DE112009005252T5 - Elektromagnetische auslösevorrichtung - Google Patents

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Yo Makita
Yasuhiro Sugimoto
Toshimitsu Nomura
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Das Gewicht eines Kolbens ist durch Verkürzen einer Länge des Kolbens und unter Hinzufügung eines stationären Kerns vermindert, jedoch ohne Reduzierung eines Durchmessers des Kolbens. Ferner wird eine Neigung des Kolbens in einem Spulenkörper vermindert, um dadurch zu verhindern, dass der Kolben mit einer Durchgangsöffnung eines Endjochs in Berührung tritt. Da das Gewicht des Kolbens ohne Reduzierung des Durchmessers des Kolbens vermindert werden kann, können eine Abschwächung einer Anziehungskraft, die durch eine Reduzierung eines gekoppelten Magnetflusses (Durchmesserreduzierung) hervorgerufen wird, sowie eine Beeinträchtigung der Auslösebetriebseffizienz aufgrund eines Anstiegs bei einem magnetischen Widerstand verhindert werden, und Schwankungen bei einer Anziehungskraft und einer Gleitreibungskraft werden durch Reduzierung einer Neigung bei dem Kolben unterdrückt, so dass eine Auslösebetriebscharakteristik verbessert werden kann.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Auslösevorrichtung, die z. B. als Auslösevorrichtung eines Leistungsschalters verwendet wird.
  • EINSCHLÄGIGER STAND DER TECHNIK
  • Eine elektromagnetische Auslösevorrichtung ist aus einem Kolben, einem Joch, einem Permanentmagneten, einer Auslösespule, einer Freigabefeder und dergleichen gebildet, wobei die Vorrichtung dieses Typs eine Konfiguration aufweist, bei der der Kolben durch die Magnetkraft des Permanentmagneten, der eine Kraft der Freigabefeder überwindet, normalerweise zu einem stationären Joch gezogen und dort gehalten ist.
  • Bei einem Freigabe- bzw. Auslösevorgang wird ein Auslösestrom mit einer Polarität zum Vermindern der Magnetkraft des Permanentmagneten durch die Auslösespule hindurchgeleitet, und wenn eine Zugkraft niedriger ist als eine Vorspannkraft der Freigabefeder, wird der Kolben durch die Kraft der Freigabefeder von dem U-förmigen Joch getrennt, und dadurch wird ein Auslösevorgang eines Leistungsschalters ausgeführt.
  • Wie vorstehend beschrieben, handelt es sich bei der für den Leistungsschalter verwendeten, elektromagnetischen Auslösevorrichtung um ein Schlüsselteil, um einen Auslösebefehl zu dem Leistungsschalter zu schicken. Bei den herkömmlichen elektromagnetischen Auslösevorrichtungen gibt es eine bekannte elektromagnetische Auslösevorrichtung, wie sie z. B. in Patentdokument 1 gezeigt ist und bei der kein stationärer Kern vorhanden ist und ein Kolben eine Auslösespule und/oder einen Permanentmagneten mit Ringform durchsetzt und der Kolben derart angeordnet ist, dass er direkt an ein U-förmiges Joch oder ein Polstück angezogen wird, die an einem Endbereich einer Spule angeordnet sind.
  • Bei der elektromagnetischen Auslösevorrichtung hat jedoch der Kolben eine große Länge und ein großes Volumen, so dass die Vorrichtung durch eine elektromagnetische Kraft antriebsmäßig bewegt werden muss, die der Größe und dem Volumen des Kolbens entspricht, und die Betriebseffizienz der Vorrichtung beeinträchtigt wird. Ferner befinden sich Anziehungsflächen des Kolbens und des U-förmigen Jochs oder des Polstücks an einer abgelegenen Position entfernt von einem zentralen Bereich der Freigabefeder, in dem eine durch Aktivierung der Freigabefeder erzeugte Magnetflussdichte am höchsten ist, so dass ein hoher Auslösestrom in Abhängigkeit von der abgelegenen Position erforderlich ist und die Betriebseffizienz der Vorrichtung beeinträchtigt wird.
