DE1276169B - Magnetschalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WfWWb PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIh

Deutsche Kl: 21c-40/01

P 12 76 169.2-34 (B 48763)

30. April 1958

29. August 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetschalter mit einem in einem Gehäuse gasdicht abgeschlossenen Kontakt mit federnd ausgebildetem beweglichem Kontaktarm, welcher durch einen Schaltmagneten angezogen werden kann. Dabei betrifft die Erfindung eine Verbesserung des Magnetschalters hinsichtlich der Ansprechempfindlichkeit, des Baugewichtes, der Einbaumaße und der Rüttelfestigkeit.

Überall dort, wo elektrische Schaltungen in Abhängigkeit von Bewegungsvorgängen durchgeführt werden sollen, werden Schalter benötigt, die auf die Bewegungsvorgänge ansprechen. Solche Schalter sind z. B. die mechanisch betätigten Endschalter und auch die sogenannten Lichtschranken. Mechanisch betätigte Endschalter unterliegen einem sehr starken Verschleiß, was nach kurzer Betriebsdauer zu einer Verminderung der Schaltgenauigkeit führt. Lichtschranken haben den Nachteil, daß sie sehr teuer und wegen der Empfindlichkeit der Lichtquelle und des optischen Systems auch sehr schadenanfällig sind. Besser als die vorgenannten Schalter sind sogenannte Magnetschalter, die man in offener Bauweise und in geschlossener Bauweise kennt. Magnetschalter in offener Bauweise haben, wie mechanisch betätigte Endschalter, den Nachteil des starken Verschleißes und der alsbaldigen Minderung der Schaltgenauigkeit. Magnetschalter in geschlossener Bauweise enthalten ganz dicht abgeschlossene Kontakte mit federnd ausgebildetem beweglichem Kontaktarm, welcher durch einen Schaltmagneten angezogen werden kann. Die letztgenannten Magnetschalter in geschlossener Bauweise sind einfach im Aufbau und billig. Weil zudem die mechanische Bewegung von Schalterteilen auf ein Minimum an Bewegungsweg und bewegter Masse vermindert ist, ist die Verminderung der Schaltgenauigkeit durch Verschleiß sehr gering.

Trotzdem haben auch diese Magnetschalter noch erhebliche Nachteile: Magnetschalter, die oft in rauhem Betrieb verwendet werden, müssen rüttelfest sein. Ein Schalter, der sich in Aus-Stellung befindet, darf auch durch heftige mechanische Bewegung nicht in die Ein-Stellung gebracht werden, und umgekehrt darf auch ein Schalter, der sich in Ein-Stellung befindet, nicht durch mechanische Bewegung in die Aus-Stellung gebracht werden. Die Überlegungen, die zur Erfindung führten, ließen erkennen, daß es sich dabei eigentlich um zwei Forderungen handelt, die nicht ohne weiteres miteinander in Einklang gebracht werden können. Wenn der in Ein-Stellung befindliche Schalter rüttelfest sein soll, muß die magnetische An-Magnetschalter

Anmelder:

Franz Baumgartner,

Fabrik Elektrischer Apparate,

5000 Köln-Niehl, Bremerhaver Straße

Als Erfinder benannt:

Franz Baumgartner, 5060 Bensberg

ziehung des federnd ausgebildeten beweglichen Kontaktarms sehr groß sein. Das heißt, es muß ein relativ großer Schaltmagnet verwendet werden, und der bewegliche Kontaktarm muß relativ schwach sein, damit er der magnetischen Anziehungskraft keine allzu große Rückstellkraft entgegensetzt. Wenn aber der Magnetschalter in der Aus-Stellung rüttelfest sein soll, so muß der federnd ausgebildete bewegliche Kontaktarm relativ stabil bzw. wenig federnd ausgebildet sein, damit nicht die beim Rütteln auftretenden Massenkräfte ihn aus der Aus-Stellung herausreißen, Der Umstand, daß der federnd ausgebildete Kontaktarm einerseits eine geringe Rückstellkraft haben soll, während er andererseits stabil bzw. wenig federnd ausgebildet sein soll, scheint infolge von Widersprüchlichkeit der Forderungen die vorgenannten Nachteile unüberwindbar zu machen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Magnetschalter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß an dem gasdicht abgeschlossenen Kontakt wenigstens ein eine magnetische Vorspannung im Sinn einer Unterstützung des durch den Schaltmagneten hervorgerufenen Kraftflusses erzeugender Hilfsmagnet angeordnet ist. Der Hüfsmagnet liegt zwischen dem Schaltmagneten und dem von diesem angezogenen beweglichen Kontaktarm und bewirkt eine magnetische Vorspannung des beweglichen Kontaktarmes im Sinn einer Unterstützung des Schaltmagneten.

Dadurch ergibt sich eine bessere Ansprechempfindlichkeit des beweglichen Kontaktarmes, was eine Verkleinerung des Schaltmagneten oder aber eine stabilere Ausbildung des Kontaktarmes zuläßt. Auf

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diese Weise ergibt sich ein Magnetschalter von kleinen ist mit einem etwa U-förmigen Durchlaufschlitz 17 baulichen Abmaßen, der sehr rüttelfest ist. versehen, der so breit ist, daß eine Eisenfahne, z. B.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird 11, hindurchlaufen kann.

vorgeschlagen, daß zur Verbesserung des Unterstüt- Im Teil 18 des Magnetschalters 9 ist ein relativ

zungseffektes weichmagnetische Polschuhe vorge- 5 starker Schaltmagnet untergebracht. Im Teil 19 des sehen sind, die mit dem Schaltmagneten und/oder Magnetschalters 9 ist ein mit dem Schaltmagneten dem Hilfsmagneten zusammenwirken. Dadurch wird zusammenwirkendes Schaltelement untergebracht, erreicht, daß die vom Hilfsmagneten ausgehende Wenn der Durchlaufschlitz 17 frei ist, wird ein be-Kraftflußunterstützung weiter verbessert wird, so daß weglicher Kontaktarm des im Teil 19 untergebrachten sich eine weitere Verkleinerung des Schaltmagneten io Schaltelementes von dem in Teil 18 untergebrachten bzw. eine weitere Versteifung des Kontaktarmes Schaltmagneten angezogen. Wenn die Eisenfahne 11 realisieren läßt. Im gleichen Sinn weiter verbessernd durch den Durchlaufschlitz 17 hindurchläuft, wird wirkt ein weiteres Merkmal der Erfindung, wonach der durch den Durchlaufschlitz 17 hindurchgehende zur weiteren Verbesserung des Unterstützungs- magnetische Fluß unterbrochen, so daß die Wirkung effektes wenigstens einer der weichmagnetischen 15 des Schaltmagneten im Teil 18 nicht mehr ausreicht, Polschuhe die Gehäusewandung des gasdicht abge- um den beweglichen Kontaktarm im Teil 19 anzuschlossenen Kontaktes durchdringt. ziehen. Der bewegliche Kontaktarm im Teil 19 fällt

Der Schaltmagnet kann ein an sich bekannter dann in eine andere Schaltstellung ab und führt da-Permanentmagnet sein. Er kann aber auch ein Elek- durch die erwünschte Schaltung aus.
tromagnet sein, der abschaltbar ist, so daß der ao Der erfindungsgemäße Magnetschalter kann selbst-Magnetschalter dann, wenn er nicht benutzt werden verständlich nicht nur als Stockwerkschalter im Aufsoll, überhaupt keinem mechanischen Verschleiß zugbau verwendet werden, sondern überall dort, wo unterliegt. Die Anordnung kann auch so getroffen Schaltungen in Abhängigkeit von Bewegungsvorwerden, daß als Schaltmagnet ein Permanentmagnet gangen durchzuführen sind. So können die Magnetvorgesehen ist, dessen Wirkung dann, wenn der 25 schalter in den meisten Fällen im Maschinenbau an Magnetschalter nicht benutzt werden soll, durch Stelle der bisher üblichen Endschalter verwendet einen anschaltbaren Elektromagneten aufgehoben werden, so z. B. auch als Magnetschalter zur Hubbewird. grenzung an einer Schmiedepresse oder aber bei einer

