DE3418859C2

DE3418859C2 -

Info

Publication number: DE3418859C2
Application number: DE3418859A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Owariasahi Aichi Jp Nagao
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-05-23
Filing date: 1984-05-21
Publication date: 1992-01-23
Also published as: DE3418859A1; JPS59215627A; FR2546659A1; US4626951A; FR2546659B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 3 genannten Art.

Bei einem solchen, aus der DE-AS 12 17 477 bekannten Schalter sind zum Löschen evtl. zwischen den Anschluß stücken und der Kontaktplatte auftretender Funken bzw. Lichtbögen Löschbleche und eine Lichtbogenlaufbrücke vor gesehen, um mit Hilfe von elektrischen Ableitern eine Funkenbildung zumindest zu verringern.

Aus der DE 27 30 726 A1 und der US 36 36 292 sind Schalter bekannt, bei denen die Spalte zwischen zwei mit einander in Kontakt zu bringenden Kontaktstücken mit Hil fe von Halbleiterdioden überbrückt sind. Diese Dioden werden mit Hilfe einer mechanischen Kopplungseinrichtung beim Schließen und Öffnen des mechanischen Schalters immer dann leitend geschaltet, bevor die mechanischen Hauptkontakte miteinander in Kontakt gelangen oder aber voneinander zu trennen sind.

Aus der US 37 36 466 ist ein mechanischer Schalter be kannt, bei dem ein Halbleiterschalter mit den mechani schen Kontaktelementen elektrisch in Reihe geschaltet ist. Dabei ist ein zusätzliches mechanisches Kontaktele ment vorgesehen, das beim Öffnen des Schalters vor dem Trennen der eigentlichen mechanischen Kontakte das Halb leiterschaltelement über eine Impedanz derart ansteuert, daß dieses sperrt, bevor die mechanischen Kontakte von einander getrennt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter der im Ober begriff der Patentansprüche 1 und 3 genannten Art in kon struktiv einfacher Weise so weiterzubilden, daß der Kon taktverbrauch infolge von Funkenbildung minimal ist, ohne daß aufwendige Lichtbogenableiter oder Löschbrücken vor gesehen werden müssen.

Bei einem Schalter der genannten Art ist diese Aufgabe durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 3 angegebenen Merkmale gelöst.

Der erfindungsgemäße Schalter zeichnet sich dadurch aus, daß das Halbleiterschaltelement in einfacher und raumspa render Weise mit mindestens einem der Anschlußstücke der art elektrisch zu verbinden ist, daß entweder eine paral lele oder eine serielle elektrische Verbindung über Halb leiterschaltelement und bewegliche Kontaktplatte zwischen den beiden Anschlußstücken herzustellen ist. In für sich bekannter Weise wird dabei dafür Sorge getragen, daß im Falle der Parallelschaltung die bewegliche Kontaktplatte ihren Öffnungszustand bereits einnimmt, bevor das Halb leiterschaltelement sperrt, während im Falle der Serien schaltung sichergestellt ist, daß die bewegliche Kontakt platte ihren Öffnungszustand erst dann einnimmt, nachdem das Halbleiterschaltelement gesperrt ist. Dieses kann in sehr einfacher Weise durch eine mechanische oder elektri sche Zeitverzögerung bei der elektrischen Betätigung und/oder elektrischen Ansteuerung der beweglichen Kon taktplatte einerseits und des Halbleiterschaltelements andererseits erreicht werden.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 4 angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform,

Fig. 2 einen der ersten Ausführungsform der Fig. 1 äquivalenten Schaltplan,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform und

Fig. 4 einen der Ausführungsform der Fig. 3 äquivalenten Schaltplan.

