EP0175181A2 - Contact arrangement for vacuum switch - Google Patents

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EP0175181A2
EP0175181A2 EP85110768A EP85110768A EP0175181A2 EP 0175181 A2 EP0175181 A2 EP 0175181A2 EP 85110768 A EP85110768 A EP 85110768A EP 85110768 A EP85110768 A EP 85110768A EP 0175181 A2 EP0175181 A2 EP 0175181A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
profile body
arrangement according
contact arrangement
support body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP85110768A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0175181A3 (en
Inventor
Rudolf Gebel
Bernt Dr. Paul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19843433155 external-priority patent/DE3433155A1/en
Priority claimed from DE3507317A external-priority patent/DE3507317C2/en
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0175181A2 publication Critical patent/EP0175181A2/en
Publication of EP0175181A3 publication Critical patent/EP0175181A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H33/6642—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having cup-shaped contacts, the cylindrical wall of which being provided with inclined slits to form a coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/18—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H33/185—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using magnetisable elements associated with the contacts

Definitions

  • the invention relates to a contact arrangement for vacuum holders with contacts arranged coaxially opposite one another, whose contact carriers each form a side wall of a cylindrical chamber and are provided with slots inclined in the same direction to the axis in the two contacts and are each covered with a contact disk.
  • Such contacts form a coaxial magnetic field.
  • the jacket of the contacts has been designed as a helix, which has the same direction of rotation in the two contacts and through which the current to be switched flows in the same direction.
  • the torsion bar-like jacket shape of the contact gives an azimuthal component of the current which generates an axial magnetic field between the contacts, the field strength of which causes a diffuse arc shape.
  • the contacts each contain a coaxial core made of ferromagnetic material. These iron cores concentrate a magnetic field in the contact gap, which decreases in a radial direction from the contact axis (DE-OS 3112009).
  • approximately cup-shaped flat pot contacts are provided, the contact carriers of which surround a cylindrical chamber as side walls, each of which is covered by a contact disk.
  • the Axiatfetd is obtained by inclined slits in the contact carriers with respect to the axis, with the direction of rotation in the same direction in the two contacts.
  • a support body is provided between the contact disk and the contact base, which can consist of essentially radially arranged sheets of ferromagnetic material. This support body thus also brings about a field concentration in the region of the contacts near the axis (DE-OS 3227482).
  • the invention has for its object to improve a contact arrangement of the type mentioned in that a largely homogeneous magnetic field between the opened contacts is produced by special design features.
  • the invention is based on the knowledge that a field concentration in the near-axis area must be avoided and it consists in the characterizing features of claim 1. With this design, one obtains a largely homogenization of the axial magnetic field in the radial direction between the opened contacts up to close to the contact edges .
  • the ferromagnetic profile body provides an amplification of the magnetic field in the radial direction to the edge of the contacts and thus an approximately uniformly distributed magnetic field over the diameter of the contacts.
  • the profile body can be provided on its end face facing the contact disk in the central region with a recess in which the cut edge of its cross section results in a curve in the axial direction or also steps. It can also consist of a hole in which there may also be a hole additional support body made of non-magnetic material can be arranged.
  • a mechanically stable, electrically insulating support of the profile body on the side of the contact carrier base can be generated by an insulating, preferably flat ring.
  • a centrally arranged support body can connect the contact disk to the concave side of the profile body. In this way, forces can be absorbed which stress the contact disk and the contact carrier.
  • a profile body designed as a ring can also be provided, which can preferably surround a support body and which can optionally be separated from the contact base by an electrically insulating intermediate layer.
  • an electrically conductive contact between the support body and the profile body can be restricted to a narrow area.
  • the profile body can be provided with radial slots to suppress eddy currents.
  • the profile body On its end face facing the bottom of the contact, the profile body can be provided with at least one annular disk-shaped elevation, which serves as a bearing surface on the bottom of the contact.
  • the end of the profile body facing the contact disk can be provided with a flange-like extension which protrudes into a corresponding recess in the contact carrier.
  • This provides a mechanical holder for the profile body.
  • this flange-like extension can protrude so far into the contact carrier that the magnetic field is thereby also significantly increased in the region of the contact edge.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a contact
  • the profile body is provided with a recess whose cross section forms a curve.
  • the profile body is provided with a step-shaped recess and with a flange-like extension.
  • FIG. 3 shows a profile body in which the cavity contains a support body
  • annular profile body is provided.
  • a contact with a further design of the profile body is schematically illustrated in FIG. 5.
  • the course of the magnetic field is shown in a diagram in FIG. Figure 7 shows schematically the assignment of the profile body to the diagram.
  • a contact for vacuum switches essentially consists of a hollow cylindrical contact carrier 2, a contact disk 4 and a contact base 6 which is fastened to a power supply 8 in the form of a cylindrical bolt.
  • the contact carrier 2 is provided with slots which are inclined with respect to the rotational axis of the contact, which is not described in any more detail, in such a way that the parts formed between the slots each form a coil element for the current.
  • These slots 10 are inclined in the same direction with a further contact of the contact arrangement, which is not shown in the figure, so that an axial magnetic field arises within the contacts and between the opened contacts.
  • the contact carrier 2 forms the side wall of a hollow cylindrical chamber, not shown in the figure, in which a ferromagnetic profile body 12 is arranged, which forms a cavity 16 at its end facing the contact disk 4 through a concave recess.
  • the axial magnetic field is stretched in the radial direction by this profile body and thus the magnetic field is distributed approximately uniformly over the diameter of the contacts.
  • the recess can be designed, for example, as a hollow cone or as a hollow ball section.
  • a profile body 13 is provided, the end of which faces the contact disk 4 is provided with a recess which forms a cavity 17 which widens in steps from the axis in the radial direction in the radial direction.
  • the profile body 13 is provided at its end facing the contact disk 4 with a flange-like extension 23, which projects into a corresponding, unspecified recess of the contact carrier 2 and serves as a holder for the profile body.
  • the height H of the profile body 13 is less than the depth T of the pot formed by the contact base 6 and contact carrier 2.
  • the outer diameter of the profile body 13 can be dimensioned somewhat smaller than the inner diameter of the contact carrier 2. In this embodiment, a shunt of the current through the profile body 13 is practically excluded.
  • a profile body 14 is provided which forms a cavity 18 in which a support body 26 made of at least poorly conductive and non-magnetic material is arranged.
  • This profile body 14 is provided at its end facing the bottom 6 of the contact with annular projections 24, which serve for support on the bottom 6 of the contact and correspondingly reduce the contact surface of the profile body 14 on the bottom 6. Therefore, a shunt of the current over the profile body 14 is significantly reduced.
  • an approximately annular profile body 15 is provided, which can preferably also surround an additional support body 27.
  • This support body consists of non-magnetic Mate nal. for example stainless steel, and optionally made of electrically insulating material, for example ceramic.
  • An electrical shunt of the current over the profile body 15 is prevented by an electrically insulating intermediate layer 28 in the form of an annular disk.
  • the outer diameter of the support body 27 is slightly smaller than the inner diameter of the profile body 15, so that an electrically conductive contact between the support body 27 and the profile body 15 is limited to a narrow area below the contact disk 4.
  • the flange-like extension 23 of the profile body 15 projects so far into the contact carrier 2 that the axial magnetic field is thereby increased in the region of the outer edge of the contacts.
  • the shunt caused by the non-magnetic support body 27 is only about 5% of the total current.
  • a contact for vacuum switches essentially consists of the hollow cylindrical contact carrier 2 of the contact disk 4 and the contact base 6, which is fastened to the power supply 8 in the form of a cylindrical bolt.
  • the contact carrier 2 is provided with the slots 10.
  • the contact carrier 2 forms the side wall of a chamber which surrounds a cavity 20 and which contains a ferromagnetic profile body 16 which is essentially shell-shaped, but is provided with an elevation 34 in the region near the axis.
  • This increase 34 results in a reduced “pole shoe distance” in the area near the axis for the axial magnetic field, as a result of which a more homogeneous current load on the contact surface and thus a correspondingly increased switching capacity of the contact arrangement are obtained.
  • a support body 36 or 37 is arranged, which consist of poorly conductive, non-magnetic material, for example of stainless steel.
  • FIG. 7 shows the two profiles of the profile body 16 mt corresponding in the diagram according to FIG. 6 and without the elevation 34 and their assignment to the diagram.
  • the angle of inclination of the slots 10 can be chosen smaller than in an embodiment without the ferromagnetic profile body. The effort is reduced accordingly for the production of the slots 10. The additional effort for the production of the ferromagnetic profile body 12 to 16 and the insulating ring 28 is partially compensated.

