EP2846339A1 - Rotor für einen elektrischen Schalter - Google Patents

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EP2846339A1
EP2846339A1 EP14172348.6A EP14172348A EP2846339A1 EP 2846339 A1 EP2846339 A1 EP 2846339A1 EP 14172348 A EP14172348 A EP 14172348A EP 2846339 A1 EP2846339 A1 EP 2846339A1
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EP
European Patent Office
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rotor
contact bridge
spring
pin
centering
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EP14172348.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2846339B1 (de
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Pawel Biedunkiewicz
Jörg-Uwe DAHL
Erhard Deylitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP2846339B1 publication Critical patent/EP2846339B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • 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
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge
    • H01H1/205—Details concerning the elastic mounting of the rotating bridge in the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2235/00—Springs
    • H01H2235/004—Two parallel coil springs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02—Details
    • H01H73/04—Contacts
    • H01H73/045—Bridging contacts

Definitions

  • Switching devices for switching electric currents typically comprise at least one contact system and further housing conversions.
  • the contact system forms an electrical switch and serves to switch electrical currents.
  • One class of switching devices are the so-called "power switches,” which typically can switch currents of 100A and more.
  • These circuit breakers comprise a housing in which the individual phases of the currents are switched. The individual phases of the currents can be housed in Polkassetten, which are enclosed by its own housing. In the Polkassetten moving and fixed contacts are housed, which can be mechanically separated or brought together, for switching off or turning on the currents. When separating movable and fixed contact of a polar cartridge, an arc is formed, which is typically extinguished in a so-called "quenching chamber”. Also, circuit breakers are known which contain no Polkassetten and accommodate moving and fixed contacts in their housing.
  • Double-break contact systems with a rotatory structure are very often prone to asymmetries.
  • the asymmetries may be due to the tolerance of the components or unbalanced consumption during operation.
  • the contact pieces of the contact bridge can burn off asymmetrically.
  • These asymmetries lead to unequal contact forces and contact resistance at the contact points.
  • Previously known solutions to avoid these asymmetries provide a compensation possibility by the movable contact bridge as well as by a floating arrangement of the switching shaft or the rotor in the polar cassette.
  • the rotor for an electrical switch comprises a rotor housing and a rotatably mounted contact bridge, which comprises two movable contacts, wherein by rotation of the rotor, the two movable contacts with two fixed contacts of an electrical switch can cooperate to close or Opening a circuit.
  • the rotatably mounted contact bridge is movably mounted in the rotor housing in a direction perpendicular to the direction of the contact bridge in its closed position.
  • the rotatably mounted contact bridge is movably mounted in the rotor housing in a direction perpendicular to the axis of rotation of the contact bridge.
  • the rotor for an electrical switch further comprises a first plate inside the rotor, which is arranged substantially parallel to the contact bridge, two pairs of first and second spring pins and two pairs of first and second springs.
  • the first ends of the respective spring pairs are attached to the first spring pins and the first spring pins lie on the contact bridge and the first plate, the second ends of the respective spring pairs are attached to the second spring pins and the second spring pins on the first plate, so that in the closing position of the rotor a minimum contact pressure of the movable contacts of the contact bridge is ensured on the fixed contacts, wherein the second spring pins are movably mounted in the rotor.
  • the rotor for an electrical switch further comprises a second plate in the interior of the rotor housing, which is arranged substantially parallel to the contact bridge and the first plate, wherein the first spring pins rest on the contact bridge and the first and second plate, and wherein the second ends of the respective pairs of springs are secured to the second spring pins and the second spring pins are secured to the first and second plates.
  • the two pairs of first and second springs are designed as tension springs.
  • the plates and the contact bridge on a central recess through which a guide pin is guided, which acts as a rotation axis of the rotor.
  • the guide pin acts as a rotation axis of the rotor and comprises a first rotor pin, a second rotor pin and a centering spring.
  • the first rotor pin and the second rotor pin may be connected to the rotor housing and the centering spring may extend between the two rotor pins.
  • the contact bridge can be held by the centering spring.
  • the centering spring can be designed as a tension spring with wound spring body without spring eyelets.
  • the spring constant of the centering spring is designed so that it can support the mass of the contact bridge for centering the contact bridge in the rotor housing.
  • the spring constant of the centering spring can be designed so that the centering spring does not oppose an asymmetry compensation of the contact bridge with a high force.
  • first rotor pin and the second rotor pin are connected to each other via a fixed middle part.
  • the diameter of the centering spring can be formed so large compared to the diameter of the fixed middle part, that held by the centering contact bridge can accomplish an asymmetry compensation of the contact bridge up to a stop of the centering on the central part.
  • rotor, the first rotor pin, the second rotor pin and the fixed middle part are integrally formed.
  • the inventive rotor may be part of an electrical switch which additionally comprises two fixed contacts, the rotor cooperating with the two fixed contacts for closing or opening a circuit
  • a rotor housing 110 for an electrical switch and a rotatably mounted contact bridge 200 which comprises two movable contacts 210, 220, are shown.
  • the rotatably mounted contact bridge 200 is movably mounted in the rotor housing 110 in a direction perpendicular to the direction of the contact bridge 200 in its closed position.
  • the rotatably mounted contact bridge 200 is arranged movably in the direction of the arrow in the rotor housing 110.
  • the rotatably mounted contact bridge 200 may be mounted in a suspension 300, which in turn is movably mounted in the rotor housing 110.
