DE2512151C3 - Elektromagnetisch steuerbarer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetisch steuerbaren Schalter mit einem aus ferromagnetischem Material bestehenden Konfiiktstück, das durch eine es umgebende Erregerwicklung polarisierbar und in zwei durch magnetische Kraft beistimmte 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 unter 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. 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.

Die stabförmigen Elemente, aus denen das Kontaktstück zusammengesetzt ist, haben vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß im Kontaktstück Wirbelströme und daraus resultierende Hafteiffekte des Kontakistückes 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 zugeordneten Erregerwicklung die magnetische Polarisation beizubehalten.

Die stabförmigen Elemente sind vorzugsweise von einem 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 7 des Schalters im Abstand voneinander zwei Dauermagnete I in Form von Brückenmagneten angeordnet, 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, z. 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-

5 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 im ι rn des Schutzrohres 2 angeordnet; sie kann a ber "Üh außerhalb desselben angeordnet sein und das £!wzrohr2einschließen.

An Stelle von zwei Kontaktpaaren kann der Schalter

h nur ein einziges Kontaktpaar enthalten. Die ^Zv lakte sind flächig gestaltet, ebenso wie das vniaktstöck 3. das erfindungsgemäli aus mehrerer;

™ IeI lebeneinander liegenden und nur stellenweise ^P^, Lnder verbundenen, stabförmigen Elementen aus ^agnetischem Material so zusammengesetzt ist, ΓΛβ Form einer geriffelten Platte hat. Die iRen Elemente sind von einem flachen Träger iffisch gut leitendem Material umgeben. Obwohl die Erfindung an Hand eines Schutzrohrschaum beschrieben ist, eignet sich das erlmdungsgemaß ^"staltete Kontaktstück auch bei sonstigen TLnetisch gesteuerten Schaltern, und zwar SSSS mit nur einem als Brückenmagneten Dauermagnet

Bef der Γη den pTg 1 und ₂ dargestellten Ausfüh-Jäomi der Erfindung besteht das Schutzrohr 2 aus

nPm Magnetismus und Elektrizität nicht leitenden MaTriaTzweckmaBig Kunststoff oder Glas, und ist z. B.

f Kunstharz in dem Schaltergehäuse 7, das

5S3SS Kontaktpaare 4 in Reihe geschaltet sein, wie noch beschrieben wird.

Wenn der Stromkreis der Erregerwicklung 5 geschlossen wird, so bewirkt das Magnetfdd der

Wicklung eine magnetische Polansierung des Irei 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. Wira

beispielsweise das Kontaktstuck 3 so polarisiert, dau 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 Kontaktstuckes 3 und

damit den Schaltvorgang zu bewirken, braucht d.e Erregerwicklung 5 nur von einem kurzen StromstoB durchflossen werden, wobei Spannung und Stromstarke

verhältnismäßig gering sein können. Wird der Stromfluß in der Erregerwicklung 5 umgekehrt so w.rd auch

das Kontaktstück 3 magnetisch umgepolt; aus seinem Nordpol wird ein Südpol und umgekehrt Infobjedetten wird nun das Kontaktstück 3 von dem Dauermagneten 1, der ihn bisher anzog, abgestoßen und von dem gegenüberliegenden Dauermagneten 1 JJ«oe"»

daß er sich von dem b.sher überbrückten Kontakt a_dr 4

3£S f

55S3SS s^3;

durchflossen werden, ist der Innenraum des Stromkreis geöffnet und der zu dem zweckmäßigen^ mit einem Funken- 30 paar Al· gehörige Stromkreis geschbssn.

liiiÜ gp Kontakt

d.h.eswiixleinegewisseSchwellwertgroße

Die Dauermagnete bestehen vorzugsweise aus e.ner Cobalt-Seltene Erdmetalle-Leg.en.ng. be.sp.elswe.se einer Cobalt-Samanum-Leg.erung. D.ese Leg.erungen enthalten als Hauptbestandteil interme alhsche Verbindüngen vom Typ RCo₅, worin R ein seltenes Erdmetall ist Diese Magnetstoffe sind etwa fün,mal stärker a s die meisten Alnico-Legierungen und etwa zweimal starker als Platin-Cobalt-Magnetwerkstoffe Sie zeichnen sich durch ei,, hohes Energieprodukt (BH) aus das .m Bereich von 16-20 · 10* Gauß-Oerstedt (Fernte Alnico 5. Pt-Co 10 · 10* Gauß-Oe.stedt) hegt, und zeigen auch eine gute Hochtemperatur-Besund.gke.t Ihr Curie-Punkt liegt über demjenigen der Plat.n-Magnete. Di,e Verwendung von Cobalt-Samanum-Magnefen ermöglicht es, die Baugröße der Magnete klein zu halten und den Schalter auch bei höheren Temperaturen zu betreiben, bei denen die M agneUs.erungsVerluste anderer Magnetstoffe schon erheblich ins Gewicht

fallen. , „ _f... ,

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 Wec^stromen

.st BJ' ste^t auch _g und durc | und Feldstarke eines ^dg^^₅ * _Rei„_e geschaltet fluß durch Kontaktpaar _{fßdureh die} Erregerwicklung, _{hsum von} Erregerwicklung

6 erreichen, daß

MagJ^e« ^ _und

Swm das Kontaktstück 3 abgestoßen v.ird, so

^,, _de^ Kontakten geöffnet und jras a _{stromlos gemachl}

™^^ _Fa„ _kön ^B _nen die Konüakte 4 nches«^ ^a ^ _{Kontaktstflck3}

«^ ^f™_w^_e ^g _aus ^g _einem Material mit hoher vorzugsweise _{ährleisteti daB} nach

* ikl 5 und damit Ausfal- Z^kkiuni erzeugten MagnetKon^ktstück 3 sein! magnetische damit in den Bereich des \

durchflössen weraen. Die crre^i »u.muu₆ ^ .„. ^

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 _{Vann W}e_nn das bewenliche Kontaktstück 3 nur eine ^k*ⁿ"· ^W£™ Sf₁₁Z hatte könnte unter Umständen der ge nnge ^^anenz ™ _h\^k _u°_sscnalten der Erregerwick-Fall einJ^rJ*^en'"^"^^^ ₃ unter dem Einfluß ^^^^^ _umgePolt wird und wieder S.KontaktpL überbrückt, das im Kreis der

^Saneße^»^ Ausgestaltung des n gJ ^ ^ _{sich umer}

Oa^agnete 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

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch steuerbarer Schalter mit einem aus ferro magnetischem Material bestehenden S 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, dadurch gekennzeich η e t, daß das Kontaktstück (3) aus mehreren parallel nebeneinander liegenden und nur stellenweise miteinander verbundenen slabförmigen Eleminten aus ferromagnetisehem 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. *o

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Elemente aus einem ferromagnetische!! 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.