EP3494615B1 - Nieder-, mittelspannungs- und/oder hochspannungsanlage mit einer langzeitstabile und stoffschlüssige strompfadverbindung mittels nanomaterialien und verfahren zum herstellen dieser strompfadverbindung - Google Patents

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EP3494615B1
EP3494615B1 EP17771394.8A EP17771394A EP3494615B1 EP 3494615 B1 EP3494615 B1 EP 3494615B1 EP 17771394 A EP17771394 A EP 17771394A EP 3494615 B1 EP3494615 B1 EP 3494615B1
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EP
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current path
nanomaterial
connection
positively locking
materially bonded
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Dirk Pohle
Kira Berdien WÜSTENBERG
Christian Werner
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a material-to-material current path connection in medium- and/or high-voltage switching devices and to a medium- or high-voltage switching device with a long-term stable and material-to-material current path connection.
  • medium-voltage and high-voltage systems the current is carried via cables, in what is known as the current path.
  • medium-voltage and high-voltage switchgear which are also referred to below as medium-voltage and high-voltage systems.
  • force-locked connections usually have a higher electrical resistance than other types of connections and thus intensify the heating problem or cause it to occur in the first place.
  • the US20100018768A1 discloses a crimp connection in connection with a metallic connection.
  • the WO2010108726 A1 discloses a connection using a nanofilm.
  • the US4334122 describes a manufacturing process for an electrical termination made of two metals, whereby the two metals are bonded together by means of pressure and heat.
  • the object of the invention is to provide a long-term stable and conductive connection to the power line in a switchgear, which eliminates the disadvantages of the prior art or provides a cost-effective and less complex production of connections of electrical current paths.
  • One embodiment relates to a method according to claim 1.
  • the force-locking connection causes pressure to act on the connection point, which has a positive effect on the formation of the connection between the first part of the current path and the second part of the current path.
  • a conductive and cohesive connection is formed between the first part and the second part of the current path with the participation of the nanomaterial.
  • the nanomaterial can subsequently be present as such or as a precursor of the nanomaterial, meaning that the actual nanomaterial is formed from a precursor through a reaction, preferably by supplying the reaction energy, which also leads to the formation of the cohesive connection.
  • a nanomaterial is a material whose individual units or one or more dimensions are between 1 and 1000 nanometers (10 -9 meters, billionths of a meter), preferably between 1 and 100 nanometers.
  • region refers to the connection region, i.e. the region in which the first part and the second part of the current path are connected to each other by means of the nanomaterial.
  • conductive in the context of this application means that the conductive, interconnected parts of a current path are conductive across the connection in such a way that, when loaded at or below the rated current of the switchgear, there is no impairment of function, nor does it result in heating of the connection point that exceeds the permissible temperatures.
  • a force-locking connection and/or a form-locking connection in which pressure is exerted on the connection point between the first part of the current path and the second part of the current path, has a positive effect on the formation of the material connection between the first part of the current path and the second part of the current path.
  • the nanomaterial is located between the respective non-positively and positively connected regions of the first part and the second part of the current path or that the nanomaterial extends beyond the respective regions of the first and/or the second current path.
  • connection area here also refers to the area in which the first and second parts of the current path are connected by means of the nanomaterial and the frictional and/or positive locking.
  • first part and the second part of the current path be formed from the same conductive material and/or the same material combination.
  • first part and the second part of the current path can be formed from different conductive materials and/or different material combinations; in particular, copper and silver or copper alloys and silver alloys are relevant for different pairings.
  • the nanomaterial and/or a precursor of the nanomaterial is applied in the form of a paste, a film and/or a powder to the respective region of the first and/or second part of the current path and/or to the respective region of the first part and/or of the second part of the current path. Therefore, both parts or only part of the current path to be connected can contain the nanomaterial.
  • a film be formed from the nanomaterial, in particular by printing, especially by screen printing, or by doctoring or spreading onto a transfer material from which the film produced by, for example, drying, curing, or pressing can be removed.
  • the transfer material can also be converted, incorporated into the bond, or degraded during the formation of the cohesive bond.
  • the connecting means are formed by one or more means of screws, rivets and/or clamps.
  • first part and the second part of the current path are positively connected to one another.
  • the supply of the reaction energy to a reaction locally limited to the first part adjacent to the nanomaterial and the second part of the current path adjacent to the nanomaterial leads to a material connection between the first part and the second part of the current path.
