DE102017203005B4

DE102017203005B4 - Verfahren zur festen Verbindung eines feststehenden Kontaktelements mit einem Anschlusselement eines Schalters und entsprechender Schalter

Info

Publication number: DE102017203005B4
Application number: DE102017203005.4A
Authority: DE
Inventors: Ming Hua Liu; Lei Song; Xian Sheng Ye; Yi Ping Ye
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2022-10-06
Anticipated expiration: 2037-02-25
Also published as: DE102017203005A1; CN107221460B; CN107221460A

Abstract

Verfahren zur festen Verbindung eines feststehenden Kontaktelements (12) mit einem Anschlusselement (12a) eines Schalters (1), der einen Schaltkontakt aufweist, welcher aus einem beweglichen und dem feststehenden Kontaktelement (11, 12) gebildet ist, die bei geschlossenem Schalter (1) aneinander anliegen,wobei das Anschlusselement (12a) an einem Ende eine Ausnehmung (14) aufweist, in die das feststehende Kontaktelement (12) eingesteckt ist,wobei das andere Ende des Anschlusselements (12a) zum Anschließen des Schalters (1) in Richtung nach außen geführt ist,wobei die Ausnehmung (14) auf mindestens einer Seite von einer vom Anschlusselement (12a) gebildeten Seitenwand (16) begrenzt wird,wobei sich ein in die Ausnehmung (14) erstreckender Vorsprung (15) des feststehenden Kontaktelements (12) eine quer zu der mindesten einen Seitenwand (16) verlaufende und der Seitenwand (16) zugewandte Öffnung (17) aufweist undwobei auf einer ersten Seite (16a) der mindestens einen Seitenwand (16), die von der Ausnehmung (14) abgewandt ist, derart Druck (P) auf die Seitenwand (16) ausgeübt wird, dass die Seitenwand (16) in die Öffnung (17) gepresst wird, wobei auf der ersten Seite (16a) in der Seitenwand (16) eine Vertiefung (19) erzeugt und auf einer der Ausnehmung (14) zugewandten zweiten Seite (16b) durch eine Materialverdrängung ein Vorsprung (18) gebildet wird, der sich in die Öffnung erstreckt (17) und zumindest einen Teil der Öffnung (17) ausfüllt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur festen Verbindung eines feststehenden Kontaktelements mit einem Anschlusselement eines Schalters gemäß Anspruch1 und einen entsprechenden Schalter gemäß Anspruch 5.
Schalter sind z.B. als Lasttrennschalter bekannt und weisen für jeden Pol z.B. ein Polgehäuse auf. Bei mehrpoligen Schaltern liegen mehrere solcher Polgehäuse seitlich aneinander an, wobei eine Schaltwelle quer durch deren Seitenwände verläuft. In jedem Polgehäuse befindet sich ein Hebel, der oft als Doppelhebel ausgebildet um die Längsachse der Schaltwelle schwenkbar ist, die quer zur Längserstreckung des Hebels verläuft. An den freien Enden des Hebels sind bewegliche Kontaktelemente angeordnet, die bei geschlossenem Schalter jeweils an einem feststehenden Kontaktelement insbesondere in Form eines Messerkontakts anliegen. Die feststehenden Kontaktelemente sind über plattenförmige oder schienenförmige Anschlusselemente mit von außen zugänglichen Rahmenklemmen (Klemmeinheiten) verbunden, in die Anschlusskabel einsteckbar sind. Die Rahmenklemmen befinden sich beidseitig der Schaltwelle an den Stirnwänden der Polgehäuse, die entsprechende Öffnungen für die Anschlusskabel aufweisen. Weiter sind im Bereich der Kontaktelemente beidseitig der Schaltwelle Löschelemente in Form von Löschblechen vorhanden.
Die DE 29 20 028 A1 offenbart einen rechtwinkligen, elektrischen Kontakt für einen Schalter mit einem Basisstück, das ein rechtwinkliges, durchgehendes Loch enthält, und ein dieses rechtwinklige Loch ausfüllendes Kontaktstück, das sich aus den oberen und unteren Rändern des Lochs heraus erstreckt, wobei die überstehenden Bereiche des Kontaktstückes eine rechtwinklige Form haben, die etwas größer als das rechtwinklige Loch ist.
In der DE 19 23 352 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktelements beschrieben, das charakterisiert ist durch parallele Anordnung eines Goldfolienstreifens zu einem Träger, Befestigung der Vorderkante des Goldfolienstreifens am Träger, Abscherung des Goldfolienstreifens in einem vorbestimmten Abstand zu seiner Vorderkante, so dass eine Art Span entsteht, Befestigung des übrigen Spanteils am Träger sowie Verformung des Trägers und des damit verbundenen Spans in einen erhabenen Kontakt und anschließende Ausbildung des übrigen Kontaktelements.
Die CN 1 02 856 086 B beschreibt eine Schaltvorrichtung mit einem äußeren Rahmen, einer Arbeitsachse, die in dem äußeren Rahmen vorgesehen ist, einem beweglichen Kontaktelement, das auf der Arbeitsachse vorgesehen ist, und einem festen Kontakt in diesem Rahmen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein feststehendes Kontaktelement auf einfache Weise mit einem Anschlusselement zu verbinden, wobei der elektrische Übergangswiderstand sehr klein sein soll, um hohe elektrische Ströme bei geringer Erwärmung zu ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe ist bezogen auf das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezogen auf den Schalter durch die Merkmale des Anspruchs 5 gegeben; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
Die Lösung sieht bezogen auf das Verfahren vor, dass auf der Seite der Seitenwand, die von der Ausnehmung abgewandt ist, derart Druck auf die Seitenwand ausgeübt wird, dass die Seitenwand in die Öffnung gepresst (engl. punched, hineingepresst, hineingestanzt) wird, wobei auf dieser Seite in der Seitenwand eine Vertiefung erzeugt und auf der der Ausnehmung zugewandten Seite durch eine Materialverschiebung (Materialverdrängung mit bleibender Verformung der Seitenwand) ein Vorsprung (an der Seitenwand) gebildet wird, der sich in die Öffnung erstreckt und zumindest einen Teil der Öffnung (vollständig) ausfüllt (der Form der Öffnung entsprechend).
Technisch einfach ist es, wenn die Öffnung als Durchgangsöffnung ausgebildet ist.
Die Festigkeit der Verbindung lässt sich verbessern, wenn die Ausnehmung und der sich in die Ausnehmung erstreckende Teil des feststehenden Kontaktelements einen Formschluss bilden.
Technisch relativ einfach ist es, wenn die Seitenwand mittels eines Stanznockens bleibend verformt wird, wobei die Längsachse des Stanznockens während der Verformung mit der längs der Durchgangsöffnung verlaufenden Mittelachse der Durchgangsöffnung zusammenfällt.
Die Lösung sieht bezogen auf den Schalter vor, dass auf der Seite der Seitenwand, die von der Ausnehmung abgewandt ist, eine Vertiefung und auf der der Ausnehmung zugewandten Seite ein Vorsprung vorhanden ist, der sich in die Öffnung hinein erstreckt und zumindest einen Teil der Öffnung ausfüllt, wobei das Volumen der Vertiefung dem Volumen des Vorsprungs entspricht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

1 einen Ausschnitt einer Polkassette eines Schalters mit geöffnetem Gehäuse,
2 in einer Explosionsdarstellung das schienenförmige Anschlusselement vor dem Befestigen von zwei Kontaktelementen,
3 einen Ausschnitt eines eingesteckten Kontaktelements,
4 den Ausschnitt gemäß 3 mit befestigtem Kontaktelement als Ergebnis der Druckausübung auf die Seitenwand und
5 das Anschlusselement und die beiden befestigten Kontaktelemente gemäß 4 als Schnittdarstellung.

1 zeigt einen Ausschnitt einer einzelnen geöffneten Polkassette 4 eines Schalters 1, insbesondere eines Lasttrennschalters, der an einer Rückwand 2 eines Schaltschranks mittels einer Hutschiene 3 und Befestigungsschiebern 3a befestigt ist. Der Schalter 1 besteht üblicherweise aus mehreren Polkassetten 4, die mit ihren Seitenwänden aneinander anliegen (nicht gezeigt). Jede Polkassette 4 weist eine Rückwand 6b auf. Quer durch die Polkassetten 4 verläuft eine gemeinsame Schaltwelle 7. In Öffnungen 8a an den Stirnseiten der Polkassette 4 können Anschlusskabel eingesteckt und mittels Schrauben in einer Rahmenklemme (Klemmeinheit) 9a befestigt werden.
In 1 erkennt man, dass hier in der Schaltwelle 7 ein Doppelhebel 10a angeordnet ist. An den freien Enden des Doppelhebels 10a befindet sich jeweils ein bewegliches Kontaktelement 11 mit einem U-förmigen Querschnitt. Der Öffnung des U-förmigen Kontaktelements 11 liegt jeweils ein feststehendes Kontaktelement 12 in Form eines Messers (sogenannter Messerkontakt) gegenüber, das über ein schienenförmiges Anschlusselement 12a mit der Rahmenklemme 9a verbunden ist.
Bei geschlossenem Schalter 1 liegen die beiden einen Schaltkontakt bildenden Kontaktelemente 11, 12 aneinander an und das feststehende Kontaktelement 12 (der Messerkontakt) befindet sich im U-förmigen beweglichen Kontaktelement 11, wobei die beiden Seitenwände des beweglichen Kontaktelements 11 kraftbeaufschlagt beidseitig am Kontaktelement 12 anliegen.
Im Bereich der Kontaktelemente 11, 12 sind Löschelemente 13 in Form von Metallblechen angeordnet, die einen beim Trennen der Kontaktelemente 11, 12 entstehenden Lichtbogen löschen.
In 1 sind die beiden Kontaktelemente 11, 12 des Schaltkontakts voneinander getrennt gezeigt.
2 zeigt in einer Explosionsdarstellung das schienenförmige Anschlusselement 12a vor dem Befestigen von Kontaktelementen 12, von denen hier beispielhaft jeweils zwei parallel nebeneinander am Anschlusselement 12a angeordnet sind.
Für jedes der beiden Kontaktelemente 12 weist das Anschlusselement 12a (an einem Ende) eine Ausnehmung 14 auf, die hier jeweils als Durchgangsöffnung mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist. Die Ausnehmung 14 ist auf einer Seite von einer vom Anschlusselement 12a gebildeten Seitenwand 16 begrenzt.
In jede Ausnehmung 14 ist ein Kontaktelement 12 mittels eines entsprechenden (hier angeformten) Vorsprungs 15 formschlüssig einsteckbar. Durch den Vorsprung 15 verläuft eine Öffnung 17, die hier als Durchgangsöffnung bzw. Durchgangsbohrung ausgebildet ist. Das Kontaktelement (12) erstreckt sich quer zu den beiden Flachseiten des Anschlusselements 12a.
3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts des eingesteckten Kontaktelements 12, dessen Öffnung 17 (also dessen Durchgangsbohrung) quer zur Seitenwand 16 verläuft. Zur festen Verbindung des Kontaktelements 12 mit dem Anschlusselement 12a wird ein Druck P auf die Seitenwand 16 ausgeübt, und zwar auf der Seite 16a der Seitenwand 16, die von der Ausnehmung 14 abgewandt ist. Die Druckausübung erfolgt in 3 in Richtung des Pfeils am Bezugszeichen P, beispielsweise mittels eines in 3 nur schematisch dargestellten Stanznockens 19a, dessen Nockendurchmesser zweckmäßigerweise mit dem Durchmesser der Öffnung 17 (also der Durchgangsbohrung) korrespondiert.
In 4 ist das Ergebnis der Druckausübung mit dem Druck P auf die Seitenwand 16 als Schnittdarstellung schematisch dargestellt. Man erkennt, dass die Seitenwand 16 auf der der Seite 16a gegenüberliegenden Seite 16b in die Öffnung 17 gepresst (engl. punched, hineingepresst, hineingestanzt) ist, indem sich an der Seitenwand 16 ein Vorsprung 18 ausgebildet hat, wobei sich der Vorsprung 18 in die Öffnung 17 erstreckt. In dem Erstreckungsbereich des Vorsprungs 18 (hier also bis zu der in 4 dargestellten Tiefe) füllt der Vorsprung 18 die Öffnung 17 vollständig aus. Die Erzeugung des Vorsprungs 18 ist auf der Seite 16a der Seitenwand 16, mit einer Vertiefung 19 verbunden, und zwar durch eine Materialverdrängung innerhalb der Seitenwand 16. Das Volumen des in die Öffnung 17 hineingepressten (mit großem Druck P hineingedrängten) metallischen Materials der Seitenwand 16 entspricht dem Volumen des sich in die Öffnung 17 erstreckenden Vorsprungs 18. Die Verbindung eines Kontaktelements 12 mit dem Anschlusselement 12a wird hier also durch eine bleibende Verformung der Seitenwand 16 erreicht, wobei der Vorsprung 18 unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung an der Mantelfläche der Durchgangsbohrung (der Öffnung 17) anliegt (seitlich angepresst ist). Die Ausnehmung 14 und der sich in die Ausnehmung 14 erstreckende Vorsprung 18 bilden hier quasi einen Formschluss.
In 5 sind das Anschlusselement 12a und die beiden befestigten Kontaktelemente 12 gemäß 4 als Schnittdarstellung durch die Ausnehmung 14 zu sehen.
Während der Verformung (z.B. beim Stanzen) sollte die Längsachse des Stanznockens 19a mit der längs der Öffnung 17 (der Durchgangsbohrung) verlaufenden Mittelachse der Öffnung 17 (der Durchgangsbohrung) zusammenfallen, wie in 3 gezeigt.

Claims

Verfahren zur festen Verbindung eines feststehenden Kontaktelements (12) mit einem Anschlusselement (12a) eines Schalters (1), der einen Schaltkontakt aufweist, welcher aus einem beweglichen und dem feststehenden Kontaktelement (11, 12) gebildet ist, die bei geschlossenem Schalter (1) aneinander anliegen, wobei das Anschlusselement (12a) an einem Ende eine Ausnehmung (14) aufweist, in die das feststehende Kontaktelement (12) eingesteckt ist, wobei das andere Ende des Anschlusselements (12a) zum Anschließen des Schalters (1) in Richtung nach außen geführt ist, wobei die Ausnehmung (14) auf mindestens einer Seite von einer vom Anschlusselement (12a) gebildeten Seitenwand (16) begrenzt wird, wobei sich ein in die Ausnehmung (14) erstreckender Vorsprung (15) des feststehenden Kontaktelements (12) eine quer zu der mindesten einen Seitenwand (16) verlaufende und der Seitenwand (16) zugewandte Öffnung (17) aufweist und wobei auf einer ersten Seite (16a) der mindestens einen Seitenwand (16), die von der Ausnehmung (14) abgewandt ist, derart Druck (P) auf die Seitenwand (16) ausgeübt wird, dass die Seitenwand (16) in die Öffnung (17) gepresst wird, wobei auf der ersten Seite (16a) in der Seitenwand (16) eine Vertiefung (19) erzeugt und auf einer der Ausnehmung (14) zugewandten zweiten Seite (16b) durch eine Materialverdrängung ein Vorsprung (18) gebildet wird, der sich in die Öffnung erstreckt (17) und zumindest einen Teil der Öffnung (17) ausfüllt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (17) als Durchgangsöffnung ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (14) und der sich in die Ausnehmung (14) erstreckende Vorsprung (15) des feststehenden Kontaktelements (12) einen Formschluss bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Seitenwand (16) mittels eines Stanznockens (19a) bleibend verformt wird, wobei die Längsachse des Stanznockens (19a) während der Verformung mit der längs der Durchgangsöffnung verlaufenden Mittelachse der Durchgangsöffnung zusammenfällt.
Schalter (1) mit einem Schaltkontakt, der ein bewegliches und ein feststehendes Kontaktelement (11, 12) aufweist, wobei die Kontaktelemente (11, 12) bei geschlossenem Schalter (1) aneinander anliegen, wobei das feststehende Kontaktelement (12) an einem Ende eines Anschlusselements (12a) fest angeordnet ist, das eine Ausnehmung (14) aufweist, in die das feststehende Kontaktelement (12) eingesteckt ist, wobei das andere Ende des Anschlusselements (12a) zum Anschließen des Schalters (1) in Richtung nach außen geführt ist, wobei die Ausnehmung (14) auf mindestens einer Seite von einer vom Anschlusselement (12a) gebildeten Seitenwand (16) begrenzt wird, wobei ein sich in die Ausnehmung (14) erstreckende Vorsprung (15) des feststehenden Kontaktelements (12) eine quer zu der mindestens einen Seitenwand (16) verlaufende und der Seitenwand (16) zugewandte Öffnung (17) aufweist und wobei auf einer ersten Seite (16a) der Seitenwand (16), die von der Ausnehmung (14) abgewandt ist, eine Vertiefung (19) und auf einer der Ausnehmung (14) zugewandten zweiten Seite (16b) ein Vorsprung (18) vorhanden ist, der sich in die Öffnung (17) hinein erstreckt und zumindest einen Teil der Öffnung (17) ausfüllt, wobei das Volumen der Vertiefung (19) dem Volumen des Vorsprungs (18) entspricht.