EP0081605A1 - Bistabile magnetische Anordnung - Google Patents

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EP0081605A1
EP0081605A1 EP81110415A EP81110415A EP0081605A1 EP 0081605 A1 EP0081605 A1 EP 0081605A1 EP 81110415 A EP81110415 A EP 81110415A EP 81110415 A EP81110415 A EP 81110415A EP 0081605 A1 EP0081605 A1 EP 0081605A1
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EP
European Patent Office
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coil
magnetic
core
frame
arrangement according
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Erwin Mauz
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Legrand GmbH
Original Assignee
Westdeutsche Elektrogeraetebau GmbH
Legrand GmbH
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Publication date
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    • H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
    • H01F7/122—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a bistable magnetic arrangement which contains a first and a second magnetic member, one of which is movably mounted against the other and / or against a fixed mounting or housing part, the movement for the actuation of a mechanical or electrical Switching device can be brought about under the influence of a changeable magnetic field.
  • Bistable magnetic arrangements are known in various designs and are introduced in practice especially in connection with the actuation of electrical protective tube contacts or in machine controls; these arrangements are consistently monostable, so that in order to maintain at least working operating states or positions an often considerable energy consumption has to be accepted in order to operate the parts of the switching device, for example.
  • DE-OS 15 14 744 is a bistable magnetic arrangement with two mutually displaceably mounted, polarized in these bearing axes, ie. axially magnetized permanent magnets are known, of which one permanent magnet is slidably mounted on the protective tube of an electrical spring contact pair and interacts with it; from the rest position it is brought into the working position by displacing the second permanent magnet parallel to it, the first permanent magnet being brought into one or the other position as a result of the change in the attraction or repulsion of both permanent magnets.
  • the first permanent magnet is moved in one or the other direction up to a stop by means of an actuating rod penetrating it through a not shown, at least purely mechanical drive device.
  • the bistable device with a holding electromagnet or self-holding device is required, for example. by means of additional contacts or locking for the resetting a special circuit or structural effort (additional winding or the like.).
  • the bistable magnetic arrangement according to DE-OS 15 14 744 does not require any particular energy expenditure for maintaining the operating states, but is disadvantageous in that it requires a (mechanical) drive device.
  • the present invention has for its object the bistable arrangement according to DE-OS 15 14 744 with two magnetic members, one of which is movably mounted against the other and / or against a fixed mounting or housing part and the movement for actuating a mechanical or an electrical switching device can be brought about under the influence of a changeable magnetic field, while avoiding the disadvantages there and the disadvantages of the other previously known devices of the relevant type in such a way that both the working operating position and the reset can be brought about by the same electromechanical device and here for the actuation of a mechanical or electrical switching device against a large restoring force, for example. an electrical contact spring set with a large contact pressure sufficient for higher currents, for maintaining an operating state or for resetting a smaller energy or structural or circuit-related additional effort than with conventional devices.
  • the bobbin 2 with the permanently magnetic core 3 rigidly fastened therein of at least approximately the same length 4 and the coil winding 5 is arranged in a fixed manner on the mounting plate 1;
  • a permanent magnet piece 13, 14 is inserted in each of the end walls 7, 8, the surface of which opposite the core 3 of the coil 15 is parallel to the relevant pole face 16, 17 of the core 3 of the coil 15 and is perpendicular to the magnetic axis 18.
  • the height 19 of the Parmanentmagnet pieces 13, 14 is smaller than their diameter, so they have the shape of circular disks, more or less, depending on how much their coercive field strength is greater than that of the material of the core 3 of the Coil 15; the permanent magnet pieces 13, 14 are made of SECO (rare earth cobalt) and the core 3 of the coil 15 is made of ALNICO.
  • the frame 6 is mainly due to the strong magnetic field between the permanent magnets of the first and second magnetic members the force of force in between kept in suspension.
  • the magnetic axis 2o of the core 3 of the coil 15 is at least approximately identical to that of the permanent magnet pieces 13, 14; in the position shown, the polarization of the permanent magnet piece 13 is opposite to that of the core 3 and that of the permanent magnet piece 14 is directed opposite it. In the position shown, an attractive force thus occurs between the pole face 16 and the permanent magnet piece 13 opposite it, and between the pole face che 17 of the core 3 and the permanent magnet piece 14 opposite this a repulsive force.
  • the rod-shaped arm 21 is integrally formed on the frame 6 and transmits the movement of the frame 6, which together with the coil 15 forms the bistable magnetic arrangement, to a switching device to be controlled, as can be explained with reference to FIG. 2 becomes.
  • the guide tongue 22 for the two-armed by means of the outside of the housing wall 23 accessible for manual operation slider handle 24 parallel to the direction of movement of the frame 6 movable two-armed lever 25 is integrally formed.
