DE4009428A1 - Elektromagnetisches schaltschuetz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schalt­ schütz, insbesondere eine Verbesserung der Lichtbogenlösch­ eigenschaften.

Fig. 3 ist ein Querschnitt, der ein konventionelles elek­ tromagnetisches Schaltschütz gemäß der nichtgeprüften JP- Patentanmeldung 63-79 304 zeigt. Dieses elektromagnetische Schaltschütz weist einen polarisierten Elektromagneten auf. In Fig. 3 sind ein kanalförmiger ortsfester Eisenkern 101, ein L-förmiges Magnetpolblech 102 und ein Spulenkörper 105, auf den eine Spule 105 A gewickelt ist, fest an einem Ge­ häuse 130 montiert und bilden einen Elektromagneten. Ein nach links und rechts beweglicher H-förmiger Eisenkern 104 ist an dem Gehäuse 130 beweglich befestigt. Das rechte Ende des beweglichen Eisenkerns 104 ist über einen Gelenkzapfen 108 mit einem Gelenkarm 106 verbunden. Der Gelenkarm 106 besteht aus Formkunststoff etc. und ist am Gehäuse 130 um einen Drehzapfen 107 drehbar befestigt. Ein Paar von Ab­ standshaltern 109 a und 109 b ist vorgesehen, um sowohl den Hub des beweglichen Eisenkerns 104 als auch die Anziehungs­ kraft zwischen diesem und dem ortsfesten Eisenkern 102 durch entsprechende Wahl ihrer Dicke einzustellen. Die vor­ genannten Teile bilden eine Elektromagneteinheit A im Ge­ häuse 130. Mit dem Gelenkarm 106 ist ein Kontaktbügel 110 verbunden und führt eine Verschiebebewegung aus, um beweg­ liche Kontaktstücke (nicht gezeigt), die an dem Kontakt­ bügel 110 befestigt sind, zu festen Kontaktstücken (nicht gezeigt) zu bewegen. Der Kontaktbügel 110 mit den daran befestigten beweglichen Kontaktstücken und die festen Kon­ taktstücke sind in einer Abdeckung 120 angeordnet und bil­ den eine Kontakteinheit B. Die Abdeckung 120 ist mit dem Gehäuse 130 verbunden unter Bildung eines Außenteils des elektromagnetischen Schaltschützes. Die Kontakteinheit B ist gegenüber der Elektromagneteinheit A durch einen Abschirm­ körper 140 getrennt, der eine flache Isolierplatte z. B. aus einem Kunstharz ist. Der Kontaktbügel 110 wird über eine Druckfeder 150 von der Abdeckung 120 nach rechts beaufschlagt. Insbesondere ist der Drehzapfen 107 in eine Öffnung (nicht gezeigt) eingesetzt, die in einem nicht dar­ gestellten Teil des Spulenkörpers 105 gebildet ist, und der feste Eisenkern 101 und das Magnetpolblech 102 sind in Nuten (nicht gezeigt) befestigt, die im Spulenkörper 105 gebildet sind. Der Spulenkörper 105 ist durch ein Paar Vor­ sprünge 111 ortsfest angeordnet.

Nachstehend wird der Betrieb dieses konventionellen elek­ tromagnetischen Schaltschützes erläutert. Der in Fig. 3 gezeigte Zustand ist ein Ruhezustand des elektromagneti­ schen Schaltschützes. Wenn die Spule 105 A aus dem Ruhezu­ stand erregt wird, wird der bewegliche Eisenkern 104 an den festen Eisenkern 101 in Pfeilrichtung X angezogen. Dadurch wird der Kontaktbügel über den Gelenkarm 106 nach links gedrückt und führt eine Gleitbewegung in Richtung eines Pfeils Y aus. Zu diesem Zeitpunkt gelangen die beweglichen Kontaktstücke mit den festen Kontaktstücken in Kontakt, wodurch elektrischer Kontakt hergestellt wird. Wenn die Spule 105 A entregt wird, wird der Kontaktbügel 110 aufgrund der Ausdehnungskraft der Druckfeder 150 nach rechts ge­ schoben und kehrt in den Ruhezustand zurück. Zu diesem Zeitpunkt trennen sich die beweglichen Kontaktstücke von den festen Kontaktstücken, so daß der Kontakt unterbrochen wird. Bei Kontaktunterbrechung werden zwischen den festen und den beweglichen Kontaktstücken Lichtbogen erzeugt. Diese Lichtbogen werden durch eine Trennbewegung der beweg­ lichen von den festen Kontaktstücken verlängert, und schließlich werden die Lichtbogen gelöscht, indem sie auf die Länge eines Zwischenraums zwischen jedem Paar der be­ weglichen und der festen Kontaktstücke ausgedehnt werden.

Wenn jedoch der Zwischenraum kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, was z. B. durch Ablagerungen von Kohlenstoff ge­ schehen kann, können die Lichtbogen möglicherweise nicht unterbrochen werden, was für das elektromagnetische Schalt­ schütz ein sehr gefährlicher Zustand ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektromagnetischen Schaltschützes, das die erzeugten Lichtbogen auch in sehr kleinen Zwischenräumen zwischen den festen und den beweglichen Kontaktstücken sicher löschen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das elektromagnetische Schaltschütz nach der Erfindung gekennzeichnet durch ein Gehäuse; durch mehrere an dem Gehäuse fest montierte feste Kontaktstücke; durch einen Kontaktbügel, der am Gehäuse verschiebbar befestigt ist und mehrere bewegliche Kontakt­ stücke trägt, die in und außer Kontakt mit den festen Kon­ taktstücken bewegbar sind; durch eine Elektromagneteinheit mit einem am Gehäuse fest angeordneten Elektromagneten und mit einem beweglich am Gehäuse angeordneten beweglichen Eisenkern zum Verschieben des Kontaktbügels, wobei der Elektromagnet einen festen Eisenkern aufweist, der entlang einer Bewegungsrichtung der beweglichen Kontaktstücke so angeordnet ist, daß er nahe jedem Zwischenraum zwischen den festen Kontaktstücken und den beweglichen Kontaktstücken liegt; und durch eine Abschirmplatte, die zwischen den be­ weglichen Kontaktstücken und dem festen Eisenkern angeord­ net ist und beide gegeneinander isoliert.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein elektromagneti­ sches Schaltschütz nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Perspektivansicht von Hauptteilen des elektromagnetischen Schaltschützes nach der Erfindung in einer Montagephase;

Fig. 2a eine Perspektivansicht der Elektromagnetein­ heit A nach beendeter Montage;

Fig. 2b eine teilweise vergrößerte Darstellung, die einen Teil um feste Kontaktstücke 17 und be­ wegliche Kontaktstücke 15 herum zeigt;

Fig. 2c eine Draufsicht auf Fig. 2b; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch das konventionelle elektromagnetische Schaltschütz.

Selbstverständlich sind einige bzw. sämtliche Figuren schematische Darstellungen, die Erläuterungszwecken dienen und nicht unbedingt die tatsächlichen relativen Größen oder Lagen der gezeigten Elemente wiedergeben.

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel be­ schrieben.

Fig. 1 ist ein Querschnitt eines elektromagnetischen Schaltschützes, und Fig. 2 ist eine Perspektivansicht, die das elektromagnetische Schaltschütz in einer Montagephase zeigt. Dabei sind ein kanalförmiger fester Eisenkern 1, L-förmige Magnetpolbleche 2 und ein Spulenkörper 5 mit einer darauf gewickelten Spule 5 A fest an einem Gehäuse 30 angeordnet und bilden einen Elektromagneten. Der feste Eisenkern 1 besteht aus einem ferromagnetischen Material. Zwischen dem festen Eisenkern 1 und den Magnetpolblechen 2 sind Dauermagnete 12 vorgesehen, um die Anziehung durch den Elektromagneten zu unterstützen und dadurch die Belastung der Spule 5 A zu vermindern. Diese Dauermagnete 12 verbes­ sern auch die Beständigkeit gegen mechanische Stoßeinwir­ kung von außen. Ein T-förmiger beweglicher Eisenkern 4 ist an dem Gehäuse 30 nach rechts und links (in Fig. 1) beweg­ lich angeordnet. Ein rechtes Ende des beweglichen Eisen­ kerns 4 ist über einen Gelenkzapfen 8 mit einem Gelenkarm 6 verbunden. Der Gelenkarm 6 besteht aus Metallblech und ist an dem Gehäuse 30 um einen Drehzapfen 7 schwenkbar gela­ gert. Abstandshalter 9 a und 9 b sind vorgesehen, um die An­ ziehungskraft zwischen dem beweglichen Eisenkern 4 und dem festen Eisenkern 1 einzustellen. Die vorgenannten Teile bilden eine Elektromagneteinheit A innerhalb des Gehäuses 30. Ein Kontaktbügel 10 ist mit dem Gelenkarm 6 verbunden und führt eine Gleitbewegung aus, um mehrere Paare von be­ weglichen Kontaktstücken 15 zu mehreren Paaren von festen Kontaktstücken 17 zu bewegen. Jedes Paar der beweglichen Kontaktstücke 15 ist an beiden Enden eines beweglichen Kon­ taktarms 16 angeordnet, so daß sie miteinander in Reihe liegen, und jedes feste Kontaktstück 17 ist an einem festen Kontaktarm 18 angeordnet. Der bewegliche Kontaktarm 16 ist an dem Kontaktbügel 10 verschiebbar gehalten und wird von einer Druckfeder 14 beaufschlagt, um auf das bewegliche Kontaktstück 15 einen Kontaktdruck aufzubringen. Die festen Kontaktstücke 17 und die festen Kontaktarme 18 sind in eine Abdeckung 20 eingebaut, und der Kontaktbügel 10 mit den beweglichen Kontaktstücken 15 ist innerhalb der Abdeckung 20 angeordnet. Diese innerhalb der Abdeckung 20 angeord­ neten Bauelemente bilden eine Kontakteinheit B relativ zur Elektromagneteinheit A. Die Abdeckung 20 ist mit dem Ge­ häuse 30 verbunden unter Bildung eines äußeren Teils des elektromagnetischen Schaltschützes. Die Kontakteinheit B ist gegenüber der Elektromagneteinheit A durch eine Ab­ schirmplatte 40 aus einer flachen Isolierplatte z. B. aus einem Kunstharz isoliert. Der Kontaktbügel 10 wird von der Abdeckung 20 über eine Druckfeder 50 nach rechts beauf­ schlagt.

Die Perspektivansicht von Fig. 2a zeigt die Elektromagnet­ einheit A. Der Drehzapfen 7 ist in Öffnungen 5 c des Spulen­ körpers 5 eingesetzt. Der feste Eisenkern 1 und das Magnet­ polblech 2 sind engpassend auf dem Spulenkörper 5 angeord­ net. Damit ist die Elektromagneteinheit A in einen einheit­ lichen Körper integriert. Der Spule 5 A wird von zwei An­ schlußkontakten 13, die mit Spulenanschlüssen (nicht ge­ zeigt) verbindbar sind, eine Erregungsspannung zugeführt.

In Fig. 2 ist eine Breite W 2 eines oberen flachen Ab­ schnitts 1 b des festen Eisenkerns 1 gleich oder größer als eine Breite W 1 zwischen einem Paar von beweglichen Kontak­ ten 15, die am beweglichen Kontaktarm 16 angeordnet sind, gemacht. Der obere flache Abschnitt 1 b liegt unter den festen Kontaktstücken 17 (Fig. 1) und den beweglichen Kon­ taktstücken 15, wobei dazwischen die Abschirmplatte 40 an­ geordnet ist. Diese Abschirmplatte 40 ist an dem oberen flachen Abschnitt 1 b engpassend befestigt.

Nachstehend wird der Betrieb des oben erläuterten elektro­ magnetischen Schaltschützes erläutert. Der Zustand von Fig. 1 ist der Ruhezustand des elektromagnetischen Schaltschüt­ zes. Wenn die Spule 5 A aus dem Ruhezustand heraus erregt wird, wird der bewegliche Eisenkern 4 an den festen Eisen­ kern 1 in Richtung eines Pfeils X 1 angezogen. Dadurch wird der Kontaktbügel 10 über den Gelenkarm 6 nach links gescho­ ben und führt eine Gleitbewegung in Richtung eines Pfeils X 2 aus. Zu diesem Zeitpunkt machen die beweglichen Kontakt­ stücke 15 Kontakt mit den festen Kontaktstücken 17, so daß elektrischer Kontakt hergestellt wird. Wenn die Spule 5 A nicht mehr erregt wird, wird der Kontaktbügel 10 durch die Ausdehnungskraft der Druckfeder 50 nach rechts geschoben und kehrt in den Ruhezustand zurück. Zu diesem Zeitpunkt lösen sich die beweglichen Kontaktstücke 15 von den festen Kontaktstücken 17, so daß der elektrische Kontakt unter­ brochen wird. Bei Unterbrechung des Kontakts werden zwi­ schen den festen Kontaktstücken 17 und den beweglichen Kon­ taktstücken 15 Lichtbogen erzeugt.

Fig. 2b ist eine teilweise vergrößerte Darstellung, die einen Teil um die festen Kontaktstücke 17 und die beweg­ lichen Kontaktstücke 15 herum zeigt, und Fig. 2c ist eine Draufsicht auf Fig. 2b. Wie oben gesagt, werden zwischen den festen Kontaktstücken 17 und den beweglichen Kontakt­ stücken 15 bei Kontaktunterbrechung Lichtbogen C erzeugt. Diese Lichtbogen C und damit die Ströme bilden um sich herum Magnetfelder aus. Da ein Magnetfeld allgemein die Eigenschaft hat, sich in Richtung zu einem Magnetmaterial hoher Permeabilität zu bewegen und in dieses einzutreten, werden die Magnetfelder an den nahen festen Eisenkern 1 angezogen. Infolgedessen werden die Lichtbogen C ausge­ dehnt und werden in Richtung zum festen Eisenkern 1 hin bogenförmig (Fig. 2b). Dadurch wird die Bogenlänge vergrö­ ßert, so daß die Löschung leicht gemacht und die Unterbre­ chungszeit verkürzt wird. Durch Anwendung der oben genann­ ten Konstruktion zum Bogenlöschen wird eine stabile und schnelle Unterbrechbarkeit erreicht, ohne daß irgendein zusätzliches Bogenlöschelement wie etwa eine Bogenlösch­ platte benötigt wird, und zwar auch im Fall eines kleinen elektromagnetischen Schaltschützes mit kleinem Kontaktzwi­ schenraum.

Bei der oben beschriebenen Bogenlöschkonstruktion ist das obere flache Teil 1 b (Fig. 1, 2 und 2a) bevorzugt nahe bei den festen Kontaktstücken 17 und den beweglichen Kontakt­ stücken 15 angeordnet. Da die Abschirmplatte 40 vom Licht­ bogen erzeugte Wärme aufnimmt, wird bevorzugt ein dünner und lichtbogenfester Isolierstoff eingesetzt. Um den vor­ genannten Bogenausdehnungseffekt bei sämtlichen Lichtbogen zu erzielen, die zwischen jedem Paar der festen Kontakt­ stücke 17 und den beweglichen Kontaktstücken 15 erzeugt werden, muß das obere flache Teil 1 b unter sämtlichen festen Kontaktstücken 17 und beweglichen Kontaktstücken 15 und parallel zu einer Bewegungsrichtung der beweglichen Kontaktstücke 15 angeordnet sein. Wenn die Breite W 2 (Fig. 2) sehr viel kleiner als die Breite W 1 (Fig. 2) ist, werden beide Lichtbogen C (Fig. 2c) so ausgedehnt, daß sie ein­ ander nahekommen, wodurch die Gefahr eines Kurzschlusses gegeben ist.