  • reaction energy be supplied to the nanomaterial in the form of thermal energy and/or electrical energy, and/or that the reaction energy be supplied in another form and converted into thermal energy and/or electrical energy in and/or on the nanomaterial.
  • reaction energy it is also possible to supply the reaction energy to the material in the form of electromagnetic oscillations, waves, and/or induced oscillations and/or shock waves.
  • the material connection of the first part, the second part of the current path and the nanomaterial brought about by the supply of the reaction energy is based on a sintering process of the nanomaterial or comprises a sintering process of the nanomaterial and/or is based on welding and/or soldering of the first part and the second part of the current path by an exothermic reaction of the nanomaterial or a part of the nanomaterial.
  • the nanomaterial bonds to one another and at least partially or completely to the first and second parts of the current path.
  • the first and second parts of the current path can be welded directly to one another and/or welded with the inclusion of the nanomaterial or components thereof and/or the first and second parts of the current path can be soldered with the cooperation of the nanomaterial or other materials.
  • the other materials can in particular also be components of the nanomaterial or have been formed during the exothermic reaction.
  • the nanomaterial comprises silver and/or a silver precursor.
  • nanomaterial which comprises silver nanoparticles in agglomerates with dimensions in at least one spatial direction of more than 90 nm, in particular more than 100 nm or 200 nm, and less than 300 nm.
  • the silver nanoparticles at a corresponding reaction temperature and/or corresponding reaction conditions and have a size of 1 nm to 20 nm in at least one spatial direction.
  • the silver nanoparticles are formed at least partially by a reaction in a metal-organic precursor.
  • a further embodiment is a medium or high voltage switching device according to claim 10.
  • the Figure 1 shows a connection in a switchgear assembly 1 not shown in detail, wherein a first part of a current path 10 is non-positively connected to a second part of a current path 20 by means of a connecting means 40 and is materially connected via a nanomaterial 30.
  • the force-locking connection 40 can be achieved, for example, by screws, rivets and/or clamps.
  • a positive connection can also be used.
  • the positive connection can be achieved, for example, by connecting areas of the first and second parts of the current path that engage one another or by forming, for example, pressing or crimping.
  • the Figure 2 shows the connection of a vacuum interrupter 2 in a switchgear 1 (not shown in detail), wherein the moving contact terminal 25 and the flexible current strip 15 are, on the one hand, non-positively connected to one another via a connecting means 40 and, on the other hand, are integrally connected to one another via a nanomaterial 30.
  • the moving contact bolt 25' and the flexible current strip 15 can also be, on the one hand, non-positively connected to one another via a connecting means 40 and, on the other hand, be integrally connected to one another via a nanomaterial 30.
  • the flexible current strip 15 is integrally connected to another part of the current path 50, wherein this integral connection is a conventional welded or soldered connection.
  • the Figure 3 shows a schematic sequence of the method according to the invention for producing a materially bonded and force-locking and/or positive-locking connection of a first and a second part of a current path in a switchgear 1, in particular a switchgear for medium voltages and/or high voltages.
  • a first step 100 the first part of a current path and/or the second part of a current path are provided with a nanomaterial at least in one region, or the parts of the current path provided with a nanomaterial are provided.
  • This also includes providing the nanomaterial in the form of a film or grid, and placing the film or grid on the first part of a current path and/or the second part of a current path or between them.
  • a force-locking and/or form-locking connection is brought about between the first part of the current path and the second part of the current path.
  • a conductive and cohesive connection between the first part of the current path and the second part of the current path is established by applying reaction energy with the assistance of the nanomaterial.
  • the nanomaterial can either form the conductive connection through a process comprising a sintering process or, by applying reaction energy, cause an exothermic reaction that welds the first part of the current path to the second part of the current path.

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  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer stoffschlüssigen Strompfadverbindung in Mittel- und/oder Hochspannungsschaltgeräten und auf ein Mittel- oder Hochspannungsschaltgerät mit einer langzeitstabilen und stoffschlüssigen Strompfadverbindung.
  • Bei Mittelspannungsanlagen und Hochspannungsanlagen wird der Strom mittels Leitungen, im sogenannten Strompfad, geführt. Das gleiche gilt für Mittel- und Hochspannungsschaltgeräte, die im Folgenden auch unter Mittelspannungsanlagen und Hochspannungsanlagen zu verstehen sind.