  • the rotatably mounted contact bridge 200 is also movably mounted in the rotor housing 110 in a direction perpendicular to the axis of rotation of the contact bridge 200.
  • a rotor 100 for an electrical switch is shown.
  • the rotor 100 includes a rotor housing 110 and a rotatably mounted contact bridge 200.
  • On the contact bridge 200 two movable contacts 210, 220 are mounted.
  • the two movable contacts 210, 220 may cooperate with two fixed contacts 2100, 2200 of an electrical switch to close or open a circuit.
  • the rotor 100 further comprises a first and a second plate 310, 320, which are located inside the rotor 100 and which are arranged substantially parallel to the contact bridge 200. Between these two plates 310, 320, the rotatably mounted contact bridge 200 is arranged. In the following, the suspension mechanism of the contact bridge 200 in the rotor 100 will be explained in more detail.
  • the rotor 100 for this purpose comprises two pairs of first and second spring pins 610, 710; 620, 720 and two pairs of first and second springs 410, 420; 510, 520.
  • the first ends of the respective spring pairs 410, 420; 510, 520 are attached to the first spring pins 610, 710.
  • These first spring pins 610, 710 rest on the contact bridge 200 and also on the first and second plates 310, 320.
  • the second ends of the respective spring pairs 410, 420; 510, 520 are attached to the second spring pins 620, 720.
  • These in turn are attached to the plates 310, 320, so that in the closed position of the rotor 100, a minimum contact pressure of the movable contacts 210, 220 of the contact bridge 200 is ensured on the fixed contacts 2100, 2200.
  • the rotatably mounted contact bridge 200 is by the train of the first and second spring pairs 410, 420; 520, 520 on the first spring pins 610, 710 as shown in FIG.
  • Fig. 2 turned counterclockwise.
  • the movable contact 220 is downward and the movable contact 210 upward as shown in FIG Fig. 2 moved, thereby ensuring a minimal contact pressure on the fixed contacts.
  • the second spring pins 620, 720 fixed to the first and second plates 310, 320 are movably supported in the rotor 100.
  • Fig. 3 is the movable mounting of the second spring pins 620, 720 explained in more detail.
  • the second spring pins 620, 720 are each mounted in a notch 150 of the rotor 100. Together with the mounting of the contact bridge 200 in the electrical switch by the guide pin 800, which is guided through a central recess 350 of the two first and second plates 310, 320 and the contact bridge 200, allow the notches 150 that the contact bridge 200 in the closed position is movable perpendicular to this direction. According to the presentation of the Fig. 3 This means that the contact bridge 200 with the movable contacts 210, 220 can move up and down and thereby tolerances - can be compensated - for example, in the contact pieces of the contact bridge 200.
  • the central recess 350 is formed as an elongated hole, which is formed along a direction perpendicular to the direction of the contact bridge 200 in the closed position.
  • Fig. 4 is the rotor 100 with the contact bridge 200 and the first and second spring pins 610, 710; 620, 720.
  • Fig. 5 shows the rotor 100 in a different sectional view than Fig. 2 . 3 or 4 ,
  • Fig. 6 shows once again the rotor 100 with the notch 150 in the rotor, which allows the contact bridge 200 are movably mounted together with the two plates 310, 320 in the rotor 100.
  • the second spring pins 620, 720 are thus floating in the rotor 100 stored.
  • the two plates 310, 320 are also floatingly mounted in the rotor 100.
  • the two pairs of first and second springs 410, 420; 510, 520 are formed in this embodiment as tension springs.
  • the pairs of first and second springs 410, 420; 510, 520 extend from the first spring pins 610, 710 to the second spring pins 620, 720 in parallel with the two plates 310, 320.
  • the first and second springs 410, 420; 510, 520 outside of the two plates 310, 320.
  • Fig. 7 a force-erosion diagram is shown. Because the floatingly mounted second spring pins 620, 720 allow movement of the rotatably mounted contact bridge 200, regardless of the degree of erosion of the contact pieces, an equal contact force is applied to both movable contacts 210, 220.
  • Fig. 8A The first and second plates 310, 320 are shown as well as the guide pin 800, which includes a first rotor pin 810, a second rotor pin 820 and a centering spring 850.
  • the centering spring 850 is guided through the central recess 350 of the contact bridge 200 and holds the contact bridge 200.
  • the first rotor pin 810 is held in the left part of the rotor housing 110 and the second rotor pin 820 in the right part of the rotor housing 110.
  • the centering spring 850 extends between the two rotor pins 810; 820. It is designed as a tension spring with wound spring body without spring eyes. Other embodiments, for example, with a flexible, resilient plastic, can also be used, the flexibility of the spring body in the upward / downward direction as shown in the Figs. 8A and 8B for adjusting the storage and centering the contact bridge 200 should be made by the centering spring 850.
  • the spring constant of the centering spring 850 should be designed so that the centering spring 850 can support the mass of the contact bridge 200 for centering the contact bridge in the rotor housing 110. In the design of the spring constant thus sagging of the centering spring 850 due to the weight of the contact bridge 200 with the corresponding attachments such as the two plates 310; 320 and the spring pairs 410, 420; 510, 520 are avoided.
  • the spring constant of the centering spring 850 should be designed so that the centering spring 850 does not oppose a asymmetry compensation of the contact bridge 200 high force.
  • the centering spring 850 should therefore not be too rigid.
  • FIG. 8B an alternative embodiment is shown, in which the first rotor pin 810 and the second rotor pin 820 are connected to each other via a fixed middle part 815.
