DE2143489A1

DE2143489A1 - Kleines elektromagnetisches Schaltschütz

Info

Publication number: DE2143489A1
Application number: DE19712143489
Authority: DE
Inventors: Aoshito; Shiojima Kenji; Seto; Hatakeyama Toshikatsu; Sakao Norio; Asahi; Usui (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1970-08-31
Filing date: 1971-08-31
Publication date: 1972-04-06
Also published as: DE2143489B2; US3800251A; DE2143489C3

Description

2H3489

DR. HEINRICH HERMELINK

München, den 30, AUG. 1971

27/020 .

Matsushita Electric Works, Ltd. , Tokyo / Japan

Heines elektromagnetisches Schaltschütz

Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei kleinen elektromagnetischen Schaltschützen.

Man kennt bereits kleine elektromagnetische Schaltschütze,bei denen ein Tauchkern infolge der Erregung einer Spule angezogen wird und dabei bewegliche Kontaktstücke mit feststehenden lontaktstücken unter Mitwirkung eines Schwenkrahmens,wie er beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 794 882 beschrieben ist, in Eontakt kommen. Diese bekannten Schaltschütze haben jedoch den Nachteil, daß infolge der hierbei vorliegenden konstruktiven Bedingungen zwischen dem Spulenjoch und dem Tauchkern ein beachtlicher magnetischer Verlust eintritt.

Die Erfindung hat zum Ziel diesen Nachteil zu überwinden. Ihr liegt daher die Aufgabe zugrunde,ein kleines elektromagnetisches Schaltschütz zu schaffen, bei dem der magnetische Verlust zwischen dem Spulenjoch und dem Tauchkern vernachlässigbar klein ist.

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Ferner sollen unerwünschte durch die Remanenz im Spulenjoch hervorgerufene Schwankungen beim Anziehen des Tauchkerns vermieden werden und Schwingungen der Anordnung,die eine Folge der Bewegung des Tauchkerns sind, auf ein Minimum herabgesetzt werden, um das sog. Schalterprellen der Kontaktstücke zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem kleinen elektromagnetischen Schaltschütz mit feststehenden, in einem isolierenden Gehäuse angeordneten Kontaktstücken, mit beweglichen Kontaktstücken, die den ihnen jeweils zugeordneten feststehenden Kontaktstücken gegenüberliegend von einem in dem Gehäuse verschiebbaren Betätigungsglied federnd gehalten sind, ferner mit einer elektromagnetischen Baueinheit umfassend eine auf einem Spulenkörper aufgewickelte Spule und einen in dem Spulenkörper verschiebbaren Tauchkern, die in einem Spulenjoch untergebracht sind und mit einer Vorrichtung zur funktionell en Verbindung des Betätigungsgliedes mit dem Tauchkern dadurch erreicht, daß das Spulenjah aus einem zusammenhängenden Stück eines plattenförmigen magnetischen Materials im wesentlichen in Form eines U gebogen ist, dessen beide Enden zumindest teilweise miteinander verbunden sind und für die magnetischen Kraftlinien einen geschlossenen, um den die Spule tragenden Spulenkörper mit dem Tauchkern verlaufenden Weg bilden,und daß etwa im mittleren Bereich der miteinander verbundenen Enden eine öffnung vorgesehen ist, die den Tauchkern im Gleitsitz umgibt.

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Einzelheiten ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der in einem unteren Gehäuse-teil des erfindungsgemäßen Schaltschützes zu vereinigenden Bauteile,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung die miteinander vereinigten Bauteile nach Fig. 1 und ihren Einbau in den unteren Gehäuseteil,

Fig. 3 in schematischer Darstellung den Vorgang des Zusammenbaus der in Fig. ι gezeigten Bauteile,

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung die einen kappenförmigen Teil bildenden Bauteile und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Schaltschütz.

Das kleine erfindungsgemäße elektromagnetische Schaltschütz umfaßt einen kappenförmigen Teil und einen unteren als Gehäuse ausgebildeten Teil, die übereinandergesteckt ein einheitliches Ganzes bilden.

