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Title:
CONTACT DEVICE FOR A CHANGER RELAY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1991/006964
Kind Code:
A1
Abstract:
The relay of the invention has a mobile spring (2) with contact pieces (5, 6) located on each side of the free end (3) of the spring, the current to be switched being fed to the contact pieces (5, 6) through an electrical connection wire (9). In order to ensure that the mass distribution in the vicinity of the free end (3) of the spring (2) is as symmetrical as possible and that the current to be switched is fed to the contact pieces with the smallest possible losses, the invention calls for the contact pieces (5, 6) to be connected electrically directly to one end (8) of the electrical connection wire (9). For this purpose, one end (8) of the connection wire (9) or one contact piece (5, 6) preferably has an extension piece whose end surface acts as a join surface to establish electrical contact.

Inventors:
HENDEL HORST (DE)
KERN JOSEF (DE)
Application Number:
PCT/DE1989/000689
Publication Date:
May 16, 1991
Filing Date:
October 24, 1989
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01H1/00; H01H1/58; H01H11/04; H01H50/54; (IPC1-7): H01H1/58; H01H11/04
Foreign References:
DE1665958A11971-04-08
GB1158119A1969-07-16
EP0167668A11986-01-15
US3930211A1975-12-30
EP0136592A11985-04-10
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Claims:
Patentansprüche
1. Kontaktanordnung für ein WechslerRelais mit mindestens zwei Schaltkontaktstücken (5, 6), die beidseitig an einem freien Ende (3) einer bewegbaren Kontaktfeder (2) angeordnet sind, und mit einer elektrischen Anschlußleitung (9), deren eines Ende (8) mit einem ersten Schaltkontaktstück (5) unmittelbar elektrisch leitend verbunden ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine unmittelbare elektrisch leitende Verbindung der weiteren Schaltkontaktstücke (6) mit dem einen Ende (8) der elektrischen Anschlußleitung (9). (Fig. 1).
2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest eines der weiteren Schaltkontaktstücke (6) einen Ansatz (22) aufweist, der mit dem einen Ende (8) der elektrischen Anschlußleitung (9) elektrisch leitend verbunden ist. (Fig. 2, Fig. 3).
3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das eine Ende (42) der elektrischen Anschlußleitung (43) einen Ansatz (44) aufweist, der mit dem mindestens einen weiteren Schaltkontaktstück (40) elektrisch leitend verbunden ist. (Fig. 4, Fig. 5).
4. Kontaktanordnung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ansatz (22; 44) durch eine Ausnehmung (21) in dem freien Ende (3) der Kontaktfeder (2) hiπdurchgreift. (Fig. 3, Fig. 5).
5. Kontaktanordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ansatz (22, 44) in der Ausnehmung (21) befestigt ist. (Fig. 3, Fig. 5).
6. Kontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die elektrisch leitenden Verbindungen Schweißverbindungen sind und daß die Schaltkontaktstücke (5, 6) im Bereich ihrer ■ Schweißzonen eine das Schweißverhalteπ verbessernde Plattierung (22, 23) aufweisen. (Fig. 3).
Description:
Kontaktanordnung für ein Wechsler-Relais

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung für ein Wechsler-Relais mit mindestens zwei Schaltkontaktstücken, die beidseitig an einem freien Ende einer bewegbaren Kontaktfeder angeordnet sind, und mit einer elektrischen Aπschlußleitung, deren eines Ende mit einem Schaltkontaktstück unmittelbar elektrisch leitend verbunden ist.

Bei einer derartigen bekannten Kontaktanordnung (EP-A-01 67 668) für ein Wechsler-Relais hoher Schaltleistung ist eine zwischen zwei Gegenkontaktele enten bewegbare Kontaktfeder an ihrem freien Ende mit zwei beidseitig angeordneten Schaltkontakt stücken versehen. Das auf der einen Seite der bewegbaren Kon- taktfeder angeordnete erste Schaltkontaktstück ist unmittelbar mit einer als Kupferlitze ausgebildeten elektrischen Anschlu߬ leitung verbunden, so daß die Kontaktfeder selbst den zu schal¬ tenden Strom nicht führt. Um eine für die Verbindung der elek¬ trischen Anschlußleitung mit dem ersten Schaltkontaktstück ausreichende Kontaktierungsfläche zu schaffen, ist dieses so lang ausgebildet, daß es die Breite des freien Endes der be¬ wegbaren Kontaktfeder übersteigt. Das auf der anderen Seite des freien Endes der Kontaktfeder angeordnete zweite Schalt¬ kontaktstück entspricht in seiner Breite annähernd der Breite des freien Endes der Kontaktfeder. Dieses vergleichsweise kurze Schaltkoπtaktstück ist bei der bekannten Kontaktanordnung ent¬ weder mit der Kontaktfeder verschweißt oder mittels eines An¬ satzes mit dem ersten vergleichsweise langen Schaltkontaktstück verbunden. Bei beiden Varianten fließt der zu schaltende Strom in jeder kontaktgebenden Stellung der Kontaktfeder über das lange Schaltkontaktstück, so daß dieses, verglichen mit dem kurzen Schaltkontaktstück eine stärkere Erwärmung erfährt. Fließt der zu schaltende Strom zu dem kurzen Schaltkontakt¬ stück, so hat er mindestens zwei Verbindungen zu passieren. Jede Verbindung stellt aber einen erhöhten ohmschen Widerstand dar, der eine elektrische Verlustleistung verursacht. Die

