DE202018006329U1 - Schaltvorrichtung - Google Patents

Abstract

Schaltvorrichtung (100), aufweisend
- einen entlang einer Bewegungsrichtung beweglichen Magnetanker (5) mit einem magnetischen Kern (6) und
- ein den Magnetanker (5) bei einem Schaltvorgang bewegender magnetischer Kreis mit einem Joch (9), wobei
die Schaltvorrichtung (100) ein erstes Element, das durch eines ausgewählt aus dem magnetischen Kern (6) und dem Joch (9) gebildet wird, und ein zweites Element, das durch das andere ausgewählt aus dem magnetischen Kern (6) und dem Joch (9) gebildet wird, aufweist,
das erste Element in einer dem zweiten Element zugewandten Außenfläche (92, 692) eine zylindrische Öffnung (90, 690) mit einer Zylinderachse entlang der Bewegungsrichtung und einer die Zylinderachse umgebenden Öffnungsinnenwand (91, 691) aufweist und
das zweite Element eine erste Fläche (61, 961), die sich während des Schaltvorgangs zumindest teilweise innerhalb der zylindrischen Öffnung (90, 690) bewegt und die der Öffnungsinnenwand (91, 691) zugewandt ist, und eine zweite Fläche (62, 962), die der Außenfläche (92, 692) zugewandt ist, aufweist.