  • the first rotor pin 810, the second rotor pin 820 and the fixed middle part 815 are integrally formed.
  • the diameter of the centering spring 850 is formed so large compared to the diameter of the fixed middle part 815, that the held by the centering spring 850 contact bridge 200 can accomplish an asymmetry compensation of the contact bridge 200 up to a stop of the centering spring 850 at the middle part 815th
  • the gap between the centering 850th and the middle part 815 can be adjusted in size so that there is enough way for the asymmetry compensation is available, but upon reaching the middle part 815 by the centering spring 850 creates a stop.
  • Figs. 9A and 9B the two embodiments are further illustrated in a side view.
  • Fig. 9A is the guide pin 800 consisting of a first rotor pin 810, a second rotor pin 820 and a centering spring 850 shown.
  • Fig. 9B shows the side view of the alternative embodiment with a one-piece guide pin.
  • the contact bridge 200 balances in both embodiments floating asymmetries of the structure.
  • Fig. 10 the rotor 100 is shown with a first plate 310, a second plate 320, a contact bridge 200 and a centering spring 850.
  • the contact bridge 200 has a central recess in which the guide pin 800 is inserted.
  • First and second plates 310; 320 and contact bridge 200 are rotatably mounted around the guide pin 800.
  • As shown in Fig. 10 is shown by the guide pin 800 only the centering spring 850.
  • the rotor 100 according to the invention may be part of an electrical switch, which additionally comprises two fixed contacts 2100, 2200.
  • the rotor 100 with the two movable contacts 210, 220 may cooperate with the two fixed contacts 2100, 2200 to close or open a circuit.
  • the contact bridge is usually stored stationary in the rotor.
  • the contact bridge By introducing a centering spring, which carries the contact bridge, the lateral plates arranged to the contact bridge are interconnected. This creates a stable inner rotor with reduced degrees of freedom.
  • the contact bridge rotates coaxially about the centering spring and is inevitably moved during the compensation movement of the inner rotor. Without this coupling, the inevitability and thus the reproducibility of the compensation result are missing.
  • the contact bridge can not join in the full compensation movement of the plates and, as a result of the system, it can lead to asymmetrical contact forces, eg due to friction.

Landscapes

  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Abstract

Es wird ein Rotor (100) für einen elektrischen Schalter offenbart, der ein Rotorgehäuse (110) und eine drehbar gelagerte Kontaktbrücke (200) umfasst, welche zwei bewegliche Kontakte (210; 220) aufweist, wobei durch Drehung des Rotors die zwei beweglichen Kontakte mit zwei feststehenden Kontakten (2100; 2200) eines elektrischen Schalters zusammenwirken können zum Schließen oder Öffnen eines Stromkreises, wobei die drehbar gelagerte Kontaktbrücke im Rotorgehäuse in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Kontaktbrücke in ihrer Schließ-Stellung beweglich gelagert ist. Ein Führungsstift (800) wirkt als Drehachse des Rotors und umfasst einen ersten und zweiten Rotorstift (810; 820) und eine Zentrierfeder (850).

Description

  • Schaltgeräte zum Schalten elektrischer Ströme umfassen typischerweise mindestens ein Kontaktsystem und weitere Gehäuseumbauten. Das Kontaktsystem bildet einen elektrischen Schalter und dient dem Schalten elektrischer Ströme. Eine Klasse von Schaltgeräten sind die sogenannten "Leistungsschalter", die typischerweise Ströme von 100 A und mehr schalten können. Diese Leistungsschalter umfassen ein Gehäuse, in dem die einzelnen Phasen der Ströme geschaltet werden. Die einzelnen Phasen der Ströme können in Polkassetten untergebracht sein, die von einem eigenen Gehäuse eingefasst werden. In den Polkassetten sind Beweg- und Festkontakte untergebracht, die mechanisch getrennt beziehungsweise zusammengebracht werden können, zum Aus- beziehungsweise Einschalten der Ströme. Beim Trennen von Beweg- und Festkontakt einer Polkassette entsteht ein Lichtbogen, der typischerweise in einer sogenannten "Löschkammer" gelöscht wird. Ebenfalls sind Leistungsschalter bekannt, die keine Polkassetten enthalten und die in ihrem Gehäuse Beweg- und Festkontakte unterbringen.
  • In Leistungsschaltern ist zur Erzielung einer guten Strombegrenzung notwendig, eine hohe Bogenspannung schnell aufzubauen. Dies gelingt mit sogenannten "Doppelunterbrechern", die die Schaltstrecke zweimal unterteilen und so im Kurzschlussfall zwei Lichtbögen gleichzeitig erzeugen. Die durch den Lichtbogen erzeugte Bogenspannung ist nun in der gleichen Zeiteinheit doppelt vorhanden, was die Strombegrenzung gegenüber einfach unterbrechenden Systemen verbessert. Typischerweise sind bei sogenannten "Doppelunterbrechern" zwei elektrische Kontakte auf einer drehbar gelagerten Kontaktbrücke angeordnet, die die Bewegkontakte darstellen. Die beiden Bewegkontakte wirken mit zwei Festkontakten des elektrischen Schalters zusammen zum Schließen oder Öffnen des Stromkreises.
