EP1385183B1 - Schaltkontaktanordnung mit einem Kontakthebel und einem biegsamen Leiter - Google Patents

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EP1385183B1
EP1385183B1 EP20030090182 EP03090182A EP1385183B1 EP 1385183 B1 EP1385183 B1 EP 1385183B1 EP 20030090182 EP20030090182 EP 20030090182 EP 03090182 A EP03090182 A EP 03090182A EP 1385183 B1 EP1385183 B1 EP 1385183B1
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flexible conductor
contact lever
lever
receiving pocket
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Günter Seidler
Ingo Thiede
Sezai TÜRKMEN
Artur Wajnberg
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Siemens AG
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    • H01R43/0263—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections for positioning or holding parts during soldering or welding process
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    • H01H1/5822—Flexible connections between movable contact and terminal
    • H01H2001/5827—Laminated connections, i.e. the flexible conductor is composed of a plurality of thin flexible conducting layers

Definitions

  • the invention relates to a switch contact arrangement of an electrical switching device with a contact lever and at least one fixed to the contact lever by heat application flexible conductor, wherein at one end of the contact lever a receiving pocket for a solidified end portion of the flexible conductor is formed and the receiving pocket a bottom surface and three approximately at right angles having side surfaces standing to the bottom surface.
  • the receiving pocket has a rectangular bottom surface which is formed by the connection of two base plates of the contact lever, of which only one has a cutout.
  • the side surfaces of the receiving pocket formed by the cutout are perpendicular to each other and are chamfered near the mouth.
  • the arrangement according to said EP 0 467 798 B1 is intended for connection of the flexible conductor and the contact lever by welding without material supply.
  • an electric current of such magnitude is passed through the parts to be connected by means of electrodes placed under pressure, that they fuse together areally (resistance welding).
  • solder material is supplied in a known manner, for example in the form of a film or a thin sheet, which is inserted between the parts to be joined before the heating takes place.
  • the quality of the connection of contact levers and flexible conductors is to be improved.
  • this object is achieved in that the bottom surface has an approximately trapezoidal expanded and the end portion of the bottom surface adapted shape and the side surfaces of the receiving pocket are at an obtuse angle to the bottom surface.
  • Another advantageous feature is an increase in the lateral resistance moment of the combination of contact lever and flexible conductor. As a result, the resistance of the contact lever and the flexible conductor joint increases against the strong forces that occur when switching devices are subjected to a short-circuit current.
  • the invention proves to be advantageous in automated manufacturing processes in which the alignment and centering of the flexible conductor relative to the contact lever is facilitated by the trapezoidal design.
  • the invention is achieved as a result that the current transfer between the contact lever and the flexible conductor takes place as if the conductor embedded in the material of the contact lever or integral with this. This makes the contact resistance and the power dissipation particularly low.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a low-voltage circuit breaker in section.
  • FIG. 2 shows a contact carrier of the low-voltage circuit breaker shown in FIG. 1 with a plurality of contact levers and adjacent parts.
  • FIG. 3 shows a single contact lever and a flexible conductor to be connected thereto.
  • FIG. 4 shows the contact lever and the flexible conductor according to FIG. 3 in the connected state.
  • FIG. 5 shows an end view of a contact lever according to the invention with a receiving pocket.
  • the low-voltage circuit breaker 1 shown schematically in FIG. 1 has a housing 2 in which a plurality of switching poles are arranged parallel to one another. Each of the switching poles comprises a switching contact arrangement 3 with associated arc quenching chamber 4. Each of the switching contact assemblies 3 has a fixed switching contact 5 and a movable switching contact 6, which comprises a plurality of contact lever 7 or 7k and a pivotally mounted Kotaktong 8 in the housing 2. The contact lever 7 and 7k are pivotally mounted relative to the contact carrier 8, wherein the longer contact lever 7 main and VorITAe and the shorter contact lever 7k have only main contacts.
  • Flexible conductors 9 connect the contact levers 7 and 7k, respectively, to a lower stationary conductor 10 which, together with an upper stationary conductor 11, allows the connection of the circuit breaker 1 to a load circuit.
