DE3880055T2

DE3880055T2 - Trigger magnet with cutting edge bearing.

Info

Publication number: DE3880055T2
Application number: DE19883880055
Authority: DE
Inventors: Michel Bonniau; Patrick Guillon
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1987-09-03
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2008-08-12
Also published as: FR2620264A1; FR2620264B1; JPH01157026A; EP0306383B1; CN1032604A; CN1018685B; EP0306383A1; DE3880055D1; ES2040878T3; JP2765865B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Auslöser mit magnetischer Haltung, insbesondere für einen Lasttrenn- oder Leistungsschalter mit Differenzstromschutz, mit einem U-förmigen Eisenkern, dessen beide Schenkel an ihren Enden zwei in einer Ebene liegenden Polflächen bilden, wobei ein Kippkanker in der Gespannt- Stellung des Auslösers auf den genannten Polflächen aufliegt, um den aus Eisenkern und Anker bestehenden Magnetkreis zu schießen, einem Dauermagneten zur Polarisierung des genannten Magnetkreises und einer den Magnetkreis umgebenden Auslösespule, wobei der genannte Anker schwenkbar auf der Außenkante einer der genannten Polflächen gelagert ist und mit einer fest mit dem Eisenkern verbundenen Auflagefläche zur Führung des Ankers in Längsrichtung zusammenwirkt.The invention relates to an electromagnetic release with magnetic holding, in particular for a load-break switch or circuit breaker with differential current protection, with a U-shaped iron core, the two legs of which form two pole faces lying in one plane at their ends, with a tilting armature resting on said pole faces in the tensioned position of the release in order to fire the magnetic circuit consisting of the iron core and armature, a permanent magnet for polarizing said magnetic circuit and a release coil surrounding the magnetic circuit, with said armature being pivotably mounted on the outer edge of one of said pole faces and interacting with a support surface firmly connected to the iron core for guiding the armature in the longitudinal direction.

Hochempfindliche elektromagnetische Auslöser dieser Art sind von großer Bedeutung und zeichnen sich durch geringe Streuwirkung sowie durch hohe Zuverlässigkeit aus. Die Herstellung solcher hochempfindlichen elektromagnetischen Auslöser muß daher insbesondere hinsichtlich der Polflächen und der Kippankerlagerung mit besonderer Sorgfalt erfolgen. Ein bekannter Auslöser dieser Art (FR-A-2261614) weist einen Kippanker mit Aussparungen für dessen Führung auf. Um während der Kippbewegung des Ankers jegliche Relativbewegung und Reibung zwischen den Polflächen zu verhindern, muß die Schneidenkante genau über der Außenkante der auf der Seite des Kippgelenks angeordneten Polfläche des Eisenkerns liegen. Die Aussparung im Anker befindet sich in unmittelbarer Nähe seiner Polfläche, so daß es sich praktisch nicht vermeiden läßt, die Polfläche beim Entfernen des nach dem Stanzvorgang verbleibenden Grats zu beschädigen. Außerdem richtet sich die Wahl des Werkstoffs für den Anker nach dessen magnetischen Eigenschaften, so daß dieser Werkstoff im allgemeinen keine für die Funktion einer Gelenkschneide erforderliche Härte aufweist. Die Oberflächenbehandlung der Polflächen, insbesondere durch elektrolytisches Polieren, beeinträchtigt die Eigenschaften der Schneide und verhindert das Erzielen eines für das einwandfreie Arbeiten des Auslösers unverzichtbaren quasi-idealen Lagergelenks.Highly sensitive electromagnetic releases of this type are of great importance and are characterized by low scattering effects and high reliability. The manufacture of such highly sensitive electromagnetic releases must therefore be carried out with particular care, particularly with regard to the pole faces and the tilting armature bearing. A known release of this type (FR-A-2261614) has a tilting armature with recesses for its guidance. In order to prevent any relative movement and friction between the pole faces during the tilting movement of the armature, the cutting edge must lie exactly above the outer edge of the pole face of the iron core arranged on the side of the tilting joint. The recess in the armature is located in the immediate vicinity of its pole face, so that it is practically unavoidable that the pole face will be damaged when removing the burr remaining after the punching process. In addition, the choice of material for the armature depends on its magnetic properties, so that this material generally does not have the hardness required for the function of a joint cutting edge. The surface treatment of the pole surfaces, in particular by electrolytic polishing, impairs the properties of the cutting edge and prevents the achievement of a quasi-ideal bearing joint, which is essential for the correct functioning of the trigger.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hochempfindlichen elektromagnetischen Auslöser herzustellen, bei dem die Oberflächenbehandlung des Ankers und insbesondere seiner Polflächen keine Auswirkungen auf das Lagergelenk des Kippankers hat.The present invention is based on the object of producing a highly sensitive electromagnetic release in which the surface treatment of the armature and in particular its pole surfaces has no effect on the bearing joint of the tilting armature.