  • One arm 25a of the lever 25 is by means of the guide lug 26. guided on the guide tongue 22 and rigidly connected to the slide handle 24 by the connecting piece 28 guided in a slot 27.
  • the two-armed lever 25 can thus be moved in two opposite directions from the center position shown parallel to the movement of the frame 6 by means of the slide handle 24; in one direction (to the left in the plane of the drawing), the frame 6 is moved into a blocking position with the permanent magnet piece 14 in contact with the pole face 17 of the core 3, the other finger-shaped arm 29 abutting the front wall 8 of the frame 6; the system is continuously non-positive.
  • the nose 31 equipped with a half pin 30 deflects the one contact spring 32 so that the electrical contact with the other contact spring 33 is continuously interrupted; in the middle position of the slide handle 24, this is the case only for the duration of the operating position of the frame 6 in the position shown opposite.
  • the contact spring 33 can be released from the contact spring 32 by moving the slide handle 24 into the opposite end position up to the stop of the stop lug 22a on the guide lug 26, whereby either the arrangement is completely switched off or made independent of other electrical secondary conditions.
  • the pair of contact springs 32/33 which could also be supplemented by a central contact spring for a changeover switch with a central position, is in the slots between the plastic blocks 34 integrally formed on the mounting plate 1 (in the middle). and 35, 36 (to the side thereof) pre-adjusted and held in holes in the printed circuit board 37 by means of the interlocking connecting lugs 38, 39; By means of the stop pin 4o, deflections are limited by the pretension.
  • An associated setting potentiometer 41 is also soldered onto the circuit board, which contains an electronic circuit arrangement required for the changes in the operating states.
  • Fig.2 are in columns between on the Mon days plate 51 integrally molded spacer blocks 52, 53, 54, partitions 55, 56, 57, support blocks 58, 59, 6o the terminals 61, 62, 63 inserted, on which the connecting conductors 64, 65, 66 are integrally formed, of which those 65 , 66 carry contacts 67, 68, while the one 64 serves as a bearing for the contact arm 69, which is biased in both stop positions by the tension coil spring 72, which is suspended at the screwing point 7o and a bore 71 and is shown in broken lines.
  • the contact arm 69 occupies two stable positions with contact on the one contact 67 of the connecting conductor 65 or on the other contact 68 of the connecting conductor 66 under strong pressure; This tilting behavior of the switching device further promotes the function of the bistable magnetic arrangement (FIG. 1), because it also relieves it of the effects of forces in the end positions.
  • the contact arm 69 is inserted into a slot 73 of the rod-shaped arm 74, designated by reference number 21 in FIG. 1, so that it is deflected from one position to the other by its movement.
  • the frame (6 in Figure 1) made of non-magnetic material with the end walls lol, lo2, the spacers 103, lo4, the slide rails or skids 105, lo6, the integrally molded guide tongue lo7, the stop lug lo8 and nose lo9 shown alone; the rod-shaped arm 11o can be seen better in FIG. 3c with its slot 111 on one side for receiving the contact arm (69 in FIG. 2); likewise the stop lug 108 and the guide tongue 107.
  • the end wall 103 also contains ventilation bores 114 to 117 for the coil winding (not shown here) (4 in FIG. 1), also one in FIG indicated depression 118 for the plate-shaped arm 119 of the coil body (see Fig. 1 and Fig.4) as a guide piece for the frame (also 6 in Fig.1).
  • FIG. 4 shows the bobbin with side walls 151, 152, permanent magnetic core 153, which protrudes somewhat beyond the side walls 151, 152, and the plate-shaped arm 154 with cavities 155, 156 for the connecting wires of the coil winding; the arm 154 also serves as a guide piece for the frame (6 in FIG. 1), as is partially indicated by dashed lines in FIG.
  • FIG. 5 shows separately how the two-armed lever 201 (25 in FIG. 1), which is composed in one piece from the wider one arm 2o2 with the guide lug 2o3 and the finger-shaped other arm 2o4 with the half-leg 205 and on one arm 2o2 the slide handle 2o6 is integrally formed by means of the connecting pieces 2o7 and (207). Further guide elements, locking elements and locking grooves are also conveniently arranged, for which purpose a detailed description is unnecessary, as is common in the relevant practice.
  • the respectively activated light-emitting diode transmits the voltage pulse - electrically isolated - to the associated phototransistor 278, 279, which then controls the relevant thyristor 267, 268 via the associated "gate" electrode in such a way that in one case a positive current and in the other case a negative current flows through the coil winding;
  • the bistable magnetic arrangement according to the invention is thus switched by a current of reversible polarity for tipping over the mutual position of the coil (155 (FIG. 1) and frame (6) (FIG. 1) with one or the other magnetic element, ie in Case of the embodiment of the of FIG. 1 for the rapid back and forth movement of the frame (6) and thus by means of the rod-shaped arm (21 in FIG. 1) of a mechanical or electrical switching device actuation.
