DE2428848B2

DE2428848B2 - Kontaktelement für Wähler von Stufenschaltern

Info

Publication number: DE2428848B2
Application number: DE2428848A
Authority: DE
Inventors: Karl Kurz; Werner Widmann
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1974-06-14
Filing date: 1974-06-14
Publication date: 1978-07-13
Also published as: ATA455775A; SE7506798L; FR2275010A1; AT358654B; FR2275010B1; DE2428848A1

Description

Zwecks Erzielung günstiger elektrischer wie auch zufriedenstellender mechanischer Eigenschaften ist es bekannt, die beispielsweise aus dem Grundmaterial Kupfer oder Messing bestehenden Messerkontakte und Schleifringe von Wählern für Stufenschalter galvanisch zu versilbern. Wie sich jedoch gezeigt hat, werden derart versilberte Kontakte, was die Ausbildung von Fremdschichten und damit das Entstehen entsprechender Kontaktübergangswiderstände sowie insbesondere auch den mechanisch verursachten Materialabrieb anbetrifft, den gestellten Anforderungen häufig nicht im gewünschten Ausmaß gerecht.

Aus diesem Grunde ist man dazu übergegangen, auf die Ober- und Unterseite von Messerkontakten und Schleifringen eine Silberauflage von ca. 1,5 bis 2 mm Stärke aufzulöten. Mit solchen Auflager aus Massivsilber wurden weitgehend korrosionsfeste und abriebfeste Kontakte erhalten, deren Lebensdauer entsprechend hoch ist. Infolge der hohen Kosten des für den genannten Zweck verwendeten Silbers wird bei der verhältnismäßig sehr großen Anzahl von Kontakten, wie sie Stufenwählereinheiten aufweisen, das Aufbringen derartiger Auflagen aus Massivsilber unökonomisch.

Ausgehend von dieser Situation auf der einen Seite und andererseits von der Erfahrungstatsache, daß versilberte Kontakte den Anforderungen häufig nicht genügen, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit wenig Aufwand an Silber Wählerkontakte für Stufenschalter mit geringem Kontaktwiderstand und hoher Lebensdauer zu erhalten.

Die Erfindung betrifft damit ein Kontaktelement für Wähler von Stufenschaltern mit einem aus elektrisch leitendem Grundmaterial bestehendem Kontakteil und einer im Bereich der Kontaktzonen aufgebrachten Silberschicht.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dabei dadurch gelöst, daß zwischen Grundmaterial und Silberschicht ein bandförmiger Träger aus einem gut leitenden Werkstorf aufgebracht ist, auf dem die Silberschicht plattiert ist. Dabei kann der die aufplattierte Silberschicht enthaltende Träger durch ein Kupfer- oder Aluminiumband verkörpert sein, es können aber auch sonstige, für diesen Zweck geeignete Werkstoffe oder Legierungen als Trägermaterialien Verwendung finden. Die Stärke der aufplattierten Silberschicht braucht dabei, wie umfangreiche Untersuchungen überraschenderweise gezeigt haben, lediglich etwa Vi₀ mm betragen. Voraussetzung für einen hinreichend geringen Abrieb der Silberschicht ist, daß der Kontaktdruck je Kontaktpunkt der über die Silberschicht gleitenden Kontakte bestimmte Grenzwerte nicht übersteigt. Dies bedeutet, daß bei höheren Strömen die Gleitkontakte eine entsprechend große Zahl parallel geschalteter Kontaktpunkte enthalten müssen. Wie sich des weiteren herausgestellt hat, sind die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der aufplattierten Silberschicht im Vergleich zu den entsprechenden Eigenschaften im Falle einer galvanisch aufgebrachten Silberschicht, was nicht ohne weiteres vorhersehbar war, erheblich günstiger. Ferner hat man im Falle des Aufplattierens von Silberschichten auf ein geeignetes Trägermaterial hinsichtlich der Beschaffenheit der Silberauflagen, also legierungsmäßig, einen nicht unwesentlich größeren Dispositionsspielraum.

