DE2304744B2 - Manually operated bistable electric magnetic switch - Google Patents
Manually operated bistable electric magnetic switchInfo
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Description
5°5 °
Die Erfindung betrifft einen von Hand betätigbaren, bistabilen elektrischen Magnetschalter mit zwei einem in einem Gehäuse befindlichen, als Brückenmagnete ausgebildeten Dauermagneten, zwischen denen sich tine hermetisch abgeschlossene, elektrisch und magnetisch nichtleitende Kapsel befindet, in der elektrische Kontakte untergebracht sind, die an aus der Kapsel lierausgeführte elektrische Leiter angeschlossen sind, und mit einem zwischen den einen Dauermagneten und die Kapsel bewegbaren Anker bzw. Nebenschluß.The invention relates to a manually operable, bistable electrical magnetic switch with two one Permanent magnets located in a housing, designed as bridge magnets, between which there are A hermetically sealed, electrically and magnetically non-conductive capsule is located in the electrical Contacts are accommodated which are connected to electrical conductors carried out from the capsule, and with an armature or shunt that can be moved between the one permanent magnet and the capsule.
Derartige, auch als Schutzrohrkontakte bezeichnete Schalter werden insbesondere in explosionsgefährdeten Umgebungen benötigt.Such switches, also known as protective tube contacts, are used in particular in areas where there is a risk of explosion Environments required.
Bei einem bekannten Schalter der eingangs beschriebenen Art (vergleiche US-PS 30 09 033) sind zwei fest eingespannte, federnde Metallamellen vorhanden, die in Abhängigkeit von der Stellung des Ankers bzw. Ne benschlusses entweder durch Magnetkraft in Kontaktstellung gebracht sind und damit einen Stromkreis schließen, oder nicht in Kontakt miteinander sind, so daß der Stromkreis unterbrochen ist. Der Nachteil derartiger Schutzrohrkontakte mit fest eingespannten Bei erne, in der US-PS 2142 680 beschnebenen Schwimmapparat zur Messung von Flüssigkeitsständen ist an einem Schwimmkörper ein Kolben befestigt, der in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand in den oder aus dem Bereich eines Dauermagneten bewegt wird, um einen Magnetkreis zu schließen bzw. zu unterbrechen und dadurch einen beliebigen Schalter, etwa einen Quecksilberschalter, zu betätigen. Dieser Schalter kann auf Grund seiner in konstniktiver Hinsicht vorhandenen Unterschiede bei der weiteren Betrachtung unberücksichtigt bleiben.In a known switch of the type described above (see US-PS 30 09 033) there are two firmly clamped, resilient metal lamellae, which are brought into contact either by magnetic force depending on the position of the armature or bypass and thus close a circuit , or are not in contact with each other so that the circuit is broken. The disadvantage of such protective tube contacts with firmly clamped B ei erne, in US-PS 2142 680 Beschnebenen floating apparatus for measuring liquid levels, a piston is attached to a floating body, which is moved depending on the liquid level in or out of the area of a permanent magnet to close or interrupt a magnetic circuit and thereby operate any switch, such as a mercury switch. This switch can be disregarded in further consideration due to its constituent differences.
Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, einen ein«; schnelle Schaltfolge zulassenden bistabilen elektrischen Magnetschalter zu schaffen, bei dem der Schaltbewe- -une keine mechanischen Kräfte entgegenstehen, so daß es nicht zu einer Wärmeentwicklung und Materialermündungen kommen kann, die zu einem Versagen bzw Ausfallen des Schalters führen können.The invention is based on the object of a «; to create a bistable electric magnetic switch that allows fast switching sequence, in which the switching movement -un not oppose any mechanical forces, so that there can be no heat generation and material openings that lead to failure or failure of the switch.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Schalter dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete sich mit Abstand mit ihren gleichnamigen Polen gegenüberliegen, daß innerhalb der Kapsel ein frei betuliches Schaltglied aus elektrisch leitendem, ferromagnetischem Material, das die Kontakte elektrisch zu verbinden vermag, angeordnet ist. daß in dem Raum zwischen dem Briickenmagneten und der Kapsel der Anker bzw Nebenschluß in Form eines Kreisbogenabschnittes um die Kapsel drehbar gelagert ist, und daß mit dem Anker bzw. Nebenschluß ein Drehknopf oder ähnliches Betätigungsglied fest verbunden ist.To solve this problem, the switch according to the invention is characterized in that the permanent magnets with their poles of the same name opposite each other by far, that inside the capsule there is a freely seductive Switching element made of electrically conductive, ferromagnetic material that electrically connects the contacts able to connect, is arranged. that in the room between the bridge magnet and the capsule the armature or shunt in the form of a circular arc section is rotatably mounted around the capsule, and that with the armature or shunt a knob or similar actuator is firmly connected.
