EP1111631B1

EP1111631B1 - Method for producing a contact element blank and a contact element as well as contact element blank, contact element and contact element arrangement for applications in an axial magnetic field of a vacuum chamber

Info

Publication number: EP1111631B1
Application number: EP00126172A
Authority: EP
Inventors: Markus Dr. Heimbach; Wenkai Dr.-Ing. Shang; Dietmar Gentsch
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2004-06-23
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: DE19960876A1; DE50006884D1; EP1111631A2; EP1111631A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstückrohlings nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eines Kontaktstückes nach dem Oberbegriff des Anspruches 5. Außerdem betrifft die Erfindung einen Kontaktstückrohling nach dem Oberbegriff des Anspruches 6, ein Kontaktstück nach dem Oberbegriff des Anspruches 15 sowie eine Kontaktstückanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 17.The invention relates to a method for producing a contact piece blank according to the preamble of claim 1 and a contact piece according to the preamble of claim 5. In addition, the invention relates to a contact piece blank after The preamble of claim 6, a contact piece according to the preamble of the claim 15 and a contact piece arrangement according to the preamble of claim 17.

Kontaktstücke, die bei einer Schalthandlung einen Lichtbogen führen, müssen unterschiedlichen Bedingungen genügen. Zum einen müssen bei geschlossenem Schalter die Kontaktstücke eine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen, zum anderen sollen die Kontaktstücke bei Auftreten eines Schaltlichtbogens nicht zu schnell erodieren, damit die Lebensdauer des Schaltgerätes ausreichend hoch bleibt. Während bei gasisolierten Hochspannungsleistungsschaltern die Kontaktanordnung aufgeteilt werden kann in Kontaktstücke, die den Nennstrom führen, und Kontaktstücke, die den Lichtbogen führen und demgemäß abbrandfest sein müssen, müssen die Kontaktstücke in einer Vakuumkammer sowohl den Nennstrom als auch den Lichtbogen führen. Contact pieces that lead to an arc during a switching operation must be different Conditions are sufficient. Firstly, when the switch is closed on the other hand, the contact pieces have a sufficiently high electrical conductivity the contact pieces should not erode too quickly when a switching arc occurs, so that the service life of the switching device remains sufficiently long. While at gas-insulated high-voltage circuit breakers the contact arrangement can be divided can be in contact pieces that carry the nominal current and contact pieces that the Lead arcing and must therefore be erosion-proof, the contact pieces conduct both the nominal current and the arc in a vacuum chamber.

Bei einem Vakuumschalter unterscheidet man Radial- und Axialmagnetfeldkontaktstücke zur Beherrschung dieser Schaltvorgänge und zur Lichtbogenführung. Bei Axialmagnetfeldkontaktstücken wird zwischen den sich gegenüberliegenden Kontaktstücken ein axialmagnetisches Feld dadurch erzeugt, daß der Strom durch die Kontaktstücke entsprechend geführt wird. Aufgrund des Axialmagnetfeldes bildet sich ein diffuser Lichtboden aus, der gut beherrschbar ist.With a vacuum switch, a distinction is made between radial and axial magnetic field contact pieces for mastering these switching processes and for guiding the arc. With axial magnetic field contact pieces, there is between the opposite contact pieces generates an axial magnetic field in that the current through the Contact pieces is guided accordingly. Due to the axial magnetic field a diffuse light floor that is easy to control.

Aus DE 197 46 316 A1 ist bekannt, daß zur Erzeugung sowie zur Verstärkung des Axialmagnetfeldes im Kontaktstück oder an der Kontaktanordnung eine in Reihe geschaltete Spule vorhanden sein kann. Ein so verstärktes Axialmagnetfeld macht den diffusen Lichtbogen besser beherrschbar.From DE 197 46 316 A1 it is known that for the generation and reinforcement of Axial magnetic field in the contact piece or on the contact arrangement a series connected Coil may be present. Such an amplified axial magnetic field does that diffuse arc more manageable.

In einer Vakuumkammer können zwischen den Kontaktstücken zwei axialmagnetische Feldbereiche vorgesehen sein. Hierzu wird eine magnetische Trennung der Kontaktstücke in üblicherweise zwei, häufig gleichgestaltete, symmetrische Bereiche vorgenommen, die durch entsprechende Stromführung die gewünschten magnetischen Felder generieren. Dabei sind die beiden Kontaktstücke so einander zugeordnet, daß sich die jeweils zwei Bereiche der Kontaktstücke genau gegenüber stehen. Daher bilden sich zwischen den Kontaktstücken genau zwei axialmagnetischen Feldbereiche aus.In a vacuum chamber, two axially magnetic can be between the contact pieces Field areas may be provided. This is done by magnetic separation of the contact pieces usually carried out in two, often identical, symmetrical areas, the desired magnetic fields by appropriate current routing to generate. The two contact pieces are assigned to each other so that the two areas of the contact pieces are exactly opposite. Therefore make up exactly two axially magnetic field areas between the contact pieces.

Es können aber auch vier axialmagnetische Feldbereiche vorgesehen sein. Dann erfolgt die magnetische Trennung der Kontaktstücke häufig auch in jeweils zwei Bereiche. Zusätzlich stehen sich die jeweiligen Bereiche um 90° verdreht gegenüber. Räumlich gesehen ist damit an einer gedachten Berührfläche der Kontaktstücke eine geviertelte Einteilung entstanden.However, four axially magnetic field areas can also be provided. Then done the magnetic separation of the contact pieces often also in two areas. In addition, the respective areas are rotated by 90 °. spatial seen a quartered on an imaginary contact surface of the contact pieces Classification emerged.

Die Magnetfelder bzw. -bereiche können durch am Kontaktstück vorhandene Polstücke zusätzlich geführt und verstärkt werden. Bekannt sind Polstücke aus gesintertem Material oder zu Polstücken zusammengesetzte, geschichtete Feldverstärkerplatten.The magnetic fields or areas can be caused by pole pieces on the contact piece additionally managed and strengthened. Pole pieces made of sintered material are known or layered field amplifier plates assembled into pole pieces.

Des weiteren kann ein Kontaktstück zur mechanischen Stabilisierung eine zwischen den Polstücken und der Kontaktschicht angeordnete Platte aufweisen, insbesondere dann, wenn durch einen entsprechend großen Durchmesser des Kontaktstücks die mechanische Beanspruchung des Kontaktstücks größer ist. Diese Platte ist aus unmagnetischem Werkstoff, z. B. aus austenitischen Edelstahl, da sonst, wie zum Beispiel bei einem Kontaktstück, bei dem zwei magnetische Bereiche vorgesehen sind, ein magnetischer Kurzschluß zwischen den Polstücken entsteht und sich somit die gewünschten axialmagnetischen Feldbereiche zwischen den Kontaktstücken der Kontaktstückanordnung nicht ausbilden können.Furthermore, a contact piece for mechanical stabilization can be one between have arranged the pole pieces and the contact layer plate, in particular then when the mechanical by a correspondingly large diameter of the contact piece Strain on the contact piece is greater. This plate is made of non-magnetic Material, e.g. B. austenitic stainless steel, otherwise, such as in the case of a contact piece in which two magnetic areas are provided magnetic short circuit between the pole pieces arises and thus the desired axially magnetic field areas between the contact pieces of the contact piece arrangement cannot train.

Durch die Platte erhöht sich der Abstand zwischen den feldverstarkenden Polstücken von zwei sich gegenüberliegenden Kontaktstücken um die doppelte Dicke der Platte. Der magnetische Streufluß erhöht sich und der axialmagnetische Fluß sinkt. Die Wirkung eines axialmagnetischen Feldes ist daher dementsprechend schwächer. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn aufgrund dielektrischer Anforderungen ein entsprechend großer Hub der Kontaktstücke in der Vakuumkammer erforderlich wird.The plate increases the distance between the field-strengthening pole pieces of two opposing contact pieces by twice the thickness of the plate. The stray magnetic flux increases and the axial magnetic flux decreases. The effect of an axial magnetic field is accordingly weaker. This is particularly disadvantageous if a corresponding due to dielectric requirements large stroke of the contact pieces in the vacuum chamber is required.

