DE19854625A1 - Kontaktanordnung für elektromagnetisches Schaltschütz - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für ein elektromagnetisches Schalt­ schütz, wie es etwa zum Öffnen und Schließen eines Motorstromkreises eingesetzt wird.

Fig. 5 zeigt eine Vertikalschnittansicht des allgemeinen Aufbaus eines herkömmlichen elektro­ magnetischen Schaltschützes. Gemäß Darstellung in Fig. 5 weist ein zur Betätigung des Schaltschützes dienender Elektromagnet einen feststehenden Kern 2 und einen beweglichen Kern 3 auf, die in einem unteren Gehäuseteil 1 untergebracht sind. Der feststehende Kern 2 ist mit einer Spule 4 versehen, und der bewegliche Kern 3 ist an der Oberseite des feststehenden Kerns über eine Rückholfeder 5 in Vertikalrichtung beweglich gehalten. Auf dem unteren Gehäuseteil 1 ist ein oberes Gehäuseteil 6 montiert. Ein Paar feststehender Kontaktglieder 7 ist auf einander gegenüberliegenden Seiten in das obere Gehäuseteil 6 eingebettet, wobei im Fall eines mehrphasigen Schaltschützes ein jeweiliges Paar für jede Phase vorhanden ist. Ein bewegliches Kontaktglied 8 liegt nach Art einer Brücke über dem Paar feststehender Kontaktglieder 7 und wird von einem Kontaktträger 9 gehalten, der mit der Oberseite des beweglichen Kerns 3 verbunden ist. Eine Kontaktfeder 10 befindet sich hinter bzw. oberhalb des beweglichen Kontaktglieds 8.

Fig. 6 zeigt in vergrößerter perspektivischer Darstellung die beiden feststehenden Kontaktglieder 7 eines Paares sowie das zugehörige bewegliche Kontaktglied 8. Aus dieser Darstellung ist gut erkennbar, daß jedes der feststehenden Kontaktglieder 7 einen Kontaktträger 11 und ein (feststehendes) Kontaktstück 12 umfaßt. An seinem einen Ende weist der zunächst aus einem ebenen Leiter bestehende Kontaktträger 11 ein in Richtung auf das andere Ende zurückgeboge­ nen Teil auf, so daß der Kontaktträger 11 an diesem einen Ende U-förmig ist. Am anderen Ende ist der Kontaktträger 11 einstückig mit einer Anschlußplatte 11a versehen, die ein Schraubenloch zur Aufnahme einer Anschlußschraube 13 (Fig. 5) aufweist. Das Kontaktstück 12 ist an der Außenseite des zurückgebogenen Schenkels des U-förmigen Endes des Kontaktträgers 11 befestigt. Wie in Fig. 6 gezeigt, sind die beiden feststehenden Kontaktglieder so positioniert, daß sie mit ihren U-förmigen Enden einander zugewandt sind. Das bewegliche Kontaktglied 8 umfaßt einen Kontaktträger 14, der aus einem ebenen Leiter besteht und an dem (bewegliche) Kontaktstücke 15 so angebracht sind, daß ein jeweiliges der Kontaktstücke 15 mit einem jeweiligen der Kontaktstücke 12 ausgerichtet ist. Wenn die beiden Kontaktstücke 15 mit ihrem jeweils zugeordneten Kontaktstück 12 in Kontakt kommen, verbindet das bewegliche Kontaktglied 8 die beiden feststehenden Kontaktglieder 7. Zwei U-förmige Lichtbogenlöschgitter 16 aus einer magnetischen Platte sind so angeordnet, daß sie jeweils ein Paar aus Kontaktstücken 12 und 15 umschließen, wie aus Fig. 6 deutlich erkennbar. Die Lichtbogenlöschgitter 16 werden von einem Lichtbogenlöschdeckel 17 (Fig. 5) aus Kunstharz gehalten, der an dem oberen Gehäuseteil 6 montiert ist.

