DE2304744C3

DE2304744C3 - Manually operated, bistable electrical magnetic switch

Info

Publication number: DE2304744C3
Application number: DE19732304744
Authority: DE
Inventors: Waldemar H. 4000 Duesseldorf Kurpanek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-02-01
Filing date: 1973-02-01
Publication date: 1979-03-15
Also published as: DE2304744B2; DE2304744A1

Description

4040

Die Erfindung betrifft einen, von Hand betätigbaren, bistabilen elektrischen Magnetschalter mit zwei in einem Gehäuse befindlichen, als Brückenmagnete ausgebildeten, sich mit ihren Polflächen mit Abstand gegenüberliegenden Dauermagneten, zwischen denen sich mindestens ein Schutzrohrkontakt befindet, und mit einer zur Auslösung des Schaltvorganges zwischen einen der Dauermagnete und die Schutzrohrkontaktanordnung hinein und wieder herausführbaren, als magnetischer Nebenschluß wirkenden Abschirmplatte.The invention relates to a manually operable, bistable electric magnetic switch with two in located in a housing, designed as bridge magnets, with their pole faces at a distance opposing permanent magnets, between which there is at least one protective tube contact, and with one to trigger the switching process between one of the permanent magnets and the protective tube contact arrangement in and out again, acting as a magnetic shunt shielding plate.

Derartige Schalter werden insbesondere in explosionsgefährdeten Umgebungen benötigtSuch switches are used in particular in areas where there is a risk of explosion Environments required

Bei einem bekannten Schalter dieser Art (US-PS 09 033) sind innerhalb des Schutzrohrkontaktes zwei fest eingespannte, federnde Metallamellen vorhanden, die in Abhängigkeit von der Stellung der den Nebenschluß bewirkenden Abschirmplatte entweder durch Magnetkraft in Kontaktstellung gebracht sind und damit einen Stromkreis schließen oder nicht in Kontakt miteinander sind, so daß der Stromkreis unterbrochen ist.In a known switch of this type (US-PS 09 033) there are two inside the protective tube contact firmly clamped, resilient metal lamellas available, depending on the position of the Shunt-causing shielding plate are brought into contact position either by magnetic force and thus complete a circuit or are not in contact with each other, so that the circuit is interrupted.

Bei Schutzrohrkontakten mit fest eingespannten federnden Metallamellen setzen die Metallamellen aufgrund ihrer Materialeigenschaften bzw. Federkonstante der Schaltbewegung eine mechanische Kraft entgegen. Bei diesem Schalter geht bei sich in Abschirmstellung befindlicher Abschirmplatte nur ein Teil des Flusses des einen Magneten durch die Abschirmplatte, während ein Nebenfluß z. B. vom Nordpol des einen Magneten zum Südpol des anderen Magneten geht, so daß durch die Abschirmplatte nur der bestehende Widerstand des sowieso vorhandenen Luftspaltes verlängert wird. Bei diesem bekannten Schalter behalten somit beide Magnete, wenn auch nur teilweise, ihre Wirksamkeit was zu einer Verringerung der Kontaktkraft führtIn the case of protective tube contacts with firmly clamped, resilient metal lamellae, the metal lamellae set a mechanical force due to their material properties or the spring constant of the switching movement opposite. With this switch, when the shielding plate is in the shielding position, only a Part of the flow of one magnet through the shielding plate, while a tributary z. B. from North pole of one magnet goes to the south pole of the other magnet, so that only the existing resistance of the air gap that is already present is extended. With this well-known Switches thus keep both magnets, even if only partially, their effectiveness, which leads to a reduction the contact force leads

Bei einem weiterhin bekannten magnetfeldbetätigten Schutzrohrkontaktschalter (US-PS 30 87 030) wird jeweils zwischen einen als Brückenmagnet ausgebildeten Dauermagneten und einen Schutzrohrkontakt eine Abschirmplatte in Form eines Zylinderwaiidabschnittes eingeschoben.In a further known magnetic field-operated protective tube contact switch (US-PS 30 87 030) is between a permanent magnet designed as a bridge magnet and a protective tube contact Shielding plate in the form of a cylindrical wall section inserted.

In der GB-PS 9 77 999 ist ein Schutzrohrkontakt mit beweglichem Schaltglied beschrieben, wobei für die Betätigung des Schaltgliedes an einer Seite des Schutzrohrkontaktes Elektromagnetanordnungen oder mit Dauermagneten kombinierte Elektromagnetanordnungen angeordnet sind.In GB-PS 9 77 999 a protective tube contact with a movable switching element is described, wherein for the Actuation of the switching element on one side of the protective tube contact or electromagnet assemblies Electromagnet assemblies combined with permanent magnets are arranged.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Weiterbildung des eingangs genannten Magnetschalters dahingehend, daß der Schaltbewegung des Schaltgliedes des Schutzrohrkontaktes keine wesentlichen mechanischen Kräfte entgegenstehen, daß eine erhöhte Nutzbarmachung der Kräfte des Dauermagneten erfolgt und daß ein kompakter, besonders einfach von Hand zu betätigender Schalter entstehtThe object on which the invention is based consists in the further development of the aforementioned Magnetic switch to the effect that the switching movement of the switching element of the protective tube contact is not essential mechanical forces oppose an increased utilization of the forces of the permanent magnet takes place and that a compact, particularly easy to operate switch is created

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Magnetschalter dadurch gekennzeichnet, daß sich die gleichnamigen Pole der Dauermagnete gegenüberliegen, daß das Schaltglied des Schutzrohrkontaktes bzw. der Schutzrohrkontakte frei beweglich ist, und daß die Abschirmplatte die Form eines Zylinderwandabschnittes aufweist und um die Schutzrohrkontaktanordnung herum mittels eines Drehknopfes od. dgl. rotierbar istTo solve this problem, the magnetic switch according to the invention is characterized in that the Poles of the same name of the permanent magnets are opposite, so that the switching element of the protective tube contact or the protective tube contacts can move freely, and that the shielding plate is in the form of a cylinder wall section and is rotatable around the protective tube contact arrangement by means of a rotary knob or the like

Da die Dauermagnete sich mit ihren gleichnamigen Polen gegenüberliegen, werden zwei seperate Magnetfeldschleifen gebildet Die Betätigung des Schalters erfolgt durch Drehen der Abschirmplatte, wodurch wahlweise eine der beiden Magnetfeldschleifen über die Abschirmplatte geschlossen wird, 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 The operation of the switch takes place by turning the shielding plate, whereby optionally one of the two magnetic field loops is closed via the shielding plate, so that the corresponding The 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 because the Switching movement do not counteract any mechanical forces.

Wenn durch Handbetätigung der um die Kontaktkapsel drehbaren Abschirmplatte einer der beiden Dauermagnete kurzgeschlossen ist, bleibt das frei bewegliche Schaltglied anschließend von durch den Nebenschluß bzw. die Abschirmplatte kurzgeschlossenen Dauermagneten völlig unbeeinflußt und wird nur noch von dem anderen gegenüberliegenden Dauermagneten angezogen. Selbst wenn der Magnetschalter starken Stößen oder Erschütterungen ausgesetzt wird, die das Schaltglied unter Umständen von dem es festhaltenden Dauermagneten abheben, kann das Schaltglied sich anschließend nur wieder in Richtung auf diesen es vorher festhaltenden Dauermagneten zubewegen, da der gegenüberliegende Dauermagnet vollständig durch die Abschirmplatte kurzgeschlossen und damit ohne Einfluß ist.If one of the two permanent magnets is activated by manual actuation of the shielding plate, which can be rotated around the contact capsule is short-circuited, the freely movable switching element then remains through the shunt or the shielding plate short-circuited permanent magnet completely unaffected and is only from the other opposing permanent magnets attracted. Even if the magnetic switch strong impact or vibrations that may affect the switching element from the person holding it If permanent magnets lift off, the switching element can then only move back in the direction of this it Move the permanent magnet holding onto it beforehand, as the permanent magnet on the opposite side is completely through the shielding plate is short-circuited and therefore has no influence.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Schalters nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the switch according to the invention emerge from the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in derAn embodiment of the invention is in

Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtDrawing shown and is described in more detail below. It shows

F i g. 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Magnetschalters undF i g. 1 is a schematic sectional view of a magnetic switch according to the invention and

Fig.2 eine Schnittansicht gemäß der Linie H-II in2 shows a sectional view along the line H-II in

