DE102021120390B3 - Schaltgerät mit hoher Kurzschlussfestigkeit und niedrigem Übergangswiderstand - Google Patents

Schaltgerät mit hoher Kurzschlussfestigkeit und niedrigem Übergangswiderstand Download PDF

Info

Publication number
DE102021120390B3
DE102021120390B3 DE102021120390.2A DE102021120390A DE102021120390B3 DE 102021120390 B3 DE102021120390 B3 DE 102021120390B3 DE 102021120390 A DE102021120390 A DE 102021120390A DE 102021120390 B3 DE102021120390 B3 DE 102021120390B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
contact
switching device
fixed contacts
pieces
fixed
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.)
Active
Application number
DE102021120390.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Stefan Kolm
Andrej Ignatov
Andreas Degwerth
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.)
Schaltbau GmbH
Original Assignee
Schaltbau GmbH
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 Schaltbau GmbH filed Critical Schaltbau GmbH
Priority to DE102021120390.2A priority Critical patent/DE102021120390B3/de
Priority to PCT/EP2022/069041 priority patent/WO2023011848A1/de
Priority to TW111126154A priority patent/TW202318453A/zh
Application granted granted Critical
Publication of DE102021120390B3 publication Critical patent/DE102021120390B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/12Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20Bridging contacts
    • H01H1/2083Bridging contact surfaces directed at an oblique angle with respect to the movement of the bridge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/12Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20Bridging contacts
    • H01H1/2025Bridging contacts comprising two-parallel bridges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/12Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/32Self-aligning contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54Contact arrangements
    • H01H50/546Contact arrangements for contactors having bridging contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00Electromagnetic relays
    • H01H51/02Non-polarised relays
    • H01H51/04Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
    • H01H51/06Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in one direction due to energisation of an electromagnet and after the electromagnet is de-energised is returned by energy stored during the movement in the first direction, e.g. by using a spring, by using a permanent magnet, by gravity
    • H01H51/065Relays having a pair of normally open contacts rigidly fixed to a magnetic core movable along the axis of a solenoid, e.g. relays for starting automobiles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/38Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/40Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/12Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20Bridging contacts
    • H01H1/2016Bridging contacts in which the two contact pairs commutate at substantially different moments
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/50Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H01H1/54Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Contacts (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät (1) mit einem ersten Festkontakt (2), einem zweiten Festkontakt (3), und mit einer Kontaktbrücke, die aus einer geöffneten Position entlang einer Schließrichtung (6) in eine geschlossene Position bringbar ist und dabei mit den beiden Festkontakten (2, 3) in Kontakt bringbar ist, um die beiden Festkontakte (2, 3) elektrisch miteinander zu verbinden, wobei die Festkontakte (2,3) jeweils quer zur Schließrichtung (6) verlaufende Nuten (4) aufweisen, deren Nutflanken (5) in Bezug auf die Schließrichtung (6) zumindest teilweise schräg verlaufen, sodass die Nutflanken (5) zur Schließrichtung (6) einen Winkel (a) von betragsmäßig ungleich 90° aufweisen, und wobei die Kontaktbrücke derart ausgeführt ist, dass der in der geschlossenen Position der Kontaktbrücke bestehende Kontakt zwischen den Festkontakten (2, 3) und der Kontaktbrücke an den schräg verlaufenden Nutflanken (5) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke mindestens zwei separate, an einem gemeinsamen Kontaktbrückenträger gelagerte Kontaktstücke (7) aufweist, wobei jedes der separaten Kontaktstücke (7) jeweils mit den Nutflanken (5) einer der Nuten (4) des ersten Festkontakts (2) und mit den Nutflanken (5) einer der Nuten (4) des zweiten Festkontakts (3) in Kontakt bringbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 weist einen ersten Festkontakt, einen zweiten Festkontakt, und eine Kontaktbrücke auf, die aus einer geöffneten Position entlang einer Schließrichtung in eine geschlossene Position bringbar ist und dabei mit den beiden Festkontakten in Kontakt bringbar ist, um die beiden Festkontakte elektrisch miteinander zu verbinden, wobei die Festkontakte jeweils quer zur Schließrichtung verlaufende Nuten aufweisen, deren Nutflanken in Bezug auf die Schließrichtung zumindest teilweise schräg verlaufen, sodass die Nutflanken zur Schließrichtung einen Winkel von betragsmäßig ungleich 90° aufweisen, und wobei die Kontaktbrücke derart ausgeführt ist, dass der in der geschlossenen Position der Kontaktbrücke bestehende Kontakt zwischen den Festkontakten und der Kontaktbrücke an den schräg verlaufenden Nutflanken hergestellt wird.
