CN101252060A - 电磁开关装置 - Google Patents

电磁开关装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101252060A
CN101252060A CN200810004207.0A CN200810004207A CN101252060A CN 101252060 A CN101252060 A CN 101252060A CN 200810004207 A CN200810004207 A CN 200810004207A CN 101252060 A CN101252060 A CN 101252060A
Authority
CN
China
Prior art keywords
armature
moving spring
spring
force
moving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200810004207.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101252060B (zh
Inventor
沃尔夫冈·法伊尔
安德烈亚斯·克雷茨施马尔
赖因哈德·迈尔
贝恩德·特劳特曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN101252060A publication Critical patent/CN101252060A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101252060B publication Critical patent/CN101252060B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/02—Non-polarised relays
    • H01H51/04—Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
    • H01H51/06—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in one direction due to energisation of an electromagnet and after the electromagnet is de-energised is returned by energy stored during the movement in the first direction, e.g. by using a spring, by using a permanent magnet, by gravity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
    • H01H50/20—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature movable inside coil and substantially lengthwise with respect to axis thereof; movable coaxially with respect to coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electromagnets (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电磁开关装置，具有电磁铁(1)和可移动的衔铁(6)以及至少一个作用在所述衔铁(6)上的第一复位弹簧(50)，该第一复位弹簧在断开位置中将不为零的保持力(F1p，0)作用到衔铁(6)上，并且该第一复位弹簧以这种方式安置在衔铁(6)上，即由该第一复位弹簧施加到衔铁(6)上的总力(F1ges)这样取决于衔铁(6)的位置，即总力(F1ges)的相反于所述衔铁(6)的闭合运动的运动方向作用的分量(F1p)在断开位置中是最大的，并且所述电磁开关装置具有至少一个第二复位弹簧(8)，所述第二复位弹簧的弹簧轴线(61)平行于衔铁(6)的移动方向(56)指向。

