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Patent Searching and Data


Title:
BIDIRECTIONAL SWITCHING CONTACTOR COMPRISING A Z-SHAPED CONTACT BRIDGE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/208159
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switching device for bidirectional operation, comprising a first fixed contact, a second fixed contact and a contact bridge. According to the invention, a first magnetic blow field and a second magnetic blow field are oppositely oriented so that the magnetic field lines of the first blow field run directly opposite to the magnetic field lines of the second magnetic field; the first fixed contact has a first portion that is disposed inside the first blow field and that comprises a first contact face, and has a second portion disposed inside the second blow field; and the second fixed contact has a first portion that is disposed inside the second blow field and that comprises a second contact face, and has a second portion disposed inside the first blow field, wherein the first fixed contact, the second fixed contact and the contact bridge are designed and are disposed with respect to the two blow fields such that a root of a first switching arc flashes over from the contact bridge to the second portion of the fixed contact to which the first switching arc is initially driven, so that a second switching arc forming there extinguishes, and the first switching arc is subsequently blown between the two fixed contacts into an arc quenching device due to the effect of the blow field.

Inventors:
KREUZPOINTER KORBINIAN (DE)
IGNATOV ANDREJ (DE)
GESCHKE MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/060197
Publication Date:
October 15, 2020
Filing Date:
April 09, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SCHALTBAU GMBH (DE)
International Classes:
H01H50/54
Domestic Patent References:
WO2013014281A12013-01-31
Foreign References:
EP2551867A12013-01-30
EP3048626A12016-07-27
EP2975625A12016-01-20
Attorney, Agent or Firm:
GRÜNECKER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Schaltgerät (1) für bidirektionalen Betrieb, mit einer Doppelunterbrechung mit einer ersten Kontaktstelle und einer zweiten Kontaktstelle, einer den Kontaktstellen zugeordneten Lichtbogenblaseinrichtung sowie mit einer ebenfalls den Kontaktstellen zugeordneten Licht bogenlöscheinrichtung (2), wobei das Schaltgerät einen ersten Festkontakt (5) mit einer ers ten Kontaktfläche (7), einen zweiten Festkontakt (6) mit einer zweiten Kontaktfläche (8), so wie eine Kontaktbrücke (11) mit einer dritten Kontaktfläche (9) und einer vierten Kontaktflä che (10) aufweist, wobei die erste Kontaktfläche (7) und die dritte Kontaktfläche (9) die erste Kontaktstelle bilden, und wobei die zweite Kontaktfläche (8) und die vierte Kontaktfläche (10) die zweite Kontaktstelle bilden, wobei die Lichtbogenblaseinrichtung zumindest einen ersten Permanentmagneten (13) zur Erzeugung eines ersten magnetischen Blasfelds und eines zweiten magnetischen Blasfelds aufweist, wobei erstes magnetisches Blasfeld und zweites magnetisches Blasfeld entgegengesetzt ausgerichtet sind, so dass Magnetfeldlinien (38) des ersten Blasfelds entgegengesetzt zu Magnetfeldlinien (39) des zweiten Magnetfelds verlau fen, wobei die erste Kontaktstelle im ersten Blasfeld angeordnet ist, und die zweite Kontakt stelle im zweiten Blasfeld angeordnet ist, sodass sowohl ein erster Schaltlichtbogen (15) als auch ein zweiter Schaltlichtbogen (16), die beim Öffnen der beiden Kontaktstellen an den beiden Kontaktstellen entstehen, aufgrund der Wirkung des jeweiligen Blasfelds zunächst in gleicher Richtung von der jeweiligen Kontaktstelle weggeblasen werden, wobei der erste Schaltlichtbogen (15) dabei von dem Festkontakt seiner Entstehung in einer Richtung zu dem jeweils anderen der beiden Festkontakte getrieben wird, und der zweite Schaltlichtbo gen (16) dabei von dem Festkontakt seiner Entstehung in einer Richtung von dem jeweils anderen der beiden Festkontakte weg getrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das erste magnetische Blasfeld und das zweite magneti sches Blasfeld derart entgegengesetzt ausgerichtet sind, dass die Magnetfeldlinien (38) des ersten Blasfelds direkt entgegengesetzt zu den Magnetfeldlinien (39) des zweiten Magnet felds verlaufen, wobei der erste Festkontakt (5) einen innerhalb des ersten Blasfelds ange ordneten ersten Abschnitt (17) mit der ersten Kontaktfläche (7) sowie einen innerhalb des zweiten Blasfelds angeordneten zweiten Abschnitt (18) aufweist, und wobei der zweite Fest kontakt (6) einen innerhalb des zweiten Blasfelds angeordneten ersten Abschnitt (19) mit der zweiten Kontaktfläche (8) sowie einen innerhalb des ersten Blasfelds angeordneten zweiten Abschnitt (20) aufweist, wobei der erste Festkontakt (5), der zweite Festkontakt (6) und die Kontaktbrücke (11) derart ausgebildet und in Bezug auf die beiden Blasfelder angeordnet sind, dass ein Fußpunkt des ersten Schaltlichtbogens (15) von der Kontaktbrücke (11) auf den zweiten Abschnitt desjenigen Festkontakts überspringt, zu welchem der erste Schalt lichtbogen (15) zunächst getrieben wird, sodass der zweite Schaltlichtbogen (16) erlischt, wobei der erste Schaltlichtbogen (15) aufgrund der Wirkung des jeweiligen Blasfelds in wei terer Folge zwischen den beiden Festkontakten (5, 6) hindurch in die Lichtbogenlöscheinrich tung (2) geblasen wird.

2. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (17) des ersten Festkontakts (5) dem zweiten Abschnitt (20) des zweiten Festkontakts (6) unmittelbar gegenüber liegt, wobei der erste Abschnitt (19) des zweiten Festkontakts (6) dem zweiten Abschnitt (18) des ersten Festkontakts (5) unmittelbar gegenüber liegt.

3. Schaltgerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke eine ebene Form aufweist, wobei zwischen dem ersten Abschnitt (17, 19) des einen der bei den Festkontakte (5, 6) und dem jeweils gegenüberliegenden zweiten Abschnitt (18, 20) des anderen der beiden Festkontakte (5, 6) ein erster Abstand (A) definiert ist, wobei bei geöffne ten Kontakten sowohl zwischen erster Kontaktfläche (7) und dritter Kontaktfläche (9) als auch zwischen zweiter Kontaktfläche (8) und vierter Kontaktfläche (10) ein zweiter Abstand (B) definiert ist, und wobei der erste Abstand (A) maximal dem 2,5-fachen Wert des zweiten Abstands (B) entspricht.

4. Schaltgerät (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwi schen erstem Abstand (A) und zweitem Abstand (B) im Bereich zwischen 1 ,5 und 2,5 liegt.

5. Schaltgerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwi schen erstem Abstand (A) und zweitem Abstand (B) im Bereich zwischen 1 ,8 und 2,2 liegt.

6. Schaltgerät (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwi schen erstem Abstand (A) und zweitem Abstand (B) im Bereich zwischen 1 ,9 und 2,1 liegt.

7. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (11) einen ersten Abschnitt (21) aufweist, der von dem ersten Abschnitt (17) des ersten Festkontakts (5) auf den zweiten Abschnitt (20) des zweiten Festkontakts (6) zu läuft, wobei die Kontaktbrücke (11) ferner einen zweiten Abschnitt (22) aufweist, der von dem ersten Abschnitt (19) des zweiten Festkontakts (6) auf den zweiten Abschnitt (18) des ersten Festkontakts (5) zuläuft.

8. Schaltgerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (11) ferner einen mittleren dritten Abschnitt (23) aufweist, der den ersten Abschnitt (21) der Kontaktbrücke (11) und den zweiten Abschnitt (22) der Kontaktbrücke (11) miteinander ver bindet und sich von dem ersten Blasfeld zu dem zweiten Blasfeld erstreckt, wobei der erste Abschnitt (21) der Kontaktbrücke (11) und der zweite Abschnitt (22) der Kontaktbrücke (11) jeweils von dem mittleren dritten Abschnitt (23) abgewinkelt sind.

9. Schaltgerät (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (21) der Kontaktbrücke (11) und der zweite Abschnitt (22) der Kontaktbrücke (11) in entge gengesetzten Richtungen von dem mittleren dritten Abschnitt (23) abstehen, wobei der mitt lere dritte Abschnitt (23) im Wesentlichen parallel zu den Magnetfeldlinien (38, 39) des ers ten Blasfelds und des zweiten Blasfelds ausgerichtet ist.

10. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (11) an der Stelle, an welcher ein Fußpunkt des zweiten Schaltlichtbogens (16) stehen bleiben soll, bevor der zweite Schaltlichtbogen (16) erlischt, eine scharfe Kante zwischen der Oberseite (25) der Kontaktbrücke (11) und einer Stirn- bzw. Längsseite der Kontaktbrücke (11) aufweist.

11. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenblaseinrichtung eine erste seitliche Polplatte (31), eine zweite seitliche Polplatte (32) und eine dazwischen angeordnete mittlere Polplatte (33) aufweist, wobei der ersten seit lichen Polplatte (31) der erste Permanentmagnet (13) zugeordnet ist, wobei der zweiten seit lichen Polplatte (32) ein zweiter Permanentmagnet (14) zugeordnet ist, und wobei der erste Permanentmagnet (13) und der zweite Permanentmagnet (14) entgegengesetzt gepolt sind, sodass das erste Blasfeld zwischen der ersten seitlichen Polplatte (31) und der mittleren Polplatte (33), und das zweite Blasfeld zwischen der zweiten seitlichen Polplatte (32) und der mittleren Polplatte (33) aufgespannt wird.

12. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (11) und die Lichtbogenlöscheinrichtung (2) auf gegenüberliegenden Seiten der beiden Festkontakte (5, 6) angeordnet sind.

13. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (1) ein erstes Lichtbogenleitblech (34), ein zweites Lichtbogenleitblech (35), ein drittes Lichtbogenleitblech (36) und ein viertes Lichtbogenleitblech (37) aufweist, wobei sich das erste Lichtbogenleitblech (34) vom ersten Abschnitt (17) des ersten Festkontakts (5) ausgehend zur Lichtbogenlöscheinrichtung (2) erstreckt, wobei sich das zweite Lichtbogen leitblech (35) vom zweiten Abschnitt (18) des ersten Festkontakts (5) ausgehend zur Licht- bogenlöscheinrichtung (2) erstreckt, wobei sich das dritte Lichtbogenleitblech (36) vom ers ten Abschnitt (19) des zweiten Festkontakts (6) ausgehend zur Lichtbogenlöscheinrichtung (2) erstreckt, und wobei sich das vierte Lichtbogenleitblech (37) vom zweiten Abschnitt (20) des zweiten Festkontakts (6) ausgehend zur Lichtbogenlöscheinrichtung (2) erstreckt.

14. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen einer parallel zur Ausrichtung der beiden Blasfelder gemessenen Länge der Kontaktbrücke (11) und dem orthogonal dazu gemessenen ersten Abstand zwischen den beiden Festkontakten (5, 6) zumindest 1 ,2 beträgt.

Description:
Bidirektional schaltendes Schütz mit Z-förmiger Kontaktbrücke

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät für bidirektionalen Betrieb nach dem Ober begriff des unabhängigen Anspruchs 1.

Ein gattungsgemäßes Schaltgerät weist eine Doppelunterbrechung mit einer ersten Kontakt stelle und einer zweiten Kontaktstelle, eine den Kontaktstellen zugeordnete Lichtbogenblas einrichtung sowie eine ebenfalls den Kontaktstellen zugeordnete Lichtbogenlöscheinrichtung auf, wobei das Schaltgerät einen ersten Festkontakt mit einer ersten Kontaktfläche, einen zweiten Festkontakt mit einer zweiten Kontaktfläche, sowie eine Kontaktbrücke mit einer dritten Kontaktfläche und einer vierten Kontaktfläche aufweist, wobei die erste Kontaktfläche und die dritte Kontaktfläche die erste Kontaktstelle bilden, und wobei die zweite Kontaktflä che und die vierte Kontaktfläche die zweite Kontaktstelle bilden, wobei die Lichtbogenblas einrichtung zumindest einen ersten Permanentmagneten zur Erzeugung eines ersten mag netischen Blasfelds und eines zweiten magnetischen Blasfelds aufweist, wobei erstes mag netisches Blasfeld und zweites magnetisches Blasfeld entgegengesetzt ausgerichtet sind, so dass Magnetfeldlinien des ersten Blasfelds entgegengesetzt zu Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfelds verlaufen, wobei die erste Kontaktstelle im ersten Blasfeld angeordnet ist, und die zweite Kontaktstelle im zweiten Blasfeld angeordnet ist, sodass sowohl ein erster Schalt lichtbogen als auch ein zweiter Schaltlichtbogen, die beim Öffnen der beiden Kontaktstellen an den beiden Kontaktstellen entstehen, aufgrund der Wirkung des jeweiligen Blasfelds zu nächst in gleicher Richtung von der jeweiligen Kontaktstelle weggeblasen werden, wobei der erste Schaltlichtbogen dabei von dem Festkontakt seiner Entstehung in einer Richtung zu dem jeweils anderen der beiden Festkontakte getrieben wird, und der zweite Schaltlichtbo gen dabei von dem Festkontakt seiner Entstehung in einer Richtung von dem jeweils ande ren der beiden Festkontakte weg getrieben wird.

Ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 ist beispielsweise aus WO 2013014281 A1 bekannt. Bei diesem Schaltgerät werden die beiden Schaltlichtbögen in unterschiedliche Abschnitte der Lichtbogenlöscheinrichtung bzw. in unterschiedliche Licht bogenlöscheinrichtungen geblasen. Derjenige Schaltlichtbogen, der von dem Festkontakt seiner Entstehung zunächst zu dem anderen der beiden Festkontakte getrieben wird, muss durch eine Aussparung der Kontaktbrücke hindurch geleitet werden und läuft anschließend in einen etwas kleineren Löschbereich als der andere der beiden Schaltlichtbögen. Der Auf bau des Schaltgeräts ist relativ aufwendig. Ferner wird ein relativ großes Bauvolumen benö tigt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltgerät der gattungsgemäßen Art anzu geben, das einfach und kompakt gebaut ist und trotz kompakter Größe besonders hohe Schaltlasten erlaubt.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demnach be steht bei einem Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe, wenn das erste magnetische Blasfeld und das zwei te magnetisches Blasfeld derart entgegengesetzt ausgerichtet sind, dass die Magnetfeldli nien des ersten Blasfelds direkt entgegengesetzt zu den Magnetfeldlinien des zweiten Mag netfelds verlaufen, wobei der erste Festkontakt einen innerhalb des ersten Blasfelds ange ordneten ersten Abschnitt mit der ersten Kontaktfläche sowie einen innerhalb des zweiten Blasfelds angeordneten zweiten Abschnitt aufweist, und wobei der zweite Festkontakt einen innerhalb des zweiten Blasfelds angeordneten ersten Abschnitt mit der zweiten Kontaktflä che sowie einen innerhalb des ersten Blasfelds angeordneten zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Festkontakt, der zweite Festkontakt und die Kontaktbrücke derart ausgebil det und in Bezug auf die beiden Blasfelder angeordnet sind, dass ein Fußpunkt des ersten Schaltlichtbogens von der Kontaktbrücke auf den zweiten Abschnitt desjenigen Festkontakts überspringt, zu welchem der erste Schaltlichtbogen zunächst getrieben wird, sodass der zweite Schaltlichtbogen erlischt, wobei der erste Schaltlichtbogen aufgrund der Wirkung des jeweiligen Blasfelds in weiterer Folge zwischen den beiden Festkontakten hindurch in die Lichtbogenlöscheinrichtung geblasen wird.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass das Schaltgerät besonders kompakt und einfach aufgebaut ist. Trotzdem eignet sich das erfindungsgemäße Schaltgerät für hohe Schaltlasten. Unter der Forderung, dass die Magnetfeldlinien des ersten Blasfelds direkt ent gegengesetzt zu den Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfelds verlaufen, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass die Magnetfeldlinien nicht in parallelen Richtun gen entgegengesetzt sondern in gleicher Linie verlaufend entgegengesetzt sind. Das erste magnetische Blasfeld ist in Bezug auf eine zwischen den Blasfeldern angeordnete Mittelebe ne vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu dem zweiten magnetischen Blasfeld. Der erste Schaltlichtbogen, welcher zunächst auf den jeweils anderen Festkontakt zuläuft und in weite rer Folge durch die beiden Festkontakte hindurch in die Lichtbogenlöscheinrichtung getrie ben wird, entsteht je nach Stromrichtung entweder an der ersten Kontaktstelle oder an der zweiten Kontaktstelle. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt des ersten Festkontakts dem zweiten Abschnitt des zweiten Festkontakts unmittelbar gegenüber liegt, wobei der erste Abschnitt des zweiten Festkontakts dem zwei ten Abschnitt des ersten Festkontakts unmittelbar gegenüber liegt. Dadurch wird das Über springen des Fußpunkts des ersten Schaltlichtbogens von der Kontaktbrücke auf den zwei ten Abschnitt des gegenüberliegenden Festkontakts begünstigt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kon taktbrücke eine ebene Form auf. Vorzugsweise weist die Kontaktbrücke dabei eine Grund form auf, deren Oberseite planparallel zur Unterseite ausgebildet ist. Die Kontaktbrücke kann somit auf kostengünstige Weise aus einem flachen Blech hergestellt, beispielsweise aus dem Blech ausgestanzt oder mittels Wasserstrahlschneiden ausgeschnitten werden, ohne dass eine Umformung des flachen Blechs stattfinden muss. Der ebenen Form der Kontakt brücke steht nicht entgegen, dass die Kontaktflächen durch erhabene Kontaktpillen gebildet sein können, die beispielsweise auf die Kontaktbrücke aufgelötet werden und eine Höhe aufweisen, die vorzugsweise deutlich geringer ist als die Materialstärke der Kontaktbrücke. An dieser Stelle sei erwähnt, dass auch die Kontaktflächen der Festkontakte durch derartige Kontaktpillen gebildet sein können. Um bei dieser Ausführungsform eine zuverlässige Licht bogenlöschung zu gewährleisten, darf ein erster Abstand, der zwischen dem ersten Ab schnitt des einen der beiden Festkontakte und dem jeweils gegenüberliegenden zweiten Abschnitt des anderen der beiden Festkontakte definiert ist, maximal dem 2,5-fachen Wert eines zweiten Abstands entsprechen, der bei geöffneten Kontakten sowohl zwischen erster Kontaktfläche und dritter Kontaktfläche als auch zwischen zweiter Kontaktfläche und vierter Kontaktfläche besteht. Der erste Abstand wird vorzugsweise in einer Richtung gemessen, die orthogonal zur Ausrichtung der beiden Blasfelder und parallel zur Kontaktbrücke verläuft. Bei dem ersten Abstand handelt sich um den minimalen Abstand zwischen dem ersten Ab schnitt des einen der beiden Festkontakte und dem jeweils gegenüberliegenden zweiten Abschnitt des anderen der beiden Festkontakte. Der zweite Abstand wird bei vollständig ge öffneten Kontakten zwischen den jeweiligen Kontaktflächen gemessen.

Vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen erstem Abstand und zweitem Abstand im Be reich zwischen 1 ,5 und 2,5. Weiter vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen erstem Ab stand und zweitem Abstand im Bereich zwischen 1 ,8 und 2,2 und besonders bevorzugt im Bereich zwischen 1 ,9 und 2,1. Als ganz besonders vorteilhaft hat sich für das Verhältnis zwi schen erstem Abstand und zweitem Abstand ein Wert von 2 herausgestellt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktbrücke einen ersten Abschnitt aufweist, der von dem ersten Abschnitt des ersten Festkontakts auf den zweiten Abschnitt des zweiten Festkontakts zuläuft, wobei die Kontaktbrücke ferner einen zweiten Abschnitt aufweist, der von dem ersten Abschnitt des zweiten Festkontakts auf den zweiten Abschnitt des ersten Festkontakts zuläuft. Auch diese Ausführungsform begünstigt das Überspringen des Schaltlichtbogens. Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Kontaktbrücke ferner einen mittleren dritten Abschnitt auf weist, der den ersten Abschnitt der Kontaktbrücke und den zweiten Abschnitt der Kontakt brücke miteinander verbindet und sich von dem ersten Blasfeld zu dem zweiten Blasfeld er streckt, wobei der erste Abschnitt der Kontaktbrücke und der zweite Abschnitt der Kontakt brücke jeweils von dem mittleren dritten Abschnitt abgewinkelt sind.