Als Trägermaterialien für das aufplattierte Silber eignen sich insbesondere Kupfer, Aluminium, Messing oder entsprechende Eigenschaften aufweisende andere Werkstoffe und Legierungen, die in Band- oder ähnlicher Form zur Anwendung kommen können. Da die Laufkontakte beim Auf- und Abfahren von der Silberauflage auch ein kurzes Stück über das Trägermaterial gleiten können, ist eine hinreichende Härte dieses Trägermaterials zur Vermeidung eines zu hohen Abriebs an dieser Stelle notwendig. Es kann daher vorteilhaft sein, als Trägermaterial solche Werkstoffe und Legierungen zu verwenden, die auch nach dem Löten durch die dabei auftretenden Temperaturen noch eine ausreichende Härte behalten. Bei Verwendung von

Kupfer als Trägermaterial erscheinen insbesondere Legierungen aus Kupfer mit Silber oder mit Chrom günstig.

Die Dicke des Trägermaterials wird so gewählt, daß sich das Band noch gut verarbeiten, d. h. insbesondere ohne Schwierigkeiten auf das Grundmaterial auflöten läßt. Da man in einer Lotschicht stets mit gewissen iinbenetzten Flächen rechnen muß, ist die Dicke des Trägermaterials auch noch so groß zu wählen, daß es in der Lage ist, den über die Kontaktpunkte auf die Silberauflage und von dieser auf das Trägermaterial eintretenden Strom über eventuelle im Lot vorhandene Fehlerstellen hinweg zu führen. Unter den genannten Gesichtspunkten hat sich bei Verwendung von Kupfer als Trägermaterial eine Dicke von etwa 1—2 mm bei einer Breite von etwa 5 mm als günstig erwiesen.

Die Praxis zeigt, daß sich nur bestimmte Materialien zuverlässig aufeinander plattieren lassen und daß andererseits auch wiederum nur bestimmte Materialpaarungen gut aufeinanderzulöten sind.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, ein Band aus drei aufeinanderplattierten verschiedenartigen Materialien zu verwenden, wobei zunächst die Silberschicht, dann ein sich gut mit Silber plattierendes Material kommt, anschließend als dritte Schicht ein Material gewählt wird, das sich einerseits mit der zweiten Schicht wiederum gut plattieren und andererseits mit dem Grundwerkstoff des Kontaktes gut löten läßt. Auch hier käme noch als vierte Schicht eine aufplattierte Lotschicht in Betracht. Als Material- jo kombination ist dabei u. a. folgende denkbar:

Trägermaterial: Kupfer, kontaktseitige Plattierungsschicht: Silber, grundmaterialseitige Plattierungsschicht: Messing, Kontaktgrundmaterial: Aluminium.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, den die aufplattierte Silberschicht enthaltenden Träger an seiner Unterseite mit einem Schmelzlot zu versehen, wodurch, wie sich gezeigt hat, die durch Löten vorgenommene Vereinigung mit dem Kontaktgrundmaterial wesentlich erleichtert wird. Das Schmelzlot kann daher ebenfalls aufplattiert sein. Es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, den mit der Silberschicht ausgestatteten Träger durch einen Gießvorgang mit dem Kontaktgrundmaterial mechanisch zu vereinigen.

Um der Gefahr vorzubeugen, daß infolge des Gleitvorgangs beim Auffahren der Wählerlaufkontakte auf die üblicherweise mit einer Anlaufschräge versehenen Messerkontakte ein Kontaktabrieb am Kontaktgrundmaterial entsteht und Abriebteile auf die Silberauflage gelangen, wodurch der Kontaktwiderstand erhöht wird, ist nach einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgesehen, die Silberauflage an der Auflaufschräge der Messerkontakte so weit herunterzuführen, daß die Laufkontakte unter Berücksichtigung aller Toleranzen stets sofort auf die Silberauflage auflaufen. Es ist auch denkbar, durch sonstige Mittel, beispielsweise durch Steuerung des gegenseitigen Abstandes der Laufkontakte, dafür zu sorgen, daß die Laufkontakte erst im Bereich der Silberauflagen auf den Messerkontakten mit den letzteren in Berührung kommen.

