DE19933919B4

DE19933919B4 - Bewegbarer Kontakt mit niedrigem elektrischen Widerstand

Info

Publication number: DE19933919B4
Application number: DE1999133919
Authority: DE
Inventors: Rolf-Dieter Bauer; Gary East Hartford Douville
Original assignee: AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1999-07-20
Filing date: 1999-07-20
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: EP1196936B1; JP2003505832A; EP1196936A1; ES2214299T3; AU6563000A; JP4480312B2; CN1214434C; DE19933919A1; CN1361917A; WO2001006530A1; PL353338A1; PL196125B1

Abstract

Erfindungsgemäß ist ein bewegbarer Kontakt (10), insbesondere für einen Schutzschalter, vorgeschlagen, der konzentrisch mit einem Rotor drehbar gelagert ist, in Schließstellung zwei Festkontakte miteinander verbindet und von dem Rotor entlang einer Polbahn in eine Auslösestellung bewegbar ist, in der die Festkontakte voneinander getrennt sind, wobei der bewegbare Kontakt (10) an zwei seiner Flanken (13) jeweils mit einer Seitenplatte (11) mit einer Lagerhälfte (41) zur drehbaren Lagerung des bewegbaren Kontakts (10) versehen ist. Vorzugsweise ist die Lagerhälfte ein Vorsprung (41), der mit einer zugeordneten anderen Lagerhälfte in dem Rotor oder in dem Gehäuse zusammenwirkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen bewegbaren Kontakt, insbesondere für einen Schutzschalter, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Schutzschalter werden in einer Vielzahl von Ausführungsformen gebaut, um Stromkreise gegen Überlastung zu schützen. Kern eines solchen Schutzschalters ist ein bewegbarer Kontakt, der im Ansprechen auf eine Überlastung des zu schützenden Stromkreises den Stromkreis unterbricht. Der Antrieb für die Unterbrechungsbewegung des bewegbaren Kontakts kann auf verschiedene Weise entsprechend der zu überwachenden Form der Überlastung bzw. manuell erfolgen.
Bei einem bekannten Schutzschalter, der in 2 und 3 in einer Schnittdarstellung gezeigt ist, ist ein bewegbarer Kontakt 1, der um einen Mittelstift 4 drehbar ist, relativ zu einem Rotor 3 drehbar gehalten. In der in 2 gezeigten Stellung ist der bewegbare Kontakt 1 in Anlage mit Festkontakten 2, wodurch der zu schützende Stromkreis geschlossen ist. Ferner sind in 2 Laschen 5 gezeigt, die drehbar mittels Stiften 6 an dem bewegbaren Kontakt 1 gehalten sind. Der Mittelstift 4 durchdringt den Kontakt 1 um diesen an seinen beiden Seiten, d. h. auf der in der Zeichnung gezeigten Vorderseite und der dieser Seite abgewandten Rückseite an dem Rotor 3 oder an einem Gehäuse 8 abzustützen. Die Laschen 5 sind symmetrisch auf der Vorderseite und der Rückseite des bewegbaren Kontakts 1 vorgesehen und die Stifte 6 durchdringen den bewegbaren Kontakt in der zur Zeichnungsebene der 2 senkrechten Richtung, um jeweils ein Laschenpaar auf der Vorder- und Rückseite des bewegbaren Kontakts 1 zu halten.
Bei der Bewegung des bewegbaren Kontakts 1 drücken die Laschen 5 radial auswärts des Rotors 3 verschiebbare Stifte 7 gegen die Federkraft einer die Stifte 7 miteinander verbindenden Zugfeder 9 nach radial außen. Wenn die Laschen 5 in Richtung des Durchmessers des Rotors 3 stehen, ist der bewegbare Kontakt 1 in einer Totpunktlage, in der die Federkraft der Feder 9 am größten ist. Nach Überschreiten oder Durchqueren dieser Totpunktlage bewegen sich die Laschen 5 unter der Federkraft wieder aufeinander zu, bis der bewegbare Kontakt in der in 3 gezeigten Auslösestellung ist, in der die Verbindung der Festkontakte 2 über den bewegbaren Kontakt 1 unterbrochen ist.