Description

• Es wird eine Schaltvorrichtung angegeben.
• Die Schaltvorrichtung ist insbesondere als ein durch elektrisch leitenden Strom betreibbarer, elektromagnetisch wirkender, fernbetätigter Schalter ausgebildet. Die Schaltvorrichtung kann über einen Steuerstromkreis aktiviert werden und kann einen Laststromkreis schalten. Insbesondere kann die Schaltvorrichtung als Relais oder als Schütz, insbesondere als Leistungsschütz, ausgebildet sein. Besonders bevorzugt kann die Schaltvorrichtung als gasgefüllter Leistungsschütz ausgebildet sein.
• Eine mögliche Anwendung von derartigen Schaltvorrichtungen, insbesondere von Leistungsschützen, ist das Öffnen und Trennen von Batteriestromkreisen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen wie etwa elektrisch oder teilelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen. Diese können beispielsweise rein batteriebetriebene Fahrzeuge (BEV: „Battery Electric Vehicle“), über eine Steckdose oder Ladestation aufladbare Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV: „Plug-in Hybrid Electric Vehicle“) und Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV: „Hybrid Electric Vehicle“) sein. Dabei werden in der Regel sowohl der Plusals auch der Minuskontakt der Batterie mit Hilfe eines Leistungsschützes getrennt. Diese Auftrennung erfolgt im Regelbetrieb beispielsweise im Ruhezustand des Fahrzeuges sowie auch im Falle einer Störung wie etwa einem Unfall oder ähnlichem. Dabei ist es die Hauptaufgabe des Leistungsschützes, das Fahrzeug spannungsfrei zu schalten und den Stromfluss zu unterbrechen.
• Zum Schließen und Unterbrechung des Laststromkreises werden Schaltkontakte mechanisch miteinander in Kontakt gebracht beziehungsweise wieder getrennt. Hierzu ist ein Schaltkontakt mit einem Magnetanker verbunden, der mittels eines Elektromagneten bewegbar ist. Beim Unterbrechen eines vorhandenen Stromflusses wird üblicherweise ein Lichtbogen erzeugt, der in möglichst kurzer Zeit zum Verlöschen gebracht werden muss, um eine Beschädigung der Schaltkontakte zu vermeiden.
• Als Löschhilfen sind mehrere Optionen bekannt, beispielsweise sind ein geeignetes Gas mit hohem Gasdruck und Magnete, die den Lichtbogen verlängern, weit verbreitet. Eine weitere Möglichkeit liegt darin, den sich öffnenden Schaltspalt zwischen den Schaltkontakten zu vergrößern. Die limitierende Größe bei der Vergrößerung des Schaltspaltes ist die damit einhergehende Vergrößerung des magnetischen Spaltes, üblicherweise zwischen dem Magnetanker und einem Joch des Elektromagneten. Je größer der magnetische Spalt in Ruhestellung jedoch ist, desto geringer ist die magnetische Kraft, um den Schalter wieder zu schließen. Bei einer sogenannten Platte-Platte-Konstellation sind die den magnetischen Spalt bildenden Flächen des Magnetankers und des Jochs senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordnet, so dass der magnetische Spalt dieselbe Größe wie der Schaltspalt aufweist. Bei einer sogenannten Kegel-Kegel-Konstellation sind die entsprechenden Flächen als parallele Kegelflächen ausgebildet, die beispielsweise in einem 45°-Winkel zur Bewegungsrichtung ausgerichtet sind, so dass der magnetische Spalt, also der Abstand der Kegelflächen zueinander, kleiner als der Bewegungsspielraum der Kegelflächen zueinander und somit kleiner als der Schaltspalt ist. Jedoch sind auch bei einer solchen Geometrie die Größen des magnetischen Spalts und somit auch des Schaltspalts erheblich begrenzt.
• Es ist zumindest eine Aufgabe, eine Schaltvorrichtung anzugeben, besonders bevorzugt eine Schaltvorrichtung, bei der beschriebene Nachteile des Standes der Technik vermieden oder zumindest verringert werden können.
• Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Schaltvorrichtung einen entlang einer Bewegungsrichtung beweglichen Magnetanker und magnetischen Kreis auf. Bei einem Schaltvorgang kann der magnetische Kreis aktiviert werden und durch ein Magnetfeld den Magnetanker entlang der Bewegungsrichtung bewegen. Durch eine Bewegung des Magnetankers kann ein mechanischer Kontakt zwischen zumindest zwei Kontakten der Schaltvorrichtung hergestellt werden.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine Schaltvorrichtung zumindest einen feststehenden Kontakt und zumindest einen beweglichen Kontakt auf. Der zumindest eine feststehende Kontakt und der zumindest eine bewegliche Kontakt sind dazu vorgesehen und eingerichtet, einen an die Schaltvorrichtung anschließbaren Laststromkreis ein- und auszuschalten. Der bewegliche Kontakt ist in der Schaltvorrichtung entsprechend derart zwischen einem nicht-durchschaltenden Zustand und einem durchschaltenden Zustand der Schaltvorrichtung bewegbar, dass der bewegliche Kontakt im nicht-durchschaltenden Zustand der Schaltvorrichtung vom zumindest einen feststehenden Kontakt beabstandet und damit galvanisch getrennt ist und im durchschaltenden Zustand einen mechanischen Kontakt zum zumindest einen feststehenden Kontakt aufweist und damit galvanisch mit dem zumindest einen feststehenden Kontakt verbunden ist. Im durchschaltenden Zustand berührt der bewegliche Kontakt somit mit zumindest einer Kontaktfläche zumindest eine Kontaktfläche des zumindest einen feststehenden Kontakts. Der Abstand des beweglichen Kontakts, insbesondere der besagten Kontaktfläche des beweglichen Kontakts, vom zumindest einen feststehenden Kontakt, insbesondere der besagten Kontaktfläche des zumindest einen feststehenden Kontakts, im nicht-durchschaltenden und damit getrennten Zustand wird hier und im Folgenden auch als Schaltspalt bezeichnet und gibt den maximalen Bewegungsspielraum und damit den maximal erreichbaren Abstand der Kontakte und insbesondere ihrer Kontaktflächen zueinander an. Besonders bevorzugt weist die Schaltvorrichtung zumindest zwei feststehende Kontakte auf, die voneinander getrennt in der Schaltvorrichtung angeordnet sind und die auf die beschriebene Weise je nach Zustand des beweglichen Kontakts durch den beweglichen Kontakt elektrisch leitend miteinander verbunden oder elektrisch voneinander getrennt sein können.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltvorrichtung ein Gehäuse auf, in dem der bewegliche Kontakt und der zumindest eine feststehende Kontakt oder die zumindest zwei feststehenden Kontakte angeordnet sind. Der bewegliche Kontakt kann insbesondere vollständig im Gehäuse angeordnet sein. Dass ein feststehender Kontakt im Gehäuse angeordnet ist, kann insbesondere bedeuten, dass zumindest der Kontaktbereich des feststehenden Kontakts, der im durchschaltenden Zustand in mechanischem Kontakt zum beweglichen Kontakt steht, innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Zum Anschluss einer Zuleitung eines durch die Schaltvorrichtung zu schaltenden Stromkreises kann ein im Gehäuse angeordneter feststehender Kontakt von außen, also von außerhalb des Gehäuses, elektrisch kontaktierbar sein. Hierzu kann ein im Gehäuse angeordneter feststehender Kontakt mit einem Teil aus dem Gehäuse herausragen und außerhalb des Gehäuses eine Anschlussmöglichkeit für eine Zuleitung aufweisen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Kontakte in einer Gasatmosphäre im Gehäuse angeordnet. Das kann insbesondere bedeuten, dass der bewegliche Kontakt vollständig in der Gasatmosphäre im Gehäuse angeordnet ist und dass weiterhin zumindest Teile des oder der feststehenden Kontakte, etwa der oder die Kontaktbereiche des oder der feststehenden Kontakte, in der Gasatmosphäre im Gehäuse angeordnet sind. Die Schaltvorrichtung kann entsprechend besonders bevorzugt eine gasgefüllte Schaltvorrichtung wie etwa ein gasgefülltes Schütz sein.