DE202011110187U1

DE202011110187U1 - Electrical switching device

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Publication number: DE202011110187U1
Application number: DE201120110187
Authority: DE
Original assignee: Ellenberger and Poensgen GmbH
Current assignee: Ellenberger and Poensgen GmbH
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2013-01-18
Anticipated expiration: 2021-11-23

Abstract

Elektrisches Schaltgerät (1), insbesondere zum Schutz eines Schaltnetzteils, mit innerhalb eines Gerätegehäuses (2) – einer aus einem Festkontakt (18a) und einem Bewegkontakt (18b) gebildeten Kontaktstelle (18), – einem elektromagnetischen Auslöser, dessen Magnetspule (6) mit der Kontaktstelle (18) elektrisch leitend verbunden ist, sowie – einem auf eine Verklinkungsstelle (12) wirkenden Auslösehebel (10), der mit einem in der Magnetspule (6) koaxial zu deren Spulenlängsrichtung (8) verschiebbaren Magnetanker (7) zusammenwirkt, – wobei sich der ausschließlich in Spulenlängsrichtung (8) erstreckende Magnetanker (7) infolge eines elektromagnetischen Auslösefalls in Spulenlängsrichtung (8) bewegt und über den Auslösehebel (10) die Verklinkungsstelle (12) öffnet, und – wobei der Magnetanker (7) als lamelliertes Blechpaket mit einer Anzahl von, vorzugsweise gegeneinander isolierten, Blechlamellen (7c) ausgebildet ist.Electrical switching device (1), in particular for the protection of a switched-mode power supply, with inside a device housing (2) -. a contact pad (18) formed from a fixed contact (18a) and a moving contact (18b); an electromagnetic actuator whose magnetic coil (6) is electrically connected to the contact point (18); a release lever (10) acting on a latching point (12) and cooperating with a magnet armature (7) displaceable in the magnet coil (6) coaxially with the coil longitudinal direction (8) thereof; wherein the magnetic armature (7) extending exclusively in the coil longitudinal direction (8) moves in the coil longitudinal direction (8) as a result of an electromagnetic triggering event and opens the latching point (12) via the release lever (10), and wherein the magnet armature (7) is designed as a laminated laminated core with a number of, preferably mutually insulated, laminations (7c).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere zum Schutz eines Schaltnetzteils, mit einem elektromagnetischen Auslöser oder mit einem thermischen und einem elektromagnetischen Auslöser.The invention relates to an electrical switching device, in particular for the protection of a switching power supply, with an electromagnetic trigger or with a thermal and an electromagnetic trigger.

Ein derartiges Schaltgerät wird häufig als Schutzschalter zur primärseitigen Absicherung eines von einem Wechselstromnetz versorgten Schaltnetzteils eingesetzt, das wiederum auf der Sekundärseite beispielsweise eine 24V(DC)-Anlage mit einem Gleichstrom und einer Gleichspannung versorgt. Das Schaltgerät dient zum Schutz des Schaltnetzteils gegenüber Überlast und/oder Kurzschluss.Such a switching device is often used as a circuit breaker for primary side protection of a supplied by an AC power switching power supply, which in turn supplies, for example, a 24V (DC) system with a DC and DC on the secondary side. The switching device is used to protect the switching power supply against overload and / or short circuit.

Schaltnetzteile müssen durch entsprechende schaltungstechnische Maßnahmen einen möglichst sinusförmigen Stromverlauf der dem Wechselstromnetz entnommenen Leistung sicherstellen. Daher enthalten übliche Schaltnetzteile einen Filterbaustein zur Unterdrückung der hohen Schaltfrequenzen des im Schaltnetzteil enthaltenen Wandlers, so dass eine unerwünschte Rückwirkung infolge hochfrequenter Stromanteile in das Versorgungs- bzw. Wechselstromnetz möglichst vermieden sind.Switched-mode power supplies must ensure the most sinusoidal current profile of the power taken from the AC mains by means of appropriate circuitry measures. Therefore, conventional switching power supplies contain a filter module for suppressing the high switching frequencies of the transformer contained in the switching power supply, so that an undesirable reaction due to high frequency current components in the supply or AC mains are avoided as possible.

Um mittels eines Schaltgerätes einen Schutz sowohl gegen Überstrom als auch gegen Kurzschluss sicherzustellen, ist es beispielsweise aus der DE 32 11 246 C1 und aus der DE 42 42 516 A1 sowie aus der DE 10 2006 027 140 A1 grundsätzlich bekannt, einen Leitungsschutzschalter mit thermischem und magnetischem Auslöser zu verwenden, wobei der thermische Auslöser auf einen Überstrom und der elektromagnetische Auslöser auf einen Kurzschlussstrom anspricht. Der thermische Auslöser ist als Bimetallstreifen ausgebildet, der entweder direkt oder indirekt vom Überstrom beheizt wird. Bei der direkten Beheizung durchfließt der Strom den Bimetallstreifen, während bei indirekter Beheizung der Bimetallstreifen von einer Heizwicklung umgeben ist, welche vom Strom durchflossen ist und sich hierdurch erwärmt. Jedenfalls biegt sich der einseitig eingespannte Bimetallstreifen im Überstromfall aus und betätigt ein Schaltschloss, das seinerseits eine Kontaktstelle zwischen einem Festkontakt und einem Bewegkontakt öffnet und somit den Stromfluss unterbricht.To ensure protection against overcurrent and short circuit by means of a switching device, it is for example from the DE 32 11 246 C1 and from the DE 42 42 516 A1 as well as from the DE 10 2006 027 140 A1 basically known to use a circuit breaker with thermal and magnetic release, the thermal release responds to an overcurrent and the electromagnetic release to a short-circuit current. The thermal release is designed as a bimetal strip which is heated either directly or indirectly by the overcurrent. In direct heating, the current flows through the bimetallic strip, while indirect heating of the bimetallic strip is surrounded by a heating coil, which is traversed by the current and thereby heated. In any case, the cantilevered bimetallic strip bends in the event of overcurrent and actuates a switching mechanism, which in turn opens a contact point between a fixed contact and a moving contact and thus interrupts the flow of current.

