AT400648B - Elektromagnet, insbesondere zur betätigung der unterbrecher einer schaltvorrichtung - Google Patents

Description

AT 400 648 B

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten, insbesondere zur Betätigung der Unterbrecher einer Schaltvorrichtung, bestehend aus einem feststehenden Joch, einer beweglichen Einrichtung, die mit den Unterbrechern verbunden ist und einen zu einer Erregerspule konzentrischen Kern sowie mindestens einen magnetisierbaren Anker besitzt, der von dem Joch durch einen Längsluftspalt getrennt ist, einer Rückholein-5 richtung, die in Längsrichtung mit der beweglichen Einrichtung zusammenwirkt, um sie bei Entregung der Spule in eine Ruhestellung zu bringen, und einer konzentrischen federnden Kompensationsvorrichtung.

Ein derartiger, in der FR-PS 2 573 567 der Patentinhaberin beschriebener Elektromagnet ist insbesondere für kleine Schaltvorrichtungen bzw. Automatikrelais verwendbar, besitzt aber keine Einrichtungen zur allmählichen Einstellung der Anfangskraft der Kompensationsvorrichtung oder ihrer Elastizität. io Der Einsatz einer Einstelleinrichtung ist jedoch wünschenswert, da sie einerseits eine Anpassung an die unvermeidlichen Streuungen der elastischen Eigenschaften der Rückholeinrichtung gestattet und anderseits dazu benutzt werden kann, daß der Elektromagnet zuverlässig glatt arbeitet, wenn seine Spule mit der Sollspannung in einer bestimmten physikalischen Umgebung gespeist wird.

Eine elastische Kompensationsvorrichtung kann ferner erforderlich sein, wenn die Anzahl der Schließ-75 und Öffnungskontakte nicht von vornherein bekannt ist.

Weiters ist aus der US-A 2 853 660 Elektromagnet bekannt, der ähnlichen Aufbau, allerdings ohne Kompensationsvorrichtung, zeigt und dessen wesentliches Merkmal ein Staubschutz mit einer U-förmigen Blattfeder ist.

Die US-A 2 435 817 zeigt einen Elektromagneten, dessen Ankerbewegung im wesentlichen proportional 20 zu dem die Spule durchfließenden Strom ist. Zu diesem Zweck ist der Anker zwischen zwei konzentrischen elastischen Trägem montiert, die Vorspannkräfte auf den Anker in dessen abgefallene Stellung ausüben, also Rückstellkräfte darstelien, die sich aber nicht justieren lassen. Der Vorhalt zeigt weiters eine U-fÖrmige Blattfeder, welche auf die Stützlinie eines solenoidbetätigten, einen Schalter betätigenden Hebels Kräfte ausübt. 25 Ziel der Erfindung ist es, für einen derartigen Elektromagneten eine sehr einfache Kompensationsvorrichtung zu schaffen, die in einem großen Bereich progressiv verstellbar ist.

Dieses Ziel wird mit einem Elektromagneten der eingangs dargelegten Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Kompensationsvorrichtung einen dünnen U-förmigen Bügel besitzt, dessen beide zueinander parallelen Schenkel in Längsrichtung mit den seitlichen Enden des Ankers Zusammenwirken, 30 während Teile des Bügels, die zwischen den Schenkeln und dem Mittelpunkt des diese Schenkel verbindenden, elastisch verformbaren Steges befinden, in Längsrichtung mit Erhebungen oder Schrägkanten eines verstellbaren, drehbaren Nockens Zusammenwirken, der konzentrisch zu dem Kern der beweglichen Einrichtung angeordnet ist.

Die Erfindung schafft somit eine Kompensationseinrichtung, die Kräfte ausübt, die den auf den 35 beweglichen Anker wirkenden Rückstellkräften in seine Ruhestellung entgegenwirken. Die Kompensationseinrichtung übt bloß über einen Teil des Ankerweges Kräfte aus und weist mit dem Nocken eine Justiereinrichtung auf, um diese Kräfte den Schwankungen der Rückstellkräfte infolge unvermeidbarer Streuungen der elastischen Eigenschaften der Rückstelleinrichtung oder der Anzahl der zu betätigenden Unterbrecher anpassen zu können. 40 In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der verstellbare Nocken ein Lager zur Führung eines Endes des Kernes aufweisen. Hiedurch erübrigt sich ein eigenes Stimlager für den Kern.

Weiters kann der verstellbare Nocken drehbar in eine Öffnung eines Teils des feststehenden Jochs des Elektromagneten eingepaßt sein. Dies ergibt einen kompakten, platzsparenden Aufbau.

