DE10010093A1 - Magnetischer Auslöser, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter und Leitungsschutzschalter mit einem solchen Magnetauslöser - Google Patents

Abstract

Es wird ein magnetischer Auslöser für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter, beschrieben, der eine Spule, einen innerhalb der Spule befindlichen Kern (72) und einen Anker (73), der als ein innerhalb der Spule beweglicher Tauchanker oder als ein Klappanker ausgebildet sein kann, aufweist. Zwecks einfacher Herstellung wird die Spule aus Blech aus elektrisch gut leitendem Material gestanzt und gebogen. Sie besitzt im Abstand zueinander in einer ersten Ebene (E¶1¶) liegende erste Stege (10, 11, 12...) und in einer zweiten Ebene (E¶2¶) ebenfalls in gleichem Abstand zueinander liegende zweite Stege (20, 21...), die jeweils parallel zueinander verlaufen und gegeneinander versetzt sind. Weiterhin sind zwischen je einem Ende der ersten und dem benachbarten Ende der zweiten Stege und je einem Ende der zweiten Stege und dem benachbarten Ende der ersten Stege jeweils Verbindungsstege (50, 51, 52...) vorgesehen, derart, daß die Stege mit ihren Verbindungsstegen schraubenförmig um die Mittelachse (M) herum angeordnet sind und innen eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme wenigstens des Kernes bilden.

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Auslöser für ein Schaltgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Leitungsschutzschalter mit einem Magnetauslöser gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8.

Ein magnetischer Auslöser insbesondere für einen Leitungsschutzschalter umfaßt eine Spule, die aus schraubenförmig gewickeltem Draht hergestellt ist, einen mit einem die Spule außen umgebenden Joch fest verbundenen Magnetkern, der ins Innere der Spule eingreift, und einen Magnetanker, der entweder als Klappanker oder als Tauchanker ausgebildet ist, wobei letzterer sich ebenfalls innerhalb der Spule befindet. Bei einer bekannten Ausgestaltung befinden sich der Kern und der Anker innerhalb ei­ nes zylindrischen Rohres, wobei der Anker zum Kern mittels einer Druckfeder auf Ab­ stand gehalten ist, so daß der Anker bezogen auf den Kern bei Anstehen eines Über- oder Kurzschlußstromes entgegen der Kraft der Feder angezogen wird. Die Spule ist an einem Ende mit dem Joch verbunden, das dort eine Halterung für ein Thermobime­ tall aufweist und am anderen ein Festkontaktstück trägt, das in eine Lichtbogenleit­ schiene übergeht, die ein Lichtbogen-Löschblechpaket auf der Auslöserseite begrenzt und den an dem Festkontaktstück entstehende Lichtbogen-Fußpunkt dem Löschblech­ paket zuführt.

Bei einer solchen Anordnung muß zur Herstellung der Spule ein isolierter Draht aus Kupfer an den Enden abisoliert und schraubenförmig gewickelt werden, was einen ho­ hen Arbeitszeitaufwand bedeutet. Darüber hinaus ist der Spule auch ein Joch zuzuord­ nen, welches das Spulenrohr trägt, um das der isolierte Draht herumgewickelt wird und in dem Anker und Kern geführt sind. Diese Anordnung herzustellen ist aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen magnetischen Auslöser der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Fertigung vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.

Danach ist die Spule aus Blech aus elektrisch und magnetisch gut leitendem Material gestanzt und gebogen; in Abstand zueinander und in einer ersten Ebene liegen erste Stege; in gleichem Abstand zueinander in einer zweiten Ebene liegen zweite Stege, wobei die ersten und zweiten Stege parallel zueinander verlaufen und gegeneinander versetzt sind. Zwischen je einem Ende der ersten und dem benachbarten Ende der zweiten und je einem Ende der zweiten und den benachbarten Enden der ersten Stege sind Verbindungsstege vorgesehen, derart, daß die Stege mit ihren Verbindungsstegen schraubenförmig um eine Mittelachse herum angeordnet sind und innerhalb eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme von Kern und Anker bilden. An dieser Spule ist zu­ sätzlich ein Festkontaktstück einer Kontaktstelle des Leitungsschutzschalters ange­ bracht sowie eine Halterung für einen thermischen Auslöser angeformt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an das Festkontaktstück an­ schließend eine Lichtbogenleitschiene für ein Lichtbogen-Löschpaket angeformt.

