DE2505867A1

DE2505867A1 - Hochempfindlicher elektromagnetischer ausloeser

Info

Publication number: DE2505867A1
Application number: DE19752505867
Authority: DE
Inventors: Andre Henri Georges Fouveaut
Original assignee: Participations App Gardy SA De
Current assignee: Participations App Gardy SA De
Priority date: 1974-02-14
Filing date: 1975-02-12
Publication date: 1975-08-28
Also published as: FR2261614A1; ZA75868B; BE825453A; FR2261614B3; SE7501594L

Description

PATENTANWÄLTE
DR. ANDREJEWSKI

DR.-ING. HOMKE
DIPL.-1NG. C::-5

DR. MASCH
43 ESSEN, THEATERPLATZ 3

SOGIETE ANONYME DE PARTICIPATIONS APPAREILLAGE GARDY, in Neuchätel (Schweiz)

Hochempfindlicher elektromagnetischer Auslöser. Priorität : Frankreich, vom 1*ί. Februar

Die Erfindung betrifft einen hochempfindlichen elektromagnetischen Auslöser.

In Verbindung mit einem Stromwandler können derartige Auslöser in hoch- oder höchstempfindlichen Ausschaltern oder Differentialschaltern verwendet werden und ihre mechanische Auslösung für sehr geringe Intensitätsschwellenwerte gewährleisten.

Die Erfindung betrifft einen Auslöser bekannter Bauart mit sogenannter Entregungsauslösung und umfasst einen feststehenden Anker in U-Form, auf dessen einen Schenkel eine elektromagnetische Spule zur Auslösung durch Entregung gewickelt ist, einen Dauermagneten ausserhalb des genannten feststehenden Ankers und einen Magnetanker, der zwei stabile Gleichgewichtsstellungen einnehmen kann, in denen er dank des von dem Magneten erzeugten Magnetfeldes gehalten wird.

Die den Entregungsstrom aufnehmende Spule erzeugt einen Magnetfluss, der den von dem Magneten kommenden magnetischen Haltefluss

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ausgleicht und eine Stellungsänderung des beweglichen Magnetankers bewirkt, die der Auslösung entspricht, und zwar unter der Einwirkung eines anderen Magnetflusses, der ebenfalls dem Magneten entstammt. Somit geht der bewegliche Anker des Auslösers unter der alleinigen Wirkung magnetischer Kräfte von einer stabilen Stellung in eine andere stabile Stellung über, was in bekannter Weise den Vorteil bietet, den Magnetanker am Ende des Auslösungsweges einer maximalen Beanspruchung und zu Beginn des Wege., einer minimalen Beanspruchung zu unterwerfen und es ermöglicht, den von dem Magneten gelieferten Klebfluss und also die Entregungsenergie (die mit dem Stossverhalten der Einheit vereinbar ist) zu minimisieren.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, einen elektromagnetischen Entregungsauslöser zu schaffen, der sich durch eine sichere Betriebsweise, eine kompakte und robuste Struktur, eine einfache Bauweise und eine hohe Auslöseempfindlichseit auszeichnet, die leicht einstellbar ist.

Hierzu betrifft die Erfindung einen Auslöser der beschriebenen Art, dessen beweglicher Anker eine starre Platte ist, die stumpfwinklig gebogen ist und von einer stabilen Stellung in die andere gelangen kann, indem sie um eine Kante am Ende des einen Schenkels des U-förmigen Ankers geschwenkt wird, wobei jeder der beiden flachen Abschnitte des Magnetankers, die an den gekrümmten Bereich angrenzen, jeweils mit den Polhörnern des U-förmigen Ankers oder mit einer Polfläche des Magneten in Kontakt treten.

Der dem beweglichen Magnetanker gegebene stumpfe Winkel ermöglicht es, den Luftspalt zwischen dem Magneten und dem Abschnitt gegenüber dem beweglichen Magnetanker in bestmöglicher Weise zu verringern.