Von besonderem Vorteil ist es ferner, wenn der erste Abschnitt der Kontaktbrücke und der zweite Abschnitt der Kontaktbrücke in entgegengesetzten Richtungen von dem mittleren dritten Abschnitt abstehen, wobei der mittlere dritte Abschnitt im Wesentlichen parallel zu den Magnetfeldlinien des ersten Blasfelds und des zweiten Blasfelds ausgerichtet ist. Unter im Wesentlichen parallel soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Abweichung von maximal 10°, vorzugsweise von maximal 5°, und besonders bevorzugt von maximal 1 ° ver standen werden. Der erste Abschnitt der Kontaktbrücke und der zweite Abschnitt der Kon taktbrücke sind im Wesentlichen 90° vom mittleren Abschnitt der Kontaktbrücke abgewinkelt. Auch hier wird unter im Wesentlichen eine Abweichung von maximal 10°, vorzugsweise von maximal 5°, und besonders bevorzugt von maximal 1 ° verstanden. Die Kontaktbrücke weist in dieser Ausführungsform somit eine Z-Form bzw. S-Form auf. Weiter ist es von Vorteil, wenn alle drei Abschnitte der Kontaktbrücke in einer Ebene verlaufen. Die Kontaktbrücke kann auch andere Formen aufweisen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktbrücke an der Stelle, an welcher der Fußpunkt des ersten Schaltlichtbogens von der Kontaktbrücke auf den zweiten Abschnitt des jeweils anderen Festkontakts über springen soll, eine scharfe Kante zwischen einer Oberseite der Kontaktbrücke und einer an grenzenden, sich über die Material stärke der Kontaktbrücke erstreckenden Fläche aufweist.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Fußpunkt an der scharfen Kante stehen bleibt und nicht auf die Stirn- bzw. Längsseite der Kontaktbrücke weiter wandert. Dadurch wird das Überspringen des Schaltlichtbogens weiter begünstigt. Unter einer scharfen Kante wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Kante mit einem Radius von höchstens 0,5 mm, vorzugsweise von höchstens 0,2 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,1 mm ver standen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktbrücke an der Stelle, an welcher ein Fußpunkt des zweiten Schaltlichtbo gens stehen bleiben soll, bevor der zweite Schaltlichtbogen erlischt, eine scharfe Kante zwi schen der Oberseite der Kontaktbrücke und einer Stirn- bzw. Längsseite der Kontaktbrücke aufweist. Diese Ausführungsform bewirkt, dass der zweite Schaltlichtbogen wirksam daran gehindert wird, auf die Längs- bzw. Stirnseite der Kontaktbrücke weiterzuwandern. Er wird dadurch in seiner Bewegung gebremst. Auch für diese Ausführungsform gilt die obige Defini tion einer scharfen Kante.

Weiter vorzugsweise sind zur Erzeugung der beiden magnetischen Blasfelder zumindest zwei Magneten vorgesehen, nämlich zumindest ein erster Magnet zur Erzeugung des ersten magnetischen Blasfelds und zumindest ein zweiter Magnet zur Erzeugung des zweiten mag netischen Blasfelds. Zu einer kompakten, leichten und günstigen Bauweise trägt bei, wenn es sich bei den Magneten weiter vorzugsweise um Permanentmagneten handelt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Lichtbogenblaseinrichtung eine erste seitliche Polplatte, eine zweite seitliche Pol platte und eine dazwischen angeordnete mittlere Polplatte aufweist, wobei der ersten seitli chen Polplatte der erste Permanentmagnet zugeordnet ist, wobei der zweiten seitlichen Pol platte ein zweiter Permanentmagnet zugeordnet ist, und wobei der erste Permanentmagnet und der zweite Permanentmagnet entgegengesetzt gepolt sind, sodass das erste Blasfeld zwischen der ersten seitlichen Polplatte und der mittleren Polplatte, und das zweite Blasfeld zwischen der zweiten seitlichen Polplatte und der mittleren Polplatte aufgespannt wird. Diese Ausführungsform gewährleistet eine genaue Ausrichtung der beiden magnetischen Blasfel der bei gleichzeitig kompakter und einfacher Bauweise des Schaltgeräts. Es können weitere Polplatten oder Polplattensätze sowie weitere Permanentmagneten vorgesehen sein, insbe sondere um mehrere lokal begrenzte Bereiche der beiden Blasfelder aufzubauen. Bei dieser Ausführungsform sind die Polplatten, insbesondere die mittlere Polplatte, weiter vorzugswei se von einer Isolierung umgeben, damit die Schaltlichtbögen nicht auf die Polplatten über springen und die Polplatten dadurch beschädigen können. Die Permanentmagneten können ebenfalls von einer Isolierung umgeben sein. Die Isolierung kann aus einem geeigneten Kunststoff oder aus Keramik bestehen. Geeignete Kunststoffe sind vorzugsweise hochtem peraturbeständig. Keramik bietet den Vorteil, dass es selbst höchsten Temperaturen längere Zeit unbeschadet standhält.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktbrücke und die Lichtbogenlöscheinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten der beiden Festkontakte angeordnet sind. Die Kontaktbrücke befindet sich dabei auf derjeni gen Seite, welche die erste Kontaktfläche bzw. die zweite Kontaktfläche aufweist. Die Licht bogenlöscheinrichtung befindet sich somit auf der gegenüberliegenden Seite. Dadurch wird ein besonders einfacher Aufbau des erfindungsgemäßen Schaltgeräts erreicht.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Schaltgerät ein erstes Lichtbogenleitblech, ein zweites Lichtbogenleitblech, ein drittes Lichtbogenleitblech und ein viertes Lichtbogenleitblech aufweist, wobei sich das erste Lichtbogenleitblech vom ersten Abschnitt des ersten Festkontakts ausgehend zur Lichtbo genlöscheinrichtung erstreckt, wobei sich das zweite Lichtbogenleitblech vom zweiten Ab schnitt des ersten Festkontakts ausgehend zur Lichtbogenlöscheinrichtung erstreckt, wobei sich das dritte Lichtbogenleitblech vom ersten Abschnitt des zweiten Festkontakts ausge hend zur Lichtbogenlöscheinrichtung erstreckt, und wobei sich das vierte Lichtbogenleitblech vom zweiten Abschnitt des zweiten Festkontakts ausgehend zur Lichtbogenlöscheinrichtung erstreckt. Durch diese Ausführungsform wird der zu löschende Schaltlichtbogen zuverlässig und sicher in die Lichtbogenlöscheinrichtung geleitet. Um den Schaltlichtbogen auf dem Weg in die Lichtbogenlöscheinrichtung zu strecken, laufen das erste Lichtbogenleitblech und das vierte Lichtbogenleitblech vorzugsweise auseinander. Dasselbe gilt vorzugsweise auch für die Paarung aus zweitem Lichtbogenleitblech und drittem Lichtbogenleitblech. Die Lichtbo genleitbleche können weiter vorzugsweise separat gefertigt sein und weisen weiter vorzugs weise eine geringere Materialstärke auf als die Festkontakte. Selbstverständlich können die Lichtbogenleitbleche alternativ Teil der Festkontakte sein oder durch diese gebildet werden. Die Lichtbogenleitbleche können mit den Festkontakten beispielsweise verschweißt, ver schraubt oder anderweitig elektrisch mit den Festkontakten verbunden sein. Bei dieser Aus führungsform ist es generell von Vorteil, wenn die mittlere Polplatte gemäß der oben erwähn ten Ausführungsform zwischen dem ersten Lichtbogenleitblech und dem zweiten Lichtbogen leitblech sowie zwischen dem dritten Lichtbogenleitblech und dem vierten Lichtbogenleit blech angeordnet ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Verhältnis zwischen einer parallel zur Ausrichtung der beiden Blasfelder gemesse nen Länge der Kontaktbrücke und dem orthogonal dazu gemessenen ersten Abstand zwi schen den beiden Festkontakten zumindest 1 ,2 beträgt. Diese Ausführungsform trägt dazu bei, dass sich die beiden Schaltlichtbögen nicht miteinander vereinigen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Lichtbogenlöschkammer lediglich einen einzelnen Satz von Löschelementen für beide Austrittsbereiche der beiden magnetischen Blasfelder. Eine innere Hüllkurve der Löschele mente ist dabei vorzugsweise der Krümmung des Schaltlichtbogens beim Eintritt in die Löschelemente nachempfunden. Dadurch ergibt sich eine optimale Löschung des Schalt lichtbogen. Die Löschelemente können als separate Bauteile gefertigt oder auch durch ent sprechende Gehäusekonturen bzw. -Vorsprünge ausgeführt sein.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für ein elektrisches Schaltschütz.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeich nungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts,

