EP2526557A1 - Elektrisches kontaktelement mit einer hauptachse - Google Patents

Elektrisches kontaktelement mit einer hauptachse

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EP2526557A1
EP2526557A1 EP11700629A EP11700629A EP2526557A1 EP 2526557 A1 EP2526557 A1 EP 2526557A1 EP 11700629 A EP11700629 A EP 11700629A EP 11700629 A EP11700629 A EP 11700629A EP 2526557 A1 EP2526557 A1 EP 2526557A1
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EP
European Patent Office
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base
contact element
electrical contact
contact
lateral surface
Prior art date
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EP11700629A
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English (en)
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EP2526557B1 (de
Inventor
Manfred Meinherz
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP2526557B1 publication Critical patent/EP2526557B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/38—Plug-and-socket contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
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    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/38—Plug-and-socket contacts
    • H01H1/385—Contact arrangements for high voltage gas blast circuit breakers

Definitions

  • the invention relates to an electrical contact element having a main axis which pierces a polygonal base of the contact element and a contact bush arranged around the main axis, whose mouth opening opens into a cover surface, on a side of the contact element lying opposite to the base surface is arranged.
  • Such an electrical contact element is known for example from US Pat. No. 5,468,164.
  • the local contact element has a hexagonal base.
  • a contact socket of the electrical contact element is arranged around a main axis, which pierces the base of the contact element.
  • the contact socket has an opening opening lying in a cover surface, which is arranged on a side of the contact element lying opposite to the base surface.
  • the contact element In the area of the base, the contact element has a prismatic shape, which accommodates the hexagonal structure of the base surface and, starting from the straight line extending between the corners, has a corresponding hexagonal lateral surface around the main axis.
  • the contact element is designed in two parts, wherein a first part has an external thread and a second part has an internal thread. By means of the threads, the two parts are connected together. In the top surface opens the contact socket. In the lateral surface are next to the in direction the main axis extending edges and sudden discontinuous cross-sectional changes provided.
  • the object is achieved with an electrical contact element of the type mentioned above in that the cover surface spans over the base surface in a spherically curved manner, while a surface area connecting the base surface and the cover surface merges continuously from the polygonal base surface into the spherical cover surface.
  • a polygonal base can be, for example, three, four, five, six or more polygonal.
  • the polygonal base should be flat.
  • the major axis should extend substantially perpendicular to the base.
  • a straight envelope contour of the electrical contact element with substantially perpendicular to each other axes is possible.
  • provision can be made, in particular, for the corners of the base area to be broken, in particular rounded in the manner of a circular arc, so that projecting pointed edges are avoided.
  • the top surface with the spherical curvature should also be arranged symmetrically to the main axis and span the base as evenly as possible and evenly.
  • the spherical curvature should be curved convexly around the mouth opening of the contact socket, so that the continuous continuous transition possible from the spherical curvature of the cover surface into the surface surrounding the base surface takes place as continuously as possible.
  • a rounding of the corners of the base and a correspondingly adapted rounding of the edges which extend from the corners of the base surface ⁇ in the lateral surface into an envelope contour can be formed, which is as free as possible of projections and edges.
  • at least one contacting element is arranged in the contact socket of the electrical contact element.
  • the contacting element can be elastically deformable, for example.
  • Such contacting elements may be, for example, contact fingers, annular contact springs, contact blades, etc.
  • the contacting elements are completely inside the electrical contact element, ie, arranged within the envelope contour, wherein between the contact element and arranged in the contact socket movable Kontak- ttechniks instituten an electrically conductive compound vorge is seen, so that there is a permanent current path within the electrical contact element via the electrically conductive connection to the movable contact elements.
  • the electrical contact element with its basic body which rather has the polygonal base surface, the top surface and the lateral surface, can itself serve as part of the current path.
  • a further advantageous embodiment may provide that the lateral surface is at least partially configured on its side facing the base in the manner of a lateral surface of a truncated pyramid and the spherical top surface in the manner of an ellipsoid rounded steadily body edges merges into the lateral surface of the truncated pyramid.
  • the lateral surface on the base surface in the manner of a Pyra ⁇ midenstumpfes formed, ie, starting from the base tapers the envelope contour of the electrical contact piece in the direction of the spherical top surface, even with a close arrangement of several contact elements side by side between them at least in the transition region to the spherical Covering a flow around a cooling medium, for example, a gaseous cooling medium done. Current heat can be radiated from the surface of the electrical contact element ⁇ and continued. Furthermore, a possibility is given to use the base of the contact element for electrical contacting of the Kontak- tismesettis.
  • the base can be placed on an electric current path, so that a large area is provided over which a current can pass from the current path into the contact element.
  • the current entering the base area can be transmitted by means of the electrically conductive connection via the movable contacting elements arranged inside the contact socket to a contact pin, which may have been retracted into the contact socket. Due to the increased surface area in relation to contact points of the contacting elements, less heating occurs at the base area than in the contact socket itself.
  • the electrical contact arrangement essentially dissipates the current heat which is caused by the contact resistance in the contact socket.
  • the mouth opening is advantageously surrounded by a ring ⁇ shaped rounded structure.
  • the ellipsoid is shaped in the manner of a spherical cap, which merges into the lateral surface.
  • the mouth opening can be located as a circular opening in the ball cap.
  • An eslipsoidal shape deviating from an ideal sphere also allows sufficient dielectric shielding of the orifice.
  • a ball cap has the advantage that in the area of the spherical top surface, when the contact element rotates about the main axis, its dielectric effect on adjacent components is not changed.
  • the polygonal base surface is removed from the dielectrically shielded region of the mouth opening, so that there advantageous embodiment in the form of a truncated pyramid is.
  • a transition into the spherically curved top surface is made possible in a simplified form, since the truncated pyramidal basic shape tapers in the direction of the mouth opening.
  • a continuous transition from the truncated pyramidal basic shape in the spherical top surface is continuously free of sudden surface changes.
  • the lateral surface is configured on its side facing the base at least partially like a lateral surface of a prism and the spherical top surface in the manner of an ellipsoid rounds steadily merges body edges refractive in the shell surface of the prism.
  • a cross-section is provided with initially constant circumference at the contact element.
  • a sufficient wall thickness can be made available to the bushing around in the region of the contact socket to guide from the base of the contact element in the direction of the bush and larger currents through larger cross-sections.
  • the ellypsoide cover surface advantageously represents a spherical cap, within which a mouth opening of the contact socket is located. Furthermore, it may be advantageously provided that the continuous transition into the spherical top surface takes place using sections that lie on a lateral surface of a circular cylinder.
  • a equalized transition between the polygonal base and the spherical ellypsoiden top surface to be ⁇ can be provided that different from a direct transition to a frusto-pyramidal or prismatic menförmigen lateral surface in the spherical top surface, at least a portion of a circumferential surface of the contact element to a section of a Mantels of a circular cylinder corresponds.
  • the (imaginary) circular cylinder should preferably be aligned coaxially to the main axis, wherein the diameter of the circular cylinder corresponds for example to a chord through a focal point of an ellypsoid cross-section of the spherical top surface.
  • a perpendicular bisector in one side of the polygonal base area a perpendicular bisector is erected, which stands for example approximately perpendicular to the base.
  • a correspondingly rounded body edge projects, for example, out of a truncated pyramid-shaped lateral surface region, starting in one side of the base surface, ending in the spherical top surface of the perpendicular bisector.
  • These additional body edges which lie on the mid-perpendicular, run parallel to the main axis and each have the same radial distance from the main axis, so that the mid-perpendiculars and the additional body edges aligned therewith lie in a lateral surface of a circular cylinder.
  • the additional body edges extend within the lateral surface of the prism.
  • portions of a circular cylindrical lateral surface for example a narrow ring or the like, can be used to produce a continuous transition from the base surface to the top surface.
  • Another embodiment may provide that body edges are broken rounded.
  • body edges in the lateral surface protruding formations In a polygonal configuration of a base surface form body edges in the lateral surface protruding formations. This body edges should be advantageously rounded Gebro ⁇ chen. On the one hand, this reduces the risk of injury to the contact elements, and on the other hand, the dielectric strength of the contact element is positively influenced since partial discharges preferably form on protruding edges. Starting from the base, the body edges, which run in the direction of the top surface, should be increasingly rounded / blunt in the direction of the top surface, so that there is a continuous transition from an angular base to a top surface with ellypsoidal cross-section.
