EP4423784A1 - Kontaktträger, kontaktträgeranordnung und niederspannungs-schutzschaltgerät - Google Patents

Kontaktträger, kontaktträgeranordnung und niederspannungs-schutzschaltgerät

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EP4423784A1
EP4423784A1 EP22812617.3A EP22812617A EP4423784A1 EP 4423784 A1 EP4423784 A1 EP 4423784A1 EP 22812617 A EP22812617 A EP 22812617A EP 4423784 A1 EP4423784 A1 EP 4423784A1
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EP
European Patent Office
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contact
contact carrier
carrier
contacting surface
contact element
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EP22812617.3A
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Akin Eymelli
Michael Jung
Christine Nitzbon
Heinz Speil
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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    • H01H73/02—Details
    • H01H73/04—Contacts
    • H01H73/045—Bridging contacts

Definitions

  • the invention relates to a contact carrier for fastening a contact element of a low-voltage protective switching device by means of a soldering process, so that a layer of solder is formed between the contact carrier and the contact element. Furthermore, the invention relates to a contact carrier arrangement with a contact carrier and a contact element attached thereto by soldering, and a low-voltage protective switching device with such a contact carrier and/or such a contact carrier arrangement.
  • Electromechanical low-voltage protective switching devices for example circuit breakers, miniature circuit breakers of various current classes such as MCB (miniature circuit breaker), MCCB (moulded case circuit breaker) or ACB (air circuit breaker), but also industrial low-voltage protective switching devices such as motor protection switches and contactors or soft starters have at least one switching contact, with the help of which the circuit monitored by the respective low-voltage protective switching device can be interrupted if a predefined condition occurs, for example a short circuit or a thermal overload.
  • two contact elements of the switching contact are separated from one another, usually by moving a movable contact element away from a contact element fixed in the housing of the protective switching device.
  • switching contact means both simple switching contacts with only one contact point and double-breaking switching contacts, for example bridge contacts, in which the current flow on two contacts electrically connected in series is controlled by a contact bridge on which two movable contact elements are arranged are, is interrupted.
  • the actual contact element is usually made from a silver alloy, as these have good electrical conductivity.
  • the contact carriers ie the components on which the contact elements are attached and which must have a certain strength, are not made of silver but of copper or steel.
  • contact carrier is to be understood both as a stationary contact carrier arranged in a housing of the protective switching device, so-called fixed contact carrier, and as a contact carrier that can be moved in the housing, so-called moving contact carrier.
  • a soldering method for example resistance soldering, is generally used as the joining method for fastening the mostly cuboid contact elements on the respective contact carrier, in order to obtain good strength of the joint connection despite the lower joining temperature. It can happen that the solder mass, which is intended to connect to both parts to be joined as an intermediate layer between the contact carrier and the contact element and should thus form a stable joint, protrudes laterally under the contact element and on the side surfaces of the contact element rises. Since this can have a negative impact on the process safety of the joining process and the reliability of the joint - and thus the reliability of the low-voltage protective switching device - this so-called solder rise should be avoided or kept as low as possible.
  • the contact carrier according to the invention is used to attach a contact element of a low-voltage protective switching device by means of a soldering process, so that a solder layer is formed between the contact carrier and the contact element, and has a contacting surface for the solder layer, which in turn has a rough surface structure and through a first groove-like recess is limited.
  • two contact elements can also be arranged on a contact carrier. Irrespective of the number of contact elements, when the contact element is joined to the contact carrier by means of resistance soldering, the underside of the contact element is generally first coated with the solder. The underside of the contact element is then placed on the contacting surface formed on the contact carrier and heated by means of an electric current. Due to the rough surface structure, which can be produced, for example, by rough planing or embossing, the contacting surface has a large number of small indentations, which serve as solder depots into which the solder, which liquefies as a result of heating, can run.
  • the first groove-like indentation which delimits the contacting surface and can also be produced by embossing, also serves as a further solder depot, i.e. as a storage volume into which excess solder material can flow in order to prevent the solder material from rising on one or more of the side surfaces of the contact element to avoid.
  • the bonding portion of the soldered connection i.e. the portion of the surface connected by the soldered connection, is significantly increased. In this way, the flow behavior of the solder material can be influenced in a targeted manner during the soldering process, so that the solder rise can be significantly reduced.
  • the quality of the joint connection - and thus the reliability of the joining process - is significantly improved as a result of which the probability of failure of the low-voltage protective switching device can be significantly reduced.
  • the contacting surface is essentially rectangular in shape and has a second groove-like indentation which runs in the shape of a crescent from a first corner to an adjacent second corner of the rectangular contacting surface.
  • the second groove-like depression can be produced, for example, by embossing. With their help, it is possible to direct the flow of solder, ie the liquefied solder material, from the center of the rectangular contacting surface in the direction of the corners—and thus into the first groove-like depression that surrounds the contacting surface. In this way, the rising of the solder, ie the rising of the solder material on the side surfaces of the contact element, can be significantly reduced.
