DE10210826A1

DE10210826A1 - Tripping device for a residual current circuit breaker and method for its production

Info

Publication number: DE10210826A1
Application number: DE2002110826
Authority: DE
Inventors: Patrick Claeys; Rolf Disselnkoeter; Andreas Kahnert
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-09-25
Also published as: EP1345246A3; EP1345246A2

Abstract

Es wird eine magnetische Auslöseeinrichtung für einen Fehlerstromschutzschalter beschrieben, bei der im Fehlerstromfall in einer Spule durch den Fehlerstrom ein magnetischer Fluss erzeugt wird, der dem magnetischen Fluss eines Permanentmagnetsystems entgegenwirkt, so dass die magnetische Haltekraft des Permanentmagnetsystems auf ein bewegliches Bauelement, wie beispielsweise einen Klappanker, so weit herabgesetzt wird, dass das bewegliche Bauelement durch die Kraft einer Feder in eine Auslöseposition hin bewegt wird, in der dann ein Schaltschloss betätigt wird, und bei der zur Erhöhung der Auslösezuverlässigkeit die Stoß- und/oder Gleitkontaktstellen an dem festen und/oder beweglichen Bauelement mit einer dichten, gegen Wasser, Öle, Fette und Silikone beständigen Passivierungsschicht beschichtet sind, deren Dicke einen Bruchteil der Ausdehnung des Arbeitsluftspaltes des Permanentmagnetsystems, typischerweise 10-500 nm, beträgt.A magnetic tripping device for a residual current circuit breaker is described, in which, in the event of a residual current, the residual current generates a magnetic flux in a coil, which counteracts the magnetic flux of a permanent magnet system, so that the magnetic holding force of the permanent magnet system acts on a movable component, such as a hinged armature , is reduced so far that the movable component is moved by the force of a spring into a release position, in which a key switch is then actuated, and in which to increase the release reliability, the impact and / or sliding contact points on the fixed and / or movable component are coated with a dense passivation layer resistant to water, oils, greases and silicones, the thickness of which is a fraction of the extent of the working air gap of the permanent magnet system, typically 10-500 nm.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auslösevorrichtung für einen Fehlerstromschutzschalter, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 14 und 15. The invention relates to a tripping device for a residual current circuit breaker, and a method for their production, according to the preamble of claims 1, 14 and 15.

Insbesondere für netzspannungsunabhängige Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen ist es bekannt, als Aktor oder Auslöser einen magnetkreisbasierten Auslöser mit Permanentmagneten zu verwenden. In den meist bistabilen Aktoren wird dabei in der ersten Ruhestellung durch einen Permanentmagneten ein magnetischer Fluß erzeugt und daraus resultierend eine Haltekraft auf ein beweglich gelagertes Bauelement, wie z. B. einen beweglich gelagerten Stößel oder Anker, ausgeübt, der dadurch entgegen der Kraft einer Feder in einer ersten Schaltposition gegen ein feststehendes Bauelement festgehalten wird. Bei Auftreten eines Fehlerstromes wird durch eine Spule ein magnetischer Fluß erzeugt, der dem magnetischen Fluß des Permanentmagneten entgegenwirkt, wodurch die magnetische Haltekraft sich verringert und der bewegliche Stößel oder Anker durch die Kraft der Feder von dem feststehenden Bauelement abgelöst und in eine zweite Auslösestellung bewegt wird, in der der Stößel oder Anker dann ein Schaltschloss entriegelt. Especially for residual current protective devices that are independent of the mains voltage it is known to use a magnetic circuit-based release as an actuator or release Use permanent magnets. In the mostly bistable actuators, the first rest position by a permanent magnet, a magnetic flux generated and resulting a holding force on a movably mounted Component such. B. a movably mounted plunger or anchor, which thereby against the force of a spring in a first switching position against fixed component is held. If a fault current occurs, a coil generates a magnetic flux that corresponds to the magnetic flux of the Counteracts permanent magnets, which reduces the magnetic holding force and the movable plunger or anchor by the force of the spring from that fixed component is detached and moved into a second release position in which the plunger or anchor then unlocks a key switch.

Sehr häufig eingesetzte Ausführungsformen weisen einen offenen Magnetkreis mit einem beweglichen Element in Form eines Klappankers auf. Sie besitzen ein magnetisches Joch, meistens in U-Form, um dessen einen Schenkel herum eine Spule gewickelt ist, und an dem sich ein Permanentmagnet befindet. Die beiden Enden des Joches sind überdeckt von einem Anker, der um eine Achse drehbar gelagert ist. Im Ruhezustand wird der Anker entgegen der Kraft einer Feder gegen die freien Enden des Joches angezogen; im Fehlerstromfall wird durch den Fehlerstrom in der Spule ein magnetischer Fluß erzeugt, der dem magnetischen Fluß im Permanentmagneten entgegengerichtet ist und diesen so weit kompensiert, daß die magnetische Haltekraft des Joches auf den Klappanker sich so weit reduziert, daß der Klappanker durch die Kraft der Feder von den Enden des Joches abgezogen und in die Auslösestellung hin bewegt wird, in der dann durch den Klappanker ein Schaltschloss entriegelt wird. Solche Magnetauslöser mit Klappankersystem sind beispielsweise in DE 25 29 221 und EP 0 228 345 beschrieben. Embodiments that are used very frequently have an open magnetic circuit a movable element in the form of a hinged anchor. You own one magnetic yoke, mostly in a U-shape, with a coil around one leg is wound, and on which there is a permanent magnet. The two ends of the Yokes are covered by an anchor which is rotatably mounted about an axis. in the The anchor rests against the force of a spring against the free ends attracted to the yoke; in the event of a fault current, the fault current in the coil generates a magnetic flux that corresponds to the magnetic flux in the permanent magnet is opposed and compensated so far that the magnetic Holding force of the yoke on the hinged anchor is reduced so much that the hinged anchor pulled by the force of the spring from the ends of the yoke and into the Release position is moved, in which then a switch lock through the hinged anchor is unlocked. Such magnetic releases with a hinged armature system are for example in DE 25 29 221 and EP 0 228 345.