Figur 2 die perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Schaltgeräts aus Figur 1 mit teilweise abgenommenem Gehäuse,

Figur 3 eine Detailansicht der beiden Festkontakte und der Kontaktbrücke des erfin dungsgemäßen Schaltgeräts aus den Figuren 1 und 2 von schräg unten mit den zur Lichtbogenlöscheinrichtung führenden Lichtbogenleitblechen und den Lösche lementen der Lichtbogenlöscheinrichtung,

Figur 4 eine weitere Detailansicht der beiden Festkontakte und der Kontaktbrücke des erfindungsgemäßen Schaltgeräts in einer perspektivischen Darstellung mit Per manentmagneten und Polplatten zur Erzeugung der beiden magnetischen Blas felder,

Figur 5 die Darstellung aus Figur 4 ohne Abbildung der vordersten der insgesamt drei

Pol platten, Figur 6 eine Unteransicht der in Figur 4 gezeigten Bauteile,

Figur 7 eine weitere Ansicht auf die in den Figuren 4 und 6 gezeigten Bauteile von schräg oben,

Figur 8 die Darstellung aus Figur 5 mit zusätzlich gezeigter Isolierung der mittleren Pol platte, und

Figur 9 die Ansicht aus Figur 3 etwas vergrößert und ohne Darstellung der Löschelemen te der Lichtbogenlöscheinrichtung.

Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen be zeichnet sind. Sofern in einer Figur Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfol gende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schaltgeräts 1 gemäß eines Ausführungs beispiels der vorliegenden Erfindung. Bei dem Schaltgerät handelt es sich um ein bidirektio nal schaltendes Schaltschütz. Zu erkennen sind in Figur 1 lediglich die beiden zusammenge setzten Gehäusehälften 29 und 30 des erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1 , die beiden An schlusskontakte 5 und 6, welche gleichzeitig die beiden Festkontakte des Schaltgeräts bil den, sowie die Lichtbogenlöscheinrichtung 2 des Schaltgeräts mit mehreren Löschelementen 3, die beispielsweise aus Keramik bestehen können.

Figur 2 zeigt dieselbe Ansicht des elektrischen Schaltgeräts 1 , wobei in Figur 2 die vordere Gehäusehälfte 29 nicht dargestellt ist. In dieser Darstellung ist zu erkennen, dass unter den beiden Festkontakten 5 und 6 eine Kontaktbrücke 11 angeordnet ist, die über einen elektro magnetischen Antrieb 4 von einer geöffneten Stellung, in welcher kein Kontakt zwischen der Kontaktbrücke 11 und den beiden Festkontakte 5 und 6 besteht, in eine geschlossene Stel lung überführt werden kann, in der die Kontaktbrücke 11 die beiden Festkontakte 5 und 6 elektrisch miteinander verbindet.