Durch die Laschen 5, die nur unter Überwindung der Federkraft der Zugfeder 9 bewegbar sind, ist der bewegbare Kontakt 1 sicher in der Auslösestellung gehalten. In dem in 2 gezeigten Zustand stellt die Zugfeder 9, die bestrebt ist, den Kontakt 1 über die Laschen 5 in 2 im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, den erforderlichen Kontaktdruck zwischen dem bewegbaren Kontakt 1 und den Festkontakten 2 sicher.
In dem zuvor beschriebenen herkömmlichen Schutzschalter sind die als Drehachse für den Rotor 3 bzw. die Laschen 5 dienenden Stifte 4 bzw. 6 in Löcher eingebracht, die in dem bewegbaren Kontakt 1 ausgebildet sind.
Im Bereich dieser Löcher steht der Querschnitt des bewegbaren Kontakts 1 für die Stromführung nicht zur Verfügung; der bewegbare Kontakt hat einen hohen elektrischen Widerstand. Folglich muss der bewegbare Kontakt 1 so dimensioniert werden, dass sein geringster Querschnitt, d. h. im Bereich der Löcher, für die Stromführung ausreicht und dabei weiteren Anforderungen hinsichtlich der Erwärmung etc. des bewegbaren Kontakts durch den darin fließenden Strom genügt. Dies führt zu einer Überdimensionierung der verbleibenden Abschnitte des bewegbaren Kontakts, was zu einem hohen Verbrauch an Kupfer führt. Dazu ist anzumerken, dass solche Schutzschalter millionenfach hergestellt werden, so dass eine Verringerung des Materialbedarfs eine Schonung natürlicher Material- und Energieressourcen bringt.
Zudem steht die Überdimensionierung einer Verkleinerung des bewegbaren Kontakts entgegen, so dass die Baugröße des Schutzschalters, die auch durch die Abmessungen des bewegbaren Kontakts mitbestimmt ist, nicht verkleinert werden kann.
Die DE 698 29 609 T2 zweigt zwei federvorgespannte Rollen, die auf dem Kotakt abrollen und der Kontur des Kontakts folgen. Dabei stellt die Kontur des Kontakts zwei verschiedene stabile Eingriffszustände der Rollen mit den Seitenflächen des Kontakts bereit. Im Übrigen ist der Kontakt selbst von einem Lagerstift durchdrungen an dem er drehbar gehalten ist.
Die nachveröffentlichte WO 99/62092 A1 zeigt an Stiften angebrachte Laschen.
Die ebenfalls nachveröffentlichte DE 198 36 754 A1 zeigt ein der DE 698 29 609 T2 ähnliches Prinzip mit federbelasteten Sperrkörpern.
Die DE 693 04 374 T2 zeigt mit der Außenkontur zusammenwirkende federbelastete Stifte, die ähnlich den Rollen der DE 698 29 609 T2 je nach Drehlage des Kontakts mit geeigneten Rastabschnitten des Kontakts verriegeln.
Die DE 38 84 557 T2 zeigt einen durch Federkraft gehaltenen und geführten Kontakt, wodurch in der Schließstellung ein geeigneter Kontaktdruck sichergestellt werden soll.
Schließlich zeigt die WO 92/00598 A1 einen bewegbaren Kontakt, der von einem Lagerelement umgriffen ist, das seitliche Lagerzapfen trägt. Auch hier erfolgt die Lagerung des bewegbaren Kontakts ohne Durchbrechung des Querschnitts. Eine einzelne Torsionsfeder spannt den Kontakt in die Schließrichtung vor. Eine Festlegung des Kontakts durch eine Bewegung über einen Todpunkt hinweg ist auch hier nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bewegbaren Kontakt gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, dass die Baugröße des Kontakts, und damit die Baugröße eines den bewegbaren Kontakt verwendenden Schutzschalters vermindert ist und die Herstellung vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird mit einem bewegbaren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Es ist ein bewegbarer Kontakt, insbesondere für einen Schutzschalter, vorgeschlagen, der konzentrisch mit einem Rotor drehbar gelagert ist, in Schließstellung zwei Festkontakte miteinander verbindet und von dem Rotor entlang einer Polbahn in eine Auslösestellung bewegbar ist, in der die Festkontakte voneinander getrennt sind, wobei der bewegbare Kontakt an zwei seiner Flanken jeweils mit einer Seitenplatte mit einer Lagerhälfte zur drehbaren Lagerung des bewegbaren Kontakts versehen ist.
