DE650810C

DE650810C - Elektromagnetischer Antrieb zum Ausfuehren von zwei entgegengesetzt gerichteten Bewegungen, insbesondere zum Ein- und Ausschalten von elektrischen Schaltern

Info

Publication number: DE650810C
Application number: DES108295D
Authority: DE
Inventors: Max Proschmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-02-12
Filing date: 1933-02-12
Publication date: 1937-10-02

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Antrieb, mit dessen Hilfe sich zwei Bewegungen in entgegengesetzter Richtung ausführen lassen. Ein derartiger elektromagnetischer Antrieb kommt z. B. zum Umstellen von Weichen, insbesondere aber zum Ein- und Ausschalten elektrischer Schalter in Betracht. Es ist bekannt, die beiden Elektromagnete für beide Bewegungsrichtungen so zusammenzubauen, daß die beiden Erregerwicklungen auf einem gemeinsamen Magnetkörper sitzen. Die beiden Anker, die abwechselnd von dem Magneten angezogen werden, sind fest miteinander verbunden, aber dabei magnetisch voneinander getrennt. Da der jeweils angezogene Anker beim Einschalten der Erregerwicklung, die das Anziehen des anderen Ankers bewirkt, infolge des dabei auftretenden Streuflusses am Magneten festgehalten wird, müssen die Erregerwicklungen so groß bemessen sein, daß außer der magnetischen Kraft, mit der der abstehende Anker angezogen wird, eine Kraft aufgebracht wird, um den anderen, in Berührung mit dem Magneten befindlichen Anker von diesem abzureißen. Zu diesem Zweck hat man bei einer anderen bekannten Anordnung die beiden Anker als Kerne je zum Teil innerhalb einer Spule, zum Teil über die freie Spulenstirn hinausragend angeordnet und durch eine axiale Führungsstange miteinander verbunden, welche mit dem einen der beiden Anker fest verschraubt ist und den anderen Anker der Länge nach durchsetzt. Auf der Führungsstange befinden sich zwei Anschläge, so daß die beiden Anker gegeneinander beschränkt beweglich sind. Wird nun der auf der Führungsstange gleitende Kern angezogen, so schlägt er dabei gegen den inneren Anschlag der Führungsstange und überträgt infolgedessen die ihm innewohnende lebendige Kraft auf den mit der Führungsstange verschraubten zweiten Kern, den er dadurch aus seiner Anzugsstellung abreißt. Hierbei gehört jeder der beiden Anker nur zu einem der beiden Magnetkreise, und die Bewegungsbahnen der Anker erstrecken sich daher, von den Mittelpunkten der Achsen der beiden Spulen aus gesehen, im wesentlichen nach außen hin. Die Anker sind an den einander zugekehrten Enden durch ein besonders festes Kernstück räumlich getrennt. Diese Trennung ist notwendig, damit eine kraftvergeudende gleichzeitige Beeinflussung beider Anker in entgegengesetzter Richtung vermieden wird. Infolgedessen wird nun aber über die freien Spulenenden hinaus für die Anker Platz beansprucht, und die genau bearbeiteten

*) Von dem P at ent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Max Proschmann in Berlin-Siemensstadt.

und daher gegen Beschädigungen empfindlichen Ankerflächen werden mechanischen Eingriffen ungeschützt preisgegeben.

Durch die Erfindung wird nun die Aufgäbe gelöst, einen elektromagnetischen Antrieb der oben beschriebenen Art zu schaffen, der sich durch einen äußerst gedrängten Aufbau auszeichnet und bei dem alle empfindlichen Teile nach innen verlegt sind. Das wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Bewegungsbahnen der beiden Anker in den Bereich beider Magnetkreise hineinreichen und daß der eine Anker, der als Hauptanker bezeichnet sei, auf einem Teil seiner Länge von dem als offener Hohlkörper ausgebildeten anderen Anker, dem Hilfsanker, umschlossen wird. Hierbei werden von jeder Spule beide Anker beeinflußt. Die Anker machen infolgedessen ihre Bewegungen jedesmal in gleicher ao Richtung unter dem Einfluß des Magnetzuges und tragen infolgedessen beide gemeinsam ihr Teil zur Ausführung der beabsichtigten Schaltbewegung bei, brauchen also zusammen nur etwa so groß zu sein wie ein Anker bei den bekannten magnetischen Antriebsvorrichtungen.