unterschiedlich ausgebildeten Schaltkontaktstücke führen zu einer unsymmetrischen Masseverteilung, die sich insbesondere durch ein ungünstiges dynamisches Verhalten während der Schalt¬ vorgänge, z. B. in einer verstärkten Prellneigung, bemerkbar macht. Durch das lange Schaltkontaktstück erfordert die bekann¬ te Kontaktanordnung einen Edelmetallbedarf, der im Vergleich zu dem für die reinen kontaktgebenden Flächen der Schaltkontakt¬ stücke erforderlichen Edelmetallbedarf wesentlich erhöht ist. Die Herstellung und Verarbeitung unterschiedlich langer Schalt- kontaktstücke erhöht weiterhin die Herstellungskosten für die bekannte Kontaktanordnung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einer Kontaktanordnung ein wesentlich verbessertes Betriebsverhalten bei gleichzeitiger Senkung der Herstellungskosten zu verleihen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der Kontaktanordnugn der eingangs genannten Art eine unmittelbare elektrisch leitende Verbindung der weiteren Schaltkontaktstücke mit dem einen Ende der elektrischen Anschlußleitung besteht. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der zu schaltende Strom in jeder kontaktgebenden Stellung der Kontaktfeder über nur eine einzige Fügestelle bzw. elektrische Verbindung zu dem jeweiligen Schaltkontaktstück fließt. Weil für jedes Schalt- kontaktstück nur noch die Kontaktfläche zur jeweiligen Verbin¬ dung mit dem einen Ende der elektrischen Anschlußleitung vor¬ zusehen ist, wird der erforderliche Edelmetallbedarf des ersten Schaltkontaktstückes erheblich vermindert und eine ungleich¬ mäßige Erwärmung der beiden Schaltkontaktstücke der erfindungs- gemäßen Kontaktanordnung in vorteilhafter Weise vermieden.

Außerdem ergibt sich durch die annähernd gleiche Ausbildung der Schaltkontaktstücke eine wesentlich günstigere, d. h. gleich¬ mäßigere Massenverteilung im Berreich des freien Endes der Kontaktfeder.

Eine vorteilhafte Fortbildung der er findungsgemäßen Kontakt -

anordnung sieht vor, daß zumindest eines der weiteren

Schaltkontaktstücke einen Ansatz aufweist, der mit dem einen Ende der elektrischen Anschlußleituπg elektrisch leitend verbunden ist. Mit einem derartigen Ansatz ist einerseits in vorteilhafter Weise ein definierter Bereich zur Bildung der elektrisch leitenden Verbindung geschaffen, und andererseits kann durch diesen Ansatz gegebenenfalls die Dicke der Kontaktfeder überbrückt werden.

Eine weitere vorteilhafte Fortbildung der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung besteht darin, daß das eine Ende der elek¬ trischen Anschlußleitung einen Ansatz aufweist, der mit dem mindestens einen weiteren Schaltkontaktstück elektrisch leitend verbunden ist. Eine derartige Ausgestaltung der erfindungs- gemäßen Kontaktanordnung hat den Vorteil, daß vollständig gleichartig ausgeführte Schaltkontaktstücke Verwendung finden; dies ist aufgrund der so erhöhten Stückzahlen identischer Schaltkontaktstücke in wirtschaftlicher Hinsicht günstig. Der Ansatz des einen Endes der elektrischen Anschlußleitung kann beispielsweise durch Anpragen hergestellt werden, nachdem das eine Ende der elektrischen Anschlußleitung in einem Schwei߬ vorgang verdichtet wurde. Es ist auch denkbar, daß sowohl das zweite Schaltkontaktstück als auch das eine Ende der elek¬ trischen Anschlußleitung jeweils Ansätze aufweisen, deren Summe der Dicke der Kontaktfeder entspricht.