  • Bei elektrischen Schaltgeräten, insbesondere bei Leistungsschaltern, kann das Problem auftreten, dass sich die elektrischen Kontakte unter extremer Last, beispielsweise bei einem Kurzschluss, selbstständig öffnen. Bei manchen Anwendungen ist es notwendig, dass das Schaltgerät im Fehlerfall mit einem Kurzschlussstrom belastet werden kann, der ein Vielfaches des Nennstroms des Schaltgeräts beträgt. Derart hohe Ströme können dazu führen, dass die Kontakte im Inneren des elektrischen Schaltgeräts durch elektromagnetische Kräfte, im Folgenden als Abstoßungskräfte bezeichnet, geöffnet werden, sodass es zu einer Lichtbogenbildung kommt. Durch anschließende Flattereffekte kann es zu einem Verschweißen der Kontakte kommen.
  • Ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 ist aus DE 10 2011 119 306 A1 bekannt. Die weiter oben erwähnten Nuten werden hier durch die Welten bzw. Wellentäler einer wellenförmigen Oberfläche der Festkontakte gebildet. Die Kontaktbrücke weist ebenfalls eine wellenförmige Oberfläche auf, wobei es nur in schräg zur Schließrichtung stehenden Oberflächenbereichen zu einer Anlage zwischen den Festkontakten und der Kontaktbrücke kommt. Der Vektor der Abstoßungskraft ist dadurch nicht mehr antiparallel zur Schließrichtung, sondern schräg dazu ausgerichtet, wodurch ein Teil der Abstoßungskräfte kompensiert werden kann. Es kommt daher nicht so schnell zu einem Öffnen der Kontakte bzw. die Kurzschlussfestigkeit des Schaltgeräts wird dadurch erhöht.
  • Aus DE 20 2017 006 764 U1 ist ein Relais mit zwei parallel angeordneten Kontaktbrücken bekannt, um die Temperatur an den Kontaktflächen zu verringern. Schräg ausgerichtete Kontaktflächen sind nicht beschrieben.
  • Aus US 3 260 824 A ist ein Relais mit gegenüberliegenden Kontaktbrückenelementen bekannt, die mit einem Nuten und Rippen aufweisenden Festkontakt in Kontakt gebracht werden können. Es ist nicht beschrieben, dass zwei Kontaktstücke mit einem Festkontakt-Paar in Verbindung bringbar sind.
  • Aus DE 27 52 638 A1 und DE 29 11 252 A1 sind Schaltungsanordnungen bekannt, die Kontaktbrückenträger mit zwei Kontaktstücken aufweisen, die mit Festkontakten in Kontakt bringbar sind, die eine entsprechende Nutform aufweisen. Ebenfalls nicht beschrieben ist, dass die beiden Kontaktstücke jeweils mit einem der Festkontaktpaare in Verbindung bringbar sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 derart weiterzubilden und zu verbessern, dass die Kurzschlussfestigkeit und die Zuverlässigkeit des Schaltgeräts weiter erhöht werden.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demnach liegt bei einem Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn die Kontaktbrücke mindestens zwei separate, an einem gemeinsamen Kontaktbrückenträger gelagerte, Kontaktstücke aufweist, wobei jedes der separaten Kontaktstücke jeweils mit den Nutflanken einer der Nuten des ersten Festkontakts und mit den Nutflanken einer der Nuten des zweiten Festkontakts in Kontakt bringbar ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Kurzschlussfestigkeit des Schaltgeräts weiter erhöht. Ferner können die separaten Kontaktstücke, die streng genommen jeweils für sich eine separate Kontaktbrücke bilden, besonders gut und zuverlässig mit den Festkontakten zur Anlage gebracht werden. Dadurch und durch die höhere Anzahl an Kontaktpunkten verringert sich auch der Übergangswiderstand.
  • Die Kontaktstücke sind voneinander beabstandet an dem Kontaktbrückenträger gelagert und berühren sich gegenseitig nicht. In der geschlossenen Position der Kontaktbrücke verbinden jedoch alle Kontaktstücke die beiden Festkontakte.
  • Sowohl die Nutflanken einer Nut als auch die damit in Kontakt bringbaren Kontaktstücke der Kontaktbrücke sind jeweils in Bezug auf eine Mittelebene, die parallel zur Schließrichtung ausgerichtete ist, vorzugsweise spiegelsymmetrisch ausgeführt, sodass sich die in 90° zur Schließrichtung wirkenden Komponenten der elektromagnetischen Abstoßungskräfte an den beiden gegenüberliegenden Nutflanken gegenseitig aufheben.
  • Eine Nut im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auch ein Schlitz, also eine Nut mit offenem Nutgrund sein.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktstücke der Kontaktbrücke mit Spiel in dem Kontaktbrückenträger aufgenommen sind, sodass jedes der Kontaktstücke mit den Nutflanken der jeweils zugehörigen Nuten in Kontakt bringbar ist.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Kontaktbrückenträger eine mit einem Antrieb des Schaltgeräts verbundene Basis und einen in Schließrichtung verschieblich an der Basis gelagerten Käfig aufweist, in welchem die Kontaktstücke aufgenommen sind, wobei jedem der Kontaktstücke vorzugsweise eine zwischen dem jeweiligen Kontaktstück und der Basis wirkende Kontaktdruckfeder zugeordnet ist. Diese Ausführungsform trägt zu einer zuverlässigen Kontaktierung und einem einheitlichen Anpressdruck bei.
  • Die Basis des Kontaktbrückenträgers befindet sich etwas weiter entfernt von den Festkontakten als der Käfig und ist vorzugsweise fest mit dem Anker eines elektromagnetischen Antriebs des Schaltgeräts verbunden. Vorzugsweise sind die Kontaktstücke in einem mittleren Abschnitt mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt ausgeführt, um einen optimalen Halt der Kontaktstücke im Käfig zu gewährleisten. Ein „im Wesentlichen rechteckiger Querschnitt“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der rechteckige Querschnitt an den Ecken Übergangsradien aufweisen kann.
  • Der Käfig des Kontaktbrückenträgers besteht vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktstücke parallel zueinander ausgerichtet sind und vorzugsweise eine einheitliche Länge aufweisen. Dadurch wird eine kompakte Bauweise erreicht. Zudem reduziert sich der Fertigungsaufwand, da die Kontaktstücke lediglich in einer einzigen Form gefertigt werden müssen. Die Nuten der Festkontakte verlaufen bei dieser Ausführungsform selbstverständlich auch parallel zueinander.
  • Weiter vorzugsweise haben die Kontaktstücke in einer Richtung, die parallel zu deren Längserstreckung verläuft und durch die Verbindungsrichtung zwischen den beiden Festkontakten definiert wird, vorzugsweise alle dieselbe axiale Position. Auch diese Ausführungsform trägt zu einer kompakten Bauweise bei.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktstücke zumindest in einem Kontaktbereich, in dem sie mit den Nutflanken der zugehörigen Nuten der Festkontakte in Kontakt gebracht werden, zylindrisch ausgeführt sind. Dadurch wird ein definierter Punkt- bzw. Linienkontakt mit den Nutflanken der Nuten der Festkontakte erreicht. Durch die einfache Formgebung ergeben sich auch Kostenvorteile bei der Fertigung.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktbrücke genau drei separate Kontaktstücke aufweist. Diese Ausführungsform hat sich als besonders vorteilhaft in Bezug auf eine kompakte Bauweise herausgestellt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Nuten der Festkontakte v-förmig ausgeführt. Auch diese Ausführungsform trägt zu einer präzisen Kontaktierung bei und bietet aufgrund der einfachen Formgebung darüber hinaus ebenfalls Kostenvorteile bei der Fertigung.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Nutflanken zur Schließrichtung einen Winkel von betragsmäßig zwischen 30° und 60°, vorzugsweise 35° bis 50°, besonders bevorzugt 40±3° aufweisen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein hoher Anteil der im Kurzschlussfall auftretenden Abstoßungskräfte kompensiert wird bzw. nicht entgegen der Schließrichtung wirkt, wobei gleichzeitig eine zuverlässige Funktion und insbesondere Kontaktierung gewährleistet bleibt. Zudem hält sich der Verschleiß der Kontakte bei dieser Ausführungsform in Grenzen. Der Winkel zur Schließrichtung ist vorzugsweise derselbe wie der Winkel zur Symmetrieachse der Nut.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nuten in die Festkontakte eingefräst sind. Dadurch ergibt sich eine einfache und kostengünstige Fertigung. Die können, ebenso wie die Kontaktstücke, vorzugsweise aus Kupfer gefertigt sein.
  • An dieser Stelle soll nochmals darauf hingewiesen werden, dass eine Nut im Sinne der vorliegenden Erfindung auch ein Schlitz, also eine Nut mit offenem Nutgrund sein kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass am Kontaktbrückenträger ein als Opferkontakt dienendes voreilendes Kontaktstück gelagert ist, das beim Schließen der Kontakte zuerst mit den Festkontakten in Kontakt kommt und beim Öffnen der Kontakte zuletzt außer Kontakt mit den Festkontakten gebracht wird, sodass ein Schaltlichtbogen, der beim Öffnen der Kontakte entstehen kann, stets zwischen den Festkontakten und dem voreilenden Kontaktstück entsteht.
  • Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die eigentlichen Kontaktstücke wenig Verschleiß erfahren, da der Schaltlichtbogen stets an dem voreilenden Kontaktstück entsteht und mittels einer geeigneten Lichtbogenlöscheinrichtung ohne negative Beeinflussung der übrigen Kontaktstücke zum Erlöschen gebracht werden kann.
  • Dies wird insbesondere dann erreicht, wenn das voreilende Kontaktstück an beiden Enden über die weiteren Kontaktstücke hinaussteht, sodass die Gefahr, dass der Schaltlichtbogen die übrigen Kontaktstücke tangiert oder auf diese überspringt, erheblich reduziert werden kann.
  • Das voreilende Kontaktstück kann alternativ oder zusätzlich räumlich vollständig von den übrigen Kontaktstücken getrennt angeordnet sein, beispielsweise auf einer in Schließrichtung betrachtet von der Ebene der Kontaktstücke beabstandeten Ebene, die durch entsprechende Wände eines Gehäuses des Schaltgeräts von der Ebene der Kontaktstücke getrennt ist.
  • Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das voreilende Kontaktstück am Kontaktbrückenträger mittig zwischen zwei weiteren Kontaktstücken angeordnet ist. Auch diese Ausführungsform trägt zu einer kompakten und einfachen Bauweise bei.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Schaltgerät einen magnetischen Rückschluss in Form eines Jochs aus ferromagnetischem Material aufweist, wobei das Joch einen u-förmigen und feststehenden ersten Teil, der die Kontaktstücke auf einer Seite umgibt, sowie einen beweglichen zweiten Teil aufweist, der sich auf der dazu gegenüberliegenden Seite der Kontaktstücke befindet und Bestandteil des Kontaktbrückenträgers ist, wobei das Joch quer zur Längserstreckung der Kontaktstücke ausgerichtet ist und sich zwischen den beiden Festkontakten befindet, und wobei zwischen dem u-förmigen ersten Teil und dem zweiten Teil an deren beiden Enden jeweils ein Luftspalt besteht.
  • Im Falle eines Kurzschlussstroms werden im Luftspalt zwischen den beiden Teilen des Jochs aufgrund elektromagnetischer Effekte Schließkräfte erzeugt. Diese Ausführungsform bietet demnach eine weitere Erhöhung der Kurzschlussfestigkeit. Der zweite Teil ist vorzugsweise Bestandteil des Käfigs. Weiter vorzugsweise liegt der zweite Teil an den Kontaktstücken an.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Schaltgerät einen elektromagnetischen Antrieb für die Kontaktbrücke aufweist.
  • Das Schaltgerät könnte ferner als Leistungsschaltgerät ausgeführt sein.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1: ein erfindungsgemäßes Schaltgerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Draufsicht,
    • 2: das erfindungsgemäße Schaltgerät aus 1 in einer perspektivischen Unteransicht,
    • 3: das erfindungsgemäße Schaltgerät aus den 1 und 2 in einer Vorderansicht,
    • 4: das erfindungsgemäße Schaltgerät aus den 1 bis 3 in einer Seitenansicht,
    • 5: einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Schaltgerät aus den 1 bis 4 entlang der in 3 eingezeichneten Schnittlinie V,
    • 6: einen Querschnitt durch den zweiten Festkontakt und die beweglichen Kontaktstücke des erfindungsgemäßen Schaltgeräts aus den 1 bis 5 entlang der in 3 eingezeichneten Schnittlinie VI,
    • 7: die Darstellung aus 6 in geschlossener Position der Kontaktbrücke,
    • 8: ein erfindungsgemäßes Schaltgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Draufsicht,
    • 9: das erfindungsgemäße Schaltgerät aus 8 in einer perspektivischen Unteransicht,
    • 10: das erfindungsgemäße Schaltgerät aus den 8 und 9 in einer Vorderansicht,
    • 11: das erfindungsgemäße Schaltgerät aus den 8 bis 10 in einer Seitenansicht, und
    • 12: einen Querschnitt durch den zweiten Festkontakt und die beweglichen Kontaktstücke des erfindungsgemäßen Schaltgeräts aus den 8 bis 11 entlang der in 10 eingezeichneten Schnittlinie XII.
  • Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Sofern in einer Figur Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.
  • Die 1 bis 7 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1. Das Schaltgerät 1 weist einen ersten Festkontakt 2, einen zweiten Festkontakt 3 sowie eine Kontaktbrücke auf, die aus einer geöffneten Position mittels eines elektromagnetischen Antriebs 8 entlang einer Schließrichtung 6, die der Achse der Ankerstange 9 des elektromagnetischen Antriebs 8 entspricht bzw. parallel zu dieser verläuft und in 6 mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet ist, entgegen der Federkraft zweier Rückstellfedern 17 in eine geschlossene Position überführbar ist und dabei mit den beiden Festkontakten 2, 3 in Kontakt gebracht wird, um diese elektrisch miteinander zu verbinden.
  • Bei dem in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Kontaktbrücke durch drei separate, an einem gemeinsamen Kontaktbrückenträger gelagerte, Kontaktstücke 7 gebildet. Wie aus den 1 bis 4 hervorgeht, sind die Kontaktstücke 7 parallel zueinander ausgerichtet und weisen eine einheitliche Länge auf. Sie sind mit Spiel in dem Kontaktbrückenträger aufgenommen. Dieser besteht aus einer mit der Ankerstange 9 des elektromagnetischen Antriebs 8 fest verbundenen Basis 10 und einem in Schließrichtung verschieblich an der Basis 10 gelagerten Käfig 11, in welchem die Kontaktstücke 7 aufgenommen sind. In der teilweise geschnittenen Ansicht aus 5 ist zu erkennen, dass jedem der Kontaktstücke 7 eine zwischen dem jeweiligen Kontaktstück 7 und der Basis 10 wirkende Kontaktdruckfeder 12 zugeordnet ist. Streng genommen stellt somit jedes Kontaktstück 7 für sich eine eigene Kontaktbrücke dar, wobei durch die zugehörige Kontaktdruckfeder 12 sichergestellt wird, dass alle drei Kontaktstücke 7 bei geschlossener Position der Kontaktbrücke gleichmäßig gegen die beiden Festkontakte gepresst werden und sich die Kontaktstücke 7 entsprechend ausrichten können.
  • 5 zeigt auch, dass die Kontaktstücke 7 in der Mitte einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wodurch sie sicher im Käfig 11 positioniert und gehalten sind. An den Enden sind die Kontaktstücke 7 zylindrisch ausgeführt. Beim Schließen der Kontakte werden die zylindrischen Abschnitte der Kontaktstücke 7 mit v-förmigen Nuten 4 der beiden Festkontakte 2, 3 zur Anlage gebracht. Die Nuten 4 sind am besten in 6 zu erkennen, die einen Schnitt durch den zweiten Festkontakt 3 und die beweglichen Kontaktstücke 7 bei geöffneter Position der Kontaktbrücke zeigt. Die v-förmigen Nuten 4 weisen jeweils zwei gegenüberliegende Nutflanken 5 auf, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Schließrichtung 6 einen Winkel α von betragsmäßig etwa 40° aufweisen und damit schräg zur Schließrichtung 6 ausgerichtet sind. Die Nuten 4 sind als Schlitze, das bedeutet als Nuten mit offenem Nutgrund, in die Festkontakte eingefräst.
  • 7 zeigt denselben Schnitt wie 6, allerdings bei geschlossener Position der Kontaktbrücke. Wie in der Figur gezeigt ist, wird jedes der Kontaktstücke 7 in zwei Kontaktpunkten bzw. Kontaktlinien mit den gegenüberliegenden Nutflanken 5 in Kontakt gebracht. Bei einem Kurzschlussstrom werden aufgrund elektromagnetischer Effekte Abstoßungskräfte erzeugt. Der Kraftvektor dieser Abstoßungskräfte ist dabei jeweils senkrecht zur entsprechenden Nutflanke ausgerichtet. Die schräge Ausrichtung der Nutflanken bewirkt somit, dass der Kraftvektor stets eine senkrecht zur Schließ- bzw. Öffnungsrichtung wirkende Komponente aufweist, wodurch die Kraft, welche eine Öffnung der Kontakte bewirken könnte, insgesamt verringert wird. Aufgrund der Symmetrie der Nuten 4 und der zugehörigen Kontaktstücke 7 heben sich die quer zur Schließrichtung wirkenden Komponenten der Abstoßungskräfte an jeweils zwei gegenüberliegenden Nutflanken 5 gegenseitig auf.
  • Um die Kurzschlussfestigkeit weiter zu erhöhen, ist ein magnetischer Rückschluss in Form eines Jochs aus ferromagnetischem Material vorgesehen. Das Joch weist einen u-förmigen und feststehenden ersten Teil 14, der die Kontaktstücke 7 auf der oberen Seite umgibt, sowie einen beweglichen zweiten Teil 15 auf, der sich auf der dazu gegenüberliegenden unteren Seite der Kontaktstücke 7 befindet und Bestandteil des Kontaktbrückenträgers bzw. dessen Käfigs ist. Wie insbesondere in den 2 und 3 gezeigt ist, besteht zwischen dem u-förmigen ersten Teil 14 und dem zweiten Teil 15 an deren beiden Enden jeweils ein Luftspalt 16. Im Falle eines Kurzschlussstroms werden in diesem Luftspalt 16 zwischen den beiden Teilen des Jochs aufgrund elektromagnetischer Effekte Schließkräfte erzeugt.
  • Die 8 bis 12 zeigen analog zu den 1 bis 7 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel aus den 1 bis 7 erläutert. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel aus den 1 bis 7 verfügt das erfindungsgemäße Schaltgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nur über zwei Kontaktstücke 7, die mit entsprechenden Nuten 4 der beiden Festkontakte 2, 3 in Eingriff gebracht werden. Anstatt des mittleren Kontaktstücks ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein sogenanntes voreilendes Kontaktstück 13 vorgesehen, das als Opferkontakt dient und beim Schließen der Kontakte zuallererst mit den Festkontakten in Kontakt kommt und beim Öffnen der Kontakte zuletzt außer Kontakt mit den Festkontakten gebracht wird, sodass ein Schaltlichtbogen, der beim Öffnen der Kontakte entstehen kann, stets zwischen den Festkontakten und dem voreilenden Kontaktstück 13 entsteht. Wie insbesondere aus 10 hervorgeht, steht das voreilende Kontaktstück 13 an beiden Enden über die weiteren Kontaktstücke 7 hinaus, wodurch die Gefahr, dass der Schaltlichtbogen die übrigen Kontaktstücke 7 tangiert oder auf diese überspringt, erheblich reduziert werden kann. Der Schaltlichtbogen kann mittels einer geeigneten Lichtbogenlöscheinrichtung zum Erlöschen gebracht werden.
  • An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass die Abbildungen zum Teil schematischer Natur sind. Diverse Elemente wie beispielsweise Rückstellfedern oder Kontaktdruckfedern sind nicht dargestellt. In der dargestellten Form ist der Kontaktbrückenträger bei dem zweiten Ausführungsbeispiel einteilig ausgeführt und besteht dadurch lediglich aus dem Käfig. Selbstverständlich kann der Kontaktbrückenträger auch bei diesem Ausführungsbeispiel analog zum ersten Ausführungsbeispiel aus den 1 bis 7 zweiteilig oder mehrteilig ausgeführt sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Schaltgerät
    2
    erster Festkontakt
    3
    zweiter Festkontakt
    4
    Nut
    5
    Nutflanke
    6
    Schließrichtung/Ankerstangenachse
    7
    Kontaktstück
    8
    elektromagnetischer Antrieb
    9
    Ankerstange
    10
    Basis des Kontaktbrückenträgers
    11
    Käfig des Kontaktbrückenträgers
    12
    Kontaktdruckfeder
    13
    voreilendes Kontaktstück
    14
    erster Teil eines Jochs
    15
    zweiter Teil eines Jochs
    16
    Luftspalt
    17
    Feder
    α
    Winkel

Claims (14)

  1. Schaltgerät (1) mit einem ersten Festkontakt (2), einem zweiten Festkontakt (3), und mit einer Kontaktbrücke, die aus einer geöffneten Position entlang einer Schließrichtung (6) in eine geschlossene Position bringbar ist und dabei mit den beiden Festkontakten (2, 3) in Kontakt bringbar ist, um die beiden Festkontakte (2, 3) elektrisch miteinander zu verbinden, wobei die Festkontakte (2, 3) jeweils quer zur Schließrichtung (6) verlaufende Nuten (4) aufweisen, deren Nutflanken (5) in Bezug auf die Schließrichtung (6) zumindest teilweise schräg verlaufen, sodass die Nutflanken (5) zur Schließrichtung (6) einen Winkel (a) von betragsmäßig ungleich 90° aufweisen, und wobei die Kontaktbrücke derart ausgeführt ist, dass der in der geschlossenen Position der Kontaktbrücke bestehende Kontakt zwischen den Festkontakten (2, 3) und der Kontaktbrücke an den schräg verlaufenden Nutflanken (5) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke mindestens zwei separate, an einem gemeinsamen Kontaktbrückenträger gelagerte Kontaktstücke (7) aufweist, wobei jedes der separaten Kontaktstücke (7) jeweils mit den Nutflanken (5) einer der Nuten (4) des ersten Festkontakts (2) und mit den Nutflanken (5) einer der Nuten (4) des zweiten Festkontakts (3) in Kontakt bringbar ist.
  2. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstücke (7) der Kontaktbrücke mit Spiel in dem Kontaktbrückenträger aufgenommen sind, sodass jedes der Kontaktstücke (7) mit den Nutflanken (5) der jeweils zugehörigen Nuten (4) in Kontakt bringbar ist.
