專利名稱：接觸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有兩個接觸件(contactor element)的接觸器 (contactor), 兩個接觸件的每 一 個具有接觸構(gòu)件(contactor member),該接觸構(gòu)件適于將其接觸側(cè)靠著另 一接觸構(gòu)件的接觸側(cè)，用 以使得電流能夠流過所述兩個接觸件之間。
"接觸器"在這里定義為包括具有這些特性的所有類型的裝置。 因此，包括這樣的接觸器，其總是處于使得電流能夠在其兩個接觸件 之間流動的閉合接觸形成位置，且其中只要該接觸器所屬的器件、裝 置或設(shè)備正確地工作，該兩個接觸件預(yù)期不分離。本發(fā)明還涉及在接 觸器的正常工作狀態(tài)下預(yù)期建立和中斷兩個接觸件之間的電流流動的 類型的接觸器，以及處于斷開狀態(tài)多于處于使得電流能夠在兩個接觸 件之間流動的閉合狀態(tài)的接觸器。
此外，該接觸器可具有不止兩個接觸件，且每一個接觸件可具有 不止一個所述接觸構(gòu)件。實際上，接觸器經(jīng)常具有六個接觸件，三相 網(wǎng)絡(luò)的每個相使用兩個接觸件，每個接觸件具有一個接觸構(gòu)件。
通常使用IEC 947-4-1標(biāo)準(zhǔn)來表示這些接觸器的不同工作類型， 其中例如AC1是指接觸器連接到電阻性負(fù)載且通常處于閉合狀態(tài)的工 作，以及AC3是指接觸器連接到電動機，斷開和閉合更頻繁且接觸的 焊接風(fēng)險更高的工作。
本發(fā)明不限于在接觸器的閉合狀態(tài)下預(yù)期在兩個接觸件之間流動 的電流的任何具體范圍，而是具體涉及設(shè)計成在接觸件之間流動的電 流超過5A的接觸器。
接觸器必須滿足不同的要求以良好地工作。這些要求之一為接觸 器應(yīng)具有這樣的能力，即在斷開時能夠中斷所流過的電流且在閉合時 能夠建立該電流而不由于例如高溫而毀壞。接觸構(gòu)件的熱性能對于接 觸器的正常運行也是非常重要的，且對于在接觸器的正常工作狀態(tài)下 預(yù)期閉合以使得電流能夠在其接觸件之間流動的接觸器而言尤為重 要，并且本發(fā)明主要涉及這些性能并因此涉及該類型的接觸器，不過 其他類型的接觸器也可能關(guān)注這些性能。兩個接觸構(gòu)件之間的接觸界面(即，所述接觸側(cè)彼此靠著的位置)
內(nèi)的低接觸電阻對于將產(chǎn)熱(P=RI2)保持盡可能低是重要的，但是將 在接觸界面內(nèi)產(chǎn)生的熱量高效地傳輸離開以避免會導(dǎo)致無法接受的高 溫的熱點，也是重要的。
不同類型的布置已被制作，用于使兩個接觸構(gòu)件的所述接觸側(cè)相 互平行地延伸，不過現(xiàn)實中已經(jīng)證明，在這種接觸器的連續(xù)生產(chǎn)中不 可能獲得完美的平行。接觸側(cè)的取向略微偏離完美平行導(dǎo)致在接觸器 的閉合狀態(tài)下所述接觸側(cè)之間形成單個較大的接觸點，出于多種原因， 這與接觸構(gòu)件之間的更為分布的接觸區(qū)域相比是不利的。與接觸界面 更為分布的情形相比，將熱量從單個更大的接觸點傳輸離開的效率將 更低，這導(dǎo)致接觸表面內(nèi)接觸構(gòu)件的整體更高的溫度，并且由于中間 區(qū)域被更熱區(qū)域包圍，其中間變得比外部邊界更熱。用于這種接觸器 的接觸構(gòu)件的材料具有正溫度系數(shù)，這意味著該材料的電阻隨著溫度 而增大，并且流過接觸器的電流大部分保持恒定，這意味著高溫的接 觸表面內(nèi)具有進一步的溫度上升，導(dǎo)致接觸電阻高于期望值。這種類 型的接觸器的另一問題為，當(dāng)電流峰值出現(xiàn)時，接觸構(gòu)件會被迫使略 微分開，使得這些接觸構(gòu)件中的可移動接觸構(gòu)件被提升離開另一接觸 構(gòu)件。這將隨后引發(fā)電弧(arcing),電弧會導(dǎo)致焊接以及難以再次斷 開接觸器。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在引言中界定的類型的接觸器，其解決 了如上所述的問題。