Zur Herstellung dieses Kontaktstückes werden zunächst der Kontaktwerkstoff, eine Trägerplatte zur mechanischen Verstärkung oder Stabilisierung sowie ein Eisenblechpaket oder Polstück geschichtet. Danach werden die verschiedenen Bauteile z.B. durch Löten, Sintern, Schweißen oder Nieten zusammengefügt. Um ein solches Kontaktstück herzustellen sind mehrere Arbeits- und Montageschritte nötig.To produce this contact piece, the contact material, a Carrier plate for mechanical reinforcement or stabilization as well as an iron sheet package or layered pole piece. Then the various components are e.g. by Soldering, sintering, welding or riveting put together. To such a contact piece Several work and assembly steps are necessary to manufacture.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zum Herstellen eines Kontaktstückrohlings sowie eines Kontaktstücks zu schaffen.Starting from this prior art, the object of the invention is a simplified Method for producing a contact piece blank and a contact piece to accomplish.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Kontaktstückrohling, ein Kontaktstück sowie eine Kontaktstückanordnung mit verbesserten magnetischen Eigenschaften im Bereich der Kontaktschicht zu schaffen.Furthermore, it is an object of the invention a contact piece blank, a contact piece and a contact piece arrangement with improved magnetic properties in the area to create the contact layer.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1, die Merkmale des Anspruches 5, die Merkmale des Anspruches 6, die Merkmale des Anspruches 15 sowie die Merkmale des Anspruches 17. According to the invention, these objects are achieved by the features of the claim 1, the features of claim 5, the features of claim 6, the features of claim 15 and the features of claim 17.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt demnach die Herstellung eines Kontaktstückrohlings für Axialmagnetfeldanwendungen in einer Vakuumkammer mit wenigstens einem Polstück und einem Kontaktelement, das ein napfartiges Formstück besitzt, in dem ein Grundkörper aus elektrisch gut leitendem Material ( erstes Material) und eine Kontaktschicht aus einem elektrisch weniger gut leitendem, lichtbogenabbrandfestem Material (zweites Material) vorhanden ist. Die Kontaktschicht weist eine Sinterstruktur auf und zwischen dem wenigstens einen Polstück und dem napfartigen Formstück ist ein Lot vorhanden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem Temperaturerhöhungsprozeß das wenigstens eine Polstück, das napfartige Formstück, der Grundkörper und die Kontaktschicht miteinander verbunden werden, indem über den Grundkörper in dem napfartigen Formstück die Kontaktschicht gebracht wird, wobei soviel Material des Grundkörpers vorhanden ist, daß es zum Tränken der Sinterstruktur ausreicht sowie der Boden des napfartigen Formstücks benetzt wird, und wobei eine Vorrichtung das wenigstens eine Polstück aufnimmt und während des Arbeitsschrittes in seiner Position hält und das napfartige Formstück oberhalb des wenigstens einen Polstücks gehalten ist, und indem zumindest das wenigstens eine Polstück, das Lot, das napfartige Formstück, der Grundkörper, die Kontaktschicht sowie die Vorrichtung bis über die Schmelztemperatur des ersten Materials und des Lotes, aber noch unter die Schmelztemperatur des zweiten Materials erwärmt werden, das erste Material aufschmilzt, in die Kontaktschicht eindringt, den Boden des napfartigen Formstücks aber gerade noch einwandfrei benetzt, aber nicht mehr als Grundkörper vorhanden ist, und das Lot das wenigstens eine Polstück mit dem napfartigen Formstück verbindet.The method according to the invention accordingly comprises the production of a contact piece blank for axial magnetic field applications in a vacuum chamber with at least a pole piece and a contact element, which has a cup-like shaped piece, in which is a base body made of electrically good conductive material (first material) and one Contact layer made of an electrically less conductive, arcing-resistant Material (second material) is available. The contact layer has a sintered structure on and between the at least one pole piece and the cup-like shaped piece a lot available. The method according to the invention is characterized in that in a process of increasing the temperature, the at least one pole piece, the cup-like one Fitting, the base body and the contact layer are connected to one another, by bringing the contact layer over the base body in the cup-like shaped piece is, so much material of the base body is present that it is to soak the Sintered structure is sufficient and the bottom of the cup-shaped fitting is wetted, and wherein a device receives the at least one pole piece and during the working step holds in position and the cup-shaped fitting above the at least a pole piece is held, and by at least the at least one pole piece, the solder, the cup-like shaped piece, the base body, the contact layer and the Device up to above the melting temperature of the first material and the solder, however still heated below the melting temperature of the second material, the first Material melts, penetrates the contact layer, the bottom of the cup-like But still just perfectly wetted, but no longer as a base is present, and the solder the at least one pole piece with the cup-like shaped piece combines.

Erfindungsgemäß befindet sich also ein Grundkörper aus elektrisch gut leitendem Material, beispielsweise Kupfer, in einem napfartigen Formstück. Für das napfartige Formstück eignet sich beispielsweise rostfreier Edelstahl, weil dieser Werkstoff nur gering ferromagnetisch ist. Über den Grundkörper wird eine Kontaktschicht aus elektrisch weniger gut leitendem, abbrandfestem Material, beispielsweise eine Sinterstruktur aus CuCr25, aufgebracht. Der Grundkörper enthält gerade soviel Kupfer, wie zum Tränken der Sinterstruktur erforderlich und gleichzeitig aber den Boden des napfartigen Formstücks einwandfrei benetzt. Beispielsweise werden zwei Polstücke in eine Vorrichtung gelegt, die zur Positionierung der verschiedenen Bauteile des Kontaktstückrohlings während der Herstellung benutzt wird. Nach dem Auflegen eines Lotes, beispielsweise in Form einer Lotfolie, auf die Polstücke wird nun das napfartige Formstück mit Grundkörper und Sinterstruktur so in diese Vorrichtung verbracht, daß die Polstücke sowie das napfartige Formstück während der nun folgenden Temperaturerhöhung in ihrer gewünschten Position zueinander verbleiben. In dem jetzt folgenden einzigen Temperaturerhöhungsprozeß wird die Temperatur soweit erhöht, daß das Lot und der Grundkörper schmelzen, aber die Temperatur noch unterhalb der Schmelztemperatur der Kontaktschicht liegt. So wird einerseits erreicht, daß die Polstücke mit dem napfartigen Formstück eine, in diesem Beispiel, Lötverbindung aufweist, andererseits die Kontaktschicht mit Kupfer getränkt wird und gleichzeitig mit dem napfartigen Formstück verbunden ist. Als besonders vorteilhaft erweist sich, daß die Materialmenge des Grundkörpers gerade so bemessen ist, daß nach dem gerade beschriebenen Temperaturerhöhungsprozeß der Grundkörper als Schicht praktisch nicht mehr vorhanden ist, somit auch keine elektrischen Verluste bringenden Wirbelströme mehr an dieser Stelle entstehen können. Die magnetischen Eigenschaften sind also im Bereich der Kontaktschicht verbessert.According to the invention, there is therefore a base body made of electrically highly conductive material, for example copper, in a cup-like shaped piece. For the cup-like shape Stainless steel, for example, is suitable because this material is only minimal is ferromagnetic. Over the base body, a contact layer of less electrical highly conductive, erosion-resistant material, for example a sintered structure CuCr25, applied. The basic body contains just as much copper as for soaking the sintered structure is required, but at the same time the bottom of the cup-like shaped piece properly wetted. For example, two pole pieces are in one device placed to position the various components of the contact piece blank is used during manufacture. After placing a solder, for example in the form of a solder foil, the cup-like shaped piece with base body is now on the pole pieces and sintered structure so placed in this device that the pole pieces as well the cup-like fitting during the subsequent temperature increase in its desired Position to each other. In the following single temperature raising process the temperature is increased so far that the solder and the base body melt, but the temperature is still below the melting temperature of the contact layer lies. On the one hand it is achieved that the pole pieces with the cup-like Molding one, in this example, has a soldered connection, on the other hand the contact layer is impregnated with copper and at the same time connected to the cup-shaped fitting is. It proves to be particularly advantageous that the amount of material of the base body is so dimensioned that after the temperature increase process just described the base body is practically no longer present as a layer, thus Eddy currents causing electrical losses no longer arise at this point can. The magnetic properties are in the area of the contact layer improved.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahren zur Herstellung eines Kontaktstückrohlings wird dadurch erreicht, daß, bevor der Temperaturerhöhungsprozeß erfolgt, zwischen dem wenigstens einen Polstück und dem napfartigen Formstück eine unmagnetische oder geringmagnetische Platte zur mechanischen Verstärkung zwischengefügt wird, daß jeweils zwischen dem wenigstens einen Polstück und der unmagnetischen oder geringmagnetischen Platte sowie der unmagnetischen oder geringmagnetischen Platte und dem napfartigen Formstück ein Lot zwischengelegt wird, und daß durch den Temperaturerhöhungsprozeß diese unmagnetische oder geringmagnetische Platte mittels der Lote mit dem wenigstens einen Polstück sowie dem napfartigen Formstück verbunden wird.
So wird vorteilhafterweise erreicht, daß zur Herstellung eines Kontaktstückrohlings mit einer mechanischen Verstärkung nur der einzige Arbeitsschritt ausreicht.A particularly advantageous embodiment of the method for producing a contact piece blank is achieved in that, before the temperature increase process takes place, a non-magnetic or low-magnetic plate for mechanical reinforcement is interposed between the at least one pole piece and the cup-like shaped piece, that in each case between the at least one pole piece and the a non-magnetic or low-magnetic plate and the non-magnetic or low-magnetic plate and the cup-like shaped piece, a solder is interposed, and that this non-magnetic or low-magnetic plate is connected by means of the solders to the at least one pole piece and the cup-shaped shaped piece by the soldering process.
In this way, it is advantageously achieved that only one working step is sufficient to produce a contact piece blank with mechanical reinforcement.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung eines Kontaktstückrohlings wird dadurch erreicht, daß das wenigstens eine Polstück aus mehreren plattenartigen Bauelementen zusammengesetzt werden, daß jeweils zwischen die einzelnen plattenartigen Bauelementen ein Lot eingelegt wird, und daß durch den Temperaturerhöhungsprozeß die plattenartigen Bauelemente zu dem wenigstens einen Polstück verbunden werden.Another advantageous embodiment of the method for producing a contact piece blank is achieved in that the at least one pole piece from several plate-like components are put together that between each plate-like components a solder is inserted, and that by the temperature increase process the plate-like components to the at least one Pole piece to be connected.

