DE102019203956A1 - Switching device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (2) zum Schalten einer elektrischen Last (4) an einem Versorgungsnetz (8), Die Schaltvorrichtung weist einen um eine Drehachse (D) rotatorisch verstellbaren Drehzylinder (22) mit einer Mantelfläche (24), einen Aktor (18) zum Drehverstellen des Drehzylinders (22), eine im Drehzylinder (22) rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke (26), an deren Enden jeweils ein Kontakt (28) angeordnet ist, wobei die Kontakte (28) in einer jeweiligen Aussparung (30) der Mantelfläche (24) des Drehzylinders (22) einsitzen und über die Mantelfläche (24) hinausragen, und eine Aufnahme (38) für den Drehzylinder (22) auf, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakte (42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48') derart angeordnet ist, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders (22) zwei der Gegenkontakte (42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48') mittels der ersten Kontaktbrücke (26) elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte (42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48') elektrisch getrennt sind.The invention relates to a switching device (2) for switching an electrical load (4) on a supply network (8). The switching device has a rotary cylinder (22) which can be rotated about an axis of rotation (D) and has a lateral surface (24), an actuator (18) ) for rotational adjustment of the rotary cylinder (22), a first contact bridge (26) held in a rotationally fixed manner in the rotary cylinder (22), at the ends of which a contact (28) is arranged, the contacts (28) in a respective recess (30) in the lateral surface (24) of the rotary cylinder (22) and protrude beyond the lateral surface (24), and a receptacle (38) for the rotary cylinder (22) in which a number of mating contacts (42, 42 ', 44, 44', 46 , 46 ', 48, 48') is arranged in such a way that, by rotationally adjusting the rotary cylinder (22), two of the mating contacts (42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48') by means of the first contact bridge (26) electrically connected or the mating contacts (42, 42 ', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48') electrically are separated.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zum Schalten einer elektrischen Last an einem Versorgungsnetz, mit einem um eine Drehachse rotatorisch verstellbaren Drehzylinder, in welchem eine Kontaktbrücke aufgenommen ist.The invention relates to a switching device for switching an electrical load on a supply network, with a rotary cylinder which is rotatably adjustable about an axis of rotation and in which a contact bridge is received.
Zur Versorgung einer elektrischen Last (eines elektrischen Verbrauchers) mit elektrischer Energie ist diese zweckmäßig an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen .In order to supply an electrical load (an electrical consumer) with electrical energy, it is expediently connected to an electrical supply network.
In einem Fehlerfall des Versorgungnetzes oder der Last kann es dabei notwendig sein, die Last vom Versorgungsnetz (elektrisch) zu trennen. Beispielsweise weist das Versorgungsnetz eine Anzahl an Gleichstromnetzen und/oder Wechselstromnetzen auf, wobei jedes der Gleichstromnetze und der Wechselstromnetze einen sogenannten Versorgungszweig bilden. Soll die Last allerdings dauerhaft betrieben werden, muss diese bei einem Ausfall des an diese angeschlossenen Versorgungszweigs des Versorgungsnetzes, also sofern dieser Versorgungszweigs keine elektrische Energie oder lediglich eine zum Betrieb der Last nicht ausreichende elektrische Energie bereitstellt, von diesem (ersten) Versorgungszweig auf einen anderen (zweiten) Versorgungszweig des Versorgungsnetz geschaltet werden. Beispielsweise wird die Last bei Ausfall eines mit der Last verbundenen Wechselstromnetz (AC-Versorgungszweig) für eine Notversorgung auf einen Gleichstromnetz (DC-Versorgungszweig) geschaltet.In the event of a fault in the supply network or the load, it may be necessary to (electrically) disconnect the load from the supply network. For example, the supply network has a number of direct current networks and / or alternating current networks, each of the direct current networks and the alternating current networks forming a so-called supply branch. If, however, the load is to be operated permanently, it must be transferred from this (first) supply branch to another in the event of a failure of the supply branch of the supply network connected to it, i.e. if this supply branch does not provide any electrical energy or only insufficient electrical energy to operate the load (Second) supply branch of the supply network are switched. For example, if an alternating current network (AC supply branch) connected to the load fails, the load is switched to a direct current network (DC supply branch) for an emergency supply.
Beispielsweise ist die Last mittels eines Netzteils an das Versorgungsnetz angeschlossen. Dieses weist typischerweise einen Puffer, beispielsweise Kondensatoren auf, welche bei einem Ausfall des an die Last angeschlossenen Versorgungszweigs für eine vergleichsweise kurze, auch als Überbrückungszeit bezeichnete, Zeitdauer ausreichend elektrische Energie zum Betrieb der Last zur Verfügung stellen. Die Überbrückungszeit beträgt dabei etwa 10 ms (Millisekunden).
Um die Last zwischen zwei Versorgungszweigen des Versorgungsnetzes zu schalten, können mechanische Schalter verwendet werden. Allerdings ist für das Schalten solcher mechanischen Schalter eine vergleichsweise lange Zeitdauer notwendig, welche typischerweise länger ist als die mittels des Puffers des Netzteils realisierbare Überbrückungszeit. Infolge dessen wird die Last beispielsweise nicht ausreichend mit elektrischer Energie versorgt, so dass diese nicht zuverlässig betrieben oder sogar deren Betrieb vollständig unterbrochen werden kann.For example, the load is connected to the supply network by means of a power supply unit. This typically has a buffer, for example capacitors, which, in the event of failure of the supply branch connected to the load, provide sufficient electrical energy for operating the load for a comparatively short period of time, also known as the bridging time. The bridging time is around 10 ms (milliseconds).
Mechanical switches can be used to switch the load between two supply branches of the supply network. However, a comparatively long period of time is necessary for switching such mechanical switches, which is typically longer than the bridging time that can be achieved by means of the buffer of the power supply unit. As a result, the load is not supplied with sufficient electrical energy, for example, so that it cannot be operated reliably or its operation can even be completely interrupted.
Alternativ werden Halbleiterschalter zum Schalten der Last zwischen zwei Versorgungszweigen herangezogen. Bei diesen erfolgt allerdings keine galvanische Trennung des entsprechenden Versorgungszweiges von der Last. Allerdings ist eine galvanische Trennung für manche Anwendungen, insbesondere aufgrund von sicherheitstechnischen Vorgaben, erforderlich, so dass diese Halbleiterschalter nicht verwendet werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Schaltvorrichtung anzugeben. Insbesondere sollen dabei mittels der Schaltvorrichtung ein Schalten einer Last und/oder ein Schalten der Last zwischen mindestens zwei Versorgungszweigen eines Versorgungsnetzes möglichst schnell erfolgen.Alternatively, semiconductor switches are used to switch the load between two supply branches. With these, however, there is no galvanic separation of the corresponding supply branch from the load. However, galvanic isolation is necessary for some applications, in particular due to safety-related requirements, so that these semiconductor switches cannot be used.
The invention is based on the object of specifying a suitable switching device. In particular, the switching device should be used to switch a load and / or switch the load between at least two supply branches of a supply network as quickly as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Advantageous further developments and refinements are the subject matter of the subclaims.
Die Schaltvorrichtung weist hierzu einen um eine Drehachse rotatorisch verstellbaren, also drehbaren, Drehzylinder auf. Zum Drehverstellen des Drehzylinders weist die Schaltvorrichtung des Weiteren einen mit diesem gekoppelten Aktor (Aktuator) auf. Vorzugsweise ist der Drehzylinder dabei hohlzylindrisch ausgebildet, so dass dessen Trägheitsmoment möglichst gering ist.For this purpose, the switching device has a rotary cylinder that is rotatably adjustable, that is to say rotatable, about an axis of rotation. For rotational adjustment of the rotary cylinder, the switching device also has an actuator (actuator) coupled to it. The rotary cylinder is preferably designed as a hollow cylinder so that its moment of inertia is as low as possible.