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  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

In einer Kontaktanordnung mit Axialfeldkontakten bilden die Kontaktträger (2) jeweils eine Seitenwand einer zylindrischen Kammer und sind jeweils mit schrägen Schlitzen (10) versehen und mit einer Kontaktscheibe (4) abgedeckt. Erfindungsgemäß enthält die Kammer einen Profilkörper (12 bis 16) aus ferromagnetischem Material mit im wesentlichen zylindrischem Außenmantel, dessen Außendurchmesser nicht wesentlich geringer ist als der Innendurchmesser der Kammer. Im achsnahen Bereich bildet der Profilkörper (12 bzw. 16) wenigstens an der Kontaktscheibe (4) einen Hohlraum (16 bis 20). Durch diesen Profilkörper (12 bis 16) wird das Magnetfeld über dem Durchmesser der Kontakte etwa gleichmäßig verteilt.

Figure imgaf001
In a contact arrangement with axial field contacts, the contact carriers (2) each form a side wall of a cylindrical chamber and are each provided with oblique slots (10) and covered with a contact disk (4). According to the invention, the chamber contains a profile body (12 to 16) made of ferromagnetic material with an essentially cylindrical outer jacket, the outer diameter of which is not significantly less than the inner diameter of the chamber. In the area near the axis, the profile body (12 or 16) forms a cavity (16 to 20) at least on the contact disk (4). This profile body (12 to 16) distributes the magnetic field approximately uniformly over the diameter of the contacts.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung für Vakuumschafter mit koaxial einander gegenüber angeordneten Kontakten, deren Kontaktträger jeweils eine Seitenwand einer zylindrischen Kammer bilden und mit in den beiden Kontakten gleichsinnig zur Achse geneigten Schlitzen versehen und jeweils mit einer Kontaktscheibe abgedeckt sind. Solche Kontakte bilden ein koaxiales Magnetfeld.The invention relates to a contact arrangement for vacuum holders with contacts arranged coaxially opposite one another, whose contact carriers each form a side wall of a cylindrical chamber and are provided with slots inclined in the same direction to the axis in the two contacts and are each covered with a contact disk. Such contacts form a coaxial magnetic field.