  • mechanical engineering elements can also be switched to alternating operating modes by the bistable magnetic arrangement according to the invention.

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Abstract

Bei einer bistabilen magnetischen Anordnung, die ein erstes und ein zweites magnetisches Glied enthält, von denen eines gegen das andere und/oder gegen ein ortsfestes Montage- bzw. Gehäuseteil beweglich gelagert ist, wobei die Bewegung für die Betätigung einer mechanischen oder elektrischen Schaltvorrichtung unter dem Einfluß eines veränderbaren Magnetfeldes herbeiführbar ist, besteht das erste magnetische Glied aus einer Spule (5) mit einem permanent-magnetischen Kern (3), die an eine Stromquelle umschaltbarer Polarität anschließbar ist, das zweite aus einem Permanentmagnetstück oder einem Paar (13, 14) davon, wobei dessen (deren) Koerzitiv-Feldstärke größer ist als diejenige des Werkstoffs des Spulenkerns und die Polfläche(n) parallel zu Polfläche(n) (16,17) des Spulenkerns und ihr (ihnen) gegenüber liegt (liegen), die Magnetachsen also praktisch identisch sind. Ein Führungsstück bzw. ein Halte- und/oder Verbindungsstück (6) sowie ein Betätigungsteil (21) für die Schaltvorrichtung, dem ersten und/oder dem zweiten Glied zugeordnet, sind aus nichtmagnetischem Werkstoff, z. B. Kunststoff, gefertigt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine bistabile magnetische Anordnung, die ein erstes und ein zweites magnetisches Glied enthält, von denen eines gegen das andere und/oder gegen ein ortsfestes Montage- bzw. Gehäuseteil beweglich gelagert ist, wobei die Bewegung für die Betätigung einer mechanischen oder elektrischen Schaltvorrichtung unter dem Einfluß eines veränderbaren Magnetfeldes herbeiführbar ist.
  • Bistabile magnetische Anordnungen sind in verschiedenen Ausbildungen bekannt und in der Praxis vor allem in Verbindung mit der Betätigung von elektrischen Schutzrohr-Kontakten oder bei Maschinen-Steuerungen eingeführt; diese Anordnungen sind durchweg monostabil, so daß für die Aufrechterhaltung mindestens von Arbeits-Betriebszuständen bzw. -stellungen ein oft beträchtlicher Energieverbrauch in Kauf genommen werden muß, um die zu betätigenden Teile der Schalteinrichtung, zB. Kontaktfedern, in die zugehörige Lage zu bringen oder sie darin zu halten. Es gibt auch Haft-Elektromagnet-Vorrichtungen, die zwar in der durch Stromerregung herbeigeführten Arbeitslage ohne oder praktisch ohne Energieaufwand verbleiben, jedoch ist für die Rückführung in die Ausgangslage entweder ein zusätzlicher mehr oder weniger großer schaltungstechnischer Aufwand oder eine zusätzliche mechanische oder elektromechanische Hilfsvorrichtung erforderlich.
  • Durch die DE-OS 15 14 744 ist eine bistabile magnetische Anordnung mit zwei parallel zueinander verschieblich gelagerten, in diesen Lagerachsen polarisierten, dh. axial magaetisierten Permanentmagneten bekannt, von denen der eine Permanentmagnet auf dem Schutzrohr eines elektrischen Federkontaktpaars verschieblich gelagert ist und mit diesem zusammenwirkt; aus der Ruhelage wird er in die Arbeitslage dadurch gebracht, daß der zweite Permanentmagnet parallel hierzu verschoben wird, wobei der erste Permanentmagnet infolge der Änderung der Anziehung bzw. Abstoßung beider Permanentmagnete in die eine bzw. die andere Lage gebracht wird. Der erste Permanentmagnet wird dabei mittels einer ihn durchdringenden Betätigungsstange durch eine nicht dargestellte, jedenfalls rein mechanische Antriebsvorrichtung in die eine bzw. die andere Richtung bis zu einem Anschlag bewegt.
