EP3465719B1 - Versteifter kontaktstab - Google Patents

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EP3465719B1
EP3465719B1 EP17734694.7A EP17734694A EP3465719B1 EP 3465719 B1 EP3465719 B1 EP 3465719B1 EP 17734694 A EP17734694 A EP 17734694A EP 3465719 B1 EP3465719 B1 EP 3465719B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact bar
contact rod
contact
cavity
end section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP17734694.7A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3465719A1 (de
Inventor
Simon Bubel
Erik D Taylor
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3465719A1 publication Critical patent/EP3465719A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3465719B1 publication Critical patent/EP3465719B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/6606—Terminal arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H33/6643—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings having disc-shaped contacts subdivided in petal-like segments, e.g. by helical grooves

Definitions

  • the invention relates to a stiffened contact rod, in particular a stiffened contact rod for vacuum interrupters, and to a method for producing such a stiffened contact rod, in particular for vacuum interrupters.
  • Contact rods are known from the prior art, in particular contact rods for vacuum interrupters, which are formed from copper on account of the good electrical and thermal conductivity. With long contact rods and when high mechanical loads are to be expected, there may be considerable problems with the dimensional stability of the contact rods. Since, in particular in the manufacture of vacuum interrupters, closure soldering takes place, in which the contact rod is also soldered or at least heated, the contact rods made of copper inevitably experience a soft annealing of the contact rods.
  • the object of the invention is now to remedy the disadvantages of the prior art and to provide a stiffened contact rod with high thermal and electrical conductivity.
  • the contact rod for a switch has a first contact rod region with a first contact rod material.
  • the first contact rod material extends in the first contact rod region from a first end section of the contact rod to a second end section of the contact rod, the second end section of the contact rod bordering on or merging into a contact body.
  • the first contact rod area with the first contact rod material is hollow and thus forms a first cavity.
  • a second contact rod material is introduced into the first cavity and forms a second contact rod region, the second contact rod material being stiffer than the first contact rod material and the second contact rod material in the second contact rod region Has cavity.
  • the term “stiffer” relates to the mechanical stiffness of a material, that is to say also to the bending stiffness, the torsional stiffness and / or the stiffness of expansion.
  • steel has a higher rigidity than copper.
  • the second contact rod material is at least 1/6 stiffer, particularly preferably 1/3 stiffer than the first contact rod material.
  • the first contact rod area with the first contact rod material has the shape of a cylinder or hollow cylinder or partially hollow cylinder.
  • the hollow cylinder can also have one or more steps and / or inclined surfaces, in particular in the hollow region, that is to say in the inner region, which thus form conically converging and / or conically diverging structures in the inner region of the hollow cylinder. Merging should be understood in such a way that the surfaces do not have to touch when they converge, but can.
  • the second contact rod region with the second contact rod material is designed as a cylinder or hollow cylinder or partially hollow cylinder.
  • the outside of the second contact rod region is designed with the second contact rod material in such a way that the second contact rod material can be inserted or pressed into the first contact rod material.
  • the outer shape of the second contact rod region with the second contact rod material simulates the shape of the first cavity of the first contact rod region with the first contact rod material in whole or in part.
  • the second contact rod material is aluminum, an aluminum alloy, steel, stainless steel, a plastic and / or is a metal reinforced with carbon nanotubes.
  • the second contact rod material is a reinforced plastic, such as a glass fiber reinforced plastic or a plastic reinforced with metals.
  • first cavity opens into the first end section and / or the first cavity opens into the second end section.
  • the first cavity opens into the first end section such that the second contact rod material can be inserted or pressed in through the opening into the first contact rod region with the first contact rod material. Pressing in is not only to be understood as purely mechanical pressing in, but also to inject an injectable material, in particular a plastic and / or reinforced plastic, into the first cavity.
  • the second contact rod material completely or partially fills the first cavity of the first contact rod material.
  • the second contact rod material is fastened in the first cavity of the first contact rod material.
  • the second contact rod material can also only be introduced or introduced into the first contact rod material without being directly fastened in the first contact rod material. Indirect attachment is possible, but not necessary, by connecting the first contact rod material to other components of the switch.
  • the second contact rod material in the first cavity of the first contact rod material by pressing or screwing or gluing or soldering or welding or rivets or at least a combination of the aforementioned is attached.
  • the second contact rod area with the second contact rod material has a second cavity.
  • a third contact rod material is present in the second cavity, which has a higher electrical conductivity and / or thermal conductivity than the second contact rod material.
  • the third contact rod material is a twisted line material.
  • the twisted line material is formed from copper.
  • the twisted line material is a twisted copper line.
  • a further exemplary embodiment is a method for producing a contact rod, the contact rod having a first contact rod region with a first contact rod material which extends from a first end section of the contact rod to a second end section of the contact rod.
  • the second end section of the contact rod is connected or connectable to a contact body.
  • the first contact rod area with the first contact rod material is hollow and thus forms a first cavity and / or a first cavity is created or formed by machining.
  • a second contact rod material is introduced into the first cavity and forms a second contact rod region.
  • the second contact rod material is stiffer than the first contact rod material, and the second contact rod material has a second cavity in the second contact rod region.