Es ist bekannt, ein Ansteigen der Lichtbogenspannung und den damit verbundenen hohen Leistungsumsatz in Vakuumschattem durch ein koaxiales Magnetfeld im Spalt zwischen den geöffneten Kontakten zu verhindern. Zu diesem Zweck kann eine die Schattkammer zylindrisch umgebende Spule vorgesehen sein, die mit den Schattkontakten elektrisch in Reihe liegt und ein vom Strom abhängiges axiales Magnetfeld aufbaut, das den Spalt zwischen den Kontakten durchsetzt. Zur Erhöhung der Feldstärke im Kontaktspalt kann die Spule mehrlagig aufgebaut sein. Die Herstellung solcher Vakuumschalter erfordert aber einen verhältnismäßig großen Aufwand.It is known to prevent an increase in the arc voltage and the associated high power conversion in vacuum shadows by means of a coaxial magnetic field in the gap between the opened contacts. For this purpose, a coil which surrounds the shading chamber cylindrically can be provided, which is electrically in series with the shading contacts and which builds up an axial magnetic field which is dependent on the current and penetrates the gap between the contacts. To increase the field strength in the contact gap, the coil can be constructed in several layers. However, the production of such vacuum switches requires a relatively large amount of effort.

Man hat deshalb in einer Ausführungsform einer Kontaktanordnung mit zwei koaxial zueinander angeordneten und im wesentlichen zylindrischen Kontakten den Mantel der Kontakte als Schraubenlinie ausgebildet, die in den beiden Kontakten den gleichen Drehsinn hat und vom zu schaltenden Strom gleichsinnig durchflossen wird. Durch die drehstabähnliche Mantelform des Kontaktes erhält man eine azimutale Komponente des Stromes, die zwischen den Kontakten ein axiales Magnetfeld erzeugt, dessen Feldstärke eine diffuse Lichtbogenform bewirkt. Um dieses Feld im Kontaktspatt zu konzentrieren, enthalten die Kontakte jeweils einen koaxialen Kern aus ferromagnetischem Material. Durch diese Eisenkerne wird im Kontaktspalt ein Magnetfeld konzentriert, das von der Kontaktachse aus in radialer Richtung abnimmt (DE-OS 3112009).For this reason, in one embodiment of a contact arrangement with two coaxially arranged and essentially cylindrical contacts, the jacket of the contacts has been designed as a helix, which has the same direction of rotation in the two contacts and through which the current to be switched flows in the same direction. The torsion bar-like jacket shape of the contact gives an azimuthal component of the current which generates an axial magnetic field between the contacts, the field strength of which causes a diffuse arc shape. In order to concentrate this field in the contact space, the contacts each contain a coaxial core made of ferromagnetic material. These iron cores concentrate a magnetic field in the contact gap, which decreases in a radial direction from the contact axis (DE-OS 3112009).

In einer weiteren bekannten Ausführungsform einer Kontaktanordnung sind etwa schalenförmige flache Topfkontakte vorgesehen, deren Kontaktträger eine zylindrische Kammer als Seitenwände umgeben, die jeweils durch eine Kontaktscheibe abgedeckt sind. Das Axiatfetd erhält man durch gegenüber der Achse geneigte schräge Schlitze in den Kontaktträgem mit in den beiden Kontakten gleichsinniger Drehrichtung. Zwischen der Kontaktscheibe und dem Kontaktboden ist ein Stützkörper vorgesehen, der aus im wesentlichen radial angeordneten Blechen aus ferromagnetischem Material bestehen kann. Dieser Stützkörper bewirkt somit ebenfalls eine Feldkonzentration im achsnahen Bereich der Kontakte (DE-OS 3227482).In a further known embodiment of a contact arrangement, approximately cup-shaped flat pot contacts are provided, the contact carriers of which surround a cylindrical chamber as side walls, each of which is covered by a contact disk. The Axiatfetd is obtained by inclined slits in the contact carriers with respect to the axis, with the direction of rotation in the same direction in the two contacts. A support body is provided between the contact disk and the contact base, which can consist of essentially radially arranged sheets of ferromagnetic material. This support body thus also brings about a field concentration in the region of the contacts near the axis (DE-OS 3227482).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung der eingangs genannten Art dadurch zu verbessem, daß durch besondere Gestaltungsmerkmale ein weitgehend homogenes Magnetfeld zwischen den geöffneten Kontakten hergestellt wird.The invention has for its object to improve a contact arrangement of the type mentioned in that a largely homogeneous magnetic field between the opened contacts is produced by special design features.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine Feldkonzentration im achsnahen Bereich vermieden werden nuß und sie besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Mit dieser Gestaltung erhält man eine weitgehenae Homogenisierung des axialen Magnetfeldes in radialer Richtung zwischen den geöffneten Kontakten bis nahe an die Kontaktränder. Durch den ferromagnetischen Profilkörper erhält man eine Verstärkung des Magnetfeldes in radialer Richtung zum Rand der Kontakte und somit ein etwa gleichmäßig über den Durchmesser der Kontakte verteiltes Magnetfeld. Zur Bildung des Hohlraumes kann der Profilkörper an seiner der Kontaktscheibe zugewandten Stimfläche im zentralen Bereich mit einer Ausnehmung versehen sein, bei der die Schnittkante ihres Querschnitts in Achsrichtung eine Kurve ergibt oder auch stufenförmig verläuft Er kann ferner aus einer Bohrung bestehen, in der gegebenenfalls noch ein zusätzlicher Stützkörper aus unmagnetischem Material angeordnet sein kann.The invention is based on the knowledge that a field concentration in the near-axis area must be avoided and it consists in the characterizing features of claim 1. With this design, one obtains a largely homogenization of the axial magnetic field in the radial direction between the opened contacts up to close to the contact edges . The ferromagnetic profile body provides an amplification of the magnetic field in the radial direction to the edge of the contacts and thus an approximately uniformly distributed magnetic field over the diameter of the contacts. To form the cavity, the profile body can be provided on its end face facing the contact disk in the central region with a recess in which the cut edge of its cross section results in a curve in the axial direction or also steps. It can also consist of a hole in which there may also be a hole additional support body made of non-magnetic material can be arranged.