  • Während bei den vorbekannten Vorrichtungen der monostabilen Art elektrische bzw. andere Energie zur Aufrechterhaltung mindestens eines Betriebszustandes erforderlich ist, benötigt die bistabile Vorrichtung mit Haft-Elektromagnet bzw. Selbsthalte-Einrichtung zB. mittels Zusatzkontakten oder Arretierung für die Rückstellung einen besonderen schaltungstechnischen oder baulichen Aufwand (Zusatzwicklung od.dgl.). Die bistabile magnetische Anordnung gemäß DE-OS 15 14 744 benötigt zwar keinen besonderen Energieaufwand für die Aufrechterhaltung der Betriebszustände, ist dagegen mit dem Nachteil behaftet, daß sie eine (mechanische) Antriebsvorrichtung benötigt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bistabile Anordnung gemäß DE-OS 15 14 744 mit zwei magnetischen Gliedern, von denen eines gegen das andere und/oder gegen ein ortsfestes Montage- bzw, Gehäuseteil beweglich gelagert und die Bewegung für die Betätigung einer mechanischen oder einer elektrischen Schaltvorrichtung unter dem Einfluß eines veränderbaren Magnetfeldes herbeiführbar sind, unter Vermeidung der dortigen Nachteile und der Nachteile der anderen vorbekannten Vorrichtungen einschlägiger Art dahingehend zu verbessern, daß sowohl die Arbeits-Betriebslage, als auch die Rücksetzung durch die gleiche elektromechanische Einrichtung herbeiführbar ist und hierbei für die Betätigung einer mechanischen oder elektrischen Schalteinrichtung gegen eine große Rückstellkraft, zB. eines elektrischen Kontaktfedersatzes mit für höhere Ströme ausreichendem großen Kontaktdruck, für die Aufrechterhaltung eines Betriebszustandes bzw. für die Rückstellung desselben ein kleinerer Energie- oder baulichen bzw. schaltungstechnischer Zusatz-Aufwand getrieben werden muß als bei herkömmlichen Vorrichtungen.
  • Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Besonderheiten mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1. Der erzielte technische Fortschritt ist an sich schon daran abzulesen, ergibt sich aber auch daraus, daß bei einer solchen Ausbildung die Vorteile neuzeitlicher , insbesondere Dauermagnet-Werkstoffe besonders zum Tragen kommen. Diese Vorteile wirken sich vor allem in einer weiteren Verringerung des benötigten Bauvolumens, einer nicht ohne weiteres zu erwarten gewesenen Belastbarkeit und eines extrem schnellen Ansprechens aus, wofür bereits ein Stromimpuls von einer Dauer gleich einem Bruchteil einer Wechselstrom-Halbperiode ausreicht. Es läßt sich zeigen, daß dies besonders vorteilhaft ist, wenn durch Betätigung eines und desselben Drucktasters in dem gewünschten zeitlichen Abstand die mechanische oder elektrische Schalteinrichtung von dem einen Betriebszustand in den anderen und zurück überführt werden soll.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung und wesentlicher Teile hiervon sind anhand der Zeichnung in der nachfolgenden Beschreibung erläutert; es stellen dar:
    • Fig.l: im teilweisen Schnitt - eine Draufsicht auf die bistabile magnetische Anordnung mit einem von Hand bedienbaren Hebel für die Betätigung eines Hilfskontakt-Federsatzes zur Wahl einer von mehreren Betriebsarten;
    • Fig.2: einen für die Anordnung nach Fig.1 geeigneten Kontaktfedersatz vom Wechselschalter-Typ stellvertretend für elektrische Schalteinrichtungen
    • Fig.3: ein Halte- bzw. Verbindungsstück in der Form eines rechteckigen Rahmens für ein zweites (verschieblich ortsbewegliches) magnetisches Glied
      • a) in der Vorderansicht
      • b) in der Seitenansicht
      • c) in der Draufsicht
    • Fig.4: einen Spulenkörper mit permanent-magnetischem Kern für ein erstes (ortsfestes) magnetisches Glied
      • a) in der Seitenansicht
      • b) in der Vorderansicht
      • c) im Draufsicht-Schnitt (A-A)
    • Fig.5: einen von Hand bedienbaren, am Rahmen gemäß Fig.3 geführt angebrachten Hebel
      • a) in der Vorderansicht
      • b) in der Seitenansicht
    • Fig.6: eine für die durch aufeinanderfolgende Betätigung eines Tasters geeignete elektrische Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Wechselstrom-Impulsen entsprechend umschaltbarer Polarität und von wählbarer Dauer von bestimmten Periodenabschnitten.
  • In Fig.1 ist auf der Montageplatte 1 der Spulenkörper 2 mit dem darin starr befestigten permanent-magnetischen Kern 3 von mindestens annähernd gleicher Länge 4 und der Spulenwicklung 5 ortsfest angeordnet; auf dem Spulenkörper 2 ist mittels des gestrichelt (2a) dargestellten plattenförmigen Auslegers 2b als mechanisches Führungselement verschieblich gelagert der rechteckige Rahmen 6 aus nichtmagnetischem Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff, mit den Stirnwänden 7, 8 und den Abstandsstücken 9, lo, an welchen wulstförmige Gleitschienen bzw. -kufen 11, 12 angeformt sind; die Abstandsstücke 9, 1o sind länger als der Spulenkörper 2 bzw. sein Kern 3. In den Stirnwänden 7, 8 sind je ein Permanentmagnet-Stück 13, 14 eingesteckt, dessen dem Kern 3 der Spule 15 gegenüberliegende Fläche parallel zu der betreffenden Polfläche 16, 17 des Kerns 3 der Spule 15 ist und auf der Magnetachse 18 senkrecht steht. Die Höhe 19 der Parmanentmagnet-Stücke 13, 14 ist kleiner als ihr Durchmesser, sie haben also die Form von Kreisscheiben, und zwar mehr oder weniger, je nachdem, um wieviel ihre Koerzitiv-Feldstärke größer ist.als diejenige des Werkstoffs des Kerns 3 der Spule 15; die Permanentmagnet-Stücke 13, 14 sind aus SECO (Selten-Erden-Cobalt) und der Kern 3 der Spule 15 aus ALNICO gefertigt.