  • the geometry of the second groove-like indentation is adapted to the conditions of the respective contact carrier arrangement, ie to the interaction of a respective contact carrier with a respective contact element, adaptable.
  • the contacting surface has a third groove-like indentation which runs in a crescent shape from a third corner to an adjacent fourth corner of the rectangular contacting surface.
  • the effect of the second groove-like indentation to limit the rising of the solder is further enhanced by the third groove-like indentation.
  • the second and the third groove-like indentation can be arranged symmetrically on the contacting surface.
  • the contacting surface is completely surrounded by the first groove-like indentation.
  • the contacting surface is delimited circumferentially by the first groove-like indentation and is thus surrounded without interruption, so that an escape of solder material onto the surface of the contact carrier surrounding the first groove-like indentation can be largely avoided. This further improves the reliability of the joining process.
  • the contact carrier is formed from sheet metal, in particular from sheet copper.
  • sheet copper enables good electrical conductivity with sufficient mechanical stability at the same time.
  • copper includes both pure copper material and copper alloys.
  • sheet is understood to mean a component whose lateral and horizontal dimensions are significantly greater than its vertical dimensions, i.e. the component has a relatively small thickness or height in comparison to the length and width expansion.
  • the contact carrier has a rear imprint.
  • the contact carrier In the region of the contacting surface, which is formed on an upper side of the contact carrier, the contact carrier has an impression on an underside of the contact carrier opposite the upper side.
  • the current flow - and thus the heating zone during resistance soldering - can be specifically influenced.
  • the embossing on the underside of the contact carrier can be adapted to the respective circumstances in terms of its size and contour.
  • the contact carrier arrangement according to the invention for a switching contact of a low-voltage protective switching device has a contact carrier of the type described above and a contact element attached thereto by soldering, so that a solder layer is formed between the contact carrier and the contact element.
  • the contact element has a bulbous upper side.
  • An underside of the contact element faces the contacting surface of the contact carrier and is connected to it by soldering.
  • the upper side of the contact element opposite the underside serves to make contact with a further contact element of the switching contact and is convex for this purpose, i.e. curved upwards or outwards.
  • the contact element is formed from a silver alloy.
  • a silver alloy for the taktelement has the advantage that silver has good electrical conductivity and the requirements for the strength of the contact element are negligible.
  • the low-voltage protective switching device for example a line circuit breaker, motor circuit breaker or the like, has a contact carrier and/or a contact carrier arrangement of the type described above.
  • FIG. 1 and 2 schematic representations of a first exemplary embodiment of a contact carrier arrangement
  • FIG. 5 and 6 are schematic representations of a first exemplary embodiment of the contact carrier according to the invention.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of the contact carrier according to the invention
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a third exemplary embodiment of the contact carrier according to the invention
  • FIGS. 1 and 2 a first exemplary embodiment of a contact carrier arrangement 1 is shown schematically in plan and elevation.
  • the contact carrier arrangement 1 has a contact carrier 10 on which a substantially cuboid contact element 20 is fastened.
  • the contact element 20 is placed on a contacting surface 13 provided for this purpose (see Figures 5ff) of the contact carrier 10 and bonded by soldering, so that a flat layer of solder 21 is formed between the contacting surface 13 of the contact carrier 10 and the contact element 20.
  • the contact carrier 10 has electrically conductive material - for example steel, copper or a combination of both materials, for example copper-clad sheet steel or copper galvanically applied to sheet steel - and can be produced, for example, by stamping.
  • the contact element 20 is preferably formed from a silver alloy. Since both the contact carrier 10 and the contact element 20 are electrically conductive, resistance soldering is preferably used as the soldering method for connecting the two joining partners—the contact element 20 and the contact carrier 10 . In order to accommodate excess solder material, the contact carrier 10 also has a first groove-like depression 14 on, which limits the contacting surface 13 to the outside.
  • a second embodiment of the contact carrier assembly 1 is shown schematically in plan and elevation. This is a so-called bridge contact with two switching points electrically connected in series, in which two contact elements 20 are correspondingly fastened to the movably mounted contact carrier 10 by means of soldering.
  • the contact element 20 which is illustrated as essentially cuboid, has an underside via which it is connected to an upper side 11 of the contact carrier 10 .
  • An upper side of the contact element 20 opposite the underside is designed as a flat surface oriented parallel to the upper side 21 in the representations of FIGS. However, this is not mandatory; it is also possible for the upper side of the contact element 20 to be crowned, i.e. curved upwards, i.e. convex.
  • FIGS. 5 and 6 show schematic representations of a first exemplary embodiment of the contact carrier 10, with FIG. 5 showing a plan view of the contact carrier 10, while FIG. 6 schematically shows a sectional view along the section line A-A drawn in FIG.
  • the contact carrier 10 has a sheet-like shape, ie its length and width extent in a first direction x and a second direction y is significantly greater than its Dieken extent in a third direction z.
  • the contact carrier 10 consists of an electrically conductive material and can be produced, for example, by stamping.
  • At the top 11 of the contact carrier 10 is essentially rectangular contacting surface 13 for contacting the contact element 20 is formed.
