DE102004017779A1 - tripping relay - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Auslöserelais mit einem Joch (1) und einem Anker (2) sowie mit einem Permanentmagneten (3) und einem Auslöseelement (4). Erfindungsgemäß ist das Auslöseelement (41, 42) als Piezo-Aktor ausgebildet und wirkt mechanisch auf den Anker (2) ein. Ein derartiges Auslöserelais ist konstruktiv einfach aufgebaut und einfach herstellbar.The invention relates to a trip relay with a yoke (1) and an armature (2) and with a permanent magnet (3) and a trigger element (4). According to the invention, the triggering element (41, 42) is designed as a piezoactuator and acts mechanically on the armature (2). Such a trigger relay is structurally simple and easy to manufacture.
Description
Die Erfindung betrifft ein Auslöserelais mit einem Joch und einem Anker sowie mit einem Permanentmagneten und einem Auslöseelement.The The invention relates to a trip relay with a yoke and an anchor and with a permanent magnet and a trigger element.
Ein derartiges Auslöserelais ist Bestandteil einer Schutzeinrichtung. Unter einer Schutzeinrichtung versteht man im vorliegenden Fall sowohl eine Fehlerstromschutzeinrichtung (auch als Fehlerstromschutzschalter bezeichnet) als auch eine Differenzstromeinrichtung (auch als Differenzstromschalter bezeichnet). Das Auslöserelais kann hierbei als Haltemagnetauslöser ausgebildet sein (auch als Sperrmagnetauslöser bezeichnet).One such trip relay is part of a protective device. Under a protective device one understands in the present case both a residual current device (Also referred to as residual current circuit breaker) as well as a differential current device (also referred to as differential current switch). The trip relay can be used as a holding magnet release be formed (also referred to as Sperrmagnetauslöser).
Bei den Haltemagnetauslösern sind die Polflächen des Jochs, die die Berührungsflächen des Ankers bilden, extrem glatt geschliffen, damit im Ruhezustand des Auslöserelais die Luftspalte zwischen den Polflächen des Jochs und dem Anker möglichst gering sind.at the holding magnet releases are the pole faces of the yoke, which are the contact surfaces of the anchor form, extremely smooth ground, so that at rest of the trip relay the air gaps between the pole faces of the yoke and the anchor as low as possible are.
Neben dem Auslöserelais umfasst die Schutzeinrichtung unter anderem auch noch einen Wandler, bestehend aus einer Primärwicklung, einer Sekundärwicklung und einem Bandkern.Next the trigger relay the protection device also includes, among other things, a converter, consisting of a primary winding, a secondary winding and a tape core.
Auslöserelais
sind beispielsweise durch die
Bei
den aus der
Bei
den in der
Unabhängig von der Anordnung der Permanentmagneten ist bei allen Auslöserelais das Auslöseelement als Auslösespule ausgebildet und am freien Schenkel angeordnet. Der freie Schenkel wird beim Stand der Technik deshalb auch als Spulenschenkel bezeichnet.Independent of the arrangement of the permanent magnets is in all tripping relay the trigger element as a trip coil trained and arranged on the free leg. The free thigh is therefore referred to in the prior art as a coil leg.
Die Auslösespule erzeugt aufgrund ihres Stromflusses ein magnetisches Feld. Dieses magnetische Feld steht in Wechselwirkung mit dem Feld des Permanentmagneten in einem weichmagnetischen Eisenkreis, der vom Joch und vom Anker gebildet wird und der ein magnetfeldleitendes Element bildet. Wird das magnetische Feld des Permanentmagneten durch das von der Auslösespule erzeugte magnetische Feld geschwächt, dann wird durch die Federkraft einer Auslösefeder der Anker geöffnet. Über einen Stößel oder Hebel wird die Öffnungsbewegung das Ankers auf ein Schaltschloss (Kraftspeicher) übertragen, das beim Entklinken einen zugehörigen Fehlerstromschutzschalter öffnet. Dadurch kommt es zur Auslösung der Schutzeinrichtung (Auslösung wenigstens eines Arbeitskontaktes in den Leitern eines überwachten Netzes).The trip coil generates a magnetic field due to its current flow. This magnetic field interacts with the field of the permanent magnet in a soft magnetic iron circle, that of the yoke and the anchor is formed and forms a magnetic field conducting element. Becomes the magnetic field of the permanent magnet by that of the trip coil weakened magnetic field generated then the anchor is opened by the spring force of a release spring. About one Pestle or Lever becomes the opening movement transfer the anchor to a switch lock (power storage), the unlatching an associated Residual current circuit breaker opens. This triggers it the protective device (tripping at least one working contact in the conductors of a supervised Network).