  • In der DE 692 09 972 T2 wird ein aus einpoligen Einheiten bestehender Schutzschalter beschrieben. Bei diesem Schutzschalter wird die Kontaktbrücke jeder Polkassette freihängend in einem Schaltwellenabschnitt montiert, und die starre mechanische Verbindung zwischen den einzelnen Schaltwellenabschnitten erfolgt durch zwei parallel zur Schaltwelle sowie in Bezug zu deren Drehachse exzentrisch angeordneten Stangen. Dieser Aufbau gewährleistet das Aufbringen der Kontaktkraft, das dynamische Kontakt-Öffnen im Kurzschluss des elektrischen Schalters und die Ankopplung an einen Schaltmechanismus zum Öffnen und Schließen des elektrischen Schalters mit einer Handhabe.
  • In der DE 693 04 374 T2 wird ein Schutzschalter mit Pressformgehäuse mit Verzögerung am Bewegungsende der Kontaktbrückenabstoßung offenbart. Die Kontaktbrücke wird im Rotorgehäuse ohne Achse gelagert. Dazu umfasst die Kontaktbrücke Zugfedern, die dazu dienen, in der Einschaltstellung des Leistungsschalters einen von der Kontaktbrücke auf die feststehenden Kontakte ausgeübten Kraftdruck zu gewährleisten und gleichzeitig eine Drehung der Kontaktbrücke unter Einwirkung der elektrodynamischen Kräfte in Richtung der Abstoß-Ausschaltstellung zu ermöglichen.
  • Doppeltunterbrechende Kontaktsysteme mit rotatorischem Aufbau sind sehr häufig anfällig gegen Unsymmetrien. Die Unsymmetrien können begründet sein in der Toleranzlage der Bauteile beziehungsweise im unsymmetrischen Abbrand während des Betriebs. Beispielsweise können die Kontaktstücke der Kontaktbrücke unsymmetrisch abbrennen. Diese Unsymmetrien führen zu ungleichen Kontaktkräften und Kontaktwiderständen an den Kontaktstellen. Bisher bekannte Lösungsmöglichkeiten zur Vermeidung dieser Unsymmetrien sehen eine Ausgleichsmöglichkeit durch die bewegliche Kontaktbrücke als auch durch eine schwimmende Anordnung der Schaltwelle beziehungsweise des Rotors in der Polkassette vor.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Rotor für einen elektrischen Schalter zur Verfügung zu stellen mit einer alternativen Lösung zur Kompensation von Unsymmetrien seiner Kontaktbrücke.
  • Die Aufgabe wird gelöst gemäß Anspruch 1. Der Rotor für einen elektrischen Schalter umfasst ein Rotorgehäuse und eine drehbar gelagerte Kontaktbrücke, welche zwei bewegliche Kontakte umfasst, wobei durch Drehung des Rotors die zwei beweglichen Kontakte mit zwei feststehenden Kontakten eines elektrischen Schalters zusammenwirken können zum Schließen oder Öffnen eines Stromkreises. Die drehbar gelagerte Kontaktbrücke ist im Rotorgehäuse in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Kontaktbrücke in ihrer Schließ-Stellung beweglich gelagert. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Kontaktkräfte besser als bei herkömmlichen Lösungen ausbalanciert sind, dies auch bei großen Unsymmetrien durch Toleranzen und Abbrand. Es werden unsymmetrische Kontaktwiderstände reduziert, und es wird sichergestellt, dass es zu einem gleichen Abbrand auf der Lastwie auf der Anschlussseite des elektrischen Schalters kommt.
  • In einer Ausgestaltung ist die drehbar gelagerte Kontaktbrücke im Rotorgehäuse in einer Richtung senkrecht zur Drehachse der Kontaktbrücke beweglich gelagert ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Rotor für einen elektrischen Schalter des Weiteren eine erste Platte im Innern des Rotors, welche im Wesentlichen parallel zur Kontaktbrücke angeordnet ist, zwei Paare an ersten und zweiten Federstiften und zwei Paare an ersten und zweiten Federn. Die ersten Enden der jeweiligen Federpaare sind an den ersten Federstiften befestigt und die ersten Federstifte liegen auf der Kontaktbrücke und der ersten Platte auf, die zweiten Enden der jeweiligen Federpaare sind an den zweiten Federstiften befestigt sowie die zweiten Federstifte an der ersten Platte, so dass in der Schließ-Stellung des Rotors ein minimaler Kontaktdruck der beweglichen Kontakte der Kontaktbrücke auf die feststehenden Kontakte gewährleistet ist, wobei die zweiten Federstifte beweglich im Rotor gelagert sind.
  • In einer Ausgestaltung umfasst der Rotor für einen elektrischen Schalter des Weiteren eine zweite Platte im Innern des Rotorgehäuses, welche im Wesentlichen parallel zur Kontaktbrücke und zur ersten Platte angeordnet ist, wobei die ersten Federstifte auf der Kontaktbrücke und der ersten und zweiten Platte aufliegen, und wobei die zweiten Enden der jeweiligen Federpaare an den zweiten Federstiften befestigt sind sowie die zweiten Federstifte an der ersten und zweiten Platte.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die zwei Paare an ersten und zweiten Federn als Zugfedern ausgebildet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Platten und die Kontaktbrücke eine Mittelaussparung auf, durch die ein Führungsstift geführt ist, der als Drehachse des Rotors wirkt.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wirkt der Führungsstift als Drehachse des Rotors und umfasst einen ersten Rotorstift, einen zweiten Rotorstift und eine Zentrierfeder.
