DE3138265C2 - Elekromagnetisches Schaltgerät - Google Patents

Abstract

Elektromagnetisches Schaltgerät, bestehend aus einem eine Spule (1a) tragenden, liegend angeordneten und von Polblechen (5, 6) umgebenen Spulenkörper (1), der den größten Teil eines weichmagnetischen Ankers (4) umschließt, dessen eines, außerhalb des Spulenkörpers (1) liegendes Ende über ein sich etwa rechtwinklig zur Spulenkörperachse erstreckendens Zwischenstück (60) mit dem Ende eines oberhalb des Spulenkörpers (1) und parallel zu dessen Längsachse verschieblich angeordneten Kontaktbrückenträgers (10) verbunden ist, dessen gefederte Brückenkontakte mit Festkontakten (8) zusammenwirken, wobei der Verringerung der erforderlichen Erregerleistung der den Anker (4) und die Polbleche (5, 6) umfassende Magnetkreis eine Perma nent magnet-Anordnung (9) enthält, die ihrerseits zwei stabförmige, parallel zur Spulenkörperachse verlaufende Perma nent magnete umfaßt. Die Polbleche (5, 6) reichen beiderseits über die entsprechenden Spulenkörperflansche (2, 3) hinaus und sind zu mit dem Anker (4) zusammenwirkenden Polschuhen (5Δ, 6Δ; 5ΔΔ, 6ΔΔ) umgeformt. Der Anker (4) ist im Bereich seines mit dem Zwischenglied (60) verbundenen Endes um eine waagerechte Achse (bei 37) drehbar gelagert. Zur Erzielung tristabilen Schaltverhaltens kann der Anker (4) mit einer Feder (64) zusammenwirken, die dem Anker eine stabile Mittelstellung verleiht. tilmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit diesen Textilbehandlungsmit

Description

3 .: 4

gegabelte Blattfeder bekannt, bei der es sich jedoch um Breitseite her aufgeschoben und durch Rastungen 5a

die Kontaktfeder eines Relais ohne stabile Zwischen- und 6a sowie 5a' und 6a'(vgL Fig. 2, 3) unverrückbar

stellung handelt gehalten werden, so daß sie mit dem Spulenkörper 1 und

Eine andere Ausführungsform der Feder ist im An- dem Magnetanker 4 eine Montageeinheit bilden. Die

Spruch 3 angegeben. Diese Ausführungsform hat den 5 Polbleche 5, 6 sind an ihren beiden jeweils über die

Vorteil einer besonders geringen Bauhöhe des Schaltge- Flansche 2,3 des Spulenkörpers 1 überstehenden Enden

rates durch die raumsparende Unterbringung eines Tei- zu Polschuhen 5' und 5" bzw. 6' und 6" abgewinkelt und

les der Blattfeder in dem V-förmigen Schlitz des Endes umgeformt Mit seinem vom Drehpunkt 37 entfernten

des Zwischengliedes. Ende liegt der Anker 4 je nach Arbeitslage entweder an

Der Anspruch 4 bezieht sich auf eine Ausgestaltung io dem Polschuh 5' oder an dem Polschuh 6' an. Das dem

des Zwischengliedes, die den Vorteil hat, eine spielfreie Drehpunkt 37 näherliegende Ende des Ankers 4 befai-

Verbindung mit dem Kontaktbrückenträger zu gewähr- det sich in einer Ausnehmung in den sich überlappenden

leisten, ohne das Zwischenglied und den Kontaktbrük- Polschuhen 5" und 6", wobei die Abmessungen dieser

kenträger besonders eng tolerieren zu müssen. Ausnehmung so gewählt sind, daß unter Berücksichti-

Die Ausführungsform nach Anspruch 5 ermöglicht es, 15 gung des Ankerweges ein gewünschter Restluftspalt

den Anker reibungsarm und präzise zu führen und er- verbleibt

spart darüber hinaus weitere Drehpunkte oder Dreh- Wie am besten aus F i g. 5 ersichtlich, enthält der aus

achsen für das Zwischenglied. dem Anker 4 und den Polblechen 5, 6 und deren PoI-

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 bietet den Vor- schuhen bestehende Magnetkreis eine Permanentma-

teil, die unbewickelten Eckbereiche des rechteckigen 20 gnetanordnung 9, die sich zwischen den oberen Längs-

Spulenkörperquerschnittes zur Unterbringung des fer- rändern der Polschuhe 5,6 befindet Diese Permanent-

tigungstechnisch einfach herstellbaren, stabförmigen magnetanordnung 9 bildet damit gleichzeitig die obere

Permanentmagneten nutzen zu können. Abdeckung des Spulenraumes und trennt diesen von

Die im Anspruch 7 genannte Weiterbildung hat den dem darüber angeordneten Kontaktraum. Die untere Vorzug, daß der gesamte Magnetkreis — abgesehen 25 Abdeckung des Spulenraumes besteht aus einer in Ausvon dem Anker — lediglich aus drei Teilen besteht, klinkungen der Polbleche 5, 6 einschnappbaren Kunstnämlich den beiden auf je einer Seite der Spule ange- stoffwanne 50 (vgl. F i g. 5 und 1). Die Dauermagnetanordneten Polblechen und der Permanentmagnetanord- Ordnung 9 umfaßt zwei stabförmige Dauermagnete 9a, nung, wodurch sich auch die Montage des Schaltgerätes 96, die parallel zur Spulenlängsachse orientiert und entsprechend vereinfacht. 30 durch eine Weicheisenplatte 9c magnetisch miteinander

Die im Anspruch 8 angegebene Ausgestaltung des verbunden sind. Die Teile 9a bis 9c sind durch eine Schaltgerätes ermöglicht es, durch unsymmetrische Ge- Kunststoffumspritzung 9dzu einer einstückigen Montastaltung der Polschuhe, z. B. durch unterschiedlich gro- geeinheit verbunden. Für die Kunststoffumspritzung 9d ße Polschuhflächen, das Schaltverhalten so zu modifi- wird bevorzugt ein Duroplast verwendet, da die Oberzieren, daß sich eine bevorzugte Endlage ergibt. 35 seite der Umspritzung den Boden des darüber befindli-

In der Zeichnung ist das Schaltgerät nach der Erfin- chen Kontaktraumes bildet und dem öffnungslichtbo-

dung in einer beispielsweise gewählten Ausführungs- gen der Kontakte ausgesetzt ist.

form in mehreren Schnitten und Einzelheiten darge- Gemäß F i g. 1 ist mit dem hier lediglich aus ferti-

stellt. Es zeigt gungstechnischen Gründen aus zwei Blechstreifen be-

F ig. 1 — das Schaltgerät in einer Schnittdarstellung 40 stehend !dargestellten Anker 4 im Bereich seines Dreh-

längs der Linien B-E₁ C-fund D-Em F i g. 2, punktes 37 ein rechtwinklig zur Längsachse des Ankers

F i g. 2 — einen Schnitt durch das Schaltgerät längs 4 verlaufendes Zwischenstück 60 fest verbunden, das

der Linie A-A in F i g. 1, aus Kunststoff besteht und mit dem Anker 4 durch teil-

F i g. 3 — eine linke Seitenansicht des Schaltgerätes weises Umspritzen desselben unter Einschluß eines den

mit teilweise weggebrochener Kappe, 45 Anker durchquerenden Zapfens 61 und der Lagerzap-

F i g. 4 — einen Schnitt durch das Schaltgerät längs fen 62 (vgl. F i g. 4) vereinigt ist. Das freie Ende 63 des

der Linie F-Fm Fig. 1, Zwischenstückes 60 ist V-förmig geschlitzt (siehe

Fig.5 — einen Schnitt durch das Schaltgerät längs Fig. 1), sitzt elastisch klemmend in einer Ausnehmung

der Linie G-G in F i g. 4, eines Kontaktbrückenträgers 10 und nimmt das untere

F i g. 6 — einen Teilschnitt durch das Schaltgerät 50 Ende einer Blattfeder 64 auf, deren oberes Ende in einer

längs der Linie//-//in F ig. 2, V-förmigen Ausnehmung einer Gehäusekappe 7 aus

F i g. 7 — ein Kraft/Ankerweg-Diagramm und Kunststoff sitzt.

F i g. 8 — eine Einzelheit des Schaltgerätes in einer Diese Gehäusekappe 7, die über Schultern 7a auf der

einen tristabilen Betrieb ermöglichenden Weiterbil- Kunststoffumspritzung 9c/des Dauermagnetteiles 9 auf-

