[0001] Die Erfindung betrifft einen Kontaktapparat eines elektrischen Schaltgeräts, insbesondere
als Niederspannungsschaltgerät, bei dem die elektrodynamische Wirkung parallel fließender
Ströme insbesondere zur elektrodynamischen Kontakttrennung eingesetzt wird.
[0002] Beispielsweise zeigt die
EP 0 560 696 A1 einen Schalter, bei dem das feststehende Schaltstück mit einem schleifenförmig gebogenen
Leiterabschnitt verbunden ist. Der schleifenförmige Leiterabschnitt ist dabei derart
gebogen, dass bei einem durch den Leiterabschnitt fließenden Strom auf den Kontaktarm
eine elektrodynamische Magnetkraft wirkt, die ab einer vorgebbaren Stromstärke (Kurzschlussstrom)
zu einer Öffnungsbewegung des Kontaktarms und damit auch des beweglichen Schaltstückes
führt.
[0003] In der
DE 19700758 C1 wird eine Weiterentwicklung des vorgenannten Kontaktapparats beschrieben, bei dem
der schleifenförmige Leiterabschnitt sich aus mindestens zwei fest miteinander verbundenen
Windungen zusammensetzt, deren Achsen eine gemeinsame Spulenachse bilden.
[0004] Bei einer weiteren Kontaktanordnung mit gebogenen Leiterabschnitten wird zusätzlich
eine Verlagerung der Kontaktstücke während der Kontaktberührung vorgenommen (
DE 102008 049789 A1). Hierbei wird eine parallel liegende Stromschleife entweder zum elektrodynamisch
verstärkten Öffnen oder gar nicht durchflossen.
[0005] Kontaktapparate mit feststehendem Schaltstück und einem schleifenförmig gebogenen
Leiterabschnitt haben den Nachteil, dass im zuführenden Leiterteil (Stromschiene)
die schleifenförmige Biegung vorhanden ist und durch die Leiterschleife ein besonderer
Raumbedarf entsteht. Weiterhin ist bei der Herstellung des gebogenen Leiterteils ein
Fertigungsschritt notwendig, der bei Einsatz von gerade ausgebildeten Stromschienen
nicht auftreten würde.
[0006] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Stromführungsanordnung eines Kontaktapparats
anzugeben, die möglichst platzsparend aufgebaut ist, bei dem die elektrodynamische
Wirkung parallel fließender Ströme genutzt wird und die Leiterabschnitte vorzugsweise
aus flachen, geraden Stromschienen aufgebaut sind.
[0007] Die Lösung der Aufgabe wird im Hauptanspruch angegeben. Weiterführende, vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in Unteransprüchen formuliert.
[0008] Der Kern der Erfindung ist ein Kontaktapparat eines elektrischen Schaltgeräts mit
mindestens einem Festkontakt und mit einem Drehkontaktkörper mit mindestens einem
Kontaktarm, an dem endseitig ein Bewegtkontaktstück angeordnet ist und mit zuführenden
und abführenden Stromleitern in mehreren Leiterabschnitten, wobei der Strompfad im
Kontaktapparat aus den Leiterabschnitten eine schraubenförmige Windung mit mindestens
360° Umlauf bildet mit einer Achse senkrecht zur Ebene, in der der Drehkontaktkörper
bewegbar ist.
[0009] Im Kontaktapparat ist hierbei mindestens ausgebildet:
- ein erster, starrer Stromleiter, der zum mindestens einen Festkontakt führt,
- ein zweiter Leiterabschnitt, der durch Kontakte des Kontaktapparats verläuft,
- ein dritter Leiterabschnitt, der über den mindestens einen Kontaktarm des Drehkontaktkörpers
verläuft, und
- ein letzter, fünfter Leiterabschnitt als zu- oder abführender Stromleiter, und der
eng benachbart zum ersten Leiterabschnitt verläuft.