Figur 3 zeigt eine Detailansicht auf die beiden Festkontakte 5 und 6 sowie die Kontaktbrücke 11 von schräg unten. Wie aus der Abbildung hervorgeht, weist der erste Festkontakt 5 eine erste Kontaktfläche 7 auf, wobei der zweite Festkontakt 6 eine zweite Kontaktfläche 8 auf weist. Auf der Kontaktbrücke 11 befinden sich eine dritte Kontaktfläche 9 sowie eine vierte Kontaktfläche 10. Die Paarung aus erster Kontaktfläche 7 und dritter Kontaktfläche 9 bildet eine erste Kontaktstelle der Doppelunterbrechung, die zweite Paarung aus zweiter Kontakt- fläche 8 und vierter Kontaktfläche 10 bildet die zweite Kontaktstelle. In Figur 3 ist ferner zu erkennen, dass die beiden Festkontakte 5 und 6 jeweils Y-förmig bzw. gabelförmig ausge führt sind. Der erste Festkontakt weist somit einen erste Abschnitt 17, auf welchem sich die erste Kontaktfläche 7 befindet, sowie einen parallel dazu verlaufenden zweiten Abschnitt 18 auf. Gleichermaßen weist der zweite Festkontakt 6 ebenfalls einen ersten Abschnitt 19, auf welchem sich die zweite Kontaktfläche 8 befindet, sowie einen parallel dazu verlaufenden zweiten Abschnitt 20 auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Kontaktbrücke 11 eine ebene Form auf und kann somit auf kostengünstige Weise aus einem flachen Blech hergestellt werden. Um bei dieser flachen Ausführungsform der Kontaktbrücke eine zuver lässige Lichtbogenlöschung zu gewährleisten, darf ein erster Abstand A, der zwischen dem ersten Abschnitt des einen der beiden Festkontakte und dem jeweils gegenüberliegenden zweiten Abschnitt des anderen der beiden Festkontakte definiert ist, maximal dem 2,5- fachen Wert eines zweiten Abstands B entsprechen, der bei geöffneten Kontakten sowohl zwischen erster Kontaktfläche 7 und dritter Kontaktfläche 9 als auch zwischen zweiter Kon taktfläche 8 und vierter Kontaktfläche 10 besteht. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und dass der zweite Abstand B bei voll ständig geöffneten Kontakten gemessen wird, weshalb sich das geforderte Verhältnis zwi schen erstem Abstand A und zweitem Abstand B nicht zwingend aus der Figur 3 ableiten lässt.

In Figur 4 sind zusätzlich die wesentlichen Elemente der Lichtbogenblaseinrichtung des er findungsgemäßen Schaltgeräts gezeigt. Die Lichtbogenblaseinrichtung weist eine erste seit liche Polplatte 31 , eine zweite seitliche Polplatte 32 und eine dazwischen angeordnete mittle re Polplatte 33 auf, wobei der ersten seitlichen Polplatte zwei erste Permanentmagneten 13 zugeordnet sind, und wobei der zweiten seitlichen Polplatte zwei zweite Permanentmagne ten 14 zugeordnet sind. Die Permanentmagneten befinden sich jeweils zwischen der zuge hörigen seitlichen Polplatte und der mittleren Polplatte. Ein magnetischer Rückschluss zwi schen den Polplatten wird durch zusätzliche Eisenkerne 12 erreicht. Die Eisenkerne 12 sind jedoch nicht zwingend erforderlich, insbesondere wenn Permanentmagneten verwendet werden, die sich über die gesamte Distanz zwischen der mittleren Polplatte und der jeweili gen äußeren Polplatte erstrecken. Die beiden ersten Permanentmagneten 13 sind entge gengesetzt zu den beiden zweiten Permanentmagneten 14 gepolt, sodass zwischen der ers ten Polplatte 31 und der mittleren Polplatte 33 ein erstes magnetisches Blasfeld besteht, welches entgegengesetzt zu einem zweiten magnetischen Blasfeld ausgerichtet ist, das zwi schen der zweiten seitlichen Polplatte 32 und der mittleren Polplatte 33 aufgebaut wird. Wie in Figur 7 gezeigt ist, verlaufen die Magnetfeldlinien 38 des ersten Blasfelds direkt entgegen gesetzt zu den Magnetfeldlinien 39 des zweiten magnetischen Blasfelds.

Die Polplatten 31 , 32 und 33, die zugehörigen Permanentmagneten 13 und 14, sowie die Eisenkerne 12 sind jeweils von einer schützenden Isolierung umgeben, die verhindert, dass die beim Öffnen der Kontaktstellen entstehenden Schaltlichtbögen auf die genannten Bautei le überspringen und/oder die genannten Bauteile entweder durch direkte Einwirkung oder durch das Plasma, welches aufgrund der Schaltlichtbögen entsteht, beschädigen. In Figur 8 ist gezeigt, dass die Isolierung der mittleren Polplatte 33 aus zwei Isolierungshälften 27 und 28 besteht, die gleichzeitig eine Halterung für die Löschelemente 3 der Lichtbogenlöschein richtung 2 bilden.

Aus den Figuren 4 bis 8 geht hervor, dass der erste Abschnitt 17 des ersten Festkontakts 5 und der zweite Abschnitt 20 des zweiten Festkontakts 6 innerhalb des ersten Blasfelds an geordnet sind. Der zweite Abschnitt 18 des ersten Festkontakts 5 ist ebenso wie der erste Abschnitt 19 des zweiten Festkontakts 6 innerhalb des zweiten Blasfelds angeordnet. Insbe sondere in Figur 6 ist gezeigt, dass die Kontaktbrücke 11 Z-förmig ausgeführt ist und einen mittleren Abschnitts 23, welcher sich vom ersten Blasfeld zum zweiten Blasfeld erstreckt und im Wesentlichen parallel zu den Magnetfeldlinien der beiden Blasfelder ausgerichtet ist, so wie zwei im 90° Winkel davon abstehende Abschnitte 21 und 22 aufweist. Die dritte Kontakt fläche 9 befindet sich dabei auf dem ersten Abschnitt 21 , die vierte Kontaktfläche 10 befindet sich auf dem zweiten Abschnitt 22.

