DE60300204T2 - Kontaktenstruktur zum Ausschalten einer Gleichstromlast und Schalter mit dieser - Google Patents

Kontaktenstruktur zum Ausschalten einer Gleichstromlast und Schalter mit dieser Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Kontaktpunktaufbau, der eine Gleichstromlast schaltet und einen Schaltmechanismus, wie etwa ein Relais, und einen Schaltmechanismus, der den Kontaktpunktaufbau aufweist.
  • 2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Als Kontaktpunktmaterial für ein Relais oder einen Schaltmechanismus, der eine elektrische Schaltung schaltet, wird unter dem Gesichtspunkt von Leistung und Preis im Allgemeinen eine AgCdO-Legierung verwendet. Wenn das Material in beweglichen Kontakten und stationären Kontakten verwendet wird, wurden bei Gleichstromlasten als ohmsche Last und Induktionslast Probleme, wie Leitungsdefekte als Folge eines Verbrauchs des Kontaktpunkts, ein Hängenbleiben als Folge eines Materialtransfers von einem Kontaktpunkt zum anderen Kontaktpunkt, ein Verschweißen zwischen Kontaktpunkten sowie ein anomales Andauern von Lichtbögen über lange Zeiten beobachtet. Da jedoch der AgCdO-Kontaktpunkt gefährliches Material, Cd, enthält, gewann in den letzten Jahren eine Bewegung gegen die Verwendung von Relais und Schaltern, die Cadmium verwenden, an Stärke. Angesichts einer solchen Bewegung ist die Entwicklung von Schaltmechanismen, die Kontaktpunktmaterialien verwenden, die die AgCdO-Kontaktpunkte ersetzen können, dringlich.
  • Es wurden Techniken, die als das Kontaktpunktmaterial, welches kein Cadmium enthält (nachfolgend als „cadmiumfreie Kontaktpunktmaterialien" bezeichnet), Kontaktpunkte des Silber-Zinnoxid-Indiumoxid-Systems (nachfolgend als „AgSnO2In2O3-System-Kontaktpunkt" bezeichnet), Kontaktpunkte des Silber-Zinnoxid-Systems (nachfolgend als „AgSnO2-System-Kontaktpunkt" bezeichnet), Kontaktpunkte des Silber-Nickel-Systems (nachfolgend als „AgNi-System-Kontaktpunkt" bezeichnet), Kontaktpunkte des Silber-Zink-Oxid-Systems (nachfolgend als „AgZnO-System-Kontaktpunkt" bezeichnet) usw. verwenden, entwickelt. Bei solchen Techniken können obige Kontaktpunktmaterialien jeweils unabhängig als Kontaktpunktmaterial, das dem beweglichen Kontaktpunkt und dem stationären Kontaktpunkt gemeinsam ist, verwendet werden. Da es jedoch bei solchen Techniken Stark- und Schwachlastbereiche von Lasttrennschaltmechanismen gibt, können die obigen Kontaktpunktmaterialien nicht notwendigerweise die AgCdO-Kontaktpunkte bei Gleichspannungslasten sowohl als ohmsche Gleichstromlasten als auch induktive Gleichstromlasten ersetzen. Was die Einzelheiten anbelangt, so ergeben sich, wenn die obigen Kontaktpunktmaterialien jeweils unabhängig als das dem beweglichen Kontaktpunkt und dem stationären Kontaktpunkt gemeinsame Kontaktpunktmaterial verwendet werden, unter induktiver Gleichstromlast Probleme wie ➀ ein Leitungsdefekt infolge des Verbrauchs des Kontaktpunkts, ➁ ein Hängenbleiben infolge eines Materialtransfers von einem Kontaktpunkt zum anderen Kontaktpunkt, ➂ ein Verschweißen zwischen den Kontaktpunkten und ➃ ein anomales Andauern eines Lichtbogens. Ferner ergeben sich unter ohmscher Gleichstromlast Probleme wie die obigen Probleme ➁ bis ➃. Es ist also sehr schwierig, mit unabhängigem Verwenden der obigen cadmiumfreien Kontaktpunktmaterialien jeweils als gemeinsames Kontaktpunktmaterial den AgCdO-Kontaktpunkt unter beiden Lastbedingungen zu ersetzen.
  • Insbesondere werden von den oben erwähnten cadmiumfreien Kontaktpunktmaterialien die AgZnO-System-Kontaktpunkte, obwohl sie gelegentlich in Unterbrechungskontakten usw. verwendet werden, die eine verhältnismäßig kleine Schaltzahl haben, aus folgenden Gründen selten in Schaltmechanismen, wie etwa Relais verwendet, die häufig schalten.