  • Der Rahmen 6 wird außer durch den palltenförmigen Ausleger 2b und die wulstförmigen Schienen bzw. Kufen 11, 12, die auf der Montageplatte 1 und der nicht dargestellten Deckplatte gleiten, vor allem durch das starke Magnetfeld zwischen den Permanentmagneten des ersten und des zweiten magnetischen Gliedes infolge der dazwischen bestehenden Kraftwirkung in der Schwebe gehalten geführt.
  • Die Magnetachse 2o des Kerns 3 der Spule 15 ist mindestens annähernd identisch mit derjenigen der Permanentmagnet-Stücke 13, 14; in der gezeichneten Lage ist die Polarisierung des Permanentmagnet-Stücks 13 derjenigen des Kerns 3 entgegengesetzt und diejenige des Permanentmagnet-Stücks 14 ihm entgegengesetzt gerichtet. In der gezeichneten Lage tritt also zwischen der Polfläche 16 und dem ihr gegenüberliegenden Permanentmagnet- Stück 13 eine Anziehungskraft, und zwischen der Polfläche 17 des Kerns 3 und dem diesem gegenüberliegenden Permanentmagnet-Stück 14 eine Abstoßungskraft auf.
  • Wird die Spulenwicklung 4 von einem Strom solcher Polarität durchflossen, daß die Magnetisierung des Kerns 3 bestätigt wird, dann ändert sich nichts; wird dieser Strom aber umgepolt, dann tritt die Abstoßungskraft zwischen der Polfläche 16 und dem Permanentmagnet- Stück 13 auf, die Anziehungskraft dagegen zwischen der Polfläche 17 und dem Permanentmagnet-Stück 14, der Rahmen 6 verschiebt sich schnell und mit großer Kraft nach links (in der Zeichnungsebene), so daß nunmehr Kern 3 und Permanentmagnet-Stück 14 aneinander anliegen. An dem Rahmen 6 ist der stabförmige Ausleger 21 einstückig angeformt, der die Bewegung des Rahmens 6, der zusammen mit der Spule 15 die bistabile magnetische Anordnung bildet, auf eine zu steuernde Schalteinrichtung kraftschlüssig überträgt, wie dies anhand der Fig.2 noch zu erläutern sein wird.
  • An dem Abstandsstück 9 ist außen die Führungszunge 22 für den zweiarmigen, mittels des außerhalb der Gehäusewand 23 für Handbedienung zugänglichen Schiebern griffs 24 parallel zu der Richtung der Bewegung des Rahmens 6 verschiebbare zweiarmige Hebel 25 einstückig angeformt. Der eine Arm 25a des Hebels 25 ist mittels der Führungsnase 26-. an der Führungszunge 22 geführt und durch das in einem Schlitz 27 geführte Verbindungsstück 28 mit dem Schiebergriff 24 starr verbunden.