  • Ferner führt bei der elektromagnetischen Auslösevorrichtung, die in dem Patentdokument 1 gezeigt ist, der Kolben eine Verschiebebewegung in einem Spulenkörper aus, der aus einem Gießharz hergestellt ist und dessen Herstellungsgenauigkeit begrenzt ist, wobei der Kolben beispielsweise durch eine lockere Anordnung in dem Spulenkörper geneigt wird, so dass es zu einem Problem dahingehend gekommen ist, dass eine Betriebscharakteristik der Vorrichtung in Abhängigkeit von einer Gleitreibungskraft und einer magnetischen Anziehungskraft beeinträchtigt wird, die zwischen dem Kolben und einem am Ende vorgesehenen Joch durch Kontaktierung eines Durchgangslochs des Endjochs erzeugt werden.
  • Wenn der Kolben mit dem Endjoch kontaktiert wird, so wird die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Kolben und dem Endjoch erzeugt, indem ein Spalt zwischen dem Kolben und dem am Endbereich vorgesehenen Joch verkürzt wird, wobei die Gleitreibungskraft in diesem Zustand am höchsten ist. Bei einer numerischen Analyse wird normalerweise eine magnetische Anziehungskraft von etwa 100 g in bezug auf ein Kolbengewicht von etwa 1 bis 2 g erzeugt wird. Wenn eine zwischen dem Kolben und dem Endjoch erzeugte Widerstandskraft als ”N” definiert ist und ein Reibungskoeffizient des Endjochs als ”μ” definiert ist, lässt sich eine Reibungskraft ”F” durch die nachfolgende Gleichung berechnen. F = μ × N
  • Die Reibungskraft ist daher größer als eine Gleitreibungskraft in einem Fall, in dem normalerweise Kontakt mit einem Metall hergestellt wird, und die Betriebseffizienz der Vorrichtung ist wesentlich verschlechtert.
  • Ferner ist ein in dem Patentdokument 2 gezeigter Solenoid-Elektromagnet bekannt, der zum Beispiel eine Spule eines Hydraulikventils bewegt. Bei dem Solenoid-Elektromagneten ist ein Rohr, das aus einem nicht-magnetischen Material mit einer Rohrform hergestellt ist, um einen stationären Kern und einen beweglichen Kern herum vorgesehen, und der bewegliche Kern wird in dem Rohr verschoben. Bei dem Elektromagneten dieses Typs wird aufgrund der Verschiebung des beweglichen Kerns (Kolben) in dem metallischen Rohr eine Gleitreibungskraft vermindert.
  • Wenn jedoch ein Spulenkörper mit dem gleichen Hohlraumdurchmesser verwendet wird, sind Probleme dahingehend aufgetreten, dass die Durchmesser des stationären Kerns und des beweglichen Kerns in Abhängigkeit von einer Dicke des Rohrs aufgrund eines Einführens des Rohrs vermindert werden müssen, so dass ein magnetischer Widerstand in Abhängigkeit von den reduzierten Durchmessern zunimmt und die Betriebseffizienz des Elektromagneten vermindert wird.
  • Obwohl bei dem in dem Patentdokument 2 gezeigten Solenoid-Elektromagneten Anziehungskräfte des stationären Kerns und des beweglichen Kerns etwa in einem zentralen Bereich einer Spule auftreten, wird kein auslösender Elektromagnet verwendet, bei dem der Kolben durch eine Magnetkraft eines Permanentmagneten, der eine Freigabefeder überwindet, normalerweise zu dem stationären Kern gezogen wird und dort gehalten wird, sondern es wird ein offener Elektromagnet verwendet, der keinen Permanentmagneten aufweist.