Erfindungsgemäß wird ein Kontaktstück aus einem erfindungsgemäß hergestellten Kontaktstückrohling durch mechanische, insbesondere spanende, Bearbeitung hergestellt. Dadurch werden die Konturen und Abmessungen des Kontaktstückrohlings solange verändert, bis die gewünschten Endmaße bezeihungsweise Kontur erreicht ist. Insbesondere wird oft dem napfartigen Formstück dann durch die mechanische Bearbeitung der Randbereich entfernt, so daß im fertigen Kontaktstück nur noch der plattenartige Formstückboden erkennbar ist.According to the invention, a contact piece is made from one manufactured according to the invention Contact piece blank produced by mechanical, in particular machining, processing. As a result, the contours and dimensions of the contact piece blank are as long changed until the desired final dimensions or contour is reached. In particular, the cup-like shaped part is then often machined removed the edge area, so that only the plate-like in the finished contact piece Fitting bottom is recognizable.

Ein Vorteil ist, daß beim Kontaktstück die abbrandfeste Kontaktschicht und das napfartige Formstück beziehungsweise der nur noch plattenartige Formstückboden eine Wärmedämmwirkung besitzen. Das ist dann vorteilhaft, wenn, wie im Schaltfall, ein hoher Temperatureintrag über die Kontaktfläche in das Kontaktstück erfolgt. So wird vermieden, daß sich die Temperatur der magnetischen Werkstoffe, z. B. bei den Polstücken, zu stark der entsprechenden Curie-Temperatur annähert und daher eine mögliche Reduzierung oder gar ein Verlust der magnetischen Eigenschaften verhindert ist.
Die Dicke der abbrandfesten Kontaktschicht wird nach dem 2. Fick'schen Gesetz der Wärmeleitung mit den Randbedingungen des Schaltfalles berechnet.An advantage is that in the contact piece, the erosion-resistant contact layer and the cup-like shaped piece or the only plate-like shaped piece bottom have a thermal insulation effect. This is advantageous if, as in the switching case, a high temperature is introduced into the contact piece via the contact surface. This prevents the temperature of the magnetic materials, e.g. B. in the pole pieces, too close to the corresponding Curie temperature and therefore a possible reduction or even a loss of the magnetic properties is prevented.
The thickness of the erosion-resistant contact layer is calculated according to Fick's 2nd law of heat conduction with the boundary conditions of the switching case.

Ein nach dem vorgenannten Verfahren hergestellter Kontaktstückrohling für Axialmagnetfeldanwendungen in einer Vakuumkammer hat wenigstens ein Polstück und ein Kontaktelement, wobei das Kontaktelement ein napfartiges Formstück besitzt, in welches ein Grundkörper aus elektrisch gut leitendem Material (erstes Material) und einer Kontaktschicht aus elektrisch weniger gut leitendem, lichtbogenabbrandfestem Material (zweites Material) vorhanden ist, wobei die Kontaktschicht eine Sinterstruktur aufweist sowie zwischen dem wenigstens einen Polstück und dem napfartigen Formstück ein Lot vorhanden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß vom ersten Material gerade eine solche Menge vorhanden ist, daß die Kontaktschicht mit dem ersten Material getränkt ist sowie der Boden des napfartigen Formstücks aber gerade noch einwandfrei benetzt ist, so daß das erste Material als Grundkörper nur noch in hauchdünner Schicht vorhanden ist.
Nach der Herstellung des Kontaktstückrohlings liegt eine vorteilhaft gasarme und dichte Kontaktschicht vor, die mit dem napfartigen Formstück fest verbunden ist. Das erste Material, häufig Kupfer, ist als Schicht nicht mehr oder nur noch hauchdünn vorhanden, so daß von dieser Schicht keine ungünstigen magnetische Streuungen erzeugt werden.A contact piece blank for axial magnetic field applications in a vacuum chamber manufactured according to the aforementioned method has at least one pole piece and one contact element, the contact element having a cup-like shaped piece, into which a base body made of electrically highly conductive material (first material) and a contact layer made of electrically less conductive, arc-erosion-resistant material (second material) is present, the contact layer having a sintered structure and a solder being present between the at least one pole piece and the cup-like shaped piece. According to the invention it is provided that there is just such an amount of the first material that the contact layer is impregnated with the first material and the bottom of the cup-like shaped part is just still properly wetted, so that the first material as base body is only present in a wafer-thin layer is.
After the contact piece blank has been produced, there is an advantageously low-gas and dense contact layer which is firmly connected to the cup-like shaped piece. The first material, often copper, is no longer present as a layer or is only very thin, so that no unfavorable magnetic scattering is generated by this layer.

Erfindungsgemäß ist der Kontaktstückrohling auch dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Polstück mittels eines Verbindungselementes mechanisch verstärkt ist und / oder Polstücke miteinander fest verbunden sind, wobei das Verbindungselement wenigstens teilweise aus einem unmagnetischen oder gering magnetischen Werkstoff besteht, der so angeordnet ist, daß ein magnetischer Kurzschluß zwischen den Polstücken beziehungsweise den Polstückbereichen eines Polstücks vermieden ist. Ein Vorteil eines solchen Verbindungselements ist es, daß, im Falle mehrerer Polstücke, die Lage der Polstücke zueinander bereits fixiert ist. Das Zusammensetzen der verschiedenen Bauelemente des Kontaktstückrohlings ist dadurch vereinfacht. Vorteilhaft ist es aber auch, daß das Verbindungselement sowie die Verbindung zu den Polstücken so stabil ausgeführt ist, daß eine Verstärkungsplatte im Kontaktstückrohling entfallen kann. Bildet ein Polstück aufgrund seine Form verschiedene Polstückbereiche aus, wie es beispielsweise bei der Horseshoe Anordnung der Fall ist, so daß die Polstückbereiche mit den freien Schenkeln einer U- oder Hufeisenform übereinstimmen, verbindet das Verbindungselement diese Polstückbereiche fest miteinander.
Eine vorteilhafte mechanische Stabilität des Kontaktstückrohlings ist auf besonderes einfache Weise erreicht.According to the invention, the contact piece blank is also characterized in that the at least one pole piece is mechanically reinforced by means of a connecting element and / or pole pieces are firmly connected to one another, the connecting element at least partially consisting of a non-magnetic or low-magnetic material which is arranged such that a magnetic Short circuit between the pole pieces or the pole piece areas of a pole piece is avoided. An advantage of such a connecting element is that, in the case of several pole pieces, the position of the pole pieces relative to one another is already fixed. The assembly of the various components of the contact piece blank is simplified. However, it is also advantageous that the connecting element and the connection to the pole pieces are made so stable that a reinforcing plate in the contact piece blank can be omitted. If a pole piece forms different pole piece regions due to its shape, as is the case, for example, with the horseshoe arrangement, so that the pole piece regions match the free legs of a U or horseshoe shape, the connecting element firmly connects these pole piece regions to one another.
An advantageous mechanical stability of the contact piece blank is achieved in a particularly simple manner.

Das Verbindungselement kann auch als Platte oder eine aus mehreren Bauelementen zusammengesetzte Platte gestaltet sein. Die Platte hat demnach die gleichen Vorteile wie das Verbindungselement. Wenn die Platte sich aber aus mehreren Bauelementen zusammensetzt, kann sie Bauelemente eines magnetischen Werkstoffes sowie ein Bauelement eines unmagnetischen oder gering magnetischen Werkstoffes, z.B. Edelstahl, umfassen. Die magnetischen Bauelemente werden so angeordnet, daß sie die Polstücke aufgrund ihrer Lage praktisch ergänzen, also zusammen mit den Polstücken magnetisch wirken. Dadurch ist vorteilhafterweise die Dicke der unmagnetischen Werkstoffe des Kontaktstückrohlings verkleinert, und zwar um die Dicke der Platte bzw. die Dicke der magnetischen Bauelemente.The connecting element can also be a plate or one of several components composite plate can be designed. The plate therefore has the same advantages like the connector. If the plate consists of several components composed, it can be components of a magnetic material as well Component of a non-magnetic or low magnetic material, e.g. Stainless steel, include. The magnetic components are arranged so that they Due to their position, the pole pieces should be practically supplemented, i.e. together with the pole pieces act magnetic. As a result, the thickness of the non-magnetic materials is advantageous of the contact piece blank reduced, namely by the thickness of the plate or Thickness of the magnetic components.