Durch eine Verringerung des Außendurchmessers des ferromagnetischen Profilkörpers unterhalb der Kontaktscheibe kann ein elektrischer Nebenschluß durch Berührung mit der Innenwand des geschlitzten Kontaktträgers ausgeschlossen werden. Durch einen isolierenden, vorzugsweise flachen Ring kann eine mechanisch stabile, elektrisch isolierende Unterstützung des Profllkörpers auf der Seite des Kontaktträger-Bodens erzeugt werden.By reducing the outer diameter of the ferromagnetic profile body below the contact disk, an electrical shunt by contact with the inner wall of the slotted contact carrier can be excluded. A mechanically stable, electrically insulating support of the profile body on the side of the contact carrier base can be generated by an insulating, preferably flat ring.

Ferner kann ein zentral angeordneter Stützkörper die Kontaktscheibe mit der konkaven Seite des Profilkörpers verbinden. Dadurch können Kräfte aufgefangen werden, welche die Kontaktscheibe und den Kontaktträger belasten. Es kann auch ein als Ring gestalteter Profilkörper vorgesehen sein, der vorzugsweise einen Stützkörper umgeben kann und der gegebenenfalls vom Kontaktboden durch eine elektrisch isolierende Zwischenlage getrennt sein kann.Furthermore, a centrally arranged support body can connect the contact disk to the concave side of the profile body. In this way, forces can be absorbed which stress the contact disk and the contact carrier. A profile body designed as a ring can also be provided, which can preferably surround a support body and which can optionally be separated from the contact base by an electrically insulating intermediate layer.

Durch eine Verminderung des Stützkörperdurchmessers gegenüber dem Innendurchmesser des ferromagnetischen Profilkörpers kann eine elektrisch leitende Berührung von Stützkörper und Profilkörper auf einen schmalen Bereich beschränkt werden. Durch diese Gestaltungsmerkmale kann verhindert werden, daß der Profilkörper als elektrischer Nebenschluß für den als Spule wirkenden geschlitzten Kontaktträger wirktBy reducing the support body diameter compared to the inner diameter of the ferromagnetic profile body, an electrically conductive contact between the support body and the profile body can be restricted to a narrow area. These design features can prevent the profile body from acting as an electrical shunt for the slotted contact carrier acting as a coil

Zur Unterdrückung von Wirbelströmen kann der Profilkörper mit radialen Schlitzen versehen sein. An seiner dem Boden des Kontakts zugewandten Stimfläche kann der Profilkörper mit wenigstens einer ringscheibenförmigen Erhöhung versehen sein, die als Auflagefläche auf dem Boden des Kontakts dient Dadurch werden über die Kontaktscheibe auf den Profilkörper wirkende Kräfte auf den Boden des Kontakts übertragen und zugleich wird ein elektrischer Nebenschlußstrom über den Profilkörper begrenzt.The profile body can be provided with radial slots to suppress eddy currents. On its end face facing the bottom of the contact, the profile body can be provided with at least one annular disk-shaped elevation, which serves as a bearing surface on the bottom of the contact. As a result, forces acting on the profile body via the contact disk are transmitted to the bottom of the contact and at the same time an electrical shunt current is generated limited over the profile body.

Das der Kontaktscheibe zugewandte Ende des Profilkörpers kann mit einer flanschartigen Erweiterung versehen sein, die in eine entsprechende Ausnehmung des Kontaktträgers hineinragt Dadurch erhält man eine mechanische Halterung des Profilkörpers. In einer besonderen Ausführungsform kann diese flanschartige Erweiterung so weit in den Kontaktträger hineinragen, daß dadurch das Magnetfeld auch im Bereich des Kontaktrandes wesentlich erhöht wird.The end of the profile body facing the contact disk can be provided with a flange-like extension which protrudes into a corresponding recess in the contact carrier. This provides a mechanical holder for the profile body. In a special embodiment, this flange-like extension can protrude so far into the contact carrier that the magnetic field is thereby also significantly increased in the region of the contact edge.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der verschiedene Ausführungsbeispiele von Kontaktanordnungen nach der Erfindung schematisch veranschaulicht sind. Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines Kontaktes, dessen Profilkörper mit einer Ausnehmung versehen ist, deren Querschnitt eine Kurve bildet. In der Ausführungsform nach Figur 2 ist der Profilkörper mit einer stufenförmigen Ausnehmung und mit einer flanschartigen Erweiterung versehen. In Figur 3 ist ein Profilkörper veranschaulicht, bei dem der Hohlraum einen Stützkörper enthältTo further explain the invention, reference is made to the drawing, in which various exemplary embodiments of contact arrangements according to the invention are illustrated schematically. Figure 1 shows an embodiment of a contact, the profile body is provided with a recess whose cross section forms a curve. In the embodiment according to FIG. 2, the profile body is provided with a step-shaped recess and with a flange-like extension. FIG. 3 shows a profile body in which the cavity contains a support body

In der Ausführungsform nach Figur 4 ist ein ringförmiger Profilkörper vorgesehen. In Figur 5 ist ein Kontakt mit einer weiteren Gestaltung des Profilkörpers schematisch veranschaulicht Der Verlauf des magnetischen Feldes ist in Figur 6 in einem Diagramm dargestellt. Figur 7 zeigt schematisch die Zuordnung des Profilkörpers zum Diagramm.In the embodiment according to FIG. 4, an annular profile body is provided. A contact with a further design of the profile body is schematically illustrated in FIG. 5. The course of the magnetic field is shown in a diagram in FIG. Figure 7 shows schematically the assignment of the profile body to the diagram.

In der Ausführungsform nach Figur 1 besteht ein Kontakt für Vakuumschalter im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Kontaktträger 2, einer Kontaktscheibe 4 und einem Kontaktboden 6, der an einer Stromzuführung 8 in der Form eines zylindrischen Bolzens befestigt ist. Der Kontaktträger 2 ist derart mit gegenüber der nicht näher bezeichneten Rotationsachse des Kontakts geneigten Schlitzen versehen, daß die zwischen den Schlitzen entstehenden Teile jeweils ein Spulenelement für den Strom bilden. Diese Schlitze 10 sind mit einem in der Figur nicht dargestellten weiteren Kontakt der Kontaktanordnung gleichsinnig geneigt, so daß innerhalb der Kontakte und zwischen den geöffneten Kontakten ein axiales Magnetfeld entsteht.In the embodiment according to FIG. 1, a contact for vacuum switches essentially consists of a hollow cylindrical contact carrier 2, a contact disk 4 and a contact base 6 which is fastened to a power supply 8 in the form of a cylindrical bolt. The contact carrier 2 is provided with slots which are inclined with respect to the rotational axis of the contact, which is not described in any more detail, in such a way that the parts formed between the slots each form a coil element for the current. These slots 10 are inclined in the same direction with a further contact of the contact arrangement, which is not shown in the figure, so that an axial magnetic field arises within the contacts and between the opened contacts.

Der Kontaktträger 2 bildet die Seitenwand einer hohlzylindrischen und in der Figur nicht näher bezeichneten Kammer, in der ein ferromagnetischer Profilkörper 12 angeordnet ist, der an seinem der Kontaktscheibe 4 zugewandten Ende durch eine konkave Ausnehmung einen Hohlraum 16 bildet. Durch diesen Profilkörper wird das axiale Magnetfeld in radialer Richtung gedehnt und somit das Magnetfeld etwa gleichmäßig über den Durchmesser der Kontakte verteilt. Die Ausnehmung kann beispielsweise als Hohlkegel oder als Hohlkugel-Abschnitt gestaltet sein.The contact carrier 2 forms the side wall of a hollow cylindrical chamber, not shown in the figure, in which a ferromagnetic profile body 12 is arranged, which forms a cavity 16 at its end facing the contact disk 4 through a concave recess. The axial magnetic field is stretched in the radial direction by this profile body and thus the magnetic field is distributed approximately uniformly over the diameter of the contacts. The recess can be designed, for example, as a hollow cone or as a hollow ball section.

In der Ausführungsform einer Kontaktanordnung nach Figur 2 ist ein Profilkörper 13 vorgesehen, dessen der Kontaktscheibe 4 zugewandtes Ende mit einer Ausnehmung versehen ist, die einen Hohlraum 17 bildet, der sich von der Achse in radialer Richtung stufenförmig erweitert. Der Profilkörper 13 ist an seinem der Kontaktscheibe 4 zugewandten Ende mit einer flanschartigen Erweiterung 23 versehen, die in eine entsprechende, nicht näher bezeichnete Ausnehmung des Kontaktträges 2 hineinragt und als Halterung für den Profilkörper dient. Die Höhe H des Profilkörpers 13 ist geringer als die Tiefe T des vom Kontaktboden 6 und Kontaktträger 2 gebildeten Topfes. Außerdem kann auch der Außendurchmesser des Profilkörpers 13 etwas geringer als der Innendurchmesser der Kontaktträger 2 bemessen sein. In dieser Ausführungsform ist somit ein Nebenschluß des Stromes über den Profilkörper 13 praktisch ausgeschlossen.In the embodiment of a contact arrangement according to FIG. 2, a profile body 13 is provided, the end of which faces the contact disk 4 is provided with a recess which forms a cavity 17 which widens in steps from the axis in the radial direction in the radial direction. The profile body 13 is provided at its end facing the contact disk 4 with a flange-like extension 23, which projects into a corresponding, unspecified recess of the contact carrier 2 and serves as a holder for the profile body. The height H of the profile body 13 is less than the depth T of the pot formed by the contact base 6 and contact carrier 2. In addition, the outer diameter of the profile body 13 can be dimensioned somewhat smaller than the inner diameter of the contact carrier 2. In this embodiment, a shunt of the current through the profile body 13 is practically excluded.

Nach Figur 3 ist ein Profilkörper 14 vorgesehen, der einen Hohlraum 18 bildet, in dem ein Stützkörper 26 aus elektrisch wenigstens schlecht leitendem und nichtmagnetischem Material angeordnet ist. Dieser Profilkörper 14 ist an seinem dem Boden 6 des Kontakts zugewandten Ende mit ringförmigen Vorsprüngen 24 versehen, die zur Abstützung auf dem Boden 6 des Kontakts dienen und die Auflagefläche des Profilkörpers 14 auf dem Boden 6 entsprechend vermindern. Deshalb ist auch ein Nebenschluß des Stromes über dem Profilkörper 14 erheblich vermindert.According to FIG. 3, a profile body 14 is provided which forms a cavity 18 in which a support body 26 made of at least poorly conductive and non-magnetic material is arranged. This profile body 14 is provided at its end facing the bottom 6 of the contact with annular projections 24, which serve for support on the bottom 6 of the contact and correspondingly reduce the contact surface of the profile body 14 on the bottom 6. Therefore, a shunt of the current over the profile body 14 is significantly reduced.

In der Ausführungsform nach Figur 4 ist ein etwa ringförmiger Profilkörper 15 vorgesehen, der vorzugsweise noch einen zusätzlichen Stützkörper 27 umgeben kann. Dieser Stützkörper besteht aus nichtmagnetischem Mate nal. beispielsweise rostfreiem Stahl, und gegebenenfalls aus elektrisch isolierendem Matenal, beispielsweise Keramik. Ein elektrischer Nebenschluß des Stromes über dem Profilkörper 15 wird durch eine elektrisch isolierende Zwischenlage 28 in der Form einer Ringscheibe verhindert. Der Außendurchmesser des Stützkörpers 27 ist etwas geringer als der Innendurchmesser des Profilkörpers 15, so daß eine elektrisch leitende Berührung von Stützkörper 27 und Profilkörper 15 auf einen schmalen Bereich unterhalb der Kontaktscheibe 4 begrenzt wird. Der flanschartige Fortsatz 23 des Profilkörpers 15 ragt noch so weit in den Kontaktträger 2 hinein, daß dadurch das axiale Magnetfeld auch im Bereich des Außenrandes der Kontakte erhöht wird. Der durch den unmagnetischen Stützkörper 27 verursachte Nebenschluß beträgt nur etwa 5 % des Gesamtstromes.In the embodiment according to FIG. 4, an approximately annular profile body 15 is provided, which can preferably also surround an additional support body 27. This support body consists of non-magnetic Mate nal. for example stainless steel, and optionally made of electrically insulating material, for example ceramic. An electrical shunt of the current over the profile body 15 is prevented by an electrically insulating intermediate layer 28 in the form of an annular disk. The outer diameter of the support body 27 is slightly smaller than the inner diameter of the profile body 15, so that an electrically conductive contact between the support body 27 and the profile body 15 is limited to a narrow area below the contact disk 4. The flange-like extension 23 of the profile body 15 projects so far into the contact carrier 2 that the axial magnetic field is thereby increased in the region of the outer edge of the contacts. The shunt caused by the non-magnetic support body 27 is only about 5% of the total current.

In der Ausführungsform nach Figur 5 besteht ein Kontakt für Vakuumschalter im wesentlichen aus dem hohlzylindrischen Kontaktträger 2 der Kontaktscheibe 4 und dem Kontaktboden 6, welcher an der Stromzuführung 8 in der Form eines zylindrischen Bolzens befestigt ist Der Kontaktträger 2 ist mit den Schlitzen 10 versehen.In the embodiment according to FIG. 5, a contact for vacuum switches essentially consists of the hollow cylindrical contact carrier 2 of the contact disk 4 and the contact base 6, which is fastened to the power supply 8 in the form of a cylindrical bolt. The contact carrier 2 is provided with the slots 10.

Der Kontaktträger 2 bildet die Seitenwand einer Kammer, die einen Hohlraum 20 umgibt und die einen ferromagnetischen Profilkörper 16 enthält, der im wesentlichen schalenförmig gestaltet ist, jedoch im achsnahen Bereich mit einer Erhöhung 34 versehen ist. Durch diese Erhöhung 34 ergibt sich ein verminderter "Polschuhabstand" im achsnahen Bereich für das axiale Magnetfeld, wodurch man eine homogenere Strombelastung der Kontaktoberfläche und damit eine entsprechend erhöhte Schaltleistung der Kontaktanordnung erhält. In Achsrichtung vor und hinter dem Profilkörper 16 ist jeweils ein Stützkörper 36 bzw. 37 angeordnet, die aus elektrisch schlecht leitendem, unmagnetischem Material, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, bestehen.The contact carrier 2 forms the side wall of a chamber which surrounds a cavity 20 and which contains a ferromagnetic profile body 16 which is essentially shell-shaped, but is provided with an elevation 34 in the region near the axis. This increase 34 results in a reduced “pole shoe distance” in the area near the axis for the axial magnetic field, as a result of which a more homogeneous current load on the contact surface and thus a correspondingly increased switching capacity of the contact arrangement are obtained. In the axial direction in front of and behind the profile body 16, a support body 36 or 37 is arranged, which consist of poorly conductive, non-magnetic material, for example of stainless steel.

