DE102014203161B4

DE102014203161B4 - Magnetische Auslösevorrichtung und Überstromauslösevorrichtung eines elektrischen Schalters sowie elektrischer Schalter und Verfahren zur Kalibrierung der magnetischen Auslösung einer magnetischen Auslösevorrichtung

Info

Publication number: DE102014203161B4
Application number: DE102014203161.3A
Authority: DE
Inventors: Zbynek Augusta; Frank Himmelein; Filip Musil
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2034-02-22
Also published as: US20150243462A1; CN104867790A; US9425013B2; DE102014203161A1; CN104867790B

Abstract

Magnetische Auslösevorrichtung (1) eines elektrischen Schalters zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises beim Auftreten eines Kurzschlusses, wobei die magnetische Auslösevorrichtung (1) wenigstens ein Jochelement (4) zum Erzeugen eines Magnetfeldes in Abhängigkeit einer Stromstärke eines durch ein Stromleitungselement (5) fließenden elektrischen Stromes, ein sich auf ein veränderndes Magnetfeld beweglich reagierendes Ankerelement (2) und ein einen Stromschwellenwert für die Bewegung des Ankerelementes (2) definierendes Federelement (3) aufweist, wobei das Ankerelement (2) mittels eines ersten Ankerelementendes (2.1) an einer vom Jochelement (4) separierten Ankerträgereinheit (10) angeordnet und um eine Ankerelementdrehachse (D) schwenkbar gelagert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ankerträgereinheit (10) gegenüber dem Jochelement (4) variabel positionierbar ist, und dass wenigstens das Ankerhalterelement (11) ein nicht magnetisches Material aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Auslösevorrichtung eines elektrischen Schalters zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises beim Auftreten eines Kurzschlusses sowie eine Überstromauslösevorrichtung eines elektrischen Schalters beim Auftreten einer Überlast oder eines Kurzschlusses. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen elektrischen Schalter und insbesondere einen elektrischen Leistungsschalter zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises beim Auftreten einer Überlast oder eines Kurzschlusses sowie ein Verfahren zur Kalibrierung einer magnetischen Auslösung einer magnetischen Auslösevorrichtung.
Grundlegend ist es bekannt, dass Kompaktleistungsschalter (MCCB = Molded Case Circuit Breaker) beispielsweise nach dem Prinzip der magnetischen Abstoßung der Kontakte ausgelegt sind. Hierbei öffnen sich die Kontakte, bevor der voraussichtliche Spitzenwert des Kurzschlussstromes erreicht wird. Durch die magnetische Abstoßung der Kontakte reduzieren sich erheblich die thermische Belastung sowie die mechanische Belastung durch den Stoßkurzschlussstrom der Systemkomponenten, welche während eines Kurzschlusses auftreten können. Ein Kompaktleistungsschalter wird beispielsweise eingesetzt, um eine Doppelfunktion zu realisieren, nämlich den Schutz einer Anlage vor Überlast- und Kurzschlussströmen sowie den Schutz von Leitungen und elektrischen Betriebsmitteln vor Schäden durch beispielsweise Erdschlüsse. Um eine Anlage vor Überlastströmen bzw. Kurzschlussströmen zu schützen, weist der Kompaktleistungsschalter, welcher auch als thermisch-magnetischer Leistungsschalter bzw. Schutzschalter bezeichnet werden kann, eine thermisch-magnetische Auslöseeinheit (TMTU-thermal magnetic trip unit) auf. Die thermisch-magnetische Auslöseeinheit weist eine thermische Auslösevorrichtung, um die elektrische Schaltung oder eine elektrische Vorrichtung vor einer Beschädigung aufgrund einer Überlast zu schützen, und eine magnetische Auslösevorrichtung, um die elektrische Schaltung oder eine elektrische Vorrichtung vor einer Beschädigung aufgrund eines Kurzschlusses zu schützen, auf.
Ein Kurzschluss und insbesondere ein elektrischer Kurzschluss ist allgemein bekannt als eine zufällige oder absichtlich entstandene leitende Verbindung zwischen zwei oder mehr leitfähigen Teilen und vornehmlich zwischen zwei Knoten der elektrischen Schaltung, durch welche die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen diesen leitfähigen Teilen auf einen Wert gleich null oder nahezu null fallen. Insbesondere in Bezug auf einen Kompaktleistungsschalter ist ein Kurzschluss eine anormale Verbindung zwischen zwei getrennten Phasen, die dazu bestimmt sind, getrennt oder voneinander isoliert zu werden. Ein Kurzschluss führt zu dem Vorliegen eines übermäßig elektrischen Stroms, nämlich eines Überstroms, welcher zu einer Beschädigung, einer Überhitzung, einem Brand oder gar einer Explosion der elektrischen Schaltung und/oder des Verbrauchers führen kann. Eine Überlast ist ein im Vergleich zum Kurzschluss weniger extremer Zustand und vielmehr ein längerfristiger Überstromzustand.
Die thermische Auslösevorrichtung weist beispielsweise einen Bimetallstreifen aus zwei aufeinander gewalzten Metallbändern mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Der Strom des angeschlossenen Verbrauchers fließt hierbei über eine Heizwicklung und erwärmt den Bimetallstreifen, der sich daraufhin verbiegt bzw. krümmt. Aufgrund der Biegungsbewegung des Bimetallstreifens werden beispielsweise Steuerkontakte betätigt oder ein Schaltschloss eines Schutzschalters entklinkt. Die magnetische Auslösevorrichtung bzw. die elektromagnetische Auslösevorrichtung ist beispielsweise derart aufgebaut, dass bei Auftreten eines Kurzschlusses bzw. Kurzschlussstromes der durch eine Spule der elektromagnetischen Auslösevorrichtung fließende Strom derart groß ist, dass beispielsweise ein Schlaganker oder Klappanker angezogen wird und durch dessen Bewegung ein Schaltschloss des Schutzschalters unverzögert entklinkt. Hierfür weisen bekannte elektromagnetische Auslösevorrichtungen beispielsweise auch ein Joch bzw. Jochelement auf, welches entlang bzw. um eine Stromleitung bzw. einen stromleitenden Pfad angeordnet ist, um im Fall eines Auftretens eines Kurzschlussstromes ein Magnetfeld zu erzeugen, welches das Ankerelement vorteilhaft anzieht. Das Ankerelement bzw. der Anker ist bekannter Weise durch eine Feder und insbesondere eine Zugfeder in Position gehalten, so dass eine Bewegung des Ankerelementes in Richtung des Jochelementes entgegen der Zugkraft bzw. Federkraft der Feder folglich nur bei Auftreten eines definierten Magnetfeldes und folglich eines entsprechenden auslösenden Kurzschlussstromes erfolgen kann. Kompaktleistungsschalter sind vorzugsweise Leistungsschutzschalter, welche nach einem Auslösen aufgrund einer Überlast oder eines Kurzschlussstromes wieder eingeschaltet werden können. Hierbei liegen die Auslösevorrichtungen, das heißt die thermische Auslösevorrichtung und die magnetische Auslösevorrichtung vorteilhaft in Reihe.
Je nach Einsatzbedingung und/oder Einsatzort des Kompaktleistungsschalters und insbesondere in Berücksichtigung unterschiedlicher Nennströme oder Auslösekennlinien und/oder basierend auf dem Widerstand gegen Fehlauslösungen durch transiente Spannungen und der Zeitverzögerung in Gegenwart eines Fehlerstrom ist es folglich unabdingbar die magnetische Auslösung des Ankers zu kalibrieren bzw. einzustellen, so dass dieser erst bei Auftreten eines definierten Kurzschlussstromes aufgrund des durch das Jochelement erzeugten magnetischen Feldes angezogen wird. Hierfür wird bekannter Weise die Federkraft der auf das Ankerelement wirkenden Federkraft verändert, wobei vornehmlich das entsprechende Federelement, aufweisend eine entsprechende Federkraft montiert wird. Dies erfordert die Verwendung einer Vielzahl unterschiedlicher Federelementtypen bzw. einer Vielzahl von Federn mit unterschiedlicher Federkraft.