  • Mit anderen Worten, es hat der Elektromagnet dieses Typs eine Konfiguration, bei der der stationäre Kern und der bewegliche Kern normalerweise geöffnet sind und beide Kerne durch eine Spulenvorspannungskraft aneinander angezogen werden, so dass der Spulenstrom ansteigt und die Betriebseffizienz des Elektromagneten vermindert wird, so dass die Einsatzmöglichkeiten für den Elektromagneten begrenzt sind.

    Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP-A-2005-166 429 (1)
    Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP-A-H11-67 531 (3)
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Mit der Erfindung zu lösende Probleme
  • Bei den elektromagnetischen Auslösevorrichtungen, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, wird der Kolben an den stationären Kern lediglich durch eine Haltekraft des Permanentmagneten angezogen, und bei einem Auslösevorgang wird ein Auslösestrom mit einer Polarität zum Abschwächen der Magnetkraft des Permanentmagneten durch die Auslösespule hindurchgeleitet, so dass ein Auslösevorgang eines Leistungsschalters mit hoher Betriebseffizienz ausgeführt werden kann.
  • Es muss jedoch eine Anziehungskraft in einem stationären bzw. stabilen Zustand vorgegeben werden, um zu verhindern, dass es leicht zu einer Fehlfunktion der elektromagnetischen Vorrichtungen durch einen mit Vibrationen verbundenen Aufprall, wie z. B. bei einem Fallenlassen, kommt. Mit anderen Worten, es muss zum Aufrechterhalten eines Anziehungszustands ohne Freigabe des Kolbens gegenüber einem starken Aufprall die Anziehungskraft, die einer Freigabe- bzw. Auslöserichtung einer Freigabefederkraft entgegengesetzt ist, mit einer zusätzlichen Lastspanne sichergestellt werden.
  • Die Lastspanne ist von den Produktspezifikationen abhängig, wobei eine Anziehungskraft von 50 bis 100 Mal mehr als dem Eigengewicht des Kolbens erforderlich ist (z. B. wird keine Fehlfunktion verursacht, selbst wenn ein charakteristischer Vibrationswiderstand 50 bis 100 G beträgt), oder er ist von einem verlangten Wert gemäß der Betriebszuverlässigkeit abhängig. Ein Stromwert bei einem Auslösevorgang ist somit stark von der Lastspanne abhängig, wobei nicht darauf hingewiesen werden muss, dass die Lastspanne vermindert und die Betriebseffizienz verbessert werden, indem zum Beispiel das Eigengewicht des Kolbens so weit wie möglich reduziert wird.
  • Weiterhin sind ein Miniaturisierungserfordernis und eine hohe Betriebseffizienz der elektromagnetischen Auslösevorrichtung in den letzten Jahren aufgrund eines Trends zur Vorrichtungsminiaturisierung gesteigert worden, so dass ein magnetischer Widerstand vermindert werden muss. Ein wesentliches Erfordernis besteht somit darin, dass ein Wert eines Spalts, bei dem es sich um einen Hauptfaktor des magnetischen Widerstands handelt, reduziert wird, wobei der magnetische Widerstand durch weitest mögliches Reduzieren eines Werts eines Spalts zwischen dem Endjoch und dem Kolben vermindert werden kann und dadurch die Betriebseffizienz verbessert werden kann.
