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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen automatischen Schalter mit einem Betätigungselektromagnet
für Kurzschlußschaltungen.
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Miniaturisierte und modulare automatische Schalter
für eine
Installation auf einer Schiene mit der benachbarten Anordnung von
verschiedenen Modulen sind gut bekannt.
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Ein Schalter dieses Typs wird durch
ein Gehäuse
gebildet, das aus einem Isoliermaterial hergestellt ist und eine
allgemein Parallelepipedform aufweist, mit zwei breiteren parallelen
Flächen
oder Seiten und kleineren Flächen,
die in Bezug auf die Installationsbedingungen einer hinteren Fläche, einer
vorderen Fläche,
einer oberen Fläche
und einer unteren Fläche
entsprechen.
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Der Körper oder das Gehäuse ist
durch zwei Hüllenhälften gebildet,
die miteinander in einer Ebene parallel zu den Seiten und Häusungen
der verschiedenen mechanischen und elektrischen Komponenten verbunden
sind.
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Die Anordnung der verschiedenen Komponenten
und Zugriffe zu denselben von außen hängt von ihrer Funktion und
von den Installationsverfahren ab. Die hinter Fläche des Körpers ist z. B. für eine mechanische
Installation des Schalters auf der Stütze vorgesehen und weist eine
Aussparung zum Aufnehmen einer Stützschiene auf, auf der der
Schalter mit Hilfe von Gleitzähnen
gesichert ist, die an der Rückwand
angeordnet sind.
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Die Komponenten für eine manuelle Operation des
Halters sind an der Vorderseite angeordnet, und eine erste und eine zweite
Klemme zum Sichern externer elektrischer Anschlüsse kommen auf der Unterseite
bzw. Oberseite hervor.
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Die Seiten des Schalters müssen flach
sein, ohne erhöhte
Bereiche, die die benachbarte Anordnung von verschiedenen Modulen
verhindern, und dürfen
keine Apperturen für
einen Zugriff auf interne Komponenten aufweisen, außer für jene,
die notwendig und spezifisch zum Einrichten einer mechanischen Verbindung
zwischen benachbarten Modulen entworfen sind.
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Für
eine detailliertere Beschreibung dieser modularen Schalter wird
nun Bezug auf die internationale Patentanmeldung WO96/12292 genommen.
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Die wesentlichen Komponenten, die
Teil eines Schalters dieses Typs bilden, der in der Lage sein muß, Hochintensitätsströme zu unterbrechen, einschließlich Ströme in dem
Bereich von mehreren zehn Ampere, umfassen eine Schnelle-Aktion-Elektromagnet
zum automatischen Öffnen
des Schalters in dem Fall einer schweren Überlastung insbesondere aufgrund
einer Kurzschlußschaltung.
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Der Elektromagnet muß konstruktionstechnisch
einfach sein, leicht innerhalb des Körpers zu installieren sein
und muß optimale
Charakteristika im Hinblick auf Zuverlässigkeit und Operationswiederholbarkeit
aufweisen.
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Ferner, im Hinblick auf die modularen
Abmessungen des Körpers,
muß letzterer
kompakte Abmessungen aufweisen, insbesondere in der Richtung senkrecht
zu den Seiten des Schalters, und gleichzeitig darf derselbe keine
bedeutenden Spannungs-Abfälle
oder -Verluste in dem Kupfer und dem Eisen begünstigen, die unter normalen
Operationsbedingungen (variabel abhängig von der Last) die Ursache
für eine
lokale Erwärmung
sind, die die Operationscharakteristika des Elektromagneten selbst
oder von den anderen Vorrichtungen ändern kann, die in dem Schalter
vorliegen, wie z. B. dem bimetallischen thermischen Schutzsystem
zum Verhindern von längeren Überlastungen.
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Diese Nachteile werden immer größer, je kompakter
die Struktur und daher je kleiner die Wärmedispersion ist.
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Ferner ist der Bedarf nach kompakten
Abmessungen schwierig mit dem Bedarf nach einer schnellen Öffnungsaktion
zu vereinbaren, die eine geeignete Magnetanziehungskraft erfordert,
die einem beträchtlich
langen Arbeitshub des Ankers oder des beweglichen Kern und im wesentlichen
einer kinetischen Energie zugeordnet ist, die so schnell wie möglich erworben
und ausreichend ist, um den Mechanismus zum Auslösen und Öffnen des Schalters zu betätigen.
