EP0298981A1 - Kontaktanordnung für vakuumschalter mit axialem magnetfeld. - Google Patents

Kontaktanordnung für vakuumschalter mit axialem magnetfeld.

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EP0298981A1
EP0298981A1 EP87902049A EP87902049A EP0298981A1 EP 0298981 A1 EP0298981 A1 EP 0298981A1 EP 87902049 A EP87902049 A EP 87902049A EP 87902049 A EP87902049 A EP 87902049A EP 0298981 A1 EP0298981 A1 EP 0298981A1
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EP
European Patent Office
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contact
radial
arrangement according
contact body
electrical conductivity
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EP87902049A
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English (en)
French (fr)
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EP0298981B1 (de
Inventor
Rudiger Hess
Horst Kippenberg
Wilfried Kuhl
Wolfgang Schlenk
Ernst-Ludwig Hoene
Reiner Muller
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Priority claimed from DE19863610242 external-priority patent/DE3610242A1/de
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Expired - Lifetime 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
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/0203—Contacts characterised by the material thereof specially adapted for vacuum switches
    • H01H1/0206—Contacts characterised by the material thereof specially adapted for vacuum switches containing as major components Cu and Cr

Definitions

  • the invention relates to a contact arrangement for vacuum switches with an axial magnetic field, the contact pieces of which contain disc-shaped contact bodies, the contact bodies being soldered onto contact carriers and having means for preventing eddy currents.
  • Changes in the current in the azimuthal current path are induced in eddy currents in closed, ring-shaped contact carrier bottoms, in disc-shaped contact bodies or in contact contacts.
  • Such eddy currents generate secondary magnetic fields which weaken the amplitude of the axial magnetic field and shift its phase position with respect to the current flowing through the switch.
  • the phase shift of the axial magnetic field causes a considerable residual axial magnetic field during and after the zero crossing of the current preserved. This magnetic field prevents the charge carriers that are still present from flowing rapidly out of the contact gap and promotes undesired re-ignition of the arc.
  • DE-PS 24 43 141 describes a contact arrangement in which there are four hook-shaped radial and azimuthal current conductors for generating the axial magnetic field and the disk-shaped contact body is radially slotted to avoid eddy currents.
  • DE-OS 32 31 593 a structure of a contact made of azimuthal current conductors is known, which are formed by multiple, same-way slitting of a pot contact, onto which a contact disk provided with radial slots is soldered as a contact body.
  • the course of current conductors for magnetic field formation is shown in EP-A-00 55 008, the current in the contact disk often running in a meandering manner in the arc plane and the contact body being divided into several parts by wide slots.
  • a disadvantage of the prior art is that, because of the wide radial slots in the contact surface facing the arc, cathode base points preferably attach to the edges thereof, which can lead to reignitions due to thermal overheating.
  • Slitting of the disks takes place only up to about a third of the contact disk diameter in order to maintain the stability of the contact body. Because of the lack of slits in the central area of the contact pieces, the eddy currents flowing there remain fully effective.
  • the object of the invention is therefore to provide contact pieces for vacuum switches with an axial magnetic field, in which eddy currents and axial residual magnetic fields coupled therewith are prevented in the zero current passage without the need for disturbing slots on the contact surface of the contact body.
  • the radial regions can preferably be formed by grooves on the side facing away from the switching side of the contact piece.
  • the radial regions can also be diffusion zones of an additive that reduces the electrical conductivity of the contact material. The diffusion can originate from the grooves on the side facing away from the switching side of the contact piece.
  • the radial regions can also be fillings or molded parts made of a material with a lower conductivity than that of the base material when the molded parts are produced. It is particularly advantageous in the invention that sufficient mechanical stability is ensured for the soldering process of the contact disk onto the contact piece carrier. The switching properties of the contact piece are not changed by the smooth contact surface of the contact body.
  • FIG. 1 shows a contact arrangement for a vacuum switching device with an axial magnetic field in a sectional view.
  • a contact piece 1 of a vacuum switch consists of a pot-like contact carrier 2 with an obliquely circumferential slit 3.
  • the counter-contact piece 1 ' has the same direction in the corresponding contact carrier 3'.
  • For the contact carrier 2 or 2 ' is a contact pin 4 or 4' made of copper or the like. guided.