Dabei ist im Drehzylinder eine erste Kontaktbrücke aufgenommen, welche bezüglich des Drehzylinders rotationsfest ist. An den Enden der Kontaktbrücke ist jeweils ein auch als Kontaktstück bezeichneter Kontakt angeordnet. Insbesondere ist der Kontakt am jeweiligen Ende befestigt. Beispielsweise ist der Kontakt hierzu an das jeweilige Ende genietet, geschweißt oder gelötet. Die Kontakte sitzen in einer jeweiligen Aussparung der Mantelfläche des Drehzylinders ein und ragen über die Mantelfläche, insbesondere in einer zur Drehachse senkrechten Radialrichtung, hinaus. Vorzugsweise sind die Aussparungen dabei in einer Gegenüberstellung im Drehzylinder angeordnet. Mit anderen Worten sind die Aussparungen vorzugsweise auf einer gemeinsamen Geraden angeordnet, welche senkrecht zur Drehachse angeordnet ist und durch diese verläuft.In this case, a first contact bridge is received in the rotary cylinder, which is fixed against rotation with respect to the rotary cylinder. A contact, also referred to as a contact piece, is arranged at each end of the contact bridge. In particular, the contact is attached to the respective end. For example, the contact is riveted, welded or soldered to the respective end. The contacts sit in a respective recess in the jacket surface of the rotary cylinder and protrude beyond the jacket surface, in particular in a radial direction perpendicular to the axis of rotation. The recesses are preferably arranged opposite one another in the rotating cylinder. In other words, the recesses are preferably arranged on a common straight line which is arranged perpendicular to the axis of rotation and runs through it.
Weiterhin weist die Schaltvorrichtung eine Aufnahme für den Drehzylinder auf. Diese ist dabei als ein separates Teil in einem Gehäuse der Schaltvorrichtung eingebracht oder vorzugsweise in das Gehäuse integriert, insbesondere an dieses angeformt.Furthermore, the switching device has a receptacle for the rotary cylinder. This is introduced as a separate part in a housing of the switching device or is preferably integrated into the housing, in particular molded onto it.
In der Aufnahme ist eine Anzahl an Gegenkontakten (Gegenkontaktstücken) derart angeordnet, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders in eine entsprechende Drehposition (Winkelposition) zwei der Gegenkontakte mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte elektrisch getrennt sind. Die Anzahl an Gegenkontakte umfasst somit zwei Gegenkontakte oder mehr als zwei Gegenkontakte. Also sind in der Aufnahme mindestens zwei Gegenkontakte angeordnet. Zusammenfassend sind zwei der Gegenkontakt bzw., sofern lediglich zwei Gegenkontakte vorhanden sind, die beiden Gegenkontakte in einer entsprechenden Drehposition mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch miteinander verbunden und in einer hierzu unterschiedlichen Drehposition elektrisch (galvanisch) voneinander getrennt.A number of mating contacts (mating contact pieces) are arranged in the receptacle such that two of the mating contacts are electrically connected by means of the first contact bridge or the mating contacts are electrically separated by rotating the rotary cylinder into a corresponding rotational position (angular position). The number of mating contacts thus comprises two mating contacts or more than two mating contacts. So are in the Receiving at least two mating contacts arranged. In summary, two of the mating contacts or, if only two mating contacts are present, the two mating contacts are electrically connected to one another in a corresponding rotary position by means of the first contact bridge and electrically (galvanically) separated from one another in a different rotary position.
Zum Schalten einer elektrischen Last an einem Versorgungsnetz, also zum Verbinden der Last mit dem Versorgungsnetz oder zum Trennen der Last vom Versorgungsnetz, ist dabei einer dieser beiden Gegenkontakte mit einem (ersten) Lastanschluss für die Last verbunden. Also ist dieser (lastseitige) Gegenkontakt zum Anschließen der Last und der andere (netzseitige) Gegenkontakt der beiden Gegenkontakte, insbesondere über einen zugeordneten Versorgungsnetzanschluss, zum Anschließen an das Versorgungsnetz vorgesehen.To switch an electrical load on a supply network, that is to say to connect the load to the supply network or to disconnect the load from the supply network, one of these two mating contacts is connected to a (first) load connection for the load. This (load-side) mating contact is therefore provided for connecting the load and the other (network-side) mating contact of the two mating contacts, in particular via an associated supply network connection, is provided for connection to the supply network.
Zusammenfassend wird zum Trennen der Last vom Versorgungsnetz der Drehzylinder derart gedreht (drehverstellt), dass die entsprechenden Gegenkontakte nicht weiter mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch verbunden, also galvanisch voneinander getrennt sind. Vorteilhaft ist aufgrund der galvanischen Trennung ist ein vergleichsweise sicheres Trennen der Last vom Versorgungsnetz realisiert. Entsprechend wird zum Verbinden der Last mit dem Versorgungsnetz der Drehzylinder derart gedreht (drehverstellt), dass die entsprechenden Gegenkontakte mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch verbunden sind. Vorteilhaft erfolgt das Schalten der elektrischen Last anhand der Drehverstellung des Drehzylinders vergleichsweise schnell.In summary, to disconnect the load from the supply network, the rotary cylinder is rotated (rotatably adjusted) in such a way that the corresponding mating contacts are no longer electrically connected by means of the first contact bridge, that is to say are galvanically separated from one another. A comparatively safe separation of the load from the supply network is advantageous due to the galvanic separation. Correspondingly, in order to connect the load to the supply network, the rotary cylinder is rotated (rotatably adjusted) in such a way that the corresponding mating contacts are electrically connected by means of the first contact bridge. The switching of the electrical load advantageously takes place comparatively quickly on the basis of the rotary adjustment of the rotary cylinder.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind zum Schalten des ersten Lastanschlusses von einem ersten Versorgungszweig auf einen zweiten Versorgungszweig des Versorgungsnetzes für jeden der Versorgungszweige jeweils ein lastseitiger erster Gegenkontakt und ein dem jeweiligen Versorgungszweig zugeordneter erster Gegenkontakt vorgesehen. Die Anzahl an Gegenkontakten umfasst die ersten Gegenkontakte. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.According to an advantageous development, a load-side first mating contact and a first mating contact assigned to the respective supply branch are provided for each of the supply branches for switching the first load connection from a first supply branch to a second supply branch of the supply network. The number of mating contacts includes the first mating contacts. This aspect represents an independent invention.
Das Schalten des für die Last vorgesehenen ersten Lastanschlusses vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig ist durch eine Drehverstellung der ersten Kontaktbrücke bewirkt. Dabei wird aufgrund der Drehverstellung der netzseitige erste Gegenkontakt des ersten Versorgungszweigs vom lastseitigen ersten Gegenkontakt elektrisch getrennt und der netzseitige erste Gegenkontakt des zweiten Versorgungszweig mittels der ersten Kontaktbrücke mit dem anderen lastseitigen ersten Gegenkontakt elektrisch verbunden.The switching of the first load connection provided for the load from the first supply branch to the second supply branch is effected by a rotary adjustment of the first contact bridge. Due to the rotary adjustment, the first mating contact on the mains side of the first supply branch is electrically isolated from the first mating contact on the load side and the first mating contact on the mains side of the second supply branch is electrically connected to the other first mating contact on the load side by means of the first contact bridge.
Analoges gilt für das Schalten des ersten Lastanschlusses vom zweiten Versorgungszweig auf den ersten Versorgungszweig.The same applies to the switching of the first load connection from the second supply branch to the first supply branch.
Zusammenfassend ist auf diese Weise der erste Lastanschluss mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Versorgungszweig verbindbar, so dass dort ein entsprechendes elektrisches Potential anliegt. Diese Ausgestaltung der Schaltvorrichtung wird insbesondere dann herangezogen, sofern die beiden Versorgungsnetze das gleiche Bezugspotential, insbesondere Masse, aufweisen und dieses an der Last anliegt.In summary, in this way the first load connection can be connected to the first or to the second supply branch, so that a corresponding electrical potential is applied there. This embodiment of the switching device is used in particular if the two supply networks have the same reference potential, in particular ground, and this is applied to the load.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist zum Schalten eines für die Last vorgesehenen zweiten Lastanschlusses vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig des Versorgungsnetzes eine zweite Kontaktbrücke vorgesehen. Die Last ist dabei zwischen den ersten Lastanschluss und den zweiten Lastanschluss und somit zwischen die erste Kontaktbrücke und die zweite Kontaktbrücke schaltbar und zweckmäßigerweise auch geschaltet. So ist eine der Kontaktbrücken der Last vorgeschaltet und die andere der Kontaktbrücken der Last nachgeschaltet.According to an advantageous development, a second contact bridge is provided for switching a second load connection provided for the load from the first supply branch to the second supply branch of the supply network. The load is switchable and expediently also switched between the first load connection and the second load connection and thus between the first contact bridge and the second contact bridge. One of the contact bridges is connected upstream of the load and the other of the contact bridges is connected downstream of the load.
Weiterhin sind für jeden der Versorgungszweige jeweils ein lastseitiger zweiter Gegenkontakt und ein dem jeweiligen Versorgungszweig zugeordneter netzseitiger zweiter Gegenkontakt vorgesehen. Dabei ist die zweite Kontaktbrücke rotationsfest bezüglich des Drehzylinders, mit anderen Worten dreht die zweite Kontaktbrücke um den gleichen Winkel und um die gleiche Drehachse wie der Drehzylinder bei dessen Drehverstellung. Die Anzahl an Gegenkontakten umfasst die zweiten Gegenkontakte.Furthermore, a second counter-contact on the load side and a second counter-contact on the network side assigned to the respective supply branch are provided for each of the supply branches. The second contact bridge is rotationally fixed with respect to the rotary cylinder, in other words the second contact bridge rotates through the same angle and around the same axis of rotation as the rotary cylinder when it is rotationally adjusted. The number of mating contacts includes the second mating contacts.
In analoger Weise zum Schalten des ersten Lastanschlusses vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig ist das Schalten des zweiten Lastanschlusses vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig durch eine Drehverstellung der zweiten Kontaktbrücke bewirkt. Also wird aufgrund der Drehverstellung des Drehzylinders - und somit der zweiten Kontaktbrücke - der netzseitige zweite Gegenkontakt des erste Versorgungszweigs vom lastseitigen Gegenkontakt elektrisch getrennt und der netzseitige zweite Gegenkontakt des zweiten Versorgungszweig mittels der zweiten Kontaktbrücke mit dem anderen lastseitigen zweiten Gegenkontakt elektrisch verbunden. Vorteilhaft erfolgt das Schalten des ersten Lastanschlusses für die elektrische Last vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig oder umgekehrt anhand der Drehverstellung des Drehzylinders ersten vergleichsweise schnell. Beispielsweise beträgt eine hierzu notwendige Schaltzeit weniger als 5 ms (Millisekunden). Insbesondere ist es somit ermöglicht, den ersten Lastanschluss vor Ablauf der eingangs dargelegten Überbrückungszeit zu schalten.In a manner analogous to switching the first load connection from the first supply branch to the second supply branch, the switching of the second load connection from the first supply branch to the second supply branch is effected by a rotary adjustment of the second contact bridge. So due to the rotary adjustment of the rotary cylinder - and thus the second contact bridge - the network-side second mating contact of the first supply branch is electrically separated from the load-side mating contact and the network-side second mating contact of the second supply branch is electrically connected to the other load-side, second mating contact by means of the second contact bridge. The switching of the first load connection for the electrical load from the first supply branch to the second supply branch or vice versa is advantageously carried out comparatively quickly on the basis of the rotary adjustment of the rotary cylinder first. For example, a switching time required for this is less than 5 ms (milliseconds). In particular, it is enables the first load connection to be switched before the bridging time set out above has expired.
Zusammenfassend ist die Last zum Anschluss zwischen der ersten und der zweiten Kontaktbrücke vorgesehen.In summary, the load is provided for connection between the first and the second contact bridge.
Aufgrund der zueinander rotationsfesten Anordnung der ersten und der zweiten Kontaktbrücke werden sowohl der erste Lastanschluss als auch der zweite Lastanschluss zusammen, also synchron, vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig oder umgekehrt geschaltet. Weiterhin ist es somit besonders vorteilhafterweise ermöglicht, die Last zwischen einem als Gleichstromnetz ausgebildeten ersten Versorgungszweig und einem als Wechselstromnetz ausgebildeten zweiten Versorgungszweig oder zwischen zwei Wechselstromnetzen oder zwischen zwei Gleichstromnetzen mit unterschiedlichen Bezugspotentialen zu schalten.Due to the mutually rotationally fixed arrangement of the first and the second contact bridge, both the first load connection and the second load connection are switched together, that is, synchronously, from the first supply branch to the second supply branch or vice versa. Furthermore, it is thus particularly advantageously possible to switch the load between a first supply branch designed as a direct current network and a second supply branch designed as an alternating current network or between two alternating current networks or between two direct current networks with different reference potentials.
Beispielsweise können in analoger Weise weitere Versorgungszweige des Versorgungsnetzes an die Last geschaltet werden. Insbesondere weist die Schaltvorrichtung hierfür eine oder mehrere weitere Kontaktbrücken auf, welche in zumindest einem weiteren Drehzylinder rotationsfest zur ersten Kontaktbrücke aufgenommen sind.For example, further supply branches of the supply network can be connected to the load in an analogous manner. In particular, the switching device has one or more further contact bridges for this purpose, which are received in at least one further rotary cylinder in a rotationally fixed manner to the first contact bridge.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltvorrichtung sind sowohl die erste Kontaktbrücke als auch die zweite Kontaktbrücke im Drehzylinder aufgenommen, wobei zwischen der ersten Kontaktbrücke und der zweiten Kontaktbrücke ein Zylinderzwischenboden des Drehzylinders angeordnet ist, und wobei die erste Kontaktbrücke und die zweite Kontaktbrücke, geeigneterweise um 90°, bezüglich der Drehachse zueinander verdreht angeordnet sind. Dabei sind der Zylinderzwischenboden sowie die Mantelfläche des Drehzylinders vorzugsweise aus einem elektrisch isolierend wirkenden Material gebildet. Aufgrund der Aufnahme der beiden Kontaktbrücken in den Drehzylinder sind die beiden Kontaktbrücken vorteilhaft bauraumsparend angeordnet. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.According to an advantageous embodiment of the switching device, both the first contact bridge and the second contact bridge are accommodated in the rotary cylinder, an intermediate cylinder floor of the rotary cylinder being arranged between the first contact bridge and the second contact bridge, and the first contact bridge and the second contact bridge, suitably at 90 ° , are arranged rotated with respect to the axis of rotation to one another. The intermediate cylinder base and the lateral surface of the rotary cylinder are preferably formed from an electrically insulating material. Due to the inclusion of the two contact bridges in the rotary cylinder, the two contact bridges are advantageously arranged in a space-saving manner. This aspect represents an independent invention.