  • Beim Führen des Nennstroms in einem Leiter entsteht Wärme durch den ohmschen Widerstand des Strompfads der Schaltanlage. Um eine dauerhafte Funktionsfähigkeit der Schaltanlagen zu gewährleisten, muss sichergestellt sein, dass die im Gerät verbauten Komponenten, insbesondere die Leiter, die Strompfade bilden, dieser Erwärmung dauerhaft standhalten. Da dauerhaft in Verbindung mit Schaltgeräten sich in der Regel auf die gesamte Lebensdauer des Schaltgerätes bezieht, sind besondere Anforderungen an die Strompfade der Schaltanlagen zu stellen.
  • In diesem Zusammenhang sind insbesondere kraftschlüssige Verbindungsstellen im Strompfad kritisch zu betrachten. Solche kraftschlüssigen Verbindungsstellen, in der Regel Schraubstellen oder Klemmstellen, laufen Gefahr, dass sich deren Widerstand im Verlauf der Lebensdauer durch z.B. Korrosion deutlich erhöht. Eine Erhöhung des Widerstandes im Strompfad führt zwangsläufig zu höheren Temperaturen in den betroffenen Bereichen. Dies birgt die Gefahr, dass kritische Temperaturen erreicht und/oder überschritten werden, so dass die Schaltanlage nicht mehr geeignet ist, den vorgesehenen Nennstrom unten den potenziellen oder vorgegebenen Umweltbedingungen zu führen.
  • Dies ist insbesondere kritisch, da kraftschlüssige Verbindungen gegenüber anderen Verbindungsarten meist einen höheren elektrischen Widerstand aufweisen und damit die Erwärmungsproblematik verstärken oder diese erst dadurch auftreten.
  • Die Problematik der Erhöhung des Widerstandes bei kraftschlüssigen Verbindungen im Verlauf der Lebensdauer einer Schaltanlage wird im Stand der Technik durch die Verwendung von stoffschlüssigen Verbindungen, Schweißverbindungen oder Lötverbindungen, umgangen.
  • Aus der DE 10 2009 002135 A1 ist ein Verfahren zum Kontaktieren von Leiterplatten mit einer Nano-Sinterpaste bekannt.
  • Die US20100018768A1 offenbart eine Quetschverbindung im Zusammenhang mit einer metallischen Verbindung.
  • Die WO2010108726 A1 offenbart eine Verbindung mittels einer Nanofolie.
  • Die US4334122 beschreibt ein Herstellungsverfahren für einen elektrischen Abschlusses aus zwei Metallen, wobei die zwei Metalle mittels eines Druckes und Hitze miteinander verbunden werden.
  • Das Herstellen von Schweiß- oder Lötverbindungen ist in der Regel aber mit einer Erhöhung der Temperatur der zu verbindenden Bauteile verbunden. Für empfindliche Bauteile, wie z.B. Vakuumschaltröhren oder andere temperaturempfindliche Bauteile und insbesondere darin enthaltene Kunststoffkomponenten, ist eine kostengünstiges, einfaches Verschweißen oder Verlöten sehr kritisch, weil die Gefahr besteht, dass die Prozesswärme beim Fügen diese Komponenten beschädigt oder zerstört und deren Funktion somit nicht mehr gewährleistet ist.
  • Im Stand der Technik werden für solche Bauteile in der Regel sehr teure Schweißverfahren wie z.B. das Elektronenstrahlschweißen oder das Laserschweißen verwendet, die nur zu einer lokal begrenzten Erwärmung, insbesondere in der direkten Umgebung der Verbindungsstelle, der zu verbindenden Bauteile führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine langzeitstabile und leitfähige Verbindung zur Stromleitung in einer Schaltanlage bereitzustellen, die die Nachteile des Stands der Technik beheben beziehungsweise eine kostengünstige und weniger aufwendige Produktion von Verbindungen von elektrischen Strompfaden bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch 1 sowie die von diesem Anspruch abhängigen Ansprüche gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verfahren nach Anspruch 1.
  • Die kraftschlüssige Verbindung bewirkt, dass ein Druck auf die Verbindungsstelle wirkt, was sich positiv auf das Ausbilden der Verbindung von dem ersten Teil des Strompfades und dem zweiten Teil des Strompfades auswirkt. Durch Zuführen einer Reaktionsenergie wird eine leitfähige und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Ersten Teil und dem zweiten Teil des Strompfades unter Mitwirkung des Nanomaterials gebildet. Das Nanomaterial kann im Folgenden als solches oder als Precursor des Nanomaterials vorliegen, das heißt das eigentliche Nanomaterial wird durch eine Reaktion aus einem Precursor gebildet, bevorzugt durch Zuführung der Reaktionsenergie, die auch zur Bildung der stoffschlüssigen Verbindung führt.