Claims (5)

1. Elektromagnetisches Schaltschütz, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (30);
mehrere an dem Gehäuse fest montierte feste Kontakt­ stücke (17);
einen Kontaktbügel (10), der am Gehäuse (30) verschieb­ bar befestigt ist und mehrere bewegliche Kontaktstücke (15) trägt, die in und außer Kontakt mit den festen Kontakt­ stücken (17) bewegbar sind;
eine Elektromagneteinheit (A) mit einem am Gehäuse fest angeordneten Elektromagneten (1, 2, 5, 5 A) und mit einem beweglich am Gehäuse angeordneten beweglichen Eisenkern (4) zum Verschieben des Kontaktbügels (10), wobei der Elektro­ magnet einen festen Eisenkern (1) aufweist, der entlang einer Bewegungsrichtung der beweglichen Kontaktstücke (15) so angeordnet ist, daß er nahe jedem Zwischenraum zwischen den festen Kontaktstücken (17) und den beweglichen Kontakt­ stücken (15) liegt; und
eine Abschirmplatte (40), die zwischen den beweglichen Kontaktstücken (15) und dem festen Eisenkern (1) angeordnet ist und beide gegeneinander isoliert.

2. Elektromagnetisches Schaltschütz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontaktstücke für jeden zu öffnenden/zu schließenden Schaltkreis ein an einem beweglichen Kontakt­ arm (16) angeordnetes Paar von Kontaktstücken (15) aufwei­ sen und daß eine Breite (W 2) des festen Eisenkerns (1) gleich oder größer als eine Breite (W 1) zwischen den rei­ hengeschalteten Kontaktstücken (15) ist.

3. Elektromagnetisches Schaltschütz, gekennzeichnet durch
einen Elektromagneten mit einem beweglichen Eisenkern (4), der eine geradlinige Bewegung ausführt;
einen Kontaktbügel (10), der parallel zu dem beweglichen Eisenkern (4) bewegbar ist und mehrere bewegliche Kontakt­ arme (16) mit jeweils einem Paar von beweglichen Kontakt­ stücken (15) aufweist;
eine Abdeckung (20), in der mehrere feste Kontaktstücke (17) fest angeordnet sind und der Kontaktbügel (10) ver­ schiebbar angeordnet ist und die beweglichen Kontaktstücke (15) in und außer Kontakt mit den festen Kontaktstücken (17) bewegt;
eine Abschirmplatte (40), die als Abschirmung zwischen dem Elektromagneten und jedem der festen Kontaktstücke (17) und beweglichen Kontaktstücke (15) wirkt; und
einen festen Eisenkern (1), der an dem Elektromagneten angeordnet ist und einen flachen Abschnitt (1 b) aufweist, dessen Breite (W 2) gleich oder größer als eine Breite (W 1) zwischen den reihengeschalteten beweglichen Kontaktstücken (15) ist und der unter den festen Kontaktstücken (17) und beweglichen Kontaktstücken (15) mit der Abschirmplatte (40) dazwischen angeordnet ist.

4. Elektromagnetisches Schaltschütz nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmplatte (40) aus einem lichtbogenbeständigen Material besteht.

5. Elektromagnetisches Schaltschütz nach einem der Ansprü­ che 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmplatte (40) an dem festen Eisenkern (1) enganliegend befestigt ist.