Der in Fig. 1 gezeigte Schalter umfaßt Anschlußstücke 12, 14 und ein Halbleiterschaltelement 20, wie z. B. einen Triac, die parallel miteinander verbunden sind, wie das in dem zugehörigen Schaltplan der Fig. 2 dargestellt ist. Der Schalter weist als Anschlußstücke eine erste und zweite Polplatte 12 und 14 auf, die auf einem Montage sockel 10 eines Gehäuses H befestigt sind und sich inner halb und außerhalb des Gehäuses H erstrecken. Die Pol platten 12 und 14 haben außenliegende Polenden 12′ und 14′ und innenliegende Polenden 12′′ und 14′′. An den außenliegenden Polenden 12′ und 14′ der Polplatten 12 und 14 sind jeweils Anschlußschrauben 16 und 18 angeordnet. Die innenliegenden Polenden 12′′ und 14′′ der Polplatten 12 und 14 verlaufen übereinander. Das Halbleiterschalt element 20 ist zwischen den Innenflächen der Polenden 12′′ und 14′′ der Polplatten 12 und 14 in der Art eines Chips angeordnet und mit diesen verschweißt. Die beiden Elektroden des Halbleiterschaltelements 20 sind elek trisch mit den Polplatten 12 und 14 verbunden. Wenn das Halbleiterschaltelement 20 einen Steuereingang 22 hat, kann dieser Eingang separat verdrahtet werden. An der Unterseite des Montagesockels 10 ist eine Metallplatte 24 angebracht. Zwischen der Metallplatte 24 und der Polplat te 14 befindet sich eine Isolierplatte 26. Die innenlie genden Polenden 12′′ und 14′′ der ersten und zweiten Pol platte und das Halbleiterschaltelement 20 in dem Zwi schenraum, der durch den Montagesockel 10 und die Metall platte 24 gebildet wird, sind in isolierendes Material 28 eingebettet, um die mechanische Belastbarkeit und die thermische Leitfähigkeit zu verbessern.

In den Mittelbereichen der Polplatten 12 und 14 sind je weils mit geeigneten Mitteln, wie z. B. Schweißen oder An heften, feste Kontakte 30 und 32 angebracht. In dem Ge häuse H ist außerdem eine bewegliche Kontaktplatte 34 vorgesehen. Bewegliche Kontakte 36 und 38, die an der be weglichen Kontaktplatte 34 z. B. durch Schweißen oder An heften befestigt sind, liegen den festen Kontakten 30 und 32 jeweils gegenüber. Die bewegliche Kontaktplatte 34 wird mit Hilfe einer elektromagnetischen Einrichtung 40 auf- und abbewegt. Die elektromagnetische Einrichtung 40 sitzt oben auf dem Gehäuse H, um die festen Kontakte 30 und 32 zu schließen und zu öffnen. Die elektromagnetische Einrichtung 40 umfaßt einen ortsfesten Eisenkern 42, eine elektromagnetische Spule 44 und ein bewegliches Mittel stück 46. Die bewegliche Kontaktplatte 34 ist über eine Feder 50 an einem Federteller 48 gehalten, der wiederum an dem beweglichen Mittelstück 46 angebracht ist. Der Kontaktdruck zwischen den festen Kontakten 30 und 32 und den beweglichen Kontakten 36 und 38 wird von der Feder 50 erzeugt.