Wählt man die Dicke des Trägermaterials entsprechend groß und besitzt das Trägermaterial eine höhere elektrische Leitfähigkeit als das Kontaktgrundmaterial, so kann der Querschnitt des Kontaktgrundmaterials entsprechend gesenkt werden. Dadurch ergibt sich eine weitere Einsparungsmöglichkeit an Kontaktmaterial. Es hat sich beispielsweise als vorteilhaft erwiesen, bei einer Stärke der aufplattierten Silberschicht von 0,3 mm die Dicke des als Trägermaterial dienenden Kupferstreifen 5 mm und höher zu wählen.

Durch die Zeichnung ist ein ein Ausführungsbeispiel darstellender Messerkontakt veranschaulicht, dessen Kontaktzonen durch Kontaktbeläge gemäß der Erfindung verwirklicht sind. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Messerkontakt eines Stufenwählers,

F i g. 2 eine Ansicht längs des Schnittes a, b durch Fig. 1.

Das Grundmaterial des Messerkontaktes gemäß den F i g. 1 und 2 besteht aus Messing. Im Bereich der beiden Kontaktzonen, also an seiner Ober- und Unterseite, enthält das Kontaktelement 1 einen Kontaktbelag 2, 3, jeweils bestehend aus der Kombination Silber-Kupfer-Schmelzlot. Die Silberschicht 4 ist auf die Oberseite des bandförmigen Trägers 5 aus Kupfer aufplattiert, desgleichen das Schmelzlot 6 auf dessen Unterseite. Wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist, kann der Kontaktbelag bis zu den Auflaufschrägen des Messerkontakts verlängert sein, so daß die Wählerauflaufkontakte beim Auffahren sofort auf das silberplattierte Kontaktband aufgleiten, wodurch ein Anrieb von Grundmaterial, in diesem Falle also von Messing, verhindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontaktelement für Wähler von Stufenschaltern mit einem aus elektrisch leitendem Grundmaterial bestehendem Kontakteil und einer im Bereich der Kontaktzonen aufgebrachten Silberschicht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Grundmaterial und Silberschicht ein bandförmiger Träger (5) aus einem gut leitenden Werkstoff aufgebracht ist, auf dem die Silberschicht plattiert ist. ι ο

2. Kontaktelement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Silberschicht enthaltende Träger durch ein Kupferband verkörpert ist.

3. Kontaktelement nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der mit der aufplattierten Silberschicht versehene Träger aus Aluminium bzw. legiertem Aluminium besteht.

4. Kontaktelement nach der Ansprüchen 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der auf den Träger (5) aufplattierten Silberschicht (4) mindestens 0,3 mm beträgt.

5. Kontaktelement nach den Ansprüchen 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß der die aufplattierte Silberschicht (4) enthaltende Träger (5) auf das Kontaktgrundmaterial aufgelötet ist.

6. Kontaktelement nach den Ansprüchen 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der plattierten Silberschicht versehene Träger an seiner dem Kontaktgrundmaterial zugewandten Seite eine Schmelzlotschicht (6) besitzt.

7. Kontaktelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzlotschicht auf den Träger der plattierten Schicht aufplattiert ist.

8. Kontaktelement nach den Ansprüchen 1 — 7, dadurch gekennzeichnet, daß der auf seiner einen js Seite eine aufplattierte Silberschicht enthaltende Träger an seiner anderen Seite mit einer weiteren Schicht eines aufplattierten Materials versehen ist, das mit dem Kontaktgrundmaterial gut verlötbar ist.

9. Kontaktelement nach der Ansprüchen 1—8, dadurch gekennzeichnet, daß der die plattierten Schichten aufweisende Träger mit dem Kontaktgrundmaterial durch einen Gießvorgang vereinigt ist.

10. Kontaktelement nach den Ansprüchen 1—9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktgrundmaterial aus Kupfer, Messing, Aluminium od. dgl. besteht.

11. Kontaktelement nach den Ansprüchen 1 — 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des die plattierten Schichten enthaltenden Trägers aus Kupfer, Messing, Aluminium oder einem sonst geeigneten Werkstoff besteht.