Während die thermische Überstromauslösung verzögert erfolgt, erfolgt die magnetische Kurzschlussauslösung praktisch unverzögert, indem die vom Kurzschlussstrom durchflossene Magnetspule infolge des dadurch bedingten Magnetfeldes einen Anker oder Stöße spontan bewegt, der seinerseits das Schaltschloss betätigt und somit die Kontaktstelle öffnet.While the thermal overcurrent tripping occurs delayed, the magnetic short-circuit tripping occurs practically instantaneously, as the magnetic coil through which the short-circuit current spontaneously moves an armature or shocks, which in turn actuates the switching mechanism and thus opens the contact point.

Bekannte Schaltgeräte eignen sich häufig jedoch nicht für einen zuverlässigen Schutz eines Verbrauchers oder einer Last, wenn z. B. infolge ungünstiger Rückwirkungen des Schaltnetzteils auf die Primärseite eine unzulässig hohe Wärmeentwicklung der Magnetspule bzw. des von dieser betätigten Magnetankers auftritt, was zu einer Zerstörung des Schaltgerätes führen kann.Known switching devices are often not suitable for a reliable protection of a consumer or a load when z. B. as a result of unfavorable repercussions of the switching power supply to the primary side, an unacceptably high heat development of the solenoid or of the actuated by this magnet armature occurs, which can lead to destruction of the switching device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich vermeidbarer Wärmeentwicklungen verbessertes Schaltgerät mit einem thermischen und einem magnetischen Auslöser anzugeben.The invention has for its object to provide an improved with regard to avoidable heat developments switching device with a thermal and a magnetic release.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.This object is achieved by the features of claims 1 and 2. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße elektrische Schaltgerät, das bevorzugt zum Schutz eines Schaltnetzteils Verwendung findet, weist innerhalb eines Gerätegehäuses eine Kontaktstelle mit einem Festkontakt und mit einem Bewegkontakt auf. Dieser kann von einem Kontaktarm getragen sein, der vorzugsweise mit einem als Bimetallstreifen ausgeführten Schutzelement als thermischen Auslöser direkt oder indirekt eine Verklinkungsstelle bildet. Deren Klinkenkontakte können einerseits am Kontaktarm und andererseits am Schutzelement bzw. am Bimetallstreifen direkt angeordnet sein. Bei direkter Anordnung der Klinken ist die Verklinkugsstelle selbst stromführend.The electrical switching device according to the invention, which is preferably used to protect a switched-mode power supply, has a contact point within a device housing with a fixed contact and with a moving contact. This may be carried by a contact arm, which preferably forms a latching point directly or indirectly with a protective element designed as a bimetallic strip as a thermal release. Their latch contacts can be arranged directly on the one hand on the contact arm and on the other hand on the protective element or on the bimetallic strip. With direct arrangement of the pawls the Verklinkugsstelle itself is live.

Ein streifen- oder leistenförmiger Magnetanker ist in einer Magnetspule eines elektromagnetischen Auslösers koaxial und in Spulenlängsrichtung verschiebbar gehalten. Der Magnetanker erstreckt sich ausschließlich in Spulenlängsrichtung und ragt lediglich mit einem Koppelende entlang der Spulenlängsrichtung aus der Magnetspule heraus. Der Magnetanker bzw. dessen Koppelende wirkt mit einem Auslösehebel zusammen, der seinerseits sowohl mit dem Magnetanker als auch mit dem Schutzelement des thermischen Auslösers direkt oder indirekt gekoppelt ist.A strip or strip-shaped magnet armature is held coaxially and displaceable in the coil longitudinal direction in a magnetic coil of an electromagnetic release. The magnet armature extends only in the coil longitudinal direction and protrudes out of the magnet coil only with a coupling end along the coil longitudinal direction. The armature or its coupling end cooperates with a release lever, which in turn is coupled directly or indirectly with both the armature and with the protective element of the thermal release.

Der Magnetanker selbst besteht aus einem Werkstoff mit geringer elektrischer Leitfähigkeit und mittlerer bis hoher Permeabilität, wobei die Permeabilitätszahl (relative Permeabilität) größer 1000 ist. Hierzu eignet sich ein Ferritkern in Form einer gesinterten Verbindung aus Eisenoxid und anderen Metalloxiden.The armature itself consists of a material with low electrical conductivity and medium to high permeability, the permeability (relative permeability) is greater than 1000. For this purpose, a ferrite core in the form of a sintered compound of iron oxide and other metal oxides is suitable.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Magnetanker aus Blechlamellen, d. h. aus einem lamellierten Blechpaket mit einer Abfolge von dünnen Blechschichten bzw. Blechlamellen und Isolationsschichten in Lagenbauweise. Die Segmentierung der Blechlamellen verläuft in Spulenlängsrichtung und ist somit parallel zu den magnetischen Feldlinien, d. h. dass die Längsrichtung der Blechlamellen parallel zur Spulenlängsrichtung orientiert ist und deren Lagen- oder Stapelrichtung quer zur Spulenlängsrichtung verläuft.In a preferred embodiment, the magnet armature consists of laminations, ie of a laminated laminated core with a sequence of thin sheet metal layers or laminations and insulating layers in layer construction. The Segmentation of the laminations extends in the coil longitudinal direction and is thus parallel to the magnetic field lines, ie that the longitudinal direction of the laminations is oriented parallel to the coil longitudinal direction and their layer or stacking direction is transverse to the coil longitudinal direction.