Andererseits ist der erfindungsgemässe Auslöser mit einer Vorrichtung zur Einstellung des Schwellenwertes der Entregungsauslösung versehen, die von einem Federstab gebildet wird, der die beiden fl^acnen

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Abschnitte dee beweglichen Magnetankers im Innern des von ihnen gebildeten stumpfen Winkels überbrückt und sich durch seinen mittleren Bereich auf einen Einstellanschlag abstützen kann, dessen Stellung einstellbar ist, wobei die alsdann auf den Federstab ausgeübte Kraft ein im Verhältnis zur Schwenkkante des beweglichen Magnetankers von Null verschiedenes Moment besitzt.

Das von dem Einstellanschlag durch den Federstab auf den beweglichen Magnetanker ausgeübte Moment neigt dazu, diesen letzteren in Hichtung auf den Magneten, das heisst in die ausgelöste Stellung zu kippen. Je näher sich der Anschlag der Polfläche des Magneten befindet, um so niedriger ist die Auslöseschwelle und um so grosser ist die Empfindlichkeit des Auslösers gegenüber dem Entregungsstrom. Die Einstellung des Auslösers wird somit in einfacher und eleganter V/eise erreicht. Ferner weist der Federstab vorzugsweise eine derartige Form auf, dass er nicht im Kontakt mit dem Einstellanschlag steht, sobald der bewegliche Magnetanker durch Schwenken das Polhorn des ü-förmigen Ankers verlässt, das sich auf der entgegengesetzten Seite des Magneten "befindet, das heisst sobald er bei einer Auslösung die armierte Stellung verlässt, wodurch es möglich wird, zu einer Erhöhung der mechanischen Kraft zu gelangen, die im Augenblick der Auslösung durch den beweglichen Magnetanker freigesetzt wird, und zwar ohne Herabsetzung der Belastung am Ende des Weges des Magnetankers, da die Feder alsdann unwirksam geworden ist.

Der erfindungsgemässe Auslöser zeichnet sich ferner durch eine besondere Struktur aus. Alle feststehenden Bauteile sind in der Tat in Stellung montiert und gehalten und in einem einzigen nicht magnetischen Verbindungsblock befestigt, der Aufnahmen, Vorsprünge, den genannten Bauteilen angepasste Haltebereiche, Drehfuhrungszapfen für den beweglichen Magnetanker und zwei Stäbe für die Verklinkung in einer nicht magnetischen Fussflache umfasst, die die gesamte Einheit trägt.

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Diese Fussfläche umfasst eine Vertiefung für die Aufnahme eines liagnetjoches, das den Magnetkreis schliesst, und ist von einer nichtmagnetischen Schutzkappe überdeckt, die eine den Anschlag für den Federstab des beweglichen Magnetankers bildende Einstellschraube trägt. Das Montageteil gewährleistet, mit der Zusammenwirkung des MagnetJoches und der Fussfläche, eine einwandfreie Halterung aller Bauteile des erf'indungsgemässen Auslösers in den drei Dimensionen.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beiepielshalber näher erläutert« Es zeigen :

Fig. 1 und 2 in schematischer Darstellung das Prinzip eines erfindungsgemässen Auslösers, und zwar jeweils in der armierten und ausgelösten Stellung ;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Auslöser entsprechend seiner Symmetrieebene ;

Fig. h eine perspektivische Ansicht eines Auslösers mit teilweisem Ausbruch seines Gehäuses ;

Fig. 5 in perspektivischer Ansicht das Montageteil und den magnetischen Anker aus Fig. k.

Ein erfindungsgemässer elektromagnetischer Auslöser umfasst in der Hauptsache einen Magnetanker 1 in U-Form aus einem Werkstoff mit hoher magnetischer Permeabilität, dessen Länge und infolgedessen Reluktanz so gering wie möglich sind, einen Dauermagneten 2 in Form eines quaderförmigen Stabes mit hoher Restinduktion und hoher Koerzitivkraft, der entlang dem Schenkel 3 des Ankers 1 angeordnet ist, von dem er durch einen gleichbleibenden Luftspalt *f getrennt ist und dessen einer Pol 5 mit dem Zwischenabschnitt 6 des Ankers 1 durch ein Magnetjoch 7 verbunden ist, das von einer rechteckigen Platte gebildet wird, die aus demselben Werkstoff besteht wie der Anker 1.

Ein beweglicher Magnetanker 8, der gegenüber den Polhörnern 9, 10 des Ankers 1 und dem Pol 11 des Magneten 2 angeordnet ist, wird

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von einer magnetischen Platte gebildet, die ebenfalls aus demselben Werkstoff besteht wie der Anker 1, eine allgemein rechteckige und bei 12 gebogene Form aufweist, wobei der Knick 12 zwei flache Abschnitte 131 1^ trennt und es dem beweglichen Magnetanker 8 ermöglicht, sich um die Kante 15 des Schenkels 3 des Ankers 1 zu drehen, und der bewegliche Magnetanker 8 in dem seinem Knick 12 benachbarten Bereich mit der Kante 15 in Kontakt steht.

Der bewegliche Magnetanker 8 kann zwei stabile Gleichgewichtsstellungen einnehmen. In der einen sogenannten armierten Stellung (Fig. 1) klebt er durch seinen Abschnitt Ik mit einem sehr geringen Luftspalt E₁ auf dem Polhorn 10 des Ankers 1, wobei sein Abschnitt 13 von dem Pol 11 des Magneten 2 durch einen verhältnismässig grossen Luftspalt Ep getrennt ist. In der anderen sogenannten Auslösestellung (Fig. 2) klebt sein Abschnitt 13 auf der Polfläche 11 des Magneten 2, während sein Abschnitt 1*f von den P.olhörnern 9» 10 des Ankers 1 abgehoben ist.

In der armierten Stellung in Fig. 1 unterliegt der bewegliche Magnetanker 8 zwei Kräften f1 und f2, die von Magnetflüssen Ji und <f2 erzeugt werden, deren Ursprung das Magnetfeld des Magneten 2 ist. Diese Kräfte wirken jeweils auf die Abschnitte 1^ und 13 des beweglichen Magnetankers 8. Die Abmessungen dieses letzteren, der Schenkel des Ankers und der Luftspalte E- und E_ sind derart, dass das Moment von f1 im Verhältnis zur Schwenkkante 15 des beweglichen Magnetankers grosser ist als das Moment der Kraft f2 im Verhältnis zu derselben Kante. Der bewegliche Magnetanker wird infolgedessen magnetisch auf den Schenkeln des Ankers 1 gehalten.

Der von dem Magneten 2 ausgehende Fluss Cf 2 breitet sich durch den beweglichen Magnetanker 8 aus und schliesst sich über die Schenkel 3 und 17 des Ankers 1 und das Joch 7. Der Fluss -f 3, der durch den Schenkel 3 läuft, kommt zu dem Streufluss (f f hinzu und kann <f'5 + ff =

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ν*1 bewirken, wodurch somit die Sättigung des dem Magneten 2 benachbarten Schenkels 3 vermieden wird, was eine Steigerung der Empfindlichkeit des Auslösers zur Folge hat, da kein Teil des Kreises gesättigt ist, den der entgegenwirkende Entregungsfluss '■" durchlaufen muss, der von der Spule 16 erzeugt wird, die auf einem Magnetgestell um den genannten Schenkel 17 gewickelt ist, wenn in ihr ein elektrischer Auslösestrom eingespeist wird·

Sobald die von dem Fluss T1 erzeugte Kraft f1 durch die von dem Entregungsfluss V' erzeugte Kraft annuliert ist, hebt sich der bewegliche Magnetanker 8 von dem Ende 10 des Schenkels 17 unter der Einwirkung von f2 ab.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 kann festgestellt werden, dass in der alsdann von dem Magnetanker 8 eingenommenen Auslösestellung der Magnet an einen Kreis mit sehr geringer Reluktanz abgibt, was zu einem sehr intensiven Fluss ,/'2 und einer sehr hohen Belastung F führt.

