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Magnetkern aus einem massiven weichmagnetischen Werkstoff
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Die Erfindung betrifft einen Magnetkern für einen Betätig gungsmagnet
aus einem massiven weichmagnetischen Werkstoff mit zwei Schenkeln und einem dazwischen
befindlichen Jochteil (U-Form).
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Magnetkerne dieser Art werden für vielfältige Zwecke, insbesondere
als Betätigungsmagnete in elektrischen Schaltgeräten, z. B. Schützen, verwendet.
Mit Rücksicht auf bestimmte geforderte Eigenschaften, darunter vor allem die Unterspannungssicherheit
und eine geringe pestimmte Abfallverzögerung, werden die Magnetkerne mit einem Luftspalt
versehen, der auf bestimmte konstruktive Weise aufrechterhalten werden muß. Dies
kann z. B. durch einen äußeren unmagnetischen Rahmen geschehen oder bei einer geblechten
Ausführung des Magnetkernes durch unmagnetische Deckbleche, die mit den Kernblechen
gemeinsam vernietet werden (DE-AS 1 250 552).
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Während die Ausführung mit Deckblechen oder Rahmen verhältnismäßig
aufwendig ist, erweist es sich darüber hinaus als schwierig, bestimmte Werte für
die Unterspannungssicherheit und die Abfallverzögerung zu erreichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eigenschaf ten des Magnetkernes
bei möglichst einfacher Konstruktion zu verbessern.
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Gemäß der Erfindung geschieht dies bei einem Magnetkern der eingangs
genannten Art dadurch, daß eine oder mehrere, quer zu der vorgesehenen Richtung
des magnetischen Flusses verlaufend angeordnete Bohrungen vorhanden sind, Versuche
haben
gezeigt, daß diese Bohrungen, obwohl sie den Kern im Gegensatz zu einem üblichen
Luftspalt nicht vollständig trennen, für die Eigenschaften in dem beabsichtigten
Sinn besonders günstig sind. Es wurde eine bisher nicht erreichte Unterspannu.ngssicherheit
erzielt, während andererseits die Abfallverzögerung merklich niedriger als bisher
ausfiel. Beide Eigenschaften werden mit großer Zuverlässigkeit eingehalten.
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Die Bohrung bzw. die Bohrungen können vorteilhaft in einer Reihe im
Jochteil parallel zu den Polschenkeln angeordnet sein. Sie lassen sich dort auf
einfache Weise mit Hilfe üblicher Maschinen herstellen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Die Fig. 1 zeigt ein Vakuumschütz im Schnitt.
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Die Fig. 2 zeigt einen Magnetkern in einer Seitenansicht, welche die
U-Form erkennen läßt; Die Fig. 3 zeigt den Magnetkern gegenüber der Fig. 2 gleichfalls
von der Seite um 900 gedreht, während die Fig. 4 eine Draufsicht in Richtung der
Polflächen dartellt.
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Das Vakuumschütz 1 gemäß der Fig. 1 ist für Betriebsspannungen von
etwa 10 kV geeignet. Es weist eine oder mehrere Vakuumschaltröhren 2 aüf, die einen
an sich bekannten Aufbau haben können. Mit ihrem unteren feststehenden Anschlußbolzen
3 ist die Vakuumschaltröhre 2 in einer Klemmvorrichtung 4 geh.alten, an der sich
auch eine Anschlußvorrichtung 5 für eine Stromschiene oder ein Kabel befindet. An
dem gegenüberliegenden Ende der Vakuumschaltröhre 2 befindet sich ein beweglicher
Anschluß-
bolzen 6, der zum Ein- und Ausschalten in axialer Richtung
der Vakuumschaltröhre 2 verschiebbar ist. Ein biegsames Stromband 7 stellt die Verbindung
zwischen einer ortsfesten Anschlußvorrichtung 10 und dem Anschlußbolzen 6 her. Die
Vakuumschaltröhre 2 ist in einem Isolierkörper 11 angeordnet, der bei mehrpoliger
Ausführung des Vakuumschützes 1 ein~ oder mehrteilig ausgeführt sein kann.
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Der Isolierkörper 11 ist an einem aus Blech bestehenden Gehäuse 12
befestigt, in dem ein als Ganzes mit 13 bezeichneter 13efestigungsmalgrlet angeordnet
iat; Dieser umfaßt einen Magnetkern 14 sowie eine Magnetspule 15 und einen Klappanker
16, der durch eine Feder 17 in seinem Ruhezustand gehalten wird. Zugleich bewirkt
die Feder 17 die Aufrechterhaltung des Ausschaltzustandes der Vakuumschaltröhre
2 mittels eines aus Isolierstoff bestehenden Hebels 20, der gelenkig mit dem Anschlußbolzen
6 bzw. mit einer in diesen eingesetz.ten Ösenschraube 21 verbunden ist. Klammern
22 dienen zur Befestigung der Magnetspule 15. Zur Befestigung des VakuumschUtzes
1 auf einer Schalttafel oder einer anderen geeigneten Unterlage dienen abgewinkelte
Schenkel 23 und 24 des Gehäuses 12.
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Der Aufbau des Magnetkernes 14 wird im folgenden anhand der Fig. 2,
3 und 4 näher erläutert.
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Der Magnetkern 14 ist in U-Form ausgeführt und besitzt dementsprechend
zwei Polschenkel 25 und 26 und einen dazwischen befindlichen Jochteil 27. Mit den
Polschenkeln 25 und 26 wirkt der in Fig. 1 dargestellte Klappanker 16 zusammen,
der im Ruhezustand den Polflächen 28 und 29 mit einem gewissen Abstand gegenübersteht
und bei der Magnetisierung des Magnetkernes 14 mittels der auf die Polschenkel 25
und 26 aufgesetzten Magnetspule 15 von dem Magnetkern 14 angezogen wird.
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Der Magnetkern 14 ist aus einem massiven weichmagnetischen Werkstoff
hergestellt und ist im Bereich des Jochteiles 27 gegenüber den Polschenkeln 25 und
26 durch Vorsprünge 30 und 31 verbreitert ausgeführt. In diesen Vorsprüngen befinden
sich Befestigungsbohrungen 32 und 33, mittels welcher der Magnetkern 14 in dem Gehäuse
12 befestigt wird.
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In dem Jochteil 27 sind in einer Reihe mit untereinander gleichem
Abstand insgesamt sechs Bohrungen 34 angeordnet, die sich quer zu der vorgesehenen
Richtung des Magnetflusses erstrecken, die durch die gestrichelte Linie 35 angedeutet
ist. Die Bohrungen schwächen somit den für den Durchtritt-des magne.tischen Flusses
zur Verfügung stehenden Querschnitt des Jochteiles 27. Wie man erkennt, tann dies.e
Schwächung sowohl durch die Anzahl der Bohrungen 34 als auch durch deren Durchmesser
beeinflußt werden.
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In dem dargestellten Beispiel beträgt der Restquerschnitt ca. 50 %
des gesamten Jochquerschnittes. Das Verhalten des Magneten ist jedoch wesentlich
günstiger als bei einer Ausführung mit einem entsprechenden Luftspalt der üblichen
Konstruktion.
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Da ein erheblicher Teil des Jochquerschnittes erhalten bleibt, ist
ein einwandfreier mechanischer Zusammenhalt des Magnetkernes 14 sichergestellt.
Andererseits bewirken die Bohrungen 34 eine vorteilhafte Verbesserung der magnetischen
Eigenschaften des Magnetkernes 14 in zweierlei Hinsicht. Zum einen wird die Unterspannungssicherheit
des unter Verwendung des Magnetkernes 14 aufgebauten Elektromagneten verbessert,
d. h. der in Fig. 1 gezeigte Klappanker 16 oder ein anderer geeigneter Anker wird
nicht dargestellte Magnetanker wird bei einer gegebenen Haltekraft noch bei einem
vergleichsweise niedrigen Prozentsatz der normalen Betriebsspannung der Magnetspulen
festgehalten.
Ferner ergibt sich eine besonders niedrige Abfallverzögerung, d. h. der zwischen
dem Abschalten des Erregerstromes und dem Abfallen des Magnetankers verstreichende
Zeitraum ist besonders gering.
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Durch seine Ausführung aus massivem Werkstoff eignet sich der Magnetkern
14 insbesondere für den Betrieb mit Gleichstrom. Es ist dann eine an sich bekannte
Spart schaltung anwendbar, die die Stromaufnahme der Magnetspule 15 im angezogenen
Zustand des Klappankers 16 auf einen gegenüber dem zu Beginn der Bewegung erforderlichen
Wert erheblich verringert. Durch die Bohrungen 34 werden die angegebenen Eigenschaften
zuverlässig erreicht, d. h. bei einer Vielzahl gefertigter Magnetkerne treten nur
ganz geringe Schwankungen der Eigenschaften auf.
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2 Ansprüche 4 Figuren
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