  • the contact body 10 or 10 made of a suitable contact material, for example a CuCr material with 50% Cr.
  • the contact body usually consists of a disk, into which, starting from the circumference, radial to about two
  • Slits are made third to the center.
  • the center of the pane cannot be slotted to ensure sufficient stability.
  • the contact body 10 shows the contact body 10 with its switching side 11 and its rear side 12. It can be seen that 15 ridges of lower electrical conductivity can be produced by radial grooves milled in from the rear.
  • the wedge angle can be, for example, 10 to 90 °.
  • the wedge depth is dimensioned such that the disc 10 still has sufficient mechanical stability for the soldering process on the contact carrier 2 or 2 'and support body 5 or 5'.
  • the contact body 10 is oriented azimuthally in such a way that the radial regions of the slits 3 and 3 'defined by the grooves 15 are correspondingly assigned to the contact carriers 2 and 2' according to FIG.
  • star-shaped regions of lower electrical conductivity than those of the base material are produced in a contact body 20 with switching side 21 and rear side 22 by local diffusion of suitable components.
  • the components for the diffusion zones have, for example for a CuCr contact material, for example iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), titanium (Ti) or aluminum (AI), i.e. components which form a mixed crystal with copper and thus the Effectively reduce electrical conductivity, proven.
  • the diffusion zones are expediently delimited by masks.
  • the diffusion will preferably take place from the rear side 22 of the contact piece 20. However, it can also be carried out from the contact side 21, provided that the contact properties are not deteriorated.
  • the diffusion depth extends, for example, over half the total thickness d of the disk 20; however, it can also take place over the entire thickness d of the pane 20, as indicated in FIG.
  • FIG. 4 four radially symmetrical regions 35 with parallel boundaries are produced in a contact body 30 with the switching side 31 and rear side 32 by diffusion over the entire thickness d of the contact piece 30.
  • the additives are diffused linearly from both sides using masks.
  • Each individual diffusion zone 35 extends from the circumference of the contact piece 30 to the center, for example up to approximately two thirds of the disk radius, so that an inner central region 36 of high electrical conductivity is retained.
  • a contact piece in the combination of FIG. 2 and FIG. 3 or FIG. 4.
  • grooves are first introduced into the contact piece from the rear and the diffusion of the conductivity-reducing additive is effected from the base of the grooves.
  • FIG. 5 shows that the grooves 15 according to FIG. 2 can also have a semicircular profile 16, a rectangular profile 17 or a trapezoidal profile 18 in their cross section. There are other shapes too conceivable.
  • the grooves 16 to 18 can advantageously be the starting point for diffusion zones 25 according to FIG. 3.
  • contact bodies 40 and 50 which are produced by the sintering impregnation process by impregnating a chrome structure with liquid copper.
  • the powder-metallurgical manufacturing process of such disks 40 and 50 allows radial areas, for example spokes or star-shaped, to be produced as webs from a material of lower conductivity than that of the base material, simultaneously with the production of the molded part.
  • segment-like powder regions of such materials are introduced into the powder filling, which lead to the desired regions of low conductivity in the subsequent impregnation process.
  • Different powders can be layered, for example, by means of sheets arranged in a star shape, which are removed after the filling process.
  • radial areas can be produced in a simple manner that - according to the exemplary embodiment according to FIG. 3 described for diffusion zones - end, for example, below the buttons.
  • radial segments starting from the circumference can also be introduced into the predetermined position relative to the center of the circular disk.
  • the limits can be parallel or radial. It is advisable to select the areas as narrow as possible, but instead to select a larger number, for example eight or more, but at least four, in a circle-symmetrical manner over the pane.
  • radially extending powder fillings can be introduced directly into the molded body 20 with the switching side 21 and the soldering side 22 as shown in FIG form and cross each other in the disc center.
  • the webs 25 define star-shaped or spoke-shaped areas and leave the contact surface 21 of the contact body 20 unchanged.
  • sector-like areas 45 are introduced into a sintered body 40 with switching side 41 and rear side 42 starting from the disk circumference over the entire thickness d, so that a central area 46 of unchanged high conductivity results towards the center of the circle.
  • the different material areas 44 and 45 alternate in a star shape from this central area 46.
