DE102004056283A1

DE102004056283A1 - Switching equipment having electromagnetic trip device e.g. for line safety or motor-circuit switches, has housing, contact point which has fixed and mobile contact part and electromagnetic trip device

Info

Publication number: DE102004056283A1
Application number: DE200410056283
Authority: DE
Inventors: Patrick Dipl.-Ing. Claeys; Albrecht Dr. Vogel
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-06-08

Abstract

The switching equipment (1) has a housing (2), a contact point (4) which has a fixed and a mobile contact part (8, 6) and an electromagnetic trip device (20, 20a, 20b), having a trip coil (22, 22a, 22b) and a hammer armature (26, 26a, 26b). The electromagnetic trip device has a snap body consisting of a material with magnetic shape memory properties, which interacts with the hammer armature. When a short-circuit occurs, the snap body is switched between two bi-stable positions by the influence of the magnetic field of the trip coil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einem Gehäuse und mit wenigstens einer ein festes und ein bewegliches Kontaktstück umfassenden Kontaktstelle, und mit einem thermischen und elektromagnetischen Auslöser mit einer Auslösespule und einem Schlaganker, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung eines Materials mit einem kombinierten thermischen und magnetischen Formgedächtniseffekt in einem eine Auslösespule und einen Schlaganker aufweisenden thermischen und elektromagnetischen Auslöser für ein Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11, sowie weiterhin die Verwendung eines Materials mit einem kombinierten thermischen und magnetischen Formgedächtniseftekt zur Überstrom- und Kurzschlussstromauslösung in einem eine Kontaktstelle und einen thermischen und elektromagnetischen Auslöser umfassenden Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.The The invention relates to a switching device with a housing and comprising at least one of a fixed and a movable contact piece Contact point, and with a thermal and electromagnetic trigger with a trip coil and a shock anchor, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to the use of a Materials with a combined thermal and magnetic shape memory effect in a trigger coil and a thermal and electromagnetic impact bar trigger for a switchgear according to the generic term of claim 11, and further the use of a material with a combined thermal and magnetic shape memory feature for overcurrent and short-circuit current release in one a contact point and a thermal and electromagnetic trigger comprehensive switching device according to the generic term of claim 13.

Bei gattungsgemäßen Schaltgeräten, beispielsweise Leitungsschutzschaltern oder Motorschutzschaltern, dient der elektromagnetische Auslöser zur Unterbrechung des Strompfades zwischen den Ein- und Ausgangsklemmen im Falle des Auftretens eines Kurzschlussstromes. Der thermische Auslöser dient zur Unterbrechung des Strompfades für den Fall, dass ein Überstrom auftritt, der den Nennstrom um einen bestimmten Betrag und über eine bestimmte Zeit hinweg überschreitet. Die im Stand der Technik heute bekannten elektromagnetischen Auslöser, wie beispielsweise in der DE 101 26 852 C1 oder der DE 100 10 093 A1 beschrieben, arbeiten dabei alle nach dem Prinzip, dass ein Auslöseanker bei Auftreten eines Kurzschlussstromes auf einen Magnetkern hin in Bewegung versetzt wird, und im Verlauf dieser Bewegung schlägt der Auslösean ker über einen mit ihm in Wirkverbindung stehenden Stößel das bewegliche Kontaktstück von dem festen Kontaktstück an der Kontaktstelle weg, so dass dadurch die Kontaktstelle geöffnet wird. Bekannte elektromagnetische Auslöser umfassen dazu eine Spule, die üblicherweise aus schraubenförmig gewickeltem Draht hergestellt ist, sowie einen mit einem die Spule außen umgebenden Joch fest verbundenen Magnetkern, der ins Innere der Spule eingreift. Der Auslöseanker ist entweder als Klappanker oder als Tauchanker ausgebildet, wobei sich letzterer ebenfalls innerhalb der Spule befindet. Der Anker wird vom Kern im Ruhezustand mittels einer Druckfeder auf Abstand gehalten. Wenn der Kurzschlussstrom durch die Auslösespule fließt, so bewirkt das dabei erzeugte Magnetfeld der Auslösespule, dass der Auslöseanker entgegen der rückstellenden Kraft der Druckfeder auf den Kern hin bewegt wird. Nach Abschalten des Kurzschlussstromes wird der Anker durch die rückstellende Kraft der Druckfeder wieder in seine Ausgangslage zurückbewegt.In generic switching devices, such as circuit breakers or motor protection switches, the electromagnetic release is used to interrupt the current path between the input and output terminals in the event of the occurrence of a short-circuit current. The thermal trip serves to interrupt the current path in the event of an overcurrent that exceeds the rated current by a certain amount and over a period of time. The known in the art today electromagnetic triggers, such as in the DE 101 26 852 C1 or the DE 100 10 093 A1 described, all work according to the principle that a trip arm is set in the event of a short-circuit current to a magnetic core in motion, and in the course of this movement of the Auslösean ker proposes about a standing in operative connection with him plunger, the movable contact piece of the fixed contact piece the contact point away, so that thereby the contact point is opened. Known electromagnetic triggers include for this purpose a coil, which is usually made of helically wound wire, as well as a fixedly connected to the outside coil yoke magnetic core, which engages inside the coil. The trip anchor is designed either as a hinged armature or as a plunger anchor, the latter also being located inside the coil. The anchor is held by the core at rest by means of a compression spring at a distance. When the short-circuit current flows through the trip coil, the magnetic field generated by the trip coil causes the trip armature to be moved against the restoring force of the compression spring towards the core. After switching off the short-circuit current, the armature is moved back by the restoring force of the compression spring back to its original position.

Im Stand der Technik bekannte thermische Auslöser arbeiten in der Regel mit Auslöseelementen aus Thermobimetall oder thermischen Formgedächtnismetallen, die beispielsweise als Biegebalken oder als Schnappscheibe realisiert sind. Aus der DE 43 00 909 A1 ist ein thermischer Auslöser mit einem Thermobimetall-Biegebalken bekannt.In the prior art known thermal triggers usually work with tripping elements of bimetallic or thermal shape memory metals, which are realized for example as a bending beam or as a snap-action disc. From the DE 43 00 909 A1 is a thermal release with a bimetallic bending beam known.

Thermische und magnetische Auslöser werden heute so realisiert, dass für jedes Auslöseprinzip ein eigenes Bauelement gefertigt wird. Dabei werden ein erster, thermischer Teil-Auslöser mit einem thermischen Auslöseanker aus Thermobimetall oder thermischem Formgedächtnismetall, wie oben erwähnt, und ein zweiter, magnetischer Teil-Auslöser mit einer Auslösespule und einem magnetischen Auslöseanker zusammengesetzt. Aus der DE 42 42 516 A1 ist ein thermisch-magnetischer Kombi-Auslöser bekannt, bei dem der thermische Teil-Auslöser als Schnappscheibe und der elektromagnetische Teil-Auslöser durch einen Schlaganker-Auslöser ausgebildet ist. Aber auch hier sind zwei getrennte Auslöser aufgebaut, die räumlich nahe beieinander in einer komplexen Baugruppe kombiniert sind.Thermal and magnetic releases are nowadays implemented in such a way that a separate component is manufactured for each triggering principle. Here, a first partial thermal release with a thermal tripping armature of bimetallic or thermal shape memory metal as mentioned above and a second partial magnetic tripping unit with a tripping coil and a magnetic tripping armature are assembled. From the DE 42 42 516 A1 a thermal-magnetic combination trigger is known in which the thermal partial release is designed as a snap-action disc and the electromagnetic partial release by a hammer actuator trigger. But here too, two separate triggers are set up, which are combined close together in a complex assembly.