Description

电磁开关装置
技术领域
本发明涉及一种电磁开关装置，其具有电磁铁和可移动的衔铁，该衔铁利用相反于闭合力作用的并且在断开位置中不为零的保持力安置在开关装置中。
背景技术
这种类型的电磁开关装置的基本工作原理根据图1至图3的接触器的例子来说明。根据图1，这种开关装置包括具有磁轭2的电磁铁1，在磁轭上例如设置有两个用于励磁的励磁线圈4。对应于磁轭2的衔铁6通过由两个并联连接的复位弹簧8构成的复位弹簧装置弹性地安置在开关装置的仅仅示意性地示出的壳体10中。磁轭2、励磁线圈4和衔铁6构成开关装置的电磁驱动装置。衔铁6通过加偏压的接触弹簧12与可移动的触桥14以传递力的方式连接。两个固定的接触支承件16对应于可移动的触桥14。衔铁6构成用于在触桥14和接触支承件16之间相对运动的磁性驱动装置的促动器。
触桥14和固定的接触支承件16分别具有接触块或者触点18。通过可移动的触桥14和固定的接触支承件16形成的开关触点处于被断开的位置(断开位置)。在切断状态中，触点18之间具有间距S0，并且磁轭2和衔铁6的极面20和60之间具有间距d＝H。复位弹簧8被加偏压，从而使衔铁6在断开位置的原始位置中以偏压力或者保持力F0来压抵止挡22。
在接通励磁线圈4时，衔铁6克服由复位弹簧8施加的保持力F＝F0的作用向着磁轭2的方向运动，如在图中通过箭头所示的那样。
现在在图2中示出一种状态，在该状态中，触点18之间首次接触，因此衔铁6历经一段路程s0。在该时间点，极面20、60之间的距离为d＝ds＝H-s0。只有进一步地克服由复位弹簧8施加的增大的弹簧力和附加地克服由与其并联连接的接触弹簧12施加的、同样增大的弹簧力时，衔铁6才实现进一步的闭合运动。因为由加偏压的接触弹簧12施加的弹簧力明显大于由复位弹簧8施加的弹簧力，所以在衔铁6上作用的总的复位力突然增大。
在进一步的进程中，在衔铁6上作用的电磁力大于由复位弹簧8和接触弹簧12施加的复位力，并且衔铁6可以进一步向着磁轭2的方向移动，直到衔铁最终如在图3中所示的那样在最终位置或者静止位置以其极面60抵靠在磁轭2的极面20上(d＝0)。
在图4中绘制出了相应的力曲线。在那里实施一个作用在衔铁6上由复位弹簧8和接触弹簧12施加的复位力F来克服在衔铁6和磁轭2的极面20、60之间的距离d。从曲线中看出，复位弹簧8(图1)在断开位置施加保持力F0。如果电流流过励磁线圈4，那么衔铁6在由电磁铁1施加的吸引力的作用下克服复位弹簧8的作用在向着磁轭2的极面20的方向上移动。在该移动时，随着复位弹簧8的增大的长度压缩，施加到衔铁6上的相反指向的复位力F相应于复位弹簧8的弹性常数的总和而线性增加。在间距d＝ds时，触点18彼此接触并且作用到衔铁6上的复位力F通过加偏压的接触弹簧12的接入而突然增大。
在断开位置中施加到衔铁6上的保持力F0确保开关装置在该位置中在外部机械振动或者冲击载荷时不会产生非预期的闭合。所
以，在总的在d0和ds之间的历经的路程期间，衔铁6必须一直克服由复位弹簧8施加的复位力F，该复位力从一个最终的并用于将衔铁6机械地锁定在断开位置中的必要的值(保持力F0)开始连续地增大。然而为了实现短暂的开关动作时间(高的闭合力)，必要的是电磁系统2、4、6被设计和确定尺寸为可使得作用到衔铁6上的磁力明显高于由复位弹簧8施加的复位力。其缺点是，在整个工作范围(磁行程)上复位力都持续增加。由此产生相对多的大的、不需要的力，该力必须通过相应设计的强有力的电磁驱动装置来克服。
在DE 3340904A1中公开了一种开关装置，该开关装置包括由两个双臂的肘杆设置成的压力弹簧构成的复位弹簧装置。该开关装置因此具有负的复位力特征曲线，这也就是说，在衔铁的移动轴线的方向上作用到衔铁上的复位力在开关装置的闭合过程的进程中变小。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有改善的弹簧力特性的电磁开关装置。
上述的目的根据本发明通过具有下述特征的电磁开关装置来实现。该电磁开关装置包括电磁铁和可移动的衔铁以及包括至少一个作用在衔铁上的第一复位弹簧，该第一复位弹簧在断开位置中将不为零的保持力施加到衔铁上，并且该第一复位弹簧以这种方式安置在衔铁上，即由该第一复位弹簧施加到衔铁上的总力这样取决于衔铁的位置，即总力的相反于衔铁闭合运动的运动方向作用的分量在断开位置中是最大的。另外，开关装置具有至少一个第二复位弹簧，该第二复位弹簧的弹簧轴线平行于衔铁的移动方向指向。
通过该措施，可以实现路程-力-变化曲线，在该变化曲线中，在断开位置可以实现高的保持力，而不会出现在闭合运动期间作用到衔铁上的复位力随着距电磁铁的间距的缩小或者距断开位置中的静止位置的间距的增大而增大。
第一复位弹簧分别通过其第一支承位置在开关装置的壳体或基体上以及通过其第二支承位置在可移动的衔铁上位置固定但可转动地设置。在衔铁沿着系统轴线移动时，第一复位弹簧被转动，以至于造成由弹簧施加在衔铁上的力的方向的改变。由此这样的力分量的量值也发生变化，该力分量在系统轴线的方向上作用在衔铁上，因此，通过弹簧轴线相对于系统轴线的角度可以实现非线性的力变化曲线。甚至力可以实现在衔铁的至少一个移动位置上也就是在断开位置和闭合位置之间的至少一个位置上是负的。在断开位置中通过弹簧施加较高的保持力。在开关装置的闭合过程中，复位弹簧的力方向这样地变化，即施加到衔铁上的力在系统轴线的方向通过零点并且随后将反方向力施加到衔铁上，该反方向力在闭合位置的方向上作用。
