DE10208703C1

DE10208703C1 - Magnetic drive for MV load switch has drive rod coupled to soft magnetic armature displaced parallel to magnetic field provided by stationary magnetic body

Info

Publication number: DE10208703C1
Application number: DE2002108703
Authority: DE
Inventors: Rainer Poth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: WO2003073456A1

Abstract

The magnetic drive (1) has a stationary magnetic body (2) for providing a permanent magnetic field and a soft magnetic armature (9) displaced parallel to the magnetic field between a closed contact position and a separation position, coupled to a drive rod (5) which holds the armature at a relative spacing from the magnetic body in the closed contact position. An Independent claim for a load switch for switching electrical current in the MV range is also included.

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetantrieb für einen Leis tungsschalter mit einem ortsfesten Magnetkörper zum Erzeugen eines permanenten Magnetfeldes, einem zwischen einer Kontakt stellung und einer Trennstellung parallel zum Magnetfeld be weglich geführten weichmagnetischen Anker, der mit einer An triebsstange verbunden ist, und Mitteln zum Bewegen des An kers in dem permanenten Magnetfeld.The invention relates to a magnetic drive for a Leis tion switch with a fixed magnetic body for generation a permanent magnetic field, one between a contact position and a separation position parallel to the magnetic field movably guided soft magnetic armature, which with an An Drive rod is connected, and means for moving the An kers in the permanent magnetic field.

Die Erfindung betrifft ferner einen Leistungsschalter zum Schalten elektrischer Ströme insbesondere im Mittelspannungs bereich.The invention further relates to a circuit breaker for Switching electrical currents, especially in medium voltage Area.

Ein solcher Magnetantrieb und ein solcher Leistungsschalter sind aus der EP 0 305 321 A1 bereits bekannt. Der dort offen barte Magnetantrieb für einen Leistungsschalter umfasst einen weichmagnetischen Anker, eine Antriebsstange, einen ein per manentes Magnetfeld erzeugenden Dauermagneten zum Halten des Ankers in einer Ruhestellung sowie eine Hauptwicklung und eine Hilfswicklung, die zur Verstärkung des Magnetfeldes des Dauermagneten eingerichtet ist. Der Anker ist axial beweglich zu einem ortsfesten Magnetkörper gelagert, der aus dem ring förmigen Dauermagneten und einem zylinderförmigen Polschuh besteht, der sich teilweise durch den ringförmigen Dauermag neten hindurch erstreckt. Der Polschuh ist über zweckmäßige Gewindemittel mit einem Wicklungskörper verbunden, auf dem konzentrisch Haupt- und Nebenwicklung angeordnet sind. Inner halb dieser beiden Spulen erstreckt sich teilweise der axial bewegliche und fest mit der Antriebsstange verbundene Anker. Der vorbekannte Magnetantrieb weist ferner eine Schraubenfe der auf, die einerseits an dem axial beweglichen Anker und andererseits an dem Polschuh abgestützt ist. In einer Kon taktstellung ist das durch die Hilfswicklung als auch durch den Permanentmagneten über den Polschuh erzeugte magnetische Feld groß genug, um den Anker entgegen der Federwirkung der Schraubenfeder in das Innere der Wicklungen hinein zum Pol schuh hin zu verschieben und dort zu halten. Das Abreißen des Ankers wird durch einen durch die Hauptwicklung fließenden Strom ausgelöst, infolge dessen das Magnetfeld des Dauermag neten geschwächt wird, so dass der Anker durch die Federkraft der vorgespannten Schraubenfeder in die Trennstellung bewegt wird.Such a magnetic drive and such a circuit breaker are already known from EP 0 305 321 A1. The one open there barte magnetic drive for a circuit breaker includes one soft magnetic armature, a drive rod, a per permanent magnetic field generating permanent magnet for holding the Anchor in a rest position as well as a main winding and an auxiliary winding, which is used to amplify the magnetic field of the Permanent magnet is set up. The armature is axially movable stored to a stationary magnetic body that comes out of the ring shaped permanent magnet and a cylindrical pole piece exists, which is partly due to the ring-shaped permanent stomach extends through. The pole piece is about practical Thread means connected to a winding body on which Main and secondary winding are arranged concentrically. inner half of these two coils partially extends axially movable anchors firmly connected to the actuator stem. The known magnetic drive also has a screw the one on the one hand on the axially movable armature and on the other hand is supported on the pole piece. In a con Clock position is through the auxiliary winding as well the permanent magnet generated via the pole piece magnetic Large enough to counter the spring force of the anchor Coil spring inside the windings to the pole to move the shoe and hold it there. Tearing off the Anchor is caused by a flowing through the main winding Electricity triggered, as a result of which the permanent mag's magnetic field neten is weakened so that the armature by the spring force the preloaded coil spring is moved to the disconnected position becomes.

Bei dem vorbekannten Magnetantrieb ist das durch die jeweili gen Spulen erzeugte Magnetfeld hinsichtlich seiner Kraftwir kung auf die Federkraft abzustimmen, wodurch die Konstruktion und Auslegung des Magnetantriebs erschwert wird.In the previously known magnetic drive, this is due to the respective magnetic field generated against coils with regard to its force kung to match the spring force, thereby reducing the construction and design of the magnetic drive is difficult.

