DE1539783A1

DE1539783A1 - Arrangement to improve the contact with static or moving electrical carbon, graphite and metal contacts

Info

Publication number: DE1539783A1
Application number: DE19661539783
Authority: DE
Inventors: Zoellner Dipl-Chem Dr Dieter; Erhard Gierth; Friedrich Rittmann
Original assignee: Fac Conradty
Current assignee: Fac Conradty
Priority date: 1966-06-21
Filing date: 1966-06-21
Publication date: 1969-07-24

Description

Anordnung zur Verbesserung der Kontaktgabe bei ruhenden oder bewegten elektrischen Kohle-, Graphit- und Metall-Kontakten. Die Zuverlässigkeit elektrischer Schwachstrom- oder Starkstromkontakte wird häufig dadurch infrage gestellt, daß sich der Übergangswiderstand zwischen den beiden Kontaktpartnern mit zunehmender Betriebsdauer verändert und die Abnützungsrate einzelner Kontaktglieder über eine längere Betriebszeit hinweg nicht gleichmäßig und stetig verläuft.Arrangement to improve the contact when resting or moving electrical carbon, graphite and metal contacts. The reliability of electrical Low current or high current contacts is often called into question that the contact resistance between the two contact partners increases with increasing Operating time changed and the rate of wear of individual contact members over a does not run evenly and steadily over a longer period of operation.

Unregelmäßigkeiten in der Verschleißgeschwindigkeit und Unsicherheiten in der Kontaktgabe führen bei Schalt- und Regelkreisen mit konstanter Stromstärke zu Störungen und zur Verringerung der erforderlichen Funktionsbereitschaft der Kontaktverbindungen. Diese Beobachtung trifft besonders für Kontaktgattungen zu, bei denen als Werkstoffe Kohle-, Graphit- oder metallhaltige Zusammensetzungen verwendet werden. Es zeigt sich, daß jede makroskopische Kontaktfläche nur eine effektive Kontaktfläche besitzt, die bei großen Abmessungen der Berührungsflächen um Zehnerpotenzen kleiner sein kann.Irregularities in the rate of wear and uncertainties in the making of contacts lead in switching and control circuits with constant amperage to malfunctions and to reducing the required functionality of the contact connections. This observation is especially true for contact types where as materials Carbon, graphite or metal-containing compositions can be used. It shows that every macroscopic contact surface has only one effective contact surface, which are smaller by powers of ten if the contact surfaces are large can.

Bislang hat es nicht an Bemühungen gefehlt, diesem Mißstand abzuhelfen, z. B. wurden bei Kontaktsystemen Kommutator-Kohlebürsten, letztere als Kontaktgegenstück geschlitzt, um an Stelle einer vermeintlich großen scheinbaren Berührungsfläche, eine vergrößerte effektive Fläche des Kontaktgebers auf dem Kommutator zu erhalten. Allerdings wurde damit nicht der entscheidende Schritt zu einer Verbesserung des Kontakt- Problems getan, da die scheinbaren Kontaktflächen im Vergleich zur effektiven, dem Stromübergang zur Verfügung stehenden Fläche, viel zu groß ist. Durch die Einengung der scheinbaren Kontaktfläche auf nur wenige Berührungspunkte, treten dort sehr hohe örtliche Stromdichten auf, die bei Abheben des einen Kontaktkörpers zu Lichtbogenbildungen führen und damit das Entstehen störender Fremdschichten fördern können. Es wurde nun gefunden, daß man eine verbesserte und vor allem gleichmäßige Kontaktgabe bei Kohle-Kohle bzw. Kohle-Metall-Kontakten erreichen kann., wenn man vor der Inbetriebnahme der Kontaktanordnung die Kontaktflächen formiert, d. h. durch eine vorausgehende mechanische Bearbeitung die Oberflächen der Kontakteinzelteile so gestaltet, daß die gegenseitige Anpassung der Berührungsflächen an den späteren Betriebszustand sich bereits bei der Inbetriebnahme einstellt.So far there has been no lack of efforts to remedy this situation, z. B. in contact systems commutator carbon brushes, the latter as a contact counterpart slotted in order to replace a supposedly large apparent contact surface, to obtain an increased effective area of the contactor on the commutator. However, this was not the decisive step towards improving the Contact- Problem done as compared to the apparent contact areas to the effective area available for the current transfer is much too large. By narrowing the apparent contact area to just a few points of contact, very high local current densities occur there when one contact body is lifted off lead to the formation of arcs and thus promote the formation of disruptive foreign layers can. It has now been found that an improved and, above all, uniform Contacting with carbon-carbon or carbon-metal contacts can be achieved., If one the contact surfaces are formed before the contact arrangement is put into operation, d. H. by a previous mechanical processing the surfaces of the individual contact parts designed so that the mutual adaptation of the contact surfaces to the later The operating state is already set during commissioning.