Ferner kann der verstellbare Nocken eine Erhebung besitzen, die sich auf der dem Kern entgegenge-45 setzten Seite befindet und die in eine zentrale Öffnung des elastischen Bügels eintritt. Auf diese Weise läßt sich der Nocken zugleich befestigen und mit dem Bügel winkelmäßig fixieren. Günstig ist auch, wenn bei einer Variante der Erfindung der elastische Bügel in einer radialen Richtung durch Zusammenwirken seiner Schenkel mit Verlängerungen eines Ankers der beweglichen Einrichtung gehalten ist, weil dann eigene Befestigungselemente entbehrlich sind, so Dabei ist von Vorteil, wenn der verstellbare Nocken ein Lager zur Aufnahme eines Endes des Kernes der beweglichen Einrichtung trägt und auf der Erhebung den federnden Bügel aufnimmt. Dadurch erübrigt sich ein eigenes Lager für den Kern und ergibt eine einfache formschlüssige Verbindung zwischen Nocken und Bügel.

Eine weitere Variante der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der verstellbare Nocken durch 55 einen getrennten Teil konzentrisch gehalten ist, der an dem ein Lager für das Ende des beweglichen Kernes aufweisenden Joch befestigt ist und eine Verlängerung aufweist, auf der der Mittelteil des Bügels befestigt ist. Dies erbringt herstellungsmäßige Vereinfachungen. ::ϋΠ irif: 'is fr & m m ;*! Ψ“ m öi.-i

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Weiters können die Enden der Schenkel des elastischen Bügels Haken aufweisen, die nach einem eingestellten freien Hub mit den Enden des Ankers Zusammenwirken, wodurch eine einfache Verbindung erzielt wird.

Eine weitere Variante der Erfindung ist daurch gekennzeichnet, daß der Bügel mit den Verlängerungen des Ankers fest verbunden ist und in mittleren Bereichen Vorsprünge aufweist, die kreisförmigen Schrägkanten gegenüberstehen und nach einem eingestellten freien Hub mit diesen in Kontakt kommen.

Dabei ist günstig, wenn die feste Verbindung zwischen den Verlängerungen des Ankers und dem Bügel mit Hilfe von an den Enden der Schenkel vorgesehenen Zangen oder Gabeln hergestellt ist, während die Schrägkanten auf einem Flansch eines Lagers zur Aufnahme eines Führungsendes der beweglichen Einrichtung vorgesehen sind.

Ferner kann der Bügel eine zentrale Öffnung aufweisen, die eine axiale Bewegung des in das Lager eintretenden Endes des Kernes zuläßt, wodurch ein eigenes Lager für den Kern entbehrlich ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind; es zeigen Fig. einen Schnitt und eine Vorderansicht einer kleinen Schaltvorrichtung, welche die erfindungsgemäße Kompensationsvorrichtung aufnimmt, Fig. 2 eine im Schnitt gezeigte Seitenansicht des Elektromagneten nach Fig. 1, Fig. 3 eine Untersicht des Elektromagneten nach Fig. 1 und 2 mit einer ersten Kompensationsvorrichtung, Fig. 4 eine Untersicht des Elektromagneten mit einer abgewandelten Kompensationsvorrichtung, Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung eines Gußteiles, der die Funktion eines Lagers und Einstellorganes hat, Fig. 6 einen Schnitt durch ein Detail einer abgewandelten Ausführungsform der Kompensationsvorrichtungen und Fig. 7 und 8 Darstellungen einer abgewandelten Ausführungsform von unten bzw. in einem Axialschnitt.

Eine kleine Schaltvorrichtung 1, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, besitzt in einem isolierenden Gehäuse 2 einen Elektromagneten 3 mit einem feststehenden Joch 4 und einer beweglichen Einrichtung 5. Diese besteht aus einem zentralen Kern 6, der axial in Richtung der Achse X-X' in einer Bohrung 7 einer Erregerspule 8 gleiten kann und zwei einander gegenüberliegende Anker 9 und 11 aufnimmt. Der in der Zeichnung obere Anker 9 ist mit einem Kontaktträger 12 verbunden, der mit beweglichen Unterbrecherteilen 13 versehen ist, die mit feststehenden Kontakten 14 und 16 Zusammenwirken.

Bei dem bei dieser Schaltvorrichtung 1 benutzten Elektromagneten 3 bildet das feststehende Joch 4 aufgrund der Verbindung eines U-förmigen Teiles 17 mit einem Steg 18 einen geschlossenen magnetisierbaren Kreis.