Während die Kerndicke des Magnetankers etwa 1/3 dessen Kernbreite beträgt, entspricht die Kernlänge des Magnetankers etwa dem 4-fachen der Kernbreite und somit dem 12-fachen bis 13-fachen der Kerndicke. Insbesondere ist Kernlänge des Magnetankers kleiner oder gleich 50 mm, dessen Kernbreite kleiner oder gleich 10 mm und dessen Kerndicke kleiner oder gleich 4 mm.While the core thickness of the armature is about 1/3 of its core width, the core length of the armature corresponds to about 4 times the core width, and thus 12 times to 13 times the core thickness. In particular, core length of the magnet armature is less than or equal to 50 mm, whose core width is less than or equal to 10 mm and whose core thickness is less than or equal to 4 mm.

Der sowohl zur Kontaktstelle als auch zur Verklinkungsstelle führende Kontaktarm ist geeigneterweise federnd vorgespannt, um im Auslösefall bei entklinkter Verklinkungsstelle die Kontaktstelle zu öffnen. Ein erneutes Einschalten des Schaltgerätes ist mittels eines Einschaltknopfes ermöglicht, dessen Betätigungsende aus dem Gerätegehäuse herausgeführt und dessen gegenüber liegendes Wirkende am Kontaktarmvorzugsweise unmittelbar angreift. Das die Federkraft erzeugende, als Druckfeder wirkende Federelement ist auf der dem Wirkende des Einschaltknopfes gegenüber liegenden Seite des Kontakthebels angeordnet. Eine Betätigung des Einschaltknopfs führt bei gleichzeitiger Vorspannung des Federelementes zum Schliessen sowohl der Kontaktstelle als auch der Verklinkungsstelle.The leading to both the contact point and Verklinkungsstelle contact arm is suitably resiliently biased to open in the event of triggering entklinkter Verklinkungsstelle the contact point. A renewed switching on the switching device is made possible by means of a power button whose operating end led out of the device housing and its opposite acting end on the contact arm preferably attacks directly. The spring force generating, acting as a compression spring spring element is arranged on the side opposite the action of the power button side of the contact lever. An actuation of the power button leads with simultaneous bias of the spring element to close both the contact point and the Verklinkungsstelle.

Zum manuellen Auslösen bzw. Öffnen der Verklinkungsstelle und damit der Kontaktstelle ist aus dem Gerätegehäuse ein druckstabförmiger oder schwenkbeweglicher Handauslöser geführt, der wirkendseitig direkt mit dem Magnetanker gekoppelt ist. Die Ankopplung des Handauslösers an den Magnetanker und/oder an den thermischen Auslöser kann derart ausgestaltet sein, dass im Falle einer kurzschlussbedingten elektromagnetischen bzw. einer überstrombedingten thermischen Auslösung der Handauslöser die Auslösung anzeigt.For manual triggering or opening of the Verklinkungsstelle and thus the contact point from the device housing a pressure rod-shaped or pivotable manual release is performed, the action side is coupled directly to the armature. The coupling of the manual release to the armature and / or to the thermal release can be configured such that in the case of a short-circuit caused by electromagnetic or an overcurrent thermal release of the manual release indicates the triggering.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bedingt durch hochfrequente Stromanteile, wie diese bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schaltgerätes zum Schutz eines Schaltnetzteiles beim Ausfall deren Filterkomponenten oder -bausteine entstehen, Wirbelstromverluste im Magnetanker auftreten können. Infolge dieser Wirbelströme wird eine entsprechende Erwärmung des magnetischen Auslösers hervorgerufen. Während erkanntermaßen ein gesintertes Kernmaterial einen ausreichend hohen elektrischen Widerstand des Magnetankers ermöglicht, hat sich ein lamelliertes Blechpaket aus dünnen Blechlamellen mit dazwischenliegenden Isolationsschichten als besonders vorteilhaft herausgestellt, da die Wirbelstrompfade unterbrochen bzw. eingeengt werden. Dadurch sind Wirbelströme infolge von hochfrequenten Stromspitzen und somit eine unzulässig hohe Erwärmung des magnetischen Auslösers unterbunden und eine Beschädigung oder Zerstörung des elektrischen Schaltgerätes zuverlässig vermieden.The invention is based on the consideration that caused by high-frequency current components, as they arise when using the switching device according to the invention for the protection of a switching power supply in case of failure of their filter components or components, eddy current losses can occur in the armature. As a result of these eddy currents, a corresponding heating of the magnetic trigger is caused. While it is recognized that a sintered core material allows a sufficiently high electrical resistance of the armature, a laminated laminated core of thin laminations with intermediate insulating layers has proven to be particularly advantageous because the eddy current paths are interrupted or restricted. As a result, eddy currents are prevented as a result of high-frequency current peaks and thus an unacceptably high heating of the magnetic release and reliably prevents damage or destruction of the electrical switching device.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 in Draufsicht ein erfindungsgemäßes Schaltgerät bei entfernter Gehäusehalbschale mit einem magnetischen Auslöser und mit einem direkt beheizten Bimetallstreifen als thermischen Auslöser, und 1 in plan view, an inventive switching device with removed housing half shell with a magnetic release and with a directly heated bimetallic strip as a thermal release, and

2a und 2b einen lamellierten Magnetanker des magnetischen Auslösers des Schaltgerätes in perspektivischer Ansicht bzw. in Seitenansicht auf die segmentierten Blechlamellen des Magnetankers. 2a and 2 B a laminated magnet armature of the magnetic release of the switching device in a perspective view or in side view of the segmented laminations of the magnet armature.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

Die 1 zeigt ein elektrisches Schaltgerät 1 mit einem Gerätegehäuse 2, von dem lediglich die (hintere) Gehäuseschale gezeigt ist, und aus dem Anschlusskontakte 3a bis 3c sowie 4a und 4b gehäuseunterseitig herausgeführt sind. Das als Steckgehäuse ausgeführte Gerätegehäuse 2 eignet sich zum Aufstecken in einen Stecksockel, der seinerseits zum Aufschnappen auf eine Hutschiene ausgebildet sein kann. Das Schaltgerät 1 weist gehäuseintern einen durch einen Bimetallstreifen 5 realisierten thermischen Auslöser und einen magnetischen oder elektromagnetischen Auslöser mit einer Magnetspule 6 und mit einem Magnetanker 7 auf.The 1 shows an electrical switching device 1 with a device housing 2 of which only the (rear) housing shell is shown, and from the terminal contacts 3a to 3c such as 4a and 4b Housing are led out underneath. The device housing designed as a plug housing 2 is suitable for plugging into a socket, which in turn can be designed to snap on a DIN rail. The switching device 1 has a housing inside by a bimetallic strip 5 realized thermal release and a magnetic or electromagnetic trigger with a magnetic coil 6 and with a magnet armature 7 on.

Der Magnetanker 7 des elektromagnetischen Auslösers ist innerhalb der Magnetspule 6 und koaxial zu dieser in Spulenlängsrichtung 8 verschiebbar angeordnet. Die Spulenenden 6a, 6b der Magnetspule 6 sind einerseits mit dem nachfolgend als Magnetanschluss bezeichneten Anschlusskontakt 3b und andererseits mit einer Kontaktplatte oder -schiene 9 bspw. durch eine Lötdrahtverbindung elektrisch kontaktiert. Ein gehäuseoberseitig aus der Magnetspule 6 herausragendes Koppelende 7a des Magnetankers 7 weist einen Ausschnitt oder eine Öffnung 7b auf, in die eine Nocke 10a eines Auslösehebels 10 eingreift. Der Auslösehebel 10 weist eine Aufnahmekammer 11 auf, in der der Bimetallstreifen 5 freiendseitig mit einem Schwenkende 5a einliegt und an einer Kammerwand der Aufnahmekammer 11 anliegt. Der Auslösehebel 10 ist gehäuseintern um eine in Spulenlängsrichtung 8 oberhalb einer Verklinkungsstelle 12 liegenden Drehachse 13 dreh- oder schwenkbeweglich gehalten. Auf der dem Anschlusskontakten 3, 4 gegenüberliegenden Gehäuseoberseite ragt aus dem Gerätegehäuse 2 ein Handauslöser 14 heraus, der gehäuseinnenseitig am Koppelende 7a stirnseitig anliegt und eine Druckfeder 15 enthält, die sich einerseits am Magnetanker 7 und andererseits am Handauslöser 14 abstützt.The magnet armature 7 of the electromagnetic actuator is inside the solenoid coil 6 and coaxial with this in the coil longitudinal direction 8th slidably arranged. The coil ends 6a . 6b the solenoid 6 are on the one hand with the connection contact referred to below as a magnetic connection 3b and on the other hand with a contact plate or rail 9 For example, electrically contacted by a solder wire connection. A housing upper side from the solenoid coil 6 outstanding coupling end 7a of the magnet armature 7 has a cutout or opening 7b in which a cam 10a a trigger lever 10 intervenes. The release lever 10 has a receiving chamber 11 on, in which the bimetallic strip 5 freiendseitig with a swivel end 5a rests and on a chamber wall of the receiving chamber 11 is applied. The release lever 10 is inside the housing one in the coil longitudinal direction 8th above a latching point 12 lying axis of rotation 13 rotatably or pivotally held. On the connection contacts 3 . 4 opposite housing top protrudes from the device housing 2 a manual release 14 out, the housing inside at the coupling end 7a abuts the front side and a compression spring 15 contains, on the one hand on the armature 7 and on the other hand on the manual release 14 supported.

Der Bimetallstreifen 5 des thermischen Auslösers ist mit dessen dem Schwenkende 5a gegenüberliegenden Fixierende 5b im Bereich der Gehäuseunterseite des Gerätegehäuses 2 fixiert und dabei mit der Kontaktschiene 9 elektrisch kontaktiert. Der Bimetallstreifen 5 ist im Ausführungsbeispiel infolge des über diesen fließenden Stroms direkt beheizt. Er kann jedoch auch indirekt beheizt sein, indem der Bimetallstreifen von einer Heizwicklung umgeben ist, welche vom Strom durchflossen ist und sich hierdurch erwärmt. Ein indirekt beheizter Bimetallstreifen eignet sich insbesondere bei vergleichsweise geringen Nennströmen des Schaltgerätes 1, während der direkt beheizte Bimetallstreifen 5 bevorzugt bei vergleichsweise hohen Nennströmen bevorzugt wird.The bimetallic strip 5 of the thermal release is with its pivoting end 5a opposite fixating 5b in the area of the housing underside of the device housing 2 fixed while doing with the contact rail 9 electrically contacted. The bimetallic strip 5 is heated directly in the embodiment as a result of the current flowing over this. However, it can also be indirectly heated by the bimetallic strip is surrounded by a heating coil, which is traversed by the current and thereby heated. An indirectly heated bimetallic strip is particularly suitable for comparatively low rated currents of the switching device 1 while the directly heated bimetallic strip 5 is preferred at relatively high rated currents is preferred.