  • the different powder layers 44 and 55 can be present in such a way that the powders of the material for the radial areas of low conductivity either remain undissolved or else dissolved in the finished material. In the latter case, however, it must be ensured by the choice of material that a homogeneous solution is not present in the drinking metal.
  • a homogeneous solution is not present in the drinking metal.
  • Fe iron
  • regions 55 with poor electrical conductivity are introduced as narrow webs in a contact body 50.
  • the areas 54 made of base material are specifically separated by sheets, for example made of iron (Fe), cobalt (Co), titanium (Ti), nickel (Ni), aluminum (Al) or alloys thereof.
  • the sheets 55 can be inserted radially from the circumference into the powder bed for the compact, which can be achieved in a simple manner by suitably folded sheet metal strips.
  • the sheet metal strip height can either take up the entire thickness d of the contact disk or can also be selected to be lower. Due to the sintering and impregnation process, the inserted webs 55 result in the desired webs of lower conductivity than that of the base material.
  • the outer region of the contact body 50 can then be turned off, so that the star-shaped structure of the webs formed by the plates 55 is created. However, a highly conductive central area 56 remains in the contact body 50.
  • the contact bodies 10, 20, 30, 40 or 50 described in detail above can be easily soldered onto the contact carriers 2 or 2 'and the support bodies 5 or 5' of the contact pieces 1 or 1 'according to FIG. 1.
  • the different contact bodies are each appropriately oriented such that the radial areas of lower electrical conductivity are correspondingly assigned to the slits 3 and 3 'of the contact carriers 2 and 2', respectively.
  • the invention has been described above using a CuCr base material with 30 to 60% chromium as the contact material. Contacts can also be produced according to the invention with other contact material systems, for example based on CuW or CuMo.

Landscapes

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

Description

Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit axialem Magnetfeld
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit axialem Magnetfeld, deren Kontaktstücke scheibenförmige Kontaktkörper enthalten, wobei die Kontaktkörper auf Kontaktträger aufgelötet sind und Mittel zur Verhinderung von Wirbelströmen aufweisen.
Mit der zunehmenden Verbreitung des Vakuumschaltprinzips im Mittelspannungsbereich wird die Beherrschung höherer Ausschaltströme gefordert. Auch Ströme oberhalb von 40 kA sollen sicher abgeschaltet werden, wobei zugleich angestrebt wird, die Außenabmessungen der Schaltröhre beizubehalten oder zu verkleinern. Es wurde eine Vielzahl spezieller Kontaktgeometrien vorgeschlagen, die den Schaltstrom in der Nähe der Kontaktkörper in azimutaler Richtung führen. Hierdurch wird während des Schaltens zwischen den Kontaktstücken ein axiales Magnetfeld erzeugt, welches einen über die gesamte Kontaktfläche gleichmäßig diffus verteilten Schaltlichtbogen bewirkt.
Bei derartigen Kontaktkonfiguratioπen mit axialem Magnetfeld tritt generell folgendes Problem auf: Durch die zeitliche
Änderung des Stromes in der azimutalen Stromlaufbahn werden in geschlossenen, ringförmigen Kontaktträgerböden, in scheibenförmigen Kontaktkörpern oder auch in Kontaktrinöen Wirbelströme induziert. Derartige Wirbelströme erzeugen Sekundär-Magnetfelder, welche das axiale Magnetfeld in seiner Amplitude schwächen und bezüglich seiner Phasenlage gegenüber dem durch den Schalter fließenden Strom verschieben. Die Phasenverschiebung des axialen Magnetfeldes bewirkt aber, daß während und nach dem Nulldurchgang des Stromes ein erhebliches axiales Restmagnetfeld erhalten bleibt. Dieses Magnetfeld verhindert das schnelle Abströmen der noch vorhandenen Ladungsträger aus dem Kontaktspalt und begünstigt ein unerwünschtes Wiederzünden des Lichtbogens.