Bei der beschriebenen Anordnung wird das Öffnen oder Schließen der Kontakte durch die bewegliche Kontaktplatte 34 mittels der elektromagnetischen Einrichtung 40 hervor gerufen. Die Schaltoperation des Halbleiterschaltelements 20 wird über einen Steuereingang 22 gesteuert. In dem Fall, in dem der gezeigte Schalter vom Öffnungszustand in den Schließzustand geschaltet werden soll, wird ein Trig gersignal auf den Steuereingang 22 gegeben, um das Halb leiterschaltelement 20 leitend zu schalten. Die elektro magnetische Einrichtung 40 wird dadurch erregt, um die mechanischen Kontakte 30, 32, 36 und 38 mit leichter Zeitverzögerung zu schließen. Dieses Vorgehen bewirkt, daß die mechanischen Kontakte bereits bei einem leitenden Zustand des Schalters schließen. Nach dem Schließen der mechanischen Kontakte fließt ein großer elektrischer Strom durch die mechanischen Kontakte, während ein gerin ger Strom durch das Halbleiterschaltelement fließt, da der Spannungsabfall in den mechanischen Kontakten gerin ger als in dem Halbleiterschaltelement 20 ist. Wenn der Stromfluß unterbrochen werden soll, was durch Öffnen des Schalters aus seinem Schließzustand geschieht, wird die elektromagnetische Einrichtung 40 aberregt, um die mecha nischen Kontakte 30, 32, 34 und 38 zu öffnen, so daß die bewegliche Kontaktplatte 34 in ihren Öffungszustand ge langt und das Halbleiterschaltelement danach mit einer leichten Zeitverzögerung gesperrt wird. Der elektrische Stromfluß wird dadurch abgeschaltet, weil er nur noch durch das Halbleiterschaltelement 20 fließt, so daß der Schalter geöffnet wird, ohne daß ein Funke zwischen den mechanischen Kontakten erzeugt wird. Eine Zeitsteuer schaltung, die die zeitliche Folge des Öffnens und Schließens, wie oben erwähnt, steuert, kann herkömmlicher Art sein.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem die bewegliche Kontaktplatte 34, die Kontakte 36 und 38 und das Halbleiterschaltelement 20 sowie die ersten und zwei ten Polplatten 12 und 14 parallel zueinander geschaltet sind, fließt der elektrische Strom nur eine kurze Zeit durch das Halbleiterschaltelement 20, wenn der Schalter geöffnet und geschlossen wird. Dadurch hat der Schalter eine lange Lebensdauer, da die Wärmeentwicklung gering ist, eine geringe Größe und der Verschleiß von Teilen findet nur an den mechanischen Kontakten statt.

Fig. 3 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem der Schalter eine bewegliche Kontaktplatte, die Kontakte trägt, und ein Halbleiterschaltelement umfaßt, wobei die beweglichen Kontakte und das Halbleiterschaltelement mit einander in Serie liegen, wie das in dem zugehörigen Schaltplan der Fig. 4 zu erkennen ist. Der allgemeine Aufbau dieses Ausführungsbeispiels ist dem anhand von Fig. 1 und 2 erläuterten ähnlich mit der Ausnahme, daß die parallele Verbindung durch eine serielle Verbindung ersetzt ist. Das heißt zusätzlich zu der zweiten Polplat te 14a ist eine weitere Hilfspolplatte 14b innerhalb des Gehäuses H angeordnet. Diese Hilfspolplatte 14b hat ein erstes und zweites Polende 14b′ und 14b′′. Das Halblei terschaltelement 20 ist zwischen dem zweiten Polende 14′′ der Hilfspolplatte 14b und der Innenseite des Polendes 14a′ der zweiten Polplatte 14a angeordnet. Weiterhin ist ein fester Kontakt 32 an dem ersten Polende 14b′ der Hilfspolplatte 14b angebracht. Wenn ein Stromfluß erfor derlich ist, werden zunächst die mechanischen Kontakte 30, 32, 34 und 38 geschlossen und dann wird das Halblei terschaltelement mit einer leichten Zeitverzögerung lei tend geschaltet. Wenn der Stromfluß unterbrochen werden soll, wird zunächst das Halbleiterschaltelement 20 ge sperrt und danach werden die mechanischen Kontakte 30, 32, 34 und 38 getrennt, so daß die bewegliche Kontakt platte 34 ihren Öffnungszustand mit einer leichten Zeit verzögerung einnimmt. Eine Zeitsteuereinrichtung steuert die Folge des beschriebenen Schaltvorganges.

Dadurch wird der Leckstrom des Halbleiterschaltelementes durch das Öffnen des mechanischen Schalters ebenfalls unterbrochen.