Der untere Anker 11 befindet sich in einem Längsraum 19, der zwischen einer Stirnfläche der Spule 8 und einem Steg 21 des U-förmigen Teiles 17 vorgesehen ist, während zwei seitliche Räume 22 und 23 von Dauermagneten 24 bzw. 25 eingenommen werden, die auf Ränder des gegenüber angeordneten Ankers 11 magnetische Anziehungskräfte ausüben. Dieser Anker 11 ist zwischen einer Ruhestellung R, die in der rechten Hälfte der Fig. 2 gezeigt ist, und einer in der linken Hälfte gezeigten Arbeitsstellung T bewegbar.

In Ruhestellung R gelangt der Anker 11 in Richtung F in unmittelbare Nähe von Polanschuhen 26, 27 und ist von dem Steg 21 durch einen Arbeitsluftspalt 28 getrennt, während der Zustand in Arbeitsstellung umgekehrt ist.

Die den Dauermagneten 24, 25 zukommende Rückholfunktion kann gegebenenfalls auch von einer gewöhnlichen Rückholfeder übernommen werden, ohne daß hiezu eine Änderung des Aufbaus der im nachstehenden beschriebenen elastischen Kompensationsvorrichtung erforderlich ist.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist ein glattes Ende 29 des Kernes 6 in einem Lager 31 aus Kunststoff gelagert, das mit Klemmpassung in einer konzentrischen Öffnung 32 des Steges 21 sitzt, gegenüber dem es winkelmäßig eingestellt werden kann.

Dieses Lager 31 besitzt an der dem Luftspalt entgegengesetzten Seite einen kreisförmigen Flansch 33 (Fig. 3 und 5), der an der einen Seite an der Fläche 34 des Steges 21 anliegt und der an der entgegengesetzten Seite zwei kreisförmige Rippen 35 und 36 aufweist, deren axiale Abmessung sich ändert. Zwischen diesen Rippen 35, 36 und der Bohrung des Lagers 31 ist eine zylindrische Erhebung 37 vorgesehen, die eine zentrale Öffnung durchquert, die im Steg 39 eines dünnen elastischen Bügels 40 vorgesehen ist und die den axialen Halt dieses Bügels 40 gewährleistet.

Das Lager 31, die Rippen 35, 36 und die Erhebung 37 können aus einem einzigen, einen Nocken 50 bildenden Gußteil bestehen.

Jeder der beiden zueinander parallelen Schenkel 41 und 42 des Bügels 40 besitzt an seinem Ende einen Haken 43 bzw. 44, der mit einer Verlängerung 45 bzw. 46 des unteren Ankers 11 zusammenwirkt. Wie in Fig. 2 gezeigt, erfolgt dieses Zusammenwirken einerseits winkelmäßig, da die Schenkel 41·. 42 in Richtung Δ von den Rändern der Verlängerungen 45, 46 geführt sind, und anderseits in Längsrichtung durch die Haken 43, 44, die nach einem freien Hub g in Kontakt kommen. 3

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Zwei Bereiche 47 und 48 des Bügels 40 , die sich zwischen dem Mittelpunkt der Öffnung 38 und dem entsprechenden Schenkel 41 bzw. 42 befinden, liegen beispielsweise infolge einer leichten Krümmung, die der Steg 39 des Bügels 40 bei der Herstellung erhalten hat, elastisch an den Rippen 35, 36 an.

Wie Fig. 2 zeigt, üben die Haken 43 und 44 auf den Anker 11 in der Arbeitsstellung eine entgegenge-5 setzte Kraft in der Richtung 3 aus, die sich aus einer elastischen Verformung des Steges 39 ergibt, während in der Ruhestellung kein Kontakt zwischen den Haken 43, 44 und dem Anker 11 stattfindet.

Die Stellung des Ankers 11, in der diese Verformung entsteht oder endet, hängt von der örtlichen Höhe der Rippen 35, 36 und damit von der Winkelstellung des Nockens 50 ab. Dieser Nocken 50 kann dank der Ausbildung von Abflachungen 63 am Ende der Erhebung 37 in die passende Stellung gebracht werden. io Mit Hilfe der Winkelbewegung des Nockens 50 ist also eine progressive Einstellung der Anfangskraft möglich, die auf den Anker 11 und die bewegliche Einrichtung 5 in der Richtung G ausgeübt wird, die der Richtung F der Wirkung der Rückholkräfte entgegengesetzt ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des verstellbaren Nockens 60, der in Fig. 4 gezeigt ist, verlaufen die Rippen 61, 62 nicht kreisförmig, sondern spiralförmig. Eine Drehung des verstellbaren is Nockens 60 bewirkt also nicht nur eine Veränderung des Betrages der von den Haken 43 auf den Anker 11 ausgeübten Anfangskraft G0, sondern auch eine Änderung des Anstieges der elastischen Kräfte, die der Bügel 40 auf den Anker 11 während eines Teiles seines Hubes überträgt.