Ein Gewindestift 16 mit keilförmiger Spitze 16a wirkt mit einem quer zur Spulenlängsrichtung 8 orientierten und gegen den Bimetallstreifen 5 geführten Justiersteg 17 zusammen, um die Auslöseschwelle des thermischen Auslösers einzustellen. An dem Bimetallstreifen 5 ist zwischen dessen Fixierende 5b und dessen Schwenkende 5a eine Klinke 12a direkt befestigt. Diese bildet zusammen mit einer weiteren Klinke 12b die stromführende Verklinkungsstelle 12.A grub screw 16 with wedge-shaped tip 16a acts with a transverse to the coil longitudinal direction 8th oriented and against the bimetallic strip 5 guided alignment bar 17 together to set the trip level of the thermal trip unit. At the bimetallic strip 5 is between its fixating 5b and its pivoting end 5a a latch 12a directly attached. This forms together with another latch 12b the current-conducting Verklinkungsstelle 12 ,

Das Schaltgerät 1 weist zudem gehäuseintern eine Kontaktstelle 18 mit einem Festkontakt 18a und mit einem Bewegkontakt 18b auf. Der Festkontakt 18a ist mit dem nachfolgend als Kontaktanschluss 3a bezeichneten Anschlusskontakt fest und elektrisch leitend verbunden. Der Bewegkontakt 18b ist an einem parallel zur Spulenlängsrichtung 8 verlaufenden L-Schenkel 19a eines L-förmigen Kontakthebels 19 elektrisch leitend befestigt. Der weitere L-Schenkel 19b des Kontakthebels 19 trägt freiendseitig die zweite Klinke 12b der Verklinkungsstelle 12. Vorzugsweise ist diese zweite Klinke 12b an den Kontaktarm 19 angeformt. Der Kontaktarm 19 ist in der Darstellung gemäß 1 mit einer vorgespannten Druckfeder 20 belastet, deren Federkraft auf die Verklinkungsstelle 12 wirkt.The switching device 1 also has a contact point inside the housing 18 with a fixed contact 18a and with a moving contact 18b on. The fixed contact 18a is with the following as a contact connection 3a designated terminal firmly and electrically connected. The moving contact 18b is at a parallel to the coil longitudinal direction 8th extending L-leg 19a an L-shaped contact lever 19 fixed electrically conductive. The further L-leg 19b of the contact lever 19 carries free end the second latch 12b the latching point 12 , Preferably, this second pawl 12b to the contact arm 19 formed. The contact arm 19 is in the illustration according to 1 with a preloaded compression spring 20 loaded, whose spring force on the Verklinkungsstelle 12 acts.

Die stromführende Verklinkungsstelle 12 schließt den Strompfad zwischen dem Kontaktanschluß 3a und dem Magnetanschluß 3b über die Kontaktstelle 18 und den Bimetallstreifen 5 sowie über die Spulenwicklung der Magnetspule 6 mit deren Spulenenden 6a, 6b. In diesem Zustand mit geschlossener Kontaktstelle 18 und geschlossener Verklinkungsstelle 12 ist ein Stromfluß zwischen dem Kontaktanschluß 3a und dem Magnetanschluß 3b gewährleistet.The current-conducting latching point 12 closes the current path between the contact terminal 3a and the magnetic connection 3b via the contact point 18 and the bimetallic strip 5 as well as over the coil winding of the magnetic coil 6 with their coil ends 6a . 6b , In this state with closed contact point 18 and closed latch 12 is a current flow between the contact terminal 3a and the magnetic connection 3b guaranteed.

Überschreitet der Betrag des über diesen Strompfad des Schaltgerätes 1 fließenden Stroms einen definierten Schwellwert für einen bestimmten Zeitraum, so biegt der Bimetallstreifen 5 aufgrund dessen Wärmeentwicklung aus. Infolge dessen verschwenkt das Schwenkende 5a des Bimetallstreifens 5 innerhalb der Aufnahmekammer 11 des Auslösehebels 10 und die Verklinkungsstelle 12 öffnet (entklinkt), indem sich der Bimetallstreifen 5 auf die Magnetspule 6 zubewegt. Infolge der Entklinkung der Verklinkungsstelle 12 wird – getrieben durch die Federkraft der vorgespannten Druckfeder 20 – der Kontaktarm 19 in Spulenlängsrichtung 8 zur Gehäuseoberseite des Gerätegehäuses 2 hin zusammen mit dem Bewegkontakt 18b spontan verschoben und demzufolge die Kontaktstelle 18 geöffnet.Exceeds the amount of over this current path of the switching device 1 flowing current a defined threshold for a certain period of time, so bends the bimetallic strip 5 due to its heat development. As a result, the pivoting end pivots 5a of the bimetallic strip 5 inside the receiving chamber 11 the release lever 10 and the latching point 12 opens (unlocks) by the bimetallic strip 5 on the magnetic coil 6 moved. As a result of the unlatching of the latching point 12 is - driven by the spring force of the prestressed compression spring 20 - the contact arm 19 in the coil longitudinal direction 8th to the top of the housing of the device housing 2 out together with the moving contact 18b moved spontaneously and consequently the contact point 18 open.