  • the edges of the body By rounding the edges of the body, it is also possible to use an equalized transition from the polygonal base area over a frustopyramidal socket or a prism-shaped base in the ellypsoide top surface to sheep ⁇ fen.
  • Individual sections of the lateral surface lying between the body edges are reminiscent of rectangles or trapezoids.
  • the lateral surface with its body edges lying in the lateral surface can advantageously be broken such that the degree of refraction increases starting from the base surface in the direction of the mouth opening, so that the body edges are increasingly dissolved in the direction of the spherical top surfaces and a spherical curved contour the base area is overstretched.
  • a further advantageous embodiment can provide that the lateral surface is concave. Between body edges in the lateral surface located portions of the lateral surface may be concave. A concave curvature makes it possible to increase the surface area of the jacket surface in comparison with a flat design and thus the heat flux available for radiating away
  • the concave curvature is more suitable to form a simplified rounded transition to body edges and these rounded to break. This results in bulbous structures, which continue to allow a close fitting of several contact elements in the area of the base and allow for a high current carrying capacity sufficient flow around a cooling medium.
  • the extending between the corners of the base pages also have a convex curved course. Furthermore, it can be advantageously provided that in the
  • Base surface threaded holes are introduced, which correspond in number to the number of corners of the base area.
  • the base for receiving threaded bores are suggested you it is easily possible to use the by Man ⁇ telcharacterization and the spherical top surface formed shielded area within the envelope contour to make a fixation of the contact element in the protection of the shielding effect.
  • the contact element to a conductor run over the base surface, it is possible to press the base against the conductor by means of bolts screwed into the threaded bores.
  • a high contact force is generated between the base area and the adjacent conductor strip and, on the other hand, a mechanical see bracket and positioning of the contact element secured to the conductor.
  • the conductor can, for example, have a contact surface which is the same as the base surface and has the same cross section.
  • the lateral surface can pass into the Anformung, so that between Anformung of the conductor and the contact element is given a narrow joint gap.
  • the conformation can continue the contour of the lateral surface of the contact element, so that the DIE lectric shape of the contact element is transferred in basic ⁇ surface on conformation.
  • the use of the corners of the contact element makes it possible to take advantage of existing wall thicknesses in the base body in order to transmit larger forces.
  • a rotationally symmetrical structure of the contact socket form in the corners of the envelope contour gussets, which can serve to accommodate the threaded holes.
  • other fastening variants for fastening the contact element can be provided.
  • a single central bolt can serve for fastening the Kunststoffele ⁇ Mentes, which projects into the contact socket.
  • a further advantageous embodiment may provide that the base surface and the top surface are integrally connected to each other.
  • a one-piece connection of base and top surface makes it possible to make a contact of the contact element on the base, on the other hand due to the
  • a one-piece composite allows further ter, for example by means of casting or forging a recess for the contact socket in the contact ⁇ introduce element. Furthermore, contact resistances within the contact element are reduced by a one-piece design.
  • a current path between the base and the top surface, which surrounds a mouth opening of the contact socket, is provided with a low electrical impedance due to the integral nature. An electric current can be forwarded relatively low-loss within the contact element.
  • base body made of electrically conductive materials such as aluminum, copper and other iron and non-ferrous metals and alloys.
  • a further advantageous embodiment may provide that the base surface and the top surface are electrically conductive.
  • An electrical conductivity of a surface makes it possible to specifically apply this surface to a specific electrical potential. This can be caused to other components a certain potential control.
  • a homogeneous distribution of field lines emerging from the surface can thus be achieved, so that a contact element according to the invention is surrounded by a homogeneous electric field.
  • the contact socket opens both in the top surface and in the base surface.
  • the contact socket can be introduced in the contact element, for example, in the manner of a blind bore, ie, the contact socket is attached in a bag-like manner within the contact element. arranges and is directly accessible and visible only from its mouth opening in the top surface.
  • the contact bush completely passes through the electrical contact element, ie, the contact element is designed in the manner of a sleeve.
  • the contact element is designed in the manner of a sleeve.
  • the contact socket passes through, that is, the female contact opens next to its mouth opening in the top surface in the base, in the base area by eye contact, or other appropriate means, the penetration depth of a contact pin into the contact socket can kon ⁇ be trolled.
  • the contact socket of the contact element is additionally penetrated by a flow of a cooling medium, for example a gas or a liquid and improved cooling is possible.
  • Embodiment in a plan view, in a cross section along the axis I-I and in a cross section along the axis II-II, the
  • Figure 2 shows a second embodiment of an electrical
  • the electrical contact element in its first execution variant shown in FIG 1 has a substantially quadrati ⁇ specific base 1 with four corners.
  • the corners of the base 1 are broken in a rounded manner, so that a substantially a base 1 is formed with a square outline, whose corners are rounded.
  • a main axis 2 is arranged.
  • the main axis 2 penetrates the base 1 in the middle.
  • a contact socket 3 Coaxial to the main axis 2, the electrical contact element in its first embodiment, a contact socket 3.
  • the contact bush 3 passes through the electrical contact element in the first embodiment variant. Ante along the entire main axis 2, so that the contact socket 3 is a continuous recess in the electrical contact element of the first embodiment variant.
  • the contact bush 3 opens on its side facing away from the base 1 side in a symmetrical to the main axis 2 aligned spherical top surface 4.
  • the spherical Deckflä ⁇ surface 4 extends substantially annularly around the mouth opening of the contact 3.
  • the spherical top surface 4 is present in a section an ellypsoid which extends symmetrically about the major axis 2.
  • Yetswei ⁇ se the spherical top surface 4 is a section of a lateral surface of a spherical cap.
  • the electrical contact element of the first embodiment variant is surrounded by a lateral surface 5, which revolves around the main axis 2 and is guided in the direction of the spherical cover surface 4.
  • the lateral surface 5 is designed such that the lateral surface 5 tapers in the manner of a lateral surface of a truncated pyramid, starting from the base surface 1 in the direction of the spherical top surface 4.
  • the edges of which lie in the outer surface of the pyramid is performed in accordance with rounded, wherein said run ⁇ compounds of the rounded corners of the base 1 are added and will be continued in the direction of the spherical top surface. 4
  • the rounding of the rounded edges is designed in such a way increasingly in the direction of the spherical top surface 4, that a continuous transition of the lateral surface 5 is formed with the rounded edges in the area of the base in the edge-free spherical top surface 4.
  • the transition from the truncated pyramid-shaped lateral surface 5 in the spherical top surface 4 is shown symbolically in the plan view of the electrical contact element of the first embodiment variant by a tear line 6. Due to the rotationally symmetrical configuration of the spherical top surface 4 and the rectangular base 1 results in a Lateral surface in the manner of a truncated pyramid. According to the section II has the lateral surface components extending pa rallel to the major axis ⁇ . 2 Starting from a side bisecting point on one side of the base area 1, perpendicular bisector perpendicular to the base surface extend over the pyramidal stump-like lateral surface.
  • the mid-perpendiculars are aligned parallel to the main axis 2 and allow a breaking of the truncated pyramid-shaped lateral surface and a continuous transition into the spherical top surface.
  • the bisectors connect the base and the spherical top surface 4.
  • a median perpendicular is arranged in each of the sides of the base area 1.
  • the mid-perpendiculars are equidistant from the major axis 2 in the radial direction.
  • the mid-perpendiculars are distributed in the direction of the main axis 2 on a circular path around the main axis 2.
  • the contact bush 3 through the entire electrical Kunststoffele ⁇ ment extends through, so that the contact socket 3 both in the base 1 as well as in the spherical top surface 4 has mouth openings.
  • the female contact 3 is equipped with a revolving in its inner wall around the main axis 2 of the groove 7 ⁇ .
  • the contacting element 8 is a self-contained worm spring, which is clamped into the groove 7 using its spring force.
  • the contacting element 8 projects inwards in the radial direction
  • Base area bounded by linear lines, which end in rounded ⁇ corners.