dung. 55 liegt (vgl. F i g. 3) ist gemäß F i g. 1 über Sperrklinken

Das in Fig. 1 dargestellte Schaltgerät umfaßt einen 11a, 126 und an dem Spulenkörper 1 ausgebildete Nasen Spulenkörper 1 mit seitlichen Flanschen 2 und 3, an 116,126(siehe Fig. 3 und 4) auf den Spulenkörper aufweiche Befestigungslappen 2a und 3a angeformt sind, geschnappt. Wie aus den Fig. 1, 2 und 5 erkennbar ist, die eine Schraubbefestigung des Schaltgerätes ermögli- sind in die Gehäusekappe 7 Festkontakte 8 eingesteckt chen. Der Spulenkörper 1 bildet gleichzeitig den Grund- 60 oder eingebettet, die wahlweise mit einem Schraubankörper des Schaltgerätes, an dem alle weiteren wesentli- Schluß 14 oder mit einem Steckanschluß 15 (siehe chen Teile vorzugsweise durch Einrasten oder Auf- F i g. 5) versehen sein können. Zur Abdeckung und als schnappen festgelegt sind, wie noch im einzelnen erläu- Berührungsschutz für die Anschlüsse 14 bzw. 15 dient tert werden wird. Der Spulenkörper 1 hat ein durchge- ein Isolierdeckel 13, der durch Rastfedern 18 (siehe hendes Kernloch, in dem sich ein schwenkbarer, bei 37 65 Fig. 1), die in eine Hinterschneidung 19 der Gehäuseexzentrisch gelagerter Anker 4 befindet. kappe 7 eingreifen, mit letzterer verbunden ist. Gemäß

Beidseitsdes Spulenkörpers 1 sind Polbleche5,6 an- Fig.5 ist der Isolierdeckel 13 mit einer Führungsöff-

geordnet, die nach dem Einführen des Ankers 4 von der nung 16 für einen Schraubendreher und mit einem Ein-

führtrichter 17 für das Ende der Anschlußleitung (nicht dargestellt) versehen.

Der gemäß Fig. 1 von dem Anker 4 über das Zwischenstück 60 verschiebbare Kontaktbrückenträger 10 ist nach Fig.5 als zweiteiliger Schieber ausgebildet, s dessen Unterteil 10a in einer Nut der Kunststoffumspritzung 9c/der Permanentmagnetanordnung 9 geführt ist, während das Oberteil iOb in der Gehäusekappe 7 geführt ist und einen Fortsatz 10c hat, der in einer Nut 13a des Isolierdeckels 13 endet und sowohl eine Hand- to betätigung des Schaltgerätes zuläßt als auch als Schaltstellungsanzeige dient.

Der Kontaktbrückenträger ist je Festkontaktpaar mit zwei parallelen Kontaktbrücken bestückt, nämlich einem Hauptkontakt 25 und einem Vorkontakt 26, die über getrennte Federn 25a und 26a (vgl. F i g. 4) in der Bewegungsrichtung Z des Kontaktbrückenträgers 10 beweglich gelagert sind. Die Kontaktdruckfedern 25a, 26a sind hierbei in getrennten Gleitstücken 30,31 untergebracht, welche einerseits die Einhaltung der erforder- liehen Kriech- und Luftstrecken gewährleisten und andererseits die Kontakte 25 und 26 lagerichtig fixieren.

Im Bereich 32a, also in der Wanderungsrichtung X des Lichtbogens, ist die Kunststoffumspritzung 9d der Permanentmagnetanordnung 9 mit düsenartigen öffnungen versehen, die die Lichtbogengase über öffnungen 35 in der Gehäusekappe 7 entweichen lassen. Zur Lenkung des Lichtbogens und der durch diesen entwikkelten Gase sind Schrägflächen 36 und 36a an den jeweiligen Teilen angeformt, die bei hohen Schaltleistun- gen einen Düseneffekt zur Unterstützung der Reinigung des Kontaktraumes von den entsprechenden Gasen erzeugen.

F i g. 6 veranschaulicht die Kontaktierung der Spulenwicklung la. Hierzu ist im Spulenkörper 1 je eine fe- dernde Anschlußfahne 44 für den Wicklungsanfang und das Wicklungsende eingesetzt, die beim Aufschieben der Gehäusekappe 7 auf den Spulenkörper 1 zur Auflage auf eine zugeordnete, feststehende Fahne kommt, die mit einem Spulenanschluß 45 verbunden ist

Das anhand der F i g. 1 bis 6 beschriebene elektromagnetische Schaltgerät kann sowohl bistabiles als auch monostabiles Schaltverhalten haben, wobei das letztere beispielsweise durch unterschiedliche Dimensionierung der Flächen der Polschuhe 5' und 6' erreichbar ist. In beiden Fällen kann auf die Blattfeder 64 (Fig. 1) ggf. auch verzichtet werden. Monostabiles Schaltverhalten ist aber auch durch eine entsprechende Auslegung, insbesondere eine geeignete Vorspannung der Blattfeder und/oder durch die Anordnung zusätzlicher Federn, die auch unmittelbar auf den Anker 4 wirken können, möglich.

