EP0081604B1 - Eisenkernpaar und Spulenkörper für Wechselstromschütz - Google Patents

Eisenkernpaar und Spulenkörper für Wechselstromschütz Download PDF

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EP0081604B1
EP0081604B1 EP81110410A EP81110410A EP0081604B1 EP 0081604 B1 EP0081604 B1 EP 0081604B1 EP 81110410 A EP81110410 A EP 81110410A EP 81110410 A EP81110410 A EP 81110410A EP 0081604 B1 EP0081604 B1 EP 0081604B1
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pair
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coil
core
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Sprecher und Schuh AG
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    • H01F7/12—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures specially adapted for alternating current having anti-chattering arrangements
    • H01F7/1205—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures specially adapted for alternating current having anti-chattering arrangements having short-circuited conductors

Definitions

  • the invention relates to the electromechanical converter of an AC contactor with an E-shaped armature and a U-shaped or E-shaped core, such as in the Swiss P.S. 552 278 or in German publication DE-A-2 844 361.
  • Two mutually influencing, undesirable properties of such transducers are the hum caused by the AC voltage in the attracted state, and the tendency of the movable and fixed magnetic core part to stick to one another as a result of remanence.
  • Two known measures to counteract these phenomena are, on the one hand, the use of short-circuit rings and, on the other hand, a shaping of the pole faces, which ensures that suitable air gaps remain in the area of contact between the core and armature, even when tightened.
  • this version requires two coils - which is expensive - and moreover, the lack of a direct ferromagnetic adhesion of core and armature gives rise to a hum, which requires the use of a special attenuator on at least one of the outer legs.
  • the short-circuit rings which consist of an electrically highly conductive, non-ferromagnetic material, such as hard copper or brass, are also attached in the area of the outer legs, in such a way that the ratio of the ring-enclosed pole faces to the non-enclosed causes optimal suppression of the hum.
  • an air gap is usually provided in the tightened state in the region of the central leg or limbs, which sufficiently reduces the remanence force.
  • a bending vibration of the magnetic core parts lying on the front sides of their outer legs can occur, and the residual hum caused thereby can hardly be suppressed.
  • the pole faces that come to lie on each other on the outer legs and the surfaces that delimit the air gap must be ground with a relatively low tolerance, because not only must the gap be exactly correct, but the outer contact surfaces must also be exactly aligned with one another.
  • the manufacturing cost of such magnetic core parts is correspondingly high and the invention aims to provide an AC contactor with good operating properties which can be produced more economically.
  • this construction result in part from the fact that the contact surface of the two magnetic core parts, which is created when tightened, is relatively small and, above all, coherent.
  • this contact surface consists of two sub-surfaces which are spaced apart from one another and which have to be aligned very precisely in order to ensure that both magnetic core parts are in good contact with one another.
  • alignment either requires costly precise punching out of the sheets, or post-processing, for example by grinding the pole faces after the sheet stack has been joined together.
  • the greatest extent of the contact area of the construction according to the invention is relatively small, so that before the package is finally riveted together, all the sheets within this area can be aligned precisely enough to make regrinding occasionally unnecessary.
  • the air gap on the outer legs tolerates much larger tolerances because its cross-section is larger than in the case of non-inclined boundary surfaces.
  • Such an oblique course of the opposing surfaces on the outer legs has already been proposed, but of course only for an arrangement in which these surfaces are contact surfaces and not only limits of the air gap.
  • the relatively large extent of these surfaces requires a high degree of machining precision, and the difficulty in optimally attaching a short-circuit ring in the area of such inclined surfaces has also limited their use on DC devices.
  • the armature has a middle leg which is guided through the fixed coil body, which results in a better ratio of the length and width of the guide in comparison with the outer guide, and thus increases the functional reliability.
  • the figure shows two axial half-sections of an embodiment of the invention, on the left in the non-tightened state, on the right in the tightened state. It designates 1 the movable armature, 2 the core, 3 the coil body, 4 the Coil of the electromagnet.
  • the immovable coil body 3 made of insulating material also forms the guide for the middle leg of the E-shaped armature 1, which consists of a sheet metal stack held together by rivets 5.
  • the E-shaped core 2 is also constructed identically.
  • the central web of the anchor in FIG. 7 lies on the somewhat shorter central web of the core.
  • a short-circuit ring 6 is inserted in the latter to suppress the hum. To simplify the assembly, this ring can also be held in its position by means of corresponding projections of the coil former, in a manner not shown.
  • the outer legs of both magnetic core pieces are chamfered on their opposing front surfaces 8, 9 and are dimensioned such that there is still an air gap 10 between them when the center webs in FIG. 7 are mutually abutting.
  • the beveling of the outer legs enables the stroke to be increased for a given attraction force and, on the other hand, has a certain centering effect when tightening, in particular as long as the area between the levels 11, 12 at the ends of the bevels and normal to these is the bobbin and the central web of the anchor in an area 13 where they are in mutual engagement.

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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.
EP81110410A 1981-12-14 1981-12-14 Eisenkernpaar und Spulenkörper für Wechselstromschütz Expired EP0081604B1 (de)

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