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, besteht der Schalter aus einem Gehäuse 7, in dem zwei Dauermagnete 1, Γ in Form von Brückenmagneten untergebracht sind. Diese Magnete sind mit Abstand so angeordnet, daß ihre gleichnamigen Pole einander gegenüberliegen. In der Mitte zwischen den Dauermagneten ist ein Schutzrohrkontakt 2 befestigt, in dem in der Nähe der seitlichen Enden ein Paar feststehender Kontakte 4 angebracht sind. Diese Kontakte 4 sind durch herausgeführte elektrische Leiter (nicht dargestellt) mit Anschlußklemmen 8 am Gehäuse 7 verbunden. In dem Schutzrohrkontakt 2 befindet sich femer 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 Dauermagneten 1 und den Schutzrohrkontakt 2 ist eine die Form eines Zylinderwandabschnittes aufweisende Abschirmplatte 5 aus ferromagnetischem Material, z. B. Weicheisen, vorgesehen, die mechanisch mit einem an der Außenseite des Gehäuses 7 angebrachten Drehknopf 9, einem drehbaren Flügelschalter oder einer ähnlichen Betätigungsvorrichtung fest verbunden istAs shown in FIG. 1, the switch consists of a housing 7 in which two permanent magnets 1, Γ in Form of bridge magnets are housed. These magnets are spaced so that their poles of the same name are opposite each other. In the middle between the permanent magnets there is a protective tube contact 2 attached, in which a pair of fixed contacts 4 attached near the lateral ends are. These contacts 4 are led through electrical conductors (not shown) with terminals 8 connected to the housing 7. In the protective tube contact 2 there is also a freely movable one Switching element 3 made of electrically conductive, ferromagnetic material, for. B. copper-plated soft iron that the Is able to connect contacts 4 electrically. In the free space between the permanent magnets 1 and the Protective tube contact 2 is a shielding plate 5 having the shape of a cylinder wall section ferromagnetic material, e.g. B. soft iron, provided mechanically with a rotary knob 9 attached to the outside of the housing 7, a rotatable one Wing switch or a similar actuating device is firmly connected

Die Dauermagnete bestehen vorzugsweise aus einer Cobalt-Seltene-Erdmetalle-Legierung, beispielsweise einer Cobalt-Samarium-Legierung. Diese Legierungin enthalten als Hauptbestandteil intermetallische Verbindungen vom Type 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 16-20.10⁶ 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 es, die Baugröße der Magnete und damit 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 of type RC05 as the main component, where R is a rare earth metal. These magnetic materials are about five times stronger than most Alnico alloys and about twice stronger than platinum-cobalt magnets. They are characterized by a high energy product (BH), which is in the range of 16-20.10 ⁶ Gauss-Oerstedt (Ferrite 3, Alnico 5, Pt-Co 10.10 * Gauss-Oerstedt), and also show good resistance to high temperatures 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 the switch small.

Der Schutzrohrkontakt 2 hat eine Hülle aus einem Magnetismus und Elektrizität nichtleitenden Material, zweckmäßigerweise 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 des Schutzrohres zweckmäßigerweise mit einem Funkenlöschmittel geiüllt, 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 Schaltgtiedes 3 kugelförmig auszubilden. Zur Beschleunigung der Kontaktunterbrechungen beim Ausschalten können die Kontakte 4 auch gefedert sein.The protective tube contact 2 has a cover made of a magnetism and electricity non-conductive material, expediently 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 protective tube expediently poured with a spark extinguishing agent, which by the Reference number 6 is indicated and, for example, of mineral oil, sulfur hexafluoride or the like. Can consist. It is then also advisable for the contacts to be trough-shaped and the ends of the switching element 3 to be spherical to train. To accelerate the interruption of contact when switching off the contacts 4 can also be spring-loaded.