  • ➀ Da der AgZnO-System-Kontaktpunkt niedrige Verbrauchsbeständigkeit hat, besteht die Gefahr einer Isolationsverschlechterung.
  • ➁ Da der AgZnO-System-Kontaktpunkt niedrige Verbrauchsbeständigkeit hat, ist die Lebensdauerzahl kurz.
  • ➂ Da der AgZnO-System-Kontaktpunkt sehr hohe Härte hat, ist es schwierig, ihn zu einem kleinen Kontaktpunkt zu verarbeiten.
  • Der AgSnO2InO3-Kontaktpunkt ist hoch im Transfer des Kontaktpunktes, wenn eine Gleichstrom-Induktionslast geschaltet wird, und verursacht das Problem, dass sich ein anomales Fortdauern des Lichtbogens ergibt. Dementsprechend kann der AgSnO2InO3-Kontaktpunkt nur mit Schwierigkeiten auf eine Gleichspannungsinduktionslast angewandt werden.
  • Um zu ermöglichen, dass cadmiumfreies Kontaktpunktmaterial den AgCdO-Kontaktpunkt sowohl bei Gleichspannungslasten der ohmschen Gleichspannungslast als auch der Induktionsgleichspannungslast ersetzt, wird versucht, den Aufbau des Schaltmechanismus in großem Umfang zu überarbeiten. Dabei besteht jedoch das Problem, dass eine Überarbeitung in großem Umfang sehr lange dauert und sehr teuer ist.
  • Es wurde ferner zwar versucht, verschiedene cadmiumfreie Materialien getrennt als Kontaktpunktmaterial für den beweglichen Kontakt und als Kontaktpunktmaterial für den stationären Kontakt zu verwenden, ist es auch schwierig, stets den AgCdO-Kontaktpunkt sowohl bei ohmscher Gleichspannungslast als auch bei induktiver Gleichspannungslast zu ersetzen. Das heißt, unter den beiden obigen Lasten werden die Probleme ➀ bis ➃ nicht stets überwunden.
  • Dementsprechend wurde überlegt, von vornherein einen Schaltmechanismus, der obige Probleme nur unter ohmscher Gleichspannungslast, die keine Induktivität hat, zeigt, und einen Schaltmechanismus, der obige Probleme nur bei induktiver Gleichspannungslast, die Induktivität hat, zeigt, herzustellen und diese gemäß der Induktivität der Lasten zu verwenden. Die Auswahl des Kontaktpunktmaterials muss jedoch nicht abhängig von der Induktivität der Last, auf die der Schaltmechanismus angewandt wird, sondern abhängig von der Größe der Induktivität der Last (im Allgemeinen der Zeitkonstanten und der Größe der Induktion) entschieden werden. Das heißt, bei einer induktiven Gleichspannungslast ist die Größe der Induktivität der Last unterschiedlich, abhängig von der Art der Last. Wenn dementsprechend ein Schaltmechanismus, der bei einer induktiven Gleichspannungslast mit einer bestimmten Induktivität obige Probleme nicht verursacht, weil er für die induktive Gleichspannungslast geeignet ist, auf eine induktive Gleichspannungslast mit einer von der obigen Induktivität verschiedenen Induktivität angewandt wird, lässt sich das Auftreten der Probleme nicht notwendigerweise verhindern. Dementsprechend muss die Auswahl des Kontaktpunktmaterials tatsächlich unter Berücksichtigung der Größe der Induktivität der anzulegenden Last erfolgen, was bemerkenswert mühsam ist.
  • Die Erfindung wird im Hinblick auf obige Umstände ausgeführt und zielt darauf ab, einen Aufbau für einen Gleichspannungslastunterbrechungskontaktpunkt zu schaffen, der über eine lange Zeitdauer eine elektrische Schaltung sowohl bei Gleichspannungslasten der induktiven Gleichspannungslast als auch der ohmschen Gleichspannungslast schalten kann, ohne Probleme zu verursachen, wie etwa ➀ einen Leitungsdefekt infolge eines Verbrauchs des Kontaktpunkts, ➁ ein Hängenbleiben infolge eines Materialtransfers von einem Kontaktpunkt zum anderen Kontaktpunkt, ➂ ein Verschweißen zwischen den Kontaktpunkten und ➃ ein anomales Andauern eines Lichtbogens; sowie einen Schaltmechanismus mit obigem Aufbau.
  • In der Beschreibung bedeutet ➀ „Leitungsdefekt infolge eines Verbrauchs des Kontaktpunkts" eine Erscheinung, bei welcher wegen des Verbrauchs des Kontaktpunks ein beweglicher Kontaktpunkt und ein stationärer Kontaktpunkt nicht in Berührung kommen, oder eine Erscheinung, bei welcher, obwohl der bewegliche Kontaktpunkt und der stationäre Kontaktpunkt in Berührung sind, diese nicht in leitender Verbindung stehen. Es wird angenommen, dass, wenn die Kontaktpunkte unter einer induktiven Gleichspannungslast getrennt werden, das Kontaktpunktmaterial, da eine verhältnismäßig große in der Last gespeicherte Energie (Bogenentladungsenergie) auf einmal abgegeben wird, nicht nur die später bei (2) beschriebene Übertragung bewirkt, sondern auch ein Kleben an der Umgebung des Kontaktpunkts, was zu einem Verbrauch des einen Kontaktpunkts (negativelektrodenseitig) führt und den Leitungsdefekt bewirkt. Bei ohmscher Gleichspannungslast wird eine so energetische Bogenentladung wie bei der induktiven Gleichspannungslast nicht bewirkt, so dass ein Leitungsdefekt nicht bewirkt wird.
  • ➁ „Hängenbleiben infolge eines Materialübergangs von einem Kontaktpunkt (negativelektrodenseitig) zum anderen Kontaktpunkt (positivelektrodenseitig)" bedeutet eine Erscheinung, bei welcher Konkavitäten und Konvexitäten, die infolge des Übergangs des Kontaktpunktmaterials zwischen Oberflächen verschiedener Kontaktpunkte erzeugt werden, sich ineinander verhaken und der bewegliche Kontaktpunkt und der stationäre Kontakt sich nicht voneinander lösen können oder in ihrem Lösen verzögert sind. Eine solche Erscheinung kann sowohl bei einer induktiven Gleichspannungslast als auch bei einer ohmschen Last bewirkt werden. Bei einer induktiven Gleichspannungslast wird jedoch der Materialtransfer im Wesentlichen nur in der einen Richtung von der negativen Elektrode zu positiven Elektrode hin bewirkt, während bei der ohmschen Gleichspannungslast der Transfer in beiden Richtungen von der negativen Elektrode zu positiven Elektrode hin oder umgekehrt bewirkt werden kann.
  • ➂ „Verschweißen zwischen den Kontaktpunkten" bedeutet eine Erscheinung, bei welcher wegen des Schmelzens einer Oberfläche des Kontaktpunkts der bewegliche Kontaktpunkt und der stationäre Kontaktpunkt aneinander kleben bleiben und nicht oder nur mit Verzögerung getrennt werden können. Die Erscheinung kann sowohl bei ohmscher Gleichspannungslast als auch bei induktiver Gleichspannungslast auftreten.
  • ➃ „Anomales Andauern des Lichtbogens" bedeutet eine Erscheinung, bei welcher trotz eines vollständigen Trennens des beweglichen Kontaktpunkts und des stationären Kontaktpunkts sich die Bogenentladung zwischen dem beweglichen Kontaktpunkt und dem stationären Kontaktpunkt verhältnismäßig lange (beispielsweise mehrere hundert Millisekunden oder mehr) fortsetzt. Die Erscheinung kann sowohl bei ohmscher Gleichspannungslast als auch bei induktiver Gleichspannungslast bewirkt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspannungslast-Unterbrechungskontaktpunktaufbau und einen Gleichspannungslast-Unterbrechungsschaltmechanismus, wie etwa ein Re lais, sowie einen Schalter mit diesem Aufbau. Der Gleichspannungslast-Unterbrechungskontaktpunktaufbau umfasst einen beweglichen Kontaktpunkt und einen stationären Kontaktpunkt, die einander gegenüberstehen, wobei der bewegliche Kontaktpunkt aus einer AgSnO2In2O3-Legierung gebildet ist, die wenigstens Ag und 8 bis 15 Gew.-% insgesamt an Metalloxiden, SnO2 und In2O3 eingeschlossen, 6 bis 10 Gew.-% SnO2 sowie 1 bis 5 Gew.-% In2O3 enthält, wobei der stationäre Kontaktpunkt aus einer AgZnO-Legierung, die wenigstens Ag und 7 bis 11 Gew.-% ZnO enthält, gebildet ist, wobei die Polarität der beweglichen Seite (+) und die Polarität der stationären Seite (–) ist.