Eine besonders interessante Weiterbildung des Schaltgerätes, die diesem neue Anwendungsgebiete erschließt, ermöglicht aber auch ein tristabiles Schaltver- halten, schafft also eine stabile Zwischenstellung für den Anker, in der sämtliche Kontakte geöffnet sind. Diese Weiterbildung eignet sich insbesondere auch für die Steuerung von Umkehrantrieben, für die bisher zwei Wendeschütze notwendig waren. Um den Anker 4 des Schaltgerätes in einer stabilen Zwischensteliung, vorzugsweise einer Mittelstellung, zu halten, muß die Blattfeder 64 die aus dem Diagramm der F i g. 7 ersichtliche Kraft/Ankerweg-Charakteristik haben, also in der angestrebten Mittelstellung eine gewisse Mindestvor- Spannkraft erzeugen, die den Anker 4 nach dem Abwerfen sicher in der Mittelstellung hält Dies kann in einfacher Weise durch die in F i g. 8 dargestellte Ausbildung der Feder 64 erreicht werden. Die Feder 64 besteht hierbei aus zwei gegensinnig vorgespannten Federteilen 64a, 64b, die mit ihrem einen Ende in der Ausnehmung des V-förmig geschlitzten oberen Endes 63 des Zwischenstückes 60 sitzen und sich mit ihren anderen Enden an einem Steg 7a in einer Ausnehmung Tb der Gehäusekappe 7 abstützen. Die Vorspannung der Feder 64 kann hierbei auch so bemessen werden, daß der Anker 4 durch einen Abwurfimpuls in die stabile Mittelstellung gebracht wird, bei Ansteuerung der Spule mit einem demgegenüber energiereicheren Umschaltimpuls die Mittelstellung hingegen überfahren wird und der Anker in seine andere stabile Endlage kommt.

Das geschilderte tristabile Schaltverhalten kann selbstverständlich nicht nur durch geeignete Auslegung der Feder 64, sondern auch durch andere, statt letzterer oder zusätzlich vorgesehene und unmittelbar auf den Anker 4 einwirkende Federn erreicht werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Patenanspru-

1. Elektromagnetisches Schaltgerät, bestehend ches 1.

aus einem eine Spule tragenden, liegend angeordne- Ein solches elektromagnetisches Schaltgerät ist aus

ten und von Polblechen umgebenen Spulenkörper, 5 der DE-AS 21 43 488 bekannt Der Anker ist als längsder den größten Teil eines weichmagnetischen An- versehiebücher Spulenkern ausgeführt und wird bei Erkers umschließt, dessen eines, außerhalb des Spulen- regung der Spule gegen die Kraft einer Rückstellfeder körpers liegendes Ende über ein sich etwa recht- in die Spule hineingezogen, wodurch das als zweiarmiwinklig zur Spulenkörperachse erstreckendes Zwi- ger Hebel ausgebildete, um eine zur Spulenkörperachse schenglied mit dem Ende eines oberhalb des Spulen- 10 rechtwinklige Achse drehbare Zwischenstück den Konkörpers und parallel zu dessen Längsachse veschieb- taktbrückenträger gegensinnig parallel zu der Bewelich angeordneten Kontaktbrückenträgers verbun- gung des Ankers verschiebt

den ist, dessen gefederte Brückenkontakts mit Fest- Des weiteren sind auch elektromagnetische Schaltge-

kontakten zusammenwirken, dadurch ge- rate der verschiedensten Bauformen bekannt bei denen kennzeichnet, daß der den Anker (4) und die 15 der Anker außerhalb des Spulenraumes liegt und als Polbleche (5, 6) umfassende Magnetkreis eine Per- Klappanker ausgebildet ist (vgL z. B. DE-PS 25 16 535). manentmagnet-Anordnung (9) enthält und daß der Solche häufig auch als Schütze bezeichneten Schalt-

Anker (4) -mit einer Feder (64) zusammenwirkt, die geräte können je nach Bedarf mit einem oder mehreren derart vorgespannt ist daß der Anker (4) eine stabile Schließer- und/oder Öffnerkontakten bestückt werden. Zwischenstellung zwischen seinen beiden möglichen 20 Sie verbrauchen in ihrer Arbeitslage ständig Erregerlei-Endstellungen hat stung.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Aus der DE-PS10 64 600 ist auch schon ein polarisierzeichnet, daß die Feder (64) aus zwei gegensinnig tes Magnetsystem für ein Schütz bekannt das einen vorgespannten Federteilen (64a, 64b) besteht, deren Permanentmagneten erhält, der den mittels einer Erre-Vorspannungen sich in der Mittelstellung gegensei- 25 gerwicklung in die Arbeitslage gebrachten Anker in dietig aufheben (F i g. 7,8). ser Lage auch bei stromloser Erregerwicklung hält Al-

3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch lerdings ist zum Abwurf des Ankers eine eigene Sperrgekennzeichnet, daß die Feder als Blattfeder (64) wicklung erforderlich. Ein weiterer Nachteil liegt in der ausgebildet ist deren eines Ende in einem V-förmi- Ausbildung des Ankers als Teil eines Topfmagnetsygen Schlitz des dem Anker (4) abgewandten Endes 30 stems.