Vom Stand der Technik sind verschiedene Lösungen zur Vermeidung von Wirbelströmen bei Vakuumschaltern mit axialem Magnetfeld bekannt. Beispielsweise ist in der DE-PS 24 43 141 eine Kontaktanordnung beschrieben, bei der vier hakenförmig radial und azimutal verlaufende Stromleiter zur Erzeugung des axialen Magnetfeldes vorhanden sind und der scheibenförmige Kontaktkörper zur Vermeidung von Wirbelströmen radial geschlitzt ist. Weiterhin ist aus der DE-OS 32 31 593 ein Aufbau eines Kontaktes aus azimutalen Stromleitern bekannt, die durch eine mehrfache, gleichsinnige Schlitzung eines Topfkontaktes gebildet werden, auf den eine mit radialen Schlitzen versehene Kontaktscheibe als Kontaktkörper aufgelötet ist. Darüber hinaus wird in der EP-A-00 55 008 der Verlauf von Stromleitern zur Magnetfeldausbildung dargestellt, wobei der Strom in der Kontaktscheibe vielfach mäanderhaft in der Lichtbogenebene verläuft und der Kontaktkörper durch breite Schlitze in mehrere Teile unterteilt ist.
In der Fachliteratur (beispielsweise "IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems" (1980), Seite 2079 bis 2085) wird ausgeführt, unter welchen Voraussetzungen Schlitze zur Wirbelstromvermeidung in der dem Lichtbogen ausgesetzten Kontaktscheibe benötigt werden, wobei in der Praxis durchweg von der Notwendigkeit der Schlitze ausgegangen wird.
Nachteilig beim Stand der Technik ist, daß wegen der breiten radialen Schlitze in der dem Lichtbogen zugewandten Kontaktoberfläche an deren Kanten bevorzugt Kathodenfußpunkte ansetzen, welche durch thermische Überhitzung zu Neuzündungen führen können. Darüber hinaus kann beim Stand der Technik die Schlitzung der Scheiben nur bis etwa einem Drittel des Kontaktscheibendurchmessers erfolgen, um die Stabilität des Kontaktkörpers zu erhalten. Wegen der fehlenden Schlitzung im zentralen Bereich der Kontaktstücke bleiben die dort fließenden Wirbelströme voll wirksam.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Kontaktstücke für Vakuumschalter mit axialem Magnetfeld zu schaffen, bei denen Wirbelströme und damit gekoppelte axiale Restmagnetfelder im Stromnulldurchgang verhindert werden, ohne daß störende Schlitze auf der Kontaktfläche des Kontaktkörpers angebracht werden müssen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, in Axialfeld-Kontaktsystemen solche Kontaktkörper einzusetzen, die auf der Schaltfläche weitgehend glatt sind, die aber trotzdem Leitfähigkeitssprünge zur Unterdrückung von Wirbelströmen durch radiale Bereiche mit e in er gegenüber dem Kontaktmaterial deutlich geringeren elektrischen Leitfähigkeit bewirken. Dabei können vorzugsweise die radialen Bereiche durch Nuten auf der der Schaltseite des Kontaktstückes abgewandten Seite gebildet sein. Die radialen Bereiche können auch Diffusionszonen eines die elektrische Leitfähigkeit des Kontaktmaterials mindernden Zusatzes sein. Dabei kann die Diffusion von den Nuten auf der der Schaltseite des Kontaktstückes abgewandten Seite ausgehen.
Weiterhin können bei pulvermetallurgisch hergestellten Kontaktkörpern die radialen Bereiche auch bei der Herstellung der Formteile eingebrachte Füllungen oder Formteile aus einem Material mit geringerer Leitfähigkeit als die des Grundmaterials sein. Vorteilhaft ist bei der Erfindung insbesondere, daß eine für den Lötvorgang der Kontaktscheibe auf den Kontaktstückträger ausreichende mechanische Stabilität gewährleistet ist. Durch die glatte Kontaktfläche des Kontaktkörpers werden die Schalteigenschaften des Kontaktstückes nicht verändert.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen.
Es zeigen
FIG 1 eine Kontaktanordnung für ein Vakuumschaltgerät mit axialem Magnetfeld in Schnittdarstellung.
FIG 2 bis FIG 4 drei verschiedene Ausführungsformen der zugehörigen Kontaktkörper in perspektivischer Darstellung und
FIG 5 verschiedene Möglichkeiten der Querschnittsform für die Nuten auf der Unterseite der Kontaktkörper,
FIG 6 und 7 zwei weitere Ausführungsformen von pulvermetallurgisch hergestellten Kontaktkörpern.