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Kontakte, das bedeutet der bewegliche Kontakt vollständig sowie zumindest Teile des oder der feststehenden Kontakte, in einer Schaltkammer innerhalb des Gehäuses angeordnet, in der sich das Gas, also zumindest ein Teil der Gasatmosphäre, befindet. Das Gas kann bevorzugt einen Anteil von zumindest 50% H₂ aufweisen. Zusätzlich zum Wasserstoff kann das Gas ein inertes Gas aufweisen, besonders bevorzugt N₂ und/oder eines oder mehrere Edelgase.
  Die Schaltkammer kann einen Schaltkammerboden und eine Schaltkammerwand aufweisen. Der bewegliche Kontakt kann mit einer Achse verbunden sein, wobei die Achse durch eine Öffnung im Schaltkammerboden hindurchragt. Die Schaltkammerwand kann zumindest eine Öffnung aufweisen, wobei der zumindest eine feststehende Kontakt durch die Öffnung in der Schaltkammerwand hindurchragen kann. Weist die Schaltvorrichtung mehrere feststehende Kontakte auf, kann die Schaltkammerwand bevorzugt für jeden der feststehenden Kontakte eine entsprechende Öffnung aufweisen. Die Schaltkammerwand kann besonders bevorzugt kappenförmig ausgeformt und ein- oder mehrteilig sein. Der Schaltkammerboden kann besonders bevorzugt plattenartig ausgebildet und ebenfalls ein- oder mehrteilig sein. Alternativ können der Schaltkammerboden und die Schaltkammerwand auch umgekehrt ausgeformt sein. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass der Schaltkammerboden und die Schaltkammerwand beide kappenförmig ausgebildet sind. Unabhängig von der Form der Schaltkammerwand und dem Schaltkammerboden können diese besonders bevorzugt so zueinander angeordnet sein, dass ein bis auf die vorab beschriebenen Öffnungen umschlossener Raum gebildet wird, in dem die weiter oben beschriebenen Schaltvorgänge stattfinden.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Magnetanker einen magnetischen Kern auf. Der magnetische Kern kann bevorzugt mit oder aus einem ferromagnetischen Material sein. Durch ein im magnetischen Kreis erzeugbares Magnetfeld kann insbesondere der magnetische Kern bewegt werden. Insbesondere kann der magnetische Kreis ein Joch aufweisen, gegen das der Magnetanker, insbesondere der magnetische Kern, zur Durchführung eines Schaltvorgangs gezogen wird. Das Joch kann bevorzugt Reineisen oder eine niedrig dotierte Eisenlegierung aufweisen oder daraus sein.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der bewegliche Kontakt mittels des Magnetankers bewegbar, um die vorab beschriebenen Schaltvorgänge zu bewirken. Der bewegliche Kontakt kann somit mit dem Magnetanker verbunden sein. Der Magnetanker kann hierzu wie vorab beschrieben insbesondere eine Achse aufweisen, die an einem Ende mit dem beweglichen Kontakt derart verbunden ist, dass der bewegliche Kontakt vermittels der Achse bewegbar ist, also bei einer Bewegung der Achse durch diese ebenfalls bewegt wird. Die Achse kann weiterhin mit dem magnetischen Kern verbunden sein, besonders bevorzugt an einem dem beweglichen Kontakt entgegengesetzten Ende der Achse, das besonders bevorzugt außerhalb der Schaltkammer angeordnet ist. Die Achse kann eine Haupterstreckungsrichtung aufweisen, die vom magnetischen Kern zum beweglichen Kontakt reicht und die der Bewegungsrichtung des Magnetankers entspricht. Das Joch kann eine Öffnung aufweisen, durch die die Achse des Magnetankers hindurch ragt. Insbesondere können das Joch sowie die weiteren Bauteile des magnetischen Kreises wie beispielsweise eine Spule außerhalb der Schaltkammer angeordnet sein.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltvorrichtung ein erstes Element, das durch eines ausgewählt aus dem magnetischen Kern und dem Joch gebildet wird, und ein zweites Element, das durch das andere ausgewählt aus dem magnetischen Kern und dem Joch gebildet wird, auf. Das erste Element kann in einer dem zweiten Element zugewandten Außenfläche eine zylindrische Öffnung mit einer Zylinderachse entlang der Bewegungsrichtung und einer die Zylinderachse umgebenden Öffnungsinnenwand aufweisen. Weiterhin kann das zweite Element eine erste Fläche, die sich während des Schaltvorgangs zumindest teilweise innerhalb der zylindrischen Öffnung bewegt und die der Öffnungsinnenwand zugewandt ist, und eine zweite Fläche, die der Außenfläche zugewandt ist, aufweisen.
• Beispielsweise werden in einem ersten Fall das erste Element durch das Joch und das zweite Element durch den magnetischen Kern gebildet. In diesem ersten Fall weist das Joch in einer dem magnetischen Kern zugewandten Außenfläche eine zylindrische Öffnung auf. Die zylindrische Öffnung weist eine Zylinderachse entlang der Bewegungsrichtung und eine die Zylinderachse umgebende Öffnungsinnenwand auf. Vorab und im Folgenden können sich Begriffe wie „zylindrisch“ und „Zylinderform“ bevorzugt auf gerade Zylinderformen mit kreisrundem, elliptischem oder polygonalem Grundflächenquerschnitt beziehen. Die zylindrische Öffnung kann besonders bevorzugt einen größeren Querschnitt als die Öffnung aufweisen, durch die die Achse durch das Joch hindurch ragt. Insbesondere kann die zylindrische Öffnung als Sackloch ausgebildet sein, das in das Joch entlang der Bewegungsrichtung des Magnetankers hinein ragt und das eine Bodenfläche aufweist, in der die Öffnung angeordnet ist, durch die die Achse durch das Joch hindurch ragt.
• Weiterhin weist im ersten Fall der magnetische Kern eine erste Fläche auf, die sich während des Schaltvorgangs zumindest teilweise innerhalb der zylindrischen Öffnung bewegt und die der Öffnungsinnenwand zugewandt ist. Die Öffnungsinnenfläche kann somit die erste Fläche umschließen. Weiterhin weist der magnetische Kern eine zweite Fläche auf, die der Außenfläche zugewandt ist. Die zweite Fläche ist insbesondere außerhalb der zylindrischen Öffnung angeordnet. Die Öffnungsinnenfläche und die erste Fläche können besonders bevorzugt parallel zueinander sein und sich insbesondere entlang der Bewegungsrichtung erstrecken. Besonders bevorzugt sind die Öffnungsinnenfläche und die erste Fläche Zylinderflächen von Zylinderformen mit kreisrunden Grundflächenquerschnitten.
