DE19842124A1 - Kontaktanordnung elektrisch leitfähiger Polymere - Google Patents

Kontaktanordnung elektrisch leitfähiger Polymere

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DE19842124A1
DE19842124A1 DE1998142124 DE19842124A DE19842124A1 DE 19842124 A1 DE19842124 A1 DE 19842124A1 DE 1998142124 DE1998142124 DE 1998142124 DE 19842124 A DE19842124 A DE 19842124A DE 19842124 A1 DE19842124 A1 DE 19842124A1
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DE1998142124
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Frank Richarz
Dietrich Amft
Thilo Hindert
Alf Wabner
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Eaton Industries GmbH
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Moeller GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H01C7/028—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of organic substances

Abstract

Eine Kontaktanordnung für elektrisch leitfähige Polymere mit PTC-Effekt zur Verwendung in elektrischen Schalt- und Schutzgeräten, bestehend aus einem plattenförmigen Polymer und zwei das Polymer sandwichartig kontaktierenden metallischen Kontaktelektroden soll derart verbessert werden, daß geringe Kontaktübergangswiderstände realisiert werden können und diese über das gesamte Arbeitstemperaturintervall aufrecht erhalten werden können. DOLLAR A Dies wird dadurch erreicht, daß eine Zwischenschicht aus einem bei Betriebstemperatur flüssigen Metall angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bekannt ist es, derartige Kontakte mit speziellen Kontaktwerkstoffen, z. B. oberflächenbehandelten Kupferlegierungen, zu verwenden. Diese zeichnen sich durch einen insgesamt hohen Elastizitätsmodul aus. Die Kontaktelektroden werden hierbei unter hohem Druck aufeinandergepreßt. Diese Vorgehensweise führt dazu, daß sich der Kontaktwiderstand abhängig von verschiedenen Einflußgrößen wie Zeit, Anpreßkraft, Temperatur, Elastizitätsmoduln der Werkstoffpaarung u.ä. verändert. Ferner kann es durch elektrodynamische Kräfte zum Abheben der Elektroden vom Polymeren kommen. Dadurch können Lichtbögen entstehen, welche zur Zerstörung des Polymeren führen.
Bei bisherigen Lösungen treten zwei Problemschwerpunkte auf: Die tatsächliche Kontaktfläche zwischen dem metallischen Kontaktstück und dem polymeren Kontaktstück beträgt infolge von Oberflächenunebenheiten und Fremdschichten nur wenige Prozent der geometrischen Kontaktfläche. Da der Kontaktwiderstand relativ hoch ist, wird sich daraus resultierend eine hohe Stromdichte mit starker lokaler Wärmeentwicklung einstellen.
Problematisch ist ferner der Umstand, daß sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Kunststoff um eine Größenordnung unterscheiden. Da zum Auftreten von nutzbaren PTC-Effekten Temperaturunterschiede bis mehrere hundert Kelvin zwischen der Arbeitstemperatur und der PTC-Temperatur erzeugt werden müssen, werden thermisch induzierte Relativbewegungen in Größenordnungen von mehreren Millimetern auftreten. Diese Unterschiede in der Längenausdehnung führen zur weiteren Reduzierung der geometrischen Kontaktfläche und daraus resultierend zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstandes. Diese Erhöhung ist besonders in der Abkühlphase nach einem Schaltvorgang infolge des PTC-Effektes unerwünscht.
Ferner können elektrodynamische Kräfte zum Abheben der Elektroden führen, was zum Auftreten von Lichtbögen und damit zur Zerstörung des Polymers führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrische Verbindung zwischen metallischen und polymeren Bestandteilen eines Stromkreises derart zu verbessern, daß geringe Kontaktübergangswiderstände realisiert werden können und diese über das gesamte Arbeitstemperaturintervall aufrecht erhalten werden können.
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 des Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher beschrieben und erläutert werden.
Die erfindungsgemäße Kontaktanordnung ist für elektrisch leitfähiger Polymere mit PTC-Effekt zur Verwendung in elektrischen Schalt- und Schutzgeräten vorgesehen.
Diese Schaltgeräte begrenzen den Kurzschlußstrom durch Erhöhung ihres Widerstandes.
Die Kontaktanordnung besteht aus einem plattenförmigen Polymer und zwei das Polymer sandwichartig kontaktierenden Elektroden aus mit einer Zwischenschicht aus einem bei Betriebstemperatur flüssigen Metall (Ga, Ga In Sn, Hg).
Die Zwischenschicht paßt sich der Unebenheit des Polymers an, wodurch die Kontakteigenschaften verbessert werden.
Die erfindungsgemäße Ausführung besteht darin, anstelle von starren Elektroden insgesamt elastische Elektrodenpaarungen zu verwenden. Dies kann erreicht werden durch die konstruktive Gestaltung und/oder durch die Wahl der mechanischen u./o. chemischen Eigenschaften des keinen PTC-Effekt aufweisenden Kontaktwerkstoffs oder durch Kombination der beiden Vorgehensweisen.

Claims (4)

1. Kontaktanordnung für elektrisch leitfähige Polymere mit PTC-Effekt zur Verwendung in elektrischen Schalt- und Schutzgeräten, bestehend aus einem plattenförmigen Polymer und zwei das Polymer sandwichartig kontaktierenden metallischen Kontaktelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht aus einem bei Betriebstemperatur flüssigen Metall angeordnet ist.
2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Ga besteht.
3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Ga In Sn besteht.
4. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Hg besteht.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3738314A (en) * 1968-03-21 1973-06-12 Gen Electric Filament coating apparatus including mercury contact heating means
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