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nach- sich drehenden Welle als Zählschalter zur Drehzahlfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher 30 überwachung.

beschrieben. In F i g. 3 ist ein erfindungsgemäßer Magnet-

F i g. 1 zeigt als Beispiel für eine Anwendung des schalter mit besonders hoher Ansprechempfindlich-

Magnetschalters einen Aufzug mit Magnetschalter keit dargestellt. Er unterscheidet sich von den beals Stockwerkschalter in schematischer Darstellung; kannten Magnetschaltern dadurch, daß der Polschuh F i g. 2 zeigt den Magnetschalter gemäß F i g. 1 35 27 mit einem Hilfsmagneten 29 zusammenwirkt. Der

und die Eisenfahne in perspektivischer Ansicht; Hilfsmagnet 29 ist scheibenförmig ausgebildet, wobei

F i g. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Magnet- die Dickenabmessung der Scheibe in Richtung der

schalter mit Vormagnetisierung; Verbindungslinie Polschuh 27—Schaltmanget28 liegt.

F i g. 4 zeigt die Anordnung von Schaltmagnet, Der Hilfsmagnet 29 ist als Permanentmagnet ausge-

Polschuh und Kontaktfeder — zur Verdeutlichung 40 bildet und besteht vorteilhaft aus einem magneder Erfindung — bei einem Magnetschalter ohne tischen Werkstoff mit hoher Koerzitivkraft und

Vormagnetisierung; geringer Remanenz.

F i g. 5 zeigt die Anordnung von Schaltmagnet, Der Hilfsmagnet 29 ist in bezug auf den Schalt-

Hilfsmagnet, Polschuh und Kontaktfeder bei einem magneten 28 entgegengesetzt gerichtet magnetisiert. Magnetschalter mit Vormagnetisierung; 45 Der Hilfsmagnet 29 bewirkt eine Vormagnetisierung

Fig. 6 zeigt eine ähnliche Anordnung wie in der Kontaktfeder 24 mit dem Eisenpimpel 26 im Sinn F i g. 5, jedoch mit verbesserter Vormagnetisierung. einer Unterstützung des Schaltmagneten 28. Die In F i g. 1 sind die übereinanderliegenden Stock- Leitstücke 30 bewirken dabei eine Steigerung des werke 1, 2, 3, 4 und 5 durch einen senkrechten Auf- Unterstützungseffektes, wobei es sich als besonders zugsschacht 6 miteinander verbunden. Im Aufzugs- 50 vorteilhaft erwiesen hat, wenn die Leitstücke 30, wie schacht 6 ist der Aufzug 7, der am Tragseil 8 hängt, in F i g. 3 gezeichnet, das Glasrohr 20 des Vakuumin bekannter Weise vertikal beweglich. Der Befehl kontaktes teilweise umfassen. Der durch den Hilfszum Anhalten des Aufzugs 7 an einem Stockwerk, magneten 29 bewirkte Unterstützungseffekt für den z. B. Stockwerk 4, wird durch einen Stockwerk- Schaltmagneten 28 ist so groß, daß der Schaltmagnet schalter gegeben. Der Stockwerkschalter besteht aus 55 28 wesentlich kleiner ausgeführt werden kann, als bei einem Magnetschalter 9, der mit Eisenfahnen 10,11, einem Magnetschalter ohne Hilfsmagnet 29. Der 12, 13 und 14 zusammenwirkt. Das Anhalten des Magnetschalter mit Vormagnetisierung gemäß Aufzugs am Stockwerk 4 erfolgt durch Zusammen- F i g. 3 kann dann mit Vorteil angewendet werden, wirken der Eisenfahne 11 mit dem Magnetschalter 9. wenn ein verhältnismäßig preiswerter Magnetschalter In Fig. 2 ist erkennbar, daß der Magnetschalter9 60 erwünscht ist, weil der Schaltmagnet 28 verhältnisaus einem im wesentlichen quaderförmigen Schalter- mäßig klein gehalten werden kann, wodurch wegen gehäuse besteht, das mit Löchern 15 zum Durchtritt des hohen Kostenanteiles des Schaltmagneten 28 an von Befestigungsschrauben zur Befestigung des den Gesamtkosten des Magnetschalters die Gesamt-Magnetschalters — z. B. am Aufzug 7 — versehen kosten erheblich sinken. Der Magnetschalter gemäß ist. Aus dem Magnetschalter 9 führt ein Kabel 16 65 F i g. 3 kann aber auch dann mit Vorteil angeheraus, das einerseits mit den Schaltkontakten in wendet werden, wenn nur ein verhältnismäßig kleiner Verbindung steht und andererseits an den Schalt- Einbauraum zur Verfügung steht, weil die äußeren Stromkreis angeschlossen wird. Der Magnetschalter 9 Abmaße des Magnetschalters wegen der geringen

Größe des Schaltmagneten kleiner als bei den bekannten Magnetschaltern sind. Der Magnetschalter gemäß F i g. 3 kann aber insbesondere dann mit Vorteil angewendet werden, wenn ein rüttelfester Schalter erwünscht ist. Wegen der starken Vormagnetisierung der Kontaktfeder 24 mit Eisenpimpel 26 ist nämlich der auf diese Teile wirkende magnetische Fluß so groß, daß zur Betätigung der Kontaktfeder 24 genügende magnetische Anziehungskraft zur Verfügung steht, um die Kontaktfeder 24 wesentlich stabiler als bisher auszubilden. Nach alledem stellt die Ausführungsform gemäß F i g. 3 einen Magnetschalter dar, der kleiner, preiswerter und rüttelfester als die bekannten Magnetschalter ist.

Um die Wirkungsweise des Hilfsmagneten zu verdeutlichen, sei auf die F i g. 4, 5 und 6 Bezug genommen. F i g. 4 zeigt die magnetischen Schaltelemente eines bekannten Magnetschalters schematisch. Der Schaltmagnet 28 ist so magnetisiert, daß die in den Schaltmagneten 28 eingezeichneten Teile auf den Nordpol weisen. Auf der anderen Seite des Durchlaufschlitzes 7 liegt dem Schaltmagneten 28 der Polschuh 27 gegenüber, der einen Weicheisenkopf 31 trägt. Der Polschuh 27 ist in das Glasrohr 21 eingeschmolzen. Innerhalb des Glasrohres 20 liegt dem Polschuh 27 die Kontaktfeder 24 mit dem Eisenpimpel 26 gegenüber. Die magnetischen Feldlinien sind gestrichelt angedeutet. Aus F i g. 4 ist klar ersichtlich, daß die Ausnutzung der magnetischen Feldlinien hinsichtlich der Wirkung auf die Kontaktfeder 24 mit dem Eisenpimpel 26 nur sehr unvollkommen ist.

In F i g. 5 ist eine Anordnung ähnlich wie in F i g. 4, jedoch mit Vormagnetisierung dargestellt. Gemäß F i g. 5 trägt der Kopf 31 des Polschuhs 27 den Hilfsmagneten 29. Die die Magnetisierungsrichtung angebenden Pfeile zeigen, daß die Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten 29 der Magnetisierungsrichtung des Schaltmagneten 28 entgegengesetzt ist. Die gestrichelt eingezeichneten magnetischen Feldlinien zeigen, daß die Ausnutzung derselben hinsichtlich der Anziehung der Kontaktfeder 24 mit Eisenpimpel 26 wesentlich vollkommener ist als bei der Ausführung gemäß F i g. 4.

In F i g. 6 ist eine Anordnung mit Vormagnetisierung dargestellt, die gegenüber der Anordnung gemäß F i g. 5 noch weiter verbessert ist. Der Hilfsmagnet 29 ist so geformt, daß er das Glasrohr 20 mit der Kontaktfeder 24 und dem Eisenpimpel 26 teilweise umfaßt. Dabei ist der Polschuh 27 mit dem Kopf 31 durch einen reißnagelkopfartigen Teil 32 erweitert, wodurch sich eine wesentliche Steigerung des Unterstützungseffektes für den Schaltmagneten 28 ergibt. Dieser Unterstützungseffekt wird noch weiter gesteigert durch die Anordnung eines Polschuhs 33 an der Rückseite des Schaltmagneten 28.

Der gestrichelt eingezeichnete Feldlinienverlauf zeigt, daß die Ausnutzung der magnetischen Anziehungskraft auf die Kontaktfeder 24 mit Eisenpimpel 26 noch besser ist als beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5.

Wenn ein erfindungsgemäßer Magnetschalter in eine Einrichtung eingebaut werden soll und es dabei erwünscht ist, daß der Magnetschalter ausgeschaltet werden kann, so sind die in den F i g. 1 bis 6 beschriebenen Magnetschalter nicht ohne weiteres brauchbar. Für solche Fälle wird der beschriebene Magnetschalter vorteilhaft so umgestaltet, daß dem Hilfsmagneten 29 ein zusätzlicher Elektromagnet zugeordnet wird, der im erregten Zustand die Wirkung des Hilfsmagneten ganz oder im wesentlichen aufhebt. Dieser Elektromagnet kann vorteilhaft auf der dem Hilfsmagneten gegenüberliegenden Seite des Glasrohres 20 lösbar angebracht sein. Es ist aber auch möglich, den Hilfsmagneten 29 als Elektromagneten auszubilden. Dabei muß der elektromagnetisch betätigte Hilfsmagnet 29 mit Gleichstrom erregt werden, wenn der Schaltmagnet 28 ein Permanentmagnet ist. Besteht aus irgendwelchen Gründen nicht die Möglichkeit, Gleichstrom zu verwenden — so z. B., wenn bei vorhandenem Wechselstromanschluß eine Gleichrichtung nur zum Zweck der Ausschaltung des Magnetschalters zu kostspielig ist —, so kann auch der Schaltmagnet 28 als Elektromagnet ausgebildet werden. Dann kann der Schaltmagnet und der als Elektromagnet ausgebildete Hilfsmagnet 29 mit Wechselstrom erregt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Magnetschalter mit einem in einem Gehäuse gasdicht abgeschlossenen Kontakt mit federnd ausgebildetem beweglichem Kontaktarm, welcher durch einen Schaltmagneten angezogen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß an dem gasdicht abgeschlossenen Kontakt (20,23, 25) wenigstens ein eine magnetische Vorspannung im Sinn einer Unterstützung des durch den Schaltmagneten (28) hervorgerufenen Kraftflusses erzeugender Hilfsmagnet (29) angeordnet ist.

2. Magnetschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung des Unterstützungseffektes weichmagnetische Polschuhe (27,30,31, 32) vorgesehen sind, die mit dem Schaltmagneten (28) und/oder dem Hilfsmagneten (29) zusammenwirken.

3. Magnetschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Verbesserung des Unterstützungseffektes wenigstens einer der weichmagnetischen Polschuhe (27) die Gehäusewandung (20) des gasdicht abgeschlossenen Kontaktes (20, 23, 25) durchdringt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 941 801, 491 421;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1031487;
schweizerische Patentschrift Nr. 279 428;
dänische Patentschrift Nr. 67 766;
britische Patentschriften Nr. 473 589, 491114;
USA.-Patentschrift Nr. 2 406 021.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 598/399 8.68

Bundesdruckerei Berlin