Des Weiteren ist es als nachteilig anzusehen, dass das Ankerelement in bekannter Weise über Haltebereiche bzw. Vorsprünge des Jochelementes beweglich gelagert wird, so dass, insbesondere bei Auftreten eines Kurzschlussstromes, mehr als ein Magnetfeld und insbesondere zwei Magnetfelder durch das Jochelement erzeugt werden, welche sich gegenseitig und demzufolge auch die Bewegung des Ankerelementes gegenüber dem Jochelement negativ beeinflussen und insbesondere beeinträchtigen. Folglich ist es denkbar, dass eine hinreichend schnelle Auslösung der Bewegung des Ankerelementes zur Unterbrechung des Stromflusses des elektrischen Stromkreises nicht realisiert werden kann.
In der US 6 744 339 B2 wird eine Motorschutz-Auslöseeinheit für einen Leistungsschalter offenbart, die ein elektrisch leitendes Band, ein Joch mit einem Körper mit einer ersten Seitenwand, einer zweiten Seitenwand, einer dritten Seitenwand und einer vierten Seitenwand umfasst. Die Motorschutz-Auslöseeinheit für einen Leistungsschalter umfasst auch einen Klappenhalter, der mit dem elektrisch leitenden Band verbunden ist, eine Klappe, die schwenkbar mit dem Klappenhalter gekoppelt ist, und einen Vorspannungsmechanismus, der zwischen dem Klappenhalter und der Klappe gekoppelt ist.
Die DE 10 2012 200 922 A1 bezieht sich auf einen elektrischen Schalter, insbesondere einen elektrischen Leistungsschalter, mit einer Überstromauslöseeinrichtung, die im Falle einer Überstromsituation den Stromfluss durch den Schalter abschaltet, und einer thermischen Auslöseeinrichtung, die im Falle einer thermischen Überlastung den Stromfluss durch den Schalter abschaltet. Es ist vorgesehen, dass die Überstromauslöseeinrichtung eine erste Welle aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie im Falle einer Überstromsituation von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung gedreht wird und dadurch die Überstromsituation anzeigt, und die thermische Auslöseeinrichtung eine zweite Welle aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie im Falle einer thermischen Überlastung gedreht sowie im Falle einer Drehung der ersten Welle mitgedreht wird und beim Drehen ein Ausschalten des Schalters auslöst.
Die DE 100 36 352 A1 betrifft einen Magnetauslöser für Schutzschalter. Der Magnetauslöser besteht aus einem U-förmigen Magnetjoch, einer vom Hauptstrom der Polphase wenigstens teilweise beaufschlagten Erregerwicklung, einem am Magnetjoch gelagerten Klappanker mit einem Greifer, einer die Bewegung des Greifers auf den Klinkenmechanismus eines Schaltschlosses übertragenden Auslösebrücke und einem Einstellmittel zur Einstellung der Ruhelage des Klappankers. Im nichtauslösenden Ruhezustand sind der Greifer und das Einstellmittel entgegen der elektromagnetisch bewirkten Anzugsbewegung des Klappankers über ein permanentmagnetisches Mittel magnetisch verbunden.
Die US 6 218 920 B1 offenbart eine einstellbare magnetische Auslöseeinheit für einen Leistungsschalter mit einem Magnetjoch, einem Ankerelement, das damit zur Betätigung einer Auslösewelle arbeitet, und einer Einstellstange ausgestattet, die um die Achse der Auslösewelle gekippt werden kann, um den Abstand (L) zwischen dem Magnetjoch und dem Ankerelement einzustellen. Diese magnetische Auslöseeinheit kann in einem Leistungsschalter verwendet werden, der mehrere nebeneinander angeordnete Leistungsschalterkassetten aufweist, wobei sich die Einstellstange parallel zur Achse der Auslösewelle erstreckt und auf denen mehrere Einstellarme angeordnet sind, die der Anzahl der Unterbrecherkassetten entsprechen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem elektrischen Schalter und insbesondere einem elektrischen Leistungsschalter, wie einem Kompaktleistungsschalter, zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine magnetische Auslösevorrichtung, eine Überstromauslösevorrichtung und einen elektrischen Schalter sowie ein Verfahren zur Kalibrierung einer magnetischen Auslösung einer magnetischen Auslösevorrichtung eines elektrischen Schalters zur Verfügung zu stellen, mittels welchen auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine Anordnung des Ankerelementes in Bezug auf das Jochelement sowie eine einfache Einstellung des Ankerdrehmomentes in Berücksichtigung beispielsweise einer Nennstromstärke des elektrischen Stromes erfolgt.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine magnetische Auslösevorrichtung eines elektrischen Schalters zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises beim Auftreten eines Kurzschlusses mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Überstromauslösevorrichtung eines elektrischen Schalters zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises bei Auftreten einer Überlast oder eines Kurzschlusses mit den Merkmalen gemäß Anspruch 5. Ferner wird die voranstehende Aufgabe gelöst durch einen elektrischen Schalter zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises bei Auftreten einer Überlast oder eines Kurzschlusses mit den Merkmalen gemäß Anspruch 6 sowie durch ein Verfahren zur Kalibrierung einer magnetischen Auslösung einer magnetischen Auslösevorrichtung eines elektrischen Schalters mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der magnetischen Auslösevorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Überstromauslösevorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen elektrischen Schalter bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kalibrierung des elektrischen Schalters und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine erfindungsgemäße magnetische Auslösevorrichtung, eine erfindungsgemäße Überstromauslösevorrichtung und/oder ein erfindungsgemäßer elektrischer Schalter verwendet werden.
Die erfindungsgemäße magnetische Auslösevorrichtung eines elektrischen Schalters zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises beim Auftreten eines Kurzschlusses weist wenigstens ein Jochelement zum Erzeugen eines Magnetfeldes in Abhängigkeit einer Stromstärke eines durch ein Stromleitungselement fließenden elektrischen Stromes, ein sich auf ein veränderndes Magnetfeld beweglich reagierendes Ankerelement und ein einen Stromschwellenwert für die Bewegung des Ankerelementes definierendes Federelement auf. Erfindungsgemäß ist das Ankerelement mittels eines ersten Ankerelementendes an einer vom Jochelement separierten Ankerträgereinheit angeordnet und um eine Ankerelementdrehachse schwenkbar gelagert.
Vorteilhaft ist die magnetische Auslösevorrichtung ein Bestandteil eines elektrischen Leistungsschalters und insbesondere eines Kompaktleistungsschalters, welcher die magnetische Auslösevorrichtung und eine thermische Auslösevorrichtung aufweist. Der elektrische Leistungsschalter bzw. Kompaktleistungsschalter bzw. Leistungsschutzschalter ist ein Überstromschutzschalter bzw. eine Überstromschutzeinrichtung, welche man vorteilhaft nach dem Auslösen aufgrund einer Überlast oder eines Kurzschlussstromes wieder einschalten kann. Die magnetische Auslösevorrichtung des elektrischen Schalters dient dabei vorteilhaft dazu, den Stromfluss eines elektrischen Schaltkreises bei Auftreten eines Kurzschlussstromes zu unterbrechen, während beispielsweise eine thermische Auslösevorrichtung des elektrischen Schalters dazu dient, den Stromfluss eines elektrischen Schaltkreises beim Auftreten einer Überlast zu unterbrechen. Beim Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises wird dabei insbesondere ein elektrischer Verbraucher, welcher elektrischen Strom bzw. Energie nutzt, von dem Schaltkreis bzw. einer Zuführleitung zum Zuführen elektrischer Energie getrennt, um eine Beschädigung des elektrischen Verbrauchers bzw. der elektrischen Last zu verhindern.