In den beigefügten Zeichnungen ist die Erfindung veranschaulicht. Figur 1 zeigt in der Ansicht (a) und in der Draufsicht (b) einen Schaltkontakt, der beispielsweise aus einer rechteckigen Kontaktkohle und einem halbkugelförmigen metallischen Gegenstück besteht. Nach der Inbetriebnahme dieser .Anordnung ergibt sich bei nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren formierten Kontakten eine punktförmige Berührung mit entsprechend hohem Durchlaßwiderstand für die Stromübertragung.The invention is illustrated in the accompanying drawings. FIG. 1 shows, in view (a) and in plan view (b), a switching contact which, for example, consists of a rectangular carbon contact and a hemispherical metallic counterpart. After this arrangement has been put into operation, contacts not formed by the method according to the invention result in point-like contact with a correspondingly high forward resistance for the current transmission.

Bei länger andauernder Betriebszeit, hoher Schalthäufigkeit, ferner bei Kontakten, die mechanischen Erschütterungen ausgesetzt sind, arbeitet sich infolge der Kontaktlast bei der nach Fig. 1 dargestellten Kontaktpaarung der härtere Werkstoff in das weichere Gegenmaterial ein. Dies hat eine allmähliche Vergrößerung der gegenseitigen Berührungsflächen und damit eine Verringerung des Übergangswiderstandes zur Folge. Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Formierungsverfahrens sind .in den 7ig. 3 bis 6 dargestellt. Der Kohlekontakt gemäß Fig. 3a, b ist mit einer kalottenförmigen Vertiefung versehen, deren Radius mit dem des metallischen Gegenstückes übereinstimmt. Durch die Vertiefung wird erfindungegenäß erreicht, daB a) mit großer Annäherung die endgültige Form der Berührungsflächen bereits vor dem betriebsmäßigen Einsatz der Kontakte festgelegt ist, b) der Übergangswiderstand nach wiederholtem Öffnen und Schließen des Kontaktes sich nur in geringen Grenzen verändert. With longer operating times, high switching frequency, and also with contacts that are exposed to mechanical vibrations, the harder material works into the softer counter material due to the contact load in the contact pairing shown in FIG. 1. This results in a gradual enlargement of the mutual contact surfaces and thus a reduction in the contact resistance. Embodiments of the invention forming process are .in the 7IG. 3 to 6 shown. The carbon contact according to Fig. 3a, b is provided with a dome-shaped depression, the radius of which corresponds to that of the metallic counterpart. The depression is erfindungegenäß achieved Dab a) with great approximation, the final shape of the contact surfaces is defined prior to the operational deployment of the contacts) b, the contact resistance after repeated opening and closing of the contact changes only within narrow limits.

In 7ig. 3 ist als weiteres Merkmal der Erfindung die Fläche eines Kontaktteiles mit Rillenstegen durchzogen. Es hat sich gezeigt, daß Kontaktwerkstoffe mit geringer elastischer Verformbarkeit, z. B. Hart- kohle,unter sonst gleichen Bedingungen, niedrigere Übergangswiderstände ergeben, wenn die Anlagefläche eines Kontaktteiles in eine Vielzahl warzenförniger Teilflächen zerlegt ist. Bei all diesen Überlegungen ist jedoah,entscheidend, daß einer der beiden Kontaktkörper eine mög- liehst glatt bearbeitete Oberfläche besitzt.In 7ig. 3, as a further feature of the invention, the surface of a contact part is traversed by grooved webs. It has been shown that contact materials with low elastic deformability, eg. B. hard, coal under otherwise identical conditions, lower contact resistances arising when the contact surface is divided into a plurality of a contact part warzenförniger faces. In all these considerations , however, it is crucial that one of the two contact bodies has a surface that is as smooth as possible.

Die Formierung der Oberfläche einen Kontaktes kann man erfindungsgemäß durch mehrere Bearbeitungsmerkmale erreichen. Beispielsweise zeigt die Fig. 4 eine aus Zwei Hälften bestehende Kontaktkohle, bei welcher die Anpassung an den Gegenkontakt durch konzentrische Bohrungen abgestuf-ter Tiefe vollzogen wurde.,Bei nicht kalottenförmig ausgebildeten Kontaktstücken muß die Anpassung der zu formierenden Kontaktflächen entsprechend der form des Gegenstückes vollzogen werden. The formation of the surface of a contact can be achieved according to the invention by a number of processing features. For example, FIG. 4 A two halves contact coal in which the adaptation to the mating contact by concentric bores stages according ter depth was completed., In non-spherically formed contact pieces, the adjustment must be fully subjected to transforming contact surfaces corresponding to the shape of the counterpart .

Zur Erläuterung ist in Fig. 5 eine ebenfalls zweiteilige Kontaktkohle dargestellt, deren Gegenstück eine halbzylindrische form hat. Zur Formierung des Kontaktes ist das Kontaktstück mit einer muldenförmigen Ye:tiefung versehen, deren Oberfläche aus polygonal aneinanderatoßenden; Teilflächen gebildet wird. Infolge der Kontaktlast arbeitet sich der Gegenkontakt in die formierte-Fläche ein, trägt die vorhandene geringe Welligkeit ab und ermöglicht bereits nach kürzester Betriebszeit die innige Berührung der beiden Kontaktstücke.For the purpose of explanation, FIG. 5 shows a likewise two-part contact carbon shown, the counterpart has a semi-cylindrical shape. To form the Contact, the contact piece is provided with a trough-shaped Ye: recess, whose Surface made of polygonally abutting; Partial areas formed will. As a result of the contact load, the mating contact works its way into the formed surface a, removes the existing small waviness and enables already after a very short time Operating time the intimate contact of the two contact pieces.

Anstelle von polygonal abgesetzten Teilflächen kann erfindungsgemäß die Unterteilung der Kontaktflächen, wie in Fig. 6 dargestellt, auch durch eine Längsriefelung erfolgen. Natürlich lassen sich diese Überlegungen sinngemäß auf alle geometrischen Formen von KontaktfläcÜen übertragen.Instead of polygonally offset partial areas, according to the invention the subdivision of the contact areas, as shown in Fig. 6, also by a Longitudinal grooves take place. Of course, these considerations can be applied analogously Transfer all geometric shapes of contact surfaces.

Claims

P atentansp rue che 1. Arrangement to improve the contact between resting or moving th electrical. Weak and heavy current contacts made of carbon, graphite phit- or metalliferous? @e! setz @. @ n @@ characterized by: that for setting an over d`.25c, overdrive time largely constant and the lowest possible contact resistance of a contact partner is formed.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the formation of the hontaktf? Äcbe takes place essentially by a mechanical processing in which the surface of the Gegex contact piece is mapped as true to shape as possible in the contact part to be formed. 3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the contact part to be formed is provided with grooved webs. Arrangement according to Claims 1 and 2, characterized in that the contact part to be formed is provided with concentric bores of different depths. 5. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the contact surface is formed by polygonally abutting partial surfaces. 6. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the contact part to be formed is provided with a corrugation.