根据本发明，第一复位弹簧通过使用至少一个其他的复位弹簧来补充，该其他的复位弹簧的弹簧轴线平行于衔铁的移动方向指向。该其他的复位弹簧使在断开位置的方向上的力始终施加到衔铁上。因此，通过相应地选择各个力变化曲线及力变化曲线的叠加实现了最佳化的路程-力-变化曲线，该变化曲线可以适用于相应的应用情况并且可以与至今在现有技术中公开的路程-力-变化曲线显著不同。
本发明的有利的设计方案在从属权利要求中给出。
附图说明
参照附图来进一步说明本发明。其中：
图1-3是分别以原理图示出的接通过程中在不同时间点的根据现有技术的电磁开关装置，
图4示出了一图表，在该图表中，由复位弹簧和接触弹簧施加的复位力根据极面间的间距施加到在图1-3中示出的开关装置的衔铁上，
图5、图6分别以原理图示出了在断开位置中和在开关过程中一个位置中的根据本发明第一实施例的具有复位弹簧装置的开关装置，
图7示出了一图表，在该图表中，施加到衔铁上的复位力克服在图5、6中示出的实施例中的极面之间的间距。
具体实施方式
根据图5，可移动地安置在开关装置中的、由软磁材料构成的衔铁6在断开位置抵靠在止挡30上，该衔铁通过至少一个第一复位弹簧50以及至少一个第二复位弹簧8的作用压抵该止挡。
第一复位弹簧50(在该实施例中是压力弹簧)利用第一支承位置52设置在开关装置的壳体中，也就是固定地设置在开关装置中。第二支撑弹簧54也在侧向上处于同样在那里的衔铁6的固定位置中。第一支承位置52和第二支承位置54相对于平行于闭合移动方向56的系统轴线58在侧向上相互错置并且在横向于该系统轴线58延伸的横轴线上彼此具有间距D。
第二复位弹簧8在结构上对应于在现有技术中描述的复位弹簧并且在实施例中同样被设计成压力弹簧，其弹簧轴线61平行于运动方向56指向。
由第一复位弹簧50施加到衔铁6上的总力F1ges、0具有相反于闭合移动方向56指向、平行于系统轴线58的分量(该分量是由第一复位弹簧50施加的复位或保持力F1p、0)以及与之垂直的分量F1s、0，该分量F1s、0不提供保持力。当镜像对称于系统轴线58设置相应的另一个第一复位弹簧50时，那么在对称的设置中，这个垂直于移动方向56的分量F1s、0被平衡。总的保持力F0由第一复位弹簧50施加的保持力F1p、0和由第二复位弹簧8施加的保持力F20共同组成。
在由电磁铁1(在图1中仅象征性示出)施加的磁力或闭合力的影响下，现在衔铁6克服由第一和第二复位弹簧50、8施加的复位力F1p、F2向着电磁铁1的极面移动。在这个闭合移动时，由第二复位弹簧8施加的复位力F2相应于第二复位弹簧8的弹簧特征曲线随着衔铁6和电磁铁1的极面之间的间距d的逐步减少而线性增大。在该闭合移动时，由第一复位弹簧50施加到衔铁上的总力F1ges也增大。但其方向同时将变化，因为第一复位弹簧50的弹簧轴线62和系统轴线58之间的角度α持续地增大。通过这种方向变化，由第一复位弹簧施加的复位力F1p将减小。为了实现这种方向变化，第一和第二支承位置52、54至少在受限制的周边可转动地设置在壳体或衔铁6上。
现在，在图6中示出一个位置，在该位置中第一复位弹簧50的弹簧轴线62垂直于系统轴线58定位(α＝90°)，从而使由第一复位弹簧50施加的总力F1ges垂直于系统轴线58并垂直于衔铁6的移动方向56。因此，在该位置中，第一复位弹簧50并不施加与衔铁6的进一步闭合运动方向相反的复位力并且F1p＝0。在闭合运动接下来的进程中，第一复位弹簧50将弹簧力引入到衔铁6中，该弹簧力的平行于移动方向56或系统轴线58延伸的分量或复位力F1以移动方向56指向，并由此而促成衔铁6额外的加速。
在图7中示出了平行于系统轴线58指向的第一复位弹簧50的复位力F1p和第二复位弹簧8的复位力F2的以这种方式设置的变化曲线及其从断开位置直到触点接触的总和。从图中可以看出，即在d＝H时得出的保持力F0由第一复位弹簧50的保持力F1p、0和第二复位弹簧8的保持力F20组成。曲线a表示由第二复位弹簧8施加的复位力F2的走向，该复位力近似于在图4中示出的力变化曲线随着减小的间距d而线性增大。曲线b示出了由第二复位弹簧50施加的、平行于系统轴线58的复位力F1p的走向，该复位力在实施例中从断开位置d＝H开始持续地减小并且在间距d＝d0时变换符号，也就是如在由电磁铁1施加的磁力的相同的方向上起作用。
由第一复位弹簧50和由第二复位弹簧8施加的复位力F1p、F2的和F在曲线c中示出。从该曲线中可以获悉，由两个复位弹簧8、50施加的、在系统轴线的方向上作用的合力从较大的保持力F0开始非线性地减小。与此相比，当复位力仅通过偏压的第二复位弹簧8(其在断开位置中施加相同的保持力F0)产生时，在虚线形式的曲线d中呈现一种如其在现有技术中得到的一种情况。
在图5和图6中示出的实施例中，除了第一复位弹簧之外还设置有第二复位弹簧，如其在现有技术中的开关装置的应用一样。然而，从图7中可以获知，复位弹簧仅仅具有这样的功能，即在需要的情况下用于补充利用第一复位弹簧时过低的保持力。然后，第二回压弹簧的保持力和弹性常数可以相应于可由第一回压弹簧提供的总保持力的一部分来相应地降低。基本上也可以将一个或者多个第一复位弹簧装入到开关装置中，从而使衔铁可以历经开关路程的很大一部分，而没有复位力作用到其上面。
在实施例中，第一和第二复位弹簧都被设计成压力弹簧。原则上也可以取代压力弹簧而使用拉力弹簧。此外，通过第一复位弹簧或者多个第一复位弹簧的合适的滑槽导向件或支承也可以实现不再需要第二复位弹簧的复位弹簧装置。

Claims (4)

1.一种电磁开关装置，具有电磁铁(1)和可移动的衔铁(6)以及至少一个作用在所述衔铁(6)上的第一复位弹簧(50)，所述第一复位弹簧在断开位置中将不为零的保持力(F1p、0)作用到所述衔铁(6)上，并且所述复位弹簧以这种方式安置在所述衔铁(6)上，即由所述第一复位弹簧施加到所述衔铁(6)上的总力(F1ges)取决于所述衔铁(6)的位置以使得总力(F1ges)的相反于所述衔铁(6)的闭合运动的运动方向作用的分量(F1p)在断开位置中是最大的，并且所述电磁开关装置具有至少一个第二复位弹簧(8)，所述第二复位弹簧的弹簧轴线(61)平行于所述衔铁(6)的移动方向(56)指向。
2.根据权利要求1所述的电磁开关装置，其中，所述至少一个第一复位弹簧(50)被安置在位置固定地设置在所述开关装置中的第一支承位置(52)和位置固定地设置在所述衔铁(6)上的第二支承位置(54)之间，其中，所述第一支承位置(52)和所述第二支承位置(54)相对于平行于所述衔铁(6)的运动方向(56)走向的系统轴线(58)在侧向上彼此偏移设置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电磁开关装置，其中，所述第一复位弹簧(50)是压力弹簧。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电磁开关装置，其中，由所述第一复位弹簧(50)施加到所述衔铁(6)上的所述总力(F1ges)的所述分量(F1p)在所述衔铁(6)的至少一个运动位置为负。
CN200810004207.0A 2007-02-23 2008-01-21 电磁开关装置 Expired - Fee Related CN101252060B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07003816 2007-02-23
EP07003816.1 2007-02-23
EP07021942.3A EP1962318B1 (de) 2007-02-23 2007-11-12 Elektromagnetisches Schaltgerät
EP07021942.3 2007-11-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101252060A true CN101252060A (zh) 2008-08-27
CN101252060B CN101252060B (zh) 2011-11-02

