DD277998A1 - Wechselstromerregter schaltmagnet - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen wechselstromerregten Schaltmagnet, bestehend aus den Hauptelementen Magnetanker, Magnetkern und Erregerwicklung, wie sie vornehmlich als Antriebsmagnete in Schaltgeraeten, wie Motorschuetzen, Verwendung finden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerwicklung ausschliesslich nur den Arbeitsfeldraum, gegeben durch die Polflaechenabmessungen und den Arbeitsluftspalt in der Ankeranfangslage, bei einer oder jeder Polzone ganz oder teilweise umschliesst. Vorteilhafterweise ist die Erregerwicklung durch entsprechende konstruktive Gestaltung und elektrische Verbindung untereinander als Kassettenspule ausgebildet wobei im Bereich des Arbeitsfeldraumes des Schaltmagneten im Schaltgeraetegehaeuse ein kassettenfoermiger Einschubraum mit Fuehrungs- und/oder Lagerelementen fuer die Kassettenspule vorhanden ist. Damit ist die Kassettenspule austauschbar, ohne dass innere elektrische Verbindungen zu loesen und ohne dass die einmal erzielte Lage und Zuordnung der Magnetteile zueinander zu veraendern waere. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen wechselstromerregten Schaltmagnet, bestehend aus den Hauptelementen Magnetanker, Magnetkern und Erregerwicklung, wie sie vornehmlich als AnViebsmagnete in Schaltgeräten, wie Motorschützen, Verwendung finden.

Der Aufbau solcher Magnete mit den Hauptelementen Magnetanker, Magnetkern und Erregerwicklung ist grundsätzlich einfach, läßt aber bei der endgültigen Gestaltung eine Fülle von Ausführungsmöglichkeiten zu, die sich bezüglich der Feldausnutzung gravierend unterscheiden.

Eine gewisse Einschränkung der Ausführungsvielfalt ergibt sich bei wechselstromerregten Magneten allerdings dadurch, daß bei jedem tragenden Polpaar mindestens ein Pol als Spaltpol mil Dämpferwicklung ausgeführt werden muß und die erforderliche Makro- und Mikrogeometrie allnr tragenden Polflächen nur mittels Schleifbearbeitung erreichbar ist. fv'.it Rücksicht auf diese Bearbeitung sind daher die Magnetteile (Anker, Kern) vorteilhafterweise so gestaltet, daß sich bei jedem Teil für die zu bearbeitenden Polflächen eine gemeinsame Bearbeitungsebene ergibt.

Solche Schaltmagnete können dann auch, gegebenenfalls unter Weglassung der Dämpferwicklung, über eine Ansteuerschaltung (z. B. eine herkömmliche Sparschaltung) mit Gleichstrom erregt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Im Laufe der Entwicklung haben sich bestimmte Bauformen für Schaltmagnete herausgebildet. So ist bei Schützen kleiner Leistung ein symmetrischer, zweimaschiger Flußkreis mit einer unmittelbar mit dem gemeinsamen Flußzweig verketteten Erregerspule vorherrsche· id. Die Erregerspule und der mittlere gemeinsame Flußpfad werden dabei so ausgebildet, daß sich in der Anfangslage des Magnetankers das durch den Arbeitsluftspalt zwischen den Wirkflächen (Polfiächen) von Magnetanker und Magnetkern abgegrenzte Feldvolumen innerhalb der Spule befindet.

Bei Schützen mittlerer und großer Leistung sind ein- und zweimaschige symmetrische Flußkreise üblich, wobei zur Erzielung des geforderten Kraftaufkommens bei der hier immer mehr praktizierten unmittelbaren Magnetanker-Traversenkopplung die Magnetanker überwiegend als Flachanker ausgebildet werden. Die Erregerspulen umschließen dann bei der einmaschigen Ausführung als mehr oder weniger röhrenförmige Gebilde die Polstümpfe des Magnetkerns. Sinngemäß gilt das auch für die zweimaschige Ausführung bezüglich der Erregerspule über dem Mittelschenkel des Magnetkerns.

Der zunehmend weltweite Einsatz der Schaltgeräte zwingt nun alle exportierenden Hersteller, geeignete technische Lösungen für eine schnelle Anpassung einzelner Geräte oder ganzer Anlagen an lokal sehr unterschiedliche Steuerstromkreise mit beispielsweise anderer Amplitude oder Kurvenform der Spannung (Umrichterspeisung) oder anderer Frequenz zu finden.