Erfindungsgemäß ist der Kontaktstückrohling auch dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden des napfartigen Formstücks auf der dem Grundkörper zugewandten Seite Noppen, Zapfen, Stege oder ähnliche Materialansammlungen verteilt sind, durch die der Abstand zwischen der Stelle des Wärmeeintrages, der Kontaktfläche, und der durch die Curie Temperatur temperaturbeschränkten Bauelemente, insbesondere des wenigstens einen Polstücks, erhöht ist und eine zusätzliche Wärmedämmung erreicht ist. Bei einem starken Wärmeeintrag in die Kontaktschicht, beispielsweise bei Kurzschlußschalthandlungen, besteht die Gefahr der Überschreitung der Curie Temperatur. Als vorteilhafte Maßnahme zur Erhöhung der Wärmedämmung werden die Noppen, Zapfen, Stege oder ähnliche Materialansammlungen vorgeschlagen. Durch die Noppen, Zapfen, Stege oder ähnliche Materialansammlungen wird verhindert, daß die Kontaktschicht vollständig flächig den Boden des napfartigen Formstücks berührt. Der Wärmeübergang ist damit hauptsächlich auf die Berührstellen beschränkt, die gleichzeitig die Verbindungsstellen sind, nämlich die höchsten Stellen der Noppen, Zapfen, Stege oder ähnliche Materialansammlungen. Der entstehende Zwischenraum zwischen höchster Stelle der Noppen, Zapfen, Stege oder ähnliche Materialansammlungen und dem restlichen tieferliegenden Bodenbereich des napfartigen Formstücks ist im Betrieb in einer Vakuumkammer mit Vakuum versehen, so daß dieser näherungsweise leere Raum eine besonders gute Wärmedämmung ermöglicht.According to the invention, the contact piece blank is also characterized in that the bottom of the cup-shaped fitting on the side facing the base body Knobs, pins, webs or similar material accumulations are distributed through the distance between the point of heat input, the contact surface, and the through the Curie temperature temperature restricted devices, especially the at least one pole piece is increased and additional insulation is achieved is. In the case of strong heat input into the contact layer, for example in the event of short-circuit switching operations, there is a risk of exceeding the Curie temperature. As an advantageous measure to increase the thermal insulation, the knobs, Cones, webs or similar material collections are proposed. Through the knobs, Pins, webs or similar material accumulations are prevented that the Contact layer completely touches the bottom of the cup-shaped fitting. The Heat transfer is therefore mainly limited to the contact points, which at the same time the connection points are, namely the highest points of the knobs, pins, Bars or similar collections of material. The resulting space between highest point of the knobs, pins, bars or similar material accumulations and the remaining lower-lying bottom area of the cup-shaped fitting is in operation Provide vacuum in a vacuum chamber so that it is approximately empty Enables particularly good thermal insulation.

Als besonders vorteilhaftere Größenbereich für die Höhe der Noppen, Zapfen, Stege oder ähnliche Materialansammlungen hat sich ein Maß von ca. 0,2mm bis ca. 1 mm herausgestellt. Insbesondere für ca. 0,5 mm hohe Noppen, Zapfen, Stege oder ähnliche Materialansammlungen sind gute Gesamtergebnisse für Wärmedämmwirkung unter Berücksichtigung der Stabilität des Kontaktelements zu erwarten.As a particularly advantageous size range for the height of the knobs, pins, webs or similar accumulations of material has a size of about 0.2mm to about 1mm exposed. Especially for pimples, pins, webs or similar that are approx. 0.5 mm high Material accumulations are good overall results for thermal insulation under Consideration of the stability of the contact element to be expected.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Kontaktstückrohlings, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Stabilisierungsplatte aus unmagnetischen oder gering magnetischem Material zwischen dem wenigstens einen Polstück und dem napfartigen Formstück angeordnet ist, und daß eine mechanische Stabilisierung sowie die Vermeidung eines magnetischen Kurzschlusses zwischen den Polstückbereichen eines Polstücks, beziehungsweise zwischen den Polstücken erreicht ist.A further advantageous embodiment of the contact piece blank is characterized in that that a stabilizing plate made of non-magnetic or low magnetic Material between the at least one pole piece and the cup-like shaped piece is arranged, and that mechanical stabilization and avoidance a magnetic short circuit between the pole piece regions of a pole piece, or is reached between the pole pieces.

Erfindungsgemäß ist ein Kontaktstückrohling auch dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Polstück ein sogenannter Grünling, ein aus zumindest teilweise magnetischen Pulvern formbeständig gepreßtes Formteil, ist. Vorteilhaft ist, daß die Preßform exakt die gewünschte Gestalt eines Polstücks vorgibt, wobei eine weitere mechanische Bearbeitung entfallen kann. Außerdem ist die Materialzusammensetzung durch die Mischmöglichkeiten der Pulver besonders vereinfacht und variantenreich zusammen mischbar.According to the invention, a contact piece blank is also characterized in that the at least one pole piece a so-called green compact, one made of at least partially magnetic Powders are dimensionally stable molded part. It is advantageous that the Press mold specifies exactly the desired shape of a pole piece, with another mechanical processing can be omitted. In addition, the material composition through the mixing possibilities of the powders particularly simplified and varied miscible.

Erfindungsgemäß ist ein Kontaktstückrohling auch dadurch gekennzeichnet, daß das Lot Kupfer ist. Kupfer hat vorteilhafterweise eine höhere Schmelztemperatur als die üblichen Hartlote, so daß ein möglicher nachfolgender thermischer Herstellungsprozeß, beispielsweise um eine Vakuumkammer herzustellen, nur niederere Temperaturen benötigt, die Verbindungsstellen des Kontaktstückrohlings oder Kontaktstückes sich dann jedenfalls nicht mehr lösen.According to the invention, a contact piece blank is also characterized in that the Lot of copper is. Copper advantageously has a higher melting temperature than the usual ones Hard solders, so that a possible subsequent thermal manufacturing process, for example to create a vacuum chamber, only lower temperatures needed, the connection points of the contact piece blank or contact piece itself then no longer solve.

Ein Kontaktstück für Axialmagnetfeldanwendungen in einer Vakuumkammer hat wenigstens ein Polelement und einem Kontaktelement, wobei das Kontaktelement eine Trägerplatte besitzt, auf der eine Kontaktmaterialschicht aus elektrisch weniger gut leitendem, lichtbogenabbrandfestem Material vorhanden ist, wobei die Kontaktmaterialschicht eine Sinterstruktur aufweist, sowie zwischen dem wenigstens einen Polelement und der Trägerplatte ein Verbindungslot vorhanden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Kontaktmaterialschicht mit einem dritten Material getränkt ist, insbesondere im Bereich der Berührfläche zwischen der Kontaktmaterialschicht und der Trägerplatte, daß die Kontaktmaterialschicht und die Trägerplatte durch das dritte Material verbunden sind, und daß die Trägerplatte an der Berührfläche durch das dritte Material gerade einwandfrei benetzt ist, und daß das dritte Material nicht oder nur als hauchdünne Schicht vorhanden ist.
Ein solches Kontaktstück wird insbesondere aus einem erfindungsgemäßen Kontaktstückrohling durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt. Dann besitzt das Kontaktstück jedenfalls die vorgenannten vorteilhaften Eigenschaften. A contact piece for axial magnetic field applications in a vacuum chamber has at least one pole element and one contact element, the contact element having a carrier plate on which there is a contact material layer made of less electrically conductive, arc-erosion-resistant material, the contact material layer having a sintered structure, and between the at least one pole element and a connection solder is present on the carrier plate. According to the invention, it is provided that the contact material layer is impregnated with a third material, in particular in the area of the contact surface between the contact material layer and the carrier plate, that the contact material layer and the carrier plate are connected by the third material, and that the carrier plate is at the contact surface by the third material is just properly wetted, and that the third material is not present or only as a wafer-thin layer.
Such a contact piece is produced in particular from a contact piece blank according to the invention by the method according to the invention. Then the contact piece in any case has the aforementioned advantageous properties.