  • In der Beschreibung bedeutet beim Ausdruck für die Zusammensetzung der Kontaktpunktmaterialien „Ag-xM", dass es sich um eine Legierung aus Ag und M handelt, die x Gew.-% M in Bezug auf das Gesamtgewicht enthält. Beispielsweise bedeutet „Ag-8ZnO", dass es sich um eine Legierung aus Ag und ZnO handelt, die 8 Gew.-% ZnO in Bezug auf das Gesamtgewicht enthält. Ferner bedeutet beispielsweise „Ag-8SnO2-3In2O3", dass es sich um eine Legierung aus Ag, SnO2 und In2O3 handelt, die 8 Gew.-% SnO2 in Bezug auf das Gesamtgewicht und 3 Gew.-% In2O3 in Bezug auf das Gesamtgewicht enthält.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Längsschnittansicht, die den Gesamtaufbau eines elektromagnetischen Relais als Schaltmechanismus mit einem erfindungsgemäßen Kontaktpunktaufbau zeigt.
  • 2 ist eine schematische Längsschnittansicht, die den Gesamtaufbau eines Schalters als Schaltmechanismus mit einem erfindungsgemäßen Kontaktpunktaufbau zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Gleichspannungslast-Unterbrechungskontaktpunktaufbau gemäß der Erfindung hat eine Schaltfunktion, die eine Gleichspannungslast in einen und aus einem elektrischen Schaltkreis schalten kann, und bildet Teil eines Gleichspannungslast-Unterbrechungsschaltmechanismus, wie eines Relais, eines Schalters usw.. Ein solcher Gleichspannungslast-Unterbrechungskontaktpunktaufbau gemäß der Erfindung weist einen beweglichen Kontaktpunkt und einen stationären Kontaktpunkt auf, die einander gegenüberstehen, wobei der bewegliche Kontaktpunkt aus AgSnO2In2O3-Legierung und der stationäre Kontaktpunkt aus AgZnO-Legierung gebildet ist. Wenn der bewegliche Kontaktpunkt aus AgZnO-Legierung und der stationäre Kontaktpunkt aus AgSnO2In2O3-Legierung besteht, so treten unter wenigstens einer von ohmscher Gleichspannungslast und induktiver Gleichspannungslast Probleme wie ein Leitungsdefekt infolge eines Verbrauchs des Kontaktpunkts, ein Hängenbleiben infolge des Materialtransfers von einem Kontaktpunkt zum anderen Kontaktpunkt, ein Verschweißen zwischen den Kontaktpunkten sowie ein anomales Andauern des Lichtbogens in einem im Verhältnis früheren Stadium auf.
  • Die AgSnO2In2O3-Legierung, die den beweglichen Kontaktpunkt bildet, ist eine Legierung, welche wenigstens Ag, SnO2 und In2O3 enthält und die, solange sich obiges Ziel erreichen lässt, in geringem Maße andere Elemente (Metalle oder Metalloxide) enthalten kann.
  • Der Gesamtgehalt an in der AgSnO2In2O3-Legierung enthaltenen Metalloxiden (beispielsweise SnO2, In2O3) ist 8 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 12 Gew.-%. Werden SnO2 und In2O3 dem Ag-Kontaktpunkt hinzugefügt, kann die Bogenlöschfähigkeit bei der Kontaktpunkttrennung verbessert werden, und je größer die hinzugefügte Menge ist, desto ausgeprägter wird der Effekt. Während beispielsweise, wenn das Kontaktpunktmaterial aus Ag allein besteht, die Bogenandauerzeit bei der Kontaktpunkttrennung 15,8 ms beträgt, beträgt sie 13,5 ms, wenn der Ag8-SnO2-3In2O3-Kontaktpunkt verwendet wird. Dementsprechend ergibt sich, wenn der Gesamtgehalt an solchen Metalloxiden zu gering ist, eine große Transfermenge, da die Bogenandauerzeit bei der Kontaktpunkttrennung größer wird, was leicht zu der anomalen Andauer des Lichtbogens führt. Wenn andererseits der Gesamtgehalt an den Metalloxiden zu groß ist, wird die Verarbeitung zu einer Kontaktpunktform schwierig. Da außerdem der Kontaktwiderstand des Kontaktpunkts erhöht wird, kann dieser nicht der Verwendung als Schaltmechanismus gerecht werden.