Teilweise hat man sich hier mit der Entwicklung von Sonderspulen, sogenannten Doppelspannungs- und/oder Doppelfrequenzspulen, geholfen. Solche Lösungen sind aber immer als Kompromiß anzusehen, der insbesondere bei Geräten mittlerer und großer Leistung mit funktionell gehobenen Ansprüchen nicht eingegangen werden kann.

Im allgemeinen hilft nur ein Spulen- oder Gerätewechsel, wobei sich der Gerätewechsel wegen der relativen hohen Montagekosten als ökonomisch nachteilig erweist.

Bei der gemäß DE-AS 2140807 beschriebenen Lösung wird ein Wechsel des Spulensatzes nach Lösen einer Kernlagerstelle urd Herausklappen des Magnetkerns mit aufliegender Erregerwicklung nach hinten in Richtung der Gerätetiefe ermöglicht.

Nachteilig ist, daß diese Arbeiten im allgemeinen nicht im Einbauzustand der Geräte möglich sind und bestimmte konstruktive und fertigungstechnische Maßnahmen zu einer definierten Wiederherstellung der funktionell an sich hoch belasteten Magnetkernlagerung erfordern.

Weitere Konstruktionen der jüngsten Gerätegeneration etwa gemäß DE-PS 32 20040 und einer Firma LA TELEMECHANIQUE ELECTRIQUE erlauben einen Spulenwechsel im Einbauzustand der Geräte und sind so gestaltet, daß der Magnetkern einschließlich ciur Erregerspule über einen Schnappmechanismus in eine kassettenförmige Gehäuseöffnung eingeschoben werden kann. Der Spulenwechsel verläuft in umgekehrter Reihenfolge. Als nachteilig erweist sich dabei die Manipulation mit

dem schweren Magnetkern und das Lösen zusätzlicher, lagesichernder Verbindungen zwischen dem Spulenkörper und dem Kassetteneinschub bzw. zwischen Spulenkorpus und Magnetkern. Der konstruktive Aufwand für diese Lösungen ist vergleichsweise hoch. So wird beispielsweise von der Firma LATELEMECHANIQUE ELECTRIQUE für das Gehäuse ein Sonderprofil aus Leichtmetall verwendet.

Ziel der Erfindung

Im Sinne einer ausreichendem Zukunftssicherheit soll der Spulenwechsel auch von mehr elektronisch als elektromechanisch geschultem Personal ohne engere Beziehungen zur inneren Funktion eines Schaltgerätes ausführbar sein. Selbstverständlich soll zugleich auch der Zugang zur Erregerwicklung im Falle einas Fehlers (Unterbrechung, Windungsschluß) bedeutend erleichtert werden. Damit verliefen aufwendige konstruktive Maßnahmen, wie etwa das Einbetten der Erregerwicklung in Kunststoff zur Verhütung von Ausfällen, an Bedeutung.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Herausarbeitung einer solchen Struktur nach Form und Lage der aktiven Teile eines Schaltmagneten, die ein ausreichendes Kraftaufkommen gewährleistet und einen problemlosen Spulenwechsel auch im Einbauzustand des Schahgerätes erlaubt.

Dazu wird die Erregerwicklung so gestaltet, daß sie ausschließlich nur den Arbeitsfeldraum, gegeben durch die Magnetpolkonturen (Polbreite und Paketdickel und den Arbeitsluftspalt in der Anfgangslage des Ankers (unerregter Zustand), bei einer oder jeder Polzone ganz oder teilweise (geringere Spulenbreite) umschließt.

Dadurch entsteht eine klare räumliche Trennung dar drei Hauptelemente Magnetanker, Magnetkern und Erregerwicklung.

Durch hier nicht näher angegebene Führungs- und/oder Lagerelemente läßt sich dann ein gehäusefester, kassettenförmiger Einschubraum für die Erregerwicklung schaffen. Die Einschubrichtung ist dabei in der Arbeitsebene des Magnetsystems zunächst frei wählbar, wobei aber wegen der vielfach geforderten Anreihbarkeit der Schaltgeräte in der Schaltanlage die Eifischubrichtung in Richtung der Strombahnen liegen sollte.