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Obwohl automatische Schalter mit
einem Elektromagneten des beweglichen Ankertyps auf dem Markt verfügbar sind,
ist die am weitesten verbreitete Lösung, die in der Lage ist,
das bestmögliche Verhalten
dieser Anwendung zu erreichen, ein Schalter mit einem Beweglicher-Kern-
oder Kolben-Typ-Elektromagnet.
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Bei diesen Elektromagneten ist die
magnetische Schaltung aus einem ersten festen zylindrischen Kernabschnitt,
der mit einem Joch zum Schließen
des Flusses einstückig
ist, und einem zweiten beweglichen zylindrischen Kernabschnitt zusammengesetzt,
der axial mit der ersten Position ausgerichtet und von derselben
durch einen Luftzwischenraum getrennt ist.
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Eine hohle zylindrische Kunststoffabdeckung,
die auf den ersten Kernabschnitt preßgepaßt ist, wirkt als eine axiale
Führung
für den
bewegbaren Abschnitt, der frei innerhalb der Abdeckung eingefügt ist,
und mit dessen geschlossenen Ende einen Lagerstopp bildet, gegen
den der bewegbare Kern durch eine Betätigungsstange gedrückt wird,
die frei innerhalb eines axialen Hohlraums des festen Kerns passiert,
und ihrerseits vorgespannt oder in anderen Worten „polarisiert" wird, durch eine
Helixkompressionsfeder, die ebenfalls innerhalb des Hohlraums gehäust ist.
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An der Abdeckung ist eine Helixwindung
eines Leitdrahts mit einem relativ dicken kreisförmigen Querschnitt (2–2,5 mm)
zum Anregen des Elektromagnets befestigt.
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Obwohl sie relativ einfach ist, weist
diese Lösung
verschiedene Nachteile auf:
- – der feste
Kern weist Dank des Vorhandenseins des Betätigungsstamms oder sogar noch
mehr der Vorspannungsfeder einen relativ kleinen Arbeitsabschnitt
für den
Magnetfluß auf,
relativ zu dem bewegbaren Kern, mit einer daraus folgenden unebenen
Verteilung der Magnetinduktion innerhalb des Abschnitts, insbesondere
des Luftzwischenraums, was zu zusätzlichen Verlusten führt (der
Elektromagnet wird mit einem Wechselstrom angeregt), und bei denselben
Anregungszuständen,
der Erzeugung einer Anziehungskraft, die geringer ist als die, die
mit einem Feststoffabschnittskern erreicht werden würde.
- – der
Elektromagnet kann nicht für
unterschiedliche Operationsbedingungen eingestellt werden, wobei
es zum Erreichen dieser Zustände
notwendig ist, die Produktion in verschiedenen Fällen unter Verwendung von Vorspannungsfedern
mit unterschiedlichen Elastizitätscharakteristika
zu diversifizieren;
- – in
dem Kupfer treten aufgrund der dispergierten Flüsse, die die Wickelung beeinträchtigen,
ebenfalls zusätzliche
und nicht unbedeutende Verluste aufgrund von Parasitärströmen auf;
- – schließlich erlaubt
der Konstruktionsentwurf keine Reduzierung der Abmessungen oder
die Erzeugung von modularen automatischen Schaltern mit einer geringen
Dicke kleiner als dem momentan definierten Standard kleiner als
dem momentan definierten Standard von 17,5 mm.
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Diese letzte Anforderung ist besonders
wichtig bei Heiminstallationen, wo aus Sicherheitsgründen die
Installation in eine so große
Anzahl von Abschnitten wie möglich
aufgeteilt werden soll, die individuell durch automatische Schalter
geschützt
sind, wobei jeder gemäß den verschiedenen
erwarteten möglichen
Maximallasten eingestellt ist.
