WO1998047160A1 - Schaltvorrichtung - Google Patents

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Claus-Peter Schulze
Gerd Jodehl
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Aeg Niederspannungstechnik Gmbh & Co. Kg
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/58—Electric connections to or between contacts; Terminals
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/58—Electric connections to or between contacts; Terminals
    • H01H1/5822—Flexible connections between movable contact and terminal

Definitions

  • the invention relates to a switching device according to the preamble of claim 1.
  • Fig. 2 shows a schematic diagram of a switching device such as a DC high-speed switch according to the prior art.
  • the switching device comprises a first and a second rigid connecting part 5, 4 for connecting a circuit to be switched and a movable contact lever 1 which is rotatably mounted about an axis of rotation 6.
  • contact lever 1 By actuating the contact lever 1, contact can be made between the contact plate 2 and a switching contact of the first connection part 5, as a result of which the circuit is closed via the two connection parts 4 and 5 (cf. switching state shown in broken lines in FIG. 2).
  • the contact plate 2 is fastened on the movable contact lever 1, which is electrically connected to the second connection part 4 via a movable connection, such as a flexible band 3.
  • a movable connection such as a flexible band 3.
  • the flexible band 3 there are also current bolts, friction contacts or the like. als- connecting devices between the contact lever and the second connecting part 4 possible.
  • the circuit to be switched is thus closed in the present example according to FIG. 2 via the two connecting parts 4 and 5, the contact lever 1 and the flexible band 3.
  • the contact lever must be designed so that it meets the following mechanical and electrical requirements. From a mechanical point of view, the contact lever should have the lowest possible inertia in order to enable a fast switching process. Due to the high current carrying capacity required, the contact lever cross-section is as large as possible and the specific resistance of the contact lever material is as low as possible as electrical requirements.
  • the function of the current and heat conduction is separated from the function of the contact guidance by arranging the switching contact on the contact lever side on the connecting device.
  • the contact lever takes on purely mechanical management tasks, so that the demands placed on them with regard to the current carrying capacity are eliminated.
  • the contact lever can be manufactured in a lightweight design with low inertia from, for example, electrically non-conductive material.
  • the configuration of the switching device according to the invention enables the use of a relatively long, flexible connecting device such as a flexible band 3, whereby a shape can be realized which has a positive influence on the service life. Furthermore, a high thermal and electrical conductivity is achieved by reducing the contact transition points and the direct connection of the lever-side switching contact to the connecting device.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of the switching device according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a switching device according to the prior art
  • FIG. 3 shows a perspective view of an exemplary embodiment according to the invention
  • FIG. 1 shows a basic illustration of a switching device according to the invention.
  • the contact plate 2 is arranged directly on the flexible band 3 serving as a movable connecting device. According to the switching state shown in dash-dotted lines, the current path only extends over the two connecting parts 4 and 5 and the flexible band 3 when the switching device is closed
  • Function of the contact lever 1 is thus limited to the contact guide and it can thus also be made from non-conductive material. In addition, there is no current transfer point between the flexible band 3 and the contact lever.
  • the shape of the flexible band is preferably such that switching operation which is as wear-resistant as possible is made possible. This can be done, for example, by a suitable one Curvature and attachment to the second connector 4 can be achieved.
  • FIG. 3 shows a schematic view of a specific exemplary embodiment of the switching device according to the invention as a DC high-speed switch.
  • a flexible copper strip 3 is connected at its lower end to the second connection part 4 so that it is aligned with the first connection part 5.
  • the copper strip 3 has a pre-curvature, so that mechanical stresses occurring during the switching process are reduced.
  • the copper tape has a slot 8, in which the contact lever 1 is partially fitted.
  • an electrically conductive contact plate 2 is soldered directly onto the copper strip 3 or a suitable connection carrier. The top of the
  • Copper strip 3 is fitted into a recess in the contact lever 1 and is preferably pressure-welded to achieve a solid electrical connection.
  • a pre-contact 7 At the upper end of the contact lever 1 there is a pre-contact 7 which protects the main contact from erosion during operational switching operations and thus increases the service life of the main contact.

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Abstract

Es wird eine Schaltvorrichtung zum Schalten einer elektrischen Verbindung zwischen zwei Anschlußteilen (4, 5) offenbart. Herkömmliche Schaltvorrichtungen weisen einen Kontakthebel (1) mit einem Schaltkontakt (2) auf, wobei der Stromfluß bei geschlossener Schaltvorrichtung über den Kontakhebel (1) erfolgt. Zum Erzielen eines schnellen Schaltvorgangs ist eine geringe Massenträgheit des Kontakthebels (3) erforderlich. Diese führt jedoch im allgemeinen zu einer geringeren Stromtragfähigkeit. Durch Anordnen des hebelseitigen Schaltkontakts (2) auf einer gesonderten elektrischen Verbindungsvorrichtung (3) ist eine Trennung der Funktion der Stromleitung von der Funktion der Kontaktführung möglich. Da der Kontakthebel (1) somit keine Stromleitungsfunktion mehr aufweist, kann er ausschließlich in mechanischer Hinsicht optimiert werden.

Description

Schaltvorrichtung
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs l.
Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Schaltvorrichtung wie beispielsweise eines Gleichstrom-Schnellschalters nach dem Stand der Technik. Die Schaltvorrichtung umfaßt ein erstes und zweites starres Anschlußteil 5, 4 zum Anschließen eines zu schaltenden Stromkreises und einen bewegbaren Kon- takthebel 1, der um eine Drehachse 6 drehbar gelagert ist. Auf dem Kontakthebel 1 befindet sich ein Kontaktplättchen 2 als kontakthebelseitiger Schaltkontakt. Durch Betätigen des Kontakthebels 1 kann ein Kontakt zwischen dem Kontakt- plättchen 2 und einem Schaltkontakt des ersten Anschlußteils 5 hergestellt werden, wodurch der Stromkreis über die beiden Anschlußteile 4 und 5 geschlossen wird (vgl. strichpunktiert dargestellten Schaltzustand in Fig. 2).
Gemäß dem Stand der Technik ist das Kontaktplättchen 2 auf dem bewegbaren Kontakthebel 1 befestigt, der über eine bewegliche Verbindung wie beispielsweise ein Flexband 3 mit dem zweiten Anschlußteil 4 elektrisch verbunden ist. Anstelle des Flexbands 3 sind auch Strombolzen, Reibkontakte odgl. als- Verbindungsvorrichtungen zwischen dem Kontakthebel und dem zweiten Anschlußteil 4 möglich. Der zu schaltende Stromkreis wird also im vorliegenden Beispiel gemäß Fig. 2 über die beiden Anschlußteile 4 und 5, den Kontakthebel 1 und das Flexband 3 geschlossen.
Kontaktübergangsstellen in Schaltvorrichtungen führen zu erhöhten elektrischen Verlusten und behindern den Wärmefluß. Insbesondere im Bereich sich öffnender Schaltkontakte in Schutzschaltvorrichtungen ist eine optimale Ausgestaltung er- forderlich. Zur Strombegrenzung ist ein schnelles Öffnen der Kontakte nach dem Auftreten eines Kurzschlusses notwendig. Der Kontakthebel ist dabei so auszugestalten, daß er die nachfolgenden mechanischen und elektrischen Anforderungen erfüllt. In mechanischer Hinsicht sollte der Kontakthebel eine möglichst geringe Massenträgheit aufweisen, um dadurch einen schnellen Schaltvorgang zu ermöglichen. Aufgrund einer gefor- derten hohen Stromtragfähigkeit ergeben sich ein möglichst hoher Kontakthebelquerschnitt und ein möglichst geringer spezifischer Widerstand des Kontakthebelmaterials als elektrische Anforderungen.
Aus den vorgenannten Anforderungen ist jedoch ersichtlich, daß eine Verbesserung der mechanischen Eigenschalten im allgemeinen zu einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften und umgekehrt führt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltvorrichtung mit verbesserten Schalteigenschaften bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltvorrichtung gemäß Patentanspruch 1.
Durch das Anordnen des kontakthebelseitigen Schaltkontakts auf der Verbindungsvorrichtung wird erfindungsgemäß die Funktion der Strom- und Wärmeleitung von der Funktion der Kon- taktfuhrung getrennt. Der Kontakthebel übernimmt dabei rein mechanische Führungsaufgaben, so daß die an diesen gestellten Anforderungen hinsichtlich der Stromtragfähigkeit entfallen. Durch die Trennung der Stromleitungsfunktion von der Kontaktführungsfunktion kann der Kontakthebel in leichter Bauweise mit geringer Massenträgheit aus beispielsweise elektrisch nichtleitendendem Material hergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schaltvorrichtung ermöglicht die Verwendung einer relativ langen, flexiblen Ver- bindungsvorrichtung wie beispielsweise eines Flexbands 3, wodurch eine Formgebung realisierbar ist, die einen positiven Einfluß auf die Lebensdauer hat. Ferner wird durch die Verringerung der Kontaktübergangsstellen und die direkte Verbindung des hebelseitigen Schaltkontakts mit der Verbindungsvorrichtung eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit erzielt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorgenannten Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie- len unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung;
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Schaltvorrichtung gemäß dem Stand der Technik; und
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung.
Im Gegensatz zur bekannten Schaltvorrichtung gemäß Fig. 2 ist das Kontaktplättchen 2 direkt auf dem als beweglichen Verbindungsvorrichtung dienenden Flexband 3 angeordnet. Gemäß dem strichpunktiert dargestellten Schaltzustand verläuft der Strompfad bei geschlossener Schaltvorrichtung lediglich über die beiden Anschlußteile 4 und 5 und das Flexband 3. Die