根據(jù)本發(fā)明的該目的是通過提供這種接觸器來實現(xiàn)的，其中兩個
接觸構(gòu)件的所述接觸側(cè)設(shè)有鋸齒，所述鋸齒延伸使得一個所述接觸側(cè)
的鋸齒的細(xì)長脊?fàn)罘迮c另一個所述接觸側(cè)的這種峰相交，同時形成分
布在所述接觸側(cè)的區(qū)域上的這些接觸側(cè)的多個相互接觸的點。
這意味著兩個接觸構(gòu)件之間的接觸表面將由分布于接觸側(cè)的區(qū)域
上的許多小的接觸表面或點形成，使得與單個接觸表面的情形相比，
熱量傳輸離開如此形成的整體接觸表面的效率高得多。因此，在這些
點中，所有部分靠近點的外部邊界，且不會形成較熱的中間區(qū)域，這些中間區(qū)域具有增加的電阻而使其變得更熱。這種高效的熱傳輸將避 免接觸構(gòu)件之間的接觸界面處的太高溫度以及接觸構(gòu)件的任何毀壞風(fēng) 險。通過在兩個接觸構(gòu)件的接觸側(cè)內(nèi)布置如上所述地延伸的鋸齒，可 以獲得接觸側(cè)的更大區(qū)域上的接觸界面的這種分布，而不需要兩個接 觸側(cè)彼此之間的完美平行。應(yīng)當(dāng)指出，"接觸側(cè)的區(qū)域"是指所述點分 布在這些接觸側(cè)的區(qū)域的大部分上，而不必也沿著這些接觸側(cè)的外邊 界定位而分布于其整個區(qū)域上。對于單個接觸點的情形，在出現(xiàn)峰值
電流1。時試圖按壓分開接觸構(gòu)件的(提升)力F。為k'I。2，而k=4. 4540—7。 然而，對于n個接觸點，該力為Fn，每個接觸點內(nèi)的電流為I。/n，其
中Fn=n.k(I。/n)2=F。/n。因此，當(dāng)接觸點數(shù)目增加時，總的力(~丄)顯
著減小，降低了由此導(dǎo)致的嚴(yán)重電弧和焊接的風(fēng)險。低的提升力還使 得可以使用更少的能量來閉合接觸器，這也使得焊接的風(fēng)險降低。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，接觸構(gòu)件的接觸側(cè)的所述鋸齒的所述峰 具有大致銳的邊緣，這有利于通過使所述峰相互切入而形成所述多個 相互接觸的點。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，所述鋸齒的峰(13)的角度為50°~120°， 有利地為60°~ 90。且優(yōu)選地約為70°。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，特別地，約70。的角 度對于接觸構(gòu)件的正常工作以建立良好的接觸以及對于鋸齒的強度而 言都是有利的。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，該接觸器包括這樣的裝置，該裝置適于 用壓力按壓所述接觸件，使所述接觸構(gòu)件的所述接觸側(cè)彼此相抵，使 得所述鋸齒的峰在其交點相互切入以形成所述相互接觸的點；這使得 可靠地形成所述多個相互接觸的點，即使兩個接觸側(cè)的取向顯著偏離 它們的完美平行也是如此。
