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Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Auslöser für elektromagnetische Schaltgeräte mit einem Anker, welcher in an einem Ende einen Stempelaufsatz, am anderen Ende einen Stempelendbereich aufweist, einem Permanentmagneten und einem Zwischenjoch, welche teilweise von einem Außenjoch umgeben sind, einer Spule, welche das Zwischenjoch umgibt, und einer Rückstellfeder, welche den Stempelendbereich des Ankers umgibt.
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Elektromagnetische Auslöser für elektromagnetische Schaltgeräte weisen einen Dauermagneten, eine Spule, eine Auslösefeder und einen beweglichen Anker für die Betätigung z. B. einer Schaltkinematik auf. Bei derartigen Aktoren schließt sich der magnetische Fluss eines Dauermagneten im Ruhezustand über den Anker sowie über einen magnetischen Rückschlusskreis. Dieser Fluss reicht aus, um den Anker gegen die Kraft einer gespannten Auslösefeder zu halten. Mittels einer sogenannten Gegenerregung in einer Auslösewicklung ist es möglich, den Fluss durch den Anker aufzuheben und auf einen magnetischen Nebenschluss zu verdrängen, so dass der Anker durch die Federkraft abfällt und beispielsweise eine Schaltkinematik betätigt.
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Dazu ist aus der
DE 100 26 813 B4 ein elektromagnetischer Auslöser, insbesondere für einen Fehlerstromschutzschalter bekannt, mit einem durch eine Feder in Auslöserichtung beaufschlagten Stößel, mit einer Permanentmagnetanordnung, einer Spule und einem Joch, wobei die Spule im Joch einen der Permanentmagnetanordnung entgegengesetzten magnetischen Fluss im Auslösefall erzeugt. Dabei überwindet die Federkraft die Anzugskraft der Permanentmagnetanordnung, wobei die Permanentmagnetanordnung und wenigstens ein den magnetischen Fluss zum Stößel leitender Polschuh dem Joch und dem Stößel so zugeordnet sind, dass sich der Stößel in einer ersten Stellung im Wirkungsbereich der Permanentmagnetanordnung und des Polschuhs befindet.
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Im Stand der Technik wird die Haltekraft zum vorgespannten Halten der Auslösefeder durch das Feld eines Permanentmagneten erzeugt. Im Freigabefall wird dieses Feld durch ein elektrisch erzeugtes und dem Permanentmagnetfeld genau entgegen gerichtetes, elektromagnetisches Feld kurzzeitig vollständig kompensiert. Die Haltekraft wird dabei zu Null. Die vorgespannte Auslösefeder gibt so die Verklinkung frei. Die dazu notwendige ggf. recht hohe elektrische Energie wird oft in Gestalt eines Kondensators bereitgestellt.
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Die
DE 10 2008 040 670 A1 beschreibt eine elektromagnetische Stellvorrichtung, beispielsweise für automatisierte Schaltgetriebe in Kraftfahrzeugen, mit einem Elektromagneten und einem beweglichen Anker, wobei der Elektromagnet als doppelspuliger Umkehrhubelektromagnet ausgebildet ist und der Anker durch Erregung jeweils einer Magnetspule in entgegengesetzte Extremstellungen bewegbar ist, am Anker ein eine Mittelstellung zwischen den beiden Extremstellungen definierendes Rastelement angeordnet ist, und ein steuerbares Verriegelungselement mit dem Rastelement in der Mittelstellung verriegelbar ist.