  • Bei Reduzierung des Werts des Spalts sind jedoch Probleme dahingehend aufgetreten, dass ein Bereich des Kolbens und ein Bereich des Endjochs aufgrund eines Herstellungsfehlers zum Zeitpunkt der Montage der Vorrichtung in enge Berührung miteinander gebracht werden, und die Betriebseffizienz in Abhängigkeit von einem Anstieg bei der Reibungskraft aufgrund einer magnetischen Anziehungskraft beeinträchtigt wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist zum Lösen der vorstehend geschilderten technischen Probleme der herkömmlichen Vorrichtungen erfolgt, und die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung eines Leistungsschalters, bei der Größe und Gewicht des Kolbens ohne Reduzierung eines Durchmessers des Kolbens vermindert sind und die Lastspanne durch Vermindern einer Gleitreibungskraft des Kolbens ohne Anstieg eines magnetischen Widerstands reduziert ist und bei der ferner eine hohe Betriebseffizienz sowie eine konstante Auslösecharakteristik verwirklicht werden.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Eine elektromagnetische Auslösevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: einen Spulenkörper, auf den eine Auslösespule gewickelt ist; einen stationären Kern und einen Kolben, die in einen Innenumfangsbereich des Spulenkörpers eingeführt sind und derart angeordnet sind, dass sie einander zugewandt gegenüberliegen; ein U-förmiges Joch zum Anbringen des Spulenkörpers, des stationären Kerns und des Kolbens; ein Endjoch, das an einer Öffnung des U-förmiges Jochs derart festgelegt ist, dass ein oberer Endbereich des Kolbens aus dem U-förmigen Joch heraus nach außen ragen kann; sowie einen Permanentmagneten, der an einem Bodenbereich des U-förmigen Jochs derart angeordnet ist, dass der Kolben normalerweise einer an dem Endjoch vorgesehenen Freigabefeder gegenüberliegend angeordnet ist und durch den Permanentmagneten in einer angezogenen Position gehalten ist, wobei ein diamagnetisches Feld an den Permanentmagneten angelegt wird, indem ein Auslösestrom durch die Auslösespule hindurchgeleitet wird, um dadurch einen Freigabe- bzw. Auslösevorgang des Kolbens auszuführen, wobei der Kolben einen Bereich mit großem Durchmesser, der dem stationären Kern zugewandt gegenüberliegend angeordnet ist, sowie einen Bereich mit kleinem Durchmesser aufweist, der sich von dem Bereich mit großem Durchmesser weg erstreckt und von dem ein Endbereich außen aus dem U-förmigen Joch herausragt; und wobei Anziehungsflächen des Kolbens und des stationären Kerns sich im wesentlichen in einem zentralen Bereich der Auslösespule befinden und ein Rohr, das aus einem nicht-magnetischen Material mit Rohrform hergestellt ist, zwischen einer Innenumfangswand des Spulenkörpers und dem Bereich mit großem Durchmesser des Kolbens derart eingesetzt ist, dass das Rohr zwischen einander zugewandt gegenüberliegenden Endflächen des Endjochs und des stationären Kerns eingeklemmt ist.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine elektromagnetische Auslösevorrichtung geschaffen werden, die eine relativ einfache Konfiguration und eine konstante Auslösecharakteristik aufweist und die Betriebseffizienz der Vorrichtung im Vergleich mit herkömmlichen elektromagnetischen Vorrichtungen noch weiter verbessern kann.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Schnittdarstellung einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung eines Endjochbereichs gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung; und
  • 4 eine Verteilungsdarstellung eines Magnetflusses, wie er bei der elektromagnetischen Auslösevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
  • BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der elektromagnetischen Auslösevorrichtung 1 gemäß 1 ist eine Auslösespule 3 auf einen Spulenkörper 2 mit hohler Formgebung gewickelt, wobei diese Elemente in einem U-förmigen Joch 4 angebracht sind. Ein Endjoch 5 ist auf eine Öffnung des U-förmigen Jochs 4 gepasst und an dem U-förmigen Joch 4 durch ein Pressverfahren oder dergleichen festgelegt. Ein Permanentmagnet 7 zum Anziehen und Festhalten eines Kolbens 6, der in Dickenrichtung magnetisiert ist, und eine Fixierplatte 8 zum Positionieren des Permanentmagneten 7 sind an einem Bodenbereich des U-förmigen Jochs 4 angeordnet.
  • Ein Transferjoch 9 ist an dem Permanentmagneten 7 vorgesehen, und ein stationärer Kern 11 ist an dem Transferjoch 9 derart angeordnet, dass der stationäre Kern 11 in den Spulenkörper 2 eingeführt ist.