Bei dem Schaltschütz von Fig. 5 wird, wenn die Spule 4 erregt wird, der bewegliche Kern 3 gegen die Kraft der Rückholfeder 5 an den feststehenden Kern 2 angezogen, wodurch das bewegliche Kontaktglied 8 in der Darstellung in Fig. 5 nach unten bewegt wird, um das zugeord­ nete Paar aus feststehenden Kontaktgliedern 7 zu überbrücken und den Strompfad von der Anschlußplatte 11a auf der Speiseseite (rechts in Fig. 5) zu der Anschlußplatte 11a auf der Lastseite (links in Fig. 5) zu schließen. Dabei ist die Kontaktfeder 10 leicht zusammengedrückt, um den erforderlichen Kontaktdruck zwischen den Kontaktstücken 12 und 15 zu erzeugen. Wenn die Erregung der Spule 4 gestoppt wird, kehrt der bewegliche Kern 3 aufgrund der Wirkung der Rückholfeder 5 in die dargestellte Position zurück, was den Strompfad wieder öffnet.

Wenn der Strompfad geöffnet wird, entsteht ein Lichtbogen 18 zwischen den beiden Kontakt­ stücken 12 und dem jeweils zugeordneten Kontaktstück 15. Der Einfachheit halber bezieht sich die nachfolgende Beschreibung auf eines der beiden Paare aus Kontaktstück 12 und Kontakt­ stück 15, für das andere Paar gelten die Erläuterungen entsprechend. Da die Verteilung des magnetischen Flusses, der um den Lichtbogen 18 herum entsteht, in Richtung auf das Lichtbo­ genlöschgitter 16 vorbelastet ist, wird der Lichtbogen 18 in das Innere des Lichtbogenlöschgit­ ters 16 gezogen, wobei die Füße oder Enden des Lichtbogens 18 von den Kontaktstücken 12 und 15 zu den Enden des Kontaktträgers 11 bzw. 14 wandern und der Lichtbogen zugleich über das Lichtbogenlöschgitter 16 verteilt und in die Länge gezogen wird. Als Folge davon kühlt sich der Lichtbogen 18 ab, während die Lichtbogenspannung zunimmt, so daß der Lichtbogen rasch gelöscht wird.

Fig. 7 zeigt ein herkömmliches Beispiel, bei dem ein Lichtbogenleitblech 19 dazu vorgesehen ist, den Lichtbogen 18 beim Löschvorgang in Richtung auf das Lichtbogenlöschgitter 16 zu drängen. Das Lichtbogenleitblech 19, das einen wannenartigen Querschnitt () aufweist, ist mit Hilfe von Nieten 20 an der Unterseite des zurückgebogenen Teils des Kontaktträgers 11 befestigt. Hinsichtlich der Form des Lichtbogenleitblechs 19 und seiner Anordnung im einzelnen wird auf die Darstellung in Fig. 4 verwiesen. Bei dieser Kontaktanordnung ist der Kontaktträger 11 anders als im Fall von Fig. 6 nicht einstückig mit der Anschlußplatte 11a ausgebildet, sondern mittels einer Schraube an dieser befestigt.

Bei dem bekannten Schaltschütz treten die folgenden Probleme auf:

• (1) Das Ende des Kontaktträgers 11 der feststehenden Kontaktanordnung, an welchem das Kontaktstück 12 befestigt ist, ist unter Bildung einer U-Form zurückgebogen. Wie durch Pfeile in Fig. 6 angedeutet, hat dies zur Folge, daß die Richtung eines Stroms i, der durch diesen zurückgebogenen Teil fließt, entgegengesetzt zur Richtung des Stroms i ist, der durch das Ende Kontaktträgers 14 des beweglichen Kontaktglieds 8 fließt, an welchem das Kon­ taktstück 15 befestigt ist und das zu dem zurückgebogenen Teil des feststehenden Kontakt­ trägers 11 parallel liegt. Wenn das Schaltschütz geschlossen wird, entsteht zwischen diesen Strömen eine elektromagnetische Abstoßkraft, die auf das bewegliche Kontaktglied 8 wirkt und diese gegen die Kraft der Kontaktfeder 10 aufwärts zu bewegen versucht. Die Folge davon ist ein Kontaktprellen.
• (2) Wenn sich der Lichtbogen 18 in Richtung auf das Lichtbogenlöschgitter 16 bewegt, läuft der Fuß oder das Ende des Lichtbogens 18 auf der Seite des Kontaktglieds 7 längs den Kanten des Kontaktträgers 11 oder des Lichtbogenleitblechs 19, so daß der Lichtbogen die Seiten­ wand des Lichtbogenlöschgitters 16 aufheizt, die diesen Kanten eng benachbart ist. Dadurch wird auch eine Trennwand 6a (Fig. 5) erhitzt, die einstückig mit dem oberen Gehäuseteil 6 nahe den beiden Seiten des Lichtbogenlöschgitters 16 ausgebildet ist. Daher muß das obere Gehäuseteil 6 aus einem Harzmaterial hergestellt werden, daß eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist, was zu einer entsprechenden Kostenerhöhung führt.
• (3) Das gesonderte Lichtbogenleitblech ist mit Hilfe von Nieten 20 an dem Kontaktträger 11 befestigt, was die Anzahl von Einzelteilen und die Anzahl der Montageschritte für die Kon­ taktanordnung erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kontaktanordnung für ein elektromagnetisches Schaltschütz zu schaffen, bei der das Auftreten von Kontaktprellen beim Schließen des Stromkreises verhindert wird, die Erhitzung eines Gehäuseteils durch die Lichtbogenwärme vermieden wird und der Aufbau vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kontaktanordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dieser Lösung fließen die Ströme in gleicher Richtung durch die parallelen Enden des beweglichen Kontaktträgers und des jeweiligen feststehenden Kontaktträgers, an denen die beweglichen bzw. festen Kontaktstücke angebracht sind, so daß keine elektromagnetische Abstoßung zwischen ihnen auftritt. Dadurch wird verhindert, daß das bewegliche Kontaktglied durch solche Abstoßkräfte angehoben wird. Auf diese Weise kann ein Kontaktprellen beim Schließen des Schaltschützes vermieden werden.

Der Vorteil der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 besteht darin, daß der Vorsprung des feststehenden Kontaktträgers die Funktion eines Lichtbogenleitblechs übernimmt, wodurch die Notwendigkeit, ein gesondertes Lichtbogenleitblech an dem Kontaktträger zu befestigen, entfällt. Da der Vorsprung in Richtung der Breite des Kontaktträgers gesehen in der Mitte liegt, wird der Lichtbogen von den Seitenwänden des Lichtbogenlöschgitters ferngehalten, nachdem sich der Fuß oder das Ende des Lichtbogens auf den Vorsprung bewegt hat. Hierdurch wird das Aufheizen der Seitenwände durch die Lichtbogenwärme vermieden, was seinerseits den Einfluß der Lichtbogenwärme auf die Phasentrennwand des oberen Gehäuseteils verringert.

Der Vorteil der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 besteht darin, daß die Wirkung der Weiterbildung nach Anspruch 2 noch verbessert wird. Nachdem sich der Lichtbogen auf den Vorsprung des feststehenden Kontaktträgers bewegt hat, verteilt er sich über den vorspringen­ den Abschnitt des Lichtbogenlöschgitters und verbleibt hier. Dadurch wird der Lichtbogen noch weiter von den Seitenwänden des Lichtbogenlöschgitters ferngehalten, so daß eine Beschädigung des oberen Gehäuseteiles durch die Lichtbogenwärme noch besser verhindert wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnun­ gen. Es zeigen:

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht eines Teiles eines elektromagnetischen Schaltschützes mit einer Kontaktanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des feststehenden Kontaktglieds von Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht des Lichtbogenlöschgitters von Fig. 1,

Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht eines Teiles eines elektromagnetischen Schaltschützes mit einer Kontaktanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 eine Vertikalschnittansicht eines bekannten elektromagnetischen Schaltschützes,

Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der feststehenden Kontaktglieder und des beweglichen Kontaktglieds in Fig. 5 und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines anderen bekannten Beispiels von feststehenden und beweglichen Kontaktgliedern.

