DE2512151B2 - Elektromagnetisch steuerbarer schalter - Google Patents
Elektromagnetisch steuerbarer schalterInfo
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- H01H51/28—Relays having both armature and contacts within a sealed casing outside which the operating coil is located, e.g. contact carried by a magnetic leaf spring or reed
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetisch steuerbaren Schalter mit einem aus ierromagnetischem
Material bestehenden Kontaktstück, das durch eine es umgebende Erregerwicklung polarisierbar und in zwei
durch magnetische Kraft bestimmte Endlagen bringbar ist, wobei es in mindestens einer der beiden Endlagen
eine Verbindung zwischen zwei Kontakten zur Schließung eines Stromkreises herstellt.
Ein derartiger als bistabiler Schutzrohrschalter mit zwei Dauermagneten, zwischen denen das Kontaktstück
hin- und herbeweglich ist, ausgebildeter Schalter ist beispielsweise in der US-PS 37 68 051 beschrieben.
Bei einem Schalter der eingangs erwähnten Art ist es erwünscht, daß das bewegliche Kontaktstück in eine
flächige Anlage mit den Kontakten kommt, wobei außerdem auch die magnetische Kraft die beispielsweise
von mindestens einem Dauermagneten aufgebracht wird, voll auf das Kontaktstück zur Einwirkung kommen
soll. Wenn die Magnetkraft beispielsweise von einem Dauermagneten aufgebracht wird und das Kontaktstück
in seinen den Magnetpolen gegenüberliegenden Bereichen eine Größe hat, die wesentlich ur«er der
Größe der Magnetpole liegt, wird nicht der gesamte von den Magnetpolen ausgehende Magnetfluß ausgenutzt,
so daß der Druck, mit dem das Kontaktstück gegen die zu schließenden Kontakte anliegt, unter Umständen nur
gering sein kann.
Wenn als Kontaktstück eine einfache Platte aus ferromagnetischem Material, etwa Weicheisen, benutzt
wird, richtet sich die Platte derart aus, daß sie nicht parallel mit ihrer Hauptfläche den Magnetpolen
gegenüberliegt, sondern mit ihren Schmalseiten, so daß ebenfalls nicht der gesamte von den Magnetpolen
ausgehende Magnetfluß ausgenutzt wird. Infolge der beschriebenen Ausrichtung der Platte liegt sie demzufolge
auch nicht flach an den Kontakten an.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetisch steuerbaren Schalter zu schaffen, bei
dem das Kontaktstück derart ausgestaltet ist daß einerseits eine flächige Kontaktanlage gegen die zu
schließenden Kontakte und andererseits eine Erhöhung des Kontaktdruckes gewährleistet ist, mit dem das
bewegliche Kontaktstück gegen die Kontakte anliegt
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Schalter dadurch gekennzeichnet daß das Kontaktstück
aus mehreren parallel nebeneinander liegenden und nur stellenweise miteinander verbundenen stabförmigen
Elementen aus ferromagnetischem Material so zusammengesetzt ist daß es die Form einer Platte hat
Bei einem derartigen Kontaktstück ist wenn es z. B.
Bei einem derartigen Kontaktstück ist wenn es z. B.
frei beweglich ist gewährleistet, daß es sich unter dem Einfluß der Magnetkraft stets senkrecht zu seiner
Hauptebene verlagert so daß einerseits eine flächige Anlage gegen die Kontakte und andererseits eine
Erhöhung des Kontaktdruckes gewährleistet ist da in Abhängigkeit von den gewählten Größenverhältnissen
praktisch der gesamte von den Magnetpolen beispielsweise eines Dauermagneten ausgehende Magnetfluß
ausgenutzt wird.
Gleiches gilt auch für geführte oder schwenkbar gelagerte Kontaktstücke, die ansonsten Drehmomentkräften ausgesetzt wären.
Gleiches gilt auch für geführte oder schwenkbar gelagerte Kontaktstücke, die ansonsten Drehmomentkräften ausgesetzt wären.
Die siabförmigen Elemente, aus denen das Kontaktstück
zusammengesetzt ist, haben vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß im Kontaktstück Wirbelströme und daraus resultierende Hafteffekte
des Kontaktstückes weitgehend ausgeschaltet sind.
Um den Schalter auch als Überlastschutzschalter wirksam werden zu lassen, bestehen die stabförmigen
Elemente vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Material mit hoher Koerzitivkraft und gegebenenfalls
auch hoher magnetischer Remanenz, um nach Abschaltung der zug3ordneten Erregerwicklung die magnetische
Polarisation beizubehalten.