  • a likewise housed in the housing 2 drive device 12 is used to actuate the movable switching contacts 6 by means of a lever linkage thirteenth
  • a movable switching contact 6 with its contact levers 7, 7k and its contact carrier 8 is illustrated in more detail in FIG.
  • the number of contact levers 7, 7k shown is only to be understood as an example because, depending on the design of the circuit breaker 1, a smaller or larger number of such contact levers may be required.
  • the number of contact levers and associated flexible conductors in a multi-pole circuit breaker is considerable. Since each of the joints of a flexible conductor 9 with a contact lever 7 and 7k may be subject to an electrical contact resistance, thus a high quality of the connection points is desired to the electrical power loss and thus the heating of the circuit breaker keep low. At the same time, it is important to be able to produce the compounds quickly and with consistent quality.
  • FIG. 3 illustrates a single contact lever 7 and a flexible conductor 9 to be fixedly connected thereto.
  • the contact lever 7 is made of copper sheet in a known manner and has a bearing opening 14 for receiving a bearing bolt which is located in lateral cheeks of the contact carrier 8 (FIGS 2) is included.
  • pin 15 At its rear side opposite the contact points of the contact lever 7 has in a known manner pin 15 for engaging in helical compression springs which are supported in the contact carrier 8 and which provide in the on state of the circuit breaker 1 for an adequate contact force between the contact levers 7 and the stationary switching contact.
  • each contact lever 7 is provided with a receiving pocket 16 for a solidified end portion 17 of the flexible conductor 9.
  • the flexible conductor 9 has three parallel flexible conductor cables 18, which in a known manner also consist of fine-stranded flexible copper strand. At the ends, the three conductor cables 18 are solidified by applying a high pressure to a practically compact body which forms the mentioned end portion.
  • the receiving pocket 16 is like the end portion 17 trapezoidally connected in such a way that when inserting the end portion 17 in the receiving pocket 16 in the direction of the arrow 20 shown in Figure 3 not only a surface contact with the bottom surface 21, but also a three-sided Touch on the side surfaces 22, 23 and 24 of the receiving pocket 16 takes place.
  • the trapezoidal shape of the receiving pocket 16 and the end portion 17 lead not only to a planar connection in the area of the bottom surface 21, but also on the side surfaces 22, 23 and 24. This ensures a good power transfer between the contact levers 7 and the flexible conductor 9 and at the same time significantly increased mechanical strength.
  • Units according to the figure 4, which consist of contact levers 7 and flexible conductors 9, therefore, are particularly suitable for circuit breakers with high switching capacity.
  • FIG. 5 While in the embodiment according to Figures 3 and 4, a rectangular position of the side walls 22, 23 and 24 is provided to the bottom surface 21 and consequently the corresponding side surfaces of the end portion 17 are also perpendicular to each other, according to the embodiment of the invention shown in Figure 5 a as it were double trapezoidal shape of a receiving pocket 25 provided with a correspondingly adapted shape of an end portion, not shown, of a flexible conductor.
  • the receiving pocket 25 has a trapezoidal bottom surface 26 and side surfaces 27, 28 and 29 corresponding to the receiving pocket 16 (FIG. 3). These are at an obtuse angle to the bottom surface 26.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltkontaktanordnung eines elektrischen Schaltgerätes mit einem Kontakthebel und wenigstens einem mit dem Kontakthebel durch Wärmeanwendung fest verbundenen biegsamen Leiter, wobei an einem Ende des Kontakthebels eine Aufnahmetasche für einen verfestigten Endabschnitt des biegsamen Leiters ausgebildet ist und die Aufnahmetasche eine Bodenfläche und drei etwa rechtwinklig zur Bodenfläche stehende Seitenflächen aufweist.
  • Eine Kontaktanordnung dieser Art ist in der EP 0 467 798 B1 beschrieben. Die Aufnahmetasche hat dabei eine rechteckige Bodenfläche, die durch Verbindung von zwei Grundlamellen des Kontakthebels gebildet ist, von denen nur die eine einen Ausschnitt aufweist. Die durch den Ausschnitt gebildeten Seitenflächen der Aufnahmetasche stehen rechtwinklig zueinander und sind nahe der Mündung abgeschrägt.