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Die
WO 2007/016985 A1 offenbart einen elektromagnetischen Aktuator, umfassend ein erstes und ein zweites ferromagnetisches Rahmenelement und eine Magnetspule, die mindestens ein weiteres ferromagnetisches Element umgibt, das sich jeweils vom ersten und zweiten Rahmenelement zum anderen erstreckt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen elektromagnetischen Auslöser sowie ein elektromagnetisches Schaltgerät mit einem erfindungsgemäßen Auslöser zu schaffen, welche eine wirtschaftlich kostengünstige technische Lösung bieten und dabei im Wesentlichen auf die Baugruppen der bekannten elektromagnetischen Auslöser zurückgreifen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektromagnetischen Auslöser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein elektromagnetisches Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Zudem ist in Anspruch 7 eine erfindungsgemäße Verwendung des elektromagnetischen Auslösers angegeben. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen elektromagnetischen Auslöser für elektromagnetische Schaltgeräte gelöst, welcher einen Anker, welcher an einem Ende einen Stempelaufsatz und am anderen Ende einen Stempelendbereich aufweist, einen Permanentmagneten und ein Zwischenjoch, welche teilweise von einem Außenjoch umgeben sind, eine Spule, welche das Zwischenjoch umgibt, und eine Rückstellfeder aufweist, welche den Stempelendbereich des Ankers umgibt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Bewegungsrichtung des Ankers parallel zur Ausrichtung der Spulenwindungen der Spule ausgebildet ist.
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Dieser gewinkelte Aufbau des elektromagnetischen Auslösers ermöglicht eine kompakte Bauweise, so dass zusätzlicher Bauraum für andere Funktionseinheiten im Schaltgerät ermöglicht wird. Weitere Vorteile dieser Lösung bestehen darin, dass weniger Teile benötigt werden, die bewegliche Masse des Ankers gering ist, so dass sich eine erhöhte Auslösegeschwindigkeit ergibt, und zudem keine weitere Auslösemechanik bereitgestellt werden muss.
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Eine Fortführung des erfindungsgemäßen Konzepts kann darin bestehen, dass der Stempelendbereich des Ankers in einem Spalt zwischen Zwischenjoch und Außenjoch gelagert ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Konzepts kann darin bestehen, dass im Bereich der Spule am Zwischenjoch eine Leiterplatte angeordnet ist, auf welcher die Spulenwindungen der Spule positioniert sind.
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Die Aufgabe wird außerdem durch ein erfindungsgemäßes elektromagnetisches Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Auslöser mit den oben beschriebenen Eigenschaften gelöst.
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Eine spezielle Ausgestaltung dieses erfindungsgemäßen Konzepts kann darin bestehen, dass das elektromagnetische Schaltgerät ein Leistungsschalter ist.
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Eine spezielle Fortführung dieses erfindungsgemäßen Konzepts kann darin bestehen, dass der Leistungsschalter einen erweiterten Weiteinstellbereich aufweist. Dazu werden in den Leistungsschalter ein Stromerfassungs- und Auswertebaustein sowie der erfindungsgemäße elektromagnetische Auslöser integriert.
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Als spezielle Anwendungsfälle der vorliegenden Erfindung ergibt sich die Verwendung des elektromagnetischen Auslösers in Nottüren oder/und Feuerschutztüren oder/und Spielzeug. Insbesondere Spielzeug mit Piezomotoren, welche kleine Hübe voraussetzen, ist als Anwendung für den erfindungsgemäßen elektromagnetischen Auslöser denkbar.
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Der erfindungsgemäße elektromagnetische Auslöser für elektromagnetische Schaltgeräte weist einen Anker, welcher an einem Ende einen Stempelaufsatz und am anderen Ende einen Stempelendbereich aufweist, einen Permanentmagneten und ein Zwischenjoch, welche teilweise von einem Außenjoch umgeben sind, eine Spule, welche das Zwischenjoch umgibt, sowie eine Rückstellfeder auf, welche den Stempelendbereich des Ankers umgibt. Erfindungsgemäß ist der Anker so im elektromagnetischen Auslöser positioniert, dass die Bewegungsrichtung des Ankers parallel zur Ausrichtung der Spulenwindungen der Spule ausgebildet ist. Dazu ist der Stempelendbereich des Ankers in einem Spalt zwischen Zwischenjoch und Außenjoch gelagert.
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Weitere Ausführungen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung erläutert.