Infolge dieser verzögerten thermischen Auslösung ist der Strompfad unterbrochen und ein Stromfluss über das Schaltgerät 1 unterbunden. Mit der Verschiebung des Kontakthebels 19 wird ein wiederum gehäuseoberseitig aus dem Gerätegehäuse 2 heraus geführter Druckknopf 21, der mittels einer Druckfeder 22 federbelastet ist, ebenfalls in Spulenlängsrichtung 8 verschoben. Ein aus dem Gerätegehäuse 2 oberseitig herausgeführter Stößel 23 wird vom Kontaktarm 18 ebenfalls in Spulenlängsrichtung 8 mitbewegt. Durch Betätigung des Druckknopfes 21 bzw. des Stößels 23 ist der Kontaktarm 18 nach erfolgter thermischer Auslösung wiederum in den in den 1 und 2 dargestellten Zustand in Gegenrichtung entlang der Spulenlängsrichtung 8 verschiebbar und sowohl die Verklinkungsstelle 12 als auch die Kontaktstelle 18 erneut schliessbar.As a result of this delayed thermal tripping the current path is interrupted and a current flow through the switching device 1 prevented. With the displacement of the contact lever 19 In turn, a housing upper side of the device housing 2 led out push button 21 that by means of a compression spring 22 spring-loaded, also in the coil longitudinal direction 8th postponed. One out of the device housing 2 on the upper side brought out plunger 23 gets from the contact arm 18 also in the coil longitudinal direction 8th moved. By pressing the push button 21 or the plunger 23 is the contact arm 18 after the thermal release again in the in 1 and 2 shown state in the opposite direction along the coil longitudinal direction 8th slidable and both the latching point 12 as well as the contact point 18 closed again.

Im Falle eines über den Strompfad des Schaltgerätes 1 fließenden Kurzschlussstroms erfolgt eine unverzögerte elektromagnetische Auslösung, indem infolge des von der Magnetspule 6 aufgebauten magnetischen Feldes der Magnetanker 7 in die Magnetspule 6 hineingezogen wird. Diese Bewegung des Magnetankers 7 in Gegenrichtung der Spulenlängsrichtung 8 wird auf den Auslösehebel 10 übertragen, so dass dieser um die Drehachse 13 verschwenkt und hierdurch das Schwenkende 5a des Bimetallstreifens 5 ebenfalls in Richtung der Spulenlängsache 8 verschwenkt. Hierdurch wird die Verklinkungsstelle 12 wiederum geöffnet mit der Folge, dass der Kontaktarm 19 in Spulenlängsrichtung 8 verschoben und die Kontaktstelle 18 geöffnet wird.In the case of one over the current path of the switching device 1 flowing short-circuit current is an instantaneous electromagnetic tripping, by virtue of the magnetic coil 6 built-up magnetic field of the armature 7 in the magnetic coil 6 is involved. This movement of the magnet armature 7 in the opposite direction of the coil longitudinal direction 8th gets on the release lever 10 transferred so that this around the rotation axis 13 pivots and thereby the pivoting end 5a of the bimetallic strip 5 also in the direction of the coil length 8th pivoted. This will be the Verklinkungsstelle 12 turn open with the result that the contact arm 19 in the coil longitudinal direction 8th postponed and the contact point 18 is opened.

Wäre der Magnetanker 7 aus einem Vollmaterial gebildet, so würden durch hochfrequente Stromanteile erzeugte Wirbelstromverluste den Magnetanker 7 in derart hohem Masse erwärmen, dass Bauteile, insbesondere des magnetischen Kreises des elektromagnetischen Auslösers, zerstört werden können.Would be the magnet armature 7 formed from a solid material, so eddy current losses generated by high-frequency current components would be the armature 7 to such a high temperature that components, in particular the magnetic circuit of the electromagnetic release, can be destroyed.

Um die Erwärmung des Magnetankers in zerstörungsfreien Grenzen und hierzu die Wirbelstromverluste möglichst gering zu halten, ist der Magnetanker 7 als Blechpaket aufgebaut.In order to keep the heating of the armature in nondestructive limits and this the eddy current losses as low as possible, is the armature 7 constructed as a laminated core.

Die 2a und 2b zeigen den Magnetanker 7 als Blechpaket mit einer Anzahl von Blechlamellen oder Ankerblechen 7c, die durch Isolierschichten 7e gegeneinander isoliert sind. Vergleichsweise deutlich erkennbar ist in den 3a und 3b eine Anschlagkante 7d des im Bereich des Koppelendes 7a hammerartig ausgebildeten Magnetankers 7. Mit dieser Anschlagkante 7d wirkt der Magnetanker 7 mit einer korrespondierenden Anschlagkante 10b des Auslösehebels 10 zusammen.The 2a and 2 B show the magnet armature 7 as a laminated core with a number of laminations or laminations 7c passing through insulating layers 7e isolated from each other. Comparatively clearly recognizable in the 3a and 3b a stop edge 7d in the area of the coupling end 7a hammer-like magnet armature 7 , With this stop edge 7d the magnet armature acts 7 with a corresponding stop edge 10b the release lever 10 together.