  • the contacting surface 13 has a rough surface structure, which can be produced, for example, by embossing or rough planing, and is delimited by the first groove-like depression 14, which completely surrounds the contacting surface 13.
  • FIG. 7 also shows a sectional view along the section line A-A drawn in FIG. 5—however, the contact carrier 10 shown here has an indentation 17 on its underside 12 opposite the top 11, which is formed on the back in the region of the contacting surface 13.
  • the impression 17 which can be adapted in terms of size and shape to the variant of a low-voltage protective switching device to be formed, the electrical current flowing through the contact carrier--and thus through the contact arrangement--during resistance soldering can be targeted to be influenced. In this way, the rise in solder on the sides of the contact element 20 can be reduced.
  • a third exemplary embodiment of the contact carrier 10 according to the invention is shown schematically in FIG.
  • the representation of the contact carrier 10 essentially corresponds to the representation described above for FIG.
  • the two groove-like depressions 15 and 16 are arranged symmetrically to one another and each run in the shape of a sickle from one corner to an adjacent corner of the rectangular contacting surface 13, each spanning over one of the longitudinal sides of the rectangular contacting surface 13.
  • the second and third groove-shaped indentations can also be produced by embossing or rough planing and are used to direct the flow of solder away from the sides towards the corners of the contacting surface 13 in order to prevent or at least reduce a rise in solder on the sides of the contact element 20 to reduce.
  • the width and the curvature of the two crescent-shaped, groove-like depressions 15 and 16 can be adapted to the respective switching device type in terms of their size and contour.
  • the embodiment shown in FIG. 8 can be realized with or without an embossing on the back according to the illustrations in FIGS.
  • the contacting surface 13 has a first and a second groove-like indentation; however, it is also possible to provide the contacting surface 13 with only one of the two crescent-shaped, groove-like depressions 15 or 16.
  • Figures 9 and 10 schematically show further exemplary embodiments of the contact carrier 10 according to the embodiment already known from Figures 3 and 4 as a bridge contact in plan, i.e. with a view of the top 11 of the contact carrier 10.
  • Figure 9 shows the as Contact carrier 10 designed as a bridge contact with two contacting surfaces 13 which are each surrounded by a first groove-like depression 14 .
  • the underside 12 (see FIGS. 6 and 7) can be designed with or without an embossing 17 .
  • FIG. 10 shows the contact carrier 10 designed as a bridge contact, with the two contacting surfaces 13 each having the two crescent-shaped groove-like depressions 15 and 16 in addition to the first groove-like depression 14 .
  • the underside 12 can be designed with or without an indentation 17 .
  • the contacting surface 13 has a rough surface structure, the first groove-like depression 14 and the two Crescent-shaped, groove-like depressions 15 and 16, the rise in the solder can be significantly reduced.
  • the geometric design of these design measures can be adapted to the particular circumstances of the respective switching device type.

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Abstract

Der erfindungsgemäße Kontaktträger (10) dient zur Befestigung eines Kontaktelements (20) eines Niederspannungs-Schutzschaltgerätes mittels eines Lötvorgangs, so dass zwischen dem Kontaktträger (10) und dem Kontaktelement (20) eine Lotschicht (21) ausgebildet ist. Der Kontaktträger (20) weist eine Kontaktierungsfläche (13) für die Lotschicht (21) auf, welche ihrerseits eine raue Oberflächenstruktur aufweist und durch eine erste rillenartige Vertiefung (14) begrenzt ist. Durch die raue Oberflächenstruktur der Kontaktierungsfläche (13) sowie die erste rillenartige Vertiefung (14) kann der Lotfluss beim Festlöten des Kontaktelements (20) am Kontaktträger (10) gezielt dahingehend beeinflusst werden, dass ein Lothochstieg an den Seiten des Kontaktelements (20) dadurch vermieden oder zumindest deutlich reduziert wird. Die Qualität der Lötverbindung und damit die Prozesssicherheit des Lötprozesses werden dadurch deutlich verbessert, wodurch die Ausfallwahrscheinlichkeit des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes deutlich reduziert wird.