  • Der zweiarmige Hebel 25 kann also mittels des Schiebergriffs 24 aus der gezeichneten Mittellage parallel zu der Bewegung des Rahmens 6 in zwei entgegengesetzten Richtungen verschoben werden; in der einen Richtung (nach links in der Zeichnungsebene) wird der Rahmen 6 in eine Blockierungslage mit Anlage des Permanentmagnet-Stücks 14 an der Polfläche 17 des Kerns 3 verschoben, wobei der andere fingerförmige Arm 29 an der Sirnwand 8 des Rahmens 6 anliegt; die Anlage erfolgt ununterbrochen kraftschlüssig. Dabei lenkt die mit einem Halbstift 3o ausgestattete Nase 31 die eine Kontaktfeder 32 aus, so daß der elektrische Kontakt mit der anderen Kontaktfeder 33 dauernd unterbrochen wird; in der Mittelstellung des Schiebergriffs 24 ist dies nur für die Dauer der Betriebslage des Rahmens 6 in der der gezeichneten entgegengesetzten Stellung der Fall. Umgekehrt kann durch eine Verschiebung des Schiebergriffs 24 in die entgegengesetzte Endlage bis zum Anschlag der Anschlagsnase 22a an der Führungsnase 26 die Kontaktfeder 33 von der Kontaktfeder 32 gelöst werden, wobei entweder die Anordnung ganz ausgeschaltet oder von sonstigen elektrischen Nebenbedingungen unabhängig gemacht wird.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Fig.1 ist das Kontaktfederpaar 32/33, das auch durch eine Mittel-Kontaktfeder zu einem Wechselschalter mit Mittelstellung ergänzt sein könnte, in den Schlitzen zwischen den auf der Montageplatte 1 einstückig angeformten Kunststoff-Blöckchen 34 (in der Mitte) und 35, 36 (seitlich davon) vorjustiert und in Bohrungen der Leiterplatte 37 mittels der verschränkbaren Anschlußfahnen 38, 39 gehalten; mittels des Anschlagzapfens 4o sind Auslenkungen durch die Vorspannung begrenzt. Auf der Leiterplatte, welche eine für die Änderungen der Betriebszustände erforderliche elektronische Schaltungsanordnung enthält, ist auch ein dazu gehörendes Einstell-Potentiometer 41 eingelötet.
  • In Fig.2 sind in Spalten zwischen auf der Montageplatte 51 einstückig angeformten Abstandsklötzchen 52, 53, 54, Trennwänden 55, 56, 57, Stützklötzchen 58, 59, 6o die Anschlußklemmen 61, 62, 63 eingesteckt, an denen die Anschlußleiter 64, 65, 66 einstückig angeformt sind, von denen diejenigen 65, 66 Kontakte 67, 68 tragen, während derjenige 64 als Lager für den Kontaktarm 69 dient, der durch die bei der Schraubstelle 7o und einer Bohrung 71 eingehängte, gestrichelt gezeichnete Zug-Spiralfeder 72 in beiden Anschlagslagen vorgespannt wird. Dadurch nimmt der Kontaktarm 69 zwei stabile Lagen mit Kontaktgabe an dem einen Kontakt 67 des Anschlußleiters 65 oder an dem anderen Kontakt 68 des Anschlußleiters 66 unter starkem Druck ein; durch dieses Kippverhalten der Schalteinrichtung wird die Funktion der bistabilen magnetischen Anordnung (Fig.1) noch gefördert, weil sie hierdurch von Kraftwirkungen in den Endlagen zusätzlich entlastet wird. Der Kontaktarm 69 ist in einem Schlitz 73 des in Fig.1 mit Bezugsziffer 21 bezeichneten stabförmigen Auslegers 74 eingesteckt, so daß sie durch dessen Bewegung aus der einen Lage in die andere umgelenkt wird.
  • In Fig.3 ist der Rahmen (6 in Fig.1) aus nicht- magnetischem Werkstoff mit den Stirnwänden lol, lo2, den Abstandsstücken 103, lo4, den Gleitschienen bzw. -kufen 105, lo6, der einstückig angeformten Führungszunge lo7, der Anschlagsnase lo8 und der Nase lo9 allein dargestellt; der stabförmige Ausleger 11o ist in Fig.3c mit seinem einseitigen Schlitz 111 für die Aufnahme des Kontaktarms (69 in Fig.2) besser zu erkennen; ebenso die Anschlagsnase 108 und die Führungszunge 107. Die Stirnwand 103 enthält außer dem Ausschnitt 112 für das Permanentmagnet-Stück 113 auch Lüftungsbohrungen 114 bis 117 für die hier nicht dargestellte Spulenwicklung (4 in Fig.1),auch eine in Fig.3a durch Strichelung angedeutete Eintiefung 118 für den plattenförmigen Ausleger 119 des Spulenkörpers (vgl. Fig.1 und Fig.4) als Führungsstück für den Rahmen (auch 6 in Fig.1).
  • In Fig.4 ist der Spulenkörper mit Seitenwänden 151, 152, permanentmagnetischem Kern 153, der über die Seitenwände 151, 152 etwas vorsteht, und dem plattenförmigen Ausleger 154 mit Aushöhlungen 155, 156 für die Anschlußdrähte der Spulenwicklung dargestellt; der Ausleger 154 dient auch als Führungsstück für den Rahmen (6 in Fig.1), wie es in Fig.1 teilweise gestrichelt angedeutet ist.
  • In Fig.5 ist gesondert dargestellt, wie der zweiarmige Hebel 201 (25 in Fig.1), der aus dem breiteren einen Arm 2o2 mit der Führungsnase 2o3 und dem fingerförmigen anderen Arm 2o4 mit dem Halbstigt 205 einstückig zusammengesetzt ist und an den einen Arm 2o2 der Schiebergriff 2o6 mittels der Verbindungsstücke 2o7 und (207) einstückig angeformt ist. Weitere Führungselemente, Rastelemente und Rastnuten sind außerdem, wozu sich eine Detailbeschreibung erübrigt, wie in der einschlägigen Praxis allgemein üblich, in zweckmäßiger Weise angeordnet.
  • Die Schaltungsanordnung der Fig.6 zur Erzeugung von Wechselstrom-Impulsen umschaltbarer Polarität und von wählbaren Periodenabschnitten Dauer gemäß einer aufeinanderfolgenden Betätigung eines Tasters mit dem zu diesem führenden Eingangsklemmen 251, 252, den an die Spulenwicklung 253 der erfindungsgemäßen bistabilen magnetischen Anordnung führenden Ausgangsklemmen 254, 255 und den an den Phasen- (L) und den Null- (N)-leiter, der gleichzeitig als "-"-Leitung verwertet wird, eines Wechselstromnetzes angeschlossenen Stromversorgungsleitungen 256, 257 bzw. Gleichrichtergruppe aus Vorwiderstand 258, Gleichrichterdiode 259, Ladekondensator 26o, Zenerdiode 261 und der positiven "+"-Gleichspannungsleitung 262 für die Stromversorgung des JK-Flip-Flop-Bausteins 263 weist im Eingangskreis des Takteingangs (C ) 264 den Optokoppler 265 auf, durch den der Stromkreis 266 mit den Eingangsklemmen 251, 252 galvanisch von dem Takteingang 264 getrennt ist, und im Stromkreis der Ausgangsklemme 254, die antiparallel geschalteten Thyristoren 267, 268, deren "Gate"-Elektroden mit den Ausgangssignalen der Optokoppler-Einheiten 269 und 27o beaufschlagt werden und deren dem Ausgang entgegengesetzte Elektroden an die Stromversorgungsleitung 256 angeschlossen sind.
  • Je nachdem, ob die weiteren Setz- (SD) bzw.Rück- setz- (CD) eingänge 271 bzw. 272, gegebenenfalls über weitere Optokoppler 173, 274 mit einem Signal von positiver oder Null-Spannung beaufschlagt sind, kehren sich die Ausgangssignale zwischen den Anschlüssen "Q" und "Q" mit jeder positiven Spannungsflanke am Takteingang 164 um, so daß hinter dem Kondensator 275 an den antiparallel geschalteten Dioden 276, 277 mit Leuchteffekt ("leuchtdioden") der Optokoppler 269, 27o ein positiver bzw. ein negativer Spannungsimpuls auftritt. Dementsprechend überträgt die jeweils aktivierte Leuchtdiode den Spannungsimpuls - galvanisch getrennt - auf den zugehörigen Fototransistor 278, 279, der dann über die zugehörige "Gate"-Elektrode den betreffenden Thyristor 267, 268 so aussteuert, daß im einen Fall ein positiver Strom und im anderen Fall ein negativer Strom durch die Spulenwicklung fließt; die erfindungsgemäße bistabile magnetische Anordnung wird also durch einen Strom umschaltbarer Polarität zum Umkippen der gegenseitigen Lage von Spule (155(Fig.1) und Rahmen (6) (Fig.l) mit dem einen bzw. mit dem anderen magnetischen Glied, dh. im Falle des Ausführungsbeispiels der von Fig.1 zur schnellen Hin- und Herbewegung des Rahmens (6) und damit mittels des stabförmigen Auslegers (21 in Fig.1) einer mechanischen oder elektrischen Schaltvorrichtungs-Betätigung gebracht. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß anstelle einer elektrischen Kontaktgruppe auch mechanische Maschinenbau-Elemente durch die erfindungsgemäße bistabile magnetische Anordnung in wechselnde Betriebsarten geschaltet werden können.

Claims (9)

1. Bistabile magnetische Anordnung, enthaltend ein erstes und ein zweites magnetisches Glied, von denen eines gegen das andere und/oder gegen ein ortsfestes Montage- bzw. Gehäuseteil beweglich gelagert ist, wobei die Bewegung für die Betätigung einer mechanischen oder elektrischen Schaltvorrichtung unter dem Einfluß eines veränderbaren Magnetfeldes herbeiführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
a) das erste magnetische Glied eine Spule (15) ist,
a1) die einen permanent-magnetischen Kern (3) enthält und
a2) an eine zur magnetischen Umpolung des Kerns (3) ausreichende Stromquelle umschaltbarer Polarität anschließbar ist,
b)und das zweite magnetische Glied ein PermanentMagnet-stück (13 bzw. 14) ist
b1) mit einer auf der Magnetachse (2o) senkrechten Fläche parallel zu einer Polfläche (16) des Kerns (3) der Spule (15) und ihr gegenüber
b2) aus einem Werkstoff, zB. SECO (Selten-Erden-Cobalt) oder oxydkeramischer Ferrit, von einer Koerzitiv-Feldstärke, die größer ist als diejenige des Werkstoffs des Kerns (3) der Spule (15), zB. ALNICO,
c) und dem ersten und/oder dem zweiten Glied
c1) ein vorzugsweise nicht-magnetisches Führungsstück in Bezug auf ihre gegenseitige Bewegung vom Anschlag an der einen Polfläche (16 bzw. 17) bis zu einem entgegengesetzten Anschlag bzw. in Bezug auf die Bewegung gegen einen ortsfesten Gehäuseteil (Montageplatte 1), beide Bewegungen in Richtung der magnetischen Achse (20), für das bzw. die bewegliche(n) Glied(er),
c2) ein Halte- und/oder Verbindungsstück (Rahmen (6) aus nicht-magnetischem Werkstoff, zB. Kunststoff, und/oder Werkstoff von geringer Permanent-Magnetisierung für das gegebenenfalls ortsfeste magnetische Glied (Spule 15),
c3) sowie ein Betätigungsteil (stabförmiger Ausleger 21) für die Schaltvorrichtung, insbesondere mit einem elektrischen Kontaktfedersatz (65, 66, 69 in Fig.2) eines eines Relais zugeordnet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich - der anderen Polfläche (17) des Kerns (3) der Spule (15) gegenüber und parallel zu dieser - ein weiteres Permanentmagnet- Stück (14) vorzugsweise von gleicher Form und Werkstoff-Zusammensetzung, jedoch dem ersten (13) entgegengesetzt gerichteter Polung angeordnet ist, wobei
a) beiden Permanentmagnet-Stücken (13, 14) entsprechende Haltestücke (Stirnflächen 7, 8 des Rahmens 6)
b) und/oder beiden ein den gegenseitigen Abstand haltendes Abstandsstück (9 bzw. lo)

zugeordnet ist (sind).
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der permanent-magnetische Kern (3) der Spule (15) in ihr starr befestigt ist und/oder mindestens annähnernd gleiche Länge (5) aufweist wie diese.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das (die) Permanentmagnet- Stück(e) (13, 14) flach, dh. in Richtung der Magnetachse (2o) mit kleiner Höhe (19) ausgebildet ist (sind).
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (2) ortsfest auf einer Gehäuseplatte (Montageplatte 1) montierbar und das Halte- bzw. Verbindungsstück (Rahmen 6) an ihm zwischen Führungselementen (plattenförmiger Ausleger) verschiebbar gelagert und daß das Halte- bzw. Verbindungsstück an einer Stirnwand (7) einen stabförmigen Ausleger (21)
a) mit einer Aussparung (73 in Fig.2) für einen zu einem elektrischen Kontaktfedersatz (65, 66, 69) der Schaltvorrichtung gehörenden Kontaktarm (69)
b) und/oder für einen Hebel für eine Anzeige der Schaltstellung

aufweist, der vorzugsweise einstückig angeformt ist und/oder eine Gehäusewand durchragt.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halte- bzw. Verbindungsstück als ein Rahmen (6) mit mindestens einem Abstandsstück (9, lo) zwischen zwei Stirnflächen (Stirnwände 7, 8), die den Polflächen (16, 17) des Kerns (3) der Spule (2) parallel und gegenüberliegend angeordnet sind, ausgebildet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (6) rechteckig ausgebildet ist, mit mindestens einem Abstandsstück (9, lo), das eine Distanzwand seitlich der Spule (15) bildet und eine Länge besitzt, die größer ist als die Länge (5) des dazwischen angeordneten Spulenkörpers (2) der Spule (15), und mit zwei Stirnwänden (7, 8) gegenüber den Polflächen (13, 14) des Kerns (3) der Spule (15).
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück (9 oder 10) bzw. die Abstandsstücke (9, lo) des Rahmens (6) für die Permanentmagnet-Stücke (13, 14) an ihren freien Seitenwänden, zB. durch einstückig angeformte, wulstförmige Gleitschienen (11, 12), gleitfähig ausgebildet ist (sind).
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß eines der Abstandsstücke (9, 10) des Rahmens (6) für die Permanentmagnete (13, 14) mit einer sich von einem Ende des Rahmens (6) über das Abstandsstück (9) erstreckenden, gegebenenfalls geschlitzten Führungszunge (22) für den einen Arm (25a) eines von Hand bedienbaren Hebels (25) ausgestattet ist, dessen anderer, vorzugsweise fingerförmiger Arm (29) mit dem einen einen rechten Winkel einschließt und in Betätigungskontakt an einer (8) der Stirnwände des Rahmens (6) anliegt und in Wirkungsverbindung mit einem elektrischen Hilfskontakt-Federsatz (32, 33) steht.
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