Aus der EP 1 063 666 ist eine weitere mögliche Ausführungsform für einen Magnetauslöser bekannt geworden. Hierbei ist das Joch in Form eines Topfes ausgebildet, in dem sich das Permanentmagnetsystem und - konzentrisch an die Innenwand des Topfes anliegend - die Spule befinden. Das Permanentmagnetsystem ist mit dem Topfboden verbunden und enthält Polschuhe, die einen Stößel umfassen, der entgegen der Kraft einer Feder vom Permanentmagneten gegen den Boden des Topfes gezogen wird. Im Fehlerstromfall wird durch den Fehlerstrom in der Spule ein magnetischer Fluß erzeugt, der dem Permanentmagnetfluß entgegenwirkt und diesen so weit kompensiert, daß der Stößel durch die Kraft der Feder vom Topfboden abgezogen und in die Auslösestellung hinbewegt wird, in der dann durch den Stößel ein Schaltschloss entriegelt wird. Die Polschuhe und der Deckel des Topfes umfassen dabei den Stößel in Art eines Gleitlagers, wodurch der Stößel in seiner Bewegungsrichtung geführt wird. EP 1 063 666 is a further possible embodiment for one Magnetic release has become known. Here the yoke is in the form of a pot, in which the permanent magnet system and - concentrically on the inner wall of the Fitting the pot - the coil is in place. The permanent magnet system is with the Connected to the bottom of the pot and contains pole pieces which comprise a plunger which against the force of a spring from the permanent magnet against the bottom of the pot is pulled. In the event of a fault current, the fault current in the coil turns on generates magnetic flux that counteracts the permanent magnetic flux and this compensated so far that the plunger by the force of the spring from the bottom of the pot withdrawn and moved into the release position, in which then by the plunger Key switch is unlocked. Grasp the pole shoes and the lid of the pot thereby the plunger in the manner of a plain bearing, whereby the plunger in its Direction of movement is performed.

In allen heute bekannten magnetischen Auslösern für Fehlerstromschutzschalter kann es vorkommen, daß die beweglichen Bauelemente Klappanker oder Stößel an den Kontaktstellen mit den festen Bauelementen U-förmiges Joch oder topfförmiges Joch verkleben, was zur Folge hat daß die Kraft der Feder im Fehlerstromfall nicht ausreicht, um das bewegliche Bauelement von der Ruhe- in die Auslösestellung zu bewegen, somit der Fehlerstromschutzschalter versagt und die Schutzfunktion nicht gewährleistet ist. Mögliche Ursachen für das Verkleben der Kontaktstellen sind die Ausbildung von Adhäsionsschichten zwischen den Auflageflächen am festen und beweglichen Bauelement aufgrund von Korrosion an den metallischen Kontaktstellen durch Ablagerung von Wasser, oder aufgrund von Anlagerung von Schmutzteilchen, wie z. B. Staub oder metallischer Abrieb, oder aufgrund von Anlagerung einer Öl-, Fett- oder Schmierstoffschicht, insbesondere Silikonschicht, oder aufgrund der Anlagerung einer Flüssigkeitsschicht und somit Erhöhung der Oberflächenspannung im Kontaktspalt. In all known magnetic triggers for residual current circuit breakers it can happen that the movable components are hinged anchors or plungers the contact points with the fixed components U-shaped yoke or cup-shaped Glue the yoke together, which means that the force of the spring is not in the event of a fault current is sufficient to move the movable component from the rest position into the release position move, the residual current circuit breaker fails and the protective function does not is guaranteed. Possible causes for the contact points sticking are Formation of adhesive layers between the contact surfaces on the fixed and movable component due to corrosion at the metallic contact points due to the deposition of water or due to the accumulation of dirt particles, such as B. dust or metallic abrasion, or due to the accumulation of an oil, Fat or lubricant layer, especially silicone layer, or due to Accumulation of a layer of liquid and thus increasing the surface tension in the Contact gap.

Bei allen heute bekannten Ausführungsformen entsteht in der Ruhestellung an der Kontaktstelle zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Bauelement ein Luftspalt, über den der magnetische Fluß des Permanentmagneten geführt und dessen Ausdehnung für das sichere Funktionieren des Auslösers eine kritische Größe ist. Sie ergibt sich aus der Oberflächenrauhigkeit der festen und beweglichen Bauelemente an der Kontaktfläche und liegt in der Größenordnung von wenigen µm, typischerweise beträgt sie 2-3 µm. Um die magnetische Haftkraft nicht zu stark zu verringern, darf die Luftspaltausdehnung durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen nur um höchstens einen Bruchteil ihrer ursprünglichen Ausdehnung, also um typischerweise weniger als 1 µm, erhöht werden. In all of the embodiments known today, in the rest position on the Contact point between the fixed and the movable component Air gap over which the magnetic flux of the permanent magnet is guided and its size is critical for the safe functioning of the trigger is. It results from the surface roughness of the fixed and movable Components on the contact surface and is of the order of a few µm, typically it is 2-3 µm. In order not to increase the magnetic adhesive force too much may reduce the air gap expansion by additional constructive measures only by at most a fraction of its original extent, i.e. by typically less than 1 µm.