才艮據(jù)本發(fā)明另一實施例，所述鋸齒深度為0.2mm~2mm，有利地為 0. 3mm lmm，優(yōu)選地為0. 3mm ~ 0. 7mm且最優(yōu)選地約為0. 5mm。這些深 度連同鋸齒的峰的角度對于相鄰的相互接觸的點之間的距離而言是最 重要的，這些深度證明是合適的。根據(jù)本發(fā)明另一實施例， 一個所述接觸構(gòu)件的接觸側(cè)的鋸齒相互 平行地延伸跨過所述接觸側(cè)。這構(gòu)成了一種獲得具有期望性能的鋸齒 的簡單且有效的方式，即，容易獲得在良好分布于接觸側(cè)的區(qū)域上的 點與上述鋸齒相交的另一接觸側(cè)的鋸齒。實現(xiàn)這一點的一個方式為，
且
10°,有利地為30°~90°且優(yōu)選地約為90°的角度。對于90。的角度的 情形，將得到網(wǎng)格(waffle)狀接觸圖案(見下圖5)。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，所述接觸構(gòu)件之一的接觸側(cè)的鋸齒包括 峰和谷的同心延伸環(huán)，通過與另 一接觸構(gòu)件的接觸側(cè)的鋸齒的峰相交，
這構(gòu)成了一種獲得鋸齒的可能方式，該鋸齒能夠獲得接觸側(cè)的相互接 觸的點的分布。
實現(xiàn)這一點的另一可能方式是，為接觸構(gòu)件之一的接觸側(cè)提供鋸 齒，該鋸齒包括從所述接觸側(cè)的中心區(qū)域徑向延伸的峰和谷。
根據(jù)本發(fā)明另 一實施例，所述接觸構(gòu)件由銀和錫合金例如氧化銀 錫形成；這種材料為合適的材料，其足夠硬以在出現(xiàn)的溫度下具有足 夠高的抗電磨損性，而仍然足夠軟，以在接觸構(gòu)件通過合適壓力彼此 相抵時可能部分變形而形成良好接觸。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，該接觸器包括這樣的裝置，該裝置用于 移動所述接觸件使所述接觸構(gòu)件分開以分離所述接觸構(gòu)件的接觸側(cè)， 并中斷所述接觸件之間的電流流動。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，該接觸器包括這樣的裝置，該裝置用于 移動所述接觸件使所述接觸構(gòu)件從防止任何電流在所述接觸件之間流 動的分隔開的位置相向移動，以使所述接觸側(cè)彼此相抵，并使電流在 所述接觸件之間流動。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，用于使所述接觸件相離或相向移動的所 述裝置適于沿著與所述接觸側(cè)的延伸大致垂直的大致直線的路徑，使 所述接觸件彼此相對地移動，這對于建立接觸構(gòu)件之間的物理接觸以 及中斷該接觸是有利的。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，所述接觸器設(shè)計成使超過5A，有利地超 過50A,優(yōu)選地至少500A且最優(yōu)選地500A~ 5000A的電流在所述接觸 件之間流動。本發(fā)明的接觸器的特性尤為適用于預(yù)期在其閉合狀態(tài)下承載電流的接觸器。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，所述接觸器為在接觸器的正常工作狀態(tài) 下預(yù)期閉合以使得電流能夠在所述接觸件之間流動的類型，本發(fā)明最 為關(guān)心這類接觸器，不過根據(jù)本發(fā)明另一實施例，所述接觸器為在接 觸器的正常工作狀態(tài)下預(yù)期建立和中斷所述接觸件之間的電流流動的 類型。
本發(fā)明的其他優(yōu)點和有利特征將從下述描述變得顯而易見。
參考附圖，具體描述被引用作為示例的本發(fā)明實施例。
附圖中