Eine besonders zweckmäßige Form erhält der elektromagnetische Antrieb nach der Erfindung dadurch, daß erfindungsgemäß der Magnetkörper als ein einseitig geschlossener Zylinder ausgebildet wird, in dessen Innenraum die beiden Wicklungen angeordnet sind. Das Verhältnis der Wirkung der Hauptfelder zu der Wirkung der Streufelder wird dadurch in günstigem, d. h. kraftsparendem Sinn beeinflußt, daß die beiden Anker zum Teil magnetisch parallel, zum Teil hintereinander geschaltet sind. Eine weitere Verbesserung in dieser Richtung wird erfmdungsgemäß dadurch erzielt, daß der hohle Hilfsanker eine so geringe Wandstärke hat, daß er bei Erregung einer der Spulen in angezogener Stellung stark gesättigt ist, ferner dadurch, daß zwischen den beiden Ankern stets ein von nichtmagnetischem Stoff erfüllter Zwischenraum vorhanden ist.

Die eine der beiden Wicklungen, welche beispielsweise zum Einschalten bestimmt ist und die Kraft zum Spannen der Ausschaltfedern zu liefern hat, werde als Hauptwicklung bezeichnet, weil sie größer ist als die andere, welche als Hilfswicklung den Ausschaltvorgang nur einzuleiten braucht, welcher dann durch die in den Federn aufgespeicherte Energie zu Ende geführt wird.

Nach der weiteren Erfindung liegt nun nur der Hauptanker in der durch die Erregung der Hauptwicklung hervorgebrachten Endstellung am gemeinsamen Magnetkörper an. Er hat So einen Anschlag, gegen den der Hilfsanker trifft, wenn er durch die Erregung der Hilfswicklung auf die andere Endstellurig gebracht wird. Da also diese Arbeit, die dazu dient, den Hauptanker abzureißen, vom Hilfsanker geleistet wird, kann die Hilfswicklung um so kleiner sein.

Um nun beispielsweise bei einem mit dem elektromagnetischen Antrieb nach der Erfindung'ausgerüsteten Schalter, der starken Erschütterungen ausgesetzt ist, zu verhindern, daß der eingeschaltete Schalter infolge der Erschütterungen ausgeschaltet wird, ist weiter nach der Erfindung der elektromagnetische Antrieb so ausgebildet, daß der Hauptanker sich beim Bewegen in die Endstellung, in der er am Magnetkörper anliegt und die der Einschaltstellung des Schalters entspricht, verklinkt. Um hierbei auch das Ausschalten des Schalters durch elektromagnetischen Antrieb zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß der Hilfsanker dazu benutzt, die Verklinkung aufzuheben, bevor dieser' den Häuptanker vom Magnetkörper abreißt.

Die Verklinkung des Hauptankers wird' ferner nach der Erfindung dazu benutzt, um bei Anordnung eines Handantriebes zum Bewegen der Anker, in beiden Richtungen einen an sich bekannten Freilauf zwischen Handantrieb und elektromagnetischem Antrieb in einfacher Weise herzustellen, der das Ausschalten des Schalters durch den elektromagnetischen Antrieb ermöglicht, auch wenn der Handhebel des Handantriebes in der Einschaltstellung festgehalten wird. Zu diesem Zweck greift der Handhebel beim Bewegen in der Einschaltrichtung derart an der mit dem Hauptanker verbundenen Klinke an, daß bei Aufhebung der Verklinkung durch den Hilfsanker die Klinke außer Berührung mit dem in der Einschaltung festgehaltenen Hand- ioq hebel kommt.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, bei dem der elektromagnetische Antrieb einen Schalter betätigt.

Das fest angeordnete Schaltstück des Schalters ist mit 10 bezeichnet. 11 ist das an dem im Punkt 12 drehbar gelagerten Isolierstück 13 befestigte bewegliche Schaltstück des Schalters. 14 und 15 sind die bei 16 gelenkig miteinander verbundenen Teile eines Kniehebels, von denen der Teil 14 am Isolierstück 13 bei 17 angelenkt ist, während der Teil 15 des Kniehebels um den festen Punkt 18 drehbar ist. In den kreisbogenförmigen Schlitz 19 einer fest angeordneten Kulisse 20 greift der Teil 15 des Kniehebels mittels eines Zapfens 21 ein, auf dem der Lenker 22 sitzt. Der Lenker 22 ist mit der im Hauptkern 23 des Topfmagneten 24 sitzenden Stange 25 verbunden.

Im Topfmagneten 24 sind die Einschalt-

wicklung 26 und die Ausschaltwicklung 27 angeordnet. 28 ist der auf dem Hauptkern 23 mit einem Spielraum α beweglich angeordnete rohrförmige Hilfskern. Der Hilfskern 28 ist mittels bines auf dem Hauptkern 23 aufgezogenen Messingringes 29 und der ebenfalls aus Messing bestehenden unteren Fortsetzung 30 des Hauptkernes, auf der er unter Einhaltung eines Luftspaltes zwischen ihm und dem Hauptkern geführt ist, von dem Hauptkern magnetisch getrennt. Der Hilfskern ist ferner mittels Federn 31 und 32 an dem Hauptkern 23 aufgehängt, die ihn in der Fig. ι gezeichneten Einschaltstellung nach oben gegen den Messingring 29 ziehen.