Vorteilhaft weist das Ankerelement zwei Ankerelementenden auf, welche sich entlang einer Ankerelementlängsachse erstrecken. Das erste Ankerelementende, welches insbesondere ein erstes distales Ankerelementende ist, ist dabei vorteilhaft derart an einer Ankerträgereinheit angeordnet, dass das Ankerelement um eine Ankerelementdrehachse bzw. eine Drehachse bzw. einen Drehpunkt im Bereich des ersten Ankerelementendes schwenken bzw. drehen kann. Dabei wird insbesondere eine Ankerelementlängsachse um die Drehachse bzw. den Drehpunkt geschwenkt. Das dem ersten Ankerelementende gegenüberliegende zweite Ankerelementende ist vorteilhaft mit einem Federelement verbunden, wobei sich das Federelement von dem Ankerelement in Richtung der Ankerträgereinheit erstreckt. Das erste Ankerelementende und/oder das zweite Ankerelementende sind hierbei entweder die distalen Enden des Ankerelementes oder können sich ausgehend von den distalen Ankerelementenden in Richtung des mittleren Bereiches des Ankerelementes erstrecken, so dass als erstes und/oder zweites Ankerelementende auch ein Endbereich des Ankerelementes verstanden werden kann. Vorteilhaft erstreckt sich die Ankerelementlängsachse im Wesentlichen in gleicher Richtung wie die Federelementlängsachse, nämlich im Wesentlichen in eine vertikale Richtung. Demzufolge weist das Federelement, welches beispielsweise eine Zugfeder oder eine Spiralfeder oder ein vergleichbares federndes Element sein kann, zumindest zwei Federelementenden auf, wobei das zweite Federelementende an dem Ankerelement und insbesondere an einem Bereich des zweiten Ankerelementes angeordnet ist, während das erste Federelementende an einer Ankerträgereinheit angeordnet ist.
Die Ankerträgereinheit, welche vorteilhaft zum Lagern und auch zum Positionieren des Ankerelementes gegenüber dem Jochelement dient, ist ein vom Jochelement separiertes Bauteil, welches vorteilhaft auch zum Jochelement beabstandet angeordnet ist. Hierbei ist es denkbar, dass das Jochelement die Ankerträgereinheit gar nicht oder zumindest nur abschnittsweise kontaktiert. Vorteilhaft weist das Jochelement eine zu der Ankerträgereinheit unterschiedliche Materialzusammensetzung auf. Die Ankerelementdrehachse erstreckt sich vorteilhaft orthogonal zu der Ankerelementlängsachse und/oder der Federelementlängsachse. Unter dem Begriff des Stromschwellenwertes, welcher auch als Stromstärkeschwellenwert bezeichnet werden kann, wird im Rahmen der Erfindung jener Schwellenwert verstanden, den der elektrische Strom, welcher durch das Stromleitungselement fließt, erreichen muss, um das Ankerelement auszulösen bzw. eine Bewegung des Ankerelementes auszulösen.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Ankerträgereinheit ein mit dem Federelement interagierendes Verstellelement aufweist. Insbesondere weist die Ankerträgereinheit ein mit einem ersten Federelementende des Federelementes interagierendes Verstellelement auf. Im Rahmen der Erfindung ist unter dem Begriff des Interagierens ein miteinander in Wechselbeziehung bzw. Wechselwirkung stehendes Verhältnis zwischen dem Federelement und dem Verstellelement bezeichnet. Das bedeutet, dass bei einer Interaktion des Verstellelementes auch das Federelement in einer vordefinierten bzw. vordefinierbaren Weise agiert. Vorteilhaft ist das Verstellelement an der Ankerträgereinheit beweglich fixiert bzw. an dieser angeordnet.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass das Verstellelement eine Verstellschraube ist. Es ist des Weiteren möglich, dass das Verstellelement ein Verstellpin oder ein vergleichbares Bauteil ist. Die Verstellelementlängsachse erstreckt sich vorteilhaft im Wesentlichen orthogonal zu einer Federelementlängsachse des Federelementes, wobei das Verstellelement insbesondere entlang der Verstellelementlängsachse verstellbar ist. Ist folglich das Verstellelement ein Verstellpin, ist es denkbar, dass der Verstellpin entlang der Pinlängsachse bewegt werden kann, um eine Positionsveränderung, insbesondere des ersten Federelementendes, zu bewirken. Ist das Verstellelement beispielsweise in Form einer Verstellschraube ausgeführt, so ist es möglich, dass diese Verstellschraube mit beispielsweise einem Außengewinde in ein Innengewinde einer Öffnung der Ankerträgereinheit eingreift und folglich entlang einer Verstellschraubenlängsachse bewegt werden kann, wodurch wiederum das Federelement und insbesondere das erste Ende des Federelementes bzw. das erste Federelementende vorteilhaft entlang der Verstellelementlängsachse bewegt werden kann.
Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass die Ankerträgereinheit ein Ankerhalteelement zur Lagerung des Ankerelementes aufweist. Hierbei werden unter dem Begriff der Lagerung ein Anschlag und insbesondere eine Bewegungsbegrenzung sowie auch eine Positionierung und eine drehbare Halterung des Ankerelementes verstanden. Die Lagerung des Ankerelementes mittels des Ankerhalteelementes der Ankerträgereinheit dient vorteilhaft dafür, das Ankerelement lediglich um einen definierten Ankerelementdrehpunkt bzw. um eine Ankerelementdrehachse schwenken bzw. rotieren zu lassen, wobei gleichzeitig eine Längsbewegung, das bedeutet eine Bewegung in Richtung der Ankerelementlängsachse, und/oder eine Querbewegung, das bedeutet eine Bewegung orthogonal zur Ankerelementlängsachse, des Ankerelementes vermieden wird. Vorteilhaft gleichzeitig dient das Ankerhalteelement dazu, die Bewegung des Ankerelementes um dessen Drehpunkt bzw. um dessen Drehachse zu begrenzen, so dass unabhängig der Zugkraft des an dem Ankerelement angeordneten Federelementes ein maximaler Abstand des Ankerelementes zu dem Jochelement vorgegeben werden kann. Es ist denkbar, dass die Ankerträgereinheit zumindest das Ankerhalteelement und vorzugsweise auch das Verstellelement aufweist. Das Ankerhalteelement ist dabei derart ausgestaltet, dass eine drehbare Lagerung des Ankerelementes gegenüber dem Jochelement in definierten Bereichen ermöglicht werden kann, wobei zugleich eine Anordnung und Führung für das Verstellelement ausgebildet wird. Demzufolge ist es möglich, dass die Ankerträgereinheit und insbesondere das Ankerhalteelement zumindest eine Durchgangsbohrung mit einem Innengewinde aufweist, um ein Verstellelement und insbesondere eine Verstellschraube mit einem Außengewinde aufzunehmen.
Erfindungsgemäß ist die Ankerträgereinheit gegenüber dem Jochelement variabel positionierbar. Eine variable Positionierung der Ankerträgereinheit gegenüber dem Jochelement ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Jochelement selbst hinsichtlich dessen Ausgestaltung und/oder auch hinsichtlich dessen Positionierung innerhalb der magnetischen Auslösevorrichtung veränderbar ist. So ist es denkbar, dass die Ankerträgereinheit in Berücksichtigung einer Ausgestaltung und/oder Position des Jochelementes gegenüber diesem variabel zumindest entlang eines Stromleitungselementes und insbesondere eines Abschnittes des Stromleitungselementes angeordnet bzw. positioniert werden kann. Vorteilhaft kann die Ankerträgereinheit wenigstens an zwei unterschiedlichen Positionen entlang des Stromleitungselementes, welches sich vorteilhaft durch die magnetische Auslösevorrichtung erstreckt, angeordnet werden. Es ist zudem denkbar, dass die Ankerträgereinheit an einer definierten Position mit dem Stromleitungselement unlösbar verbunden und insbesondere verlötet oder vernietet wird oder mittels einer Clinchverbindung an das Stromleitungselement fixiert wird.
Erfindungsgemäß weist das Ankerhalteelement ein nichtmagnetisches Material auf. So ist es beispielweise zudem denkbar, dass das Ankerhalteelement vorteilhaft vollständig aus einem nicht-magnetischen Material besteht. Es ist ebenfalls möglich, dass nicht nur das Ankerhalteelement selbst, sondern auch die gesamte Ankerträgereinheit ein nichtmagnetisches Material aufweist und insbesondere vollständig aus einem nicht-magnetischen Material besteht. Vorteilhaft wird aufgrund der Verwendung eines nicht-magnetischen Materials bei der Herstellung des Ankerhalteelementes bzw. der Ankerträgereinheit vermieden, dass ein zweites Magnetfeld erzeugt wird, welches das erste Magnetfeld, erzeugt durch das Jochelement, negativ beeinflussen bzw. beeinträchtigen kann. Vorteilhaft wird folglich lediglich ein einzelnes Magnetfeld erzeugt, welches eine Auslösung des Ankerelementes und insbesondere eine Bewegung des Ankerelementes um dessen Ankerelementdrehachse in Richtung des Jochelementes ermöglicht bzw. auslöst.
Vorteilhaft wird mittels der erfindungsgemäßen magnetischen Auslösevorrichtung und insbesondere mittels der Ankerträgereinheit der erfindungsgemäßen magnetischen Auslösevorrichtung eine einfache und schnelle Ausrichtung und/oder Anordnung des Ankerelementes in Bezug auf das Jochelement und insbesondere in Bezug auf unterschiedlich gestaltete Jochelemente ermöglicht. In Verbindung mit der Verwendung des Verstellelementes kann folglich eine präzise Einstellung der magnetischen Auslösung der magnetischen Auslösevorrichtung realisiert werden. Zudem wird vorteilhaft eine geringere Anzahl an Federelementtypen benötigt, um unterschiedliche Auslösecharakteristiken der magnetischen Auslösevorrichtung einzustellen, sodass aufgrund dieser Teilereduktion die Gefahr der Teileverwechslungen während der Montage der magnetischen Auslösevorrichtung reduziert wird und folglich die Herstellkosten gesenkt werden können.
Des Weiteren wird eine Überstromauslösevorrichtung eines elektrischen Schalters zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises beim Auftreten einer Überlast oder eines Kurzschlusses beansprucht. Die erfindungsgemäße Überstromauslösevorrichtung weist eine thermische Auslösevorrichtung zur Unterbrechung des Stromflusses im Falle einer Überlast und eine magnetische Auslösevorrichtung zum Unterbrechen des Stromflusses im Falle eines Kurzschlusses auf. Die magnetische Auslösevorrichtung ist gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4 ausgestaltet und ist folglich wie oben ausgeführt ausgestaltet. Die thermische Auslösevorrichtung der Überstromauslösevorrichtung weist vorteilhaft ein Bimetallelement auf, welches beispielsweise ein Metallstreifen aus zwei Schichten unterschiedlicher Metalle ist, die miteinander stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden sind. Hierbei ist es jedoch auch denkbar, dass mehr als zwei Schichten insbesondere drei Schichten in Form eines Trimetalls oder auch vier Schichten in Form eines Tetrametalls usw. miteinander verbunden sind. Die Form des Bimetalls bzw. Trimetalls bzw. Tetrametalls ändert sich aufgrund einer Temperaturänderung, wobei sich das Bimetall, welches auch als Thermobimetall bezeichnet werden kann, verbiegt bzw. deformiert. Die Ursache dieser Verbiegung ist der unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizient der verwendeten und miteinander verbundenen Metalle des Bimetalls. Derartige Metalle können beispielsweise Zink und Stahl sein oder auch Stahl in Kombination mit einer Legierung, wie beispielsweise Messing. Das Bimetall weist vorteilhaft ein erstes Ende auf, welches an einem Bereich des Stromleitungselementes angeordnet ist, so dass eine von dem Stromleitungselement abgegebene Wärmeenergie durch das Bimetallelement zumindest indirekt aufgenommen werden kann. Wärmeenergie wird insbesondere durch einen elektrischen Strom verursacht, welcher durch das Stromleitungselement fließt. Bei Auftreten eines auslösenden Momentes, wie insbesondere einer Überlast, erwärmt sich das Stromleitungselement, so dass vermehrt eine Wärmeenergie bzw. thermische Energie an das Bimetall abgegeben wird, wodurch sich aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Metalle des Bimetalls dieses sich insbesondere in Richtung eines Auslöseelementes verbiegt. Das Auslöseelement ist eine Komponente bzw. ein Bauteil des Auslösemechanismus des elektrischen Schalters bzw. des elektrischen Leistungsschalters und insbesondere des Kompaktleistungsschalters. Das Auslöseelement kann beispielsweise in Form einer Welle oder eines Schiebers ausgestaltet sein und wird aufgrund einer Kontaktierung mit dem Bimetallelement derart bewegt, dass ein elektrischer Stromkreis in der Weise unterbrochen wird, dass der elektrische Strom nicht weiter zu beispielsweise einem Verbraucher fließen kann. Folglich wird der Verbraucher vor einer Beschädigung auf Grund einer Überlast geschützt.
Zum Schutz des Verbrauchers gegen Beschädigung aufgrund eines Kurzschlusses weist die Überstromauslösevorrichtung eine magnetische Auslösevorrichtung der voranstehend bezeichneten Art auf.
Bei der beschriebenen Überstromauslösevorrichtung ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer magnetischen Auslösevorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Des Weiteren ist ein elektrischer Schalter, insbesondere ein elektrischer Leistungsschalter, zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises beim Auftreten einer Überlast oder eines Kurzschlusses, aufweisend wenigstens eine Überstromauslösevorrichtung gemäß dem Anspruch 6, beansprucht. Folglich weist der elektrische Schalter, welcher insbesondere in Form eines Kompaktleistungsschalters ausgestaltet sein kann, eine Überstromauslösevorrichtung auf, welche insbesondere eine thermische Auslösevorrichtung zum Unterbrechen des Stromflusses im Falle einer Überlast sowie eine magnetische Auslösevorrichtung zum Unterbrechen des Stromflusses im Falle eines Kurzschlusses aufweist. Vorteilhaft weist zumindest die magnetische Auslösevorrichtung eine Ausgestaltung, wie oben beschrieben, auf.
Bei dem beschriebenen elektrischer Schalter ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer magnetischen Auslösevorrichtung und/oder einer Überstromauslösevorrichtung gemäß den vorangegangenen Aspekten der Erfindung beschrieben worden sind.
Des Weiteren ist ein Verfahren zur Kalibrierung einer magnetischen Auslösung einer magnetischen Auslösevorrichtung eines elektrischen Schalters beansprucht. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Ankerträgereinheit zur drehbaren Lagerung eines Ankerelementes um eine Ankerelementdrehachse in Berücksichtigung einer Anordnung und/oder Ausgestaltung eines Jochelementes zur Erzeugung eines Magnetfeldes gegenüber dem Jochelement variabel positioniert. Erfindungsgemäß ist es möglich, dass zusätzlich oder alternativ ein Verstellelement einer Ankerträgereinheit zur drehbaren Lagerung eines Ankerelementes um eine Ankerelementdrehachse entlang einer Verstellelementachse und insbesondere einer Verstellelementlängsachse bewegt wird, so dass wenigstens eine Position zumindest eines Federelementendes eines mit dem Verstellelement verbundenen Federelementes verändert wird, um einen Stromschwellenwert einzustellen.
Im Rahmen der Erfindung ist der Stromschwellenwert jener Schwellenwert, den der elektrische Strom, welcher durch ein Stromleitungselement fließt, erreichen muss, um das Ankerelement auszulösen bzw. eine Bewegung des Ankerelementes auszulösen bzw. ein definiertes Magnetfeld am Jochelement zu erzeugen. Fließt folglich ein übermäßiger, das heißt ein unnormal hoher elektrischer Strom durch das Stromleitungselement, wird dadurch folglich ein definierter Stromschwellenwert überschritten, wodurch wiederum ein Magnetfeld mit einer definierten Magnetfeldstärke mittels des Jochelements erzeugt wird, so dass auf Grund des erzeugten Magnetfeldes das Ankerelement in Richtung des Jochelementes bewegt und folglich von dem elektrischen Magnetfeld angezogen wird. Demzufolge ist es möglich mittels des Verstellelementes unterschiedliche Stromschwellenwerte einzustellen, wodurch wiederum das Ankerelement aufgrund unterschiedlich stark erzeugter Magnetfelder und entsprechend einer unterschiedlich starken Stromstärke des durch das Stromleitungselement fließenden elektrischen Stromes um eine Ankerelementdrehachse geschwenkt wird. Auf Grund der Bewegung des Ankerelementes wird ein Auslösemechanismus aktiviert, durch welchen der Stromfluss des elektrischen Stromkreises unterbrochen wird, so dass ein Verbraucher der elektrischen Energie vorteilhaft vom elektrischen Stromkreis abgetrennt wird, um eine Beschädigung dieses Verbrauchers zu verhindern. Eine Erhöhung des elektrischen Stromes wird beispielsweise durch eine Überlast bzw. einen Kurzschluss ausgelöst, wobei die magnetische Auslösevorrichtung insbesondere auf das Auslösemoment des Kurzschlusses reagiert, während insbesondere die thermische Auslösevorrichtung auf das Auslösemoment der Überlast reagiert.
Um folglich die magnetische Auslösung der magnetischen Auslösevorrichtung zu kalibrieren bzw. einzustellen, ist es demnach denkbar, dass die Ankerträgereinheit zum Einen insbesondere in Berücksichtigung einer Anordnung und/oder einer Ausgestaltung des Jochelementes gegenüber diesem Jochelement variabel positioniert wird, wobei die Ankerträgereinheit insbesondere entlang eines Stromleitungselementes verschoben werden kann, so dass sich der Abstand zwischen der Ankerträgereinheit und dem Jochelement variabel verändern lässt. Unterschiedliche ausgestaltete Jochelemente werden verwendet, um, basierend auf verschiedenen Nennströmen des elektrischen Stromkreises, ein definiertes Magnetfeld erzeugen zu können. Das bedeutet, dass insbesondere bei Vorliegen eines kleineren Nennstromes des elektrischen Stromkreises das Jochelement derart ausgestaltet sein muss, dass ein starkes und insbesondere kräftiges Magnetfeld erzeugt wird, um das Ankerelement in Richtung des Jochelementes auszulenken bzw. zu bewegen. Die entsprechend der unterschiedlichen Nennströme erzeugbaren Magnetfelder werden mittels einer unterschiedlichen Ausgestaltung bzw. Form des Jochelementes erzeugt. So ist es denkbar, dass beispielsweise das Jochelement und insbesondere ein Bügel des Jochelementes eine kubische bzw. quadratische Form aufweisen kann oder auch eine trapezförmige Form hat. Demzufolge ist es erforderlich, in Berücksichtigung auf die Form und/oder die Größe des Jochelementes die Ankerträgereinheit in einem definierten Abstand zu dem Jochelement, insbesondere entlang eines Stromleitungselementes, anzuordnen bzw. auszurichten. Nach der Positionierung der Ankerträgereinheit gegenüber dem Jochelement ist es möglich, dass diese Ankerträgereinheit mit dem Stromleitungselement vorteilhaft unlösbar verbunden wird, indem die Ankerträgereinheit beispielsweise mit dem Stromleitungselement vernietet wird. Dadurch wird vorteilhaft eine ungewollte Bewegung der Ankerträgereinheit gegenüber dem Jochelement, insbesondere während eines Auslösemomentes, vermieden.
Beispielsweise zur Feinjustierung der magnetischen Auslösung der magnetischen Auslösevorrichtung ist es des Weiteren denkbar, dass ein Federelementendes und insbesondere das erste Federelementende eines Federelementes, welches mit dem Ankerelement wechselwirkt, verstellt wird. Hierzu wird das erste Federelementende entlang einer Verstellelementachse und insbesondere der Verstellelementlängsachse in Richtung des Verstellelementhaltebereiches zum Halten bzw. Positionieren bzw. Führen des Verstellelementes bewegt oder in Richtung des Ankerelementes. Dadurch ist es denkbar zum einen die Federkraft des Federelementes zu verändern und insbesondere zu erhöhen oder zu verringern. Zum anderen ist es alternativ oder zusätzlich denkbar aufgrund der Abstandsänderung zwischen dem Ankerelement und dem ersten Federelementende ein um die Ankerelementdrehachse des Ankerelementes wirkendes Drehmoment zu verändern und insbesondere zu erhöhen oder zu verringern.
Das Ankerelement, welches zwei Ankerelementenden aufweist, wobei das erstes Ankerelementende drehbar an der Ankerträgereinheit angeordnet ist und das zweites Ankerelementende mit einem zweiten Federelementende des Federelementes verbunden ist, wird vorteilhaft auf Grund der Federkraft bzw. der Federvorspannung des Federelementes in einer definierten Ausgangsposition angeordnet. Das erste Federelementende des Federelementes ist vorteilhaft mit einem Verstellelement verbunden, wobei das Verstellelement vorteilhaft eine Komponente der Ankerträgereinheit ist. Das Verstellelement, welches beispielsweise ein Verstellpin oder eine Verstellschraube ist, kann gegenüber dem Ankerhalteelement bewegt werden. Das Ankerhalteelement dient vorteilhaft dazu, das Ankerelement zu lagern bzw. das Ankerelement in einer definierten Position zu positionieren und eine ungewollte Bewegung des Ankerelementes zu verhindern, so dass das Ankerhalteelement zusätzlich auch als Anschlagselement für das Ankerelement dienen kann. Bei einer Verstellung des Verstellelementes gegenüber dem Ankerhalteelement kann folglich die Federkraft des Federelementes, welches vorteilhaft eine Zugfeder ist, verändert werden, wobei die Federkraft erhöht oder auch verringert werden kann. Das Verstellelement weist vorteilhaft eine Verstellelementachse auf, welche beispielsweise in Form einer Drehachse und insbesondere einer Verstellelementlängsachse ausgestaltet sein kann. Das erste Federelementende wird folglich entlang der Verstellelementachse bewegt. Auf Grund der Bewegung des Federelementendes entlang der Verstellelementachse wird demzufolge die Federkraft und insbesondere die Federvorspannkraft des Federelementes erhöht oder verringert. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Federkraft des Federelementes nahezu unverändert bleibt, insbesondere, wenn bei der Verstellung des ersten Federelementendes entlang der Verstellelementlängsachse das Ankerelement in Richtung des Federelementes um die Ankerelementdrehachse geschwenkt wird. Hierbei wird jedoch der Abstand zwischen dem ersten Federelementende und dem Ankerelement und insbesondere dem ersten Ankerelementende verändert. Auf Grund dieser Abstandsänderung kann folglich ein Hebel des Ankerelementes justiert bzw. ein Drehmoment des Ankerelementes um dessen Drehachse bzw. um dessen Drehpunkt verstellt bzw. eingestellt werden. Als Hebel ist in der Physik bzw. Technik folglich ein mechanischer Kraftwandler verstanden, welcher aus einem starren Körper besteht, der an einem Angelpunkt drehbar befestigt ist. Infolgedessen wird insbesondere durch die Einstellung des Hebels und/oder der Federkraft des Federelementes das Drehmoment des Ankerelementes um dessen Ankerelementdrehachse justiert bzw. eingestellt.