Die Wahl einer Ausführungsform des Elektromagneten 3, bei der die beweglichen Teile, die feststehenden Teile sowie die Spule 8 eine untrennbare Baugruppe bilden, die später in ein Gehäuse eingesetzt wird, 20 ermöglicht eine Einstellung der Kräfte der Kompensationsvorrichtung im Werk, ohne daß erforderlich ist, in diesem Gehäuse eine Zugangsöffnung vorzusehen.

Eine solche Einstellung kann auf zweckmäßige Weise mit einer automatischen Anlage vorgenommen werden, die insbesondere eine Stromquelle zur Speisung der Spule 8, einen Getriebemotor, dessen Ausgangswelle an den verstellbaren Nocken 50 bzw. 60 angekuppelt wird, eine Vorrichtung zur Simulation 25 der von den Unterbrechern entwickelten Kräfte und eine Abtasteinrichtung aufweist, welche die Abschaltung des Motors bewirkt, sobald eine Zustandsänderung des Ankers 11 stattfindet.

Wenn eine störende Reibung zwischen den Rändern der Verlängerungen 45, 46 und den Schenkeln 41, 42 des Bügels 40 zu befürchten ist, so kann eine abgewandelte Ausführungsform verwendet werden, bei der der Bügel 40 durch andere Hilfsmittel seine Ausrichtung Δ beibehält (vgl. Fig. 6). 30 Bei dieser Variante ist der Nocken 70, der die Rippen 71 und 72 trägt, nicht mehr mit dem Lager 73, in dem das Ende 29 des Kernes 6 gleitet, winkelmäßig fest verbunden.

Diese Lager 73, das axial in den Steg 21 des Joches 4 eingeklinkt und mit diesem winkelmäßig fest verbunden ist, besitzt einerseits eine Schulter 74, die den axialen Halt des verstellbaren Nockens 70 gewährleistet, und anderseits eine Verlängerung 75, in der der Mittelteil 79 des Bügels 76 winkelmäßig und 35 axial verankert ist.

Der Antrieb des verstellbaren Nockens 70 ist beispielsweise über zwei Löcher 77 und 78 möglich, in die von einer Bedienungsperson oder einer automatischen Vorrichtung ein geeignetes Werkzeug eingeführt werden kann.

Zwischen den Schenkeln 41 und 42 und an den Enden 45' und 46' des Ankers 11 ist ein Spiel j 40 vorgesehen.

Gemäß einer weiteren Variante (Fig. 7 und 8) ist ein elastischer U-förmiger Bügel 80 mit zwei zueinander parallelen Schenkeln 81 und 82 z.B. mit Hilfe von gabel- oder zangenförmigen Schenkelenden 83 und 84 mit den gegenüberliegenden Enden 45', 46' des Ankers 11 fest verbunden, so daß er sich zugleich mit diesen bewegt. 45 Dieser Bügel 80 besitzt zwischen den Schenkeln 81, 82 einen Steg 85, in dem zwischen zwei symmetrischen Teilen 87 und 88 eine Öffnung 86 ausgespart ist.

Die Mittelteile 89 und 91 dieser Teile 87 und 88 besitzen jeweils einen Vorsprung 92 bzw. 93, der zur Achse eines Nockens 94 gerichtet ist, welcher als Lager für das Ende 29 des Kernes 6 ausgebildet ist.

Dieser Nocken 94, der ähnlich wie das Lager 73 gemäß Fig. 6 in einer Öffnung 95 des Steges 21 so angeordnet ist, besitzt zur Einstellung zwei gekrümmte Schrägkanten 96 und 97, die bezüglich der Achse des Nockens 94 zueinander symmetrisch ausgebildet sind und den beiden Vorsprüngen 92, 93 gegenüberliegen, wenn die bewegliche Einrichtung 5 infolge der Entregung der Spule 8 in die Ruhestellung gelangt.

Die Größe der elastischen Kräfte, die auf die bewegliche Einrichtung 5 in der Ruhestellung ausgeübt werden, wird dadurch eingestellt, daß der Nocken 94 beispielsweise mit Hilfe von Öffnungen 98 seines 55 Flansches 99 in die richtige Stellung gedreht wird, in der es anschließend infolge der am Steg 21 angreifenden Reibungskräfte festgehalten wird.