  • the first embodiment variant of the electrical contact element can be fixed, for example, the contact element can be screwed onto an electrical conductor, whereby the base surface 1 of the electrical and mechanical see contacting the electrical conductor is used and between the Base 1 and the pressed electrical conductor an electrically conductive connection is formed.
  • This electrically conductive connection is conducted away by walls of the electrical contact element as far as the contacting element 8, so that the electrical potential of a supporting electrical conductor line is conducted to the contacting element 8.
  • FIG. 2 shows an electrical contact element in a second embodiment variant.
  • the same reference numerals as known from Figure 1 are used for the same effect elements.
  • the second embodiment of the electrical contact element according to FIG. 2 is based on a modification of the electrical contact element known from FIG. 1, only the differences between the first and the second embodiment variant will be discussed below.
  • the variant of Figure 2 varies only in terms of the design of the base la.
  • the base area 1a has a polygonal outline.
  • the corners of the base la are rounded, as also known from the figure 1.
  • the lines connecting the corners of the base 1a are curved in a convex manner, so that, following this, a concave curvature of sections of the lateral surface 5 succeeds.
  • the sections lie between the rounded body edges of the lateral surface 5.
  • a transition from the spherical top surface 4 into the essentially truncated pyramid-shaped lateral surface 5 using a section of a lateral surface of a circular cylinder is provided by the radial extent of the spherical top surface 4 in the embodiment variant according to FIG.
  • In the outer surface are so different from an ideal pyramids to find ⁇ truncated parallel to the main axis 2 extending Mittelsenkrech- ten (see FIG. 2, section III-III).
  • FIG. 3 shows a section through an electrical contact element in a third embodiment, wherein the contact element shown in the Figure 3 has a rectangular base lb, 5a which is converted ⁇ ben from a lateral surface.
  • the lateral surface 5a is the lateral surface of a prism, in the present case a prism with bulged rectangular base whose corners are broken and in the course of the main axis 2 from the base lb to the spherical top surface 4 converts into a prism with a circular cross-section and into the top surface 4 passes.
  • a pressing surface of the conductor track 10 is configured equal to the base surface lb of the electrical contact element of the third embodiment variant.
  • the contact surface has the same dimension as the base lb.
  • the contact surface is located on a sockeiförmigen Anformung the conductor 10.
  • the sockeiförmige Anformung takes on the shape of the lateral surface 5a of the contact element and forms a dielectrically favorable rounded transition to the conductor train 10 from.
  • threaded bolts 12a, 12b pass through the conductor 10 and protrude into threaded holes of the electrical contact element and thus cause a contact force between conductor 10 and electrical contact element.
  • FIG. 3 shows an application of an electrical contact element in a circuit breaker.
  • the circuit breaker on a contact pin 11 which extends coaxially to the main axis 2 and in the direction of the main axis 2 is movable.
  • the cross-section of the contact pin 11 corresponds to the cross-section of the contact socket 3a and of the contacting element 8 inserted there.
  • the contact pin 11 can be moved into the contact socket 3a and contacts the contacting element 8 on the shell side.
  • Clocking element 8 represents a part of an electrically conductive current path between the conductor 10 and the contact ⁇ bolt 11 is.
  • the contact pin 11 is in the illustration of Figure 3 in its off position, wherein the contact pin 11 is surrounded by a guide means which also serves a dielectric shielding thereof.
  • FIG. 4 shows a top view of several of the 3 known electrical contact elements in the third exporting ⁇ approximately variant, with three identical electrical contact elements of the third embodiment are each attached to a conductor line 10, wherein each of the conductors is formed similarly 10th
  • the contact elements serve to transmit a polyphase AC voltage system.
  • the electrical contact elements of the third embodiment variant are shown in a section in FIG. 4 so that threaded bores 9a, 9b, 9c, 9d are respectively visible.
  • FIG. 5 additionally shows the first embodiment variant of a contact element schematically as a lattice model, around which
  • the rectangular base 1 is pierced perpendicularly by the main axis 2.
  • the lateral surface 5 of the electrical contact element initially in the manner of a lateral surface of a pyramid ⁇ blunt in the direction of the spherical top surface 4, which is formed el-lysoidal.
  • it is a spherical cap which has a circular cross-section.
  • the mouth opening of the contact socket 3 is arranged.
  • the diameter of the tear line 6, which is part of the spherical top surface corresponds to the side length of the base surface 1.
  • the tear line ie, the cross section of the ⁇ Ellypsoids from a smaller extent than the side length of the base 1 so that steady at a
  • the embodiments shown in the individual figures are variable with regard to the configuration of lateral surfaces, contacting elements, contact bushings, threaded bores, etc., without changing the character of the invention.
  • the strength of the curvature of the spherical top surfaces 4, radial expansion of the spherical top surface or the inclination of the lateral surface va ⁇ riieren for example.

Landscapes

  • Contacts (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Ein elektrisches Kontaktelement weist eine Hauptachse (2) auf. Die Hauptachse (2) durchstösst eine mehreckige Grundfläche (1, 1a, 1b) des Kontaktelementes. Um die Hauptachse (2) herum ist eine Kontaktbuchse (3, 3a) angeordnet. Eine Mündungsöffnung der Kontaktbuchse (3, 3a) mündet in eine Deckfläche (4), welche auf einer entgegengesetzt zur Grundfläche (1, 1a, 1b) liegenden Seite des Kontaktelementes angeordnet ist. Die Deckfläche (4) wölbt sich sphärisch über der Grundfläche (1, 1a, 1b) und geht kontinuierlich in eine Grundfläche (1, 1a, 1b) und Deckfläche (4) verbindende Mantelfläche (5) über.

Description

Beschreibung
Elektrisches Kontaktelement mit einer Hauptachse Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kontaktelement mit einer Hauptachse, welche eine mehreckige Grundfläche des Kontaktelements durchstößt und einer um die Hauptachse herum angeordnete Kontaktbuchse, deren Mündungsöffnung in einer Deckfläche mündet, die auf einer entgegengesetzt zur Grundfläche liegenden Seite des Kontaktelementes angeordnet ist .
Ein derartiges elektrisches Kontaktelement ist beispielsweise aus dem US-Patent US 5,468,164 bekannt. Das dortige Kontakt- element weist eine sechseckige Grundfläche auf. Eine Kontaktbuchse des elektrischen Kontaktelementes ist um eine Hauptachse herum angeordnet, welche die Grundfläche des Kontaktelementes durchstößt. Die Kontaktbuchse weist eine in einer Deckfläche liegende Mündungsöffnung auf, die auf einer zur Grundfläche entgegengesetzt liegenden Seite des Kontaktelementes angeordnet ist.
Im Bereich der Grundfläche weist das Kontaktelement eine prismenförmige Gestalt auf, welche die sechseckige Struktur der Grundfläche aufnimmt und ausgehend von zwischen den Ecken verlaufenden Geraden der Grundfläche eine entsprechende sechskantige Mantelfläche um die Hauptachse herum aufweist. Zur Ausbildung einer Deckfläche des elektrischen Kontaktelementes ist das Kontaktelement zweigeteilt ausgeführt, wobei ein erstes Teil ein Außengewinde und ein zweites Teil ein Innengewinde aufweist. Mittels der Gewinde sind die beiden Teile miteinander verbunden. In der Deckfläche mündet die Kontaktbuchse. In der Mantelfläche sind neben den in Richtung der Hauptachse verlaufenden Kanten auch sprungartige unstetige Querschnittsänderungen vorgesehen.
Durch eine trichterartige Erweiterung der Kontaktbuchse in Richtung der Deckfläche ist eine Kontaktierung der Kontaktbuchse des Kontaktelementes mit einem Kontaktbolzen erleich¬ tert möglich, da der Kontaktbolzen bei einer Bewegung in Richtung der Hauptachse zentriert wird. Zwar wird eine erleichterte Kontaktierung des elektrischen Kontaktelementes bei einer derartigen Ausgestaltung ermöglicht, jedoch ist bei höheren Spannungen aufgrund der dielektrisch ungünstigen Formgebung mit Entladungserscheinungen an der Kontaktbuchse bzw. an dem elektrischen Kontaktelement zu rechnen.