  3. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbrückenträger eine mit einem Antrieb (8) des Schaltgeräts (1) verbundene Basis (10) und einen in Schließrichtung (6) verschieblich an der Basis (10) gelagerten Käfig (11) aufweist, in welchem die Kontaktstücke (7) aufgenommen sind, wobei jedem der Kontaktstücke (7) vorzugsweise eine zwischen dem jeweiligen Kontaktstück (7) und der Basis (10) wirkende Kontaktdruckfeder (12) zugeordnet ist.
  4. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstücke (7) parallel zueinander ausgerichtet sind und vorzugsweise eine einheitliche Länge aufweisen.
  5. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstücke (7) zumindest in einem Kontaktbereich, in dem sie mit den Nutflanken (5) der zugehörigen Nuten (4) der Festkontakte (2, 3) in Kontakt gebracht werden, zylindrisch ausgeführt sind.
  6. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke genau drei separate Kontaktstücke (7) aufweist.
  7. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (4) der Festkontakte (2, 3) v-förmig ausgeführt sind.
  8. Schaltgerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutflanken (5) zur Schließrichtung (6) einen Winkel (a) von betragsmäßig zwischen 30° und 60°, vorzugsweise 35° bis 50°, besonders bevorzugt 40±3° aufweisen.
  9. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (4) in die Festkontakte (2, 3) eingefräst sind.
  10. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Kontaktbrückenträger ein als Opferkontakt dienendes voreilendes Kontaktstück (13) gelagert ist, das beim Schließen der Kontakte zuerst mit den Festkontakten (2, 3) in Kontakt kommt und beim Öffnen der Kontakte zuletzt außer Kontakt mit den Festkontakten (2, 3) gebracht wird, sodass ein Schaltlichtbogen, der beim Öffnen der Kontakte entstehen kann, stets zwischen den Festkontakten (2, 3) und dem voreilenden Kontaktstück (13) entsteht.
  11. Schaltgerät (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das voreilende Kontaktstück (13) an zwei gegenüberliegenden Enden über die weiteren Kontaktstücke (7) hinaussteht.
  12. Schaltgerät (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das voreilende Kontaktstück (13) am Kontaktbrückenträger mittig zwischen zwei weiteren Kontaktstücken (7) angeordnet ist.
  13. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät einen magnetischen Rückschluss in Form eines Jochs aus ferromagnetischem Material aufweist, wobei das Joch einen u-förmigen und feststehenden ersten Teil (14), der die Kontaktstücke (7) auf einer Seite umgibt, sowie einen beweglichen zweiten Teil (15) aufweist, der sich auf der dazu gegenüberliegenden Seite der Kontaktstücke (7) befindet und Bestandteil des Kontaktbrückenträgers ist, wobei das Joch quer zur Längserstreckung der Kontaktstücke (7) ausgerichtet ist und sich zwischen den beiden Festkontakten (2, 3) befindet, und wobei zwischen dem u-förmigen ersten Teil (14) und dem zweiten Teil (15) an deren beiden Enden jeweils ein Luftspalt (16) besteht.
  14. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (1) einen elektromagnetischen Antrieb (8) für die Kontaktbrücke aufweist.
DE102021120390.2A 2021-08-05 2021-08-05 Schaltgerät mit hoher Kurzschlussfestigkeit und niedrigem Übergangswiderstand Active DE102021120390B3 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021120390.2A DE102021120390B3 (de) 2021-08-05 2021-08-05 Schaltgerät mit hoher Kurzschlussfestigkeit und niedrigem Übergangswiderstand
PCT/EP2022/069041 WO2023011848A1 (de) 2021-08-05 2022-07-08 Schaltgerät mit hoher kurzschlussfestigkeit und niedrigem übergangswiderstand
TW111126154A TW202318453A (zh) 2021-08-05 2022-07-12 具有高短路電阻和低過渡電阻的電開關裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021120390.2A DE102021120390B3 (de) 2021-08-05 2021-08-05 Schaltgerät mit hoher Kurzschlussfestigkeit und niedrigem Übergangswiderstand

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021120390B3 true DE102021120390B3 (de) 2022-10-06

Family

ID=82748494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021120390.2A Active DE102021120390B3 (de) 2021-08-05 2021-08-05 Schaltgerät mit hoher Kurzschlussfestigkeit und niedrigem Übergangswiderstand

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE102021120390B3 (de)
TW (1) TW202318453A (de)
WO (1) WO2023011848A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3260824A (en) 1963-07-29 1966-07-12 Arrow Hart & Hegeman Electric Low energy non-arcing electric relay construction
DE2752638A1 (de) 1977-11-25 1979-05-31 Schaltbau Gmbh Schnappschalter mit doppelunterbrechung
DE2911252A1 (de) 1979-03-22 1980-10-02 Schaltbau Gmbh Schnappschalter mit kontaktbruecken
DE102011119306A1 (de) 2011-11-24 2013-05-29 Daimler Ag Kontaktpaarung mit einer Doppelkontaktstelle für ein elektrisches Schaltgerät
DE202017006764U1 (de) 2017-04-28 2018-04-26 Epcos Ag Relais

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE927102C (de) * 1941-11-09 1955-04-28 Siemens Ag Einrichtung zur Kompensation der auf einen der Leiter dynamisch durch den hindurchfliessenden Strom ausgeuebten Kraefte, insbesondere fuer die Sicherung der Anpressdruecke bei elektrischen Schalteinrichtungen
GB1011852A (en) * 1961-01-07 1965-12-01 Dehavilland Aircraft Improved electrical contact arrangement
DE1894372U (de) * 1964-03-26 1964-06-11 Stotz Kontakt Gmbh Schaltgeraet, insbesondere luftschuetz fuer hohe einschaltstromspitzen.
