DE102011052003A1 - Switching device with overload protection device and a first and a second actuator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (1) für Betriebs- oder Laststrompfade mit einem geschlossenen Schaltzustand (B) und einem offenen Schaltzustand (S). Um zu gewährleisten, dass Betriebs- oder Laststrompfade bei zu hohen Betriebsströmen oder auf Wunsch unterbrochen werden können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung (1) ein erstes (15) und ein zweites (40) Betätigungsorgan aufweist, die den Schaltzustand (B, S) beeinflussend ausgebildet sind, wobei das erste Betätigungsorgan (15) im Betriebsstrompfad (5) und das zweite Betätigungsorgan (40) in einem Steuerstrompfad (41) angeordnet sind.The invention relates to a switching device (1) for operating or load current paths with a closed switching state (B) and an open switching state (S). In order to ensure that operating or load current paths can be interrupted if the operating currents are too high or if desired, it is provided according to the invention that the switching device (1) has a first (15) and a second (40) actuating member which controls the switching state (B, S) are formed influencing, wherein the first actuating member (15) in the operating current path (5) and the second actuating member (40) in a control current path (41) are arranged.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung mit einer Schalteinrichtung, die in einem geschlossenen Schaltzustand zumindest teilweise in einem Betriebsstrompfad der Schaltvorrichtung angeordnet ist und durch die der Betriebsstrompfad in einem offenen Schaltzustand der Schaltvorrichtung unterbrochen ist. The invention relates to a switching device with a switching device which is arranged in a closed switching state at least partially in an operating current path of the switching device and through which the operating current path is interrupted in an open switching state of the switching device.
Schaltvorrichtungen sind allgemein bekannt. Insbesondere Betriebs- oder Laststrompfade von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Automobilen sind mit Schaltvorrichtungen ausgestattet. Einige Schaltvorrichtungen unterbrechen den Betriebs- oder Laststrompfad als Folge eines Steuersignals, das aufgrund einer externen Anforderung, zum Beispiel durch den Fahrer, von einer Überwachungseinrichtung oder von einem Unfallsensor hervorgerufen, ausgelöst wird. Solche Schaltvorrichtungen können als steuerbare Schalter bezeichnet werden. Andere Schaltvorrichtungen sind als Überlastsicherungsvorrichtung, beispielsweise als Schmelzsicherung, ausgestaltet und schützen elektrotechnische Bauteile vor zu hohen Betriebsströmen. Switching devices are well known. In particular, operating or load current paths of at least partially electrically powered automobiles are equipped with switching devices. Some switching devices interrupt the operating or load current path as a result of a control signal that is triggered due to an external request, for example caused by the driver, from a monitoring device or an accident sensor. Such switching devices may be referred to as controllable switches. Other switching devices are designed as overload protection device, for example as a fuse, and protect electrical components against excessive operating currents.
Oftmals sind beide der obigen Typen von Schaltvorrichtungen im Betriebs- oder Laststrompfad vorgesehen, was zu vermehrten Kosten und zu einem erhöhten Platzbedarf für die Schaltvorrichtungen führt. Often both of the above types of switching devices are provided in the operating or load current path, resulting in increased costs and increased space requirements for the switching devices.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltvorrichtung bereitzustellen, die einen preiswerten und einen verringerten Platzbedarf aufweisenden Aufbau von Betriebs- oder Laststrompfaden ermöglicht. It is therefore an object of the invention to provide a switching device that allows a cheap and reduced space having structure of operating or load current paths.
Diese Aufgabe wird für die eingangs genannte Schaltvorrichtung dadurch gelöst, dass die Schaltvorrichtung ein erstes und ein zweites Betätigungsorgan aufweist, die den Schaltzustand beeinflussend ausgebildet sind, wobei das erste Betätigungsorgan im Betriebsstrompfad und das zweite Betätigungsorgan in einem Steuerstrompfad angeordnet sind. This object is achieved for the switching device mentioned above in that the switching device has a first and a second actuator, which are designed to influence the switching state, wherein the first actuator in the operating current path and the second actuator are arranged in a control current path.
Durch die Verwendung von zwei den Schaltzustand beeinflussenden Betätigungsorganen in eine Schaltvorrichtung sind die Funktionen der im Stand der Technik verwendeten zwei Schaltvorrichtungen in die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung integriert, die sowohl die Funktion der Überlastsicherungsvorrichtung als auch die Funktion des steuerbaren Schalters aufweist. Folglich reicht es aus, anstelle der zwei bekannten Schaltvorrichtungen nur die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung im Betriebs- oder Laststrompfad anzuordnen. Dies spart Materialkosten und Platzbedarf des Betriebs- oder Laststrompfads und erleichtert dessen Aufbau. By the use of two switching elements influencing the switching state in a switching device, the functions of the two switching devices used in the prior art are integrated into the switching device according to the invention, which has both the function of the overload protection device and the function of the controllable switch. Consequently, it is sufficient instead of the two known switching devices to arrange only the switching device according to the invention in the operating or load current path. This saves material costs and space requirements of the operating or load current path and facilitates its construction.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile wird im Folgenden eingegangen. The solution according to the invention can be further improved by various configurations which are advantageous in each case and can be combined with one another as desired. These embodiments and the advantages associated with them will be discussed below.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsform kann die Schalteinrichtung durch das erste Betätigungsorgan zumindest teilweise von oberhalb eines Grenzbetriebsstroms liegenden Betriebsströmen betätigbar und vom geschlossenen Schaltzustand in den offenen Schaltzustand überführbar ausgestaltet sein. In a first advantageous embodiment, the switching device can be designed to be operable by the first actuating member at least partially operable from above a limit operating current operating currents and from the closed switching state into the open switching state.
Die direkte Verwendung des Betriebsstroms zur Änderung des Schaltzustandes macht Steuersignale und diese erzeugende oder verwendende Vorrichtungen zum Schutz der im Betriebsstrompfad angeordneten elektrotechnischen Bauteile vor oberhalb des Grenzbetriebsstroms liegenden Betriebsströmen unnötig. Die Trennung bzw. Unterbrechung des Betriebsstrompfades, beispielsweise bei Erreichen oder Überschreiten des Grenzbetriebsstroms, erfolgt zuverlässig und ist nicht von Schmelzeigenschaften der Schmelzsicherungen oder von Umgebungsparametern, wie etwa der Umgebungstemperatur, abhängig. The direct use of the operating current to change the switching state renders control signals and devices which generate or use them to protect the electrical components arranged in the operating current path unnecessary from operating currents lying above the limit operating current. The separation or interruption of the operating current path, for example when reaching or exceeding the limit operating current, is reliable and is not dependent on melting characteristics of the fuses or environmental parameters, such as the ambient temperature.
Das erste Betätigungsorgan ist bevorzugt Teil einer Überlastsicherungsvorrichtung der Schaltvorrichtung. The first actuator is preferably part of an overload protection device of the switching device.
Das erste Betätigungsorgan kann einen Abschnitt des Betriebsstrompfades aufweisen, der zumindest teilweise gewunden ausgeformt ist. Der gewundene Abschnitt des vom Betriebsstrom durchflossenen Betriebsstrompfades kann ein Magnetfeld hervorrufen, dessen Stärke proportional zur Höhe des Betriebsstroms ist. Die Schaltvorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass das Magnetfeld den Schaltzustand beeinflusst bzw. ändert, beispielsweise wenn der Betriebsstrom den Grenzbetriebsstrom erreicht oder überschreitet. The first actuator may include a portion of the operating flow path that is at least partially coiled. The tortuous portion of the operating current flowed through by the operating current can cause a magnetic field whose magnitude is proportional to the magnitude of the operating current. The switching device can be configured such that the magnetic field influences or changes the switching state, for example when the operating current reaches or exceeds the limit operating current.
Aufgrund der direkten Beziehung zwischen der Magnetfeldstärke und der Betriebsstromhöhe wird der Schaltzustand bei Erreichen oder Überschreiten des Grenzbetriebsstroms zuverlässig und ohne Einfluss externer Faktoren geändert. Due to the direct relationship between the magnetic field strength and the operating current level, the switching state is reliably changed when reaching or exceeding the limit operating current and without the influence of external factors.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann die Schalteinrichtung durch das zweite Betätigungsorgan zumindest teilweise von einem Steuerstrom betätigbar und vom geschlossenen Schaltzustand in den offenen Schaltzustand überführbar ausgestaltet sein. In a further advantageous embodiment, the switching device can be configured by the second actuating member at least partially operable by a control current and from the closed switching state into the open switching state be configured.
Auch der Steuerstrom kann ein Magnetfeld, insbesondere ein Steuermagnetfeld, hervorrufen, das den Schaltzustand beeinflussen oder ändern kann. Hierdurch ergibt sich wie beim Magnetfeld des ersten Betätigungsorgans die oben genannte Unabhängigkeit von externen Faktoren, wie etwa der Umgebungstemperatur. Da der Steuerstrom unabhängig vom Betriebsstrom sein kann, kann der Schaltzustand der Schaltvorrichtung bedarfsgerecht geändert und insbesondere der Betriebsstrompfad unterbrochen werden. The control current can also cause a magnetic field, in particular a control magnetic field, which influence or change the switching state can. This results in the above-mentioned independence from external factors, such as the ambient temperature, as in the magnetic field of the first actuator. Since the control current can be independent of the operating current, the switching state of the switching device can be changed as needed and in particular the operating current path can be interrupted.
Der Steuerstrom kann unabhängig vom Betriebsstrom einstellbar und der Steuerstrom- und der Betriebsstrompfad können voneinander getrennt den jeweiligen Strom leiten, gegebenenfalls von einer gemeinsamen Energiequelle zu einer gemeinsamen Energiesenke. The control current can be adjusted independently of the operating current and the control current and the operating current path can be separated from each other to conduct the respective current, optionally from a common energy source to a common Energiesenke.
Zum Erzeugen des Steuermagnetfeldes kann das zweite Betätigungsorgan einen zumindest teilweise gewunden ausgeformten Abschnitt des Steuerstrompfades aufweisen. Insbesondere kann der gewunden ausgeformte Abschnitt des Steuerstrompfades als eine Spule ausgebildet sein, deren Windungen parallel zu einer Windungs- oder Schlaufenebene und um eine zentrale Windungsachse verlaufen. For generating the control magnetic field, the second actuating member may have an at least partially wound section of the control flow path. In particular, the wound shaped portion of the control current path may be formed as a coil whose turns are parallel to a winding or loop plane and about a central winding axis.
Um die Schaltvorrichtung besonders kompakt aufbauen zu können, kann das zweite Betätigungsorgan zumindest abschnittweise im ersten Betätigungsorgan angeordnet und insbesondere vom gewundenen Abschnitt des Betriebsstrompfades umgeben sein. Dabei können sowohl der gewundene Abschnitt des Betriebsstrompfades als auch der gewunden ausgeformte Abschnitt des Steuerstrompfades parallel zur Windungs- bzw. Schlaufenebene gewunden sein. In order to be able to construct the switching device in a particularly compact manner, the second actuating member can be arranged at least in sections in the first actuating member and in particular surrounded by the tortuous portion of the operating current path. In this case, both the winding section of the operating current path and the wound-shaped section of the control current path can be wound parallel to the winding or loop plane.
Um eine Änderung des Schaltzustandes sowohl durch den Steuerstrom als auch durch den Betriebsstrom zu gewährleisten, können die Stromrichtungen in den gewundenen Abschnitten des Steuerstrom- und des Betriebsstrompfades gleichartig und insbesondere parallel ausgerichtet sein. Folglich können auch das Betriebsstrom- und das Steuermagnetfeld gleich ausgerichtet sein. In order to ensure a change in the switching state both by the control current and by the operating current, the current directions in the winding sections of the control current and the operating current can be similar and in particular aligned in parallel. Consequently, the operating current and the control magnetic field can be aligned the same.
Die Schalteinrichtung kann also zumindest teilweise durch das von den zu hohen Betriebsströmen hervorgerufene Betriebsstrommagnetfeld betätigbar sein. Hierzu kann eine die Schalteinrichtung vom geschlossenen in den offenen Schaltzustand überführende mechanische Schaltkraft durch das Betriebsstrommagnetfeld und/oder das Steuermagnetfeld erzeugt werden. Der direkte Zusammenhang zwischen Betriebsstrom bzw. Steuerstrom und den dadurch hervorgerufenen Magnetfeldern ergibt einen direkten und einfachen Zusammenhang zwischen den Strömen und den Schaltkräften, die auf das Unterbrecherelement wirken. Folglich kann die Schaltvorrichtung in besonders einfacher Weise dimensioniert werden, ohne dass externe Faktoren, wie beispielsweise die Umgebungstemperatur, einen nennenswerten Einfluss nehmen. Das durch den Steuerstrom hervorgerufene Steuermagnetfeld kann zusätzlich oder alternativ zum Betriebsstrompfad die mechanische Schaltkraft erzeugen. The switching device can therefore be actuated at least partially by the operating current magnetic field caused by the excessively high operating currents. For this purpose, a switching force from the closed to the open switching state converting mechanical switching force can be generated by the operating current magnetic field and / or the control magnetic field. The direct relationship between operating current and control current and the magnetic fields caused thereby results in a direct and simple relationship between the currents and the switching forces acting on the breaker element. Consequently, the switching device can be dimensioned in a particularly simple manner, without external factors, such as the ambient temperature, taking a significant influence. The control magnetic field caused by the control current can, in addition to or as an alternative to the operating current path, generate the mechanical switching force.
Um den geschlossenen Schaltzustand der Schaltvorrichtung zu sichern, kann die Schaltvorrichtung mit einer Haltevorrichtung ausgebildet sein, die wenigstens einen Haltemagneten aufweist. Damit die Schalteinrichtung nicht nur einen sicheren geschlossenen, sondern auch einen sicheren offenen Schaltzustand gewährleisten kann, kann sie bistabil ausgebildet sein. Die Haltevorrichtung kann also neben dem wenigstens einen Haltemagneten noch ein Sicherungselement aufweisen, durch dessen Sicherungskräfte die Schalteinrichtung im offenen Schaltzustand gehalten ist. In order to secure the closed switching state of the switching device, the switching device may be formed with a holding device having at least one holding magnet. So that the switching device can not only ensure a safe closed, but also a safe open switching state, it can be formed bistable. The holding device may thus in addition to the at least one holding magnet still have a securing element, by the securing forces of the switching device is held in the open switching state.
Zur weiteren Vereinfachung des mechanischen Aufbaus der Schaltvorrichtung kann das Sicherungselement als ein Federelement ausgestaltet sein, das im geschlossenen Schaltzustand stärker vorgespannt ist als im offenen Schaltzustand. Die als elastische Federkraft erzeugte Sicherungskraft des Federelements kann zusammen mit der Kraft des Betriebsstrommagnetfeldes und/oder des Steuermagnetfeldes zur Schaltkraft oder Öffnungskraft beitragen. Die Feder und ein darunter liegender Kontaktraum können so dimensioniert sein, dass der Federhub Kontaktabstände gewährleistet, die ein Abschalten von Strömen im Kiloamperebereich bei Spannungen von bis zu 400V ermöglichen. To further simplify the mechanical structure of the switching device, the securing element can be designed as a spring element which is biased stronger in the closed switching state than in the open switching state. The securing force of the spring element generated as elastic spring force can contribute to the switching force or opening force together with the force of the operating current magnetic field and / or the control magnetic field. The spring and an underlying contact space can be dimensioned so that the spring stroke ensures contact distances that allow a turn-off of currents in the kilo-ampere range at voltages of up to 400V.
Um die Schaltvorrichtung einfach in den Betriebsstrompfad integrieren zu können, kann die Schaltvorrichtung einen Abschnitt des Betriebsstrompfads umfassen, der das Betriebsstrommagnetfeld hervorruft. Beispielsweise kann die Schaltvorrichtung einen elektrischen Leiter aufweisen, dessen Enden Anschlusselemente der Schaltvorrichtung ausbilden können. Über die Anschlusselemente kann die Schaltvorrichtung in den Betriebsstrompfad eingebunden werden, sodass sie in Reihe mit den zu schützenden Bauteilen geschaltet ist. In order to easily integrate the switching device into the operating current path, the switching device may include a portion of the operating current path that causes the operating current magnetic field. For example, the switching device may have an electrical conductor whose ends can form connection elements of the switching device. About the connection elements, the switching device can be integrated into the operating current path, so that it is connected in series with the components to be protected.
Der durch die Schaltvorrichtung verlaufende Teil des Betriebsstrompfads kann das erste Betätigungselement und insbesondere den zumindest teilweise gewunden ausgeformten Abschnitt umfassen, der durch den Leiter ausgebildet sein kann. Der gewundene Abschnitt kann so ausgebildet sein, dass er das die Schaltkräfte zumindest teilweise hervorrufende Betriebsstrommagnetfeld erzeugt, wenn der Leiter vom Betriebsstrom durchflossen ist. Das vom gewunden ausgeformten Abschnitt hervorgerufene Betriebsstrommagnetfeld kann insbesondere auf die Schalteinrichtung wirken und sie aus einer geschlossenen Position in Richtung einer offenen Position ziehen, wenn der Betriebsstrom bei oder oberhalb des Grenzbetriebsstroms liegt. Eine vergleichbare Funktion kann das zweite Betätigungselement haben, wenn der Steuerstrom eine vorgegebene Stärke aufweist oder überschreitet. The running through the switching device part of the operating current path may comprise the first actuating element and in particular the at least partially wound-shaped portion which may be formed by the conductor. The tortuous portion may be configured to generate the operating current magnetic field at least partially evoking the switching forces when the operating current flows through the conductor. The operating current magnetic field produced by the wound section may in particular act on the switching device and move it from a closed position towards an open position when the operating current is at or above the limit operating current. A comparable function may have the second actuator when the control current has or exceeds a predetermined magnitude.
Im geschlossenen Schaltzustand kann die Schalteinrichtung in der geschlossenen Position angeordnet sein. Im offenen Schaltzustand kann die Schalteinrichtung in der offenen Position angeordnet sein. Die offene Position kann in einer Öffnungsrichtung hinter der geschlossenen Position liegen. In the closed switching state, the switching device can be arranged in the closed position. In the open switching state, the switching device may be arranged in the open position. The open position may be behind the closed position in an opening direction.
Der gewundene Abschnitt des Betriebs- und/oder des Steuerstrompfades kann beispielsweise als eine Schlaufe oder Spule ausgebildet sein, deren Windungen sich parallel zur Schlaufen- oder Spulen- beziehungsweise Windungsebene erstrecken. Bei entsprechender Dimensionierung der Schaltvorrichtung und wenn der Grenzbetriebsstrom bzw. der Steuerstrom hoch genug liegt, kann es jedoch ausreichen, wenn zumindest einer der gewundenen Abschnitte nur eine Windung oder nur einen Teil einer Windung ausbildet. Zum Beispiel kann es ausreichen, wenn der gewundene Abschnitt eine halbe oder eine dreiviertel Windung ausbildet und beispielsweise U-förmig ausgeformt und in der Windungsebene verlaufend angeordnet ist. Alternativ können das erste und/oder das zweite Betätigungsorgan spulenförmig und mit mehreren Windungen ausgebildet sein. The tortuous portion of the operating and / or the control current path may be formed, for example, as a loop or coil whose turns extend parallel to the loop or coil or winding plane. With appropriate dimensioning of the switching device and when the limit operating current or the control current is high enough, however, it may be sufficient if at least one of the tortuous sections forms only one turn or only part of a turn. For example, it may be sufficient if the tortuous portion forms a half or a three quarter turn and, for example, U-shaped and arranged extending in the winding plane. Alternatively, the first and / or the second actuator may be formed in a coil shape and with several turns.
Die Schalteinrichtung kann mit einem mechanischen Unterbrecherelement ausgeformt sein, das im geschlossenen Schaltzustand beispielsweise eine Lücke im Betriebsstrompfad beziehungsweise im elektrischen Leiter der Schaltvorrichtung überbrückend schließen kann, sodass der Betriebsstrom durch das Unterbrecherelement und die Schaltvorrichtung fließen kann. In diesem geschlossenen Schaltzustand, in dem das Unterbrecherelement in seiner geschlossenen Position angeordnet ist, kann das Unterbrecherelement von betriebsunabhängigen und insbesondere von dem wenigstens einen Haltemagneten erzeugten Haltekräften in seiner geschlossenen Position gehalten werden. Die betriebsunabhängigen Haltekräfte gewährleisten also, dass sich der geschlossene Schaltzustand der Schaltvorrichtung nicht ohne Weiteres ändert. Die Haltekräfte können alternativ federelastische Kräfte und der wenigstens eine Haltemagnet ein Elektro- oder ein Permanentmagnet sein. The switching device can be formed with a mechanical breaker element, which can close, for example, a gap in the operating current path or in the electrical conductor of the switching device bridging in the closed switching state, so that the operating current can flow through the breaker element and the switching device. In this closed switching state, in which the breaker element is arranged in its closed position, the breaker element can be kept in its closed position by holding forces which are independent of the operation and, in particular, by the at least one holding magnet. The operation-independent holding forces thus ensure that the closed switching state of the switching device does not change readily. The holding forces may alternatively be resilient forces and the at least one holding magnet an electric or a permanent magnet.
Erreichen der Betriebsstrom den Grenzbetriebsstrom und/oder der Laststrom die vorgegebene Stärke, so können das Betriebsstrommagnetfeld und/oder das Steuermagnetfeld einzeln oder gemeinsam eine Stärke erreichen, die zumindest zum Teil und womöglich zusammen mit der elastischen Sicherungskraft ausreicht, um die Schaltvorrichtung aus dem geschlossenen Schaltzustand zu holen. Nach Verlassen des geschlossenen Schaltzustands kann sich die Schaltvorrichtung in einem zwischen den Betriebs- und dem offenen Schaltzustand liegenden instabilen dynamischen Zustand befinden. In einem solchen dynamischen Zustand kann das Unterbrecherelement den geschlossenen Schaltzustand verlassen haben und in den offenen Schaltzustand wechseln. Im offenen Schaltzustand kann das Unterbrecherelement in seiner offenen Position angeordnet sein, wobei die offene Position von der geschlossenen Position in einer Öffnungsrichtung beabstandet liegen kann. Auch der offene Schaltzustand kann ein stabiler Zustand sein, der von betriebsunabhängigen Haltekräften gehalten ist. Auch die Haltekräfte zur Gewährleistung des offenen Schaltzustandes können magnetische oder federelastische Kräfte sein. Insbesondere kann die Haltekraft zur Stabilisierung des offenen Schaltzustandes die federelastische Kraft des Sicherungselements sein. When the operating current reaches the limit operating current and / or the load current reaches the predetermined level, the operating current magnetic field and / or the control magnetic field can individually or jointly reach a magnitude that is at least in part and possibly sufficient together with the elastic securing force to move the switching device out of the closed switching state pick up. After leaving the closed switching state, the switching device may be in an unstable dynamic state between the operating and open switching states. In such a dynamic state, the breaker element may have left the closed switching state and change to the open switching state. In the open switching state, the breaker element may be disposed in its open position, wherein the open position may be spaced from the closed position in an opening direction. The open switching state can also be a stable state which is held by operating-independent holding forces. The holding forces to ensure the open switching state can be magnetic or spring-elastic forces. In particular, the holding force for stabilizing the open switching state may be the resilient force of the securing element.
Zur Unterbrechung des Betriebsstrompfades ist zumindest die magnetische Haltekraft zu überwinden. Im geschlossenen Schaltzustand kann die federelastische Sicherungskraft geringer sein als die magnetische Haltekraft, sodass das Unterbrecherelement in seiner geschlossenen Position gehalten ist. Erreicht der Betriebsstrom den Grenzbetriebsstrom und/oder der Laststrom die vorgegebene Stärke, so kann das Unterbrecherelement in Öffnungsrichtung bewegt werden, da das durch den Betriebsstrom hervorgerufene Betriebsstrommagnetfeld und/oder das Steuermagnetfeld, womöglich in Kombination mit der hierzu gleich ausgerichteten Sicherungskraft zur Sicherung des offenen Schaltzustandes, Kräfte hervorrufen, die größer sind als die magnetische Haltekraft. Auch durch den Betriebsstrom selbst hervorgerufene Haltekräfte, in Kombination mit den magnetischen Haltekräften, können durch die Öffnungskraft überwunden werden. Die Schalt- oder Öffnungskraft kann also wenigstens teilweise durch die federelastische Sicherungskraft und insbesondere durch eine Kombination dieser Federkraft mit der magnetischen und durch das Betriebsstrommagnetfeld und/oder durch das Steuermagnetfeld hervorgerufenen Kraft ausgebildet sein. To interrupt the operating current path, at least the magnetic holding force must be overcome. In the closed switching state, the resilient securing force may be less than the magnetic holding force, so that the breaker element is held in its closed position. If the operating current reaches the limit operating current and / or the load current reaches the predetermined level, then the breaker element can be moved in the opening direction, since the operating current magnetic field and / or the control magnetic field caused by the operating current, possibly in combination with the securing force aligned therewith for securing the open switching state , Cause forces greater than the magnetic holding force. Also by the operating current itself caused holding forces, in combination with the magnetic holding forces can be overcome by the opening force. The switching or opening force can thus be formed at least partially by the resilient securing force and in particular by a combination of this spring force with the magnetic and caused by the operating current magnetic field and / or by the control magnetic field force.
Durch die Bewegung des Unterbrecherelements in Richtung auf seine Sicherungsposition zu kann der Betriebsstrompfad unterbrochen werden und der Betriebsstrom zusammenbrechen. Ferner nimmt die Stärke des Haltekraftmagnetfelds mit steigendem Abstand schnell ab, sodass die federelastische Sicherungskraft ausreicht, den dynamischen Zustand der Schaltvorrichtung in den offenen Schaltzustand zu überführen. Alternativ oder zusätzlich zur Federkraft kann auch die durch das Steuermagnetfeld erzeugte mechanische Kraft zur Schalt- oder Öffnungskraft beitragen und den dynamischen Zustand in den offenen Schaltzustand mit überführen. By moving the breaker element toward its securing position, the operating current path may be broken and the operating current may collapse. Further, the strength of the holding force magnetic field decreases rapidly with increasing distance, so that the resilient securing force is sufficient to bring the dynamic state of the switching device in the open switching state. Alternatively or in addition to the spring force and the mechanical force generated by the control magnetic field contribute to the switching or opening force and convert the dynamic state in the open switching state.
Zur Einleitung der Halte- beziehungsweise Sicherungskräfte und/oder der durch das Betriebsstrommagnetfeld und/oder das Steuermagnetfeld zumindest zum Teil hervorgerufenen Schaltkraft kann die Schalteinrichtung eine Kupplungseinrichtung aufweisen, durch welche eine Öffnungsbewegung, die in der Öffnungsrichtung verläuft, zwangsweise in das Unterbrecherelement eingeleitet werden kann. Hierzu kann die Kupplungseinrichtung mit dem im geschlossenen Schaltzustand im Betriebsstrompfad angeordneten mechanischen Unterbrecherelement der Schalteinrichtung bewegungsübertragend verbunden sein. Die Öffnungszwangsbewegung gewährleistet, dass der Betriebsstrompfad sicher unterbrochen wird, selbst wenn Kontaktelemente des Unterbrecherelements an Gegenkontaktelementen der Schaltvorrichtung haften sollten. In order to initiate the holding or securing forces and / or the switching force caused at least in part by the operating current magnetic field and / or the control magnetic field, the switching device may have a coupling device, by means of which an opening movement, which extends in the opening direction, can be forcibly introduced into the breaker element. For this purpose, the coupling device with the arranged in the closed switching state in the operating current path mechanical breaker element of the switching device can be connected to transmit motion. The opening forced movement ensures that the operating current path is securely interrupted even if contact elements of the breaker element should adhere to mating contact elements of the switching device.
Die Kupplungsvorrichtung kann mit einem Ankerelement ausgebildet sein, durch das das Unterbrecherelement zumindest in der Öffnungsrichtung zwangsgeführt ist. Das Ankerelement kann die Öffnungskräfte aufnehmen und an das Unterbrecherelement weiterleiten. The coupling device may be formed with an anchor element, through which the breaker element is positively guided at least in the opening direction. The anchor element can absorb the opening forces and forward them to the breaker element.
Die den geschlossenen Schaltzustand sichernde Haltekraft kann direkt in das Ankerelement eingeleitet werden. Beispielsweise kann der wenigstens eine Haltemagnet das Ankerelement im geschlossenen Schaltzustand anziehen und so dessen Lage in der geschlossenen Position sichern. Um die Sicherung der geschlossenen Position zu gewährleisten und den Übergang in den offenen Schaltzustand zu ermöglichen, kann das Ankerelement im geschlossenen Schaltzustand näher am Haltemagneten angeordnet sein als im offenen Schaltzustand. Insbesondere kann der Haltemagnet im geschlossenen Schaltzustand am Ankerelement anliegen, damit dessen Haltekräfte maximal wirken. Im offenen Schaltzustand kann der Abstand zwischen dem wenigstens einen Haltemagneten und dem Ankerelement größer sein und die Wirkung des Haltemagneten auf den Anker folglich wesentlich geringer, sodass der Haltemagnet den offenen Schaltzustand nur geringfügig oder sogar vernachlässigbar beeinflusst. The holding force securing the closed switching state can be introduced directly into the anchor element. For example, the at least one holding magnet can attract the armature element in the closed switching state and thus secure its position in the closed position. In order to ensure the securing of the closed position and to allow the transition to the open switching state, the anchor element can be arranged closer to the holding magnet in the closed switching state than in the open switching state. In particular, the holding magnet may rest against the anchor element in the closed switching state, so that its holding forces act to a maximum. In the open switching state, the distance between the at least one holding magnet and the anchor element can be greater and consequently the effect of the holding magnet on the armature substantially lower, so that the holding magnet affects the open switching state only slightly or even negligible.
Die Kupplungseinrichtung kann ein Mitnehmermittel aufweisen, das die Öffnungsbewegung an das Ankerelement überträgt beziehungsweise in dieses einleitet. Das Betriebsstrommagnetfeld kann eine auf das Mitnehmermittel wirkende und in Öffnungsrichtung weisende Öffnungskraft erzeugen, welche die Öffnungsbewegung hervorruft. Auf das Mitnehmermittel können die durch das Betriebsstrommagnetfeld hervorgerufenen Öffnungskräfte wirken, sodass das bewegungsübertragend mit dem Ankerelement verbundene Unterbrecherelement dem Betriebsstrommagnetfeld weniger ausgesetzt ist und daher unabhängig von der Wechselwirkung mit dem Betriebsstrommagnetfeld ausgestaltet und betrieben werden kann. The coupling device may have a driving means, which transmits the opening movement to the anchor element or initiates in this. The operating current magnetic field can produce an opening force acting on the entrainment means and pointing in the opening direction, which causes the opening movement. The entrainment means can be acted upon by the opening forces caused by the operating current magnetic field, so that the breaker element connected in a movement-transmitting manner to the armature element is less exposed to the operating current magnetic field and can therefore be configured and operated independently of the interaction with the operating current magnetic field.
Das Mitnehmermittel kann ein Mitnehmerorgan aufweisen, wobei das Ankerelement durch das Mitnehmerorgan mit dem Mitnehmermittel bewegungsübertragend zwangsgeführt gekoppelt ist. Dabei kann die zwangsgeführte Bewegung insbesondere in der Öffnungsrichtung verlaufen. Das Mitnehmerorgan kann als ein Vorsprung oder ein Kragen des Mitnehmermittels ausgebildet und in Öffnungsrichtung vor dem Ankerelement angeordnet sein, wobei es das Ankerelement zumindest abschnittsweise überlappen kann. In Öffnungsrichtung kann das Ankerelement das Mitnehmermittel also zumindest teilweise verdecken. The entrainment means may comprise a driver member, wherein the anchor member is positively coupled by the driving member with the driving means for transmitting movement. In this case, the positively driven movement can in particular be in the opening direction. The entrainment member may be formed as a projection or a collar of the entrainment means and arranged in the opening direction in front of the anchor member, wherein it may overlap the anchor member at least in sections. In the opening direction, the anchor element can therefore cover the entrainment means at least partially.
Um das Ankerelement möglichst gleichförmig in Richtung auf die offene Position ziehen zu können, kann das Mitnehmermittel wenigstens zwei Mitnehmerorgane aufweisen, die jeweils eines von mindestens zwei voneinander weg weisende Enden des Ankerelements überlappen. Dabei können die Mitnehmerorgane aufeinander zu weisende Vorsprünge oder Mitnehmerlippen des Mitnehmermittels sein. In order to be able to pull the anchor element as uniformly as possible in the direction of the open position, the catch means may comprise at least two catch members, each overlapping one of at least two ends of the anchor element facing away from each other. In this case, the driving members may be mutually facing projections or driving lips of the driving means.
Das Mitnehmermittel kann beispielsweise U-förmig oder krallenförmig ausgestaltet sein, wobei ein offenes Ende des Mitnehmermittels vom gewundenen Abschnitt des Leiters weg weisen kann. Ein geschlossenes Ende des U-förmigen oder krallenförmigen Mitnehmermittels kann als eine Magnetfeldaufnahmeplatte ausgebildet sein, die nah am gewundenen Abschnitt angeordnet und effektiv durch das Betriebsstrommagnetfeld und/oder das Steuermagnetfeld in Öffnungsrichtung gezogen wird. The entrainment means may be configured, for example, U-shaped or claw-shaped, wherein an open end of the entrainment means may point away from the tortuous portion of the conductor. A closed end of the U-shaped or claw-shaped driving means may be formed as a magnetic field receiving plate which is disposed close to the winding portion and effectively pulled in the opening direction by the operating current magnetic field and / or the control magnetic field.
Das offene Ende des U-förmigen oder krallenförmigen Mitnehmermittels kann vom Mitnehmerorgan quer zur Öffnungsrichtung umgeben oder begrenzt sein, wobei die vom Mitnehmerorgan begrenzte Öffnung kleiner als das Ankerelement quer zur Öffnungsrichtung bemessen sein kann. Hierdurch ist ein Herausrutschen des Ankerelements aus dem Mitnehmermittel entgegen der Öffnungsrichtung verhindert. The open end of the U-shaped or claw-shaped entrainment means may be surrounded or limited by the Mitnehmerorgan transverse to the opening direction, wherein the Mitnehmerorgan limited opening can be sized smaller than the anchor element transverse to the opening direction. As a result, slipping out of the anchor element from the entrainment is prevented against the opening direction.
Das Mitnehmermittel kann die Öffnungskraft zunächst auf das Ankerelement leiten. Das Ankerelement kann also durch das Mitnehmermittel in Öffnungsrichtung zwangsbewegt werden. Zur Erreichung des stabilen offenen Schaltzustandes kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn das Ankerelement in Öffnungsrichtung relativ zum Mitnehmermittel bewegbar gehalten ist. So kann nämlich die federelastische Sicherungskraft das Ankerelement in Öffnungsrichtung bewegen, sobald die Haltekraft überwunden ist. Hierdurch kann das Ankerelement von dem wenigstens einem Haltemagneten, der die magnetische Haltekraft erzeugt, in Öffnungsrichtung weg und in dessen offene Position bewegt werden, nachdem das Ankerelement zumindest teilweise durch das Mitnehmermittel in den dynamischen Zustand überführt worden ist. The entrainment means may initially direct the opening force to the anchor element. The anchor element can therefore be forcibly moved in the opening direction by the entrainment means. To achieve the stable open switching state, however, it may be advantageous if the anchor element is held movable in the opening direction relative to the driving means. Thus, namely, the resilient securing force can move the anchor element in the opening direction as soon as the holding force is overcome. As a result, the armature element can be moved away from the at least one holding magnet which generates the magnetic holding force in the opening direction and into its open position, after the Anchor element has been at least partially transferred by the entrainment means in the dynamic state.
Da das Ankerelement in Öffnungsrichtung relativ zum Mitnehmermittel beweglich ist, kann der Abstand zwischen der geschlossenen und der offenen Position des Ankerelements größer sein als der Abstand zwischen der geschlossenen und der offenen Position des Mitnehmermittels. Selbst kleine Bewegungen des Mitnehmermittels aus seiner geschlossenen Position heraus können also vergleichsweise große Bewegungen des Ankerelements und folglich auch des Unterbrecherelements hervorrufen. Daher kann das Mitnehmermittel in Öffnungsrichtung nahe an zumindest einem der gewundenen Abschnitte oder an einem das Betriebsstrommagnetfeld und/oder das Steuermagnetfeld leitenden Magnetfeldleiter angeordnet sein, sodass das Betriebsstrommagnetfeld und/oder das Steuermagnetfeld effektiv mit dem Mitnehmermittel interagieren können. Dabei kann das Ankerelement durch dessen größeren Bewegungsspielraum in Öffnungsrichtung weit genug aus seiner geschlossenen Position bewegt werden, damit der Betriebsstrompfad sicher unterbrochen und das Ankerelement weit genug vom Haltemagneten weg bewegt werden kann. Since the anchor element is movable in the opening direction relative to the entrainment means, the distance between the closed and the open position of the anchor element may be greater than the distance between the closed and the open position of the entrainment means. Even small movements of the catch means out of its closed position can thus cause comparatively large movements of the anchor element and consequently also of the breaker element. Therefore, the entrainment means may be disposed in the opening direction near at least one of the tortuous portions or at a magnetic field conductor conducting the operating current magnetic field and / or the control magnetic field, so that the operating current magnetic field and / or the control magnetic field can effectively interact with the entrainment means. In this case, the anchor element can be moved far enough from its closed position by the greater freedom of movement in the opening direction, so that the operating current path safely interrupted and the anchor element can be moved far enough away from the holding magnet.
Auf das Ankerelement können sowohl die das Unterbrecherelement im geschlossenen Schaltzustand als auch im offenen Schaltzustand haltenden Halte- beziehungsweise Sicherungskräfte einwirken. Durch diese einfache Ausgestaltung ist sichergestellt, dass die Halte- beziehungsweise Sicherungskräfte nur auf ein einzelnes Element der Schaltvorrichtung, nämlich auf das Ankerelement, wirken und daher einfach dimensioniert werden können. On the anchor element can both the breaker element in the closed switching state and in the open state holding holding or securing forces act. This simple configuration ensures that the holding or securing forces act only on a single element of the switching device, namely on the anchor element, and therefore can be easily dimensioned.
Der wenigstens eine Haltemagnet und auch das Federelement können an der Halteeinrichtung gelagert sein, wobei die Halteeinrichtung ortsfest in der Schaltvorrichtung vorgesehen sein kann. Ferner kann die Halteeinrichtung ein Führungsorgan aufweisen, durch welches die Öffnungskraft vom Anker zum Unterbrecherelement geführt sein kann. Das Führungsorgan kann beispielsweise eine Führungshülse umfassen, die eine Halteachse oder Haltestange führt. Ein Ende der Halteachse kann am Anker fixiert sein. Ein anderes Ende der Halteachse kann die in Öffnungsrichtung weisende Öffnungskraft in das Unterbrecherelement einleiten. Beispielsweise kann das vom Ankerelement weg weisende Ende der Halteachse bzw. -stange in Öffnungsrichtung vor einem Kontaktelementträger des Unterbrecherelements angeordnet sein und diesen überlappen. Wird der Anker durch das Betriebsstrommagnetfeld nun in Öffnungsrichtung bewegt, kann das vom Ankerelement weg weisende Ende der Halteachse oder -stange an einer entgegen der Öffnungsrichtung weisenden Seite des Kontaktelementträgers anliegen und hier die Öffnungskraft direkt einleiten. The at least one holding magnet and also the spring element can be mounted on the holding device, wherein the holding device can be provided fixed in the switching device. Further, the holding device may comprise a guide member through which the opening force may be guided by the armature to the breaker element. The guide member may, for example, comprise a guide sleeve which guides a support shaft or support rod. One end of the holding axis can be fixed to the anchor. Another end of the holding axis can initiate the opening force in the opening direction into the breaker element. For example, the end facing away from the anchor element end of the holding axis or rod can be arranged in the opening direction in front of a contact element carrier of the breaker element and overlap it. If the armature is now moved in the opening direction by the operating current magnetic field, the end of the holding axis or rod pointing away from the armature element can bear against a side of the contact element carrier facing the opening direction and initiate the opening force directly here.
Da die Kontaktelemente oder die Gegenkontaktelemente des Unterbrecherelements bzw. der Schaltvorrichtung von einer vorgegebenen Idealgeometrie abweichen können, kann eine direkte Zwangsführung des Unterbrecherelements entgegen der Öffnungsrichtung dazu führen, dass die Kontaktelemente die Gegenkontaktelemente nicht optimal kontaktieren. Folglich kann die Verbindung der Halteachse oder -stange entgegen der Öffnungsrichtung federelastisch ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Halteachse oder -stange über eine Überhubfeder mit dem Unterbrecherelement und insbesondere mit dem Kontaktelementträger verbunden sein. Durch die Überhubfeder werden die Kontakte gegen die Gegenkontakte gedrückt, auch wenn sich die Geometrie der Kontakte, beispielsweise durch Abbrand, verändert haben sollte. Liegen die Kontakte nicht an den Gegenkontakten an, beispielsweise im offenen Schaltzustand, kann das vom Ankerelement weg weisende Ende der Halteachse oder -stange als ein Anschlag für das Unterbrecherelement dienen, gegen den die Überhubfeder den Kontaktelementträger drückt. Der Kontaktelementträger kann so zumindest im offenen Schaltzustand vorpositioniert sein, damit die Kontakte bei einem Schließen der Lücke des Leiters gut zu den Gegenkontakten angeordnet sind. Since the contact elements or the mating contact elements of the breaker element or the switching device can deviate from a predetermined ideal geometry, direct positive guidance of the breaker element against the opening direction can cause the contact elements not optimally contact the mating contact elements. Consequently, the connection of the holding axis or rod opposite to the opening direction may be resilient. For example, the holding axis or rod can be connected via an overstroke spring with the breaker element and in particular with the contact element carrier. By the over-stroke spring, the contacts are pressed against the mating contacts, even if the geometry of the contacts, for example by burning, should have changed. If the contacts are not in contact with the mating contacts, for example in the open switching state, the end of the holding axis or rod pointing away from the anchor element can serve as a stop for the breaker element, against which the overstroke presses the contact element carrier. The contact element carrier can thus be pre-positioned at least in the open switching state, so that the contacts are well arranged when closing the gap of the conductor to the mating contacts.
Um das Betriebsstrommagnetfeld und/oder das Steuermagnetfeld möglichst effizient in die Kopplungseinrichtung und insbesondere in das Mitnehmermittel einleiten zu können, kann die Schalteinrichtung mit dem Magnetfeldleiter ausgebildet sein, der das durch den Betriebsstrom und/oder den Steuerstrom hervorgerufene Magnetfeld zumindest teilweise entgegen der Öffnungsrichtung leitet. In order to be able to initiate the operating current magnetic field and / or the control magnetic field as efficiently as possible into the coupling device and in particular into the entrainment means, the switching device can be formed with the magnetic field conductor which at least partially directs the magnetic field caused by the operating current and / or the control current counter to the opening direction.
Der Magnetfeldleiter kann ein Kernelement aufweisen, um das zumindest einer oder beide der gewundenen Abschnitte des Betriebsstrompfades bzw. des Steuerstrompfades zumindest teilweise herumgewunden ist. Das Kernelement kann das Magnetfeld entgegen der Öffnungsrichtung effektiver leiten als beispielsweise Luft. Beispielsweise kann das Kernelement T-förmig ausgebildet und in etwa entlang einer zentralen Achse oder der Windungsachse, die parallel zur Öffnungsrichtung verlaufen kann, zumindest eines der gewundenen Abschnitte angeordnet sein. Die als gewundene Abschnitte ausgestalteten Betätigungsorgane können eine gemeinsame zentrale Achse aufweisen. The magnetic field conductor may have a core element around which at least one or both of the winding sections of the operating current path or the control current path is at least partially wound around. The core element can conduct the magnetic field more effectively than the opening direction, for example air. For example, the core element can be T-shaped and can be arranged approximately along a central axis or the winding axis, which can run parallel to the opening direction, at least one of the winding sections. The actuators designed as wound sections may have a common central axis.
Sich von einem entlang der Öffnungsrichtung verlaufenden Abschnitt des Kernelements weg erstreckende Teile des Kernelements können quer zur Öffnungsrichtung verlaufend eine Magnetfeldabgabeplatte ausbilden. Die Magnetfeldabgabeplatte und die Magnetfeldaufnahmeplatte des Mitnehmermittels können im geschlossenen Schaltzustand und in Öffnungsrichtung soweit voneinander beabstandet angeordnet sein, dass auf das Mitnehmermittel wirkende Steuer- und/oder Betriebsstrommagnetfeldkräfte womöglich in Kombination mit den federelastischen Sicherungskräften bei Erreichen des Grenzbetriebsstroms bzw. des vorgegebenen Steuer- oder Auslösestroms größer sind als zumindest die magnetische Haltekraft, die im geschlossenen Schaltzustand auf das Ankerelement wirkt, d.h. durch Einstellen des Abstands von Magnetfeldabgabeplatte und Mitnehmermittel können der Grenzstrom und/oder der vorgegebene Steuer- oder Auslösestrom voreingestellt werden. Parts of the core element which extend away from a section of the core element running along the opening direction can form a magnetic field output plate running transversely to the opening direction. The magnetic field output plate and the magnetic field receiving plate of the entrainment means can be spaced far apart in the closed switching state and in the opening direction that acting on the entrainment means control and / or Betriebsstrommagnetfeldkräfte possibly in combination with the resilient securing forces when reaching the Grenzbetriebsstroms or the predetermined control or tripping current are greater than at least the magnetic holding force acting on the anchor element in the closed switching state, ie by adjusting the distance from magnetic field output plate and entrainment means, the limiting current and / or the predetermined control or tripping current can be preset.
Ferner kann der Abstand zwischen den Platten so groß sein, dass das Mitnehmermittel spätestens bei Erreichen des Kernelements das Ankerelement so weit von den Haltemagneten entfernt hat, dass deren auf das Ankerelement wirkende magnetische Haltekräfte geringer sind als die federelastischen Kräfte des Federelements allein oder in Kombination mit der durch das Steuermagnetfeld hervorgerufenen Öffnungskraft. Furthermore, the distance between the plates can be so great that the entrainment means at the latest when reaching the core element has the anchor element so far removed from the holding magnets that their acting on the anchor element magnetic holding forces are less than the resilient forces of the spring element alone or in combination with the opening force caused by the control magnetic field.
Zur weiteren Verbesserung der Effizienz der Steuer- und/oder Betriebsstrommagnetfeldeinleitung in das Mitnehmermittel kann der Magnetfeldleiter wenigstens ein Magnetfeldkurzschlusselement aufweisen, das sich parallel zum Kern und quer zur Öffnungsrichtung erstreckt. Das wenigstens eine Magnetfeldkurzschlusselement kann das Magnetfeld vom Mitnehmermittel aufnehmen und zurück zum Kernelement leiten, wodurch ein magnetischer Kreis im Wesentlichen geschlossen und im geschlossenen Schaltzustand lediglich durch den Abstand zwischen dem Kernelement und dem Mitnehmermittel unterbrochen ist. Das Magnetfeldkurzschlusselement kann sich insbesondere soweit entgegen der Öffnungsrichtung erstrecken, dass es in Öffnungsrichtung wenigstens teilweise neben dem Mitnehmermittel angeordnet ist. Hierdurch leitet es nicht nur das Magnetfeld effektiv zurück zum Kernelement. Vielmehr kann es darüber hinaus auch das Mitnehmermittel vor ungewollten Verdrehung um die Öffnungsrichtung schützen, wodurch auch die Lage des Unterbrecherelements vor ungewünschten Drehungen gesichert sein kann, wenn die Halteachse oder -stange beispielsweise einen polygonalen Querschnitt aufweist und/oder drehfest mit dem Unterbrecherelement verbunden ist. Das Magnetfeldkurzschlusselement kann auch am Mitnehmermittel anliegen. To further improve the efficiency of the control and / or operating current magnetic field introduction into the entrainment means, the magnetic field conductor can have at least one magnetic field short-circuit element which extends parallel to the core and transversely to the opening direction. The at least one magnetic field short-circuit element can receive the magnetic field from the entrainment means and conduct it back to the core element, whereby a magnetic circuit is substantially closed and interrupted only in the closed switching state by the distance between the core element and the entrainment means. The magnetic field short-circuit element may extend, in particular, so far counter to the opening direction, that it is at least partially disposed in the opening direction next to the entrainment means. As a result, it not only effectively redirects the magnetic field back to the core element. Rather, it can also protect the catch means against unwanted rotation about the opening direction, whereby the position of the breaker element can be secured against undesired rotations, if the holding axis or rod, for example, has a polygonal cross-section and / or rotationally fixed to the breaker element is also protected. The magnetic field shorting element can also rest on the entrainment means.
Der Magnetfeldleiter kann symmetrisch und mit zwei Magnetfeldkurzschlusselementen ausgebildet sein. Hierdurch kann das durch den Betriebsstrom im gewundenen Abschnitt hervorgerufene Magnetfeld noch effektiver geleitet und darüber hinaus die Bewegung des Mitnehmermittels in Öffnungsrichtung genauer geführt werden. The magnetic field conductor may be formed symmetrically and with two magnetic field shorting elements. As a result, the magnetic field caused by the operating current in the coiled section can be guided even more effectively and, moreover, the movement of the entrainment means in the opening direction can be guided more accurately.
Alternativ zu den bisher geschilderten Wegen, um den Schaltzustand der Schaltvorrichtung von geschlossen auf offen zu ändern, kann die Schaltvorrichtung auch anders und wie im Folgenden beschrieben ausgestaltet sein. Alternatively to the previously described ways to change the switching state of the switching device from closed to open, the switching device can also be configured differently and as described below.
Um das Ankerelement in der Öffnungsrichtung aus seiner geschlossenen Position entfernen zu können, können das Betriebsstrom- und/oder das Steuermagnetfeld wenigstens teilweise entgegengesetzt zum Magnetfeld der Haltemagneten ausgerichtet sein. Insbesondere im Bereich von Abschnitten des Ankerelements, die benachbart zu dem wenigstens einem Haltemagneten angeordnet sind, können das Betriebsstrom- und/oder das Steuermagnetfeld entgegengesetzt zum Magnetfeld des wenigstens einen Haltemagneten ausgerichtet sein. Die Betätigungsorgane und insbesondere deren gewundene Abschnitte können zur Erzeugung derartig ausgerichteter Magnetfelder entsprechend angeordnet sein. Somit können das Betriebsstrom- und/oder Steuermagnetfeld jeweils für sich oder gemeinsam das Permanentmagnetfeld des Haltemagneten zumindest teilweise kompensieren. In order to be able to remove the anchor element from its closed position in the opening direction, the operating current and / or the control magnetic field can be oriented at least partially opposite to the magnetic field of the holding magnet. In particular in the region of sections of the anchor element which are arranged adjacent to the at least one holding magnet, the operating current and / or the control magnetic field can be oriented opposite to the magnetic field of the at least one holding magnet. The actuators and in particular their winding sections may be arranged to generate such aligned magnetic fields accordingly. Thus, the operating current and / or control magnetic field can compensate, at least partially, for itself or together, the permanent magnetic field of the holding magnet.
Kompensiert das Betriebsstrom- oder das Steuermagnetfeld jeweils für sich oder beide gemeinsam das Permanentmagnetfeld der Haltemagneten so stark, dass die Sicherungskraft des Öffnungskraftspeichers größer ist als die Summe der Magnetkräfte, kann die Schaltvorrichtung den geschlossenen Schaltzustand verlassen. If the operating current or the control magnetic field compensates for the permanent magnet field of the holding magnets individually or both together so strongly that the securing force of the opening force storage device is greater than the sum of the magnetic forces, the switching device can leave the closed switching state.
Alternativ können das Betriebsstrom- und/oder das Steuermagnetfeld so ausgerichtet sein, dass sie eine Übertragung der magnetischen Haltekraft auf das Ankerelement behindern. Insbesondere wenn das Betriebsstrom- und/oder das Steuermagnetfeld zumindest im Bereich des Ankerelements benachbart zum Haltemagneten senkrecht zum Magnetfeld des Haltemagneten und beispielsweise parallel zum Ankerelement ausgerichtet ist, können das Betriebsstrom- und/oder das Steuermagnetfeld ab einer vorgegebenen Höhe das Ankerelement vor dem Magnetfeld des Haltemagneten abschirmen. Insbesondere kann die Schlaufen- oder Windungsebene parallel zur Öffnungsrichtung verlaufend angeordnet sein. Ist zum Beispiel zwischen dem Haltemagneten und dem Ankerelement ein Magnetfeldleiter, beispielsweise eine weichmagnetische Platte angeordnet, und sind das Betriebsstrom- und/oder das Steuermagnetfeld einzeln oder gemeinsam so stark, dass deren senkrecht zum Magnetfeld des Haltemagneten verlaufende Komponenten den Magnetfeldleiter in die magnetische Sättigung bringen, kann der Magnetfeldleiter das Magnetfeld des Haltemagneten nicht mehr wie bisher oder womöglich sogar überhaupt nicht mehr an das Ankerelement leiten. Sobald die auf das Ankerelement wirkende und durch das Magnetfeld des Haltemagneten hervorgerufene Haltekraft geringer ist als die Sicherungskraft des Öffnungskraftspeichers, kann die Schaltvorrichtung auch hier den geschlossenen Schaltzustand verlassen. Alternatively, the operating current and / or the control magnetic field may be oriented so as to hinder transmission of the magnetic holding force to the anchor element. In particular, when the operating current and / or the control magnetic field is aligned at least in the region of the anchor element adjacent to the holding magnet perpendicular to the magnetic field of the holding magnet and, for example parallel to the anchor element, the operating current and / or the control magnetic field from a predetermined height, the anchor element in front of the magnetic field Shield holding magnet. In particular, the loop or winding plane can be arranged to extend parallel to the opening direction. If, for example, a magnetic field conductor, for example a soft magnetic plate, is arranged between the holding magnet and the anchor element, and the operating current and / or the control magnetic field are individually or jointly strong enough for their components perpendicular to the magnetic field of the holding magnet to magnetically saturate the magnetic field conductor , the magnetic field conductor, the magnetic field of the holding magnet no longer as before or possibly even no longer lead to the anchor element. As soon as the holding force acting on the anchoring element and caused by the magnetic field of the holding magnet is less than the securing force of the opening force accumulator, the switching device can also leave the closed switching state here.
Durch die obigen Maßnahmen kann es möglich sein, die Schaltvorrichtung ohne das Mitnehmermittel auszugestalten. By the above measures, it may be possible to design the switching device without the entrainment means.
Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen können dabei unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde. The invention is explained below by way of example with reference to exemplary embodiments with reference to the drawings. The different features of the embodiments can be combined independently of each other, as has already been explained in the individual advantageous embodiments.
Es zeigen: Show it:
Zunächst sind Aufbau und/oder Funktion einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der
Die Schaltvorrichtung
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Schalteinrichtung
Um das Unterbrecherelement
Die Haltemagnete
Von der Lücke L aus gesehen hinter dem Ankerelement
Sobald der durch die Schaltvorrichtung
Um einen solchen Betriebsmodus zu verhindern, kann die Halteeinrichtung
Sobald das Betriebsstrommagnetfeld oder das Steuermagnetfeld das Ankerelement
Das Ankerelement
Ein unterer, geschlossener Abschnitt des im Wesentlichen U-förmigen Mitnehmermittels
Ohne das Mitnehmermittel
Eine in Öffnungsrichtung R weisende lichte Weite H zwischen der Magnetaufnahmeplatte
Damit das Steuer- und/oder Betriebsstrommagnetfeld effektiv in das Mitnehmermittel
Das Kernelement
Der Magnetfeldleiter
Der Magnetfeldleiter
Zusätzlich zur Effektivitätssteigerung der Schalteinrichtung
Zur Bewegungsübertragung kann das Ankerelement
Um das Unterbrecherelement
Um solche Probleme zu vermeiden, kann die Haltestange
Um Bewegungen parallel zur Öffnungsrichtung R der Haltestange
Im in der
Das Mitnehmermittel
Die Schaltvorrichtung
Im in der
Der transparent dargestellte Teil des gewundenen Abschnitts
Der gewundene Abschnitt
Alternativ zu den bisher geschilderten Wegen, um den Schaltzustand der Schaltvorrichtung
Um das Ankerelement
Kompensiert das Betriebsstrom- oder das Steuermagnetfeld jeweils für sich oder beide gemeinsam das Permanentmagnetfeld der Haltemagneten
Alternativ können das Betriebsstrom- und/oder das Steuermagnetfeld so ausgerichtet sein, dass sie eine Übertragung der magnetischen Haltekraft auf das Ankerelement
Durch die obigen Maßnahmen kann es möglich sein, die Schaltvorrichtung
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