Eine weitere vorteilhafte Fortbildung der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung sieht vor, daß der Ansatz durch eine Aus¬ nehmung in dem freien Ende der Kontaktfeder hindurchgreift. Mit einer derartigen Ausnehmung ist in vorteilhafter Weise die Positionierung des Ansatzes vereinfacht, so daß insgesamt eine höhere Fertigungsqualität erreichbar ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung sieht vor, daß der Ansatz in der Ausnehmung befestigt ist. Damit wird während des Fertigungsprozesses

zwischen dem den Ansatz aufweisenden Element - nämlich dem einen Ende der elektrischen Anschlußleitung und/oder dem zweiten Schaltkontaktstück - und der Kontaktfeder eine bauliche Einheit gebildet, die beispielsweise im Hinblick auf die Handhabung während der Fertigung vorteilhaft ist.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kontaktanordnung besteht darin, daß die elektrisch leitenden Verbindungen Schweißverbindungen sind und die Schaltkontakt- stücke im Bereich ihrer Schweißzonen eine das Schweißverhalten verbessernde Plattierung aufweisen. Auf diese Weise wird die mechanische Güte und die Leitfähigkeit der Schweißverbindung zwischen den jeweiligen Schaltkontaktstücken und dem einen Ende der elektrischen Anschlußleitung weiter verbessert, wodurch eine Verminderung des ohmschen Widerstandes in diesen Bereichen erzielt und damit die Erwärmung der Schaltkontaktstücke bzw. der gesamten Kontaktanordnung, während der zu schaltende Strom fließt, weiter vermindert wird.

Die erfiπdungsgemäße Kontaktanordnung zeichnet sich insgesamt durch eine erhebliche Reduzierung der während der Schalt¬ vorgänge zu bewegenden Massen aus, was sich einerseits auf das dynamische Verhalten der Kontaktanordnung günstig auswirkt und andererseits geringere Antriebskräfte erforderlich macht.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäß gestaltete Kontaktanordnung, Fig. 2 Einzelheiten der Gestaltung des freien Endes der Kontaktfeder mit den Schaltkontaktstücken,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Figur 2 im Bereich der

Schaltkontaktstücke, Fig. 4 Einzelheiten einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit des freien Endes der Kontaktfeder mit den beiden Schaltkontaktstücken und

Fig. 5 einen Schnitt in der Figur 4 im Bereich der

Schaltkontaktstücke.

Die in der Figur 1 schematisch dargestellte Kontaktanordnung ist Teil eines Relais, wie es beispielsweise in dem deutschen Gebrauchsmuster 83 25 986 mit seinem Magnetsystem allgemein beschrieben ist. An einem andeutungsweise dargestellten Anker 1 ist eine Kontaktfeder 2 befestigt. Die Kontaktfeder 2 weist ein freies Ende 3 auf, das als Mittelkontaktfeder in einem Wechsler- Relais dient. Die Kontaktfeder 2 bzw. ihr freies Ende 3 nimmt je nach Stellung des Ankers 1 zwei stabile Stellungen ein. In der ersten stabilen Stellung (in der Figur 1 dargestellt) bildet ein Gegenkontaktelement 4 mit einem Schaltkontaktstück 5 einen geschlossenen elektrischen Kontakt. In der zweiten stabilen Stellung des freien Endes 3 der Kontaktfeder 2 bildet ein zweites Schaltkontaktstück 6 mit einem weiteren Gegen¬ kontaktelement 7 einen geschlossenen elektrischen Kontakt (Figur 1 zeigt diesen Kontakt in geöffnetem Zustand). Zwischen den Schaltkontaktstücken 5 und 6 befindet sich ein Ende 8 einer als Kupferlitze ausgebildeten elektrischen Anschlußleitung 9. Das weitere Ende 10 der elektrischen Anschlußleitung 9 ist mit einem Anschlußelement 11 verbunden. Auch die Gegenkoπtakt- elemente 4 und 7 sind jeweils mit Anschlußelementen 12 bzw. 13 verbunden, die durch einen in der Figur 1 nicht dargestellten Sockel des Wechsler-Relais als Außenanschlüsse austreten.