Der Aufbau thermischer und elektromagnetischer Auslöser ist daher heute sehr aufwändig und mit hohen Kosten verbunden, da zwei komplette Auslöser aufgebaut und miteinander kombiniert werden müssen, wobei viele Einzelteile mit engen Toleranzen gefertigt und zusammen zu bauen sind.Of the Building thermal and electromagnetic releases is therefore very time-consuming and expensive associated with high costs since two complete triggers built and must be combined with each other, with many items manufactured and assembled with close tolerances.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Schaltgerät einfacher montierbar und damit kostengünstiger aufzubauen.It Therefore, the object of the present invention, a generic switching device easier to install and thus cheaper build.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Schaltgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, durch die Verwendung eines Materials mit einem kombinierten thermischen und magnetischen Formgedächtniseffekt in einem Schaltgerät gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 und durch die Verwendung eines Materials mit einem kombinierten thermischen und magnetischen Formgedächtniseffekt zur Kurzschlussstromauslösung in einem Schaltgerät gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 13.The object is achieved by a switching device with the characterizing features of claim 1, by the use of a material with a combined thermal and magnetic shape memory effect in a switching device according to the characterizing features of claim 11 and by the use of a material having a combined thermal and magnetic shape memory effect to Short-circuit current release in a switching device according to the characterizing features of claim 13.

Erfindungsgemäß also umfasst der thermische und elektromagnetische Auslöser zwei mit dem Schlaganker in Wirkverbindung stehende Schnappkörper, wobei der eine Schnappkörper aus einem Material mit einem magnetischen Formgedächtniseffekt besteht, und der andere Schnappkörper aus einem Thermobimetall oder aus einem Material mit thermischem Formgedächtniseffekt oder ebenfalls aus einem Material mit einem kombinierten thermischen und magnetischen Formgedächtniseffekt, das aber anders zusammengesetzt ist als das Material, aus dem der eine Schnappkörper besteht. Unter Einfluss des Magnetfeldes der Auslösespule im Kurzschlussstromfall wird dann der eine Schnappkörper, und unter Einfluss einer durch Überstrom hervorgerufenen Temperaturerhöhung wird der andere Schnappkörper in zwei bistabile Stellungen umgesteuert. Insbesondere kann der eine Schnappkörper aus einer ferromagnetischen Formgedächtnislegierung aus Nickel, Mangan und Gallium gebildet sein.Thus, according to the invention the thermal and electromagnetic trigger two with the impact anchor operatively connected snap body, wherein the one snap body a material having a magnetic shape memory effect, and the other snap bodies from a bimetallic strip or from a material with thermal Shape memory effect or also of a material with a combined thermal and magnetic shape memory effect, but composed differently than the material from which the a snap body consists. Under the influence of the magnetic field of the tripping coil in short-circuit current case is then a snap body, and under the influence of an overcurrent caused temperature increase becomes the other snap body reversed into two bistable positions. In particular, the a snap body ferromagnetic shape memory alloy of nickel, Be formed manganese and gallium.

Auslöser, die einen Schnappkörper umfassen, sind heute im Stand der Technik ausschließlich als thermische Auslöser bekannt, deren Wirkungsweise auf dem Schnappscheiben-Prinzip beruht. Die Schnappscheibe ist dabei ein scheibenförmiges Bauelement mit einer tellerförmigen Wölbung. Unter mechanischer Deformationsbelastung ändert die Wölbung bei Überschreiten eines – von den federelastischen Bauelementeparametern abhängigen – Totpunktes sprungartig ihre Ausrichtung von ihrer ersten in ihre zweite bistabile Stellung, von konvex nach konkav oder umgekehrt. Bekannt sind Schnappscheibenauslöser mit Schnappscheiben aus thermischem Bimetall oder thermischen Formgedächtnislegierungen, beispielsweise Ni-Ti. Die mechanische Deformationsbelastung wird bei den thermisch aktivierten Schnappscheiben durch die thermisch bedingte Formänderung bei Temperaturänderung hervorgerufen. Im Falle von Thermobimetall ändert sich bei Temperaturänderung langsam die Form, bis der Totpunkt überschritten ist und sich sprungartig die Wölbungsrichtung der Schnappscheibe ändert. Bei Schnappscheiben aus thermischen Formgedächtnislegierungen ist unterhalb der Transitionstemperatur die Wölbung in die Einschaltstellung gerichtet, oberhalb der Transitionstemperatur geht die Schnappscheibe sprungartig in die Auslösestellung über.Shutter that a snap body include, are today in the art exclusively as thermal trigger known, whose operation is based on the snap disc principle. The snap disk is a disk-shaped component with a dished Curvature. Under mechanical deformation load changes the curvature when exceeding one - of the spring elastic component parameters dependent - dead center their Alignment from their first to their second bistable position, from convex to concave or vice versa. Known are snap disc release with Domes of thermal bimetal or thermal shape memory alloys, for example, Ni-Ti. The mechanical deformation load is at the thermally activated domes by the thermally induced strain at temperature change caused. In the case of bimetallic changes with temperature change Slow the shape until the dead point is exceeded and jump the curvature direction of Snap disc changes. For snap disks made of thermal shape memory alloys is below the Transition temperature the vault directed into the on position, above the transition temperature goes the snap-action disc jumps over into the release position.

Bei magnetischen Formgedächtnislegierungen kann in der martensitischen Phase eine Formänderung durch den Übergang zwischen zwei Kristallstrukturvarianten einer Zwillings-Kristallstruktur hervorgerufen werden, wobei der Übergang zwischen den Kristallstrukturvarianten durch ein äußeres Magnetfeld gesteuert wird. Die Magnetfeldstärke, bei der dieser Phasenübergang stattfindet, wird im Folgenden auch „Transitionsfeldstärke" genannt. Diese Materialien werden daher als magnetische Formgedächtnislegierungen oder „Magnetic Shape Memory Alloys" (MSM) bezeichnet.at magnetic shape memory alloys In the martensitic phase, a change in shape can occur due to the transition between two crystal structure variants of a twin crystal structure be caused, with the transition between the crystal structure variants by an external magnetic field is controlled. The magnetic field strength, at this phase transition is also referred to below as "transition field strength." These materials are therefore used as magnetic shape memory alloys or "Magnetic Shape Memory Alloys "(MSM) designated.

Magnetische Formgedächtnislegierungen werden vorteilhafterweise als ferromagnetische Formgedächtnislegierungen aus Nickel, Mangan und Gallium gebildet. Genauere Erläuterungen zum Aufbau und der Funktionsweise von ferromagnetischen Formgedächtnislegierungen auf der Basis von Nickel, Mangan und Gallium sind beispielsweise der WO 98/08261 und der WO 99/45631 entnehmbar.magnetic Shape Memory Alloys are advantageously as ferromagnetic shape memory alloys made of nickel, manganese and gallium. More detailed explanations on the structure and operation of ferromagnetic shape memory alloys for example, based on nickel, manganese and gallium WO 98/08261 and WO 99/45631 can be removed.