Es ist auch eine Kontaktstückanordnung für Axialmagnetfeldanwendungen in einer Vakuumkammer vorteilhaft mit einem Kontaktelement mit wenigstens einem Polbauelement und einem Kontaktbauelement, wobei das Kontaktbauelement eine Basisplatte besitzt, auf der eine erste Kontaktmaterialschicht aus elektrisch weniger gut leitendem, lichtbogenabbrandfestem Material vorhanden ist, wobei die erste Kontaktmaterialschicht eine Sinterstruktur aufweist, und zwischen dem Polbauelement und der Basisplatte ein Verbindungslot vorhanden ist, sowie einem diesem zugeordneten Kontaktträger. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß in dem Kontaktträger ein Paßelement eingefügt ist, welches zur Fixierung des Kontaktelements gegen Verdrehen in einer bestimmten Position zu einem zugeordneten Kontaktträger vorhanden ist, daß in dem Kontaktelement eine erste Ausnehmung zur Aufnahme des Kontaktträgers vorhanden ist, in der eine zweite Ausnehmung vorhanden ist, in die das Paßelement beim Zusammenfügen von Kontaktträger und Kontaktelement eingepaßt ist, und daß wenigstens eine Markierung auf dem Kontaktträger vorhanden ist, aus der die radiale Stellung des Kontaktträgers und damit des Kontaktelements erkennbar ist.
Durch den Paßstift ist vorteilhafterweise erreicht, daß das Kontaktelement sich nicht mehr gegen den Kontaktträger verdrehen kann. Die Winkellage des Kontaktträgers ist auf diese Weise immer erkennbar, insbesondere während des Zusammenbaus der Kontaktanordnung sowie der Vakuumkammer, wenn beispielsweise eine Quadrupolanordnung vorgesehen ist, die eine bestimmte Winkellage der Kontaktelemente zueinander erfordern.It is also a contact piece arrangement for axial magnetic field applications in a vacuum chamber, advantageously with a contact element with at least one pole component and a contact component, the contact component having a base plate on which there is a first contact material layer made of less electrically conductive, arcing-resistant material, the first contact material layer being a Sintered structure, and between the pole component and the base plate, a connection solder is present, and a contact carrier associated therewith. According to the invention it is provided that a fitting element is inserted in the contact carrier, which is provided for fixing the contact element against rotation in a certain position relative to an associated contact carrier, that in the contact element there is a first recess for receiving the contact carrier, in which a second recess is present, in which the fitting element is fitted when joining the contact carrier and contact element, and that there is at least one mark on the contact carrier from which the radial position of the contact carrier and thus the contact element can be seen.
The dowel pin advantageously ensures that the contact element can no longer rotate against the contact carrier. The angular position of the contact carrier can always be recognized in this way, in particular during the assembly of the contact arrangement and the vacuum chamber, if, for example, a quadrupole arrangement is provided which requires a specific angular position of the contact elements with respect to one another.

Besonders vorteilhaft und einfach kann in der Kontaktstückanordnung das Kontaktelement auch der erfindungsgemäße Kontaktstückrohling oder das Kontaktstück sein.The contact element can be particularly advantageous and simple in the contact piece arrangement can also be the contact piece blank according to the invention or the contact piece.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung, sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.On the basis of exemplary embodiments shown in the drawing, the invention, advantageous embodiments and improvements of the invention, as well as special Advantages of the invention are explained and described in more detail.

Es zeigen:

Fig. 1: eine Schnittansicht eines Kontaktstückrohlings,
Fig. 2: eine Draufsicht auf eine Haltevorrichtung zum Positionieren der Bauelemente eines Kontaktstückrohlings,
Fig. 3: eine Schnittansicht der Haltevorrichtung mit eingesetztem Kontaktstückrohling,
Fig. 4: eine Schnittansicht durch ein mechanisch bearbeitetes Kontaktstück,
Fig. 5: eine perspektivische Ansicht auf den Boden eines zweiten napfartigen Formstücks,
Fig. 6: eine Schnittansicht durch den Boden des zweiten napfartigen Formstücks, und
Fig. 7: eine perspektivische Ansicht auf eine Anordnung von zwei Kontaktstücken und zwei Kontaktstückträgern.

Show it:

Fig. 1: 2 shows a sectional view of a contact piece blank,
Fig. 2: 2 shows a plan view of a holding device for positioning the components of a contact piece blank,
Fig. 3: 2 shows a sectional view of the holding device with inserted contact piece blank,
Fig. 4: 2 shows a sectional view through a mechanically processed contact piece,
Fig. 5: 2 shows a perspective view of the bottom of a second cup-like shaped piece,
Fig. 6: a sectional view through the bottom of the second cup-shaped piece, and
Fig. 7: a perspective view of an arrangement of two contact pieces and two contact piece carriers.

In Fig.1 ist eine Schnittansicht eines Kontaktstückrohlings 10 dargestellt. Der Kontaktstückrohling 10 ist im wesentlichen symmetrisch zu einer Symmetrielinie S ausgebildet, wobei er ein napfartiges Formstück 20 mit einem Rand 21 aufweist, in das ein Grundkörper 22 eingebracht ist. Auf den Grundkörper 22 ist eine Sinterstruktur 24 aufgebracht. Das napfartige Formstück 20 steht auf einem Polbauteil 26. Die radiale Ausdehnung des napfartigen Formstücks 20 ist größer als die entsprechende Ausdehnung des Polbauteils 26, überragt also dessen radiale Begrenzung gering. Das Polbauteil 26 weist zwei Polstücke 27, 28 auf, die mit einem Verbindungselement 32 verbunden sind. Die dem napfartigen Formstück 20 zugewandte Fläche des Polbauteils 26, die sich aus den Teilflächen der Polstücke 27, 28 und dem Verbindungselement 32 zusammensetzt, ist plan. Ein Lot 36 verbindet diese Fläche mit dem napfartigen Formstück 20 auf deren Außenfläche des Bodens 34.1 shows a sectional view of a contact piece blank 10. The contact blank 10 is essentially symmetrical to a line of symmetry S, wherein it has a cup-like shaped piece 20 with an edge 21 into which a base body 22 is introduced. A sintered structure 24 is applied to the base body 22. The cup-like shaped piece 20 stands on a pole component 26. The radial extension the cup-shaped fitting 20 is larger than the corresponding extension of the Pole component 26, so slightly exceeds its radial limit. The pole component 26 has two pole pieces 27, 28 which are connected to a connecting element 32. The surface of the pole component 26 facing the cup-like shaped piece 20, which is made up of the partial surfaces of the pole pieces 27, 28 and the connecting element 32, is planned. A solder 36 connects this surface to the cup-like shaped piece 20 on the latter Outer surface of the bottom 34.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Haltevorrichtung 11 zum Positionieren der Bauelemente des Kontaktstückrohlings 10, wobei die Haltevorrichtung während des einzigen Arbeitsschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird. Die Haltevorrichtung 11 ist ein scheibenförmiges Bauteil 41 mit dem Durchmesser D1. Das scheibenförmige Bauteil 41 weist auf seiner Oberseite einen axial vorspringenden ringförmigen Randbereich 46 der konstanten Breite B auf, der konzentrisch zu der Symmetrielinie S ist und dessen Innendurchmesser den Wert D2 aufweist. Im scheibenförmigen Bauteil 41 sind zwei gleich große, rechteckige Ausnehmungen 39, 40 vorgesehen, die sich so gegenüberliegen, daß die sich zugewandten, jeweils längeren Seiten der Rechtecke parallel sind und den Abstand A aufweisen. Die Ausnehmungen 39, 40 sind so groß, daß sie den ringförmigen Randbereich 46 mit ihren Ecken gerade nicht berühren. Der Abstand A entspricht in etwa einem Drittel des Maßes des Durchmessers D1 des Grundkörpers 41.2 shows a plan view of a holding device 11 for positioning the components of the contact piece blank 10, wherein the holding device during the single Working step of the method according to the invention is used. The holding device 11 is a disk-shaped component 41 with the diameter D1. The disc-shaped Component 41 has an axially projecting ring-shaped on its upper side Edge region 46 of constant width B, which is concentric with line of symmetry S. and the inside diameter of which is D2. In the disc-shaped component 41 are two rectangular recesses 39, 40 of the same size, which are so opposite that the facing, longer sides of the rectangles are parallel and have the distance A. The recesses 39, 40 are so large that they do not just touch the annular edge region 46 with its corners. The Distance A corresponds to approximately one third of the dimension of the diameter D1 of the Basic body 41.