Durch die Ausgestaltung des bewegbaren Kontakts mit Seitenplatten, die jeweils eine Lagerhälfte zur drehbaren Lagerung des Kontakts haben, kann auf eine Bohrung in dem Kontakt verzichtet werden. Dadurch liegt keine Querschnittsverminderung in diesem Bereich des Kontakts vor und der bewegbare Kontakt hat einen niedrigeren elektrischen Widerstand, so dass der Kontakt für den gleichen Stromwert mit geringerem Querschnitt ausgelegt werden kann, als der herkömmliche Kontakt mit einer Bohrung die von dem Mittelstift durchgriffen ist. Folglich kann der Kontakt kleiner sein und ein geringeres Volumen an Kupfer haben, so dass durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Kupferbedarf für den Kontakt vermindert ist. Durch den kleineren Kontakt kann auch die Baugröße des Schutzschalters vermindert werden. Vorzugsweise ist die Lagerhälfte ein sich von der jeweiligen Seitenplatte erstreckender Vorsprung.
Der Kontakt ist mit mindestens zwei schwenkbaren Laschen versehen ist, die federnd miteinander verbunden sind sowie verschiebbar und schwenkbar an einem Polbahngehäuse gelagert sind, um den bewegbaren Kontakt unter Durchqueren einer Übertotpunktlage der Laschen wahlweise in der Schließstellung oder in der Auslösestellung unter Vorspannung zu halten. Die Laschen sind in an den Seitenplatten ausgebildeten Aufnahmen gehalten, ohne dass Bohrungen für Stifte für die Laschen in dem Kontakt vorgesehen werden müssen. Dadurch entfällt auch die Querschnittsverminderung im Bereich solcher Bohrungen, so dass, infolge des verminderten elektrischen Widerstands des Kontakts, eine entsprechend kleinere Dimensionierung des Kontakts möglich wird.
In einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung sind die Seitenplatten über mindestens einen Steg verbunden, der eine andere, freie Flanke des bewegbaren Kontakts übergreift. Dadurch können die Seitenplatten zu einem gemeinsamen Bauteil zusammengefasst werden, das ggf. einfach auf den bewegbaren Kontakt aufgeschnappt werden kann. Vorzugsweise haben dabei die den Seitenplatten zugeordneten Flanken des bewegbaren Kontakts geprägte Ausrichtvorsprünge, die mit zugeordneten Aussparungen der Seitenplatten zusammenwirken, um die Seitenplatten sicher und genau zu positionieren.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen aufgeführt.
Der Schutzschalter kann ein Leistungsschutzschalter oder auch ein anders zu betätigender Schalter sein.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen bewegbaren Kontakts;
2 eine teilweise geschnittene Ansicht eines herkömmlichen Kontakts, der in einem Schutzschalter eingebaut ist und in Schließstellung ist; und
3 eine Ansicht entsprechend 2, die den herkömmlichen bewegbaren Kontakt in der dynamisch offenen Stellung zeigt.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen bewegbaren Kontakts in einer Perspektivansicht gezeigt. Dieser bewegbare Kontakt kann vorzugsweise in einem Schutzschalter verwendet werden, dessen Aufbau und Wirkungsweise im Wesentlichen dem in 2 bzw. 3 gezeigten Schutzschalter gleicht. Folglich wird eine solche Verwendung hier um der Kürze willen nicht erneut beschrieben.
1 zeigt einen bewegbaren Kontakt 10, der an seinen beiden Seitenflächen oder Flanken 13 (nur eine ist in 1 sichtbar) mit Seitenplatten 11 versehen ist. Die Seitenplatten 11 sind über einen Steg 12 miteinander verbunden, der eine Seitenfläche oder Flanke 14 des bewegbaren Kontakts 10 übergreift. Der Steg 12 kann gemäß 1 zweiteilig ausgeführt sein, wobei sich jeweils eine Steghälfte in Verlängerung der Seitenplatte 11 erstreckt und der Kontur des Kontakts 10 folgend gebogen ist. An der Stoßstelle der beiden Steghälften werden die beiden Seitenplatten bei der Montage z. B. durch Schweißen, Löten, Bördeln etc. miteinander verbunden, so dass die Seitenplatten 11 fest an dem Kontakt 10 angebracht sind. Auf der in 1 abgewandten unteren Seite des Kontakts 10 ist ein entsprechender Steg (nicht gezeigt) vorgesehen.
Alternativ kann der Steg 12 durchgehend, die beiden Seitenplatten 11 miteinander verbindend und elastisch verformbar ausgeführt werden, so dass die Seitenplatten 11 einfach auf den Kontakt 10 aufgesteckt werden können. Vorzugsweise ist dabei an den dem Steg 12 abgewandten Kanten der Seitenplatten 11 eine entsprechende Rastkante oder Rastnase (nicht gezeigt) ausgebildet, die mit einer Kante des Kontakts 10 zusammenwirkt.
Es sind durch Prägen auf der Seitenfläche des Kontakts 10 ausgebildete Ausrichtvorsprünge (nicht gezeigt) vorgesehen, die mit entsprechenden Ausrichtbohrungen 81 in den Seitenplatten 11 zusammenwirken. Diese Ausrichtvorsprünge und Ausrichtbohrungen 81 können ebenfalls als Rasteinrichtungen dienen, wenn die Seitenplatten 11 auf den Kontakt 10 aufgeschnappt werden.
Es ist natürlich alternativ möglich, die Seitenplatten 11 auf andere Weise z. B. durch Löten, Schweißen etc. an dem Kontakt 10 zu befestigen; in diesem Fall kann je nach den Anforderungen an die Festigkeit und die auftretenden Belastungen ggf. auf den Steg 12 verzichtet werden.
Die Seitenplatten 11 haben gemäß 1 einen Vorsprung 41, der der drehbaren Lagerung des bewegbaren Kontakts 10 dient. Der Vorsprung 41 bildet eine Lagerhälfte. Je nach Bauart des Schalters kann die Lagerung des Kontakts 10 an einem Rotor (nicht gezeigt) oder an einem Gehäuse (nicht gezeigt) erfolgen. Durch die Anordnung dieses Vorsprungs 41 gemäß 1 wird der Kontakt 10 nicht von einer Bohrung durchbrochen, so dass dessen elektrischer Widerstand vermindert ist. Folglich kann der Kontakt 10 für den gleichen Stromwert kleiner dimensioniert werden.
Die Seitenplatten 11 können aus Stahlblech, anderem Blech oder auch aus Kunststoff hergestellt werden. Bei einer Herstellung aus Blech, d. h. kaltverformbarem Material, bietet sich die Erzeugung der Vorsprünge durch Prägen oder Stanzen an. Bei der Herstellung aus Kunststoff, beispielsweise als Spritzgußteil, können die Vorsprünge direkt angeformt sein, so dass eine aufwendige Nachbearbeitung nicht erforderlich ist. Es können auch andere Materialien verwendet werden, wie beispielsweise Metalllegierungen, die im Guß- oder Druckgußverfahren formgebend verarbeitet werden können.
1 zeigt weiter die in den Seitenplatten 11 ausgebildeten Aufnahmen 61 für die Laschen 50. Hinsichtlich der Funktion entsprechen die Aufnahmen 61 den Stiften 6 in den 2 und 3 ebenso wie die Laschen 50, so dass hier auf eine Wiederholung der Beschreibung der Wirkungsweise verzichtet werden kann.