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Ein automatischer Schalter gemäß den oben zitierten
Merkmalen ist in dem Dokument EP-A-0 621 618 offenbart.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen automatischen Schalter mit einem Betätigungselektromagnet
für Kurzschlußschaltungen
zu schaffen, der strukturelle und funktionale Charakteristika aufweist,
wie z. B., um die oben erwähnten Nachteile
zu überwinden,
die Bezug nehmend auf den Stand der Technik beschrieben wurden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung eines
automatischen Schalters erreicht, der manuelle Einstellungs- und
Rückstellungs-Vorrichtungen, Öffnungs-
und Schließ-Kontakte, die durch
die manuellen Vorrichtungen betätigt
werden, Auslöservorrichtungen
zum automatischen Öffnen
der Kontakte und einen Schnelle-Aktions-Elektromagneten zum Aktivieren
der Auslösevorrichtungen,
wenn eine Überlastung
auftritt, gehäust
in einer Isolationsummantelung aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der
Elektromagnet, der vom Typ eines bewegbaren Kerns (Kolbens) ist,
aus folgenden Merkmalen besteht:
- – einem
ersten festen ferromagnetischen Kernabschnitt, der ein axiales Loch
aufweist, das eine Schubvorrichtung oder eine Schlagvorrichtung zum
Betätigen
der Auslösevorrichtungen
und einen rechteckigen Querschnitt aufweist, der im Hinblick auf
das axiale Loch transversal ist;
- – einen
zweiten bewegbaren ferromagnetischen Kernabschnitt, der mit dem
ersten Abschnitt in der Richtung des axialen Lochs ausgerichtet
und in der Richtung bewegbar ist, wobei der zweite Abschnitt einen
rechteckigen Querschnitt senkrecht im Hinblick auf die Richtung
aufweist;
- – ein
Röhrenelement,
das aus nichtmagnetischem Material hergestellt ist und einen hohlen
rechteckigen Querschnitt aufweist, zum Empfangen und gegenseitigen
Ausrichten des ersten und des zweiten Abschnitts und zum bewegbaren
Führen des
zweiten Abschnitts in der Richtung;
- – ein
Flußschließjoch, das
einstückig
mit dem ersten Abschnitt ist und durch einen ferromagnetischen Streifen
gebildet ist, der in der Form eines Rechtecks um das Röhrenelement
gefaltet ist und mit Aussparungen an gegenüberliegenden Seiten für eine Einfügung des
ersten Kernabschnitts und des Röhrenelements
in das Joch bereitgestellt ist;
- – eine
Spule, die durch isolierten Leitdraht gebildet ist, der um das Röhrenelement
gewickelt ist;
- – eine
federnde Rückrufeinrichtung,
die außerhalb des
Jochs positioniert ist, zum Halten des zweiten bewegbaren Kernabschnitts
in einer Distanz, wenn derselbe in Ruhe ist, von dem ersten festen Abschnitt;
und
- – eine
Anstoßeinrichtung,
die außerhalb
des Jochs positioniert ist, zum Liefern einer vordefinierten Ruheposition
relativ zu der ersten Position für
den zweiten bewegbaren Kernabschnitt, mit der Bildung eines Luftzwischenraums
einer vordefinierten Breite;
- – wobei
der zweite bewegbare Kernabschnitt über den Luftzwischenraum auf
die Betätigungsschubvorrichtung
wirkt, wenn der Elektromagnet durch einen Strom in der Spule mit
Energie versorgt wird, der größer ist
als eine vordefinierte Intensität.
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Die vorliegende Erfindung überwindet
die Nachteile der bekannten Technik und ist in der Lage, die zuvor
genannte Anforderung zu erfüllen
und schafft einen automatischen Schalter, der einfach und kostengünstig herzustellen
ist, und der mit einem Elektromagnet versehen ist, zum Schutz gegen
Kurzschlußschaltungen,
der sicher, zuverlässig,
schnell und effektiv für
einen großen
Bereich von Strömen ist,
und der zu minimalen zusätzlichen
Verlusten führt und
gleichzeitig kleinere Abmessungen in der Richtung senkrecht zu den
Seiten des Schalters aufweist.
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Durch einen weiteren Vorteil ermöglicht die Struktur
des Elektromagneten ohne Diversifizierung der Komponenten während der
Herstellung die Vorbereitung von modularen Schaltern desselben Typs während der
abschließenden
Anordnung, der unterschiedliche Operationscharakteristika aufweist.