In FIG 1 besteht ein Kontaktstück 1 eines Vakuumschalters aus einem topfartigen Kontaktträger 2 mit schräg umlaufender Schlitzung 3. Das Gegenkontaktstück 1' weist in dem entsprechenden Kontaktträger 3' eine gleichsinnige. Schlitzung 3' in Achsrichtung auf, so daß insgesamt aufgrund des Stromflusses ein axiales Magnetfeld erzeugt wird. Zum Kontaktträger 2 bzw. 2' ist ein Kontaktbolzen 4 bzw. 4' aus Kupfer od.dgl. geführt. Im Kontaktträger 2 bzw. 2' ist ein Stützkörper 5 bzw. 5' aus elektrisch schlecht leitenden Material, beispielsweise Chrom/Nickel-Stahl in Doppel-T-Form, eingefügt. Auf dieser Anordnung befindet sich jeweils ein scheibenförmiger Kontaktkörper 10 bzw. 10' aus geeignetem Kontaktmaterial, beispielsweise einem CuCr-Werkstoff mit 50 % Cr. Beim Stand der Technik besteht das Kontaktkörper üblicherweise aus einer Scheibe, in die vom Umfang ausgehend radial bis etwa zwei
Drittel zum Mittelpunkt Schlitze eingebracht sind. Das Zentrum der Scheibe kann dabei nicht geschlitzt werden, um eine hinreichende Stabilität zu gewährleisten.
In FIG 2 ist der Kontaktkörper 10 mit seiner Schaltseite 11 und seiner Rückseite 12 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß sich durch radiale, von der Rückseite her eingefräste Nuten 15 Stege geringerer elektrischer Leitfähigkeit erzeugen lassen. Dabei kann der Keilwinkel beispielsweise 10 bis 90º betragen. Die Keiltiefe wird so bemessen, daß die Scheibe 10 noch genügende mechanische Stabilität für den Lötvorgang auf dem Kontaktträger 2 bzw. 2' und Stützkörper 5 bzw. 5'behält. Dabei ist der Kontaktkörper 10 zwεckmäßigerweise azimutal derart orientiert, daß die durch die Nuten 15 definierten radialen Bereiche der Schlitzung 3 bzw. 3' der Kontaktträger 2 bzw. 2' gemäß FIG 1 entsprechend zugeordnet sind.
Bei einer solchen Ausbildung eines Kontaktkörpers mit Nuten 15 läßt sich zeigen, daß sich eine begrenzte Wirktiefe des elektrischen Stromes aufgrund des Skin-Effektes ergibt und damit eine Unterdrückung unerwünschter Wirbelströme gewährleistet ist.
In FIG 3 sind in einem Kontaktkörper 20 mit Schaltseite 21 und Rückseite 22 durch lokale Diffusion geeigneter Komponenten sternförmige Bereiche geringerer elektrischer Leitfähigkeit als die des Grundmaterials erzeugt. Als Komponenten für die Diffusionszonen haben sich speziell für einen CuCr-Kontaktwerkstoff beispielsweise Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Titan (Ti) oder Aluminium (AI), also Komponenten die mit Kupfer einen Mischkristall bilden und damit die elektrische Leitfähigkeit wirksam herabsetzen, bewährt. Zur Herstellung der sternförmigen Bereiche 25 werden zweckmäßigerweise die Diffusionszonen durch Masken begrenzt. Die Diffusion wird vorzugsweise von der Rückseite 22 des Kontaktstückes 20 her erfolgen. Sie kann aber auch von der Kontaktseite 21 durchgeführt werden, sofern die Kontakteigenschaften nicht verschlechtert werden. Die Diffusionstiefe erstreckt sich dabei beispielsweise über die Hälfte der gesamten Dicke d der Scheibe 20; sie kann aber auch wie in FIG 3 angedeutet über die gesamte Dicke d der Scheibe 20 erfolgen.