Der mit dem Boden 6 des Kontakts verbundene, vorzugsweise zylindrische Stützkörper 36 kann zweckmäßig so dimensioniert werden, daß sein Widerstand für axiale Stromrichtung groß ist gegenüber dem Widerstand Rsp des als Axialfeldspule wirkenden Kontaktträgers 2. Zu diesem Zweck wird die freie Länge l1 des Stützkürpers 36 so bemessen, daß die Bedingung

  • l1 sehr viel größer als π/4 . a . d2 . R sp
  • erfüllt ist. Dabei ist a die spezifische elektrische Leitfähigkeit des Stützkörpers 36 und d dessen Durchmesser. Mit einem Stützkörper 36 aus Chrom-Nickel-Stahl mit einer spezifischen elektrischen Leitfähigkeit σ - = 1,4 Sm/mm2 und einem Durchmesser d = 13 mm sowie einem Spulenwiderstand Rsp = 2,3 µΩ muß l1 sehr viel größer als 0,43 mm gewählt werden. In der Ausführungsform nach Figur 5 mit einem Kontakt, dessen Außendurchmesser beispielsweise 2 rk = 100 mm beträkgt erfüllt die Länge l1 mit 13 mm diese Bedingung. Der Widerstand des Stützkörpers 36 über die Länge l1 beträgt dabei 70 µΩ, so daß weniger als 3 % des Gesamtstromes durch den Stützkörper 36 fließen und somit über 97 % des Gesamtstromes zur Erzeugung des axialen Feldes genutzt werden können.
The connected to the bottom 6 of the contact, preferably cylindrical support body 36 can be appropriately dimensioned so that its resistance for the axial current direction is large compared to the resistance R s p of the contact carrier acting as an axial field coil 2. For this purpose, the free length l 1 of Support body 36 dimensioned so that the condition
  • l 1 much larger than π / 4. a. d 2 . R s p
  • is satisfied. Here, a is the specific electrical conductivity of the support body 36 and d its diameter. With a support body 36 made of chrome-nickel steel with a specific electrical conductivity σ - = 1.4 Sm / mm 2 and a diameter d = 13 mm and a coil resistance R s p = 2.3 µΩ, l 1 must be much larger than 0.43 mm can be selected. In the embodiment according to FIG. 5 with a contact whose outer diameter is, for example, 2 rk = 100 mm, the length l 1 with 13 mm fulfills this condition. The resistance of the support body 36 over the length l 1 is 70 μΩ, so that less than 3% of the total current flows through the support body 36 and thus over 97% of the total current can be used to generate the axial field.

Im Diagramm der Figur 6 ist die im Spalt zwischen den geöffneten Kontakten erzeugte axiale magnetische Induktion Bz pro Ampere-Windungszahl I . W in uT/(A.W) in Abhängigkeit vom Radius r aufgetragen. Mit dem Profilkörper 16, welcher die achsennahe Erhöhung 34 besitzt, erhält man einen Feldverlauf, wie er durch die ausgezogene Kurve angegeben ist Der Feldverlauf mit einem Profilkörper ohne die Erhöhung 34 ist im achsnahen Bereich gestrichelt angedeutet. Man erhält somit eine gleichmäßigere Feldverteilung zwischen den geöffneten Kontakten, wenn der Profilkörper 16 die achsennahe Erhöhung 34 besitzt.In the diagram in FIG. 6, the axial magnetic induction B z per ampere number of turns I generated in the gap between the opened contacts. W in uT / (AW) as a function of the radius r. With the profile body 16, which has the elevation 34 close to the axis, a field profile is obtained as indicated by the solid curve. The field profile with a profile body without the elevation 34 is indicated by dashed lines in the region near the axis. A more uniform field distribution between the opened contacts is thus obtained if the profile body 16 has the elevation 34 close to the axis.

Der Figur 7 sind die beiden im Diagramm nach Figur 6 entsprechenden Profile des Profilkörpers 16 mt und ohne die Erhöhung 34 und ihre Zuordnung zum Diagramm zu entnehmen.FIG. 7 shows the two profiles of the profile body 16 mt corresponding in the diagram according to FIG. 6 and without the elevation 34 and their assignment to the diagram.

In der Ausführungsform einer Kontaktanordnung mit einem Profilkörper 12 bis 16 nach der Erfindung kann der Neigungswinkel der Schlitze 10 kleiner gewählt werden als bei einer Ausführungsform ohne den ferromagnetischen Profilkörper. Dementsprechend vermindert sich der Aufwand für die Herstellung der Schlitze 10. Der Mehraufwand für die Herstellung des ferromagnetischen Profilkörpers 12 bis 16 und des isolierenden Ringes 28 wird teilweise kompensiert.In the embodiment of a contact arrangement with a profile body 12 to 16 according to the invention, the angle of inclination of the slots 10 can be chosen smaller than in an embodiment without the ferromagnetic profile body. The effort is reduced accordingly for the production of the slots 10. The additional effort for the production of the ferromagnetic profile body 12 to 16 and the insulating ring 28 is partially compensated.