Der erfindungsgemässe Auslöser ist mit einem System zur Einstellung des Auslöseschwellenwertes versehen, das in Fig. 3 und k dargestellt ist und ein Federblatt 18 umfasst, das an dem Ende des Abschnittes 13 des Magnetankers 8 befestigt ist und auf dem Abschnitt 1*f dieses letzteren aufruht. Das Federblatt 18 kann mit einer Stellschraube 19 an einem Punkt 21 in Kontakt treten, der im Verhältnis zur Schwenkkante 15 des Ankers 1 in Richtung auf den Magneten 2 versetzt ist. Die Schraube 19 erzeugt alsdann ein Drehmoment auf diesem Federblatt, das dazu neigt, es in Richtung auf den Magneten 2 kippen zu lassen, und den für die Erzielung der Auslösung erforderlichen Entregungsfluss ψ herabsetzt. Die Schraube 19 ist in eine Schutzkappe 20 eingeschraubt, die die Gesamtheit des Auslösers umhüllt und es ermöglicht, die ■''tepfindlichkeit des Auslösers von aussen her einzustellen. Nach der Einstellung kann die Schraube 19 gegen Verdrehungen durch einen Tropfen Leim gesichert werden. Diese Einstellvorrichtung bietet den Vorteil,

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die von dem Magnetanker 8 zu Beginn des Weges freigesetzte und durch ein bewegliches Teil 22 auf die Aussenseite der Kappe 20 übertragene Kraft zu erhöhen, ohne die Kraft am Ende der Bewegung zu ändern, da das Federblatt 18 infolge seiner Form aufhört, mit dem Ende 21 der Schraube 19 in Kontakt zu stehen, sobald die Drehbewegung des Magnetankers begonnen hat.

Fig. 3 zeigt in strichpunktierter Darstellung den Magnetanker 8 und seine Einstellfeder 18 in der armierten Stellung.

Die Gesamtheit der Bauteile eines erfindungsgemässen Auslösers ist auf einer nichtmagnetischen Fussfläche 23 mit Hilfe eines ebenfalls nichtmagnetischen Montageteiles 2k montiert, das den Einbau und das Festhalten der genannten Bauteile in den drei Dimensionen gewährleistet. Dieser Montageblock 2k, der teilweise in Fig. 3 und k sichtbar ist, ist in Fig. 5 dargestellt. Er besteht aus einer Platte 25 mit allgemein rechteckiger Form, die materiell den Luftspalt k (Fig. 2) definiert, der den Magneten 2 von dem benachbarten Schenkel 3 des Ankers 1 trennt. Diese Platte 25 trägt auf einer ihrer Seiten einen rechteckigen Bogen 26, dessen Öffnung 27, die dem geradem Abschnitt des Schenkels 3 angepasst ist, den genannten Schenkel aufnimmt und festhält. Ferner tritt dieser Bogen in einen vorspringenden Teil 28 der Wange 29 des Gestelles der Spule 16 ein und gewährleistet somit das Festhalten dieser letzteren und verhindert das Gleiten derselben entlang des Schenkels des Ankers 1, um den herum sie angeordnet ist.

Die Platte 25 des Blockes 2k verlängert sich auf der an das Polhorn 9 des Schenkels 3 des Ankers 1 angrenzenden Seite, um dessen Kante 15 der Magnetanker 8 geschwenkt wird, durch zwei Zapfen 30, die im Abstand voneinander angeordnet sind und eine Gabelung bilden, die in entsprechende Nuten 31 des Magnetankers 8 eintritt und den letzteren bei seinen Schwenkbewegungen führt, ohne sie zu behindern, und zwar dank der abgeschrägten Flanken 32, die an den genannten Zapfen 30 erscheinen.