In Fig. 1 sind nun jeveils in perspektivischer Darstellung die Teile gezeigt, die in dem unteren gehäuseförmigen Teil vereinigt sind. Es handelt sich dabei um einen Tauchkern 1 ,

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bestehend aus einer Mehrzahl übereinander geschichteter Eisenplatten, die mit Hilfe von Nieten 2 zusammengehalten sind. Am vorderen Ende des Tauchkernes 1 ist eine Bohrung 3 vorgesehen, in die ein Verbindungsstift 5 eingesetzt ist. Am gegenüberliegenden Ende des Tauchkernes 1 befindet sich ein Kurzschlußring 4. Ein Spulensystem ist aus einem Spulenkörper gebildet, auf dem eine Spule 6 aufgewickelt ist. In dem Spulenkörper 7 ist zentrisch ein Hohlraum 8 vorgesehen, in den der

* Tauchkern 1 hineinpaßt. Der Spulenkörper 7 weist an seinem einen Ende einen Plansch 10 auf, an dessen einander gegenüberliegenden Rändern jeweils eine Ausnehmung 9 für die Aufnahme von noch zu beschreibenden Fuffergliedern 14 vorgesehen ist. Als Zwischenlage zwischen den Tauchkern 1 und den Spulenkörper 7 dienen zwei Folien 11 und 12 aus Isoliermaterial. Die Stromzuführung an die Spule 6 geschieht über die Leitungen 13. Die genannten Pufferglieder 14 bestehen aus Gummi, weichem Kunstharz oder dgl. Jedes von ihnen weist auf seiner einen Seite eine Ausnehmung 15 auf, die in einen Randabschnitt einer ersten Seitenplatte 20 eines allgemein mit dem Bezugszeichen 17 bezeichneten Spulenjochs paßt. Zwei Kunststoffolien 16 dienen zur Isolation zwischen der Spule 6 und dem Joch 17.

Das Spulenjoch 17 ist durch eine einstückige im wesentlichen U-förmig gebogene Platte aus einem magnetischen Material gebildet. Es umfaßt eine obere Platte 18, eine untere Platte 19, die bereits erwähnte erste Seitenplatte 20 und zwei zweite

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Seitenplatten 21 und 22. An ihren mittleren Bereichen sind die beiden zweiten Seitenplatten 21 und 22 nach außen zu nasenförmigen Vorsprüngen 23, 24 umgebogen. Der Tauchkern 1 kann zwischen diesen Vorsprüngen 23 und 24 hin- und hergleiten. An jeweils einem Ende der sich gegenüberliegenden beiden zweiten Seitenplatten 21 und 22 ist eine öffnung 25 freigelassen. Ihre der öffnung 25 gegenüberliegenden Enden sind dagegen zusammengeschweißt oder auf eine andere Weise miteinander verbunden, wie dies in der Zeichnung durch die Verbindungslinie 26 angedeutet ist.

Ein Kippbügel 27 aus Kunststoff besteht im wesentlichen aus zwei Armen 29 und 30, die über einen Steg 28 verbunden sind. Die freien Enden der Arme 29 und 30 laufen in Haken 31 und aus. An den Außenseiten der Arme 29 und 30 ist je ein Zapfen 33 bzw. 34 vorgesehen.

Fig. 2 zeigt ein kastenförmiges Gehäuse 35 aus Kunststoff, welches oben offen, siehe 36, ist. In den beiden einander gegenüberliegenden Seitenwänden ist je eine Rille 37 ausgeschnitten, die in einer halbkreisförmigen Ausnehmung 38 endet, um die Zapfen 33 bzw. 34 des Kippbügels 27 drehbar zu halten. An der Außenseite der gleichen Seitenflächen ist je ein Absatz 39 vorgesehen, an dem eine nicht dargestellte Einspannoder Haltevorrichtung befestigt werden kann.

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Im Zusammenhang mit Fig. 3 soll nun der Zusammenbau des elektromagnetischen Schaltschützes beschrieben werden. Zunächst wird der Tauchkern 1 in den Hohlraum 8 des Spulenkörpers 7 aus Kunstharz eingesetzt,um den zuvor bereits die Spule 6 aufgewickelt worden ist. Sodann werden die Folien und 12 aus Isolationsmaterial zwischen den Tauchkern 1 und die Wandungen des Hohlraumes 8 des Spulenkörpers 7 eingefügt. Anschließend wird der Verbindungsstift 5 durch die Bohrung des Tauchkerns 1 hindurchgesteckt und der Spulenkörper 7 in das Spulenjoch 17 von der mit der Öffnung 25 versehenen Seite aus eingeschoben. Die Isolierfolien 16 werden zwischen die Spule 6 und die obere Platte 18 bzw. die untere Platte 19 des Jochs 17 eingebracht. Schließlich werden noch die Pufferglieder 14 mit ihren Ausnehmungen 15 auf die entsprechenden Randstücke der ersten Seitenplatte 20 des Spulenjochs 17 geschoben. Dabei wird jedes der Pufferglieder 14 auch in die ihm zugeordnete Ausnehmung 9 des Flansches 1O des Spulen- | körpers 7 eingepaßt. Die in der beschriebenen Weise hergestellte Baueinheit 40 ist in Fig. 2 oben gezeigt. Sie wird durch die Öffnung 36 in das Gehäuse 35 eingesetzt. Außerdem wird auch der Kippbügel 27 so in das Gehäuse 35 eingesetzt, daß seine Zapfen 33 und 34, durch die Rillen 37 der Seitenwand des Gehäuses geführt, schließlich in die halbkreisförmigen Ausnehmungen 38 gelangen und dort drehbar gehalten werden.- Die hakenförmigen Enden 31 , 32 der Arme 29 bzw. 30 des Kippbügels 27 kommen dabei mit dem Verbindungsstift 5 in Eingriff.

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— π —

Fig. 4 zeigt den kappenförmigen Teil 41 des Schaltschützes in perspektivischer Darstellung und zwar zerlegt in seine Hauptbestandteile. In einem Rahmen 42 sind Trennwände 43 vorgesehen, an denen jeweils ein feststehendes Kontaktstück 44 mit einer nach außen vorstehenden Anschlußklemme 46 angebracht ist. An einer Stirnwand des Rahmens 42 befindet sich eine Öffnung 45. Ein Betätxgungsglied 47 aus Kunstharz weist an seinem unteren Ende einen Vorsprung 48 auf. Das Betätxgungsglied 47 ist mit mehreren fensterartigen Ausschnitten 49 versehen, in die jeweils ein bewegliches Schaltstück 50 eingesetzt und mittels einer Feder nach unten gedrückt ist. In einer am unteren Ende des Bestätigungsgliedes 47 vorgesehenen Ausnehmung sitzt zur Hälfte eine Feder 51. Das beschriebene Betätxgungsglied 47 wird in den durch die Öffnung 45 und die Trennwände 43 in dem Rahmen 42 definierten Raum eingesetzt. In seiner Normalstellung liegen dabei die beweglichen Kontaktstücke 50 jeweils den ihnen zugeordneten feststehenden Kontaktstücken 44 gegenüber, sind aber durch die Wirkung der Feder 51, die sich auf der Innenwand des Rahmens 42 abstützt, welche der die öffnung 45 tragenden Stirnwand gegenüberliegt, nach oben gedrückt, so daß die Stellung der beweglichen und der feststehenden Kontaktstücke relativ zueinander einer Aus-Stellung entspricht. Der in der beschriebenen Weise zusammengebaute kappenförmi(B Teil 41 wird dann auf die Öffnung 36 des unteren als Gehäuse ausgebildeten Teiles gesetzt. Der Vorsprung 48 des Betätigungsgliedes 47 kommt dabei mit dem Steg 28 des Kippbügels 27 in

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Verbindung und bewirkt, daß der Tauchkern 1 in angehobenem Zustand gehalten wird. Dies ist in Fig. 5 wiedergegeben.

Im folgenden soll nun die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schaltschützes beschrieben werden. Bei der in Fig. 5 gezeigten Stellung wird der Tauchkern 1 nicht angezogen, d.h. die Kontaktstücke befinden sich in Aus-Stellung. Wird in diesem Zustand die Spule 6 erregt, dann wird der Tauchkern angezogen und bewegt sich in Richtung des Pfeiles X. Dabei nimmt er die freien Enden der Arme 29 und 30 des Kippbügels 27 mit, so daß sich dieser um die Zapfen 33 und 34 dreht. Dies hat zur Folge, daß der Steg 28 den Vorsprung 48 des Betätigungsgliedes 47 in Richtung des Pfeiles Y schiebt, wodurch die beweglichen Kontaktstticke 50, die sich ebenfalls in Richtung des Pfeiles Y bewegen, in Kontakt mit den entsprechenden feststehenden Kontaktstücken 44 kommen und die Einschaltstellung des Schützes herbeiführen.

Wird die Spule 6 wieder aberregt, dann wird das Betätigungsglied 47 durch die Wirkung der Feder 51 in der dem Pfeil Y entgegengesetzten Richtung bewegt, die Kontakte werden wieder unterbrochen und der Tauchkern 1 kehrt in seine Anfangsstellung zurück.

Wie bereits im einzelnen beschrieben wurde, ist das Spulenjoch 17 aus einer zusammenhängenden Platte aus magnetischem

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Material zu einem ü gebogen, wobei die Enden der oberen Platte 18 und der unteren Platte 19 wiederum zu den zweiten Seitenplatten 21 und 22 nach innen umgebogen und deren Enden und zwar im wesentlichen im mittleren Bereich der zweiten Seitenplatten wiederum nach außen zurückgebogen sind, um einen in der Bewegungsrichtung des Tauchkerns 1 liegenden Durchgangskanal zu schaffen. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß der magnetische Verlust zwischen dem Spulenjoch 17 und dem Tauchkern 1 einen mi η imalen Wert erhält.

Ferner sind die Enden der zweiten Seitenplatte!21, 22 zumindest auf einer Seite der den Durchgangskanal bildenden öffnung miteinander verbunden. Durch diese Verbindung der zweiten Seitenplatten ist ein kontinuierlicher Verlauf der magnetischen Kraftlinien ermöglicht. Auch hier-durch wird der magnetische Verlust zwischen dem Spulenjoch uad dem Tauchkern verringert, so daß eine wirksame elektromagnetische traft erzeugt wird.

Da auf der anderen Seite der den Durchgangskanal bildenden öffnung in den zweiten Seitenplatten eine Öffnung 25 vorgesehen ist, kann die aus der Spule und dem Tauchkern bestehende Baueinheit ohne Schwierigkeiten in das Spulenjoch von seiner offenen Seite aus eingebaut werden.

Di« Isolierfolien 11 und 12, die vorzugsweise aus Nylon, Polyester, einem fluorhaltigen Harz oder dgl. bestehen, liegen

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locker auf den nasenförmigen Vorsprüngen 23, 24 des Spulenjochs auf denen der Tauchkern 1 gleitet, und in dem Hohlraum des Spulenkörpers 7. Zwischen dem Spulenjoch und dem Tauchkern ist daher ein gewisser Spielraum geschaffen, wodurch eine infolge der Remanenz entstehende Änderung des Anziehungsvorgangs des Tauchkerns eliminiert wird. Da die genannten Folien zwischen den Tauchkern 1 und den Spulenkörper 7 eingelegt sind, ist es ferner möglich, unerwünschte Erschütterungen zu verringern, die aufgrund der für den Zusammenbau der Teile erforderlichen Toleranzen der gewählten Abmessungen für den Tauchkern und den Spulenkörper auftreten können. Hierdurch wird auch das durch solche Erschütterungen des Tauchkerns in dem Spulenkörper verursachte Schlagen verringert.

Herkömmlicherweise kann das Ende des Tauchkerns, während dieser beim öffnen und abließen des Schützes angezogen wird, gegen das Spulenjoch anschlagen und dabei eine Schwingung des elektromagnetischen Bauteils hervorrufen. Als Reaktion auf dieses Anschlagen entsteht ferner eine Schwingung, die der Bewegungsrichtung des Tauchkernes 1 entgegengerichtet ist. Dieser Vorgang dauert eine gewisse Zeitspanne an und führt dazu, daß das Joch zu schwingen beginnt. Dabei entsteht der als Schalterprellung bekannte Vorgang, bei dem die Kontaktstücke wiederholt voneinander abgehoben und wieder vereirigt werden, was schließlich zu ihrer Beschädigung führt.