Außerdem kann auch ein Kern an der Spule angeformt werden.

Damit bilden die Spule, das Festkontaktstück, die Lichtbogenleitschiene und die Halte­ rung für den thermischen Auslöser sowie gegebenenfalls der Kern eine Einheit; Draht­ wicklungen sind nicht mehr erforderlich. Da die Spule aus Eisenblech gebildet ist, ist ein eigenständiges Joch ebenfalls nicht mehr erforderlich.

Eine Spule als solche, ohne Festkontaktstück, Lichtbogenleitschiene und Halterung für den thermischen Auslöser, ist an sich aus der DE 6 66 920 bekannt geworden. Diese Spule wird im wesentlichen eingesetzt als Erregerspule von Synchronmaschinen oder Gleichstrommaschinen und zwar zum Ersetzen der flachen, hochkant gewickelten Lei­ ter.

Eine derartige Ausgestaltung der Spule kann einfach durch Ausstanzen aus einem Blech und durch Abkanten bzw. Abbiegen hergestellt werden, so daß besondere Wic­ kelvorrichtungen mit Wickeldorn und dgl. nicht mehr erforderlich sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die ersten und zweiten Stege U-förmig ausgebildet, wobei die U-Form der ersten und der zweiten Stege jeweils zur gegen­ überliegenden Ebene offen ist.

Die Verbindungsstege können dann in vorteilhafter Weise wechselweise an einem En­ de jedes Steges an einem Schenkel und am anderen Ende am anderen Schenkel der U-Form anschließen.

Dadurch ergibt sich eine zieharmonikaartige schraubenförmig gestanzte und gebogene Spule aus Blech aus elektrisch und magnetisch gut leitendem Material, wobei, da die einzelnen Windungen nicht gegeneinander liegen, das Blech nicht mit isolierendem Material beschichtet sein muß.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesse­ rungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine stirnseitige Ansicht einer erfindungsgemäßen Spule, ohne Festkontaktstück, Lichtbogenleitschiene und Halterung für ein Thermobimetall,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Spule gemäß Pfeilrichtung II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der Spule gemäß Pfeilrichtung III der Fig. 2,

Fig. 4 eine Abwicklung der Spule gemäß den Fig. 1 bis 3 als Blechstanzteil,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Spule mit einem Festkontaktstück, der Lichtbo­ genleitschiene sowie der Halterung für ein Thermobimetall,

Fig. 6 eine Aufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der Spule und

Fig. 7 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie VII-VII der Fig. 6.

Es sei nun Bezug genommen auf die Fig. 5. Die Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht einer Spule gemäß Fig. 3, die in der Fig. 5 die Bezugsziffer 80 erhalten hat. An dem in der Fig. 5 oberen Ende der Spule 80 befindlichen Spulensteg 81 ist eine U-förmige Verlän­ gerung 82 angeformt, deren offene Seite 83 zur Spule 80 hingerichtet ist. Der direkt an den Spulensteg 81 anschließende Schenkel 84 der U-förmigen Verlängerung 82 trägt ein nicht näher dargestelltes Festkontaktstück für einen Leitungsschutzschalter, der mit einem beweglichen Kontaktstück zusammenwirkt, wie beispielsweise bei dem Schalt­ gerät S2 der Firma ABB Stotz-Kontakt GmbH, Heidelberg, dargestellt. Der Schenkel 84 verläuft paralell zum Spulensteg 81 und unter einem spitzen Winkel zum Schenkel 84 verläuft ein weiterer Schenkel 85, an den sich eine Lichtbogenleitschiene 86 an­ schließt, die paralell zur Mittelachse M-M der Spule 80 verläuft. Diese Lichtbogenleit­ schiene begrenzt ein Lichtbogen-Löschblechpaket auf der der Spule 80 benachbarten Seite.