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Die Platte 25 trägt feiner an ihrer dem Bogen 26 gegenüberliegenden Fläche zwei Flügel 35» die sich gegeneinander umbiegen und eine Aufnahme von geradem, merklich rechteckigem Querschnitt bilden, der dem des Magneten 2 entsprichtc Dieser letztere wird hierin eingesetzt und in Längsrichtung durch surückgebogene Laschen J>h gehalten, die Anschläge bilden, mit denen die Schenkel 33 unweit von den Köpfen 30 der Platte 25 versehen eind* Da diese Schenkel 33 verhältnismässig dünn sind und sich nicht vollständig nusammenfügen, sondern zwischen sich einen freien Raum 35 lassen, umpchlieeFen sie den Magneten 2 und halten ihn durch Längsvorsprünge 36, 3? in Stellung, wobei gleichzeitig Toleranzen von etwa + 0,3 mm für die Seitenabmessungen des Magneten aufgenommen werden können.

Der mit dem Anker 1 und dem Magneten 2 bestückte Montageblock Zk ist auf der Fussfläche 23 durch Verklinkungsstäbe 38 befestigt, die seitlich über die Platte 25, auf der den Zapfen 30 entgegengerichteten Seite, hervorragen, und zwar unter Zwischenschaltung des Magnetjoches in Form einer rechteckigen Platte, auf der der Magnet 2 und der Anker aufruhen und in Stellung gehalten werden. Das Magnetjoch 7 fügt sich seinerseits in eine rechteckige Vertiefung 39 ein, die in der Fussfläche 23 vorgesehen ist und am Rande Klemmvorsprünge ko aufweist.

Die Gesamtheit der somit zusammengebauten und in den drei Dimensionen festgehaltenen Bauteile des Auslösers, einschliesslich des beweglichen.Magnetankers 8 und seiner Feder 18, wird von der Kappe 20 überdeckt, die merklich quaderförmig ist. Diese Kappe besitzt drei konische Zapfen *f1, die die genannte Kappe im Verhältnis zu der Fussfläche 23 zentrieren und ihr Festhalten in einer summarischen, aber für die Manipulierung des Auslösers vor seiner endgültigen Befestigung auf der Fussfläche 23 mittels Schrauben und Muttern kZ gewährleisten. Die Kappe 20 gewährleistet ferner eine Führung des Auslösezapfens 22 und gleichzeitig die Führung und das Festhalten der Schraube 19 für die

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Kins teilung dei» JSrapf indlichkeit des Auslösers.

Di« fie feet igung des Federblattas 18 am Ende des Abschnitts des Magnebankers 8 wird durch alls zweekmässigen mechanischen Verbindungfsralttel wie iUektroschweissen oder Vernieten gewährleistet.

TJm den Auslöser gegen Korroöionserscheinungen und insbesondere fjegen die Folien döftssib-an für die Stabilität der Arbeitsweise des Auelosers in feuonfcer Atmosphäre zu schützen, ist es vorteilhaft, den Auslöser mit einer undurchlässigen, biegsamen und dünnen Membrane Vj zu. umgeben (deren Dicke einige Zehntelmillimeter nicht überschreitet), die aus Latex oder einem anderen geeigneten wasserdichten Werkstoff besteht. Eine derartige aia^n Sack bildende Hülle 43 wird mittels einer Klemmschelle -ι4 licht verschlossen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