  • Ein Nanomaterial ein Material, dessen einzelne Einheiten oder bei dem ein oder mehrere Abmaße in einer Größe zwischen 1 und 1000 Nanometer (10-9 Meter, Milliardstel Meter), bevorzugt zwischen 1 und 100 Nanometer liegen.
  • Unter dem Terminus "Bereich" ist im Sinne dieser Anmeldung der Verbindungsbereich zu verstehen, also der Bereich, in dem der erste Teil und der zweite Teil des Strompfades mittels des Nanomaterials miteinander verbunden werden.
  • Unter dem Begriff "leitfähig" ist im Sinne dieser Anmeldung zu verstehen, dass die leitfähigen, miteinander verbundenen, Teile eines Strompfades über die Verbindung hinweg derart leitfähig sind, dass es bei einer Belastung mit oder unterhalb der Nennstromes der Schaltanlage zu keinen Funktionsbeeinträchtigungen kommt, auch nicht zu einer Erwärmung der Verbindungsstelle, die die zulässigen Temperaturen überschreitet.
  • Durch das Verwenden des Nanomaterials und dem Überführen der rein kraftschlüssigen Verbindung in eine stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung durch das Zuführen einer Reaktionsenergie, wird eine langzeitstabile Verbindung gewährleistet, die gemäß den Normen als stoffschlüssige Verbindung gewertet wird und so auch keinen zusätzlichen Prüfungsaufwand erfordern, wie zum Beispiel kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindungen.
  • Insbesondere hat eine kraftschlüssige Verbindung und/oder eine formschlüssige Verbindung, bei der ein Druck auf die Verbindungsstelle zwischen dem ersten Teil des Strompfades und dem zweiten Teil des Strompfades ausgeübt wird, eine positive Wirkung auf das Ausbilden der stoffschlüssigen Verbindung von dem ersten Teil des Strompfades und dem zweiten Teil des Strompfades.
  • Bevorzugt wird, dass zwischen den jeweiligen kraftschlüssig und formschlüssig miteinander verbundenen Bereichen des ersten Teils und des zweiten Teils des Strompfades sich das Nanomaterial befindet oder sich das Nanomaterial über die jeweiligen Bereiche des ersten und/oder des zweiten Strompfades hinaus erstreckt.
  • Durch das vollständige oder nahezu vollständige Vorhandensein von Nanomaterial im Verbindungsbereich des Strompfades wird ein niedriger elektrischer Widerstand des Verbindungsbereiches und/oder eine Alterungsbeständigkeit erreicht. Verbindungsbereich meint hier weiterhin den Bereich, in dem der erste Teil und der zweite Teil des Strompfades mittels des Nanomaterials und des Kraftschlusses und/oder Formschlusses verbunden sind.
  • Weiter wird bevorzugt, dass der erste Teil und der zweite Teil des Strompfades aus dem gleichen leitenden Material und/oder der gleichen Materialkombination gebildet werden. Alternativ können der erste Teil und der zweite Teil des Strompfades aus unterschiedlichen leitenden Material und/oder unterschiedlichen Materialkombination gebildet werden, insbesondere sind für unterschiedliche Paarungen Kupfer und Silber oder Kupferlegierungen und Silberlegierungen relevant.
  • Auch wird bevorzugt, dass das Nanomaterial und/oder ein Precursor des Nanomaterials in Form einer Paste, einer Folie und/oder eines Pulvers auf den jeweiligen Bereich des ersten und/oder des zweiten Teils des Strompfades aufgebracht wird und/oder auf dem jeweiligen Bereich des ersten Teils und/oder des zweiten Teils des Strompfades vorhanden ist. Es können also sowohl beide Teile oder nur ein Teil des zu verbindenden Strompfades das Nanomaterial aufweisen.
  • Besonders bevorzugt wird, dass eine Folie aus dem Nanomaterial gebildet wird, insbesondere durch Drucken, besonders durch Siebdruck, oder Aufrakeln oder Aufstreichen auf ein Transfermaterial, von dem die durch zum Beispiel Trocknen, Aushärten oder Pressen hergestellte Folie gelöst werden kann. Alternativ kann das Transfermaterial auch bei der Ausbildung der stoffschlüssigen Verbindung umgewandelt, in die Verbindung eingebaut oder abgebaut werden.