Auch hier wird die elastische Kraft auf die bewegliche Einrichtung 5 nach einem freien Hub g ausgeübt, der zwischen den Vorsprüngen 92, 93 und den gegenüberliegenden Schrägkanten 96, 97 gemessen wird. 4

Claims (11)

1. AT 400 648 B Patentansprüche 1. Elektromagnet, insbesondere zur Betätigung der Unterbrecher einer Schaltvorrichtung, bestehend aus einem feststehenden Joch, einer beweglichen Einrichtung, die mit den Unterbrechern verbunden ist und einen zu einer Erregerspuie konzentrischen Kern sowie mindestens einen magnetisierbaren Anker besitzt, der von dem Joch durch einen Längsluftspalt getrennt ist einer Rückholeinrichtung, die in Längsrichtung mit der beweglichen Einrichtung zusammenwirkt, um sie bei Entregung der Spule in eine Ruhestellung zu bringen, und einer konzentrischen federnden Kompensationsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Kompensationsvorrichtung einen dünnen U-förmigen Bügel (40; 76;80) besitzt, dessen beide zueinander parallelen Schenkel (41,42;81,82) in Längsrichtung mit den seitlichen Enden (45,46) des Ankers (11) Zusammenwirken, während Teile (47,48:92,93) des Bügels (40;76;80), die zwischen den Schenkeln (41,42;81,82) und dem Mittelpunkt des diese Schenkel (41,42;81,82) verbindenden, elastisch verformbaren Steges (39;85) befinden, in Längsrichtung mit Erhebungen oder Schrägkanten (35,36;61,62;71,72;96,97) eines verstellbaren, drehbaren Nockens (50;60;70;94) Zusammenwirken, der konzentrisch zu dem Kem (6) der beweglichen Einrichtung (5) angeordnet ist.
2. 2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Nocken (50;70) ein Lager (31) zur Führung eines Endes (29) des Kernes (6) aufweist.
3. 3. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Nocken (50;60;70;94) drehbar in eine Öffnung (32;95) eines Teils des feststehenden Jochs (4) des Elektromagneten (3) eingepaßt ist.
4. 4. Elektromagnet nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Nocken (50;60) eine Erhebung (37) besitzt, die sich auf der dem Kem (6) entgegengesetzten Seite befindet und die in eine zentrale Öffnung (38) des elastischen Bügels (40) eintritt.
5. 5. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Bügel (40;80) in einer radialen Richtung (Δ) durch Zusammenwirken seiner Schenkel (41,42:81,82) mit Verlängerungen (45,46) eines Ankers (11) der beweglichen Einrichtung (5) gehalten ist.
6. 6. Elektromagnet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Nocken (50;60) ein Lager (31) zur Aufnahme eines Endes (29) des Kernes (11) der beweglichen Einrichtung (5) trägt und auf der Erhebung (37) den federnden Bügel (40) aufnimmt.
7. 7. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Nocken (70) durch einen getrennten Teil (73) konzentrisch gehalten ist, der an dem ein Lager (31) für das Ende (29) des beweglichen Kernes (6) aufweisenden Joch (4) befestigt ist und eine Verlängerung (75) aufweist, auf der der Mittelteil (79) des Bügels (76) befestigt ist.
8. 8. Elektromagnet nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schenkel (41,42) des elastischen Bügels (40) Haken (43,44) aufweisen, die nach einem eingestellten freien Hub (g) mit den Enden (45,46) des Ankers (11) Zusammenwirken.
9. 9. Elektromagnet nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (40) mit den Verlängerungen bzw. Enden (45,46) des Ankers (11) fest verbunden ist und in mittleren Bereichen (89,91) Vorsprünge (92,93) aufweist, die kreisförmigen Schrägkanten (96,97) gegenüberstehen und nach einem eingestellten freien Hub (g) mit diesen in Kontakt kommen.
10. 10. Elektromagnet nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß feste Verbindung zwischen den Verlängerungen (45,46) des Ankers (11) und dem Bügel (40) mit Hilfe von an den Enden der Schenkel (81,82) vorgesehenen Zangen oder Gabeln hergestellt ist, während die Schrägkanten (96,97) auf einem Flansch (99) eines Lagers (94) zur Aufnahme eines Führungsendes (29) der beweglichen Einrichtung (5) vorgesehen sind.
11. 11. Elektromagnet nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (40;80) eine zentrale Öffnung (38;86) aufweist, die eine axiale Bewegung des in das Lager (31 ;73;94) eintretenden 5 AT 400 648 B Endes (29) des Kernes (6) zuläßt. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 6