Zur Vermeidung des Verklebens der Kontaktstellen werden heute die Kontaktstellen der festen und beweglichen Bauelemente mit Korrosionsschutzschichten aus Metall oder Edelmetall versehen. Bevorzugte Materialien hierfür sind nach dem Stand der Technik Nickel, Gold oder Silber. Da diese Schichten jedoch unmagnetisch sind und somit für den Magnetkreis dieselbe Wirkung wie die Erhöhung der Ausdehnung des Luftspaltes haben, dürfen sie höchstens in einer Dicke von 1-2 µm aufgetragen werden. In dieser geringen Ausdehnung stellen Nickel-, Gold oder Silberschichten jedoch keine dichten Schichten dar, so daß der Schutz gegen Korrosion nur unvollständig gegeben ist. Auch verhindern diese nach dem Stand der Technik hergestellten Schichten nicht das Anlagern von Öl- oder Schmierstoffen oder Partikeln wie z. B. Staub und sie sind nur unzureichend wasserabweisend. Somit sind bei den Fehlerstromschutzschaltern mit magnetischen Auslösern gemäß dem Stand der Technik die Kontaktstellen der Fehlerstromauslöser verklebungsgefährdet, wodurch die Auslösezuverlässigkeit im Fehlerstromfall reduziert ist. To avoid the contact points sticking together, the contact points are used today fixed and movable components with corrosion protection layers made of metal or precious metal. Preferred materials for this are according to the prior art Technique nickel, gold or silver. However, since these layers are non-magnetic and thus the same effect for the magnetic circuit as increasing the expansion of the Air gap, they may be applied in a thickness of 1-2 µm become. In this small extent there are nickel, gold or silver layers however, do not constitute dense layers, so protection against corrosion only is incomplete. These also prevent according to the prior art layers produced do not accumulate oil or lubricants or particles such. B. Dust and they are insufficiently water-repellent. Thus with the Residual current circuit breakers with magnetic releases according to the state of the art the contact points of the residual current release are at risk of sticking, causing the Tripping reliability in the event of a residual current is reduced.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine magnetische Auslöseeinrichtung für einen Fehlerstromschutzschalter dahingehend weiterzubilden und herzustellen, daß die Kontaktstellen deutlich weniger verklebungsgefährdet sind und damit die Auslösezuverlässigkeit des Fehlerstromschutzschalters wesentlich erhöht wird. The invention is therefore based on the object of a magnetic To further develop tripping device for a residual current circuit breaker and produce that the contact points are significantly less prone to sticking and thus the tripping reliability of the residual current circuit breaker is significantly increased.

Die gestellte Aufgabe wird bezüglich der Auslöseeinrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2-13 angegeben. The task is performed with respect to the triggering device characterizing features of claim 1 solved. Further advantageous configurations and Improvements of the invention are in dependent claims 2-13 specified.