Die Länge l des Magnetankers 7 beträgt beispielsweise 25 mm bis 26 mm, während dessen Breite b beispielsweise 5 mm bis 6 mm beträgt. Die Dicke d des Magnetankers 7 beträgt beispielsweise 1,5 mm bis 2,5 mm. Das Verhältnis von Kernlänge l zur Kerndicke d des Magnetankers 7 beträgt etwa 13:1, während das Verhältnis von Kernbreite b zur Kerndicke d etwa 3:1 beträgt. Die Dicke der Blechlamellen 7c ergibt sich aus der Kernbreite d dividiert durch die Anzahl der im Blechpaket des Magnetankers 7 paketierten Blechlamellen bzw. Ankerblechen 7c. Die Isolierschichten 7e zwischen den einzelnen Blechlamellen 7c können durch Lackschichten und/oder Isolierfolien realisiert sein. Im Magnetanker 7 sind vorzugsweise Elektrobleche aus Silizium-Eisen mit einem spezifischen Widerstand von ca. 0,5 Ohm mm²/m und einer Permeabilität von 10.000 bis 20.000 gestapelt.The length l of the magnet armature 7 For example, 25 mm to 26 mm, while the width b, for example, 5 mm to 6 mm. The thickness d of the magnet armature 7 is for example 1.5 mm to 2.5 mm. The ratio of core length l to the core thickness d of the magnet armature 7 is about 13: 1, while the ratio of core width b to core thickness d is about 3: 1. The thickness of the laminations 7c results from the core width d divided by the number in the laminated core of the magnet armature 7 Packaged laminations or laminations 7c , The insulating layers 7e between the individual laminations 7c can be realized by lacquer layers and / or insulating films. In the magnet armature 7 For example, silicon iron electrical sheets having a resistivity of about 0.5 ohm mm ² / m and a permeability of 10,000 to 20,000 are preferably stacked.

Das mit dem lammellierten Magnetanker 7 ausgeführte Schaltgerät 1 ist somit als Schutzschalter zur primärseitigen Absicherung eines von einem Wechselstromnetz versorgten Schaltnetzteils, das wiederum beispielsweise eine 24V(DC)-Anlage mit einem Gleichstrom und einer Gleichspannung versorgt, besonders geeignet. Das wechselstromseitig eingesetzte Schaltgerät 1 stellt einen zuverlässigen Schutz des Schaltnetzteils gegen Überlast und Kurzschluss sicher und bleibt auch dann funktionsfähig, wenn beispielsweise ein Filterbaustein des Schaltnetzteils ausfällt und hochfrequente Stromanteile auf das Schaltgerät zurück wirken.The one with the lamellar magnet armature 7 executed switching device 1 is thus particularly suitable as a circuit breaker for primary side protection of a supplied by an AC power switching power supply, which in turn supplies, for example, a 24V (DC) system with a DC and DC voltage. The alternating current used switching device 1 ensures reliable protection of the switching power supply against overload and short circuit and remains functional even if, for example, a filter module of the switching power supply fails and high-frequency current components act on the switching device back.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf das offenbarte Beispiel eingeschränkt. So können die Wirbelstromverluste im Magnetanker 7 gegenüber einem Vollmaterial auch dadurch ausreichend verringert und somit die Wärmeentwicklung des magnetischen Kreises in zulässigen Grenzen gehalten werden, dass der Magnetanker 7 aus einem Werkstoff mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht. Ein solcher Werkstoff ist eine gesinterte Verbindung aus Eisenoxid und anderen Metalloxiden, so dass bei gleichzeitig ferromagnetischer Eigenschaft des Magnetankers 7 dessen elektrische Leitfähigkeit sehr gering ist, wobei der spezifische Widerstand vorzugsweise größer 200.000 Ohm mm²/m bei einer Permeabilität von 1.000 bis 15.000 ist.Although the invention has been described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited to the disclosed example. So can the eddy current losses in the armature 7 This also sufficiently reduced compared to a solid material and thus the heat development of the magnetic circuit are kept within acceptable limits that the armature 7 consists of a material with low electrical conductivity. Such a material is a sintered compound of iron oxide and other metal oxides, so that at the same time ferromagnetic property of the armature 7 its electrical conductivity is very low, wherein the specific resistance is preferably greater than 200,000 ohms mm ² / m at a permeability of 1,000 to 15,000.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schaltgerätswitchgear
22: Gerätegehäuse/-halbschaleEquipment Housing / -halbschale
3a3a: KontaktanschlussContact Termination
3b3b: Magnetanschlussmagnetic connection
3c3c: Anschlusskontaktconnection contact
4a, b4a, b: Anschlusskontaktconnection contact
55: Schutzelement/BimetallstreifenProtector / bimetallic strip
5a5a: Schwenkendepivoting
5b5b: Fixierendefixing
66: Magnetspulesolenoid
6a, b6a, b: Spulenendecoil end
77: Magnetankerarmature
7a7a: Koppelendecoupling end
7b7b: Ausschnittneckline
7c7c: Blechlamellelamination
7d7d: Anschlagkantestop edge
7e7e: Isolierschichtinsulating
88th: SpulenlängsrichtungCoils longitudinally
99: Kontaktschiene/-platteContact bar / plate
1010: Auslösehebelsear
10a10a: Nockecam
10b10b: Anschlagkantestop edge
1111: Aufnahmekammerreceiving chamber
1212: Verklinkungsstellelatching
12a, b12a, b: Klinkepawl
1313: Drehachseaxis of rotation
1414: Handauslösermanual release
1515: Druckfedercompression spring
1616: GewindestiftSet screw
16a16a: Spitzetop
1717: Justierstegadjusting web
1818: Kontaktstellecontact point
18a18a: Festkontaktfixed contact
18b18b: Bewegkontaktmoving contact
1919: Kontakthebelcontact lever
19a, b19a, b: L-SchenkelL-leg
2020: Druckfedercompression spring
2121: Druckknopfpush-button
2222: Druckfedercompression spring
2323: Stößeltappet
bb: Kernbreitecore width
dd: Kerndickecore thickness
ll: Kernlängecore length

