DE19748288A1 - Schaltkontaktstück für Niederspannungs-Schaltgeräte - Google Patents

Schaltkontaktstück für Niederspannungs-Schaltgeräte

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DE19748288A1
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contact piece
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switch contact
low voltage
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DE19748288A
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Andreas Kraetzschmar
Paul Wey
Helge Schaefer
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Eaton Industries GmbH
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Kloeckner Moeller GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0207—Ultrasonic-, H.F.-, cold- or impact welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/129—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding specially adapted for particular articles or workpieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Manufacture Of Switches (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltkontaktstück nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bekannt ist es Schaltkontaktstücke an einem Kontaktträger zu verlöten.
Das Schaltkontaktstück besteht aus einem Träger, einer auf dem Träger angeordneten Lotschicht zur Verbindung von lotfähigem Material des - das nutzbare Abbrandvolumen bestimmende - Kontaktmaterials.
Die bekannten Herstellungsverfahren zur Herstellung von Schaltkontaktstücken bzw. des Kontaktmaterials sind relativ aufwendig und teuer. Die heutigen Anforderungen an die Prozeßsicherheit werden verfahrensbedingt nicht immer durch den bekannten Stand der Technik optimal erfüllt. Nachteilig bzw. Verbesserungswürdig sind insbesondere der erreichbare Bindungsanteil, der Lotaufstieg, Wärmespannungen und mögliche Ablösungen des Kontaktmaterials.
Auch die Breite der Kombinationsmöglichkeiten sowohl von Träger- und Kontaktmaterial, als auch von der Träger- und Kontaktgeometrie sind durch die bekannten Verfahren eingeengt.
Aus der DE 86 05 205 U ist ein Kontaktsystem für ein elektrisches Schaltgerät bekannt, bei dem lediglich ein Vaterstück mit einem Trägerstab mittels Reibschweißung verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltkontaktstück nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung zu finden, das technisch und wirtschaftlich gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, während in den Unteransprüchen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, sollen die Erfindung, weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile näher beschrieben und erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Schalkontaktstück und
Fig. 2 den Stand der Technik.
Die Fig. 1 zeigt das Schaltkontaktstück 1 für Niederspannungs-Schaltgeräte mit einem mit einem Träger 2 und Kontaktmaterial 3, wobei das Kontaktmaterial 3 direkt auf dem Träger 2 ohne zwischenliegende Lotschicht 4 und ohne lötfähiges Material 5 durch eine Reibschweißverbindung angeordnet ist.
Das Schaltgerät kann ein Leistungsschalter, ein Motorschutzschalter oder ein Schütz sein.
Die Reibschweißverbindung wird durch eine Rotationsbewegung von mindestens 50.000 U/min, vorzugsweise 60.000 U/min oder durch eine schnelle Schwingungsbewegung erreicht, wobei Drehmomente und Zuführkräfte mit Hilfe von Sensoren erfaßt und ausgewertet werden.
Der Reibschweißvorgang dauert 0,1 bis 1 Sekunde. Die Reibschweißverbindung ist derart ausgeführt wird, daß ein aus einer Elektrodenverbindung bestehenden chemischen Verbund entsteht, das ein Aufschmelzen auch bei Lichtbögen verhindert.
Die Prozeßschichtdicke beträgt etwa 0,015 mm.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des Schaltkontaktstückes wird der Träger fest eingespannt, während das Kontaktmaterial in Bewegung versetzt wird.
Die Fig. 2 zeigt den Stand der Technik, bei dem das Schaltkontaktstück an einem Kontaktträger verlötet wird.
Das Schaltkontaktstück besteht aus einem Träger 2, einer auf dem Träger 2 angeordneten Lotschicht 4 zur Verbindung von lotfähigem Material 5 des - das nutzbare Abbrandvolumen bestimmende - Kontaktmaterials 3. Von dem Kontaktmaterialvolumen gehen 10 bis 20% als lotfähiges Material verloren.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Schaltkontaktstück entfällt sowohl die Belotung als auch die lötfähige Schicht. Es steht das volle Kontaktmaterialvolumen als nutzbares Abbrandvolumen zu Verfügung. Die Schaltgeräte weisen somit eine höhere Lebensdauer auf.
Weitere Vorteile
Es entstehen keine nachteiligen Einflüsse durch Prozeßwärme auf die Materialien. Die Prozeßfähigkeit ist verfahrensbedingt gesichert. Die Parameter sind reproduzierbar. Eine Automatisierbarkeit ist auch bei kleineren Losgrößen möglich. Es entstehen auch keine Lotdämpfe, wobei Absaugungen entfallen und die Herstellung umweltfreundlich ist.
Reibschweißverbindungen sind in der Energieverteilung und Elektronik durch die folgende Patentliteratur bekannt geworden:
  • - DE 39 41 056 A1
  • - DE 39 33 230 A1
  • - EP 0 102 728 A1
  • - DE 29 15 418 A1
  • - JP 5 021 124
  • - JP 1 292 775
  • - JP 61 129 290
  • - US 45 93 848
  • - JP 54 026 945
  • - GB 1 574 699
  • - EP 195 664 A1
  • - EP 152 189 A2
Bezugszeichenliste
1
Schaltkontaktstück
2
Träger
3
Kontaktmaterial
4
Lotschicht
5
Lötfähiges Material

Claims (10)

1. Schaltkontaktstück für Niederspannungs-Schaltgeräte, bestehend aus einem Träger und Kontaktmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktmaterial (3) direkt auf dem Träger (2) ohne zwischenliegende Lotschichten (4) und lotfähige Schichten (5) durch eine Reibschweißverbindung angeordnet ist.
2. Schaltkontaktstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät ein Niederspannungs-Leistungsschalter, ein Niederspannungs- Motorschutzschalter oder ein Niederspannungs-Schütz ist.
3. Verfahren zur Herstellung eines Schaltkontaktstückes nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Reibschweißverbindung durch eine Rotationsbewegung erreicht wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines Schaltkontaktstückes nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibschweißverbindung durch eine Rotationsbewegung von mindestens 50.000 U/min, vorzugsweise 60.000 U/min erreicht wird.
5. Verfahren zur Herstellung eines Schaltkontaktstückes nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Reibschweißverbindung durch eine schnelle Schwingungsbewegung erreicht wird.
6. Verfahren zur Herstellung eines Schaltkontaktstückes nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Reibschweißvorgang Drehmomente und Zuführkräfte mit Hilfe von Sensoren erfaßt und ausgewertet werden.
7. Verfahren zur Herstellung eines Schaltkontaktstückes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibschweißvorgang 0,1 bis 1 Sekunde dauert.
8. Verfahren zur Herstellung eines Schaltkontaktstückes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibschweißverbindung derart ausgeführt wird, daß ein aus einer Elektrodenverbindung bestehenden chemischen Verbund entsteht, das ein Aufschmelzen auch bei Lichtbögen verhindert.
9. Verfahren zur Herstellung eines Schaltkontaktstückes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßschichtdicke etwa 0,015 mm beträgt.
10. Verfahren zur Herstellung eines Schaltkontaktstückes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger fest eingespannt wird, während das Kontaktmaterial in Bewegung versetzt wird.
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