Obwohl die bewegliche Kontaktplatte 34 in beiden Ausfüh rungsbeispielen von einer elektromagnetischen Einrichtung 40 beaufschlagt wird, können die Kontakte auch von ande ren bekannten Vorrichtungen beaufschlagt werden.

Claims

1. Schalter mit einem einen Montagesockel (10) aufweisen den Gehäuse (H), einem Paar von Anschlußstücken (12, 14), die sich innerhalb und außerhalb des Gehäuses (H) er strecken und an dem Montagesockel (10) befestigt sind, und einer beweglichen Kontaktplatte (35), die innerhalb des Gehäuses (H) vorgesehen und mit den Anschlußstücken (12, 14) in und außer Kontakt bringbar ist, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Halbleiterschaltelement (20) mit mindestens einem der Anschlußstücke (12, 14) elektrisch verbunden ist und daß die bewegliche Kontaktplatte (34) und das Halbleiterschaltelement (20) zwischen den An schlußstücken (12, 14) derart angeordnet sind, daß sie zwischen den Anschlußstücken (12, 14) eine parallele elektrische Verbindung herstellen, wobei die bewegliche Kontaktplatte (34) ihren Öffnungszustand einnimmt, bevor das Halbleiterschaltelement (20) sperrt, daß das erste Anschlußstück (12) eine erste Polplatte aufweist, die außenliegende (12′) und innenliegende (12′′) Polenden hat, daß das zweite Anschlußstück (14) eine zweite Pol platte aufweist, die außenliegende (14′) und innenliegen de (14′′) Polenden hat, und daß das Halbleiterschaltele ment (20) mit den innenliegenden Polenden (12′′, 14′′) der ersten und zweiten Polplatten verbunden ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterschaltelement (20) und die innenliegenden Polenden (12′′, 14′′) der ersten und zweiten Kontaktplat ten in ein isolierendes Material (28) eingebettet sind.

3. Schalter mit einem einen Montagesockel (10) aufweisen den Gehäuse (H), einem Paar von Anschlußstücken (12, 14), die sich innerhalb und außerhalb des Gehäuses (H) er strecken und an dem Montagesockel (10) befestigt sind, und einer beweglichen Kontaktplatte (35), die innerhalb des Gehäuses (H) vorgesehen und mit den Anschlußstücken (12, 14) in und außer Kontakt bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterschaltelement (20) mit mindestens einem der Anschlußstücke (12, 14) elektrisch verbunden ist und daß die bewegliche Kontaktplatte (34) und das Halbleiterschaltelement (20) zwischen den An schlußstücken (12, 14) derart angeordnet sind, daß sie zwischen den Anschlußstücken (12, 14) eine serielle elek trische Verbindung herstellen, wobei die bewegliche Kon taktplatte (34) ihren Öffnungszustand einnimmt, nachdem das Halbleiterschaltelement (20) gesperrt ist, daß das erste Anschlußstück (12) eine erste Polplatte aufweist, die ein außenliegendes (12′) und ein innenliegendes (12′′) Polende hat, daß das zweite Anschlußstück (14) eine zweite Polplatte (14a), die außenliegende (14a′) und innenliegende (14a′′) Polenden hat, und weiterhin eine Hilfspolplatte (14b) aufweist, die innerhalb des Gehäuses (H) angeordnet ist und ein erstes (14b′) und ein zweites (14b′′) Polende hat, daß die bewegliche Kontaktplatte (34) mit dem innenliegenden Polende (12′′) der ersten Polplatte und mit dem ersten Polende (14b′) der Hilfspol platte (14b) in und außer Kontakt bringbar ist und daß das Halbleiterschaltelement (20) mit dem zweiten Polende (14b′′) der Hilfspolplatte (14b) und dem innenliegenden Polende (14a′′) der zweiten Polplatte (14a) verbunden ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterschaltelement (20), das innenliegende Pol ende (14a′′) der zweiten Platte (14a) und das zweite Pol ende (14b′′) der Hilfspolplatte (14b) in isolierendes Ma terial (28) eingebettet sind.