Alternativ hierzu weist die Schaltvorrichtung hierzu zwei separate Drehzylinder auf, wobei die beiden Drehzylinder zueinander rotationsfest sind.As an alternative to this, the switching device has two separate rotary cylinders for this purpose, the two rotary cylinders being non-rotatable with respect to one another.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die ersten Gegenkontakte und die zweiten Gegenkontakte in zueinander parallelen und beabstandeten Ebenen angeordnet, welche senkrecht zur Drehachse orientiert sind. Zweckmäßig ist in den beiden Ebenen jeweils die entsprechende Kontaktbrücke angeordnet. Somit ist eine unbeabsichtigte Kontaktierung der ersten Kontaktbrücke mit den zweiten Gegenkontakten bzw. der zweiten Kontaktbrücke mit den ersten Gegenkontakten vermieden.According to an expedient embodiment, the first mating contacts and the second mating contacts are arranged in mutually parallel and spaced planes which are oriented perpendicular to the axis of rotation. The corresponding contact bridge is expediently arranged in each of the two levels. Unintentional contacting of the first contact bridge with the second mating contacts or the second contact bridge with the first mating contacts is thus avoided.
Bei der Anordnung der ersten Kontaktbrücke, der zweiten Kontaktbrücke und ggf. weiterer Kontaktbrücken in zueinander parallelen und beabstandeten Ebenen ist es auch ermöglicht, dreiphasig, wobei beispielsweise ein Nullleiter mittels einer der Kontaktbrücken geschaltet wird, oder alternativ mehrere Lasten analog zu der oben dargestellten Weise zu Schalten.With the arrangement of the first contact bridge, the second contact bridge and possibly further contact bridges in mutually parallel and spaced planes, it is also possible to three-phase, for example, a neutral conductor being switched by means of one of the contact bridges, or alternatively several loads analogous to the manner shown above Switching.
Zweckmäßigerweise weisen die Gegenkontakte einen äquidistanten Winkelabstand bezüglich der Drehachse zueinander auf. Bei zwei Versorgungszweigen, denen jeweils vier Gegenkontakten zugeordnet sind, beträgt der Winkelabstand der Gegenkontakte also 45°.The mating contacts expediently have an equidistant angular distance from one another with respect to the axis of rotation. In the case of two supply branches, each of which is assigned four mating contacts, the angular distance between the mating contacts is 45 °.
Ist eine Schaltung der Last zwischen mehr als zwei Versorgungszweigen vorgesehen, so beträgt der Abstand der Gegenkontakte 90° dividiert durch die Anzahl der Versorgungszweige.If the load is to be switched between more than two supply branches, the distance between the mating contacts is 90 ° divided by the number of supply branches.
Gemäß einer geeigneten Weiterbildung weist der Aktor einen rotationsfest mit dem Drehzylinder gekoppelten und um die Drehachse drehbaren Dauermagneten sowie eine Spule auf. Die Spule ist dabei zweckmäßigerweise auf der dem Drehzylinder abgewandten Seite des Dauermagneten angeordnet. Die Spule dient der Erzeugung eines eine Rotation des Drehzylinders bewirkenden Magnetfeldes. Der Dauermagnet ist dabei scheibenförmig ausgebildet und erstreckt sich in einer senkrecht zur Drehachse orientierten Ebene. Weiterhin ist der Dauermagnet zweckmäßigerweise kreisförmig ausgebildet.According to a suitable development, the actuator has a permanent magnet that is coupled to the rotary cylinder in a rotationally fixed manner and rotatable about the axis of rotation, as well as a coil. The coil is expediently arranged on the side of the permanent magnet facing away from the rotary cylinder. The coil is used to generate a magnetic field that causes the rotary cylinder to rotate. The permanent magnet is disk-shaped and extends in a plane oriented perpendicular to the axis of rotation. Furthermore, the permanent magnet is expediently circular.
Vorzugsweise erstreckt sich die Spulenachse senkrecht zur Drehachse. Zudem umfasst die Spule geeigneterweise einen weichmagnetischen Kern, an dessen beiden Enden jeweils einen Polschuh mit einer zum Dauermagneten parallel orientierten (Magnetpol-)Fläche angeordnet ist.The coil axis preferably extends perpendicular to the axis of rotation. In addition, the coil suitably comprises a soft magnetic core, at each of the two ends of which a pole piece with a (magnetic pole) surface oriented parallel to the permanent magnet is arranged.
Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung weist der Dauermagnet zwei, insbesondere halbkreisförmige, Sektoren auf, wobei die magnetische Polarisation der beiden Sektoren in bzw. entgegen einer parallel der Axialrichtung gerichtet ist. Dabei sind die Sektoren bezüglich der Drehachse vorzugsweise derart angeordnet, dass die Drehachse in einer gedachten Trennebene zwischen den Sektoren verläuft.According to a suitable embodiment, the permanent magnet has two, in particular semicircular, sectors, the magnetic polarization of the two sectors being directed in or against a parallel to the axial direction. The sectors are preferably arranged with respect to the axis of rotation in such a way that the axis of rotation runs in an imaginary dividing plane between the sectors.
Zweckmäßig ist der Dauermagnet mittels eines Halteelements rotationsfest mit dem Drehzylinder gekoppelt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Halteelement eine Abdeckung auf, welche auf der der Spule abgewandten Seite des Dauermagneten angeordnet ist und diese Seite des Dauermagneten zumindest teilweise überdeckt. Die Abdeckung oder alternativ das gesamte Halteelement ist dabei aus einem weichmagnetischen Material gebildet. Dieser Aspekt stellt ebenfalls eine eigenständige Erfindung dar. Auf diese Weise ist das magnetische Feld mittels der Abdeckung im Bereich des Dauermagneten geführt und/oder eine Aufnahme des magnetischen Flusses durch die Abdeckung ist verbessert. Dies erleichtert vorteilhaft die Verdrängung des magnetischen Feldes des Dauermagneten bei Bestromung der Spule. Die damit bewirkte Drehbewegung des Dauermagneten und somit des Drehzylinders erfolgt auf diese Weise vergleichsweise effizient und/oder die Drehung erfolgt vergleichsweise schnell, also mit einer vergleichsweise hohen Drehgeschwindigkeit.The permanent magnet is expediently coupled to the rotary cylinder in a rotationally fixed manner by means of a holding element. According to an advantageous development, the holding element has a cover which is arranged on the side of the permanent magnet facing away from the coil and at least partially covers this side of the permanent magnet. The cover or, alternatively, the entire holding element is formed from a soft magnetic material. This aspect also represents a In this way, the magnetic field is guided by means of the cover in the area of the permanent magnet and / or absorption of the magnetic flux through the cover is improved. This advantageously facilitates the displacement of the magnetic field of the permanent magnet when the coil is energized. The rotational movement of the permanent magnet and thus of the rotary cylinder thus effected takes place comparatively efficiently in this way and / or the rotation takes place comparatively quickly, that is to say at a comparatively high rotational speed.
Die Führung des magnetischen Feldes im Bereich des Dauermagneten und/oder die Aufnahme des magnetischen Flusses des magnetischen Feldes zur Ermöglichung einer vergleichsweise schnellen Feldverdrängung bei der Bestromung der Spule sind somit weiter verbessert.The guidance of the magnetic field in the area of the permanent magnet and / or the absorption of the magnetic flux of the magnetic field to enable a comparatively fast field displacement when the coil is energized are thus further improved.
Zweckmäßigerweise ist die Abdeckung möglichst flach bezüglich einer Richtung entlang der Drehachse. Mit anderen Worten weist die Abdeckung eine möglichst geringe Ausdehnung in Axialrichtung auf. Insbesondere beträgt die Ausdehnung in Axialrichtung weniger als die Hälfte der Ausdehnung senkrecht zur Drehachse, beispielsweise weniger als der Radius sofern die Abdeckung kreisförmig ausgebildet ist. Somit ist deren Trägheitsmoment vergleichsweise gering. Dabei ist deren Ausdehnung allerdings so groß gewählt, dass eine ausreichende Aufnahme des magnetischen Flusses für die Drehverstellung realisierbar istThe cover is expediently as flat as possible with respect to a direction along the axis of rotation. In other words, the cover has the smallest possible extent in the axial direction. In particular, the expansion in the axial direction is less than half the expansion perpendicular to the axis of rotation, for example less than the radius if the cover is circular. Thus their moment of inertia is comparatively low. In this case, however, their expansion is chosen to be so large that sufficient absorption of the magnetic flux for the rotary adjustment can be achieved
Beispielsweise ist die Abdeckung stufenförmig, kegelförmig, oder halbkugelförmig. Vorzugsweise nimmt dabei die Ausdehnung der Abdeckung zur Drehachse hin zu. Somit ist das Trägheitsmoment des Halteelements vergleichsweise gering und die Führung des magnetischen Feldes verbessert.For example, the cover is step-shaped, conical, or hemispherical. The expansion of the cover towards the axis of rotation preferably increases. Thus the moment of inertia of the holding element is comparatively low and the guidance of the magnetic field is improved.
In zweckmäßiger Ausgestaltung ist die Drehbewegung des Halteelements in beide Drehrichtungen um die Drehachse begrenzt. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar. Bevorzugt ist dabei bei einer (ersten Endposition) Drehposition des Drehzylinders, welcher einer maximal möglichen Auslenkung bzw. Drehverstellung in einer der beiden Drehrichtungen entspricht, mittels der ersten Kontaktbrücke der lastseitig erste Gegenkontakt mit dem netzseitigen ersten Gegenkontakt für den ersten Versorgungszweig verbunden. Bei einer (zweiten Endposition) Drehposition des Drehzylinders, welcher einer maximal möglichen Auslenkung bzw. Drehverstellung in der anderen der beiden Drehrichtungen entspricht, ist mittels der ersten Kontaktbrücke der andere der lastseitigen ersten Gegenkontakte mit dem anderen der netzseitigen ersten Gegenkontakt für den zweiten Versorgungszweig verbunden.In an expedient embodiment, the rotational movement of the holding element is limited in both directions of rotation about the axis of rotation. This aspect represents an independent invention. In a (first end position) rotary position of the rotary cylinder, which corresponds to a maximum possible deflection or rotary adjustment in one of the two directions of rotation, the first contact bridge on the load-side first counter-contact with the network-side first counter-contact for connected to the first supply branch. In a (second end position) rotary position of the rotary cylinder, which corresponds to a maximum possible deflection or rotary adjustment in the other of the two directions of rotation, the other of the load-side first countercontacts is connected to the other of the network-side first countercontact for the second supply branch by means of the first contact bridge.
Analoges gilt für die zweiten Gegenkontakte und die zweite Kontaktbrücke. The same applies to the second mating contacts and the second contact bridge.
Zur Begrenzung der Drehbewegung des Halteelements weist dessen Abdeckung gemäß einer geeigneten Ausgestaltung eine, insbesondere bezüglich der Drehachse kreissegmentförmige, (Abdeckungs-)Aussparung auf, wobei bei einer Drehung des Halteelements die die Abdeckungs-Aussparung in Drehrichtung begrenzenden Wände der Abdeckungs-Aussparung einen Anschlag für ein Anschlagelement bilden. Vorzugsweise ist das Anschlagelement an einem das Halteelement aufnehmenden Gehäuse angeordnet, insbesondere angeformt. Beispielsweise ist das Anschlagelement bolzenartig und erstreck sich parallel zu Drehachse. Alternativ ist das Anschlagelement keilförmig ausgebildet und greift in Radialrichtung in die Abdeckungs-Aussparung ein.To limit the rotational movement of the holding element, its cover has, according to a suitable embodiment, a (cover) recess, particularly in the form of a segment of a circle with respect to the axis of rotation, with the walls of the cover recess limiting the cover recess in the direction of rotation as a stop for form a stop element. The stop element is preferably arranged, in particular integrally formed, on a housing that receives the holding element. For example, the stop element is bolt-like and extends parallel to the axis of rotation. Alternatively, the stop element is wedge-shaped and engages in the cover recess in the radial direction.
Zweckmäßigerweise sind die Wände derart angeordnet, dass der maximal mögliche Drehwinkel zwischen der ersten Endposition und der zweiten Endposition, also zwischen den maximal möglichen Auslenkungen des Halteelements der beiden Drehrichtungen, den Winkelabständen der netzseitigen ersten Gegenkontakte bzw. der netzseitigen zweiten Gegenkontakte zueinander bezüglich der Drehachse entspricht.The walls are expediently arranged in such a way that the maximum possible angle of rotation between the first end position and the second end position, i.e. between the maximum possible deflections of the holding element in the two directions of rotation, corresponds to the angular distances between the network-side first mating contacts and the network-side second mating contacts with respect to the axis of rotation .