  • Besonders bevorzugt wird, dass die Verbindungsmittel mit einem oder mehreren Mitteln von Schrauben, Nieten und/oder Klemmen gebildet werden.
  • Bevorzugt wird auch, dass das erste Teil und das zweite Teil des Strompfades formschlüssig miteinander verbunden werden.
  • Auch wird bevorzugt, dass der erste Teil des Strompfades ein elektrisch leitfähiges und flexibles Stromband oder ein Polkopf oder eine Strombandklemme ist, und/oder der zweite Teil des Strompfades ein Anschluss an:
    • einen Bewegkontakt oder Festkontakt einer Vakuumschaltröhre; oder
    • einen Transformator; oder
    • eine Stromschiene ist.
  • Auch wird bevorzugt, dass das Zuführen der Reaktionsenergie zu einer lokal auf den, an das Nanomaterial angrenzenden, ersten Teil und den, an das Nanomaterial angrenzenden, zweiten Teil des Strompfades begrenzten Reaktion zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Strompfades führt.
  • Weiter bevorzugt wird, dass die Reaktionsenergie in Form von thermischer Energie und/oder elektrischer Energie dem Nanomaterial zugeführt wird, und/oder die Reaktionsenergie in anderer Form zugeführt wird und in und/oder am Nanomaterial in thermische Energie und/oder elektrische Energie umgewandelt wird. Möglich ist aber auch die Zuführung der Reaktionsenergie in Form von elektromagnetischen Schwingungen, Wellen, und/oder induzierten Schwingungen und/oder Stoßwellen in das Material.
  • Bevorzugt wird auch, dass die durch das Zuführen der Reaktionsenergie herbeigeführte stoffschlüssige Verbindung des ersten Teils, des zweiten Teil des Strompfades und des Nanomaterial auf einen Sinterprozess des Nanomaterials beruht oder einen Sinterprozess des Nanomaterials umfasst und/oder einem Verschweißen und/oder einem Verlöten des ersten Teils und des zweiten Teils des Strompfades durch eine exotherme Reaktion des Nanomaterials oder eines Teils des Nanomaterials beruht. Bei dem Sinterprozess verbindet sich das Nanomaterial untereinander und zumindest teilweise oder vollständig mit dem ersten und dem zweiten Teil des Strompfades. Bei der exothermen Reaktion können der erste und dem zweite Teil des Strompfades direkt miteinander verschweißt werden und/oder unter Einbindung des Nanomaterials oder Bestandteilen davon verschweißt werden und/oder der erste und dem zweite Teil des Strompfades unter Mitwirkung des Nanomaterial oder weiterer Materialien verlötet werden. Die weiteren Materialien können dabei insbesondere auch Bestandteil des Nanomaterials sein oder während der exothermen Reaktion gebildet worden sein.
  • Auch wird bevorzugt, dass das Nanomaterial Silber und/oder einen Silberprecursor aufweist.
  • Bevorzugt wird auch Nanomaterial, welches Silbernanopartikel in Agglomeraten mit Ausmaßen in mindestens einer Raumrichtung von mehr als 90 nm, insbesondere mehr als 100 nm oder 200 nm, und kleiner 300 nm aufweist, insbesondere wird auch bevorzugt, dass die Silbernanopartikel bei einer entsprechenden Reaktionstemperatur und/oder entsprechenden Reaktionsbedingungen ausbildet werden und eine Größe von 1 nm bis 20 nm in mindestens einer Raumrichtung aufweisen.
  • Weiter bevorzugt wird, dass die Silbernanopartikel zumindest teilweise durch eine Reaktion in einem metall-organischen Precursor gebildet werden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Mittel- oder Hochspannungsschaltgerät nach Anspruch 10.
  • Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von drei Figuren näher erläutert:
    • Figur 1:
    Stoffschlüssige und kraftschlüssige Verbindung eines ersten und eines zweiten Teils eines Strompfades;
    Figur 2:
    schematische Darstellung einer Verbindung einer Vakuumschaltröhre mit einem leitfähigen und flexiblen Strombands mittels Nanomaterialien; und
    Figur 3:
    Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer stoffschlüssigen und kraftschlüssigen Strompfadverbindung.