Weiterhin ist durch die radiale Ausladung der trichterartig erweiterten Kontaktbuchse der Platzbedarf für die Kontaktanordnung groß. Insbesondere bei einer gewünschten Miniaturi- sierung erweist sich eine derartig großbauende Kontaktanordnung als nachteilig.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kontaktelement derart auszugestalten, dass bei einer hohen Leistungsfähigkeit kom- pakte Abmessungen gegeben sind, und bei hohen Spannungsbean¬ spruchungen eine zuverlässige Wirkung sichergestellt ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem elektrischen Kontaktelement der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Deckfläche sich sphärisch gewölbt über der Grundfläche aufspannt, während eine die Grundfläche und die Deckfläche verbindende Mantelfläche stetig von der mehreckigen Grundfläche in die sphärische Deckfläche übergeht. Eine mehreckige Grundfläche kann beispielsweise drei-, vier-, fünf-, sechs- oder allgemein vieleckig sein. Die mehreckige Grundfläche sollte eben sein. Die Hauptachse sollte sich im Wesentlichen lotrecht zu der Grundfläche erstrecken. Dadurch ist eine gerade Hüllkontur des elektrischen Kontaktelementes mit im Wesentlichen lotrecht zueinander liegenden Achsen ermöglicht. Bei einer mehreckigen Grundfläche kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Ecken der Grundfläche gebrochen, insbesondere nach Art eines Kreisbogens abgerundet sind, so dass vorstehende spitze Kanten vermieden sind.
Die Deckfläche mit der sphärischen Wölbung sollte ebenfalls symmetrisch zu der Hauptachse angeordnet sein und die Grundfläche möglichst gleichartig und gleichmäßig überspannen. Die sphärische Wölbung sollte dabei um die Mündungsöffnung der Kontaktbuchse herum konvex gewölbt sein, so dass ein möglichst kontinuierlicher stetiger Übergang von der sphärischen Wölbung der Deckfläche in die die Grundfläche umschließende Mantelfläche erfolgt. Insbesondere bei einer Rundung der Ecken der Grundfläche und einer entsprechend angepassten Rundung der Kanten, die sich ausgehend von den Ecken der Grund¬ fläche in die Mantelfläche hinein erstrecken, kann eine Hüllkontur ausgebildet werden, welche möglichst frei von Vorsprüngen und Kanten ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass in der Kontaktbuchse des elektrischen Kontaktelementes zumindest ein Kontaktierungselement angeordnet ist. Das Kontaktierungs- element kann beispielsweise elastisch verformbar sein. Derartig Kontaktierungselemente können beispielsweise Kontaktfinger, ringförmig eingesetzte Kontaktfedern, Kontaktblättchen etc. sein. Die Kontaktierungselemente sind dabei vollständig im Innern des elektrischen Kontaktelementes, d.h., innerhalb der Hüllkontur angeordnet, wobei zwischen dem Kontaktelement und den in der Kontaktbuchse angeordneten bewegbaren Kontak- tierungselementen eine elektrisch leitende Verbindung vorge- sehen ist, so dass innerhalb des elektrischen Kontaktelementes über die elektrisch leitende Verbindung zu den bewegbaren Kontaktelementen ein dauerhafter Strompfad besteht. So kann das elektrische Kontaktelement mit seinem Grundkörper, wel- eher die mehreckige Grundfläche, die Deckfläche und die Mantelfläche aufweist, selbst als Teil des Strompfades dienen.
Durch eine Wahl einer mehreckigen Grundfläche ist es beispielsweise möglich, mehrere Kontaktelemente im Bereich der Grundfläche zueinander eng benachbart anzuordnen. Dadurch kann die Leistungsdichte einer über benachbarte Kontaktelemente zu übertragenden elektrischen Leistung erhöht werden. Im Gegensatz zu üblicherweise genutzten Kontaktelementen mit rotationssymmetrischer Hüllkontur können so Zwickelräume ver- mieden werden und zur Verfügung stehender Raum effektiver genutzt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Mantelfläche an ihrer der Grundfläche zugewandten Seite zumindest teilweise nach Art einer Mantelfläche eines Pyramidenstumpfes ausgestaltet ist und die sphärische Deckfläche nach Art eines Ellipsoids gerundet stetig Körperkanten brechend in die Mantelfläche des Pyramidenstumpfs übergeht. Wird die Mantelfläche an der Grundfläche nach Art eines Pyra¬ midenstumpfes ausgebildet, d. h., ausgehend von der Grundfläche verjüngt sich die Hüllkontur des elektrischen Kontaktstückes in Richtung der sphärischen Deckfläche, kann auch bei einer engen Anordnung mehrerer Kontaktelemente nebeneinander zwischen diesen zumindest im Übergangsbereich zu der sphärischen Deckfläche eine Umströmung durch ein Kühlmedium, beispielsweise ein gasförmiges Kühlmedium, erfolgen. Stromwärme kann von der Oberfläche des elektrischen Kontaktelementes ab¬ gestrahlt und fortgeführt werden. Weiterhin ist eine Möglichkeit gegeben, die Grundfläche des Kontaktelementes zur elektrischen Kontaktierung des Kontak- tierungselementes zu verwenden. Beispielsweise kann die Grundfläche auf eine elektrische Strombahn aufgesetzt werden, so dass eine große Fläche zur Verfügung gestellt ist, über welche ein Strom von der Strombahn in das Kontaktelement übertreten kann. Der in die Grundfläche eintretende Strom kann mittels der elektrisch leitenden Verbindung über die in- nerhalb der Kontaktbuchse angeordneten bewegbaren Kontaktie- rungselemente auf einen gegebenenfalls in die Kontaktbuchse eingefahrenen Kontaktbolzen übertragen werden. Aufgrund der im Verhältnis zu Kontaktpunkten der Kontaktierungselemente vergrößerten Oberfläche tritt an der Grundfläche eine gerin- gere Erwärmung auf, als in der Kontaktbuchse selbst. Somit ist von der elektrischen Kontaktanordnung im Wesentlichen die Stromwärme, welche durch den Übergangswiderstand in der Kontaktbuchse hervorgerufen wird, abzuleiten. Durch eine elipsoide Ausgestaltung der sphärischen Deckfläche wird die Mündungsöffnung vorteilhafterweise von einer ring¬ förmig gerundeten Struktur umgeben. Vorteilhafterweise ist das Elipsoid nach Art einer Kugelkappe ausgeformt, welche in die Mantelfläche übergeht. Die Mündungsöffnung kann als kreisförmiger Durchbruch in der Kugelkappe liegen. Eine von einer idealen Kugel abweichende eslipsoide Form ermöglicht ebenfalls eine ausreichende dielektrische Schirmung der Mündungsöffnung. Eine Kugelkappe weist darüber hinaus den Vorteil auf, dass im Bereich der sphärischen Deckfläche bei ei- ner Drehung des Kontaktelementes um die Hauptachse seine dielektrische Wirkung auf benachbarte Bauteile nicht verändert. Die mehreckige Grundfläche ist von dem dielektrisch geschirmten Bereich der Mündungsöffnung entfernt, so dass dort eine Ausgestaltung in Form eines pyramidenstumpfes vorteilhaft ist. Durch die pyramidenartig schrägen Anteile der Mantelfläche im Bereich der Grundfläche des Kontaktelementes ist ein Übergang in die sphärisch gewölbte Deckfläche in vereinfachter Form ermöglicht, da die pyramidenstumpfförmige Grundform in Richtung der Mündungsöffnung verjüngt zuläuft. Ein stetiger Übergang von der pyramidenstumpfförmigen Grundform in die sphärische Deckfläche erfolgt kontinuierlich frei von sprungartigen Oberflächenänderungen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Mantelfläche an ihrer der Grundfläche zugewandten Seite zumindest teilweise nach Art einer Mantelfläche eines Prismas ausgestaltet ist und die sphärische Deckfläche nach Art eines Ellypsoids gerundet stetig Körperkanten brechend in die Man- telfläche des Prismas übergeht.
Abweichend von einem sich verjüngenden Pyramidenstumpf ist bei einem Prisma über eine größere Strecke in Richtung der Deckfläche ein Querschnitt mit zunächst gleichbleibendem Um- fang am Kontaktelement zur Verfügung gestellt. Damit kann bis in den Bereich der Kontaktbuchse eine ausreichende Wandstärke um die Buchse herum zur Verfügung gestellt werden, um von der Grundfläche des Kontaktelementes in Richtung der Buchse auch größere Ströme durch größere Querschnitte zu leiten.
Auch hier kann vorgesehen sein, dass die ellypsoide Deckfläche vorteilhafterweise eine Kugelkappe darstellt, innerhalb welcher eine Mündungsöffnung der Kontaktbuchse liegt. Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der stetige Übergang in die sphärische Deckfläche unter Nutzung von Abschnitten erfolgt, die auf einer Mantelfläche eines Kreiszylinders liegen. Um einen vergleichmäßigten Übergang zwischen der mehreckigen Grundfläche und der sphärischen ellypsoiden Deckfläche zu be¬ wirken, kann vorgesehen sein, dass abweichend von einem unmittelbaren Übergang einer pyramidenstumpfförmigen bzw. pris- menförmigen Mantelfläche in die sphärische Deckfläche zumindest ein Abschnitt einer Mantelfläche des Kontaktelementes einem Ausschnitt eines Mantels eines Kreiszylinders entspricht. Der (gedachte) Kreiszylinder sollte dabei vorzugsweise koaxial zur Hauptachse ausgerichtet sein, wobei der Durchmesser des Kreiszylinders beispielsweise einer Sehne durch einen Brennpunkt eines ellypsoiden Querschnittes der sphärischen Deckfläche entspricht. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in einer Seite der mehreckigen Grundfläche eine Mittelsenkrechte errichtet ist, welche beispielsweise annähernd lotrecht auf der Grundfläche steht. Eine entsprechend abgerundete Körperkante ragt beispielsweise aus einem pyramidenstumpfförmigen Mantelflächenbereich, beginnend in einer Seite der Grundfläche, endend in der sphärischen Deckfläche der Mittelsenkrechten folgend, heraus. Diese zusätzli- chen Körperkanten, welche auf den Mittelsenkrechten liegen, verlaufen parallel zu der Hauptachse und weisen jeweils den gleichen radialen Abstand zu der Hauptachse auf, so dass die Mittelsenkrechten und die daran ausgerichteten zusätzlichen Körperkanten in einer Mantelfläche eines Kreiszylinders lie- gen.
Bei einer prismenförmigen Gestaltung verlaufen die zusätzlichen Körperkanten innerhalb der Mantelfläche des Prismas. Bei einem Übergang von der prismenförmigen Mantelfläche auf die sphärische Deckfläche können Anteile einer kreiszylinderförmigen Mantelfläche, beispielsweise ein schmaler Ring oder ähnliches, zur Erzeugung eines stetigen Übergangs von der Grundfläche auf die Deckfläche Verwendung finden. Eine weitere Ausgestaltung kann vorsehen, dass Körperkanten gerundet gebrochen sind.
Bei einer mehreckigen Ausgestaltung einer Grundfläche bilden Körperkanten in der Mantelfläche hervorstehende Ausformungen. Diese Körperkanten sollten vorteilhafterweise gerundet gebro¬ chen sein. Dadurch ist zum einen die Verletzungsgefahr an den Kontaktelementen reduziert, zum anderen wird die dielektrische Festigkeit des Kontaktelementes positiv beeinflusst, da sich bevorzugt an vorspringenden Kanten Teilentladungen ausbilden. Ausgehend von der Grundfläche sollten die Körperkanten, die in Richtung der Deckfläche verlaufen, in Richtung der Deckfläche zunehmend stärker abgerundet/abgestumpft sein, so dass ein kontinuierlicher Übergang von einer eckigen Grundfläche in eine Deckfläche mit ellypsoidem Querschnitt gegeben ist.
Durch eine Rundung der Körperkanten ist es weiterhin möglich, einen vergleichmäßigten Übergang von der mehreckigen Grund- fläche über einen pyramidenstumpfartigen Sockel bzw. einen prismaförmigen Sockel in die ellypsoide Deckfläche zu schaf¬ fen. Einzelne zwischen den Körperkanten liegende Abschnitte der Mantelfläche erinnern dabei an Rechtecke bzw. an Trapeze. Die Mantelfläche mit ihren in der Mantelfläche liegenden Kör- perkanten kann dabei vorteilhaft derart gebrochen sein, dass der Grad der Brechung ausgehend von der Grundfläche in Richtung der Mündungsöffnung zunimmt, so dass die Körperkanten in Richtung der sphärischen Deckflächen zunehmend aufgelöst werden und eine sphärische gewölbte Kontur die Grundfläche über- spannt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Mantelfläche konkav gewölbt ist. Zwischen Körperkanten in der Mantelfläche befindliche Abschnitte der Mantelfläche können konkav gewölbt sein. Eine konkave Wölbung gestattet die Oberfläche der Mantelfläche im Vergleich zu einer planen Ausführung zu vergrößern und damit die zum Abstrahlen von Stromwärme zur Verfügung stehende
Oberfläche an dem Kontaktelement zu vergrößern. Damit ist es möglich, Stromwärme aus dem Innern des Kontaktstückes, insbesondere aus der Kontaktbuchse heraus über die vergrößerte Oberfläche des Kontaktelementes erleichtert abzugeben. Dabei ist die konkave Wölbung weiter geeignet, einen vereinfachten abgerundeten Übergang zu Körperkanten auszubilden und diese gerundet zu brechen. Damit entstehen bauchige Strukturen, welche weiterhin ein enges Aneinandersetzen mehrerer Kontaktelemente im Bereich der Grundfläche ermöglichen und bei einer hohen Strombelastbarkeit eine ausreichende Umströmung mit einem Kühlmedium ermöglichen. Die zwischen den Ecken der Grundfläche verlaufenden Seiten weisen ebenfalls einen konvex gebogenen Verlauf auf. Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass in die
Grundfläche Gewindebohrungen eingebracht sind, die in ihrer Anzahl der Anzahl der Ecken der Grundfläche entsprechen.
Ist die Grundfläche zur Aufnahme von Gewindebohrungen vorge- sehen, ist es in einfacher Weise möglich, den durch die Man¬ telfläche und die sphärische Deckfläche gebildeten geschirmten Bereich innerhalb der Hüllkontur zu nutzen, um im Schutz der Schirmwirkung eine Befestigung des Kontaktelementes vorzunehmen. Insbesondere bei einer Kontaktierung des Kontakt- elementes an einem Leiterzug über die Grundfläche ist es möglich, die Grundfläche mittels in die Gewindebohrungen eingeschraubten Bolzen gegen den Leiterzug zu pressen. So wird einerseits eine hohe Anpresskraft zwischen Grundfläche und dem anliegenden Leiterzug erzeugt und andererseits eine mechani- sehe Halterung und Positionierung des Kontaktelementes an dem Leiterzug sichergestellt. Der Leiterzug kann beispielsweise eine zur Grundfläche gegengleiche Anpressfläche gleichen Querschnitts aufweisen. Insbesondere bei einer Anordnung des Kontaktelementes auf einer vorspringenden Anformung kann die Mantelfläche in die Anformung übergehen, so dass zwischen Anformung des Leiterzuges und dem Kontaktelement ein schmaler Fügespalt gegeben ist. Die Anformung kann die Kontur der Mantelfläche des Kontaktelementes weiterführen, so dass die die- lektrische Gestalt des Kontaktelementes im Bereich der Grund¬ fläche auch auf die Anformung übertragen wird.
Die Nutzung der Ecken des Kontaktelementes ermöglicht, dort vorhandene Wandstärken im Grundkörper auszunutzen, um auch größere Kräfte übertragen zu können. Insbesondere bei einer rotationssymmetrischen Struktur der Kontaktbuchse bilden sich in den Ecken der Hüllkontur Zwickelräume, welche der Aufnahme der Gewindebohrungen dienen können. Darüber hinaus können auch andere Befestigungsvarianten zur Befestigung des Kon- taktelementes vorgesehen sein. So kann beispielsweise auch ein einzelner Zentralbolzen zur Befestigung des Kontaktele¬ mentes dienen, welcher in die Kontaktbuchse hineinragt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Grundfläche und die Deckfläche einstückig miteinander verbunden sind.
Eine einstückige Verbindung von Grundfläche und Deckfläche ermöglicht zum einen eine Kontaktierung des Kontaktelementes über die Grundfläche vorzunehmen, zum anderen aufgrund der
Einstückigkeit das elektrische Potential der Grundfläche auch in die Deckfläche hinein zu übertragen und so der Hüllkontur des Kontaktelementes durchgehend das gleiche elektrische Po¬ tential aufzuprägen. Ein einstückiger Verbund ermöglicht wei- ter, beispielsweise mittels Gussverfahren oder Schmiedeverfahren eine Ausnehmung für die Kontaktbuchse in das Kontakt¬ element einzubringen. Des Weiteren sind durch eine einstückige Ausbildung Übergangswiderstände innerhalb des Kontaktele- mentes reduziert. Ein Strompfad zwischen der Grundfläche und der Deckfläche, welcher eine Mündungsöffnung der Kontaktbuchse umgibt, ist aufgrund der Einstückigkeit mit einer geringen elektrischen Impedanz versehen. Ein elektrischer Strom kann innerhalb des Kontaktelementes relativ verlustarm weiterge- leitet werden. Zur Ausbildung von Grundfläche und Deckfläche eignen sich Grundkörper aus elektrisch leitenden Materialien wie beispielsweise Aluminium, Kupfer sowie weitere Eisen- sowie Nichteisenmetallen und Legierungen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Grundfläche und die Deckfläche elektrisch leitend sind.
Eine elektrische Leitfähigkeit einer Oberfläche ermöglicht es, diese Oberfläche gezielt mit einem bestimmten elektri- sehen Potential zu beaufschlagen. Dadurch kann zu weiteren Bauteilen eine bestimmte Potentialsteuerung hervorgerufen werden. Insbesondere bei stetig gewölbten vorsprungsreduzier- ten Körpern kann so eine homogene Verteilung von aus der Oberfläche austretenden Feldlinien erzielt werden, so dass ein erfindungsgemäßes Kontaktelement von einem homogenen elektrischen Feld umgeben ist.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Kontaktbuchse sowohl in der Deckfläche als auch in der Grundfläche mündet.
Die Kontaktbuchse kann in dem Kontaktelement beispielsweise nach Art einer Sackbohrung eingebracht sein, d. h., die Kontaktbuchse ist sackartig innerhalb des Kontaktelementes ange- ordnet und ist ausschließlich von ihrer Mündungsöffnung in der Deckfläche unmittelbar zugänglich und einsehbar.
Dies hat den Vorteil, dass der im Bodenbereich der sackarti- gen Ausgestaltung der Kontaktbuchse befindliche Bereich genutzt werden kann, um einen elektrischen Strom aus der Grundfläche allseitig um die Kontaktbuchse herum zu verteilen. Weiterhin ist bei einer entsprechenden Dimensionierung des Bodenbereiches der Kontaktbuchse die Kontaktbuchse selbst durch den Boden stabilisiert.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Kontaktbuchse das elektrische Kontaktelement vollständig durchsetzt, d. h., das Kontaktelement ist nach Art einer Hülse ausgestaltet. Ei- ne derartige Ausgestaltung erweist sich als vorteilhaft, wenn in die Kontaktbuchse ein Kontaktbolzen eingeführt werden soll und die Eindringtiefe des Kontaktbolzens zu ermitteln ist. Bei einer möglichst zylindrischen gleichmäßigen Struktur des Kontaktbolzens ist an dessen Mantel die Tiefe des Einfahrens in die Kontaktbuchse nicht unmittelbar zu erkennen. Ist nunmehr auch die Grundfläche von der Kontaktbuchse durchsetzt, d. h., die Kontaktbuchse mündet neben ihrer Mündungsöffnung in der Deckfläche auch in der Grundfläche, kann in der Grundfläche durch Blickkontakt oder andere geeignete Mittel die Eindringtiefe eines Kontaktbolzens in die Kontaktbuchse kon¬ trolliert werden. Weiterhin ist es möglich, dass die Kontaktbuchse des Kontaktelementes zusätzlich von einer Strömung eines Kühlmediums, beispielsweise eines Gases oder einer Flüssigkeit durchsetzt ist und eine verbesserte Kühlung möglich ist.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigt die Figur 1 ein elektrisches Kontaktelement in einer ersten
Ausführungsvariante in einer Draufsicht, in einem Querschnitt längs der Achse I-I sowie in einen Querschnitt längs der Achse II-II, die
Figur 2 eine zweite Ausführungsvariante eines elektrischen
Kontaktelementes in einer Draufsicht, in einem Querschnitt längs der Achse III-III und in einem Querschnitt längs der Achse IV- IV, die einen Querschnitt durch ein elektrisches Kontaktelement in einer dritten Ausführungsvariante montiert auf einem Leiterzug, die die prinzipielle Anordnung mehrerer elektrischer Kontaktelemente an mehreren Leiterzügen eines mehrphasigen Elektroenergieübertragungssystems und die die erste Ausführungsvariante eines Kontaktelemen¬ tes in einem Gittermodell.
Das elektrische Kontaktelement in seiner ersten Ausführungs- Variante gemäß Figur 1 weist eine im Wesentlichen quadrati¬ sche Grundfläche 1 mit vier Ecken auf. Die Ecken der Grundfläche 1 sind gerundet gebrochen, so dass eine im Wesentlichen eine Grundfläche 1 mit quadratischem Umriss gebildet ist, deren Ecken gerundet sind. Lotrecht zu der Grundfläche 1 ist eine Hauptachse 2 angeordnet. Die Hauptachse 2 durchstößt die Grundfläche 1 mittig. Koaxial zur Hauptachse 2 weist das elektrische Kontaktelement in seiner ersten Ausführungsvariante eine Kontaktbuchse 3 auf. Die Kontaktbuchse 3 durchsetzt das elektrische Kontaktelement in der ersten Ausführungsvari- ante längs der gesamten Hauptachse 2, so dass die Kontaktbuchse 3 eine durchgehende Ausnehmung in dem elektrischen Kontaktelement der ersten Ausgestaltungsvariante darstellt. Die Kontaktbuchse 3 mündet an seiner von der Grundfläche 1 abgewandten Seite in einer symmetrisch zur Hauptachse 2 ausgerichteten sphärischen Deckfläche 4. Die sphärische Deckflä¬ che 4 erstreckt sich im Wesentlichen ringförmig um die Mündungsöffnung der Kontaktbuchse 3. Die sphärische Deckfläche 4 ist vorliegend ein Ausschnitt aus einem Ellypsoid, welches sich symmetrisch um die Hauptachse 2 erstreckt. Beispielswei¬ se ist die sphärische Deckfläche 4 ein Abschnitt einer Mantelfläche einer Kugelkappe. Ausgehend von der Grundfläche 1 ist das elektrische Kontaktelement der ersten Ausgestaltungsvariante von einer Mantelfläche 5 umgeben, welche um die Hauptachse 2 umläuft und in Richtung der sphärischen Deckfläche 4 geführt ist. Vorliegend ist die Mantelfläche 5 derart gestaltet, dass die Mantelfläche 5 nach Art einer Mantelfläche eines Pyramidenstumpfes ausgehend von der Grundfläche 1 in Richtung der sphärischen Deckfläche 4 verjüngt zuläuft. Dabei sind die Kanten, welche in der Mantelfläche der Pyramide liegen, entsprechend abgerundet ausgeführt, wobei die Run¬ dungen der gerundeten Ecken der Grundfläche 1 aufgenommen werden und in Richtung der sphärischen Deckfläche 4 fortgeführt werden. Die Abrundung der gerundeten Kanten ist dabei in Richtung der sphärischen Deckfläche 4 derartig zunehmend ausgestaltet, dass ein stetiger Übergang der Mantelfläche 5 mit den gerundeten Kanten im Bereich der Grundfläche in die kantenfreie sphärische Deckfläche 4 gebildet ist. Der Übergang von der pyramidenstumpfförmigen Mantelfläche 5 in die sphärische Deckfläche 4 ist in der Draufsicht des elektrischen Kontaktelementes der ersten Ausgestaltungsvariante durch eine Risslinie 6 symbolhaft dargestellt. Aufgrund der rotationssymmetrischen Ausgestaltung der sphärischen Deckfläche 4 und der rechteckigen Grundfläche 1 ergibt sich eine Mantelfläche nach Art eines Pyramidenstumpfes. Gemäß dem Schnitt I-I weist die Mantelfläche Komponenten auf, die pa¬ rallel zur Hauptachse 2 verlaufen. Ausgehend von einem Seitenhalbierenden Punkt auf einer Seite der Grundfläche 1 er- strecken sich lotrecht auf der Grundfläche stehnde Mittelsenkrechten, welche die pyramidenstumpfartige Mantelfläche überlagern. Die Mittelsenkrechten sind parallel zu der Hauptachse 2 ausgerichtet und ermöglicht ein Durchbrechen der pyramidenstumpfartigen Mantelfläche und einen stetigen Übergang in die sphärische Deckfläche. Die Mittelsenkrechten verbinden die Grundfläche und die sphärische Deckfläche 4.