  • Die Anordnung nach der genannten EP 0 467 798 B1 ist für eine Verbindung des biegsamen Leiters und des Kontakthebels durch Schweißen ohne Materialzufuhr vorgesehen. Dabei wird mittels unter Druck aufgesetzter Elektroden ein elektrischer Strom solcher Größe durch die zu verbindenden Teile geleitet, dass diese flächenhaft miteinander verschmelzen (Widerstandsschweißen).
  • Aus der Druckschrift DE 199 30 812 A1 ist eine Lötverbindung von flexiblen Leiterseilen mit einer Stromschiene bekannt, bei der durch eine keilförmige Gestaltung einer Ausnehmung in der Stromschiene und einer entsprechenden keilförmigen Gestaltung eines mit der Stromschiene zu verbindenden Leiterseilendes eine flächenhafte Berührung zwischen Seitenflächen der Ausnehmung und dem Leiterseilende erreicht wird.
  • Neben dem Widerstandsschweißen ist es auch bekannt, weitere Arten der Verbindung anzuwenden, bei denen Wärme angewendet. wird. Hiezu gehören insbesondere das Elektronenstrahlschweißen (DE 44 16 104 A1) und das elektrische Widerstandslöten. Bei dem letztgenannten Verfahren wird in bekannter Weise ein Lotmaterial zugeführt, beispielsweise in der Gestalt einer Folie oder eines dünnen Bleches, das zwischen die zu verbindenden Teile eingelegt wird, bevor die Erwärmung erfolgt.
  • Durch die Erfindung soll die Qualität der Verbindung von Kontakthebeln und biegsamen Leitern verbessert werden.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Bodenfläche eine etwa trapezförmig erweiterte und der Endabschnitt eine der Bodenfläche angepasste Gestalt aufweisen und die Seitenflächen der Aufnahmetasche unter einem stumpfen Winkel zur Bodenfläche stehen.
  • Diese ohne zusätzlichen Aufwand mögliche Gestaltung vergrößert den Bindeanteil bei Widerstandslöten oder Widerstandsschweißen und verringert dadurch die Erwärmung durch den in einem Schaltgerät fließenden Strom.
  • Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft ist eine Erhöhung des seitlichen Widerstandsmomentes der Kombination aus Kontakthebel und biegsamem Leiter. Hierdurch steigt die Beständigkeit der Verbindungsstelle von Kontakthebel und biegsamem Leiter gegen die starken Kräfte, die bei der Beanspruchung von Schaltgeräten mit einem Kurzschlussstrom auftreten.
  • Ferner erweist sich die Erfindung als vorteilhaft bei automatisierten Fertigungsprozessen, bei denen durch die trapezförmige Gestaltung die Ausrichtung und Zentrierung des biegsamen Leiters relativ zu dem Kontakthebel erleichtert wird.
  • Durch die unter einem stumpfen Winkel zur Bodenfläche stehenden Seitenflächen der Aufnahmetasche kommt es insbesondere beim Widerstandslöten mit in die Aufnahmetasche einzulegender Lotfolie zu einer intensiven Berührung des verdichteten Endes des biegsamen Leiters und den Seitenwänden der Aufnahmetasche und demzufolge zu einer weiteren Erhöhung des Bindeanteils.
  • Durch die Erfindung wird im Ergebnis erreicht, dass der Stromübergang zwischen dem Kontakthebel und dem biegsamen Leiter so erfolgt, als sei der Leiter in das Material des Kontakthebels eingebettet oder einstückig mit diesem. Damit werden der Übergangswiderstand und die Verlustleistung besonders niedrig.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Niederspannungs-Leistungsschalter im Schnitt.
  • Die Figur 2 zeigt einen Kontaktträger des in Figur 1 gezeigten Niederspannungs-Leistungsschalters mit mehreren Kontakthebeln und angrenzenden Teilen.