Die stabförmigen Elemente sind vorzugsweise von einen: flachen Träger aus elektrisch gut leitendem
Material umgeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der F i g. 1 und 2 erläutert. Es zeigt:
F i g. 1 im Schnitt eine schematische Darstellung der
Vorderansicht des Schalters, und
F i g. 2 eine schematische Darstellung der Seitenansicht des Schalters gemäß Fig. 1.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, sind in dem Schaltergehäuse
se 7 des Schalters im Abstand voneinander zwei Dauermagnete 1 in Form von Brückenmagneten
angpordnet, die sich mit den Flächen der ungleichnamigen Pole mit Abstand gegenüberliegen, so daß ein
ringförmiger, geschlossener Magnetfluß erzielt wird. In der Mitte zwischen den Dauermagneten 1 ist ein
hermetisch geschlossenes Schutzrohr 2 stationär befestigt, das zwei Paare von elektrischen Kontakten 4
enthält, die an den seitlichen Enden des Schutzrohres 2 gelegen und mit elektrischen Leitern 8 verbunden sind,
die aus dem Schutzrohr und dem Schaltergehäuse 7 herausgeführt sind, jedes Kontaktpaar ist einem der
Dauermagnete benachbart. Zwischen den Kontaktpaaren befindet sich ein frei bewegliches Kontaktstück 3
aus elektrisch leitendem und ferromagnetischem Material, ζ. B. Weicheisen, und die Kontaktpaare 4 sowie das
Kontaktstück 3 sind von einer Erregerwicklung 5 umgeben, von der zwei elektrische Leiter 9 aus dem
Schaltergehäuse 7 herausgeführt sind. Die Erregerwick-
lung 5 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 im
Innern des Schutzrohres 2 angeordnet; sie kann aber auch außerhalb desselben angeordnet sein und das
Schutzrohr 2 einschließen.
An Stelle von zwei Kontaktpiaren kann der Schalter
auch nur ein einziges Kontaktpaar enthalten. Die Kontakte sind flächig gestaltet, ebenso wie das
Kontaktstück 3, das erfindungsgemäß aus mehreren parallel nebeneinander liegenden und nur stellenweise
miteiiiinder verbundenen, stabförmigen Elementen aus ferromagnetischem Material so zusammengesetzt ist,
daß es die Form einer geriffelten Platte hat. Die stabförmigen Elemente sind von einem flachen Träger
aus elektrisch gut leitendem Material umgeben.
Obwohl die Erfindung an Hand eines Schutzrohrschalters beschrieben ist, eignet sich das erfindungsgemäß
gestaltete Kontaktstück auch bei sonstigen elektromagnetisch gesteuerten Schaltern, und zwar
auch bei Schaltern mit nur einem als Brückenmagneten ausgebildeten Dauermagnet.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung besteht das Schutzrohr 2 aus
einem Magnetismus und Elektrizität nicht leitenden Material, zweckmäßig Kunststoff oder Glas, und ist z. B.
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, ist der Innenraum des Schutzrohres zweckmäßigerweise mit einem Funkenlöschmittel
6 gefüllt, das beispielsweise aus Mineralöl, Schwefelhexafluorid od. dgl. bestehen kann. Die Kontakte
können federnd befestigt sein, um die Bildung von Abreißfunken zu unterdrücken oder gering zu halten.
Durch die federnde Anbringung oder Lagerung der Kontakte 4 wird auch eine Schaltverzögerung erreicht,
da die Kontakte dem sich abhebenden beweglichen Kontaktstück 3 in geringem Umfang folgen können,
d. h. es wird eine gewisse Schwellwertgröße erreicht.
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 fünf.nal stärker als die
meisten Amico-Legierungen und etwa zweimal stärker als Platin-Cobalt-Magnetwerkstoffe. Sie zeichnen sich
durch ein hohes Energieprodukt (BH) aus, das im Bereich von 16-20 ■ 10b 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-Magnete.
Die Verwendung von Cobalt-Samarium-Magneten ermöglicht es, die Baugröße der Magnete klein zu
halten und den Schalter auch bei höheren Temperaturen zu betreiben, bei denen die Magnetisierungsverluste
anderer Magnetstoffe schon erheblich ins Gewicht fallen.
Die von den Kontakten 4 nach außen geführten Leiter 8 gehören für jedes Kontaktpaar zu einem
eigenen (nicht dargestellten) Stromkreis. Diese Stromkreise können von Gleich- oder Wechselströmen
niedriger oder hoher Spannung und Stromstärke durchflossen werden. Die Erregerwicklung 5 ist durch
die aus dem Schaltergehäuse 7 herausgeführten Leiter 9 in der Regel in einen separaten Stromkreis (nicht
dargestellt) geschaltet, kann aber für eine besondere Anwendung des Schalters auch mit einem der
Kontaktpaare 4 in Reihe geschaltet sein, wie noch beschrieben wird.
Wenn der Stromkreis der Erregerwicklung 5 geschlossen wird, so bewirkt das Magnetfeld der
Wicklung eine magnetische Polarisierung des frei beweglichen Kontaktstückes 3. Dies hat zur Folge, daß
das Kontaktstück 3 von dem Dauermagneten 1 angezogen wird, dessen Pole zu den Polen des
magnetisierten Kontaktstückes ungleichartig sind. Wird beispielsweise das Kontaktstück 3 so polarisiert, daß
sein Nordpol sich in F i g. 1 am rechten Ende befindet, so wird das Kontaktstück 3 von dem oberen Dauermagneten
1 angezogen und überbrückt das obere Kontaktpaar 4. Um die Magnetisierung des Kontaktstückes 3 und
damit den Schaltvorgang zu bewirken, braucht die Erregerwicklung 5 nur von einem kurzen Stromstoß
durchflossen werden, wobei Spannung und Stromstärke verhältnismäßig gering sein können. Wird der Stromfluß
in der Erregerwicklung 5 umgekehrt, so wird auch das Kontaktstück 3 magnetisch umgepolt; aus seinem
Nordpol wird ein Südpol und umgekehrt. Infolgedessen wird nun das Kontaktstück 3 von dem Dauermagneten
1, der ihn bisher anzog, abgestoßen und von dem gegenüberliegenden Dauermagneten 1 angezogen, so
daß er sich von dem bisher überbrückten Kontaktpaar 4 löst und zu dem anderen Kontaktpaar 4 wandert, das
dem unteren Dauermagneten 1 benachbart ist. Damit wird der zum oberen Kontaktpaar 4 gehörige
Stromkreis geöffnet und der zu dem unteren Kontaktpaar 4 gehörige Stromkreis geschlossen.
Andererseits eignet sich der Schalter auch für die Schaltung starker Ströme mit Hilfe verhältnismäßig
niedriger Steuerspannungen, da für die magnetische Polarisierung des Kontaktstückes 3 nur schwache
Ströme nötig sind.
Eine besondere Anwendungsmöglichkeit des Schalters ist sein Einsatz als Überlastsicherung. Für die
Überlastsicherung eines Gleichstromkreises braucht dieser an eines der Kontaktpaare 4 gelegt zu werden,
das dann mit der Erregerwicklung 5 in Reihe geschaltet ist. Bei zunehmendem Stromfluß durch das Kontaktpaar
steigt auch der Stromfluß durch die Erregerwicklung, und durch geeignete Abstimmung von Erregerwicklung
und Feldstärke der Magnete kann man erreichen, daß bei einer bestimmten Stärke des durch Kontakte und
Wicklung fließenden Stromes das Kontaktstück 3 umgepolt und von dem Magneten abgestoßen wird, so
daß der Stromkreis an den Kontakten geöffnet und gleichzeitig die Erregerwicklung stromlos gemacht
wird. Auch in diesem Fall köiinen die Kontakte 4 vorzugsweise federnd gelagert sein. Das Kontaktstück 3
besteht vorzugsweise aus einem Material mit hoher Remanenz. Dadurch wird gewährleistet, daß nach
Ausschalten der Erregerwicklung 5 und damit Ausfallens des durch die Erregerwicklung erzeugten Magnetfeldes
das bewegliche Kontaktstück 3 seine magnetische Polarisierung beibehält und damit in den Bereich des
zweiten gegenüberliegenden Dauermagneten gelangen kann. Wenn das bewegliche Kontaktstück 3 nur eine
So geringe Remanenz hätte, könnte unter Umständen der Fall eintreten, daß nach Ausschalten der Erregerwicklung
das bewegliche Kontaktstück 3 unter dem Einfluß des ersten Dauermagneten umgepolt wird und wieder
das erste Kontaktpaar überbrückt, das im Kreis der Erregerwicklung liegt.
Infolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Kontaktstückes 3 ist gewährleistet, daß es sich unter
dem Einfluß der Dauermagnete stets senkrecht zu
seiner Hauptebene verlagert, so daß praktisch der gesamte von den Magnetpolen der Dauermagnete
ausgehende Magnetfluß auf das Kontaktstück zur Einwirkung kommen kann und nicht seitlich davon
wirksam ist, wodurch ein erhöhter Kontaktdruck und außerdem eine flächige Anlage des Kontaktstückes
gegen die Kontakte 4 gewährleistet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
H 670
Claims (4)
1. Elektromagnetisch steuerbarer Schalter mit einem aus ferromagnetischem Material bestehenden
Kontaktstück, das durch eine es umgebende Erregerwicklung polarisierbar und in zwei durch
magnetische Kraft bestimmte Endlagen bringbar ist, wobei es in mindestens einer der beiden Endlagen
eine Verbindung zwischen zwei Kontakten zur Schließung eines Stromkreises4ierstellt, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (3) aus mehreren parallel nebeneinander liegenden und nur
stellenweise miteinander verbundenen stabförmigen Elementen aus ferromagnetischem Material so
zusammengesetzt ist, daß es die Form einer Platte hat.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die stabförmigen Elemente einen kreisrunden Querschnitt haben.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Elemente aus
einem ferromagnetischen Material mit hoher Remanenz bestehen.
4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen
Elemente von einem flachen Träger aus elektrisch gut leitendem Material umgeben sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752512151 DE2512151C3 (de) | 1975-03-20 | Elektromagnetisch steuerbarer Schalter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752512151 DE2512151C3 (de) | 1975-03-20 | Elektromagnetisch steuerbarer Schalter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2512151A1 DE2512151A1 (de) | 1976-09-30 |
DE2512151B2 true DE2512151B2 (de) | 1977-01-13 |
DE2512151C3 DE2512151C3 (de) | 1977-09-08 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2512151A1 (de) | 1976-09-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |