 100 in der Stellung zum Schließen des Stromkreises in mechanischen Kontakt gebracht wird. 1 zeigt diese Stellung zum Schließen des Stromkreises von Kontaktarm 100 und dem feststehenden Kontakt 700.
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Zur Verbesserung der Verbindung von Kontaktstück 300 zur Kontaktstelle 210 des Kontaktträgers 200 ist die Kontaktfläche zwischen dem mindestens einen Kontaktstück 300 und der mindestens einen Kontaktstelle 210 des Kontaktträgers 200 als unebenes Profil ausgebildet. Ausführungsformen dieses unebenen Profils der Kontaktfläche zwischen dem mindestens einen Kontaktstück 300 und der mindestens einen Kontaktstelle 210 des Kontaktträgers 200 werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
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In 2 ist der Kontaktarm 100 eines elektrischen Schalters, der Kontaktträger 200, das Kontaktstück 300 sowie der feststehende Kontakt 700 in einer Stellung zum Öffnen des Stromkreises dargestellt. Dazu wird der Kontaktträger 200 zusammen mit dem mindestens einen Kontaktstück 300 um den Drehpunkt 500 geschwenkt in eine Stellung zum Öffnen des Stromkreises. In der Stellung zum Öffnen des Stromkreises ist das Kontaktstück 300 des Kontaktarmes 100 mechanisch vom Kontaktstück 710 des feststehenden Kontaktes 700 getrennt. Beim Schwenken des Kontaktträgers 200 in die Stellung zum Öffnen des Stromkreises beschreibt das Kontaktstück 300 den Teil einer kreisförmigen Bahn. Dieser Teil der Kreisbahn ist als Schwenkrichtung 800 in 2 eingezeichnet.
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3 stellt einen Kontaktarm 100 mit einem Kontaktträger 200 mit zwei Kontaktstellen 210, 211 und zwei Kontaktstücken 300, 301 dar. Der Kontaktarm 100 gemäß 3 wird auch Doppelunterbrecher genannt, da es pro Kontaktträger 200 zwei Kontaktstellen 210, 211 mit zwei Kontaktstücken 300, 301 gibt, die mit zwei feststehenden Kontakten 700, 701 zusammenwirken zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises. Der Kontaktträger 200 und die zwei Kontaktstücke 300, 301 sind um einen Drehpunkt 500 schwenkbar zwischen einer Stellung zum Öffnen des Stromkreises und einer Stellung zum Schließen des Stromkreises.
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In 3 ist die Stellung zum Schließen des Stromkreises dargestellt. Dazu sind die Kontaktstücke 300, 301 des Kontaktarmes 100 in mechanischen Kontakt zu den Kontaktstücken 710, 711 der beiden feststehenden Kontakte 700, 701.
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4 stellt den Kontaktarm 100 und die beiden feststehenden Kontakte 700, 701 in einer Stellung zum Öffnen des Stromkreises dar. Dazu ist der Kontaktträger 200 um den Drehpunkt 500 geschwenkt in eine Stellung zum Öffnen des Stromkreises. Der Stromkreis wird dadurch geöffnet, dass die Kontaktstücke 300, 301 des Kontaktträgers 200 mechanisch von den Kontaktstücken 710, 711 der beiden feststehenden Kontakte 700, 701 getrennt werden. Die Kontaktstücke 300, 301 des Kontaktträgers 200 beschreiben beim Schwenken den Teil einer kreisförmigen Bahn. Diese Kreisbahn wird als Schwenkrichtung 800 bezeichnet und ist in 4 dargestellt.
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In 5 ist der Doppelunterbrecher als Kontaktträger 200 dargestellt. Die Kontaktfläche zwischen dem Kontaktstück 300 und der Kontaktstelle 210 des Kontaktträgers 200 weist hierbei ein unebenes Profil auf. Das Profil ist so ausgebildet, dass das Kontaktstück 300 in einer Richtung senkrecht zur Schwenkrichtung 800 des Kontaktarmes 100 formschlüssig auf die Kontaktstelle 210 des Kontaktträgers 200 geschoben werden kann und in der Schwenkrichtung 800 nicht vom Kontaktträger 200 trennbar ist.
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Dabei kann beispielsweise die Kontaktfläche zwischen dem Kontaktstück 300 und dem Kontaktträger 200 ein T-förmiges Profil aufweisen. Die Frontalansicht des Kontaktträgers 200 mit aufgeschobenem Kontaktstück 300 aus 6 verdeutlicht dies. Das Kontaktstück 300 besitzt eine sogenannte Schwalbenschwanz-Führung, so dass die Kontaktfläche 250 zwischen dem Kontaktstück 300 und der Kontaktstelle 210 des Kontaktträgers 200 T-förmig ausgebildet ist. Die Schwalbenschwanz-Verbindung zwischen Kontaktstück 300 und der Kontaktstelle 210 des Kontaktträgers 200 bewirkt, dass das Kontaktstück 300 in der Schwenkrichtung 800 nicht vom Kontaktträger 200 trennbar ist. Radiale Kräfte, die beispielsweise beim ruckartigen Öffnen des Stromkreises durch die Drehbewegung des Kontaktträgers 200 auf das Kontaktstück 300 wirken, können somit nicht zu einem Ablösen des Kontaktstückes 300 führen.
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In 7 ist wiederum ein Doppelunterbrecher mit Kontaktarm 100 dargestellt mit einem Kontaktträger 200 und einem Kontaktstück 300. Die Kontaktfläche 250 zwischen dem Kontaktstück 300 und der Kontaktstelle 210 des Kontaktträgers 200 ist wiederum uneben ausgebildet. Das Kontaktstück 300 weist eine Aussparung auf und der Kontaktträger 200 eine formschlüssig in diese Aussparung passende Erhebung, so dass in eine Richtung senkrecht zur Schwenkrichtung 800 des Kontaktarmes 100 das Kontaktstück 300 nicht vom Kontaktträger 200 trennbar ist. Diese Ausführungsform bewirkt, dass zentrifugale Kräfte auf das Kontaktstück 300, die beispielsweise beim ruckartigen Öffnen des Stromkreises durch die Drehbewegung des Kontaktträgers 200 auf das Kontaktstück 300 wirken, nicht zu einem Ablösen des Kontaktstückes 300 führen.
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8 zeigt in einer Frontalansicht den Kontaktträger 200 mit dem aufgesetzten Kontaktstück 300. Die Aussparung im Kontaktstück 300 wird von der formschlüssig in diese Aussparung passenden Erhebung des Kontaktträgers 200 ausgefüllt.
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Die Kontaktstücke 300 können auf den Kontaktträger 200 aufgelötet sein. Typischerweise handelt es sich dabei um eine so genannte Hartlötung mit Silfos-Lot.
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Typischerweise besteht der Kontaktträger 200 aus Kupfer. Die erfinderischen Kontaktarme 100 können in einer Vorrichtung mit feststehenden Kontakten 700, 701 zusammenwirken, bei der der Kontaktarm 100 drehbar zwischen zwei Stellungen gelagert ist, wobei in der ersten Stellung sich der feststehende Kontakt 700, 701 in mechanischen Kontakt mit dem Kontaktstück 300 des Kontaktarms 100 zum Schließen des Stromkreises befindet, und wobei in der zweiten Stellung der feststehende Kontakt 700, 701 mechanisch von dem Kontaktstück 300 des Kontaktarms 100 getrennt ist. Die Vorrichtung kann Teil eines elektrischen Schalters sein.