Da die Dauermagnete sich mit ihren gleichnamigen Polen gegenüberliegen, werden zwei separate Magnetfeldschleifen gebildet. Die Betätigung des Schalters erfolgt durch Drehen des Anke-s bzw. Nebenschlusses, wodurch wahlweise eine der beiden Magnetfeldschleiten über den Anker geschlossen werden, so daß der entsprechende Dauermagnet dann ohne Einfluß auf das frei bewegliche Schaltglied bleibt. Infolge des nicht mechanisch eingespannten, sondern frei beweglichen Schaltgliedes ist eine sehr schnelle Schaltfolge möglich, da der Schaltbewegung keine mechanischen Kräfte entgegenwirken.Since the permanent magnets face each other with their poles of the same name, two separate magnetic field loops are created educated. The switch is operated by turning the anchor or shunt, whereby either one of the two magnetic field slides are closed over the armature, so that the corresponding permanent magnet then remains without any influence on the freely movable switching element. As a result of not being mechanical clamped, but freely movable switching element, a very fast switching sequence is possible, since the switching movement is not counteracted by mechanical forces.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further features of the invention emerge from the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is in Drawing shown and is described in more detail below. It shows
F i g. 1 eine schematische Schnittansicht des erlindungsgemäßen Schalters undF i g. 1 is a schematic sectional view of the inventive Switch and
Fig.2 eine Schnittansicht gemäß der Linie H-II in2 shows a sectional view along the line H-II in
Fig. 1.Fig. 1.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, besteht der Schalter aus einem Gehäuse 7, in dem zwei Dauermagnete in Form von Brückenmagneten 1, Γ untergebracht sind. Diese Magnete sind mit Abstand so angeordnet, daß ihre gleichnamigen Pole einander gegenüberliegen. In der Mitte zwischen den Brückenmagneten ist eine herme-As shown in FIG. 1, the switch consists of a housing 7 in which two permanent magnets in the form of bridge magnets 1, Γ are housed. These magnets are spaced so that their poles of the same name are opposite each other. In the middle between the bridge magnets there is a hermetically
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tisch geschlossene Kontaktkapsel 2 aus einem Magnetismus und Elektrizität nichtleitenden Material befestigt, in der in der Nähe der seitlichen Enden ein Paar elektrische Kontakte 4 angebracht s nd. Diese Kontakte 4 sind durch aus der Kontaktkapsel herausgeführte s elektrische Leiter (nicht dargestellt) mit Anschlußklemmen 8 am Gehäuse 7 verbunden. In der hermetisch geschlossenen Kontaktkapsel 2 befindet sich ferner ein frei bewegliches Schaltglied 3 aus elektrisch leitendem, ferromagnetischem Material, z. B. verkupfertem Weicheisen, das die Kontakte 4 elektrisch zu verbinden vermag. In dem freien Raum zwischen den Brückenmagneten 1 und der hermetisch geschlossenen Kontaktkapsel 2 ist ein kreisbogenförmiger Anker 5 aus ferromagnetischem Material, z. B. Weicheisen, vorgese- s$ hen, der mechanisch mit einem an der Außenseite des Gehäuses 7 angebrachten Drehknopf 9, einem drehbaren Flügelschalter oder einer ähnlichen Betätigungsvorrichtung fest verbunden ist.Table-closed contact capsule 2 made of a magnetism and electricity non-conductive material, in which a pair of electrical contacts 4 are attached near the lateral ends Housing 7 connected. In the hermetically sealed contact capsule 2 there is also a freely movable switching element 3 made of electrically conductive, ferromagnetic material, e.g. B. copper-plated soft iron that is able to electrically connect the contacts 4. In the free space between the bridge magnet 1 and the hermetically sealed contact capsule 2 is an arcuate armature 5 made of ferromagnetic material, for. As soft iron, provided for $ s hen which is mechanically fixedly connected to a mounted on the outside of the housing 7 turning knob 9, a rotatable leaf switch or a similar actuating device.