  • the second contact rod material therefore has a higher rigidity. It is particularly preferred that the second contact rod material is at least 1/6 stiffer, especially is preferred to be 1/3 stiffer than the first contact rod material.
  • a method for producing a contact rod is also preferred, the second contact rod material being aluminum, an aluminum alloy, steel, stainless steel, a plastic and / or a metal reinforced with carbon nanotubes.
  • the second contact rod material is a reinforced plastic, such as a glass fiber reinforced plastic or a plastic reinforced with metals.
  • first cavity opens into the first end section and / or the first cavity opens into the second end section.
  • the first cavity opens into the first end section and that the second contact rod material is inserted or pressed through the opening into the first contact rod region with the first contact rod material.
  • the second contact rod material is fastened in the first cavity of the first contact rod region with the first contact rod material.
  • the second contact rod material is fastened in the first cavity of the first contact rod region to the first contact rod material by pressing or screwing or gluing or soldering or welding or riveting or combinations thereof.
  • a method is also preferred in which the second contact rod region has a second cavity with the second contact rod material.
  • a third contact rod material that has a higher electrical conductivity and / or thermal conductivity than the second contact rod material is introduced or pressed into the second cavity.
  • the third contact rod material is a twisted line material and that this twisted line material is inserted or pressed into the second cavity.
  • the twisted line material is a twisted copper line.
  • the Figure 1 shows a contact rod 1, which has a contact body 2 with a contact plate 3.
  • the Figure 1 is divided into two areas.
  • the upper area A shows a section through the contact rod, while the second area B shows a side view of a contact body 2 with a contact plate 3.
  • the contact rod has a first diameter 5 of the first contact rod material.
  • the drawn longitudinal axis LA is also an axis of rotational symmetry of the contact rod 1.
  • the contact rod can be contacted and / or fastened and / or connected to another component of the switchgear assembly via the recess 17 in the contact rod 1.
  • the Figure 2 shows a contact rod 1 from the prior art, which has an outer steel sleeve 7 for stiffening. This steel sleeve 7 serves to stiffen the copper contact rod 9.
  • a weight 8 is applied to the steel sleeve 7 or the steel sleeve 7 and the contact rod made of copper 9 during the soldering process.
  • FIG. 2 also shows a contact body 2 with a contact plate 3 that adjoins one end of the copper contact rod.
  • the contact body 2 has slots 4 for controlling arcs potentially occurring during a switching process. These slots 4 are preferably continued in the contact plate 3. Such slots are also shown in the other figures, but are not designated any further.
  • Figure 2 is divided into two areas A, B, the upper area A again showing a section through a contact rod, while the lower area B shows a side view with the inner structure of a contact body 2 with a contact plate 3 indicated by dashed lines.
  • the longitudinal axis LA shown is an axis of rotational symmetry of the contact rod 1.
  • the Figure 3 shows an embodiment of a contact rod 1 according to the invention with a contact body 2 fastened to the second end section of the contact rod with a contact plate 3.
  • the Figure 3 is again divided into two areas A, B, the upper area A showing the contact rod 1 according to the invention in a sectional view, while the area B shows a side view with an indicated internal structure of the contact body 2 with contact plate 3.
  • the drawn longitudinal axis LA can also be an axis of rotational symmetry of the contact rod 1.
  • the contact rod 1 can also have a shape that deviates from a rotational body, such as a cuboid or other geometric shapes.
  • the contact rod 1 in the Figure 3 has a first contact rod material 11 in a first contact rod region, which one in Figure 4 has shown cavity 15 into which the second contact rod material 12, which forms a second contact rod region, is introduced.
  • the first cavity 15 in the first contact rod material 11 here has a second diameter 14 that is smaller than the first diameter 5 of the first contact rod material 11.
  • the second contact rod material 12 is selected such that it has a higher rigidity than the first contact rod material 11.
  • the second contact rod material 12 has a recess 13 at the first end section of the contact rod 1, which extends into the second contact rod material 12.
  • the recess 13 is designed such that the opening at the first end section is smaller than the diameter 14 of the second contact rod material 12.
  • the reference symbols for the first contact rod material 11 also denote the first contact rod region and the reference symbols for the second contact rod material 12 also denote the second contact rod region.
  • the first and second contact rod regions are therefore not additionally identified in the figures.
  • the terms contact rod material and contact rod area can therefore also be interchanged.
  • the recess 13 is suitable for connecting the contact rod 1 to an electrical contact of an electrical switchgear (not shown here) and / or for holding the contact rod 1 and / or for connecting it with kinematics.
  • the recess 13 particularly preferably has an internal thread — not shown here.
  • the Figure 4 shows a manufacturing step for a contact rod 1 according to the invention
  • Figure 4 is again divided into two areas A, B.
  • the upper area A shows a section through the contact rod 1.
  • the second area B shows a side view of the contact body 2 with a contact disk 3 and the inner structure of the contact body, indicated by dashed lines.
  • the second contact rod material 12 is inserted with a recess 13 through an opening in the first end portion of the first contact rod material 11 in the first cavity 15 of the first contact rod material 11.