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Die charakteristischen Merkmale und
Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und
aus den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich, in denen:
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1 eine
Gesamtansicht ist, unterteilt in eine Richtung parallel zu den Seiten
eines automatischen Schalters gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht der verschiedenen Komponenten
ist, die den Elektromagnet des Schalters gemäß 1 bilden.
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Bezug nehmend auf 1 weist der automatische Schalter einen
Körper 1 auf,
der aus Isoliermaterial hergestellt ist und aus zwei Ummantelungshälften besteht,
die miteinander verbunden sind, und wobei eine derselben im Querschnitt
gezeigt ist, um die interne Struktur der zwei Ummantelungshälften freizulegen.
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Die Struktur und die interne Strukturierung der
zwei Ummantelungshälften
passen auf geeignete Weise zusammen und positionieren die zwei Ummantelungshälften präzise im
Hinblick aufeinander, sowie die verschiedenen Komponenten, die in
dem Gehäuse
relativ zu demselben und zueinander gehäust sind.
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Die zwei Ummantelungshälften sind
miteinander mit Hilfe von Schrauben oder Nieten befestigt, die durch
die Löcher 2, 3, 4, 5, 6 senkrecht
zu der Ebene der Zeichnung verlaufen.
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Der modulare Schalter, der gezeigt
ist, ist mit einer Aussparung 7 an der Rückseite
versehen, zum Aufnehmen einer DIN-Standard-Schiene, auf der derselbe
mit Hilfe von gezahnten Gleitschlitten befestigt ist, die nicht
gezeigt sind.
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Eine Mehrzahl von mechanischen und
elektrischen Komponenten ist innerhalb des Gehäuses gehäust und präzise positioniert, insbesondere:
- – ein
erster und ein zweiter Anschluß/Klemme
8, 9 für
eine elektrische Verbindung mit externen Drähten;
- – ein
Bimetallstreifen 10, der ein Ende aufweist, das elektrisch
und mechanisch mit dem Anschluß 8 verbunden
ist;
- – ein
Elektromagneten 11;
- – ein
Lichtbogen-Auslöschlabyrinth 12,
das ferner als Deionisierungszelle bekannt ist;
- – ein
manueller Einstellungshebel 13, der an einem Stift 14 eingehängt ist,
der in dem Gehäuse gebildet
oder in Eingriff genommen ist und mit einem Einstellungsstab 24 verbunden
ist;
- – ein
fester Kontakt 15, der durch ein starres Metallendstück 16 des
Elektromagneten 11 gestützt wird,
der elektrisch mit einem Ende der Elektromagnetwickelung verbunden
ist, wobei das andere Ende der Wickelung mit dem Anschluß 9 verbunden
ist;
- – ein
bewegbarer Kontakt 17 an dem Ende eines Kontaktarms 18,
der elektrisch mit dem Bimetallstreifen 10 durch eine flexible
Kupferumflechtung verbunden ist;
- – eine
Auslösevorrichtung,
die den Kontaktarm und andere Elemente aufweist, die kollektiv durch das
Bezugszeichen 19 identifiziert sind;
- – eine
Gleitschiene 20 zum unidirektionalen Verbinden mit dem
Bimetallstreifen mit der Auslösevorrichtung;
- – eine
Lichtbogen-Führungs-
und Schaltungs-Elektrode 21, die elektrisch mit dem Bimetallstreifen
verbunden ist.
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Alle diese Vorrichtungen, außer dem
Elektromagneten 11, fallen nicht in den Schutzbereich der Erfindung,
werden jedoch erwähnt,
um eine allgemeine Vorstellung von der Komplexität des Schalters, den Schwierigkeiten
der Anordnung und den Anforderungen, die sich auf die Kompaktheit
und die Minimalabmessungen beziehen, zu geben, die die verschiedenen
Komponenten erfüllen
müssen,
um zu ermöglichen,
daß dieselben
in einem flachen Behälter
mit geringer Größe gehäust werden.
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Das Operationsprinzip eines Schalters
dieses Typs ist bekannt: wenn die Auslösevorrichtung 18, 19 manuell
gesetzt wird, werden die zwei Kontakte 15, 17 geschlossen
und die elektrische Kontinuität wird
zwischen den Anschlüssen 8 und 9 derart
eingerichtet, daß ein
Strom in der Elektromagnetwicklung und in dem Bimetallstreifen zum
Liefern einer allgemeinen externen Last fließt.
