DE3412849A1

DE3412849A1 - Elektrische kontaktvorrichtung

Info

Publication number: DE3412849A1
Application number: DE19843412849
Authority: DE
Inventors: Nicola 1000 Berlin Cochu; Rudolf Ing.(grad.) 8520 Erlangen Richter; Axel Dipl.-Ing. 1000 Berlin Zimmermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: RICHTER, RUDOLF, ING.(GRAD.), 8520 ERLANGEN, DE
Priority date: 1983-04-07
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1984-10-11

Description

Elektrische Kontaktvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Kontaktvorrichtung zur lösbaren Verbindung zweier elektrischer, insbesondere aus Aluminium bestehender Leiter, mit einer druckbelasteten Kontaktzwischenlage, die mit vorspringenden Teilen eine an der Oberfläche der Leiter gebildete Oxydschicht durchdringt.
Bei einer derartigen Kontaktvorrichtung, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 25 10 231 bekannt ist, sind zwischen den elektrischen Leitern eine Kontaktzwischenlage und eine Isolierschicht gelegt, die beim Verschrauben der beiden Leiter infolge der aufgebrachten Druckkraft zu einer Kontaktierung führt.
Hierzu hat der zwischengelegte Kontaktring einen ringförmig vorspringenden Teil, der die Isolierstoffschicht durchdringt und in den Leiter körper als elektrisches Verbindungsteil eindringt. Über die Schraubverbindung bleibt der Druck zwischen den beiden zu verbindenden Leitern aufrechterhalten. Damit ist es möglich, eine etwa an der Oberfläche der Leiter gebildete Oxydschicht dauerhaft zu durchdringen und die Kontaktgabe zu verbessern.
Aus der DE-OS 22 17 511 ist ein Quet-schanschlußstück, insbesondere für Aluminiumdraht, bekannt, bei dem eine mit scharfkantigen Durchzügen versehene Kontaktzwischenlage verwendet wird, die eine an der Oberfläche des Aluminiumleiters gebildete Oxydschicht durchdringt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Kontaktvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der eine dauerhafte lösbare Verbindung zweier elektrischer Leiter ermöglicht wird.
Nach der Erfindung wird dies da-durch gelöst, daß die Kontaktzwischenlage aus einem härteren elektrisch leitenden Werkstoff als der Leiterwerkstoff besteht. Dabei können die die vorspringenden Teile enthaltenden Kontaktflächen mechanisch aufgerauht sein.
Durch Anwendung der Erfindung wird beim Herstellen der Verbindung die Durchdringung der Oxydschicht in einfacher Weise bewirkt, wenn man sicherstellt, daß die Oxydschicht noch im Entstehen ist, d. h. nach einem Bürstvorgang gegebenenfalls mit Oberflächenfettung gebildet wird. Die Erfindung kommt daher für alle Anwendungsfälle in Betracht, bei denen es z. B. in elektrischen Hochspannungsschaltanlagen auf eine unter Umständen sogar wiederholt lös- und zusammenfügbare Kontaktierung zweier elektrischer Aluminiumleiter ankommt, die bisher zu-diesem Z-weck im Bereich der Kontakt flächen aufwendig vorbereitet sein mußten. Es war nämlich notwendig, die Kontakt flächen mit einem vergleichsweise korrosionsfesten Kontaktwerkstoff, wie z. B. Kupfer, zu-beschichten, wobei der Spritzmetallisierung mit Kupferwerkstoff ein aufwendiger Entfettungsvorgang und ein Fertigungsschritt mit Korundstrahlen vorausgehen mußte.
Dagegen ist es viel einfacher, zwischen die nicht derartig vorbehandelten Leiter eine Kontaktzwischenlage einzubringen, bei der die unsymmetrisch verteilten vorspringenden Teile z. B. auch durch Korund-Strahlen eines ebenen Kupferleiters erzeugt werden können.
Durch Anwendung der Erfindung lassen sich damit die Fertigungsmethoden bei elektrischen Kontaktvorrichtungen vereinfachen.
Bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können die vorspringenden Teile unsymmetrisch in bezug auf eine Führung zwischen den Leitern verteilt angeordnet sein.
Damit kann sichergestellt werden, daß die Kontaktzwischenlage eine gegenüber der vorhergehenden Verbindung veränderte Lage einnimmt.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Kontaktvorrichtung erwiesen, bei der die Kontaktzwischenlage aus einem Blech einer Cr-Cr-Zr-Legierung besteht.