In FIG 4 sind in einen Kontaktkörper 30 mit Schaltseite 31 und Rückseite 32 vier radialsymmetrische Bereiche 35 mit parallelen Begrenzungen durch Diffusion über die gesamte Dicke d des Kontaktstückes 30 erzeugt. Die Eindiffusion der Zusätze erfolgt linear von beiden Seiten mittels Masken. Dabei verläuft jede einzelne Diffusionszone 35 ausgehend vom Umfang des Kontaktstückes 30 soweit zum Mittelpunkt, beispielsweise bis etwa zwei Drittel des Scheibenradius, daß ein innerer Zentralbereich 36 hoher elektrischer Leitfähigkeit erhalten bleibt.
Das Belassen mit unverändertem Kontaktmaterial entweder der Kontaktstücke 10 und 20 zur gesamten Schaltseite 11 bzw. 21 hin oder des Kontaktstückes 30 zum Zentralbereich 36 hin gewährleistet die gewünschte Lichtbogenverteilung beim Schaltvorgang.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist es auch möglich, ein Kontaktstück in der Kombination von FIG 2 und FIG 3 bzw. FIG 4 aufzubauen. Dabei werden zuerst von der Rückseite her in das Kontaktstück Nuten eingebracht und von der Grundfläche der Nuten die Diffusion des leitfähigkeitsmindernden Zusatzes bewirkt.
In FIG 5 ist gezeigt, daß die Nuten 15 nach FIG 2 in ihrem Querschnitt auch ein Halbrundprofil 16, ein Rechteckprofil 17 oder ein Trapezprofil 18 haben können. Auch andere Formen sind denkbar. Dabei können die Nuten 16 bis 18 vorteilhaft Ausgangspunkt von Diffusionszonen 25 gemäß FIG 3 sein.
In FIG 6 und 7 sind Kontaktkörper 40 und 50 dargestellt, die im Sintertränkverfahren durch Tränkung eines Chromgerüstes mit flüssigem Kupfer hergestellt sind. Durch das pulvermetallurgische Fertigungsverfahren solcher Scheiben 40 bzw. 50 können bereits gleichzeitig mit der Herstellung des Formteiles radiale Bereiche, beispielsweise Speichen- oder sternförmig, als Stege aus einem material geringerer Leitfähigkeit als die des Grundmaterials erzeugt werden. Zur Herstellung solcher Kontaktkörper werden in die Pulverschüttung segmentartige Pulverbereiche solcher Materialien eingebracht, die beim nachfolgenden Tränkprozeß zu den gewünschten Bereichen geringer Leitfähigkeit führen. Das Schichten von unterschiedlichen Pulvern kann beispielsweise durch sternförmig angeordnete Bleche, die nach dem Füllvorgang entfernt werden, erfolgen.
Durch einen geeigneten Füllvorgang lassen sich in einfacher Weise solche radiale Bereiche herstellen, die - entsprechend dem für Diffusionszonen beschriebenen Ausführungsbeispiel nach FIG 3 - beispielsweise unterhalb der Schaltflächen enden. Es können aber auch - entsprechend FIG 4 - vom Umfang ausgehend radiale Segmente bis in vorgegebene Lage zum Mittelpunkt der Kreisscheibe eingebracht werden. Die Begrenzungen können parallel oder radial verlaufen. Es empfiehlt sich, die Bereiche möglichst schmal, dafür aber eine größere Anzahl, beispielsweise acht oder mehr, aber wenigstens vier, kreissymmetrisch über die Scheibe verteilt zu wählen.
Bei einer pulvermetallurgischen Herstellung können jetzt unmittelbar in den Formkörper 20 mit Schaltseite 21 und Lötseite 22 gemäß FIG 3 von der Rückseite 22 ausgehend bis nahe zur Schaltseite 21 radial verlaufende Pulverfüllungen eingebracht werden, die durch parallele Begrenzungen jeweils etwa balkenförmige Stege 25 bilden und sich im Scheibenzentrum kreuzen. Die Stege 25 definieren stern- oder speichenförmige Bereiche und belassen die Kontaktfläche 21 des Kontaktkörpers 20 unverändert.
In FIG 6 sind in einen Sinterkörper 40 mit Schaltseite 41 und Rückseite 42 ausgehend vom Scheibenumfang über die gesamte Dicke d sektorartige Bereiche 45 eingebracht, so daß sich zum Kreismittelpunkt hin ein Zentralbereich 46 unveränderter hoher Leitfähigkeit ergibt. Von diesem Zentralbereich 46 gehen die unterschiedlichen Materialbereiche 44 und 45 abwechselnd sternförmig aus.