Aufgrund der geringen zu Verfügung stehenden elektrischen Energie müssen Joch und Anker aus hochwertigen, magnetisch sehr gut leitenden Eisenlegierungen hergestellt sein. Darüber hinaus müssen die Polflächen des Ankers und des Jochs in aufwändigen Verfahren eine sehr glatte Oberfläche erhalten. Sowohl das hochwertige Material als auch die aufwändigen Verfahren verursachen hohe Kosten bei der Herstellung derartiger Auslöserelais.by virtue of the small available standing electric power Yoke and anchor made of high quality, magnetically very good conducting iron alloys be prepared. About that have to go out the pole faces of the anchor and the yoke in ornate Procedure obtained a very smooth surface. Both the high quality Material as well as the elaborate ones Processes cause high costs in the production of such Tripping relays.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein konstruktiv einfach aufgebautes und einfach herstellbares Auslöserelais zu schaffen.task The present invention is therefore a structurally simple to create a built-in and easy to produce release relay.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Auslöserelais gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The The object is achieved by a tripping relay according to claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention are each the subject of further claims.
Das Auslöserelais gemäß Anspruch 1 weist ein Joch und einen Anker sowie einen Permanentmagneten und ein Auslöseelement auf. Erfindungsgemäß ist das Auslöseelement als Piezo-Aktor ausgebildet und wirkt mechanisch auf den Anker ein.The tripping relay according to claim 1 has a yoke and an armature and a permanent magnet and a trigger element on. This is according to the invention triggering element designed as a piezo actuator and acts mechanically on the anchor.
Der Piezo-Aktor besteht im Wesentlichen aus wenigstens einem Piezokristall, der bei einer anliegenden Spannung seine Form verändert.Of the Piezo actuator consists essentially of at least one piezoelectric crystal, which changes its shape with an applied voltage.
Bei einem auftretenden Fehlerfall liegt an der Sekundärwicklung des Wandlers der zugehörigen Schutzeinrichtung eine entsprechende Sekundärspannung an, die über einen Gleichrichter dem Piezo-Aktor zugeführt wird. Hierbei wird die elektrische Kapazität (Kondensator) des Piezo-Aktors genutzt. Die beim Piezo-Aktor dadurch eintretende Formänderung führt zu einer Vergrößerung des im Ruhezustand des Auslöserelais vorhandenen, sehr geringen Luftspaltes zwischen den Polflächen des Jochs und dem Anker.at an occurring error case is due to the secondary winding the transducer of the associated protective device a corresponding secondary voltage on, over a rectifier is supplied to the piezo actuator. Here is the electrical capacity (Condenser) of the piezo actuator used. The piezo actuator in this way incoming change of shape leads to an enlargement of the in the resting state of the trip relay existing, very small air gap between the pole faces of the Yoke and the anchor.
Die Vergrößerung des Luftspaltes reduziert die magnetische Haltekraft des Jochs auf den Anker. Aufgrund der Kraft einer am Anker angeordneten Auslösefeder kippt der Anker dann um die am Lagerschenkel angeordnete Drehachse und öffnet damit das Auslöserelais. Hierfür ist bereits eine Vergrößerung des Luftspaltes im Bereich von einigen μm ausreichend.The enlargement of the air gap reduces the magnetic holding force of the yoke on the armature. Due to the force of a arranged at the anchor Release spring tilts the armature then about the axis of rotation arranged on the bearing leg and thus opens the tripping relay. For this purpose, an enlargement of the air gap in the range of a few microns is sufficient.
Durch den Wegfall der Auslösespule, die bei den bekannten Auslöserelais das magnetische Gegenfeld zum Permanentmagneten aufbaut, kann bei dem erfindungsgemäßen Auslöserelais die Baugröße erheblich reduziert werden.By the elimination of the trip coil, in the known trip relay the magnetic opposing field to the permanent magnet builds up, can in the Trip relay according to the invention the size considerably be reduced.
Darüber hinaus müssen bei einem Auslöserelais gemäß der Erfindung das Joch und der Anker lediglich aus nicht rostendem Eisen gefertigt sein. Hochwertige Legierungen sind für die sichere Funktion des Auslöserelais nicht erforderlich.Furthermore have to at a trip relay according to the invention the yoke and the anchor made only of stainless iron be. High quality alloys are responsible for the safe functioning of the tripping relay not mandatory.
Weiterhin kann der Aufwand beim Schleifen der Polflächen verringert werden, da an die Planheit der Polflächen geringere Anforderungen zu stellen sind.Farther the effort when grinding the pole faces can be reduced because to the flatness of the pole faces lower requirements are to be made.
Eine Grobeinstellung der Auslösegenauigkeit kann bei dem erfindungsgemäßen Auslöserelais auf einfache Weise durch einen einfacheren Schleifvorgang beim Piezo-Aktor erreicht werden. Der Piezo-Aktor weist hierzu vorzugsweise an der dem Anker zugewandten Seite ein Ausgleichselement auf.A Coarse adjustment of the tripping accuracy can in the trip relay according to the invention simple way by a simpler grinding process with the piezo actuator be achieved. For this purpose, the piezo actuator preferably points to the the armature side facing a compensation element.
Die Feineinstellung (Feinjustage) erfolgt anschließend (nach der Montage der Schutzeinrichtung) beispielsweise durch eine Veränderung der Magnetisierung des Permanentmagneten. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Feinjustierung mittels einer Stellschraube an der Auslösefeder und/oder am Permanentmagneten vorzunehmen.The Fine adjustment (fine adjustment) is then carried out (after installation of the Protective device), for example, by a change in the magnetization of the permanent magnet. Alternatively, there is also the possibility the fine adjustment by means of a set screw on the release spring and / or Make the permanent magnet.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Auslöserelais in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung, jeweils ohne Gehäuse:following become two embodiments a tripping relay according to the invention closer in the drawing explained. Shown schematically, each without housing:
Bei
den beiden in den in den
Die
in den in den in den
Das
Joch
Der
Anker
Die
Auslöserelais
weisen weiterhin jeweils einen hartmagnetischen Permanentmagneten
Erfindungsgemäß weisen die Auslöserelais jeweils ein Auslöseelement auf, das als Piezo-Aktor ausgebildet ist.According to the invention the trip relay each a trigger element on, which is designed as a piezo actuator.
Bei
dem in den
In
beiden Fällen
ist der Piezo-Aktor
Sowohl
der Stapel-Piezo-Aktor
Bei
dem Auslöserelais
gemäß den
Nach
dem Einbau des Stapel-Piezo-Aktors
Der
Anker
Bei
einem auftretenden Fehlerfall wird von der Schutzeinrichtung die
an der Sekundärwicklung des
Wandlers anliegende Sekundärspannung
nach ihrer Gleichrichtung dem Stapel-Piezo-Aktor
Die
Vergrößerung des
Luftspaltes reduziert die magnetische Haltekraft des Jochs
Bei
dem Auslöserelais
gemäß den
Nach
dem Einbau des Biege-Piezo-Aktors
Der
Anker
Bei
einem auftretenden Fehlerfall wird von der Schutzeinrichtung die
an der Sekundärwicklung des
Wandlers anliegende Sekundärspannung
nach ihrer Gleichrichtung dem Biege-Piezo-Aktor
Die
Vergrößerung des
Luftspaltes reduziert die magnetische Haltekraft des Jochs
Zur
Abstützung
des Biege-Piezo-Aktors
Die
Erfindung ist nicht auf Auslöserelais
mit einem am Jochschenkel
Weiterhin
kann anstelle der Auslösefeder
Claims (10)
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Publication Number | Publication Date |
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-
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- 2005-03-17 EP EP05102121A patent/EP1587122A1/en not_active Withdrawn
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