Der erfindungsgemäße elektromagnetische Auslöser ist dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Ankers durch ein Schneidengelenk definiert wird, dessen Schneide zu einem unabhängigen, starr mit dem Anker verbundenen Rückhalteelement gehört, daß dieses Rückhalteelement mit Anschlägen versehen ist, die zusammen mit der genannten Schneide auf eine fest mit dem Eisenkern verbundene Auflagefläche wirken, um den Anker in Längsrichtung zu führen, seine Längsbewegung relativ zum Eisenkern zu begrenzen sowie bewegungsbedingte Streueffekte und Verschleiß zu verhindern, und daß das Rückhaltelement überstehende, zu Winkeln umgebogene Ränder aufweist, die den Anker seitlich umragen und deren Kante zur Bildung einer Schneide des Ankergelenks abgeschrägt ist.The electromagnetic release according to the invention is characterized in that the axis of rotation of the armature is defined by a cutting edge joint, the cutting edge of which belongs to an independent retaining element rigidly connected to the armature, that this retaining element is provided with stops which, together with the said cutting edge, act on a support surface firmly connected to the iron core in order to guide the armature in the longitudinal direction, to limit its longitudinal movement relative to the iron core and to prevent movement-related scattering effects and wear, and that the retaining element has protruding edges bent into angles which extend laterally around the armature and whose edge is beveled to form a cutting edge of the armature joint.

Durch Verlagerung der Gelenkschneide auf ein vom Anker unabhängiges Teil, können unterschiedliche Werkstoffe für dieses Gelenkteil und den Anker, in Abhängigkeit von den jeweils erforderlichen Eigenschaften, gewählt werden. Das Rückhalteelement kann beispielsweise aus Stahl und der Anker aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit geeigneten magnetischen Eigenschaften bestehen. Das Rückhalteelement kann als Platte ausgeführt sein, die am Ende des Fertigungsprozesses, insbesondere nach der Oberflächenbehandlung der Polflächen des Ankers mit diesem verschweißt wird. In der abgehobenen Stellung wird der Anker durch eine Feder beaufschlagt, die so angeordnet ist, daß sie die Schneide gegen ihre Auflagefläche gedrückt hält. Eine seitliche Verschiebung des Ankers mit dadurch bedingter Ablösung der Schneide von ihrer Auflagefläche wird durch Anschläge verhindert, die gegenüber der Schneide im fest mit dem Anker verbundenen Rückhaltelement ausgebildet sind. Die Auflagefläche bzw. Auflageflächen befinden sich an einer fest mit dem Eisenkern verbundenen Platte und weisen zwei über die Polflächen des Ankers hinausragende Zungen auf, die in die Aussparung zwischen der Schneide und den am Rückhaltelement ausgebildeten Anschlägen hineinragen. Der Werkstoff dieser Platte ist selbstverständlich so gewählt, daß diese mit der Schneide ein Gelenk mit geringer Reibung und hoher Betriebszuverlässigkeit bildet.By moving the joint cutting edge to a part independent of the armature, different materials can be selected for this joint part and the armature, depending on the properties required in each case. The retaining element can be made of steel, for example, and the armature of an iron-nickel alloy with suitable magnetic properties. The retaining element can be designed as a plate that is welded to the armature at the end of the manufacturing process, in particular after the surface treatment of the pole faces of the armature. In the raised position, the armature is acted upon by a spring that is arranged in such a way that it holds the cutting edge pressed against its support surface. A lateral displacement of the armature with the resulting detachment of the cutting edge from its support surface is prevented by stops that are formed opposite the cutting edge in the retaining element that is firmly connected to the armature. The support surface or surfaces are located on a plate that is firmly connected to the iron core. and have two tongues that protrude beyond the pole faces of the armature and extend into the recess between the cutting edge and the stops formed on the retaining element. The material of this plate is naturally selected so that it forms a joint with the cutting edge with low friction and high operational reliability.

Weitere Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor, das in den beigefügten Zeichnungen wie folgt dargestellt ist:Further advantages will become apparent from the following description of an embodiment of the invention, which is shown in the accompanying drawings as follows:

- Figur 1 ist ein schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Auslösers;- Figure 1 is a schematic sectional view of an electromagnetic release according to the invention;

- Figur 2 ist ein Detail aus Figur 1 mit Darstellung des Ankers in der angezogenen Stellung;- Figure 2 is a detail of Figure 1 showing the armature in the attracted position;

- Figur 3 ist eine Draufsicht des Ankers aus Figur 2.- Figure 3 is a plan view of the anchor of Figure 2.

Die Figuren zeigen den magnetischen Kreis eines hochempfindlichen elektromagnetischen Auslösers, der aus einem U-förmigen Eisenkern 10 und einem Kippanker 12 besteht. Die Enden der beiden Schenkel 14, 16 des Eisenkerns 10 sind als Polflächen 18, 20 ausgebildet, die in einer Ebene liegen und auf denen der Anker in der Gespannt-Stellung des Auslösers aufliegt. Der Schenkel 14 des Eisenkerns 10 trägt eine Spule 22, und zwischen den Schenkeln 14, 16 ist ein Dauermagnet 24 zur Polarisierung des Eisenkerns 10 angeordnet. Der Anker 12 kann um eine Achse verschwenkt werden, die mit der Außenkante 26 der Polfläche 20 identisch ist, und wird in der ab gehobenen Stellung durch eine Feder 28 beaufschlagt. Die gesamte Einheit ist in einem Gehäuse 30 angeordnet, das von Schaltstiften 32 durchragt wird. Elektromagnetische Auslöser dieser Bauart sind gut bekannt, und hier sei nur noch einmal besonders darauf hingewiesen, daß der Anker 12 in der angezogenen Stellung durch einen die Zugkraft der Feder 28 überwindenden Dauermagneten 24 in der Auflageposition auf dem Eisenkern 10 gehalten wird. Durch die Erregung der Spule 22 wird der Anker 12 freigegeben und verschwenkt unter Einwirkung der Feder 28 in die Ausgelöst-Stellung.The figures show the magnetic circuit of a highly sensitive electromagnetic release, which consists of a U-shaped iron core 10 and a tilting armature 12. The ends of the two legs 14, 16 of the iron core 10 are designed as pole faces 18, 20, which lie in one plane and on which the armature rests in the tensioned position of the release. The leg 14 of the iron core 10 carries a coil 22, and a permanent magnet 24 for polarizing the iron core 10 is arranged between the legs 14, 16. The armature 12 can be pivoted about an axis which is identical to the outer edge 26 of the pole face 20, and is acted upon by a spring 28 in the raised position. The entire unit is arranged in a housing 30, through which switching pins 32 extend. Electromagnetic releases of this type are well known, and here it should be pointed out once again that the armature 12 in the attracted position is held in the support position on the iron core by a permanent magnet 24 which overcomes the tensile force of the spring 28. 10 is held. By energizing the coil 22, the armature 12 is released and pivots into the released position under the action of the spring 28.

Der Anker 12 besteht erfindungsgemäß aus einer rechteckigen Platte, deren Länge größer ist als der Abstand zwischen den Schenkeln 14, 16, so daß sich auf der Seite des Gelenks 26 ein Überstand für die Befestigung der Rückhaltefeder 28 ergibt. Die Platte besteht aus einem geeigneten Magnetwerkstoff und wird zur Erzielung optimaler Polflächen entsprechend behandelt, insbesondere poliert. Im Bereich des Gelenks ist ein Rückhaltelement 34 auf dem Anker 12 befestigt, das den Anker 12 sowie den Schenkel 16 des Eisenkerns 10 seitlich überragt. Das beispielsweise aus Stahl gefertigte, plattenförmige Rückhaltelement 34 wird auf der den Polflächen abgewandten Oberseite des Ankers 12 angebracht und starr mit diesem Anker 12, z.B. durch zwei Schweißpunkte 36, verschweißt ist. Die überstehenden Ränder des Rückhalteelements 34 werden zu Winkeln 38, 40 umgebogen, die den Anker 12 seitlich zu umragen, wobei die Kanten dieser Winkel 38, 40 zur Bildung von Schneiden 42 des Ankergelenks abgeschrägt sind. An der Außenseite des Schenkels 16 des Eisenkerns 10 wird eine Platte 44 befestigt, die an ihrem Ende in zwei über die Polfläche 20 des Eisenkerns 10 hinausragende Zungen 46, 48 übergeht. Die beiden Zungen 46, 48 werden gegenüber den Winkeln 38, 40 positioniert, und die Schneiden 42 stoßen gegen diese Zungen 46, 48, die so als Auflageflächen für das Gelenk dienen. Die Rückhaltefeder 28 ist leicht geneigt, um mit einer entsprechenden Kraftkomponente die Schneiden 42 gegen die Auflägeflächen 46, 48 zu ziehen. Die Auflageflächen 46, 48 ragen in eine Aussparung zwischen den Schneiden 42 und den Anschlägen 50, 52, die die Verschiebung des Ankers 12 in Längsrichtung begrenzen.According to the invention, the armature 12 consists of a rectangular plate, the length of which is greater than the distance between the legs 14, 16, so that on the side of the joint 26 there is a projection for the attachment of the retaining spring 28. The plate consists of a suitable magnetic material and is treated accordingly to achieve optimal pole surfaces, in particular polished. In the area of the joint, a retaining element 34 is attached to the armature 12, which projects laterally beyond the armature 12 and the leg 16 of the iron core 10. The plate-shaped retaining element 34, made for example from steel, is attached to the top of the armature 12 facing away from the pole surfaces and is rigidly welded to this armature 12, e.g. by two welding points 36. The protruding edges of the retaining element 34 are bent into angles 38, 40 that extend laterally around the armature 12, the edges of these angles 38, 40 being beveled to form cutting edges 42 of the armature joint. A plate 44 is attached to the outside of the leg 16 of the iron core 10, which at its end merges into two tongues 46, 48 that protrude beyond the pole surface 20 of the iron core 10. The two tongues 46, 48 are positioned opposite the angles 38, 40, and the cutting edges 42 abut against these tongues 46, 48, which thus serve as support surfaces for the joint. The retaining spring 28 is slightly inclined in order to pull the cutting edges 42 against the support surfaces 46, 48 with a corresponding force component. The support surfaces 46, 48 protrude into a recess between the cutting edges 42 and the stops 50, 52, which limit the displacement of the anchor 12 in the longitudinal direction.

Es ist leicht zu erkennen, daß das Schneidengelenk 42 den Anker 12 in der angezogenen Stellung entsprechend Figur 2 in Längsrichtung unidirektional führt und sich der Anker in einer vollkommen freien Bewegung auf die Polflächen 18, 20 legen kann. Die Schneiden 42 liegen in einer Flucht mit der als Drehachse des Ankers 12 dienenden Außenkante 26 der Polfläche 20. Im Falle einer Auslösung verschwenkt der Anker 12 und wird dabei durch die Schneiden 42 und die Kante 26 geführt, so daß keinerlei Reibung durch eine Relativbewegung zwischen den Polflächen des Eisenkerns 10 und des Ankers 12 auftritt. Die Führungsfunktion wird ausschließlich von dem entsprechend ausgeführten Rückhalteelement 34 übernommen, während der Anker 12 lediglich die Öffnungs- und Schließfunktion des magnetischen Kreises des Auslösers gewährleistet.It is easy to see that the cutting edge joint 42 guides the armature 12 in the tightened position according to Figure 2 in a unidirectional longitudinal direction and the armature can lie on the pole surfaces 18, 20 in a completely free movement. The cutting edges 42 are aligned with the outer edge 26 of the pole face 20, which serves as the axis of rotation of the armature 12. In the event of a release, the armature 12 pivots and is guided by the cutting edges 42 and the edge 26, so that no friction occurs due to a relative movement between the pole faces of the iron core 10 and the armature 12. The guiding function is taken over exclusively by the correspondingly designed retaining element 34, while the armature 12 only ensures the opening and closing function of the magnetic circuit of the release.

Selbstverständlich kann das Rückhaltelement auch in anderer Form, insbesondere als vorgefertigtes und auf eine beliebige Art und Weise am Anker befestigtes Element ausgeführt sein.Of course, the retaining element can also be designed in a different form, in particular as a prefabricated element that is attached to the anchor in any way.

Claims

1. Electromagnetic release with magnetic holding, in particular for a circuit breaker or power switch, with a U-shaped iron core (10), the two legs (14, 16) of which form two pole faces (18, 20) lying in one plane at their ends, a tilting armature resting on said pole faces (18, 20) in the tensioned position of the release in order to close the magnetic circuit consisting of the iron core and armature, a permanent magnet (24) for polarizing said magnetic circuit and a tripping coil (22) surrounding the magnetic circuit, said armature (12) being pivotably mounted on the outer edge of one (20) of said pole faces, characterized in that the axis of rotation of the armature (12) is defined by a cutting edge joint, the cutting edge (42) of which belongs to an independent retaining element (34) rigidly connected to the armature (12), that this retaining element (34) carries stops (50, 52) which, together with said cutting edge (42), cooperate with a support surface (46, 48) firmly connected to the iron core (10) in order to position the armature (12) in the longitudinal direction and to limit its longitudinal movements relative to the iron core (10) and to prevent movement-related scattering effects and wear, and that the retaining element (34) has protruding edges bent into angles (38, 40) which laterally extend around the armature (12) and whose edge is bevelled to form a cutting edge (42) of the joint of the armature (12).

2. Electromagnetic release according to claim 1, characterized in that a plate (44) is attached to said outer edge of the iron core (10) for laterally delimiting the armature (12), which plate is extended by two tongues (46, 48) projecting beyond the pole face (20), said tongues (46, 48) being inserted with play between the cutting edge (42) and said stops (50, 52) in order to position the armature (12) in the longitudinal direction.

3. Electromagnetic release according to claim 1 or 2, characterized in that a force component is exerted on the armature (12) in order to press the cutting edge (42) against the said support surface (46, 48).

4. Electromagnetic release according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the said retaining element (34) is designed as a steel plate which is welded to the armature (12) on the side opposite the pole faces in the region of the cutting edge joint, whereby this armature has two lateral projections bent into angles (38, 40), the edge of which is designed as a cutting edge (42).