Kern der Erfindung ist hierbei, daß zur Erhöhung der Auslösezuverlässigkeit die Stoß- oder Gleitkontaktstellen an dem festen oder an dem beweglichen Bauelement mit einer dichten, gegen Wasser, Öle, Fette und Silikone beständigen Passivierungsschicht, beschichtet sind, deren Dicke einen Bruchteil der Ausdehnung des Arbeitsluftspaltes beträgt und typischerweise in der Größenordnung von 10 bis 500 nm liegt. The essence of the invention is that to increase the triggering reliability Butt or sliding contact points on the fixed or on the movable component with a dense, resistant to water, oils, greases and silicones Passivation layer, are coated, the thickness of which is a fraction of the extent of the Working air gap is and is typically in the order of 10 to 500 nm.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht die Passivierungsschicht dabei aus hydrophobem Material. Hydrophobes Material ist wasserabweisend. Der Vorteil bei der Verwendung von hydrophobem Material besteht darin, daß sich Wassertropfen nicht an der Oberfläche oder im Luftspalt festsetzen können und somit auch keine durch erhöhte Oberflächenspannung hervorgerufene Adhäsionskraft auftreten kann. Da Wasser aufgrund der hydrophoben Oberflächeneigenschaften der Passivierungsschicht nicht auf der Oberfläche haften kann sondern sofort abläuft, so werden auch zufällig an der Oberfläche anhaftende Schmutzpartikel mit entfernt. In an embodiment according to the invention, the passivation layer is present made of hydrophobic material. Hydrophobic material is water-repellent. The advantage when using hydrophobic material is that Water drops cannot stick to the surface or in the air gap and therefore also there is no adhesive force caused by increased surface tension can. Since water due to the hydrophobic surface properties of the Passivation layer cannot adhere to the surface but runs off immediately also removes dirt particles adhering to the surface.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Passivierungsschicht aus korrosionsresistentem Material. In an advantageous embodiment, the passivation layer consists of corrosion-resistant material.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Passivierungsschicht aus adhäsivitätsreduziertem Material, so daß beim Lösen des beweglichen von dem festen Bauelement keine hohe Adhäsionskraft überwunden werden muß. In a further advantageous embodiment, the passivation layer consists of reduced adhesive material, so that when releasing the movable from the solid component no high adhesive force has to be overcome.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Passivierungsschicht aus Öl- und schmutzabweisendem Material. In a further advantageous embodiment, the passivation layer consists of Oil and dirt repellent material.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Oberfläche der Passivierungsschicht nanostrukturiert und nach Art einer Lotusblattoberfläche ausgebildet. Von der Lotusblattoberfläche weiß man, daß Mikrostrukturen im Mikrometer- und Nanometerbereich die Adhäsivität auf den Oberflächen nahezu eliminiert. Das heißt, selbst pastöse, ansonsten stark anhaftende Substanzen wie Öle, Fette und Silikone, können an dieser Oberfläche dann nicht bleibend haften. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the surface of the Passivation layer nanostructured and in the manner of a lotus leaf surface educated. It is known from the lotus leaf surface that microstructures in the Micrometer and nanometer range almost eliminates the adhesiveness on the surfaces. That means even pasty, otherwise strongly adhering substances such as oils, fats and silicones, cannot adhere permanently to this surface.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, daß die Passivierungsschicht aus einem Nanocomposit-Material besteht. Solche Nanocomposite sind Verbundmaterialien, die durch einen chemischen oder physikalischen Verbund von wenigstens zwei verschiedenen Materialien bestehen, wobei wenigstens eines der Materialien in Form von Partikeln, die nicht größer als einige Nanometer sind, vorliegt. Nanocomposite können entweder rein anorganische Materialien sein, wie z. B. ein Verbund aus Siliziumcarbid-Nanopartikeln in einer Matrix aus Siliziumnitrid, oder ein Verbund von anorganischen Nanopartikeln in einer Matrix aus Polymeren Werkstoffen, wie z. B. Silikat-Nanopartikel in einer Polyamid-Matrix. In letzterem Fall spricht man auch von Nanomeren. Durch die besondere Art der Zusammensetzung und die Verwendung von nanometergroßen Partikeln werden Materialeigenschaften erzielt, die denen herkömmlicher und reiner Materialien weit überlegen sind, insbesondere was die Dichtigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und sonstige chemische und physikalische Widerstandsfähigkeit anbetrifft. In a further advantageous embodiment, it is specified that the passivation layer consists of a nanocomposite material. Such nanocomposites are Composite materials that are formed by a chemical or physical combination of consist of at least two different materials, at least one of the There are materials in the form of particles that are no larger than a few nanometers. Nanocomposites can either be purely inorganic materials, e.g. B. a Composite of silicon carbide nanoparticles in a matrix of silicon nitride, or a Compound of inorganic nanoparticles in a matrix of polymers Materials such as B. Silicate nanoparticles in a polyamide matrix. In the latter case speaks one also of nanomers. Due to the special type of composition and the Material properties are achieved using nanometer-sized particles, which are far superior to conventional and pure materials, especially what the tightness, corrosion resistance, strength and other chemical and physical resistance.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ausgeführt, daß die Passivierungsschicht aus Teflon besteht. In a further embodiment of the invention it is stated that the passivation layer is made of Teflon.

Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß die Passivierungsschicht aus metallkeramischem Material besteht. Ein Materialbeispiel aus dieser Klasse sind die sogenannten 123 Keramiken, wie z. B. Ti₃SiC₂, das sich durch hervorragende Temperaturstabilität, geringe Adhäsivität und hohe chemische Beständigkeit auszeichnet. Another embodiment of the invention is that the passivation layer consists of metal-ceramic material. A material example from this class are the so-called 123 ceramics, such as. B. Ti ₃ SiC ₂ , which is characterized by excellent temperature stability, low adhesiveness and high chemical resistance.

In weiterer Ausgestaltung kann die Passivierungsschicht auch aus Metallnitrid oder Metallcarbid bestehen. In a further embodiment, the passivation layer can also be made of metal nitride or Metal carbide exist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die Passivierungsschicht aus Siliziumnitrid besteht. Another advantageous embodiment of the invention is that the Passivation layer consists of silicon nitride.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung besteht darin, daß die Passivierungsschicht aus amorphem Kohlenstoff oder diamantartigem Kohlenstoff besteht. Another embodiment of the invention is that the Passivation layer consists of amorphous carbon or diamond-like carbon.

Weiterhin ist angegeben, daß die Passivierungsschicht defektfrei, insbesondere pinholefrei ausgebildet ist. Furthermore, it is stated that the passivation layer is defect-free, in particular is designed free of pinholes.

Hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung einer Auslösevorrichtung für einen Fehlerstromschutzschalter der erfindungsgemäßen Art wird die gestellte Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 14 gelöst. With regard to a method for producing a triggering device for a Residual current circuit breaker of the type according to the invention is the task solved by the characterizing features of claim 14.

Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung besteht der Kern der Erfindung darin, daß zur Erhöhung der Auslösezuverlässigkeit die Stoß- oder Gleitkontaktstellen an dem festen oder an dem beweglichen Bauelement mit einer dichten, gegen Wasser, Öle, Fette und Silikone beständigen Passivierungsschicht, deren Dicke einen Bruchteil der Ausdehnung des Arbeitsluftspaltes beträgt, durch Abscheidung nach einem Sol- Gel Prozeß versehen werden. With regard to the method of manufacture, the essence of the invention is that to increase the reliability of tripping the butt or sliding contact points on the fixed or to the movable component with a tight, against water, oils, Grease and silicone resistant passivation layer, the thickness of which is a fraction the expansion of the working air gap is, by separation after a sol Gel process can be provided.

Die Herstellung von dünnen, nanostrukturierten Schichten nach einem Sol-Gel Prozeß ist bekannt, wird aber bisher nur zur Beschichtung von großen planaren oder dreidimensional gekrümmten Flächen wie Glasscheiben, Duschabtrennungen, Autokarosserieteilen, Brillengläsern, Trennmembranen in Drucktransmittern, Turboladergehäuse, angewendet und vorgeschlagen. Es hat sich nun überraschend herausgestellt, daß diese Beschichtungstechnik mit sehr gutem Erfolg auch zur Aufbringung von Passivierungsschichten in begrenzten lokalen Bereichen auf kleinen, dreidimensional geformten Bauelementen angewendet werden kann und sie insbesondere auf den Kontaktstellen von magnetischen Auslöseeinrichtungen dichte, gegen Wasser, Öle, Fette und Silikone beständigen Passivierungsschichten, deren Dicke einen Bruchteil der Ausdehnung des Arbeitsluftspaltes beträgt, bildet, mit denen die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst werden kann. The production of thin, nanostructured layers after a sol-gel Process is known, but so far has only been used to coat large planar or three-dimensional curved surfaces such as glass panes, shower partitions, Auto body parts, glasses, separating membranes in pressure transmitters, Turbocharger housing, applied and proposed. It has now been surprising pointed out that this coating technique also with great success for application of passivation layers in limited local areas on small, three-dimensionally shaped components can be applied and in particular on them the contact points of magnetic release devices are sealed against water, Oils, greases and silicones resist passivation layers, the thickness of which is one Fraction of the expansion of the working air gap is, with which the object of the invention can be achieved.

Besonders vorteilhaft lassen sich mit der Sol-Gel Technik sehr dünne, dichte Schichten aus Nanomeren herstellen. Materialbeispiele für die anorganischen Nanopartikel sind Silikate oder Titanate, aus denen zunächst eine Emulsion mit dem Polymeren Matrixwerkstoff gebildet wird. Die Aufbringung der Emulsion auf die gewünschte Teilfläche des Bauelements kann durch Eintauchen, Aufschleudern oder Aufsprühen geschehen, wobei diejenigen Teile des Bauelementes, die nicht beschichtet werden sollen, zuvor maskiert werden, so daß sich dort kein Material ablagert. Dadurch wird der Einsatz des nanomeren Schichtmaterials beschränkt auf die funktional wichtigen Stellen des Bauelementes, was einen sehr sparsamen Umgang mit den möglicherweise sehr teuren Spezialmaterialien erlaubt. Nach Aufbringen der Emulsion wird die Beschichtung fertig polymerisiert, was entweder UV-induziert, thermisch oder plasmaunterstützt erfolgen kann. Bei der Auspolymerisation bildet sich auch die spezielle, lotusblattartige, nanostrukturierte Oberflächenstruktur heraus. Very thin, dense can be particularly advantageously used with the sol-gel technique Create layers from nanomers. Material examples for the inorganic Nanoparticles are silicates or titanates, from which an emulsion with the Polymer matrix material is formed. Applying the emulsion to the Desired partial area of the component can be immersed, spin-coated or Spraying happen, taking those parts of the component that are not should be coated, previously masked so that there is no material deposits. As a result, the use of the nanomeric layer material is restricted to functionally important points of the component, which is a very economical handling allowed with the possibly very expensive special materials. After applying the Emulsion, the coating is polymerized, which is either UV-induced, thermally or plasma-assisted. When polymerizing forms the special, lotus leaf-like, nanostructured surface structure out.

In einem alternativen Verfahren zur Herstellung einer Auslösevorrichtung der erfindungsgemäßen Art für einen Fehlerstromschutzschalter wird die gestellte Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 15 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des Verfahrens sind den abhängigen Ansprüchen 16-19 zu entnehmen. In an alternative method for producing a trigger device of the inventive type for a residual current circuit breaker is the task solved by the characterizing features of claim 15. More beneficial Refinements and improvements to the method are dependent Claims 16-19.

Bezüglich des alternativen Herstellungsverfahrens besteht der Kern der Erfindung gemäß Anspruch 15 darin, daß zur Erhöhung der Auslösezuverlässigkeit die Stoß- oder Gleitkontaktstellen an dem festen oder an dem beweglichen Bauelement mit einer dichten, gegen Wasser, Öle, Fette und Silikone beständigen Passivierungsschicht, deren Dicke einen Bruchteil der Ausdehnung des Arbeitsluftspaltes beträgt, durch Abscheiden aus der Gasphase versehen werden. The essence of the invention lies in the alternative production method according to claim 15 in that to increase the triggering reliability the shock or sliding contact points on the fixed or on the movable component a dense, resistant to water, oils, greases and silicones Passivation layer, the thickness of which is a fraction of the extent of the working air gap, be provided by separation from the gas phase.

Die Abscheidung von dünnen, dichten Passivierungsschichten der erfindungsgemäßen Art aus der Gasphase ist bekannt, wird jedoch bisher nur für planare Flächen, die geometrische Abmessungen im Mikrometer- bis in den Meterbereich haben können, oder für die Beschichtung von dreidimensionalen Körpern, wie z. B. Gehäusen, Sensoren, kompletten Aktoren, oder verwendet. Es hat sich nun überraschender Weise gezeigt, daß die Abscheidung aus der Gasphase mit sehr gutem Erfolg auch zur Herstellung von Passivierungsschichten auf nicht planaren, räumlich dreidimensional geformten Bereichen auf Bauelementen angewendet werden kann und sie insbesondere auf den Kontaktstellen von magnetischen Auslöseeinrichtungen dichte, gegen Wasser, Öle, Fette und Silikone beständige Passivierungsschichten, deren Dicke einen Bruchteil der Ausdehnung des Arbeitsluftspaltes beträgt, bildet, mit denen die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst werden kann. The deposition of thin, dense passivation layers of the type from the gas phase according to the invention is known, but has so far only been used for planar surfaces, have the geometric dimensions in the micrometer to the meter range can, or for the coating of three-dimensional bodies, such as. B. housings, Sensors, complete actuators, or used. It has now become more surprising Way shown that the deposition from the gas phase with very good success too for the production of passivation layers on non-planar, spatial three-dimensional shaped areas can be applied to components and them especially dense on the contact points of magnetic tripping devices, passivation layers resistant to water, oils, greases and silicones, their Thickness is a fraction of the extent of the working air gap, forms with which the object of the invention can be solved.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Passivierungsschicht aus amorphem oder diamantartigem Kohlenstoff, indem der Kohlenstoff plasmaunterstützt aus der Gasphase abgeschieden wird. In an advantageous embodiment, the passivation layer consists of amorphous or diamond-like carbon by making the carbon plasma-assisted from the Gas phase is deposited.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Passivierungsschicht aus einem metallkeramischen Material, indem die Metallkeramik gänzlich oder zumindest in einer chemischen Teilkomponente aufgesputtert oder aufgedampft wird. Ein Materialbeispiel aus dieser Materialklasse sind die sogenannten 123 Keramiken, wie z. B. Ti₃SiC₂, das sich durch hervorragende Temperaturstabilität, geringe Adhäsivität und hohe chemische Beständigkeit auszeichnet. In a further advantageous embodiment of the invention, the passivation layer consists of a metal-ceramic material, in that the metal-ceramic is sputtered or vapor-deposited entirely or at least in a chemical component. A material example from this material class are the so-called 123 ceramics, such as. B. Ti ₃ SiC ₂ , which is characterized by excellent temperature stability, low adhesiveness and high chemical resistance.

Weiterhin ist angegeben, daß die Passivierungsschicht aus einem Metallnitrid oder Metallcarbid besteht, indem das Metallnitrid oder das Metallcarbid gänzlich oder zumindest in einer chemischen Teilkomponente aufgesputtert oder aufgedampft werden. Furthermore, it is stated that the passivation layer consists of a metal nitride or Metal carbide is made up entirely or by the metal nitride or metal carbide sputtered or vapor-deposited at least in a chemical component become.

Eine weitere Beschichtungsmöglichkeit besteht darin, daß die Passivierungsschicht aus Teflon besteht, indem Teflon plasmaunterstützt polymerisiert aus der Gasphase abgeschieden wird. Another coating option is that the passivation layer consists of Teflon by Teflon plasma-assisted polymerizes from the gas phase is deposited.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden. Alle erläuterten Merkmale sind dabei nicht nur in der angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Using the drawing, in which an embodiment of the invention is shown, the invention and further advantageous refinements and improvements and further advantages of the invention are explained and described in more detail. All explained features are not only in the specified combination, but can also be used in other combinations or alone, without the Leave the scope of the invention.

Die einzige Fig. 1 zeigt einen magnetischen Fehlerstromauslöser mit Klappanker, dessen Kontaktstellen beschichtet sind. The only Fig. 1 shows a magnetic residual current release with a hinged armature, the contact points are coated.

Fig. 1 zeigt einen magnetischen Fehlerstromauslöser 1 mit einem Joch 20, das in U-Form ausgebildet ist. Um einen Schenkel 22 des Joches 20 herum ist eine Spule 50 gewickelt. Die beiden Endstücke 23 des Joches 20 sind überdeckt von einem Anker 40, wobei das Endstück des Schenkels, der die Spule 50 trägt, nur zu einem Teil überdeckt ist. An den Kontaktstellen zwischen Anker 40 und Joch 20 entstehen die Arbeitsluftspalte 22, deren Ausdehnung durch die Oberflächenrauhigkeit von Anker und Joch an den Kontaktstellen gegeben ist und in der Größenordnung von einigen µm liegt, typischerweise 2-3 µm beträgt. Im Bereich der Kontaktstellen zwischen Anker 40 und Joch 20 ist der Anker 40 mit einer dichten, gegen Wasser, Öle, Fette und Silikone beständigen Passivierungsschicht 70 beschichtet, die so dünn ist, daß sie den Arbeitsluftspalt nicht signifikant vergrößert, d. h., ihre Ausdehnung beträgt nur einen Bruchteil der Luftspaltausdehnung und ist deutlich kleiner als 1 µm. Dabei ist in Fig. 1 dargestellt, daß die Beschichtung 70 nicht ausschließlich als planare Schicht aufgebracht ist, sondern das Endstück des Ankers 40 in seiner dreidimensionalen Form dicht bedeckt, also auch um die Kante herumgeführt ist, um einen korrosiven Angriff auf die Kontakstelle auch von der Stirnseite des Ankers her zu verhindern, dies allerdings nur im Bereich der Kontaktstelle zwischen Anker 40 und Joch 20. Der restliche Bereich des Ankers 40 ist schichtfrei, wodurch die benötigte Menge des Beschichtungsmaterials auf das absolute Minimum reduziert wird und ein sehr sparsamer Einsatz des möglicherweise sehr teuren Materials gewährleistet ist. Der Anker 40 ist um eine Achse 41 dreh- oder klappbar gelagert. An dem anderen Schenkel 24 des Joches 20 befindet sich ein Permanentmagnetsystem 30, bestehend aus dem Permanentmagneten 31 und einem Polschuh 32. Der eine Pol des Permanentmagneten 31 ist mit dem freien Schenkel 24 des Joches 20 verbunden, der andere Pol mit dem Polschuh 32. Auch der Polschuh 32 ist mit dem freien Schenkel 24 des Joches 20 verbunden, so daß der magnetische Fluß des Permanetmagneten 31 zum größten Teil über den Polschuh 32 kurzgeschlossen wird und nur ein kleiner Teil über den Anker 40, das Joch 20 und über die Luftspalte 22 verläuft. Somit ist die magnetische Anziehungskraft, mit der der Anker 40 gegen das Joch 20 gezogen wird, nicht sehr groß. Am hinteren Ende des Ankers 40 greift eine Feder 60 an, deren zweites Ende über den Polschuh 32 des Permanentmagnetsystems fest mit dem Joch 20 verbunden ist. Im Ruhezustand ist die magnetische Anziehungskraft des Permanentmagnetsystems 30 auf den Anker 40 gerade so groß, daß der Anker gegen die Rückstellkraft der Feder 60 an die freien Enden des Joches 20 angezogen bleibt. Im Fehlerstromfall wird durch den Fehlerstrom in der Spule 50 ein magnetischer Fluß erzeugt, der dem magnetischen Fluß im aus Joch 20 und Anker 40 gebildeten Magnetkreis entgegenwirkt und diesen so weit kompensiert, daß die magnetische Haltekraft des Joches 20 auf den Klappanker 40 sich so weit reduziert, daß der Klappanker 40 durch die Kraft der Feder 60 von den Enden 23 des Joches 20 abgezogen wird. Er wird in eine - hier nicht dargestellte - Auslösestellung hin bewegt, in der dann durch den Klappanker 40 ein - hier ebenfalls nicht dargestelltes - Schaltschloss entriegelt wird. Hier zeigt sich nun auch der Vorteil der dichten, gegen Wasser, Öle, Fette und Silikone beständigen Passivierungsschichten 70. Ohne diese Passivierungsschichten käme es gelegentlich zum Verkleben des Klappankers 40 mit den Endstücken 23 des Joches 20. Dann würde die Kraft der Feder 60 nicht mehr ausreichen, um den Klappanker 40 im Auslösefall vom Joch 20 abzuziehen, womit der Fehlerstromschutzschalter versagen würde und die Schutzfunktion nicht mehr gewährleistet wäre. Würde jedoch eine nach dem Stand der Technik bekannte Passivierungsschicht aufgebracht, deren Dicke gemäß Stand der Technik in der Größenordnung oder sogar noch größer als die Ausdehnung des Luftspaltes ist, so würde der magnetische Gesamtwiderstand des magnetischen Kreises vervielfacht, die aus dem Fehlerstrom resultierende Durchflutung hätte nur noch einen Bruchteil ihrer feldkompensierenden Wirkung und ein Auslösen wäre nicht mehr gesichert. Fig. 1 shows a magnetic residual current release 1 with a yoke 20 which is formed in a U-shape. A coil 50 is wound around one leg 22 of the yoke 20 . The two end pieces 23 of the yoke 20 are covered by an armature 40 , the end piece of the leg, which carries the coil 50 , being covered only in part. At the contact points between armature 40 and yoke 20 , the working air gaps 22 arise, the expansion of which is given by the surface roughness of the armature and yoke at the contact points and is of the order of a few μm, typically 2-3 μm. In the area of the contact points between the armature 40 and the yoke 20 , the armature 40 is coated with a dense passivation layer 70 which is resistant to water, oils, greases and silicones and which is so thin that it does not significantly increase the working air gap, ie its expansion is only a fraction of the air gap expansion and is significantly smaller than 1 µm. It is shown in Fig. 1 that the coating 70 is not applied exclusively as a planar layer, but rather covers the end piece of the armature 40 in its three-dimensional shape, that is, it is also guided around the edge in order to also prevent the contact point from being corrosive to prevent the end face of the armature, but only in the area of the contact point between armature 40 and yoke 20 . The remaining area of the armature 40 is free of layers, as a result of which the required amount of the coating material is reduced to the absolute minimum and a very economical use of the possibly very expensive material is ensured. The armature 40 is rotatably or hinged about an axis 41 . On the other leg 24 of the yoke 20 there is a permanent magnet system 30 consisting of the permanent magnet 31 and a pole piece 32 . One pole of the permanent magnet 31 is connected to the free leg 24 of the yoke 20 , the other pole to the pole piece 32 . The pole piece 32 is also connected to the free leg 24 of the yoke 20 , so that the magnetic flux of the permanent magnet 31 is largely short-circuited via the pole piece 32 and only a small part via the armature 40 , the yoke 20 and the air gaps 22 runs. Thus, the magnetic attraction with which the armature 40 is pulled against the yoke 20 is not very large. At the rear end of the armature 40 , a spring 60 engages, the second end of which is firmly connected to the yoke 20 via the pole shoe 32 of the permanent magnet system. In the idle state, the magnetic attraction force of the permanent magnet system 30 on the armature 40 is just so great that the armature remains attracted to the free ends of the yoke 20 against the restoring force of the spring 60 . In the event of a fault current, a magnetic flux is generated by the fault current in the coil 50 , which counteracts the magnetic flux in the magnetic circuit formed by the yoke 20 and armature 40 and compensates it so much that the magnetic holding force of the yoke 20 on the hinged armature 40 is reduced so far that the folding anchor 40 is pulled off by the force of the spring 60 from the ends 23 of the yoke 20 . It is moved into a release position (not shown here), in which a switching lock - also not shown here - is then unlocked by the hinged armature 40 . The advantage of the dense passivation layers 70 , which are resistant to water, oils, fats and silicones, is now also evident here. Without these passivation layers, the hinged armature 40 would occasionally stick to the end pieces 23 of the yoke 20 . Then the force of the spring 60 would no longer be sufficient to pull the hinged armature 40 off the yoke 20 in the event of a trip, with which the residual current circuit breaker would fail and the protective function would no longer be guaranteed. If, however, a passivation layer known from the prior art were applied, the thickness of which according to the prior art is of the order of magnitude or even greater than the expansion of the air gap, the total magnetic resistance of the magnetic circuit would be multiplied, the flooding resulting from the fault current would only have a fraction of their field-compensating effect and triggering would no longer be guaranteed.

Durch Einsatz der erfindungsgemäßen dichten, gegen Wasser, Öle, Fette und Silikone beständigen Passivierungsschicht 70, die so dünn ist, daß sie den Arbeitsluftspalt nicht signifikant vergrößert, werden die Nachteile des Standes der Technik vermieden und die Auslösezuverlässigkeit des Fehlerstromauslösers somit deutlich erhöht. By using the dense passivation layer 70 according to the invention, which is resistant to water, oils, greases and silicones and which is so thin that it does not significantly enlarge the working air gap, the disadvantages of the prior art are avoided and the tripping reliability of the residual current release is thus significantly increased.

Claims

1. Trigger for a residual current circuit breaker, with at least a first fixed component, with at least a second movable component, with a permanent magnet arrangement and with a coil, wherein the second movable component by the attraction force generated by the permanent magnet arrangement against the spring force of a connected to the movable component Spring is tightened in a first rest position and is brought into mechanical abutment or sliding contact with the first fixed component at at least one contact point, so that a working air gap of very small extent is set up at the at least one contact point, the coil being one of the permanent magnet arrangement when a fault current occurs generates opposite magnetic flux, so that the spring force overcomes the pulling force of the permanent magnet arrangement and the movable component is moved into a second release position in which a switching lock unlocks is characterized in that to increase the triggering reliability the butt and / or sliding contact points on the fixed and / or on the movable component with a dense passivation layer resistant to water, oils, greases and silicones, the thickness of which is a fraction of the extent of the working air gap is coated.

2. Trigger for a residual current circuit breaker according to claim 1, characterized characterized in that the passivation layer made of water-repellent material consists.

3. Trigger for a residual current circuit breaker according to claim 1, characterized characterized in that the passivation layer made of corrosion-resistant material consists.

4. Trigger for a residual current circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the passivation layer reduced adhesive material.

5. Trigger for a residual current device according to one of the preceding claims, characterized in that the passivation layer made of oil and dirt-repellent material.

6. Trigger for a residual current circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the Passivation layer is nanostructured and is designed in the manner of a lotus leaf surface.

7. Trigger for a residual current circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the passivation layer from a Nanocomposite material is made.

8. Trigger for a residual current circuit breaker according to claim 4, characterized characterized in that the passivation layer consists of Teflon.

9. Trigger for a residual current circuit breaker according to claim 4, characterized characterized in that the passivation layer made of metal-ceramic material consists.

10. Trigger for a residual current circuit breaker according to claim 4, characterized characterized in that the passivation layer made of metal nitride or metal carbide consists.

11. Trigger for a residual current circuit breaker according to claim 4, characterized characterized in that the passivation layer consists of silicon nitride.

12. Trigger for a residual current circuit breaker according to claim 4, characterized characterized in that the passivation layer made of amorphous carbon or diamond-like carbon.

13. Trigger for a residual current device according to one of the preceding claims, characterized in that the passivation layer is defect-free, is especially designed free of pinholes.

14. Process for making a trigger for one Residual current circuit breaker according to one of claims 1 to 13, characterized in that for increasing the reliability of tripping the butt and / or sliding contact points on the fixed and / or on the movable component with a tight, against water, oils, Grease and silicone resistant passivation layer, the thickness of which is a fraction the expansion of the working air gap is, by separation after a sol Gel process can be provided.

15. Process for making a trigger for one Residual current circuit breaker according to one of claims 1 to 13, characterized in that for increasing the reliability of tripping the butt or sliding contact points on the fixed or on the movable component with a tight, against water, oils, greases and Silicones resistant passivation layer, the thickness of which is a fraction of the Expansion of the working air gap is provided by separation from the gas phase become.

16. The method according to claim 15, characterized in that the Passivation layer made of amorphous or diamond-like carbon consists of the Carbon is deposited in a plasma-assisted manner from the gas phase.

17. The method according to claim 15, characterized in that the Passivation layer consists of a metal-ceramic material by the Metal ceramics sputtered entirely or at least in a chemical component is evaporated.

18. The method according to claim 15, characterized in that the Passivation layer consists of a metal nitride or metal carbide by the metal nitride or the metal carbide entirely or at least in a chemical subcomponent sputtered or evaporated.

19. The method according to claim 15, characterized in that the Passivation layer made of Teflon consists of Teflon polymerized from plasma-assisted the gas phase is separated.

20. Residual current circuit breaker, characterized in that it has a Magnetic release according to one of the preceding claims.