Weiterhin ist die Aussparung bevorzugt derart angeordnet, dass die senkrecht zum Dauermagneten orientierte Trennebene der Sektoren des Dauermagneten zwischen den Wänden verläuft. Somit wird nach einer erfolgten Drehverstellung des Halteelements, entsprechend welcher die Trennebene der Sektoren gegen eine mittels der Achse des Spulenkerns und der Drehachse aufgespannten Ebene zu einer der Wände hin verdreht angeordnet ist, aufgrund einer Wechselwirkung des Dauermagneten mit dem Spulenkern und den daran angeordneten Polschuh, der Dauermagnet selbsttätig gegen diese Wand gedrückt und vorteilhaft stabil gegen eine undefinierte, insbesondere nicht durch eine Bestromung der Spule bewirkte, Drehverstellung gehalten.Furthermore, the recess is preferably arranged in such a way that the plane of separation of the sectors of the permanent magnet, which is oriented perpendicular to the permanent magnet, runs between the walls. Thus, after a rotational adjustment of the holding element, according to which the separating plane of the sectors is arranged rotated towards one of the walls with respect to a plane spanned by the axis of the coil core and the axis of rotation, due to an interaction of the permanent magnet with the coil core and the pole piece arranged on it, the permanent magnet is automatically pressed against this wall and is advantageously held in a stable manner against an undefined rotary adjustment, in particular not caused by an energization of the coil.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist dass die Spule des Aktors eine Induktivität kleiner als 0,5 mH (MilliHenry), insbesondere kleiner als 0,2 mH und/oder einen ohmschen Widerstand kleiner als 0,5 Ohm, insbesondere kleiner 0,1 Ohm auf. Auf diese Weise ist ein vergleichsweise schneller Anstieg eines Spulenstromes und somit ein vergleichsweise schneller Anstieg der Feldstärke des bei der Bestromung der Spule von dieser erzeugten Magnetfeldes ermöglicht. Die Drehbewegung des Dauermagneten und entsprechend des Drehzylinders mit dem darin aufgenommenen Kontaktbrücken erfolgt somit vergleichsweise schnell. Insbesondere ist es auf diese Weise ermöglicht, die jeweiligen Lastanschlüsse zwischen dem ersten Versorgungszweig und dem zweiten Versorgungszweig, also vom ersten auf den zweiten Versorgungszweig oder umgekehrt, vor einem Ablauf der eingangs erwähnten Übergangszeit zu schalten. Insbesondere beträgt eine zum Schalten notwendige Zeit 5 ms oder weniger, so dass besonders vorteilhaft die Last bei einem Ausfall des mit diesem verbundenen Versorgungszweig ohne Beeinträchtigung des Betriebs der Last auf den jeweils anderen Versorgungszweig geschaltet werden kann und zweckmäßigerweise auch wird.According to an expedient embodiment, the coil of the actuator has an inductance of less than 0.5 mH (MilliHenry), in particular less than 0.2 mH and / or an ohmic resistance of less than 0.5 ohm, in particular less than 0.1 ohm. In this way, a comparatively quick increase in a coil current and thus a comparatively quick increase in the field strength of the magnetic field generated by the coil when it is energized is made possible. The rotary movement of the permanent magnet and, correspondingly, of the rotary cylinder with the contact bridges received therein thus takes place comparatively quickly. In particular, it is made possible in this way, the respective load connections between the first supply branch and the to switch the second supply branch, that is to say from the first to the second supply branch or vice versa, before the transition time mentioned at the beginning has expired. In particular, a time required for switching is 5 ms or less, so that in the event of a failure of the supply branch connected to it, the load can and expediently be switched to the other supply branch in each case without impairing the operation of the load.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Kontaktbrücke und/oder die zweite Kontaktbrücke als eine Blattfeder ausgebildet, sodass die an deren Enden befestigten Kontakte federelastisch in Radialrichtung verstellbar sind. Auf diese Weise ist ein Anpressdruck der Kontakte an die Gegenkontakte erhöht und eine vergleichsweise zuverlässige elektrische Kontaktierung realisiert. Dabei dient die Mantelfläche des Drehzylinders als ein Anschlag für die Blattfeder, so dass die Verstellung der Kontakte in Radialrichtung begrenzt ist.According to an advantageous embodiment, the first contact bridge and / or the second contact bridge are designed as a leaf spring, so that the contacts attached to their ends can be adjusted in a resilient manner in the radial direction. In this way, the contact pressure against the mating contacts is increased and a comparatively reliable electrical contact is achieved. The outer surface of the rotary cylinder serves as a stop for the leaf spring, so that the adjustment of the contacts in the radial direction is limited.
Geeigneter Weise sind die Kontaktbrücken Omega-förmig. Mit anderen Worten weisen diese eine Kreisbogenform auf, wobei an den Enden der Kreisbogenform außenseitig und im Wesentlichen konzentrisch bezüglich dieser verlaufende Flügel angeformt sind.The contact bridges are suitably omega-shaped. In other words, they have a circular arc shape, with wings extending on the outside and essentially concentrically with respect to the ends of the circular arc shape being integrally formed thereon.
Beispielsweise sind die Kontaktbrücken aus einer Kupferlegierung, insbesondere einer Kupfer-Beryllium-Legierung wie CuBe, CuBe2 gebildet. Diese Materialien weisen vorteilhaft ein vergleichsweise hohe Federelastizität auf.For example, the contact bridges are formed from a copper alloy, in particular a copper-beryllium alloy such as CuBe, CuBe 2 . These materials advantageously have a comparatively high resilience.
Die Gegenkontakte und/oder die Kontakte sind beispielsweise aus Silber (Ag), oder aus einer Silber aufweisenden Legierung, insbesondere AgSnO oder AgCdO gebildet. Diese Materialien weisen eine vergleichsweise hohe elektrische Leitfähigkeit auf.The counter-contacts and / or the contacts are formed, for example, from silver (Ag) or from an alloy containing silver, in particular AgSnO or AgCdO. These materials have a comparatively high electrical conductivity.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die erste Kontaktbrücke und/oder die zweite Kontaktbrücke jeweils zwei Schlitze aufweist, welche sich jeweils unter Bildung von entsprechenden Brückenschenkeln von den Enden der entsprechenden Kontaktbrücke ausgehend in einer Ebene senkrecht zur Drehachse erstrecken. Dabei ist an jedem der Brückenschenkel jeweils ein Kontakt angeordnet. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.According to an advantageous development, the first contact bridge and / or the second contact bridge each have two slots, which each extend from the ends of the corresponding contact bridge in a plane perpendicular to the axis of rotation, forming corresponding bridge legs. A contact is arranged on each of the bridge legs. This aspect represents an independent invention.
Auf diese Weise sind zwei, insbesondere unabhängig, voneinander federnd gehaltene Kontakte für einen Gegenkontakt vorgesehen. Somit ist ein Kontaktdruckausgleich verbessert.In this way, two, in particular independently, resiliently held contacts are provided for a mating contact. Contact pressure equalization is thus improved.
Geeigneterweise weist die Schaltvorrichtung weiterhin eine Hilfsfeder für die erste Kontaktbrücke oder für die zweite Hilfsbrücke, vorzugsweise jeweils eine Hilfsfeder für die erste Kontaktbrücke und für die zweite Kontaktbrücke, auf. Dabei beaufschlagt die Hilfsfeder die Enden der ersten Kontaktbrücke bzw. der zweiten Kontaktbrücke mit einer Federkraft in Radialrichtung, so dass ein Kontaktdruck des Kontaktes auf den jeweiligen Gegenkontakt weiter vergrößert ist. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.The switching device also suitably has an auxiliary spring for the first contact bridge or for the second auxiliary bridge, preferably one auxiliary spring each for the first contact bridge and for the second contact bridge. The auxiliary spring acts on the ends of the first contact bridge or the second contact bridge with a spring force in the radial direction, so that a contact pressure of the contact on the respective mating contact is further increased. This aspect represents an independent invention.
Insbesondere ist die Hilfsfeder an der entsprechenden Kontaktbrücke angeordnet oder vorzugsweise an diese gefügt. Hierzu weist die Hilfsfeder beispielsweise Nasen auf, welche in den Schlitzen der zugeordneten Kontaktbrücke aufgenommen sind. Vorzugsweise ist die Hilfsfeder weiterhin an den Enden der jeweiligen Kontaktbrücke stoffschlüssig, beispielsweise durch Löten oder Schweißen, befestigt.In particular, the auxiliary spring is arranged on the corresponding contact bridge or preferably joined to it. For this purpose, the auxiliary spring has, for example, noses which are received in the slots of the associated contact bridge. The auxiliary spring is preferably also firmly attached to the ends of the respective contact bridge, for example by soldering or welding.
In zweckmäßiger Ausgestaltung weist die Aufnahme, welche den Drehzylinder aufnimmt, radial einwärts, also zur Drehachse hin, gerichtete Rippen auf, in welchen die Gegenkontakte an deren der Drehachse zugewandten Seite angeordnet sind. In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Rippen der Aufnahme zur Drehachse hin gewölbt. Auf diese Weise wächst im Zuge der Drehverstellung der Druck des Kontaktes gegen die Rippe bzw. gegen den in dieser angeordneten Gegenkontakt vorteilhalft vergleichsweise gleichmäßig. Zudem wird der Drehzylinder bei dessen Drehung aufgrund des größer werdenden Drucks und einer damit einhergehenden Reibung zumindest geringfügig abgebremst.In an expedient embodiment, the receptacle which receives the rotary cylinder has ribs directed radially inward, that is to say towards the axis of rotation, in which the mating contacts are arranged on the side facing the axis of rotation. In an advantageous embodiment, the ribs of the receptacle are curved towards the axis of rotation. In this way, in the course of the rotary adjustment, the pressure of the contact against the rib or against the mating contact arranged therein advantageously increases comparatively uniformly. In addition, the rotary cylinder is at least slightly braked as it rotates due to the increasing pressure and the associated friction.
Die Schaltvorrichtung weist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ein käfigartiges Isolierelement mit axialen, also sich entlang der Drehachse erstreckenden, Streben auf. Zwischen den Streben sind die Rippen der Aufnahme angeordnet. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.According to an advantageous embodiment, the switching device has a cage-like insulating element with axial struts, that is to say struts extending along the axis of rotation. The ribs of the receptacle are arranged between the struts. This aspect represents an independent invention.
Vorzugsweise weisen die Streben einen größeren Abstand zur Drehachse auf als die Rippen. Folglich ist bei der Drehbewegung des Drehzylinders ein Schleifen der Kontakte an den Streben vermieden. Vorzugsweise weisen die Streben eine vergleichsweise glatte Oberfläche auf, so dass, falls die Kontakte dennoch an den Streben schleifen, eine Reibung vergleichsweise klein ist.The struts are preferably at a greater distance from the axis of rotation than the ribs. As a result, grinding of the contacts on the struts is avoided during the rotary movement of the rotary cylinder. The struts preferably have a comparatively smooth surface, so that if the contacts nevertheless rub against the struts, friction is comparatively small.
Zwischen dem Drehzylinder und den Rippen sowie zwischen dem Drehzylinder und den Streben ist dabei ein ringförmiger (Lösch-)Spalt gebildet. In zweckmäßiger Ausgestaltung beträgt dessen Spaltbreite, also dessen Ausdehnung in Radialrichtung zwischen 50 µm und 200 µm.An annular (extinguishing) gap is formed between the rotary cylinder and the ribs and between the rotary cylinder and the struts. In an expedient embodiment, its gap width, that is, its extent in the radial direction, is between 50 μm and 200 μm.
Bei Entstehung eines Lichtbogens, welcher insbesondere infolge der Trennung der elektrischen Verbindung einer der Kontaktbrücken von einem mit einem Gleichspannungsnetz verbundenen Gegenkontakt erzeugt wird, erstreckt sich der Lichtbogen aufgrund der vergleichsweise kleinen Spaltbreite über eine vergleichsweise große Fläche. Insbesondere ist der Lichtbogen aufgrund dessen gekühlt und erlischt vorteilhaft vergleichsweise schnell.If an arc occurs, which is particularly due to the separation of the electrical Connection of one of the contact bridges is generated by a mating contact connected to a DC voltage network, the arc extends over a comparatively large area due to the comparatively small gap width. In particular, the arc is cooled because of this and advantageously goes out comparatively quickly.
Weiterhin ist das Isolierelement gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung aus einem solchen Material ist, welches bei Einwirkung des gegebenenfalls beim Schalten entstehenden Lichtbogens ein Löschgas zum Löschen des Lichtbogens abgibt. Insbesondere ist hierfür Polyoxymethylen (POM) geeignet, welches zudem eine vergleichsweise glatte Oberfläche aufweist.Furthermore, according to an expedient embodiment, the insulating element is made of a material which emits an extinguishing gas to extinguish the arc upon exposure to the arc that may possibly arise during switching. Polyoxymethylene (POM), which also has a comparatively smooth surface, is particularly suitable for this.
Beispielsweise ist die Schaltvorrichtung für ein Netzteil vorgesehen. Mit anderen Worten weist ein solches Netzteil vorteilhaft die Schaltvorrichtung in einer der oben dargelegten Varianten auf. Weiterhin ist die Schaltvorrichtung insbesondere für Spannungen bis 420 V bei Gleichspannung bzw. 320 V bei Wechselspannung und Ströme bis 26 A bei Gleichstrom und 25 A bei Wechselstrom dimensioniert. Beispielsweise wird das Netzteil in Datenkommunikationsanwendungen verwendet.For example, the switching device is provided for a power supply unit. In other words, such a power supply unit advantageously has the switching device in one of the variants set out above. Furthermore, the switching device is dimensioned in particular for voltages up to 420 V with direct voltage or 320 V with alternating voltage and currents up to 26 A with direct current and 25 A with alternating current. For example, the power supply is used in data communication applications.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 einen schematischen Schaltungsaufbau, wobei eine Last mittels einer Schaltvorrichtung zwischen zwei Versorgungszweigen eines Versorgungsnetzes schaltbar ist, -
2 die Schaltvorrichtung in einer perspektivischen Explosionsdarstellung, wobei die Schaltvorrichtung einen mittels eines Aktors um eine Drehachse drehantreibbaren Drehzylinder und eine Aufnahme für den Drehzylinder aufweist, wobei durch eine Drehung des Drehzylinders in der Aufnahme angeordnete Gegenkontakte mittels einer im Drehzylinder aufgenommenen ersten oder zweiten Kontaktbrücke elektrisch verbindbar sind, -
3 in einem Längsschnitt mit einer die Drehachse aufweisenden Schnittebene die Schaltvorrichtung, wobei der Aktor eine Spule sowie einen Dauermagneten aufweist, welcher mittels eines Halteelements starr mit dem Drehzylinder gekoppelt ist, wobei das Halteelement aus einem Weichmagnetischen Material gebildet ist, -
4 in einer perspektivischen Ansicht den Drehzylinder mit der darin aufgenommenen Omega-förmigen ersten Kontaktbrücke und der darin aufgenommenen Omega-förmigen zweiten Kontaktbrücke, wobei zwischen der ersten Kontaktbrücke ein Zylinderzwischenboden des Drehzylinders angeordnet ist, -
5a in einer perspektivischen Ansicht die Aufnahme für den Drehzylinder, wobei die Aufnahme sich zur Drehachse hin erstreckende Rippen aufweist, an deren Innenseiten die Gegenkontakte angeordnet sind, -
5b in einer perspektivischen Ansicht die Aufnahme gemäß der5a , wobei in der Aufnahme ein Isolierteil angeordnet ist, dessen Stege zwischen den Rippen der Aufnahme angeordnet sind, -
6a in einer perspektivischen Ansicht das am Dauermagneten rotationsfest angeordnete Halteelement, wobei das Halteelement eine Abdeckung aufweist, welche den Dauermagneten teilweise abdeckt, und wobei die Abdeckung eine kreissegmentförmige Abdeckungs-Aussparung aufweist, -
6b in einer perspektivischen Ansicht den am Halteelement gehaltenen Dauermagneten, wobei die Spule auf der dem Halteelement abgewandten Seite des Dauermagneten angeordnet ist, und wobei eine Spulenachse der Spule parallel zum Dauermagneten verläuft, -
7 in einer perspektivischen Ansicht ein Gehäuse, in welchem das Halteelement drehbar gelagert ist, wobei das Gehäuse keilförmige Anschlagselemente für die Abdeckung-Aussparung aufweist, -
8a schematisch einen Querschnitt der Schaltvorrichtung mit einer durch die erste Kontaktbrücke aufgespannten Schnittebene, wobei die Schaltvorrichtung für jeden der Versorgungszweige jeweils einen lastseitigen ersten Gegenkontakt und einen dem jeweiligen Versorgungszweig zugeordneten netzseitigen ersten Gegenkontakt aufweist, wobei einer der lastseitigen ersten Gegenkontakte mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch mit dem an den ersten Versorgungszweig angeschlossenen netzseitigen ersten Gegenkontakt verbunden ist, -
8b schematisch einen Querschnitt der Schaltvorrichtung gemäß der4a , wobei durch eine Rotation des Drehzylinders der andere der lastseitigen ersten Gegenkontakte mittels der ersten Kontaktbrücke mit dem an den zweiten Versorgungszweig angeschlossenen netzseitigen ersten Gegenkontakt verbunden ist, und -
8c schematisch einen Querschnitt einer alternativen Ausgestaltung der Schaltvorrichtung, wobei lediglich ein einziger Versorgungszweig für die Last vorgesehen ist, und wobei durch eine Rotation des Drehzylinders dieser Versorgungszweig mittels der ersten Kontaktbrücke mit der Last verbindbar oder von dieser trennbar ist.
-
1 a schematic circuit structure, wherein a load can be switched between two supply branches of a supply network by means of a switching device, -
2 the switching device in a perspective exploded view, the switching device having a rotary cylinder that can be driven to rotate about an axis of rotation by means of an actuator and a receptacle for the rotary cylinder, whereby counter contacts arranged in the receptacle can be electrically connected by means of a first or second contact bridge held in the rotary cylinder by rotating the rotary cylinder , -
3 in a longitudinal section with a sectional plane having the axis of rotation, the switching device, the actuator having a coil and a permanent magnet which is rigidly coupled to the rotary cylinder by means of a holding element, the holding element being formed from a soft magnetic material, -
4th in a perspective view the rotary cylinder with the omega-shaped first contact bridge received therein and the omega-shaped second contact bridge received therein, with an intermediate floor of the rotary cylinder being arranged between the first contact bridge, -
5a in a perspective view of the receptacle for the rotary cylinder, the receptacle having ribs extending towards the axis of rotation, on the inner sides of which the mating contacts are arranged, -
5b in a perspective view the recording according to FIG5a , wherein an insulating part is arranged in the receptacle, the webs of which are arranged between the ribs of the receptacle, -
6a in a perspective view the holding element arranged in a rotationally fixed manner on the permanent magnet, wherein the holding element has a cover which partially covers the permanent magnet, and wherein the cover has a cover recess in the form of a segment of a circle, -
6b in a perspective view of the permanent magnet held on the holding element, the coil being arranged on the side of the permanent magnet facing away from the holding element, and wherein a coil axis of the coil runs parallel to the permanent magnet, -
7th in a perspective view a housing in which the holding element is rotatably mounted, the housing having wedge-shaped stop elements for the cover recess, -
8a schematically a cross section of the switching device with a sectional plane spanned by the first contact bridge, the switching device for each of the supply branches each having a load-side first mating contact and a network-side first mating contact assigned to the respective supply branch, one of the load-side first mating contacts being electrically connected to the connected to the first supply branch connected to the network-side first mating contact, -
8b schematically a cross section of the switching device according to FIG4a , wherein the other of the load-side first mating contacts is connected by means of the first contact bridge to the network-side first mating contact connected to the second supply branch by a rotation of the rotary cylinder, and -
8c schematically a cross-section of an alternative embodiment of the switching device, with only a single supply branch being provided for the load, and with this supply branch being connectable to or disconnectable from the load by means of the first contact bridge by rotating the rotary cylinder.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.
In der
Dabei ist die Last
Um die Last
Zudem weist die Schaltvorrichtung eine zweite Kontaktbrücke
Des Weiteren weist die Schaltvorrichtung
Zum Verbinden des ersten Lastanschlusses
In analoger Weise weist die Schaltvorrichtung
Zudem ist zwischen den Gegenkontakten
Die Gegenkontakte
Wie insbesondere in der
Aufgrund einer solchen geringen Spaltbreite
Weiterhin ist das Isolierelement
Wie insbesondere in den
Die erste Kontaktbrücke
Zur Unterstützung der Federung, bzw. zur Erhöhung der in Radialrichtung
Die Rippen
Auf diese Weise wird im Zuge einer Drehbewegung der Kontakte
Der Aktor
Weiterhin weist der Aktor
Die Achse der Spule
Das Halteelement
Die Ausdehnung der Abdeckung
Der Dauermagnet
Die Spule
Die Steuereinheit
Die Abdeckung
Die Wände
Die
In der
Die
Analoges gilt für die zweite Kontaktbrücke
Zusammenfassend sind die Schalter
In der
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described above. Rather, other variants of the invention can also be derived from this by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.
Insbesondere ist eine Schaltvorrichtung
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 22
- SchaltvorrichtungSwitching device
- 44th
- Lastload
- 66th
- erster Versorgungszweigfirst branch of supply
- 88th
- VersorgungsnetzSupply network
- 1010
- zweiter Versorgungszweigsecond supply branch
- 1212
- erster Lastanschlussfirst load connection
- 1414th
- zweiter Lastanschlusssecond load connection
- 1616
- Schaltercounter
- 1818th
- AktorActuator
- 2020th
- SteuereinheitControl unit
- 2222nd
- DrehzylinderRotating cylinder
- 2424
- MantelflächeOuter surface
- 2626th
- erste Kontaktbrückefirst contact bridge
- 2828
- KontaktContact
- 3030th
- AussparungRecess
- 3232
- zweite Kontaktbrückesecond contact bridge
- 3434
- ZylinderzwischenbodenCylinder shelf
- 3636
- Gehäusecasing
- 3838
- Aufnahmeadmission
- 4040
- Ripperib
- 42, 42'42, 42 '
- lastseitiger erster Gegenkontaktfirst mating contact on the load side
- 44, 44'44, 44 '
- netzseitiger erster Gegenkontaktfirst mating contact on the network side
- 46, 46'46, 46 '
- lastseitiger zweiter Gegenkontaktsecond mating contact on the load side
- 48, 48'48, 48 '
- netzseitiger zweiter Gegenkontaktsecond mating contact on the mains side
- 5050
- IsolierelementInsulating element
- 5252
- Strebestrut
- 5454
- Spaltgap
- 5656
- Schlitzslot
- 5858
- BrückenschenkelBridge legs
- 6060
- HilfsfederAuxiliary spring
- 6262
- Nasenose
- 6464
- DauermagnetPermanent magnet
- 6666
- HalteelementRetaining element
- 6868
- SchraubaufnahmeScrew mount
- 7070
- Schraubescrew
- 7272
- Lagercamp
- 7474
- SpuleKitchen sink
- 7575
- (Spulen-)Kern(Coil) core
- 7676
- Sektorsector
- 7777
- PolschuhPole piece
- 7878
- Abdeckungcover
- 8080
- Kerbescore
- 8282
- Abdeckungs-AussparungCover recess
- 8484
- Wandwall
- 8686
- Anschlagelement Stop element
- bb
- SpaltbreiteGap width
- DD.
- DrehachseAxis of rotation
- RR.
- RadialrichtungRadial direction
- TT
- TrennebeneParting plane
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2020
- 2020-02-07 EP EP20704010.6A patent/EP3928337B1/en active Active
- 2020-02-07 WO PCT/EP2020/053063 patent/WO2020192994A1/en unknown
Patent Citations (2)
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