Bei Preßlingen gemäß FIG 6 können die unterschiedlichen Pulverschichten 44 und 55 derart vorliegen, daß die Pulver des Materials für die radialen Bereiche niedriger Leitfähigkeit entweder ungelöst oder aber auch gelöst im fertigen Werkstoff verbleiben. Im letzteren Fall ist aber durch Materialwahl dafür zu sorgen, daß eine homogene Lösung im Träπkmetall unterbleibt. Beispielsweise bei Cu-Pulverpreßlingen mit eingelagerten Segmenten, z.B. aus Eisen (Fe)-Pulver führt der anschließende Tränkprozeß zur An- oder Auflösung der Fe-Pulverkörper, wobei sich das Fe in Form von FeCr an unmittelbar benachbarten Cr-Körnern des Tränkwerkstoffes wieder ausscheidet.
In FIG 7 sind in einem Kontaktkörper 50 elektrisch schlecht leitende Bereiche 55 als schmale Stege eingebracht. In diesem Fall werden aber die Bereiche 54 aus Grundmaterial speziell durch Bleche, beispielsweise aus Eisen (Fe), Kobalt (Co), Titan (Ti), Nickel (Ni), Aluminium (AI) oder Legierungen davon, getrennt. Die Bleche 55 können vom Umfang ausgehend radial in die Pulverschüttung für den Preßling eingeschoben werden, was sich in einfacher Weise durch geeignet gefalzte Blechstreifen erreichen läßt. Die Blechstreifenhöhe kann entweder die gesamte Dicke d der Kontaktscheibe einnehmen oder auch niedriger gewählt werden. Durch den Sinter- und Tränkprozeß ergeben sich durch die eingelegten Bleche 55 die erwünschten Stege geringerer Leitfähigkeit als die des Grundmaterials. Der Außenbereich des Kontaktkörpers 50 läßt sich anschließend abdrehen, so daß die sternförmige Struktur der durch die Bleche 55 gebildeten Stege entsteht. Es verbleibt aber ein hochleitfähiger Zentralbereich 56 im Kontaktkörper 50.
Die vorstehend im einzelnen beschriebenen Kontaktkörper 10, 20, 30, 40 oder 50 können problemlos auf die Kontaktträger 2 bzw. 2' und die Stützkörper 5 bzw. 5' der Kontaktstücke 1 bzw. 1' gemäß FIG 1 aufgelötet werden. Dabei werden die unterschiedlichen Kontaktkörper jeweils zweckmäßigerweise derart orientiert, daß die radialen Bereiche geringerer elektrischer Leitfähigkeit der Schlitzung 3 bzw. 3' der Kontaktträger 2 bzw. 2' entsprechend zugeordnet sind.
Die Erfindung wurde vorstehend an einem CuCr-Basiswerkstoff mit 30 bis 60 % Chrom als Kontaktmaterial beschrieben. Auch mit anderen Kontaktwerkstoff-Systemen, beispielsweise auf CuW- oder CuMo-Basis, sind Kontakte gemäß der Erfindung herstellbar.
7 FIG

Claims

Patentansprüche
1. Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit axialem Magnetfeld, deren Kontaktstücke scheibenförmige Kontaktkörper enthalten, wobei die Kontaktkörper auf Kontatträger aufgelötet sind und Mittel zur Verminderung von Wirbelströmen aufweisen , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kontaktkörper (10, 20, 30, 40, 50) zumindest auf ihrer Rückseite radiale Bereiche (15, 25, 35, 45, 55) aufweisen, die eine gegenüber dem Grundmaterial deutlich geringere elektrische Leitfähigkeit besitzen.
2. Kontaktanordnung 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 radialen Bereiche (15, 25, 35, 45, 55) schmal gegenüber den dazwischenliegenden Kreissegmenten aus Grundmaterial sind und daß zumindest vier radiale Bereiche (15, 25, 35, 45, 55) kreissymmetrisch im Kontaktkörper (10, 20, 30, 40, 50) verteilt sind.