Durch die entsprechende Legierungszusammensetzung kann bestimmt werden, bei welcher Orientierung des äußeren Magnetfeldes die maximale Ausdehnung erreicht wird; z.B. kann das Magnetfeld senkrecht oder quer zu dem MSM – Material stehen, um die maximale Ausdehnung zu erreichen.By the corresponding alloy composition can be determined at which orientation of the external magnetic field the maximum extent is reached; e.g. can the magnetic field perpendicular or transverse to the MSM material stand to reach the maximum extent.

Formänderungen, die mit MSM-Materialien unter Einwirken eines äußeren Magnetfeldes erreicht werden, können lineare Ausdehnung, Verbiegung oder Verdrehung (Torsion) sein.Changes in shape, achieved with MSM materials under the influence of an external magnetic field can, can linear expansion, bending or twisting (torsion).

Bei MSM-Materialien findet ergänzend zu dem magnetisch stimulierten auch noch ein thermisch stimulierter Übergang zwischen der martensitischen und der austenitischen Phase statt.at MSM materials are complementary to the magnetically stimulated also a thermally stimulated transition between the martensitic and austenitic phases.

Wenn das äußere Magnetfeld klein ist, so verhalten sich diese Materialien wie ein herkömmliches thermisches Formgedächtnismetall. Dort sind bekanntlich die beiden Formen, zwischen denen die Formänderung vonstatten geht, in unterschiedlichen Phasen des Materials ausgeformt: einer martensitischen Phase unterhalb und einer austenitischen Phase oberhalb einer sog. Transitionstemperatur des Materials. Überschreitet die Materialtemperatur die Transitionstemperatur, so findet der Phasenübergang statt, mit dem die Formänderung einhergeht. Dabei kann durch die entsprechende Legierungszusammensetzung die thermische Transitionstemperatur bestimmt und somit für die jeweilige Anwendung angepasst werden.If the external magnetic field is small, these materials behave like a conventional one thermal shape memory metal. There are known the two forms between which the shape change vonstatten goes molded in different phases of the material: one martensitic phase below and an austenitic phase above a so-called transition temperature of the material. Exceeds the material temperature the transition temperature, the phase transition takes place, with which the strain accompanied. It can by the corresponding alloy composition determines the thermal transition temperature and thus for the respective Application to be customized.

Bei MSM – Materialien kann somit unterhalb der Transitionstemperatur, in der Niedertemperatur- oder martensitischen Phase, eine der o.g. Formänderungen ausschließlich durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes hervorgerufen werden. Ohne äußeres Magnetfeld, oder bei sehr geringem äußerem Magnetfeld, erfolgt die Formänderung thermisch induziert bei Über- oder Unterschreiten der Transitionstemperatur.In the case of MSM materials, one of the abovementioned changes in shape can thus be below the transition temperature, in the low-temperature or martensitic phase, solely by applying an external magnet field. Without an external magnetic field, or with a very small external magnetic field, the change in shape occurs thermally induced when the transition temperature is exceeded or not reached.

Ein erfindungsgemäßer thermischer und elektromagnetischer Auslöser umfasst eine erste Schnappscheibe aus in geeigneter Weise zusammengesetztem MSM-Material, das unterhalb der thermischen Transitionstemperatur bei Anliegen eines hohen Magnetfeldes einen magnetischen Formgedächtniseffekt aufweist. Das Magnetfeld wird dabei durch eine stromdurchflossene Spule erzeugt. Die thermische Transitionstemperatur ist durch die Materialzusammensetzung so eingestellt, dass sie bei den üblichen Betriebstemperaturen nicht überschritten wird.One inventive thermal and electromagnetic trigger comprises a first snap-action disc of suitably assembled MSM material below the thermal transition temperature when a high magnetic field is applied, a magnetic shape memory effect having. The magnetic field is through a current flowing through Coil generated. The thermal transition temperature is due to the Material composition adjusted to the usual Operating temperatures not exceeded becomes.

Eine zweite Schnappscheibe besteht aus einem Thermobimetall oder aus einem Material mit nur thermischem Formgedächtniseffekt, oder aus einem MSN-Material anderer Zusammensetzung, dessen thermische Transitionstemperatur durch die Materialzusammensetzung so eingestellt ist, dass sie bei Fließen eines Überstromes durch die Auslösespule überschritten wird. Dabei wird die Temperaturänderung der Schnappscheibe durch die Strahlungswärme der Auslösespule bewirkt.A second snap-action disc consists of a bimetallic strip or off a material with only a thermal shape memory effect, or one MSN material of other composition, its thermal transition temperature by the material composition is adjusted so that they Flow an overcurrent exceeded by the trip coil becomes. This is the temperature change the snap disc by the radiant heat of the trip coil causes.

Die beiden Schnappscheiben können dabei untereinander in einer Wirkverbindung stehen, so dass beim Übergang einer der beiden Schnappscheiben aus der ersten in die zweite bistabile Lage auch die zweite Schnappscheibe diesen Übergang vollzieht. Die beiden Schnappscheiben können aber auch in getrennter Wirkverbindung mit dem Schlaganker stehen.The Both domes can in doing so are in operative connection with each other, so that during the transition one of the two snap discs from the first to the second bistable Location even the second snap disc makes this transition. The two Snaps can but also in separate operative connection with the impact anchor.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass bei einem erfindungsgemäßen Schaltgerät beide Auslöseprinzipien, nämlich das thermische und das elektromagnetische, in einem einzigen Auslöseelement niedriger Komplexität realisiert sind. Damit wird der Aufbau eines thermischen und magnetischen Auslösers stark vereinfacht. Der erfindungsgemäße thermische und magnetische Auslöser lässt sich auch wesentlich kompakter und platzsparender realisieren als eine Kombination von zwei getrennten thermischen und magnetischen Auslösern gemäß dem Stand der Technik. Somit ist auch ein erfindungsgemäßes Schaltgerät mit einem erfindungsgemäßen thermischen und magnetischen Auslöser einfacher und kompakter aufbaubar.Of the Advantage of the invention is that in a switching device according to the invention both Tripping principles, namely the thermal and the electromagnetic, in a single trigger element low complexity are realized. This is the structure of a thermal and magnetic shutter greatly simplified. The inventive thermal and magnetic trigger let yourself also much more compact and space-saving realize than a Combination of two separate thermal and magnetic releases according to the state of the technique. Thus, an inventive switching device with a thermal according to the invention and magnetic trigger easier and more compact to build.

Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemäßen Auslösers liegt darin, dass er, bedingt durch das Schnappscheiben-Prinzip, hochgenau auslöst und wenig empfindlich auf Fertigungsstreuungen sowohl der mechanischen Toleranzen als auch der Materialzusammensetzung ist. Da nur wenige Teile benötigt werden, ist nur ein geringer Bauraum im Gehäuse erforderlich.One Another advantage of a trigger according to the invention is that he, due to the snap disc principle, triggers highly accurate and little sensitive to manufacturing variations of both the mechanical tolerances as well as the material composition. Since only a few parts are needed is only a small space in the housing required.

Die beiden Schnappkörper können in einer vorteilhaften Ausgestaltungsform außerhalb der Auslösespule in deren Nahbereich angebracht sein.The two snap bodies can in an advantageous embodiment outside the trip coil be attached in their vicinity.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Schnappkörper des erfindungsgemäßen Auslösers innerhalb eines die Auslösespule tragenden Spulenwickelkörpers gehalten. Die beiden Schnappkörper können dann vorteilhafterweise von der Auslösespule umfasst sein.According to one Another advantageous embodiment, the two snap body of the trigger according to the invention within one the trip coil carrying coil winding body held. The two snap bodies can then advantageously be covered by the trip coil.

Somit ist eine optimale Raumausnutzung innerhalb des Schaltgerätegehäuses erreichbar, was zu kleineren und damit kostengünstigeren Bauformen der Schaltgeräte führt.Consequently is optimal space utilization within the switchgear housing accessible, which leads to smaller and therefore more cost-effective designs of the switching devices.

Es werden weniger Teile mit geringerer Anforderung an deren Maßgenauigkeit für den thermischen und elektromagnetischen Auslöser benötigt, und die Montage eines thermischen und elektromagnetischen Auslösers mit einem Schnappelement aus ferromagnetischem Formgedächtnismetall ist daher einfacher und billiger.It become fewer parts with less requirement for their dimensional accuracy for the thermal and electromagnetic releases needed, and the assembly of a thermal and electromagnetic release with a snap element made of ferromagnetic shape memory metal is therefore easier and cheaper.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments and improvements of the invention and Further advantages can be found in the further subclaims.

Anhand der Zeichnungen, in denen sechs Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Based of the drawings, in which six embodiments of the invention are shown, the invention and further advantageous Embodiments of the invention in more detail explained and described.

Es zeigen:It demonstrate:

1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes mit zwei in Wirkverbindung stehenden Schnappscheiben, wobei die eine Schnappscheibe aus ferromagnetischem Formgedächtnismetall besteht, angeordnet neben einer Auslösespule, im Ruhezustand, 1 a schematic representation of a first embodiment of a switching device according to the invention with two operatively connected snap discs, wherein the one snap disc made of ferromagnetic shape memory metal, arranged next to a trip coil, at rest,

2 in schematischer Darstellung die erste Ausführungsform nach 1 im ausgelösten Zustand, 2 in a schematic representation of the first embodiment according to 1 in the triggered state,

3 in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auslösers mit zwei im Innern eines die Auslösespule tragenden Wickelkörpers angeordneten Schnappscheiben aus ferromagnetischem Formgedächtnismetall, die miteinander in Wirkverbindung stehen, angeordnet neben einer Auslösespule, 3 a schematic representation of a second embodiment of a trigger according to the invention with two in the interior of a coil carrying the tripping coil arranged ferromagnetic shape memory metal snap discs, which are in operative connection with each other, arranged next to a trip coil,

4 in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auslösers mit zwei im Innern eines die Auslösespule tragenden Wickelkörpers angeordneten Schnappscheiben aus ferromagnetischem Formgedächtnismetall, die miteinander in Wirkverbindung stehen, angeordnet im Innern einer Auslösespule, 4 schematically a third embodiment of a trigger according to the invention with two arranged in the interior of a trolley coil winding body arranged ferromagnetic shape memory metal snap disks, which are in operative connection with each other, arranged in the interior of a trip coil,

5 in schematischer Darstellung eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes mit Schnappscheiben, die jede in getrennter Wirkverbindung mit dem Schlaganker stehen, wobei die eine Schnappscheibe aus ferromagnetischem Formgedächtnismetall besteht, angeordnet neben einer Auslösespule, im Ruhezustand, 5 in a schematic representation of a fourth embodiment of a switching device according to the invention with snap discs, each of which is in separate operative connection with the impact armature, wherein the one snap disc made of ferromagnetic shape memory metal, arranged next to a trip coil, at rest,

6 in schematischer Darstellung die vierte Ausführungsform nach 5 im ausgelösten Zustand, 6 in a schematic representation of the fourth embodiment according to 5 in the triggered state,

7 in schematischer Darstellung eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auslösers mit zwei im Innern eines die Auslösespule tragenden Wickelkörpers angeordneten Schnappscheiben aus ferromagnetischem Formgedächtnismetall, die jede in getrennter Wirkverbindung mit dem Schlaganker stehen, angeordnet neben einer Auslösespule, 7 schematically a fifth embodiment of a trigger according to the invention with two arranged in the interior of a trolley coil winding body arranged ferromagnetic shape memory metal snap discs, which are each in separate operative connection with the impact armature, arranged next to a trip coil,

8 in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auslösers mit zwei im Innern eines die Auslösespule tragenden Wickelkörpers angeordneten Schnappscheiben aus ferromagnetischem Formgedächtnismetall, die jede in getrennter Wirkverbindung mit dem Schlaganker stehen, angeordnet im Innern einer Auslösespule, 8th schematically a third embodiment of a trigger according to the invention with two arranged in the interior of a trolley coil winding body arranged ferromagnetic shape memory metal snap discs, which are each in separate operative connection with the impact armature, arranged in the interior of a trip coil,

In 1 ist schematisch ein Schaltgerät 1 mit einem Gehäuse 2 und einem thermischen und elektromagnetischen Auslöser 20 im nicht ausgelösten Zustand gezeigt. In 2 ist das Schaltgerät nach 1 im ausgelösten Zustand gezeigt, wobei gleiche oder ähnlich wirkende Baugruppen oder Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind.In 1 is schematically a switching device 1 with a housing 2 and a thermal and electromagnetic trigger 20 shown in the untriggered state. In 2 is the switching device after 1 shown in the tripped state, wherein the same or similar-acting assemblies or parts are designated by the same reference numerals.

Zwischen einem (hier nicht dargestellten) Eingangsklemmstück und einem Ausgangsklemmstück 16 verläuft ein Strompfad über eine bewegliche Litze 18, einen in einem Kontakthebellager 12 gelagerten Kontakthebel 10, eine ein an dem Kontakthebel 10 befindliches bewegliches Kontaktstück 6 und ein festes Kontaktstück 8 umfassende Kontaktstelle 4, und eine Auslösespule 22. In der in 1 gezeigten Schaltstellung ist die Kontaktstelle 4 geschlossen. Mit der Auslösespule 22 und dem festen Kontaktstück 8 ist über ein ohrenförmiges Zwischenstück 42 noch ein Joch 40 verbunden.Between an input terminal (not shown) and an output terminal 16 A current path runs over a movable strand 18 , one in a contact lever bearing 12 mounted contact lever 10 , one on the contact lever 10 located movable contact piece 6 and a fixed contact piece 8th comprehensive contact point 4 , and a trip coil 22 , In the in 1 shown switching position is the contact point 4 closed. With the trip coil 22 and the fixed contact piece 8th is over an ear-shaped intermediate piece 42 another yoke 40 connected.

Der thermische und elektromagnetische Auslöser 20 umfasst die Auslösespule 22, eine aus ferromagnetischem Formgedächtnismetall gebildete Schnappscheibe 24 und eine aus einem thermischen Formgedächtnismetall gebildete zweite Schnappscheibe 25. Die zweite Schnappscheibe 25 könnte auch aus einem Thermobimetall oder einem ferromagnetischen Formgedächtnismetall unterschiedlicher Zusammensetzung bestehen.The thermal and electromagnetic trigger 20 includes the trip coil 22 , a snap disk formed of ferromagnetic shape memory metal 24 and a second snap disk formed of a thermal shape memory metal 25 , The second snap-action disc 25 could also consist of a bimetallic or a ferromagnetic shape memory metal of different composition.

Beide Schnappscheiben 24, 25 sind an der Stirnseite der Auslösespule 22 so angeordnet, dass die Schnappscheibenmittelpunkte sich beim Umschnappen auf einer gedachten Linie in Verlängerung der Auslösespulenlängsachse bewegen. Die Schnappscheibe 25 ist an ihrem Außenumfang in einem mit dem Gehäuse 2 verbundenen Schnappscheiben-Lager 28 gehalten. In dem in 1 gezeigten nicht ausgelösten Zustand weist die Wölbung beider Schnappscheiben in Richtung der Auslösespule 22. In ihrem Mittelpunkt steht die Schnappscheibe 25 in Wirkverbindung mit einem Schlaganker 26. Die Wirkverbindung ist hier als formschlüssige Verbindung gezeigt, alternativ könnten jedoch auch kraft- oder stoffschlüssige Verbindungen realisiert werden.Both domes 24 . 25 are at the front of the trip coil 22 arranged so that the snap disc centers move when snapped on an imaginary line in extension of the Auslösespulenlängsachse. The snap-disk 25 is on its outer circumference in one with the housing 2 connected snap-action disc bearings 28 held. In the in 1 shown untriggered state, the curvature of the two snap discs in the direction of the trip coil 22 , At its center is the snap disc 25 in operative connection with a percussion anchor 26 , The operative connection is shown here as a positive connection, alternatively, however, non-positive or cohesive connections could be realized.

Die beiden Schnappscheiben 24, 25 befinden sich in ihrer Ruhestellung. Sie sind liegen mit ihrer Breitseite aneinander, so dass dadurch eine kraftschlüssige Wirkverbindung zwischen ihnen entsteht. Wenn die erste Schnappscheibe 24 umschnappt, so nimmt sie die zweite Schnappscheibe 25 mit, und über das Umschnappen der zweiten Schnappscheibe 25 wird der Schlaganker zu dem Schalthebel 10 hin bewegt und schlägt die Kontaktstelle 4 auf.The two domes 24 . 25 are in their resting position. They are lying with their broad side to each other, so that thereby creates a non-positive operative connection between them. If the first snap-action disc 24 she snatches the second snap-disc 25 with, and about snapping the second snap-action disc 25 The impact anchor is the shift lever 10 moves and beats the contact point 4 on.

Die räumliche Anordnung der beiden Schnappscheiben 24, 25 im Verhältnis zu der Auslösespule 22 ist so gewählt, dass eine gute thermische und magnetische Kopplung an die Auslösespule 22 gegeben ist. Eine hierfür geeignete Auslegung der Auslösespule 22 und des Magnetkreises kann von einem Fachmann unter Zuhilfenahme seines normalen Fachwissens und unterstützt durch systematische Versuche vorgenommen werden.The spatial arrangement of the two domes 24 . 25 in relation to the trip coil 22 is chosen so that a good thermal and magnetic coupling to the trip coil 22 given is. A suitable design of the trip coil 22 and the magnetic circuit can be made by a person skilled in the art with the aid of his normal knowledge and supported by systematic experiments.

Ferromagnetischen Formgedächtnislegierungen auf der Basis von Nickel, Mangan und Gallium sind prinzipiell bekannt und verfügbar, sie werden beispielsweise von der finnischen Firma AdaptaMat Ltd. hergestellt und vertrieben. Eine typische Zusammensetzung von ferromagnetischen Formgedächtnis-Legierungen für den erfindungsgemäßen Einsatz in Schaltgeräten ist gegeben durch die Strukturformel Ni_65-x-yMn_20+xGa_15+y, wobei x zwischen 3 Atomprozent und 15 Atomprozent liegt und y zwischen 3 Atomprozent und 12 Atomprozent. Die hier verwendete ferromagnetische Formgedächtnislegierung hat die Eigenschaft, dass in ihrer martensitischen Phase, das ist diejenige Phase, die das Material unterhalb der thermischen Transitionstemperatur einnimmt, unter Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes im mikroskopischen Maßstab ein Übergang zwi schen zwei Kristallstrukturvarianten einer Zwillings-Kristallstruktur stattfindet, der makroskopisch mit einer Formänderung verbunden ist. Bei der hier gewählten Ausführung der Schnappscheibe besteht die Formänderung in einer Verbiegung hin zu der Form der zweiten bistabilen Schnappscheibenstellung.Ferromagnetic shape memory alloys based on nickel, manganese and gallium are known in principle and are available, for example, from the Finnish company AdaptaMat Ltd. manufactured and sold. A typical composition of ferromagnetic shape memory alloys for use in switching devices according to the invention is given by the structural formula Ni _65-xy Mn _{20 + x} Ga _{15 + y} , where x is between 3 atomic% and 15 atomic% and y is between 3 atomic% and 12 atomic%. The ferromagnetic shape memory alloy used here has the property that in its martensitic phase, that is, the phase which occupies the material below the thermal transition temperature, under the action of an external magnetic field on the microscopic scale takes place a transition between two crystal structure variants of a twin crystal structure, the is associated macroscopically with a change in shape. In the embodiment of the snap-action disc chosen here, the change in shape is in a bend towards the shape of the second bistable snap-action disc position.

Die thermische Transitionstemperatur bei den hier verwendeten ferromagnetischen Formgedächtnislegierungen liegt im Bereich der Raumtemperatur und ist durch Variation der Atomprozent-Anteile x und y innerhalb einer Bandbreite einstellbar. Damit ist der Arbeitstemperaturbereich, innerhalb dessen der thermische und elektromagnetische Auslöser als rein magnetischer Auslöser arbeitet, innerhalb einer Bandbreite durch Wahl der Materialzusammensetzung einstellbar.The thermal transition temperature for the ferromagnetic used here Shape Memory Alloys is in the range of room temperature and is due to variation of Atomic percentages x and y within a bandwidth adjustable. Thus, the working temperature range within which the thermal and electromagnetic triggers as a purely magnetic trigger works within a range by choice of material composition adjustable.

Bei Überschreiten der thermischen Transitionstemperatur geht das ferromagnetische Formgedächtnismaterial – auch ohne äußeres Magnetfeld – in seine austenitische Phase über. Dieser Phasenübergang ist reversibel und ebenfalls mit einer Formänderung – verbunden, welche sich hier ebenfalls als eine Verbiegung hin zu der Form der zweiten bistabilen Schnappscheibenstellung manifestiert.When crossing the thermal transition temperature goes the ferromagnetic Shape memory material - even without external magnetic field - in his austenitic phase over. This phase transition is reversible and also associated with a change in shape - which is here also as a bend towards the shape of the second bistable Snap disc position manifested.

Die Kurzschlussstromauslösung geschieht nun folgendermaßen. Fließt durch das Schaltgerät 1 im Kurzschlussfall ein hoher Kurzschlussstrom, so verbiegt sich die erste Schnappscheibe 24 unter dem Einfluss des Magnetfeldes der Auslösespule aufgrund des magnetischen Formgedächtniseffektes aus der ersten bistabilen Stellung heraus so lange, bis der Totpunkt überschritten ist und sich sprungartig die Wölbungsrichtung der Schnappscheibe 24 in die zweite bistabile Stellung ändert. Infolgedessen wird auch die zweite Schnappscheibe 25 mit verbogen, bis diese ebenfalls umschnappt und als Folge der Stößel 26 das bewegliche Kontaktstück 6 vom festen Kontaktstück 8 wegschlägt, so dass die Kontaktstelle 4 geöffnet und das Schaltgerät ausgelöst wird, wie in 2 dargestellt. Die Verbiegung des ferromagnetischen Formgedächtnismaterials geschieht dabei sehr schnell und nahezu verzögerungsfrei. Die Verzögerungszeit als die Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten des Kurzschlussstromes und dem Erreichen des Totpunktes liegt typischerweise in der Größenordnung von einer Millisekunde.The short-circuit current tripping now happens as follows. Flows through the switching device 1 In the event of a short circuit, a high short-circuit current, so bends the first snap-action disc 24 under the influence of the magnetic field of the trip coil due to the magnetic shape memory effect from the first bistable position out until the dead center is exceeded and suddenly the buckling direction of the snap disc 24 changes to the second bistable position. As a result, also the second snap-disk 25 with bent until it also snaps and as a result of the plunger 26 the movable contact piece 6 from the fixed contact piece 8th kicks off, leaving the contact point 4 opened and the switching device is triggered, as in 2 shown. The bending of the ferromagnetic shape memory material happens very fast and almost instantaneously. The delay time as the time difference between the occurrence of the short-circuit current and the reaching of the dead center is typically of the order of one millisecond.

Die beiden Schnappscheiben 24, 25 könnten selbstverständlich auch einen Abstand voneinander aufweisen und über ein mechanisches Koppelglied, etwa eine kurze Stange, zusammenwirken.The two domes 24 . 25 could of course also have a distance from one another and cooperate via a mechanical coupling member, such as a short rod.

Die Auslösung kann dabei selbstverständlich, wie in der Schaltgerätetechnik üblich und hier nicht dargestellt, durch einen Auslösehebel unterstützt werden, der ein die dauerhafte Öffnung der Kontaktstelle sicherndes Schaltwerk betätigt.The release can, of course, as usual in switchgear engineering and not shown here, supported by a release lever, the one the permanent opening the contact point locking derailleur operated.

Nach der Auslösung des Schaltgerätes ist der Strompfad unterbrochen und das Magnetfeld der Auslösespule 22 bricht wieder zusammen. Infolgedessen wird sich die Schnappscheibe 24 wieder in ihre erste bistabile Stellung zurückbewegen. Zur Unterstützung der Rückverformung auch der zweiten der Schnappscheibe 25 nach Zusammenbrechen des Magnetfeldes der Auslösespule 22 infolge der Kontaktöffnung im Auslösefall ist in der Ausführungsform nach 1 und 2 eine Rückstellfeder 46 angebracht. Diese ist hier als Spiralfeder ausgebildet und umfasst den Schlaganker 26. Sie könnte aber auch als Blattfeder oder auf sonstige geeignete Art und Weise ausgebildet sein. Die Rückstellfeder 46 ist in nicht ausgelöstem Zustand (1) entspannt. Sie stützt sich mit einem Ende an einem mit dem Gehäuse verbundenen Federlager 50 ab, und mit ihrem anderen Ende an dem Mittelabschnitt der zweiten Schnappscheibe 25. Im Auslösefall (2) wird sie durch die in ihre zweite bistabile Lage geschnappte Schnappscheibe 24 zusammengedrückt.After tripping of the switching device, the current path is interrupted and the magnetic field of the tripping coil 22 breaks down again. As a result, the snap disc will 24 move back to its first bistable position. To support the rebound also the second of the snap disk 25 after collapse of the magnetic field of the trip coil 22 as a result of the contact opening in the case of triggering in the embodiment according to 1 and 2 a return spring 46 appropriate. This is designed here as a spiral spring and includes the impact anchor 26 , It could also be used as a leaf spring or other ge suitable manner be formed. The return spring 46 is in a non-triggered state ( 1 ) relaxed. It is supported at one end by a spring bearing connected to the housing 50 from, and with its other end to the central portion of the second snap-action disc 25 , In the case of triggering ( 2 ), it is snapped by the snapped in its second bistable position 24 pressed together.

Die thermische Überstromauslösung geschieht folgendermaßen: Überschreitet der im Strompfad durch das Schaltgerät 1 fließende Strom seinen Nennwert um einen höheren Wert und für einen längeren Zeitraum als zugelassen, so erwärmen sich die beiden Schnappscheiben 24, 25 aufgrund der Wärmeeinstrahlung von der Auslösespule 22 auf eine Temperatur, die unterhalb der thermischen Transitionstemperatur des ferromagnetischen Formgedächtnismetalls der ersten Schnappscheibe 24, aber oberhalb der thermischen Transitionstemperatur des Materials der zweiten Schnappscheibe 25 liegt. Infolgedessen findet die thermisch induzierte Formänderung der zweiten Schnappscheibe 25 statt, die sich hier wieder als eine Verbiegung hin zu der Form der zweiten bistabilen Schnappscheibenstellung manifestiert. Die Unterbrechung des Strompfades geschieht ansonsten auf die gleiche Weise wie oben für die magnetische Auslösung beschrieben.The thermal overcurrent tripping occurs as follows: Exceeds in the current path through the switching device 1 flowing current its nominal value by a higher value and for a longer period than approved, so warm the two domes 24 . 25 due to the heat radiation from the trip coil 22 to a temperature below the thermal transition temperature of the ferromagnetic shape memory metal of the first snap-action disc 24 but above the thermal transition temperature of the material of the second snap-action disc 25 lies. As a result, the thermally induced change in shape of the second snap-action disc takes place 25 instead, which manifests itself here again as a bend towards the shape of the second bistable snap disc position. The interruption of the current path otherwise occurs in the same way as described above for the magnetic trip.

Die elektromagnetische und die thermische Auslösung werden also von einem einzigen Bauelement bewirkt. Der Aufbau eines Schaltgerätes mit einem thermischen und magnetischen Auslöser wie beschrieben wird damit sehr einfach und aufgrund des Entfal lens einer kompletten Baugruppe kostengünstiger als bei herkömmlichen Schaltgeräten.The electromagnetic and the thermal tripping are so of a single component causes. The structure of a switching device with a thermal and magnetic trigger as described is so very simple and due to the lack of a complete assembly cost-effective as with conventional Switching devices.

In 3 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen thermischen und elektromagnetischen Auslösers 20a zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Schaltgerät gezeigt. Gleiche oder gleichwirkende Bauelemente oder Bauteile sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern wie in 1 bezeichnet, jeweils ergänzt um den Buchstaben a.In 3 is another embodiment of a thermal and electromagnetic release according to the invention 20a shown for use in a switching device according to the invention. The same or equivalent components or components are given the same reference numerals as in 1 respectively, supplemented by the letter a.

Die Auslösespule 22a ist hier auf einen zylindrischen Wickelkörper aufgewickelt. Der Wickelkörper besteht aus einem gut wärmeleitenden und magnetisch nicht abschirmenden Material, beispielsweise einer Keramik oder einem geeigneten Kunststoff. An seinem der Kontaktstelle zugewandten Ende ist der Wickelkörper bauchartig aufgewölbt, derart, dass in seinem Innern ein Hohlraum 55a entsteht, durch dessen seitliche Begrenzung das Schnappkörper-Lager 28a gebildet wird und in dem die beiden Schnappscheiben 24a, 25a aufgenommen und gelagert sind. In einer Durchführung 58a an der der Kontaktstelle zugewandten Stirnseite des Wickelkörpers 56a ist der Schlaganker 26a gleitend geführt. Ebenfalls im Innern des Hohlraums 55a ist die Rückstellfeder 46a gelagert. Der Wickelkörper 56a kann beispielsweise aus zwei in Längsrichtung entlang der Mittelebene des Wickelkörpers geteilten Hälften bestehen, zwischen deren nach dem Zusammenfügen den Hohlraum bildende Teile die Schnappscheiben mit der Rückstellfeder und dem Schlaganker eingesetzt werden, bevor die beiden Hälften zu dem Wickelkörper 56a zusammengesetzt werden.The trip coil 22a is wound up here on a cylindrical bobbin. The winding body consists of a good heat-conducting and magnetically non-shielding material, such as a ceramic or a suitable plastic. At its end facing the contact point of the bobbin is bulged like a bulb, such that in its interior a cavity 55a arises, by the lateral boundary of the snap-action bearing 28a is formed and in which the two domes 24a . 25a are recorded and stored. In an execution 58a at the contact point facing end side of the bobbin 56a is the anchor 26a guided smoothly. Also inside the cavity 55a is the return spring 46a stored. The winding body 56a For example, may consist of two halves divided longitudinally along the median plane of the bobbin, between the parts forming the cavity after assembly, the snap discs are used with the return spring and the impact armature before the two halves to the bobbin 56a be assembled.

Der Wickelkörper 56a ist ortsfest mit der Gehäuseinnenwand des Schaltgerätes verbunden, so dass die Lagerung der Schnappscheiben hier nicht im Gehäuse, sondern im Innern des Wickelkörpers 56a erfolgt. Dadurch ist eine sehr kompakte Auslösebaugruppe wenigen Einzelteilen geschaffen.The winding body 56a is stationary connected to the housing inner wall of the switching device, so that the storage of the snap discs not here in the housing, but in the interior of the bobbin 56a he follows. This creates a very compact release assembly few items.

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen thermischen und elektromagnetischen Auslösers 20b zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Schaltgerät ist in 4 gezeigt. Gleiche oder gleichwirkende Bauelemente oder Bauteile sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern wie in 1 oder 3 bezeichnet, jeweils ergänzt um den Buchstaben b. Die Ausführungsform nach 4 unterscheidet sich von derjenigen nach 3 insofern, als bei ersterer sich der in dem Wickelkörper 56b gebildete Hohl raum 55b und somit die Schnappscheiben 24b, 25b im Innern der Auslösespule 22b befindet.Another embodiment of a thermal and electromagnetic release according to the invention 20b for use in a switching device according to the invention is in 4 shown. The same or equivalent components or components are given the same reference numerals as in 1 or 3 respectively, supplemented by the letter b. The embodiment according to 4 differs from the one after 3 insofar as the former in the bobbin 56b formed hollow space 55b and thus the domes 24b . 25b inside the trip coil 22b located.

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes ist in den 5 und 6 gezeigt. Gleiche oder gleichwirkende Bauelemente und Teile tragen dabei dieselben Bezugsziffern wie in den 1 und 2, ergänzt jeweils um den Buchstaben c.Another embodiment of a switching device according to the invention is in the 5 and 6 shown. The same or equivalent components and parts bear the same reference numerals as in the 1 and 2 , supplemented by the letter c.

In 5 ist schematisch ein Schaltgerät 1c mit einem Gehäuse 2c und einem thermischen und elektromagnetischen Auslöser 20c im nicht ausgelösten Zustand gezeigt. In 6 ist das Schaltgerät nach 5 im ausgelösten Zustand gezeigt.In 5 is schematically a switching device 1c with a housing 2c and a thermal and electromagnetic trigger 20c shown in the untriggered state. In 6 is the switching device after 5 shown in the triggered state.

Der Unterschied zwischen der Ausführungsform nach 5 zw. 6 und derjenigen nach 1 bzw. 2 besteht darin, dass bei ersterer die beiden Schnappscheiben 24c und 25c an ihrem äußeren Rand verbunden sind und jede der beiden Schnappscheiben 24c, 25c getrennt mit dem Schlaganker 26c in Wirkverbindung tritt. Der Schlaganker 26c besitzt dazu an seinem dem Kontakthebel 10c abgewandten Ende eine gabelförmige Aufteilung in zwei Schlaganker-Fortsätze 27c, von denen je einer mit einer der beiden Schnappscheiben 24c und 25c, jeweils in deren Mittenregion, kraftschlüssig aber lösbar verbunden ist.The difference between the embodiment according to 5 tw. 6 and those after 1 respectively. 2 is that in the former the two domes 24c and 25c connected at their outer edge and each of the two domes 24c . 25c separated with the peg anchor 26c enters into operative connection. The impact anchor 26c has at his the contact lever 10c opposite end one fork-shaped division into two peg extensions 27c , one each with one of the two snap discs 24c and 25c , In each case in the middle region, non-positively but detachably connected.

Bei magnetischer Kurzschlussstrom-Auslösung (6) schnappt die magnetisch aktivierte Schnappscheibe 24c um und bewegt über den Schlaganker-Fortsatz 27c den Schlaganker 26c zur Öffnung der Kontaktstelle 4c. Die Rückstellung erfolgt unter Wirkung einer Rückstellfeder 46c, die an einem mit dem Gehäuse 2c verbundenen Federlager 50c und an dem Schlaganker 26c angreift.For magnetic short-circuit current tripping ( 6 ) snaps the magnetically activated snap disc 24c around and over the bumper extension 27c the impact anchor 26c for opening the contact point 4c , The provision is made under the action of a return spring 46c attached to one with the case 2c connected spring bearings 50c and on the impact anchor 26c attacks.

Bei thermischer Überstromauslösung würde die thermisch aktivierbare Schnappscheibe 25c umschnappen und in analoger Weise die Auslösung bewirken.In the case of thermal overcurrent release, the thermally activated snap disk would 25c snap over and trigger in a similar way.

Die Ausführungsform nach 7 entspricht derjenigen nach 3, und diejenige nach 8 entspricht derjenigen nach 4, mit dem Unterschied, dass bei erstgenannten die beiden Schnappscheiben 24d bzw. 24e und 25d bzw. 25e an ihren äußeren Rändern verbunden sind und jede der beiden Schnappscheiben 24d bzw. 24e, 25d bzw. 25e getrennt mit dem Schlaganker 26d bzw. 26e über die Schlaganker-Fortsätze 27d bzw. 27e in Wirkverbindung treten.The embodiment according to 7 corresponds to that after 3 , and one after 8th corresponds to that after 4 , with the difference that in the former the two domes 24d respectively. 24e and 25d respectively. 25e connected at their outer edges and each of the two domes 24d respectively. 24e . 25d respectively. 25e separated with the peg anchor 26d respectively. 26e over the impact anchor extensions 27d respectively. 27e come into operative connection.

Die in den 1 bis 8 dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele sind eine exemplarische, nicht abschließende Darstellung möglicher erfindungsgemäßer Schaltgeräte unter Verwendung eines thermischen und elektromagnetischen Auslösers mit einem Schnappkörper aus einer ferromagnetischen Formgedächtnislegierung. Es können auch aus allen anderen im Stand der Technik bekannten Schaltgerätevarianten mit thermischen und elektromagnetischen Auslösern durch die erfindungsgemäße Verwendung einer ferromagnetischen Formgedächtnislegierung zur Bildung eines Schnappkörpers erfindungsgemäße Schaltgeräte hergestellt werden.The in the 1 to 8th illustrated and described embodiments are an exemplary, non-exhaustive representation of possible inventive switching devices using a thermal and electromagnetic release with a snap body of a ferromagnetic shape memory alloy. It is also possible to manufacture switching devices according to the invention from all other switching device variants known from the prior art with thermal and electromagnetic releases by the use according to the invention of a ferromagnetic shape memory alloy for forming a snap body.

Bezugszeichenliste:

LIST OF REFERENCE NUMBERS

Claims

Switching device ( 1 . 1c ) with a housing ( 2 . 2c ) and with at least one fixed and one movable contact piece ( 8th . 8c . 6 . 6c ) ( 4 . 4c ), and with a thermal and electromagnetic trigger ( 20 . 20a . 20b . 20c . 20d . 20e ) with a trip coil ( 22 . 22a . 22b . 22c . 22d . 22e ) and one Impact anchor ( 26 . 26a . 26b . 26c . 26d . 26e ), characterized in that the thermal and electromagnetic trigger ( 20 . 20a . 20b . 20c . 20d . 20e ) two with the impact anchor ( 26 . 26a . 26b . 26c . 26d . 26e ) in operative connection snap body ( 24 . 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ; 25 . 25a . 25b . 25c . 25d . 25e ), and a snap body ( 24 . 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ) consists of a material having a magnetic shape memory effect, and the other snap body ( 25 . 25a . 25b . 25c . 25d . 25e ) consists of a bimetallic strip or of a material with a thermal shape memory effect or of a material with a combined thermal and magnetic shape memory effect, wherein under the influence of the magnetic field of the trip coil ( 22 . 22a . 22b . 22c . 22d . 22e ) in the short-circuit current case of a snap body ( 24 . 24a . 24b . 22c . 22d . 22e ) and under the influence of an overcurrent caused increase in temperature of the other snap body ( 25 . 25a . 25b . 25c . 25d . 25e ) are reversed in two bistable positions.

Switching device according to claim 1, characterized in that the one snap body ( 24 . 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ) is formed of a ferromagnetic shape memory alloy of nickel, manganese and gallium.

Switching device according to claim 1 or 2, characterized in that the one and the other snap body ( 24 . 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ; 25 . 25a . 25b . 25c . 25d . 25e ) are formed of different composite ferromagnetic shape memory alloys of nickel, manganese and gallium.

Switching device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the one and the other snap body ( 24 . 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ; 25 . 25a . 25b . 25c . 25d . 25e ) are formed as snap discs.

Switching device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the one and the other snap body ( 24b . 24e ; 25b . 25e ) from the trip coil ( 22b . 22e ) are included.

Switching device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the one and the other snap body ( 24 . 24a . 24c . 24d . 25 . 25a . 25c . 25d ) outside the trip coil ( 22 . 22a . 22c . 22d ) and are arranged in their vicinity.

Switching device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the one and the other snap body ( 24a . 24b . 24d . 24e . 25a . 25b . 25d . 25e ) within one the trip coil ( 22a . 22b . 22d . 22e ) carrying coil winding body ( 56a . 56b . 56d . 56e ) are installed and held.

Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the one and the other snap body ( 24 . 24a . 24b ; 25 . 25a . 25b ) are in operative connection with each other.

Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that each of the two snap bodies ( 24c . 24d . 24e ; 25c . 25d . 25e ) in separate operative connection with the impact anchor ( 26c . 26d . 26e ) stands.

Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the two snap elements ( 24 . 24a . 24b . 25 . 25a . 25b ) with its reversing in the two bistable positions supporting return spring ( 46 . 46a . 46b ) is in operative connection.

Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the impact anchor ( 26c . 26d . 26e ) with a return spring assisting its return 46c . 46d . 46e ) is in operative connection.

Use of a material having a combined thermal and magnetic shape memory effect in a trigger coil (US Pat. 22 . 22a . 22b . 22c . 22d . 22e ) and a punch anchor ( 26 . 26a . 26b . 26c . 26d . 26e ) having thermal and electromagnetic trigger ( 20 . 20a . 20b . 20c . 20d . 20e ) for a switching device ( 1 . 1c ), characterized in that the thermal and magnetic trigger ( 20 . 20a . 20b . 20c . 20d . 20e ) two with the impact anchor ( 26 . 26a . 26b . 26c . 26d . 26e ) in operative connection snap body ( 24 . 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ; 25 . 25a . 25b . 25c . 25d . 25e ), and a snap body ( 24 . 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ) consists of the material having a magnetic shape memory effect, and the other snap body ( 25 . 25a . 25b . 25c . 25d . 25e ) consists of a bimetallic strip or of a material with a thermal shape memory effect, wherein under the influence of the magnetic field of the trip coil ( 22 . 22a . 22b . 22c . 22d . 22e ) in the short-circuit current case of a snap body ( 24 . 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ) and under the influence of an overcurrent caused increase in temperature of the other snap body ( 25 . 25a . 25b . 25c . 25d . 25e ) are reversed in two bistable positions.

Using a material with a combined thermal and magnetic shape memory effect according to claim 12, consisting of a ferromagnetic shape memory alloy nickel, manganese and gallium.

Use of a material with a combined thermal and magnetic shape memory effect for overcurrent and short-circuit current tripping in one contact point ( 4 . 4c ) and a thermal and electromagnetic trigger ( 20 . 20a . 20b . 20c . 20d . 20e ) comprehensive switching device ( 1 . 1c ), characterized in that the switching device ( 1 . 1c ) two with the impact anchor ( 26 . 26a . 26b . 26c . 26d . 26e ) in operative connection snap body ( 24 . 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ; 25 . 25a . 25b . 25c . 25d . 25e ), and a snap body ( 24 . 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ) consists of the material having a magnetic shape memory effect, and the other snap body ( 25 . 25a . 25b . 25c . 25d . 25e ) consists of a bimetallic strip, wherein under the influence of the magnetic field of the trip coil ( 22 . 22a . 22b . 22c . 22d . 22e ) in the short-circuit current case of a snap body ( 24 . 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ) and under the influence of an overcurrent caused increase in temperature of the other snap body ( 25 . 25a . 25b . 25c . 25d . 25e ) are reversed in two bistable positions.

Using a material with a combined thermal and magnetic shape memory effect for overcurrent and short-circuit current tripping after Claim 14, consisting of a ferromagnetic shape memory alloy nickel, manganese and gallium.