Fig. 3 stellt eine Schnittansicht der Haltevorrichtung mit eingesetztem Kontaktstückrohling 10 dar. In den beiden Ausnehmungen 39, 40 befinden sich die Polstücke 28, 29, die gerade in die Ausnehmungen 39, 40 passen, und zwar so, daß der Teil der Polstücke 28, 29, der am weitesten von dem Bodenelement 34 entfernt ist, gerade den Boden der Ausnehmungen 39,40 berührt. Das Verbindungselement 32 des Polbauteils 26 liegt auf dem stegförmigen Bereich 42 des scheibenförmigen Bauteils 41 zwischen den Ausnehmungen 39, 40 und die Breite A aufweist und eine Höhe H besitzt, auf. Das Maß des Abstands A entspricht ca. der Breite des Verbindungselements 32, so daß die inneren Seiten der Polstücke 27, 28 gerade die Kanten des stegförmigen Bereiches 42 berühren, und somit das Polbauteil 26 insgesamt eindeutig positioniert ist. Der ringförmige Randbereich 46 des scheibenförmigen Bauteils 41 hat eine Randhöhe H1. In den durch den ringförmigen Randbereich 46 umfaßten Raum paßt das napfartige Formstück 20 gerade hinein. Die Form besitzt den Außendurchmesser D2. Der ringförmige Randbereich 46 bestimmt also die radiale Position des napfartigen Formstücks 20 relativ zum Polbauteil 26 eindeutig. Das napfartige Formstück 20 steht auf dem Polbauteil 26 nach Zwischenlegen eines Lotes 36 auf. Es ist ein Mindestabstand H2 zwischen der oberen Begrenzungsfläche des scheibenförmigen Bauteils 41 und der Begrenzungsfläche des napfartigen Formstücks 20, die der Begrenzungsfläche des scheibenförmigen Bauteils 41 zugewandt ist, vorhanden, der genau dem Maß der Summe der Materialdicken des Lotes 36 sowie des Verbindungselements 32 entspricht. Fig. 3 shows a sectional view of the holding device with inserted contact piece blank 10. In the two recesses 39, 40 are the pole pieces 28, 29 which just fit in the recesses 39, 40, and so that the part of the pole pieces 28, 29 which is farthest from the bottom element 34, just the bottom of the Recesses touched 39.40. The connecting element 32 of the pole component 26 lies on the web-shaped area 42 of the disk-shaped component 41 between the recesses 39, 40 and having the width A and a height H, on. The measure the distance A corresponds approximately to the width of the connecting element 32, so that the inner On the sides of the pole pieces 27, 28, the edges of the web-shaped area 42 are straight touch, and thus the pole member 26 is clearly positioned overall. The ring-shaped The edge region 46 of the disk-shaped component 41 has an edge height H1. In the the cup-shaped fitting fits through the space enclosed by the annular edge region 46 20 straight into it. The shape has the outer diameter D2. The ring-shaped Edge region 46 thus determines the radial position of the cup-like shaped piece 20 relative to the pole component 26 clearly. The cup-like shaped piece 20 stands on the pole component 26 after interposing a solder 36. There is a minimum distance H2 between the upper boundary surface of the disk-shaped component 41 and the boundary surface of the cup-shaped fitting 20, which is the boundary surface of the disc-shaped Component 41 is facing, which is exactly the measure of the sum corresponds to the material thickness of the solder 36 and the connecting element 32.

Der einzige Arbeitsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hier wie folgt vorbereitet und durchgeführt.The only working step of the method according to the invention is prepared here as follows and carried out.

In die Haltevorrichtung 11 wird das Polbauteil 26 so eingebracht, daß sich die Polstücke 27, 28 in den Ausnehmungen 39, 40 befinden. Das Polbauteil 26 ist dann in der Haltevorrichtung 11 richtig eingebracht, wenn das Verbindungselement 32 auf dem stegförmigen Bereich 42 plan aufliegt und die Polstücke 27, 28 gerade den Boden der Ausnehmungen 39, 40 berühren. Das Polbauteil 26 ist somit positioniert und eine Lageänderung gegen die Vorrichtung 11 ist nicht mehr möglich. Auf die obere ebene Begrenzungsfläche des Polbauteils 26 wird das Lot 36, beispielsweise als Kupfer - Lotfolie, aufgebracht. Hierauf wiederum wird das napfartige Formstück 20 gestellt. Da wie beschrieben die äußere radiale Abmessung des napfartigen Formstücks 20 gerade dem Durchmesser D2 entspricht wird das napfartige Formstück 20 eindeutig durch den ringförmigen Randbereich positioniert. Durch ein Andrücken des napfartigen Formstücks 20 in Richtung der Haltevorrichtung 11 ist sicherzustellen, daß die dem Lot 36 zugewandte Seite des napfartigen Formstücks 20, das Lot 36 und das Polbauteil 26 plan zueinander sind sowie sich flächig berühren. Der Grundkörper 22 wird in das napfartige Formstück 20 einbracht. Auf den Grundkörper 22 wird die Sinterstruktur 24, beispielsweise auch in ihrer Vorfertigungsgestalt als Pulver, aufgebracht. Nun wird der Kontaktstückrohling 10 in seiner Haltevorrichtung 11 im einzigen Arbeitsschritt des Verfahrens einer Temperaturerhöhung unterzogen. Die Temperatur wird so weit erhöht, daß sie oberhalb der Schmelztemperaturen des Lotes 36 sowie des Grundkörpers 22, aber noch unterhalb der Schmelztemperatur der Sinterstruktur 24 liegt. Der geschmolzene Grundkörper 22 tränkt nun die Sinterstruktur 24, indem er in dessen Struktur eindringt. Die Materialmenge des Grundkörpers 22 ist dabei so bemessen, daß nach dem vollständigen Tränken gerade noch soviel Grundkörpermaterial übrig ist, das zur Verbindung des napfartigen Formstücks 20 mit der getränkten Sinterstruktur ausreicht. Nach Ende des Arbeitsschritts und nachfolgender Abkühlung liegt ein Kontaktstückrohling 10 vor, bei dem die getränkte Sinterstruktur, das napfartige Formstück 20 und das Polbauteil 26 fest miteinander verbunden sind. Der Kontaktstückrohling 10 kann jetzt aus der Haltevorrichtung 11 entnommen werden. In the holding device 11, the pole member 26 is introduced so that the pole pieces 27, 28 are located in the recesses 39, 40. The pole component 26 is then in the holding device 11 correctly inserted when the connecting element 32 on the web-shaped Area 42 lies flat and the pole pieces 27, 28 just the bottom of the recesses 39, 40 touch. The pole component 26 is thus positioned and a change in position against the device 11 is no longer possible. On the upper flat boundary surface of the pole component 26, the solder 36, for example as a copper solder foil, applied. In turn, the cup-shaped fitting 20 is placed. As described the outer radial dimension of the cup-shaped fitting 20 just that Corresponds to diameter D2, the cup-like shaped piece 20 is clearly defined by the positioned annular edge area. By pressing on the cup-shaped fitting 20 in the direction of the holding device 11 is to ensure that the solder 36th facing side of the cup-shaped fitting 20, the solder 36 and the pole component 26 are flat to each other and touch each other. The base body 22 is in the introduces cup-shaped fitting 20. The sintered structure 24, for example, also applied in their prefabrication form as a powder. Now the Contact piece blank 10 in its holding device 11 in the single step of Process subjected to an increase in temperature. The temperature is raised so far that they are above the melting temperatures of the solder 36 and the base body 22, but is still below the melting temperature of the sintered structure 24. The melted one Base body 22 now impregnates sintered structure 24 by being in it Structure penetrates. The amount of material of the base body 22 is dimensioned so that after the complete soaking, there is just enough body material left for connecting the cup-shaped fitting 20 to the impregnated sintered structure sufficient. At the end of the work step and subsequent cooling, there is a contact piece blank 10 before, in which the impregnated sintered structure, the cup-like shaped piece 20 and the pole component 26 are firmly connected. The contact piece blank 10 can now be removed from the holding device 11.

In Fig. 4 ist Schnittansicht durch ein mechanisch bearbeitetes Kontaktstück 12 dargestellt, wie es aus dem Kontaktstückrohling 10 aus Fig. 1 nach mechanischer Bearbeitung gefertigt ist und als Bauteil fertig zur weiteren Verwendung vorliegt. Das Kontaktstück 12 ist an seinem kompletten radialen Randbereich so bearbeitet, daß eine zylindrische äußere Randfläche 51 vorhanden ist. Die äußere Randfläche 51 setzt sich aus den entsprechenden Teilflächen der folgenden Bauelemente zusammen: ein bearbeitetes Polelement 50, ein bearbeitetes Lot 52, eine Trägerplatte 54 und eine Kontaktmaterialschicht 56. Das Kontaktstück 12 hat eine von seiten des bearbeiteten Polelements 50 zentrisch angebrachte Ausnehmung 58, die bis in die Kontaktmaterialschicht 56 hineinragt, aber nicht bis zur äußeren Oberfläche 60 der Kontaktmaterialschicht 56 reicht. Die äußere Oberfläche 60 ist so bearbeitet, daß sie eben ist und eine rechtwinklige Ausrichtung zur Symmetrielinie S besitzt. Die begrenzende Kante 62 der äußeren Oberfläche 60 ist abgerundet, so daß ein kreisbogenartiger Übergang zwischen der äußeren Randfläche 51 und der äußeren Oberfläche 60 vorhanden ist.4 shows a sectional view through a mechanically processed contact piece 12, as is the case with the contact piece blank 10 from FIG. 1 after mechanical processing is manufactured and is available as a component ready for further use. The contact piece 12 is machined on its complete radial edge area so that a cylindrical outer edge surface 51 is present. The outer edge surface 51 is exposed the corresponding sub-areas of the following components: a machined one Pole element 50, a processed solder 52, a carrier plate 54 and a contact material layer 56. The contact piece 12 has one of the machined pole element 50 centrally located recess 58 that extends into the contact material layer 56 protrudes, but not to the outer surface 60 of the contact material layer 56 is enough. The outer surface 60 is machined to be flat and one is perpendicular to the line of symmetry S. The limiting edge 62 of the outer surface 60 is rounded, so that an arcuate transition between the outer edge surface 51 and the outer surface 60 is present.

In Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht auf den Boden 71 des napfartigen Formstücks 20 gemäß Fig. 1 dargestellt. Der Blick des Beobachters fällt von einer erhöhten Position aus von oben auf den Boden 71 der auf der dem Polbauteil zugewandten Seite eine noppenartige Bodenstruktur aufweist. Die noppenartigen Erhöhungen 72 sind auf dem Boden 71 mit Abständen zueinander verteilt und in dieser Ansicht als Dellen zu erkennen. Die noppenartigen Erhöhungen 72 erhöhen den Abstand zwischen der getränkten Sinterstruktur und dem Polbauteil. Nur an den noppenartigen Erhöhungen 72 verbindet ein Lot den Boden 71 mit dem Polbauteil oder ggf. mit einer Verstärkungsplatte. Es entsteht ein Freiraum zwischen dem Polbauteil oder der Versstärkungsplatte und dem Boden 71, der lediglich mit einem Vakuum der Qualität der Vakuumkammer gefüllt ist. Zur Verdeutlichung ist in dieser Fig. eine Lotfolie 70 auf die noppenartigen Erhöhungen 72 plaziert. Daher ist eine Erhöhung der Wärmedämmung zwischen Kontaktfläche, nämlich der Stelle des Wärmeeintrages, und dem Bauelement mit der ferromagnetischen Eigenschaft, dem Polbauteil, erreicht. Ein Überschreiten der Curie Temperatur ist daher vermieden. Als gute Höhe für die noppenartigen Erhöhungen 72 hat sich das Maß vom ca. 0,5 mm erwiesen. 5 is a perspective view of the bottom 71 of the cup-like shaped piece 20 shown in FIG. 1. The observer's gaze falls from an elevated position from above onto the bottom 71 of the one on the side facing the pole component has knob-like bottom structure. The knob-like elevations 72 are on the Floor 71 spaced apart and recognizable as dents in this view. The knob-like elevations 72 increase the distance between the soaked Sintered structure and the pole component. Connects only to the knob-like elevations 72 a solder the bottom 71 with the pole component or possibly with a reinforcing plate. It there is a free space between the pole component or the reinforcement plate and the Bottom 71, which is only filled with a vacuum of the quality of the vacuum chamber. For the sake of clarity, a solder foil 70 is on the nub-like elevations in this FIG 72 placed. Therefore, an increase in thermal insulation between the contact surface, namely the location of the heat input, and the component with the ferromagnetic Property, the pole component. Exceeding the Curie temperature is therefore avoided. This has proven to be a good height for the knob-like elevations 72 0.5 mm.

Die Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht durch den Boden 71 des zweiten noppenartigen Formstückes mit auf die noppenartige Bodenstruktur aufgelegter Lotfolie 70. Die Schnittebene ist aus Fig. 5 ersichtlich. Hier ist deutlich der Freiraum zwischen der Lotfolie 70 und dem Bodenbereich der zweiten napfartigen Formstück zu erkennen, der die gesteigerte Wärmedämmwirkung verursacht.Fig. 6 shows a sectional view through the bottom 71 of the second knob-like Shaped piece with solder foil 70 placed on the knob-like base structure Section plane can be seen from FIG. 5. Here there is a clear space between the solder foil 70 and the bottom region of the second cup-shaped fitting, which the causes increased thermal insulation.

Die Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Anordnung von zwei weiteren Kontaktstücken 75, 76 und zwei Kontaktträgern 77, 78. Die einzelnen Elemente der Anordnung befinden sich auf einer gemeinsamen Mittellinie und sind so angeordnet, daß sie einen Quadrupol ausbilden.7 shows a perspective view of an arrangement of two more Contact pieces 75, 76 and two contact carriers 77, 78. The individual elements of the arrangement are located on a common center line and are arranged in such a way that they form a quadrupole.

Die beiden weiteren Kontaktstücke 75, 76 weisen, wie für eine Quadrupolanordnung in einer Axialmagnetfeldanordnung üblich, zwei parallel liegende Längsschlitze auf. Aus diesen Längsschlitzen ist ersichtlich, wie die später zuzuordnenden Polstücke im Kontaktstück liegen werden. In der einen Zwischenplatte 76 ist eine erste Ausnehmung 80 zu erkennen, wobei diese genau zentrisch in der Zwischenplatte 76 liegt und zu der Seite weist, welcher dem zugeordneten Kontaktträger 78 gegenüberliegt. Die erste Ausnehmung 80 weist im wesentlichen genau die Dimensionen auf, die ein Zapfen 82 aufweist, der an der Stirnseite des zylindrischen, zugeordneten Kontaktträgers 78, angeformt ist und zwar an der Seite, die der einen Zwischenplatte 76 gegenüberliegt. An einer Stelle weist die erste Ausnehmung 80 eine zweite Ausnehmung 84 auf, wobei diese eine längliche Form, mit einer Dimension, die zur Aufnahme eines Paßelementes 86 ausreicht. Die zweite Ausnehmung 84 ist parallel zu den Längsschlitzen der Zwischenplatte ausgerichtet. Der dieser einen Zwischenplatte 76 zugeordnete Kontaktträger 78 besitzt eine im wesentlichen zylindrische Grundform. An dem dort angeformten Zapfen 82 befindet sich in dessen Mantelfläche eine dritte Ausnehmung 88, die zur Aufnahme des Paßelementes 86 vorgesehen ist. Die Lage des Paßelements 86 ist so gewählt, daß der Zapfen 82 in die erste Ausnehmung 80 eingefügt werden kann und das Paßelement 86 dann genau in die zweite Ausnehmung 84 eingefügt ist. Die Lage des Paßelements 86 ist durch eine Linienmarkierung 90 angezeigt, die sich in gleicher radialer Lage wie der Paßelements 86 an der Mantelfläche des Kontaktträgers 78, an der dem Zapfen entgegengesetzt liegenden Stirnseite beginnend, befindet. Das dem eben beschriebenen weiteren Kontaktstück 76 gegenüberliegenden weitere Kontaktstück 75 weist die gleichen Merkmale auf. Der zugeordnete gegenüberliegenden Kontaktträger 77 ist ebenfalls gleich ausgeführt zum beschriebenen Kontaktträger 78 mit einem Unterschied, daß die dort angebrachte zweite Linienmarkierung 92 um ca. 90° versetzt zur Lage des zugeordneten Paßelementes ist, derart, daß beide Linienmarkierungen 90, 92 fluchten, wenn die gewünschte Winkelposition der Kontaktstücke 75, 76 zueinander erreicht ist.The two further contact pieces 75, 76 have, as for a quadrupole arrangement in FIG an axial magnetic field arrangement, two parallel longitudinal slots. Out these longitudinal slots can be seen, like the pole pieces to be assigned later in the contact piece will lie. In one intermediate plate 76 there is a first recess 80 to recognize, which is exactly centered in the intermediate plate 76 and to the Side, which is opposite the associated contact carrier 78. The first Recess 80 essentially has exactly the dimensions that a pin 82 has, which is integrally formed on the end face of the cylindrical, associated contact carrier 78 is on the side opposite the one intermediate plate 76. On At one point, the first recess 80 has a second recess 84, wherein this is an elongated shape, with a dimension that can accommodate a fitting element 86 is sufficient. The second recess 84 is parallel to the longitudinal slots of the intermediate plate aligned. The contact carrier associated with this one intermediate plate 76 78 has an essentially cylindrical basic shape. On the molded on there Pin 82 is in the lateral surface of a third recess 88, which for Recording of the fitting element 86 is provided. The position of the fitting element 86 is so chosen that the pin 82 can be inserted into the first recess 80 and the fitting element 86 is then inserted exactly into the second recess 84. The location the fitting element 86 is indicated by a line marking 90 which is the same radial position as the fitting element 86 on the outer surface of the contact carrier 78 starting from the end face opposite the pin. That the Another contact piece 76 just described opposite other contact piece 75 has the same characteristics. The assigned opposite contact carrier 77 is also identical to the contact carrier 78 described a difference that the second line marking 92 made there by about 90 ° is offset from the position of the associated fitting element, such that both line markings 90, 92 are aligned when the desired angular position of the contact pieces 75, 76 to each other is reached.

Wie eingangs beschrieben stehen sich die beiden weiteren Kontaktstücke 75, 76 um 90° verdreht gegenüber, um die Quadrupolanordnung zu erhalten. Eine zweite Linienmarkierung 92 ist am Kontaktträger 77 um 90° verdreht gegenüber dem zugeordneten zweiten Paßstift angebracht, so daß die beiden Linienmarkierungen 90, 92 insgesamt in der Gesamtanordnung fluchten. As described at the beginning, the two further contact pieces 75, 76 are around one another 90 ° rotated opposite to maintain the quadrupole arrangement. A second line marker 92 is rotated by 90 ° on the contact carrier 77 with respect to the associated one second alignment pin attached so that the two line markings 90, 92 in total of the overall arrangement.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: KontaktstückrohlingContact piece blank
1111: Haltevorrichtungholder
1212: Kontaktstückcontact piece
2020: napfartiges FormstückCup-shaped fitting
2121: Randedge
2222: Grundkörperbody
2424: Kontaktstückcontact piece
2626: Polbauteilpole member
27, 2827, 28: Polstückepole pieces
3232: Verbindungselementconnecting element
3434: Bodenelementfloor element
3636: Lotsolder
39, 4039, 40: Ausnehmungenrecesses
4141: scheibenförmiges Bauteildisc-shaped component
4242: stegförmiger Bereichweb-shaped area
4646: ringförmiger Randbereichannular edge area
5050: Polelementpole element
5151: äußere Randflächeouter edge surface
5252: bearbeitetes Lotprocessed lot
5454: Trägerplattesupport plate
5656: KontaktmaterialschichtContact material layer
5858: zentrisch angebrachte Ausnehmungcentrally located recess
6060: äußere Kanteouter edge
6262: begrenzende Kantedelimiting edge
7070: Lotfoliesolder foil
7171: Bodenground
7272: noppenartige Erhöhungennub-like increases
75, 7675, 76: Kontaktelemente contact elements
77, 7877, 78: Kontaktträgercontact support
8080: erste Ausnehmungfirst recess
8282: Zapfenspigot
8484: zweite Ausnehmungsecond recess
8686: PaßelementA locating element
8888: dritte Ausnehmungthird recess
9090: Linienmarkierungline marking
9292: zweite Linienmarkierungsecond line marking
AA: Abstanddistance
BB: Breitewidth
D1D1: Durchmesserdiameter
D2D2: zweiter Durchmessersecond diameter
HH: Höheheight
H1H1: Randhöheedge height
H2H2: Mindestabstandminimum distance
SS: Symmetrielinieline of symmetry

Claims

Method for producing a contact piece blank for applications in an axial magnetic field of a vacuum chamber, with at least one pole piece (27, 28) and a contact element, the contact element having a cup-like moulded piece (20), in which a basic body (22) of material with good electrical conduction (first material) and a contact layer of a material which has less good electrical conduction and is resistant to arc erosion (second material) is present, and the contact layer (24) having a sintered structure, and a solder (36) being present between the at least one pole piece (27, 28) and the cup-like moulded piece (20), characterized in that at least the at least one pole piece (27, 28), the cup-like moulded piece (20), the basic body (22) and the contact layer (24) are connected to one another in a temperature-increasing process, in which

a) the contact layer (24) is introduced into the cup-like moulded piece (20) over the basic body (22), there being enough material of the basic body (22) that the contact layer (24) is impregnated and the bottom of the cup-like moulded piece (20) is wetted, and a holding device (11) receiving the at least one pole piece (27, 28) and holding it in its position during the working step, and the cup-like moulded piece (20) being held above the at least one pole piece (27, 28), and in which

b) at least the at least one pole piece (27, 28), the solder (36), the cup-like moulded piece (20), the basic body (22), the contact layer (24) and the holding device (11) are heated to above the melting temperature of the first material and of the solder (36), but still below the melting temperature of the second material, the first material melts, penetrates into the contact layer (24), but still just satisfactorily wets the bottom of the cup-like moulded piece (20), but is no longer present as the basic body (22), and the solder (36) connects at least the at least one pole piece (27, 28) to the cup-like moulded piece (20).
Method for producing a contact piece blank according to Claim 1, characterized in that, to form the sintered structure, the second material is scattered in powder form onto the first material, in that the materials are initially heated to a sintering temperature or degassing temperature below the melting temperature of the first material, to produce the sintered structure, and after that both are heated above the melting temperature of the first material.
Method for producing a contact piece blank according to Claim 1 or 2, characterized in that, before the temperature-increasing process takes place, a non-magnetic or low-magnetic plate is inserted as a mechanical reinforcement between the at least one pole piece (27, 28) and the cup-like moulded piece (20), in that a solder is respectively placed between the at least one pole piece (27, 28) and the non-magnetic or low-magnetic plate and the cup-like moulded piece (20), and in that the non-magnetic or low-magnetic plate is connected by means of the solders to the at least one pole piece (27, 28) and the cup-like moulded piece (20) by the temperature-increasing process.
Method for producing a contact piece blank (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one pole piece (27, 28) is assembled from a number of plate-like components, in that a solder is respectively placed between the individual plate like components, and in that the plate-like components are connected to form the at least one pole piece (27, 28) by the temperature-increasing process.
Method for producing a contact piece (12) from a contact piece blank which is produced by the method according to one of the preceding claims, characterized in that the contact piece blank (10) is mechanically worked, in particular machined.
Contact piece blank (10) for applications in an axial magnetic field of a vacuum chamber which is produced by the method according to one of Claims 1 to 4, with at least one pole piece (27, 28) and a contact element, the contact element having a cup-like moulded piece (20), in which a basic body (22) of material with good electrical conduction (first material) and a contact layer (24) of material which has less good electrical conduction and is resistant to arc erosion (second material) is present, the contact layer (24) having a sintered structure, and a solder (36) being present between the at least one pole piece (27, 28) and the cup-like moulded piece (20), characterized in that there is just such an amount of the first material that the contact layer (24) is impregnated with the first material but the bottom of the cup-like moulded piece (20) is still just satisfactorily wetted, so that the first material is then only present as the basic body (22) in the form of a wafer-thin layer.
Contact piece blank (10) according to Claim 6, characterized in that the first material is copper.
Contact piece blank (10) according to either of Claims 6 and 7, characterized in that the at least one pole piece (27, 28) is mechanically reinforced by means of a connecting element and/or pole pieces (27, 28) are connected to one another, the connecting element consisting at least partially of a non-magnetic or low-magnetic material, which is arranged in such a way as to avoid a magnetic short-circuit between the pole pieces (27, 28) or pole piece regions of a pole piece.
Contact piece blank (10) according to Claim 8, characterized in that the connecting element is a plate or a plate assembled from a number of components.
Contact piece blank (10) according to one of Claims 6 to 9, characterized in that distributed on the bottom of the cup-like moulded piece (20), on the side remote from the basic body (22), are dimples, studs, webs or similar accumulations of material, which have the effect of increasing the distance between the point of heat input, the contact area and the components temperature-restricted by the Curie temperature, in particular of the at least one pole piece (27, 28), and of achieving additional heat insulation.
Contact piece blank (10) according to one of Claims 6 to 10, characterized in that the dimples, studs, webs or similar accumulations of material on the bottom are from about 0.2 mm to about 1 mm high.
Contact piece blank (10) according to one of Claims 6 to 11, characterized in that a stabilizing plate of non-magnetic or low-magnetic material is arranged between the at least one pole piece (27, 28) and the cup-like moulded piece (20), and in that a mechanical stabilization and the avoidance of a magnetic short-circuit between the pole piece regions of a pole piece or between the pole pieces (27, 28) is achieved.
Contact piece blank (10) according to one of Claims 6 to 12, characterized in that the at least one pole piece (27, 28) is a so-called green compact, a dimensionally stable moulded piece obtained by compressing at least partially magnetic powders.
Contact piece blank (10) according to one of Claims 6 to 13, characterized in that the solder is copper.
Contact piece (12) for applications in an axial magnetic field of a vacuum chamber, with at least one pole element (50) and a contact element, the contact element having a carrier plate (54), on which there is a layer of contact material (56) of a material which has less good electrical conduction and is resistant to arc erosion, the layer of contact material (56) having a sintered structure, and a connecting solder (52) being present between the pole element (50) and the carrier plate (54), characterized in that the layer of contact material (56) is impregnated with a third material, in particular in the region of the contact area between the layer of contact material (56) and the carrier plate (54), in that the layer of contact material (56) and the carrier plate (54) are connected by the third material, in that the carrier plate (54) is just satisfactorily wetted by the third material at the contact area, and in that the third material is present as a wafer-thin layer.
Contact piece (12) according to Claim 15, characterized in that the contact piece (12) is produced from a contact piece blank (10) with the features according to one of Claims 6 to 14 by using the method according to Claim 5.
Contact piece arrangement of contact pieces according to Claim 15, for applications in an axial magnetic field of a vacuum chamber, with a contact element (75, 76), with at least one pole component and a contact component, the contact component having a base plate, on which there is a first layer of contact material of a material which has less good electrical conduction and is resistant to arc erosion, the first layer of contact material having a sintered structure, and a connecting solder being present between the pole element and the base plate, and also a contact carrier (77, 78) assigned to the contact element (75, 76), characterized in that

a) inserted in the contact carrier (77, 78) is a fitting element (86), which is present for fixing the contact element (75, 76) against twisting, in a specific position in relation to an assigned contact carrier (77, 78),

b) in that in the contact element (75, 76) there is a first clearance (80) for receiving the contact carrier (77, 78), in which there is a second clearance (84) into which the fitting element (86) is fitted when the contact carrier (77, 78) and the contact element (75, 76) are joined together,

c) and in that there is on the contact carrier (77, 78) at least one marking, from which the radial position of the contact carrier, and consequently of the contact element (75, 76) is evident.
Contact piece arrangement according to Claim 17, characterized in that the second clearance (84) is present in the non-magnetic or low-magnetic plate, the connecting element (32), the cup-like moulded piece (20), the carrier plate (54) or on a corresponding component of the contact element (75, 76).