Die Abschirmplatte 5 besteht zweckmäßigerweise aus Weicheisen und ist z. B. durch einen angeschweißten Arm (nicht dargestellt) mit dem Drehknopf 9 fest verbunden. Damit die Abschirmplatte 5 nur in Ruhelagen gedreht werden kann, in denen sie das Schaltglied 3 vollständig gegen den einen oder anderen der beiden Brückenmagnete abschirmt, wird der Drehknopf 9 oder Flügelschalter zweckmäßigerweise mit einer bekannten gefederten Einrastvorrichtung ausgestattet, die dafür sorgt, daß bei ordnungsgemäßer Betätigung des Schalters stets eine halbe Abschirmplattenumdrehung ausgeführt wird. Auf die Schaltzeit selbst hat das Tempo der Abschirmplattenumdrehung keinen Einfluß, wie noch gezeigt wird.
Aus den F i g. 1 und 2 ist leicht zu entnehmen, daß bei der dargestellten Lage der Abschirmplatte 5 der magnetische Fluß des unteren Dauermagneten 1 durch die Abschirmplatte S verläuft und daher das aus ferromagnetischem Material bestehende Schaltglied 3 nicht beeinflußt Das Schaltglied 3 ist allein dem Kraftfeld des oberen Dauermagneten 1 ausgesetzt und wird daher von diesem Magneten angezogen, wodurch der Stromkreis an den Kontakten 4 geöffnet wird. Wird nun die Abschirmplatte 5 mit Hilfe des Drehknopfes 9 um eine halbe Umdrehung gedreht, so wird der Magnetfluß des oberen Dauermagneten abgeschirmt. Dadurch gelangt das Schaltglied 3 in den Einfluß des von dem unteren Dauermagneten 1 ausgehenden Kraftfeldes, wird von diesem Magneten angezogen und überbrückt die Kontakte 4, wodurch der Stromkreis geschlossen wird. Die Geschwindigkeit, mit der die Abschirmplatte 5 gedreht wird, hat auf die Schaltzeit bei der Kontaktabgabe und Kontaktunterbrechung keinen Einfluß. Auch wenn die Abschirmplatte 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.The shielding plate 5 is suitably made of soft iron and is, for. B. firmly connected to the rotary knob 9 by a welded arm (not shown). So that the shielding plate 5 can only be rotated in rest positions, in which it completely shields the switching element 3 from one or the other of the two bridge magnets, the rotary knob 9 or wing switch is expediently equipped with a known spring-loaded latching device that ensures that when properly operated of the switch is always carried out half a turn of the shielding plate. The speed of the shielding plate rotation has no influence on the switching time itself, as will be shown below.
From the F i g. 1 and 2 it is easy to see that in the position of the shielding plate 5 shown, the magnetic flux of the lower permanent magnet 1 runs through the shielding plate S and therefore does not affect the switching element 3, which is made of ferromagnetic material exposed and is therefore attracted by this magnet, whereby the circuit at the contacts 4 is opened. If the shielding plate 5 is now rotated by half a revolution with the aid of the rotary knob 9, the magnetic flux of the upper permanent magnet is shielded. As a result, the switching element 3 comes under the influence of the force field emanating from the lower permanent magnet 1, is attracted by this magnet and bridges the contacts 4, whereby the circuit is closed. The speed at which the shielding plate 5 is rotated has no influence on the switching time when making or breaking contact. Even if the shielding plate 5 is rotated slowly, the contact is made or interrupted in a fraction of a second as soon as the field of one magnet is sufficiently weakened and that of the other magnet is correspondingly strengthened to cause any movement of the switching element 3 at all. Due to the high switching speed, the formation of breakaway arcs at high currents is largely avoided or reduced, thus preventing undesired heating of the switch when it is switched frequently.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Manually operated, bistable electrical magnetic switch with two permanent magnets located in a housing, designed as bridge magnets, with their pole faces at a distance from each other, between which there is at least one protective tube contact, and with one for triggering the switching process between one of the permanent magnets and the protective tube contact arrangement can be inserted and removed again, acting as a magnetic shunt shielding plate, characterized in that the poles of the same name of the permanent magnets (1, V) ^{| 5 are} opposite, that the switching element (3) of the protective tube contact or the protective tube contacts (2) is freely movable and that the shielding plate (5) has the shape of a cylinder wall section and can be rotated around the protective tube contact arrangement by means of a rotary knob (9) or the like

2. Magnetic switch according to claim 1, characterized in that the / the protective contacts) with a spark extinguishing agent (6), such as mineral oil, sulfur hexafluoride or the like, is / are filled.

3. Magnetic switch according to claim 1 or 2, characterized in that the fixed Contacts (4) of the protective tube contact (s) (4) are spring-loaded.

4. Magnetic switch according to one of claims 1 to ^M.

3, characterized in that the ends of the switching element (3) are spherical and the fixed Contacts (4) of the protective tube contacts (s) (4) are trough-shaped.

5. Magnetic switch according to one of claims 1 to

4, characterized in that the switching element (3) consists of copper-plated soft iron.