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Es ist daher offensichtlich, daß diese
Elemente einen Minimalwiderstand (oder allgemeiner eine Impedanz)
aufweisen müssen,
um keine Leistung von der Last abzuziehen, und um zu einem gewissen
Grad die Erzeugung von Wärme
innerhalb des Schalters zu verhindern.
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In dem Fall einer verlängerten Überlastung oder
einer Kurzschlußschaltung
aktiviert die jeweilige thermische Schutzvorrichtung (Bimetallstreifen 10) und
die magnetische Schutzvorrichtung (Elektromagnet 11) die
Auslösevorrichtung,
wodurch das Öffnen der
Kontakte 15 und 17 verursacht wird.
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Der Lichtbogen, der mit dem Öffnen der
Kontakte erzeugt wird, wird von dem Kontakt 17 zu der Bogenführungselektrode 21 weitergeleitet
und wird in der Deionisierungszelle ausgelöscht.
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Um eine schnelle Auslöschung des
Bogens sicherzustellen, muß ein Öffnen der
Kontakte besonders schnell sein. Dies wird mit Hilfe einer relativ
leistungsstarken Feder erreicht, die durch den manuellen Einstellungshebel
und einen Teil der Auslösevorrichtung
gespannt wird.
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Dies ist jedoch nicht ausreichend:
um die Auslösevorrichtung
zu aktivieren ist es notwendig, eine bestimmte Energie zu haben,
die in dem Fall eines Kurzschlusses so schnell wie möglich und
sobald der Kurzschluß auftritt
verfügbar
gemacht werden muß.
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Diese Energie wird mit Hilfe der
Anregung des Elektromagneten 11 Dank der Wirkung des Kurzschlußschaltungsstroms
geliefert.
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Die Struktur des Elektromagneten 11 ist
detailliert in der auseinandergezogenen Ansicht in 2 gezeigt.
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Der Elektromagnet weist einen Magnetkern auf,
der aus einem ersten festen Abschnitt 25 und einem zweiten
bewegbaren Abschnitt 26 besteht, die miteinander in einer
axialen Richtung ausgerichtet sind.
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Der prismaförmige und nichtzylindrische Kern
weist senkrecht im Hinblick auf die axiale Richtung einen rechteckigen
Querschnitt (der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel mittels einer
Führung Seitenabmessungen
von 3,5 × 8
mm aufweist) mit leicht abgerundeten Kanten auf ist teilweise in
einem röhrenförmigen Ausrichtungs-
und Führungs-Element 27 gehäust, das
ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt aufweist und mit Hilfe
von Extrusion oder Formen von Kunststoff hergestellt wird, z. B.
mit einer Dicke in dem Bereich von 0,3–0,4 mm.
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Der feste Kernabschnitt weist in
der Axialrichtung ein zylindrisches Durchgangsloch 28 mit
einem Durchmesser in dem Bereich von 1,1–1,4 mm auf, wobei innerhalb
desselben eine Betätigungsschubvorrichtung 29,
hergestellt aus einem schwach leitfähigen, nicht magnetischen metallischen
oder Kunststoff-Material, frei eingefügt ist.
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In der Nähe des Endes gegenüber dem,
das dem bewegbaren Abschnitt 26 zugewandt ist, weist der
feste Kernabschnitt 25 eine kreisförmige Rille 30 mit
Seiten senkrecht zu der Kernachse zum Befestigen mittels Eingriff
in einem Joch 31 auf.
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Das Joch 31 ist aus einem
Streifen aus ferromagnetischen Material gebildet, mit einem Querschnitt
von z. B. im Bereich von 7 × 1,5–2 mm gefaltet,
um einen rechteckigen Rahmen mit Abmessungen von ungefähr 20 × 16 mm
und einer Höhe
gleich der Breite des Streifens (7 mm) zu bilden.
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Eine Aussparung 32 zum Verbinden,
mittels Eingriff, mit der Endaussparung 30 in dem festen Kern 25 ist
in einer der kürzeren
Seiten des Jochs gebildet. Die gegenüberliegende Seite des Jochs
weist gebildet in derselben eine rechteckige Aussparung 33 zum
Häusen
eines Endes des Röhrenführungselements 27 auf,
das auf ähnliche
Weise zu den Kernabschnitten angeordnet ist, die in demselben gehäust sind,
innerhalb des Jochs, wobei die kleineren Abmessungen in der Richtung
der Höhenerstreckung des
Rahmens ausgerichtet sind.