Der Hauptkern 23 wird in der Einschaltstellung mittels einer Verklinkung festgehalten. Der eine Teil der Verklinkung ist ein um den unteren Hals 33 des Magnetgehäuses herumgreifender U-förmiger Bügel 34, dessen mit Rasten versehene Enden über senkrechte Sehlitze 35 im Hals 33 greifen. Der Bügel 34 sitzt gegen eine Feder 36 verschiebbar auf einem in den Hals 33 eingeschraubten Stift. Die Klinke selbst wird durch einen in der Fortsetzung 30 des Hauptkernes 23 drehbar gelagerten Bolzen 37 gebildet, dessen beiderseits herausragende Enden durch die senkrechten Schlitze 35 im Hals 33 hindurchgehen. Die beiden Enden des Bolzens 37 sind bis auf die Hälfte des Durchmessers weggefräst. Dadurch, daß bei der in Fig. 1 gezeichneten Einschaltstellung des Hauptkernes 23 die stehengebliebenen Teile 38 der Bolzenenden auf den Rasten des Bügels 34 aufsitzen, ist der Hauptkern verklinkt. In einem senkrecht zur Achse des Bolzens 37 in dem unteren Teil 30 des Hauptkernes 23 vorhandenen unten offenen Schlitz befindet sich ein mit dem Bolzen 37 verbundener Hebel 39, der mittels einer in einer Bohrung des Teiles 30 liegenden Feder 40 mit diesem Teil verbunden ist. Die Feder 40 zieht den Hebel 39 nach oben und hält dabei den Bolzen 37 in der Lage fest, in der die Teile 38 seiner abgefrästen Enden auf den Rasten des Bügels 34 aufsitzen.

Die Wirkungsweise des elektromagnetischen Antriebes zum Betätigen des Schalters ist nun folgende:

Wird zum Ausschalten des Schalters die Wicklung 27 eingeschaltet, so wird der Hilfskern 28 gegen die Federn 31 und 32 abwärts bewegt. Dabei trifft er mit einer Verlängerung auf den Hebel 39, bevor er nach Zurücklegen der Strecke α den beim Einschalten der Ausschaltwicklung am Magnetkörper festgehaltenen Hauptkern 23 abreißt. Der Hebel 39 wird hierbei linksherum gedreht und die Teile 38 der Enden des Bolzens 37 außer Eingriff mit den Rasten des Bügels 34 gebracht. Der Hauptkern 23 ist dann entklinkt, wenn er von dem auf ihn auftreffenden Hilfskern 28 abgerissen wird.

Bei der Abwärtsbewegung des Hauptkernes 23 wird der Teil 15 des Kniehebels, der mit der Stange 25 des Kernes 23 durch den Lenker 22 verbunden ist, um den festen Punkt 18 rechtsherum gedreht. Dabei wird mittels des anderen Kniehebelteiles 14 das Isolierstück 13 um den festen Punkt 12 linksherum gedreht und das bewegliche Schaltstück 11 vom festen Schaltstück 10 getrennt. Durch Führung des Kniehebelteiles 15 in dem Schlitz 19 der festen Kulisse 20 wird die Ausschaltbewegung begrenzt. Fig. 2 zeigt den Schalter mit seinem Antrieb in der ausgeschalteten Stellung.

Zum Einschalten des Schalters wird die Wicklung 26 unter Strom gesetzt. Es wird dann der Hauptkern 23 mit dem Hilfskern 28 in das Magnetgehäuse 24 hineingezogen, bis die in Fig. 1 dargestellte Einschaltstellung wieder erreicht ist. Dabei wird der Kniehebelteil 15 linksherum gedreht und bringt über den anderen Kniehebel teil 14 das bewegliche Schaltstück 11 wieder mit dem festen Schaltstück 10 in Berührung. Bei der Aufwärtsbewegung des Hauptankers 23 wird auch wieder seine Verklinkung hergestellt. · _go