  • Bei dem Transferjoch 9 handelt es sich um eine allgemein bekannte Einheit, durch die Magnetflüsse, die von der Auslösespule 3 durch den Kolben 6, das Endjoch 5, das U-förmige Joch 4, den Permanentmagneten 7 und den stationären Kern 11 fließen, den Permanentmagneten 7 teilweise umgehen und eine Anziehungskraft des Magneten 7 fein abgestimmt wird.
  • Der Kolben 6, der derart ausgebildet ist, dass er oben aus dem Endjoch 5 herausragen kann, ist aus einem Bereich 6a mit großem Durchmesser, der dem stationären Kern 11 zugewandt gegenüberliegend angeordnet ist, und aus einem Bereich 6b mit kleinem Durchmesser gebildet, der sich von dem Bereich 6a mit großem Durchmesser weg erstreckt und von dem Endjoch 5 nach außen heraus ragt. Ein Flanschbereich 5b mit einem Durchgangsloch 5a zum Einführen des Kolbens 6 ist an dem Endjoch 5 vorgesehen.
  • Eine Platte 13 zum Festhalten einer Freigabefeder 10, die den Kolben 6 in einer Ausfahr- bzw. Ausziehrichtung (Richtung eines Pfeils ”A”) vorspannt, ist durch einen Fixierring 14 an einem äußeren Endbereich des Kolbens 6 festgelegt, und eine Plattenfeder 15 ist zwischen der Platte 13 und dem einen großem Durchmesser aufweisenden Bereich 6a des Kolbens 6 angeordnet.
  • Ferner ist ein Rohr 12, das aus einem nicht-magnetischen Material mit Rohrform gebildet ist, zwischen einer Hohlraum-Innenwand des Spulenkörpers 2 und dem Bereich 6a mit großem Durchmesser des Kolbens 6 eingesetzt, wobei das Rohr 12 zwischen einander zugewandt gegenüberliegenden Flächen des Endjochs 5 und des stationären Kerns 11 eingeklemmt ist. Mit anderen Worten, der stationäre Kern 11 besitzt eine Konfiguration zum Einklemmen und Fixieren desselben in einem Zustand, in dem er durch das Rohr 12 in Richtung auf das Transferjoch 9 gedrückt ist.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise der elektromagnetischen Auslösevorrichtung der vorliegenden Erfindung erläutert, die in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist.
  • Wenn der Kolben 6 durch einen Rücksetzvorgang eines Leistungsschalters (nicht gezeigt) in eine zurückgesetzte Position gedrängt ist, wie diese in 1 gezeigt ist (Richtung entgegengesetzt zu dem Pfeil A), wird der Kolben 6 als erstes durch eine magnetische Kraft ”Fm” des Permanentmagneten 7 in die Rücksetzposition gezogen und in dieser gehalten.
  • In diesem Zustand wird ein Magnetfluss ”φm” des Permanentmagneten 7 von dem Nordpol des Magneten durch das Transferjoch 9, den stationären Kern 11, den Kolben 6, das Endjoch 5 und das U-förmige Joch 4 hindurchgeleitet, wobei der Magnetfluss zu dem Südpol des Magneten zurückgeführt wird (Wegstrecke ”X”). Bei Definition einer Federkraft der Freigabefeder 10 als ”Fs” wird der Kolben 6 mit einer Kraft angezogen, die als ”Fm – Fs” berechnet wird.
  • Wenn in diesem Zustand beispielsweise ein Leckstrom durch den Leistungsschalter hindurchgeleitet wird und ein Auslösestrom durch die Auslösespule 3 geleitet wird, und zwar nach Maßgabe eines aufgrund des Leckstroms erzeugten Auslösesignals, dann wird ein Magnetfluss ”φi” über eine Wegstrecke des stationären Kerns 11, des Transferjochs 9, des U-förmigen Jochs 4, des Endjochs 5 und des Kolbens 6 (Wegstrecke ”Y”) geleitet, so dass der Festhaltekraft Fm des Permanentmagneten 7 entgegengewirkt wird.