• Alternativ zu vorab beschriebene Fall können in einem zweiten Fall das erste Element durch den magnetischen Kern und das zweite Element durch das Joch gebildet werden. Die Beschreibung für den ersten Fall gilt analog auch für den zweiten Fall mit vertauschten Rollen für das Joch und den magnetische Kern. In diesem zweiten Fall weist somit der magnetische Kern in einer dem Joch zugewandten Außenfläche eine zylindrische Öffnung auf. Die zylindrische Öffnung weist eine Zylinderachse entlang der Bewegungsrichtung und eine die Zylinderachse umgebende Öffnungsinnenwand auf. Insbesondere kann die zylindrische Öffnung wiederum als Sackloch ausgebildet sein, das in den magnetischen Kern entlang der Bewegungsrichtung des Magnetankers hinein ragt und das eine Bodenfläche aufweist, in der die Öffnung angeordnet ist, durch die die Achse durch den magnetischen Kern hindurch ragt und/oder in der die Achse am magnetischen Kern befestigt ist.
• Weiterhin weist analog zum ersten Fall im zweiten Fall das Joch eine erste Fläche auf, die sich während des Schaltvorgangs zumindest teilweise innerhalb der zylindrischen Öffnung bewegt und die der Öffnungsinnenwand zugewandt ist. Die Öffnungsinnenfläche kann somit entsprechend auch in diesem Fall die erste Fläche umschließen. Weiterhin weist das Joch eine zweite Fläche auf, die der Außenfläche zugewandt ist. Die zweite Fläche ist wiederum insbesondere außerhalb der zylindrischen Öffnung angeordnet. Die Öffnungsinnenfläche und die erste Fläche können auch in diesem Fall besonders bevorzugt parallel zueinander sein und sich insbesondere entlang der Bewegungsrichtung erstrecken. Besonders bevorzugt sind auch im zweiten Fall die Öffnungsinnenfläche und die erste Fläche Zylinderflächen von Zylinderformen mit kreisrunden Grundflächenquerschnitten.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist im ersten Fall der magnetische Kern als zweites Element und im zweiten Fall das Joch als zweites Element einen Sockel auf, der sich während des Schaltvorgangs zumindest teilweise innerhalb der zylindrischen Öffnung bewegt und der die erste Fläche aufweist. Insbesondere kann der Sockel eine zylindrische Form aufweisen, also eine zylinderförmige Erhebung bilden und aus der zweiten Fläche in Richtung des ersten Elements herausragen. Der zylindrische Sockel kann eine Zylinderachse aufweisen, die entlang der Bewegungsrichtung des Magentankers verläuft. Die der Öffnungsinnenfläche zugewandte erste Fläche kann insbesondere die Mantelfläche des Sockels sein. Der Sockel kann eine dem ersten Element zugewandte Sockeloberseite aufweisen, die der vorab beschriebenen Bodenfläche der Öffnung zugewandt sein kann. Die Achse kann im ersten Fall mit dem magnetischen Kern als zweitem Element an der Sockeloberseite und somit am Sockel oder in einer Vertiefung in der Sockeloberseite und somit im Sockel am oder im magnetischen Kern befestigt sein. Im zweiten Fall mit dem Joch als zweitem Element kann die Achse durch eine in der Sockeloberseite ausgebildete Öffnung, die eine durch den Sockel und insbesondere das Joch hindurchreichende Öffnung ist, durch das Joch hindurchragen.
• Weiterhin können die Außenfläche und die zweite Fläche im Wesentlichen parallel zueinander sein. „Im Wesentlichen parallel“ kann hierbei bedeuten, dass die Außenfläche und die zweite Fläche Flächennormalen aufweisen können, die einen Winkel von weniger als 5° und bevorzugt von weniger als 2° und besonders bevorzugt von 0° einschließen. Besonders bevorzugt sind die Außenfläche und die zweite Fläche jeweils eben ausgebildet und weisen jeweils eine Flächennormale auf, die im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung ist. Weiterhin können auch die Sockeloberseite und die Bodenfläche der Öffnung im Wesentlichen parallel sein.
• Weiterhin können die erste und zweite Fläche und/oder die erste Fläche und die Sockeloberseite besonders bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind. „Im Wesentlichen senkrecht zueinander“ kann bedeuten, dass die erste und die zweite Fläche in einem Winkel von größer oder gleich 85° und kleiner oder gleich 105° oder bevorzugt von größer oder gleich 88° und kleiner oder gleich 92° oder besonders bevorzugt von 90° zueinander angeordnet sind. Darüber hinaus können auch die Öffnungsinnenwand und die Außenfläche und/oder die Öffnungsinnenwand und die Bodenfläche der Öffnung entsprechend im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein. Die erste Fläche kann bevorzugt unmittelbar an die zweite Fläche angrenzen. Weiterhin kann die erste Fläche bevorzugt unmittelbar an die Sockeloberseite angrenzen. Entsprechend kann auch die Öffnungsinnenwand bevorzugt unmittelbar an die dem zweiten Element zugewandte Außenfläche des ersten Elements angrenzen. Darüber hinaus kann die Öffnungsinnenwand bevorzugt unmittelbar an die Bodenfläche der Öffnung angrenzen.
• Bewegt sich der Magnetanker während eines Schaltvorgangs, bewegen sich das erste und zweite Element relativ zu einander. Insbesondere kann durch die vorab beschriebene geometrische Anordnung der zweiten Fläche und der Außenfläche sowie der Sockeloberseite und der Bodenfläche der Öffnung ein Abstand zwischen der zweiten Fläche und der Außenfläche sowie zwischen der Sockeloberseite und der Bodenfläche der Öffnung verändert werden. Besonders bevorzugt können die zweite Fläche und die Außenfläche und/oder die Sockeloberseite und die Bodenfläche der Öffnung in einem ausgeschalteten Zustand einen Abstand zueinander aufweisen, der dem oben beschriebenen Schaltspalt zwischen den Kontakten entspricht oder der bevorzugt größer als der Schaltspalt ist. In einem eingeschalteten Zustand der Schaltvorrichtung kann die zweite Fläche dadurch, dass der magnetische Kern durch den magnetischen Kreis entlang der Bewegungsrichtung zum Joch gezogen wird, an der Außenfläche anliegen. Alternativ oder zusätzlich kann in einem eingeschalteten Zustand die Sockeloberseite an der Bodenfläche der Öffnung anliegen. Der im ausgeschalteten Zustand vorliegende Abstand zwischen der zweiten Fläche und der Außenfläche und/oder der im ausgeschalteten Zustand vorliegende Abstand zwischen der Sockeloberseite und der Bodenfläche der Öffnung kann somit, je nachdem, welcher Spalt kleiner ist, einen Bewegungsspalt bilden, der die maximale Hubhöhe des magnetischen Kerns relativ zum Joch angibt. Ist der Bewegungsspalt größer als der Schaltspalt, kann es sich bei dem Magentanker mit dem beweglichen Kontakt um ein Überhubsystem handeln, bei dem der bewegliche Kontakt mittels einer Kontaktfeder an der Achse befestigt ist, die beim Anliegen des beweglichen Kontakts am zumindest einen feststehen Kontakt und damit beim vollständigen Schließen des Kontaktspalts einfedert, bis der magnetische Kern mit der zweiten Fläche an der Außenfläche des Jochs anliegt. Beispielsweise kann der Bewegungsspalt um kleiner oder gleich 1 mm, besonders bevorzugt um etwa 0,5 mm größer als der Schaltspalt sein.
  Weiterhin kann durch die beschriebene geometrische Anordnung ein Abstand der ersten Fläche des zweiten Elements zur Öffnungsinnenwand des ersten Elements in Richtungen senkrecht zur Bewegungsrichtung gleich bleiben. Insbesondere kann durch den Abstand zwischen der ersten Fläche und der Öffnungsinnenwand ein lateraler Spalt gegeben sein, der die erste Fläche umgibt und der im Wesentlichen unabhängig vom Schaltzustand der Schaltvorrichtung ist. Der laterale Spalt und insbesondere dessen Größe können damit im Wesentlichen unabhängig vom maximalen Bewegungsspielraum des Magnetankers sein. Der laterale Spalt kann deutlich kleiner als der Bewegungsspalt sein.
• Die hier beschriebene Schaltvorrichtung weist somit zwischen dem Joch und dem magnetischen Kern einen magnetischen Spalt auf, der durch zwei miteinander verbundene Spalte gegeben ist, nämlich durch den lateralen Spalt sowie durch den Bewegungsspalt. Dies kann wie beschrieben dadurch erreicht werden, dass der durch einen zylindrischen Teil des zweiten Elements gebildete Sockel mit der ersten Fläche als zylindrische Mantelfläche innerhalb der zylindrischen Öffnung im ersten Element bewegbar ist, während sich die zweite Fläche des zweiten Elements, aus der der Sockel herausragt, und die Außenfläche des ersten Elements, in die die zylindrische Öffnung hineinragt, sowie die Sockeloberseite und die Bodenfläche der Öffnung bevorzugt im Wesentlichen parallel gegenüber liegen. In einem Schnitt parallel zur Bewegungsrichtung durch die Achse des Magnetankers hindurch ergibt sich somit ein L-förmiger magnetischer Spalt, der die Achse ringförmig umgibt. Insbesondere können der Sockel und damit die erste Fläche in einem ausgeschalteten Zustand der Schaltvorrichtung, also in einem unangeregten Zustand des magnetischen Kreises, knapp außerhalb oder auch innerhalb der zylindrischen Öffnung im ersten Element liegen. Der Bewegungsspalt kann sehr groß gewählt werden, um einen möglichst großen Schaltspalt zwischen den Kontakten zu erreichen, während der laterale Spalt möglichst klein gewählt werden kann, um eine möglichst große magnetische Kraft während der Schaltvorgänge zu erreichen. Mit anderen Worten ist der laterale Spalt zwischen der ersten Fläche des zweiten Elements und der Öffnungsinnenwand der zylindrischen Öffnung des ersten Elements möglichst eng. Dadurch sind bei der hier beschriebenen Schaltvorrichtung der Bewegungsspielraum des Magnetankers und die magnetische Kraft, die durch den magnetischen Kreis auf den Magnetanker ausgeübt werden kann, im Wesentlichen unabhängig voneinander.
• Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
• Es zeigen:
• 1A bis 1E schematische Darstellungen einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
• 2 eine schematische Darstellung eines Teils einer Schaltvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
• 3 eine schematische Darstellung eines Teils einer Schaltvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
• In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
• In den 1A bis 1E ist ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltvorrichtung 100 gezeigt, die beispielsweise zum Schalten starker elektrischer Ströme und/oder hoher elektrischer Spannungen eingesetzt werden kann und die ein Relais oder Schütz, insbesondere ein Leistungsschütz, sein kann. In 1A ist eine dreidimensionale Schnittdarstellung gezeigt, während in 1B eine zweidimensionale Schnittdarstellung dargestellt ist. In den 1C und 1D sind vergrößerte Ausschnitte der Schaltvorrichtung 100 in verschiedenen Schaltzuständen gezeigt. Die 1E entspricht der 1C und dient zur Verdeutlichung von Bemaßungen von Elementen der Schaltvorrichtung 100. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die 1A bis 1E. Die gezeigten Geometrien sind, soweit nicht ausdrücklich beschrieben, nur exemplarisch und nicht beschränkend zu verstehen und können auch alternativ ausgebildet sein.
• Die Schaltvorrichtung 100 weist in einem Gehäuse 1 zwei feststehende Kontakte 2, 3 und einen beweglichen Kontakt 4 auf. Der bewegliche Kontakt 4 ist als Kontaktplatte ausgebildet. Die feststehenden Kontakte 2, 3 bilden zusammen mit dem beweglichen Kontakt 4 die Schaltkontakte. Das Gehäuse 1 dient vornehmlich als Berührschutz für die im Inneren angeordneten Komponenten und weist einen Kunststoff auf oder ist daraus, beispielsweise Polybutylenterephthalat (PBT) oder Glas-gefülltes PBT. Die Kontakte 2, 3, 4 können beispielsweise mit oder aus Cu, einer Cu-Legierung oder einer Mischung von Kupfer mit zumindest einem weiteren Metall, beispielsweise Wo, Ni und/oder Cr, sein.
• In den 1A bis 1C ist die Schaltvorrichtung 100 in einem Ruhezustand gezeigt, in dem, wie in den 1A und 1B erkennbar ist, der bewegliche Kontakt 4 von den feststehenden Kontakten 2, 3 beabstandet ist, so dass die Kontakte 2, 3, 4 galvanisch voneinander getrennt sind. Die gezeigte Ausführung der Schaltkontakte und insbesondere deren Geometrie sind rein beispielhaft und nicht beschränkend zu verstehen. Alternativ können die Schaltkontakte auch anders ausgebildet sein. Beispielsweise kann es möglich sein, dass nur einer der Schaltkontakte feststehend ausgebildet ist.
• Die Schaltvorrichtung 100 weist einen beweglichen Magnetanker 5 auf, der im Wesentlichen die Schaltbewegung vollzieht. Der Magnetanker 5 weist einen magnetischen Kern 6 auf, beispielsweise mit oder aus einem ferromagnetischen Material. Weiterhin weist der Magnetanker 5 eine Achse 7 auf, die durch den magnetischen Kern 6 geführt ist und an einem Achsenende fest mit dem magnetischen Kern 6 verbunden ist. Ein Teil des Magnetankers 5 ist in den 1C und 1D gezeigt. Am anderen, dem magnetischen Kern 6 gegenüberliegenden Achsenende ist der Magnetanker 5 mit dem beweglichen Kontakt 4 verbunden, der, wie in den 1A und 1B erkennbar ist, über eine Kontaktfeder 10' mit der Achse 7 verbunden ist. Die Achse 7 kann beispielsweise mit oder aus Edelstahl gefertigt sein. Die Achse 7 weist, wie in den 1C und 1D angedeutet ist, eine Haupterstreckungsrichtung auf, die sich vom magnetischen Kern 6 zum beweglichen Kontakt 4 erstreckt und die Bewegungsrichtung des Magnetankers 5 entspricht. Die Achse 7 des Magnetankers 5 ragt durch eine Öffnung im Joch 9, in der die Achse 7 geführt wird. Das Joch kann beispielsweise Reineisen oder eine niedrig dotierte Eisenlegierung aufweisen oder daraus sein.
• Der magnetische Kern 6 ist von einer Spule 8 umgeben. Die Spule 8 und ein Joch 9 bilden zusammen mit dem magnetischen Kern 6 die wesentlichen Teile eines magnetischen Kreises. Ein von außen aufschaltbarer Stromfluss in der Spule 8 erzeugt eine Bewegung des magnetischen Kerns 6 und damit des gesamten Magnetankers 5 mit einer Bewegungsrichtung entlang der Haupterstreckungsrichtung H der Achse 7, bis der bewegliche Kontakt 4 die feststehenden Kontakte 2, 3 kontaktiert. Der Magnetanker 5 bewegt sich hierbei von einer in 1C angedeuteten ersten Position, die dem Ruhezustand und gleichzeitig dem trennenden, also nicht-durchschaltendem Zustand entspricht, in eine in 1D angedeutete zweite Position, die dem aktiven, also durchschaltenden Zustand entspricht. Im aktiven Zustand sind die Kontakte 2, 3, 4 galvanisch miteinander verbunden. Wird der Stromfluss in der Spule 8 unterbrochen, wird der Magnetanker 5 durch eine oder mehrere Federn 10 wieder in die erste Position bewegt. Die Schaltvorrichtung 100 befindet sich dann wieder im Ruhezustand, in dem die Kontakte 2, 3, 4 geöffnet sind. In 1B ist hierzu der Schaltspalt S angedeutet, also der im ausgeschalteten Zustand maximal vorliegende Abstand zwischen den sich im eingeschalteten Zustand berührenden Kontaktflächen der Kontakte 2, 3, 4.
