DE3012151A1

DE3012151A1 - Magnetisch angezogener und verriegelter schaltstoessel

Info

Publication number: DE3012151A1
Application number: DE19803012151
Authority: DE
Inventors: Lucien Siffroi
Original assignee: La Telemecanique Electrique SA
Current assignee: Telemecanique SA
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1980-03-28
Publication date: 1980-10-09
Also published as: IT8021087A0; ES490052A0; BR8001899A; GB2050063B; SE449676B; JPS55132012A; GB2050063A; FR2452778B1; CA1130849A; SE8002409L; JPS6318845B2; US4370637A; ES8101317A1; IT1149300B; CH633882A5; FR2452778A1

Description

PATENTANWÄLTE

MANlTZ, FINSTERWALD & QRÄMKOW

La Te leine canique Electrique 33bis Avenue du Marechal Joffre 92002 Nanterre
Frankreich

DFUTSCHE PATENTANWAITE

DR GCRHART MANITZ DiFi -phys

MANFRED FINSTERWALD üiPl -ing dipl-WIRTSCH.ing

WERNERGRAMKOW DIPl-ING DRHEJLIANEHEYN DiPi-CHEM HANNS-JÖRG ROTERMUND DiPL phys

BRiTISh CHARTERED PATENT AGENT

JAMES G MORGAN P SC (Phys· dms

ZUGELASSENE VERTRETER BEV EUROFAISCt-EN PATENTAMT REPRESENTATIVES PElORE ThF EUHOPf AN PATENT O'FICE MANDATAiRES AGRfES PHfS I OFFICE EUhDFFEN Οίε BREVE'S

München, den 2fc.3.1979 P/SL-T 2220

Magnetisch angezogener und verriegelter
Schaltstößel

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MANlTZ FINSTERWALD HEYN MORGAN 800C MJNTHEN 21 POiitfi" Ό'/χ S' GFiAMKOW ROTERMUND 70OCSTUTTGiWTSOlEi': CANNfTfT S ZENTRALKASSEBAYERVOLKSBANKEN MJMCHEN KOSTCNiMMiK,

!'OSTSCHECK

Magnetisch angezogener und verriegelter Schaltstößel

Die Erfindung betrifft einen magnetisch angezogenen und verriegelten Schaltstößel, der einerseits eine Erregerwicklung und einen magnetischen Tauchkern besitzt, der einen ersten Abschnitt, der axial in die Wicklung eintritt, und einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt aufweist, die beide aus der Spule heraustreten„ und an dererseits ©ia Hagnetjoch, äas eia t©ilweiee iß die Wick lung eiEtr®t©adea Element aufweist ₉ äaa ein® erste, über eisen axial©B Luft spa It mit dem ©rstsia Äbsetaitt zusammenwirkeode Bslflaelae besitst«, V3oh®± mieh. «©tiere Elesent© des Joofes ®Bs©toii@ß©aä ma äi® Ificklöag hsEna© erstreekea und eine sw®it© Polfläe1a©_s äi® über" ©iaoB su©lt@a_p rafli·= alea luftspalt sit &<sw. fsuoitsa Abssclaaitt ä®s Kssme zusaeiasnvjirktp iaafi aaseblisSsai ©las feitt® Polfläefe© feiläsa₉ Sie mit

ORIG(NAL INSPECTED

S- 3Q12151

zusammenwirkt.

Ein derartiger Schaltstößel ist beispielsweise aus der Schweizer Patentschrift Nr. 230.351 bekannt.

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist die zweite Polfläche des Jochs zwischen der ersten und der dritten Polfläche angeordnet und der Tauchkern ist auf einer verschiebbaren Stange montiert, die aus einem nicht magnetischen Werkstoff besteht und zu seiner Führung dient, und besitzt zu diesem Zweck eine Verlängerung, die die dritte Polfläche durchquert. Die magnetische Verriegelung wird hierbei in einem Hagnetkreis, der aus der ersten und der dritten Polfläche besteht, durch das Zusammenwirken zwischen dem ersten Abschnitt des Kerns und der dritten Polfläche erreicht, wobei diese sich schnell sättigen kann, während sich der für den Anzug des Kerns erforderliche Hauptfluß über die erste und die zweite Polfläche und über den ersten und den zweiten Abschnitt des Kerns schließt.

Diese Anordnung bringt im Betrieb einen geringen und schwer einzustellenden Haltefluß mit sich, was starke Schwankungen der Entriegelungsschwelle zur Folge hat. Diese Erscheinungen, die sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Spulenströmen auftreten, sind nachteilig, wenn derartige Schaltstößel in Unterbrechern benutzt werden sollen, die eine genaue Arbeitsschwelle besitzen sollen und eine gute Kurzschlußstrombegrenzung gewährleisten sollen. Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit einer präzisen Auslöseschwelle zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der dritte Abschnitt des Kerns zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordnet ist.

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Zusätzliche Maßnahmen, mit denen dies auch bei-'hohen Spulenströmen erreicht werden kann, werden in der folgenden Beschreibung erläutert, in der auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b axiale Schnitte durch eine erste Ausführungsform des Schaltstößels und des Kerns und

Fig. 2a und 2b axiale Schnitte durch eine zweite Ausführungsform des Schaltstößels und der im Inneren der Spule befindlichen Polflächen.

Der in Fig. 1a gezeigte magnetische Schaltstößel besitzt eine Wicklung 1, die auf einem Spulenkörper 2 vorgesehen ist und die Erregerspule bildet. Der Tauchkern 4, der sich axial im Inneren der Bohrung 3 des Spulenkörpers bewegen kann, besteht aus einem magnetisierbaren Werkstoff und besitzt einen ersten Abschnitt 5, der sich zwischen einer Stirnfläche H und der unterbrochenen Linie erstreckt, einen dritten Abschnitt 6, der auf den ersten folgt und durch eine ringförmige radiale Fläche 17 begrenzt ist, und einen zweiten Abschnitt 7, der einen kleineren Zylinderdurchmesser 20 als der dritte Abschnitt 6 besitzt und auf diesen folgt.

Mit dieser Spule wirkt ein Magnetjoch 8 zusammen, das aus mehreren aufeinanderfolgenden Elementen besteht, von denen das erste Element 9 teilweise in das Innere der Bohrung eintritt und durch seine zur Achse XX¹ senkrechte Polfläche 13 begrenzt ist. Die weiteren Elemente 10, 11 und 12 schließen sich an das erste Element an und umgeben die Spule. Das letzte Gehäuseelement 12 ist auf die Achse zu gerichtet und bildet einerseits eine Polfläche 19, die die zweite Fläche 22 des Abschnitts 7 umgibt, indem sie einen ringförmigen luftspalt 21 bestehen läßt, und an-

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dererseits eine ringförmige Fläche 16, die der Spule zugewandt ist und zur Achse XX* senkrecht angeordnet ist.

Zwei weitere Luftspalte 15 und 18 von der Größe e^ und e₂ sind zwischen den Flächen 13 und 14 bzw. den Flächen 17 und 16 vorgesehen.

Eine Rückholfeder (nicht dargestellt) hoher Elastizität ist bestrebt, den Tauchkern in die Stellung zu bringen, die in Fig. 1a und im oberen Bereich R von Fig. 1b dargestellt ist.

Das erste Gehäusee leine nt 9 ist mit einer Bohrung 23 versehen, die zur-Aufnahme eines unmagnetischen Schaltstößels 24 dient, der auf ein entsprechendes Organ die Bewegungen des Kerns überträgt, die nach links gerichtet sind und im unteren Bereich T von Fig. 1b dargestellt sind.

Biese Vorrichtung ist so bemessen, daß die Magnetflüsse, die den Weg 01 und 0Ί (Fig. 1b) nehmen, bei einer Stromstärke zwischen einem Vert O und einem Schwellwert den Kern in Fig. 1b in der rechten Stellung halten, indem sie bei 16 und 17 eine Anziehungskraft erzeugen, die größer als die zwischen den PoIflachen 13 und 14 entwickelte Anziehungskraft ist. Bei einer bestimmten Stromstärke tritt in Höhe der Polflächen 16 und 17 eine Sättigung auf und, da nun die von den Polflächen 13 und 14 entwickelten Kräfte das Übergewicht bekommen, bewegt eich der Kern schnell nach links. Während dieser Bewegung vergrößert sich der Luftspalt zwischen 16 und 17, während der Luftspalt zwischen 13 und 14 kleiner wird und der Luftspalt zwischen den Polflächen 19 und 20 den Flüssen 02 gestattet, sich über eine geringe Reluktanz zu schließen, ohne daß störende axiale Anziehungskräfte erzeugt werden (vgl. Fig. 1b).

Diese Vorrichtung, die eine bessere Yerriegelungskraft des Kerns in der Stellung R von Fig. 1b gewährleistet, ermöglicht ferner eine leichtere und genauere Einstellung des Luftspalts 18, womit eine sehr konstante Verriegelungskraft erreicht werden kann.

Wenn durch die Spule ein Strom mit hoher Stromstärke fließen soll, muß eine zusätzliche Maßnahme ergriffen werden, um die Haltekraft zu erhöhen, ohne auf die Vorteile der oben beschriebenen Vorrichtung verzichten zu müssen.

Diese zusätzlichen Maßnahmen sind in Pig. 2a dargestellt. Hierbei ist der erste Abschnitt 5 des Tauchkerns zumindest teilweise auf einer Länge 1 von einer magnetisierbaren, zylindrischen Buchse 25 umgeben, die zu dem Tauchkern konzentrisch ist und mit dem ersten Element 9 des Gehäuses verbunden ist, und zwar entweder mit diesem einstückig ausgebildet ist oder auf dieses aufgesteckt ist (vgl. die unterbrochenen Linien). Zwischen der Innenfläche 33 dieser Buchse und der Außenfläche 26 des ersten Abschnitts und des dritten Abschnitts des Kerns besteht ein Luftspalt 27 vom Wert e4. Dieser Luftspalt mit dem Wert e4 sowie die ihn begrenzenden Polflächen sind parallel zu dem Luftspalt 15 zwischen den Flächen 13 und 14 angeordnet.