  • Der Gehalt an SnO2 beträgt 6 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der AgSnO2In2O3-Legierung und ist vorzugsweise 7 bis 9 Gew.-%. SnO2 ist kostenmäßig günstiger, hat höhere Härte und bietet einen stärkeren Verbesserungseffekt hinsichtlich der Verschweißfestigkeitseigenschaften als In2O3 dar. Wenn dementsprechend der Gehalt an SnO2 zu gering ist, muss der Gehalt an In2O3 erhöht werden, um den Gesamtgehalt an Metalloxiden zu befriedigen, was zu einem Anstieg der Herstellungskosten führt. Wenn andererseits der Gehalt an SnO2 zu groß ist, muss der Gehalt an In2O3 reduziert werden, um den Gesamtgehalt an Metalloxiden zu befriedigen, was zu einer größeren Härte der Legierung und Schwierigkeiten bei der Verarbeitung zu einer Kontaktpunktform führt.
  • Der Gehalt an In2O3 beträgt 1 bis 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der AgSnO2In2O3-Legierung und ist vorzugsweise 2 bis 4 Gew.-%. Wenn der Gehalt an In2O3 zu gering ist, lässt sich die Legierung nur mit Schwierigkeiten zu einer Kontaktpunktform verarbeiten. Wenn andererseits dessen Gehalt zu groß ist, besteht das Problem, dass die Herstellungskosten nach oben gedrückt werden.
  • Die AgZnO-Legierung, die den stationären Kontaktpunkt bildet, ist eine Legierung, die wenigstens Ag und ZnO enthält, wobei, solange das Ziel erreicht werden kann, andere Elemente (Metalle oder Metalloxide) in geringem Umfang enthalten sein können.
  • Der Gehalt an ZnO beträgt 7 bis 11 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der AgZnO-Legierung und ist vorzugsweise 8 bis 10 Gew.-%. Bei einer induktiven Gleichspannungslast kann, wenn ZnO dem Ag-Kontaktpunkt hinzugefügt wird, die Bogenlöschfähigkeit bei der Kontaktpunkttrennung verbessert werden, und je größer die hinzugefügte Menge ist, desto größer ist der Effekt. Während, wenn das Kontaktpunktmaterial aus Ag allein besteht, die Bogenandauerzeit bei der Kontaktpunkttrennung 15,8 ms beträgt, beträgt sie 12,8 ms für Ag-8ZnO und 12,4 ms für Ag-10ZnO. Man geht davon aus, dass, weil ZnO leichter verdampft werden kann als Ag, viel Bogenenergie verbraucht wird. Man sieht einen Hinweis darauf in der Tatsache, dass der Dampfdruck von ZnO höher als der von Ag ist (ZnO: 400 Pa bei 1673 K, Ag: 133 Pa bei 1630 K). Wenn jedoch der Gehalt an ZnO zu gering ist, lässt sich dieser Effekt nicht ausreichend erreichen und es wird die Bogenandauerzeit bei einer induktiven Gleichspannungslast im Verhältnis länger, was zu einem größeren Transfer führt. Danach wird das anomale Bogenandauern bewirkt. Wenn andererseits der Gehalt an ZnO zu groß ist, lässt sich die AgZnO-Legierung nur schlecht verarbeiten und schwierig herstellen.
  • Die AgSnO2In2O3-Legierung und die AgZnO-Legierung können, soweit sie die bestimmten Mengen der betreffenden Komponenten enthalten, nach irgendeinem bekannten Verfahren, beispiels weise gemäß einem pulvermetallurgischen Verfahren oder einem Internoxidationsverfahren, hergestellt werden.
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltmechanismus. Der Schaltmechanismus gemäß der Erfindung wird bei Gleichspannungslast verwendet und kann, soweit er einen Gleichspannungslast-Unterbrechungskontaktaufbau, wie er oben erwähnt wurde, aufweist, irgendwelche Aufbauten haben. Diese können beispielsweise Relais, Schalter usw. sein.
  • Eine Ausführungsform, wenn der Schaltmechanismus gemäß der Erfindung beispielsweise ein Relais ist, wird unter Bezug auf 1 erläutert. 1 ist eine schematische Längsschnittansicht, die den Gesamtaufbau eines elektromagnetischen Relais als eines Schaltmechanismus gemäß der Erfindung zeigt. In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Basisabschnitt, wobei ein Spulenanschluss 2, ein gemeinsamer Anschluss 3a und ein Stationärkontaktanschluss 3b durch diesen hindurch eingesetzt und daran fixiert sind. Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Anker, der an einem freien Endabschnitt eines stationären Arms 6 frei schwenkbar angebracht ist und über einen Elektromagneten geschwenkt werden kann, wobei ein beweglicher Kontakt 7 aus einem Federmaterial vom Anker 4 gehalten wird. Bezugszeichen 8 bezeichnet einen stationären Kontaktpunkt, der an einem freien Ende des stationären Kontakts 3b angebracht ist, wobei ein beweglicher Kontaktpunkt 9, der vom Kontaktpunkt 8 frei gelöst und mit diesem in Verbindung gebracht werden kann, dem stationären Kontaktpunkt 8 gegenübersteht und an einem freien Ende des beweglichen Kontakts 7 angebracht ist. Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Gehäuse, das mit dem Basisabschnitt 1 in Eingriff gebracht ist, um so die betreffenden Komponenten zu kapseln.
  • Ferner wird eine Ausführungsform, wenn der Schaltmechanismus gemäß der Erfindung beispielsweise ein Schalter ist, unter Bezug auf 2 erläutert. 2 ist eine schematische Längsschnittansicht, die den Gesamtaufbau des Schalters als des Schaltmechanismus gemäß der Erfindung zeigt. In 2 bezeichnet Bezugszeichen 12 ein Schaltergehäuse aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff, wobei stationäre Kontakte 13 und ein gemeinsamer Anschluss 14 durch dieses hindurch eingesetzt und daran befestigt sind, wobei ein Schalterbetätigungsknopf 15 durch dieses hindurch eindringen kann und von ihm so gehalten wird, dass er frei gleiten kann. Bezugszeichen 16 bezeichnet einen beweglichen Kontakt, der auf eine Betätigung des Schalterbetätigungsknopfes 15 reagiert, wobei an einem freien Endabschnitt desselben ein beweglicher Kontaktpunkt 17 angebracht ist. Bezugszeichen 18 bezeichnet einen stationären Kontaktpunkt, der von dem beweglichen Kontaktpunkt 17 frei getrennt und mit diesem in Verbindung gebracht werden kann und, während er dem beweglichen Kontaktpunkt 17 gegenübersteht, fest an einem freien Endabschnitt des stationären Kontakts 13 angebracht ist.
  • Bei dem Gleichspannungslast-Unterbrechungskontaktpunktaufbau und Schaltmechanismus gemäß der Erfindung wird die Polarität des beweglichen Kontaktpunkts im Einsatz auf (+) und diejenige des stationären Kontaktpunkts im Einsatz auf (–) eingestellt. „Polarität des beweglichen Kontaktpunkts im Einsatz eingestellt auf (+) und diejenige des stationären Kontaktpunkts im Einsatz eingestellt auf (–)" bedeutet, dass bei Einsatz unter Gleichspannungslastbedingungen der Kontaktpunktaufbau und der Schaltmechanismus verwendet werden, indem sie so angeschlossen werden, dass der bewegliche Kontaktpunkt mit einer positiven Elektrode der Gleichspannungsquelle und der stationäre Kontaktpunkt mit einer negativen Elektrode derselben verbunden werden kann. Wenn beispielsweise das in 1 gezeigte Relais gemäß der Erfindung unter induktiven Gleichspannungslastbedingungen verwendet wird, kann das Relais verwendet werden, indem der gemeinsame Anschluss 3a, der mit dem den beweglichen Kontaktpunkt 9 aufweisenden beweglichen Kontakt 7 elektrisch verbunden ist, mit der positiven Elektrode der Gleichspannungsquelle verbunden wird, und indem der den stationären Kontaktpunkt 8 aufweisende Stationärkontaktanschluss 3b mit der negativen Elektrode der Gleichspannungsquelle verbunden wird.
  • Der Gleichspannungslast-Unterbrechungskontaktpunktaufbau und Schaltmechanismus gemäß der Erfindung, wie sie oben erwähnt wurden, können, wenn sie unter ohmscher Gleichspannungslast und induktiver Gleichspannungslast verwendet werden, eine elektrische Schaltung für eine verhältnismäßig lange Zeitdauer, ohne dass Probleme wie ein Leitungsdefekt infolge eines Verbrauchs des Kontaktpunkts, ein Hängenbleiben infolge eines Materialtransfers von einem Kontaktpunkt zum anderen Kontaktpunkt, eines Verschweißens zwischen den Kontaktpunkten und ein anomales Andauern des Lichtbogens auftreten, ein- und ausschalten. Ferner kann der Gleichspannungslast-Unterbrechungskontaktpunktaufbau und Schaltmechanismus gemäß der Erfindung eine elektrische Schaltung über eine lange Zeitdauer ohne die obigen Probleme auch dann ein- und ausschalten, wenn eine Trennkraft zwischen dem beweglichen Kontaktpunkt und dem stationären Kontaktpunkt auf einen verhältnismäßig niedrigen Wert wie etwa von 0,03 bis 0,7 N eingestellt ist, und eine Berührkraft auf einen niedrigen Wert wie etwa 0,03 bis 0,5 N eingestellt ist. Die Trennkraft ist eine Antriebskraft, die erforderlich ist, um den beweglichen Kontaktpunkt zu bewegen, wenn der bewegliche Kontaktpunkt von dem stationären Kontaktpunkt getrennt wird, und stellt eine der Anfangseinstellungen dar, die vorab bestimmt werden. die Berührkraft ist eine Kraft, die erforderlich ist, um den be weglichen Kontaktpunkt zu bewegen, wenn der bewegliche Kontaktpunkt und der stationäre Kontaktpunkt in Berührung sind, und stellt eine der Anfangseinstellungen dar, die vorab bestimmt werden.
  • Der Gleichspannungslast-Unterbrechungskontaktpunktaufbau und Schaltmechanismus gemäß der Erfindung können auf elektrische Gleichspannungsschaltungen aller elektrischen und elektronischen Geräte von Vorrichtungen mit niedrigen Strömen für den Heimeinsatz bis zu Vorrichtungen mit hohen Strömen für den Fabrikeinsatz angewandt werden, beispielsweise können der Kontaktpunktaufbau und der Schaltmechanismus wirkungsvoll auf das Ein- und Ausschalten von elektrischen Gleichspannungsschaltungen mit einem Gleichstromwert von 2 bis 30 A, insbesondere 2 A oder mehr und weniger als 20 A, angewandt werden.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsformen 1 bis 22
  • Nietkontaktpunkte (beweglicher Kontaktpunkt, stationärer Kontaktpunkt) aus den in der Tabelle beschriebenen Kontaktpunktmaterialien werden mit einem beweglichen Kontakt bzw. einem stationären Kontakt vernietet, und durch Zusammenbauen dieser Komponenten zu einem Relais wird ein Relais mit dem in 1 gezeigten Aufbau gewonnen. In der Tabelle enthalten die Kontaktpunktmaterialien keine anderen Metalle und Metalloxide als die in der Tabelle beschriebenen Metalle und Metalloxide.
  • Das gewonnene Relais wird so angeschlossen, dass die Polarität auf der beweglichen Seite die bestimmte Polarität sein kann, und wird unter den später beschriebenen Lastbedingungen ➀ und ➁ ausgewertet. Im Einzelnen werden Schließ- und Öffnungsvorgänge 300.000-mal für jedes der Relais wiederholt, und für die ohmsche Gleichspannungslast nach ➀ werden solche, die kein Hängenbleiben infolge eines Materialtransfers von einem Kontaktpunkt zum anderen Kontaktpunkt, kein Verschweißen zwischen den Kontaktpunkten und keine anomale Lichtbogenandauern zeigen, als „ausgezeichnet" betrachtet, und für die induktive Gleichspannungslast nach ➁ werden solche, die keinen Leitungsdefekt infolge eines Verbrauchs des Kontaktpunkts, kein Hängenbleiben infolge eines Materialtransfers von einem Kontaktpunkt zum anderen Kontaktpunkt, kein Verschweißen zwischen den Kontaktpunkten und keine anomale Lichtbogenandauern zeigen, als „ausgezeichnet" bezeichnet. Die Auswertung wird für jeweils fünf Relais unter den betreffenden Bedingungen durchgeführt, und die Anzahl von „ausgezeichneten" Relais ist in der Tabelle gezeigt. Beispielsweise bedeutet „1/5", dass eines von fünf Relais, die ausgewertet werden, ausgezeichnet ist. In der Erfindung wird, wenn „5/5" unter den beiden Bedingungen ➀ und ➁ erreicht wird, das Kontaktpunktmaterial als akzeptiert betrachtet.
  • ➀ Gleichspannung 30 V, 10 A, ohmsche Last, Trennkraft 0,5 N/Berührkraft 0,2 N.
  • ➁ Gleichspannung 30 V, 5 A, induktive Last (tau = 7 ms), Trennkraft 0,5 N/Berührkraft 0,2 N.
  • Tabelle 1
    Figure 00160001
  • Figure 00170001
  • Aus Obigem bestätigt sich aus den Untersuchungen, dass Relais gemäß den Nr. 13 und 15 (die Erfindung) unabhängig von der Induktivität der Last stets unter einem breiteren Bereich für die Gleichspannungslast verwendet werden können.
  • Andere Relais als diejenigen der Nr. 13 und 15 können wenigstens eine von ohmscher Gleichspannungslast und induktiver Gleichspannungslast nicht befriedigen.
  • Beispielsweise können Relais (Nr. 14 und 16) gleich den Relais gemäß der Erfindung mit Ausnahme, dass die Polaritäten des beweglichen Kontaktpunkts und des stationären Kontaktpunkts vertauscht sind, und Relais (Nr. 18 und 20), bei welchen die Kombination der Kontaktpunktmaterialien und die Polaritäten gleich zur Erfindung sind, aber die Kombination des Beweglichkontaktpunktmaterials und des Stationärkontaktpunktmaterials vertauscht sind, nicht sowohl die ohmsche Gleichspannungslast als auch die induktive Gleichspannungslast befriedigen.
  • Ferner können beispielsweise Relais gemäß den Nr. 21 und 22, die ähnlich dem Relais gemäß Nr. 13 sind mit Ausnahme, dass das Beweglichkontaktpunktmaterial und das Stationärkontaktpunktmaterial vertauscht sind, nicht sowohl der ohmschen Gleichspannungslast als auch der induktiven Gleichspannungslast gerecht werden.
  • Der Gleichspannungslast-Unterbrechungskontaktpunktaufbau und Schaltmechanismus (beispielsweise Relais, Schalter usw.) gemäß der Erfindung können die folgenden Wirkungen zeigen.
    • (1) Wenn der Kontaktpunktaufbau und der Schaltmechanismus gemäß der Erfindung auf eine ohmsche Gleichspannungslast und/oder induktive Gleichspannungslast angewandt werden, treten für lange Zeit Probleme wie der Leitungsdefekt, das Verschweißen der Kontaktpunkte, das Hängenbleiben und das anomale Lichtbogenandauern nicht auf. Da keine Notwendigkeit besteht, das Kontaktpunktmaterial nach der Größe der Induktivität der Last für jede der Lasten auszuwählen, können dementsprechend die Kontaktpunktmaterialien standardisiert werden, was zu einer Schaffung eines Kontaktpunktaufbaues und Schaltmechanismus führt, die stets auf einen breiteren Bereich für die Gleichspannungslast anwendbar sind.
    • (2) Umweltschädliche Materialien werden nicht verwendet. Dementsprechend ist die Sicherheit hoch.
    • (3) Es besteht keine Notwendigkeit, einen besonderen Aufbau usw. hinzuzufügen. Dementsprechend werden die Herstellungskosten nicht nach oben gedrückt.

Claims (4)

  1. Gleichstromlast-Unterbrechnungskontaktpunktaufbau, welcher aufweist: einen beweglichen Kontaktpunkt (9) und einen stationären Kontaktpunkt (8), die einander gegenüberstehen; dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Kontaktpunkt (9) aus einer AgSnO2In2O3-Legierung besteht, die insgesamt 8 bis 15 Gew.-% Metalloxide, SnO2 und In2O3 eingeschlossen, 6 bis 10 Gew.-% SnO2 und 1 bis 5 Gew.-% In2O3, Rest Ag, enthält; der stationäre Kontaktpunkt (8) aus einer AgZnO-Legierung besteht, die wenigstens Ag und 7 bis 11 Gew.-% ZnO enthält; wobei die Polarität des beweglichen Kontaktpunktes „+" und diejenige des stationären Kontaktpunkts „–" sein sollte.
  2. Gleichstromlast-Unterbrechungsschaltmechanismus, welcher aufweist: einen Kontaktpunktaufbau nach Anspruch 1.
  3. Relais, welches aufweist: einen Kontaktpunktaufbau nach Anspruch 1.
  4. Schalter, welcher aufweist: einen Kontaktpunktaufbau nach Anspruch 1.
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