DE-102025145260-A1 - Elektromechanischer Schalter mit geringem Kontaktwiderstand

Abstract

Ein elektromechanischer Schalter (100) umfasst ein Schaltergehäuse (110) mit einem Hauptkörper, der eine Kammer (112) bildet, mit festen Kontakten (120, 122), die mit dem Schaltergehäuse verbunden sind und jeweils ein Gegenstück-Ende (132) in der Kammer und ein Abschluss-Ende (130) außerhalb des Schaltergehäuses aufweisen. Der elektromechanische Schalter umfasst einen beweglichen Kontakt (124) in der Kammer, der zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich ist. Der bewegliche Kontakt umfasst bewegliche Gegenstückflächen, die so konfiguriert sind, dass sie in der geschlossenen Position mit festen Gegenstückflächen der festen Kontakte verbunden sind und in der offenen Position von den festen Kontakten getrennt sind. Der elektromechanische Schalter umfasst einen Aktuator mit einem Anker (196), der funktionsfähig mit dem beweglichen Kontakt gekoppelt ist. Die festen Gegenstückflächen und/oder die beweglichen Gegenstückflächen umfassen strukturierte Oberflächenmerkmale, so dass die Gegenstückflächen zwischen den festen Kontakten und dem beweglichen Kontakt jeweils zahlreiche Kontaktpunkte aufweisen.

Inventors

• Albert Yong Lee
• Brian Kuhnly
• Abraham Paredes
• Roger Lee Thrush
• Agustín De la Lanza
• Juan Carlos Romero
• Joaquin Antonio Acosta

Assignees

• AMP AMERMEX, S.A. DE C.V.
• TE CONNECTIVITY SOLUTIONS GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251104

Priority Date

20241105

Claims (20)