  • Die Figur 1 zeigt eine Verbindung in einer nicht näher dargestellten Schaltanlage 1, wobei ein erster Teil eines Strompfades 10 mit einem zweiten Teil eines Strompfades 20 mittels eines Verbindungsmittels 40 kraftschlüssig verbunden und über ein Nanomaterial 30 stoffschlüssig verbunden ist.
  • Die kraftschlüssige Verbindung 40 kann beispielsweise durch Schrauben, Nieten und/oder Klemmen erreicht werden. Alternativ zu der kraftschlüssigen Verbindung mit einem Verbindungsmittel 40 kann auch eine formschlüssige Verbindung - hier nicht gezeigt - Anwendung finden. Die formschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch ineinander einrastende Verbindungsbereiche des ersten und des zweiten Teils des Strompfades oder durch Umformen, zum Beispiel Pressen oder Crimpen, erfolgen.
  • Die Figur 2 zeigt den Anschluss einer Vakuumschaltröhre 2 in einer nicht näher dargestellten Schaltanlage 1, wobei der Bewegkontaktanschluss 25 und das flexible Stromband 15 einerseits über ein Verbindungsmittel 40 kraftschlüssig miteinander verbunden sind und andererseits über ein Nanomaterial 30 miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Alternativ - hier nicht gezeigt - kann auch der Bewegkontaktbolzen 25' und das flexible Stromband 15 einerseits über ein Verbindungsmittel 40 kraftschlüssig miteinander verbunden sein und andererseits über ein Nanomaterial 30 miteinander stoffschlüssig verbunden sein. Das flexible Stromband 15 ist in diesem Beispiel stoffschlüssig mit einem weiteren Teil des Strompfades 50 verbunden, wobei es sich bei dieser stoffschlüssigen Verbindung um eine herkömmliche Schweiß- oder Lötverbindung handelt.
  • Die Figur 3 zeigt einen schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen und kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung eines ersten und eines zweiten Teils eines Strompfades in einer Schaltanlage 1, insbesondere einer Schaltanlage für Mittelspannungen und/oder Hochspannungen. In einem ersten Schritt 100 werden der erste Teil eines Strompfades und/oder der zweite Teil eines Strompfades zumindest in einem Bereich mit einem Nanomaterial versehen, oder die mit einem Nanomaterial versehenen Teile des Strompfades werden bereitgestellt. Das beinhaltet auch, dass das Nanomaterial in Form einer Folie oer Gitters bereitgestellt wird und die Folie oder das Gitter auf dem ersten Teil eines Strompfades und/oder dem zweiten Teil eines Strompfades oder zwischen diesen platziert wird.
  • In einem zweiten Schritt 200 wird eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Teil des Strompfades und dem zweiten Teil des Strompfades herbeigeführt.
  • In einem dritten Schritt 300 wird durch ein Zuführen einer Reaktionsenergie eine leitfähige und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Teil des Strompfades und dem zweiten Teil des Strompfades unter Mitwirkung des Nanomaterials hergestellt. Dabei kann das Nanomaterial entweder die leitfähige Verbindung durch einen einen Sinterprozess umfassenden Prozess bilden, oder durch das Zuführen einer Reaktionsenergie eine exotherme Reaktion bewirken, die ein Verschweißen des ersten Teils des Strompfades mit dem zweiten Teil des Strompfades bewirkt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltanlage
    2
    Vakuumschaltröhre
    10
    Erster Teil eines Strompfades
    15
    Leitfähiges, flexibles Stromband als erster Teil des Strompfade
    20
    Zweiter Teil eines Strompfades
    25
    Bewegkontaktanschluss einer Vakuumschaltröhre als zweiter Teil des Strompfades
    25'
    Bewegkontaktbolzen einer Vakuumschaltröhre als zweiter Teil des Strompfades
    30
    Nanomaterial
    40
    Verbindungsmittel, zum Beispiel Schraube, Niete oder Klemme
    50
    Weiterer Teil des Strompfades
    100
    Schritt 1
    200
    Schritt 2
    300
    Schritt 3

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen einer stoffschlüssigen Strompfadverbindung in Mittel- oder Hochspannungsschaltgeräten, wobei ein Strompfad mindestens einen ersten Teil (10) und einen zweiten Teil (20) aufweist, wobei
    - der erste Teil (10) und/oder der zweite Teil (20) des Strompfades jeweils zumindest in einem Bereich ein Nanomaterial (30) aufweisen,
    - der erste Teil (10) und der zweite Teil (20) des Strompfades zumindest in den jeweiligen Bereichen kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden werden,