圖l為說明處于斷開狀態(tài)的根據(jù)本發(fā)明的接觸器的示意圖； 圖2為處于閉合狀態(tài)的圖1的接觸器的視圖； 圖3為說明本發(fā)明第一實施例的接觸器的兩個接觸構(gòu)件的接觸側(cè) 的視圖4為說明圖3的接觸構(gòu)件的接觸側(cè)如何相互接觸的放大視圖； 圖5為說明圖3所示的接觸側(cè)相互靠著時形成的多個相互接觸的 點的視圖6為示意性說明本發(fā)明第二實施例的接觸器的接觸構(gòu)件的接觸 側(cè)的設(shè)計的視圖；以及
圖7為示意性說明本發(fā)明第三實施例的接觸器的接觸構(gòu)件的接觸 側(cè)的設(shè)計的視圖。
具體實施例方式
圖1非常示意性地示出處于斷開狀態(tài)的根據(jù)本發(fā)明的接觸器的示 意圖。接觸器具有由高電導(dǎo)率的材料例如Cu形成的兩個接觸件1、 2。 這些接觸件具有接觸構(gòu)件3、 4，每一個接觸構(gòu)件由適于以低接觸電阻、 合適的硬度以及接觸器預(yù)期工作所期望的其他性能形成接觸的材料形 成。對于預(yù)期被閉合以使得在接觸器正常工作狀態(tài)下電流能夠在接觸 件之間流動的接觸器，用于該接觸構(gòu)件的合適材料為銀和錫合金，例 如氧化銀錫(AgSnO)。也可以想到具有類似性能的其他材料，例如氧 化銀鎘(AgCdO )。該接觸器可以布置于任意類型的電學(xué)路徑5內(nèi)，用于在接觸構(gòu)件 通過接觸側(cè)5、 6相互靠著時使得電流能夠在兩個接觸件1、 2之間流 動，以及在接觸件如圖1所示分開時中斷這種電流路徑。
圖2示出處于閉合狀態(tài)的接觸器，其中接觸件3、 4通過其接觸側(cè) 相互靠著，用于使得電流I能夠在兩個接觸件1、 2之間流動。示出了 如何布置例如彈簧等形式的動力裝置7、 8，以利用壓力來按壓接觸件， 使接觸件的接觸側(cè)彼此相抵，從而在接觸構(gòu)件之間形成良好接觸。接 觸構(gòu)件的接觸側(cè)5、 6在這種狀態(tài)下優(yōu)選地大致相互平行，且優(yōu)選地布 置用于彼此相對地移動接觸件的裝置9、 10,從而根據(jù)圖1和2所示位 置之間，即，斷開狀態(tài)和閉合狀態(tài)之間的平移運動，以大致直線路徑 來移動接觸件。
圖3示出接觸側(cè)5、 6的設(shè)計，且這些接觸側(cè)的每一個設(shè)有相互平 行地延伸跨過相應(yīng)接觸側(cè)的鋸齒11、 12。這些鋸齒具有脊?fàn)罘?3，峰 13具有由谷15分隔的銳的邊緣14。鋸齒的深度，即相對于所述邊緣 14的谷底部的水平，約為O. 5mm，且峰的角度約為70。。再者，在當(dāng)前 情形中，接觸側(cè)具有約20mmx ZOmm的尺度。
兩個接觸構(gòu)件的接觸側(cè)的鋸齒取向為使得鋸齒的峰彼此形成約 90。的角度，即，接觸側(cè)5的鋸齒11的延伸基本上垂直于接觸側(cè)6的鋸 齒12的延伸。
圖4示意性說明當(dāng)接觸構(gòu)件3、 4通過被按壓，圖3的接觸側(cè)5、 6以一定壓力彼此相抵時的情形。 一個接觸側(cè)的鋸齒的峰與另一所述接 觸側(cè)的峰相交，同時在相交的位置形成相互接觸的點16。峰的銳的邊 緣與接觸構(gòu)件彼此相抵的合適壓力的組合，以及對用于接觸構(gòu)件的材
料的選擇，通過使所述峰在其相交處相互切入而改善相互接觸的點的 形成。
圖5說明當(dāng)接觸側(cè)具有圖3所示的設(shè)計時，如此形成的相互接觸 的點16如何分布在接觸側(cè)的區(qū)域上。每個方點16對應(yīng)于相互接觸的 點。當(dāng)接觸器需要傳導(dǎo)特定值的電流時，這些點不會變得與更大接觸 點的中間區(qū)域一樣熱，且熱量傳輸離開由所述接觸點形成的接觸界面 的效率很高，使得對于確定的電流值，接觸構(gòu)件的溫度可以保持在可 接受水平，避免了接觸構(gòu)件高溫問題。再者，如上所述的由于出現(xiàn)電 流峰值導(dǎo)致的提升力也將大幅減小，使得電弧或焊接問題可以相應(yīng)地減小或消除。