Der Spulensteg 87 der Spule 80, der sich am entgegengesetzten Ende, in der Fig. 5 am unteren Ende der Spule 80 befindet, besitzt eine senkrecht dazu verlaufende Ab­ winklung 88, die parallel zur Mittelachse M-M verläuft und zwar etwa in der Ebene E₁, siehe auch Fig. 3; hieran ist ein Schenkel 89 einer Halterung 90 für ein Thermobimetall 100 angeformt; das Thermobimetall 100 ist am anderen, freien Schenkel 91 der Halte­ rung 90 fixiert. An dem Verbindungspunkt des Schenkel 88 und des Schenkels 89 ist eine paralell zum Spulensteg 87 verlaufende Lasche 93 angeformt, die mit dem Schen­ kel 91 zusammenwirkt; durch den Schenkel 91 ist eine Gewindeschraube 94 hindurch­ geschraubt, deren anderes Ende sich gemäß Pfeil P gegen die dem Schenkel 91 ge­ genüberliegende Fläche der Lasche 93 anliegt, so daß der Abstand der Lasche 93 und des freien Endes des Schenkels 91 verändert werden kann, so daß das Thermobime­ tall 100 justiert werden kann. Eine derartige Halterung an sich ist auch in oben er­ wähntem Leitungsschutzschalter S2 vorgesehen.

Aus der Fig. 5 geht hervor, daß die Spule 80, die Verlängerung 82 mit dem Festkon­ taktstück auf dem Schenkel 84, der Lichtbogenleitschiene 86 sowie der Halterung 90 für das Thermobimetall 100 eine Einheit bilden. Innerhalb der Spule befindet sich ein nicht dargestellter Anker und ein mit der Spule 80 fest verbundener, ebenfalls nicht dargestellter Kern, wobei der Kern beispielsweise an dem Spulensteg 81 befestigt wer­ den oder angeformt (siehe Fig. 6 und 7) sein kann. Gegebenenfalls kann zur Führung des Ankers ein Ankerführungsrohr (nicht näher dargestellt) vorgesehen sein.

Da die Spule aus magnetisch gut leitendem Material besteht, ist ein eigenständiges Joch nicht mehr erforderlich.

Es sei nun Bezug genommen auf die Fig. 2 und 3, um darzustellen, wie die Spule 80 für den Auslöser hergestellt werden kann.

In der Aufsicht gemäß Fig. 3 erkennt man Stege 10, 11 und 12 . . ., die in etwa einer er­ sten Ebene liegen, wobei deren Abstand D voneinander jeweils gleich ist. Die erste Ebene ist mit der Linie E₁ dargestellt. Parallel zu der ersten Ebene ist eine zweite Ebe­ ne E₂ aufgespannt, in der zweite Stege 20, 21 . . . liegen, deren Abstand voneinander ebenfalls dem Abstand D gleicht. Die ersten und zweiten Stege 10, 11, 12, . . .; 20, 21, . . . verlaufen parallel zueinander und sind jeweils versetzt gegeneinander angeordnet und besitzen jeweils eine U-Form, deren offene Seiten 30, 31, 32 bzw. 40, 41 . . . jeweils auf die gegenüberliegende Ebene zu geöffnet sind. Der Steg 10 ist mit einem schräg ver­ laufenden Verbindungssteg 50 mit dem Steg 20 verbunden; der Steg 20 ist am ent­ gegengesetzten Ende mit dem Steg 11 über einen Verbindungssteg 51, der Steg 11 mit dem Steg 21 über einen Verbindungssteg 52 am entgegengesetzten Ende usw. verbunden, so daß sich eine zickzackförmig angeordnete und um eine Mittelachse M-M sich windende Spule aus Verbindungsstegen, ersten und zweiten Stegen bildet. An dem ersten Steg 10 ist über einen Verbindungssteg 60 eine wandförmige Anschlußlei­ tung 61 angeschlossen, und an dem entgegengesetzten letzten Steg kann beispiels­ weise ein Fixierpunkt für ein Thermobimetall angebracht bzw. angeformt sein.

Die Fig. 4 zeigt die Abwicklung der Blechform nach den Stanzen, aber noch vor dem Abkanten, wobei die Stege 10, 11 und 12 . . . sowie die Stege 20, 21 . . . mit den Verbin­ dungsstegen 60, 50, 51, 52 . . . alle in einer Ebene liegen.