[0010] Die erfindungsgemäße Anordnung liefert einen geschlossenen Strompfad im Kontaktapparat,
bei dem die Stromrichtungen - bei geschlossenem Kontaktapparat - im erstem Leiterabschnitt,
im fünftem Leiterabschnitt und im dritten Leiterabschnitt parallel liegen, jedoch
die Stromrichtungen im erstem Leiterabschnitt und im fünftem Leiterabschnitt gleichsinnig
und die Stromrichtung im drittem Leiterabschnitt gegengesetzt zu den vorgenannten
Stromrichtungen sind.
[0011] Es wird eine verbesserte elektrodynamische Öffnungsbewegung des Kontaktes gegenüber
herkömmlichen Anordnungen bewirkt. Es entsteht ein Beschleunigungsmagnetfeld mit doppelter
elektrodynamischen Wirkung auf den (mindestens einen) Kontaktarm des Drehkontaktkörpers,
in dem der Strom in Gegenrichtung fließt.
[0012] Eine erweiterte bevorzugte Ausführungsform eines Kontaktapparats besteht darin, dass
an einem Drehkontaktkörper gegenüberliegende Kontaktarme und an den Kontaktarmenden
je ein Kontaktstück als Bewegtkontaktstück ausgebildet ist, das jeweils mit einem
Festkontaktstück zusammenwirkt. Der Drehkontaktkörper der weiteren Ausführungsform
hat vorzugsweise eine um seine Drehachse drehsymmetrische Ausbildung. Es werden also
einarmige oder zweiarmige Kontaktapparate vorgeschlagen, die nach der Erfindung gestaltet
sind.
[0013] Bei dem Kontaktapparat mit zweiarmig ausgebildetem Drehkontaktkörper kann den Drehkontaktkörper
- wie aus dem Stand der Technik für solche Kontaktapparate bekannt - in einem Rotorgehäuse
entgegen einer Federkraft drehbeweglich gelagert sein.
[0014] Der erste Leiterabschnitt und der fünfte Leiterabschnitt ist je ein gerade ausgebildeter
Stromleiter, der beginnend an einer Anschlussklemme zum mindestens einen Festkontakt
verläuft.
[0015] Der mitbewegbar ausgebildete Stromleiter des vierten Leiterabschnitts soll den Bewegungen
des Drehkontaktkörpers folgen können. Der vierte Leiterabschnitt, der den dritten
Leiterabschnitt mit dem fünften Leiterabschnitt verbindet, kann als Kupferlitze ausgebildet
sein. Es kann jedoch auch der mitbewegbar ausgebildete Stromleiter des vierten Leiterabschnitts
aus starren (beispielsweise drei) Einzelstücken gebildet sein. Die Einzelstücken sind
dabei miteinander und an Verbindungspunkten mit dem dritten und dem fünften Leiterabschnitt
gelenkig ausgebildet. In den gelenkig ausgebildeten Verbindungspunkte sind sogenannte
Stromgelenke vorhanden, die stromleitend ausgeführt sind. Die Stromgelenke haben federbelastete
Achsverbindungen, in denen sie Drehungen ausführen können.
[0016] Der erste Leiterabschnitt und der letzte Leiterabschnitt verlaufen mindestens in
der Länge des mindestens einen Kontaktarms des Drehkontaktkörpers parallel nebeneinander
und möglichst eng benachbart.
[0017] Der erste Leiterabschnitt und der letzte Leiterabschnitt sind gegeneinander isoliert
ausgebildet, vorzugsweise derart, dass sie mit einer Isolierzwischenschicht aufeinanderliegend
gelagert sind. Weiterhin sollte vorgesehen sein, dass auch andere nah beieinander
liegende Leiterabschnitte gegeneinander isoliert ausgebildet sind. So wird der vierte
Leiterabschnitt nahe am ersten Leiterabschnitt vorbeigeführt, so dass hier ebenfalls
eine Isolierung vorgesehen sein sollte, beispielsweise durch Verwendung einer isolierten
Kupferlitze als vierter Leiterabschnitt und/oder durch Isolierung des ersten Leiterabschnitts.
