DE10126851C1 - Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Auslöser - Google Patents

Abstract

Um die für ein Schaltgerät (1a, 1b) benötigte Anzahl der Bauteile zu optimieren, und um eine variable Anordnung bei einer zugleich möglichst großen Präzision hinsichtlich der Kinematik eines im Schaltgerät (1a, 1b) angeordneten elektromagnetischen Auslösers (3) zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass die Bauteile des Schaltgeräts (1a, 1b), wie die Auslösespule (4) und/oder der Auslöseanker (5) und/oder der Stößel (6) in von Teilen (17a, 17, 18a, 18b bzw. 19a, 19b) des Gehäuses (2) gebildeten Lagern (23a, 23b, 24a, 24b bzw. 25a, 25b) geführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einem elektromag­ netischen Auslöser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Auslöser kommt beispielsweise in der Steuer-, Schalt- und Befehlstechnik zum Einsatz. Als Schaltgerät dienen z. B. ein Schütz, ein Relais, ein Leistungs-, ein Leitungs- oder auch ein Motorschutzschal­ ter. Darüber hinaus kann die Technik des elektromagnetischen Auslösers in einem Reiheneinbaugerät mit einer Schaltfunktion Anwendung finden.

Ein derartiges Schaltgerät, insbesondere ein Leitungsschutz­ schalter, ist aus der EP 0 412 953 A2 bekannt. Der Aufbau dieses Schaltgeräts und der des darin angeordneten elektro­ magnetischen Auslösers ist aufwendig und in seiner Ausgestal­ tung an festgelegte Einbaubedingungen geknüpft.

Auf Grund der gegenüber einem derartigen Schaltgerät hohen technischen und wirtschaftlichen Anforderungen, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zum einen die für das Schaltgerät und dessen Baugruppen benötigte Anzahl der Bau­ teile zu optimieren, und eine variable Anordnung bei einer zugleich möglichst großen Präzision hinsichtlich der Kinema­ tik des elektromagnetischen Auslösers vorzusehen.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Schaltgerät mit einem e­ lektromagnetischen Auslöser der eingangs genannten Art, bei dem erfindungsgemäß der Auslöseanker und/oder der Stößel und/oder die Auslösespule in von Teilen des Gehäuses gebilde­ ten Lagern geführt sind.

Die durch die Erfindung erzielbare Einsparung an Bauteilen und eine damit verbundene Reduzierung etwaiger Zeiten und Kosten für die Konstruktion, Fertigung, Montage und Lagerhal­ tung stehen hierbei im Vordergrund. Bedingt durch eine Ent­ kopplung der einzelnen, miteinander wirkenden Bauteile, kommt eine Einsparung an Verbindungsmitteln wie auch ein die funk­ tionellen Eigenschaften des elektromagnetischen Auslösers betreffender reibungsmindernder Effekt, positiv zum tragen.

Dabei sind die von Teilen des Gehäuses gebildeten Lager der­ art ausgestaltet, dass sie zur Führung, Zentrierung und Lage­ rung der Auslösespule und/oder des Auslöseankers und/oder des Stößels dienen. Eine vormals benötigte Isolierhülse zwischen der Auslösespule und dem Auslöseanker kann demnach vollstän­ dig entfallen, wodurch die thermischen Betriebsbedingungen günstig beeinflusst werden.

Mit Vorteil sind die Lager als Anformteil des Gehäuses ausge­ bildet. Damit ist eine einfache einstückige Baueinheit gege­ ben, die sich als Gieß- oder Pressteil herstellen lässt. Eine Kostenreduzierung bei der Fertigung und der Montage der ein­ zelnen Bauteile kommt hierbei begünstigend zum tragen.

Als vorteilhaft erweist sich in diesem Zusammenhang die redu­ zierte Reibung zwischen den beweglichen Bauteilen, wie z. B. Auslöseanker mit Stößel und den zugehörigen Lagern oder Aus­ löseanker und Stößel. Hieraus ergibt sich wiederum ein ver­ bessertes Ansprechverhalten des elektromagnetischen Auslö­ sers. Nennenswert ist auch, dass mit der hierbei erzielten vereinfachten Baugruppenstruktur und der Eignung für eine ma­ nuelle wie auch automatische Fertigung eine Senkung der ge­ samten Herstellungskosten gegeben ist.

In einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest eines der Lager als separates Gehäuseteil ausgebildet und im Gehäuse ortsver­ änderlich anordbar. Dadurch kann besonders vorteilhaft ein Einsatz verschiedener Baugrößen des elektromagnetischen Aus­ lösers vorgenommen werden. Des Weiteren besteht die Option durch den Austausch der Lager verschiedene Lagerwerkstoffe einzusetzen, eine Justierung und einen Toleranzausgleich vor­ zunehmen sowie die Lagerposition so zu wählen, dass jeweils eine einzelne Baugruppe, insbesondere der elektromagnetische Auslöser, an verschiedene Funktionen anpassbar ist.

Zweckmäßigerweise besteht das Gehäuse aus zwei Gehäusescha­ len. Somit kann eine einfache Abstimmung und Positionierung der Lagerung des Auslöseankers im Verhältnis zu einem im Schaltgerät angeordneten Schaltschloss bewirkt werden, da je­ weils eine Gehäuseschale einstückig ausgeführt ist.

Vorzugsweise ist das Gehäuse aus Isolierstoff. Dabei kommen die isolierenden Eigenschaften des Isolierstoffs in soweit vorteilhaft zum tragen, als dass dieser vorhandenen Bestim­ mungen zum Berührungsschutz genügt und darüber hinaus eine elektrische und thermische Entkopplung zwischen den Bauteilen und -gruppen bewirkt.

Mit Vorteil sind der Magnetkern, ein Zwischenstück und das Magnetjoch als einstückige Baueinheit ausgebildet. Die dabei entstehende Baueinheit trägt vorteilhaft zu einer Reduzierung der Montagezeit des elektromagnetischen Auslösers bei.

Weitere Vorteile und Details der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Auslö­ ser und mit von Teilen des Gehäuses gebildeten Lagern in einer Seitenansicht, und

Fig. 2 ein weiteres Schaltgerät mit einem elektromagneti­ schen Auslöser und mit von separaten Gehäuseteilen gebildeten, ortsveränderlichen Lagern in einer Sei­ tenansicht.

Im nachfolgenden Text sind gleiche Teile der Figuren mit gleichen Bezugszeichen oder sinngemäß mit ähnlichen Bezugs­ zeichen versehen.

Auf die Funktion des Schaltgeräts wird nicht näher eingegan­ gen, da diese aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist. Dies betrifft insbesondere die elektrische Aktivierung eines Auslösers und die mechanische Kopplung mit einem Schaltschloss.

In Fig. 1 ist symbolisch ein Schaltgerät 1a mit einem Gehäuse 2 und mit einem elektromagnetischen Auslöser 3 gezeigt. Der elektromagnetische Auslöser 3 ist mit einer Auslösespule 4 versehen, die sich entlang einer gedachten Längsachse LA er­ streckt. Die Auslösespule 4 umfasst auf einer Seite einen Auslöseanker 5 und einen mit diesem in Wirkverbindung stehen­ den Stößel 6. Der Auslöseanker 5 und der Stößel 6 bilden da­ bei eine Baueinheit. Die Wirkverbindung ist hierbei als kraftschlüssige Verbindung ausgeführt. Alternativ kann die Wirkverbindung auch als form- oder stoffschlüssige Verbindung ausgeführt sein.

Auf der der einen Seite gegenüberliegenden anderen Seite weist die Auslösespule 4 einen Magnetkern 7 auf, wobei dieser im Anschluss an ein ohrenförmiges Zwischenstück 8 in ein Mag­ netjoch 9 übergeht. Das ohrenförmige Zwischenstück 8 dient unter anderem als Festkontaktträger. Das Magnetjoch 9 er­ streckt sich außerhalb der Auslösespule 4 achsparallel zur Längsachse LA in Richtung des Auslöseankers 5.

Der gezeigt Magnetkern 7 ist U-förmig ausgebildet und ragt mit seinem Bodensteg 10 derart in die Auslösespule 4 hinein, dass ein Luftspalt 11 zwischen ihm und dem Auslöseanker 5 ge­ geben ist.