  • Der erste Rotorstift und der zweite Rotorstift können mit dem Rotorgehäuse verbunden sein und die Zentrierfeder kann zwischen den beiden Rotorstiften verlaufen. Die Kontaktbrücke kann von der Zentrierfeder gehalten werden. Die Zentrierfeder kann als Zugfeder mit gewickeltem Federkörper ohne Federösen ausgebildet sein.
  • In einer Ausgestaltung ist die Federkonstante der Zentrierfeder so ausgelegt, dass sie die Masse der Kontaktbrücke abstützen kann zur Zentrierung der Kontaktbrücke im Rotorgehäuse. Die Federkonstante der Zentrierfeder kann so ausgelegt sein, dass die Zentrierfeder einem Asymmetrieausgleich der Kontaktbrücke keine hohe Kraft entgegensetzt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Rotorstift und der zweite Rotorstift über ein festes Mittelteil miteinander verbunden.
  • Der Durchmesser der Zentrierfeder kann so groß im Vergleich zum Durchmesser des festen Mittelteils ausgebildet sein, dass die von der Zentrierfeder gehaltene Kontaktbrücke einen Asymmetrieausgleich der Kontaktbrücke bewerkstelligen kann bis zu einem Anschlag der Zentrierfeder am Mittelteil.
  • In einer Ausgestaltung Rotor sind der erste Rotorstift, der zweite Rotorstift und das feste Mittelteil einstückig ausgebildet.
  • Der erfinderische Rotor kann Teil eines elektrischen Schalters sein, der zusätzlich zwei feststehende Kontakte umfasst, wobei der Rotor mit den zwei feststehenden Kontakten zusammenwirkt zum Schließen oder Öffnen eines Stromkreises
  • Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.
    • Fig. 1A, 1B, 1C
    Rotorgehäuse, Kontaktbrücke und schwimmend gelagerte Kontaktbrücke;
    Fig. 2
    Rotor mit Kontaktbrücke, zwei Platten, zwei Paaren an ersten und zweiten Federstiften und zwei Paaren an ersten und zweiten Federn;
    Fig. 3
    Rotor gemäß Fig. 1 in einer seitlichen Darstellung;
    Fig. 4
    Rotor gemäß Fig. 1 in einer ersten Darstellung;
    Fig. 5
    Rotor gemäß Fig. 1 in einer zweiten Darstellung;
    Fig. 6
    Rotor gemäß Fig. 1 in einer dritten Darstellung;
    Fig. 7
    Kraft-Erosions-Diagramm eines erfindungsgemäßen Rotors;
    Fig. 8A, 8B
    Rotorgehäuse, Kontaktbrücke und Führungsstift aus erstem und zweitem Rotorstift sowie Zentrierfeder und einstückig ausgebildeter Zentrierstift;
    Fig. 9A, 9B
    Seitliche Ansicht eines Rotorgehäuses, einer Kontaktbrücke und eines Führungsstifts aus erstem und zweitem Rotorstift sowie einer Zentrierfeder und einstückig ausgebildeter Zentrierstift; und
    Fig. 10
    Kontaktbrücke.
  • In den Fig. 1A, 1B und 1C ist ein Rotorgehäuse 110 für einen elektrischen Schalter und eine drehbar gelagerte Kontaktbrücke 200, welche zwei bewegliche Kontakte 210, 220 umfasst, dargestellt. Durch Drehung des Rotors beziehungsweise des Rotorgehäuses 110 können die zwei beweglichen Kontakte 210, 220 mit zwei feststehenden Kontakten eines elektrischen Schalters zusammenwirken zum Schließen oder Öffnen eines Stromkreises. Die drehbar gelagerte Kontaktbrücke 200 ist im Rotorgehäuse 110 in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Kontaktbrücke 200 in ihrer Schließ-Stellung beweglich gelagert. Entsprechend der Fig. 1C bedeutet dies, dass die drehbar gelagerte Kontaktbrücke 200 in Richtung des Pfeils bewegbar im Rotorgehäuse 110 angeordnet ist.
  • Die drehbar gelagerte Kontaktbrücke 200 kann in einer Aufhängung 300 gelagert sein, welche wiederum beweglich im Rotorgehäuse 110 gelagert ist.
  • Die drehbar gelagerte Kontaktbrücke 200 ist ebenso im Rotorgehäuse 110 in einer Richtung senkrecht zur Drehachse der Kontaktbrücke 200 beweglich gelagert.
  • In Fig. 2 ist ein Rotor 100 für einen elektrischen Schalter dargestellt. Der Rotor 100 umfasst ein Rotorgehäuse 110 und eine drehbar gelagerte Kontaktbrücke 200. Auf der Kontaktbrücke 200 sind zwei bewegliche Kontakte 210, 220 angebracht. Durch Drehung des Rotors 100 können die zwei beweglichen Kontakte 210, 220 mit zwei feststehenden Kontakten 2100, 2200 eines elektrischen Schalters zusammenwirken zum Schließen oder Öffnen eines Stromkreises.
  • Der Rotor 100 umfasst des Weiteren eine erste und eine zweite Platte 310, 320, die sich im Innern des Rotors 100 befinden und die im Wesentlichen parallel zur Kontaktbrücke 200 angeordnet sind. Zwischen diesen zwei Platten 310, 320 ist die drehbar gelagerte Kontaktbrücke 200 angeordnet. Im Weiteren wird der Aufhängungsmechanismus der Kontaktbrücke 200 im Rotor 100 näher erläutert.
  • Der Rotor 100 umfasst dazu zwei Paare an ersten und zweiten Federstiften 610, 710; 620, 720 und zwei Paare an ersten und zweiten Federn 410, 420; 510, 520. Die ersten Enden der jeweiligen Federpaare 410, 420; 510, 520 sind an den ersten Federstiften 610, 710 befestigt. Diese ersten Federstifte 610, 710 liegen auf der Kontaktbrücke 200 und ebenso auf den ersten und zweiten Platten 310, 320 auf. Die zweiten Enden der jeweiligen Federpaare 410, 420; 510, 520 sind an den zweiten Federstiften 620, 720 befestigt. Diese wiederum sind an den Platten 310, 320 befestigt, so dass in der Schließ-Stellung des Rotors 100 ein minimaler Kontaktdruck der beweglichen Kontakte 210, 220 der Kontaktbrücke 200 auf die feststehenden Kontakte 2100, 2200 gewährleistet ist.
  • Die drehbare gelagerte Kontaktbrücke 200 wird durch den Zug der ersten und zweiten Federpaare 410, 420; 520, 520 auf die ersten Federstifte 610, 710 entsprechend der Darstellung in
  • Fig. 2 gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Somit wird beispielsweise der bewegliche Kontakt 220 nach unten und der bewegliche Kontakt 210 nach oben entsprechend der Darstellung der Fig. 2 bewegt und dadurch ein minimaler Kontaktdruck auf die feststehenden Kontakte gewährleistet.
  • Die zweiten Federstifte 620, 720, die an den ersten und zweiten Platten 310, 320 befestigt sind, sind im Rotor 100 beweglich gelagert.
  • In Fig. 3 ist die bewegliche Lagerung der zweiten Federstifte 620, 720 näher erläutert. Die zweiten Federstifte 620, 720 sind jeweils in einer Einkerbung 150 des Rotors 100 gelagert. Zusammen mit der Lagerung der Kontaktbrücke 200 im elektrischen Schalter durch den Führungsstift 800, der durch eine Mittelaussparung 350 der zwei ersten und zweiten Platten 310, 320 und der Kontaktbrücke 200 geführt ist, ermöglichen die Einkerbungen 150, dass die Kontaktbrücke 200 in der Schließ-Stellung senkrecht zu dieser Richtung beweglich ist. Entsprechend der Darstellung der Fig. 3 bedeutet dies, dass sich die Kontaktbrücke 200 mit den beweglichen Kontakten 210, 220 nach oben und unten bewegen kann und dadurch Toleranzen - beispielsweise in den Kontaktstücken der Kontaktbrücke 200-ausgeglichen werden können.
  • Die Mittelaussparung 350 ist als Langloch ausgebildet, welches sich entlang einer Richtung senkrecht zur Richtung der Kontaktbrücke 200 in der Schließ-Stellung ausgebildet ist.
  • In der Fig. 4 ist der Rotor 100 mit der Kontaktbrücke 200 und den ersten und zweiten Federstiften 610, 710; 620, 720 dargestellt. Fig. 5 zeigt den Rotor 100 in einer anderen Schnittdarstellung als Fig. 2, 3 oder 4.
  • Fig. 6 zeigt ein weiteres Mal den Rotor 100 mit der Einkerbung 150 im Rotor, die es ermöglicht, dass die Kontaktbrücke 200 zusammen mit den beiden Platten 310, 320 beweglich im Rotor 100 gelagert sind. Die zweiten Federstifte 620, 720 sind somit schwimmend im Rotor 100 gelagert. Dadurch wiederum sind ebenfalls die zwei Platten 310, 320 schwimmend im Rotor 100 gelagert.
  • Die zwei Paare an ersten und zweiten Federn 410, 420; 510, 520 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Zugfedern ausgebildet. Die Paare an ersten und zweiten Federn 410, 420; 510, 520 verlaufen von den ersten Federstiften 610, 710 zu den zweiten Federstiften 620, 720 parallel zu den zwei Platten 310, 320. Entsprechend der dargestellten Ausführung verlaufen die ersten und zweiten Federn 410, 420; 510, 520 außerhalb der zwei Platten 310, 320.
  • In Fig. 7 ist ein Kraft-Erosions-Diagramm dargestellt. Dadurch, dass die schwimmend gelagerten zweiten Federstifte 620, 720 eine Bewegung der drehbar gelagerten Kontaktbrücke 200 ermöglichen, stellt sich unabhängig vom Erosionsgrad der Kontaktstücke eine gleiche Kontaktkraft an beiden beweglichen Kontakten 210, 220 ein.
  • In Fig. 8A sind die ersten und zweiten Platten 310, 320 dargestellt sowie der Führungsstift 800, der einen ersten Rotorstift 810, einen zweiten Rotorstift 820 und eine Zentrierfeder 850 umfasst. Die Zentrierfeder 850 ist durch die Mittelaussparung 350 der Kontaktbrücke 200 geführt und hält die Kontaktbrücke 200. Entsprechend der Darstellung der Fig. 8A ist der erste Rotorstift 810 im linken Teil des Rotorgehäuses 110 gehalten und der zweite Rotorstift 820 im rechten Teil des Rotorgehäuses 110.
  • Die Zentrierfeder 850 verläuft zwischen den beiden Rotorstiften 810; 820. Sie ist als Zugfeder mit gewickeltem Federkörper ohne Federösen ausgebildet. Andere Ausbildungen, beispielsweise mit einem flexiblen, federnden Kunststoff, können ebenfalls verwendet werden, die Flexibilität des Federkörpers in Richtung nach oben/unten entsprechend der Darstellung in den Fig. 8A und 8B zur Anpassung der Lagerung und zur Zentrierung der Kontaktbrücke 200 soll von der Zentrierfeder 850 geleistet werden.
  • Die Federkonstante der Zentrierfeder 850 sollte so ausgelegt sein, dass die Zentrierfeder 850 die Masse der Kontaktbrücke 200 abstützen kann zur Zentrierung der Kontaktbrücke im Rotorgehäuse 110. Bei der Auslegung der Federkonstante sollte somit ein Durchhängen der Zentrierfeder 850 auf Grund des Gewichts der Kontaktbrücke 200 mit den entsprechenden Anbauten wie den beiden Platten 310; 320 und den Federpaaren 410, 420; 510, 520 vermieden werden.
  • Ebenso sollte die Federkonstante der Zentrierfeder 850 so ausgelegt sein, dass die Zentrierfeder 850 einem Asymmetrieausgleich der Kontaktbrücke 200 keine hohe Kraft entgegensetzt. Die Zentrierfeder 850 soll daher nicht zu starr sein.
  • In der Fig. 8B ist eine alternative Ausgestaltung dargestellt, bei der der erste Rotorstift 810 und der zweite Rotorstift 820 über ein festes Mittelteil 815 miteinander verbunden sind. Der erste Rotorstift 810, der zweite Rotorstift 820 und das feste Mittelteil 815 sind dabei einstückig ausgebildet.
  • Der Durchmesser der Zentrierfeder 850 ist so groß im Vergleich zum Durchmesser des festen Mittelteils 815 ausgebildet, dass die von der Zentrierfeder 850 gehaltene Kontaktbrücke 200 einen Asymmetrieausgleich der Kontaktbrücke 200 bewerkstelligen kann bis zu einem Anschlag der Zentrierfeder 850 am Mittelteil 815. Der Spalt zwischen Zentrierfeder 850 und dem Mittelteil 815 kann in seiner Größe so angepasst werden, dass genügend Weg für den Asymmetrieausgleich zur Verfügung steht, aber bei Erreichen des Mittelteils 815 durch die Zentrierfeder 850 ein Anschlag entsteht.
  • In den Fig. 9A und 9B sind die beiden Ausführungsformen weiter dargestellt in einer seitlichen Ansicht. In Fig. 9A ist der Führungsstift 800 bestehend aus einem ersten Rotorstift 810, einem zweiten Rotorstift 820 und einer Zentrierfeder 850 dargestellt. Fig. 9B zeigt die seitliche Ansicht der alternativen Ausführung mit einem einstückigen Führungsstift. Die Kontaktbrücke 200 gleicht in beiden Ausführungsformen schwimmend Unsymmetrien des Aufbaus aus.
  • In Fig. 10 ist der Rotor 100 mit einer ersten Platte 310, einer zweiten Platte 320, einer Kontaktbrücke 200 und einer Zentrierfeder 850 dargestellt. Die Kontaktbrücke 200 hat eine Mittelaussparung, in der der Führungsstift 800 eingesteckt ist. Erste und zweite Platte 310; 320 und Kontaktbrücke 200 sind drehbar um den Führungsstift 800 gelagert. Entsprechend der Darstellung in Fig. 10 ist vom Führungsstift 800 nur die Zentrierfeder 850 dargestellt.
  • Der erfindungsgemäße Rotor 100 kann Teil eines elektrischen Schalters sein, wobei dieser zusätzlich zwei feststehende Kontakte 2100, 2200 umfasst. Der Rotor 100 mit den zwei beweglichen Kontakten 210, 220 kann mit den zwei feststehenden Kontakten 2100, 2200 zusammenwirken zum Schließen oder Öffnen eines Stromkreises.
  • Bisher wird üblicherweise die Kontaktbrücke ortsfest im Rotor gelagert. Ein Ausgleich von unterschiedlichen Federlängen bei unterschiedlichen Toleranzen der Bauteile oder unterschiedlicher Hebelarme auf Grund eines unterschiedlichen Abbrands der Kontakte wird erfindungsgemäß durch eine schwimmende Lagerung der Platten 310; 320, die die Kontaktbrücke 200 tragen, ausgeglichen.
  • Durch Einführung einer Zentrierfeder, die die Kontaktbrücke trägt, werden die seitlichen zur Kontaktbrücke angeordneten Platten miteinander verbunden. Damit wird ein stabiler innerer Rotor mit reduzierten Freiheitsgraden geschaffen. Die Kontaktbrücke dreht koaxial um die Zentrierfeder und wird zwangsläufig bei der Ausgleichsbewegung des Inneren Rotors mitbewegt. Ohne diese Kopplung fehlt die Zwangsläufigkeit und damit die Reproduzierbarkeit des Ausgleichsergebnisses. Das führt dazu, dass bei den schnellen Einschaltvorgängen eines Leistungsschalters, die Kontaktbrücke nicht die volle Ausgleichbewegung der Platten mitmachen kann und es somit systembedingt zu unsymmetrischen Kontaktkräften kommen kann, z.B. auf Grund von Reibung.

Claims (16)

  1. Rotor (100) für einen elektrischen Schalter umfassend ein Rotorgehäuse (110) und eine drehbar gelagerte Kontaktbrücke (200), welche zwei bewegliche Kontakte (210; 220) umfasst, wobei durch Drehung des Rotors (100) die zwei beweglichen Kontakte (210; 220) mit zwei feststehenden Kontakten (2100; 2200) eines elektrischen Schalters zusammenwirken können zum Schließen oder Öffnen eines Stromkreises;
    dadurch gekennzeichnet, dass die drehbar gelagerte Kontaktbrücke (200) im Rotorgehäuse (110) in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Kontaktbrücke (200) in ihrer Schließ-Stellung beweglich gelagert ist.
  2. Rotor (100) für einen elektrischen Schalter gemäß Anspruch 1, bei dem die drehbar gelagerte Kontaktbrücke (200) im Rotorgehäuse (110) in einer Richtung senkrecht zur Drehachse der Kontaktbrücke (200) beweglich gelagert ist.
  3. Rotor (100) für einen elektrischen Schalter gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Rotor (100) weiter umfasst:
    eine erste Platte (310) im Innern des Rotorgehäuses (110), welche im Wesentlichen parallel zur Kontaktbrücke (200) angeordnet ist;
    zwei Paare an ersten und zweiten Federstiften (610, 710; 620, 720); und
    zwei Paare an ersten und zweiten Federn (410, 420; 510, 520), wobei die ersten Enden der jeweiligen Federpaare (410, 420; 510, 520) an den ersten Federstiften (610, 710) befestigt sind und die ersten Federstifte (610, 710) auf der Kontaktbrücke (200) und der ersten Platte (310) aufliegen, und wobei die zweiten Enden der jeweiligen Federpaare (410, 420; 510, 520) an den zweiten Federstiften (620, 720) befestigt sind sowie die zweiten Federstifte (620, 720) an der ersten Platte (310), so dass in der Schließ-Stellung des Rotors (100) ein minimaler Kontaktdruck der beweglichen Kontakte (210; 220) der Kontaktbrücke (200) auf die feststehenden Kontakte (2100; 2200) gewährleistet ist, wobei die zweiten Federstifte (620, 720) beweglich im Rotorgehäuse gelagert sind.
  4. Rotor (100) gemäß Anspruch 3, wobei der Rotor (100) weiter umfasst:
    eine zweite Platte (320) im Innern des Rotorgehäuses (110), welche im Wesentlichen parallel zur Kontaktbrücke (200) und zur ersten Platte (310) angeordnet ist, wobei die ersten Federstifte (610, 710) auf der Kontaktbrücke (200) und der ersten und zweiten Platte (310; 320) aufliegen, und wobei die zweiten Enden der jeweiligen Federpaare (410, 420; 510, 520) an den zweiten Federstiften (620, 720) befestigt sind sowie die zweiten Federstifte (620, 720) an der ersten und zweiten Platte (310; 320).
  5. Rotor (100) gemäß Anspruch 3 oder 4, bei dem die zwei Paare an ersten und zweiten Federn (410, 420; 510, 520) als Zugfedern ausgebildet sind.
  6. Rotor (100) gemäß Anspruch 3, 4 oder 5, bei dem die zwei Platten (310; 320) und die Kontaktbrücke (200) eine Mittelaussparung (350) aufweisen, durch die ein Führungsstift (800), der als Drehachse des Rotors (100) wirkt, geführt ist.
  7. Rotor (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Führungsstift (800) als Drehachse des Rotors (100) wirkt und einen ersten Rotorstift (810), einen zweiten Rotorstift (820) und eine Zentrierfeder (850) umfasst.
  8. Rotor (100) gemäß Anspruch 7, bei dem der erste Rotorstift (810) und der zweite Rotorstift (820) mit dem Rotorgehäuse (110) verbunden sind und die Zentrierfeder (850) zwischen den beiden Rotorstiften (810; 820) verläuft.
  9. Rotor (100) gemäß Anspruch 8, bei dem die Kontaktbrücke (200) von der Zentrierfeder (850) gehalten wird.
  10. Rotor (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der die Zentrierfeder (850) als Zugfeder mit gewickeltem Federkörper ohne Federösen ausgebildet ist.
  11. Rotor (100) gemäß Anspruch 10, bei dem die Federkonstante der Zentrierfeder (850) so ausgelegt ist, dass sie die Masse der Kontaktbrücke (200) abstützen kann zur Zentrierung der Kontaktbrücke (200) im Rotorgehäuse (110).
  12. Rotor (100) gemäß Anspruch 11, bei dem die Federkonstante der Zentrierfeder (850) so ausgelegt ist, dass die Zentrierfeder (850) einem Asymmetrieausgleich der Kontaktbrücke (200) keine hohe Kraft entgegensetzt.
  13. Rotor (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, bei dem der erste Rotorstift (810) und der zweite Rotorstift (820) über ein festes Mittelteil (815) miteinander verbunden sind.
  14. Rotor (100) gemäß Anspruch 13, bei dem der Durchmesser der Zentrierfeder (850) so groß im Vergleich zum Durchmesser des festen Mittelteils (815) ausgebildet ist, dass die von der Zentrierfeder (850) gehaltene Kontaktbrücke (200) einen Asymmetrieausgleich der Kontaktbrücke (200) bewerkstelligen kann bis zu einem Anschlag der Zentrierfeder (850) am Mittelteil (815).
  15. Rotor (100) gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem der erste Rotorstift (810), der zweite Rotorstift (820) und das feste Mittelteil (815) einstückig ausgebildet sind.
  16. Elektrischer Schalter umfassend einen Rotor (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche und zwei feststehende Kontakte (2100; 2200), wobei der Rotor (100) mit den zwei feststehenden Kontakten (2100; 2200) zusammenwirkt zum Schließen oder Öffnen eines Stromkreises.
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