Figur 9 zeigt das Wirkprinzip des erfindungsgemäßen Schaltgeräts. Beim Öffnen der Kon taktstellen entstehen zwei Schaltlichtbögen, bei der im dargestellten Fall bestehenden Stromrichtung sind das ein erster Schaltlichtbogen 15 an der ersten Kontaktstelle und ein zweiter Schaltlichtbogen 16 an der zweiten Kontaktstelle. Da sich die beiden Kontaktstellen in jeweils einem der entgegengesetzt ausgerichteten magnetischen Blasfelder befinden, werden die beiden Schaltlichtbögen 15 und 16 zunächst in gleicher Richtung von der jeweili gen Kontaktstelle weggeblasen. Im dargestellten Fall bewegen sich beide Schaltlichtbögen 15 und 16 zunächst nach rechts. Die dabei der Reihe nach erreichten Positionen der beiden Schaltlichtbögen sind durch die Bezugszeichenfolgen 15, 15‘, 15“, 15‘“, 15““ und 16, 16‘, 16“ dargestellt. Der Schaltlichtbogen 15 läuft dabei auf den zweiten Abschnitt 20 des zweiten Festkontakts 6 zu. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kontaktbrücke 11 springt der auf der Kontaktbrücke 11 bestehende Fußpunkt des ersten Schaltlichtbogens 15 nach kurzer Zeit auf den zweiten Abschnitt 20 des zweiten Festkontakts 6 über (Position 15““). Dabei erlischt der zweite Schaltlichtbogen 16. Der erste Schaltlichtbogen 15 wird aufgrund der Wirkung des ersten Blasfelds in weiterer Folge zwischen den beiden Festkontakte 5 und 6 hindurch in die Lichtbogenlöscheinrichtung 2 geblasen. Er wird auf dem Weg dorthin durch die beiden Lichtbogenleitbleche 34 und 37 gestreckt.

Bei umgekehrter Stromrichtung entsteht der erste Schaltlichtbogen 15 nicht an der ersten Kontaktstelle sondern an der zweiten Kontaktstelle. Beide Schaltlichtbögen bewegen sich in diesem Fall zunächst nach links. Nach Kommutierung des ersten Schaltlichtbogens von der Kontaktbrücke 11 auf den zweiten Abschnitt 18 des ersten Festkontakts 5 erlischt der zweite Schaltlichtbogen an der ersten Kontaktstelle. Der Schaltlichtbogen 15 wird in weiterer Folge aufgrund der Wirkung des zweiten magnetischen Blasfelds in die Lichtbogenlöscheinrichtung 2 getrieben. Auf dem Weg dorthin wird er in diesem Fall durch die Paarung aus den beiden Lichtbogenleitblechen 35 und 36 gestreckt.

Wie aus den Figuren 8 und 9 hervorgeht, weist die Kontaktbrücke 11 an der Stelle, an wel cher der Schaltlichtbogen auf den gegenüberliegenden Festkontakt überspringen soll, eine scharfe Kante 24 zwischen der Oberseite der Kontaktbrücke und einer Längsseite 26 der Kontaktbrücke auf. Die scharfe Kante verhindert, dass der Fußpunkt des Schaltlichtbogens auf die Längsseite 26 weiter wandert. Weiter ist vorgesehen, dass die Kontaktbrücke 11 an der Stelle, an welcher ein Fußpunkt des zweiten Schaltlichtbogens 16 stehen bleiben soll, bevor der zweite Schaltlichtbogen 16 erlischt, ebenfalls eine scharfe Kante zwischen der Oberseite 25 der Kontaktbrücke 11 und einer Stirn- bzw. Längsseite der Kontaktbrücke 11 aufweist. Der zweite Schaltlichtbogen 16 wird dadurch wirksam in seiner Bewegung abge bremst.

Bezugszeichenliste

1 Schaltgerät

2 Lichtbogenlöscheinrichtung

3 Löschelement

4 Elektromagnetischer Antrieb

5 erster Festkontakt

6 zweiter Festkontakt

7 erste Kontaktfläche

8 zweite Kontaktfläche

9 dritte Kontaktfläche

10 vierte Kontaktfläche

11 Kontaktbrücke

12 Eisenkern

13 erster Permanentmagnet

14 zweiter Permanentmagnet

15 erster Schaltlichtbogen

16 zweiter Schaltlichtbogen

17 erster Abschnitt des ersten Festkontakts

18 zweiter Abschnitt des ersten Festkontakts

19 erster Abschnitt des zweiten Festkontakts

20 zweiter Abschnitt des zweiten Festkontakts

21 erster Abschnitt der Kontaktbrücke

22 zweiter Abschnitt der Kontaktbrücke

23 dritter Abschnitt der Kontaktbrücke

24 scharfe Kante

25 Oberseite der Kontaktbrücke

26 Längsseite der Kontaktbrücke

27 Isolierung

28 Isolierung

29 vordere Gehäusehälfte

30 hintere Gehäusehälfte

31 erste seitliche Polplatte

32 zweite seitliche Polplatte

33 mittlere Polplatte

34 erstes Lichtbogenleitblech 35 zweites Lichtbogenleitblech

36 drittes Lichtbogenleitblech

37 viertes Lichtbogenleitblech

38 Magnetfeldlinie des ersten magnetischen Blasfelds

39 Magnetfeldlinie des zweiten magnetischen Blasfelds A erster Abstand

B zweiter Abstand