Funktion des Kontakthebels 1 ist somit auf die Kontaktführung beschränkt und er kann somit auch aus nichtleitendem Material hergestellt werden. Zudem entfällt die Stromübergangsstelle zwischen dem Flexband 3 und dem Kontakthebel.
Das Flexband wird in seiner Form vorzugsweise so ausgestaltet, daß ein möglichst verschlei-ßarmer Schaltbetrieb ermöglicht wird. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Krümmungsführung und Anbringung an dem zweiten Anschlußteil 4 erreicht werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines konkreten Aus- führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung als Gleichstrom-Schnellschalter. Ein flexibles Kupferband 3 ist an seinem unteren Ende mit dem zweiten Anschlußteil 4 so verbunden, daß es zu dem ersten Anschlußteil 5 hin ausgerichtet ist. Das Kupferbands 3 weist eine Vorkrümmung auf, so daß beim Schaltvorgang auftretende, mechanische Spannungen verringert werden. Ferner weist das Kupferband einen Schlitz 8 auf, in den der Kontakthebel 1 teilweise eingepaßt ist. Am oberen Ende des Kupferbands 3 ist ein elektrisch leitendes Kontaktplättchen 2 direkt auf das Kupferband 3 oder einen ge- eigneten Verbindungsträger gelötet. Der obere Bereich des
Kupferbands 3 ist in eine Aussparung des Kontakthebels 1 eingepaßt und zum Erzielen einer massiven elektrischen Verbindung vorzugsweise preßgeschweißt. Am oberen Ende des Kontakthebels 1 ist ein Vorkontakt 7 angebracht, der den Hauptkon- takt bei betriebsmäßigen Schaltungsvorgängen vor Abbrand schützt und damit die Lebensdauer des Hauptkontakts erhöht.
Zusammenfassend wird eine Schaltvorrichtung zum Schalten einer elektrischen Verbindung zwischen zwei Anschlußteilen of- fenbart.
Herkömmliche Schaltvorrichtungen weisen einen Kontakthebel mit einem Schaltkontakt auf , wobei der Stromfluß bei geschlossener Schaltvorrichtung über den Kontakthebel erfolgt. Zum Erzielen eines schnellen Schaltvorgangs ist eine geringe Massenträgheit des Kontakthebels erforderlich. Diese führt jedoch im allgemeinen zu einer geringeren Stromtragfähigkeit.
Durch Anordnen des hebelseitigen Schaltkontakts auf einer ge- sonderten elektrischen Verbindungsvorrichtung ist eine Trennung der Funktion der Stromleitung von der Funktion der Kontaktführung möglich. Da der Kontakthebel somit keine Stromleitungsfunktion mehr aufweist, kann er ausschließlich in mechanischer Hinsicht optimiert werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Schaltvorrichtung zum Schalten einer elektrischen Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Anschlußteil (4, 5) mit: a) einem bewegbaren Kontakthebel (1) zum Schalten eines Kontakts zwischen einem kontakthebelseitigen Schaltkontakt (2) und einem Schaltkontakt des ersten Anschlußteils (5), und b) einer elektrischen Verbindungsvorrichtung (3), die mit dem zweiten Anschlußteil (4) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß c) der kontakthebelseitige Schaltkontakt (2) auf der elektrischen Verbindungsvorrichtung angeordnet ist.
2. Schaltvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakthebel (1) aus nichtleitendem Material bestehen kann.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindungsvorrichtung durch ein Flexband (3) gebildet ist.
4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kontakthebelseitige Schaltkontakt durch ein auf dem Flexband (3) angeordnetes Kontaktplättchen (2) gebildet ist.
5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet, daß das Flexband (3) ein flexibles Kupferband ist.
6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktplättchen (2) auf das Kupferband (3) gelötet ist.
7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß das Kupferband (3) an seinem schaltkontaktseitigen Ende preßgeschweißt ist.
8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakthebel (1) in eine Schlitzöffnung (8) des Kupferbands teilweise eingepaßt ist.
9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupferband (3) vorgekrümmt ist.
10. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das preßgeschweißte Ende des Kupferbands (3) in eine Auspa- rung des Kontakthebels (1) eingepaßt ist.
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