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3211246 C1 [0004]
DE 4242516 A1 [0004]
DE 102006027140 A1 [0004]

Claims

Electrical switching device ( 1 ), in particular for the protection of a switching power supply, with within a device housing ( 2 ) - one of a fixed contact ( 18a ) and a moving contact ( 18b ) formed contact point ( 18 ), - an electromagnetic release whose magnetic coil ( 6 ) with the contact point ( 18 ) is electrically conductively connected, and - one on a Verklinkungsstelle ( 12 ) acting trigger ( 10 ), which is connected to one in the magnetic coil ( 6 ) coaxial with the coil longitudinal direction ( 8th ) movable magnet armature ( 7 ) cooperates, - in which only in the coil longitudinal direction ( 8th ) extending armature ( 7 ) as a result of an electromagnetic tripping case in the coil longitudinal direction ( 8th ) and over the release lever ( 10 ) the latching point ( 12 ), and - wherein the magnet armature ( 7 ) as a laminated laminated core with a number of, preferably mutually insulated, laminations ( 7c ) is trained.

Electrical switching device ( 1 ), in particular for the protection of a switching power supply, with within a device housing ( 2 ) - one of a fixed contact ( 18a ) and a moving contact ( 18b ) formed contact point ( 18 ), - an electromagnetic release whose magnetic coil ( 6 ) with the contact point ( 18 ) is electrically conductively connected, and - one on a Verklinkungsstelle ( 12 ) acting trigger ( 10 ), which is connected to one in the magnetic coil ( 6 ) coaxial with the coil longitudinal direction ( 8th ) movable magnet armature ( 7 ) cooperates, - in which only in the coil longitudinal direction ( 8th ) extending armature ( 7 ) as a result of an electromagnetic tripping case in the coil longitudinal direction ( 8th ) and over the release lever ( 10 ) the latching point ( 12 ), and - wherein the magnet armature ( 7 ) consists of a material with low electrical conductivity and medium to high permeability, in particular a permeability μ _r > 1000 exists.

Electrical switching device ( 1 ) according to claim 1 or 2, - wherein the latching point ( 12 ) between a moving contact ( 18b ) the contact point ( 18 ) supporting contact arm ( 19 ) and a protective element acting as a thermal trigger ( 5 ), in particular in the form of a bimetallic strip, is formed.

Electrical switching device ( 1 ) according to claim 3, wherein the magnetic coil ( 6 ) of the electromagnetic actuator via the protective element ( 5 ) with the contact point ( 18 ) is electrically connected.

Electrical switching device ( 1 ) according to claim 3 or 4, - wherein a first pawl ( 12a ) the latching point ( 12 ) directly on the protective element ( 5 ) is fixed or coupled to it, and - wherein the second pawl ( 12b ) the latching point ( 12 ) on the moving contact ( 18b ) facing away from the leg end of the contact arm ( 19 ), preferably formed on this, or is coupled thereto.

Electrical switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, - wherein the magnet armature ( 7 ) with the release lever ( 10 ) via an armature-side cutout ( 7b ) and an engaging lever-side cam ( 10a ), and - wherein the release lever ( 10 ) with the end fixed, preferably clamped, protective element ( 5 ) about which the fixating ( 5b ) facing away from pivoting end ( 5a ) is coupled.

Electrical switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the core length (l) of the magnet armature ( 7 ) less than or equal to 50 mm and the core width (b) of the armature ( 7 ) is less than or equal to 10 mm and the core thickness (d) of the magnet armature ( 7 ) is less than or equal to 4 mm.

Electrical switching device ( 1 ) according to claim 1, wherein the sheet thickness (s) of the individual laminations ( 7c ) about 2 mm divided by the number of laminations ( 7c ) plus the insulating layer ( 7e ) is between the lamellar layers.

Electrical switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, with an L-shaped contact arm ( 19 ), of which the Verklinkungsstelle ( 12 ) leading L-leg ( 19b ) is resiliently biased, wherein in the triggering case with unlatched Verklinkungsstelle ( 12 ) the spring force a displacement of the contact lever ( 19 ) parallel to the coil longitudinal direction ( 8th ) and the contact point ( 18 ) opens.

Electrical switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, with one of the device housing ( 2 ) and on the spring-loaded contact arm ( 19 ) Activation button ( 21 ) for at least approximately simultaneous closing of the contact point opened in the triggering case ( 18 ) and the latching point opened in the event of activation ( 12 ).

Electrical switching device ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, with one of the device housing ( 2 ) and the magnet armature ( 7 ) attacking manual release ( 14 ) for manually triggering the latching point ( 12 ).

Electrical switching device ( 1 ) according to one of claims 3 to 11, wherein the protective element ( 5 ) of the thermal release a directly or indirectly current-heated bimetallic strip ( 5 ) is that between whose fixating ( 5b ) and its pivoting leg ( 5a ) one of the pawls ( 12a ) the latching point ( 12 ) wearing.