In der Figur 2 ist der Bereich des freien Endes 3 der Kontakt¬ feder 2 in Explosionsdarstellung gezeigt. Das eine Ende 8 der elektrischen Anschlußleitung 9 ist in einem Schweißvorgaπg verdichtet worden und weist eine plattenförmige Gestalt auf. Auf der einen Seite des einen Endes 8 der elektrischen

Anschlußleitung 9 befindet sich das rechteckförmig ausgebildete Schaltkontaktstück 5, das auf seiner dem einen Ende 8 zuge¬ wandten Oberfläche mit einer dünnen Silberschicht 20 plattiert ist. Das freie Ende 3 der Kontaktfeder 2 weist eine Ausnehmung 21 auf, durch die im gefügten Zustand ein Ansatz 22 des nietartig ausgebildeten Schaltkontaktstücks 6 hindurchgreift.

Die Stirnfläche des Ansatzes 22 ist ebenfalls mit einer

Silberschicht 23 plattiert.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Figur 2 im Bereich der Schaltkontaktstücke im gefügten Zustand. Durch die Plattierung mit den Silberschichten 20 bzw. 23 ergibt sich nach dem Fügen der Schaltkontaktstücke 5 und 6 eine großflächige, hochwertige Schweißverbindung mit dem einen Ende 8 der elektrischen Anschlußleitung 9, so daß eine weitgehend verlustarme Stromführung zwischen der elektrischen Anschlußleitung 9 und dem jeweiligen kontaktbildenden Schaltkontaktstück 5 bzw. 6 erfolgt. Im Bereich der Schaltkontaktstücke 5 und 6 erkennt man eine weitgehend symmetrische Verteilung der Gesamtmasse.

Steht das Schaltkontaktstück 5 mit dem Gegenkontaktelement . 4 in Verbindung (erste stabile Stellung der Kontaktfeder 2), so fließt der zu schaltende Strom über das Anschlußelement 11, über die elektrische Anschlußleitung 9 das eine Ende 8 der elektrischen Anschlußleitung und die (einzige) elektrische Verbindung zwischen dem einen Ende 8 und dem Schaltkontaktstück 5 und über das Anschlußelement 12 (siehe Fig. 1). In gleicher Weise legt der zu schaltende Strom bei der zweiten stabilen Stellung der Kontaktfeder 2 einen entsprechenden Weg über die (einzige) elektrische Verbindung des Schaltkontaktstücks 6 mit dem einen Ende 8 der elektrischen Anschlußleitung 9 zum An¬ schlußelement 13 zurück.

In der Figur 4 ist eine weitere Einzelheit der Kontakt¬ anordnung in Explosionsdarstellung gezeigt, bei der ein Schaltkontaktstück 40 und ein zweites Schaltkontaktstück 41 identisch ausgebildet sind. Zwischen den Schaltkontaktstücken 40 und 41 befindet sich ein Ende 42 einer elektrischen Anschlußleitung 43, das durch entsprechende Prägung beim Verdichten mit einem Ansatz 44 versehen ist. Der Ansatz 44 ist in seiner Höhe 45 auf die Dicke des freien Endes 3 der Kontakt¬ feder 2 und in seinem Durchmesser 46 auf den Durchmesser der

Ausnehmung 21 abgestimmt. Dem einen Ende 42 der elektrischen Anschlußleitung 43 zugewandte Oberflächen 47 und 48 der Schalt¬ kontaktstücke 40 bzw. 41 sind mit einer Schweißhilfe in Form einer silberhaltigen Schicht ausgestattet.

In der Figur 5 sind die im Zusammenhang mit der Figur 4 beschriebenen Elemente im zusammengefügten Zustand im Schnitt dargestellt. Der Ansatz 44 ist mit der Ausnehmung 21 der Kontaktfeder 2 durch eine Vorvernietung verbunden, bevor die Verbindung zwischen den Schaltkontaktstücken 40 und 41 mit dem einen Ende 42 der elektrischen Anschlußleitung 43 bzw. dem Ansatz 44 durch Verschweißen hergestellt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Schaltkontaktstücke 40 und 41 von demselben Bandmaterial in gleichbleibenden Längen abge- trennt werden, wobei das Bandmaterial beispielsweise aus einer einseitig (Kontaktfläche) edelmetallbeschichteten Kupfer¬ legierung bestehen kann, die bereits auf ihrer anderen Seite mit der Schweißhilfe beschichtet ist. Durch die gleichartige Ausgestaltung der Schaltkontaktstücke 40 und 41 ergibt sich darüber hinaus eine besonders symmetrische Ausbildung der Kontaktanordnung.