1. Elektromechanischer Schalter (100), umfassend: ein Schaltergehäuse (110) mit einem Hauptkörper, der eine Kammer (112) bildet; feste Kontakte (120, 122), die mit dem Schaltergehäuse verbunden sind, wobei jeder feste Kontakt ein Gegenstück-Ende (132) aufweist, das sich in der Kammer befindet, und ein Abschluss-Ende (130) außerhalb des Schaltergehäuses, wobei der feste Kontakt eine feste Gegenstückfläche (140, 142) am Gegenstück-Ende des entsprechenden festen Kontakts aufweist; einen beweglichen Kontakt (124) in der Kammer, der zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich ist, wobei der bewegliche Kontakt bewegliche Gegenstückflächen (160, 162) umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie in der geschlossenen Position mit den festen Gegenstückflächen an den Gegenstück-Enden der festen Kontakte gekoppelt werden können, wobei der bewegliche Kontakt in der offenen Position von den festen Kontakten getrennt ist; und einen Aktuator in der Kammer, wobei der Aktuator einen Anker (196) umfasst, der funktionsfähig mit dem beweglichen Kontakt verbunden ist, um den beweglichen Kontakt während des Betriebs des Aktuators zu bewegen; wobei wenigstens eine der festen Gegenstückflächen und die beweglichen Gegenstückflächen strukturierte Oberflächenmerkmale (170) umfassen, sodass Gegenschnittstellen zwischen den festen Kontakten und dem beweglichen Kontakt jeweils zahlreiche Kontaktpunkte aufweisen.
2. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 1 , wobei wenigstens eine der festen Gegenstückflächen (140, 142) und der beweglichen Gegenstückflächen (160, 162), die die strukturierten Oberflächenmerkmale (170) umfassen, nicht planar sind.
3. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 1 , wobei die strukturierten Oberflächenmerkmale (170) Rändelungen (178) umfassen.
4. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 1 , wobei die strukturierten Oberflächenmerkmale (170) Vorsprünge umfassen, die Spitzen (174) bilden, die die Kontaktpunkte definieren, sowie Rillen (176) zwischen den Spitzen.
5. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 1 , wobei die strukturierten Oberflächenmerkmale (170) rautenförmig sind.
6. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 1 , wobei die strukturierten Oberflächenmerkmale (170) eine Höhe von wenigstens 100 Mikrometern aufweisen.
7. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 1 , wobei die festen Kontakte (120, 122) die strukturierten Oberflächenmerkmale (170) umfassen und der bewegliche Kontakt (124) keine strukturierten Oberflächenmerkmale aufweist und an der beweglichen Gegenstückfläche (160, 162) eben ist.
8. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 1 , wobei der bewegliche Kontakt (124) die strukturierten Oberflächenmerkmale (170) umfasst und die festen Kontakte (120, 122) keine strukturierten Oberflächenmerkmale aufweisen und an der festen Gegenstückfläche (140, 142) eben sind.
9. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 1 , wobei die festen Kontakte (120, 122) aus einem ersten Metallmaterial mit einer ersten Materialhärte hergestellt sind und der bewegliche Kontakt (124) aus einem zweiten Metallmaterial hergestellt ist, das sich vom ersten Metallmaterial unterscheidet und eine zweite Materialhärte aufweist, die sich von der ersten Materialhärte unterscheidet.
10. Elektromechanische Schalter (100) nach Anspruch 9 , wobei die Härte des ersten Metallmaterials größer ist als die Härte des zweiten Materials.
11. Elektromechanische Schalter (100) nach Anspruch 9 , wobei das erste Metallmaterial hartes Kupfer ist und das zweite Metallmaterial weiches Kupfer ist.
12. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 9 , wobei das erste Metallmaterial eines von H04-Kupfer, H03-Kupfer, H02-Kupfer, H01-Kupfer oder H00-Kupfer ist und wobei das zweite Metallmaterial eines von H03-Kupfer, H02-Kupfer, H01-Kupfer, H00-Kupfer oder Weichkupfer ist.
13. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 9 , wobei das erste Metallmaterial ein gehärtetes Kupfermaterial ist und das zweite Metallmaterial ein gehärtetes Kupfermaterial ist, wobei das erste Metallmaterial stärker gehärtet ist als das zweite Metallmaterial.
14. Elektromechanischer Schalter (100), umfassend: ein Schaltergehäuse (110) mit einem Hauptkörper, der eine Kammer (112) bildet; feste Kontakte (120, 122), die mit dem Schaltergehäuse verbunden sind, wobei jeder fester Kontakt ein Gegenstück-Ende (132) aufweist, das sich in der Kammer befindet, und ein Abschluss-Ende (130) außerhalb des Schaltergehäuses, wobei der feste Kontakt eine feste Gegenstückfläche (140, 142) am Gegenstück-Ende des entsprechenden festen Kontakts aufweist, wobei die festen Kontakte aus einem ersten Metallmaterial mit einer ersten Materialhärte hergestellt sind; einen beweglichen Kontakt (124) in der Kammer, der zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich ist, wobei der bewegliche Kontakt bewegliche Gegenstückflächen (160, 162) umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie in der geschlossenen Position mit den festen Gegenstückflächen an den Gegenstück-Enden der festen Kontakte gekoppelt werden können, wobei der bewegliche Kontakt in der offenen Position von den festen Kontakten getrennt ist, wobei der bewegliche Kontakt aus einem zweiten Metallmaterial hergestellt ist, das sich vom ersten Metallmaterial der festen Kontakte unterscheidet und eine zweite Materialhärte aufweist, die sich von der ersten Materialhärte unterscheidet; und einen Aktuator in der Kammer, wobei der Aktuator einen Anker (196) umfasst, der funktionsfähig mit dem beweglichen Kontakt verbunden ist, um den beweglichen Kontakt während des Betriebs des Aktuators zu bewegen.
15. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 14 , wobei die Härte des ersten Metallmaterials größer ist als die Härte des zweiten Materials.
16. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 14 , wobei das erste Metallmaterial hartes Kupfer ist und das zweite Metallmaterial weiches Kupfer ist.
17. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 14 , wobei das erste Metallmaterial eines von H04-Kupfer, H03-Kupfer, H02-Kupfer, H01-Kupfer oder H00-Kupfer ist und wobei das zweite Metallmaterial eines von H03-Kupfer, H02-Kupfer, H01-Kupfer, H00-Kupfer oder weichem Kupfer ist.
18. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 14 , wobei das erste Metallmaterial ein gehärtetes Kupfermaterial und das zweite Metallmaterial ein gehärtetes Kupfermaterial ist, wobei das erste Metallmaterial stärker gehärtet ist als das zweite Metallmaterial.
19. Elektromechanischer Schalter (100) nach Anspruch 14 , wobei wenigstens eine der festen Gegenstückflächen (140, 142) und die beweglichen Gegenstückflächen (160, 162) strukturierte Oberflächenmerkmale (170) umfassen, so dass die Gegenschnittstellen zwischen den festen Kontakten (120, 122) und dem beweglichen Kontakt (124) jeweils zahlreiche Kontaktpunkte aufweisen.
20. Elektromechanischer Schalter (100), umfassend: ein Schaltergehäuse (110) mit einem Hauptkörper, der eine Kammer (112) bildet; feste Kontakte (120, 122), die mit dem Schaltergehäuse verbunden sind, wobei jeder feste Kontakt ein Gegenstück-Ende (132) aufweist, das sich in der Kammer befindet, und ein Abschluss-Ende (130) außerhalb des Schaltergehäuses, wobei der feste Kontakt eine feste Gegenstückfläche (140, 142) am Gegenstück-Ende des entsprechenden festen Kontakts aufweist, wobei die festen Kontakte aus einem ersten Metallmaterial mit einer ersten Materialhärte hergestellt sind; ein beweglicher Kontakt (124) in der Kammer, der zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich ist, wobei der bewegliche Kontakt bewegliche Gegenstückflächen (160, 162) umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie mit den festen Gegenstückflächen (140, 142) an den Gegenstück-Enden der festen Kontakte in der geschlossenen Position gekoppelt werden können, wobei der beweglicher Kontakt in der offenen Position von den festen Kontakten getrennt ist und aus einem zweiten Metallmaterial hergestellt ist, das sich vom ersten Metallmaterial der festen Kontakte unterscheidet und eine zweite Materialhärte aufweist, die sich von der ersten Materialhärte unterscheidet; und ein Aktuator in der Kammer, wobei der Aktuator einen Anker (196) umfasst, der funktionsfähig mit dem beweglichen Kontakt verbunden ist, um den beweglichen Kontakt während des Betriebs des Aktuators zu bewegen; wobei wenigstens eine der festen Passflächen und die beweglichen Passflächen strukturierte Oberflächenmerkmale umfassen, sodass die Gegenschnittstellen zwischen den festen Kontakten und dem beweglichen Kontakt jeweils zahlreiche Kontaktpunkte aufweisen.

Description

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft allgemein elektromechanische Schalter. Bestimmte elektrische Anwendungen, wie beispielsweise HLK, Stromversorgung, Lokomotiven, Aufzugssteuerung, Motorsteuerung, Luft- und Raumfahrtanwendungen, Hybrid-Elektrofahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge, Fahrzeugladesystem und dergleichen, verwenden elektromechanische Schalter, die Kontakte aufweisen, die normalerweise offen (oder getrennt) sind. Die Kontakte werden geschlossen (oder verbunden), um eine bestimmte Vorrichtung mit Strom zu versorgen. Wenn das Schütz ein elektrisches Signal empfängt, wird es mit Strom versorgt, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das einen beweglichen Kontakt antreibt, damit dieser mit festen Kontakten in Eingriff kommt. In einigen Fällen können sich Verunreinigungen auf einer oder mehreren der Gegenstückflächen der Kontakte ablagern, was zu einer „No-Make“-Situation (Funktionsausfall) oder einem hohen Widerstand führen kann. Die Verunreinigungen können das Schließen der Kontakte blockieren. Die Verunreinigungen können während der Montage entstehen, beispielsweise wenn sie beim Zusammenbau in das Innere des Schützes eingeschlossen werden, oder sie können im Laufe der Zeit durch die Zersetzung der Materialien des Gehäuses entstehen, was zu Fremdkörpern (FOD) im Inneren des Schützes führt, die sich auf den Kontakten ablagern können. In einer Ausführungsform ist ein elektromechanischer Schalter vorgesehen, der ein Schaltergehäuse umfasst, das einen Hauptkörper aufweist, der einen Raum bildet. Der elektromechanische Schalter umfasst feste Kontakte, die mit dem Schaltergehäuse verbunden sind. Jeder feste Kontakt weist ein Gegenstück-Ende auf, das sich in dem Raum befindet, und ein Abschluss-Ende außerhalb des Schaltergehäuses. Der feste Kontakt weist eine feste Gegenstückfläche an dem Gegenstück-Ende des entsprechenden festen Kontakts auf. Der elektromechanische Schalter umfasst einen beweglichen Kontakt in der Kammer, der zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich ist. Der bewegliche Kontakt umfasst bewegliche Gegenstückflächen, die so konfiguriert sind, dass sie in der geschlossenen Position mit den festen Gegenstückflächen an den Gegenstück-Enden der festen Kontakte gekoppelt werden können. In der offenen Position ist der bewegliche Kontakt von den festen Kontakten getrennt. Der elektromechanische Schalter umfasst einen Aktuator in der Kammer. Der Aktuator umfasst einen Anker, der funktionsfähig mit dem beweglichen Kontakt gekoppelt ist, um den beweglichen Kontakt während des Betriebs des Aktuators zu bewegen. Wenigstens eine der festen Gegenstückflächen und der beweglichen Passflächen umfasst strukturierte Oberflächenmerkmale, so dass die Gegenschnittstellen zwischen den festen Kontakten und dem beweglichen Kontakt jeweils zahlreiche Kontaktpunkte aufweisen. Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft beschrieben, wobei1 einen elektromechanischen Schalter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt.2 eine Schnittansicht des elektromechanischen Schalters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt, die die inneren Komponenten des elektromechanischen Schalters veranschaulicht.3 zeigt den festen Kontakt gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.4 zeigt den beweglichen Kontakt gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.5 zeigt einen Teil des beweglichen Kontakts gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.6 zeigt einen Teil des elektromechanischen Schalters, der den beweglichen Kontakt in einer offenen Position gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt.7 zeigt einen Teil des elektromechanischen Schalters, der den beweglichen Kontakt in einer geschlossenen Position gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt.8 zeigt einen Teil des elektromechanischen Schalters, der Verunreinigungen auf dem beweglichen Kontakt gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt.9 ist eine Querschnittsansicht eines Teils des elektromechanischen Schalters in einer geschlossenen Position gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. 1 zeigt einen elektromechanischen Schalter 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. 2 ist eine Schnittansicht des elektromechanischen Schalters 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die die inneren Komponenten des elektromechanischen Schalters 100 zeigt. Der elektromechanische Schalter 100 kann ein Schalter oder Relais sein, der einen oder mehrere Stromkreise sicher verbindet und trennt, um den Stromfluss durch das System zu schützen. Der elektromechanische Schalter 100 kann in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise in HLK-Anlagen, Stromversorgungen, Lokomotiven, Aufzugssteuerungen, Motorsteuerungen, Luft- und Raumfahrtanwendungen, Hybrid-Elektrofahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen, Fahrzeugladen und dergleichen. Der elektromechanische Schalter 100 umfasst ein Gehäuse 110 (in 2 entfernt, um die inneren Komponenten des elektromechanischen Schalters 100 darzustellen) mit einer Außenwa