• Beim Öffnen der Kontakte 2, 3, 4 kann ein Lichtbogen entstehen, der die Kontaktflächen beschädigen kann. Dadurch kann die Gefahr bestehen, dass die Kontakte 2, 3, 4 durch eine durch den Lichtbogen hervorgerufene Verschweißung aneinander „kleben“ bleiben und nicht mehr voneinander getrennt werden. Um die Entstehung derartiger Lichtbögen zu verhindern oder wenigstens um die Löschung von auftretenden Lichtbögen zu unterstützen, ist es wünschenswert, dass der Schaltspalt S möglichst groß ist. Weiterhin sind die Kontakte 2, 3, 4 in einer Gasatmosphäre angeordnet, so dass die Schaltvorrichtung 100 als gasgefülltes Relais oder gasgefüllter Schütz ausgebildet ist. Hierzu sind die Kontakte 2, 3, 4 innerhalb einer Schaltkammer 11, gebildet durch eine Schaltkammerwand 12 und einen Schaltkammerboden 13, in einem hermetisch abgeschlossenen Teil des Gehäuses 1 angeordnet. Das Gehäuse 1 und insbesondere der hermetisch abgeschlossene Teil des Gehäuses 1 umgibt den Magnetanker 5 und die Kontakte 2, 3, 4 vollständig. Der hermetisch abgeschlossene Teil des Gehäuses 1 und damit auch die Schaltkammer 11 sind mit einem Gas 14 gefüllt. Das Gas 14, das durch einen Gasfüllstutzen 15 im Rahmen der Herstellung der Schaltvorrichtung 100 eingefüllt werden kann, kann besonders bevorzugt Wasserstoffhaltig sein. Insbesondere kann das Gas 14 zumindest 50% oder mehr H₂ in einem inerten Gas wie N₂ und/oder einem oder mehreren Edelgasen aufweisen, da Wasserstoff-haltiges Gas die Löschung von Lichtbögen fördern kann.
• Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schaltkammerwand 12 kappenförmig ausgebildet und kann ein- oder mehrteilig sein. Der Schaltkammerboden 13 ist plattenartig ausgebildet und kann ebenfalls ein- oder mehrteilig sein. Durch Öffnungen im Schaltkammerboden 13 und in der Schaltkammerwand 12 können die mit dem beweglichen Kontakt 4 verbundene Achse 7 sowie die feststehenden Kontakte 2, 3 durch die besagten Teile hindurchragen. Die Schaltkammerwand 12 und der Schaltkammerboden 13 umgeben somit einen Raum, in dem die Schaltvorgänge stattfinden. Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel sind auch andere Geometrien der Schaltkammerwand 12 und des Schaltkammerbodens 13 möglich. Die Schaltkammerwand 12 und/oder der Schaltkammerboden 13 oder zumindest Teile davon können beispielsweise mit oder aus einem Metalloxid wie etwa Al₂O₃ oder aus einem Polymer wie beispielsweise ein Polyoxymethylen (POM), insbesondere mit der Struktur (CH₂O)_n, gefertigt sein oder ein solches Material aufweisen.
• Um wie vorab beschrieben einen möglichst großen Schaltspalt S zu erreichen, ist es erforderlich, dass der Magnetanker 5 eine möglichst große Bewegungsfreiheit entlang der durch die Haupterstreckungsrichtung H der Achse 7 gegebene Bewegungsrichtung, also in den gezeigten Darstellungen in einer vertikalen Richtung, aufweist. Gleichzeitig ist es wünschenswert, dass der magnetische Spalt zwischen dem magnetischen Kern 6 und dem Joch 9 möglichst klein ist, um eine möglichst große magnetische Kraft für die Schaltvorgänge zu erreichen.
• Die Schaltvorrichtung 100 weist hierzu ein erstes Element, das durch eines ausgewählt aus dem magnetischen Kern 6 und dem Joch 9 gebildet wird, und ein zweites Element, das durch das andere ausgewählt aus dem magnetischen Kern 6 und dem Joch 9 gebildet wird, auf, wobei das erste Element in einer dem zweiten Element zugewandten Außenfläche eine zylindrische Öffnung mit einer Zylinderachse entlang der Bewegungsrichtung und einer die Zylinderachse umgebenden Öffnungsinnenwand aufweist und wobei das zweite Element eine erste Fläche, die sich während des Schaltvorgangs zumindest teilweise innerhalb der zylindrischen Öffnung bewegt und die der Öffnungsinnenwand zugewandt ist, und eine zweite Fläche, die der Außenfläche zugewandt ist, aufweist. Im Folgenden wird ein erster Fall beschrieben, bei dem das erste Element durch das Joch 9 und das zweite Elemente durch den magnetischen Kern 6 gebildet werden. Entsprechend weist das Joch 9 eine zylindrische Öffnung 90 auf. Die Öffnung 90 weist eine Öffnungsinnenwand 91 auf und erstreckt sich zylinderförmig entlang der Bewegungsrichtung des Magnetankers 5 von einer dem magnetischen Kern 6 zugewandten Außenfläche 92 in das Joch 9 hinein. Wie in den 1A und 1B erkennbar ist, weist die zylindrische Öffnung 90 einen größeren Querschnitt als die Öffnung auf, durch die die Achse 7 durch das Joch 9 hindurch ragt. Hierzu ist die zylindrische Öffnung 90 als Sackloch ausgebildet, das von der Außenfläche 92 her entlang der Bewegungsrichtung des Magnetankers 5 in das Joch 9 hinein ragt und das eine Bodenfläche aufweist, in der die Öffnung 90 angeordnet ist, durch die die Achse 7 durch das Joch 9 hindurch ragt.
• Der magnetische Kern 6 weist eine erste Fläche 61 auf, die sich während eines Schaltvorgangs zumindest teilweise innerhalb der zylindrischen Öffnung 90 bewegt und die der Öffnungsinnenwand 91 zugewandt ist. Weiterhin weist der magnetische Kern 6 eine zweite Fläche 62 auf, die der Außenfläche 92 des Jochs 9 zugewandt ist und die unabhängig vom Schaltzustand des Schaltvorrichtung 100 außerhalb der zylindrischen Öffnung 90 angeordnet ist. Wie in den Figuren gezeigt ist, weist der magnetische Kern 6 hierzu einen Sockel 60 auf, der sich während der Schaltvorgänge zumindest teilweise innerhalb der zylindrischen Öffnung 90 bewegt und der eine zylinderförmige, aus der zweiten Fläche 62 in Richtung des Jochs 9 herausragendes Erhebung bildet. Die erste Fläche 61 wird durch die Mantelfläche des zylindrischen Sockels 60 gebildet. Der Sockel 60 weist weiterhin eine dem Joch 9 zugewandte Sockeloberseite 63 auf. Die Achse 7 kann wie gezeigt am Sockel 60 und insbesondere in einer Vertiefung in der Sockeloberseite 63 und somit im Sockel 60 am magnetischen Kern 6 befestigt sein.
• Die Öffnungsinnenfläche 91 und die erste Fläche 61 sind besonders bevorzugt parallel zueinander und sind Mantelflächen von Zylinderformen mit bevorzugt kreisrunden Grundflächenquerschnitten. Die Öffnungsinnenfläche 91 umschließt somit die erste Fläche 61. Weiterhin sind auch die Außenfläche 92 und die zweite Fläche 62 parallel zueinander angeordnet. Wie gezeigt sind die Außenfläche 92 und die zweite Fläche 62 bevorzugt jeweils eben und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Magnetankers 5 ausgebildet. Besonders bevorzugt können die erste und zweite Fläche 61, 62 somit im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein und in einem Winkel α von größer oder gleich 85° und kleiner oder gleich 105° oder bevorzugt von größer oder gleich 88° und kleiner oder gleich 92° oder besonders bevorzugt von 90° zueinander angeordnet sind. Entsprechend können auch die Öffnungsinnenwand 91 und die Außenfläche 92 des Jochs 9 im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein. Die erste Fläche 61 grenzt wie gezeigt bevorzugt unmittelbar an die zweite Fläche 92 an. Entsprechend kann auch die Öffnungsinnenwand 91 bevorzugt unmittelbar an die dem magnetischen Kern 6 zugewandte Außenfläche 91 des Jochs 9 angrenzen.
