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Elektrisches Schaltgerät mit permanentem Haltemagnet
Bei verklinkten Schützen wird der Magnetanker mit den beweglichen Schaltstücken nicht von dem dauernd erregten Magnet, sondern von einer nach beendeter Schaltbewegung einfallenden Klinke festge- halten. Der Erregerstromkreis wird dabei unterbrochen. Diese Schütze sind daher unempfindlich gegen
Spannungssenkungen im Netz. Die Ausschaltung wird durch einen besonderen Arbeitsstromauslöser be- wirkt, der beim Ansprechen die Halteklinke herausschlägt. Obwohl verklinkte Schütze im Gegensatz zu den vom Erregerstrom gehaltenen Schützen einen höheren Kontaktdruck besitzen, so haben die verklink- ten Schütze neben diesem Vorteil nun wiederum auch den Nachteil des grösseren Aufwandes.
Weiter sind auch Schütze bekanntgeworden, die neben einer Einschaltwicklung für den Schaltvor- gang noch eine Haltewicklung aufweisen, die eingeschaltet wird, wenn der Anker die Endstellung ein- genommen hat. Die Haltewicklung ist für eine geringere Stromaufnahme bemessen.
Es ist nun auch bekannt, bei Schaltern die Kontakte in ihren Endstellungen durch einen als perma- nenten Magnet ausgebildeten Halteanker zu sichern, wobei dessen Stirnflächen mit Kontakten versehen sind. Ausserdem ist es bekannt, zur Sicherung der Schaltstellungen und um einen plötzlichen Kontaktschluss und ein plötzliches Ausschalten zu erreichen, Permanentmagnete vorzusehen, die auf ein als
Schaltarm ausgebildetes Schaltglied einwirken. Die Magnete sind hiebei hufeisenförmig ausgebildet, wodurch beide Pole gleichzeitig zur Wirkung gebracht werden. Beim Anliegen des Schaltgliedes an den
Polflächen wird dadurch der im Magnet verlaufende Fluss kurzgeschlossen, so dass eine verhältnismässig hohe Haltekraft erreicht wird.
Der Nachteil dieser Anordnung besteht jedoch darin, dass die auf das Schaltglied wirkende Magnetkraft zunächst verhältnismässig gering ist, da in der Ausschaltstellung der Luftspalt, also der Abstand des Schaltgliedes von den Polflächen, am grössten ist. Ebenso verhält es sich bei Schaltanordnungen, bei denen das Kontaktglied, beispielsweise eine Kontaktbrücke, mit einem Magnetanker verbunden ist und dessen Bewegung, sei es eine Dreh- oder Hubbewegung, mit ausführt. Bei einer Schaltanordnung mit einem Drehanker, der sich in einem Gehäuse bewegt, werden die das Gehäuse umgebenden Polteile derartig magnetisiert, dass sich der Anker je nach der Art der Magnetisierung in zwei Endstellungen bewegen kann. Dieser Antrieb mittels eines drehbaren Ankers ist jedoch für den vorliegenden Zweck wenig geeignet.
- Durch die Erfindung soll nun ein Schalter geschaffen werden, bei dem die Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden sind. Nach der Erfindung wird einerseits eine grosse Haftkraft des als Permanentmagnet ausgebildeten Halteankers erreicht und anderseits erfolgt die Umschaltung des Ankers mit geringerer Kraft, also mit weniger Leistungsaufnahme der Spule, als dies sonst der Fall ist, wenn nämlich die Mantelfläche des Ankers nicht von einem Gehäuseteil umgeben ist. Erfindungsgemäss ist der Permanentmagnet als ringförmige Scheibe mit radialer Magnetisierung ausgebildet und in einem Gehäuse untergebracht, das zwei gegenüberliegende Polflächen aufweist, und dessen innere Mantelfläche mit der Mantelfläche des Ankers einen Luftspalt bildet.
Ein Erregen der Spule erfolgt nur zum Zweck des Umschaltens, während das Halten des Ankers in den Endstellungen durch den Permanentmagnet erfolgt. Der magnetische Widerstand des Luftspaltes ist sehr gering, da dieser eine grosse Fläche, nämlich die gesamte Mantelfläche, aufweist und seine Breite sehr gering gehalten werden kann. Ausserdem tritt bei Betätigung der Spule eine entmagnetisierende Wirkung in dem permanentmagnetischen Anker nicht in der Weise
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auf, wie es bei bekannten Anordnungen der Fall ist. Die erfindungsgemässe Anordnung zeichnet sich durch geringen Platzbedarf aus.
Die Bewegung des Ankers kann durch einen Elektromagnet erfolgen, dessen Spule zum Zwecke des Umschaltens von Gleichstrom jeweils wechselnder Richtung durchflossen wird. Wenn nun jeder Polfläche des Gehäuses eine Erregerspule zugeordnet wird, so kann das Gerät auch in Differenzschaltung von Spannungen oder in Differenzschaltung von Magnetflüssen betätigt werden. Wenn es sich nicht um einen fernbetätigten Schalter handelt, sondern um Handbetätigung, so können die Erregerspulen in Wegfall kommen. Bei Vorhandensein der Spulen jedoch ergibt sich der weitere Vorteil, dass bei Handbetätigung des Magnets durch den in der Spule induzierten Spannungsstoss eine Meldung erfolgen kann.