Bei einer weiteren Ausführungsform einer elektrischen Kontaktvorrichtung besteht die Kontaktzwischenlage aus einem federharten Material, wobei sie eine gewellte oder gewölbte Form aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, die an der Oberfläche der Leiter gebildete Oxydschicht nicht allein durch die statische Druckkraft zu durchdringen, sondern auch eine Radialbewegung während des Zusammenfügens der beiden elektrischen Leiter wirksam werden zu lassen. Die Relativbewegung zwischen den beiden Leitern und der Kontaktzwischenlage führt zu einer verbesserten Kontaktierung.
Durch Anwendung der gewellten oder gewölbten Form ist die Kontaktierung der elektrischen Leiter im Randbereich am intensivsten. Sie wird dort dem auftretenden Skineffekt (hohe Stromdichte in der Randzone) vergleichsweise gut gerecht.
Anhand der'Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.
In Fig. 1 sind zwei aus Aluminium bestehende Leiter 1, 2 schematisch dargestellt, die an den aufeinander zugewandten Seiten 3, 4 mit einer Oxydschicht versehen sind. Zur elektrisch lösbaren Verbindung der beiden elektrischen Leiter 1, 2 dient eine Kontaktzwischenlage 5, die an den den Kontaktflächen 3, 4 der Leiter 1, 2 zugewandten Flächen vorspringende Teile sowie eine unsymmetrisch zur Verteilung dieser vorspringenden Teile angeordnete Führung aufweist.
Die Kontaktzwischenlage 5 besteht aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, z. B. Kupfer oder Stahl in Blechplatten- oder Gewebeform, der härter ist als der Werkstoff der Leiter 1, 2.
Die Figur 2 zeigt in einer Draufsicht und in einem zugehörigen Querschnitt eine Kontaktzwischenlage 5 mit einer Vieizahl über die Fläche verteilter Noppen 6, die die vorspringenden Teile bilden. So können beispielsweise 25 2 Noppen pro cm2 der aus Kupferblech gefertigten Kontaktzwischenlage 5 vorgesehen sein. Für manche Anwendungszwecke läßt sich die Anzahl der Noppen auf beispielsweise hundert erhöhen, um zu einer noch höheren Anzahl von Spitzenkontakten zu gelangen. Die in Fig. 2 dargestellte kreisscheibenförmige Kontaktzwischenlage weist mehrere Löcher zur Führung der Kontaktzwischenlage und ihreer Fixierung gegenüber den Leitern 1, 2 auf. Die von den Löchern 7 gebildeten Führungen der Kontaktzwischenlage sind unsymmetrisch zur Verteilung der Noppen 6 angeordnet. Damit ist es möglich, nach dem Lösen einer die Kontaktzwischenlage 5 benutzenden Kontaktvorrichtung diese um eine Lochteilung versetzt wieder einzubauen, so daß gewährleistet ist, daß bei Oxydierung der Durchdringungspunkte der vorangegangenen Verbindung eine erneute wirksame Durchdringung und damit gute Kontaktgabe sichergestellt ist.
Anstelle der in den Figuren 2 und 3 dargestellten, im wesentlichen aus einer Blechplatte mit Noppen gefertigten Kontaktzwischenlage kann auch ein Drahtgewebe verwendet werden, wie die Figuren 4 und 5 in einer Draufsicht und in einem Schnitt zeigen. Hierbei werden die Durchdringungen durch vorspringende Teile bewirkt, die sich an den Kreuzungspunkten 8 der Kett- und Schußfäden des Gewebes bilden.
Auch bei dieser. Ausführungsform der Kontaktzwichenlage 5 ist eine lochartige Führung 7 vorgesehen, die unsymmetrisch zur Verteilung der vorspringenden Teile bzw. Kreuzungspunkte 8 angeordnet ist.
In Fig. 6 sind zwei aus Aluminium bestehende Leiter 11, 12 schematisch in einer Explosivdarstellung gezeichnet, die auf den aufeinander zugewandten Seiten 13, 14 mit einer Oxyd- schicht versehen sind. Zur elektrisch lösbaren Verbindung der beiden elektrischen Leiter dient eine Kontaktzwischenlage 15, die an den den Kontaktflächen 13, 14 der Leiter 11, 12 zugewandten Flächen (15a, 15b) vorspringende Teile aufweist. Die vorspringenden Teile sind durch mechanische Aufrauhung der Kontaktflächen 15a, 15b der Kontaktzwischenlage 15 gebildet. Die mechanische Aufrauhung kann durch Sandstrahlen oder Korundstrahlen bewirkt werden.
Die Kontaktzwischenlage 15 besteht aus einem elektrisch leitenden Werkstoff und ist aus einem Blech einer Cu-Cr-Zr-Legierung gefertigt. Dieser Werkstoff hat sich als besonders standfest bei elektrischen Kontaktvorrichtungen erwiesen.
Bei dem in der Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei aus Aluminium bestehende Leiter 21, 22 zum Teil im Schnitt schematisch dargestellt, die zwischen den Kontaktflächen 23, 24 eine Kontaktzwischenlage 25 aufnehmen. Die Kontaktzwischenlage 25 besteht aus einer Scheibe eines elektrisch leitenden Materials, das härter als das Material der Leiter 21, 22 ist und federnde Eigenschaften aufweist.
Zur Verbindung der beiden Leiter 21, 22 dienen nicht weiter dargestellte Schrauben, die die eingelegte Kontaktzwischenlage 25 unter Druck setzen, so daß Randbezirke 25a, 25b nach Kontakt mit dem Leiter 22 eine bezüglich der Leiterachse quer verlaufende Bewegung, d. h. eine Radialbewegung, ausführen. Die Kontaktzwischenlage 25 hat vorspringende Teile, die die an den Kontaktflächen 23, 24 gebildeten Oxydschichten durchdringen. Diese vorspringenden Teile sind durch mechanische Aufrauhung der Kontaktzwischenlage 25 zu beiden Seiten gebildet. Die mechanische Aufrauhung kann durch Sandstrahlen, Korundstrahlen oder mittels Stahlkies bewirkt sein. Die in der Figur 7 dargestellte Ausführungsform ist besonders gut geeignet für massive Leiter 21, 22.
Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine federharte Kontaktzwischenlage 25 vorgesehen, die mehrere Wellen aufweist, wie die Figur 9 besonders gut zu erkennen gibt. Die mehrfach gewellte Kontaktzwischenlage 25 führt beim Zusammenpressen eine Relativbewegung in Pfeilrichtung R aus, so daß die Kontaktierung der beiden zu verbindenden Leiter 21, 22 verbessert ist.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel liegt die gewellte federharte Kontaktzwischenlage als Ringscheibe vor. Sie ist zur Verbindung von insbesondere rohrförmigen oder hohlzylindrischen Leitern besonders gut geeignet. Auch bei dieser Ausführungsform sind die vorspringenden Teile der Kontaktzwischenlage 25 durch mechanische Aufrauhung gebildet, die durch Sandstrahlen, Korundstrahlen oder mittels Stahlkies bewirkt werden kann.
Anstelle der beschriebenen gewellten Formen kann auch eine gewölbte Form gewählt werden, so daß die Kontaktzwischenlage gleichsam bombiert ist. Derartige Kontaktzwischenlagen haben im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie gewellte Kontaktzwischenlage, wenn ihre Abmessungen, wie Außendurchmesser, Schlitzlöcher für den Schraubendurchtritt, Dicke, Bombierungsradius und Bombierungshöhe, so bemessen sind, daß die am äußersten Randbereich der Kontaktzwischenlage auftretenden Maximalspannungen im elastischen Bereich liegen.
9 Patentansprüche 9 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Elektrische Kontaktvorrichtung zur lösbaren Verbindung zweier elektrischer, insbesondere aus Aluminium bestehender Leiter, mit einer druckbelasteten Kontaktzwischenlage, die mit vorspringenden Teilen eine an der Oberfläche de-r Leiter gebildete Oxydschicht durchdringt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kontaktzwischenlage (5, 15, 25) aus einem härteren elektrisch leitenden Werkstoff als der Leiterwerkstoff besteht.
2. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die die vorspringenden Teile enthaltenden Kontakt flächen mechanisch aufgerauht sind.
3. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die vorspringenden Teile unsymmetrisch in bezug auf eine Führung (7) zwischen den Leitern (1, 2) verteilt angeordnet sind.
4. Elektrische Kontakt vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kontaktzwischenlage (5, 15, 25) aus einem Blech einer Cu-Cr-Zr-Legierung besteht.
5. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kontaktzwischenlage (25) aus einem federharten Material besteht und eine gewellte oder gewölbte Form aufweist.
6. Elektrische Kontakt.vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß durch den Anpreßdruck und die durch die gewellte oder gewölbte Form erzeugte Radialbewegung die Oxydschicht durchdrungen und somit eine intensive Kontaktverbindung erzeugt wird.
7. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kontaktzwischenlage (5, 15, 25) korundgestrahlt ist.
8. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kontaktzwischenlage (5, 15, 25) durch Stahlkies aufgerauht ist.
9. Elektrische Kontaktvorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i'c h n e t , daß die Kontaktzwischenlage (5, 15, 25) gesandstrahlt ist.