Seine beiden Schenkel 12a, 12b verlaufen dabei achsparallel zur Längsachse LA. Der Stößel 6 verläuft ebenfalls entlang der Längsachse LA, wobei dieser durch eine zentrisch im Bo­ densteg 10 eingebrachte Öffnung 13 des Magnetkerns 7 geführt ist. Am Zwischenstück 8 ist ein Spulenende 14 der Auslösespu­ le 4 stoffschlüssig angebracht. Alternativ kann diese Verbin­ dung auch form- oder kraftschlüssig ausgeführt sein. Durch die derartige Ausgestaltung des Magnetkerns 7, kann eine Ein­ sparung eines separaten Magnetkerns bewirkt werden.

Der Auslöseanker 5 steht mit einer Fesselfeder 15 in Wirkver­ bindung, wobei diese mit ihrem freien Ende 16 an der der Aus­ lösespule 4 zugewandten Seite des Auslöseankers 5 angreift. Die Auslösespule 4, der Auslöseanker 5, der Magnetkern 7, das Zwischenstück 8 und das Magnetjoch 9 sind von einem Leiterma­ terial, wie beispielsweise Kupfer, Stahl, Aluminium oder ei­ ner geeigneten Legierung gebildet. Der Stößel 6 und die Fes­ selfeder 15 können aus einem leitenden oder auch isolierenden Werkstoff bestehen.

Die Auslösespule 4 ist in einem von ersten Teilen 17a des Ge­ häuses 2 gebildeten ersten Lager 23a entlang der Längsachse LA geführt. Gleiches gilt für den Auslöseanker 5 und den Stö­ ßel 6, die in einem zweiten und dritten Lager 24a bzw. 25a geführt sind, die aus zweiten und dritten Teilen 18a bzw. 19a des Gehäuses 2 bestehen. Darüber hinaus ist das Magnetjoch 9 in einem vierten und fünften Lager 26a bzw. 27a gehaltert, die von vierten und fünften Teilen 20a bzw. 21a des Gehäuses 2 gebildet sind. Gleichermaßen ist die Fesselfeder 15 in ei­ nem von sechsten Teilen 22a des Gehäuses 2 gebildeten sechs­ ten Lager 28a gehaltert.

Die als Anformteile des Gehäuses 2 ausgebildeten Lager 23a, 24a und 25a können derart ausgestaltet sein, dass die Bautei­ le Auslösespule 4, Auslöseanker 5 bzw. Stößel 6 nur ab­ schnittsweise oder voll umfasst sind. Dementsprechend ist der jeweilige radiale Bereich der Bauteile gelagert.

Die Lager 23a, 24a und 25a sind über die gesamte Bauteillänge oder nur abschnittsweise oder mit wiederkehrenden Abschnitten ausbildbar. Letzteres gilt sinngemäß auch für die Lager 26a, 27a und 28a der Bauteile Magnetjoch 9 bzw. Fesselfeder 15. Die Anformteile sind hierbei stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden und als Spritzguss- oder als Pressteil ausgebildet. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die Einsparung einer hier nicht gezeigten Isolierhülse, die zwischen der Auslöse­ spule 4 und dem Auslöseanker 5 anordbar ist. Die Auslösespule 4 ist demnach sozusagen "freitragend" im Gehäuse 2 angeord­ net.

Durch die Verwendung einer leichtmontierbaren Fesselfeder 15 in Form einer Blattfeder an Stelle einer Druck- oder Schen­ kelfeder zum Zeitpunkt der Endmontage, kann zum einen eine Reduzierung der Typenvielfalt der Baugruppen und zum anderen eine Kostenreduzierung erzielt werden. Dieser Vorteil ent­ steht unter anderem dadurch, dass die Fesselfeder 15 erst bei der Endmontage des Schaltgeräts 1a, 1b eingesetzt wird und da­ durch über die jeweilige Ausführungsvariante entscheidet.

Das in Fig. 2 gezeigte weitere Schaltgerät 1b unterscheidet sich vom Schaltgerät 1a gemäß Fig. 1 dadurch, dass zumindest eines der Lager 23b, 24b und 25b als separates Gehäuseteil ausgebildet und im Gehäuse 2 ortsveränderlich anordbar ist. Gleiches gilt für die Lager 26b, 27b und 28b.

Die ortsveränderliche Anordbarkeit ist beispielsweise durch einen Steckmechanismus 29 gegeben. Der Steckmechanismus 29 weist dabei Bolzen 30 und als Gegenstück an unterschiedlichs­ ten Stellen im Gehäuse 2 eingebrachte Ausnehmungen 31 auf. Die zweiten Teile 18b des Lagers 24b können hierbei an ver­ schiedensten Stellen im Gehäuse 2 positioniert werden. Die Positionierung kann ggf. auch mittels eines Verschiebeme­ chanismus erzielt werden, bei dem ein Nut- und Federsystem zugrunde liegt. Übliche, aus dem Stand der Technik geläufige, Äquivalente erfüllen ebenfalls die Funktion der ortsveränder­ lichen Anordbarkeit.

Die beiden nachstehenden Abschnitte bezieht sich gleicherma­ ßen auf die Fig. 1 und 2.

Die Lager 23a bis 28b weisen eine reibungsverringernde Ober­ fläche auf und sind im allgemeinen in zwei Gehäuseschalen an­ geordnet, welche zum Gehäuse 2 zusammengefügt werden. Das Ge­ häuse 2 kann auch einstückig mit einer entsprechenden Öffnung zur Einführung der Bauteile und -gruppen versehen sein. Zur Bildung des Gehäuses 2 kommt ein Isolierstoff zum Einsatz. Unter Isolierstoff wird im aller Regel ein Kunststoff, insbe­ sondere ein Duro- oder Thermoplast, verstanden. Ein Duroplast erweist dabei eine besonders gute thermische Stabilität, wo­ bei sich ein Thermoplast durch eine feinere Ausgestaltungs­ möglichkeit auszeichnet.

Die Art der Ausgestaltung, Anordnung und Ausführung der vorab dargelegten Idee zur Lagerung verschiedener Bauteile und -gruppen kann in einer gleichen oder abgewandelten Ausführung bei einem Leitungsschutz-, Motorschutz- oder Leistungsschal­ ter zum Einsatz kommen. Gleichermaßen ist dies auch auf ein elektromagnetisches Schalt- oder Reiheneinbaugerät, wie z. B. einen Schütz oder ein Relais übertragbar. Von Vorteil ist hierbei, dass eine Baugruppenmontage zum kompletten elektro­ magnetischen Auslöser 3 entfällt. Zugleich übernehmen die La­ ger 23a-28b vollständig oder teilweise die Aufgabe einer Zentrierung, Führung und Lagerung.

Die Ausführungsvariante gemäß Fig. 1 eignet sich besonders für ein elektromechanisches oder elektromagnetisches Schaltgerät, welches ein eingeschränktes Typenspektrum aufweist. Im Gegen­ satz dazu kann die Ausführungsvariante gemäß Fig. 2 auch für derartige Schaltgeräte mit einem umfangreichen Typenspektrum verwendet werden.

Claims (6)

1. Schaltgerät (1a, 1b) mit einem Gehäuse (2) und mit einem elektromagnetischen Auslöser (3), der eine Auslösespule (4), einen Auslöseanker (5) und einen mit diesem in Wirkverbindung stehenden Stößel (6) aufweist, wobei die Auslösespule (4) den Auslöseanker (5) und den Stößel (6) umfasst und endseitig ei­ nen Magnetkern (7) aufweist, der in ein Magnetjoch (9) über­ geht, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösespule (4) und/oder der Auslöseanker (5) und/oder der Stößel (6) in von Teilen (17a, 17b, 18a, 18b bzw. 19a, 19b) des Gehäuses (2) gebildeten Lagern (23a, 23b, 24a, 24b bzw. 25a, 25b) geführt sind.

2. Auslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Lager (23a-28b) als Anformteil des Gehäuses (2) aus­ gebildet sind.

3. Auslöser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Lager (23a-28b) als separates Gehäuseteil ausgebildet und im Gehäuse (2) ortsveränderlich anordbar ist.

4. Auslöser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus zwei Gehäuseschalen besteht.

5. Auslöser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus Isolierstoff ist.

6. Auslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (7), ein Zwischenstück (8) und das Magnetjoch (9) als einstückige Baueinheit ausgebildet sind.