    - der erste Teil (10) und der zweite Teil (20) des Strompfades in den jeweiligen Bereichen kraftschlüssig durch ein oder mehr Verbindungsmittel (40) verbunden werden, und
    - durch Zuführen einer Reaktionsenergie eine leitfähige und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Teil (10) und dem zweiten Teil (20) des Strompfades unter Mitwirkung des Nanomaterials (30) gebildet wird,
    wobei durch das Verwenden des Nanomaterials und das Überführen der rein kraftschlüssigen Verbindung in eine stoffschlüssige und kraftschlüssige Verbindung durch das Zuführen der Reaktionsenergie, die langzeitstabile Strompfadverbindung gewährleistet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den jeweiligen kraftschlüssig und formschlüssig miteinander verbundenen Bereichen des ersten Teils (10) und des zweiten Teils (20) des Strompfades sich das Nanomaterial (30) befindet oder sich das Nanomaterial (30) über die jeweiligen Bereiche des ersten (10) und/oder des zweiten (20) Strompfades hinaus erstreckt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (10) und der zweite Teil (20) des Strompfades aus dem gleichen leitenden Material und/oder der gleichen Materialkombination gebildet werden.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Nanomaterial (30) in Form einer Paste, einer Folie und/oder eines Pulvers und/oder eines Precursor auf den jeweiligen Bereich des ersten Teils (10) und/oder des zweiten Teils (20) des Strompfades aufgebracht wird und/oder auf dem jeweiligen Bereich des ersten Teils (10) und/oder des zweiten Teils (20) des Strompfades vorhanden ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (40) mit einem oder mehreren Mitteln von Schrauben, Nieten und/oder Klemmen gebildet werden.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - der erste Teil des Strompfades (10) ein elektrisch leitfähiges und flexibles Stromband (15) oder ein Polkopf oder eine Strombandklemme ist, und/oder
    - der zweite Teil des Strompfades (20) ein Anschluss
    o an einen Bewegkontakt (25) oder Festkontakt einer Vakuumschaltröhre,
    o an einen Transformator, oder
    o eine Stromschiene ist.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführen der Reaktionsenergie zu einer lokal auf den, an das Nanomaterial (30) angrenzenden, ersten Teil (10) und den an das Nanomaterial angrenzende zweiten Teil des Strompfades (20) begrenzten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten Teil (10) und dem zweiten Teil des Strompfades (20) führt.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsenergie
    - in Form von thermischer Energie und/oder elektrischer Energie dem Nanomaterial (30) zugeführt wird, und/oder
    - die Reaktionsenergie in anderer Form zugeführt wird und im und/oder am Nanomaterial (30) in thermische Energie und/oder elektrische Energie umgewandelt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das die durch das Zuführen der Reaktionsenergie herbeigeführte stoffschlüssige Verbindung des ersten Teils (10), des zweiten Teils des Strompfades (20) und des Nanomaterials (30) auf einem Sinterprozess des Nanomaterials (30) beruht oder diesen umfasst und/oder einem Verschweißen des ersten Teils (10) und des zweiten Teils des Strompfades (20) durch eine exotherme Reaktion des Nanomaterials (30) oder eines Teils des Nanomaterials (30) beruht.
  10. Mittel- oder Hochspannungsschaltgerät, wobei das Mittel- oder Hochspannungsschaltgerät einen Strompfad mit einer stoffschlüssigen und kraftschlüssigen Strompfadverbindung aufweist, wobei die Strompfadverbindung nach einem Verfahren der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9 gebildet ist, wobei der Strompfad mindestens einen ersten Teil (10) und einen zweiten Teil (20) aufweist, wobei der erste Teil (10) und/oder der zweite Teil (20) des Strompfades jeweils zumindest in einem Bereich ein Nanomaterial (30) aufweisen, wobei der erste Teil (10) und der zweite Teil (20) des Strompfades in den jeweiligen Bereichen kraftschlüssig durch ein oder mehr Verbindungsmittel (40) verbunden sind, und wobei eine leitfähige und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Teil (10) und dem zweiten Teil (20) des Strompfades unter Mitwirkung des Nanomaterials (30) gebildet ist.
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