• Durch die beschriebene geometrische Ausbildung des magnetischen Kerns 6 und des Jochs 9 sind zwischen der ersten Fläche 61 und der Öffnungsinnenwand 91 ein einen lateralen Spalt M bildender Abstand sowie zwischen der zweiten Fläche 62 und der der zweiten Fläche 62 zugewandten Außenfläche 92 ein einen Bewegungsspalt A bildender Abstand vorhanden. Der laterale Spalt M und der Bewegungsspalt A bilden den magnetischen Spalt des magnetischen Kreises der Schaltvorrichtung 100. Hierdurch ergibt sich, wie aus den 1A bis 1D erkennbar ist, in einem Schnitt parallel zur Bewegungsrichtung durch die Achse 7 des Magnetankers 5 hindurch insbesondere ein L-förmiger magnetischer Spalt, der die Achse 7 ringförmig umgibt, wobei die den magnetischen Spalt begrenzenden Flächen, also die erste und die zweite Fläche 61, 62 sowie die Öffnungsinnenfläche 91 und die Außenfläche 92 im gezeigten Schnitt jeweils eine L-Form bilden.
• Bewegt sich der Magnetanker vom in 1C gezeigten ausgeschalteten Schaltzustand der Schaltvorrichtung 100 in den in 1D gezeigten eingeschalteten Schaltzustand, wird der Abstand zwischen der zweiten Fläche 62 und der Außenfläche 92 und somit der Bewegungsspalt A kleiner. Bevorzugt ist der in den 1C und 1E angedeutete Bewegungsspalt A etwas größer als der in 1B angedeutete Schaltspalt S, wobei in einem eingeschalteten Zustand der Schaltvorrichtung 100 die zweite Fläche 62 an der Außenfläche 92 anliegt, wie in 1D gezeigt ist. Dies kann insbesondere durch die Kontaktfeder 10' möglich sein, über die der bewegliche Kontakt 4 an der Achse 7 gelagert ist und die beim vollständigen Schließen des Schaltspalts S einfedern kann, so dass sich der Magentanker 5 noch etwas weiter bewegen kann, bis der Bewegungsspalt A geschlossen ist. Beispielsweise kann der Bewegungsspalt A um kleiner oder gleich 1 mm und besonders bevorzugt um etwa 0,5 mm größer als der Schaltspalt sein. Der im ausgeschalteten Zustand vorliegende Abstand zwischen der zweiten Fläche 62 und der Außenfläche 92, also der Bewegungsspalt A, kann somit die maximale Hubhöhe des magnetischen Kerns 6 zum Joch 9 angeben.
• Da die erste Fläche 61 und die Öffnungsinnenwand 91 als Zylindermantelflächen von Zylinderformen ausgebildet sind, deren Zylinderachsen sich entlang der Bewegungsrichtung des Magnetankers erstecken, ist der laterale Spalt M unabhängig vom Schaltzustand der Schaltvorrichtung 100 und bleibt somit bevorzugt unverändert. Der laterale Spalt M kann daher im Wesentlichen unabhängig vom maximalen Bewegungsspielraum des Magnetankers 5 und damit unabhängig von der Größe des Bewegungsspalts A sein, so dass der laterale Spalt M deutlich kleiner als der Bewegungsspalt A im Ruhezustand sein kann. Der Bewegungsspalt A kann daher bevorzugt sehr groß gewählt werden, um einen möglichst großen Schaltspalt S zwischen den Kontakten 2, 3, 4 zu erreichen, während der laterale Spalt M möglichst klein gewählt werden kann, um eine möglichst große magnetische Kraft während der Schaltvorgänge zu erreichen. Besonders bevorzugt kann der laterale Spalt M eine Größe von kleiner oder gleich 0,5 mm aufweisen, während der Schaltspalt A im ausgeschalteten Zustand eine Größe von bis zu 10 mm und bevorzugt von 3 mm aufweisen kann.
• Die entlang der Bewegungsrichtung verlaufende Komponente des L-förmigen magnetischen Spalts, also die in 1E mit X1 gekennzeichnete Höhe des Sockels 60, kann prinzipiell beliebig lang gestaltet werden, solange X1 > A oder X1 = A oder zumindest X1 ≈ A gilt. Die Höhe X1 des Sockels 60 und damit die Höhe der ersten Fläche 61 entlang der Bewegungsrichtung des Magnetankers 5 kann somit größer als oder zumindest ungefähr gleich dem Bewegungsspalt A sein. Insbesondere können der Sockel 60 und damit die erste Fläche 61 in einem ausgeschalteten Zustand der Schaltvorrichtung 100, also in einem unangeregten Zustand des magnetischen Kreises, wie in den 1C und 1E angedeutet ist, im Fall X1 > A innerhalb der zylindrischen Öffnung 91 im Joch 9 liegen, so dass die Größe des lateralen Spalts M und damit die für die magnetische Kraft maßgebliche Größe des magnetischen Spalts stets gleich bleibt. Die in 1E angedeutete Breite X2 der zweiten Fläche 62 und die Breite X3 des die Achse 7 umgebenden Randes der Sockeloberseite 63 sind bevorzugt gleich groß, so dass somit bevorzugt X2 = X3 gilt.
• Alternativ zum Ausführungsbeispiel der 1A bis 1E kann es auch möglich sein, dass der Sockel 60 und damit die erste Fläche 61 in einem ausgeschalteten Zustand der Schaltvorrichtung 100 auf Höhe der Außenfläche 92 oder kurz unterhalb der Außenfläche 92 und damit kurz unterhalb der zylindrischen Öffnung 91 im Joch 9 liegt, wie in einem weiteren Ausführungsbeispiel in 2 angedeutet ist. In diesem Fall entspricht die Höhe des Sockels 60 dem Bewegungsspalt A oder ist etwas kleiner. Der magnetische Spalt kann dadurch im ausgeschalteten Zustand minimal größer als im eingeschalteten Zustand sein.
• Während in den 1A bis 2 Ausführungsbeispiele für den vorab als ersten Fall bezeichneten Fall beschrieben sind, dass das Joch als erstes Element die Öffnung und der magnetische Kern als zweites Element den Sockel aufweist, kann in einem zweiten Fall, wie anhand der 3 in einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt ist, der magnetische Kern 6 als erstes Element und das Joch 9 als zweites Element ausgebildet sein. Die 3 entspricht dabei von der Darstellung her dem in 1C gezeigten Ausschnitt. Hierbei bezeichnen das Bezugszeichen 690 die Öffnung, die Bezugszeichen 691 und 692 die Öffnungsinnenwand und die Außenfläche, das Bezugszeichen 960 den Sockel, die Bezugszeichen 961 und 962 die erste und zweite Fläche sowie das Bezugszeichen 963 die Sockeloberseite, für die die Beschreibungen der entsprechenden Merkmale in Verbindung mit den vorherigen Ausführungsbeispielen gelten.
• Die Öffnung 690 weist weiterhin eine Bodenfläche 693 auf, die der Sockeloberseite 963 gegenüber liegt. Je nach Höhe des Sockels 960 und der Tiefe der Öffnung 690 können in einem eingeschalteten Zustand der Schaltvorrichtung 100 die Außenfläche 692 und die zweite Fläche 962 oder die Bodenfläche 693 und die Sockeloberseite 963 oder auch beide Flächenpaare aneinander anliegen. Im ersten Fall wird der Bewegungsspalt durch den Spalt A wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen zwischen der Außenfläche 692 und der zweite Fläche 962 gebildet, im zweiten Fall durch den Spalt A' zwischen der Bodenfläche 693 und der Sockeloberseite 963, je nachdem, welcher Spalt im ausgeschalteten Zustand kleiner ist. Entsprechendes kann auch für die Ausführungsbeispiele der 1A bis 2 gelten. Für die in 3 gezeigten Bemaßungen X4 und X5 gilt besonders bevorzugt X4/X5 = 1/3.
• Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
• Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Schutzansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Schutzansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
• Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2, 3

feststehender Kontakt

4

beweglicher Kontakt

5

Magnetanker

6

magnetischer Kern

7

Achse

8

Spule

9

Joch

10

Feder

10'

Kontaktfeder

11

Schaltkammer

12

Schaltkammerwand

13

Schaltkammerboden

14

Gas

15

Gasfüllstutzen

60, 960

Sockel

61, 961

erste Fläche

62, 962

zweite Fläche

63, 963

Sockeloberseite

90, 690

Öffnung

91, 691

Öffnungsinnenwand

92, 692

Außenfläche

693

Bodenfläche

100

Schaltvorrichtung

A, A'

Bewegungsspalt

H

Haupterstreckungsrichtung

S

Schaltspalt

M

lateraler Spalt

X1, X2, X3, X4, X5

Maße

α

Winkel

Claims (14)

1. Schaltvorrichtung (100), aufweisend - einen entlang einer Bewegungsrichtung beweglichen Magnetanker (5) mit einem magnetischen Kern (6) und - ein den Magnetanker (5) bei einem Schaltvorgang bewegender magnetischer Kreis mit einem Joch (9), wobei die Schaltvorrichtung (100) ein erstes Element, das durch eines ausgewählt aus dem magnetischen Kern (6) und dem Joch (9) gebildet wird, und ein zweites Element, das durch das andere ausgewählt aus dem magnetischen Kern (6) und dem Joch (9) gebildet wird, aufweist, das erste Element in einer dem zweiten Element zugewandten Außenfläche (92, 692) eine zylindrische Öffnung (90, 690) mit einer Zylinderachse entlang der Bewegungsrichtung und einer die Zylinderachse umgebenden Öffnungsinnenwand (91, 691) aufweist und das zweite Element eine erste Fläche (61, 961), die sich während des Schaltvorgangs zumindest teilweise innerhalb der zylindrischen Öffnung (90, 690) bewegt und die der Öffnungsinnenwand (91, 691) zugewandt ist, und eine zweite Fläche (62, 962), die der Außenfläche (92, 692) zugewandt ist, aufweist.
2. Schaltvorrichtung (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die erste Fläche (61, 961) und die Öffnungsinnenfläche (91, 691) parallel zueinander sind und die zweite Fläche (62, 962) und die Außenfläche (92, 692) im Wesentlichen parallel zueinander sind.
3. Schaltvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Element einen Sockel (60, 960) aufweist, der sich während des Schaltvorgangs zumindest teilweise innerhalb der zylindrischen Öffnung (90, 690) bewegt und der die erste Fläche (61, 961) aufweist.
4. Schaltvorrichtung (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die zylindrische Öffnung (90, 690) und/oder der Sockel (60, 960) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
5. Schaltvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Fläche (62, 962) eben ausgebildet ist.
6. Schaltvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste und zweite Fläche (61, 62, 961, 962) im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind.
7. Schaltvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Fläche (61, 961) unmittelbar an die zweite Fläche (62, 962) angrenzt.
8. Schaltvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei während des Schaltvorgangs ein Abstand zwischen der zweiten Fläche (62, 962) und der Außenfläche (92, 692) verändert wird.
9. Schaltvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein durch einen Abstand zwischen der ersten Fläche (61, 961) und der Öffnungsinnenwand (91, 691) gegebener lateraler Spalt (M) im Wesentlichen unabhängig vom Schaltzustand der Schaltvorrichtung (100) ist.
10. Schaltvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Fläche (62, 962) in einem eingeschalteten Zustand der Schaltvorrichtung (100) an der Außenfläche (92, 692) anliegt.
11. Schaltvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin aufweisend zumindest einen feststehenden Kontakt (2, 3) und einen beweglichen Kontakt (4), die in einem ausgeschalteten Zustand einen durch einen Schaltspalt (S) gebildeten Abstand zueinander aufweisen, wobei der bewegliche Kontakt (4) mit dem Magnetanker (5) verbunden ist und die zweite Fläche (62, 962) und die Außenfläche (92, 692) in einem ausgeschalteten Zustand einen Abstand zueinander aufweisen, der größer als der Schaltspalt (S) ist.
12. Schaltvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Magnetanker (5) eine mit dem magnetischen Kern (6) verbundene Achse (7) mit einer Haupterstreckungsrichtung (H) aufweist, die der Bewegungsrichtung des Magnetankers (5) entspricht.
13. Schaltvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das erste Element durch den magnetischen Kern (6) und das zweite Element durch das Joch (9) gebildet wird.
14. Schaltvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das erste Element durch das Joch (9) und das zweite Element durch den magnetischen Kern (6)gebildet wird.

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