DE19714653A1

DE19714653A1 - Kontaktanordnung für eine Vakuumschaltkammer

Info

Publication number: DE19714653A1
Application number: DE1997114653
Authority: DE
Inventors: Max-Jianchang Ren; Joseph H F G Lipperts
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1998-10-15

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für eine Vakuumschaltkammer, mit einem Kontaktstengel und einem daran befestigten Kontaktstück sowie mit einer Spule zur Erzeugung eines Axialmagnetfeldes.

Kontaktanordnung, bei denen der Lichtbogen durch ein Axialmagnetfeld beeinflußt wird, sind günstig, da der Lichtbogen als diffuser Lichtbogen brennt und aus diesem Grunde der Abbrand an den Kontaktflächen verringert ist.

Demgemäß gibt es eine Reihe von Kontaktanordnungen, bei denen hinter der Kontakt fläche eine Spule aus Eisen vorgesehen ist, mit der das Magnetfeld erzeugt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Kontaktanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die leicht herstellbar ist und dennoch eine stabile Struktur besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Kontaktstengel ein zy linderförmiges Halteelement aus ferromagnetischem Material mit einer kreisringförmi gen, wenigstens einseitig offenen Ausnehmung angebracht ist, in der eine Spule ein gesetzt ist, die einerseits mit dem Kontaktträger und andererseits mit dem Kontaktstück elektrisch leitend verbunden ist, so daß der Stromfluß zwischen dem Kontaktträger und dem Kontaktstück schraubenförmig verläuft.

Dabei ist in besonderer Weise die Spule als Ring ausgebildet, der wenigstens einen schraubenförmig eingebrachten und am Ring umlaufenden Schlitz aufweist; auf der einen, der freien Stirnseite des Ringes ist das Kontaktstück befestigt und die andere Stirnseite ist mit dem Kontaktstengel elektrisch leitend verbunden.

Dadurch erhält man einen Stromfluß vom Kontaktstengel durch den schraubenförmig geschlitzten Ring, der das Axialmagnetfeld dadurch erzeugt, daß der Strom am Umfang des Ringes kreisförmig zu fließen gezwungen ist. Das zylinderförmige Halteelement, in dem sich der Ring befindet, besteht aus Eisen oder einer Eisenlegierung und dient somit zur Verstärkung des Axialmagnetfeldes.

Zur Kontaktierung des Ringes mit dem Kontaktstengel sind kreisbogenförmige Vor sprünge angeformt, die durch Schlitze in die Ausnehmung hineinragen und dort mit dem Ring elektrisch leitend derart verbunden sind, daß eine Kurzschließung des an schließenden Schlitzendes vermieden ist.

Der Ring überragt das Halteelement, so daß auf dem Ring das Kontaktstück befestigt werden kann.

Der Kontaktstengel oder Kontaktträger und der Ring bestehen aus elektrisch gut lei tendem Material und das Halteelement aus ferromagnetischem Material. Das elektrisch gut leitende Material ist vorzugsweise Kupfer und das ferromagnetische Material vor zugsweise Eisen oder eine Eisenlegierung.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Spule auch durch we nigstens zwei kreisbogenförmig ausgebildete, Z-förmige Arme gebildet sein, die mit einem Vorsprung oder Schenkel mit dem Kontaktträger und mit dem anderen Vor sprung oder Schenkel mit dem Kontaktstück elektrisch leitend verbunden sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das kontaktstellenseitige Ende oder der kontaktstellenseitige Endbereich des rohrförmigen Kontaktträgers we nigstens einen schraubenförmig verlaufenden Schlitz enthalten, wobei dieser Bereich mit dem wenigstens einen Schlitz innerhalb der Ausnehmung des Halteelementes sich befindet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprü chen zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesse rungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch eine Kontaktanordnung,

Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Aufsicht auf die kontaktseitige Stirnfläche des Kon taktstengels,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Ringes mit Schlitzen,

Fig. 5 eine Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 5, ohne Kon taktstück, und

Fig. 7 eine dritte Ausführungsform der Erfindung, ohne Kontaktstück.

Eine Kontaktanordnung innerhalb einer Vakuumschaltkammer besitzt einen Kontakt stengel 10, siehe Fig. 3, an dessen Stirnfläche 13 an zwei diametral gegenüberliegen den Umfangskantenbereichen dem Umfangskreis entsprechende Vorsprünge 11 und 12 angeordnet sind, die je einen Kreisbogen bilden, deren Mittelpunkt die Mittelachse M-M des Kontaktstengels 10 ist. Auf die zwischen den Vorsprüngen 11 und 12 befindli che Stirnfläche 13 des Kontaktstengels 10 ist ein zylinderförmiges Halteelement 14 aufgesetzt, welches eine kreisringförmige Ausnehmung 15 aufweist, die zur einen Seite, nämlich der dem Kontaktstengel 10 abgewandten Seite offen ist, wogegen die dem Kontaktstengel 10 zugewandte Seite des Halteelementes 14 geschlossen ist und lediglich den Vorsprüngen 11 und 12 entsprechende Schlitze 16 und 17 aufweist, so daß die Vorsprünge 11 und 12 durch die Schlitze 16 und 17 in die Ausnehmung 15 hineingreifen können. In die Ausnehmung 15 ist ein Ring 18 aus dem gleichen Material wie der Kontaktstengel, vorzugsweise aus Kupfer eingesetzt, der an der dem Kon taktstengel 10 zugewandten Seite den Vorsprüngen 11 und 12 entsprechende Rück sprünge 19 und 20 aufweist, so daß im montierten Zustand die Vorsprünge 11 und 12 jeweils in diese Rücksprünge 19 und 20 hineingreifen. Der Ring 18 besitzt weiterhin einen schraubenförmig angeordneten Schlitz 21, so daß der Strom 1 durch den Ring in eine Schraubenform gezwungen wird, wodurch ein Axialmagnetfeld erzeugt wird. Im montierten Zustand überragt der Ring 18 geringfügig die freie Stirnseite des Halteele mentes 14, so daß auf diese freie Stirnseite des Ringes 18 eine Kontaktplatte 22 aus einer Chrom/Kupfer-Legierung aufgesetzt werden kann, bzw. ist, wie aus Fig. 1 ersicht lich.

Das Axialmagnetfeld, kurz AMF genannt, ist, wie aus den gegenläufigen Pfeilen 23, 24 und 25 ersichtlich ist, ein bipolares, kreisförmiges Feld, bei dem je nach Stromfluß die äußeren Feldbereiche vektoriell hin zum Kontaktstengel und die inneren vektoriell weg vom Kontaktstengel gerichtet sind.

Das Halteelement 14 besteht aus Eisen und kann auf einfache Weise hergestellt sein. Die Verbindung der einzelnen Teilelemente miteinander erfolgt vorzugsweise durch einen Lötvorgang.

Es sei nun Bezug genommen auf die Fig. 5. Innerhalb einer nicht dargestellten Schalt kammer befinden sich zwei sich gegenüberstehende Kontaktanordnungen 50 und 51, die gleich ausgebildet sind, so daß nur die Kontaktanordnung 50 näher dargestellt werden soll. Diese besitzt einen zylinderförmigen hohlen Kontaktträger 52, an dessen der Kontaktstelle 53 benachbarten Stirnkante eine Spule 54 angebracht ist, auf der ein Kontaktstück 55 befestigt ist bzw. elektrisch leitend mit dieser verbunden ist. Um das kontkatstellennahe Ende des Kontaktträgers 52 und um die Spule herum ist ein zylin drisches Halteelement 56 angeordnet, welches aus ferromagnetischem Material, aus Eisen oder einer Eisenlegierung, besteht und eine Ausnehmung 57 aufweist, die zum Kontaktstück 55 offen ist. Die Ausnehmung 57 ist U-förmig und besitzt in ihrem Nut grund ähnlich wie das Halteelement 14 Schlitze 58, durch die das kontaktstückseitige Stirnende des Kontaktträgers 52 mit den Vorsprüngen 11,12 ähnlichen Vorsprüngen (ohne Bezugsziffer) in die Ausnehmung 57 hineinragt. Durch die Spule wird ein ma gnetisches Feld erzeugt, welches zwei konzentrisch zueinander verlaufende Ringbe reiche aufweist, von denen das äußere Ringfeld 59 vektoriell zu der Kontaktanordnung 51 und das innere, kreisförmige Feld 60 von der Kontaktanordnung 51 weg hin zur Kontaktanordnung 50 gerichtet sind.

Die Spule kann nun beispielsweise durch einen Ring gemäß Fig. 4 gebildet sein; es besteht auch die Möglichkeit, wie in Fig. 7 angedeutet, daß ein kontaktstücknaher Be reich 62 eines zylinderförmigen, rohrförmigen Kontaktträgers 63 einen umlaufenden, schraubenförmigen Schlitz 64 aufweist. Dabei ist selbstverständlich auch mehr als ein Schlitz denkbar, so daß der Strom zu einem schraubenförmigen Verlauf gezwungen ist. In diesem Falle würde das Halteelement aus zwei konzentrisch zueinander angeord neten Teilen bestehen, und zwar einem etwa zylindrischer Teil innerhalb des Kontakt trägers 62 und einem ringförmigen Teil außerhalb des Kontaktträgers 62.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Spule dadurch zu bilden, daß eine Anordnung gemäß Fig. 6 benutzt wird. An den rohrförmigen Kontaktträger 52 sind kreisbogenför mige Spulenarme 65, 66, 67 und 68 angelegt, von denen jeder eine Z-Form aufweist, mit einem kreisbogenförmigen Abschnitt 69 und je einem Vorsprung 70 auf der einen Seite des Abschnittes 69 und einem Vorsprung 71 auf der anderen Seite des Abschnit tes 69, wobei der Abschnitt 70 auf dem freien Rand des Kontaktträgers 52 aufliegt und damit elektrisch leitend verbunden ist. Der Mittelpunkt des kreisbogenförmigen Ab schnittes 69 jedes Spulenarmes 65, 66, 67, 68 liegt in der Mittelachse des Kontaktträ gers 52.

Auf dem freien Ende des anderen Vorsprunges 71 bzw. der anderen Vorsprünge 71 liegt dann das plattenförmige Kontaktstück 55 auf, welches in der Fig. 6 nicht gezeigt ist.

Daß natürlich Maßnahmen getroffen werden, um zu verhindern, daß aufgrund des Kon taktdruckes die Spulenarme an beiden Enden auf dem Kontaktträger 52 aufliegen bzw. aufgedrückt werden, ist selbstverständlich. Wie dargestellt kann in den Zwischenraum 72 zwischen dem freien Ende des Kontaktträgers 52 und der benachbarten Seite z. B. des Armes 68 ein Distanzstück 73 aus elektrisch schlecht leitendem Material einge setzt sein. Das Halteelement 56 kann aus zwei Teilen zusammengesetzt sein, nämlich aus einem inneren Teil und einem äußeren Teil; der äußere Teil ist dann kreisring förmig. Zur elektrischen Isolierung der Spule 54 von dem Kontaktträger 52 und dem Halteelement 56, können keramische Werkstoffe verwendet werden; in gleicher Weise kann auch das Distanzelement 73 aus Keramik hergestellt sein. Weiterhin können hierzu auch Mischungen von Al₂O₃, Ti und Cu oder Al₂O₃, Tian oder Zr (und Cu und Ag) verwendet werden.

Die Abmessungen des Halteteils 56 sind zu optimieren, um das Axialmagnetfeld in aus reichender Weise zu verstärken.

Die Schlitze 58 können auch Segmente sein, dergestalt, daß an dem rohrförmigen Kontaktträger 52 den Vorsprüngen 11 und 12 entsprechende Vorsprünge angeformt sind, die ins Innere der Ausnehmung 57 hineinragen und auf denen dann die Spule insbesondere in Form eines Ringes 18 oder in Form der Spulenarme 65 bis 68 ange bracht sind. Anstatt vier solcher Spulenarme können selbstverständlich auch zwei Spulenarme oder drei oder mehr als vier vorgesehen sein.

Claims

1. Kontaktanordnung für eine Vakuumschaltkammer, mit einem als Kontaktsten gel (10) ausgebildeten Kontaktträger und einem daran befestigten Kontaktstück (22) sowie mit einer dem Kontaktstück (22) zugeordneten Spule (18) zur Erzeugung eines Axialmagnetfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß am Kontaktstengel (10) ein zylinder förmiges Halteelement (14) mit einer kreisringförmigen, wenigstens einseitig offenen Ausnehmung (15) angebracht ist, in der eine Spule (18) eingesetzt ist, die einerseits mit dem Kontaktträger (10) und andererseits mit dem Kontaktstück (22) elektrisch lei tend verbunden ist, so daß der Stromfluß zwischen dem Kontaktträger (10) und dem Kontaktstück (22) schraubenförmig verläuft.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule als ein Ring (18) ausgebildet ist, der wenigstens einen schraubenförmig eingebrachten und am Ring (18) umlaufenden Schlitz (21) aufweist, und daß auf der freien Stirnseite des Ringes (18) das Kontaktstück (22) befestigt und die andere Stirnseite des Ringes (18) mit dem Kontaktstengel (10) elektrisch leitend verbunden ist.

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der kontaktstückseitigen Stirnfläche (13) des Kontaktstengels (10) zwei kreisbogenförmige Vorsprünge (11, 12) angeformt sind, die durch Schlitze (16, 17) in die Ausnehmung (15) hineinragen und dort mit dem Ring (18) elektrisch leitend verbunden sind.

4. Kontaktanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ring (18) das Halteelement (14) überragt und daß auf dem Ring (18) das Kontaktstück (22) befestigt ist.

5. Kontaktanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kontaktstengel (10) und der Ring (18) aus elektrisch gut leitendem Material bestehen und daß das Halteelement (14) aus ferrogmagnetischem Material, vorzugsweise Eisen, besteht.

6. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bil dung der Spule wenigstens zwei kreisbogenförmig ausgebildete, Z-förmige Arme (65 bis 67) vorgesehen sind, die mit einem Schenkel (50) mit dem Kontaktträger (52) und mit dem anderen Schenkel (71) mit dem Kontaktstück elektrisch leitend verbunden sind.

7. Kontaktanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kontaktträger (52) ein Kontaktrohr ist, welches an dem dem Kon taktstück abgewandten Ende des Halteelementes in die Ausnehmung hineinragt und auf dem die Spule befestigt ist.

8. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bil dung der Spule innerhalb der Ausnehmung angeordnete, schraubenförmig verlaufende Schlitze (64) in den rohrförmigen Kontaktträger (63) eingebracht sind.