Family

ID=38258013

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810004207.0A Expired - Fee Related CN101252060B (zh) 2007-02-23 2008-01-21 电磁开关装置
CN200810007033.3A Expired - Fee Related CN101252061B (zh) 2007-02-23 2008-01-25 电磁开关装置

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810007033.3A Expired - Fee Related CN101252061B (zh) 2007-02-23 2008-01-25 电磁开关装置

Country Status (3)

Country Link
EP (2) EP1962319B1 (zh)
CN (2) CN101252060B (zh)
AT (1) ATE549733T1 (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE476271A (zh) * 1942-08-18
FR1188404A (fr) * 1954-02-17 1959-09-22 Perfectionnements aux relais et contacteurs bipolaires
DE1155537B (de) * 1961-01-23 1963-10-10 Hamburger Elektrobau Dipl Ing Schneidankerlagerung fuer Relais
DE3340904A1 (de) * 1983-11-11 1985-05-23 Westinghouse FANAL-Schaltgeräte GmbH, 5600 Wuppertal Magnetisch betaetigte schaltanordnung, insbesondere luftschuetz
DE4341330C1 (de) * 1993-12-03 1995-04-20 Siemens Ag Elektromagnetisches Schaltgerät
DE19608729C1 (de) * 1996-03-06 1997-07-03 Siemens Ag Elektromagnetisches Schaltgerät

Also Published As

Publication number Publication date
EP1962319B1 (de) 2012-03-14
ATE549733T1 (de) 2012-03-15
CN101252061B (zh) 2011-02-16
EP1962318B1 (de) 2015-08-19
EP1962318A2 (de) 2008-08-27
CN101252060B (zh) 2011-11-02
CN101252061A (zh) 2008-08-27
EP1962319A3 (de) 2009-11-18
EP1962319A2 (de) 2008-08-27
EP1962318A3 (de) 2009-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2007233934B2 (en) Electromagnetic actuator, in particular for a medium-voltage switch
CN102668001B (zh) 电磁体装置及使用电磁体装置的开关装置
JP5314197B2 (ja) 電磁操作装置
US9812632B2 (en) Actuator device
US11569436B2 (en) Actuator device and method for operating an actuator device
KR101951428B1 (ko) 래치 릴레이
KR101362009B1 (ko) 하이브리드 전기자기적 액추에이터
CN101252060B (zh) 电磁开关装置
JPWO2015037286A1 (ja) 復帰機構、加速機構、発電装置、発信装置、およびスイッチ装置
KR102046266B1 (ko) 마그네틱 전기자, 마그네틱 전기자를 구비한 접촉기 및 접촉기의 전환 방법
CN101252058B (zh) 电磁开关装置
US10629398B2 (en) Switch device
CN112562962B (zh) 高速生产线用的推动式电磁铁结构
KR20150101490A (ko) 솔레노이드 액츄에이터
CN213637443U (zh) 一种Galfenol合金驱动的双惯性冲击式精密步进微型直线电机
KR101856193B1 (ko) 솔레노이드 장치
EP2388793A1 (en) Actuator, tripping device and switch
Hutter et al. Magnetic Flux Control through Magnetic Shape Memory Alloys in Reluctance Actuators
RU2312420C2 (ru) Электромагнитный привод
KR20090065123A (ko) 운동 특성이 향상된 차단기용 접점 개폐 장치 및 이를구비하는 차단기
JPH11297177A (ja) 接点開閉装置
JPH06276721A (ja) アクチュエータ並びにそれを用いたリレー及びスイッチ
CN104157516A (zh) 一种适用于双磁钢差动式继电器的推动器组及该推动器组的使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111102

Termination date: 20170121

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee