EP0081604B1 - Eisenkernpaar und Spulenkörper für Wechselstromschütz - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft den elektromechanischen Wandler eines Wechselstromschützes mit E-förmigem Anker und U- oder E-förmigem Kern, wie etwa in der schweizerischen P.S. 552 278 oder in der deutschen Auslegeschrift DE-A-2 844 361 beschrieben. Zwei sich gegenseitig beeinflussende, unerwünschte Eigenschaften solcher Wandler sind das durch die Wechselspannung bedingte Brummen in angezogenem Zustand, und die Tendenz von beweglichem und festem Magnetkernteiles infolge Remanenz aneinander kleben zu bleiben. Zwei bekannte Massnahmen, um diesen Erscheinungen entgegenzuwirken, sind einerseits die Verwendung von Kurzschlussringen und andererseits eine Formgebung der Polflächen, welche dafür sorgt, dass auch in angezogenem Zustande geeignete Luftspalte im Bereiche der Berührungsstellen von Kern und Anker bestehen bleiben.
• Wie beispielsweise aus der erwähnten schweizerischen P.S. 552 278 hervorgeht ist die Wahl der gegenseitigen Auflagestelle von Kern und Anker in bezug auf die Brummeigenschaften des Schützes recht kritisch. Aus Stabilitätsgründen waren bisher die Auflageflächen meist an den äusseren Schenkeln beider der E- oder C-förmigen Eisenteile vorgesehen. Durch die DE-A 1 909 856 ist auch eine Ausführungsform bekannt, bei welcher im angezogenen Zustand zwei Luftspalte im Bereich der Seitenschenkel übrig bleiben, während der Anschlag des Ankers auf den Kern im Bereiche des Mittelschenkels stattfindet, welches praktisch keinen magnetischen Fluss führt und folglich auch nicht zum Kleben neigt, so dass Kurzschlussringe überflüssig sind. Diese Ausführung verlangt jedoch zwei Spulen - was aufwendig ist - und zudem lässt das Fehlen eines direkten ferromagnetischen Zusammenhaftens von Kern und Anker ein Brummen aufkommen, das die Verwendung eines speziellen Dämpfungsgliedes an mindestens einem der Aussenschenkel erfordert.
• Bei den üblicheren, zuerst erwähnten Ausführungen mit aussenliegenden Auflageflächen sind die Kurzschlussringe, welche aus einem elektrisch gut leitenden, nicht-ferromagnetischen Material, wie etwa Hartkupfer oder Messing bestehen, ebenfalls im Bereich der äusseren Schenkel angebracht, und zwar so, dass das Verhältnis der von den Ringen umschlossenen Polflächen zu den nicht umschlossenen eine optimale Unterdrükkung des Brummens bewirkt.
• Um ein Kleben der Magnetkernteile aufeinander zu verhindern ist üblicherweise in angezogenem Zustand im Bereich des oder der Mittelschenkel ein Luftspalt vorgesehen, der die Remanenzkraft genügend herabsetzt. Dadurch kann aber eine Biegeschwingung der an den Frontseiten ihrer äusseren Schenkel aufeinanderliegenden Magnetkernteile auftreten, und das dadurch bewirkte Restbrummen ist kaum zu unterdrücken. Zudem müssen die aufeinander zu liegen kommenden Polflächen an den äusseren Schenkeln sowie die den Luftspalt begrenzenden Flächen mit relativ geringer Toleranz geschliffen werden, denn nicht nur muss der Spalt exakt genau stimmen, sondern es müssen auch die äusseren Auflageflächen gegenseitig genau fluchten. Der Herstellungsaufwand solcher Magnetkernteile ist entsprechend hoch und die Erfindung zielt darauf, einen wirtschaftlicher herstellbaren Wechselstromschütz mit guten Betriebseigenschaften zu schaffen.
• Erfindungsgemäss wird dies durch die im Anspruch 1 beschriebene Konstruktion erreicht.
• Die Vorteile dieser Konstruktion ergeben sich zum Teil daraus, dass die im angezogenen Zustand entstehende Berührungsfläche beider Magnetkernteile verhältnismässig klein und vor allem zusammenhängend ist. Bei den bekannten Ausführungen besteht diese Berührungsfläche nämlich aus zwei voneinander entfernten Teilflächen, die gegenseitig sehr genau ausgerichtet sein müssen, um ein gutes gegenseitiges Anliegen beider Magnetkernteile zu gewährleisten. Insbesondere bei dem durchwegs üblichen Aufbau der Magnetkernteile aus geschichteten Blechen verlangt ein solches Ausrichten entweder ein kostspielig genaues Ausstanzen der Bleche, oder eine Nachbearbeitung etwa durch Schleifen der Polflächen nach dem Zusammenfügen des Blechpaketes. Demgegenüber ist die grösste Ausdehnung der Berührungsfläche