WO2023209149A1 - Schaltvorrichtung - Google Patents

Schaltvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2023209149A1
WO2023209149A1 PCT/EP2023/061239 EP2023061239W WO2023209149A1 WO 2023209149 A1 WO2023209149 A1 WO 2023209149A1 EP 2023061239 W EP2023061239 W EP 2023061239W WO 2023209149 A1 WO2023209149 A1 WO 2023209149A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switching device
fastening part
switching
contact
support element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2023/061239
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Hoffmann
Frank Werner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
TDK Electronics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Electronics AG filed Critical TDK Electronics AG
Priority to JP2024563134A priority Critical patent/JP7825072B2/ja
Priority to US18/859,854 priority patent/US20250285821A1/en
Priority to CN202380037265.6A priority patent/CN119110978A/zh
Priority to DE112023002058.2T priority patent/DE112023002058A5/de
Publication of WO2023209149A1 publication Critical patent/WO2023209149A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/14—Terminal arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/023—Details concerning sealing, e.g. sealing casing with resin
    • H01H2050/025—Details concerning sealing, e.g. sealing casing with resin containing inert or dielectric gasses, e.g. SF6, for arc prevention or arc extinction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H49/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of relays or parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts

Definitions

  • a switching device is specified.
  • the switching device is designed in particular as an electromagnetically acting, remotely operated switch that can be operated by electrically conductive current.
  • the switching device can be activated via a control circuit and can switch a load circuit.
  • the switching device can be designed as a relay or as a contactor, in particular as a power contactor.
  • the switching device can be designed as a gas-filled power contactor.
  • a possible application of such switching devices, in particular power contactors, is the opening and disconnecting of battery circuits, for example in motor vehicles such as electrically or partially electrically operated motor vehicles.
  • motor vehicles such as electrically or partially electrically operated motor vehicles.
  • These can, for example, be purely battery-operated vehicles (BEV: “Battery Electric Vehicle”), hybrid electric vehicles that can be charged via a socket or charging station (PHEV: “Plug-in Hybrid Electric Vehicle”) and hybrid electric vehicles (HEV: "Hybrid Electric Vehicle”).
  • BEV Battery Electric Vehicle
  • PHEV plug-in Hybrid Electric Vehicle
  • HEV Hybrid Electric Vehicle
  • both the positive and negative contacts of the battery are separated with the help of a power contactor. This separation takes place in regular operation, for example when the vehicle is at rest, as well as in the event of a fault such as an accident or similar.
  • a contactor usually carries high currents during operation. These are usually transmitted via supply lines such as copper rails, so-called bus bars, or other supply lines that are mounted on the externally contactable contacts of the contactor, which can also be referred to as pole contact points or terminals.
  • the copper bars or other supply lines can have cross sections of over 200 mm 2 .
  • the supply lines In order to ensure sufficient, i.e. low-resistance, electrical contact, the supply lines must be mounted with sufficiently high tightening torques, which places high mechanical demands on the pole contact points of the contactor. In addition, shear forces and leverage forces can occur at the contact points during assembly and later operation.
  • the contact points should therefore be made from a particularly hard but electrically conductive material.
  • At least one task of certain embodiments is to provide a switching device.
  • a switching device has at least one fixed contact.
  • the at least one fixed contact can in particular be provided and set up to connect an electrical supply line of a load circuit that is to be switched on, i.e. closed, and switched off, i.e. separated, by the switching device.
  • the switching device can have at least one movable contact.
  • the moving contact can in particular have or be a contact bridge.
  • the contact bridge can be a movable contact of the switching device or part of a movable contact of the switching device. Properties and features of the movable contact described below can therefore be corresponding properties and features of the contact bridge and vice versa.
  • the at least one fixed contact and the at least one movable contact are provided and set up to switch on and off a load circuit that can be connected to the switching device.
  • the movable contact i.e. in particular the contact bridge
  • the movable contact can be moved in the switching device between a non-connecting state and a curing state of the switching device in such a way that the movable contact, i.e. in particular the contact bridge, is separated from at least one fixed one in the non-connecting state of the switching device Contact is spaced apart and therefore galvanically isolated and in the switching state has a mechanical contact to the at least one fixed contact and is therefore galvanically connected to the at least one fixed contact.
  • the through-switching state is also referred to as the switched-on state of the switching device, while the non-switching state is referred to as the switched-off state of the switching device.
  • the switching device has at least two fixed contacts, which are arranged separately from one another in the switching device and which are connected in the manner described above depending on the state of the movable contact, i.e. in particular the contact bridge, through the movable one Contact, in particular the contact bridge, can be connected to one another in an electrically conductive manner or can be electrically separated from one another.
  • the contact bridge preferably has an upper side with at least one contact area and an underside opposite the upper side. When the switching device is switched through, the at least one contact region of the contact bridge is in mechanical contact with the at least one fixed contact, in particular a contact region of the at least one fixed contact. If the switching device has, for example, two fixed contacts, the contact bridge can correspondingly have two contact areas. Additional features described below for a fixed contact can apply to several fixed contacts and particularly preferably to each fixed contact of the switching device.
  • the general term “contacts” can refer in particular to all fixed contacts as well as to the contact bridge.
  • the contacts can have or be made of a metal, preferably copper or a copper alloy.
  • a composite material is also used, for example Form of a metallic matrix material, preferably with or made of copper, and particles distributed therein, preferably with or made of a ceramic material such as aluminum oxide, possible.
  • the switching device has a housing in which the movable contact and the at least one fixed contact or the at least two fixed contacts are arranged.
  • the movable contact can in particular be completely in the housing be arranged.
  • the fact that a fixed contact is arranged in the housing can mean in particular that at least the contact area of the fixed contact, which is in mechanical contact with the movable contact in the switching state, is arranged within the housing.
  • a fixed contact arranged in the housing can be electrically contacted from the outside, that is to say from outside the housing.
  • a part of a fixed contact arranged in the housing can protrude from the housing and have a connection option for an electrical supply line outside the housing.
  • the contacts are arranged in a gas atmosphere in the housing.
  • the movable contact is arranged completely in the gas atmosphere in the housing and that furthermore at least parts of the fixed contact or contacts, such as the contact areas of the fixed contact or contacts, are arranged in the gas atmosphere in the housing.
  • the switching device can particularly preferably be a gas-filled switching device, such as a gas-filled contactor.
  • the switching device has a switching chamber.
  • the switching chamber can in particular be arranged within the housing.
  • the switching chamber has an interior space.
  • the contacts which means the entire movable contact as well as part of the at least one fixed contact, are arranged in the interior of the switching chamber.
  • the at least one fixed contact thus projects into the switching chamber into it.
  • the at least one fixed contact projects in particular through an opening into the interior of the switching chamber.
  • the at least one fixed contact is located partly inside the switching chamber and partly outside the switching chamber.
  • the switching chamber can have a switching chamber base.
  • the switching chamber can also have a switching chamber cover, which can enclose the interior together with the switching chamber floor.
  • the switching chamber is made of a ceramic material, for example with or made of aluminum oxide.
  • the at least one fixed contact can protrude through an opening in the switching chamber cover.
  • the switching chamber cover is preferably made of ceramic material.
  • a gas i.e. at least part of the previously described gas atmosphere, can be located in the switching chamber.
  • the gas can preferably have a proportion of at least 20% H2 and preferably at least 50% H2.
  • the gas can have an inert gas, particularly preferably N2 and/or one or more noble gases.
  • the movable contact in the switching device can be moved by means of an axis.
  • the movable contact can be movable, for example, by means of a drive that has the axis, wherein the drive can be designed in the form of a magnetic drive with a magnet armature or in the form of a motor drive.
  • the axis can be connected at one end to the movable contact in such a way that the movable contact can be moved by means of the axis, So when the axis moves, it also moves.
  • the axis can in particular protrude into the interior of the switching chamber through an opening in the switching chamber.
  • the magnet armature can be movable through a magnetic circuit in order to effect the switching processes described above.
  • the magnetic circuit can have a yoke that has an opening through which the axis of the magnet armature protrudes.
  • the axle can preferably have or be made of stainless steel.
  • the yoke can preferably have or be made of pure iron or a low-doped iron alloy.
  • the at least one fixed contact has two parts which, when put together, essentially form the at least one fixed contact.
  • the two parts are permanently joined together in the switching device.
  • the two parts are permanent and are therefore joined together in such a way that they cannot be separated from one another under normal operating conditions.
  • the at least one fixed contact can have one or more connecting materials that can improve a permanent connection of the two parts.
  • the at least one fixed contact has, as the two parts, a fastening part and a connecting part, which, when joined together, essentially form the at least one fixed contact, for example except for at least one connecting material.
  • the connecting part and the fastening part are connected to one another at least in a form-fitting and/or force-fitting manner, for example by a clamp connection or, particularly preferably by a screw connection.
  • the connecting part and the fastening part must also be connected to one another in a materially bonded manner.
  • the fastening part is intended and set up to be fastened to the switching chamber, so that the at least one fixed contact is fastened to the fastening part on the switching chamber.
  • the fastening part can be materially connected to the switching chamber.
  • the connection part is intended and set up to be connected to an external electrical supply line, so that the at least one fixed contact with the connection part can be connected to an external electrical supply line.
  • the fastening part has a recess and the connecting part projects into the recess of the fastening part.
  • the depression can particularly preferably be designed as a blind hole, so that the connecting part does not protrude through the fastening part.
  • the fastening part can be cup-shaped.
  • the fastening part can have a contact surface on a floor area on a side opposite the connection part, with which the fastening part and thus the at least one fixed contact is in mechanical contact with the movable contact in a switching state of the switching device.
  • the contact surface is thus arranged in the switching chamber. Consequently, the internal mechanical contact described above with the movable contact preferably takes place via the fastening part, whereas the external mechanical contact with an external supply line takes place via the connecting part.
  • the connecting part is accessible outside the switching device.
  • the connection part can have a connection element that is arranged outside a housing of the switching device.
  • the connection element can be formed, for example, by a stud bolt.
  • the stud bolt particularly preferably has an external thread.
  • the connecting element can, for example, also have or be a threaded hole in the connecting part.
  • the connecting part can have a support element, from which the connecting element extends away.
  • the connection element can extend away from the support element in a direction facing away from the fastening part.
  • the support element can particularly preferably have an upper side facing away from the switching chamber, from which the connection element protrudes.
  • the support element can, for example, be designed in the shape of a disk, particularly preferably in the form of a circular disk, from which the connecting element, for example in the form of a stud bolt, protrudes centrally.
  • the connection element can be provided for positioning and arrangement as well as for fastening an external electrical supply line. If the connecting element has an external thread, a fastening nut, for example, can be screwed onto the connecting element.
  • the top side of the support element can form a support surface for the external electrical supply line, against which the external electrical supply line is pressed in a fastened state, for example with the fastening nut tightened, in order to achieve as much as possible to achieve low electrical contact resistance between the at least one fixed contact and the first electrical supply line.
  • the external electrical supply line can therefore, for example, have a hole through which the connection element protrudes, and can also be clamped between the support element and a fastening nut screwed onto the connection element.
  • the connecting part has a connecting element.
  • the connecting element is preferably arranged on a side of the support element that is opposite the connecting element.
  • the connecting element can be formed, for example, by a stud bolt.
  • the connecting element when viewed from the support element, can extend in a direction facing the fastening part.
  • the support element can particularly preferably have an underside facing the switching chamber, from which the connecting element protrudes.
  • the connecting element can protrude into the recess of the fastening part and can particularly preferably be arranged in the recess.
  • the connecting part can particularly preferably be screwed into the recess with the connecting element.
  • the connecting element can have an external thread and the recess in the fastening part can have an internal thread.
  • the connecting element and the connecting element can each have an external thread with the same thread size.
  • the external thread of the connecting element and/or the internal thread of the make sure there is an excess fit in the recess before screwing the connecting part into the fastening part.
  • the internal thread of the recess is tolerated to be smaller than the external thread of the connecting element.
  • the threads preferably correspond to the standards DIN 13-1 to DIN 13-52, particularly preferably DIN 13-51 (transition tolerance field for a sealing seat). For example, there may be a fit "M8 - 5H/4h" (transitional fit).
  • the standards according to DIN 13 generally refer to fine threads such as threads of type M6, M8, etc. Other thread types are also included, for example non-metric thread types , for example according to ASME Bl.
  • a connecting material is arranged between the external thread of the connecting element and the internal thread of the recess.
  • the connecting material can have an adhesive f or be an adhesive f, for example with or made from an acrylate such as a methacrylate or a cyanoacrylate.
  • a connecting material is arranged in the recess below the connection element.
  • the recess can particularly preferably have a depth that is greater than a height of the connecting element measured from the underside of the support element, so that when the connecting part is completely screwed into the fastening part, there is a cavity underneath of the connecting element remains, in which the connecting material can be arranged.
  • the connecting material can have or be made from an adhesive, for example an adhesive described above, or a soft solder.
  • a soft solder is referred to here and below as a solder that preferably has a melting point of less than or equal to 400 ° C.
  • the soft solder can be arranged, for example, in the form of a solder pill in the recess of the fastening part, which is already attached to the switching chamber. After screwing in the connecting part, the soft solder can be melted by heating, for example in an oven.
  • the soft solder can be free of fluxes.
  • the soft solder can be provided with a flux.
  • the wetting properties of the soft solder can be improved using a flux.
  • the soft solder can preferably be lead-free.
  • the soft solder can be one or more
  • bismuth Bi
  • tin Sn
  • antimony Sb
  • the proportions, based on the mass, can, for example, for bismuth and tin each be greater than or equal to 25% and less than or equal to 35% and particularly preferably greater than or equal to 27% and less than or equal to 31% and for antimony greater than or equal to 50% and less or equal to 70% and particularly preferably greater than or equal to 38% and less than or equal to 46%.
  • the soft solder can, for example, contain or be made from one or more materials selected from tin (Sn), silver (Ag) and copper (Cu).
  • the proportions, based on the mass can be greater than or equal to 50% and particularly preferably greater than or equal to 85%.
  • the proportions based on the mass of silver can be less than 15% and preferably less than 5%.
  • the shares, related on the mass, for copper can be less than 5% and preferably less than 1%.
  • the soft solder Sn96. 5Ag3. OCuO . be 5.
  • the underside of the support element rests on the fastening part.
  • the fastening part can have an edge area with an upper side on which the underside of the support element rests.
  • the edge region can particularly preferably be formed all around the recess in the fastening part.
  • a connecting material is arranged between the underside of the support element and the top of the edge region.
  • the connecting material can have or be a soft solder, for example a soft solder as described above.
  • the top of the edge region of the fastening part and/or the underside of the support element of the connecting part has a surface structure, for example knurling and/or roughening.
  • the surface structure can particularly preferably be provided in conjunction with a connecting material between the underside of the support element and the top of the edge region.
  • the support element is welded to the edge region.
  • the support element can be connected to the edge area by means of a weld on an outside of the contact area, which extends through the underside of the support element and the top of the Edge area is formed, be connected to each other, the weld seam particularly preferably being completely circumferential.
  • the attachment of the connecting part to the fastening part can be improved by one or more of the connecting materials mentioned and/or the surface structure and/or the welding. This can reduce the risk of the connecting part unintentionally loosening
  • Fastening part can be reduced or even prevented.
  • the support element and the edge region can particularly preferably have the same outside diameter.
  • the upper side of the edge region and the underside of the support element can, for example, both be annular and arranged congruently with one another.
  • the support element and the edge region can each be partially arranged in an opening in a housing of the switching device.
  • the contact area between these, i.e. the top of the edge area and the underside of the support element can be arranged within the opening of the housing.
  • the edge region has a fastening edge facing the switching chamber, which is connected to the switching chamber in a material-locking manner.
  • the fastening edge is arranged opposite the top side.
  • the fastening edge can be connected to the switching chamber by means of a hard solder, whereby the at least one fixed contact is fastened to the switching chamber.
  • the switching chamber can run all around the opening through which the at least one fixed contact, i.e. in particular that Fastening part, which projects into the switching chamber, has a corresponding edge region, which can be formed, for example, by a raised ring structure and on which the fastening edge is fastened by means of the brazing solder.
  • a hard solder is referred to here and below as a solder that has a melting point of greater than or equal to 600 ° C.
  • a solder based on silver and/or copper can be used as the hard solder, particularly preferably a silver-copper alloy such as Ag72Cu28.
  • the connecting part and the fastening part are made of the same material.
  • the connection part and the fastening part can each have or be made from a material generally mentioned above for the contacts, for example a metal, preferably copper or a copper alloy.
  • the fastening part can have a lower hardness than the connecting part. This can be done by soldering the fastening part to the switching chamber using the brazing solder. Due to the typically high temperature of, for example, 800 ° C or more during brazing, the material of the fastening part can be softer after brazing than before due to solid-state physical processes.
  • the connecting part on the other hand, can retain its original hardness because it is not subjected to a brazing process but is screwed in after brazing.