Die Dauermagnete bestehen vorzugsweise aus einer Cobalt-Seltene- Erdmetalle- Legierung, beispielsweise einer Cobalt-Samarium-Legierung. Diese Legierungen enthalten als Hauptbestandteil intermetallische Verbindungen vom Typ RC05, worin R ein seltenes Erdmetall ist. Diese Magnetstoffe sind etwa fünfmal stärker als die meisten Alnico-Legierungen und etwa zweimal stärker als Platin-Cobalt-Magnetstoffe. Sie zeichnen sich durch ein hohes Energieprodukt (BH) aus, das im Bereich von 16-20.10* Gauss-Oerstedt (Ferrite 3, Alnico 5, Pt-Co 10.10* Gauss-Oerstedt) liegt, und zeigen auch eine gute Hochtemperatur-Beständigkeit. Ihr Curie-Punkt liegt über demjenigen der Platin-Cobalt-Magnetstoffe. Die Verwendung von Cobalt-Samarium-Magneten ermöglicht, die Baugröße der Magnete und damit diejenige des Schalters klein zu halten.The permanent magnets are preferably made of a cobalt-rare earth alloy, for example a cobalt-samarium alloy. These alloys contain intermetallic compounds as their main constituent of type RC05, where R is a rare earth metal. These magnetic fabrics are about five times stronger than most alnico alloys and about twice stronger than platinum-cobalt magnets. they draw are characterized by a high energy product (BH) in the range of 16-20.10 * Gauss-Oerstedt (Ferrite 3, Alnico 5, Pt-Co 10.10 * Gauss-Oerstedt) and also show good high temperature resistance. Your curie point is higher than that of platinum-cobalt magnets. The use of cobalt samarium magnets makes it possible to keep the size of the magnets and thus that of the switch small.
Die Kontaktkapsel 2 besteht, wie schon erwähnt, aus einem Magnetismus und Elektrizität nichtleitenden Material, zweckmäßigerweise aus Kunststoff oder Glas, und wird z. B. im Bereich der Stirnenden mit einem Kunstharz in dem Schaltergehäuse 7, das ebenfalls aus gepreßtem oder gespritztem Kunststoff bestehen kann, befestigt. Wenn an den Kontakten 4 höhere Spannungen anliegen und sie von stärkeren Strömen durchflossen werden, wird der Innenraum der Kontaktkapsel zweckmäßigerweise mit einem Funkenlöschmittel gefüllt, das durch die Bezugsziffer 6 angedeutet ist und beispielsweise aus Mineralöl, Schwefelhexafluorid od. dgl. bestehen kann. Auch empfiehlt es sich dann, die Kontakte muldenförmig und die Enden des Schaltgliedes 3 kugelförmig auszubilden. Zur Beschleunigung der Kontaktunterbrechungen beim Ausschalten können die Kontakte 4 auch gefedert sein.The contact capsule 2 consists, as already mentioned, of a magnetism and electricity non-conductive material, expediently made of plastic or glass, and is z. B. in the area of the front ends with a Synthetic resin in the switch housing 7, which can also consist of pressed or injection-molded plastic, attached. If higher voltages are applied to the contacts 4 and stronger currents flow through them the interior of the contact capsule is expediently filled with a spark extinguishing agent, which is indicated by the reference number 6 and, for example, made of mineral oil, sulfur hexafluoride or the like. Can exist. It is then also recommended that the contacts be trough-shaped and the ends of the switching element 3 to be spherical. To accelerate the contact interruptions when switching off, the Contacts 4 can also be spring-loaded.
Der Anker 5 besteht zweckmäßigerweise aus Weicheisen und ist z. B. durch einen angeschweißten Arm (rächt dargestellt) mit dem Drehknopf 9 fest verbunden. Damit der Anker 5 nur in Ruhelagen gedreht werden kann, in denen er das Schaltglied 3 vollständig gegen den einen oder anderen der beiden Brückenmagnete abschirmt, wird der Druckknopf 9 oder Flügelschalter zweckmäßigerweise mit einer bekannten gefederten Einrastvorrichtung ausgestattet, die dafür sorgt, daß bei ordnungsgemäßer Betätigung des Schalters stets eine halbe Ankerumdrehung ausgeführt wird. Auf die Schaltzeit selbst hat das Tempo der Ankerumdrehung keinen Einfluß, wie noch gezeigt wird.The armature 5 is expediently made of soft iron and is z. B. firmly connected to the rotary knob 9 by a welded arm (revenge shown). So that the armature 5 can only be rotated in rest positions in which it completely counteracts the switching element 3 shields one or the other of the two bridge magnets, the push button 9 or wing switch expediently equipped with a known spring-loaded latching device that ensures that at proper actuation of the switch is always carried out half an armature turn. On the The switching time itself has no influence on the speed of the armature rotation, as will be shown below.