Zur Bildung der Spule wird entsprechend der Biegelinie B₁ der Steg 10 so abgekantet, daß die U-Form zur Zeichenebene hinweist; der Steg 20 wird entsprechend der Biegeli­ nie B₂ so abgekantet, daß die U-Form zum Betrachter hin offen ist; der Steg 11 wird wieder so abgekantet, daß die Spitze dem Betrachter zugewandt und die offene U- Form zur Zeichenebene hingewandt ist, usw., so daß zur Herstellung der Spule ledig­ lich eine Biegung um die Biegelinien B₁, B₂, B₃ . . . erforderlich ist.

In der Fig. 3 ist gezeigt, daß die Verbindungsstege 50, 51, 52, 60 jeweils einen Winkel miteinander bilden. Je nach Anzahl der Windungen, die erforderlich sind für einen ent­ sprechenden Anwendungsfall, können die Verbindungsstege 50, 51, 52 . . . sowie der Steg 60 parallel zueinander verlaufen, wobei die U-Form abgerundet mit zwei paralle­ len Schenkeln oder eckig ausgebildet sein kann.

Die Anordnung der einzelnen Verbindungsstege und Verbindungen zeigt die Fig. 1, die eine Aufsicht gemäß Pfeilrichtung I der Fig. 2 zeigt. Durch die spezielle Anordnung, Ausstanzung und Wicklung ist eine Spule gebildet, die einen Innenraum 70 umgibt, dessen Mittelachse der Mittelachse M entspricht, und in diese Ausnehmung 70 kann ein Spulenrohr 71 eingesetzt sein, in dem sich strichliert dargestellt ein Kern 72 sowie ein Anker 73 befinden; das Spulenrohr 71 entspricht den üblichen Spulenrohren, wie sie bei handelsüblichen Magnetauslösern vorhanden und bekannt sind.

Als Material kann Stahlband verwendet werden, welches zur Erzielung einer Verbesse­ rung der elektrischen Leitfähigkeit beidseitig kupferplattiert ist; derartige Stahlbänder sind handelsüblich zu erhalten.

Das Joch, das bei einem Magnetauslöser üblicherweise vorhanden ist, kann einstückig an der Spule angeformt sein, in dem beispielsweise die Zuleitung 61 entsprechend ge­ formt ist. Gleichzeitig kann auch der Kern an dem Anschlußleiter 61 befestigt werden, der gleichzeitig auch einen Festkontakt tragen könnte.

Wenn die Spule in ein Gehäuse eingesetzt wird, dann werden in zweckmäßiger Weise an der Gehäuseinnenfläche Vorsprünge vorgesehen, die in den Zwischenraum zwi­ schen den einzelnen Stegen 20, 21 bzw. 10, 11 . . . eingreifen, um die Spule zu führen und um zu verhindern, daß bei Auftreten eines Kurzschlusses die einzelnen Verbin­ dungsstege 60, 50, 51, 52 . . . gegeneinander angezogen werden, was nicht gezeichnet ist.

Der in der Fig. 1 kreisförmig gezeichnete Anker bzw. Kern kann im Querschnitt auch rechteckig ausgebildet sein; er kann in einer Spulenhülse, wie dargestellt oder in Ge­ häusevorsprünge geführt sein, die an den Führungsleisten oder Führungsvorsprüngen am Gehäuse zur Führung und Halterung der Spule vorhanden sind.

Die Erfindung ist anhand eines Tauchankermagnetauslösers dargestellt; es besteht natürlich auch die Möglichkeit, den Kern so auszugestalten, daß er die Spule vollstän­ dig durchgreift, dann kann der Anker auch als Klappanker ausgebildet sein. Dadurch, daß die Spule aus Eisen hergestellt ist, wirkt sie als Joch. Bei hohen Strom­ stärken kann CU-plattiertes Eisen verwendet werden.

Damit erhält man Joch, Spule, Festkontaktstück und Thermobimetallfixierung zusam­ men mit einer Lichtbogenleitschiene aus einem einzigen Stück, das als Stanz-und Bie­ gematerial aus Blech hergestellt werden kann.

Es sei nun Bezug genommen auf die Fig. 6 und 7.

Die Fig. 6 ist eine Aufsicht auf eine modifizierte Spule gemäß Fig. 1. Um darzustellen, welche Elemente gleich sind, werden die in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen auch hier benutzt.