  • one or more fixed contacts which form the attachment points for external electrical supply lines, are designed in two parts, with only one, preferably Smaller, part of each of the fixed contacts is actually soldered in place using brazing and a second part, which does not go through the soldering process, is added later.
  • This has the advantage that there is no weight disadvantage compared to conventional one-piece contacts, the contact resistance does not increase or increases only slightly due to the preferably identical materials, and increased mechanical strength is nevertheless achieved compared to one-piece fixed contacts.
  • the second part can be securely attached to the soldered-in first part.
  • the fixed contacts and the switching device described here can be produced inexpensively with little or no increased process costs and, compared to one-piece fixed contacts, higher mechanical loads are possible.
  • Figures 1A and 1B show schematic representations of an exemplary embodiment of a switching device
  • Figures 2A to 2E show schematic representations of a fixed contact of the switching device
  • Figures 3A and 3B show schematic representations of a method for mounting a fixed contact on the switching chamber cover of the switching device according to a further exemplary embodiment
  • Figures 4 to 8B show schematic representations of a fixed contact of the switching device according to further exemplary embodiments.
  • identical, similar or identically acting elements can each be provided with the same reference symbols.
  • the elements shown and their size ratios to one another are not to be viewed as true to scale; rather, individual elements, such as layers, components, components and areas, may be shown exaggeratedly large for better display and/or understanding.
  • FIG. 1A and 1B show an exemplary embodiment of a switching device 100, which can be used, for example, for switching strong electrical currents and/or high electrical voltages and which can be a relay or contactor, in particular a power contactor.
  • a three-dimensional sectional view with a vertical sectional plane is shown in FIG. 1A.
  • Figure 1B the section BB marked in Figure 1A is shown enlarged.
  • the geometries shown are only intended to be exemplary and not restrictive and can also be designed alternatively.
  • the switching device 100 has contacts 2, 4 in a housing 1, which are also referred to below as switching contacts.
  • the housing 1 serves primarily as a contact protection for the components arranged inside and has or is made of a plastic, for example PBT or glass fiber-filled PBT.
  • the switching device 100 has two fixed contacts 2 as contacts and a movable contact mounted on an insulator 3 in the form of a contact bridge 4.
  • the contact bridge 4 is designed as a contact plate.
  • the fixed contacts 2 together with the contact bridge 4 form the Switch contacts.
  • other numbers of contacts i.e. other numbers of fixed and/or movable contacts, may also be possible.
  • the fixed contacts 2 and/or the contact bridge 4 can be, for example, with or made of Cu, a Cu alloy or a mixture, for example, of copper with at least one other metal, for example Wo, Ni and/or Cr.
  • the switching device 100 is shown in a switched-off state, in which the contact bridge 4 is spaced from the fixed contacts 2, so that the contacts 2, 4 are galvanically isolated from one another.
  • the contact bridge 4 In order to put the switching device 100 into a switched-on state, the contact bridge 4 must be moved upwards in the direction of the fixed contacts 2 in the illustration shown until the contact bridge 4 is in mechanical contact with the fixed contacts 2.
  • the switching device 100 has a magnetic drive with a movable magnet armature 5, which essentially completes the switching movement.
  • the magnet armature 5 has a magnetic core 6, for example with or made of a ferromagnetic material.
  • the magnet armature 5 has an axis 7 which is guided through the magnetic core 6 and is firmly connected to the magnetic core 6 at one axis end. At the other end of the axis opposite the magnetic core 6, the magnet armature 5 has the contact bridge 4.
  • the axis 7 can preferably be made with or from stainless steel.
  • the insulator 3 which can also be referred to as a bridge insulator, is arranged between them.
  • a bridge insulator For support to compensate for possible height differences and to ensure sufficient mechanical contact between the fixed contacts 2 and the contact bridge
  • a contact spring 34 is arranged below the contact bridge 4, which is supported on the insulator 3 and which exerts a force in the direction of the fixed contacts 2 on the contact bridge 4.
  • the magnetic core 6 is surrounded by a coil 8.
  • a current flow in the coil 8 that can be switched on from the outside by a control circuit generates a movement of the magnetic core 6 and thus of the entire magnet armature 5 in the axial direction until the contact bridge 4 contacts the fixed contacts 2.
  • the magnet armature 5 moves upwards for this purpose.
  • the magnet armature 5 thus moves from a first position, a rest position, which corresponds to the separating, i.e. non-switching and therefore switched off state, into a second position which corresponds to the active, i.e. switching through and therefore switched on state.
  • the switching contacts are galvanically connected to one another.
  • the switching device 100 has a yoke 9, which can have or be made of pure iron or a low-doped iron alloy and which forms part of the magnetic circuit.
  • the yoke 9 has an opening in which the axis 7 is guided.
  • a guide sleeve (not shown) can be present in the opening of the yoke 9. If the current flow in the coil 8 is interrupted, the magnet armature
  • the magnet armature 5 moved back into the first position by one or more springs 10. In the illustration shown, the magnet armature 5 thus moves downward again. The switching device 100 is then back in the idle state in which the contacts are open.
  • the switching contacts can be arranged in a gas atmosphere, so that the switching device 100 can be designed as a gas-filled relay or gas-filled contactor.
  • the switching contacts are arranged within a switching chamber 11, for example formed by a switching chamber cover 12 and a switching chamber base 13, in a gas-tight region 14 formed by a hermetically sealed part, wherein the switching chamber 11 can be part of the gas-tight region 14.
  • the gas-tight area 14 completely surrounds the magnet armature 5 and the switching contacts, except for parts of the fixed contacts 2 intended for external connection.
  • the gas-tight area 14 and thus also the interior 15 of the switching chamber 11 are filled with a gas.
  • the gas-tight region 14 is essentially formed by parts of the switching chamber 11, the yoke 9 and additional walls.
  • the gas which can be filled into the gas-tight region 14 through a gas filler neck 17 as part of the production of the switching device 100, can particularly preferably be hydrogen.
  • so-called blowing magnets, i.e. permanent magnets 16 can be present inside or outside the switching chamber 11, which cause an extension of the arc path and can thus improve the extinguishing of the arcs.
  • the switching chamber cover 12 and the switching chamber base 13 can, for example, be made with or from a ceramic material such as a metal oxide, for example AI2O3.
  • plastics with a sufficiently high temperature resistance for example a PEEK, a PE and/or a glass fiber-filled PBT, are also suitable, for example for the switching chamber base 13.
  • the switching chamber 11 can at least partially also have POM, in particular with the structure (CH2O) n .
  • Such a plastic can be characterized by a comparatively low carbon content and a very low tendency to form graphite. Due to the same proportions of carbon and oxygen, especially in (CH2O) n , heat and especially arc-induced decomposition can produce predominantly gaseous CO and H2.
  • the additional hydrogen f can increase arc extinction.
  • the fixed contacts 2 are arranged in openings 121 of the switching chamber cover 12 and protrude through the openings 121 into the interior 15 of the switching chamber 11, so that in particular the contact surfaces 208 of the fixed contacts 2 are arranged in the interior 15 of the switching chamber 11.
  • the fixed contacts 2 are mounted in a material-locking, permanent and, in particular, gas-tight manner on a mounting area 122 of the switching chamber cover 12 that surrounds the openings 121.
  • the fixed contacts 2 are particularly preferably mounted on the switching chamber 11 by brazing.
  • the fixed contacts 2 which have a fastening part 20 and a connecting part 21, have an edge region 203 with a fastening edge 205, between which and the mounting region 122 a brazing solder (not shown) is arranged.
  • a solder based on silver and/or copper can be used as the hard solder, particularly preferably a silver-copper alloy such as Ag72Cu28.
  • Method steps of a method for mounting the fixed contacts 2 on the switching chamber cover 12 are described in connection with FIGS. 3A and 3B.
  • connection elements 211 can, as explained in connection with the following figures, have a thread, so that the external supply lines can be fixed, for example by means of screw nuts, on the connection elements 211 and thus on the fixed contacts 2 and pressed against support elements 213.
  • connection elements 211 In order to keep the electrical energy as low as possible In order to achieve contact resistance between the external supply lines and the fixed contacts 2 and to ensure a permanent mechanical connection, even with shear forces and leverage forces that can occur during operation, a sufficiently high tightening torque is necessary with which the screw nuts on the connecting elements 211 be screwed. Therefore, the connection elements 211 in particular must have sufficient mechanical strength. In other words, the material of the connecting elements 211 must be sufficiently hard. However, as described at the beginning, in the case of a conventional fixed contact, the brazing process for attaching the fixed contact would lead to a change and in particular softening of the material.
  • the fixed contacts 2 are therefore designed in two parts in the switching device 100 shown. Further features and exemplary embodiments of the fixed contacts 2 are explained in connection with the following figures.
  • FIGS. 2A to 2E Different views of a fixed contact 2 corresponding to the two fixed contacts 2 of the switching device 100 according to the exemplary embodiment of FIGS. 1A and 1B are shown in FIGS. 2A to 2E.
  • the fixed contacts 2 of the switching device 100 can be designed like the fixed contact 2 according to the description of FIGS. 2A to 2E.
  • a three-dimensional top view and a three-dimensional sectional view of the fixed contact 2 are shown in FIGS. 2A and 2B.
  • Figures 2C to 2E show various further sectional views of the fixed contact 2 or parts of it. The following one Description also refers to Figures 2A to 2E.
  • the fixed contact 2 has two parts, formed by a fastening part 20 and a connecting part 21, which, when put together, essentially form the at least one fixed contact 2 and which are permanently joined together in the switching device .
  • the connecting part 21 and the fastening part 20 are connected to one another at least in a form-fitting and/or force-fitting manner, for example by a clamp connection or, particularly preferably by a screw connection.
  • the connecting part 21 and the fastening part 20 can also be connected to one another in a materially bonded manner, as described in connection with FIGS. 4 to 8B.
  • the fastening part 20 is intended and set up to be fastened to the switching chamber by means of brazing as described in connection with FIGS. 1A and 1B, so that the fixed contact 2 is fastened to the switching chamber with the fastening part 20.
  • the connection part 21 is, as described in connection with Figures 1A and 1B, intended and set up to be connected to an external electrical supply line, so that the fixed contact 2 can be connected to the connection part 21 to an external electrical supply line.
  • the fastening part 20 has a recess 200 and that
  • Connecting part 21 projects into the recess 200 of the
  • the depression 200 is as Blind hole is formed so that the connecting part 21 does not protrude through the fastening part 20.
  • the fastening part 20 can be cup-shaped with a bottom region 201 and an adjoining wall region 202.
  • the contact surface 208 is provided on the bottom area 201 on a side opposite the connecting part 21.
  • the connecting part 21 has the connecting element 211 designed as a stud bolt, which, as shown in FIGS. 1A and 1B, is arranged outside the housing of the switching device and has an external thread 212.
  • the connecting element 211 extends from a top side 214 of the support element 213 in a direction facing away from the fastening part 20.
  • the support element 213 is, as can be seen in FIG. 2A, particularly preferably disc-shaped, particularly preferably in the form of a circular disc, from which the connecting element 211 protrudes centrally.
  • the connecting part 21 has a connecting element 216.
  • the connecting element 216 is arranged on a side of the support element 213 opposite the connection element 211 and is designed as a stud bolt which protrudes from an underside 215 of the support element 213 facing the switching chamber, so that the connecting element 216, viewed from the support element 213, is in a position for mounting Extending part 20 in the direction facing.
  • the connecting element 216 projects into the recess 200 of the
  • Connection part 21 is connected to the connecting element 216 Deepening 200 screwed in.
  • the connecting element 216 has an external thread 217.
  • the recess 200 in the fastening part 20 has a matching internal thread 207 in the wall area 202.
  • the connecting element 211 and the connecting element 216 can each have an external thread 212, 217 with the same thread size, approximately size M8.
  • the external threads 212, 217 can have the same direction of rotation and can therefore both be right-hand threads, for example.
  • the external thread 217 of the connecting element 216 and / or the internal thread 207 of the recess 200 can have an interference fit as described above in the general part before screwing the connecting part 21 into the fastening part 21, whereby a tighter screw connection can be achieved, through which an unintentional Unscrewing the connecting part 21 from the fastening part 20 can be prevented.
  • the support element 213 lies with the underside 215 preferably on the fastening part 20.
  • the fastening part 20 can in particular have the edge region 203 with an upper side 204 on which the underside 215 of the support element 211 rests, so that the best possible electrical contact between the fastening part 20 and the connecting part 21 can be achieved.
  • the edge region 203 can particularly preferably be formed all around the recess 200 in the fastening part 20.
  • the support element 211 and the edge region 203 can particularly preferably have the same outside diameter exhibit .
  • the upper side 204 of the edge region 203 and the underside 215 of the support element 211 can, for example, both be annular and arranged congruently with one another.
  • the support element 211 and the edge region 203 can each be partially arranged in the opening in the housing of the switching device.
  • the contact area between these, i.e. the top 204 of the edge area 203 and the bottom 215 of the support element 213, can be arranged within the opening of the housing.
  • the edge region 203 has a fastening edge 205 facing the switching chamber, which is firmly connected to the switching chamber material.
  • the fastening edge 205 can be spaced from the wall area 202, for example by a circumferential groove 204.
  • 3A and 3B show method steps of a method for mounting the fixed contact 2 on the switching chamber cover 12, which can be carried out for all fixed contacts 2 as part of the production of the switching device.
  • the fastening part 20 is inserted into the opening 121 of the switching chamber cover 12 so that the fastening edge 205 is arranged on the mounting area 122.
  • the mounting area 122 can be formed, for example, in an edge area of the opening 121 by a raised ring structure.
  • a hard solder 120 is applied between the mounting area 122 and the fastening edge 205, for example a solder based on silver and/or copper and particularly preferably a silver-copper alloy such as Ag72Cu28.
  • the switching chamber cover 12 can be attached to the fastening parts 20 arranged in this way Fixed contacts 2 are heated, for example, in an oven, so that a gas-tight connection is created between the switching chamber cover 12 and the fastening parts 20 by the melting and re-solidifying brazing solder 120. Subsequently, as indicated in FIG. 3B, a connecting part 21 can be screwed into each fastening part 20.
  • the connecting part 21 and the fastening part 20 are made of the same material, for example with or made of a metal, preferably oxygen-free copper or a copper alloy.
  • the fastening part 20 When installed, i.e. when the fixed contact 2 is attached to the switching chamber, the fastening part 20 can have a lower hardness than the connecting part 21 due to the brazing process. Due to the typically high temperature of, for example, 800° C. or more during brazing, the material of the fastening part 20 can be softer after brazing than before due to solid-state physical processes.
  • the connecting part 21, on the other hand can retain its original hardness since it is not subjected to a brazing process but is screwed in after brazing.
  • the connecting part 21 made of the same material remains untreated because it is only attached afterwards.
  • FIGS. 4 to 8B Further developments of the fixed contact 2 according to further exemplary embodiments are shown in the following FIGS. 4 to 8B, which can improve a permanent connection between the fastening part 20 and the connecting part 21.
  • FIGS. 4 to 8B For clarity, only the elements described are provided with reference symbols in FIGS. 4 to 8B. The measures described can be used alone or in combination.
  • a connecting material 23 can be arranged between the external thread 217 of the connecting element 216 of the connecting part 21 and the internal thread 207 of the recess 200 of the fastening part 20, as indicated by the dashed areas.
  • the connecting material 23 can have an adhesive f or be an adhesive f, for example with or made of an acrylate such as a methacrylate or a cyanoacrylate.
  • the adhesive f can harden after the connection part 21 has been mounted on the fastening part 20 and prevent the connection part 21 from being unintentionally unscrewed.
  • a connecting material 24 can be arranged in the recess 200 below the connecting element 216 of the connecting element 21.
  • the recess 200 particularly preferably has a depth that is greater than a height of the connecting element 216 measured from the underside 215 of the support element 213, so that when completely When the connecting part 21 is screwed into the fastening part 20, a cavity remains below the connecting element 216, in which the connecting material 24 can be arranged.
  • the connecting material 24 can have or be made of an adhesive f, for example an adhesive f described above, or particularly preferably a soft solder.
  • the soft solder can be arranged, for example, in the form of a solder pill in the recess 200 of the fastening part 20, which is already attached to the switching chamber. After screwing in the connecting part 21, the soft solder can be melted by heating, for example in an oven, whereby the temperature required for this is significantly lower than in the brazing process and does not result in any softening of the connecting part 21.
  • the soft solder can preferably be lead-free and, for example, based on Bi, Sn and/or Sb or based on Sn and Ag and/or Cu, as described above in the general part.
  • the soft solder can be flux-free so that no flux residue remains in the cavity.
  • the soft solder can be provided with a flux. For example, the wetting properties of the soft solder can be improved using a flux.
  • a connecting material 25 can be arranged between the underside 215 of the support element 213 of the connecting part 21 and the upper side 204 of the edge region 203 of the fastening part 20.
  • the connecting material 25 can have or be made from an adhesive or, particularly preferably, a soft solder according to the previous description.
  • a connecting material 24, 25, particularly preferably in the form of a soft solder is applied either close to the thread in the recess 200 or on the outer edge, i.e. on the support surface formed by the top 204 of the edge region 203.
  • a solder containing a flux can be brought to its melting temperature, which is preferably less than or equal to 300 ° C, which leads to melting and subsequently to a firm connection.
  • the low melting temperature of the soft solder avoids a reduction in the hardness of the connecting part 21, since this would typically only occur with copper and copper alloys at temperatures of more than 500 ° C.
  • the temperatures of the fixed contact 2 typically remain at less than 160 ° C, which prevents the soft solder from melting again.
  • the introduction of the connecting material 25 at the outer edge has the advantage that it increases the torque required to release the soft solder connection.
  • the upper side 204 of the edge region 203 of the fastening part 20 and/or the underside 215 of the support element 213 of the connecting part 21 can have a surface structure 209, 219, for example knurling and/or roughening which can be produced, for example, by sandblasting.
  • the surface structure 209, 219 can particularly preferably be provided in conjunction with a connecting material 25 between the underside 215 of the support element 213 and the upper side 204 of the edge region 203.
  • Support element 213 of the connecting part 21 with the edge area 203 of the fastening part 20 must be welded. After screwing the connecting part 21 to the fastening part 20, the contact edge is welded all around or partially on the edge.
  • the support element 213 can be connected to the edge region 203 by means of a weld seam 26, which is indicated by the dashed area in FIG are connected, whereby the weld seam 26 can particularly preferably be completely circumferential.
  • the weld seam 26 can particularly preferably be formed by laser welding. Welding has the advantage of a short process time. Furthermore, a high level of security can be achieved against unintentional detachment of the connecting part 21 from the fastening part 20 during use of the switching device.
  • an absorption element 27 can be arranged in the welding area for this purpose, which can be formed, for example, by a suitable paint, a varnish or a roughening.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)