Wie ferner aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, ist auch ein Handantrieb für den Schalter vorgesehen, mit dem sich der Schalter ein- und ausschalten läßt. Zum Handantrieb gehören zwei seitlich des Halses 33 in am 9,5 Magnetgehäuse 24 befindlichen Lappen 41 gelagerte Hebel 42, die am unteren Ende durch einen Handgriff 43 miteinander verbunden sind. Auf der Innenseite der Hebel 42 sitzen Anschlagstücke 44, mit denen sich die Hebel gegen die Teile 38 der Enden des Bolzens 37 legen, wenn aus der Stellung nach Fig. 2 von Hand eingeschaltet wird. In Fig. ι befindet sich der Handantrieb in der Einschaltstellung. Dabei sitzen die Teile 38 des Bolzens 37 genau so auf den Anschlagstücken wie auf den Rasten des Bügels 34 auf. Infolgedessen kommen die Teile 38 an den Enden des Bolzens 37 auch mit den Anschlagstücken 44 der Hebel 42 außer Ein- n₀ griff, wenn der Hilf sanker 28 die Verklinkung des Hauptankers 23 aufhebt. Es kann also der Schalter mit dem. Handantrieb nicht in der Einschaltstellung festgehalten werden, wenn z. B. beim Einschalten auf Kurzschluß u₅ die Ausschaltwicklung 27 durch den Überstromauslöser des Schalters eingeschaltet wird.

In der Stellung des Handantriebes nach Fig. 2 liegen die am oberen Ende durch eine Stange 45 verbundenen Hebel 42 über ein auf der Achse 46 der Hebel frei beweglich ange-

ordnetes Mitnehmerstück 47 an einer Federbremse 48 an. Um den Schalter mit dem Handantrieb auszuschalten, werden die Hebel 42 mittels des Handgriffes 43 linksherum gegen die Federbremse 48 gedreht. Dabei wird das Mitnehmerstück 47 durch die anliegende Stange 45 ebenfalls linksherum gedreht und trifft auf ein zweites, im unteren Teil 30 des Hauptkernes 23 drehbar gelagertes Mitnehmerstück 49. Das Mitnehmerstück 49 steht so mit dem Bolzen 37 in Eingriff, daß es dann bei seiner Drehung rechtsherum den Bolzen 37 linksherum dreht, so daß die Teile 38 der Bolzenenden außer Eingriff mit den Rasten des Bügels 34 kommen. Der Hauptkern 23 ist dann entklinkt. Bei der weiteren Drehung des Hebels 42 linksherum

' legt sich nun das zweite Mitnehmer stück 49 an den unteren Teil 30 des Hauptkernes 23 an, so daß dann mittels des Handantriebes der Kern.23 abgedrückt und der Schalter ausgeschaltet wird.

Claims

Patentansprüche:

i. Elektromagnetischer Antrieb zum Ausführen von zwei entgegengesetzt gerichteten Bewegungen, insbesondere zum Ein- und Ausschalten, von elektrischen Schaltern, mit zwei durch getrennte Wicklungsspulen erregten Magnetkreisen mit einem gemeinsamen Magnetkörper und zwei Ankern, welche als Kerne im Innern der Spulen angeordnet und gegeneinander beschränkt beweglich sind, da- durch gekennzeichnet, daß die Bewegungsbahnen der beiden Anker (23 und 28) in den Bereich beider Magnetkreise hineinreichen und daß der eine Anker (Hauptanker 23) auf einen Teil seiner Länge von dem als offener Hohlkörper ausgebildeten anderen Anker (Hilfsanker 28) umschlossen wird.
2. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch.!, dadurch gekennzeichnet, daß der beiden Magnetkreisen gemeinsame Magnetkörper (24) die Form eines einseitig abgeschlossenen Hohlzylinders hat, in dessen Innenraum die Wicklungen (26 und 27) angeordnet sind.
3. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß . der Hilfsanker (28) eine so geringe Wandstärke hat, daß er bei Erregung einer der Spulen (26, 27) in angezogener Stellung stark gesättigt ist.
4. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Ankern (23 und 28) stets ein von nichtmagnetischem Stoff erfüllter Zwischenraum vorhanden ist.
5. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 2 mit einer Hauptwicklung (26) und einer Hilfswicklung (27), dadurch gekennzeichnet, daß in der durch die Erregung der Hauptwicklung (26) hervorgebrachten Endstellung (Einschaltstellung, Fig. 1) nur der Hauptanker (23) am Magnetkörper (24) anliegt und daß der Hauptanker (23) einen Anschlag hat, gegen den der Hilfsanker (28) trifft, wenn er durch die Erregung der Hilfswicklung (27) in die andere Endstellung (Ausschaltstellung, Fig. 2) bewegt wird.
6. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine am Hauptanker (23) befindliche Klinke (38), welche den Hauptanker in der Einschaltstellung an einem festen Anschlag (34) festhält und deren Auslösehebel (39) in die Wegstrecke (α) hineinragt, welche der Hilfsanker (28) oder ein mit ihm starr verbundener Ansatz von der Einschaltstellung bis zum Auftreffen des Hilf sankers (28) auf den Ansatz des Hauptankers (23) zurücklegt.
7. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 6 mit Handbetätigungshebel, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptanker (23) in der Einschaltstellung mit der gleichen Klinke (38) an einem am go Handhebel (42) befindlichen Anschlag (44) abgestützt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen