DE2659871B2

DE2659871B2 - Vakuumleistungsschalter und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2659871B2
Application number: DE2659871A
Authority: DE
Inventors: Shinzo Tokio Sakuma
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1975-03-22
Filing date: 1976-03-22
Publication date: 1978-12-21
Also published as: SU938756A3; DE2612129C3; DE2659871A1; DE2612129B2; CA1044738A; GB1504666A; US4077114A; DE2612129A1; SU1080765A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumleistungsschalter mit einer im wesentlichen zylindrischen Isolierumhüllung aus Keramik, mit scheibenförmigen Endplatten, die zumindest teilweise aus einer Fe-Ni- oder Fe-Ni-Co-Legierung bestehen und im wesentlichen den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen wie die Isolierumhüllung und welche an den axialen mit einer Metallisierung versehenen Enden der zylindrischen Isolierumhüllung befestigt sind, mit einem stationären und einem auf diesen zu- und von diesem wegbeweglichen Elektrodenstab aus Kupfer, die jeweils mit insbesondere aus einer Cu-Legierung bestehenden Elektroden versehen sind und sich durch die Endplatten erstrecken, mit einem Balg, der aus einer Fe enthaltenden Legierung besteht und dessen eines Ende mit der um den beweglichen Elektrodenstab angeordneten Endplatte und dessen anderes Ende mit dem beweglichen Elektrodenstab verbunden ist, mit einer Hilfsendplatte, die mit dem stationären Elektrodenstab und der um den stationären Elektrodenstab angeordneten Endplatte verlötet ist, und mit einem Lot aus einer Cu und Au enthaltenden silberfreien Legierung.

Ein derartiger Vakuumleistungsschalter ist aus der US-PS 35 90 184 bekannt. Beim Zusammenbau dieses bekannten Vakuumleistungsschalters wird die Endplatte, an der der stationäre Elektrodenstab befestigt ist, mittels eines bei 1025⁰C und darüber schmelzenden

,(ι Hartlotes an der Isolierumhüllung befestigt. Die andere Endplatte, welche den beweglichen Elektrodenstab umgibt, wird durch Schweißen oder durch Löten mit der Isolierumhüllung befestigt. Der Balg wird mit seinem einen Ende an dieser Endplatte durch Schweißen oder

Vt Löten befestigt und mit dem beweglichen Elektrodenstab durch Schweißen befestigt. Man kann daher davon ausgehen, daß zum Zusammenbau der Bauteile des bekannten Vakuumleistungsschalters mehrere Schritte notwendig sind.

ho Zum Verlöten der verschiedenen Bauteile eines Vakuumleistungsschalters sind verschiedene vakuumdichte Standardlötmatenalien bekannt. In der folgenden Tabelle sind solche für einen Vakuumlöttemperaturbereich zwischen 600°C und etwa 1000⁰C angegeben. In

h^r, der Tabelle bedeutet die Markierung »0« geeignet und die Markierung »x« ungeeignet. Mit m.p. sind der Schmelzpunkt und mit f.p. die Fließtemperatur des Vakuumlötmaterials bezeichnet.

Tabelle I

Nr. Vakuumlötmaterial m. p.

(Gew.-%)

f. p.	Zu	verlötendes	Material	Fe-Co-	Fe-Ni-	Fe-Cr-	Fe-Ni-C o-	Cu-	Ag-
	Cu	Ni	Fe	Legie-	Legie-	Legie-	Legierung	l.egie-	Legie
				rung	rung	rung		lu ng	rung
("C)				0	0	X	0	0	0
705	0	0	0	0	0	X	0	0	0
710	0	0	0	0	0	X	0	0	0
780	0	0	0	0	0	X	0	0	0
845	0	0	0	0	0	0	0	I]	X
890	0	0	0	0	0	0	0	«}	X
910	0	0	0	0	0	0	0	0	X
950	0	0	0	0	0	0	0	0	X
960	0	0	0	0	0	0	0	0	X
970	0	0	0