Im Ruhezustand des Kerns, der beispielsweise durch eine schwache Feder 31 erreicht wird und der im Bereich R von Fig. 2b dargestellt ist, nimmt der Fluß 03, der die Polflächen 16 und 17 durchquert, jetzt einen Weg 0'3, der hauptsächlich über den Luftspalt 27 mit dem Wert e4 verläuft, dessen Reluktanz geringer als die des Luftspalts 21 ist, so daß die Haltekraft erhöht wird. Die Flüsse 0"3 und 0"'3 sind gegenüber dem Fluß 0'3 gering.

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Die Stärke d (Pig. 2a) der Buchse 25 ist so bemessen, daß auch hier bei einer bestimmten Stromstärke des in der Spule fließenden Stroms eine Sättigung auftritt.

In dem Bereich T von Pig. 2b, der einer Bewegung des Kerns entspricht, sieht man, daß der Pluß 04 gegenüber den Sekundärflüssen 0'4 und 0"4, die durch die Luftspalten e'p und e, laufen, vorherrschend geworden ist.

Ein fünfter Luftspalt e,- besteht ferner zwischen dem dem Gehäuseelement 12 zugewandten Stirnende der Buchse und diesem Gehäuseelement, der jedoch nicht zur Erzeugung einer Anziehungs- oder Haltekraft beiträgt.

Die Stellung dieses zuletzt genannten Luftspalts parallel zu den Gesamtflüssen 0d und 0c (Pig. 2b) gestattet jedoch die Durchführung bestimmter Einstellungen durch Veränderung der Länge der Buchse, die sich gegebenenfalls bis zu dem Abschnitt 12 erstrecken kann.

Die Luftspalte 27 vom Wert e. und 21 vom Wert e* können natürlich auch durch Buchsen 28 und 29 materialisiert werden, die aus nicht magnetischen Werkstoffen bestehen, deren gute Reibungseigenschaften gegebenenfalls ihre Verwendung zur Führung der Buchse ermöglichen. Zur Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit des Kerns kann dessen Hasse durch Bohrungen, beispielsweise durch die in Pig. 2b gezeigte Bohrung 32, verringert werden.

Die Erfindung betrifft einen Elektromagnet, dessen Tauchkern durch Magnetwirkung in der Ruhestellung verriegelt wird.

Der Tauchkern wirkt mit Abschnitten des Jochs so zusammen, daß drei Sätze von Polflächen und Luftspalten gebildet

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werden, von denen sich einer, der sich zwischen den beiden anderen befindet, sättigen kann, wenn der Erregungsfluß der Spule eine gewisse Schwelle erreicht.

Diese Vorrichtung ist insbesondere für Schaltstößel von Unterbrechern anwendbar.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Magnetisch angezogener und verriegelter Schaltstößel, der einerseits eine Erregerwicklung und einen magnetischen Tauchkern besitzt, der einen ersten Abschnitt, der axial in die Wicklung eintritt, und einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt aufweist, die beide auö der Spule heraustreten, und andererseits ein Magnetjoch, das ein teilweise in die Wicklung eintretendes Element aufweist, das eine erste, über einen axialen Luftspalt mit dem ersten Abschnitt zusammenwirkende Polfläche besitzt, wobei sich weitere Elemente des Jochs anschließend um die Wicklung herum erstrecken und eine zweite Polfläche, die über einen zweiten, radialen Luftspalt mit dem zweiten Abschnitt des Kerns zusammenwirkt, und anschließend eine dritte Polfläche bilden, die mit dem dritten Abschnitt des Kerns über einen dritten axialen Luftspalt mit einem festgelegten, geringen Wert zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß

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ORIGINAL INSPECTED

der dritte Abschnitt (6) des Kerns (4) zwischen dem ersten bpohnitt (5) und dem zweiten Abschnitt (7) angeordnet Ι,Λ.

2. Schaltstößel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (5) des Kerns mindestens auf einem Teil (1) seiner Länge von einer magnetisierbaren, zylindrischen Buchse (25) umgeben ist, die mit einem in die Wicklung (1) eintretenden Element (9) des Jochs verbunden ist, wobei ein vierter Luftspalt (27) radial zwischen der Buchse und dem ersten Abschnitt vorgesehen ist.

3. Schaltstößel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (5) und der zweite Abschnitt (7) von unmagnetischen Führungslagern (28, 29) umgeben sind, die zusätzlich die Gleichförmigkeit der Luftspalte (27_t 21) gewährleisten, in denen sie angeordnet sind.

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