Abstract

Es wird eine Schaltvorrichtung (100) beschrieben, die zumindest einen feststehenden Kontakt (2) aufweist, der in eine Schaltkammer (11) ragt, wobei der zumindest eine feststehende Kontakt ein Befestigungsteil (20) und ein Anschlussteil (21) aufweist, das Befestigungsteil an der Schaltkammer befestigt ist und das Anschlussteil in eine Vertiefung (200) des Befestigungsteils ragt.

Description

Beschreibung
Schalt Vorrichtung
Es wird eine Schaltvorrichtung angegeben .
Die Schaltvorrichtung ist insbesondere als ein durch elektrisch leitenden Strom betreibbarer, elektromagnetisch wirkender, fernbetätigter Schalter ausgebildet . Die Schaltvorrichtung kann über einen Steuerstromkreis aktiviert werden und kann einen Laststromkreis schalten . Insbesondere kann die Schaltvorrichtung als Relais oder als Schütz , insbesondere als Leistungsschütz , ausgebildet sein . Besonders bevorzugt kann die Schaltvorrichtung als gasgefülltes Leistungsschütz ausgebildet sein .
Eine mögliche Anwendung von derartigen Schaltvorrichtungen, insbesondere von Leistungsschützen, ist das Öf fnen und Trennen von Batteriestromkreisen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen wie etwa elektrisch oder teilelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen . Diese können beispielsweise rein batteriebetriebene Fahrzeuge (BEV : „Battery Electric Vehicle" ) , über eine Steckdose oder Ladestation aufladbare Hybrid-Elektrofahrzeuge ( PHEV : „Plug-in Hybrid Electric Vehicle" ) und Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV : „Hybrid Electric Vehicle" ) sein . Dabei werden in der Regel sowohl der Plusais auch der Minuskontakt der Batterie mit Hil fe eines Leistungsschützes getrennt . Diese Auftrennung erfolgt im Regelbetrieb beispielsweise im Ruhezustand des Fahrzeuges sowie auch im Falle einer Störung wie etwa einem Unfall oder ähnlichem . Dabei ist es die Hauptaufgabe des Leistungsschützes , das Fahrzeug spannungs frei zu schalten und den Stromfluss zu unterbrechen . Ein Schütz trägt während des Betriebes üblicherweise hohe Ströme . Diese werden in der Regel über Zuleitungen wie Kupferschienen, so genannte Busbars , oder andere Zuleitungen übertragen, die an den von außen kontaktierbaren Kontakten des Schützes , die auch als Pol-Kontaktpunkte oder Terminals bezeichnet werden können, montiert werden . Die Kupferschienen oder anderen Zuleitungen können Querschnitte von über 200 mm2 aufweisen . Um einen ausreichenden, also nieder-ohmigen elektrischen Kontakt zu gewährleisten, müssen die Zuleitungen mit ausreichend hohen Anzugsdrehmomenten montiert werden, was eine hohe mechanische Anforderung an die Pol-Kontaktpunkte des Schützes stellt . Zusätzlich können bei der Montage und im späteren Betrieb Scherkräfte und Hebelkräfte an den Kontaktpunkten auftreten . Die Kontaktpunkte sollten daher aus einem besonders harten aber elektrisch gut leitfähigen Material hergestellt werden .
Besonders leistungs fähige Schütze weisen Schaltkammern aus Keramikmaterialien auf , in die die Kontakte mit hohen Temperaturen von mehr als 800 ° C mit Hartlot eingelötet werden . Dieser Prozess birgt j edoch die Gefahr, dass sich die Materialeigenschaften der meisten elektrisch gut leitfähigen Materialen, die für die Kontakte verwendet werden können, hierbei verändern und das Material weicher wird . Eine ausreichende Befestigung von Zuleitungen ist dann nicht mehr problemlos möglich .
Um dieses Problem zu umgehen, können beispielsweise Materialien eingesetzt werden, die nach dem Lötprozess immer noch ausreichend hart sind, um den Belastungen Stand zu halten . Dies führt aber üblicherweise zu einer Verteuerung des verwendeten Grundmaterials , da beispielsweise spezielle Kupferlegierungen zum Einsatz kommen müssen . Weiterhin ist es auch bekannt , Busbar-Stücke in ein Schütz zu integrieren, durch die zusätzliche , räumlich verlagerte Befestigungspunkte ermöglicht werden können . Dies hat j edoch Nachteile zur Folge , beispielsweise dass hohe Kosten durch zusätzliche Bauteile , ein höheres Endgewicht des Schützes und ein erhöhter elektrischer Übergangswiederstand von Befestigungspunkt zu Befestigungspunkt erreicht werden .
Die Druckschri ften JP 2005 - 038 706 A, JP Hl l - 232 986 A, US 2008 / 0 122 562 Al , US 2016 / 0 012 995 Al und DE 10 2019 129 805 B3 beschreiben Schaltvorrichtungen .
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Aus führungs formen ist es , eine Schaltvorrichtung anzugeben .
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst . Vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist eine Schaltvorrichtung zumindest einen feststehenden Kontakt auf . Der zumindest eine feststehende Kontakt kann insbesondere dafür vorgesehen und eingerichtet sein, eine elektrische Zuleitung eines Laststromkreises , der durch die Schaltvorrichtung eingeschaltet , also geschlossen, und ausgeschaltet , also getrennt , werden soll , anzuschließen .
Weiterhin kann die Schaltvorrichtung zumindest einen beweglichen Kontakt aufweisen . Der bewegliche Kontakt kann insbesondere eine Kontaktbrücke aufweisen oder sein . Mit anderen Worten kann die Kontaktbrücke ein beweglicher Kontakt der Schaltvorrichtung oder Teil eines beweglichen Kontakts der Schaltvorrichtung sein . Nachfolgend beschriebene Eigenschaften und Merkmale des beweglichen Kontakts können somit entsprechende Eigenschaften und Merkmale der Kontaktbrücke sein und umgekehrt .
Der zumindest eine feststehende Kontakt und der zumindest eine bewegliche Kontakt sind dazu vorgesehen und eingerichtet , einen an die Schaltvorrichtung anschließbaren Laststromkreis einzuschalten und aus zuschalten . Der bewegliche Kontakt , also insbesondere die Kontaktbrücke , ist in der Schaltvorrichtung entsprechend derart zwischen einem nicht-durchschaltenden Zustand und einem durchschaltenden Zustand der Schaltvorrichtung bewegbar, dass der bewegliche Kontakt , also insbesondere die Kontaktbrücke , im nicht- durchschaltenden Zustand der Schaltvorrichtung vom zumindest einen feststehenden Kontakt beabstandet und damit galvanisch getrennt ist und im durchschaltenden Zustand einen mechanischen Kontakt zum zumindest einen feststehenden Kontakt aufweist und somit galvanisch mit dem zumindest einen feststehenden Kontakt verbunden ist . Im Folgenden wird der durchschaltende Zustand auch als eingeschalteter Zustand der Schaltvorrichtung bezeichnet , während der nichtdurchschaltende Zustand als ausgeschalteter Zustand der Schaltvorrichtung bezeichnet wird .
Besonders bevorzugt weist die Schaltvorrichtung zumindest zwei feststehende Kontakte auf , die voneinander getrennt in der Schaltvorrichtung angeordnet sind und die auf die vorab beschriebene Weise j e nach Zustand des beweglichen Kontakts , also insbesondere der Kontaktbrücke , durch den beweglichen Kontakt , also insbesondere die Kontaktbrücke , elektrisch leitend miteinander verbunden oder elektrisch voneinander getrennt sein können . Die Kontaktbrücke weist bevorzugt eine Oberseite mit zumindest einem Kontaktbereich und eine der Oberseite gegenüber liegende Unterseite auf . Im durchschaltenden Zustand der Schaltvorrichtung steht der zumindest eine Kontaktbereich der Kontaktbrücke mit dem zumindest einen feststehenden Kontakt , insbesondere einem Kontaktbereich des zumindest einen feststehenden Kontakts , in mechanischem Kontakt . Weist die Schaltvorrichtung beispielsweise zwei feststehende Kontakte auf , kann die Kontaktbrücke entsprechend zwei Kontaktbereiche aufweisen . Nachfolgend für einen feststehenden Kontakt beschriebene Merkmale können für mehrere feststehende Kontakte und besonders bevorzugt für j eden feststehenden Kontakt der Schaltvorrichtung gelten .
Nachfolgend kann sich der allgemeine Begri f f „Kontakte" insbesondere auf alle feststehenden Kontakte sowie auf die Kontaktbrücke beziehen . Insbesondere können die Kontakte ein Metall , bevorzugt Kupfer oder eine Kupferlegierung, aufweisen oder daraus sein . Weiterhin ist zumindest für die Kontaktbereiche beispielsweise auch ein Kompositmaterial in Form eines metallischen Matrixmaterials , bevorzugt mit oder aus Kupfer, und darin verteilten Partikeln, bevorzugt mit oder aus einem Keramikmaterial wie etwa Aluminiumoxid, möglich .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Schaltvorrichtung ein Gehäuse auf , in dem der bewegliche Kontakt und der zumindest eine feststehende Kontakt oder die zumindest zwei feststehenden Kontakte angeordnet sind . Der bewegliche Kontakt kann insbesondere vollständig im Gehäuse angeordnet sein . Dass ein feststehender Kontakt im Gehäuse angeordnet ist , kann insbesondere bedeuten, dass zumindest der Kontaktbereich des feststehenden Kontakts , der im durchschaltenden Zustand in mechanischem Kontakt zum beweglichen Kontakt steht , innerhalb des Gehäuses angeordnet ist . Zum Anschluss einer Zuleitung eines durch die Schaltvorrichtung zu schaltenden Stromkreises kann ein im Gehäuse angeordneter feststehender Kontakt von außen, also von außerhalb des Gehäuses , elektrisch kontaktierbar sein . Hierzu kann ein im Gehäuse angeordneter feststehender Kontakt mit einem Teil aus dem Gehäuse herausragen und außerhalb des Gehäuses eine Anschlussmöglichkeit für eine elektrische Zuleitung aufweisen .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind die Kontakte in einer Gasatmosphäre im Gehäuse angeordnet . Das kann insbesondere bedeuten, dass der bewegliche Kontakt vollständig in der Gasatmosphäre im Gehäuse angeordnet ist und dass weiterhin zumindest Teile des oder der feststehenden Kontakte , etwa der oder die Kontaktbereiche des oder der feststehenden Kontakte , in der Gasatmosphäre im Gehäuse angeordnet sind . Die Schaltvorrichtung kann entsprechend besonders bevorzugt eine gasgefüllte Schaltvorrichtung wie etwa ein gasgefülltes Schütz sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Schaltvorrichtung eine Schaltkammer auf . Die Schaltkammer kann insbesondere innerhalb des Gehäuses angeordnet sein . Insbesondere weist die Schaltkammer einen Innenraum auf . Die Kontakte , das bedeutet der bewegliche Kontakt vollständig sowie ein Teil des zumindest einen feststehenden Kontakts , sind im Innenraum der Schaltkammer angeordnet . Der zumindest eine feststehende Kontakt ragt somit in die Schaltkammer hinein . Der zumindest eine feststehende Kontakt ragt insbesondere durch eine Öf fnung hindurch in den Innenraum der Schaltkammer . Mit anderen Worten befindet sich der zumindest eine feststehende Kontakt teilweise innerhalb der Schaltkammer und teilweise außerhalb der Schaltkammer . Beispielsweise kann die Schaltkammer einen Schaltkammerboden aufweisen . Die Schaltkammer kann weiterhin einen Schaltkammerdeckel aufweisen, der zusammen mit dem Schaltkammerboden den Innenraum umschließen kann . Zumindest in dem Bereich, in dem der zumindest eine feststehende Kontakt in die Schaltkammer ragt , ist die Schaltkammer aus einem Keramikmaterial , beispielsweise mit oder aus Aluminiumoxid . Beispielsweise kann der zumindest eine feststehende Kontakt durch eine Öf fnung im Schaltkammerdeckel ragen . In diesem Fall ist der Schaltkammerdeckel bevorzugt aus dem Keramikmaterial .
In der Schaltkammer kann sich ein Gas , also zumindest ein Teil der vorher beschriebenen Gasatmosphäre , befinden . Das Gas kann bevorzugt einen Anteil von zumindest 20% H2 und bevorzugt zumindest 50% H2 aufweisen . Zusätzlich zum Wasserstof f kann das Gas ein inertes Gas aufweisen, besonders bevorzugt N2 und/oder eines oder mehrere Edelgase .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist der bewegliche Kontakt in der Schaltvorrichtung mittels einer Achse bewegbar . Insbesondere kann der bewegliche Kontakt beispielsweise mittels eines Antriebs , der die Achse aufweist , bewegbar sein, wobei der Antrieb in Form eines Magnetantriebs mit einem Magnetanker oder in Form eines Motorantriebs ausgebildet sein kann . Die Achse kann an einem Ende mit dem beweglichen Kontakt derart verbunden sein, dass der bewegliche Kontakt vermittels der Achse bewegbar ist , also bei einer Bewegung der Achse durch diese ebenfalls bewegt wird . Die Achse kann insbesondere durch eine Öf fnung in der Schaltkammer in den Innenraum der Schaltkammer hineinragen . Im Fall eines Magnetantriebs kann der Magnetanker durch einen magnetischen Kreis bewegbar sein, um die vorab beschriebenen Schaltvorgänge zu bewirken . Hierzu kann der magnetische Kreis ein Joch aufweisen, das eine Öf fnung aufweist , durch die die Achse des Magnetankers hindurch ragt . Die Achse kann bevorzugt Edelstahl aufweisen oder daraus sein . Das Joch kann bevorzugt Reineisen oder eine niedrig dotierte Eisenlegierung aufweisen oder daraus sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der zumindest eine feststehende Kontakt zwei Teile auf , die zusammengefügt im Wesentlichen den zumindest einen feststehenden Kontakt bilden . In der Schaltvorrichtung sind die zwei Teile dauerhaft zusammengefügt . Besonders bevorzugt sind die zwei Teile dauerhaft und damit so zusammengefügt , dass sie unter normalen Betriebsbedingungen nicht voneinander getrennt werden können . Weiterhin kann der zumindest eine feststehende Kontakt eines oder mehrere Verbindungsmaterialien aufweisen, die eine dauerhafte Verbindung der zwei Teile verbessern können .
Insbesondere weist der zumindest eine feststehende Kontakt als die zwei Teile ein Bef estigungsteil und ein Anschlussteil auf , die zusammengefügt im Wesentlichen, also beispielsweise bis auf zumindest ein Verbindungsmaterial , den zumindest einen feststehenden Kontakt bilden . Besonders bevorzugt sind das Anschlussteil und das Bef estigungsteil zumindest formschlüssig und/oder kraf tschlüssig, beispielsweise durch eine Klemmverbindung oder, besonders bevorzugt durch eine Schraubverbindung, miteinander verbunden . Weiterhin können das Anschlussteil und das Bef estigungsteil zusätzlich auch stof f schlüssig miteinander verbunden sein .
Das Bef estigungsteil ist dafür vorgesehen und eingerichtet , an der Schaltkammer befestigt zu werden, so dass der zumindest eine feststehende Kontakt mit dem Bef estigungsteil an der Schaltkammer befestigt ist . Insbesondere kann das Bef estigungsteil stof f schlüssig mit der Schaltkammer verbunden sein . Das Anschlussteil ist dazu vorgesehen und eingerichtet , an eine externe elektrische Zuleitung angeschlossen zu werden, so dass der zumindest eine feststehende Kontakt mit dem Anschlussteil an eine externe elektrische Zuleitung angeschlossen werden kann .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das Bef estigungsteil eine Vertiefung auf und das Anschlussteil ragt in die Vertiefung des Bef estigungsteils hinein . Die Vertiefung kann besonders bevorzugt als Sackloch ausgebildet sein, so dass das Anschlussteil nicht durch das Bef estigungsteil hindurch ragt . Insbesondere kann das Bef estigungsteil tassenförmig ausgebildet sein . Das
Bef estigungsteil kann an einem Bodenbereich auf einer dem Anschlussteil gegenüber liegenden Seite eine Kontakt fläche aufweisen, mit der das Bef estigungsteil und damit der zumindest eine feststehende Kontakt in einem durchschaltenden Zustand der Schaltvorrichtung mit dem beweglichen Kontakt in mechanischem Kontakt steht . Die Kontakt fläche ist somit in der Schaltkammer angeordnet . Folglich erfolgt der oben beschriebene interne mechanische Kontakt mit dem beweglichen Kontakt bevorzugt über das Bef estigungsteil , wohingegen der externe mechanische Kontakt mit einer externen Zuleitung über das Anschlussteil erfolgt . Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist das Anschlussteil außerhalb der Schaltvorrichtung zugänglich . Insbesondere kann das Anschlussteil ein Anschlusselement aufweisen, das außerhalb eines Gehäuses der Schaltvorrichtung angeordnet ist . Das Anschlusselement kann beispielsweise durch einen Stehbol zen gebildet sein . Besonders bevorzugt weist der Stehbol zen ein Außengewinde auf . Alternativ kann das Anschlusselement beispielsweise auch ein Gewindeloch im Anschlussteil aufweisen oder sein .
Weiterhin kann das Anschlussteil ein Auflageelement aufweisen, von dem sich das Anschlusselement wegerstreckt . Insbesondere kann sich das Anschlusselement vom Auflageelement gesehen in eine vom Bef estigungsteil weggewandte Richtung wegerstrecken . Hierzu kann das Auflageelement besonders bevorzugt eine der Schaltkammer abgewandte Oberseite aufweisen, aus der das Anschlusselement herausragt .
Das Auflageelement kann beispielsweise scheibenförmig ausgebildet sein, besonders bevorzugt in Form einer kreisrunden Scheibe , aus der das Anschlusselement , beispielsweise in Form eines Stehbol zens , mittig herausragt . Das Anschlusselement kann für eine Positionierung und Anordnung sowie für eine Befestigung einer externen elektrischen Zuleitung vorgesehen sein . Weist das Anschlusselement ein Außengewinde auf , so kann auf das Anschlusselement beispielsweise eine Befestigungsmutter auf geschraubt werden . Die Oberseite des Auflageelements kann eine Auflagefläche für die externe elektrische Zuleitung bilden, gegen die die externe elektrische Zuleitung in einem befestigen Zustand, also beispielsweise bei angezogener Befestigungsmutter, gepresst wird, um einen möglichst geringen elektrischen Übergangswiderstand zwischen dem zumindest einen feststehenden Kontakt und der ersten elektrischen Zuleitung zu erreichen . Die externe elektrische Zuleitung kann also beispielsweise ein Loch aufweisen, durch das das Anschlusselement hindurchragt , und kann weiterhin zwischen das Auflageelement und eine auf das Anschlusselement geschraubt Befestigungsmutter geklemmt sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das Anschlussteil ein Verbindungselement auf . Das Verbindungselement ist bevorzugt an einer dem Anschlusselement gegenüber liegenden Seite des Auflageelements angeordnet . Das Verbindungselement kann beispielsweise durch einen Stehbol zen gebildet sein . Insbesondere kann sich das Verbindungselement vom Auflageelement gesehen in eine zum Bef estigungsteil hingewandte Richtung erstrecken . Hierzu kann das Auflageelement besonders bevorzugt eine der Schaltkammer zugewandte Unterseite aufweisen, aus der das Verbindungselement herausragt .
Insbesondere kann das Verbindungselement in die Vertiefung des Bef estigungsteils hineinragen und besonders bevorzugt in der Vertiefung angeordnet sein . Das Anschlussteil kann besonders bevorzugt mit dem Verbindungselement in die Vertiefung eingeschraubt sein . Hierzu kann das Verbindungselement ein Außengewinde aufweisen und die Vertiefung im Bef estigungsteil kann ein Innengewinde aufweisen . Besonders bevorzugt können das Anschlusselement und das Verbindungselement j eweils ein Außengewinde mit einer gleichen Gewindegröße aufweisen .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weisen das Außengewinde des Verbindungselements und/oder das Innengewinde der Vertiefung vor dem Einschrauben des Anschlussteils in das Bef estigungsteil eine Übermaßpassung auf . Mit anderen Worten ist das Innengewinde der Vertiefung kleiner toleriert als das Außengewinde des Verbindungselementes . Die Gewinde entsprechen vorzugweise den Normen DIN 13- 1 bis DIN 13-52 , besonders bevorzugt DIN 13-51 (Übergangstoleranz feld für dichtenden Sitz ) . Beispielsweise kann eine Passung „M8 - 5H/ 4h" (Übergangspassung) vorliegen . Die Normen nach DIN 13 beziehen sich in der Regel auf Feingewinde wie beispielsweise Gewinde vom Typ M6 , M8 usw . Weiterhin sind auch andere Gewindetypen eingeschlossen, beispielsweise nicht-metrische Gewindetypen, beispielsweise gemäß ASME Bl . l , und Spezialgewinde , beispielsweise gemäß DIN 7756 und Ventilgewinde . Durch das Eindrehen des Verbindungselements in die Vertiefung kann durch das Übermaß eine festere Schraubverbindung erreicht werden, durch die ein unbeabsichtigtes Herausdrehen des Anschlussteils aus dem Bef estigungsteil verhindert werden kann .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist zwischen dem Außengewinde des Verbindungselements und dem Innengewinde der Vertiefung ein Verbindungsmaterial angeordnet . Das Verbindungsmaterial kann einen Klebstof f aufweisen oder ein Klebstof f sein, beispielsweise mit oder aus einem Acrylat wie beispielsweise einem Methacrylat oder einem Cyanacrylat .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist in der Vertiefung unterhalb des Anschlusselements ein Verbindungsmaterial angeordnet . Die Vertiefung kann hierzu besonders bevorzugt eine Tiefe aufweisen, die größer ist als eine Höhe des Verbindungselements von der Unterseite des Auflageelements aus gemessen, so dass beim vollständigen Einschrauben des Anschlussteils in das Bef estigungsteil ein Hohlraum unterhalb des Verbindungselements verbleibt, in dem das Verbindungsmaterial angeordnet sein kann. Das Verbindungsmaterial kann einen Klebstoff, beispielsweise einen vorab beschriebenen Klebstoff, oder ein Weichlot aufweisen oder daraus sein. Als Weichlot wird hier und im Folgenden ein Lot bezeichnet, das bevorzugt einen Schmelzpunkt von kleiner oder gleich 400°C aufweist. Das Weichlot kann beispielsweise in Form einer Lötpille in der Vertiefung des Bef estigungsteils , das bereits an der Schaltkammer befestigt ist, angeordnet werden. Nach dem Einschrauben des Anschlussteils kann durch eine Erhitzung, beispielsweise in einem Ofen, das Weichlot zum Schmelzen gebracht werden. Das Weichlot kann frei von Flussmitteln sein. Alternativ kann das Weichlot mit einem Flussmittel bereitgestellt werden. Durch ein Flussmittel können beispielsweise die Benetzungseigenschaften des Weichlots verbessert werden. Das Weichlot kann bevorzugt bleifrei sein. Beispielsweise kann das Weichlot eines oder mehrere
Materialien ausgewählt aus Wismut (Bi) , Zinn (Sn) und Antimon (Sb) enthalten oder daraus sein. Die Anteile, bezogen auf die Masse, können beispielsweise für Wismut und Zinn jeweils größer oder gleich 25% und kleiner oder gleich 35% und besonders bevorzugt größer oder gleich 27% und kleiner oder gleich 31% sowie für Antimon größer oder gleich 50% und kleiner oder gleich 70% und besonders bevorzugt größer oder gleich 38% und kleiner oder gleich 46% betragen. Weiterhin kann das Weichlot beispielsweise eines oder mehrere Materialien ausgewählt aus Zinn (Sn) , Silber (Ag) und Kupfer (Cu) enthalten oder daraus sein. Die Anteile, bezogen auf die Masse, können beispielsweise für Zinn größer oder gleich 50% und besonders bevorzugt größer oder gleich 85% sein. Die Anteile bezogen auf die Masse von Silber können kleiner als 15% und bevorzugt kleiner als 5% sein. Die Anteile, bezogen auf die Masse , für Kupfer können kleiner als 5% und bevorzugt kleiner als 1 % sein . Beispielsweise kann das Weichlot Sn96 . 5Ag3 . OCuO . 5 sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form liegt das Auflageelement mit der Unterseite auf dem Bef estigungsteil auf . Das Bef estigungsteil kann einen Randbereich mit einer Oberseite aufweisen, auf der die Unterseite des Auflageelements auf liegt . Der Randbereich kann besonders bevorzugt umlaufend um die Vertiefung im Bef estigungsteil ausgebildet sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist zwischen der Unterseite des Auflageelements und der Oberseite des Randbereichs ein Verbindungsmaterial angeordnet . Beispielsweise kann das Verbindungsmaterial ein Weichlot aufweisen oder sein, beispielsweise ein wie vorab beschriebenes Weichlot .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist die Oberseite des Randbereichs des Bef estigungsteils und/oder die Unterseite des Auflageelements des Anschlussteils eine Oberflächenstruktur auf , beispielsweise eine Rändelung und/oder eine Aufrauhung . Die Oberflächenstruktur kann besonders bevorzugt in Verbindung mit einem Verbindungsmaterial zwischen der Unterseite des Auflageelements und der Oberseite des Randbereichs vorgesehen sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist das Auflageelement mit dem Randbereich verschweißt . Insbesondere kann das Auflageelement mit dem Randbereich mittels einer Schweißnaht an einer Außenseite des Kontaktbereichs , der durch die Unterseite des Auflageelements und die Oberseite des Randbereichs gebildet wird, miteinander verbunden sein, wobei die Schweißnaht besonders bevorzugt vollständig umlaufend sein kann .
Durch eines oder mehrere der genannten Verbindungsmaterialien und/oder die Oberflächenstruktur und/oder die Verschweißung kann die Befestigung des Anschlussteils am Bef estigungsteil verbessert werden . Dadurch kann die Gefahr eines unbeabsichtigten Lockerns des Anschlussteils vom
Bef estigungsteil verringert oder sogar verhindert werden .
Das Auflageelement und der Randbereich können besonders bevorzugt einen gleichen Außendurchmesser aufweisen . Die Oberseite des Randbereichs und die Unterseite des Auflageelements können beispielsweise beide ringförmig ausgebildet sein und deckungsgleich aufeinander angeordnet sein . Weiterhin können das Auflageelement und der Randbereich j eweils teilweise in einer Öf fnung in einem Gehäuse der Schaltvorrichtung angeordnet sein . Insbesondere kann der Kontaktbereich zwischen diesen, also die Oberseite des Randbereichs und die Unterseite des Auflageelements , innerhalb der Öf fnung des Gehäuses angeordnet sein .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist der Randbereich einen der Schaltkammer zugewandten Befestigungsrand auf , der mit der Schaltkammer stof f schlüssig verbunden ist . Mit anderen Worten ist der Befestigungsrand der Oberseite gegenüber liegend angeordnet ist . Insbesondere kann der Befestigungsrand mittels eines Hartlots mit der Schaltkammer verbunden sein, wodurch die Befestigung des zumindest einen feststehenden Kontakts an der Schaltkammer erfolgt . Die Schaltkammer kann umlaufend um die Öf fnung, durch die der zumindest eine feststehende Kontakt , also insbesondere das Bef estigungsteil , in die Schaltkammer hineinragt , einen entsprechenden Randbereich aufweisen, der beispielsweise durch einen erhabene Ringstruktur gebildet sein kann und auf dem der Befestigungsrand mittels des Hartlots befestigt ist . Als Hartlot wird hier und im Folgenden ein Lot bezeichnet , das einen Schmel zpunkt von größer oder gleich 600 ° C aufweist . Als Hartlot kann beispielsweise ein Lot basierend auf Silber und/oder Kupfer verwendet werden, besonders bevorzugt eine Silber-Kupfer-Legierung wie Ag72Cu28 .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind das Anschlussteil und das Bef estigungsteil aus einem gleichen Material gefertigt . Insbesondere können das Anschlussteil und das Bef estigungsteil j eweils ein weiter oben allgemein für die Kontakte genanntes Material aufweisen oder daraus sein, also beispielsweise ein Metall , bevorzugt Kupfer oder eine Kupferlegierung . Im eingebauten Zustand, also wenn der zumindest eine feststehende Kontakt an der Schaltkammer befestigt ist , kann das Bef estigungsteil eine geringere Härte als das Anschlussteil aufweisen . Dies kann dadurch erfolgen, dass das Bef estigungsteil an der Schaltkammer mittels des Hartlots angelötet wird . Durch die typischerweise hohe Temperatur von beispielsweise 800 ° C oder mehr beim Hartlöten kann das Material des Bef estigungsteils aufgrund von festkörperphysikalischen Vorgängen nach dem Hartlöten weicher sein als davor . Das Anschlussteil hingegen kann, da es keinem Hartlötprozess ausgesetzt wird, sondern nach dem Hartlöten eingeschraubt wird, seine ursprüngliche Härte beibehalten .
Bei der hier beschriebenen Schaltvorrichtung werden somit einer oder mehrere feststehenden Kontakte , die die Befestigungspunkte für externe elektrische Zuleitungen bilden, zweiteilig ausgelegt , wobei nur ein, vorzugsweise kleiner, Teil j edes der feststehenden Kontakte tatsächlich mittels Hartlöten eingelötet wird und ein zweiter Teil , der den Lötprozess nicht durchläuft , später hinzugefügt wird . Dies hat den Vorteil , dass kein Gewichtsnachteil im Vergleich zu üblichen einteiligen Kontakten entsteht , der Übergangswiderstand sich aufgrund bevorzugt gleicher Materialien nicht oder nur wenig erhöht und trotzdem eine erhöhte mechanische Festigkeit im Vergleich zu einteiligen feststehenden Kontakten erreicht wird . Durch die vorab beschriebenen Maßnahmen kann der zweite Teil sicher am eingelöteten ersten Teil befestigt werden . Dadurch sind die feststehenden Kontakte und die hier beschriebene Schaltvorrichtung durch nicht oder kaum erhöhte Prozesskosten günstig herstellbar und im Vergleich zu einteiligen feststehenden Kontakten sind höhere mechanische Belastungen möglich .
Weitere Vorteile , vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispielen .
Figuren 1A und 1B zeigen schematische Darstellungen eines Aus führungsbeispiels für eine Schaltvorrichtung,
Figuren 2A bis 2E zeigen schematische Darstellungen eines feststehenden Kontakts der Schaltvorrichtung und
Figuren 3A und 3B zeigen schematische Darstellungen eines Verfahrens zur Montage eines feststehenden Kontakts am Schaltkammerdeckel der Schaltvorrichtung gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel ,
Figuren 4 bis 8B zeigen schematische Darstellungen eines feststehenden Kontakts der Schaltvorrichtung gemäß weiteren Aus führungsbeispielen . In den Aus führungsbeispielen und Figuren können gleiche , gleichartige oder gleich wirkende Elemente j eweils mit denselben Bezugs zeichen versehen sein . Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente , wie zum Beispiel Schichten, Bauteile , Bauelemente und Bereiche , zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein .
In den Figuren 1A und 1B ist ein Aus führungsbeispiel für eine Schaltvorrichtung 100 gezeigt , die beispielsweise zum Schalten starker elektrischer Ströme und/oder hoher elektrischer Spannungen eingesetzt werden kann und die ein Relais oder Schütz , insbesondere ein Leistungsschütz , sein kann . In Figur 1A ist eine dreidimensionale Schnittdarstellung mit einer vertikalen Schnittebene gezeigt . In Figur 1B ist der in Figur 1A gekennzeichnete Ausschnitt BB vergrößert gezeigt . Die gezeigten Geometrien sind nur exemplarisch und nicht beschränkend zu verstehen und können auch alternativ ausgebildet sein .
Die Schaltvorrichtung 100 weist in einem Gehäuse 1 Kontakte 2 , 4 auf , die im Folgenden auch als Schaltkontakte bezeichnet werden . Das Gehäuse 1 dient vornehmlich als Berührschutz für die im Inneren angeordneten Komponenten und weist einen Kunststof f auf oder ist daraus , beispielsweise PBT oder Glas faser-gefülltes PBT . Im gezeigten Beispiel weist die Schaltvorrichtung 100 als Kontakte zwei feststehende Kontakte 2 und einen auf einem I solator 3 gelagerten beweglichen Kontakt in Form einer Kontaktbrücke 4 auf . Die Kontaktbrücke 4 ist als Kontaktplatte ausgebildet . Die feststehenden Kontakte 2 bilden zusammen mit der Kontaktbrücke 4 die Schaltkontakte . Alternativ zur gezeigten Kontaktanzahl können auch andere Anzahlen von Kontakten, also andere Anzahlen von feststehenden und/oder beweglichen Kontakten möglich sein . Die feststehenden Kontakte 2 und/oder die Kontaktbrücke 4 können beispielsweise mit oder aus Cu, einer Cu-Legierung oder einer Mischung beispielsweise von Kupfer mit zumindest einem weiteren Metall , beispielsweise Wo , Ni und/oder Cr, sein .
In Figur 1A ist die Schaltvorrichtung 100 in einem ausgeschalteten Zustand gezeigt , in dem die Kontaktbrücke 4 von den feststehenden Kontakten 2 beabstandet ist , so dass die Kontakte 2 , 4 galvanisch voneinander getrennt sind . Um die Schaltvorrichtung 100 in einen eingeschalteten Zustand zu versetzen, muss die Kontaktbrücke 4 in der gezeigten Darstellung nach oben in Richtung der feststehenden Kontakte 2 bewegt werden, bis die Kontaktbrücke 4 mit den feststehenden Kontakten 2 in mechanischem Kontakt steht . Die Schaltvorrichtung 100 weist im gezeigten Aus führungsbeispiel einen Magnetantrieb mit einem beweglichen Magnetanker 5 auf , der im Wesentlichen die Schaltbewegung voll zieht . Der Magnetanker 5 weist einen magnetischen Kern 6 auf , beispielsweise mit oder aus einem ferromagnetischen Material . Weiterhin weist der Magnetanker 5 eine Achse 7 auf , die durch den magnetischen Kern 6 geführt ist und an einem Achsenende fest mit dem magnetischen Kern 6 verbunden ist . Am anderen, dem magnetischen Kern 6 gegenüber liegenden Achsenende weist der Magnetanker 5 die Kontaktbrücke 4 auf . Die Achse 7 kann bevorzugt mit oder aus Edelstahl gefertigt sein .
Zur elektrischen I solierung der Kontaktbrücke 4 von der Achse 7 ist der I solator 3 , der auch als Brückenisolator bezeichnet werden kann, zwischen diesen angeordnet . Zur Unterstützung des Ausgleichs möglicher Höhenunterschiede und zur Gewährleistung eines ausreichenden mechanischen Kontakts zwischen den feststehenden Kontakten 2 und der Kontaktbrücke
4 ist eine Kontaktfeder 34 unterhalb der Kontaktbrücke 4 angeordnet , die sich am I solator 3 abstützt und die eine Kraft in Richtung der feststehenden Kontakte 2 auf die Kontaktbrücke 4 ausübt .
Der magnetische Kern 6 ist von einer Spule 8 umgeben . Ein von außen durch einen Steuerstromkreis auf schaltbarer Stromfluss in der Spule 8 erzeugt eine Bewegung des magnetischen Kerns 6 und damit des gesamten Magnetankers 5 in axialer Richtung, bis die Kontaktbrücke 4 die feststehenden Kontakte 2 kontaktiert . In der gezeigten Darstellung bewegt sich der Magnetanker 5 hierzu nach oben . Der Magnetanker 5 bewegt sich somit von einer ersten Position, einer Ruheposition, die dem trennenden, also nicht-durchschaltendem und somit ausgeschaltetem Zustand entspricht , in eine zweite Position, die dem aktiven, also durchschaltenden und somit eingeschalteten Zustand entspricht . Im aktiven Zustand sind die Schaltkontakte galvanisch miteinander verbunden .
Zur Führung der Achse 7 und damit des Magnetankers 5 weist die Schaltvorrichtung 100 ein Joch 9 auf , das Reineisen oder eine niedrig dotierte Eisenlegierung aufweisen oder daraus sein kann und das einen Teil des magnetischen Kreises bildet . Das Joch 9 weist eine Öf fnung auf , in der die Achse 7 geführt wird . Weiterhin kann beispielsweise eine Führungshülse (nicht gezeigt ) in der Öf fnung des Jochs 9 vorhanden sein . Wird der Stromfluss in der Spule 8 unterbrochen, wird der Magnetanker
5 durch eine oder mehrere Federn 10 wieder in die erste Position bewegt . In der gezeigten Darstellung bewegt sich der Magnetanker 5 somit wieder nach unten . Die Schaltvorrichtung 100 befindet sich dann wieder im Ruhezustand, in dem die Kontakte geöf fnet sind .