  • Dadurch wird die Festhaltekraft Fm des Permanentmagneten 7 vermindert, und die Federkraft Fs der Freigabefeder 10 überwindet die Festhaltekraft Fm des Permanentmagneten 7, so dass der Kolben 6 zur Außenseite des U-förmigen Jochs 4 verlagert wird und von diesem nach außen hervortritt (Bewegung in Richtung des Pfeils A).
  • Wenn der Kolben 6 in eine nach außen hervorstehende Position verlagert ist, wird ein Auslösevorgang des Leistungsschalters (nicht gezeigt) ausgeführt. Eine Betätigungseinrichtung (nicht dargestellt) zum Trennen eines Hauptmechanismus drückt die Platte 13 in die entgegengesetzte Richtung zu dem Pfeil A, und der Kolben 6 wird an den stationären Kern 11 angezogen, so dass die elektromagnetische Auslösevorrichtung 1 zurückgesetzt wird, wie dies bereits erläutert worden ist. Da die Platte 13 durch die Plattenfeder 15 in einer zentralen Achsenrichtung des Kolbens 6 betätigt werden kann, wird verhindert, dass die Platte 13 zu stark mit Druck beaufschlagt wird und durch die Betätigungseinrichtung zerstört wird, wenn ein Rückstellvorgang der Betätigungseinrichtung ausgeführt wird.
  • Bei der elektromagnetischen Auslösevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 kann die Länge des Kolbens vermindert werden, indem das Rohr 12 sandwichartig zwischen dem stationären Kern 11 und dem Endjoch 5 angeordnet wird, und ein Auslösevorgang kann ohne Erhöhung eines magnetischen Widerstands ausgeführt werden. Gleichzeitig ist der Kolben 6 ständig in dem metallischen Rohr angeordnet, das eine hohe Herstellungsgenauigkeit aufweist, und der Kolben 6 wird in einem Zustand verschoben, in dem eine Gleitreibungskraft gering ist, so dass Spiel und Herstellungsfehler der Vorrichtung vermindert werden können und eine lockere Anordnung des stationären Kerns 11 sowie Spaltschwankungen zwischen dem Kolben 6 und dem Endjoch 5 bei Ausführung des Auslösevorgangs unterdrückt werden können.
  • Gemäß Definition in den JIS (japanische Industrienormen) hat eine allgemeine Toleranz für eine Konstruktionskomponente, deren Dicke 6 mm oder weniger beträgt, einen Wert von ±0,1 mm. Somit kann ein Spalt zwischen dem Endjoch 5 und dem Kolben 6 derart vorgegeben werden, dass ein Wert des Spalts größer als oder gleich einem Wert eines Montagefehlers (als Akkumulationstoleranz oder dergleichen definierter Wert) in einem Fall ist, in dem eine Toleranz für den Kolben 6 und das Rohr 12 einen Wert von ±0,1 mm besitzt.
  • Durch das Vorgeben des Werts für den Spalt in der vorstehend beschriebenen Weise können Schwankungen einer Anziehungskraft und einer Gleitreibungskraft aufgrund von Neigung und Abweichung bei einem Anziehungsverhalten des Kolbens 6 in Richtung auf den stationären Kern 11 unterdrückt werden, wie diese durch eine lockere Anordnung und einen Anstieg einer Reibungskraft aufgrund einer magnetischen Anziehungskraft hervorgerufen werden, die dann auftritt, wenn ein Bereich des Kolbens 6 und ein Bereich des Endjochs 5 in enge Berührung miteinander gebracht werden, wobei auf diese Weise eine Beeinträchtigung der Betriebseffizienz der Vorrichtung aufgrund einer solchen lockeren Anordnung unterdrückt werden kann und eine konstante Auslösebetriebscharakteristik sichergestellt werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, muss zum Aufrechterhalten eines Anziehungszustands ohne Auslösen bzw. Freigeben des Kolbens bei einem starken Aufprall die Anziehungskraft Fm größer sein als die Freigabefederkraft Fs in einer Auslöserichtung. Zum Verhindern von Fehlfunktionen bei mit Vibrationen verbundenen Stößen sind jedoch die Größe und das Gewicht des Kolbens 6 in Abhängigkeit von der Komponentenkonstruktion und dem Betriebsprinzip in der vorstehend beschriebenen Weise vermindert, und eine Lastspanne ist durch Reduzieren eines Eigengewichts des Kolbens vermindert, so dass die Betriebseffizienz der Vorrichtung verbessert ist.
  • Selbstverständlich trägt auch zur Verbesserung der Betriebseffizienz bei, dass Kontaktflächen des Kolbens 6 und des stationären Kerns 11 in der Nähe eines zentralen Bereichs der Spule 3 angeordnet sind, wie dies in 4 veranschaulicht ist, in dem ein durch Hindurchleiten eines Stroms durch die Spule 3 erzeugter Magnetfluss φ am höchsten ist, während die Größe des Kolbens 6 vermindert ist.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • 2 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung. In 2 verwendete Bezugszeichen, die mit den in 1 gezeigten identisch sind, beziehen sich auf gleiche oder äquivalente Teile. In 2 unterscheiden sich Komponenten von 1 in der nachfolgend beschriebenen Weise. In 1 ist das Transferjoch 9 an dem Permanentmagneten 7 vorgesehen, und der stationäre Kern 11 ist auf dem Transferjoch 9 derart angeordnet, dass der stationäre Kern 11 in den Spulenkörper 2 eingesetzt ist, während in 2 der stationäre Kern 11 und das Transferjoch 9 als integrale Einheit ausgebildet sind. Es ist daher nicht notwendig, dass das Transferjoch 9 separat bereitgestellt wird, und der stationäre Kern 11 lässt sich sicher und einfach festlegen.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • 3 zeigt eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung zur Erläuterung einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung. Bezugszeichen in 3, die mit den in 1 identisch sind, beziehen sich auf gleiche oder äquivalente Teile. In 3 unterscheiden sich Komponenten von den in 1 gezeigten in der nachfolgend beschriebenen Weise. In 1 ist das nicht-magnetische Rohr 12 zwischen den einander zugewandt gegenüberliegenden Flächen des Endjochs 5 und des stationären Kerns 11 eingepasst, während in 3 ein Rohrfixierungs-Abstandselement 16 zwischen dem Endjoch 5 und dem Spulenkörper 2 eingefügt ist und das nicht-magnetische Rohr 12 zwischen dem Rohrfixierungs-Abstandselement 16 und dem stationären Kern 11 eingeklemmt ist.
  • Das Rohrfixierungs-Abstandselement 16 ist aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt, wobei das Abstandselement 16 über eine Öffnung, die in einem Bereich des Abstandselements 16 gebildet ist, auf den Spulenkörper 2 gepasst und an diesem festgelegt ist, wie dies in 3 dargestellt ist. Auf diese Weise kann das Endjoch 5 in einfacher Weise gebildet werden, und die Herstellungskosten der elektromagnetischen Vorrichtung lassen sich in einfacher Weise reduzieren.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    elektromagnetische Auslösevorrichtung
    2
    Spulenkörper
    3
    Auslösespule
    4
    U-förmiges Joch
    5
    Endjoch
    5a
    Durchgangsöffnung des Endjochs
    6
    Kolben
    6a
    Bereich mit großem Durchmesser des Kolbens
    6b
    Bereich mit kleinem Durchmesser des Kolbens
    7
    Permanentmagnet
    8
    Fixierplatte
    9
    Transferjoch
    10
    Freigabefeder
    11
    stationärer Kern
    12
    nicht-magnetisches Rohr
    13
    Platte
    14
    Fixierring
    15
    Plattenfeder
    16
    Rohrfixierungs-Abstandselement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2005-166429 A [0012]
    • JP 11-67531 A [0012]

Claims (6)

  1. Elektromagnetische Auslösevorrichtung, die folgendes aufweist: einen Spulenkörper, auf den eine Auslösespule gewickelt ist; einen stationären Kern und einen Kolben, die in einen Innenumfangsbereich des Spulenkörpers eingesetzt sind und derart angeordnet sind, dass sie einander zugewandt gegenüberliegenden; ein U-förmiges Joch zum Anbringen des Spulenkörpers, des stationären Kerns und des Kolbens; ein Endjoch, das an einer Öffnung des U-förmigen Jochs derart befestigt ist, dass ein oberer Endbereich des Kolbens aus dem U-förmigen Joch heraus nach außen ragen kann; und einen Permanentmagneten, der an einem Bodenbereich des U-förmigen Jochs derart angeordnet ist, dass der Kolben normalerweise einer an dem Endjoch vorgesehenen Freigabefeder gegenüberliegend angeordnet ist und durch den Permanentmagneten in einer angezogenen Position gehalten ist, wobei ein diamagnetisches Feld an den Permanentmagneten angelegt wird, indem ein Auslösestrom durch die Auslösespule hindurchgeleitet wird, um dadurch einen Auslösevorgang des Kolbens auszuführen, wobei der Kolben einen Bereich mit großem Durchmesser, der dem stationären Kern zugewandt gegenüberliegend angeordnet ist, und einen Bereich mit kleinem Durchmesser aufweist, der sich von dem Bereich mit großem Durchmesser weg erstreckt und von dem ein Endbereich außen aus dem U-förmigen Joch herausragt; und wobei Anziehungsflächen des Kolbens und des stationären Kerns sich im wesentlichen in einem zentralen Bereich der Auslösespule befinden und ein Rohr, das aus einem nicht-magnetischen Material mit Rohrform hergestellt ist, zwischen einer Innenumfangswand des Spulenkörpers und dem Bereich mit großem Durchmesser des Kolbens derart eingesetzt ist, dass das Rohr zwischen einander zugewandt gegenüberliegenden Endflächen des Endjochs und des stationären Kerns eingeklemmt ist.
  2. Elektromagnetische Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Rohrfixierungs-Abstandselement zwischen dem Endjoch und dem Spulenkörper eingesetzt ist und das Rohr zwischen dem Abstandselement und dem stationären Kern eingeklemmt ist.
  3. Elektromagnetische Auslösevorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei Anziehungsflächen des stationären Kerns und des Kolbens sich im wesentlichen in einem zentralen Bereich der Auslösespule befinden.
  4. Elektromagnetische Auslösevorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Permanentmagnet zum Anziehen und Festhalten des Kolbens, der in einer Dickenrichtung magnetisiert ist, an dem Bodenbereich des U-förmigen Jochs fixiert ist, und wobei ein Transferjoch an dem Permanentmagneten vorgesehen ist und der stationäre Kern an dem Transferjoch derart angeordnet ist, dass der stationäre Kern in den Spulenkörper eingesetzt ist.
  5. Elektromagnetische Auslösevorrichtung nach Anspruch 4, wobei der stationäre Kern und das Transferjoch als integrale Einheit vorgesehen sind.
  6. Elektromagnetische Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Spalt zwischen dem Kolben und dem Endjoch derart vorgegeben ist, dass ein Wert des Spalts größer als oder gleich einem Wert eines Montagefehlers ist, der einer Toleranz für den Kolben und das Rohr entspricht.
DE112009005252T 2009-09-18 2009-09-18 Elektromagnetische auslösevorrichtung Withdrawn DE112009005252T5 (de)

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PCT/JP2009/066387 WO2011033654A1 (ja) 2009-09-18 2009-09-18 釈放形電磁石装置

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DE112009005252T Withdrawn DE112009005252T5 (de) 2009-09-18 2009-09-18 Elektromagnetische auslösevorrichtung

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