Aus den F i g. 1 und 2 ist leicht zu entnehmen, daß bei der dargestellten Lage des Ankers 5 der magnetische Fluß des unteren Brückenmagneten 1 durch den Anker 5 verläuft und daher das aus ferromagnetischem Material bestehende Schaltglied 3 nicht beeinflußt Das Schaltglied 3 ist allein dem Kraftfeld des oberen Brükkenmagneten 1 ausgesetzt und wird daher von diesem Magneten angezogen, wodurch der Stromkreis an den Kontakten 4 geöffnet wird. Wird nun der Anker 5 mit Hilfe des Drehknopfes 9 um eine halbe Umdrehung gedreht, so wird der Magnetfluß des oberen Brückenmagneten 1 durch den Anker 5 geleitet und das Schaltglied 3 gegen das Kraftfeld des oberen Magneten abgeschirmt Dadurch gelangt das Schaltglied 3 in den Einfluß des von dem unteren Brückenmagneten 1 ausgehenden Kraftfeldes, wird von diesem Magneten angezogen und überbrückt die Kontakte 4, wodurch der Stromkreis geschlossen wird. Die Geschwindigkeit, mit der der Anker 5 gedreht wird, hat auf die Schaltzeit bei der Kontaktabgabe und Kontaktunterbrechung keinen Einfluß. Auch wenn der Anker 5 nur langsam gedreht wird, erfolgt die Kontaktgabe oder Kontaktunterbrechung im Bruchteil einer Sekunde, sobald das Feld des einen Magneten hinreichend geschwächt und das des anderen Magneten entsprechend verstärkt ist, um überhaupt eine Bewegung des Schaltgliedes 3 zu bewirken. Durch die hohe Schaltgeschwindigkeit wird die Bildung von Abreißlichtbögen bei hohen Stromstärken weitgehend vermieden oder vermindert und so eine unerwünschte Erwärmung des Schalters bei häufigen Schaltungen verhindert.From the F i g. 1 and 2 it is easy to see that in the illustrated position of the armature 5, the magnetic The flux of the lower bridge magnet 1 runs through the armature 5 and therefore that of ferromagnetic material existing switching element 3 not affected The switching element 3 is solely the force field of the upper bridge magnet 1 and is therefore attracted to this magnet, thereby connecting the circuit to the Contacts 4 is opened. If the armature 5 is now rotated by half a turn with the aid of the rotary knob 9, so the magnetic flux of the upper bridge magnet 1 is passed through the armature 5 and the switching element 3 shielded against the force field of the upper magnet. As a result, the switching element 3 comes into play of the force field emanating from the lower bridge magnet 1 is attracted by this magnet and bridges the contacts 4, whereby the circuit is closed. The speed with which the armature 5 is rotated has no effect on the switching time when making or breaking contact Influence. Even if the armature 5 is rotated only slowly, the contact is made or the contact is interrupted in a fraction of a second, as soon as the field of one magnet is sufficiently weakened and that of the other magnets is reinforced accordingly in order to cause any movement of the switching member 3. Due to the high switching speed, the formation of breakaway arcs at high currents is largely avoided or reduced and so an undesirable heating of the switch with frequent switching prevented.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß der Schalter auch bei längerem Gebrauch und hoher Schalthäufigkeit absolut explosionssicher bleibt, da keine Teile vorhanden sind, die bei häufiger Betätigung undicht werden und dann einem zündfähigen Gas Luft-Gemisch Zutritt zu den Kontakten gestatten könnten.From the above description it can be seen that the switch also with prolonged use and high Switching frequency remains absolutely explosion-proof, as there are no parts that could be used when operated frequently leak and then allow an ignitable gas / air mixture access to the contacts.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (5)
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DE3409286C2 (en) * | 1984-03-14 | 1995-12-14 | Eaton Controls Gmbh | Electrical switch |
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- 1973-02-01 DE DE19732304744 patent/DE2304744C3/en not_active Expired
Also Published As
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