Claims (13)

1. Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit koaxial einander gegenüber angeordneten Kontakten, deren Kontaktträger (2) jeweils eine Seitenwand einer zylindrischen Kammer bilden und mit in den beiden Kontakten gleichsinnig zur Achse geneigten Schlitzen (10) versehen und mit einer Kontaktscheibe (4) abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer einen Profilkörper (12 bis 15) aus ferromagnetischem Material mit im wesentlichen zylindrischem Außenmantel enthält, dessen Außendurchmesser nicht wesentlich geringer ist als der Innendurchmesser der Kammer und der im achsnahen Bereich wenigstens an der Kontaktscheibe (4) einen Hohlraum (16 bis 19) bildet.1. Contact arrangement for vacuum switches with coaxially opposed contacts, the contact carrier (2) each form a side wall of a cylindrical chamber and are provided with slots (10) inclined in the same direction to the axis in the two contacts and covered with a contact disk (4), thereby characterized in that the chamber contains a profile body (12 to 15) made of ferromagnetic material with a substantially cylindrical outer jacket, the outer diameter of which is not significantly smaller than the inner diameter of the chamber and which has a cavity (16 to.) at least on the contact disk (4) in the region near the axis 19) forms. 2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (16) aus einer konkaven Ausnehmung des Profilkörpers (12) besteht2. Contact arrangement according to claim 1, characterized in that the cavity (16) consists of a concave recess of the profile body (12) 3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (13) an seinem der Kontaktscheibe (4) zugewandten Ende mit einem Flansch (23) versehen ist.3. Contact arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the profile body ( 1 3) at its the contact disc (4) facing end is provided with a flange (23). 4. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H) des Profilkörpers (13) geringer ist als die Tiefe (T) der Kammer.4. Contact arrangement according to claim 3, characterized in that the height (H) of the profile body (13) is less than the depth (T) of the chamber. 5. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kontaktboden (6) zugewandte Stirnfläche des Profilkörpers (14) mit Fortsäten (24) versehen ist.5. Contact arrangement according to one of claims 1 to 4 , characterized in that the end face of the profile body (14) facing the contact base (6) is provided with extensions (24). 6. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im achsnahen Bereich des Hohlraumes (18, 19) ein Stützkörper (26, 27) vorgesehen ist.6. Contact arrangement according to one of claims 1 to 5 , characterized in that a support body (26, 27) is provided in the region of the cavity (18, 19) near the axis. 7. Kontaktanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (26, 27) aus elektrisch wenigstens schlecht leitendem und nichtmagnetischem Material besteht.7. Contact arrangement according to claim 6, characterized in that the support body (26, 27) consists of at least poorly conductive and non-magnetic material. 8. Kontaktanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Stützkörpers (27) über einen wesentlichen Teil seiner Höhe geringer ist als der Innendurchmesser des Profilkörpers (15).8. Contact arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the diameter of the support body (27) over a substantial part of its height is less than the inner diameter of the profile body (15). 9. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohlzylindrischer Profilkörper (15) vorgesehen ist.9. Contact arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that a hollow cylindrical profile body (15) is provided. 10. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Profilkörper (15) und dem Kontaktboden (6) eine elektrisch isolierende Zwischenlage (28) vorgesehen ist.10. Contact arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that an electrically insulating intermediate layer (28) is provided between the profile body ( 1 5) and the contact base (6). 11. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkörper (12 bis 15) mit radialen Schlitzen versehen ist11. Contact arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the profile body (12 to 15) is provided with radial slots 12. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer einen Profilkörper (16) aus ferromagnetischem Material enthält, dessen der Kontaktscheibe (4) zuge wandte Oberfläche mit einer Ausnehmung versehen ist, die im achsnahen Bereich eine Erhöhung (34) enthält, und daß zwei Stützkörper (36, 37) aus elektrisch schlecht leitendem, unmagnetischem Material in Achsrichtung derart hintereinander angeordnet sind, daß einer vor und einer hinter dem Profilkörper (16) angeordnet ist (Figur 5).12. Contact arrangement according to one of claims 1 to 1 1 , characterized in that the chamber contains a profile body (16) made of ferromagnetic material, the surface facing the contact disc (4) is provided with a recess which in the region close to the axis an increase ( 34), and that two support bodies (36, 37) made of electrically poorly conductive, non-magnetic material are arranged one behind the other in the axial direction in such a way that one is arranged in front of and one behind the profile body (16) (FIG. 5). 13. Kontaktanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kontaktboden (6) und dem Profilkörper (16) ein zylindrischer Stützkörper (36) angeordnet ist der bemessen ist nach der Bedingung
l1 » π/4 . σ . d2 . Rsp,
wobei l1 die freie Länge des Stützkörpers (36) und a die spezifische elektrische Leitfähigkeit des Stützkörpers (36) und d der Durchmesser des Stützkörpers (36) und Rsp der elektrische Widerstand des als Axialfeldspule wirkenden Kontaktträgers (2) ist.13. Contact arrangement according to claim 12, characterized in that between the contact base (6) and the profile body (16) a cylindrical support body (36) is arranged which is dimensioned according to the condition
l 1 »π / 4. σ. d 2 . R s p,
where l 1 is the free length of the support body (36) and a is the specific electrical conductivity of the support body (36) and d is the diameter of the support body (36) and R s p is the electrical resistance of the contact carrier (2) acting as an axial field coil.
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