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Elektromagnetische Schaltvorrichtung Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische
Schaltvorrichtung, bei der in einer Spulenwicklung eine feststehende Eisenhülse
und mehrere feststehende und/oder bewegbare gisenschluBteile angeordnet sind,
die mit der Eisenhülee keine magnetisch leitende Verbindung haben.
Die bewegbaren Eisenschlu$teile tragen Betätigungsglieder,
über die z.B. Schaltkontakte gesteuert werden. Die
Schaltvorrichtung
kann aber auch als Läutewerk, Summer, Wechselrichter oder dergleichen ausgebildet
sein. Derartige elektromagnetische Schaltvorrichtungen lassen sich einfach aufbauen,'
da die Rückstellung der beweg-
baren Eisenschlußteile ohne zusätzliche Pederelemente
erreicht werden kanng wie z.B. die Vorrichtungen nach der
deutschen Patentschrift
876 273 zeigen.
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Bei diesen bekannten Schaltvorrichtungen besteht eine Schwierigkeit
darin, daß beim Abschalten der Erregung
infolge der Restmagnetisierung
die bewegbaren Eisen-
schlußteile nicht mehr in ihre Ausgangsstellung
zu-
rückkehren. Dieser Fall tritt besonders dann auf,
wenn
die im Schaltzustand aufeinandertreffenden Flächen
der Eisenschlußteile
fein bearbeitet sind. Es genügen
dann schon verhältnismäßig
kleine Remanenzmagnetisierungeng damit die Eisenschlußteile aneinander
haften
bleiben. Dies führt zwangsläufig zu Fehlachaltungen
der
Schaltvorrichtung.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind verschiedene Lösungen
bekannt geworden. Die häufig angewandte elek-
trische Rückstellung
erfordert erheblichen Steuerungsaufwand, da die Erregung bei jedem
Abschaltvorgang umgepolt werden muß. Dabei sind außerdem besondere Vorkehrungen
zu treffen, damit die Schaltvorrichtung durch
diese Gegenerregung
nicht wieder anspricht.
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Es sind auch Schaltvorrichtungen bekannt, die mit einer
magnetischen
Vorspannung im Magnetkreis arbeiten. Nach
dem Abschalten der elektrischen
Erregung wird die Schalt-
vorrichtung durch eine Vormagnetisierung
zurückgestellt. Diese Vormagnetisierung ist der durch die elektrische
Erregung verursachten Magnetisierung entgegengerichtet. Eine Schaltvorrichtung
dieser'Art erfordert Dauermagnete bestimmter Magnetisierungerichtung
und - größe. Heim Zu-
sammenbau ist stets darauf
zu achten, daß der Dauer-
magnet auch richtig in den Magnetkreis
eingefugt wird.
Dafür sind meist besondere Prüfvorgänge im Kontageablauf
einzuMren. Ein weiterer Nachteil dieser Schalt-
vorrichtungen liegt darin,
daß die Empfindlichkeit der
Schaltvorrichtung durch die magnetische
Vorspannung stark reduziert wird. Die über die elektrische Erregung
erzeugte Magnetisierung muß ja erst die magnetische Yorepannung überwinden.
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Vielfach erfolgt bei den Sähaltvorrichtungen mit mag-
netischer
gorspannung der Einbau der Dauermagnete im
Magnetkreis
auch oo, daß sie im wesentlichen kurzge-
schlossen sind.
Die Reduzierung.der Ansprechempfindlichkeit der Sohaltvorrichtung
wird dadurch wohl vermieden, es bleibt aber nur eine verhältnismäßig
kleine Yormagnetisierung bestehen, die für eine sichere Ar-
beitsweise
der Schaltvorrichtung oft nicht ausreicht.
Die Erfindung
gibt eine neue elektromagnetische Schalt-
vorrichtung an,
bei der trotz Anwendung magnetischer Kräfte im Magnetkreis,
jederzeit eine sichere Rücketellung erreicht wird, ohne-daB
dafür besondere Einbauvorschriften für die Dauermagnete
zu beachten Bind. Die elektromagnetische Schaltvorrichtung,
bei der in einer Spulenwicklung eine feststehende Eisenhülse
und
mehrere, teststehende und/oder bewegbare Eisenechlußteile
angeordnet sind, die mit der Eisen-
hälse keine magnetisch
leitende Verbindung haben,
ist nach der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, daB in die Eisenhülse und/oder in die
$isenschlußteile radial zum Magnetkreis magnetisierte Dauermagnete
eingesetzt sind. Auf diese weise lassen sich alle
Teile in Magnetkreis
radial zum Magnetkreis gleichsinnig magnetisieren. Dies führt zwangsläufig
zu
einer Abstoßung der Teile nach dem Abschalten der
Erregung.
Diese Art der Magnetisierung hat den Vor-
teil, daß
die eingesetzten Dauermagnete Toll zur
Wirkung kommen. Der Einbau
der Dauermagnete ist
ebenfalls unkritisoh, weil dadurch
nie die Magnetisierungerichtung der Eisenschlußteile ix
Bezug auf
den Magnetkreis der Schaltvorriohtung verändert
wird.
Es reichen bereits kleine Dauermagnete aus, um über
den
Magnetkreis eine eindeutige Ausgangsstellung der
bewegbaren Eisenschlußteile
zu erreichen.
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Die Dauermagnete können als Ringmagnete in
die als
Eisenhülse ausgebildeten Eisenschlußteile eingesetzt
werden. Massive Eisenschlußteile sind mit einer Bohrung
versehen, die den Ringmagneten aufnimmt. Dabei
ist zu beachten,
daß die Bohrung so tief ausgeführt wird# daß der Ringmagnet
nur an der Wand der Bohrung anliegt.
Ausgestaltungen
der neuen Schaltvorrichtung können der folgenden Beschreibung
von in den Zeichnungen
dargestellten entnommen werden.
Es
zeigen:
fig. 1 eine bistabile Schaltvorrichtung mit zwei
bewegbaren
Eisenechlußteilen, Fig. 2 eine Schaltvorrichtung zum lntrieb
einen
Schwingankers, Pia.-3 eine Einstellvorrichtung an einer Schaltvorrichtung
nach Fig. 2 und
Big. 4, eine als glappankerrelais ausgebildete
Schaltvorrichtung. In den Figuren sind die Spulenwicklung
mit 1, die in der Spulenwicklung feststehende Eisenhülse mit 2
und
die bewegbaren Eisenschlußteile mit 5 und 6 bezeichnet.
feststehende
Eisenschlußteile sind mit 4 und 14 gekennzeichnet. Die radial zum
Magnetkreis magnetisierten Ringmagnete sind mit 8, 9, 10 und 13 beziffert.
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In fig. 1 ist eine bistabile Schaltvorrichtung
nach der
Erfindung gezeigt. Der Magnetkreis dieser Schaltvorrichtung
läuft über die Eisenhülse 2, den MagnetschluB-bügel 3 und den feststehenden
Eisenschlußteil 4, sowie
die in. der Eisenhübe 2 und der
Spulenwicklung 1 bewegbaren Eisenochlußteile 5 und 6. Bei'nichterregter
Spulenwicklung
t nimmt die Schaltvorrichtung den dar-
gestellten Schaltzustand ein.
Die beiden bewegbaren
Eisenschlußteile 5 und 6 stehen übereinander und
be-
finden sich in der Eisenhülse 2, in der sie durch die
Magnetkräfte
der Ringmagnete 8 und 9 gehalten sind. Diese Ringmagnete sind
radial zum Magnetkreis, d.h. zur Spulenachse, magnetisiert,
so daß die Eisenachlußteile 5 und 6 gleichsinnig magnetisiert
sind und sich
abstoßen. Diese Äbstoßkraft wird aber durch
das Ge-
wicht des Eisensohlußteilea 5 und die Anziehungskraft zwischen
dem EisenechluBteil 5 und der Eisenhülse 2
kompensiert, so
daß die Schaltvorrichtung den gezeigten Schaltzustand sicher einhält.
wichtig ist bei dem Auf-
bau der Schaltvorrichtung, daß die bewegbaren
Eisenschlußteile 5 und 6 mit der feststehenden Eisenhülse 2
magnetisch
nichtleitend verbunden sind. Dies kann durch einen magnetisch
nichtleitenden Überzug oder eine mag-
netisch nichtleitende
Zwisohenhülse erreicht werden.
Darauf ist bei der Darstellung
der Schaltvorrichtung nicht näher eingegangen.
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Bei der Ausbildung der Schaltvorrichtung ist weiter-
hin
darauf zu achten, daß die Eisenhülse 2 den einen
bewegbaren
Eisenschlußtell 6 voll aufnimmt, während der zweite bewegbare Eisenschlußteil
5 nur zum Teil
in den Bereich der Eisenhülse 2 hereinragt.
Die beiden
Eisenschlußteile 5 und 6 verhalten sich
daher wie
ein einziger Igi®enschlußteil.
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Wird die Spulenwicklung 1 erregt, dann werden die
beiden
Eisensohlußteile 5 und 6 gemeinsam aus der
Eisenhülse 2
gedrängt und vom feststehenden Eisen-
teil 4 angezogen. Bei dieser
Bewegung der Eisen-
schlußteile können über magnetisch
nichtleitende
Betätigungsvorrichtungen z.B. Schaltkontakte ge-
schlossen
werden. Diese Betätigungavorrichtungen sind mit dem einen oder anderen
bewegbaren EisenschluBteil 5 oder 6 verbunden. Über eine in
den
Teilen 4, 5, 6 9 8 und 9 vorgesehene Bohrung kann die Betätigungsvorrichtung
aus dem Magnetkreis herausgeführt werden.
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Wird der Strom ausgeschaltet, dann fällt der Eisen-
schlußteil
6 wieder in die Eisenhülee 2 zurück. Diese
Rückstellung
wird durch die gleichsinnige radial-gerichtete Magnetisierung der EisenachluBteile
5 und 6
sichergestellt' auch dann, wenn im Magnetkreis eine
Restmagnetisierung erhalten bleibt. Der EisenschluB-teil 5 bleibt mit
dem Nisenschlußteil ¢ in Verbindung und hält über .eine mit ihm verbundene
Schaltvorrichtung den Schaltzustand der Schaltkontakte aufrecht.
Die
Haftung des EisenschluBteiles 5 am Eisenechlu8-
teil
4 kann dabei auch durch mechanische Rastelemente
verbessert werden.
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Bein erneuten Erregen der Spulenwicklung 1 bleibt
der
Eisenschlußteil 6 in der Eisenhülse 2, da auf
ihn eine nach
unten gerichtete Kraft ausgeübt wird.
Der Eisenschlußteil
5 wird von der Eisenhülee 2 und dem Eisenschlußteil
4 angezogen, so daß er sich in eine Mittellage im eisenfreien Teil
der Spulenwicklung 1 einstellt. Die.Schaltvorrichtung löst dabei
die
Bohaltkontakte aus.
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Beim erneuten Abschalten der Spulenwicklung fällt
der EisenschluBteil 5 wieder in die Eisenhülse 2 ein
und legt sich auf den Eisenschlußteil 6. Die Schaltvorrichtung
nimmt nach zweimaligem Erregen und Abachalten der Spulenwicklung
wieder den gezeigten Zu-
stand ein. Dies bedeutet, daß die Schaltvorrichtung
bistabildes Verhalten zeigt.
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In fig. 2 ist ein Ausführungebeispiel einer Schaltvorrichtung
gezeigt, die z.B, alle Wechseletroeläutewerk eingesetzt werden kann.
Der Grundaufbau der Sehaltvorriohtung ist prinzipiell gleich.
In der feststehenden.Eisenhülse 2 ist jedoch nur ein bewegbarer radial
zum Magnetkreis magnetisierter Eieenaehlußteil 6 vor-
gesehen. Die
Magnetisierung übernieunt der in diesen
EisenschluBteil
6 eingesetzte Ringmagnet 9. Die andere
Seite der Spulenwicklung
1 ist durch einen festotehenden, ebenfalls radial zum Magnetkreis
magnetisierten Eisenachlußteil 4 abgeschlossen. Die Magnetisierung dieses
Eisensisehlußteiles 4 übernimmt der Ringmagnet 10: Der Magnetachlußbügel
der den Eisenachlußteil 4
magnetisch mit der Eisenhülse
2 verbindet ist hier
nicht gezeigt.
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Der bewegbare Eisenachlußteil 6 kann ein Betätigungselement
tragen, das durch die Bohrung des Eisenschlußteiles 4.und des,Ringmagneten
4 durchgreifen und gegen eine Gloekensahale stoßen kann.
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Wird die Spulenwioklung 1 mit Wechselstrom gespeist,
dann
wird in einer Halbwelle bestimmter Richtung der
Eiaenschlußteil
6 aus der Eisenhülse 2 gedrängt und
vom Eisensohlußteil
4 angezogen. Dabei stößt das Betätigungselement an die
Glockenschale. Bei der Halb-
welle anderer Richtung stellt die
gleichsinnige "gnetisierung radial zum Magnetkreis der Eisenechlu9-,
teile 4 und 6 die Rückstellung sicher. Eventuelle' Restmagnetisierungen
im Magnetkreis werden durch die
Abstoßkräfte zwischen diesen beiden
Teilen kompensiert. Die Wirkungsweise dieser Schaltvorrichtung kann
da-
durch noch verbessert werden, daß der Spulenwicklung
1
über einen entsprechend vorgesohalteten
Gleichrich-
ter nur die bestimmten zum Ansprechen
der Schaltvor-
richtung benötigten Halbwellen zugeführt werden.
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In gig. 3 ist eine der Schaltvorrichtung nach
Fig. 1
entsprechende Abwandlung dargestellt. Der Unterschied
besteht
darin, daß der feststehende EisenschluBteil 4
mit e'üser
Stellschraube 11 versehen ist. Diese Stell-
schraube gestattet eine
Einstellung des buftepaltes zwischen dem feststehenden Eisenachlußteil
4 und dem
bewegbaren Eisenschlußteil 5. Auf diese Weise
kann die Ansprechempfindlichteit eingestellt werden. Diese
Art
der Einstellung läßt sich auch bei einer Vorrich-
tung nach
Pig. 2 entsprechend anbringen.
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In fig. 4 ist schließlich eine Abwandlung der Schaltvorrichtung
gezeigt, die für Klappankerrelais geeignet ist. Die Spulenwicklung
1 trägt auf beiden Seiten fest-
stehende ZisenschluBteile
2 und 4, die als Eisenhülsen ausgebildet sind. In diesen Eisenhüleen
ist ein radial
zum Magnetkreis magnetisierter Eisenechlußteil
14 fest
angeordnet. Der am Ragnetbügel 3 angelenkte Klappanker
12 trägt konzentrisch zum Eiaenschlußteil 14 einen Ringmagneten 13#
Die Abatoßkräfte zwischen dem Eisenachlußteil 14 und den Ringmagneten
13 stellen nach dem Abschalten der Spulenwicklung 1 sicher,
daß der
Klappanker 12 trotz Restmagnetisierung
im Magnetkreis seine Ruhestellung einnimt.
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Die Zahl der Ausführungsbeispiele lügt dich be-
liebig
erweitern. In jeden Falle ist jedoch so zu
verfahren, daß benachbarte
Teile des Magnetkreises mittels Ringmagnete radial zum Magnetkreis
gleichsinnig magnetisiert werden. Diese Art der Vormagnetiaierung
im Nagnetkreis erfordert nur sehr kleine einheitlich magnetisierte Ringaagnete,
die ohne be-
sondere Vorkehrungen in die Eieenachlußteile
einge-
setzt werden können.
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Entsprechend magnetisierte Ringmagnete können in
der form von Hülsen auch direkt als Eisenechlu,ßteile eingesetzt
werden. Dies gilt sowohl für fest-
stehende als auch bewegbare
Eiaenachlußteile.