1 61 Ag-24Cu-15In 630

2 60Ag-27Cu-13In 605

3 72 Ag-28 Cu 780

4 20 Ag-60 Au-20 Cu 835

5 80 Au-20 Cu 890

6 53 Cu-38 Mn-9 Ni 880

7 82Au-18Ni 950

8 100 Ag 960

9 85Ag-I5Mn 960

Aus der vorstehenden Tabelle ist zu ersehen, daß Lötmaterialien mit niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise die Lötmaterialien von Nr. 1 bis Nr. 4 für »Fe-Cr-Legierungen« in einem hohen Löttemperaturbereich nicht verwendet werden können. Ferner läßt sich aus der Tabelle entnehmen, daß Lötmaterialien mit hohem Schmelzpunkt, beispielsweise diejenigen, wtiche von Nr. 5 bis Nr. 9 in der Tabelle aufgeführt sind, bei Legierungen, welche Silber (»Ag-Legierungen«) enthalten, in einem niedrigen Löttemperaturbereich nich: verwendet werden können. Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß es nicht so ohne weiteres möglich ist, einen Vakuumleistungsschalter durch gleichzeitiges Verlöten eines jeden Bauteils herzustellen. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Material des Balges aus einer Fe-Cr-Legierung besteht oder wenn — was häufig der Fall ist — die Elektroden aus einer Ag-Legierung bestehen.

Bei dem aus der DE-OS 19 57 812 bekannten Vakuumleistungsschalter ist die Isolierumhüllung zweiteilig ausgebildet, wobei an der Trennstelle ein Lot mit niedrigerem Schmelzpunkt als an den anderen Lötstellen verwendet wird. Es soll hierdurch ein Auswechseln der Elektroden nach deren Abbrar.1 ermöglicht werden. Beim Zusammenlöten der einzelnen Bauteile zur Fertigstellung des Vakuumleistungsschalters ergeben sich jedoch auch hier die im vorstehenden schon angegebenen Schwierigkeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Vakuumleistungsschalter zu schaffen, bei dem die einzelnen Bauteile in zwei Verfahrensschritten miteinander vakuumverlötet werden können und dabei trotzdem eine erhöhte Vakuumabdichtung an den Lötstellen des Gehäuses erhalten wird.

Diese Aufgabe wird beim Vakuumleistungsschalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Lot aus der silberfreien Cu- oder Au-Legierung mit einer Vakuumlöttemperatur zwischen 950⁹C und 100O⁰C als erstes Lot vorgesehen ist und die Endplatten mit der Isolierumhüllung, den aus einer Fe-Cr-Legierung bestehenden Balg mit der um den beweglichen Elektrodenstab angeordneten Endplatte sowie dem beweglichen Elektrodenstab und schließlich die Hiltsendplatte aus Cu mit der um den stationären Elektrodrnstab angeordneten Endplatte verbindet und daß ein zweites Lot aus einer Ag-Legierung oder Cu-Legierung mit einer Vakuumlöttemperatur zwischen 600⁰C und 900⁰C vorgesehen isi. das die aus einer Ag- oder Cu-Legierung bestehenden Elektroden mit den Elektrodenstäben und den stationären E.ektrodenstab mit der Hilfsendplatte verbindet.

Das Zusammenlöten der Bestandteile dieses Vakuumleistungsschalters kann vorteilhafterwe ise dadurch erfolgen, daß nach Zusammenbau der du'ch das erste Lot zu verlötenden Bauteile das zwischen den Bauteilen befindliche erste Lot bei einem Druck von weniger als 13,3 bis 1,33 nbar auf eine Temperatur zwsehen 950°C und etwa 1000⁰C erhitzt wird und daß anichließend an die durch das erste Lot verlöteten Bauteile die durch das zweite Lot zu verbindenden Bauteile unter Zwischenfügung des zweiten Lotes angefügt werden und daß das zweite Lot bei einem Druck von weniger als 13,3 bis 1,33 nbar auf eine Temperatur zwischen 60<)"C und etwa 900⁰C erhitzt wird.

Bei der Erfindung erweist es sich als vorteilhaft, daß d?s Cu- oder Au-Lötmaterial in feinverteilter Form und ungleichmäßig in das Kristallgefüge der zu verbindenden Bauteile eindringt, wodurch eine für das Verlöten vorteilhafte Diffusionsschicht gebildet wird. Eine Ni-Plattierung auf den zu verbindenden Bruteilen ist daher nicht notwendig. Selbst wenn eine mechanische Spannung auf das Material der zu verbindenden Bauteile ausgeübt wird, erscheinen keine Risse. Insofern gewinnt man einen Vakuumleistungsschalter mit verringertem Herstellungsaufwand, der eine hohe mechanische Festigkeit und zuverlässige Vakuumabdichtnng aufweist.

Die Vakuumlöttemperatur liegt im allgemeinen über dem Fließpunkt des Lötmaterials, da die von der Wärmequelle auf den zu erhitzenden Teil übertragene Wärmemenge nur durch Strahlung übertrafen wird. Die Vakuumlöttemperatur liegt daher etwa 50⁰C über dem Fließpunkt des Lötmaterials. Die Erfindung zeigt einen Vakuumleistungcchalter, bei dem die Bauteile aus solchen Materialien bestehen, welche innerhalb eines bestimmten Vakuumlöttemperaturbereiches der verwendeten Lötmaterialien miteinander vakuumdicht verbunden werden können, so daß beim Verlöten der Bauteile lediglich zwei Verfahrensschritli.i notwendig sind. Außerdem !.ann pin Ni-Überzug auf den zu verbindenden Bauteilestelien entfallen.

In 'den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Anhand dieser Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 in teilweise geschnittener Ansicht eine stationäre [Elektrode, welche von einem stationären Elektrodenstab getragen wird, und welche beim Ausführungsbeispiel in der F i g. 1 Verwendung finden kann,

I i g. 3 die vorläufige Anordnung der ein/einen Bauteile des Vakuumleistungsschalters der F i g. 1 vor deren endgültiger Verlöturig nach durchgeführter erster Verlötung und.

Fig. 4 Löttemperaturbereiche der Bauteile, aus denen der Vakuumleistungsschalter gemäß der Erfindung hergestellt ist.

Die F i g. I zeigt einen Vakuumleistungsschalter mit einer Vakuumkolbeneinrichtung, welche aus einer zylindrischen Isolierumhüllung 10 und aus einem scheibenförmigen Endplattenpaar für eine obere und untere Endplatte 14 und 16 besieht. Die zylindrische Isolierumhüllung 10 ist luftdicht an ihren axialen Enden mit der oberen und der unteren Endplatte befestigt Metallisierte Teile 12. welche aus einem derart dicken Metall bestehen, das für die Durchführung einer luftdichten Vakuumverlötung geeignet ist, sind an den beiden axialen Enden der zylindrischen Isolierumhüllung angeformt. An der Peripherie bzw. am Umfang der scheibenförmig ausgebildeten oberen Endplatte 14 ist ein Befestigungsring 15 angeformt, der aus einem senkrecht zur übrigen Oberfläche der oberen Endplatte gebogenen Teil 15a und einem weiteren horizontal abgebogenen Teil 15£> besteht. Ein Lötmaterial 50, welches eine Cu-Legierung oder eine Au-Legierung aufweist, jedoch keine Ag-Legierung besitzt, ist zwischen dem Befestigungsring 15 und dem metallisierten Teil 12 am oberen axialen Ende der zylindrischen Isolierumhüllung IO angeordnet. Am Umfang der scheibenförmigen unteren Endplatte 16 ist ebenfalls ein Befestigungsring 17 vorgesehen. Dieser Befestigungsring besteht aus einem senkrecht zur übrigen Oberfläche der unteren Endplatte 16 abgebogenen Teil 17a und aus einem horizontal abgebogenen Teil 17b. Das Lötmaterial 50 ist zwischen dem Befestigungsring 17 und dem metallisierten Teil 12, welcher am unteren axialen Ende der zylindrischen Isolierumhüllung 10 angeformt ist, vorgesehen. Die obere Endplatte 14 der Vakuumkolbeneinrichtung ist mit einer mittleren öffnung 19 (Fig. 3) versehen. Mit Hilfe des Lötmaterials 50 ist die stationäre Elektrode am stationären Elektrodenstab befestigt.

Eine zusätzliche Hilfsendplatte 32 weist eine mittlere Bohrung auf und ist in der mittleren öffnung 19 der oberen Endplatte 14 mit Hilfe des ersten Lötmaterials 50 befestigt Ein stationärer Elektrodenstab 20 ist in der Hilfsendplatte 32 eingesteckt und mit Hilfe eines zweiten Lötmaterials 100 befestigt Die stationäre Elektrode 128 befindet sich am unteren Ende des stationären Elektrodenstabes 20 und ist an diesem mit Hilfe des zweiten Lötmaterials 100 befestigt Wie aus der F i g. 2 zu entnehmen ist ist in die obere Oberfläche der stationären Elektrode 128 eine ringförmige Nut 128a eingeformt hi weiche Vorsprünge 23a des stationären Elektrodenstabes 20 ragen. Die Form der Vorsprünge 23a ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt Es können auch mehrere Vorsprünge vorgesehen sein oder der Vorsprung kann auch die Form eines kegelförmigen Saumes aufweisen. Mit Hilfe des zweiten Lötmaterials 100 ist die stationäre Elektrode 128 am stationären Elektrodenstab 20

befestigt. Die bewegliche Elektrode 126 ist am ersten Säulenteil 25a des beweglichen Elektrodcnstabes 24 mit Hilfe des zweiten Lötmaterials 100 befestigt. Der stationäre Elektrodenstab 20 besitzt einen oberen säulenförmigen Teil 21 und einen unteren säulenförmigen Teil 23, dessen Radius geringer ist als der Radius des oberen säulenförmigen Teils 21. Das Lötmaterial 50 ist um die mittlere öffnung 19 der oberen Endplatte 14. einer umlaufenden Schulter 21a am oberen säulenförmigen Teil 21 und dem oberen Ende des unteren säulenförmigen Teils 23 des stationären I lektrodenstabes angeordnet. Die untere Endplatte Ib der Vakuumkolbeneinrichtung ist ebenfalls mit einer initiieren Öffnung 18 ausgestattet. Durch diese Öffnung ragt ein beweglicher Elektrodenstab 24. Dieser erstreckt sich in axialer Richtung in die Vakuumkolbeneinrichtung. Der bewegliche Elektrodenstab 24 ist mit dem stationären Elektrodenstab 20 ausgerichtet. Am vorderen Ende des beweglichen Elektrodenstabes ist eine bewegliche Elektrode 126 befestigt. Der bewegliche Elektrodenstab

24 besitzt einen oberen säulenförmigen Teil 25, der aus einem ersten Säulenteil 25a und einem zweiten Säulenteil 256, dessen Radius größer als der Radius des ersten Säulenteils 25a ist, besteht. Ferner weist der bewegliche Elektrodenstab einen unteren säulenförmigen Teil 27 auf. Die bewegliche Elektrode 26 ist am ersten Säulenteil 25a des oberen säulenförmigen Teils

25 mit Hilfe eines zweiten Vakuumlötmaterials 100 befestigt. Der bewegliche Elektrodenstab 24 ist elektrisch mit einer nach außen geführten elektrischen Leitung verbunden. Mechaniscn ist der bewegliche Elektrodenstab mit einer Betätigungseinrichtung eines Steuermechanismus verbunden. Dieser befindet sich normalerweise unter der Unterbrechereinrichtung und ist im einzelnen nicht dargestellt. Der bewegliche Elektrodenstab kann durch den Steuermechanismus in axialer Richtung auf den stationären Elektrodenstab 20 zu und von diesem weg bewegt werden, so daß zwischen der beweglichen Elektrode 26 und' der stationären Elektrode 28 auf dem beweglichen Elektrodenstab 24 und dem stationären Elektrodenstab 20 ein elektrischer Kontakt hergestellt werden kann und dieser elektrische Kontakt wieder unterbrochen werden kann. Die mittlere öffnung 18 in der unteren Endplatte 16 der Vakuumkolbeneinrichtung ist mit Hilfe eines metallischen Balges 22 abgedichtet. Dieser Balg ist zwischen der unteren Endplatte 16 und dem beweglichen Elektrodenstab 24 vorgesehen. Ein unteres Ende 22b des Balges 22 ist in einer Ausnehmung 16a, welche in die untere Endplatte 16 eingeformt ist, mit Hilfe des Vakuumlötmaterials 50 befestigt. Ein oberes Ende 22a des Balges 22 ist am obersten Teil des unteren säulenförmigen Teils 27 des beweglichen Elektrodenstabes 24 mit Hilfe des Vakuumlötmaterials 50 befestigt Ein becherförmiges Lichtbogenabschirmelement 30 ist an der unteren Endplatte 16 befestigt Auf diese Weise sollen nachteilige Einflüsse aufgrund des Lichtbogenplasmas, welches zwischen der beweglichen Elektrode

26 und der stationären Elektrode 28 beim Auseinanderbewegen des stationären Elektrodenstabes 20 und des beweglichen Elektrodenstabes 24 entsteht vermieden werden. Ein unteres Ende 30a des Lichtbogenabschirmelements 30 ist mit einem abgebogenen Teil Kb, welcher in die untere Endplatte 16 eingeformt ist mit Hilfe des Vakuumlötmaterials 50 verbunden.

Im folgenden soll das Material für jeden Bauteil des Vakuumleistungsschalters angegeben werden. Die Isolierumhüllung 10 besteht aus Keramik, deren Haupt-

komponente A^Oj ist und deren restliche Komponente ein Glasmaterial aus beispielsweise MnO, MgO, S1O2 ist. Der Löttemperaturbereich liegt zwischen 60O⁰C und etwa 100O⁰C, wie das in der Fig.4(b) angegeben ist. Die metallisierten Teile 12, welche an den axialen Enden -, der Isolieriiirihüllung 10 vorgesehen sind, bestehen aus einer Metallegierung, welche dadurch gewonnen wird, daD .nan Mo oder Mn einem Metall, wie beispielsweise Ti, zufügt. Die obere und die untere Endplatte 14 und 16 bestehen aus einer Fe-Ni-Legierung oder einer Fe-Ni- κι Co-Legierung, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient im wesentlichen der gleiche ist wie der der Isolierumhüllung 10 (insbesondere ist der thermische Ausdehnungskoeffizient der Fe-Ni-Legierung bzw. der Fe-Ni-Co-Legierung 12,5 χ 10"V⁰C und der der r, Keramik 8,6 χ 10V⁰C). Der Löttemperaturbereich liegt zwischen 600⁰C und etwa 1200⁰C, wie es in F i g. 4 (a) angegeben ist. Der stationäre Elektrodenstab 20 und der bewegliche Eiekirodenstab 24 bestehen aus Cu und besitzen eine Löttemperatur zwischen 60O⁰C und etwa 1000⁰C, wie das in Fig. 4(d) angegeben ist. Das Lichtbogenabschirmelement 30 kann aus einem der folgenden Materialien bestehen: Fe, Ni, Fe-Ni-Legierung, Fe-Cr-Legierung, Cu oder Keramik. Lediglich für ein Ausführungsbeispiel einer Fe-Ni-Legierung, deren 2> Vakuumlöttemperatur zwischen 600°C und etwa 1200⁰C liegt, ist für das Lichtbogenabschirmelement 30 in der F i g. 4 (g) dargestellt. Der Balg 22 besteht aus Fe-Cr-Legierung, deren Vakuumlöttemperatur zwischen 900⁰C und etwa 1200°C liegt, wie das in Fig. 4(c) in dargestellt ist. Die stationäre Elektrode 128 und die bewegliche Elektrode 126 bestehen aus einer Ag-Legierung oder Cu-Legierung, deren Vakuumlöttexnperatur zwischen 600⁰C und etwa 900⁰C liegt, wie das in Fig.4(e) dargestellt ist. Die Hilfsendplatte 32 besteht r, aus Cu, welches bei Verwendung eines Ag-Lötmaterials keine Risse bildet und einen breiten Löttemperaturbereich aufweist, wie das aus der F i g. 4 (h) ersichtlich ist. Die bewegliche Elektrode 128 und die stationäre Elektrode 126 bestehen aus einer Ag-Legierung, deren ■»« Löttemperaturbereich zwischen 600⁰C und etwa 900⁰C liegt, wie das aus der F i g. 4 (f) zu ersehen ist. Die Elektroden können jedoch auch aus einer Cu-Legierung bestehen, deren Löttemperaturbereich von 600⁰C bis etwa 900⁰C reicht. 4-,

Da die Elektroden 126 und 128 aus einer Ag-Legierung oder einer Cu-Legierung bestehen, deren Löttemperaturbereich zwischen 600⁰C und etwa 900⁰C liegt, ist es nicht möglich, zur gleichen Zeit alle Bauteile des Vakuumleistungsschalters zu verlöten. Demzufolge wird beim Verlöten ein erster Schritt durchgeführt, bei dem die Bauteile miteinander verlötet werden, welche durch das erste Lötmaterial 50 miteinander verbunden werden sollen. Hiervon ausgenommen sind der stationäre Elektrodenstab 20, die stationäre Elektrode 128 und die bewegliche Elektrode 126. In einem zweiter. Verfahrensschritt werden die übrigen Bauteile mit Hilfe des zweiten Lötmaterials 100 verlötet, d.h., die Hilfsendplatte 32 und der stationäre Elektrodenstab 20, der stationäre Elektrodenstab 20 und die stationäre Elektrode 128 sowie die bewegliche Elektrode 126 und der bewegliche Elektrodenstab 24 werden miteinander verlötet

Als erstes Vakuumlötmaterial eignet sich eine Cu-Legierung oder eine Au-Legierang, welche kein Ag enthält Beispiele derartiger Legierungen sind 80Au-20Cu, 53Cu-38Mn-9Ni und 82Au-18NL Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß sich ein Lötmaterial in bevorzugter Weise eignet, das sich als eine Cu, Au, Mn und/oder Ni aufweisende Legierung darstellt. Die Löttemperatur liegt zwischen 950°Cund KKK)⁰C. Dieser Löttemperaturbereich ist durch die Fläche »H« in der Fig. 4 dargestellt. Das zweite Lötmaterial 100 ist eine Ag-Legierung oder eine Cu-Legierung, deren Löttemperaturbereich von 600°C bis 900°C reicht. Dieser Bereich ist durch die Fläche »L« in der Fig.4 dargestellt.

Die Herstellung des Ausführungsbeispiels des Vakuumleistungsschalters soll in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 erläutert werden. In der Fig.3 ist das zweite Lötmaterial 100 nicht dargestellt. Der Vakuumleistungsschalter enthält eine erste und eine zweite Gruppe von einander zugeordneten Bauteilen. Es werden hierzu die Endplatten 14 und 16 an den axialen Enden der Isolierumhüllung 10 durch das erste Lötmaterial 50 befestigt. Der Balg 22 ist am mittleren Teil der unteren Endplatte ie mit Hilfe des ersten Lötmaterials 50 befestigt. Auch das Lichtbogenabschirmelement 30 ist am mittleren Teil der unteren Endplatte durch das erste Lötmaterial befestigt. Der bewegliche Elektrodenstab 24 ist am oberen Ende des Balges 22 mit Hilfe des ersten Lötmaterials befestigt, wodurch der bewegliche Elektrodenstab gestützt wird. Die Hilfsendplatte 32 befindet sich in der zentralen Öffnung 19 in der oberen Endplatte 14 und ist in dieser durch das erste Lötmaterial 50 festgelegt. Wenn alle Bauteile des Vakuumleistungsschalters vorsorglich zueinander ausgerichtet und angeordnet sind, ergibt sich ein Abstand zwischen dem stationären Elektrodenstab 20 und der Hilfsendplatte 32, welche den stationären Elektrodenstab 20 umgibt, so daß das zweite Lötmaterial 100 eingefügt werden kann.

Es werden noch die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt: Erhitzen des ersten Lötmaterials 50, welches zwischen der ersten Gruppe der zueinander ausgerichteten und entsprechend angeordneten Bauteile vorgesehen ist auf eine Löttemperatur zwischen 950⁰C und etwa 1000° C, wobei auf einen Druck evakuiert wird, welcher geringer als 13,3 bis 1,33 nba ·" ist. Auf diese Weise werden Gase, welche bei der Erhitzung entstehen, aus dem Vakuumleistungsschalter entfernt.

Der Balg 22, welcher aus einer Fe-Cr-Legierung besteht, wird im ersten Schritt des Lötvorganges verlötet, weil der Löttemperaturbereich des Balges 22 den Löttemperaturberetcn der Elektroden 126 und 128, welche aus einer Ag-Legierung oder Cu-Legierung bestehen, nicht überlappt. Deren Löttemperaturbereich liegt nämlich zwischen 600⁰C und 900°C. Demzufolge ist es nicht möglich, gleichzeitig den Balg 22 und die Elektroden 126 und 128 zu verlöten, wie das auch aus der F i g. 4 zu entnehmen ist Die Endplatten 14 und 16, welche aus einer Fe-Ni-Legierung oder einer Fe-Ni-Co-Legierung bestehen, werden im ersten Schritt des Lötvorganges verlötet, weil für sie ein Lötmaterial verwendet werden muß, das einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist Würde man das beim zweiten Schritt des Lötvorganges verwendete Lötmaterial verwenden, so würden aufgrund des Ag-Gehaltes in diesem zweiten Lötmaterial Risse in den Endplatten 14 und 16 auftreten. Die Hilfsendplatte 32 wird in der mittleren Öffnung 19 der oberen Endplatte 14 beim ersten Schritt des Lötvorganges verlötet Wenn man den stationären Elektrodenstab 20 direkt in die obere Endplatte 14 während des ersten Schrittes des Lötvorganges einsetzen und befestigen würde, wäre es nicht möglich, beim zweiten Schritt des Lötvorganges die Elektrode in

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die Isolierumhüllung 10 einzubringen. Ferner ließen sich Risse zwischen der oberen Endplatte 14 und dem stationären Elektrodenstab 20 beim zweiten Lötvorgang bei Verwendung des zweiten Lötmittels nicht vermeiden.

Die folgenden Verfahrensschritte werden noch durchgeführt: Linfügen der Elektroden 126 und 128, welche aus einer Ag-Legierung oder einer Cu-Legierung bestehen, und deren Löttemperaturbereich sich zwischen 600⁰C und 900⁰C befindet. Die Elektroden werden durch die Hilfsendplatte 32 in die Isolierumhüllung 10 eingebracht. Die bewegliche Elektrode 126 wird unter Zwischenlegung des zweiten Lötmaterials 100, dessen Schmelzpunkt niedriger ist als der Schmelzpunkt des ersten Lötmaterials 50, auf den beweglichen Elektrodenstab 24 aufgebracht. Der Löttemperaturbereich des zweiten Lötmaterials liegt zwischen 600⁰C

und 900⁰C. Der stationäre Elektrpdenstab 20 wird über das zweite Lötmaterial 100 mit der Hilfsendplatte 32 verbunden. An seinem unteren Ende befindet sich die stationäre Elektrode 128, welche über das zweite Lötmaterial 100 mit dem stationären Elektrodenstab 20 verbunden wird.