Bei Aufteilung der Erregerwicklung in zwei Teilspulen können diese entweder einzeln oder vorzugsweise als eine, durch hier nicht näher angegebene Konstruktionselemente, zu einer als Kassettonspule zu bezeichnende Einheit im Einschubraum der Kassette Aufnahme finden urd bei Bedarf ausgetauscht werden, ohne d?ß innere elektrische Verbindungen gelöst werden müssen.

Die einmal mit der Gerätefertigung erzielte oder gegebenenfalls justierte Lage und gegenseitige Zuordnung der Magnetteile bleibt bei einer solchem Umrüstung unberührt. Es ist sogar möglich, die Geräteprüfung mit speziellen Prüfspulen vorzunehmen und die Geräte erst vor dem Versand oder bei Her Schaltanlagenmontage mit den gerade erforderlichen und gesondert geprüften Kassettenspulen zu komplettieren.

Die vorgeschlagene geometrische Struktur ist nicht auf einen einmaschigen symmetrischen Flußkreis beschränkt, sondern ist auch sinngemäß auf zweimaschige oder unsymmetrisch verkettete einmaschige Flußkreise übertragbar.

Bei vorteilhafter Nutzung der gestalterischen Möglichkeiten, gegeben durch die Polbreito, Polteilung und Paketdicke, ergibt indessen der einmaschige Flußkreis mit symmetrischer Wicklungsverkettung eine besonders kompakte Bauform, die sich dem Raumangebot und dem Kraftbedarf bei Schützen großer Leistung überraschend gut anpassen läßt und den bisher bekannten Lösungen insbesondere hinsichtlich der Realisierung eines ausreichenden Gleichstromschaltvermögens überlegen ist.

Der Kernschnitt ist in jedem Fall ein einfaches Schnitteil und auch beim Ankerschnitt ist vielfach eine verschachtelte Anordnung möglich. Insgesamt ist daher mit einei weit besseren Stoffausnutzung als bei herkömmlichen Schaltmagnetkonturen zu rechnen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines einmaschigen Flußkreises näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1: eine Seitenansicht mit geschnittener Erregerwicklung,

Fig. 2: eine Draufsicht auf einen stilisierten Schaltmagneten nach der Erfindung.

Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der in der Zeichnung dargestellte Schaltmagnet besteht im wesentlichen aus einem U-förmigen Magnetanker 1, einem flachen Magnetkern 2 und der aus 2 Teilspulen bestehenden Erregerwicklung 3, die dann durch entsprechende Konstruktionselemente als Kassettenspule ausgebildet ist. Die Kassettenspule ist dabei so gestaltet, daß die Wicklung nur den Arbeitsluftraum des Magneten in der Anfangslage, also bei unerregtem Anker, umschließt. Dies bewirkt zum einen eine optimale Kraftanpassunp und zum anderen erlaubt diese Lösung einen bezüglich des Magnetankers 1 und des Magnetkerns 2 ungehinderten Wechsel der Kassettenspule. Hierzu werden im Schaltgerät zweckmäßigerweise hier nicht näher dargestellte Führungselemente für die Kassettenspuie vorgesehen.

Die Einschubrichtung der Kassettenspule erfolgt zweckmäßigerweise dabei in Richtung der Strombahnen, um einen Wechsel der Kassettenspule auch bei in Schaltanlagen aneinanderreihten Geräten zu ermöglichen.

Claims (4)

1. Wechselstromerregter Schaltmagnet, bestehend aus den Hauptelementen Magnetanker, Magnetkern und Erregerwicklung, mit einer speziellen geometrischen Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (3) ausschließlich nur den Arbeitsfeldraum, gegeben durch die Polflächenabmessungen und den Arbeitsluftspalt in der Ankeranfangslage, bei einer oder jeder Polzone ganz oder teilweise umschließt.

2. Wechselstromerregter Schaltmagnct nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (3) durch entsprechende konstruktive Gestaltung und elektrische Verbindungen als Kassettenspule ausgebildet ist.

3. Wechselstromerregter Schaltmagnet nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Arbeitsfeldraumes des Schaltmagneten im Schaltgerätegehäuse ein kassettenförmiger Einschubraum mit Führungs- und/oder Lagerelementen für die Kassettenspule vorhanden ist.

4. Wechselstromerregter Schaltmagnet na.ch Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassettenspule austauschbar ist, ohne innere elektrische Verbindungen zu lösen und ohne die einmal erzielte Lage und Zuordnung der Magnetteile (1,2) zueinander zu verändern.