Es wird eine magnetische Auslösevorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet. Folglich ist es denkbar eine magnetische Auslösevorrichtung der vorangegangenen Art bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendet.
Bei dem beschriebenen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer magnetischen Auslösevorrichtung, einer Überstromauslösevorrichtung und/oder einem elektrischen Schalter gemäß den vorangegangenen Aspekten der Erfindung beschrieben worden sind.
Eine aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte magnetische Auslösevorrichtung sowie Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Auslöseeinheit bzw. Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Überstromauslösevorrichtung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten magnetischen Auslösevorrichtung,
2 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer Überstromauslösevorrichtung, aufweisend zumindest eine Ausführungsform einer magnetischen Auslösevorrichtung,
3 eine Seitenansicht der in 2 dargestellten Ausführungsform der Überstromauslösevorrichtung, und
4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Überstromauslösevorrichtung, aufweisend zumindest eine Ausführungsform einer magnetischen Auslösevorrichtung.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In der 1 ist in perspektivischer Ansicht eine aus dem Stand der Technik bekannte magnetische Auslösevorrichtung 100 gezeigt. Die magnetische Auslösevorrichtung 100 weist ein Ankerelement 101, ein Federelement 102 sowie ein Jochelement 103 auf. Das Jochelement 103 ist derart geformt, dass die einzelnen Jochbügel 103.1 und 103.2 Aussparungen 103 bzw. hakenartige Vorsprünge 103.4 und 103.5 aufweisen, durch welche Haltebereiche zum Anordnen des Ankerelementes 101 an dem Jochelement 103 gebildet werden. Das Ankerelement 101 ist folglich an dem Jochelement 103 selbst angeordnet und mit diesem Jochelement 103 beweglich verbunden. Das Federelement 102 greift mit einem ersten Federelementende 102.1 in einen Querpin 104, welcher sich in einem unteren Bereich des Jochelementes 103 erstreckt. Mit einem zweiten Federelementende 102.2 greift das Federelement 102 in einen Eingriffsbereich 101 des Ankerelementes 101 ein, welcher zwischen einem ersten Ankerelementende 101.1 und einem weiten Ankerelementende 101.2 ausgebildet ist. Demzufolge wird das Ankerelement 101 mittels des Federelementes 102 in einer definierten Position gehalten bzw. vorgespannt. Je nach Verwendung eines bestimmten Typs des Federelements 102 wird auf das Ankerelement 101 eine definierte Federelementvorspannkraft aufgebracht, so dass bei Erzeugung eines elektrischen Magnetfeldes im Jochelement 103 eine Bewegung des Ankerelementes 101 in Richtung des Jochelementes 103 in Berücksichtigung der Stärke des erzeugten Magnetfeldes ermöglicht wird. Das bedeutet, dass bei der Verwendung eines Federelementes 102 mit einer hohen Federkraft das Ankerelement 101 erst in Richtung des Jochelementes 103 bewegt wird, wenn ein sehr starkes Magnetfeld durch das Jochelement 103 erzeugt wird. Demzufolge wird bei der Verwendung eines Federelementes 102 mit einer geringeren Federkraft eine schnellere magnetische Auslösung der magnetischen Auslösevorrichtung 100 und folglich eine frühere Bewegung des Ankerelementes 101 in Richtung des Jochelementes 103 auf Grund eines entsprechend geringeren Magnetfeldes ermöglicht. Für die Justierung der magnetischen Auslösung der magnetischen Auslösevorrichtung 100 müssen folglich entsprechend unterschiedliche Typen von Federelementen 102, welche eine unterschiedliche Federkraft aufweisen, verwendet werden, was wiederum zu einer Vielzahl an wählbaren Einzelteilen bei der Herstellung der magnetischen Auslösevorrichtung 100 führt.
Des Weiteren wird durch die Ausgestaltung des Jochelementes 103 und durch eine direkte Lagerung des Ankerelementes 101 am Jochelement 103 eine negative Beeinflussung der Bewegung des Ankerelementes 101 auf Grund zweier sich ausbildender Magnetfelder erzeugt. Das bedeutet, dass zum einen ein erstes Magnetfeld zwischen den einzelnen Jochbügeln 103.1 und 103.2 des Jochelementes 103 in dem Bereich erzeugt wird, welcher sich auf der Seite des Ankerelementes 101 befindet, welcher dem Federelement 102 gegenüberliegt. Währenddessen wird ein zweites Magnetfeld zwischen den einzelnen Jochbügeln 103.1 und 103.2 des Jochelementes 103 im Bereich der hakenartigen Vorsprünge 103.4 und 103.5 des Jochelementes 103 erzeugt, wobei die hakenartigen Vorsprünge 103.4 und 103.5 sich entlang der Seite des Ankerelementes 101 erstrecken, auf welcher sich auch das Federelement 102 befindet. Die beiden durch das Jochelement 103 erzeugten Magnetfelder beeinflussen sich derart negativ, dass beispielsweise eine verspätete Auslösung bzw. Bewegung des Ankerelementes 101 und folglich eine verzögerte bzw. verspätete Unterbrechung des Stromflusses des elektrischen Stromkreises bei Auftreten eines auslösenden Momentes, wie eines Kurzschlussmomentes, erfolgen kann.
In der 2 ist ein einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überstromauslösevorrichtung 30, aufweisend eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen magnetischen Auslösevorrichtung 1, gezeigt. Die magnetische Auslösevorrichtung 1 weist eine Ankerträgereinheit 10, ein Ankerelement 2 sowie ein Federelement 3 und ein Jochelement 4 auf. Die Ankerträgereinheit 10 selbst weist vorteilhaft ein Ankerhalteelement 11 sowie ein Verstellelement 12 auf. Das Jochelement 4 ist an einem Stromleitungselement 5 angeordnet, welches sich entlang der magnetischen Auslösevorrichtung 1 sowie auch einer hier zumindest teilweise gezeigten thermischen Auslösevorrichtung 20 erstreckt. Vorteilhaft verläuft das Stromleitungselement 5 durch die gesamte Überstromauslösevorrichtung 30 und weist vorteilhaft eine Ω-förmige (Omega-förmige) bzw. U-förmige Gestalt auf. Die thermische Auslösevorrichtung 20 weist ein Bimetallelement 21 auf, welches sich im Bereich des Jochelementes 4 entlang des Stromleitungselementes 5 und insbesondere eines Seitenschenkels des Stromleitungselementes 5 erstreckt. Vorteilhaft ist das Bimetallelement 21 zwischen den einzelnen Jochbügeln 4.1 und 4.2 des Jochelementes 4 angeordnet.
Das Ankerhaltelement 11 der Ankerträgereinheit 10 weist beispielsweise, wie in der 2 gezeigt, einen Bodenbereich 11.1 auf, welcher sich vorteilhaft entlang des Stromleitungselementes 5 und insbesondere des Bodenbereiches des Stromleitungselementes 5 erstreckt, welcher sich zwischen den einzelnen Seitenschenkeln des Stromleitungselementes 5 erstreckt. Das Ankerhalteelement 11 weist ferner einen Anschlagsbereich 11.2 auf, welcher, wie in der 2 gezeigt, in Form zweier Bügelbereiche bzw. Vorsprünge ausgestaltet ist, welche sich im Wesentlichen senkrecht von dem Bodenbereich 11.1 des Ankerhalteelementes 11 in Richtung eines zweiten Endes 2.2 des Ankerelementes 2 erstrecken. Zusätzlich weist das Ankerhalteelement 11 einen Verstellelementhaltebereich 11.3 auf, welcher vorteilhaft in einem Bereich derjenigen Seite des Anschlagsbereiches 11.2 angeordnet ist, welcher dem Bereich, in welchem das Ankerelement 2 am Ankerhalteelement 11 angeordnet ist, gegenüberliegt. Der Verstellelementhaltebereich 11.3 ist derart ausgestaltet, dass ein Verstellelement 12 von diesem gehalten werden kann, wobei mittels des Verstellelementhaltebereiches 11.3 vorteilhaft eine Bewegung des Verstellelementes 12 insbesondere in dessen Verstellelementlängsachse (vgl. beispielsweise 3) ermöglicht werden kann. Der Bodenbereich 11.1 des Ankerhalteelementes 11 weist vorteilhaft einen Lagerbereich 11.4 in Form einer Nut oder Aussparung des Bodenbereiches 11.1 auf, innerhalb dessen das Ankerelement 2 und insbesondere ein erstes Ankerelementende 2.1 des Ankerelementes 2 derart angeordnet ist, dass das Ankerelement 2 um einen Ankerelementdrehpunkt D bzw. um eine Ankerelementdrehachse D, drehbar bzw. schwenkbar gelagert ist. Die Ankerelementdrehachse D erstreckt sich vorteilhaft entlang einer Breite des Stromleitungselementes 5 und folglich im Wesentlichen orthogonal zu einer Verstellelementlängsachse des Verstellelementes 12.
Die gesamte Ankerträgereinheit 10 und insbesondere das Ankerhalteelement 11 kann entlang des Stromleitungselementes 5 und insbesondere entlang eines Bodenbereiches des Stromleitungselementes 5 gegenüber dem Jochelement 4 bewegt werden, so dass ein definierter Abstand zwischen dem Jochelement 4 und der Ankerträgereinheit 10 und insbesondere dem Ankerelement 2, welches auf der Ankerträgereinheit 10 angeordnet ist, realisiert werden kann. Das Ankerelement 2 weist zudem einen Eingriffsbereich 2.3 auf, in welchem insbesondere ein zweites Federelementende 3.2 des Federelementes 3 eingreift. Das erste Federelementende 3.1 des Federelementes 3 ist insbesondere an dem Verstellelement 12 angeordnet. Insbesondere greift das erste Federelementende 3.1 in einen entsprechenden hier nicht gezeigten Eingriffsbereich des Verstellelementes 12 derart ein, dass durch eine Bewegung des Verstellelementes 12 entlang dessen Verstellelementlängsachse bzw. Vertellelementachse auch das erste Federelementende 3.1 zumindest abschnittsweise entlang dieser Verstellelementlängsachse bewegt werden kann. Auf Grund der Bewegung des ersten Federelementendes 3.1 entlang der Verstellelementlängsachse wird die Federkraft des Federelementes 3 und/oder ein Abstand zwischen dem ersten Federelementende 3.1 und dem ersten Ankerelementende 2.1 verändert und insbesondere erhöht bzw. reduziert. Das heißt, in Berücksichtigung der Ausführungsform gemäß der 2 wird bei einer Bewegung des Federelementendes 3.1 in Richtung des Verstellelementhaltebereiches 11.3 beispielsweise die Federkraft des Federelementes 3 derart verändert, dass sich das Ankerelement 2 selbst in Richtung des Federelementes 3 um dessen Ankerelementdrehpunkt D bewegt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass basierend auf der Abstandsänderung und insbesondere Abstandserweiterung zumindest zwischen dem ersten Federelementende 3.1 und dem ersten Ankerelementende 2.1 ein Drehmoment des Ankerelementes 2 um dessen Ankerelementdrehpunkt D verändert und insbesondere erhöht wird. Demzufolge wird bei einer Bewegung des Verstellelementes 12 derart, dass das erste Federelementende 3.1 in Richtung des Ankerelementes 2 bewegt wird, beispielsweise die Federkraft des Federelementes 3 derart verändert, dass sich das Ankerelement 2 selbst in Richtung des Jochelementes 4 um dessen Ankerelementdrehpunkt D bewegt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass basierend auf der Abstandsänderung und insbesondere Abstandsminimierung zumindest zwischen dem ersten Federelementende 3.1 und dem ersten Ankerelementende 2.1 ein Drehmoment des Ankerelementes 2 um dessen Ankerelementdrehpunkt D verändert und insbesondere verringert wird. Der Anschlagsbereich 11.2 des Ankerhalteelements 11 dient vorteilhaft dafür, eine zu große Auslenkung des Ankerelementes 2 in Richtung des Verstellelementes 12 zu verhindern.
In der 3 ist eine Seitenansicht der in 2 gezeigten Ausführungsform der Überstromauslösevorrichtung 30 gezeigt. Das Jochelement 4 und insbesondere die Jochelementbügel 4.1 bzw. 4.2 weisen in dieser seitlichen Ansicht eine trapezförmige Gestalt auf, wobei insbesondere die Kante der Jochelementbügel 4.1 bzw. 4.2 des Jochelementes 4 schräg bzw. abgeschrägt verläuft, welche in Richtung des Ankerelementes 2 ausgerichtet ist. Auf Grund der Ausgestaltung bzw. Größe und/oder Anordnung des Jochelementes im Bereich des Stromleitungselementes 5 ist die Ankerträgereinheit 10 in einer ersten Position P1 im Bereich des Stromleitungselementes 5 angeordnet. Vorteilhaft kann die Ankerträgereinheit 10 in dem Bereich des Stromleitungselementes 5 variabel positioniert werden, welcher sich, wie in der 3 gezeigt, im Wesentlichen in horizontaler Richtung H zwischen den Seitenschenkeln des Stromleitungselementes 5 erstreckt. Dagegen ist das Jochelement 4 selbst vorteilhaft in dem Bereich des Stromleitungselementes 5 angeordnet, welcher sich im Wesentlichen, wie in der 3 gezeigt, in vertikaler Richtung V erstreckt und folglich einen Seitenschenkel des U-förmig ausgestalteten Stromleitungselementes 5 der Überstromauslösevorrichtung 30 darstellt. Das Verstellelement 12 ist zudem derart im Verstellelementhaltebereich 11.3 des Ankerhalteelementes 11 angeordnet, dass das Ankerelement 2 gegenüber dem Jochelement 4 im Wesentlichen schräg positioniert ist. Das Verstellelement 12 ist folglich derart entlang der Verstellelementlängsachse L weg von dem Ankerelement 2 und insbesondere dem Federelement 3 bewegt bzw. verschoben, dass das erste Federelementende 3.1 des Federelementes 3 in Richtung des Verstellelementhaltebereiches 11.3 des Ankerhalteelementes 3 positioniert ist, wodurch wiederum eine derartige Federkraft auf das Federelement 3 wirkt, dass insbesondere das Ankerelement 2 eine im Wesentlichen schräge Positionierung hinsichtlich des Jochelementes 4 einnimmt.
Dagegen zeigt die 4, in welcher eine weitere Ausführungsform einer Überstromauslösevorrichtung 30, aufweisend eine weitere Ausführungsform einer magnetischen Auslösevorrichtung 1, gezeigt ist, dass die Ankerträgereinheit 10 entlang des Stromleitungselementes 5 in einer zweiten Position P2 in Bezug auf das Jochelement 4 an dem Stromleitungselement 5 und insbesondere in dem Bereich des Stromleitungselements 5 angeordnet ist, welcher sich vorteilhaft im Wesentlichen zumindest teilweise in horizontaler Richtung H zwischen den Seitenschenkeln des U-förmigen Stromleitungselementes 5 erstreckt. Die zweite Position P2 der Ankerträgereinheit 10 ist folglich weiter beabstandet zum Jochelement ausgerichtet als die in der 3 gezeigte erste Position P1. Dies ist insbesondere dadurch begründet, dass das Jochelement 4 der in 4 gezeigten Ausführungsform eine andere Ausgestaltung bzw. abweichende Ausgestaltung zu dem Jochelement 4 der in 3 gezeigten Ausführungsform aufweist. So weisen insbesondere die Jochelementbügel 4.1 bzw. 4.2 des Jochelementes 4 in der seitlichen Darstellung eine im Wesentlichen quadratische Form auf, so dass insbesondere die Kanten der Jochelementbügel 4.1 bzw. 4.2, welche in Richtung des Ankerelementes 2 ausgerichtet sind, im Wesentlichen in vertikaler Richtung V verlaufen. Um folglich eine Berührung zwischen dem Ankerelement 2 und dem Jochelement 4 zu vermeiden, ist es demzufolge vorteilhaft möglich, die Ankerträgereinheit 10 entlang des Stromleitungselementes 5 weiter entfernt zum Jochelement 4 anzuordnen.
Des Weiteren ist in der 4 eine Verstellung des Verstellelementes 12 derart gezeigt, dass das Verstellelement 12 entlang der Verstellelementlängsachse L in Richtung des Ankerelementes 2 und insbesondere des Anschlagsbereiches 11.2 des Ankerhalteelementes 11 bewegt bzw. verschoben wurde. Dadurch wurde auch folglich das erste Federelementende 3.1 des Federelementes 3 in Richtung des Ankerelementes 2 positioniert. Auf Grund dieser Positionierung erstreckt sich die Ankerelementlängsachse - im Vergleich zu der Erstreckung der Ankerelementlängsachse, wie in 3 gezeigt - im Wesentlichen in vertikaler Richtung V, so dass, insbesondere im Vergleich zur Ausrichtung des Ankerelementes 2, wie in der 3 gezeigt, das Ankerelement 2 der 4 nahezu in einem rechten Winkel zum Bodenbereich 11.1 des Ankerhalteelementes 11 ausgerichtet ist.
Vorteilhaft weist das Ankerhalteelement 11 sowie auch das Verstellelement 12 und folglich die gesamte Ankerträgereinheit 10, wie in den 2 bis 4 gezeigt, ein nichtmagnetisches Material auf, wobei es zudem vorteilhaft möglich ist, dass die komplette Ankerträgereinheit 10 aus einem nicht-magnetischen Material besteht, so dass die Ausbildung eines zweiten Magnetfeldes, welches das erste Magnetfeld des Jochelementes 4 negativ beeinflussen könnte, vermieden wird. Des Weiteren ist auf Grund der Justierung der Federkraft des Federelementes 3 und/oder der Positionierung des Ankerelementes 2 gegenüber dem Jochelement 4 gemäß der oben genannten Art, vorteilhaft eine Teilereduktion hinsichtlich der Typenvielfalt der zu verwendenden Federelemente 3 möglich, wodurch die Herstellungskosten reduziert und die Produktqualität aufgrund einer prozesssicheren Montage erhöht werden können. Vorteilhaft kann folglich ein Auftreten von Verwechslungsfehlern auf Grund unterschiedlicher Federelementtypen dank der Verwendung vorteilhaft eines einzigen Federelementtyps vermieden werden.
Bezugszeichenliste

1: Magnetische Auslöseeinheit
2: Ankerelement
2.1: Erstes Ankerelementende
2.2: Zweites Ankerelementende
2.3: Eingriffsbereich des Ankerelementes
3: Federelement
3.1: Erstes Federelementende
3.2: Zweites Federelementende
4: Jochelement
4.1,4.2: Jochelementbügel
5: Stromleitungselement
10: Ankerträgerelement
11: Ankerhalteelement
11.1: Bodenbereich des Ankerhalteelementes
11.2: Anschlagsbereich des Ankerhalteelementes
11.3: Verstellelementhaltebereich des Ankerhalteelementes
11.4: Lagerbereich des Ankerhalteelementes
12: Verstellelement
20: Thermische Auslöseeinheit
21: Bimetallelement
30: Überstromauslösevorrichtung
100: Magnetische Auslöseeinheit
101: Ankerelement
101.1: Erstes Ankerelementende
101.2: Zweites Ankerelementende
102: Federelement
102.1: Erstes Federelementende
102.2: Zweites Federelementende
103: Jochelement
103.1, 103.2: Jochelementbügel
103.4: Aussparung
103.5: Hakenartige Vorsprünge
104: Querpin
H: Horizontale Richtung
L: Verstellelementachse/Verstellelementlängsachse
P1: Erste Position der Ankerträgereinheit
P2: Zweite Position der Ankerträgereinheit
V: Vertikale Richtung

Claims

Magnetische Auslösevorrichtung (1) eines elektrischen Schalters zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises beim Auftreten eines Kurzschlusses, wobei die magnetische Auslösevorrichtung (1) wenigstens ein Jochelement (4) zum Erzeugen eines Magnetfeldes in Abhängigkeit einer Stromstärke eines durch ein Stromleitungselement (5) fließenden elektrischen Stromes, ein sich auf ein veränderndes Magnetfeld beweglich reagierendes Ankerelement (2) und ein einen Stromschwellenwert für die Bewegung des Ankerelementes (2) definierendes Federelement (3) aufweist, wobei das Ankerelement (2) mittels eines ersten Ankerelementendes (2.1) an einer vom Jochelement (4) separierten Ankerträgereinheit (10) angeordnet und um eine Ankerelementdrehachse (D) schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerträgereinheit (10) gegenüber dem Jochelement (4) variabel positionierbar ist, und dass wenigstens das Ankerhalterelement (11) ein nicht magnetisches Material aufweist.
Magnetische Auslösevorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerträgereinheit (10) ein mit dem Federelement (3) interagierendes Verstellelement (12) aufweist.
Magnetische Auslösevorrichtung (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (12) eine Verstellschraube ist.
Magnetische Auslösevorrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerträgereinheit (10) ein Ankerhalteelement (11) zur Lagerung des Ankerelementes (2) aufweist.
Überstromauslösevorrichtung (30) eines elektrischen Schalters zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises beim Auftreten einer Überlast oder eines Kurzschlusses, wobei die Überstromauslösevorrichtung (30) eine thermische Auslösevorrichtung (20) zur Unterbrechung des Stromflusses im Falle einer Überlast und eine magnetische Auslösevorrichtung (1) zum Unterbrecher des Stromflusses im Falle eines Kurzschlusses aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Auslösevorrichtung (1) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4 ausgestaltet ist.
Elektrischer Schalter, insbesondere elektrischer Leistungsschalter, zum Unterbrechen eines Stromflusses eines elektrischen Schaltkreises beim Auftreten einer Überlast oder eines Kurzschlusses, aufweisend wenigstens eine Überstromauslösevorrichtung (30) gemäß Anspruch 5.
Verfahren zur Kalibrierung einer magnetischen Auslösung einer magnetischen Auslösevorrichtung (1) eines elektrischen Schalters, wobei - ein Verstellelement (12) einer Ankerträgereinheit (10) zur drehbaren Lagerung eines Ankerelementes (2) um eine Ankerelementdrehachse (D) entlang einer Verstellelementachse bewegt wird, sodass wenigstens eine Position zumindest eines Federelementendes (3.1, 3.2) eines mit dem Verstellelement (12) verbundenen Federelementes (3) verändert wird, um einen Stromschwellenwert einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass eine magnetische Auslösevorrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4 verwendet wird.