Die. Spule gemäß Fig. 6, die hier die Bezugsziffer 110 erhalten hat, ist in gleicher Weise aufgebaut und hergestellt wie die Spule gemäß Fig. 1; man erkennt dies an den Be­ zugsziffern 10; 11, 12 . . . 20, 21 . . ., 51 . . . 61 . . .

Nimmt man die Spule gemäß Fig. 5, dann wäre an dem Steg, der in der Fig. 5 mit der Bezugsziffer 81 dargestellt ist, und der auch in der Fig. 7 die Bezugsziffer 81 trägt, ein Steg 111 angeformt, der in den Innenbereich 71 der Spule hineinragt und am inneren Ende etwa in der Mittellinie M-M (siehe Fig. 5) einen Schenkel 112 trägt, der paralell zur Mittellinie und in dieser ins innere der Spule 110 hineinragt. Dieser Schenkel 112 dient als Kern für die Spulenanordnung gemäß Fig. 5, in Verbindung mit den Fig. 6 und 7.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Abmessungen der Anordnung nach den Fig. 6 und 7 nicht maßstabsgetreu sind.

Claims (10)

1. Magnetischer Auslöser für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für ei­ nen Leitungsschutzschalter, mit einer Spule, einem innerhalb der Spule befindlichen Kern und einem Anker, der als ein innerhalb der Spule beweglicher Tauchanker oder als ein Klappanker ausgebildet sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus Blech aus elektrisch und magnetisch gut leitendem Material gestanzt und gebogen ist, daß in Abstand zueinander in einer ersten Ebene (E₁) liegende erste Stege (10, 11, 12 . . .) und in einer zweiten Ebene (E₂) ebenfalls in gleichem Abstand zueinander lie­ gende zweite Stege (20, 21 . . .) jeweils parallel zueinander verlaufen und gegeneinander versetzt sind, daß zwischen je einem Ende der ersten und dem benachbarten Ende der zweiten Stege und je einem Ende der zweiten Stege und dem benachbarten Ende der ersten Stege jeweils Verbindungsstege (50, 51, 52 . . .) vorgesehen sind, derart, daß die Stege mit ihren Verbindungsstegen schraubenförmig um eine Mittelachse (M) herum angeordnet sind und innen eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme wenigstens des Kernes bilden, daß die Spule (80) zusätzlich ein Festkontaktstück einer Kontaktstelle eines Leitungsschutzschalters trägt, und daß an der Spule eine Verlängerung (90) für einen thermischen Auslöser (100) angeformt ist.

2. Magnetischer Auslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spule, an das Festkontaktstück anschließend, eine Lichtbogenleitschiene (86) an­ geformt ist, die ein Lichtbogenlöschpaket zur Lichtbogenlöschung innerhalb des elektri­ schen Schaltgerätes, angeformt ist.

3. Auslöser nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spule an einem Ende eine L-förmige Lasche angeformt ist, deren freier Schen­ kel in den Spulenraum in dessen Mittelachse hineinragt und den Kern des magneti­ schen Auslösers bildet.

4. Magnetischer Auslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ersten und zweiten Stege (10, 20, 11, 21 . . .) U-förmig ausgebildet sind, deren U-Form zur gegenüberliegenden Ebene offen ist.

5. Auslöser nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstege (50, 51, 52 . . . 60) wechselweise an einem Ende jedes Steges an einem Schenkel und am anderen Ende jedes Steges am anderen Schenkel der U- Form anschließen.

6. Auslöser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs­ stege jeweils einen Winkel mit sich einnehmen und ein Verbindungssteg über den an­ deren parallel zueinander verläuft.

7. Auslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstege (60, 50, 51, 52 . . .) parallel zueinander und senkrecht zur Mittelachse (M) verlaufen.

8. Leitungsschutzschalter mit einem magnetischen Auslöser gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Innen­ flächen des Gehäuses Leisten aufweisen, die zwischen die Spulenwindungen zur Füh­ rung der Spule eingreifen.

9. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten so ausgebildet sind, daß sie zur Führung des Magnetkerns und/oder des Ma­ gnetankers dienen.

10. Leitungsschutzschalter nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an einem Ende der Spule der Kern, das Festkontaktstück sowie die Lichtbogenleitschiene und am anderen Ende die Verlängerung für den thermischen Auslöser angeordnet sind.