Aus der DE 43 04 921 C1 ist ein bistabiler Magnetantrieb für einen elektrischen Wechselstromschalter bekannt, der zur Ver meidung von Wirbelströmen einen Anker aus lamellierten Weich eisenblechen aufweist. Der Anker ist von einem rechteckigen weichmagnetischen Joch umgeben. Zwischen dem Joch und dem An ker sind zwei Dauermagnete angeordnet, die dem Anker mit gleichen Polen zugewandt sind und zusammen mit dem Joch einen Magnetkörper ausbilden. Ferner sind zwei Spulen offenbart, die bei Stromfluss eine Schwächung des Magnetfeldes des Mag netkörpers bewirken, so dass der Anker wieder aufgrund der Federkraft einer vorgespannten Feder axial bewegbar ist. Durch die Bewegung wird der Kontakt zwischen dem Anker und dem Joch aufgehoben und der Luftspalt zwischen diesen beiden Bauteilen vergrößert, während der Luftspalt zwischen Joch und Anker an der anderen Seite des Ankers geringer wird, bis es dort zu einer Anziehung zwischen Anker und Joch kommt mit de ren Hilfe eine weitere Druckfeder vorgespannt wird bis der Anker an dem Joch anschlägt. Auch dieser Magnetantrieb ist hinsichtlich seiner Konstruktion und Auslegung aufwendig.DE 43 04 921 C1 is a bistable magnetic drive for an electrical AC switch known to Ver Avoid eddy currents an anchor made of laminated soft has iron sheets. The anchor is rectangular surrounded by soft magnetic yoke. Between the yoke and the An ker are two permanent magnets arranged with the armature facing the same poles and together with the yoke Form the magnetic body. Two coils are also disclosed, which weaken the magnetic field of the mag cause net body so that the anchor again due to the Spring force of a preloaded spring is axially movable. The movement between the anchor and lifted the yoke and the air gap between these two Components enlarged while the air gap between yoke and Anchor on the other side of the anchor will decrease until it is there to an attraction between anchor and yoke comes with de a further compression spring is biased until the Anchor strikes the yoke. This magnetic drive is also complex in terms of its construction and design.

Aus der US 4,533,890 ist ein bistabiler Magnetantrieb be kannt, der längsbeweglich geführte Dauermagneten aufweist, die fest mit einem ebenfalls längsbeweglichen Anker verbunden sind. Der Anker ist durch die Erregung von Spulen zwischen zwei Stellungen bewegbar, in denen er an Anschlagschultern anliegt. Die Permanentmagnete werden in diesen Anschlagstel lungen durch den Anker mit Abstand zu einem magnetisierbaren Joch gehalten.From US 4,533,890 a bistable magnetic drive is knows, which has longitudinally guided permanent magnets, which are firmly connected to an also longitudinally movable anchor are. The armature is between the excitation of coils two positions movable, in which he is on the shoulders is applied. The permanent magnets are in this stop position lungs through the anchor at a distance from a magnetizable Yoke held.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Magnetantrieb und einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art bereitzustellen, die kompakt und in ihrer Auslegung und Konstruktion einfach sind.The object of the invention is a magnetic drive and a To provide circuit breakers of the type mentioned at the outset, the compact and simple in their design and construction are.

Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Magnetantrieb dadurch, dass in der Kontaktstellung der Anker durch die Antriebsstange allein gegen die Anzie hungskraft des Magnetkörpers mit Abstand zu diesem gehalten und zwischen dem Anker und dem Magnetkörper ein Luftspalt ausgebildet ist.The invention solves this problem starting from the beginning mentioned magnetic drive in that in the contact position the anchor through the drive rod alone against the tightening force of the magnetic body kept at a distance from this and an air gap between the armature and the magnetic body is trained.

Die Erfindung löst diese Aufgabe weiterhin mit einem Leis tungsschalter zum Schalten elektrischer Ströme insbesondere im Mittelspannungsbereich mit wenigstens einer Kontaktstücke aufweisende Unterbrechereinheit und wenigstens einem Magnet antrieb der vorgenannten Art, wobei eine in Kontaktstellung für die Kontaktstücke der Unterbrechereinheit notwendige An druckkraft ausschließliche durch die beabstandete Halterung des Ankers von dem Magnetkörper erzeugt ist.The invention further solves this problem with a Leis device switch for switching electrical currents in particular in the medium voltage range with at least one contact piece having interrupter unit and at least one magnet drive of the aforementioned type, one in the contact position necessary for the contact pieces of the interrupter unit pressure force only through the spaced bracket of the armature is generated by the magnetic body.

Die Erfindung beruht auf der Idee, dass die Wirkung eines Magnetantriebes keineswegs auf die reine Bewegung eines An kers zwischen zwei Anschlägen beschränkt sein muss. Vielmehr ist es erfindungsgemäß möglich, eine magnetische Kraft zu er zeugen, die als Kontraktdruck über zweckmäßige Verbindungs mittel in die Unterbrechereinheit des Leistungsschalters ein geleitet wird, so dass die Kontaktstücke der Unterbrecherein heit mit der notwendigen Andruckkraft gegeneinander gepresst werden, um in Kontaktstellung einen sicheren Stromfluss über die Unterbrechereinheit zu gewährleisten. Erfindungsgemäß entfällt somit die Notwendigkeit in dem Antrieb mechanische Kraftspeicherelemente wie Druckfedern oder dergleichen vorzu sehen, die durch die Bewegung des Ankers vorgespannt werden und auch nach dem Anschlagen des Ankers an den Magnetkörper eine Kraftwirkung entfalten.The invention is based on the idea that the effect of a Magnet drive in no way on the pure movement of a person kers between two stops must be limited. Much more it is possible according to the invention to generate a magnetic force testify that as a contract print on appropriate connection medium into the circuit breaker interrupter unit is conducted so that the contact pieces of the interrupters pressed against each other with the necessary pressure to ensure safe current flow in contact position to ensure the breaker unit. According to the invention the need for mechanical drive is thus eliminated Force storage elements such as compression springs or the like see that are biased by the movement of the anchor and even after the armature strikes the magnetic body develop a force effect.

Im Rahmen der Erfindung wird die Andruckkraft magnetisch und zwar über einen Luftspalt zwischen dem Magnetkörper und dem Anker erzeugt. In dem Luftspalt befindet sich erfindungsgemäß ein fluides also ein mechanischem Druck ausweichendes Mate rial mit einer gegenüber dem metallischen Magnetkörper und dem metallischen Anker verringerten magnetischen Permeabili tät. Der magnetische Widerstand des Luftspalts ist somit ver gleichsweise hoch. Da das Gesamtsystem im Falle eines durch den Anker geschlossenen Spalts einen günstigeren Energiezu stand einnehmen würde, wirkt auf den Anker eine magnetische Kraft, die ihn in diesen Zustand zu überführen trachtet und die durch zweckmäßige Gradientenbildung bestimmt werden kann. In the context of the invention, the pressing force becomes magnetic and through an air gap between the magnetic body and the Anchor created. According to the invention, it is located in the air gap a fluid mate that evades mechanical pressure rial with a compared to the metallic magnetic body and the magnetic anchor reduced magnetic permeabili ty. The magnetic resistance of the air gap is thus ver equally high. Since the entire system in the case of a the anchor closed gap a cheaper energy would take up a magnetic effect on the anchor Power that tries to bring him into this state and which can be determined by appropriate gradient formation.

Im Mittelspannungsbereich ist es insbesondere im Kurzschluss fall nicht unwahrscheinlich, dass hohe Ströme Kräfte erzeu gen, die ein Auseinanderfahren der Kontaktstücke der Unter brechereinheit bewirken. Durch ein unkontrolliertes Auseinan derfahren kann jedoch ein Lichtbogen mit hoher Wärmeentwick lung gezogen werden, die zur Beschädigung der Unterbrecher einheit führen kann. Darüber hinaus kann es nach einem Kurz schluss auch wünschenswert sein, eine Trennung der Kon taktstücke der Unterbrechereinheit erst nach einer kurzen Zeitdauer wie beispielsweise 3 Sekunden einzuleiten, um Schaltern kleinerer Teilnetzbereiche beim Abschalten den Vor tritt zu lassen, so dass es zu weniger weit reichenden Folgen im Kurzschlussfall kommt. Der erfindungsgemäße Magnetantrieb weist daher eine insbesondere im Mittelspannungsbereich den besagten Anforderungen der Praxis gerecht werdende Kennlinie auf, die bis zum Anschlag des Ankers an den Magnetkörper mit kleiner werdendem Abstand zwischen diesen beiden Bauteilen und damit mit zunehmendem Hub des erfindungsgemäßen Magnetan triebes ansteigt, ihren Höchstwert in Kontaktstellung jedoch noch nicht erreicht hat. Durch den erfindungsgemäßen Magnet antrieb kann daher allein durch magnetische Kräfte eine aus reichend hohe Andruckkraft erzeugt werden, die ein Auseinan derfahren der Kontaktstücke einer Unterbrechereinheit auch bei hohen Strömen verhindert. Darüber hinaus kann auch ein Nachgeben oder Setzen des feststehenden Kontaktstücks ausge glichen werden, wobei der Abstand zwischen Anker und Magnet körper verringert wird.In the medium voltage range, it is particularly short-circuited is not unlikely that high currents generate forces gene, a spreading of the contact pieces of the sub effect crusher unit. Through an uncontrolled breakup however, an arc with high heat development can drive be pulled, which damage the breaker unity can lead. In addition, after a short time in conclusion, it may also be desirable to separate the con cycle pieces of the interrupter unit only after a short Time such as 3 seconds to initiate Switching smaller subnet areas when switching off the front to let it occur so that there are less far-reaching consequences comes in the event of a short circuit. The magnetic drive according to the invention therefore has a particularly in the medium voltage range characteristic that meets practical requirements up to the stop of the armature with the magnetic body increasing distance between these two components and thus with increasing stroke of the Magnetan invention drive increases, but its maximum value in contact position has not yet reached. By the magnet according to the invention drive can therefore only be switched off by magnetic forces sufficiently high pressure force are generated, which is a disassembly also the contact pieces of an interrupter unit prevented at high currents. In addition, a Give way or set the fixed contact piece out be compared, the distance between armature and magnet body is reduced.

In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß auch möglich, dass der Anker im Längsschnitt keilförmig ausgestaltet ist und in der Kontaktstellung in eine formkomplementäre Ausneh mung des Magnetkörpers hineinragt. So kann das dem Magnetkör per zugewandte Ende des Ankers beispielsweise verjüngt sein, so dass der Anker eine an der Antriebsstange anliegende Spitze aufweist, die sich in eine entsprechende Ausnehmung des Magnetkörpers erstreckt. Der Luftspalt ist somit zwischen zwei in Bezug auf die Bewegungsrichtung abgeschrägten Flächen ausgebildet. Bei einem bezogen auf die rechtwinklige Ausfüh rungsform gleich großen Hub des Ankers ist bei dieser Weiter entwicklung der Erfindung der Luftspalt kleiner und damit die Andruckkraft erhöht. Bei einem hiervon abweichenden Ausfüh rungsbeispiel bildet die Keilspitze des Ankers einen Ring aus, der axial, also in Bewegungsrichtung des Ankers hervor tritt, und konzentrisch zur Antriebsstange und mit radialem Abstand zu dieser angeordnet ist.In this context, it is also possible according to the invention that the anchor is wedge-shaped in longitudinal section and in the contact position in a complementary form protrusion of the magnetic body. This can be the magnetic body be tapered, for example, by the facing end of the anchor, so the armature is one against the actuator stem Has tip, which is in a corresponding recess extends of the magnetic body. The air gap is thus between two surfaces slanted with respect to the direction of movement educated. In relation to the right-angled version approximately the same stroke of the armature is this next Development of the invention of the air gap smaller and thus the Contact pressure increased. In the case of a deviating version Example, the wedge tip of the anchor forms a ring from, the axially, ie in the direction of movement of the armature occurs, and concentric to the drive rod and with radial Distance to this is arranged.

Im Hinblick auf die Herstellungskosten ist es vorteilhaft, wenn der Luftspalt mit Luft ausgefüllt ist. Es können jedoch auch andere Isoliergase wie Schwefelhexafluorid, Stickstoff, Helium oder dergleichen eingesetzt werden. Auch ist der Ein satz flüssiger nicht leitender Öle im Rahmen der Erfindung möglich.In view of the manufacturing costs, it is advantageous when the air gap is filled with air. However, it can also other insulating gases such as sulfur hexafluoride, nitrogen, Helium or the like can be used. Also is the one set of liquid non-conductive oils in the context of the invention possible.

Als Magnetkörper kommt beispielsweise ein weichmagnetisches Joch oder ein mit dem Joch verbundener Polschuh in Betracht, die an einen Dauermagneten oder einem Elektromagneten verse hen sind, wobei das Abreißen von dem Joch durch Erregen einer Spule und auch in Verbindung mit einer Druckfeder bewirkt werden kann. Die Mittel zum Bewegen des Ankers würden somit Spule und Druckfeder umfassen. Wesentlich ist erfindungsgemäß jedoch, dass die Kraft zum Andrücken der Kontakte eines Leis tungsschalters ausschließlich magnetisch erzeugt ist.For example, a soft magnetic comes as the magnetic body Yoke or a pole piece connected to the yoke, that verse on a permanent magnet or an electromagnet hen, the tearing off of the yoke by excitation one Coil and also in connection with a compression spring can be. The means to move the anchor would thus be Include coil and compression spring. It is essential according to the invention however, that the force to press the contacts of a lei tion switch is generated exclusively magnetically.

Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung sind die Mittel zum Bewegen des Ankers eine in einer Bewegungs richtung des Ankers von diesem beabstandete Ausschaltspule, wobei der Anker in der Kontaktstellung durch ein Magnetfeld der Ausschaltspule in diese hinein bewegbar ist. Durch die beabstandete Anordnung der Ausschaltspule von dem Magnetkör per kann auch das Überführen des Ankers von der Kontaktstel lung in die Trennstellung ausschließlich magnetisch und zwar durch die Magnetkraft einer Spule herbeigeführt werden. Die Magnetkraft resultiert aus dem Bestreben der Spule, einen hochpermeablen Anker vollständig in ihr inneres Magnetfeld hineinzuziehen. Darüber hinaus kann es bei entsprechend star ker Magnetisierung zur Umpolung des Ankers und damit zur Ab stoßung des Ankers von dem nunmehr gleichpoligen Magnetkörper kommen.In a preferred further development of the invention the means for moving the anchor one in one motion direction of the armature switching coil spaced from it, the armature in the contact position by a magnetic field the opening coil is movable into this. Through the spaced arrangement of the opening coil from the magnetic body can also be used to transfer the anchor from the contact point into the disconnected position only magnetically can be brought about by the magnetic force of a coil. The Magnetic force results from the endeavor of the coil, one highly permeable anchors fully into their internal magnetic field implicate. In addition, it can star accordingly ker magnetization for polarity reversal of the armature and thus for Ab Impact of the armature from the now the same-pole magnetic body come.

Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung ist eine Einschaltspule vorgesehen, die in Längsrichtung zwischen der Auslösespule und dem Dauermagneten angeordnet ist, wobei der Anker in der Trennstellung durch ein Magnetfeld der Ein schaltspule in diese hinein bewegbar ist. Ragt der Anker in der Trennstellung nur teilweise in die Einschaltspule hinein oder ist er zum Innern der Einschaltspule lediglich ausge richtet, ohne auch nur teilweise in diese hinein zu ragen, kommt es auf Grund des zuvor im Zusammenhang mit der Aus schaltspule bereits beschriebenen Längszuges bei Erregung der Einschaltspule zu einer Magnetkraft, die den Anker in die Einschaltspule hinein beschleunigt. Darüber hinaus magneti siert die Einschaltspule den Anker zweckmäßigerweise in der Weise, dass in der dem Magnetkörper zugewandten Stirnseite des Ankers ein Magnetpol entsteht, der von dem zugewandten Pol des Magnetkörpers angezogen wird.In a preferred further development of the invention a closing coil is provided, which in the longitudinal direction between the trigger coil and the permanent magnet is arranged, wherein the armature in the disconnected position by a magnetic field of on switching coil is movable into this. Does the anchor protrude into the disconnected position only partially into the closing coil or is it just out to the inside of the closing coil judges without even partially protruding into it, it comes because of the previously related to the out switching coil already described longitudinal pull when excited Switch-on coil to a magnetic force that the armature in the Starting coil accelerated into it. In addition, magneti siert the closing coil the armature conveniently in the Way that in the front facing the magnetic body of the armature creates a magnetic pole that is facing the Pole of the magnetic body is attracted.

Vorteilhafterweise sind der Anker und der Magnetkörper zylin derförmig ausgestaltet und koaxial zur Antriebsstange ange ordnet. Eine solche erfindungsgemäße Weiterentwicklung zeich net sich durch eine besonders gradlinige und kompakte Bau weise aus.The armature and the magnetic body are advantageously cylindrical designed in the form and coaxial to the drive rod assigns. Such a further development according to the invention is characterized by a particularly straightforward and compact construction show.

In einer diesbezüglichen Weiterentwicklung sind der Anker, der Magnetkörper und die Antriebsstange im Inneren eines stromführenden Leitungsrohres angeordnet. Das Leitungsrohr ist hohlzylindrisch ausgestaltet und führt den Strom über seine Außenwandung. Durch die Kapselung der Bauteile des Mag netantriebs erhöht sich die Kompaktheit und Sicherheit des Magnetantriebs noch weiter. Um den Strom im Wesentlichen aus schließlich über das Leitungsrohr zu leiten, besteht das Lei tungsrohr zweckmäßigerweise aus einem dem Magnetkörper und dem Anker gegenüber besser leitenden Material und beispiels weise aus Kupfer.In an ongoing development, the anchor, the magnetic body and the drive rod inside one current-carrying conduit arranged. The conduit is designed as a hollow cylinder and carries the current its outer wall. By encapsulating the components of the Mag netantriebs increases the compactness and security of the Magnet drive even further. To the electricity essentially out finally to pass over the conduit, there is lei tion pipe expediently from a the magnetic body and the anchor towards better conductive material and example wise of copper.

Um das Eigenwicht des Magnetantriebes weiter zu senken ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Antriebsstange als ein hohl zylindrisches Antriebsrohr ausgestaltet ist.To further reduce the intrinsic weight of the magnetic drive, it is further advantageous if the drive rod as a hollow cylindrical drive tube is designed.

Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung sind Verriegelungsmittel zum Festsetzen der Antriebsstange in der Trennstellung vorgesehen, die einen ortsfesten konzentrisch zur Antriebsstange angeordneten Verriegelungskörper mit Aus nehmungen an seinem Umfang und Rastkügelchen umfassen, wobei am Umfang der Antriebsstange Öffnungen vorgesehen sind und wobei die Rastkügelchen in einer Verriegelungsstellung durch Haltemittel in einer Position fixierbar sind, in der sie gleichzeitig die Öffnungen der Antriebsstange als auch die Ausnehmungen des Verriegelungskörpers durchsetzen. Der Ver riegelungskörper kann hohlzylindrisch ausgebildet sein, wobei die Antriebsstange sich in den Hohlraum des Verriegelungskör pers hinein erstreckt. In a preferred further development of the invention Locking means for fixing the drive rod in the Separation position provided that a stationary concentric to the drive rod arranged locking body with off take on its circumference and detent balls, wherein openings are provided on the circumference of the drive rod and the locking balls in a locking position Holding means can be fixed in a position in which they the openings of the drive rod as well as the Push through the recesses in the locking body. The Ver locking body can be hollow cylindrical, wherein the drive rod is in the cavity of the locking body pers extends into it.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Verriege lungskörper jedoch als massiver zylinderförmiger Bolzen mit rundem Querschnitt ausgebildet, der in das Antriebsrohr hin einragt.In a preferred embodiment, the lock is but with a solid cylindrical bolt Round cross section formed in the drive tube protrudes.

Vorteilhafterweise sind die Haltemittel radial vorspringende Eingangsschultern einer in dem Anker vorgesehenen Ausnehmung. Diese Ausnehmung ist einseitig geöffnet und zur Aufnahme ei nes Endes des Antriebsrohres vorgesehen. Dabei liegen die Eingangsschultern an der Außenwandung des Antriebsrohres an. Sind die Rastkügelchen in den Ausnehmungen des Verriegelungs körpers versenkt, ist die Antriebsstange fest mit dem Verrie gelungskörper verbunden und somit ortsfest gehalten. Das Aus treten der Rastkügelchen unter Aufhebung des Formschlusses wird durch die Eingangsschultern in der Trennstellung verhin dert. Bei einer Längsverschiebung des Ankers entfernen sich die Eingangschultern von den Rastkügelchen und ermöglichen eine Entriegelung der Antriebsstange.The holding means are advantageously radially projecting Entry shoulders of a recess provided in the anchor. This recess is open on one side and for egg provided end of the drive tube. Here are the Input shoulders on the outer wall of the drive tube. Are the locking balls in the recesses of the locking body sunk, the drive rod is fixed to the lock gelungskörper connected and thus held stationary. The end kick the locking balls while canceling the positive connection is prevented by the entrance shoulders in the separation position changed. With a longitudinal displacement of the anchor move away the entrance shoulders from the locking balls and allow an unlocking of the drive rod.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Magnetkör per eine Dauermagnet. Das durch den Permanentmagneten er zeugte Magnetfeld wird daher nicht, über einen dem Anker stirnseitig gegenüberliegenden Polschuh geleitet. Die Anzie hung zwischen Dauermagnet und Anker findet vielmehr unmittel bar statt. Dies erlaubt ebenfalls eine schlanke, Materialspa rende und kompakte Bauweise.In a preferred embodiment, the magnetic body by a permanent magnet. That through the permanent magnet The magnetic field is therefore not generated via an anchor headed opposite pole piece. The dress hunger between permanent magnet and armature is rather immediate cash instead. This also allows a lean, material saving modern and compact design.

Um die Effektivität des Magnetantriebes zu steigern, ist es vorteilhaft, wenn die Antriebsstange aus einem weichmagneti schen Material besteht, das dem Magnetfeld nur einen geringen magnetischen Widerstand entgegensetzt. Eine darüber hinaus gehende Steigerung der Effektivität wird erfindungsgemäß er zielt, wenn die Einschalt und Ausschaltspule in ein weichmag netisches Joch eingebettet sind, das beispielsweise außerhalb des Leitungsrohres angeordnet ist und aus zwei E-förmigen einander gegenüberliegenden Teilabschnitten besteht.It is to increase the effectiveness of the magnetic drive advantageous if the drive rod made of a soft magnet material that only has a small magnetic field opposed magnetic resistance. One beyond according to the invention he will increase the effectiveness aims when the turn on and turn off coil in a soft mag netisches yoke are embedded, for example outside the conduit is arranged and made of two E-shaped opposite sections exist.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin dung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Aus führungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnungen, wobei sich entsprechende Bauteile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.Other useful designs and advantages of the Erfin are the subject of the following description of Aus exemplary embodiments of the invention with reference to the figures of the drawings, with corresponding components same reference numerals are identified.

Es zeigenShow it

Fig. 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä ßen Magnetantriebs für einen Vakuumschalter in einer geschnittenen Seitenansicht in mehreren Bewegstellungen zur Verdeutlichung des Einschaltvorganges, Figs. 1 to 3, an embodiment of the inventive SEN magnetic drive for a vacuum interrupter in a sectional side view in several Bewegstellungen illustrating the switch-on operation,

Fig. 4 bis 6 den Magnetantrieb gemäß den Fig. 1 bis 3 in mehreren Bewegstellungen zur Verdeutli chung des Ausschaltvorganges. Fig. 4 to 6 the magnetic drive according to FIGS. 1 to 3 in several Bewegstellungen Verdeutli for monitoring the disconnection.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetantriebes 1 in einer verriegelten Trennstellung. Der Magnetantrieb 1 weist einen Dauermagneten 2 auf, der fest mit einem als Führungselement dienenden, stromführenden, hohlzy lindrisch ausgebildeten Leitungsrohr 3 verbunden ist, das nach außen hin durch eine elektrisch abschirmende Isolier schicht 4 aus Silikonkautschuk oder dergleichen abgeschottet ist. Der zylinderförmige Dauermagnet 2 ist mit einer zentra len Durchgangsöffnung versehen, durch die hindurch sich ein Antriebsrohr 5 erstreckt. Dabei ist das Leitungsrohr 3 fest mit dem Dauermagneten 2 verbunden. Fig. 1 shows an embodiment of the magnetic drive 1 according to the invention in a locked disconnected position. The magnetic drive 1 has a permanent magnet 2 , which is firmly connected to a serving as a guide element, current-carrying, hollow cylindrical pipe 3, which is sealed off from the outside by an electrically shielding insulating layer 4 made of silicone rubber or the like. The cylindrical permanent magnet 2 is provided with a central opening through which a drive tube 5 extends. The conduit 3 is firmly connected to the permanent magnet 2 .

Außerhalb des Leitungsrohres 3 ist eine Vakuumröhre 6 erkenn bar, deren figürlich nicht dargestellter Bewegkontakt über Verlängerungsmittel 7 fest mit dem Antriebsrohr 5 verbunden ist. Um bei einer Bewegung des Antriebsrohres 5 längs seiner Erstreckungsrichtung, also beispielsweise zur Vakuumröhre 6 hin, einen ständigen Stromkontakt zu gewährleisten, ist im Inneren des Leitungsrohres 3 zwischen Antriebsrohr 5 und den Verlängerungsmitteln 7 ein Rollenkontakt 8 angeordnet, der durch nicht erkennbare Federelemente sowohl an dem Leitungs rohr 3 als auch an den Verlängerungsmitteln 7 abgestützt ist, wodurch der notwendige Kontaktdruck erzeugt wird.Outside the conduit 3 , a vacuum tube 6 can be seen bar, the moving contact, not shown in the figure, is permanently connected to the drive tube 5 via extension means 7 . In order to ensure constant current contact when the drive tube 5 moves along its direction of extension, for example towards the vacuum tube 6 , a roller contact 8 is arranged inside the conduit 3 between the drive tube 5 and the extension means 7 , which is connected to the by both spring elements by undetectable spring elements Pipe pipe 3 and on the extension means 7 is supported, whereby the necessary contact pressure is generated.

An der vom Vakuumschalter 6 abgewandten Seite des Dauermagne ten 2 ist ein Anker 9 vorgesehen, der an seiner vom Dauermag neten 2 abgewandten Seite einen Verschiebungskörper 10 auf weist. In dem Verschiebungskörper 10 ist eine Ausnehmung 11 vorgesehen, in die hinein sich ein Ende des Antriebsrohres 5 erstreckt. Die im Profil kreisförmige Ausnehmung 11 weist Eingangsschultern 12 auf, die eine Öffnung begrenzen, deren Innendurchmesser nur etwas größer ist als der Außendurchmes ser des Antriebsrohres 5. Auf diese Weise ist eine möglichst passgenaue Aufnahme des Antriebsrohres 5 sichergestellt. An seinem sich in der Ausnehmung 11 erstreckenden Ende weist das Antriebsrohr 5 ferner Durchgangsöffnungen 13 auf, die den Durchtritt von Rastkugeln 14 ermöglichen. Die Rastkugeln 14 sind in Ausnehmungen oder Vertiefungen 15 eines Verriege lungsbolzens 16 angeordnet, wobei die Eingangsschultern 12 des Verschiebungskörpers 10 ein Austreten der Rastkugeln 14 aus den Vertiefungen 15 verhindern. Somit ist das Antriebs rohr 5 fest mit dem Verriegelungsbolzen 16 verbunden, der unbeweglich an das Leitungsrohr 3 gekoppelt ist. Eine unge wollte Verschiebung des Bewegkontaktes der Unterbrecherein heit ist somit vermieden. On the side facing away from the vacuum switch 6 of the permanent magnet 2 , an armature 9 is provided, which has a displacement body 10 on its side facing away from the permanent magnet 2 . A recess 11 is provided in the displacement body 10 , into which an end of the drive tube 5 extends. The circular recess 11 in profile has input shoulders 12 which delimit an opening whose inner diameter is only slightly larger than the outer diameter of the drive tube 5th This ensures that the drive tube 5 is received as precisely as possible. At its end extending in the recess 11 , the drive tube 5 also has through openings 13 which allow the passage of locking balls 14 . The locking balls 14 are arranged in recesses or recesses 15 of a locking bolt 16 , the input shoulders 12 of the displacement body 10 preventing the locking balls 14 from escaping from the recesses 15 . Thus, the drive tube 5 is fixed to the locking bolt 16 which is immovably coupled to the conduit 3 . An unintended shift of the moving contact of the interrupter unit is thus avoided.

Außerhalb des Leitungsrohres 3 ist eine Ausschaltspule 17 vorgesehen, die in Verschiebungsrichtung des Ankers 9 von dem Dauermagneten 2 beabstandet ist. Zwischen der Ausschalt spule 17 und dem Dauermagneten 2 ist eine Einschaltspule 18 erkennbar. Zum Einschalten des Vakuumschalters 6 wird die Einschaltspule 18 erregt und somit von der Spule ein Magnet feld in Längsrichtung des Antriebrohres 5 erzeugt, das den Anker 9 so magnetisiert, dass an seinem dem Dauermagneten 2 zugewandten Stirnende ein Pol erzeugt wird, der zum zugewand ten Pol des Dauermagneten 2 gegensinnig ist. Aufgrund dieser Gegensinnigkeit wird eine Anziehungskraft erzeugt. Da sich der Anker 9 nur teilweise innerhalb der Einschaltspule 18 erstreckt, wird diese magnetische Anziehungskraft durch einen Längszug verstärkt, mit dem die Einschaltspule 18 den weich magnetischen Anker 9 in ihr Inneres zieht.A switching coil 17 is provided outside the conduit 3 and is spaced from the permanent magnet 2 in the direction of displacement of the armature 9 . Between the opening coil 17 and the permanent magnet 2 , a closing coil 18 can be seen . To turn on the vacuum switch 6 , the closing coil 18 is excited and thus generates a magnetic field in the longitudinal direction of the drive tube 5 from the coil, which magnetizes the armature 9 so that a pole is generated at its end facing the permanent magnet 2 , the pole facing the th of the permanent magnet 2 is in opposite directions. Because of this contradiction, an attraction is created. Since the armature 9 extends only partially within the closing coil 18 , this magnetic attraction is increased by a longitudinal pull with which the closing coil 18 pulls the soft magnetic armature 9 into its interior.

Fig. 2 zeigt den Magnetantrieb in einer Stellung, in der sich der Anker 9 aufgrund der zuvor beschriebenen magneti schen Kräfte so weit auf den ortsfesten Dauermagneten 2 zube wegt hat, dass der Boden der Ausnehmung 11 in Kontakt mit dem Ende des Antriebsrohres 5 tritt. Der Anker 9 ist mit dem Ver riegelungskörper 10 fest verbunden, so dass ab diesem Zeit punkt die Bewegung des Ankers 9 mit einer Bewegung des An triebrohres 5 gekoppelt ist. Weiterhin ist in Fig. 2 erkenn bar, dass die Eingangsschultern 12 nicht mehr oberhalb bzw. unterhalb der Rastkugeln 14 angeordnet sind, so dass ein Aus tritt der Rastkugeln 14 aus den Vertiefungen 15 des Verriege lungsbolzens 16 in den radial erweiterten Bereich der Ausneh mung 11 hinein ermöglicht ist. Auf diese Weise ist die durch die Rastkugeln 14 bewirkte Verriegelung zwischen Verriege lungsbolzen 16 und Antriebsrohr 15 aufgehoben. Fig. 2 shows the magnetic drive in a position in which the armature 9 has moved due to the magnetic forces described above so far on the fixed permanent magnet 2 zube that the bottom of the recess 11 comes into contact with the end of the drive tube 5 . The armature 9 is firmly connected to the locking body 10 , so that from this point on the movement of the armature 9 is coupled to a movement of the drive tube 5 . Furthermore, it can be seen in FIG. 2 that the input shoulders 12 are no longer arranged above or below the locking balls 14 , so that the locking balls 14 exit from the recesses 15 of the locking bolt 16 into the radially expanded area of the recess 11 is made possible. In this way, the locking caused by the locking balls 14 between locking bolts 16 and drive tube 15 is canceled.

Fig. 3 zeigt den Magnetantrieb gemäß Fig. 1 in einer Kon taktstellung, in der der Anker 9 jedoch nicht am Dauermagne ten 2 anliegt. Vielmehr ist der maximale Hub der Kontaktstü cke des Vakuumschalters 6 so gewählt, dass diese miteinander in Kontakt treten, bevor der Anker 9 an dem Dauermagneten 2 anschlägt. Da der Bewegkontakt der Unterbrechereinheit 6 über die Verbindungsmittel 7 und die Antriebsstange 5 starr mit dem Anker 9 verbunden ist, wird dieser mit Abstand zum Dauer magneten 2 gehalten. Zwischen Anker 9 und Dauermagnet 2 ent steht ein Luftspalt 2 mit einem hohen magnetischen Wider stand. Es kommt zu einer magnetischen Anziehungskraft zwi schen Anker 9 und Dauermagnet 3, die über die starre Kopplung durch die Verbindungsmittel 7 als Andruckkraft in die Kon taktstücke des Vakuumschalters 6 eingeleitet wird. Die Ein schaltspule 18 als auch die Ausschaltspule 17 sind stromlos, werden in der Kontaktstellung folglich nicht erregt. Dies gilt auch für die Trennstellung. Auf diese Weise kann erfin dungsgemäß Energie eingespart werden. Fig. 3 shows the magnetic drive according to FIG. 1 in a con tact position, in which the armature 9, however, is not present on the permanent magnet 2 . Rather, the maximum stroke of the contact pieces of the vacuum switch 6 is selected such that they come into contact with one another before the armature 9 strikes the permanent magnet 2 . Since the moving contact of the interrupter unit 6 is rigidly connected to the armature 9 via the connecting means 7 and the drive rod 5 , the armature 9 is held at a distance from the permanent magnet 2 . Between armature 9 and permanent magnet 2 there is an air gap 2 with a high magnetic resistance. There is a magnetic attraction force between the armature 9 and permanent magnet 3 , which is initiated via the rigid coupling by the connecting means 7 as a pressing force in the con tact pieces of the vacuum switch 6 . The switching coil 18 and the opening coil 17 are de-energized, are consequently not excited in the contact position. This also applies to the disconnected position. In this way, energy can be saved according to the invention.

Fig. 4 zeigt den Magnetantrieb wie Fig. 3 in der Kontakt stellung. Zur Trennung der Kontakte wird die Ausschalt spule 17 erregt. Die Ausschaltspule 17 erzeugt in ihrem Inne ren ein ebenfalls zur Antriebsstange 5 paralleles Magnetfeld mit einer Feldstärke, die eine Umpolung des magnetisierbaren Ankers 9 bewirkt. Der Anker 9 wird somit von dem zugewandten Pol des Dauermagneten 2 abgestoßen und darüber hinaus durch den sich einstellenden Längszug aufgrund des Magnetfeldes im Inneren der Ausschaltspule 17 in diese hineingezogen. Fig. 4 shows the magnetic drive as Fig. 3 in the contact position. To separate the contacts, the opening coil 17 is energized. The opening coil 17 generates in its interior a magnetic field which is also parallel to the drive rod 5 and has a field strength which reverses the polarity of the magnetizable armature 9 . The armature 9 is thus repelled by the facing pole of the permanent magnet 2 and, moreover, is drawn into the opening coil 17 due to the magnetic field in the interior due to the magnetic field.

Fig. 5 zeigt den Magnetantrieb 1 in einer Stellung, in der die Rastkugeln 14 in Längsrichtung zu den Vertiefungen 15 des Verriegelungsbolzens 16 verschoben sind und lediglich einen radialen Abstand zu diesen aufweisen. Bei einer weiteren Ab stoßung des Ankers 9 von dem Dauermagneten 2 pressen die Ein gangsschultern 12 die Rastkugeln 14 daher in die Vertiefun gen 15 hinein, so dass die Eingangsschultern 12 über die Rastkugeln 14 hinweggleiten können. Der Anker 9 ist somit von der Antriebsstange 5 entriegelt. Fig. 5 shows the magnetic drive 1 in a position in which the locking balls 14 are displaced in the longitudinal direction to the recesses 15 of the locking bolt 16 and only have a radial distance from them. In another from of the armature 9 stoßung from the permanent magnet 2 thus press the gear A shoulder 12, the detent balls 14 into the Vertiefun gen 15 into it, so that the input shoulders 12 can slide over the locking balls fourteenth The armature 9 is thus unlocked from the drive rod 5 .

Fig. 6 zeigt den Magnetantrieb 1 in der verriegelten End stellung gemäß Fig. 1, in der wiederum sowohl die Ausschalt spule 17, als auch die Einschaltspule 18 nicht erregt sind. In dieser Stellung verhindern die Eingangsschultern 12 den Austritt der Rastkugeln 14 aus den Vertiefungen 15. Somit ist die Verriegelung zwischen dem ortsfesten Verriegelungsbol zen 16 und dem Antriebsrohr 5 wieder hergestellt, so dass ein unbeabsichtigtes in Kontakt bringen beispielsweise allein aufgrund der Anziehungskraft zwischen Anker 9 und Dauermagne ten 2 verhindert ist. Fig. 6 shows the magnetic drive 1 in the locked end position shown in FIG. 1, in which both the turn-off coil 17 and the turn-on coil 18 are not energized. In this position, the input shoulders 12 prevent the locking balls 14 from emerging from the recesses 15 . Thus, the lock between the fixed locking bolt 16 and the drive tube 5 is restored, so that an unintentional contact, for example, solely due to the attraction between anchor 9 and Dauermagne ten 2 is prevented.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Magnetantrieb
magnetic drive

22

Dauermagnet
permanent magnet

33

Leitungsrohr
Pipeline

44

Isolierschicht
insulating

55

Antriebsrohr
drive tube

66

Vakuumschalter
vacuum switch

77

Verlängerungsmittel
extenders

88th

Rollenkontakt
Contact role

99

Anker
anchor

1010

Verschiebungskörper
sweeps

1111

Ausnehmung
recess

1212

Eingangsschulter
input shoulder

1313

Durchgangsöffnung
Through opening

1414

Rastkugeln
detent balls

1515

Vertiefung
deepening

1616

Verriegelungsbolzen
locking bolt

1717

Ausschaltspule
opening solenoid

1818

Einschaltspule
closing release

1919

Luftspalt
air gap

Claims

1. Magnetic drive ( 1 ) for a circuit breaker ( 6 ) with egg nem fixed magnetic body ( 2 ) for generating a permanent magnetic field, a between a contact position and a separating position parallel to the magnetic field movably guided soft magnetic armature ( 9 ) with a drive rod to ( 5 ) is connected, and means ( 17 ) for loading because of the armature ( 9 ) in the permanent magnetic field, characterized in that in the contact position of the armature ( 9 ) by the drive rod ( 5 ) solely against the attraction of the magnetic body ( 2 ) held at a distance from this and an air gap ( 19 ) is formed between the armature ( 9 ) and the magnetic body ( 2 ).

2. Magnetic drive ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the means for moving the armature ( 9 ) in a movement direction of the armature ( 9 ) from this spaced from the switching coil ( 17 ), the armature ( 9 ) in the Kon contact position by a magnetic field of the opening coil ( 17 ) is movable into this.

3. Magnetic drive ( 1 ) according to claim 2, characterized in that a closing coil ( 18 ) is provided, which is arranged in the movement direction of the armature ( 9 ) between the Magnetkör by ( 2 ) and the opening coil ( 17 ), where at the armature ( 9 ) in the disconnected position by a magnetic field of the closing coil ( 18 ) can be moved into it.

4. Magnetic drive ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the armature ( 9 ) and the magnetic body ( 2 ) are cylindrical and are arranged coaxially to the drive rod ( 5 ) angeord net.

5. Magnetic drive ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the armature ( 9 ), the magnetic body ( 2 ) and the drive rod ( 5 ) are arranged inside a current-carrying pipe tube res ( 3 ).

6. magnetic drive ( 1 ) according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the drive rod ( 5 ) is a hollow cylindrical drive tube.

7. Magnetic drive ( 1 ) according to claim 5, characterized in that locking means are provided for fixing the drive rod ( 5 ) in the disconnected position, which is arranged in a stationary position concentrically to the drive rod ( 5 ) Ver locking body ( 16 ) with recesses ( 15 ) its order and catch balls ( 14 ), openings ( 13 ) being provided on the circumference of the drive rod ( 5 ) and where the catch balls ( 14 ) can be fixed in a locking position by holding means ( 12 ) in a position in which they are simultaneously the openings ( 13 ) of the drive rod ( 5 ) and the recesses ( 15 ) of the locking body ( 16 ) pass through.

8. Magnetic drive ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the holding means are radially projecting input shoulder ( 12 ) of a recess ( 11 ) provided in the armature ( 9 ).

9. Magnet drive ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic body is a permanent magnet ( 2 ).

10. Magnetic drive ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the drive rod ( 5 ) consists of a soft magnetic material.

11. Magnet drive ( 1 ) according to any one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the armature ( 9 ) is wedge-shaped in longitudinal section and in the contact position in a complementary shape from the magnet body ( 2 ) protrudes.

12. Circuit breaker for switching electrical currents in particular in the medium-voltage range with at least one contact unit having interrupter unit ( 6 ) and at least one magnetic drive ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, wherein a contact position for the contact pieces of the interrupter unit ( 6 ) Necessary pressure force is generated exclusively by the spaced holding of the armature ( 9 ) by the magnetic body ( 2 ).