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Bei der beschriebenen Vorrichtung sind Pufferglieder vorgesehen, die aus einem elastischen Material vie Gummi, einem weichen Kunstharz oder dgl. bestehen. Diese Pufferglieder sind auf beiden Seitenrändern der ersten Seitenplatte des Spulenjochs angebracht. Durch die Anwesenheit eines Puffergliedes an dem rückwärtigen Sand der ersten Seitenplatte soll der Stoß zwischen dem Tauchkern und dem Spulenjoch verringert werden, während das Pufferglied an dem vorderen Rand der ersten Seitenplatte die in dem Tauchkern beim Auftreffen auf das Spulenjoch entstehende Eeaktionskraft vermindern soll, Ferner ist es möglich, das Schalt^rellen der Kontaktstücke, das auf Schwingungsbewegungen des Tauchkerns beruht , auf einen minimalen Wert zu reduzieren.

Bildet man das Pufferglied so aus, daß es einen dickwandigen und einen dünnwandigen Abschnitt enthält, dann kann es selektiv abhängig von der Größe der vorgegebenen Stoßkraft verwendet werden.

Wie beschrieben, sind die Ausnehmungen 9 im Flansch 10 des Spulenkörpers 7 vorgesehen und die Pufferglieder 14 teilweise in diese Ausnehmungen eingefügt. Dies hat den Vorteil, daß sich die Puffer nach dem Zusammenbau nicht verschieben können.

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In dem unteren Gehäuse 35 sind in beiden Seitenwänden vertikale Schlitze vorgesehen, in denen die Puffer beim Einsetzen der elektromagnetischen Baueinheit von oben durch die öffnung in das Gehäuse entlanggleiten und nach dem Zusammenbau sicher an Ort und Stelle gehalten werden.

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Claims

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DR. HHINSShSmHL₁NK ^A "¹V ^den 3 α AUS. 1971

8Mflndien6aAponoweg9,TeL81143 7ft 27/020

Matsushita Electric Works, Ltd., Tokyo /japan

Ansprüche

Kleines elektromagnetisches Schaltschütz mit feststehenden in einem isolierenden Gehäuse angeordneten Kontaktstücken, mit beweglichen Kontaktstücken, die den ihnen jeweils zugeordneten feststehenden Kontaktstücken gegenüberliegend von einem in dem Gehäuse verschiebbaren Betätigungsglied federnd gehalten sind, ferner mit einer elektromagnetischen Baueinheit umfassend eine auf einem Spulenkörper aufgewickelte Spule und einen in dem Spulenkörper verschiebbaren Tauchkern, die in einem Spulenjoch untergebracht sind und mit einer Vorrichtung zur funktioneilen Verbindung des Betätigungsgliedes mit dem Tauchkern, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenjoch(i7) aus einem zusammenhängenden Stück eines plattenförmigen magnetischen Materials im wesentlichen in Form eines U gebogen ist, dessen beide Enden (21, 22) zumindest teilweise (26) miteinander verbunden sind und für die mag-

i netischen Kraftlinien einen geschlossenen, um den die

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Spule (6) tragenden Spulenkörper (7) mit dem Tauchkern (1) verlaufenden Weg bilden, und daß etwa im mittleren Bereich der miteinander verbundenen Enden (21, 22) eine Öffnung vorgesehen ist, die den Tauchkern (i) im Gleitsitz umgibt.
2. Schaltschütz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Öffnung des Spulenjochs (i7) zwei in Bewegungs-

j| richtung des Tauchkernes (i) verlaufende Vorsprünge (23, 24) angrenzen.
3. Schaltschütz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den miteinander verbundenen Enden (21 , 22) des Spulenjochs (17) eine seitliche Öffnung (25) vorgesehen ist, die die für den Tauchkern (i) vorgesehene Öffnung fortsetzt.
4. Schaltschütz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Längsseitenflächen des Tauchkernes (l)Jind den innenflächen des ihn umgebenden Spulenkörper*» (7) ingesamt mindestens

ι zwei Pufferglieder (11, 12) vorgesehen sind.
5. Schaltschütz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenjoch (17) beidseitig Dämpfungsgileder (14, 15) trägt.

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