Durch die Wahl einer guadratischen Grundfläche 1 ist in jeder der Seiten der Grundfläche 1 jeweils eine Mittelsenkrechte angeordnet. Die Mittelsenkrechten sind in radialer Richtung von der Hauptachse 2 gleich beabstandet. Die Mittelsenkrechten liegen in Richtung der Hauptachse 2 auf einer Kreisbahn verteilt um die Hauptachse 2. In den Querschnitten I-I und II-II ist erkenntlich, dass sich die Kontaktbuchse 3 durch das gesamte elektrische Kontaktele¬ ment hindurch erstreckt, so dass die Kontaktbuchse 3 sowohl in der Grundfläche 1 als auch in der sphärischen Deckfläche 4 Mündungsöffnungen aufweist. Die Kontaktbuchse 3 ist mit einer in ihrer Innenwand um die Hauptachse 2 umlaufenden Nut 7 aus¬ gestattet. In die Nut 7 ist zumindest ein Kontaktierungsele- ment 8 eingelegt. Das Kontaktierungselement 8 ist vorliegend eine in sich geschlossene Wurmfeder, welche unter Nutzung ihrer Federkraft in die Nut 7 eingespannt ist. Das Kontaktie- rungselement 8 überragt in radialer Richtung nach innen die
Ausnehmung der Kontaktbuchse 3. Somit ist in die Kontaktbuchse 3 beispielsweise ein Kontaktierungsbolzen einfahrbar, welche an seiner äußeren Umfangsfläche mit dem Kontaktierungs¬ element 8 elektrisch leitend in Kontakt treten kann. Das Kon- taktierungselement 8 ist dazu reversibel verformbar und ermöglicht eine elektrische Kontaktierung des elektrischen Kon¬ taktelementes mit dem Kontaktbolzen. Bei der ersten Ausführungsvariante gemäß Figur 1 ist die
Grundfläche mit linearen Geraden begrenzt, welche in gerunde¬ ten Ecken enden.
In der Grundfläche 1 sind vier Gewindebohrungen 9a, 9b, 9c, 9d eingelassen. Mittels der Gewindebohrungen 9a, 9b, 9c, 9d kann die erste Ausgestaltungsvariante des elektrischen Kontaktelementes fixiert werden, beispielsweise kann das Kontaktelement auf einen elektrischen Leiterzug geschraubt werden, wodurch die Grundfläche 1 der elektrischen und mechani- sehen Kontaktierung mit dem elektrischen Leiterzug dient und zwischen der Grundfläche 1 und dem angepressten elektrischen Leiterzug eine elektrisch leitende Verbindung gebildet ist. Diese elektrisch leitende Verbindung wird durch Wandungen des elektrischen Kontaktelementes bis zu dem Kontaktierungsele- ment 8 fortgeleitet, so dass das elektrische Potential eines tragenden elektrischen Leiterzuges bis zu dem Kontaktierungs- element 8 geleitet wird.
Ausgehend von der Figur 1 zeigt die Figur 2 ein elektrisches Kontaktelement in einer zweiten Ausführungsvariante. In den folgenden Figuren 2, 3, 4 und 5 werden für die gleichwirkenden Elemente die gleichen Bezugszeichen wie aus Figur 1 bekannt genutzt. Da die zweite Ausführungsvariante des elektrischen Kontaktelementes gemäß der Figur 2 auf einer Abwandlung des aus der Figur 1 bekannten elektrischen Kontaktelementes beruht, soll im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsvariante eingegangen werden. Grundsätzlich ist der Aufbau der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsvarianten eines elektrischen Kontaktelementes gleich. Die Variante nach Figur 2 variiert lediglich hinsichtlich der Gestaltung der Grundfläche la. Bei der zweiten Ausführungsvariante des elektrischen Kontaktelementes gemäß Figur 2 weist die Grundfläche la einen mehrecki- gen Umriss auf. Die Ecken der Grundfläche la sind gerundet, wie auch aus der Figur 1 bekannt. Jedoch sind die die Ecken der Grundfläche la verbindenden Linien konvex gekrümmt, so dass daraus folgend auch eine konkave Wölbung von Abschnitten der Mantelfläche 5 erfolg. Die Abschnitte liegen zwischen den gerundeten Körperkanten der Mantelfläche 5.
Wie bei der ersten Ausführungsvariante nach Figur 1 ist auch bei der Ausführungsvariante nach Figur 2 durch die radiale Ausdehnung der sphärischen Deckfläche 4 ein Übergang von der sphärischen Deckfläche 4 in die im Wesentlichen pyramidenstumpfförmige Mantelfläche 5 unter Nutzung eines Abschnittes einer Mantelfläche eines Kreiszylinders vorgesehen. In der Mantelfläche sind so abweichend von einem idealen Pyramiden¬ stumpf parallel zur Hauptachse 2 verlaufende Mittelsenkrech- ten zu finden (vgl. Figur 2, Schnitt III-III) .
Die Figur 3 zeigt einen Schnitt durch ein elektrisches Kontaktelement in einer dritten Ausführungsvariante, wobei das in der Figur 3 gezeigte Kontaktelement eine rechteckige Grundfläche lb aufweist, die von einer Mantelfläche 5a umge¬ ben ist. Die Mantelfläche 5a ist die Mantelfläche eines Prismas, im vorliegenden Falle eines Prismas mit gebauchter rechteckiger Grundfläche, dessen Ecken gebrochen sind und sich im Verlauf der Hauptachse 2 von der Grundfläche lb zu der sphärischen Deckfläche 4 in ein Prisma mit kreisförmigen Querschnitt wandelt und in die Deckfläche 4 übergeht. Durch einen stetigen Übergang werden die an der Grundfläche lb gerundet gebrochenen Ecken bzw. die gerundeten Körperkanten zunehmend verwischt, so dass die Mantelfläche, welche sich an die sphärische Deckfläche 4 anschließt, einen Abschnitt eines Mantels eines Kreiszylinders aufweist. Weiterhin ist abwei¬ chend zu den aus den Figuren 1 und 2 bekannten Ausführungsvarianten eines elektrischen Kontaktelementes bei der dritten Ausführungsvariante gemäß Figur 3 vorgesehen, dass die dortige Kontaktbuchse 3a als sacklochartige Ausnehmung ausgestal¬ tet ist. Damit ist das elektrische Kontaktelement in der dritten Ausgestaltungsvariante oberhalb der Grundfläche lb durch einen geschlossenen Boden mechanisch stabilisiert. Die dritte Ausführungsvariante des elektrischen Kontaktelementes ist mit der Grundfläche lb gegen einen Leiterzug 10 gepresst. Eine Anpressfläche des Leiterzuges 10 ist gegengleich zu der Grundfläche lb des elektrischen Kontaktelementes der dritten Ausführungsvariante ausgestaltet. Die Anpressfläche weist die gleiche Dimension wie die Grundfläche lb auf. Die Anpressfläche ist auf einer sockeiförmigen Anformung des Leiterzuges 10 befindlich. Die sockeiförmige Anformung nimmt dabei die Gestalt der Mantelfläche 5a des Kontaktelementes auf und bildet einen dielektrisch günstig gerundeten Übergang zu dem Leiter- zug 10 aus. Weiterhin ist in der Figur 3 dargestellt, dass Gewindebolzen 12a, 12b den Leiterzug 10 durchsetzen und in Gewindebohrungen des elektrischen Kontaktelementes hineinragen und so eine Anpresskraft zwischen Leiterzug 10 und elektrischem Kontaktelement bewirken.
In der Figur 3 ist eine Anwendung eines elektrischen Kontaktelementes in einem Trennschalter dargestellt. Dabei weist der Trennschalter einen Kontaktbolzen 11 auf, welcher sich koaxial zu der Hauptachse 2 erstreckt und in Richtung der Haupt- achse 2 bewegbar ist. Der Querschnitt des Kontaktbolzens 11 korrespondiert dabei zum Querschnitt der Kontaktbuchse 3a und des dort eingelegten Kontaktierungselementes 8. Der Kontaktbolzen 11 ist in die Kontaktbuchse 3a einfahrbar und kontaktiert dort mantelseitig das Kontaktierungselement 8. Das Kon- taktierungselement 8 stellt einen Teil eines elektrisch leitenden Strompfades zwischen dem Leiterzug 10 und dem Kontakt¬ bolzen 11 dar. Dabei ist der elektrisch leitende Strompfad von dem Leiterzug 10, über die Grundfläche la, die Kontakt- buchse 3a und das eingelegte Kontaktierungselement 8 auf die Mantelfläche des Kontaktbolzens 11 ausgebildet. Es kann vor¬ gesehen sein, dass der Kontaktbolzen 11 wiederholt in die Kontaktbuchse 3a einführbar und ausführbar ist, so dass ein wiederholtes Herstellen und Auftrennen einer elektrisch lei- tenden Verbindung zwischen dem Kontaktbolzen 11 und dem Leiterzug 10 möglich ist. Der Kontaktbolzen 11 befindet sich in der Darstellung der Figur 3 in seiner Ausschaltstellung, wobei der Kontaktbolzen 11 von einer Führungseinrichtung umgeben ist, welche auch einer dielektrischen Schirmung desselben dient.
Die Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf mehrere aus der Figur 3 bekannte elektrische Kontaktelemente in der dritten Ausfüh¬ rungsvariante, wobei drei baugleiche elektrische Kontaktele- mente der dritten Ausführungsvariante jeweils an einem Leiterzug 10 befestigt sind, wobei jeder der Leiterzüge 10 gleichartig ausgeformt ist. Die Kontaktelemente dienen einer Übertragung eines mehrphasigen Wechselspannungssystems. Zur Verdeutlichung sind in der Figur 4 die elektrischen Kontakt- elemente der dritten Ausführungsvariante in einem Schnitt dargestellt, so dass Gewindebohrungen 9a, 9b, 9c, 9d jeweils sichtbar sind.
Die Figur 5 zeigt ergänzend die erste Ausführungsvariante ei- nes Kontaktelementes schematisch als Gittermodell, um die
Achslagen zu verdeutlichen. Zu erkennen ist, dass die rechteckige Grundfläche 1 von der Hauptachse 2 lotrecht durchstoßen ist. Ausgehend von der Grundfläche 1 in Richtung der sphärischen Deckfläche 4 erstreckt sich ausgehend von der Grundfläche 2 die Mantelfläche 5 des elektrischen Kontaktelementes zunächst nach Art einer Mantelfläche eines Pyramiden¬ stumpfes in Richtung der sphärischen Deckfläche 4, welche el- lypsoid ausgeformt ist. Vorliegend handelt es sich um eine Kugelkappe, welche einen kreisrunden Querschnitt aufweist. In der Kugelkappe ist die Mündungsöffnung der Kontaktbuchse 3 angeordnet. Der Durchmesser der Risslinie 6, welche Teil der sphärischen Deckfläche ist, entspricht der Seitenlänge der Grundfläche 1. Aus der Grundfläche 1 ragen Seitenhalbierende 13a, 13b, 13c, 13d hervor, welche lotrecht auf der Grundflä¬ che 1 stehen. Diese Seitenhalbierende 13a, 13b, 13c, 13d unterteilen die zwischen den Körperkanten der Mantelfläche 5 liegenden Abschnitte zusätzlich. Die Seitenhalbierenden liegen in einer Mantelfläche eines gedachten Zylinders, welcher sich koaxial zur Hauptachse 2 erstreckt, wobei die Mittelsenkrechten parallel zur Hauptachse 2 ausgerichtet sind.
In einer Alternative weist die Risslinie 6, d. h., der Quer¬ schnitt des Ellypsoids eine geringere Ausdehnung aus, als die Seitenlänge der Grundfläche 1, so dass bei einem stetigen
Übergang der Mantelfläche zwischen Grundfläche 1 und sphäri¬ scher Deckfläche 4 die in der Figur 5 gezeigten Mittelsenkrechten 13a, 13b, 13c, 13d in der Mantelfläche liegen und nicht lotrecht zur Grundfläche 1 angeordnet sind, sondern ge- neigt auf einen fiktiven Schnittpunkt zulaufen.
Grundsätzlich sind die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungen hinsichtlich der Ausgestaltung von Mantelflächen, Kontaktierungselementen, Kontaktbuchsen, Gewindebohrun- gen usw. variabel, ohne den Charakter der Erfindung zu verändern. Insbesondere können beispielsweise die Stärke der Wölbung der sphärischen Deckflächen 4, radiale Ausdehnungen der sphärischen Deckfläche oder die Neigung der Mantelfläche va¬ riieren .

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Kontaktelement mit einer Hauptachse (2), welche eine mehreckige Grundfläche (1, la) des Kontaktelements durchstößt und einer um die Hauptachse (2) herum angeordnete Kontaktbuchse (3, 3a) , deren Mündungsöffnung in einer Deckfläche (4) mündet, die auf einer entgegengesetzt zur Grundfläche (1, la) liegenden Seite des Kontaktelementes angeord¬ net ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Deckfläche (4) sich sphärisch gewölbt über der Grundflä¬ che (1, la) aufspannt, während eine die Grundfläche (1, la) und die Deckfläche (4) verbindende Mantelfläche (5) stetig von der mehreckigen Grundfläche (1, la) in die sphärische Deckfläche (4) übergeht.
2. Elektrisches Kontaktstück nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Mantelfläche (5) an ihrer der Grundfläche (1, la) zuge- wandten Seite zumindest teilweise nach Art einer Mantelfläche (5) eines Pyramidenstumpfes ausgestaltet ist und die sphärische Deckfläche (4) nach Art eines Ellipsoids gerundet, Körperkanten brechend stetig in die Mantelfläche (5) des Pyrami¬ denstumpfs übergeht.
3. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Mantelfläche (5) an ihrer der Grundfläche (1, la) zugewandten Seite zumindest teilweise nach Art einer Mantelfläche (5) eines Prismas ausgestaltet ist und die sphärische Deck¬ fläche (4) nach Art eines Ellypsoids gerundet, Körperkanten brechend stetig in die Mantelfläche (5) des Prismas übergeht.
4. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der stetige Übergang in die sphärische Deckfläche (4) unter Nutzung von Abschnitten erfolgt, die auf einer Mantelfläche (5) eines Kreiszylinders liegen.
5. Elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
Körperkanten gerundet gebrochen sind.
6. Elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Mantelfläche (5) konkav gewölbt ist.
7. Elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
in die Grundfläche Gewindebohrungen (9a, 9b, 9c, 9d) einge- bracht sind, die in ihrer Anzahl der Anzahl der Ecken der Grundfläche (1, la) entsprechen.
8. Elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Grundfläche (1, la) und die Deckfläche (4) einstückig miteinander verbunden sind.
9. Elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Grundfläche (1, la) und die Deckfläche (4) elektrisch leitend sind.
10. Elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kontaktbuchse (3, 3a) sowohl in der Deckfläche (4) als auch in der Grundfläche (1, la) mündet.
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