US6233131B1 (en) * 1998-09-30 2001-05-15 Rockwell Technologies, Llc Electromagnetic operator for an electrical contactor and method for controlling same
DE102014012454B4 (de) * 2014-08-21 2023-06-22 Schaltbau Gmbh Schaltschütz mit Schnellschalteigenschaften
DE102015115046A1 (de) * 2015-09-08 2017-03-09 Eaton Electrical Ip Gmbh & Co. Kg Doppelunterbrecher-Kontaktsystem für ein elektrisches Schaltgerät
CN112133605B (zh) * 2019-06-25 2024-10-01 上海良信电器股份有限公司 一种接触器灭弧系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3260824A (en) 1963-07-29 1966-07-12 Arrow Hart & Hegeman Electric Low energy non-arcing electric relay construction
DE2752638A1 (de) 1977-11-25 1979-05-31 Schaltbau Gmbh Schnappschalter mit doppelunterbrechung
DE2911252A1 (de) 1979-03-22 1980-10-02 Schaltbau Gmbh Schnappschalter mit kontaktbruecken
DE102011119306A1 (de) 2011-11-24 2013-05-29 Daimler Ag Kontaktpaarung mit einer Doppelkontaktstelle für ein elektrisches Schaltgerät
DE202017006764U1 (de) 2017-04-28 2018-04-26 Epcos Ag Relais

Also Published As

Publication number Publication date
TW202318453A (zh) 2023-05-01
WO2023011848A1 (de) 2023-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3411275C2 (de)
EP3157032B1 (de) Schaltgerät mit permanentmagnetischer lichtbogenlöschung
DE4104533A1 (de) Elektrischer schalter
DE102007040163A1 (de) Schaltgerät mit einer Schaltwelle zur Lagerung einer Drehkontaktbrücke sowie mehrpolige Schaltgeräteanordnung
EP3005388B1 (de) Relais mit doppelunterbrechung
DE112008004167B4 (de) Verbindervorrichtung und Steuerungszentrum mit einer Funktionseinheit mit einer solchen Verbindervorrichtung
DE102017220503B3 (de) Doppelt unterbrechender Schalter
DE102021120390B3 (de) Schaltgerät mit hoher Kurzschlussfestigkeit und niedrigem Übergangswiderstand
DE2756741A1 (de) Elektrisches schaltgeraet mit magnetischem kontaktdruckverstaerker
DE10144440C1 (de) Schaltkontaktanordnung mit einer Einrichtung zur Verstärkung einer zwischen Schaltkontakten wirkenden Kontaktkraft
DE10048659A1 (de) Schaltkontaktanordnung eines Niederspannungs-Leistungsschalter mit Kontaktkraftfedern
EP4018466B1 (de) Baugruppe für einen hochspannungs-leistungsschalter und entsprechender hochspannungs-leistungsschalter
DE102019117804B4 (de) Schalteinrichtung mit einem elektrischen Kontaktsystem
DE102018113534B4 (de) Hochspannungs- und Hochstromrelais
WO2002065494A1 (de) Schaltkontaktanordnung
EP0890969B1 (de) Kontaktkörper zur Aufnahme eines Kontaktmessers eines Sicherungseinsatzes
DE102009035299B4 (de) Kontaktsystem und Schaltgerät
DE102012110569B4 (de) Schaltgerät mit einer Kontaktanordnung
DE102019112683B3 (de) Schaltgerät mit selbstreinigenden Kontakten
EP3891773B1 (de) Bidirektional schaltendes schütz mit z-förmiger kontaktbrücke
DE2547278A1 (de) Elektrischer schnappschalter
DE69305147T2 (de) Kontaktvorrichtung
EP0101564B1 (de) Scherentrennschalter
DE3707491A1 (de) Heizungsrelais
EP0091082A1 (de) Elektromagnetisch betätigbares Schaltgerät

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final