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Die kürzere Seite des Jochs, wo die
Aussparung 32 vorliegt, weist befestigt an derselben mittels elektrischem
Punktschweißen
ein Metallendstück 16 zum
Unterstützen
des festen Kontakts des Schalters auf, wobei das Endstück ferner
mit einer Aussparung 34 versehen ist, die über der
Aussparung positioniert ist, zum Verbinden mittels Eingriff mit
dem festen Kernabschnitt.
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Das Röhrenelement 27 weist
angeordnet an demselben eine Wickelung 35 auf, die mit
Hilfe eines vorzugsweise flachen Leitdrahts gebildet ist, der einen
rechteckigen Querschnitt aufweist (mit Hilfe der Führung, 2,4 × 1,3 mm)
und gefaltet ist, um im wesentlichen rechteckige Windungen zu bilden,
wobei die geringere Dicke des Kupfers senkrecht im Hinblick auf
die Axialrichtung des Kerns ausgerichtet ist.
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Auf diese Weise ist die Wicklung
vollständig innerhalb
des Jochs gehäust,
mit einer Abmessung in der Richtung der Höhenerstreckung des Jochs, die nicht
größer ist
als dessen Höhe.
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Geeignete Aussparungen 36, 37 in
dem Joch 31 ermöglichen,
ohne eine Vergrößerung der
Abmessungen, daß die
Enden 38, 39 der Wickelung außerhalb des Jochs geleitet
werden, um jeweils mit Hilfe von Löten an dem Metallendstück 16 befestigt
zu werden, das zu diesem Zweck mit einem Flansch 40 versehen
ist, der sich über
das Ende des Jochs und zu dem Anschluß 9 (1) des Schalters erstreckt.
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Die Elektromagnetstruktur wird durch
eine Drehwirkungs-Helixfeder 41 mit
einem Arbeitsarm 42 vervollständigt, der in einem Loch 43 schwenkbar
befestigt ist, das in dem Ende des bewegbaren Kerns 26 gegenüber demselben
benachbart zu dem festen Kern 25 gebildet ist.
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Die Funktion der Feder ist das Vorspannen oder „Polarisieren" des bewegbaren Kerns 26 in
die Ruheposition und das Entgegenwirken der Tauchkraft, die auf
letztere ausgeübt
wird, wenn die Elektromagnetwicklung Ströme aufweist, die durch dieselbe
geleitet werden, die in die normalen Operationsbedingungen fallen
und daher keine Öffnung
des Schalters verursachen.
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Wiederum Bezug nehmend auf 1 können alle Teile des Elektromagneten 11,
der im Querschnitt gezeigt ist, deutlich gesehen werden.
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Genauer gesagt ist offensichtlich,
daß die
innere Faltung innerhalb des Gehäuses,
wie z. B. die Rippe 44, eine Auflage für die stabile und präzise Positionierung
des Jochs und des Endstücks 16 (und daher
des gesamten Elektromagnets) einstückig mit demselben bildet,
sowie eine Anstoßeinrichtung 45, gegen
die das Ende des bewegbaren Kerns aufliegt und somit exakt die Ruheposition
relativ zu dem festen Teil und folglich die Breite des Luftzwischenraums in
dem Ruhezustand definiert.
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Die Helixrückruffeder 41 ist
schwenkbar an einem Stift 46 befestigt, der einstückig mit
dem Gehäuse
(oder, wenn es eine separate Komponente ist, fest innerhalb des
Gehäuses
in einer vorbestimmten Position) gebildet sein kann, und wobei dessen
Arbeitsarm 42 den bewegbaren Kern gegen die Anstoßoberfläche 45 drückt.
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Die Kraft, die durch die Feder ausgeübt wird, hängt von
deren vorgespanntem Zustand ab: dieser wird durch Befestigen des
Endes 47 der Feder in einer geeigneten Position eingestellt,
mit Hilfe eines Eingriffs in einer Einkerbung, die innerhalb des
Gehäuses
so gebildet ist, so daß dies
einen vordefinierten Wicklungswinkel der Feder im Hinblick auf deren Ruhekonfiguration
erzeugt.
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Wie in 1 gezeigt
ist, kann das Gehäuse mit
mehreren Einkerbungen versehen sein, wie z. B. 48, 49,
um zu verursachen, daß die
Feder 42 einen von mehreren möglichen vorgespannten Zuständen annimmt,
die während
der Anordnung ausgewählt werden
können,
um eine von verschiedenen Arbeitskapazitäten des Schalters zu definieren,
was allgemein in Ampere ausgedrückt
wird (z. B. 15–25
50A).
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Die Verwendung einer Helixfeder mit
einem Arm und einem Endabschnitt, obwohl dies bevorzugt wird, ist
nicht wesentlich: die Rückrufeinrichtung könnte ferner
auf eine andere Weise strukturiert sein, z. B. als ein Hebel, der
schwenkbar an dem Stift 46 befestigt ist und vollständig äquivalent
zu dem Arm 42 ist, und der mit Hilfe einer Erweiterungsfeder
vorgespannt oder „polarisiert" wird, die an einer
Seite an dem Hebel und an der anderen Seite an einem Stift oder
einer Einkerbung angebracht ist (einschließlich eines oder mehrerer Stifte
oder Einkerbungen), die geeignet in dem freien Raum angeordnet ist,
der zwischen der manuellen Einstellungsvorrichtung (13, 14)
und dem Elektromagnet 11 verfügbar ist.
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Mit Hilfe einer weiteren Verbesserung,
die nur eine minimale Produktionsdifferfizierung während der
abschließenden
Anordnungsstufe erfordert, ist es ferner möglich, die Breite des Luftzwischenraums
in dem Ruhezustand einzustellen, um die Operationszeit des Elektromagneten
abhängig
von der Kapazität,
die demselben zugewiesen ist, zu optimieren. Zu diesem Zweck kann
die Anstoßeinrichtung 45,
anstatt einstückig
mit dem Gehäuse
zu sein, aus einem Streifen beste hen, der eine Dicke aufweist, die
als eine Funktion der Kapazität
definiert ist, der in eine Auflage in dem Gehäuse eingefügt ist.
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Es ist somit deutlich, daß es mit
der beschriebenen Elektromagnetstruktur möglich ist, wesentliche Vorteile
zu erreichen:
- – der Arbeitsabschnitt für den Fluß innerhalb
der Magnetschaltung, genauer gesagt innerhalb des Kerns, ist praktisch
einheitlich und von einem Wert, der geeignet zum Erreichen einer
hohen Anziehungskraft mit einer einheitlichen Verteilung des Flusses
ist; in dieser Verbindung sollte erneut darauf hingewiesen werden,
daß für dieselbe
Magnetantriebskraft nI (n = Anzahl von Windungen; I = Stromintensität), die
auf die Schaltung wirkt, die Anziehungskraft, die auf den bewegbaren
Kern ausgeübt
wird, proportional zu dem Bereich A des Abschnitts der Magnetschaltung
in der Region des Luftzwischenraums ist;
- – die
zusätzlichen
Verluste aufgrund von Hysterese innerhalb der Magnetschaltung werden
auf einem Minimum gehalten, Dank der einheitlichen Verteilung des
Flusses;
- – die
zusätzlichen
Verluste aufgrund von Parasitärströmen in der
Wicklung werden ebenfalls auf einem Minimum gehalten, da die Leiter
in einer Richtung senkrecht zu den unvermeidbar dispergierten Flüssen eine
kleinere Dicke und daher einen minimalen Querschnitt aufweisen;
- – die
Verwendung einer Vorspannungsfeder außerhalb der Magnetschaltung
zusätzlich
zum Sicherstellen, wie bereits erwähnt wurde, einer einheitlichen
Verteilung des Magnetflusses, bietet die Möglichkeit, die Operationsbedingungen
des Elektromagneten einzustellen, oh ne den Bedarf nach einer wesentlichen
Diversifizierung während der
Herstellung;
- – Dank
der geringen Abmessungen des Elektromagneten in der Richtung senkrecht
zu den Seiten des Schalters (relativ zu der Anordnung innerhalb
des Gehäuses),
ist es möglich,
modulare Schalter zu liefern, die eine reduzierte Dicke aufweisen.