(63) des Zwischengliedes (60) sitzt und deren anderes Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elek-

Ende sich gegen eine Gehäusekappe (7) des Schalt- tromagnetisches Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff gerätes abstützt des Anspruches 1 zu schaffen, das bei erheblich verrin-

4. Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn- gerter Steuer- oder Erregerleistung ein tristabiles zeichnet, daß das Zwischenglied (60) aus elastischem 35 Schaltverhalten aufweist

Kunststoff besteht und mit seinem dem Anker (4) Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1

abgewandten, V-förmig geschlitzten Ende (63) unter gekennzeichneten Merkmale gelöst
elastischer Verformung der beiden V-Schenkel in Diese Ausbildung des Schaltgerätes hat den Vorteil,

einer Ausnehmung des Kontaktbrückenträgers (10) mit nur einer Erregerwicklung den Anker in drei versitzt. 40 schiedene, stabile Schaltstellungen bringen zu können,

5. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bzw. durch jeweils nur kurze Stromstöße, deren Richdadurch gekennzeichnet, daß der Anker (4) im Be- tung die Bewegungsrichtung des Ankers bestimmt. Mit reich seines mit dem Zwischenglied (60) fest verbun- diesem Schaltverhalten ist das Schaltgerät vor allem für denen Endes um eine waagerechte Achse (bei 37) die Steuerung drehrichtungsumkehrbarer Elektromotodrehbar gelagert ist. 45 re geeignet, bei denen vor Einschaltung der neuen

6. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Drehrichtung zumindest annähernd Stillstand abgewardadurch gekennzeichnet, daß die Permanentma- tet werden muß, um übermäßig hohen Kontaktvergnet-Anordnung (9) aus vorzugsweise zwei stabför- schleiß zu vermeiden. Durch geeignete Bemessung von migen, parallel zur Spulenkörperachse verlaufenden, Amplitude und Dauer des Steuerimpulses kann der Andurch eine ein Joch bildende Weicheisenplatte (9c) 50 ker aus seiner einen Endlage zunächst in die stabile magnetisch verbundenen Permanentmagneten (9a, Zwischenstellung, vorzugsweise seine Mittelstellung, 9b) besteht und zwischen den oberen Rändern der und sodann nach einer wählbaren Zeit durch einen beidseits der Spule (la) gegenüberliegend angeord- gleichartigen Impuls in die andere Endstellung gebracht neten Polbleche (5,6) sitzt. werden. Durch einen leistungstärkeren Impuls kann

7. Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekenn- 55 aber auch die stabile Zwischenstellung wahlweise überzeichnet, daß die Permanentmagnet-Anordnung (9) fahren werden.

zu einem einstückigen Teil durch eine kunststoffum- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen

spritzung (9d) verbunden ist, deren Oberseite den des Schaltgerätes sind Gegenstand der Unteransprüche. Boden des Kontaktraumes bildet und eine Längsnut Am einfachsten läßt sich eine Feder mit den geforder-

zur Führung des Kontaktbrückenträges (10) hat. 60 ten Eigenschaften in der im Anspruch 2 angegebenen

8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7. Weise erhalten. Unsymmetrische Bauformen durch Verdadurch gekennzeichnet, daß die Polbleche (5, 6) wendung von Federteilen unterschiedlicher Charakteribeidseits über die entsprechenden Spulenkörper- stik und/oder zusätzlicher Permanentmagnete, die dazu flansche (2, 3) des Spulenkörpers (1) hinausreichen führen, daß der Anker bei gleichem Steuerimpuls die und zu mit dem Anker (4) zusammenwirkenden Pol- 65 Zwischenstellung nur auf dem Weg von seiner ersten schuhen (5', 6'; 5", 6") umgeformt sind. Endlage zu seiner zweiten Endlage, nicht aber auf dem

umgekehrten Weg einnehmen kann, sind ebenfalls möglieh. Allerdings ist aus der DE-AS 12 13 917 bereits eine