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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kontaktsystem für einen elektrischen Schalter, insbesondere einen Schalter für Energieverteilnetze, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein derartiges elektrisches Kontaktsystem ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift
EP 1 675 142 bekannt. Das vorbekannte Kontaktsystem ist mit einem Kontaktträger ausgestattet, an dem eine Mehrzahl an Kontaktfingerkontakten angebracht ist. Im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems liegen die Kontaktfingerkontakte auf einem Gegenkontakt des Kontaktsystems auf; im geöffneten Zustand des Kontaktsystems sind sie von dem Gegenkontakt getrennt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Kontaktsystem anzugeben, das im geschlossenen Zustand einen besonders geringen elektrischen Widerstand aufweist, sich aber dennoch einfach und kostengünstig fertigen lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Kontaktsystem mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kontaktsystems sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem Kontaktträger zusätzlich mindestens ein Kontaktfederkontakt angebracht ist, der im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems auf demselben Gegenkontakt des Kontaktsystem aufliegt wie der Kontaktfingerkontakt und im geöffneten Zustand des Kontaktsystems von diesem Gegenkontakt getrennt ist.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Kontaktsystems ist darin zu sehen, dass bei diesem aufgrund des erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehenen mindestens einen Kontaktfederkontakts ein besonders geringer elektrischer Kontaktwiderstand erreicht wird. Der Kontaktfingerkontakt und der mindestens eine Kontaktfederkontakt bilden eine Parallelschaltung, durch die der Strom bei geschlossenem Kontaktsystem fließt und auf deren Parallelzweige sich der Strom aufteilt. Der prinzipielle Nachteil von Kontaktfingerkontakten, dass sich der Strom durch eine relativ kleine Anzahl von relativ kleinen Kontaktflächen bzw. Kontaktpunkten im Bereich der Fingerspitzen drängen muss, wird durch das Bereitstellen eines weiteren Strompfades, nämlich durch den Kontaktfederkontakt, deutlich herabgesetzt. Das erfindungsgemäße Kontaktsystem ist somit sehr widerstandsarm und weist auch bei hohen Strömen vergleichsweise kleine Wärmeverluste auf. Der zusätzliche Kontaktfederkontakt lässt sich während der Herstellung des Kontaktsystems mit vergleichsweise wenig Aufwand hinzufügen.
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Hinsichtlich der Anordnung des Kontaktfederkontakts und des Kontaktfingerkontakts wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Kontaktfederkontakt und der Kontaktfingerkontakt entlang der Kontaktschieberichtung des Kontaktsystems gesehen hintereinander angeordnet sind. Unter der Kontaktschieberichtung wird dabei die Richtung verstanden, entlang derer der Kontaktträger und der Gegenkontakt zum Schließen und Öffnen des Kontaktsystems relativ zueinander verschoben werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anordnung des Kontaktfederkontakts und des Kontaktfingerkontakts derart gewählt ist, dass ausgehend von dem geöffneten Zustand des Kontaktsystems zunächst der Kontaktfingerkontakt mit dem Gegenkontakt in Berührung kommt, und erst anschließend der Kontaktfederkontakt.
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Bezüglich der Anzahl an Kontaktfederkontakten wird es als vorteilhaft angesehen, wenn jedem Kontaktfingerkontakt jeweils mindestens ein Kontaktfederkontakt zugeordnet ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn jedem Kontaktfingerkontakt jeweils genau ein oder genau zwei Kontaktfederkontakte zugeordnet sind. Mehr als zwei Kontaktfederkontakte sind in der Regel nicht von Vorteil, da aufgrund der auftretenden Stromverteilung, insbesondere beispielsweise des auftretenden Skineffekts im Falle von Wechselstrom, in der Regel nur der erste bzw. die zwei ersten Kontaktfederkontakte – in Stromflussrichtung gesehen – in relevantem Umfange stromführend sind.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Kontaktsystems ist vorgesehen, dass der mindestens eine Kontaktfederkontakt ein Spiralfederkontakt ist, der eine Spiralfeder aufweist, die im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems eine Federkraft auf den Gegenkontakt ausübt. Spiralfederkontakte lassen sich in sehr einfacher Weise an einem Kontaktträger anbringen, so dass das zusätzliche Vorsehen eines oder mehrerer Spiralfederkontakte bei der Herstellung des Kontaktsystems keine signifikanten Zusatzkosten verursacht.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Längsrichtung der Spiralfeder und damit die Federkraftrichtung der Druckkraft der Feder senkrecht zur Kontaktschieberichtung angeordnet sind; dies gewährleistet, dass die Spiralfeder ihre Federkraft in optimaler Weise auf den Gegenkontakt ausüben kann.
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Gemäß einer anderen besonders bevorzugten Ausgestaltung des Kontaktsystems ist vorgesehen, dass der mindestens eine Kontaktfederkontakt ein Lamellenkontakt ist. Vorzugsweise weist der Lamellenkontakt einen Lamellenträger auf, an dem eine Mehrzahl an Kontaktlamellen angeformt ist, die jeweils im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems eine Federkraft auf den Gegenkontakt ausüben.
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Mit Blick auf einen minimalen Kontaktwiderstand des Kontaktsystems wird es als vorteilhaft angesehen, wenn an dem Kontaktträger eine Vielzahl an Kontaktfingerkontakten und eine Vielzahl an Kontaktfederkontakten angebracht sind, jedem Kontaktfingerkontakt unter Bildung eines Kontaktelementpaares jeweils ein Kontaktfederkontakt zugeordnet ist, der entlang der Kontaktschieberichtung hinter dem zugeordneten Kontaktfingerkontakt liegt, und die Kontaktelementpaare jeweils drehsymmetrisch angeordnet sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Kontaktsystem, bei dem an einem Kontaktträger des elektrischen Kontaktsystems sowohl ein Kontaktfingerkontakt als auch ein Kontaktfederkontakt angebracht ist,
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2 den Kontaktträger des elektrischen Kontaktsystems gemäß 1 in einer dreidimensionalen Sicht schräg von der Seite,
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3 ein Ausführungsbeispiel für einen Spiralfederkontakt, der als Kontaktfederkontakt bei dem elektrischen Kontaktsystem gemäß 1 oder 5 eingesetzt werden kann,
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4 ein Ausführungsbeispiel für einen Lamellenkontakt, der als Kontaktfederkontakt bei dem elektrischen Kontaktsystem gemäß 1 oder 5 eingesetzt werden kann, und
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5 ein Ausführungsbeispiel für ein elektrisches Kontaktsystem, bei dem jedem Kontaktfingerkontakt eines Kontaktträgers jeweils zwei Kontaktfederkontakte zugeordnet sind, die entlang der Kontaktschieberichtung des elektrischen Kontaktsystems hintereinander liegen.
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein elektrisches Kontaktsystem 10, bei dem ein Kontaktträger 20 und ein Gegenkontakt 30 entlang einer Kontaktschieberichtung S relativ zueinander verschieblich sind. Die 1 zeigt den geschlossenen Zustand des elektrischen Kontaktsystems 10; der Kontaktträger 20 und der Gegenkontakt 30 stehen miteinander in Berührung und sind elektrisch kontaktiert.
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Soll das elektrische Kontaktsystem 10 geöffnet werden, so werden der Kontaktträger 20 und der Gegenkontakt 30 entlang der Kontaktschieberichtung S derart relativ zueinander verschoben, dass sie räumlich getrennt werden und keine Berührungsstelle mehr miteinander aufweisen.
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In der 1 lässt sich erkennen, dass an dem Kontaktträger 20 ein Kontaktfingerkontakt 21 sowie ein Kontaktfederkontakt 22 angebracht sind. Die Anordnung des Kontaktfingerkontakts 21 und des Kontaktfederkontakts 22 ist derart gewählt, dass diese entlang der Kontaktschieberichtung S räumlich hintereinander liegen. Ausgehend von dem in der 1 nicht gezeigten geöffneten Zustand des elektrischen Kontaktsystems 10 wird beim Aufschieben des Kontaktträgers 20 auf den Gegenkontakt 30 zunächst der Kontaktfingerkontakt 21 den Gegenkontakt 30 berühren, bevor der Kontaktfederkontakt 22 zur Auflage auf dem Gegenkontakt 30 kommt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Kontaktfingerkontakt 21 federnd gelagert. Zur Federung dienen zwei Federelemente 100 und 101, die an einem Abschirmelement 23 befestigt sind. Das Abschirmelement 23 ist an dem Kontaktträger 20 angebracht.
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Die 1 zeigt darüber hinaus den Stromfluss I durch das elektrische Kontaktsystem 10. Es lässt sich erkennen, dass ein Stromanteil I1 vom Gegenkontakt 30 durch den Kontaktfingerkontakt 21 hindurch zum Kontaktträger 20 fließt. Ein anderer Stromanteil I2 fließt an dem Kontaktfingerkontakt 21 vorbei durch den Gegenkontakt 30 in Richtung des Kontaktfederkontakts 22 und erreicht über diesen Kontaktfederkontakt 22 den Kontaktträger 20.
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Durch die Aufspaltung des Stroms I in zwei Stromanteile I1 und I2 wird eine optimale Stromverteilung im Kontaktbereich zwischen dem Kontaktträger 20 und dem Gegenkontakt 30 und somit ein optimales Verhalten des elektrischen Kontaktsystems 10 erreicht.
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Die 2 zeigt das elektrische Kontaktsystem 10 gemäß 1 in einer dreidimensionalen Sicht schräg von der Seite. Man erkennt den Kontaktträger 20 sowie die an diesem angebrachten Kontaktfingerkontakte 21. Die Kontaktfederkontakte, die hinter den Kontaktfingerkontakten 21 liegen, sind in der 2 nicht erkennbar.
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Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Spiralfederkontakt 200, der als Kontaktfederkontakt 22 an dem Kontaktträger 20 gemäß 1 angebracht werden kann. Der Spiralfederkontakt 200 weist eine Spiralfeder 201 auf, deren Längsrichtung in der 3 mit dem Bezugszeichen L gekennzeichnet ist. Die Spiralfeder 201 des Spiralfederkontakts 200 wird im Falle eines Einsatzes als Kontaktfederkontakt 22 bei dem Kontaktsystem 20 gemäß 1 vorzugsweise derart angeordnet, dass die Längsrichtung L der Spiralfeder 201 senkrecht zur Kontaktschieberichtung S des elektrischen Kontaktsystems 10 ausgerichtet ist. Mit anderen Worten steht die Längsrichtung L der Spiralfeder 201 vorzugsweise senkrecht auf der Kontaktfläche des Gegenkontakts 30.
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Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Lamellenkontakt 300, der als Kontaktfederkontakt 22 an dem Kontaktträger 20 des elektrischen Kontaktsystems 10 angebracht werden kann. Der Lamellenkontakt 300 weist einen Lamellenträger 301 auf, an dem eine Vielzahl an Kontaktlamellen 302 angeordnet sind. Die Anordnung des Lamellenkontakts 300 an dem Kontaktträger 20 gemäß 1 erfolgt vorzugsweise derart, dass die Kontaktlamellen 302 zwischen dem Gegenkontakt 30 und dem Lamellenträger 301 liegen sowie zur Kontaktgebung elastisch federnd auf dem Gegenkontakt 30 aufliegen.
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Die 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes elektrisches Kontaktsystem 10, bei dem an einem Kontaktträger 20 ein Kontaktfingerkontakt 21 angebracht ist. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist das elektrische Kontaktsystem 10 gemäß 5 zwei Kontaktfederkontakte 22 und 22a auf, die in Kontaktschieberichtung S hintereinander sowie hinter dem Kontaktfingerkontakt 21 liegen.
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Ausgehend vom geöffneten Zustand des elektrischen Kontaktsystems 10 wird der Gegenkontakt 30 beim Schließen des Kontaktsystems 10 zunächst mit dem Kontaktfingerkontakt 21 in Kontakt treten, bevor er den Kontaktfederkontakt 22 und den Kontaktfederkontakt 22a berührt.
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Der Vorteil des Ausführungsbeispiels gemäß 5 besteht darin, dass der elektrische Widerstand des elektrischen Kontaktsystems 10 im geschlossenen Zustand durch den zusätzlichen zweiten Kontaktfederkontakt 22a kleiner ist als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, weil sich der Strom I in drei Stromanteile I1, I2 und I3 aufteilen kann. Die elektrische Belastbarkeit des Kontaktsystems 10 gemäß 5 ist somit größer als die des Ausführungsbeispiels gemäß 1.
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Als Kontaktfederkontakte 22 bzw. 22a können der in der 3 gezeigte Spiralfederkontakt 200 oder der Lamellenkontakt 300 gemäß 4 eingesetzt werden. Beispielsweise wird als Kontaktfederkontakt 22 der Spiralfederkontakt 200 und als weiterer Kontaktfederkontakt 22a der Lamellenkontakt 300 eingesetzt. Alternativ kann als Kontaktfederkontakt 22 der Lamellenkontakt 300 und als weiterer Kontaktfederkontakt 22a der Spiralfederkontakt 200 eingesetzt werden. Auch können als Kontaktfederkontakte 22 bzw. 22a identische Kontaktarten eingesetzt werden, also jeweils ein Spiralfederkontakt oder jeweils ein Lamellenkontakt.
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Mehr als zwei Kontaktfederkontakte 22 bzw. 22a zusätzlich zum Kontaktfingerkontakt 21 werden wegen der auftretenden Stromverteilung, die einen signifikanten Stromfluss durch einen dritten oder vierten Kontaktfederkontakt verhindern würde, nicht als sinnvoll angesehen.
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In den 1 und 5 lässt sich erkennen, dass das zusätzliche Vorsehen der Kontaktfederkontakte 22 und 22a an dem Kontaktträger 20 herstellungstechnisch sehr einfach und somit kostengünstig ist. Zum Anbringen des oder der Kontaktfederkontakte 22 bzw. 22a müssen in dem Kontaktträger 20 lediglich Vertiefungen 400, vorzugsweise in Form von Nuten, vorgesehen werden, die ein Einsetzen der Kontaktfederkontakte ermöglichen. Das Einbringen derartiger Vertiefungen 400 sowie das Einsetzen der Kontaktfederkontakte sind während der Herstellung des elektrischen Kontaktsystems 10 ohne weiteres und ohne signifikante zusätzliche Kosten möglich.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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