Description

Beschreibung Kontaktträger, Kontaktträgeranordnung und Niederspannungs- Schutzschaltgerät Die Erfindung betrifft einen Kontaktträger zur Befestigung eines Kontaktelements eines Niederspannungs-Schutzschaltgerä- tes mittels eines Lötvorgangs, so dass zwischen dem Kontakt- träger und dem Kontaktelement eine Lotschicht ausgebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Kontaktträgerano- rdnung mit einem Kontaktträger und einem durch Löten daran befestigten Kontaktelement sowie ein Niederspannungs-Schutz- schaltgerät mit einem derartigen Kontaktträger und/oder einer derartigen Kontaktträgeranordnung. Elektromechanische Niederspannungs-Schutzschaltgeräte, bei- spielsweise Leistungsschalter, Leitungsschutzschalter ver- schiedener Stromklassen wie MCB (miniature circuit breaker), MCCB (moulded case circuit breaker) oder ACB (air circuit breaker), aber auch industrielle Niederspannungs-Schutz- schaltgeräte wie Motorschutzschalter, Schütze oder Sanft- starter weisen zumindest einen Schaltkontakt auf, mit dessen Hilfe der vom jeweiligen Niederspannungs-Schutzschaltgerät überwachte Stromkreis bei Auftreten eines vordefinierten Zu- standes, beispielsweise eines Kurzschlusses oder einer ther- mischen Überlast, unterbrochen werden kann. Hierzu werden zwei Kontaktelemente des Schaltkontakts voneinander getrennt, zumeist indem ein bewegbares Kontaktelement von einem im Ge- häuse des Schutzschaltgerätes fest angeordneten Kontaktele- ment wegbewegt wird. Unter dem Begriff „Schaltkontakt“ sind dabei sowohl einfache Schaltkontakte mit nur einer Kontakt- stelle zu verstehen als auch doppelt unterbrechende Schalt- kontakte, beispielsweise Brückenkontakte, bei denen der Stromfluss an zwei elektrisch hintereinander geschalteten Kontakten mittels einer Kontaktbrücke, an der zwei bewegliche Kontaktelemente angeordnet sind, unterbrochen wird. Das eigentliche Kontaktelement ist zumeist aus einer Silber- legierung hergestellt, da diese eine gute elektrischen Leit- fähigkeit aufweisen. Da Silber jedoch einerseits teuer und andererseits relativ weich ist, werden die Kontaktträger, d.h. die Bauteile, auf denen die Kontaktelemente befestigt sind und die eine gewisse Festigkeit aufweisen müssen, nicht aus Silber, sondern aus Kupfer oder Stahl gefertigt. Unter dem Begriff „Kontaktträger" ist dabei sowohl ein ortsfest in einem Gehäuse des Schutzschaltgerätes angeordneter Kontakt- träger, sogenannter Festkontaktträger, als auch ein im Gehäu- se bewegbarer Kontaktträger, sogenannter Bewegkontaktträger, zu verstehen.
Als Fügeverfahren zum Befestigen der zumeist quaderförmigen Kontaktelemente auf dem jeweiligen Kontaktträger wird in der Regel ein Lötverfahren, beispielsweise Widerstandslöten, ver- wendet, um trotz der geringeren Fügetemperatur eine gute Fes- tigkeit der Fügeverbindung zu erhalten. Dabei kann es passie- ren, dass die Lotmasse, welche sich als Zwischenschicht zwi- schen dem Kontaktträger und dem Kontaktelement mit beiden Fü- gepartnern verbinden und auf diese Weise eine stabile Füge- verbindung bilden soll, seitlich unter dem Kontaktelement hervortritt und an den Seitenflächen des Kontaktelements hochsteigt. Da hierdurch die Prozesssicherheit des Fügepro- zesses sowie die Zuverlässigkeit der Fügeverbindung - und da- mit die Zuverlässigkeit des Niederspannungs-Schutzschalt- gerätes negativ beeinflusst werden können, ist dieser soge- nannte Lothochstieg zu vermeiden oder möglichst gering zu halten.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Kontaktträger, eine Kontaktträgeranordnung sowie ein Nieder- spannungs-Schutzschaltgerät bereitzustellen, welches die vor- stehend genannten Probleme vermeidet oder zumindest redu- ziert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Kontaktträger, die Kontaktträgeranordnung sowie das Niederspannungs-Schutz- schaltgerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vor- teilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen An- sprüche .
Der erfindungsgemäße Kontaktträger dient zur Befestigung ei- nes Kontaktelements eines Niederspannungs-Schutzschaltgerätes mittels eines Lötvorgangs, so dass zwischen dem Kontaktträger und dem Kontaktelement eine Lotschicht ausgebildet ist, und weist eine Kontaktierungsfläche für die Lotschicht auf, wel- che ihrerseits eine raue Oberflächenstruktur aufweist und durch eine erste rillenartige Vertiefung begrenzt ist.
Je nachdem um welche Art von Schaltkontakt es sich handelt (einfache oder doppelt unterbrechender Schaltkontakt) können an einem Kontaktträger auch zwei Kontaktelemente angeordnet sein. Unabhängig von der Anzahl der Kontaktelemente wird beim Fügen des Kontaktelements auf den Kontaktträger mittels Wi- derstandslöten in der Regel zunächst die Unterseite des Kon- taktelements mit dem Lot beschichtet. Anschließend wird das Kontaktelement mit seiner Unterseite auf die am Kontaktträger ausgebildete Kontaktierungsfläche gesetzt mittels elektri- schen Stroms erwärmt. Durch die raue Oberflächenstruktur, welches beispielsweise durch Rauplanieren oder Prägen erzeugt werden kann, erhält die Kontaktierungsfläche eine Vielzahl kleiner Vertiefungen, welche als Lotdepot dienen, in die das durch die Erwärmung sich verflüssigende Lot laufen kann. Dies bewirkt, dass eine geringere Menge des flüssigen Lotmaterials seitlich unter dem Kontaktelement hervortritt und an den Sei- tenflächen des Kontaktelements hochsteigt. Denn bei einem Lothochstieg an einer oder mehreren Seitenflächen des Kontak- telements besteht die Gefahr, das Lot aufgrun der Kapillar- wirkung auf die Oberseite des Kontaktelements läuft, was zum Ausfall des Niederspannungs-Schutzschaltgerätes führen kann. Darüber hinaus wird durch das Rauplanieren der Übergangswi- derstand zwischen dem Kontaktelement und dem Kontaktträger erhöht.
Auch die erste rillenartige Vertiefung, welche die Kontaktie- rungsfläche begrenzt und ebenfalls durch Prägen herstellbar ist, dient als weiteres Lotdepot, d.h. als Aufnahmevolumen, in die überschüssiges Lotmaterial einfließen kann, um ein Hochsteigen des Lotmaterials an einer oder mehreren der Sei- tenflächen des Kontaktelements zu vermeiden. Weiterhin wird der Bindeanteil der Lotverbindung, d.h. der Anteil der durch die Lotverbindung verbundenen Fläche deutlich erhöht. Auf diese Weise kann das Flussverhalten des Lotmaterials während des Lötvorgangs gezielt zu beeinflusst werden, so dass der Lothochstieg deutlich reduziert werden kann. Die Qualität der Fügeverbindung - und damit die Prozesssicherheit des Fügepro- zesses - werden dadurch deutlich verbessert, wodurch die Aus- fallwahrscheinlichkeit des Niederspannungs-Schutzschalt- gerätes deutlich reduziert werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Kontaktträgers ist die Kontaktierungsfläche im Wesentlichen rechteckig geformt und weist eine zweite rillenartige Vertiefung auf, welche si- chelförmig von einer ersten Ecke zu einer benachbarten zwei- ten Ecke der rechteckigen Kontaktierungsfläche verläuft.
Die zweite rillenartige Vertiefung ist beispielsweise durch Prägen herstellbar. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, den Lot- fluss, d.h. das verflüssigte Lotmaterial, aus der Mitte der rechteckigen Kontaktierungsfläche in Richtung der Ecken - und damit in die erste rillenartige Vertiefung, welche die Kon- taktierungsfläche umgibt, zu lenken. Auf diese Weise kann der lothochstieg, d.h. das Hochsteigen des Lotmaterials an den Seitenflächen des Kontaktelements deutlich reduziert werden. Die Geometrie der zweiten rillenartige Vertiefung ist dabei durch Variation der Sichelbreite und -tiefe an die Gegeben- heiten der jeweiligen Kontaktträgeranordnung, d.h. an das Zu- sammenwirken eines jeweiligen Kontaktträgers mit einem jewei- ligen Kontaktelement, anpassbar.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Kontaktträ- gers weist die Kontaktierungsfläche eine dritte rillenartige Vertiefung auf, welche sichelförmig von einer dritten Ecke zu einer benachbarten vierten Ecke der rechteckigen Kontaktie- rungsfläche verläuft. Der Effekt der zweiten rillenartigen Vertiefung, den Lothochstieg zu begrenzen, wird durch die dritte rillenartige Vertiefung weiter verstärkt. Die zweite und die dritte rillenartige Vertiefung können dabei symmet- risch auf der Kontaktierungsfläche angeordnet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Kontaktträ- gers ist die Kontaktierungsfläche durch die erste rillenarti- ge Vertiefung vollständig umschlossen. Die Kontaktierungsflä- che ist durch die erste rillenartige Vertiefung umlaufend be- grenzt und somit unterbrechungsfrei umschlossen, so dass ein Austreten von Lotmaterial auf die die die erste rillenartige Vertiefung umgebende Fläche des Kontaktträgers weitestgehend vermieden werden kann. Die Prozesssicherheit des Fügeprozes- ses wir dadurch weiter verbessert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Kon- taktträger aus Blech, insbesondere aus Kupferblech gebildet. Die Verwendung von Kupferblech ermöglicht eine gute elektri- sche Leitfähigkeit bei gleichzeitig ausreichender mechani- scher Stabilität. Die Verwendung des Begriffs „Kupfer" um- fasst dabei sowohl reines Kupfermaterial als auch Kupfer- legierungen. Ferner wird unter dem Begriff „Blech" ein Bau- teil verstanden, dessen laterale und horizontale Ausdehnung deutlich größer sind als seine vertikale Ausdehnung, d.h. das Bauteil weist eine im Vergleich zu Längen- und Breitenausdeh- nung relativ geringe Dicke bzw. Höhe auf.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der Kon- taktträger im Bereich der Kontaktierungsfläche eine rücksei- tige Einprägung auf. Im Bereich der Kontaktierungsfläche, welche an einer Oberseite des Kontaktträgers ausgebildet ist, weist der Kontaktträger an einer der Oberseite gegenüberlie- genden Unterseite des Kontaktträgers eine Einprägung auf. Auf diese Weise kann der Stromfluss - und damit die Erwärmungszo- ne beim Widerstandslöten - gezielt beeinflusst werden. Die Prägung an der Unterseite des Kontaktträgers ist dabei je nach Variante hinsichtlich ihrer Größe und Kontur an die je- weiligen Gegebenheiten anpassbar.
Die erfindungsgemäße Kontaktträgeranordnung für einen Schalt- kontakt eines Niederspannungs-Schutzschaltgerätes weist einen Kontaktträger der vorstehend beschriebenen Art sowie ein da- ran mittels Löten befestigtes Kontaktelement, so dass zwi- schen dem Kontaktträger und dem Kontaktelement eine Lot- schicht ausgebildet ist, auf.
Hinsichtlich der generellen Vorteile der erfindungsgemäße Kontaktträgeranordnung wird auf die vorstehenden Ausführungen zu den Vorteilen den erfindungsgemäßen Kontaktträger betref- fend verwiesen. Unter der Formulierung „mittels Löten" ist zu verstehen, dass das Kontaktelement unter Verwendung eines Lötverfahrens, beispielsweise des Widerstandslötverfahrens, an dem Kontaktträger Stoffschlüssig befestigt ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Kontaktträgeranord- nung weist das Kontaktelement eine bauchige Oberseite auf. Eine Unterseite des Kontaktelements ist der Kontaktierungs- fläche des Kontaktträgers zugewandt und durch Löten mit die- sem verbunden. Die der Unterseite gegenüberliegende Oberseite des Kontaktelements dient der Kontaktierung mit einem weite- ren Kontaktelement des Schaltkontakts und ist hierzu konvex, d.h. nach oben bzw. außen gewölbt, ausgebildet.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Kontaktträ- geranordnung ist das Kontaktelement aus einer Silberlegierung gebildet. Die Verwendung einer Silberlegierung für das Kon- taktelement hat den Vorteil, dass Silber eine gute elektri- sche Leitfähigkeit aufweist und die Anforderungen an die Fes- tigkeit des Kontaktelements vernachlässigbar sind.
Das erfindungsgemäße Niederspannungs-Schutzschaltgerät, bei- spielsweise Leitungsschutzschalter, Motorschutzschalter oder dergleichen, weist einen Kontaktträger und/oder eine Kontakt- trägeranordnung der vorstehend beschriebenen Art auf.
Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Kontaktträgers und/oder der erfindungsgemäßen Kontaktträgeranordnung wird die Qualität der Fügeverbindung - und damit die Prozesssi- cherheit des Fügeprozesses - deutlich verbessert, wodurch die Ausfallwahrscheinlichkeit des Niederspannungs-Schutzschalt- gerätes deutlich reduziert werden kann.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele des Kontaktträgers so- wie der Kontaktträgeranordnung unter Bezug auf die beigefüg- ten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
Figuren
1 und 2 schematische Darstellungen eines ersten Ausführungs- beispiels einer Kontaktträgeranordnung;
Figuren
3 und 4 schematische Darstellungen eines zweiten Ausfüh- rungsbeispiels der Kontaktträgeranordnung;
Figuren
5 und 6 schematische Darstellungen eines ersten Ausführungs- beispiels des erfindungsgemäßen Kontaktträgers;
Figur 7 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausfüh- rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kontaktträgers; Figur 8 eine schematische Darstellung eines dritten Ausfüh- rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kontaktträgers;
Figuren
9 und 10 schematische Darstellungen eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kontaktträgers.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschrei- bung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entspre- chende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
In den Figuren 1 und 2 ist ein erste Ausführungsbeispiel ei- ner Kontaktträgeranordnung 1 in Grund- und Aufriss schema- tisch dargestellt. Die Kontaktträgeranordnung 1 weist einen Kontaktträger 10 auf, auf dem ein im Wesentlichen quaderför- miges Kontaktelement 20 befestigt ist. Das Kontaktelement 20 ist auf eine hierfür vorgesehene Kontaktierungsfläche 13 (siehe Figuren 5ff) des Kontaktträgers 10 aufgesetzt und durch Löten Stoffschlüssig verbunden, so dass sich zwischen der Kontaktierungsfläche 13 des Kontaktträgers 10 und dem Kontaktelement 20 eine flächige Lotschicht 21 ausbildet.
Der Kontaktträger 10 weist elektrisch leitendes Material - beispielsweise Stahl, Kupfer oder eine Kombination aus beiden Materialien, beispielsweise kupferplattiertes Stahlblech oder auf Stahlblech galvanisch aufgetragenes Kupfer - auf und kann beispielsweise durch Stanzen hergestellt werden. Das Kontak- telement 20 ist vorzugsweise aus einer Silberlegierung gebil- det. Da sowohl der Kontaktträger 10 als auch das Kontaktele- ment 20 elektrisch leitend sind, wird als Lötverfahren zum Verbinden der beiden Fügepartner - des Kontaktelements 20 und des Kontaktträgers 10 - vorzugsweise Widerstandslöten einge- setzt. Um überschüssiges Lotmaterial aufzunehmen weist der Kontaktträger 10 ferner eine erste rillenartige Vertiefung 14 auf, welche die Kontaktierungsfläche 13 nach außen hin be- grenzt.
In den Figuren 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Kontaktträgeranordnung 1 in Grund- und Aufriss schema- tisch dargestellt. Hierbei handelt es sich um einen sogenann- ten Brückenkontakt mit zwei elektrisch in Reihe geschalteten Schaltstellen, bei dem auf dem beweglich gelagerten Kontakt- träger 10 dementsprechend zwei Kontaktelemente 20 mittels Lö- ten befestigt sind.
Das im Wesentlichen quaderförmig dargestellte Kontaktelement 20 weist eine Unterseite auf, über die es mit einer Oberseite 11 des Kontaktträgers 10 verbunden ist. Eine der Unterseite gegenüberliegende Oberseite des Kontaktelements 20 ist in den Darstellungen der Figuren 1 bis 4 als ebene, zur Oberseite 21 parallel orientierte Fläche ausgeführt. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich; es ist ebenso möglich, die Oberseite des Kontaktelements 20 ballig, d.h. nach oben gewölbt, also konvex, auszubilden.
In den Figuren 5 bis 10 sind verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kontaktträgers 10 in verschiedenen An- sichten schematisch dargestellt. Die Figuren 5 und 6 zeigen dabei schematische Darstellungen eines ersten Ausführungsbei- spiels des Kontaktträgers 10, wobei Figur 5 eine Draufsicht auf den Kontaktträger 10 zeigt, während in Figur 6 eine Schnittdarstellung entlang der in Figur 5 eingezeichneten Schnittlinie A-A schematisch dargestellt ist.
Der Kontaktträger 10 weist eine blechförmige Gestalt auf, d.h. seine Längen- und Breitenausdehnung in einer ersten Richtung x bzw. einer zweiten Richtung y ist deutlich größer als seine Dieken-Ausdehnung in einer dritten Richtung z. Der Kontaktträger 10 besteht aus einem elektrisch leitenden Mate- rial und ist beispielsweise durch Stanzen herstellbar. An der Oberseite 11 des Kontaktträgers 10 ist die im Wesentlichen rechteckförmige Kontaktierungsfläche 13 zur Kontaktierung des Kontaktelements 20 ausgebildet. Die Kontaktierungsfläche 13 weist eine raue Oberflächenstruktur auf, welcher beispiels- weise durch Prägen oder Rauplanieren herstellbar ist, und ist durch die erste rillenartige Vertiefung 14 begrenzt, welche die Kontaktierungsfläche 13 vollständig umgibt.
In Figur 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfin- dungsgemäßen Kontaktträgers 10 schematisch dargestellt. Dabei stellt Figur 7 ebenfalls eine Schnittdarstellung entlang der in Figur 5 eingezeichneten Schnittlinie A-A dar - jedoch weist der hier dargestellte Kontaktträger 10 an seiner der Oberseite 11 gegenüberliegenden Unterseite 12 eine Einprägung 17, welche im Bereich der Kontaktierungsfläche 13 rückseitig ausgebildet ist. Mit Hilfe der Einprägung 17, die hinsicht- lich Größe und Form an die zu bildenden Variante eines Nie- derspannungs-Schutzschaltgerätes angepasst werden kann, kann der über den Kontaktträger - und damit über die Kontaktanord- nung - beim Widerstandlöten fließende elektrische Strom ge- zielt beeinflusst werden. Auf diese Weise kann der Lothoch- stieg an den Seiten des Kontaktelements 20 reduziert werden.
In Figur 8 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfin- dungsgemäßen Kontaktträgers 10 schematisch dargestellt. Die Darstellung des Kontaktträgers 10 entspricht dabei im Wesent- lichen der vorstehend beschriebenen Darstellung zu Figur 5, wobei der Kontaktträger 10 im Bereich der rechteckigen Kon- taktierungsfläche 13 nun zusätzlich eine zweite rillenartige Vertiefung 15 sowie eine dritte rillenartige Vertiefung 16 auf. Die beiden rillenartigen Vertiefung 15 und 16 sind zuei- nander symmetrisch angeordnet und verlaufen jeweils sichel- förmig von einer Ecke zu einer benachbarten Ecke der recht- eckigen Kontaktierungsfläche 13, dabei jeweils eine der Längsseiten der rechteckigen Kontaktierungsfläche 13 über- spannend . Die zweite und dritte rillenförmige Vertiefung sind ebenfalls durch Prägen oder Rauplanieren herstellbar und dienen dazu, den Lotfluss weg von den Seiten, hin zu den Ecken der Kontak- tierungsfläche 13 zu lenken, um einen Lothochstieg an den Seiten des Kontaktelements 20 zu verhindern oder zumindest zu reduzieren. Die Breite sowie die Krümmung der beiden sichel- förmigen rillenartigen Vertiefungen 15 bzw. 16 können dabei hinsichtlich ihrer Größe und Kontur an den jeweiligen Schalt- geräte-Typ angepasst werden. Die in Figur 8 dargestellte Aus- führungsform ist dabei mit oder ohne rückseitige Einprägung gemäß den Darstellungen der Figuren 6 und 7 realisierbar.