圖6示意性說明，設(shè)計接觸構(gòu)件的接觸側(cè)以形成分布在接觸側(cè)的 區(qū)域上的接觸側(cè)的多個相互接觸的點的另一可能性。這里，接觸側(cè)之 一設(shè)有鋸齒，該鋸齒包括峰和谷的同心延伸環(huán)17，而另一接觸側(cè)具有 相互平行地延伸跨過該接觸側(cè)的鋸齒。這意味著相互接觸的點將形成 于峰的交點，如18所示。
圖7示出為了形成分布在接觸側(cè)的區(qū)域上的接觸側(cè)的多個相互接 觸的點的又一可能性。這種情況下， 一個接觸側(cè)具有從接觸側(cè)的中心 區(qū)域20徑向延伸的峰19和谷，而另一接觸側(cè)具有相互平行地延伸跨 過該接觸側(cè)的鋸齒。這里，相互接觸的點示于21和22。
根據(jù)圖3、 6和7的接觸側(cè)的不同設(shè)計當(dāng)然可以相互組合，以獲得
鋸齒的峰的交點以及因此相互接觸的點的合適位置。
本發(fā)明不限于上述實施例，對上述實施例的調(diào)整的許多可能性對 于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的，而不背離所附權(quán)利要求界定的
本發(fā)明的基本思想。
例如，可以將圖3所示的接觸構(gòu)件按下述方式取向，即，鋸齒彼 此之間形成不同于90°的角度，例如45°。
權(quán)利要求
1.一種接觸器，該接觸器具有兩個接觸件(1、2)，該兩個接觸件的每一個具有接觸構(gòu)件(3、4)，該接觸構(gòu)件適于使其接觸側(cè)(5、6)靠著另一接觸構(gòu)件的所述接觸側(cè)，用以使得電流在所述兩個接觸件之間流動，其特征在于，兩個接觸構(gòu)件的所述接觸側(cè)設(shè)有鋸齒(11、12)，所述鋸齒延伸，使得一個所述接觸側(cè)的鋸齒的細(xì)長脊?fàn)罘?13)與另一個所述接觸側(cè)的所述峰相交，同時形成分布在所述接觸側(cè)的區(qū)域上的這些接觸側(cè)的多個相互接觸的點(16、18、21、22)。
2. 如權(quán)利要求1所述的接觸器，其特征在于所述接觸構(gòu)件的接觸側(cè) 的所述鋸齒的峰(13 )具有大致銳的邊緣(14 )。
3. 如權(quán)利要求2所述的接觸器，其特征在于所述鋸齒的峰(13)的 角度為50° ~ 120°，有利地為60°~90°且優(yōu)選地約為70°。
4. 如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的接觸器，其特征在于該接觸 器包括裝置(7、 8)，該裝置(7、 8)適于用壓力按壓所述接觸件(1、 2)， 使所述接觸構(gòu)件(3、 4)的所述接觸側(cè)(5、 6)彼此相抵，使得所述鋸 齒的所述峰(13)在其交點相互切入而形成所述相互接觸的點(16、 18、 21、 22)。
5. 如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的接觸器，其特征在于所述鋸 齒(11、 12 )深度為0. 2mm~ 2mm，有利地為0. 3mm~ lmm,優(yōu)選地為0. 3mm~ 0. 7mm且最優(yōu)選地約為0. 5mm。
6. 如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的接觸器，其特征在于所述接 觸構(gòu)件之一的接觸側(cè)(5、 6)的鋸齒(11、 12)相互平行地延伸跨過所 迷接觸側(cè)。
7. 如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的接觸器，其特征在于兩個接 觸構(gòu)件(3、 4)的接觸側(cè)(5、 6)的鋸齒(11、 12)大致相互平行地延 伸跨過相應(yīng)接觸側(cè)，且所述兩個接觸構(gòu)件的接觸側(cè)的鋸齒取向為使得鋸 齒的峰相對于彼此形成超過10°,有利地為30°~ 90。且優(yōu)選地約為90°的 角度。
8. 如權(quán)利要求1~6中的任意一項所述的接觸器，其特征在于所述 接觸構(gòu)件之一的接觸側(cè)的鋸齒包括峰(17)和谷的同心延伸環(huán)。
9. 如權(quán)利要求1~6和8中的任意一項所述的接觸器，其特征在于所述接觸構(gòu)件之一的接觸側(cè)的鋸齒包括從所述接觸側(cè)的中心區(qū)域(20) 徑向延伸的峰(19)和谷。
10. 如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的接觸器，其特征在于所述 接觸構(gòu)件(3、 4)由銀和錫合金例如氧化銀錫形成。
11. 如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的接觸器，其特征在于該接 觸器包括裝置(9)，該裝置(9)用于移動所述接觸件(1、 2)使所述接 觸構(gòu)件(3、 4)分開以分離所述接觸構(gòu)件的接觸側(cè)，并中斷所述接觸件 之間的電$危$危動。
12. 如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的接觸器，其特征在于包括 裝置(IO)，該裝置(10)用于移動所述接觸件(1、 2)使所述接觸構(gòu)件(3、 4)從防止任何電流在所述接觸件之間流動的分隔開的位置相向移 動，以使所述接觸側(cè)(5、 6)相互靠著，以及使電流在所述接觸件之間 流動。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的接觸器，其特征在于所述移動裝置 (9、 10)適于沿著與所述接觸側(cè)(5、 6)的延伸大致垂直的大致直線的路徑，使所述接觸件(1、 2)彼此相對地移動。
14. 如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的接觸器，其特征在于所述 接觸器設(shè)計成使超過5A，有利地超過50A，優(yōu)選地至少500A且最優(yōu)選地 500A 5000A的電流在所述接觸件(1、 2)之間流動。
15. 如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的接觸器，其特征在于所述接觸器為在該接觸器的正常工作狀態(tài)下預(yù)期閉合以使得電流能夠在所述 接觸件(1、 2)之間流動的類型。
16. 如權(quán)利要求1~14中的任意一項所述的接觸器，其特征在于所 述接觸器為在該接觸器的正常工作狀態(tài)下預(yù)期建立和中斷所述接觸件(1、 2)之間的電流流動的類型。
全文摘要
一種接觸器，該接觸器具有兩個接觸件(1、2)，該兩個接觸件的每一個具有接觸構(gòu)件(3、4)，該接觸構(gòu)件適于將其接觸側(cè)(5、6)靠著另一接觸構(gòu)件的所述接觸側(cè)，用以使得電流在所述兩個接觸件之間流動。兩個接觸構(gòu)件的接觸側(cè)設(shè)有鋸齒(11、12)，所述鋸齒延伸，使得一個所述接觸側(cè)的鋸齒的細(xì)長脊?fàn)罘?13)與另一個所述接觸側(cè)的所述峰相交，同時形成分布在所述接觸側(cè)的區(qū)域上的這些接觸側(cè)的多個相互接觸的點。
文檔編號H01H1/06GK101410916SQ200780011013
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者J·格拉茨-賴克恩巴赫, K·林納魯?shù)? L·X·埃里克森, M·M·約翰遜, P·伊斯伯格 申請人:Abb股份有限公司