Beispielsweise beim Öf fnen der Schaltkontakte kann zumindest ein Lichtbogen entstehen, der die Kontakt flächen der Schaltkontakte beschädigen kann . Dadurch kann die Gefahr bestehen, dass die Schaltkontakte durch eine durch den Lichtbogen hervorgerufene Verschweißung aneinander „kleben" bleiben und nicht mehr voneinander getrennt werden . Die Schaltvorrichtung 100 befindet sich dann somit weiter im eingeschalteten Zustand, obwohl der Strom in der Spule 8 abgeschaltet ist und somit der Laststromkreis getrennt sein müsste . Um die Entstehung derartiger Lichtbögen zu verhindern oder um wenigstens die Löschung von auftretenden Lichtbögen zu unterstützen, können die Schaltkontakte in einer Gasatmosphäre angeordnet sein, so dass die Schaltvorrichtung 100 als gasgefülltes Relais oder gasgefüllter Schütz ausgebildet sein kann . Insbesondere sind die Schaltkontakte innerhalb einer Schaltkammer 11 , beispielsweise gebildet durch einen Schaltkammerdeckel 12 und einen Schaltkammerboden 13 , in einem durch einen hermetisch abgeschlossenen Teil gebildeten gasdichten Bereich 14 angeordnet , wobei die Schaltkammer 11 Teil des gasdichten Bereichs 14 sein kann . Der gasdichte Bereich 14 umgibt den Magnetanker 5 und die Schaltkontakte , bis auf zum externen Anschluss vorgesehene Teile der feststehenden Kontakte 2 , vollständig . Der gasdichte Bereich 14 und damit auch der Innenraum 15 der Schaltkammer 11 sind mit einem Gas gefüllt . Das gasdichte Bereich 14 wird im Wesentlichen durch Teile der Schaltkammer 11 , des Jochs 9 und zusätzliche Wandungen gebildet . Das Gas , das durch einen Gas füllstutzen 17 im Rahmen der Herstellung der Schaltvorrichtung 100 in den gasdichten Bereich 14 eingefüllt werden kann, kann besonders bevorzugt Wasserstof f- haltig sein, beispielsweise mit 20% oder mehr H2 in einem inerten Gas oder sogar mit 100% H2 , da Wasserstof f-haltiges Gas die Löschung von Lichtbögen fördern kann . Weiterhin können innerhalb oder außerhalb der Schaltkammer 11 sogenannte Blasmagnete vorhanden sein, also Permanentmagnete 16 , die eine Verlängerung der Lichtbogenstrecke bewirken und somit das Löschen der Lichtbögen verbessern können .
Der Schaltkammerdeckel 12 und der Schaltkammerboden 13 können beispielsweise mit oder aus einem Keramikmaterial wie etwa einem Metalloxid, beispielsweise AI2O3, gefertigt sein . Weiterhin eignen sich, beispielsweise für den Schaltkammerboden 13 , auch Kunststof fe mit einer ausreichend hohen Temperaturfestigkeit , beispielsweise ein PEEK, ein PE und/oder ein Glas faser-gefülltes PBT . Alternativ oder zusätzlich kann die Schaltkammer 11 zumindest teilweise auch POM, insbesondere mit der Struktur ( CH2O) n, aufweisen . Ein solcher Kunststof f kann sich durch einen vergleichsweise geringen Kohlenstof f anteil und eine sehr geringe Neigung zur Graphitbildung aus zeichnen . Durch die gleichen Anteile von Kohlenstof f und Sauerstof f insbesondere bei ( CH2O) n können bei einer Wärme- und insbesondere einer Lichtbogeninduzierten Zersetzung überwiegend gas förmiges CO und H2 entstehen . Der zusätzliche Wasserstof f kann die Bogenlöschung verstärken . Besonders bevorzugt sind der Schaltkammerdeckel 12 aus einem Keramikmaterial und der Schaltkammerboden 13 aus einem Keramikmaterial oder einem Kunststof f gemäß der Beschreibung vorab .
Die feststehenden Kontakte 2 sind in Öf fnungen 121 des Schaltkammerdeckels 12 angeordnet und ragen durch die Öf fnungen 121 hindurch in den Innenraum 15 der Schaltkammer 11 , so dass insbesondere die Kontakt flächen 208 der feststehenden Kontakte 2 im Innenraum 15 der Schaltkammer 11 angeordnet sind . An einem um die Öf fnungen 121 j eweils umlaufenden Montagebereich 122 des Schaltkammerdeckels 12 sind die feststehenden Kontakte 2 stof f schlüssig dauerhaft und insbesondere gasdicht montiert . Besonders bevorzugt sind die feststehenden Kontakte 2 durch Hartlöten an der Schaltkammer 11 montiert . Hierzu haben die feststehenden Kontakte 2 , die ein Bef estigungsteil 20 und ein Anschlussteil 21 aufweisen, einen Randbereich 203 mit einem Befestigungsrand 205 , zwischen dem und dem Montagebereich 122 ein Hartlot (nicht gezeigt ) angeordnet wird . Als Hartlot kann beispielsweise ein Lot basierend auf Silber und/oder Kupfer verwendet werden, besonders bevorzugt eine Silber-Kupfer- Legierung wie Ag72Cu28 . Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Montage der feststehenden Kontakte 2 am Schaltkammerdeckel 12 sind in Verbindung mit den Figuren 3A und 3B beschrieben .
Zum Anschluss der feststehenden Kontakte 2 an externe elektrische Zuleitungen (nicht gezeigt ) eines Laststromkreises ragen diese , wie in den Figuren 1A und 1B angedeutet ist , durch Öf fnungen 101 im Gehäuse 1 hindurch und weisen außerhalb des Gehäuses 1 Anschlusselemente 211 , die beispielsweise als so genannte Stehbol zen ausgebildet sind, auf , an die externe Zuleitungen wie beispielsweise Zuleitungsschienen, so genannten Busbars , oder Kabelschuhe montiert werden . Die Anschlusselemente 211 können, wie in Verbindung mit den folgenden Figuren erläutert ist , ein Gewinde aufweisen, so dass die externen Zuleitungen beispielsweise mittels Schraubmuttern an den Anschlusselementen 211 und damit an den feststehenden Kontakten 2 fixiert und gegen Auflageelemente 213 gepresst werden können . Um einen möglichst geringen elektrischen Übergangswiderstand zwischen den externen Zuleitungen und den feststehenden Kontakten 2 zu erreichen und um eine dauerhafte mechanische Verbindung, auch bei Scherkräfte und Hebelkräften, die im Betrieb auftreten können, zu gewährleisten, ist ein ausreichend hohes Anzugsdrehmoment notwendig, mit dem die Schraubmuttern auf den Anschlusselementen 211 auf geschraubt werden . Daher müssen insbesondere die Anschlusselemente 211 eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen . Mit anderen Worten muss das Material der Anschlusselemente 211 ausreichend hart sein . Wie eingangs beschrieben würde j edoch bei einem herkömmlichen feststehenden Kontakt der Hartlötprozess zum Befestigen des feststehenden Kontakts zu einer Veränderung und insbesondere Erweichung des Materials führen .
Die feststehenden Kontakte 2 sind daher bei der gezeigten Schaltvorrichtung 100 zweiteilig ausgebildet . Weitere Merkmale und Aus führungsbeispiele der feststehenden Kontakte 2 sind in Verbindung mit den nachfolgenden Figuren erläutert .
In den Figuren 2A bis 2E sind verschiedene Ansichten eines feststehenden Kontakts 2 entsprechend der beiden feststehenden Kontakte 2 der Schaltvorrichtung 100 gemäß dem Aus führungsbeispiel der Figuren 1A und 1B gezeigt . Mit anderen Worten können die feststehenden Kontakte 2 der Schaltvorrichtung 100 wie der feststehende Kontakt 2 gemäß der Beschreibung der Figuren 2A bis 2E ausgebildet sein . In den Figuren 2A und 2B sind eine dreidimensionale Aufsicht und eine dreidimensionale Schnittansicht des feststehenden Kontakts 2 gezeigt . Die Figuren 2C bis 2E zeigen verschiedene weitere Schnittansichten des feststehenden Kontakts 2 beziehungsweise von Teilen dieses . Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die Figuren 2A bis 2E .
Wie in Verbindung mit den Figuren 1A und 1B beschrieben weist der feststehenden Kontakt 2 zwei Teile , gebildet durch einen Bef estigungsteil 20 und einen Anschlussteil 21 , auf , die zusammengefügt im Wesentlichen den zumindest einen feststehenden Kontakt 2 bilden und die in der Schaltvorrichtung dauerhaft zusammengefügt sind . Besonders bevorzugt sind das Anschlussteil 21 und das Bef estigungsteil 20 zumindest formschlüssig und/oder kraf tschlüssig, beispielsweise durch eine Klemmverbindung oder, besonders bevorzugt durch eine Schraubverbindung, miteinander verbunden . Weiterhin können das Anschlussteil 21 und das Bef estigungsteil 20 zusätzlich auch stof f schlüssig miteinander verbunden sein, wie in Verbindung mit den Figuren 4 bis 8B beschrieben ist .
Das Bef estigungsteil 20 ist dafür vorgesehen und eingerichtet , an der Schaltkammer wie in Verbindung mit den Figuren 1A und 1B beschrieben mittels Hartlöten befestigt zu werden, so dass der feststehende Kontakt 2 mit dem Bef estigungsteil 20 an der Schaltkammer befestigt ist . Das Anschlussteil 21 ist , wie in Verbindung mit den Figuren 1A und 1B beschrieben ist , dazu vorgesehen und eingerichtet , an eine externe elektrische Zuleitung angeschlossen zu werden, so dass der feststehende Kontakt 2 mit dem Anschlussteil 21 an eine externe elektrische Zuleitung angeschlossen werden kann .
Das Bef estigungsteil 20 weist eine Vertiefung 200 auf und das
Anschlussteil 21 ragt in die Vertiefung 200 des
Bef estigungsteils 20 hinein . Die Vertiefung 200 ist als Sackloch ausgebildet , so dass das Anschlussteil 21 nicht durch das Bef estigungsteil 20 hindurch ragt . Insbesondere kann das Bef estigungsteil 20 tassenförmig mit einem Bodenbereich 201 und einem daran anschließenden Wandbereich 202 ausgebildet sein . Am Bodenbereich 201 ist auf einer dem Anschlussteil 21 gegenüber liegenden Seite die Kontakt fläche 208 vorgesehen .
Das Anschlussteil 21 weist das als Stehbol zen ausgebildete Anschlusselement 211 auf , das , wie in den Figuren 1A und 1B gezeigt ist , außerhalb des Gehäuses der Schaltvorrichtung angeordnet ist und ein Außengewinde 212 aufweist . Das Anschlusselement 211 erstreckt sich von einer Oberseite 214 des Auflageelements 213 in eine vom Bef estigungsteil 20 weggewandte Richtung weg . Das Auflageelement 213 ist , wie etwa in Figur 2A erkennbar, besonders bevorzugt scheibenförmig ausgebildet , besonders bevorzugt in Form einer kreisrunden Scheibe , aus der das Anschlusselement 211 mittig herausragt .
Weiterhin weist das Anschlussteil 21 ein Verbindungselement 216 auf . Das Verbindungselement 216 ist an einer dem Anschlusselement 211 gegenüber liegenden Seite des Auflageelements 213 angeordnet und als Stehbol zen ausgebildet , der aus einer der Schaltkammer zugewandten Unterseite 215 des Auflageelements 213 herausragt , so dass sich das Verbindungselement 216 vom Auflageelement 213 aus gesehen in eine zum Bef estigungsteil 20 hingewandte Richtung erstreckt .
Das Verbindungselement 216 ragt in die Vertiefung 200 des
Bef estigungsteils 20 hinein und ist in dieser angeordnet . Das
Anschlussteil 21 ist mit dem Verbindungselement 216 in die Vertiefung 200 eingeschraubt . Hierzu weist das Verbindungselement 216 ein Außengewinde 217 auf . Die Vertiefung 200 im Bef estigungsteil 20 weist ein passendes Innengewinde 207 im Wandbereich 202 auf . Beispielsweise können das Anschlusselement 211 und das Verbindungselement 216 j eweils ein Außengewinde 212 , 217 mit einer gleichen Gewindegröße , etwa von der Größe M8 , aufweisen . Insbesondere können die Außengewinde 212 , 217 eine gleiche Drehrichtung aufweisen und somit beispielsweise beide ein Rechtsgewinde sein .
Weiterhin können das Außengewinde 217 des Verbindungselements 216 und/oder das Innengewinde 207 der Vertiefung 200 vor dem Einschrauben des Anschlussteils 21 in das Bef estigungsteil 21 eine Übermaßpassung wie oben im allgemeinen Teil beschrieben aufweisen, wodurch eine festere Schraubverbindung erreicht werden kann, durch die ein unbeabsichtigtes Herausdrehen des Anschlussteils 21 aus dem Bef estigungsteil 20 verhindert werden kann .
Nach dem Einschrauben des Anschlussteils 21 liegt das Auflageelement 213 mit der Unterseite 215 bevorzugt auf dem Bef estigungsteil 20 auf . Das Bef estigungsteil 20 kann hierzu insbesondere den Randbereich 203 mit einer Oberseite 204 aufweisen, auf der die Unterseite 215 des Auflageelements 211 aufliegt , so dass ein möglichst guter elektrischer Kontakt zwischen dem Bef estigungsteil 20 und dem Anschlussteil 21 erreicht werden kann . Der Randbereich 203 kann besonders bevorzugt umlaufend um die Vertiefung 200 im Bef estigungsteil 20 ausgebildet sein .