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der generelle Aufbau des Schaltschützes kann der gleiche wie der in Fig. 5 beschriebene sein, so daß sich die nachfolgende Beschreibung auf die Kontaktanordnung beschränkt. Wegen der symmetrischen Anordnung braucht dabei lediglich auf das eine feststehende Kontaktglied 7 eines Paares von Kontaktgliedern und den zugehörigen Teil des beweglichen Kontaktglieds 8 Bezug genommen zu werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 setzt sich das feststehende Kontaktglied 7 aus einem (feststehenden) Kontaktträger 11 und einem im wesentlichen quadratischen (feststehen­ den) Kontaktstück 12 zusammen. Der Kontaktträger 11 ist durch Pressen bzw. Stanzen aus einem ebenen Leiter gebildet. Das Kontaktstück 12 ist an der Oberseite eines Endes des Kontaktträgers 11 angelötet, und eine Anschlußplatte 11a mit einem Gewindeloch 21 für eine Anschlußschraube 1 3 (siehe Fig. 5) ist einstückig am anderen Ende des Kontakthalters 11 ausgebildet. Dasjenige Ende des Kontaktträgers 11, an welchem das Kontaktstück 12 befestigt ist, ist gekröpft, d. h. stufenartig so gebogen, daß es in einer Ebene oberhalb der Anschlußplatte 11a in Richtung auf das bewegliche Kontaktglied 8 versetzt ist. Ein Vorsprung 11b, der in Richtung auf das Lichtbogenlöschgitter 16 vorsteht, ist einstückig mit dem gebogenen Abschnitt des Kontaktträgers 11 ausgebildet, und zwar als eine durch Stanzen und Biegen gebildete Zunge, wie aus Fig. 2 deutlich erkennbar. Durch Extrusion oder Tiefziehen ist ein quadratischer vorspringender Abschnitt 16a einstückig mit der Rückwand des U-förmigen Lichtbogenlöschgitters 16 ausgebildet, und zwar in der Mitte in Breitenrichtung der Rückwand. Das Lichtbogenlöschgitter 16 umgibt, wie dies eingangs schon erläutert wurde, das feststehende Kontaktstück 12 und das bewegliche Kontaktstück 15, und der vorspringende Abschnitt 16a ist so ausgebildet, daß er in die U-Form hineinragt und dem Vorsprung 11b diagonal nach oben versetzt gegenüberliegt. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das untere Teil der Rückwand des Lichtbogenlöschgitters 16 mit einem Ausschnitt 16b versehen. Das Lichtbogenlöschgitter 16 ist so auf den Kontaktträger 11 aufgesetzt, daß der Ausschnitt 16b den Kontaktträger aufnimmt.

Der Abstand a zwischen der oberen Kante des Ausschnitts 16b und der Oberseite der Anschluß­ platte 11a ist größer als der Abstand b zwischen dem Vorsprung 11b des Kontaktträgers 11 und dem vorspringenden Abschnitt 16a des Lichtbogenlöschgitters 16, wie in Fig. 1 erkennbar.

Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 1 fließen die Ströme i durch die parallelen Enden des festste­ henden Kontaktträgers 11 und des beweglichen Kontaktträgers 14, an denen das feste Kontakt­ stück 12 bzw. das bewegliche Kontaktstück 15 befestigt sind, in derselben Richtung, so daß keine elektromagnetische Abstoßung zwischen ihnen auftritt. Dies verhindert, daß das bewegli­ che Kontaktglied 8 angehoben wird, und beseitigt damit jegliches Kontaktprellen beim Schließen der Kontakte des Schaltschützes, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist.