der erfindungsgemässen Konstruktion verhältnismässig klein, so dass vor dem endgültigen Zusammennieten des Paketes alle Bleche innerhalb dieser Fläche genau genug ausgerichtet werden können, um ein Nachschleifen fallweise überflüssig zu machen. Gleichzeitig verträgt der Luftspalt an den Aussenschenkeln wesentlich grössere Toleranzen, weil sein Querschnitt grösser als bei nicht schrägen Begrenzungsflächen ist. Solch ein schräger Verlauf der einander gegenüberliegenden Flächen an den äusseren Schenkeln ist zwar schon vorgeschlagen worden, aber selbstredend nur für Anordnung, bei welcher diese Flächen Berührungsflächen, und nicht nur Begrenzungen des Luftspaltes sind. Dann verlangt aber gerade die relativ grosse Ausdehnung dieser Flächen eine hohe Präzision der Bearbeitung, und die Schwierigkeit, einen Kurzschlussring optimal im Bereich solch schräger Flächen anzubringen hat zudem ihre Verwendung auf Gleichstromgeräte eingeschränkt.
• Schliesslich sind die Brummprobleme bei Abstützung in der Mitte und seitlichen Luftspalten weniger einschneidend.
• In einer bevorzugten Ausführung besitzt der Anker einen Mittelschenkel, der durch den feststehenden Spulenkörper geführt wird, was im Vergleich mit der Aussenführung ein besseres Verhältnis von Länge und Breite der Führung ergibt, und somit die Funktionssicherheit erhöht.
• Im folgenden soll die Erfindung anhand der einzigen Figur und der Beschreibung näher erläutert werden. Die Figur zeigt zwei achsiale Halbschnitte einer Ausführungsform der Erfindung, links im nicht angezogenen Zustand, rechts im angezogenen Zustand. Es bezeichnet 1 den beweglichen Anker, 2 den Kern, 3 den Spulenkörper, 4 die Spule des Elektromagneten. Der aus lsoliermaterial gefertigte unbewegliche Spulenkörper 3 bildet zugleich die Führung für den Mittelschenkel des E-förmigen, aus einem mittels Nieten 5 zusammengehaltenen Blechstapels bestehenden Anker 1. Der ebenfalls E-förmige Kern 2 ist gleich aufgebaut. In angezogenem Zustand liegt der Mittelsteg des Ankers in 7 auf dem etwas kürzeren Mittelsteg des Kernes auf. In letzterem ist zur Unterdrückung der Brummschwingungen ein Kurzschlussring 6 eingelassen. Zur Vereinfachung des Zusammenbaues kann dieser Ring auch - in nicht gezeigter Weise - durch entsprechende Vorsprünge des Spulenkörpers in seiner Lage festgehalten werden.
• Die Aussenschenkel beider Magnetkernstücke sind an ihren einander gegenüberliegenden Fronttlächen 8, 9 abgeschrägt und so dimensioniert, dass zwischen ihnen noch ein Luftspalt 10 besteht, wenn die Mittelstege in 7 gegenseitig im Anschlag stehen. Die Abschrägung der Aussenschenkel ermöglicht einerseits eine Vergrösserung des Hubes für eine gegebene Anziehungskraft und bewirkt andererseits eine gewisse zentrierende Wirkung beim Anziehen aus, insbesondere solange das Gebiet zwischen den an den Enden der Abschrägungen und normal zu diesen erhobenen Ebenen 11, 12 den Spulenkörper und den Mittelsteg des Ankers in einem Bereich 13 trifft, wo diese in gegenseitigem Eingriff stehen.

Claims (4)

1. Eisenkernpaar und Spulenkörper für ein Wechselstromschütz mit einem Kern und einem Anker, wobei mindestens eines dieser Stücke E-förmig ausgebildet ist und der mittlere Schenkel dieses Stückes den Hauptmagnetfluss führt, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelschenkel des E-förmigen Stückes in angezogenem Zustand auf dem Gegenstück aufliegt, und dass mindestens der Mittelschenkel oder der dem Mittelschenkel des Gegenstückes gegenüberliegende Bereich eines der Stücke einen KurzschIussring· trägt, und dass in angezogenem Zustand zwischen den beiden Aussenschenkelpaaren je ein Luftspalt bestehen bleibt, dessen Begrenzungsflächen schräg zur Bewegungsrichtung des Ankers verlaufen.

2. Eisenkernpaar und Spulenkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen E-förmigen Kern und einen E-förmigen Anker.

3. Eisenkernpaar und Spulenkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker einen im Spulenkörper geführten Mittelschenkel aufweist.

4. Eisenkernpaar und Spulenkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlussring durch den Spulenkörper gehaltert ist.

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