  • Die Figur 3 zeigt einen einzelnen Kontakthebel und einen mit diesem zu verbindenden biegsamen Leiter.
  • Die Figur 4 zeigt den Kontakthebel und den biegsamen Leiter gemäß der Figur 3 im verbundenen Zustand.
  • Die Figur 5 zeigt eine Stirnansicht eines erfindungsgemäßen Kontakthebels mit einer Aufnahmetasche.
  • Der in der Figur 1 schematisch gezeigte Niederspannungs-Leistungsschalter 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem mehrere Schaltpole parallel nebeneinander angeordnet sind. Jeder der Schaltpole umfasst eine Schaltkontaktanordnung 3 mit zugehöriger Lichtbogenlöschkammer 4. Jede der Schaltkontaktanordnungen 3 weist einen feststehenden Schaltkontakt 5 sowie einen bewegbaren Schaltkontakt 6 auf, der mehrere Kontakthebel 7 bzw. 7k und einen im Gehäuse 2 schwenkbar gelagerten Kotaktträger 8 umfasst. Die Kontakthebel 7 und 7k sind relativ zum Kontaktträger 8 schwenkbar angeordnet, wobei die längeren Kontakthebel 7 Haupt- und Vorkontakte und die kürzeren Kontakthebel 7k nur Hauptkontakte aufweisen. Biegsame Leiter 9 verbinden die Kontakthebel 7 bzw. 7k mit einem unteren ortsfesten Stromleiter 10, der zusammen mit einem oberen ortsfesten Stromleiter 11 die Verbindung des Leistungsschalters 1 mit einem Laststromkreis gestattet. Eine gleichfalls in dem Gehäuse 2 untergebrachte Antriebsvorrichtung 12 dient zur Betätigung der bewegbaren Schaltkontakte 6 mittels eines Hebelgestänges 13.
  • Ein bewegbarer Schaltkontakt 6 mit seinen Kontakthebeln 7, 7k und seinem Kontaktträger 8 ist näher in der Figur 2 veranschaulicht. Die gezeigte Anzahl von Kontakthebeln 7, 7k ist lediglich als Beispiel zu verstehen, weil je nach der Bemessung des Leistungsschalters 1 eine geringere oder größere Anzahl solcher Kontakthebeln benötigt werden kann. Wie man erkennt, ist in jedem Fall die Anzahl von Kontakthebeln und zugehörigen biegsamen Leiter in einem mehrpoligen Leistungsschalter beträchtlich. Da jede der Verbindungsstellen eines biegsamen Leiters 9 mit einem Kontakthebel 7 bzw. 7k mit einem elektrischen Übergangswiderstand behaftet sein kann, ist somit eine hohe Güte der Verbindungsstellen erwünscht, um die elektrische Verlustleistung und somit die Erwärmung des Leistungsschalters niedrig zu halten. Zugleich kommt es darauf an, die Verbindungen rasch und in gleichmäßiger Qualität herstellen zu können.
  • Die Figur 3 veranschaulicht einen einzelnen Kontakthebel 7 und einen mit diesem fest zu verbindenden biegsamen Leiter 9. Der Kontakthebel 7 ist in bekannter Weise aus Kupferblech hergestellt und besitzt eine Lageröffnung 14 zur Aufnahme eines Lagerbolzens, der in seitlichen Wangen des Kontaktträgers 8 (Figuren 1 und 2) aufgenommen ist. An seiner den Kontaktstellen gegenüberliegenden Rückseite besitzt der Kontakthebel 7 in bekannter Weise Zapfen 15 zum Eingreifen in Schraubendruckfedern, die in dem Kontaktträger 8 abgestützt sind und welche im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters 1 für eine angemessene Kontaktkraft zwischen den Kontakthebeln 7 und dem ortsfesten Schaltkontakt sorgen. An seinem unteren Ende ist jeder Kontakthebel 7 mit einer Aufnahmetasche 16 für einen verfestigten Endteil 17 des biegsamen Leiters 9 versehen. In dem gezeigten Beispiel weist der biegsame Leiter 9 drei parallele biegsame Leiterseile 18 auf, die in bekannter Weise gleichfalls aus feindrahtiger biegsamer Kupferlitze bestehen. An den Enden sind die drei Leiterseile 18 durch Anwendung eines hohen Druckes zu einem praktisch kompakten Körper verfestigt, der den erwähnten Endabschnitt bildet. Die Aufnahmetasche 16 ist ebenso wie der Endabschnitt 17 trapezförmig in der Weise geschaltet, dass beim Einsetzen des Endabschnittes 17 in die Aufnahmetasche 16 in der Richtung des in der Figur 3 gezeigten Pfeils 20 nicht nur eine flächenhafte Berührung mit der Bodenfläche 21, sondern auch eine dreiseitige Berührung an den Seitenflächen 22, 23 und 24 der Aufnahmetasche 16 stattfindet.
  • Als Verfahren zur Verbindung des biegsamen Leiters 10 mit den Kontakthebel 7 sind die eingangs erwähnten bekannten Verfahren, insbesondere Widerstandslöten und Widerstandsschweißen geeignet.
  • Die Trapezform der Aufnahmetasche 16 und des Endabschnittes 17 führen nicht nur zu einer flächenhaften Verbindung im Bereich der Bodenfläche 21, sondern auch an den Seitenflächen 22, 23 und 24. Dies gewährleistet einen guten Stromübergang zwischen den Kontakthebeln 7 und dem biegsamen Leiter 9 und zugleich eine wesentlich gesteigerte mechanische Festigkeit. Einheiten gemäß der Figur 4, die aus Kontakthebeln 7 und biegsamen Leitern 9 bestehen, eignen sich daher besonders für Leistungsschalter mit hohem Schaltvermögen.
  • Die anhand der Figuren 3 und 4 beschriebene trapezförmige Gestaltung von Aufnahmetaschen für biegsame Leiter ist in gleicher Weise auch für die kurzen Kontakthebel 7k vorgesehen.
  • Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 und 4 eine rechtwinklige Stellung der Seitenwände 22, 23 und 24 zur Bodenfläche 21 vorgesehen ist und demzufolge die entsprechenden Seitenflächen des Endabschnittes 17 gleichfalls rechtwinklig zueinander stehen, ist gemäß der in der Figur 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung eine gewissermaßen doppelte trapezförmige Gestalt einer Aufnahmetasche 25 mit entsprechend angepasster Form eines nicht gezeigten Endabschnittes eines biegsamen Leiters vorgesehen. Die Aufnahmetasche 25 weist entsprechend der Aufnahmetasche 16 (Figur 3) eine trapezförmige Bodenfläche 26 und Seitenflächen 27, 28 und 29 auf. Diese stehen stumpfwinklig zur Bodenfläche 26. Bei einer geeigneten Bemessung des zu der Aufnahmetasche 25 gehörenden Endabschnittes eines biegsamen Leiters lässt sich erreichen, dass unter dem Druck der in bekannter Weise vorgesehenen Löt- oder Schweißelektroden alle Verbindungsflächen miteinander in Berührung treten und überall ein hoher Bindeanteil erzielt wird.

Claims (1)

  1. Schaltkontaktanordnung (3) eines elektrischen Schaltgerätes mit einem Kontakthebel (7, 7k) und wenigstens einem mit dem Kontakthebel (7, 7k) durch Wärmeanwendung fest verbundenen biegsamen Leiter (9), wobei an einem Ende des Kontakthebels (7, 7k) eine Aufnahmetasche (25) für einen verfestigten Endabschnitt (17) des biegsamen Leiters (9) ausgebildet ist und die Aufnahmetasche (25) eine Bodenfläche (26) und drei winklig zur Bodenfläche (26) stehende Seitenflächen (27, 28, 29) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bodenfläche (26) eine trapezförmig erweiterte und der Endabschnitt (17) eine der Bodenfläche (26) angepasste Gestalt aufweisen und dass die Seitenflächen (27, 28, 29) der Aufnahmetasche (25) unter einem stumpfen Winkel zur Bodenfläche (26) stehen.
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