Wenn der Strompfad im Schaltschütz geöffnet wird, entsteht zwischen dem Kontaktstück 12 und dem Kontaktstück 15 ein Lichtbogen, der gegen die Rückwand des Lichtbogenlöschgitters 16 gedrängt wird, weil der um den Lichtbogen herum entstehende magnetische Fluß sich an dieser Rückwand konzentriert und dadurch die Magnetflußverteilung in Richtung auf die Rück­ wand vorbelastetes wird. Dabei wird der Lichtbogen 18 über die in Fig. 1 mit (1) bis (3) bezeichneten Wege von dem Vorsprung 11b in der Mitte des Kontaktträgers 11 in das Innere des Lichtbogenlöschgitters 16 geführt. Der Lichtbogen verteilt sich dann über dem vorspringenden Abschnitt 16a in der Mitte in Breitenrichtung des Lichtbogenlöschgitters 16 und wird in die Länge gezogen. Dadurch kühlt sich der Lichtbogen ab, während die Lichtbogenspannung zunimmt und der Lichtbogen schließlich gelöscht wird. Der Vorsprung 11b liegt näher bei dem Lichtbogenlöschgitter 16 als die Anschlußplatte 11a (b<a), wodurch verhindert wird, daß das Ende des Lichtbogens 18 am feststehenden Kontaktglied auf die Anschlußplatte 11a überspringt. Da sich der Lichtbogen 18 durch die Mitte des Lichtbogenlöschgitters 16 und im Abstand von dessen Seitenwänden bewegt, werden diese Seitenwände durch die Lichtbogenwärme weniger aufgeheizt als beim Stand der Technik. Als Folge davon kann eine Beschädigung einer Phasentrennwand 6a des oberen Gehäuseteils 6, die sich nahe solcher Seitenwand befindet, vermieden werden. Der Vorsprung 11b, der die Funktion eines Lichtbogenleitblechs hat, ist außerdem mit dem feststehenden Kontaktträger 11 einstückig ausgebildet, was die Notwendigkeit der Befestigung eines gesonderten Lichtbogenleitblechs mit Hilfe von Nieten beseitigt.

Fig. 4 ist eine Vertikalschnittansicht, die derjenigen von Fig. 1 entspricht und ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 darin, daß der Vorsprung 11b' des feststehenden Kontaktträgers 11 durch Pressen mittels Extrusion bzw. Tiefziehen ausgebildet ist. Aufgrund der anderen Herstellungsweise kann dieser Vorsprung 11b' nicht so lang wie der Vorsprung 11b des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet werden. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird jedoch verhindert, daß die Querschnittsfläche des elektrischen Weges in der Biegung des feststehenden Kontaktträgers 11 verringert wird. Dies trägt zur Verringerung der erzeugten Wärme bei. Im übrigen sind Aufbau und Arbeitsweise des zweiten Ausführungs­ beispiels die gleichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels.

Claims (3)

1. Kontaktanordnung für ein elektromagnetisches Schaltschütz, umfassend:
zwei einander gegenüberliegend angeordnete feststehende Kontaktglieder (7) und ein die beiden feststehenden Kontaktglieder überbrückendes bewegliches Kontaktglied (8), wobei die feststehenden Kontaktglieder (7) je ein feststehendes Kontaktstück (12) aufweisen, das an einem Ende eines feststehenden Kontaktträgers (11), der aus einem ebenen Leiter gebildet ist, befestigt ist, während eine Anschlußplatte (11a) am anderen Ende des feststehenden Kontaktträgers (11) vorgesehen ist, und das bewegliche Kontaktglied (8) an beiden Enden eines beweglichen Kontaktträgers (14) je ein bewegliches Kontaktstück (15) aufweist, die einem jeweiligen der feststehenden Kontaktstücke (12) gegenüberliegen, und
ein Lichtbogenlöschgitter (16), das so installiert ist, daß es die feststehenden und die beweglichen Kontaktstücke umgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß dasjenige Ende des feststehenden Kontaktträgers (11), an welchem das feststehende Kontaktstück (12) montiert ist, gekröpft ist, so daß es über die Anschlußplatte (11a) in Richtung auf das bewegliche Kontaktglied (8) versetzt ist.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem geboge­ nen Abschnitt des feststehenden Kontaktträgers (11) in der Mitte in dessen Breitenrichtung ein Vorsprung (11b; 11b') einstückig ausgebildet ist, der zur Innenseite des Lichtbogenlöschgitters (16) ragt.

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorstehender Abschnitt (16a), der dem Vorsprung (11b; 11b') des feststehenden Kontaktträgers (11) gegen­ überliegt, an einer Rückwand des Lichtbogenlöschgitters (16) in der Mitte in dessen Breitenrich­ tung ausgebildet ist.