  • the person skilled in the art can provide various devices, to allow the first media, such as air, present in the cavity 15 to escape.
  • first media such as air
  • bores or channels in the first contact rod material 11 or in the second contact rod material 12 are suitable for this purpose.
  • Such devices are in the Figure 4 Not shown.
  • longitudinal axis LA of the contact rod 1 can also be a rotational symmetry axis of the contact rod 1.
  • the Figure 5 shows a further embodiment of a contact rod 1 according to the invention with a contact body 2 with a contact plate 3.
  • the Figure 5 is again divided into two areas, A and B.
  • the upper area A again represents a section through a contact rod 1 according to the invention, while the lower area B shows a side view of the contact body 2 with a contact plate 3.
  • the second contact rod material 12 also has a cavity, hereinafter referred to as the second cavity 16.
  • the second cavity 16 makes it possible for this inner region of the contact rod 1 to be filled with a material with high thermal conductivity and electrical conductivity.
  • the drawn longitudinal axis LA can also be an axis of rotational symmetry of the contact rod 1.
  • the Figure 6 shows a further example of a contact rod 1 with a first contact rod material 11 and a second contact rod material 12, which was introduced into a cavity of the first contact rod material 11.
  • Figure 6 divided into two areas, A and B, the upper area A showing a section through the contact rod 1, while the lower area B shows a side view of the contact body 2 with the contact plate 3, the internal structure of the contact body 2 being indicated by dashed lines is.
  • the contact rod 1 has a recess 18 which has a greater extent perpendicular to the longitudinal axis LA than the second contact rod material 12.
  • the side walls of the recess 18 have a thread 19, which serves for simplified contacting, holding and / or supporting the contact rod.
  • the second contact rod material 12 can also be designed in the form of a body with two different dimensions perpendicular to the longitudinal axis LA, so that the second contact rod material 12 fills both the first cavity (not shown here) in the first contact rod 11 and that Recess 18.
  • the second contact rod material 12 also has a recess in the region of the first end section, which preferably has a thread for receiving a contact, holder and / or support.
  • the shape of the second contact rod material is thus formed, for example, by two or more cylindrical shapes and / or hollow cylindrical shapes with different diameters and / or wall thicknesses.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen versteiften Kontaktstab, insbesondere einen versteiften Kontaktstab für Vakuumschaltröhren, und auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen versteiften Kontaktstabs, insbesondere für Vakuumschaltröhren.
  • Aus dem Stand der Technik sind Kontaktstäbe bekannt, insbesondere Kontaktstäbe für Vakuumschaltröhren, die aufgrund der guten elektrischen und thermischen Leitfähigkeit aus Kupfer gebildet werden. Bei langen Kontaktstäben und bei zu erwartenden hohen mechanischen Beanspruchungen kann es zu erheblichen Problemen der Formstabilität der Kontaktstäbe kommen. Da insbesondere bei der Herstellung von Vakuumschaltröhren ein Verschlusslöten stattfindet, bei dem der Kontaktstab mit verlötet wird oder zumindest mit erwärmt wird, kommt es bei den Kontaktstäben aus Kupfer zu einem unvermeidlichen Weichglühen der Kontaktstäbe.
  • Insbesondere bei langen Kontaktstäben gibt es also Potential zur Verbesserung der Formstabilität.
  • Aus der US2012175347A1 ist ein Kontaktstab bekannt, der Außen Kupfer aufweist und im Inneren einen Stahlstab aufweist.
  • Um den hohen mechanischen und elektrischen Anforderungen gerecht zu werden, werden zusätzlich Designs von Kontaktstäben verwendet, die einen vergrößerten Durchmesser aufweisen. Damit ist aber auch eine erhebliche Zunahme an Gewicht des Kontaktstabes verbunden. Durch diese Erhöhung der Massen, insbesondere der bewegten Massen bei einem Bewegkontakt, und die größeren Bauformen, die einen wesentlichen Einfluss auf die Auslegung vieler in einem Schaltgerät verwendeter Komponenten, wie Antrieb, Antriebskinematik, die Energiespeicher und Trage- und Isolationselemente haben, entstehen zusätzliche Kosten.
  • Der Stand der Technik versucht diesem Problem entgegenzuwirken, indem er die Kontaktstäbe zum Beispiel mittels Überwurfrohren aus Edelstahl versteift, oder den Kontaktstab vollständig aus Edelstahl ausbildet. Mit diesen Lösungen wird aber die ohmsche Erwärmung der Kontaktstäbe erhöht. Dies liegt unter anderem an der verringerten Wechselstromleitfähigkeit durch die hohe magnetische Permeabilität des Stahls und die Verringerung des Kupferanteils am Kontaktstab.
  • Außerdem führt die Verwendung von Überwurfrohren aus Stahl zu einer Verschlechterung der Wärmeableitung aus dem Kontaktstab.
  • Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Nachteile des Standes der Technik zu beheben und einen versteiften Kontaktstab mit hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 11 gelöst.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist der Kontaktstab für einen Schalter einen ersten Kontaktstabbereich mit einem ersten Kontaktstabmaterial auf. Das erste Kontaktstabmaterial erstreckt sich in dem ersten Kontaktstabbereich von einem ersten Endabschnitt des Kontaktstabes zu einem zweiten Endabschnitt des Kontaktstabes, wobei der zweite Endabschnitt des Kontaktstabes an einen Kontaktkörper grenzt oder in diesen übergeht. Der erste Kontaktstabbereich mit dem ersten Kontaktstabmaterial ist hohl ausgeführt und bildet so einen ersten Hohlraum. In dem ersten Hohlraum ist ein zweites Kontaktstabmaterial eingebracht, das einen zweiten Kontaktstabbereich bildet, wobei das zweite Kontaktstabmaterial steifer ist als das erste Kontaktstabmaterial, und wobei das zweite Kontaktstabmaterial im zweiten Kontaktstabbereich einen zweiten Hohlraum aufweist. Der Begriff "steifer" bezieht sich im Zusammenhang dieser Anmeldung auf die mechanische Steifigkeit eines Materials, also auch auf die Biegesteifigkeit, die Torsionssteifigkeit und/oder Dehnungssteifigkeit. So weist beispielsweise Stahl eine höhere Steifigkeit auf als Kupfer.
  • Besonders wird bevorzugt, dass das zweite Kontaktstabmaterial mindestens um 1/6 steifer, besonders bevorzugte um 1/3 steifer ist als das erste Kontaktstabmaterial.
  • Bevorzugt wird, dass der erste Kontaktstabbereich mit dem ersten Kontaktstabmaterial die Form eines Zylinders oder Hohlzylinders oder teilweise hohlen Zylinders aufweist. Der Hohlzylinder kann insbesondere im hohlen Bereich, also im Innenbereich, auch eine oder mehrere Stufen aufweisen und/oder schräge Flächen aufweisen, die so konisch zusammenlaufende und/oder konisch auseinanderlaufende Strukturen im Innenbereich des Hohlzylinders bilden. Zusammenlaufen ist dabei so zu verstehen, dass sich die Flächen beim Zusammenlaufen nicht berühren müssen, aber können.
  • Weiter wird bevorzugt, dass der zweite Kontaktstabbereich mit dem zweiten Kontaktstabmaterial als Zylinder oder hohler Zylinder oder teilweise hohler Zylinder ausgeführt ist.
  • Besonders bevorzugt wird, dass die Außenseite des zweiten Kontaktstabbereichs mit dem zweiten Kontaktstabmaterial derart gestaltet ist, dass das zweite Kontaktstabmaterial in das erste Kontaktstabmaterial einführbar oder einpressbar ist. Insbesondere wird bevorzugt, dass die äußere Form des zweiten Kontaktstabbereichs mit dem zweiten Kontaktstabmaterial die Form des ersten Hohlraums des ersten Kontaktstabbereichs mit dem ersten Kontaktstabmaterial ganz oder teilweise nachbildet.
  • Bevorzugt wird auch, dass das zweite Kontaktstabmaterial Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Stahl, Edelstahl, ein Kunststoff und/oder ein mit Kohlenstoffnanoröhrchen verstärktes Metall ist.
  • Insbesondere wird auch bevorzugt, dass das zweite Kontaktstabmaterial ein verstärkter Kunststoff, wie ein glasfaserverstärkter Kunststoff oder ein mit Metallen verstärkter Kunststoff ist.
  • Auch wird bevorzugt, dass der erste Hohlraum in den ersten Endabschnitt mündet und/oder der erste Hohlraum in den zweiten Endabschnitt mündet.
  • Weiter wird bevorzugt, dass der erste Hohlraum derart in den ersten Endabschnitt mündet, dass das zweite Kontaktstabmaterial durch die Mündung in den ersten Kontaktstabbereich mit dem ersten Kontaktstabmaterial einführbar oder einpressbar ist. Dabei ist unter Einpressen nicht nur das rein mechanische Einpressen zu verstehen, sondern auch ein Einspritzen eines einspritzbaren Materials, insbesondere eines Kunststoffes und/oder verstärkten Kunststoffes, in den ersten Hohlraum zu verstehen.
  • Bevorzugt wird auch, dass das zweite Kontaktstabmaterial den ersten Hohlraum des ersten Kontaktstabmaterials vollständig oder teilweise ausfüllt.
  • Auch wird bevorzugt, dass das zweite Kontaktstabmaterial im ersten Hohlraum des ersten Kontaktstabmaterials befestigt ist. Alternativ kann das zweite Kontaktstabmaterial auch nur in das erste Kontaktstabmaterial eingebracht oder eingeführt werden, ohne das im ersten Kontaktstabmaterial direkt befestigt wird. Eine indirekte Befestigung ist durch die Verbindung des ersten Kontaktstabmaterials mit weiteren Bauteilen des Schalters möglich, aber nicht notwendig.
  • Weiter wird bevorzugt, dass das zweite Kontaktstabmaterial im ersten Hohlraum des ersten Kontaktstabmaterials mittels Einpressen oder Verschrauben oder Kleben oder Löten oder Schweißen oder Nieten oder mindestens einer Kombination aus dem vorgenannten befestigt ist.
  • Auch wird bevorzugt, dass der zweite Kontaktstabbereich mit dem zweiten Kontaktstabmaterial einen zweiten Hohlraum aufweist.
  • Auch wird bevorzugt, dass im zweiten Hohlraum ein drittes Kontaktstabmaterial vorhanden ist, das eine höhere elektrische Leitfähigkeit und/oder thermische Leitfähigkeit aufweist als das zweite Kontaktstabmaterial.
  • Weiter wird bevorzugt, dass das dritte Kontaktstabmaterial ein verdrilltes Leitungsmaterial ist.
  • Insbesondere wird bevorzugt, dass das verdrillte Leitungsmaterial aus Kupfer gebildet wird. Mit anderen Worten wird bevorzugt, dass das verdrillte Leitungsmaterial eine verdrillte Kupferleitung ist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktstabes, wobei der Kontaktstab einen ersten Kontaktstabbereich mit einem ersten Kontaktstabmaterial aufweist, der sich von einem ersten Endabschnitt des Kontaktstabes zu einem zweiten Endabschnitt des Kontaktstabes erstreckt. Dabei ist der zweite Endabschnitt des Kontaktstabes mit einem Kontaktkörper verbunden oder verbindbar. Der erste Kontaktstabbereich mit dem ersten Kontaktstabmaterial ist hohl ausgeführt und bildet so einen ersten Hohlraum und/oder ein erster Hohlraum wird durch Bearbeitung geschaffen oder gebildet. In den ersten Hohlraum wird ein zweites Kontaktstabmaterial eingebracht und bildet einen zweiten Kontaktstabbereich. Das zweite Kontaktstabmaterial ist dabei steifer als das erste Kontaktstabmaterial, und wobei das zweite Kontaktstabmaterial im zweiten Kontaktstabbereich einen zweiten Hohlraum aufweist. Das zweite Kontaktstabmaterial weist also eine höhere Steifigkeit auf. Besonders wird bevorzugt, dass das zweite Kontaktstabmaterial mindestens um 1/6 steifer, besonders bevorzugte um 1/3 steifer ist als das erste Kontaktstabmaterial.
  • Bevorzugt wird auch ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktstabes, wobei das zweite Kontaktstabmaterial Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Stahl, Edelstahl, ein Kunststoff und/oder ein mit Kohlenstoffnanoröhrchen verstärktes Metall ist.
  • Insbesondere wird auch bevorzugt, dass das zweite Kontaktstabmaterial ein verstärkter Kunststoff, wie ein glasfaserverstärkter Kunststoff oder ein mit Metallen verstärkter Kunststoff ist.
  • Weiter wird bevorzugt, dass der erste Hohlraum in den ersten Endabschnitt mündet und/oder der erste Hohlraum in den zweiten Endabschnitt mündet.
  • Bevorzugt wird auch, dass der erste Hohlraum in den ersten Endabschnitt mündet und dass das zweite Kontaktstabmaterial durch die Mündung in den ersten Kontaktstabbereich mit dem ersten Kontaktstabmaterial eingeführt oder eingepresst wird.
  • Auch wird bevorzugt, dass das zweite Kontaktstabmaterial im ersten Hohlraum des ersten Kontaktstabbereichs mit dem ersten Kontaktstabmaterial befestigt ist.
  • Weiter bevorzugt wird, dass das zweite Kontaktstabmaterial im ersten Hohlraum des ersten Kontaktstabbereichs mit dem ersten Kontaktstabmaterial mittels Einpressen oder Verschrauben oder Kleben oder Löten oder Schweißen oder Nieten oder Kombinationen von diesen befestigt ist.
  • Bevorzugt wird auch ein Verfahren, bei dem der zweite Kontaktstabbereich mit dem zweiten Kontaktstabmaterial einen zweiten Hohlraum aufweist.
  • Insbesondere wird bevorzugt, dass im zweiten Hohlraum ein drittes Kontaktstabmaterial eingeführt oder eingepresst wird, das eine höhere elektrische Leitfähigkeit und/oder thermische Leitfähigkeit aufweist als das zweite Kontaktstabmaterial.
  • Auch wird bevorzugt, dass das dritte Kontaktstabmaterial ein verdrilltes Leitungsmaterial ist und dieses verdrillte Leitungsmaterial in den zweiten Hohlraum eingeführt oder eingepresst wird.
  • Insbesondere bevorzugt wird, dass das verdrillte Leitungsmaterial eine verdrillte Kupferleitung ist.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren erläutert.
    • Figur 1:
    Kontaktstab mit Kontaktkörper aus dem Stand der Technik;
    Figur 2:
    Kontaktstab mit einer Edelstahlhülse aus dem Stand der Technik;
    Figur 3:
    Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktstabes mit einem Kontaktkörper;
    Figur 4:
    Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Kontaktstabes;
    Figur 5:
    Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktstabes mit Kontaktkörper.
  • Die Figur 1 zeigt einen Kontaktstab 1, der einen Kontaktkörper 2 mit einem Kontaktblech 3 aufweist. Die Figur 1 ist in zwei Bereiche geteilt. Der obere Bereich A zeigt einen Schnitt durch den Kontaktstab , während der zweite Bereich B eine Seitenansicht eines Kontaktkörpers 2 mit einem Kontaktblech 3 zeigt.
  • Der Kontaktstab weist dabei einen ersten Durchmesser 5 des ersten Kontaktstabmaterials auf.
    Die eingezeichnete Längsachse LA ist in diesem Ausführungsbeispiel auch eine Rotationssymmetrieachse des Kontaktstabes 1.
  • Über die Ausnehmung 17 im Kontaktstab 1 kann der Kontaktstab kontaktiert und/oder befestigt und /oder mit einem anderen Bauteil der Schaltanlage verbunden werden.
  • Die Figur 2 zeigt einen Kontaktstab 1 aus dem Stand der Technik, der zur Versteifung über eine äußere Stahlhülse 7 verfügt. Diese Stahlhülse 7 dient der Versteifung des Kontaktstabes aus Kupfer 9.
  • Während eines Herstellungsverfahrens für einen solchen Kontaktstab ist es vorteilhaft, wenn während des Verschlusslötens die Stahlhülse 7 oder die Stahlhülse 7 und der Kontaktstab aus Kupfer 9 mit einem Gewicht 8 beaufschlagt werden.
  • Die Figur 2 zeigt des Weiteren einen an einem Ende des Kontaktstabes aus Kupfer anschließenden Kontaktkörper 2 mit einem Kontaktblech 3.
  • Der Kontaktkörper 2 verfügt über Schlitzungen 4 zur Steuerung von bei einem Schaltprozess potentiell auftretenden Lichtbögen. Diese Schlitze 4 werden bevorzugt im Kontaktblech 3 fortgeführt. Solche Schlitze sind auch in den anderen Figuren eingezeichnet, aber nicht weiter bezeichnet.
  • Auch die Figur 2 ist in zwei Bereiche A, B unterteilt, wobei der obere Bereich A wieder einen Schnitt durch einen Kontaktstab zeigt, während der untere Bereich B eine Seitenansicht mit durch gestrichelte Linien angedeutetem Innenaufbau eines Kontaktkörpers 2 mit einem Kontaktblech 3 zeigt.
  • Die eingezeichnete Längsachse LA ist eine Rotationssymmetrieachse des Kontaktstabes 1.
  • Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktstabes 1 mit einem am zweiten Endabschnitt des Kontaktstabes befestigten Kontaktkörpers 2 mit einem Kontaktblech 3.
  • Die Figur 3 ist wieder in zwei Bereiche A, B unterteilt, wobei der obere Bereich A den erfindungsgemäßen Kontaktstab 1 in einer Schnittansicht zeigt, während der Bereich B eine Seitenansicht mit angedeutetem Innenaufbau des Kontaktkörpers 2 mit Kontaktblech 3 zeigt.
  • Die eingezeichnete Längsachse LA kann in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch eine Rotationssymmetrieachse des Kontaktstabes 1 sein.
  • Alternativ kann der Kontaktstab 1 auch eine von einem Rotationskörper abweichende Form aufweisen, wie zum Beispiel einen Quader oder andere geometrische Formen.
  • Der Kontaktstab 1 in der Figur 3 weist ein erstes Kontaktstabmaterial 11 in einem ersten Kontaktstabbereich auf, das einen in Figur 4 gezeigten Hohlraum 15 besitzt, in den das zweite Kontaktstabmaterial 12, das einen zweiten Kontaktstabbereich bildet, eingebracht ist.
  • Der erste Hohlraum 15 im ersten Kontaktstabmaterial 11 weist hier einen zweiten Durchmesser 14 auf, der kleiner ist als der erste Durchmesser 5 des ersten Kontaktstabmaterials 11.
  • Das zweite Kontaktstabmaterial 12 ist dabei so gewählt, dass es eine höhere Steifigkeit aufweist als das erste Kontaktstabmaterial 11.
  • Das zweite Kontaktstabmaterial 12 weist am ersten Endabschnitt des Kontaktstabes 1 eine Ausnehmung 13 auf, die sich in das zweite Kontaktstabmaterial 12 hinein erstreckt. Die Ausnehmung 13 ist dabei derart ausgeführt, dass die Öffnung am ersten Endabschnitt kleiner ist als der Durchmesser 14 des zweiten Kontaktstabmaterials 12.
  • Die Bezugszeichen für das erste Kontaktstabmaterial 11 bezeichnen gleichzeitig auch den ersten Kontaktstabbereich und die Bezugszeichen für das zweite Kontaktstabmaterial 12 bezeichnen gleichzeitig auch den zweiten Kontaktstabbereich. Der erste und zweite Kontaktstabbereich sind deswegen in Figuren nicht zusätzlich gekennzeichnet. Die Begriffe Kontaktstabmaterial und Kontaktstabbereich können daher auch gegeneinander ausgetauscht werden.
  • Besonders bevorzugt ist in diesem Beispiel, dass die Ausnehmung 13 geeignet ist, den Kontaktstab 1 mit einem elektrischen Kontakt einer hier nicht gezeigten elektrischen Schaltanlage zu verbinden und/oder den Kontaktstab 1 zu halten und/oder mit einer Kinematik zu verbinden.
  • Besonders bevorzugt weist die Ausnehmung 13 ein Innengewinde - hier nicht gezeigt - auf.
  • Die Figur 4 zeigt einen Herstellungsschritt für einen erfindungsgemäßen Kontaktstab 1. Die Figur 4 ist wieder in die zwei Bereiche A, B unterteilt. Der obere Bereich A zeigt einen Schnitt durch den Kontaktstab 1. Der zweite Bereich B zeigt eine Seitenansicht des Kontaktkörpers 2 mit einer Kontaktscheibe 3 und dem mit gestrichelten Linien angedeuteten Innenaufbau des Kontaktkörpers.
  • In dem in der Figur 4 gezeigten Herstellungsschritt wird das zweite Kontaktstabmaterial 12 mit einer Ausnehmung 13 durch eine Öffnung im ersten Endabschnitt des ersten Kontaktstabmaterials 11 in den ersten Hohlraum 15 des ersten Kontaktstabmaterials 11 eingeführt.
  • Um das Einführen des zweiten Kontaktstabmaterials 12 in den ersten Hohlraum 15 des ersten Kontaktstabmaterials 11 zu ermöglichen, kann der Fachmann verschiedene Vorrichtungen vorsehen, um ein Austreten der ersten im Hohlraum 15 vorhandenen Medien, wie Luft, zu ermöglichen. Dazu sind beispielsweise Bohrungen oder Rinnen im ersten Kontaktstabmaterial 11 oder im zweiten Kontaktstabmaterial 12 geeignet. Solche Vorrichtungen sind in der Figur 4 nicht gezeigt.
  • Die in der Figur 4 gezeigte Längsachse LA des Kontaktstabes 1 kann auch eine Rotationssymmetrieachse des Kontaktstabes 1 sein.
  • Die Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Kontaktstab 1 mit einem Kontaktkörper 2 mit einem Kontaktblech 3.
  • Die Figur 5 ist wieder in zwei Bereiche, A und B, geteilt. Der obere Bereich A stellt wieder einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kontaktstab 1 dar, während der untere Bereich B eine Seitenansicht des Kontaktkörpers 2 mit einem Kontaktblech 3 zeigt.
  • Im Falle der Figur 5 weist, neben dem ersten Kontaktstabmaterial 11, auch das zweite Kontaktstabmaterial 12 einen Hohlraum, im Folgenden zweiter Hohlraum 16, auf.
  • Der zweite Hohlraum 16 ermöglicht es, dass auch dieser innere Bereich des Kontaktstabes 1 mit einem Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit und elektrischer Leitfähigkeit gefüllt werden kann.
  • Die eingezeichnete Längsachse LA kann in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch eine Rotationssymmetrieachse des Kontaktstabes 1 sein.
    Die Figur 6 zeigt ein weiteres Beispiel eines Kontaktstabes 1 mit einem ersten Kontaktstabmaterial 11 und einem zweiten Kontaktstabmaterial 12, das in einen Hohlraum des ersten Kontaktstabmaterials 11 eingebracht wurde.
  • Auch die Figur 6 in zwei Bereiche, A und B, unterteilt, wobei der obere Bereich A einen Schnitt durch den Kontaktstab 1 zeigt, während der untere Bereich B eine Seitenansicht des Kontaktkörpers 2 mit dem Kontaktblech 3 zeigt, wobei die innere Struktur des Kontaktkörpers 2 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
  • Abweichend von den vorherigen Beispielen verfügt der Kontaktstab 1 über eine Ausnehmung 18, die eine größere Ausdehnung senkrecht zur Längsachse LA aufweist als das zweite Kontaktstabmaterial 12.
  • Außerdem weisen die Seitenwände der Ausnehmung 18 ein Gewinde 19 auf, das der vereinfachten Kontaktierung, Halterung und/oder Stützung des Kontaktstabes dient.
  • Alternativ und hier nicht gezeigt, kann das zweite Kontaktstabmaterial 12 auch in Form eines Körpers mit zwei unterschiedlichen Ausdehnungen senkrecht zur Längsachse LA ausgebildet sein, so dass das zweite Kontaktstabmaterial 12 sowohl den ersten Hohlraum (hier nicht gezeigt) im ersten Kontaktstab 11 ausfüllt als auch die Ausnehmung 18. In diesem Fall weist das zweite Kontaktstabmaterial 12 im Bereich des ersten Endabschnittes ebenfalls eine Ausnehmung aus, die vorzugsweise ein Gewinde zur Aufnahme einer Kontaktierung, Halterung und/oder Stützung aufweist. In einer solchen Alternative wird die Form des zweiten Kontaktstabmaterials also beispielsweise von zwei oder mehr Zylinderformen und/oder Hohlzylinderformen mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder Wandstärken gebildet.
    • Bezugszeichenliste
    • LA
    Längsachse
    A
    Schnitt
    B
    Seitenansicht
    1
    Kontaktstab
    2
    Kontaktkörper
    3
    Kontaktblech
    4
    Schlitzung des Kontaktkörpers, teilweise in Kontaktblech übergehend
    5
    erster Durchmesser des ersten Kontaktstabmaterials
    7
    Stahlhülse
    8
    Gewicht für das Verschlusslöten
    9
    Kontaktstab aus Kupfer
    11
    erstes Kontaktstabmaterial
    12
    zweites Kontaktstabmaterial
    13
    Ausnehmung im zweiten Kontaktstabmaterial
    14
    zweiter Durchmesser des zweiten Kontaktstabmaterials
    15
    erster Hohlraum
    16
    zweiter Hohlraum
    17
    Ausnehmung im Kontaktstab
    18
    Ausnehmung im zweiten Kontaktstabmaterial
    19
    Innengewinde im ersten Kontaktstabmaterial

Claims (13)

  1. Kontaktstab (1) für einen Schalter, mit einem ersten Kontaktstabbereich mit einem ersten Kontaktstabmaterial (11), das sich von einem ersten Endabschnitt des Kontaktstabes zu einem zweiten Endabschnitt des Kontaktstabes erstreckt, wobei der zweite Endabschnitt des Kontaktstabes (1) an einen Kontaktkörper (2) grenzt oder in diesen übergeht, wobei
    der erste Kontaktstabbereich mit dem ersten Kontaktstabmaterial hohl ausgeführt ist und so einen ersten Hohlraum (15) bildet und in dem ersten Hohlraum (15) ein zweites Kontaktstabmaterial (12), das einen zweiten Kontaktstabbereich bildet, eingebracht ist, wobei das zweite Kontaktstabmaterial (12) steifer ist als das erste Kontaktstabmaterial (11)
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das zweite Kontaktstabmaterial (12) im zweiten Kontaktstabbereich einen zweiten Hohlraum (16) aufweist.
  2. Kontaktstab (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das zweite Kontaktstabmaterial (12) Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Stahl, Edelstahl, ein Kunststoff und/oder ein mit Kohlenstoffnanoröhrchen verstärkte Metall ist.
  3. Kontaktstab (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Hohlraum (15) in den ersten Endabschnitt mündet und/oder der erste Hohlraum (15) in den zweiten Endabschnitt mündet.
  4. Kontaktstab (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Hohlraum (15) derart in den ersten Endabschnitt mündet und so eine Mündung bildet, dass das zweite Kontaktstabmaterial (12), das einen zweiten Kontaktstabbereich bildet, durch die Mündung in das erste Kontaktstabmaterial (11) einführbar oder einpressbar ist.
  5. Kontaktstab (1) nach der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das zweite Kontaktstabmaterial (12) den ersten Hohlraum (15) des ersten Kontaktstabbereichs mit dem ersten Kontaktstabmaterial (11) vollständig oder teilweise ausfüllt.
  6. Kontaktstab (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das zweite Kontaktstabmaterial (12) im ersten Hohlraum (15) des ersten Kontaktstabmaterials (11) befestigt ist.
  7. Kontaktstab (1) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das zweite Kontaktstabmaterial (12) im ersten Hohlraum (15) des ersten Kontaktstabmaterials (11) mittels Einpressen oder Verschrauben oder Kleben oder Löten oder Schweißen oder Nieten oder mindestens einer Kombination davon befestigt ist.
  8. Kontaktstab (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im zweiten Hohlraum (16) ein drittes Kontaktstabmaterial vorhanden ist, dass eine höhere elektrische Leitfähigkeit und/oder thermische Leitfähigkeit aufweist als das zweite Kontaktstabmaterial (12).
  9. Kontaktstab (1) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das dritte Kontaktstabmaterial ein verdrilltes Leitungsmaterial ist.
  10. Kontaktstab (1) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das verdrillte Leitungsmaterial eine verdrillte Kupferleitung ist.
  11. Verfahren zum Herstellen eines Kontaktstabes (1), wobei der Kontaktstab (1) ein erstes Kontaktstabmaterial (11) aufweist, das sich von einem ersten Endabschnitt des Kontaktstabes zu einem zweiten Endabschnitt des Kontaktstabes erstreckt und einen ersten Kontaktstabbereich bildet, wobei der zweite Endabschnitt des Kontaktstabes mit einem Kontaktkörper (2) verbindbar oder verbunden ist, wobei
    - der erste Kontaktstabbereich hohl ausgeführt wird und so einen ersten Hohlraum (15) bildet und/oder ein erster Hohlraum (15) durch Bearbeitung geschaffen wird,
    - und dass in den ersten Hohlraum (15) ein zweites Kontaktstabmaterial (12), das einen zweiten Kontaktstabbereich bildet, eingebracht wird, wobei das zweite Kontaktstabmaterial (12) steifer ist als das erste Kontaktstabmaterial (11)
    dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kontaktstabbereich mit dem zweiten Kontaktstabmaterial einen zweiten Hohlraum aufweist.
  12. Verfahren zum Herstellen eines Kontaktstabes (1), nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das zweite Kontaktstabmaterial (12) Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Stahl, Edelstahl, ein Kunststoff und/oder ein mit Kohlenstoffnanoröhrchen verstärkte Metall ist.
  13. Verfahren zum Herstellen eines Kontaktstabes (1), nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Hohlraum (15) in den ersten Endabschnitt mündet und/oder der erste Hohlraum (15) in den zweiten Endabschnitt mündet.
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