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Dabei zeigt:
- 1 in einer schematischen Darstellung einen elektromagnetischen Auslöser aus dem Stand der Technik mit einem Anker, einem Joch, einer Spule und einem Permanentmagneten im Status, wenn die magnetische Kraft größer ist als die Federkraft;
- 2 in einer schematischen Darstellung den Aufbau nach 1, wenn die magnetische Kraft kleiner oder gleich der Federkraft ist;
- 3 in einer schematischen Darstellung den Aufbau nach 1 und 2, wenn die magnetische Kraft Null entspricht;
- 4 in einer schematischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Auslösers mit gewinkeltem Aufbau, wenn die magnetische Kraft größer ist als die Federkraft und die Spule stromlos vorliegt;
- 5 in einer schematischen Darstellung das Ausführungsbeispiel nach 4, wenn die Federkraft größer ist als die Summe aus magnetischer Kraft und Kraft der Spule;
- 6 in einer schematischen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Auslösers mit gewinkeltem Aufbau, wobei hier die Spulenwindungen auf einer Leiterplatte positioniert sind.
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1 zeigt einen elektromagnetischen Auslöser aus dem Stand der Technik mit einem Anker 1, einem Joch 2, einer Spule 3, einer Rückstellfeder 4 und einem Permanentmagneten 5 sowie einer Kommutierungsplatte 6 im Status, wenn die magnetische Kraft größer ist als die Federkraft und kein Stromfluss durch die Spule 3 besteht. Der Anker 1 ist im unteren Endbereich von der Rückstellfeder 4 umgeben und wird innerhalb des Jochs 2 von der Spule 3 umgeben. Die Kommutierungsplatte 6 ist zwischen dem Endbereich des Ankers 1 und dem Permanentmagneten 5 im Joch 2 angeordnet.
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In 2 ist der Aufbau nach 1 dargestellt, wenn die magnetische Kraft kleiner oder gleich der Federkraft ist und der Stromfluss in der Spule 3 zunimmt.
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3 zeigt den Fall, wenn die magnetische Kraft Null entspricht. In diesem Fall löst sich der Anker 1 von der Kommutierungsplatte 6;
4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Auslösers mit gewinkeltem Aufbau, wenn die magnetische Kraft größer ist als die Federkraft und die Spule stromlos vorliegt. Der erfindungsgemäße elektromagnetische Auslöser für elektromagnetische Schaltgeräte weist einen Anker 7, welcher an einem Ende einen Stempelaufsatz 8 und am anderen Ende einen Stempelendbereich 9 aufweist, einen Permanentmagneten 10 und ein Zwischenjoch 11, welche teilweise von einem Außenjoch 12 umgeben sind, eine Spule 13, welche das Zwischenjoch 11 umgibt, sowie eine Rückstellfeder 14 auf, welche den Stempelendbereich 9 des Ankers 7 umgibt. Erfindungsgemäß ist der Anker 7 so im elektromagnetischen Auslöser positioniert, dass die Bewegungsrichtung des Ankers 7 parallel zur Ausrichtung der Spulenwindungen der Spule 13 ausgebildet ist. Dazu ist der Stempelendbereich 9 des Ankers 7 in einem Spalt 15 zwischen Zwischenjoch 11 und Außenjoch 12 gelagert.
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In 5 ist das Ausführungsbeispiel nach 4 dargestellt für den Fall, wenn die Federkraft größer ist als die Summe aus magnetischer Kraft und Kraft der Spule. In diesem Fall vergrößert der Stempelendbereich 9 des Ankers 7 seinen Abstand zum Zwischenjoch 11.
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6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Auslösers mit gewinkeltem Aufbau, wobei hier die Spulenwindungen der Spule 13 im Bereich des Zwischenjochs 11 auf einer Leiterplatte 16 positioniert sind.
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Der erfindungsgemäße elektromagnetische Auslöser für elektromagnetische Schaltgeräte zeichnet sich dadurch aus, dass weniger Teile benötigt werden, die bewegliche Masse des Ankers gering ist, so dass sich eine erhöhte Auslösegeschwindigkeit ergibt, und zudem keine weitere Auslösemechanik bereitgestellt werden muss.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anker
- 2
- Joch
- 3
- Spule
- 4
- Rückstellfeder
- 5
- Permanentmagnet
- 6
- Kommutierungsplatte
- 7
- Anker
- 8
- Stempelaufsatz
- 9
- Stempelendbereich
- 10
- Permanentmagnet
- 11
- Zwischenjoch
- 12
- Außenjoch
- 13
- Spule
- 14
- Rückstellfeder
- 15
- Spalt
- 16
- Leiterplatte