3. Kontaktanordnung 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 einzelnen Bereiche entweder parallele Begrenzungen haben und im Kontaktkörper (10, 20, 30, 50) balkenförmige Stege (15, 25, 35, 55) bilden oder daß die einzelnen Bereiche radiale Begrenzungen haben und im Kontaktkörper (40) Keile (45) mit kreissektorartiger Grundfläche bilden.
4. Kontaktanordnung 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 radialen Bereiche (35, 45) von der Rückseite (32, 42) bis zur Schaltseite (31, 41) des Kontaktkörpers (30, 40) verlaufen.
5. Kontaktanordnung 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 radialen Bereiche (35, 45, 55) ausgehend vom Umfang des Kontaktkörpers (30, 40, 50) so weit verlaufen, daß ein Zentralbereich (36, 46, 56) hoher elektrischer Leitfähigkeit erhalten bleibt.
6. Kontaktanordnung 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 radialen. Bereiche durch
Nuten (15) auf der der Schaltfläche (11) des Kontaktstücke (10) abgewandten Seite (12) gebildet sind, die in ihrem Querschnitt ein Dreieck- (15), Viereck- (17, 18) oder Halbrundprofil (16) aufweisen.
7. Kontaktanordnung 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 radialen Bereiche (25, 35) Diffusionszonen von Zusätzen im Grundmatgerial der Kontaktkörper sind, welche aufgrund von Mischkristallbildung die elektrische Leitfähigkeit des Grundmaterials mindern, wobei die Zusätze zumindest von der der Schaltseite (21) des Kontaktkörpers (20) gegenüberliegenden Seite (22) ausgehend eindiffundiert sind und die Diffusiαnstiefe mindestens 50 % der Dicke (d) des Kontaktkörpers (20) ist.
8. Kontaktanordnung nach Anspruch 6 und 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die radialen Bereiche durch Nuten (15) auf der der Schaltseite des Kontaktkörpers (10) gegenüberliegenden Seite sowie durch von diesen ausgehenden Diffusionszonen (25) gebildet sind, die ausgehend vom Boden der Nut (15) mindestens 50 % der verbleibenden Dicke des Kontaktkörpers (10) erreichen.
9. Kontaktanordnung 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 der Kontaktkörper (40, 50) ein pulvermetallurgisch hergestelltes Formteil ist und zumindest auf seiner Rückseite radiale Bereiche (45, 55) aus einem Material mit deutlich geringerer elektrischer Leitfähigkeit als die des Grundmaterials aufweist.
10. Kontaktanordnung nach Anspruch 9 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die radialen Bereiche (45) mit einem Pulver eines Materials niedriger elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise mit metallischen Werkstoffen oder mit Isolierstoffen, aufgefüllt sind.
11. Kontaktanordnung nach Anspruch 9 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in den Kontaktkörper (50) Formteile (55), beispielsweise Bleche, aus einem Material mit deutlich geringerer elektrischer Leitfähigkeit als das Grundmaterial eingebracht sind.
12. Kontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kontaktkörper (10, 20, 30) aus einem auf CuCr-Basiswerkstoff mit einem Massengehalt an Chrom zwischen 30 und 60 %, vorzugsweise 50 %, bestehen.
13. Kontaktanordnung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der die elektrische Leitfähigkeit des Grundmaterials durch Eindiffusion mindernde Zusatz eines der Elemente Eisen (Fe), Nickel (Ni), Kobalt (Co), Aluminium (AI), Titan (Ti), Zirkon (Zr), Antimon (Sb), Zinn (Sn), Silizium (Si) oder eine Kombination dieser Elemente ist.
14. Kontaktanordnung nach Anspruch 10 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die metallischen Werkstoffe für das Auffüllen der radialen Bereiche (45) im pulvermetallurgisch hergestellten Kontaktkörper (40) Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni),m Silizium (Si), Titan (Ti) oder Zirkon (Zr), Kombinationen daraus oder Legierungen dieser Elemente sind.
15. Kontaktanordnung nach Anspruch 10 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Isolierstoffe für das Auffüllen der radialen Bereiche (45) im pulvermetallurgisch hergestellten Kontaktkörper (40) keramische Werkstoffe wie beispielsweise SiO2, ZrO2, Al2O3, oder Carbide, wie beispielsweise SiC oder TiC, sind.
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