[0018] Wegen der engen benachbarten Lage des vierten Leiterabschnitts am ersten Leiterabschnitt,
sollte die geometrische Gestaltung des Kreuzungsbereichs so gestaltet sein, dass eine
Berührung der Leiterabschnitte in diesem Bereich vermieden wird, bzw. eine mögliche
Berührung möglichst mit geringer Reibung abläuft. Es kann daher der erste Leiterabschnitt
im Kreuzungsbereich schmaler als über seine sonstige Länge ausgebildet sein. Alternativ
kann auch im Kreuzungsbereich der erste Leiterabschnitt mit einer Durchbrechnung oder
Loch ausgebildet sein, durch den die Litze hindurchgeführt ist.
[0019] Der Drehpunkt, bzw. die Lage der Achse des Drehkontaktkörpers sollte an einem Ort
liegen, in dem die geringste Kraftwirkung von dem mitbewegten Stromleiter (Litze)
auf den Drehkontaktkörper ausgeübt wird. Ein solcher Ort könnte beispielsweise auf
der halben Länge des mitbewegten Stromleiters liegen.
[0020] Die Erfindung wird mit Ausführungsformen in Figuren dargestellt, welche im Einzelnen
zeigen:
Fig. 1: einen einarmigen Kontaktapparat,
Fig. 2: der erste Leiterabschnitt mit Festkontaktstück in Aufsicht und
Fig. 3A, 3B und 3C schematisch drei Ausführungsformen des Kontaktapparats.
[0021] Die Fig. 1 zeigt einen einarmigen Kontaktapparat mit zuführenden und abführenden
Stromleitern, die am Ende jeweils über Anschluss-Stücke 12, 14 (oder Anschlussklemmen)
gespeist werden. Die einzelnen Leiterabschnitte der Stromführungsanordnung bilden
eine schraubenförmige Windung mit mehr als 360° Umlauf. Der erste Leiterabschnitt
A1 ist ein zum Festkontakt 22' führender, starrer Stromleiter 20. Der zweite Leiterabschnitt
A2 verläuft durch die Kontaktstücke 22', 24' (den Kontakt) des Kontaktapparats. Der
dritte Leiterabschnitt A3 verläuft über den Drehkontaktkörper (mit Kontaktarm 24).
Der Drehkontaktkörper hat einen Drehpunkt (Achse) 32. Der vierte Leiterabschnitt A4
ist ein mitbewegbarer Stromleiter 26 und kann vorzugsweise als flexibler Leiter (vorzugsweise
eine Kupferlitze) ausgebildet sein. Der Strompfad durch die vier genannten Leiterabschnitte
bildet eine schraubenförmige Windung mit 360° Umlauf. Der letzte (und fünfte) Leiterabschnitt
A5 ist ein zu- oder abführender Stromleiter 28. Gemäß Erfindung verläuft der letzte
Leiterabschnitt A5 (28) eng benachbart zum ersten Leiterabschnitt A1 (20). Die schraubenförmige
Windung hat eine Achse senkrecht zur Ebene, in der der Drehkontaktkörper (Kontaktarm
24) bewegbar ist. In der Figur sind die einzelnen Leiterabschnitte, mit Ausnahme des
flexiblen Leiters 26 als jeweils relativ starre und gerade verlaufende Stromleiter
20, 24, 28 aus elektrisch gut leitfähigem Material dargestellt. Die Litze 26 ist jeweils
an den starren Stromleitern 24 und 28 angeschweißt, bzw. an einen der Drehkontaktarme
(24A, 24B gemäß Fig. 3B und Fig. 3C).
[0022] Der erfindungsgemäße Kontaktapparat hat einen geschlossenen Strompfad, bei dem die
Stromrichtungen - betrachtet bei geschlossenem Kontaktapparat - im erstem A1, im fünftem
A5 und im dritten Leiterabschnitt A3 parallel liegen, jedoch die Stromrichtungen im
erstem A1 und im fünftem Leiterabschnitt A5 gleichsinnig und die Stromrichtung im
drittem Leiterabschnitt A3 (hier mindestens ein Kontaktarm 24) entgegengesetzt zu
den vorgenannten Stromrichtungen A1, A5 sind. Dabei verlaufen der erste Leiterabschnitt
20,A1 und der letzte Leiterabschnitt 28, A5 mindestens in der Länge L des (mindestens
einen) Kontaktarms 24 (24A, 24B) eng benachbart und parallel nebeneinander.
[0023] Der erste Leiterabschnitt A1 und der letzte Leiterabschnitt A5 können aufeinander
liegend ausgebildet sein, wobei zwischen ihnen eine Isolierschicht 18 vorhanden sein
kann. Die Isolierzwischenschicht kann aus Papier, Karton, Glimmer oder ähnlichem Isoliermaterial
bestehen. Eine alternative Ausführung kann darin bestehen, dass die Stromschienen
20, 28 in Kunststoff eingelegt und/oder umspritzt sind.
[0024] Der Drehpunkt 32 des Drehkontaktkörpers 24 (23') liegt etwa auf der halben Länge
der Litze 26 (gemäß Fig. 1). Die Lage des Drehpunkts ist so gewählt, dass die Litze
möglichst während der Bewegung des Drehkontaktkörpers 24, 23' wenig gestaucht oder
gedehnt wird.
[0025] Die Litze 26 wird am ersten Leiterabschnitt 20, A1 vorbeigeführt. Hierzu ist eine
zweite Figur wiedergegeben. In Fig. 2 ist sichtbar, dass der Leiterabschnitt 20, A1
im Bereich 15 der Litze 26 schmal ausgebildet ist. Es kann auch im ersten Leiterabschnitt
20 eine Öffnung (15) vorgesehen sein, durch die die Litze hindurchgefädelt ist, jedoch
ist eine solche Konstruktion relativ aufwändig und nur bei spezieller Gestaltung empfehlenswert.
[0026] Die Figuren 3A, 3B, 3C zeigen schematische Ausführungsformen des Kontaktapparats.
Fig. 3A entspricht schematisch der Figur 1. In den Fig. 3B und 3C sind zweiarmige
Drehkontaktkörper 23' dargestellt, bei dem die mit 24A und 24B bezeichneten Kontaktarme
(Leiterabschnitte A3, A3') sich gegenüberliegen und sich beiderseits des Drehpunkts
32 erstrecken. An den Kontaktarmenden ist je ein Kontaktstück als Bewegtkontaktstück
(24' in Fig. 1) ausgebildet, welches jeweils mit einem Festkontaktstück (22' in Fig.
1) zusammenwirkt. Die einzelnen Leiterabschnitte A1 ... A5 der Stromführungsanordnung
- wie sie zu Fig. 1 detailliert beschrieben sind - bilden sowohl über den einen Kontaktarm
24A als auch über den anderen Kontaktarm 24B eine schraubenförmige Windung mit mehr
als 360° Umlauf. Im Sinne der verstärkten Nutzung der elektrodynamischen Wirkung parallel
fließender Ströme, die durch die Pfeile angedeutet sind, ist der fünfte Leiterabschnitt
A5 (A5') in einer Hälfte des Kontaktapparats im wesentlichen parallel zum in seiner
Schließstellung befindlichen Kontaktarm der einen Hälfte und eng benachbart zum ersten
Leiterabschnitt A1 (A1') der genannten Hälfte angeordnet. In der zweiten Hälfte des
Kontaktapparats bilden die Leiterabschnitte A1' ... A5' ebenso eine Windung mit mehr
als 360° Umlauf.
[0027] Die bevorzugte Ausführungsform gemäß Fig. 3B stellt einen Kontaktapparat dar, bei
dem die schraubenförmige Windung des Strompfads über den ersten Kontaktarm 24A in
Aneinanderreihung mit der schraubenförmigen Windung des Strompfads über den zweiten
Kontaktarm 24B betrachtet werden kann.
[0028] Die mit bewegbaren Stromleiter 26 (Leiterabschnitt A4, A4') sind an einen der Drehkontaktarme
(24A, 24B) einerseits und andererseits an den Stromleiter des jeweiligen Leiterabschnitts
A5, A5' angeschweißt
[0029] Zu Fig. 3C wird ausgeführt, dass der dritte Leiterabschnitt A3' des Strompfads über
den ersten Kontaktarm 24A und der dritte Leiterabschnitt A3 des Strompfads über den
zweiten Kontaktarm 24B - in voller Länge - über den gesamten zweiarmigen Drehkontaktkörper
23' verlaufen. Der Kontaktapparat dieser Ausführungsform kommt ohne einen vierten
Leiterabschnitt A4 aus, der in den beiden anderen Ausführungsformen beschrieben ist
und dazu eingerichtet ist, den Bewegungen des Drehkontaktkörpers 23, 23' folgen zu
können. Der Strompfad im Kontaktapparat nach Fig. 3C kann als Schleife in Form einer
liegenden 8 betrachtet werden.
Bezugszeichen
[0030]
- 12 14
- Anschluss-Stücke an zu- oder abführenden Stromleitern 20, 28
- 15
- Kreuzungsbereich, Ausnehmung
- 18
- Isolierschicht
- A1 .. A5
- Leiterabschnitte
- A1' .. A5'
- Leiterabschnitte
- 20
- Stromleiter zu mindestens einem Festkontakt
- L
- Länge Stromleiter 20, bzw. Kontaktarm 24A, 24B
- 22'
- Kontaktstück (Festkontakt)
- 23 (24)
- Drehkontaktkörper
- 23'
- zweiarmiger Drehkontaktkörper
- 24A 24B
- Kontaktarm (Hebelarm)
- 24'
- Kontaktstück (Bewegtkontaktstück)
- 26
- flexibler (gelenkiger) Leiter; Litze
- 28
- zu- oder abführender Stromleiter
- 32
- Drehpunkt, Drehachse
1. Kontaktapparat eines elektrischen Schaltgeräts mit mindestens einem Festkontakt und
mit einem Drehkontaktkörper mit mindestens einem Kontaktarm, an dem endseitig ein
Bewegtkontaktstück angeordnet ist, mit zuführenden und abführenden Stromleitern in
mehreren Leiterabschnitten,
- wobei der Strompfad im Kontaktapparat eine aus mehreren Leiterabschnitten (A1, ...
A5) bestehende schraubenförmige, geschlossene Windung mit mindestens 360° Umlauf bildet
mit einer Achse senkrecht zur Ebene, in der der Drehkontaktkörper (23, 23') bewegbar
ist,
- wobei ein erster Leiterabschnitt (A1) ein zu dem mindestens einen Festkontakt (22')
führender Stromleiter (20) ist,
- wobei ein zweiter Leiterabschnitt (A2) durch Kontakte (22', 24') des Kontaktapparats
verläuft,
- wobei ein dritter Leiterabschnitt (A3) über den mindestens einen Kontaktarm (24)
des Drehkontaktkörpers (23, 23') verläuft, und
- wobei ein fünfter Leiterabschnitt (A5) im wesentlichen parallel zu dem in seiner
Schließstellung befindlichen mindestens einen Kontaktarm (24) des Drehkontaktkörpers
(23, 23') und eng benachbart zum ersten Leiterabschnitt (A1) verläuft.
2. Kontaktapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter Leiterabschnitt (26, A4) vorhanden ist, der den dritten Leiterabschnitt
(24, A3) mit dem fünften Leiterabschnitt (A5, 28) verbindet und dazu eingerichtet,
den Bewegungen des Drehkontaktkörpers (23, 23') folgen zu können.
3. Kontaktapparat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktapparat als einpoliger Doppelkontakt aufgebaut ist, bei dem der Drehkontaktkörper
als zweiarmigen Drehkontaktkörper (23') mit zwei gegenüberliegenden Kontaktarmen (24A,
24B) ausgebildet ist, und an den Hebelarmenden je ein Kontaktstück als Bewegtkontaktstück
(24') ausgebildet ist, das jeweils mit einem Festkontaktstück (22') zusammenwirkt,
- und der Strompfad über einen ersten Kontaktarm (24A) in der Reihenfolge des Stromflusses
aus dem ersten (A1), dem vierten (A4), dem dritten (A3), dem zweiten (A2) und dem
fünften Leiterabschnitt (A5) besteht,
- und der Strompfad über den zweiten Kontaktarm (24B) sich derart anschließt, dass
der fünfte Leiterabschnitt (A5) des Strompfads über den ersten Kontaktarm (24A) in
den ersten Leiterabschnitt (A1) im Strompfad über den zweiten Kontaktarm (24B) mündet.
4. Kontaktapparat nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mitbewegbar ausgebildete Stromleiter des vierten Leiterabschnitts (A4, 26) eine
Kupferlitze ist.
5. Kontaktapparat nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mitbewegbar ausgebildete Stromleiter des vierten Leiterabschnitts (A4) aus starren
Einzelstücken ausgebildet ist, die miteinander und an Verbindungspunkten mit dem dritten
(24, A3) und dem fünften Leiterabschnitt (A5, 28) gelenkig ausgebildet sind.
6. Kontaktapparat nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiterabschnitt (A1) im Kreuzungsbereich (15) mit dem vierten Leiterabschnitt
(A4) schmaler als über seine sonstige Länge (L) ausgebildet ist.
7. Kontaktapparat nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehpunkt (32) des Drehkontaktkörpers (24, 23') in einen Ort gelegt ist, in dem
die geringste Kraftwirkung von dem mitbewegbaren Stromleiter (26) auf den Drehkontaktkörper
ausgeübt wird.
8. Kontaktapparat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktapparat als einpoliger Doppelkontakt aufgebaut ist, bei dem der Drehkontaktkörper
als zweiarmigen Drehkontaktkörper (23') mit zwei gegenüberliegenden Kontaktarmen (24A,
24B) ausgebildet ist, und an den Hebelarmenden je ein Kontaktstück als Bewegtkontaktstück
(24') ausgebildet ist, das jeweils mit einem Festkontaktstück (22') zusammenwirkt,
- und der Strompfad über einen ersten Kontaktarm (24A) in der Reihenfolge des Stromflusses
beginnt mit dem ersten Leiterabschnitt (A1), und der erste Leiterabschnitt (A1) über
den ersten Kontaktarm (24A) in den ersten Leiterabschnitt (A1) des zweiten Kontaktarms
(24B) mündet, und der Strompfad über den zweiten Kontaktarm (24B) sich fortsetzt in
dem zweiten (A1) und dritten Leiterabschnitt (A3) des zweiten Kontaktarms (24B),
- und der dritte Leiterabschnitt (A3) des zweiten Kontaktarms (24B) mündet in den
dritten Leiterabschnitt (A3) des ersten Kontaktarms (24A) und fortgesetzt wird mit
dem zweiten (A2) und fünften Leiterabschnitt (A5) des Strompfads über den ersten Kontaktarm
(24A) und der fünfte Leiterabschnitt (A5) übergeht in den fünften Leiterabschnitt
(A5) des Strompfads über den zweiten Kontaktarm (24B).
9. Kontaktapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiterabschnitt (A1) und der fünfte Leiterabschnitt (A5) je ein gerade
ausgebildeter Stromleiter (20, 28) ist.
10. Kontaktapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiterabschnitt (A1) und der letzte Leiterabschnitt (A5) gegeneinander
isoliert ausgebildet sind.
11. Kontaktapparat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiterabschnitt (A1) und der letzte Leiterabschnitt (A5) mit einer Isolierzwischenschicht
(18) aufeinanderliegend ausgebildet sind.