In der Zeichnung sind schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 einen elektromagnetischen Schalter mit einer Erregerwicklung für die Ankerbetätigung, Fig. 2 dasselbe Gerät mit zwei Spulen. In Fig. 3 ist ein Schaltschema für die Steuerung des Erregerstromes dargestellt.
In dem Gehäuse 1, das aus magnetischem Material, vorzugsweise Weicheisen, besteht, ist der Anker 2 gelagert, der ringförmig ausgebildet und mit radialer Magnetisierung versehen ist. Das Gehäuse 1 ist in der Zeichnung als aus einem Stück bestehend dargestellt. Es ist natürlich in Wirklichkeit so geteilt, dass eine leichte Herstellung und Montage gegeben ist. Im Gehäuse 1 ist in einer Bohrung 3 die Stange 4 geführt, die mit dem Anker 2 verbunden ist. Von einem ringförmigen Ansatz 5 wird im Inneren des Gehäuses 1 eine Polfläche gebildet. Gegenüber dieser, also am Boden des Gehäuses 1, befindet sich die Polfläche 6. In Fig. 1 ist zwischen dem Ansatz bzw. der Nabe 5 lurid der Seitenwand des Gehäuses 1 die Erregerspule 7 untergebracht.
Die Stange 4 aus nichtmagnetischem Material ist fest mit dem kreisringförmigen Anker 2 verbunden und besitzt an ihrem äusseren Ende eine Ausnehmung 10, in der die Kontaktbrücke 11 mittels Federn 12 nachgiebig befestigt ist. Die Kontaktbrücke 11 wirkt mit den Festkontakten 13 und 14 zusammen. Mit 15 und 16 sind die Anschlüsse für die Festkontakte 13 und 14 bezeichnet.
In der gezeichneten Stellung des Ankers 2 wird dieser durch die Magnetkraft festgehalten, wobei der magnetische Fluss in der mit Pfeillinien angedeuteten Weise verläuft. Es ist also ersichtlich, dass hier beide Pole des Magnets zur Wirkung kommen und dass der magnetische Widerstand des Luftspaltes sehr
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Zum Zwecke des Umschaltens wird durch die Spule 7 ein Stromstoss geschickt, der so gerichtet ist, dass der Anker 2 von der Polfläche 5 angezogen wird. Sobald der Anker 2 in den Bereich der Polfläche 5 kommt, bleibt er durch seinen permanenten Magnetismus an dieser haften. Die Spule 7 wird nach erfolgter Umschaltung wieder stromlos. Soll der Anker 2 sich nun wieder in die andere Stellung bewegen, so wird ein Gleichstrom in umgekehrter Richtung durch die Spule 7 geschickt. Die Polfläche 5 stösst nun den Anker 2 ab, der wieder in die gezeichnete Lage zurückkehrt.
Für die Umschaltung des durch die Spule 7 zu schickenden Stromes dient das in Fig. 3 dargestellte Schema. Wird der Aus-Taster 20 gedrückt, so schliesst sich die Kontaktstelle 21, während die Kontaktstelle 22 geöffnet wird. Der Strom fliesst jetzt über die Kontaktstelle 23 des Ein-Tasters 24 in Richtung des Pfeiles A über die Spule 7 und die Kontaktstelle 21 des Aus-Tasters 20. Wird nun der Ein-Taster 24 gedrückt, so wird die Kontaktstelle 25 geschlossen und 23 geöffnet. Der Strom fliesst nun in Richtung des Pfeiles E über die Kontaktstelle 22 des Aus-Tasters 20, die Spule 7 und die Kontaktstelle 25 des Ein-Tasters 24.
In Fig. 2 ist eine Anordnung dargestellt, bei der zur Betätigung des Ankers 2 zwei Erregerspulen 7 in Differenzschaltung vorgesehen sind. Die Stange 4, die an dem Anker 2 befestigt ist, ist hier in beiden Stirnwänden des Gehäuses 1 geführt und ragt beiderseits über das Gehäuse 1 hinaus. An dem einen Ende der Stange 4 ist in der bereits beschriebenen Weise die Kontaktbrücke 11 angebracht. Am andern Ende kann eine Vorrichtung 18 angebracht sein, durch welche die Stange 4 von Hand betätigt werden kann.
Bei Betätigung des Ankers 2 durch äussere Kräfte kann durch den in der Spule induzierten Spannungsstoss eine Meldung erfolgen. Das dargestellte Gerät kann somit im Rahmen der Erfindung auch ohne Kontakte zur Signalisierung oder Kommandogabe Anwendung finden.
In diesem Zusammenhang sei jedoch darauf hingewiesen, dass Impulsgeber an sich bekannt sind, bei denen die Impulse im Sekundärstromkreis dadurch erzeugt werden, dass durch das Kraftlinienfeld eines elektrischen Magneten der rotierende oder sich geradlinig bewegende Eisenkern der Sekundärspule periodisch hindurchgeführt wird.