Die Aufnahmen 61 in den Seitenplatten 11 ermöglichen einen sicheren Halt der Laschen 50 an den Seitenplatten 11 bzw. an dem bewegbaren Kontakt 10, ohne dass den Kontakt 10 durchdringende Bohrungen erforderlich sind. Analog den Ausführungen zu dem Vorsprung 41 wird hierdurch die Querschnittverminderung vermieden und die dort beschriebenen Vorteile werden erreicht.
In 1 sind ferner Führungsvorsprünge 80 an den Seitenplatten 11 ausgebildet, die zur zusätzlichen Führung des bewegbaren Kontakts 10 in seinem Gehäuse (nicht gezeigt) dienen. Diese Führungsvorsprünge 80 wirken mit bogenförmigen Führungen (nicht gezeigt) im Gehäuse zusammen und entlasten dadurch den Vorsprung 41.
Ferner sind verschiedenen Modifikationen des gezeigten Ausführungsbeispiels möglich, die hier beispielhaft und nicht abschließend aufgeführt sind.
Beispielsweise können die Vorsprünge 41 an den Seitenplatten durch an den Seitenplatten angebrachte Stifte ersetzt werden. Diese Stifte können beispielsweise eingeschraubt, verstemmt, angelötet oder -geschweißt werden.
Ferner ist es in einer Variante möglich, den Vorsprung 41 durch eine Aussparung als eine Lagerhälfte in den Seitenplatten 11 zu ersetzen, in die ein am Gehäuse oder Rotor ausgebildeter Vorsprung (andere Lagerhäfte) eingreift. Eine solche Modifikation ist auch bei den Führungsvorsprüngen möglich. Ebenso können die Aufnahmen für die Laschen Vorsprünge haben, die entsprechende Löcher in den Laschen durchgreifen.

Claims

Bewegbarer Kontakt (10), insbesondere für einen Schutzschalter, der konzentrisch mit einem Rotor drehbar gelagert ist, in Schließstellung zwei Festkontakte miteinander verbindet und von dem Rotor entlang einer Polbahn in eine AUS-Stellung bewegbar ist, in der die Festkontakte voneinander getrennt sind, wobei der Kontakt mit mindestens zwei schwenkbaren Laschen (50) versehen ist, die federnd miteinander verbunden sind sowie verschiebbar und schwenkbar an einem Polbahngehäuse gelagert sind, um den bewegbaren Kontakt (10) unter Durchqueren einer Übertotpunktlage der Laschen (50) wahlweise in der Schließstellung oder in der AUS-Stellung unter Vorspannung zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Kontakt (10) an zwei seiner Flanken (13) jeweils mit einer Seitenplatte (11) mit einer Lagerhälfte (41) zur drehbaren Lagerung des bewegbaren Kontakts (10) versehen ist und die Laschen (50) in an den Seitenplatten (11) ausgebildeten Aufnahmen (61) gehalten sind.
Bewegbarer Kontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhälfte ein aus der Seitenplatte (11) vorstehender Vorsprung (41) ist.
Bewegbarer Kontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Seitenplatten (11) über mindestens einen Steg (12) verbunden sind, der eine andere Flanke (14) des bewegbaren Kontakts (10) übergreift.
Bewegbarer Kontakt nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenplatte (11) aus einem kaltverformbaren Material gemacht ist und die Lagerhälfte (41) durch Prägen daran ausgebildet ist.
Bewegbarer Kontakt nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenplatte (11) einen darin eingepressten Stift hat, der die Lagerhälfte (41) bildet.
Bewegbarer Kontakt nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenplatte (11) einen darin eingeschraubten Stift hat, der die Lagerhälfte (41) bildet.
Bewegbarer Kontakt nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenplatte (11) aus Kunststoff ist, wobei die Lagerhälfte (41) daran angeformt ist.
Bewegbarer Kontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Seitenplatten (11) zugeordneten Flanken (13) des bewegbaren Kontakts (10) geprägte Ausrichtvorsprünge haben, die mit zugeordneten Aussparungen (81) der Seitenplatten (11) zusammenwirken.
Bewegbarer Kontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenplatten (11) Führungsvorsprünge (80) aufweisen, um den bewegbaren Kontakt (10) in an dem Polbahngehäuse ausgebildeten Führungen zu führen.