In der Darstellung der Figur 8 weist die Kontaktierungsfläche 13 eine erste und eine zweite rillenartige Vertiefung auf; es ist jedoch ebenso möglich, die Kontaktierungsfläche 13 mit nur eine der beiden sichelförmigen, rillenartigen Vertiefun- gen 15 bzw. 16 zu versehen.
Die Figuren 9 und 10 zeigen schematisch weitere Ausführungs- beispiele des erfindungsgemäßen Kontaktträgers 10 gemäß der aus den Figuren 3 und 4 bereits bekannten Ausführung als Brü- ckenkontakt im Grundriss, d.h. mit Blick auf die Oberseite 11 des Kontaktträger 10. Figur 9 zeigt dabei den als Brückenkon- takt ausgebildeten Kontaktträger 10 mit zwei Kontaktierungs- flächen 13, welche jeweils von einer erste rillenartige Ver- tiefung 14 umgeben ist. Die Unterseite 12 (siehe Figuren 6 und 7) kann dabei mit oder ohne Einprägung 17 ausgeführt sein. In Figur 10 ist der als Brückenkontakt ausgebildeten Kontaktträger 10, wobei die beiden Kontaktierungsflächen 13 jeweils neben der erste rillenartige Vertiefung 14 auch die beiden sichelförmigen rillenartige Vertiefung 15 und 16 auf- weisen. Auch hier kann die Unterseite 12 mit oder ohne Ein- prägung 17 ausgeführt sein.
Durch die vorstehend beschriebenen konstruktiven Maßnahmen, d.h. die Kontaktierungsfläche 13 eine raue Oberflächenstruk- tur, die erste rillenartige Vertiefung 14 sowie die beiden sichelförmigen, rillenartigen Vertiefungen 15 und 16 kann der Lothochstieg deutlich reduziert werden. Die geometrische Aus- führung dieser konstruktiven Maßnahmen ist dabei in Abhängig- keit von Kontaktgröße, Kontaktmaterial, Abmessungen des Kon- taktträgers, usw. an die jeweiligen Gegebenheiten des jewei- ligen Schaltgerätetyps anpassbar.
Bezugszeichenliste
I Kontaktträgeranordnung
10 Kontaktträger
II Oberseite
12 Unterseite
13 Kontaktierungsfläche
14 erste rillenartige Vertiefung
15 zweite rillenartige Vertiefung
16 dritte rillenartige Vertiefung
17 Einprägung
20 Kontaktelement
21 Lotschicht
X erste Richtung
Y zweite Richtung
Z dritte Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Kontaktträger (10) zur Befestigung eines Kontaktelements (20) eines Niederspannungs-Schutzschaltgerätes mittels eines Lötvorgangs, so dass zwischen dem Kontaktträger (10) und dem Kontaktelement (20) eine Lotschicht (21) ausgebildet ist, wobei der Kontaktträger (10) eine Kontaktierungsfläche (13) für die Lotschicht (21) aufweist, wobei die Kontaktierungsfläche (13) eine raue Oberflä- chenstruktur aufweist und durch eine erste rillenartige Vertiefung (14) begrenzt ist.
2. Kontaktträger (10) nach Anspruch 1, wobei die Kontaktie- rungsfläche (13) im Wesentlichen rechteckig geformt ist und eine zweite rillenartige Vertiefung (15) aufweist, welche sichelförmig von einer ersten Ecke zu einer be- nachbarten zweiten Ecke der rechteckigen Kontaktierungs- fläche (13) verläuft.
3. Kontaktträger (10) nach Anspruch 2, wobei die Kontaktie- rungsfläche (13) eine dritte rillenartige Vertiefung (16) aufweist, welche sichelförmig von einer dritten Ecke zu einer benachbarten vierten Ecke der rechteckigen Kontak- tierungsfläche (13) verläuft.
4. Kontaktträger (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kontaktierungsfläche (13) durch die erste ril- lenartige Vertiefung (14) vollständig umschlossen ist.
5. Kontaktträger (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kontaktträger (10) aus Blech, insbesondere aus Kupferblech gebildet ist.
6. Kontaktträger (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kontaktträger (10) im Bereich der Kontaktie- rungsfläche (13) eine rückseitige Einprägung (17) auf- weist.
7. Kontaktträgeranordnung (1) für einen Schaltkontakt eines Niederspannungs-Schutzschaltgerätes, aufweisend ein nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gebildeten Kontaktträger (10) sowie ein daran mittels Löten befestigtes Kontaktelement (20), so dass zwischen dem Kontaktträger (10) und dem Kontaktelement (20) eine Lotschicht (21) ausgebildet ist.
8. Kontaktträgeranordnung (1) nach Anspruch 7, wobei das Kontaktelement (20) eine bauchige Oberseite aufweist.
9. Kontaktträgeranordnung (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das Kontaktelement (20) aus einer Silberle- gierung gebildet ist.
10. Niederspannungs-Schutzschaltgerät, beispielsweise Lei- tungsschutzschalter, Motorschutzschalter oder derglei- chen, welches einen Kontaktträger (10) nach einem der An- sprüche 1 bis 6 und/oder eine Kontaktträgeranordnung (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9 aufweist.
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