/ 1. J- Hochempfindlicher elektromagnetischer Auslöser mit einem feststehenden Hagnetanker in U-Form, auf dessem einen Schenkel eine elektromagnetische Spule zur Auslösung durch Entregung gewickelt\ einem Dauermagneten ausserhalb des genannten feststehenden Ankers, einem beweglichen Magnetanker, der zwei stabile Gleichgewichtsstellungen einnehmen kann, in denen er dank des von dem Magneten erzeugten Magnetfeldes gehaLben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Magnetanker eine starre, stumpfwinklig gebogene Platte ist, die durch Schwenken um eine Kante am Ende des einen der Schenkel des U-förmigen Ankers von einer stabilen Stellung in die andere gelangen kann, wobei der bewegliche Magnetanker mit der genannten Kante durch einen seinem Knick benachbarten Abschnitt in Kontakt bleibt und jeder seiner an den Knickbereich angrenzenden flachen Abschnitte jeweils wechselseitig mit den Polhörnern des U-förmigen Ankers oder mit einer Polfläche des Magneten in Kontakt tritt.

2, - Auslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet ein quaderförmiger Stab ist, der parallel zu dem Schenkel des U-förmigen Ankers angeordnet ist, um dessen Endkante der bewegliche Magnetanker geschwankt wird, wobei der Magnet von dem genannten Schenkel durch einen gleichbleibenden Luftspalt getrennt ist.

3. - Auslöser nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem beweglichen Magnetanker gegenüberliegende Polfläche des Magneten mit dem mittleren Bereich des U-förmigen Ankers durch ein Magnetjoch verbunden ist.

k. - Auslöser nach öinem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, dass dar bewegliche Magnetanker bei der Verschwenkung durch zwei festa behende Zapfen geführt wird, die durch entsprechende Nuten in dem beweglichen Magnetanker treten,

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5· - Auslöser nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungszapfen auf wenigstens einer ihrer Führungsflächen abgeschrägt sind.

6. - Auslöser nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass dem beweglichen Magnetanker eine Feder zur Einstellung des Auslöseschwellenwertes zugeordnet ist, die aus einem = elastischen Streifen besteht, der die beiden flachen Abschnitte des beweglichen Magnetankers innezhalb.des von ihnen gebildeten stumpfen. Winkels überbrückt und sich in seinem mittleren Bereich auf einem Einstellanschlag abstützen kann, dessen Stellung einstellbar ist, wobei die alsdann auf den Federstab ausgeübte Kraft im Verhältnis zur Schwenkkante des beweglichen Magnetankers ein von Null verschiedenes Moment besitzt und auf diesen letzteren durch den Federstab ein Kippmoment in Richtung auf den Magneten überträgt.

7· - Auslöser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Federstab eine derartige Form aufweist, dass er aufhört mit dem Einstellanschlag in Kontakt zu stehen, sobald der bewegliche Magnetanker durch Schwenken das Polhorn des U-förmigen Ankers auf der dem Magneten entgegengerichteten Seite verlässt.

8. - Auslöser nach einem der vorstehenden Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Federstabes Mechanisch auf dem entsprechenden Ende des beweglichen Magnetankers befestigt ist und ' sich mit seinem anderen Ende auf dem gegenüberliegenden Abschnitt des Magnetankers abstützt.

9. - Auslöser nach einem der vorstehenden Ansprüche T bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit seiner Bauteile, das heisst der U-förmige Anker, der Magnet, das Magnetjoch und die auf einem Magnetgestell montierte Entregungsspule in einem einzigen nichtmagnetischen Montageblock in Stellung gehalten und befestigt werden, der Aufnahmen, Vorsprünge und den genannten Bauteilen angepasste HaI-

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terungen umfasst, sowie Führungszapfen für den beweglichen Magnetanker und zwei Stäbe für die Verklinkung in einer nichtmagnetischen, die gesamte Einheit tragenden Fussflache, die eine Vertiefung umfasst, in die sich das Magnetjoch einfügt, und von einer nichtmagnetischen Schutzkappe überdeckt wird, die konische Zapfen zur Zentrierung auf der Fussflache aufweist und eine einen Einstellanschlag bildende Schraube trägt. 10. - Auslöser nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass er von einer biegsamen, dünnen xmd undurchlässigen Membrane umgeben ist, die ihn in vollkommen dichter Weise umhüllt.

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