Das Auflageelement 211 und der Randbereich 203 können besonders bevorzugt einen gleichen Außendurchmesser aufweisen . Die Oberseite 204 des Randbereichs 203 und die Unterseite 215 des Auflageelements 211 können beispielsweise beide ringförmig ausgebildet sein und deckungsgleich aufeinander angeordnet sein . Wie in den Figuren 1A und 1B zu erkennen ist , können das Auflageelement 211 und der Randbereich 203 j eweils teilweise in der Öf fnung im Gehäuse der Schaltvorrichtung angeordnet sein . Insbesondere kann der Kontaktbereich zwischen diesen, also die Oberseite 204 des Randbereichs 203 und die Unterseite 215 des Auflageelements 213 , innerhalb der Öf fnung des Gehäuses angeordnet sein .
Wie in Verbindung mit den Figuren 1A und 1B beschrieben ist , weist der Randbereich 203 einen der Schaltkammer zugewandten Befestigungsrand 205 auf , der mit der Schaltkammer Stof f schlüssig verbunden ist . Der Befestigungsrand 205 kann beispielsweise durch eine umlaufende Rinne 204 vom Wandbereich 202 beabstandet sein . In den Figuren 3A und 3B sind Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Montage des feststehenden Kontakts 2 am Schaltkammerdeckel 12 gezeigt , die für alle feststehenden Kontakte 2 im Rahmen der Herstellung der Schaltvorrichtung durchgeführt werden können .
Wie in Figur 3A gezeigt ist , wird das Bef estigungsteil 20 in die Öf fnung 121 des Schaltkammerdeckels 12 so eingeführt , dass der Befestigungsrand 205 auf dem Montagebereich 122 angeordnet ist . Der Montagebereich 122 kann beispielsweise in einem Randbereich der Öf fnung 121 durch eine erhabene Ringstruktur gebildet sein . Zwischen dem Montagebereich 122 und dem Befestigungsrand 205 wird ein Hartlot 120 aufgebracht , beispielsweise ein Lot basierend auf Silber und/oder Kupfer und besonders bevorzugt eine Silber-Kupfer- Legierung wie Ag72Cu28 . Der Schaltkammerdeckel 12 kann mit den derart angeordneten Bef estigungsteilen 20 aller feststehenden Kontakte 2 beispielsweise in einem Ofen erhitzt werden, so dass durch das auf schmel zende und sich wieder verfestigende Hartlot 120 eine gasdichte Verbindung zwischen dem Schaltkammerdeckel 12 und den Bef estigungsteilen 20 entsteht . Anschließend kann, wie in Figur 3B angedeutet ist , in j edes Bef estigungsteil 20 ein Anschlussteil 21 eingeschraubt werden .
Besonders bevorzugt sind das Anschlussteil 21 und das Bef estigungsteil 20 aus einem gleichen Material gefertigt , beispielsweise mit oder aus einem Metall , bevorzugt Sauerstof f freies Kupfer oder eine Kupferlegierung . Im eingebauten Zustand, also wenn der feststehende Kontakt 2 an der Schaltkammer befestigt ist , kann das Bef estigungsteil 20 aufgrund des Hartlötprozesses eine geringere Härte als das Anschlussteil 21 aufweisen . Durch die typischerweise hohe Temperatur von beispielsweise 800 ° C oder mehr beim Hartlöten kann das Material des Bef estigungsteils 20 aufgrund von festkörperphysikalischen Vorgängen nach dem Hartlöten weicher sein als davor . Das Anschlussteil 21 hingegen kann, da es keinem Hartlötprozess ausgesetzt wird, sondern nach dem Hartlöten eingeschraubt wird, seine ursprüngliche Härte beibehalten .
Während das Bef estigungsteil 20 also am Schaltkammerdeckel angelötet wird und dabei weicher werden kann, bleibt das Anschlussteil 21 aus dem gleichen Material unbehandelt , da es erst im Anschluss befestigt wird . Die im Querschnitt der Figur 2E erkennbare T-Form des härteren Anschlussteils 21 begünstigt den Kraftschluss mit dem Bef estigungsteil 20 und verhindert , dass Scherkräfte , die später auf das Anschlusselement 211 wirken können, über eine Hebelwirkung das Innengewinde 207 des Bef estigungsteils 20 schädigen . Es hat sich gezeigt , dass bereits bei einem relativ geringen Anzugsdrehmoment von etwa 4 Nm der durch die zweiteilige Form des feststehenden Kontakts 2 hinzugefügte elektrische Übergangswiderstand vernachlässigbar ist .
In den nachfolgenden Figuren 4 bis 8B sind Weiterbildungen des feststehenden Kontakts 2 gemäß weiteren Aus führungsbeispielen gezeigt , die eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Bef estigungsteil 20 und dem Anschlussteil 21 verbessern können . Der Übersichtlichkeit sind in den Figuren 4 bis 8B nur noch die beschriebenen Elemente mit Bezugs zeichen versehen . Die beschriebenen Maßnahmen können alleine oder in Kombination verwendbar sein .
Wie in Figur 4 gezeigt ist , kann zwischen dem Außengewinde 217 des Verbindungselements 216 des Anschlussteils 21 und dem Innengewinde 207 der Vertiefung 200 des Bef estigungsteils 20 ein Verbindungsmaterial 23 angeordnet werden, wie durch die gestrichelten Bereiche angedeutet ist . Das Verbindungsmaterial 23 kann einen Klebstof f aufweisen oder ein Klebstof f sein, beispielsweise mit oder aus einem Acrylat wie beispielsweise einem Methacrylat oder einem Cyanacrylat . Der Klebstof f kann nach der Montage des Anschlussteils 21 am Bef estigungsteil 20 aushärten und ein unbeabsichtigtes Ausdrehen des Anschlussteils 21 verhindern .
Wie in Figur 5 gezeigt ist , kann in der Vertiefung 200 unterhalb des Verbindungselements 216 des Anschlusselements 21 ein Verbindungsmaterial 24 angeordnet werden . Die Vertiefung 200 weist hierzu besonders bevorzugt eine Tiefe auf , die größer ist als eine von der Unterseite 215 des Auflageelements 213 aus gemessene Höhe des Verbindungselements 216 , so dass beim vollständigen Einschrauben des Anschlussteils 21 in das Bef estigungsteil 20 ein Hohlraum unterhalb des Verbindungselements 216 verbleibt , in dem das Verbindungsmaterial 24 angeordnet sein kann . Das Verbindungsmaterial 24 kann einen Klebstof f , beispielsweise einen vorab beschriebenen Klebstof f , oder besonders bevorzugt ein Weichlot aufweisen oder daraus sein . Das Weichlot kann beispielsweise in Form einer Lötpille in der Vertiefung 200 des Bef estigungsteils 20 , das bereits an der Schaltkammer befestigt ist , angeordnet werden . Nach dem Einschrauben des Anschlussteils 21 kann durch eine Erhitzung, beispielsweise in einem Ofen, das Weichlot zum Schmel zen gebracht werden, wobei die dafür erforderliche Temperatur deutlich niedriger als beim Hartlotvorgang ist und keine Erweichung des Anschlussteils 21 zur Folge hat . Das Weichlot kann bevorzugt blei frei und beispielsweise auf Basis von Bi , Sn und/oder Sb oder auf Basis von Sn und Ag und/oder Cu sein, wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist . Das Weichlot kann frei von Flussmitteln sein, so dass keine Überreste des Flussmittels im Hohlraum verbleiben . Alternativ kann das Weichlot mit einem Flussmittel bereitgestellt werden . Durch ein Flussmittel können beispielsweise die Benetzungseigenschaften des Weichlots verbessert werden .
Wie in Figur 6 gezeigt ist , kann zwischen der Unterseite 215 des Auflageelements 213 des Anschlussteils 21 und der Oberseite 204 des Randbereichs 203 des Bef estigungsteils 20 ein Verbindungsmaterial 25 angeordnet werden . Beispielsweise kann das Verbindungsmaterial 25 einen Klebstof f oder besonders bevorzugt ein Weichlot gemäß der vorherigen Beschreibung aufweisen oder daraus sein .
Für die in den Figuren 5 und 6 gezeigten Weiterbildungen kann somit , bevor das Anschlussteil 21 auf das Bef estigungsteil 20 geschraubt wird, ein Verbindungsmaterial 24 , 25 , besonders bevorzugt in Form eines Weichlot , entweder gewindenah in die Vertiefung 200 oder am äußeren Rand, also auf die durch die Oberseite 204 des Randbereichs 203 gebildete Auflagefläche , aufgebracht werden . Beispielsweise kann nach der Montage des Anschlussteils 21 ein ein Flussmittel enthaltendes Lot auf seine Schmel ztemperatur gebracht werden, die bevorzugt kleiner oder gleich 300 ° C ist , was zu einem Aufschmel zen und im Anschluss zu einer festen Verbindung führt . Die geringe Schmel ztemperatur des Weichlotes vermeidet eine Reduzierung der Härte des Anschlussteils 21 , da diese bei Kupfer und Kupferlegierungen typischerweise erst bei Temperaturen von mehr als 500 ° C eintreten würde . Im Betrieb der Schaltvorrichtung bleiben die Temperaturen des feststehenden Kontaktes 2 bei typischerweise bei weniger als 160 ° C was ein erneutes Auf schmel zen des Weichlotes verhindert . Die Einbringung des Verbindungsmaterials 25 am äußeren Rand hat den Vorteil , dass es das erforderliche Drehmoment zum Lösen der Weichlotverbindung steigert .
Weiterhin können, wie in den Figuren 7A und 7B gezeigt ist , die Oberseite 204 des Randbereichs 203 des Bef estigungsteils 20 und/oder die Unterseite 215 des Auflageelements 213 des Anschlussteils 21 eine Oberflächenstruktur 209 , 219 aufweisen, beispielsweise eine Rändelung und/oder eine Aufrauhung, die beispielsweise durch Sandstrahlen hergestellt werden kann . Die Oberflächenstruktur 209 , 219 kann besonders bevorzugt in Verbindung mit einem Verbindungsmaterial 25 zwischen der Unterseite 215 des Auflageelements 213 und der Oberseite 204 des Randbereichs 203 vorgesehen sein .
Wie in den Figuren 8A und 8B gezeigt ist , kann das
Auflageelement 213 des Anschlussteils 21 mit dem Randbereich 203 des Bef estigungsteils 20 verschweißt sein . Nach dem Verschrauben des Anschlussteils 21 mit dem Bef estigungsteil 20 wird hierzu die Kontaktkante am Rand umlaufend oder teilweise verschweißt . Insbesondere kann das Auflageelement 213 mit dem Randbereich 203 mittels einer Schweißnaht 26 , die in Figur 8A durch den gestrichelten Bereich angedeutet ist , an einer Außenseite des Kontaktbereichs , der durch die Unterseite 215 des Auflageelements 213 und die Oberseite 204 des Randbereichs 203 gebildet wird, miteinander verbunden werden, wobei die Schweißnaht 26 besonders bevorzugt vollständig umlaufend sein kann . Die Schweißnaht 26 kann besonders bevorzugt durch Laserschweißen gebildet werden . Das Verschweißen weist den Vorteil einer kurzen Prozess zeit auf . Weiterhin kann eine hohe Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Lösen des Anschlussteils 21 vom Bef estigungsteil 20 während der Anwendung der Schaltvorrichtung erreicht werden .
Die Oberflächen der zu verbindenden Teile können in einer Weise präpariert werden, dass Laserstrahlen ef fektiv Energie einbringen können und eine Reflexion der Strahlen verhindert werden kann . Wie in Figur 8B angedeutet ist , kann hierzu im Schweißbereich ein Absorptionselement 27 angeordnet werden, das beispielsweise durch eine geeignete Farbe , einen Lack oder eine Aufrauhung gebildet sein kann .
Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Aus führungsbeispiele können gemäß weiteren Aus führungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen expli zit beschrieben sind . Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen . Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
1 Gehäuse
2 feststehender Kontakt
3 I solator
4 Kontaktbrücke
5 Magnetanker
6 magnetischer Kern
7 Achse
8 Spule
9 Joch
10 Feder
11 Schaltkammer
12 Schaltkammerdeckel
13 Schaltkammerboden
14 gasdichter Bereich
15 Innenraum
16 Permanentmagnet
17 Gaseinfüllstutzen
20 Bef estigungsteil
21 Anschlussteil
23 , 24 , 25 Verbindungsmaterial
26 Schweißnaht
27 Absorptionselement
28 Laserlicht
34 Kontaktfeder
100 Schaltvorrichtung
101 , 121 Öf fnung
122 Montagebereich
123 Befestigungsrand
120 Hartlot
200 Vertiefung
201 Bodenbereich Wandbereich
Randbereich
Oberseite
Befestigungsrand
Rinne
Innengewinde
Kontakt fläche
Oberflächenstruktur
Anschlusselement
Außengewinde
Auf läge element
Oberseite
Unterseite
Verbindungs element
Außengewinde
Oberflächenstruktur

Claims

Patentansprüche
1. Schaltvorrichtung (100) , aufweisend zumindest einen feststehenden Kontakt (2) , der in eine Schaltkammer (11) ragt, wobei
- der zumindest eine feststehende Kontakt ein
Bef estigungsteil (20) und ein Anschlussteil (21) aufweist,
- das Bef estigungsteil an der Schaltkammer befestigt ist und
- das Anschlussteil in eine Vertiefung (200) des
Bef estigungsteils ragt.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Anschlussteil und das Bef estigungsteil aus einem gleichen Material gefertigt sind.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Bef estigungsteil eine geringere Härte als das Anschlussteil aufweist.
4. Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bef estigungsteil tassenförmig ausgebildet ist und die Vertiefung als Sackloch ausgebildet ist.
5. Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Anschlussteil ein Anschlusselement (211) aufweist, das außerhalb eines Gehäuses (1) der Schaltvorrichtung angeordnet ist und durch einen Stehbolzen gebildet ist.
6. Schaltvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Anschlussteil ein Auflageelement (213) aufweist, von dem sich das Anschlusselement wegerstreckt. Schaltvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Auflageelement eine der Schaltkammer zugewandte Unterseite (215) aufweist, mit der das Anschlussteil auf dem Bef estigungsteil aufliegt. Schaltvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Bef estigungsteil einen Randbereich (203) mit einer Oberseite (204) aufweist, auf der die Unterseite des Auflageelements auf liegt. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Schaltvorrichtung (100) ein Gehäuse (1) aufweist, in dem die Schaltkammer (11) angeordnet ist, und die Oberseite (204) des Randbereichs (203) und die Unterseite (215) des Auflageelements (213) innerhalb einer Öffnung (101) des Gehäuses (1) angeordnet sind. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Oberseite des Randbereichs des Bef estigungsteils und/oder die Unterseite des Auflageelements des Anschlussteils eine Oberflächenstruktur (209, 219) aufweist . Schaltvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Oberflächenstruktur eine Rändelung und/oder eine Aufrauhung aufweist. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei zwischen der Unterseite des Auflageelements und der Oberseite des Randbereichs ein Verbindungsmaterial (25) angeordnet ist. Schaltvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Verbindungsmaterial ein Weichlot aufweist . Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13 , wobei das Auflageelement mit dem Randbereich verschweißt ist . Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14 , wobei der Randbereich einen der Schaltkammer zugewandten Befestigungsrand aufweist , der mit der Schaltkammer stof f schlüssig verbunden ist . Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche , wobei das Anschlussteil mit einem Verbindungselement ( 216 ) in die Vertiefung des Bef estigungsteils hineinragt und mit dem Verbindungselement in die Vertiefung eingeschraubt ist . Schaltvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Verbindungselement ein Außengewinde ( 217 ) aufweist und die Vertiefung im Bef estigungsteil ein Innengewinde ( 207 ) aufweist . Schaltvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Außengewinde und/oder das Innengewinde vor dem Einschrauben des Anschlussteils in den Bef estigungsteil eine Übermaßpassung aufweist . Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche , wobei zwischen dem Außengewinde und dem Innengewinde ein Verbindungsmaterial ( 23 ) angeordnet ist , das einen Klebstof f aufweist . Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in der Vertiefung unterhalb des Anschlusselements ein Verbindungsmaterial (24) angeordnet ist, das ein Weichlot aufweist.
PCT/EP2023/061239 2022-04-29 2023-04-28 Schaltvorrichtung Ceased WO2023209149A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024563134A JP7825072B2 (ja) 2022-04-29 2023-04-28 スイッチング装置
US18/859,854 US20250285821A1 (en) 2022-04-29 2023-04-28 Switching device
CN202380037265.6A CN119110978A (zh) 2022-04-29 2023-04-28 开关装置
DE112023002058.2T DE112023002058A5 (de) 2022-04-29 2023-04-28 Schaltvorrichtung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022110496.6 2022-04-29
DE102022110496.6A DE102022110496B4 (de) 2022-04-29 2022-04-29 Schaltvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023209149A1 true WO2023209149A1 (de) 2023-11-02

Family

ID=86378341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/061239 Ceased WO2023209149A1 (de) 2022-04-29 2023-04-28 Schaltvorrichtung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20250285821A1 (de)
JP (1) JP7825072B2 (de)
CN (1) CN119110978A (de)
DE (2) DE102022110496B4 (de)
WO (1) WO2023209149A1 (de)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11232986A (ja) 1998-02-13 1999-08-27 Matsushita Electric Works Ltd 封止接点装置
DE69520820T2 (de) * 1994-11-28 2001-11-22 Matsushita Electric Works, Ltd. Gekapselte Kontaktanordnung
JP2005038706A (ja) 2003-07-15 2005-02-10 Matsushita Electric Works Ltd 封止接点装置
US20080122562A1 (en) 2006-11-28 2008-05-29 Tyco Electronics Corpoation Hermetically sealed electromechanical relay
EP2141714A2 (de) * 2008-06-30 2010-01-06 Omron Corporation Elektromagnetisches Relais
EP2838099A1 (de) * 2012-04-13 2015-02-18 Fuji Electric FA Components & Systems Co. Ltd. Kontaktvorrichtung und elektromagnetischer schalter damit
US20160012995A1 (en) 2014-07-11 2016-01-14 Lsis Co., Ltd. Magnetic switch
DE102018109389A1 (de) * 2018-04-19 2019-10-24 Tdk Electronics Ag Schaltvorrichtung
DE102019129805B3 (de) 2019-11-05 2021-05-06 Auto-Kabel Management Gmbh Modulverbinder

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS602804U (ja) * 1983-06-17 1985-01-10 松下電器産業株式会社 サ−ジ吸収器
JP6425638B2 (ja) 2015-10-02 2018-11-21 ショット日本株式会社 高容量リレー用パイプリード付き気密端子およびその気密端子を用いたリレー用接点装置
KR102039323B1 (ko) 2019-05-16 2019-11-26 주식회사 와이엠텍 마이크로스위치를 이용한 보조 접점 장치를 갖는 직류 스위치 장치

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69520820T2 (de) * 1994-11-28 2001-11-22 Matsushita Electric Works, Ltd. Gekapselte Kontaktanordnung
JPH11232986A (ja) 1998-02-13 1999-08-27 Matsushita Electric Works Ltd 封止接点装置
JP2005038706A (ja) 2003-07-15 2005-02-10 Matsushita Electric Works Ltd 封止接点装置
US20080122562A1 (en) 2006-11-28 2008-05-29 Tyco Electronics Corpoation Hermetically sealed electromechanical relay
EP2141714A2 (de) * 2008-06-30 2010-01-06 Omron Corporation Elektromagnetisches Relais
EP2838099A1 (de) * 2012-04-13 2015-02-18 Fuji Electric FA Components & Systems Co. Ltd. Kontaktvorrichtung und elektromagnetischer schalter damit
US20160012995A1 (en) 2014-07-11 2016-01-14 Lsis Co., Ltd. Magnetic switch
DE102018109389A1 (de) * 2018-04-19 2019-10-24 Tdk Electronics Ag Schaltvorrichtung
DE102019129805B3 (de) 2019-11-05 2021-05-06 Auto-Kabel Management Gmbh Modulverbinder

Also Published As

Publication number Publication date
JP7825072B2 (ja) 2026-03-05
US20250285821A1 (en) 2025-09-11
JP2025513601A (ja) 2025-04-24
DE102022110496A1 (de) 2023-11-02
DE112023002058A5 (de) 2025-09-11
DE102022110496B4 (de) 2023-12-21
CN119110978A (zh) 2024-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019106832B4 (de) Kontaktanordnung für eine Schaltvorrichtung und Schaltvorrichtung
EP2471083A1 (de) Thermosicherung
DE112019001011B4 (de) Schaltvorrichtung
WO2022258525A1 (de) Schaltvorrichtung
EP3844790B1 (de) Schaltvorrichtung
DE102022110496B4 (de) Schaltvorrichtung
WO2023217963A9 (de) Schaltvorrichtung mit hauptkontakten und zumindest zwei hilfskontakten
DE102019126351B4 (de) Schaltvorrichtung
WO2023061862A1 (de) Durchführung mit einem anschlussterminal sowie gehäuse und relais mit einer solchen durchführung
DE19505387A1 (de) Druckkontaktgehäuse für Halbleiterbauelemente
DE102018212397B4 (de) Steckverbinder zum Koppeln von elektrischen Leitungen in einem Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Koppeln elektrischer Leitungen in einem Kraftfahrzeug mit einem Steckverbinder
EP4250462B1 (de) Batteriemodul mit einer schmelzsicherung
DE102018110920B4 (de) Schaltvorrichtung
DE102022104711A1 (de) Schaltvorrichtung
DE102024108014B4 (de) Antriebseinheit und Schaltvorrichtung
EP4315378B1 (de) Schaltvorrichtung
EP1050058A1 (de) Vakuumschaltkammer mit ringförmigem isolator
DE10301803A1 (de) Schutz-Temperatur-Begrenzer mit integriertem Kontakt
DE202021102567U1 (de) Kontaktanordnung für eine Schaltvorrichtung und Schaltvorrichtung
DE102022130445A1 (de) Korrosionsschutzeinrichtung und Zelle
DE102022133546A1 (de) Elektrische verbindungsvorrichtung und fahrzeug mit einer verbindungsvorrichtung
WO1994001903A1 (de) Elektrische klemmanordnung für den anschluss eines kabels
DE102018114559A1 (de) Schaltvorrichtung
DD258676A1 (de) Vakuumschaltkammer fuer niederspannungsvakuumschuetze
DE102005033426A1 (de) Thermosicherung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23723511

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024563134

Country of ref document: JP

Ref document number: 18859854

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202380037265.6

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112023002058

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 23723511

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112023002058

Country of ref document: DE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 18859854

Country of ref document: US

Ref document number: 112023002058

Country of ref document: DE