Die folgenden Verfahrensschritte werden noch zusätzlich durchgeführt: Erhitzen des zweiten Lötmaterials 100, das zwischen die zweite Gruppe der zueinander ausgerichteten und entsprechend angeordneten Bauteile vorhanden ist. Die Löttemperatur wird zwischen 600⁰C und 900⁰C gewählt, wobei auf einen Druck evakuiert wird, v/elcher geringer als 13,3 bis 1,33 nbar ist. Auf diese Weise werden Gase, die bei der Erhitzung der Bauelemente entstehen, aus derr. Vakuumleistungsschalter entfernt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vakuumleistungsschalter mit ainer im wesentlichen zylindrischen Isolierumhüllung aus Keramik, mit scheibenförmigen Endplatten, die zumindest teilweise aus einer Fe-Ni- oder Fe-Ni-Co-Legierung bestehen und im wesentlichen den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen wie die Isolierumhüllung und welche an den axialen mit einer Metallisierung versehenen Enden der zylindrischen Isolierumhüllung befestigt sind, mit einem stationären und einem auf diesen zu- und von diesem wegbeweglichen Elektrodenstab aus Kupfer, die jeweils mit insbesondere aus einer Cu-Legierung bestehenden Elektroden versehen sind und sich durch die Endplatten erstrecken, mit einem Balg, der aus einer Fe enthaltenden Legierung bestehi und dessen eims Ende mit der um den beweglichen Elektrodenstab angeordneten Endplatte und dessen anderes Ende mit dem beweglichen Elektrodenstab verbunden ist, mit einer Hilfsendplatte, die mit dem stationären Elektrodenstab und der um den stationären Elektrodenstab angeordneten Endplatte verlötet ist, und mit einem Lot aus einer Cu und Au enthaltenden silberfreien Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (50) aus der silberfreien Cu- oder Au-Legierung mit einer Vakuumlöttemperatur zwischen 950⁰C und 1000⁰C als erstes Lc* vorgesehen ist und die Endplatten (14, 16) mit der Isolierumhüllung (10), den aus einer Fe-Cr-Legierung bestehende..! Balg (22) mit der um den beweglichen Elekh odenstab (24) angeordneten Endplatte (16) sowie dem beweglichen Elektrodenstab (24) und schließlich die Hilfsendplatte (32) aus Cu mit der um den stationären Elektrodeiistab (20) angeordneten Endplatte (14) verbindet und daß ein zweites Lot (100) aus einer Ag-Legierung oder Cu-Legierung mit einer Vakuumlöttemperatur zwischen 600°C und 900° C vorgesehen ist, das die aus einer Ag- oder Cu-Legierung bestehenden Elektroden (126,128) mit den Elektrodenstäben (20,24) und

den stationären Elektrodenstab mit der Hilfsendplatte (32) verbindet.

2. Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lot (50) aus einer Legierung besteht, weiche neben Cu oder Au, Mn und/oder Ni enthält

3. Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des ersten Lotes (50) an der mit dem Balg (22) verbundenen Endplatte (16) ein Lichtbogenabschirmelement (30), welches Fe oder Ni oder eine Fe-Ni-Legierung oder eine Fe-Cr-Legierung oder Keramik enthält, angelötet ist.

4. Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatten (14, 16) an ihrem Umfang mit Befestigungsringen (15,17) ausgestattet sind und das erste Lot (50) zwischen den Befestigungsringen (15, 17) und den axialen Enden der Isolierumhüllung (10) angeordnet ist.

5. Vakuumleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des stationären Elektrodenstabes (20) mit einem oder mehreren in d^;i stationäre Elektrode (128) eingeformte Nut (t2Sa) ragenden Vorsprüngen (23a,} ausgestattet ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Vakuumleistungsschalters nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach. Zusammenbau der durch das erste Lot zu verlötenden Bauteile das zwischen diesen Bauteilen angeordnete erste Lot bei einem Druck von weniger als 133 bis 1,33 nbar auf eine Temperatur zwischen 950° C und etwa 1000⁰C erhitzt wird und daß anschließend an die durch das erste Lot verlöteten Bauteile die durch das zweite Lot zu verbindenden Bauteile i'^.ter Zwischenfügung des zweiten Lotes angefügt werden und daß das zweite Lot bei einem Druck von weniger als 13,3 bis 1,33 nbar auf eine Temperatur zwischen 600⁰C und etwa 900⁰C erhitzt wird.