SE528908C2 - Kontaktelement och kontaktanordning - Google Patents
Kontaktelement och kontaktanordningInfo
- Publication number
- SE528908C2 SE528908C2 SE0501667A SE0501667A SE528908C2 SE 528908 C2 SE528908 C2 SE 528908C2 SE 0501667 A SE0501667 A SE 0501667A SE 0501667 A SE0501667 A SE 0501667A SE 528908 C2 SE528908 C2 SE 528908C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- contact
- contact element
- metal
- matrix
- film
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- H01H1/027—Composite material containing carbon particles or fibres
-
- 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
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/71—Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
- H01L24/72—Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
- H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2300/00—Orthogonal indexing scheme relating to electric switches, relays, selectors or emergency protective devices covered by H01H
- H01H2300/036—Application nanoparticles, e.g. nanotubes, integrated in switch components, e.g. contacts, the switch itself being clearly of a different scale, e.g. greater than nanoscale
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/0005—Tap change devices
- H01H9/0016—Contact arrangements for tap changers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01006—Carbon [C]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01013—Aluminum [Al]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01019—Potassium [K]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01033—Arsenic [As]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01041—Niobium [Nb]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01047—Silver [Ag]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01055—Cesium [Cs]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01078—Platinum [Pt]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Contacts (AREA)
- Manufacture Of Switches (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
25 30 35 528 908 2 koefficient hos materialet i kontaktelementet och hos kon- taktorganet vid temperaturändringar eller när kontaktelemen- tet och kontaktorganet skall förflyttas med avseende på var- andra vid en glidkontakt. Detta problem har lösts genom att smörja kontaktytorna hos kontaktelementet och kontaktorganet med ett smörjmedel. Ett sådant smörjmedel kan ha en olja el- ler ett fett som bas, men fasta smörjmedel, såsom grafit, förekommer också. Fasta smörjmedel har emellertid dålig elektrisk ledningsförmåga och slits ofta ut när kontakt- ytorna glider mot varandra.
WO 01/41167 beskriver en lösning på dessa problem genom att utforma nämnda kontaktskikt som en genomgående film som innefattar ett laminerat flerelementsmaterial.
Det finns emellertid en konstant önskan och behov att för- bättra dessa kontaktelement med avseende på kontaktelement som är kända i flera aspekter, såsom att ha lägre kontakt- resistans, högre slitstyrka och därmed ökad livslängd även- som lägre friktion för att minska behovet av smörjning.
REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett elektriskt kontaktelement som är förbättrat med avseende på redan kända kontaktelement genom att åtminstone delvis till- mötesgà detta behov.
Detta ändamål uppfylls enligt uppfinningen genom att till- handahålla ett kontaktelement av den typ som anges inled- ningsvis, där nämnda kontaktskikt innefattar en nanokompo- sitfilm som har en matris av amorft kol och däri inbäddade kristalliter av nanostorlek, dvs med mått inom området l-100 nm, av åtminstone en metallkarbid.
Det har visat sig att en sådan nanokompositfilm har egenska- per som gör den utomordentligt väl lämpad att användas som ett sådant kontaktskikt. Detta beror pà karaktären hos ma- trisen av amorft kol som medger en fysisk anpassning av 10 15 20 25 30 35 528 908 3 gränsytan hos kontaktskiktet till ett motsvarande eller an- nat kontaktskikt på nämnda kontaktorgan kombinerat med att de däri inbäddade kristalliterna av metallkarbid minskar re- sistiviteten hos kontaktskiktet med avseende på skiktet som endast är av amorft kol. Närvaron av metallkarbiden i nämnda matris eller bindefas av amorft kol ökar dessutom slitstyr- kan hos kontaktskiktet. En sådan nanokompositfilm har också potential för låg friktionskoefficient med avseende på ett nämnt kontaktorgan.
”Matris” i denna beskrivning skall tolkas som att inte bara avse en kontinuerlig majoritetsfas i vilken partiklar av karbid innesluts. Kolmatrisen kan också vara en minoritets- fas och till och med icke kontinuerlig, och denna matris kan i extremfallet endast bestå av ett fåtal atomskikt runt kar- bidkornen. Matrisen skall sålunda tolkas såsom varande denna typ av bindefas.
De olika egenskaperna hos matrisen av amorft kol och metall- karbidkristalliterna av nanostorlek gör det naturligtvis möjligt att optimera kontaktskiktet för varje avsedd använd- ning av kontaktelementet genom att i första hand ändra för- hållandet mellan metallkarbid och kolmatrix. Hårdheten hos kontaktskiktet ökar med ökande sådant förhållande medan dess resistivitet minskar med ökande metallkarbid-/kolmatrisför- hållande. Kontaktresistansen ändras emellertid med ökande sådant förhållande.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är nämnda metall en övergångsmetall, dvs ett element från grupp 3 till 12 i det periodiska systemet. Det har visat sig att en sådan metall ger kontaktskiktet utmärkta egenskaper särskilt med avseende på låg kontaktresistans. Som exempel på metaller som är väl lämpade för nämnda metallkarbider av nanostorlek kan nämnas niob och titan.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda film endast en metall, dvs det finns ett binärt sys- tem. Det har visat sig att det oftast är tillräckligt att ha 10 15 20 25 30 35 528 908 4 endast en metall som bildar en metallkarbid inbäddad i nämn- da matris av amorft kol för att erhålla egenskaperna hos det eftersträvade kontaktskiktet.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda film kristalliter av nanostorlek hos en karbid av åt- minstone en ytterligare, andra metall. Denna metall kan med fördel vara en övergångsmetall. Det har visat sig att till- förande av en sådan andra metall förbättrar möjligheterna att anpassa egenskaperna hos kontaktskiktet till de krav som ställs pà kontaktskiktet vid den avsedda användningen.
Ibland är en mycket låg kontaktresistans viktigare än hög slitstyrka.eller omvänt, och detta kan sedan åtgärdas genom att lägga till en sådan andra metall. De så kallade metall- karbidegenskaperna hos nanokompositfilmen kan förbättras genom tillägg av denna ytterligare karbidbildande metall.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen har nämnda kristalliter en diameterliknande dimension inom området 5-50 nm. Det har visat sig att denna storlek hos kristalliterna ger särskilt fördelaktiga egenskaper som ofta efterfrågas vid ett kontaktskikt av detta slag.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen innefattar vi- dare nämnda matris en ytterligare, tredje metall anordnad i en fas inbäddad i kol hos nämnda matris och åtskild i för- hållande till kol hos nämnda matris. Tillägget av en sådant metall som inte bildar en metallkarbid förändrar främst egenskaperna hos nämnda matris och kan minska resistiviteten hos denna och därmed hos hela kontaktskiktet.
Nämnda ytterligare, tredje metall är med fördel en över- gångsmetall och kan t ex vara Ag.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen har nämnda matris av amorft kol ett högt förhållande av sp2/sp3-bind- ningar mellan kolatomer hos nämnda matris av amorft kol, varvid nämnda förhållande är högre än 0,6. Den så kallade hybridiseringen av den amorfa kolmatrisen som kännetecknas 10 15 20 25 30 35 528 908 5 av ett högt sådant förhållande gör matrisen mer grafitlik- nande än diamantliknande, vilket ger högre elektrisk led- ningsförmåga än om förhållandet vore det motsatta. Matrisen blir samtidigt mjukare, vilket förbättrar anpassningsförmå- -_gan hos kontaktskiktets yta till ytan hos kontaktorganet när de pressas mot varandra.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är tjockleken hos nämnda film inom området 0,05-10 um, vilket är lämpligt för de flesta tillämpningarna.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen beläggs nämnda film på nämnda kropp genom användning av en àngdeponerings- teknik, vilken kan vara en fysikalisk ângdeponering (PVD) eller kemisk ångdeponering (CVD). Filmen kan också bildas på nämnda kropp genom användning av en lösningsmetod såsom sol- gel.
Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en gli- dande elektrisk kontaktanordning av den typ som definierats inledningsvis, vilken tillåter en rörelse hos två kontakt- ytor lagda mot varandra medan man minskar de ovan nämnda olägenheterna i stor utsträckning.
Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen genom att förse en sådan anordning med ett kontaktelement enligt föreliggande uppfinning anordnat att bilda en torr kontakt med låg frik- tionskoefficient, under 0,3, företrädesvis under 0,2, relativt ett kontaktorgan.
De grundläggande särdragen och fördelarna med en sådan kon- taktanordning är förknippade med kännetecknen hos kontakt- elementet enligt föreliggande uppfinning och framgår av ovannämnda diskussion om ett sådant kontaktelement. Det skall emellertid påpekas att "glidande elektrisk kontakt” omfattar alla typer av anordningar som åstadkommer elektrisk kontakt mellan två organ, som kan röra sig i förhållande till varandra när kontakten upprättas och/eller avbryts och/eller när kontaktverkan upprätthålls. Följaktligen om- 10 15 20 25 30 35 528 908 6 fattar det inte bara kontakter som glider längs varandra genom verkan av ett manövreringsorgan utan också så kallade stationära kontakter som har två kontaktelement pressade mot varandra och som rör sig i förhållande till varandra vid kontakttillstàndet till följd av magnetostriktion, tempera- turcykler och material hos kontaktelementen med olika vär- meutvidgningskoefficienter eller temperaturskillnader mellan olika delar av kontaktelementen som varierar med tiden.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning är kon- taktelementet och kontaktorganet anordnade att pressas mot varandra för att upprätta nämnda kontakt, och anordningen kan innefatta medel för fjäderbelastning av kontaktelementet och kontaktorganet mot varandra för att åstadkomma nämnda kontakt.
Ytterligare fördelar såväl som fördelaktiga särdrag med upp- finningen framgår av följande beskrivning och de övriga osjälvständiga patentkraven.
FIGURBESKRIVNING Med hänvisning till de vidhängande ritningarna följer nedan en specifik beskrivning av utföringsformer av uppfinningen angivna som exempel, där: Figur l mycket schematiskt visar ett elektriskt kontaktele- ment enligt en utföringsform av uppfinningen, Figur 2 visar kontaktresistansen i förhållande till kontakt- kraft för en traditionell kontakt och en enligt upp- finningen, Figur 3 är en sektionerad vy av ett elektriskt kontaktele- ment av typen spiralformad kontakt enligt en annan utföringsform av uppfinningen, Figur 4 mycket schematiskt visar en kontaktanordning enligt föreliggande uppfinning vid en frânskiljare, 10 15 20 25 30 35 528 908 7 Figur 5 mycket schematiskt visar en glidkontaktanordning vid en lindningskopplare hos en transformator enligt en utföringsform av uppfinningen, Figur 6 mycket schematiskt visar en kontaktanordning enligt föreliggande uppfinning vid ett relä, och Figur 7 är en delvis sektionerad och sprängd vy av en anord- ning för att bilda en elektrisk kontakt med en halv- ledarskiva enligt en annan utföringsform av uppfin- ningen.
DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Ett kontaktelement 1 som bildar elektrisk kontakt med ett kontaktorgan 2 för att möjliggöra att elektrisk ström flyter mellan nämnda kontaktelement och nämnda kontaktorgan visas mycket schematiskt i figur l. Kontaktelementet innefattar en kropp 3 som t ex kan vara av aluminium eller koppar och har åtminstone en av sina kontaktytor belagd med ett kontakt- skikt 4 för applicering mot nämnda kontaktorgan. Kontakt- skiktet 4 har typiskt en tjocklek på 0,05-10 pm, så den tjocklek som visas i figur l är för illustrationsändamàl överdriven i förhållande till andra dimensioner hos kontakt- elementet och kontaktorganet. 4 Kontaktskiktet 4 innefattar en nanokompositfilm som har en matris av amorft kol och kristalliter av nanostorlek, dvs med mått inom området 1-100 nm, hos åtminstone en däri in- bäddad metallkarbid. Detta ger kontaktskiktet de ovan angiv- na utmärkta egenskaperna. Metallen är företrädesvis en över- gångsmetall. Hybridiseringen av den amorfa kolmatrisen, dvs hur kolet är bundet till sig självt inom matrisen, känne- tecknas företrädesvis av ett högt förhàllande sp2/sp3, vil- ket gör matrisen mer grafitliknande än diamantliknande. En tredje komponent kan läggas till nanokompositen för att ändra dess egenskaper. Denna kan vara en annan metall för att förbättra egenskaperna hos metallkarbiden genom att 10 15 20 25 30 35 528 908 8 bilda en annan metallkarbid inbäddad i matrisen eller en an- nan metall som förändrar kompositegenskaperna genom att an- ordnas i en fas inbäddad i kol hos matrisen och åtskild i förhållande till matrisens kol. Beroende på appliceringen av kontaktelementet kan egenskaperna hos den totala kontakt- strukturen optimeras genom att: 1) ändra förhållandet mellan amorf kolmatris och metall- karbid med de ovan angivna resultaten 2) ändra kornstorleken hos metallkarbidkristalliterna för att ändra bulkresistiviteten hos kontaktskiktet, vil- ken i de flesta fall reduceras när kornstorleken ökas 3) ändra förhållandet sp2/sp3 hos den amorfa kolmatrisen med ovannämnda resultat 4) lägga till en andra karbidbildande eller icke-karbid- bildande metall, såsom Ag, med ovannämnda resultat Ett kontaktskikt som har följande fördelar kan sålunda er- hållas: a) låg kontaktresistans över ett brett område av kon- taktbelastningar (-krafter) b) hög slitstyrka c) låg friktion d) hög korrosionsbeständighet e) goda temperaturegenskaper f) stor potential till olika egenskaper genom avstämning såsom beskrivits ovan.
Fördelen a) illustreras i figur 2, där kontaktresistansen i förhållande till kontaktstyrkan visas för en traditionell kontakt som representeras av en förnicklad bricka enligt A och en nanokompositfilm av en amorf kolmatris med nanokris- tallin NbC inbäddad däri enligt B. Båda överdragen mättes gentemot Ag. Det framgår tydligt att kontaktskiktet i enlig- het med uppfinningen har en anmärkningsvärt reducerad kon- taktresistans över ett brett område av kontaktbelastningar i förhållande till den traditionella kontakten. Det är sär- 10 15 20 25 30 35 528 908 9 skilt intressant att kontaktresistansen är mycket lägre re- dan vid låga belastningar.
Som exempel kan nämnas att möjliga nanokompositfilmer vid kontaktelement enligt uppfinningen kan vara tunnfilmer i na- nokomposit Ti-C med en sammansättning som varierar mellan 14 och 57 atomprocent Ti och en tjocklek på ca 0,2 pm. Dessa filmer har TiC-kristalliter inbäddade i en amorf kolbas.
Förhållandet mellan dessa två faser varierar mellan 45 och 95 atomprocent amorf C-C-fas. I en specifik utföringsform har nanokompositfilmen en tjocklek på 0,2 um och en total sammansättning på 53 atomprocent Ti och 47 atomprocent C.
Denna film har en amorf kolmatris (där ca 56 atomprocent av kolet är bundet) och TiC-kristalliter av kolet är bundet). Kristalliter är i genomsnitt 13 nm i diameter. (där ca 44 % Figur 3 illustrerar ett exempel på en kontaktanordning där det är fördelaktigt att belägga åtminstone en av kontakt- ytorna med kontaktskiktet enligt uppfinningen för att bilda en självsmörjande torr kontakt med mycket låg friktion.
Denna utföringsform avser en spiralformad kontaktanordning som har ett kontaktelement 5 i form av en fjäderbelastad ringformig kropp, såsom en ring av en spirallindad tråd, an- ordnad att upprätta och upprätthålla en elektrisk kontakt med ett första kontaktorgan 6, såsom en innerhylsa eller ett stift, och ett andra kontaktorgan 7, såsom en ytterhylsa el- ler rör. Kontaktelementet 5 är i kontakttillstândet samman- pressat så att åtminstone en anliggningsyta 8 därav kommer att anligga fjäderbelastat mot anliggningsytan 9 hos det första kontaktorganet 6 och åtminstone en annan anliggnings- yta l0 hos det första kontaktelementet 5 kommer att anligga fjäderbelastat mot åtminstone en anliggningsyta ll hos det andra kontaktorganet 7. Enligt denna utföringsform av upp- finningen är åtminstone en av anliggningsytorna 8-ll helt eller delvis belagd med ett kontaktskikt som innefattar en nanokompositfilm enligt uppfinningen. En sådan spiralformad kontaktanordning används t ex vid en elektrisk brytare i ett ställverk. lO 15 20 25 30 35 528 9øs 10 Figur 4 illustrerar mycket schematiskt hur en elektrisk kon- taktanordning enligt uppfinningen kan anordnas vid en från- skiljare 12 med en lågfriktionsfilm 13 i form av en nanokom- positfilm som har en matris av amorft kol och nanokristalli- ter av en däri inbäddad metallkarbid på åtminstone en av an- liggningsytorna hos två kontaktelement 14, 15 som är rörliga i förhållande till varandra för att upprätta elektrisk kon- _takt däremellen och för att erhålla en synlig frànskiljning av kontaktelement.
Figur 5 illustrerar schematiskt en elektrisk glidkontaktan- ordning enligt en annan utföringsform av uppfinningen, där kontaktelementet 16 är en rörlig del av en lindningskopplare 17 hos en transformator anordnad att glida i elektrisk kon- takt längs kontakter 18 till transformatorns sekundärlind- ning, och följaktligen bildar kontaktorganet, för uttag av spänning av önskad nivå fràn nämnda transformator. En làg- friktionsfilm 19 innefattande en amorf kolmatris med nano- kristalliter av en metallkarbid är anordnad på anliggnings- ytan hos kontaktelementet 16 och/eller kontaktorganet 18.
Kontaktelementet 16 kan på så sätt lätt förflyttas längs med lindningen under upprätthållande av en làgresistanskontakt med denna.
Figur 6 illustrerar slutligen mycket schematiskt en kontakt- anordning enligt en annan utföringsform av uppfinningen som används vid ett relä 20, och en av eller båda anliggnings- ytorna hos motstàende kontaktelement 21, en làgfriktionsfilm 23 enligt uppfinningen, vilket resulte- 22 kan förses med rar i mindre förslitning av anliggningsytan och gör dem kor- rosionsbeständiga till följd av arten av nämnda kontakt- skiktmaterial.
En anordning för att bilda god elektrisk kontakt med en halvledarkomponent 24 illustreras i figur 7, men de olika organen som är anordnade i en stapel and sammanpressade med högt tryckt, företrädesvis överstigande l MPa och typiskt 6- 8 MPa, visas för tydlighets skull med ett avstånd till var- andra. Varje halva av stapeln innefattar en polsko 25 i form 10 15 20 25 528 908 ll av en kopparplatta för att göra förbindelse med halvledar- komponenten. Varje polsko är försedd med en tunn nanokompo- sitfilm 26. Värmeutvidgningskoefficienten hos halvledarmate- SiC eller diamant, hos halvledarkomponenten och hos kopparn skiljer sig mycket (2,2 x 106/K för Si och 16 x 10*/K för Cu), vilket innebär att kopparplattorna 25 och halvledarkomponenten 24 kommer att förflytta sig i sid- rialet, t ex Si, led med avseende på varandra när temperaturen hos dessa änd- ras. Den låga friktionen hos en film enligt föreliggande uppfinning gör det möjligt att utelämna ytterligare organ i nämnda stapel mellan polskon och halvledarkomponenten för att ta itu med tendensen till ömsesidiga rörelser vid ter- misk cykling för att undvika sprickor i halvledarkomponenten och/eller förslitning av kontaktytan hos nämnda komponent.
Ett kontaktelement och en elektrisk glidkontaktanordning en- ligt föreliggande uppfinning kan finna många andra före- dragna tillämpningar, och sådana tillämpningar torde vara uppenbara för en fackman utan att göra avsteg från grundidén i uppfinningen såsom den anges i bifogade patentkrav.
Det skall också påpekas att andra övergångsmetaller än de ovan nämnda kan vara lämpliga för att bilda nämnda karbid- kristaller av nanostorlek för att uppfylla olika krav som ställs på kontaktskiktet i olika tillämpningar.
Claims (23)
1. Kontaktelement för att upprätta elektrisk kontakt med ett kontaktorgan för att möjliggöra att en elektrisk ström fly- ter mellan nämnda kontaktelement och nämnda kontaktorgan (2, 6, 7, 18), varvid nämnda kontaktelement (1, 5, 14, 15, 16, 25) innefattar en kropp (3) som har åtminstone en av sina kontaktytor belagd med ett kontaktskikt som skall anbringas mot nämnda kontaktorgan, kännetecknat av att nämnda kontakt- skikt (4) innefattar en nanokompositfilm som har en matris av amorft kol och däri inbäddade kristalliter av nanostor- lek, dvs med mått inom storleksomràdet 1-100 nm, av åtmin- stone en metallkarbid.
2. Kontaktelement enligt patentkrav 1, kännetecknat av att nämnda metall är en övergångsmetall, dvs ett element från grupp 3 till 12 i det periodiska systemet.
3. A3. Kontaktelement enligt patentkrav 2, kânnetecknat av att nämnda metall är niob eller titan.
4. Kontaktelement enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att nämnda film endast innefattar en metall.
5. Kontaktelement enligt något av patentkraven 1-3, känne- tecknat av att nämnda film innefattar kristalliter av nano- storlek av en karbid av åtminstone en ytterligare, andra me- tall.
6. Kontaktelement enligt patentkrav 5, kännetecknat av att nämnda andra metall är en övergàngsmetall.
7. Kontaktelement enligt något av patentkraven 1-6, känne- tecknat av att nämnda krístalliter har en diameterliknande dimension inom området 5-50 nm.
8. Kontaktelement enligt något av patentkraven 1-3 och 5, 6 och 7, kännatecknat av att nämnda matris vidare innefattar en ytterligare, tredje metall anordnad i en fas inbäddad i 10 15 20 25 30 35 528 908 13 kol hos nämnda matris och åtskild i förhållande till kol hos nämnda matris.
9. Kontaktelement enligt patentkrav 8, kännetecknat av att nämnda ytterligare, tredje metall är en övergångsmetall.
10. Kontaktelement enligt patentkrav 9, kännetecknat av att nämnda ytterligare, tredje metall är Ag.
11. Kontaktelement enligt något av föregående patentkrav, kânnetecknat av att nämnda matris av amorft kol har ett högt förhållande av sp2/sp3-bindningar mellan kolatomer hos nämnda matris av amorft kol, varvid nämnda förhållande är högre än 0, 6 .
12. Kontaktelement enligt något av föregående patentkrav, kânnetecknat av att tjockleken hos nämnda film ligger inom området 0,05-10 pm.
13. Kontaktelement enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att nämnda film är avsatt på nämnda kropp genom användning av en ångdeponeringsteknik.
14. Kontaktelement enligt patentkrav 13, kännetecknat av att nämnda film är avsatt på nämnda kropp genom fysikalisk ångdeponering (PVD) eller kemisk ångdeponering (CVD).
15. Kontaktelement enligt något av patentkrav 1-12, känne- tecknat av att nämnda film bildas på nämnda kropp genom en lösningsmetod såsom sol-gel.
16. Elektrisk glidkontaktanordning, dvs kontaktanordning där två kontaktytor anordnade att appliceras mot varandra för att upprätta elektrisk kontakt kan glida i förhållande till varandra när kontaktverkan upprättas och/eller avbryts och/eller upprätthålls, kännetecknad av att den har ett kon- taktelement (1, 5, 14, 15, 16, 25) enligt något av föregå- ende patentkrav med nämnda film anordnad att bilda en torr 10 15 20 25 30 35 528 908 14 kontakt med låg friktionskoefficient, under 0,3, företrädes- vis under 0,2, relativt ett kontaktorgan.
17. Anordning enligt patentkrav 16, kännetecknad av att nämnda kontaktorgan (2) även har en kontaktyta belagd med ett nämnt kontaktskikt innefattande en nämnd nanokomposit- film.
18. Anordning enligt patentkrav 16 eller 17, kännetecknad av att ytorna hos kontaktelementet (1) och kontaktorganet (2) som är anordnade att läggas mot varandra för att upprätta nämnda elektriska kontakt tillåts att förflytta sig i för- hållande till varandra till följd av olika värmeutvidgnings- koefficienter hos materialen vid ytpartier av kontaktelemen- tet och kontaktorganet vid temperaturändringar hos kontakt- elementet och kontaktorganet.
19. Kontaktanordning enligt patentkrav 18, kännetecknad av att kontaktelementet (1) och kontaktorganet (2) är anordnade att pressas mot varandra för att upprätta nämnda kontakt.
20. Anordning enligt något av patentkrav 16-19, kännatecknad av att den innefattar medel (7) för fjäderbelastning av kon- taktelemetet (5) och kontaktorganet (6) mot varandra för att upprätta nämnda elektriska kontakt.
21. Anordning enligt något av patentkraven 16-18, känneteck- nad av att den är anpassad att upprätta elektrisk kontakt vid en lindningskopplare (17) för en transformator för att upprätta kontakt till olika lindningsvarv hos transforma- torn.
22. Anordning enligt något av patentkraven 16-19, känneteck- nad av att kontaktelementet och kontaktorganet tillhör två dëlêr (25, 26) av en mekanisk frånskiljare som är rörliga bort från varandra för att frànskilja två terminaler hos dessa. 528 908 15
23. Anordning enligt något av patentkraven 16-19, känneteck- nad av att nämnda kontaktelement och nämnda kontaktorgan tillhör delar (21, 22) som är rörliga i förhållande till varandra vid ett relä (20) för att upprätta elektrisk kon- takt däremellan när relät slår till.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0501667A SE528908C2 (sv) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Kontaktelement och kontaktanordning |
KR1020087003661A KR101047829B1 (ko) | 2005-07-15 | 2006-06-22 | 접촉 소자 및 접촉 장치 |
ES06769579.1T ES2476841T3 (es) | 2005-07-15 | 2006-06-22 | Un elemento de contacto y un conjunto de contacto |
CN2006800257495A CN101223616B (zh) | 2005-07-15 | 2006-06-22 | 接触元件和接触装置 |
US11/988,793 US7709759B2 (en) | 2005-07-15 | 2006-06-22 | Contact element and a contact arrangement |
PCT/SE2006/000769 WO2007011276A1 (en) | 2005-07-15 | 2006-06-22 | A contact element and a contact arrangement |
EP06769579.1A EP1934995B1 (en) | 2005-07-15 | 2006-06-22 | A contact element and a contact arrangement |
JP2008521352A JP4938774B2 (ja) | 2005-07-15 | 2006-06-22 | 接触要素及び接触装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0501667A SE528908C2 (sv) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Kontaktelement och kontaktanordning |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0501667L SE0501667L (sv) | 2007-01-16 |
SE528908C2 true SE528908C2 (sv) | 2007-03-13 |
Family
ID=37728135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0501667A SE528908C2 (sv) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Kontaktelement och kontaktanordning |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4938774B2 (sv) |
CN (1) | CN101223616B (sv) |
ES (1) | ES2476841T3 (sv) |
SE (1) | SE528908C2 (sv) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5306242B2 (ja) * | 2010-01-12 | 2013-10-02 | 株式会社東芝 | ガス絶縁開閉装置 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1047867C (zh) * | 1996-01-29 | 1999-12-29 | 董元源 | 高抗熔焊性铜基无银电触头复合材料 |
JP3826453B2 (ja) * | 1996-09-10 | 2006-09-27 | 住友電気工業株式会社 | 硬質炭素膜 |
JP3598195B2 (ja) * | 1997-03-07 | 2004-12-08 | 芝府エンジニアリング株式会社 | 接点材料 |
DE19903619C1 (de) * | 1999-01-29 | 2000-06-08 | Louis Renner Gmbh | Pulvermetallurgisch hergestellter Verbundwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung |
SE9904350D0 (sv) * | 1999-11-30 | 1999-11-30 | Abb Ab | A contact element and a contact arrangement |
DE10104611A1 (de) * | 2001-02-02 | 2002-08-14 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur keramikartigen Beschichtung eines Substrates |
JP2003231203A (ja) * | 2001-08-21 | 2003-08-19 | Toshiba Corp | 炭素膜被覆部材 |
DE10261303B3 (de) * | 2002-12-27 | 2004-06-24 | Wieland-Werke Ag | Verbundmaterial zur Herstellung elektrischer Kontakte und Verfahren zu dessen Herstellung |
-
2005
- 2005-07-15 SE SE0501667A patent/SE528908C2/sv unknown
-
2006
- 2006-06-22 CN CN2006800257495A patent/CN101223616B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-22 JP JP2008521352A patent/JP4938774B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-22 ES ES06769579.1T patent/ES2476841T3/es active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2476841T3 (es) | 2014-07-15 |
JP4938774B2 (ja) | 2012-05-23 |
SE0501667L (sv) | 2007-01-16 |
CN101223616B (zh) | 2010-10-13 |
JP2009501420A (ja) | 2009-01-15 |
CN101223616A (zh) | 2008-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101047829B1 (ko) | 접촉 소자 및 접촉 장치 | |
EP1685626B1 (en) | COATINGS OF M(n+1)AX(n) MATERIAL FOR ELECTRICAL CONTACT ELEMENTS | |
US8487201B2 (en) | Contact element and a contact arrangement | |
CN101553543B (zh) | 润滑漆 | |
EP1369504A1 (en) | Metal strip for the manufacture of components for electrical connectors | |
CA2925816A1 (en) | Performance enhanced heat spreader | |
JP2004179021A (ja) | 電気接点部材 | |
US6838627B1 (en) | Contact element and a contact arrangement | |
JP2004032963A (ja) | ブラシおよびこれを有する回転電機 | |
US20220055293A1 (en) | Structures formed from high technology conductive phase materials | |
SE528908C2 (sv) | Kontaktelement och kontaktanordning | |
CN110475902B (zh) | 防磨损涂覆的金属构件、由其组成的构件组件 | |
SE1100035A1 (sv) | Elektriskt kontaktelement | |
Rudolphi et al. | On the use of ceramic PVD coatings to replace metallic coatings in electrical contacts | |
ES2607792T3 (es) | Elemento de contacto y disposición de contacto | |
JPH03282023A (ja) | 電気粘性流体用電極 | |
JP2022088909A5 (sv) | ||
SE510043C2 (sv) | Elektriskt kontaktelement | |
RO127963B1 (ro) | Compus lubrifiant şi antiuzură din bisulfură de wolfram, carbon şi metal | |
Yukiyoshi et al. | Electrical contact resistance performance of precious-metal-electroplated carbon nanotube films under micro loads | |
WO2009080372A1 (en) | A bulk electric conductive member |