EP0118413A1 - Haltemagnetauslöser - Google Patents

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EP0118413A1
EP0118413A1 EP84890014A EP84890014A EP0118413A1 EP 0118413 A1 EP0118413 A1 EP 0118413A1 EP 84890014 A EP84890014 A EP 84890014A EP 84890014 A EP84890014 A EP 84890014A EP 0118413 A1 EP0118413 A1 EP 0118413A1
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coupling
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Gerhard Amon
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Felten & Guilleaume Fabrik Elektrischer Apparate AG Schrems-Eugenia Niederosterreich
Felten and Guilleaume Austria AG
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Felten & Guilleaume Fabrik Elektrischer Apparate AG Schrems-Eugenia Niederosterreich
Felten and Guilleaume Austria AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/12Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/32Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part
    • H01H71/325Housings, assembly or disposition of different elements in the housing
    • H01H71/326Sealed housings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/54Mechanisms for coupling or uncoupling operating parts, driving mechanisms, or contacts
    • H01H3/56Mechanisms for coupling or uncoupling operating parts, driving mechanisms, or contacts using electromagnetic clutch

Definitions

  • the invention relates to a holding magnet release, in which the yoke body, permanent magnet, release armature, excitation winding and release spring are provided in a hermetically sealed, possibly evacuated or filled with a protective gas, such as nitrogen, and in which the lines to the excitation winding lead tightly into the interior of the housing are.
  • a protective gas such as nitrogen
  • Holding magnet triggers e.g. are described in AT-PS 278 954, are usually built especially for residual current circuit breakers in the dust-protected version.
  • the dust protection is not complete, however, since the power transmission from and. for the release anchor of the holding magnet release in the form of a slide or an axis bearing air through which dust can penetrate. For the same reason, there is no protection against moisture and chemically aggressive gases. The corrosions caused by this, like dust, can cause the magnetic release to not function properly.
  • the control rod of this release relay is guided through the housing with the help of a bellows.
  • a hermetically sealed permanent magnetic trigger for fault current is - breakers known. This holding magnet release is in the housing. an elastically deformable power transmission zone is provided, via which the movements of the armature are transmitted to the outside.
  • the invention has for its object to provide a magnetic release of the type mentioned, which is actually protected against the ingress of dust, moisture and aggressive gases and does not require any elastically deformable components via which the movements of the armature are transmitted. According to the invention this is achieved in that the release armature is coupled via at least one magnetic coupling to an outer lever arranged outside the housing, one half of the permanent magnet coupling being arranged inside the housing and the other half of the permanent magnetic coupling being arranged outside the housing.
  • a holding magnet release shown in FIG. 1 has an at least two-layer yoke 1 with an excitation winding 2, a permanent magnet 3, a release armature 4 with an armature lever 5 and a release spring 6.
  • the trip armature 4 When the excitation winding 2 is de-energized, the trip armature 4 is held against the pulling action of the trip spring 6 by the permanent magnet 3 on the yoke 1. If, on the other hand, current flows through the field winding 2, the permanent flux is weakened and the tripping armature 4 falls from the yoke 1 if the weakening is sufficient.
  • the trigger armature 4 moves a coupling pin 7 and this a permanent magnet coupling 8, which consists of four permanent magnets 8a, 8b, 8c and 8d, an inner lever 9 carrying the permanent magnets 8b and 8c and an outer lever, not shown, carrying the permanent magnets 8a and 8d.
  • all of the aforementioned components are located in a hermetically sealed housing 10 made of magnetically non-conductive material.
  • FIG. 2 shows the holding magnet release with the release armature 4 fallen off.
  • the outer lever follows each rotation of the inner lever 9 with slight slip.
  • the movement of the outer lever can e.g. be used to trigger the switch lock of a residual current circuit breaker, not shown.
  • the gaps between the permanent magnets 8a and 8b or 8c and 8d are kept small by an at least in this area thin-walled and / or curved design of the housing 10 and possibly inside and outside lever as a magnetic yoke for the permanent flux educated.
  • the hermetic tightness is e.g. completed by soldering a two-part housing and soldered glass bushings 1 for the excitation winding 2.
  • a protective gas such as nitrogen or a liquid, e.g. a silicone oil.
  • the liquid acts as a damping medium.
  • Another possibility is the evacuation of the hermetically sealed housing 10.
  • the structure of the hermetically sealed holding magnet release with permanent magnet coupling can be simplified compared to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 by dispensing with the coupling pin 7 and redesigning the armature lever 5 so that it also functions as the inner lever 9 of the one shown Embodiment takes over.
  • the armature lever 5 which is designed, for example, as an equal arm, carries permanent magnets at one or both of its ends, which are opposed by the permanent magnets or soft iron parts arranged on the outer lever (not shown) outside the housing.
  • the armature lever 5 carries a soft iron part at one or both of its ends, which the magnets of the outer lever lying outside the housing 10 lie opposite.

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Abstract

Bei einem Haltemagnetauslöser mit in einem hermetisch dichten Gehäuse angeordneten Jochkörper (1), Permanentmagnet (3), Auslöseanker (4), Erregerwicklung (2) und Auslösefeder (6) ist der Auslöseanker (4) über mindestens eine Magnetkupplung mit einem außerhalb des Gehäuses (10) angeordneten Außenhebel gekuppelt, wobei eine Hälfte (8b, 8c) der Permanentmagnetkupplung (8) innerhalb des Gehäuses (10) und die andere Hälte (8a, 8d) der Permanentmagnetkupplung außerhalb des Gehäuses (10) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Haltemagnetauslöser, bei dem Jochkörper, Permanentmagnet, Auslöseanker, Erregerwicklung und Auslösefeder in einem hermetisch dichten, gegebenenfalls evakuierten oder mit einem Schutzgas, wie Stickstoff, gefüllten Gehäuse vorgesehen sind und bei dem die Leitungen zur Erregerwicklung dicht in das Innere des Gehäuses geführt sind.
  • Haltemagnetauslöser, wie sie z.B. in der AT-PS 278 954 beschrieben sind, werden üblicherweise insbesondere für Fehlerstrom-Schutzschalter in möglichst staubgeschützter Ausführung gebaut. Der Staubschutz ist aber nicht vollständig, da die Kraftübertragung vom und. zum Auslöseanker des Haltemagnetauslösers in Form eines Schiebers oder einer Achse Lagerluft aufweist, durch die Staub eindringen kann. Aus dem gleichen Grund ist auch kein Schutz vor Feuchtigkeit und chemisch aggressiven Gasen vorhanden. Die dadurch verursachten Korrosionen können ebenso wie Staub eine Funktionsunfähigkeit des Haltemagnetauslösers verursachen.
  • Ein Auslöse-Relais in einem hermetisch dichten Gehäuse unterzubringen, ist aus der AT-PS 279 712 bekannt. Die Steuerstange dieses Auslöse-Relais wird mit Hilfe eines Faltenbalges durch das Gehäuse nach außen geführt.
  • Aus der EU-OS O 026 804 ist ein hermetisch geschlossener permanentmagnetischer Auslöser für Fehlerstrom-Schutzschalter bekannt. Bei diesem Haltemagnetauslöser ist im Gehäuse. eine elastisch verformbare Kraftübertragungszone vorgesehen, über welche die Bewegungen des Ankers nach außen übertragen werden.
  • Beiden bekannten Vorschlägen ist der Nachteil gemeinsam, daß sie elastisch verformbare Bauteile verwenden müssen. Diese elastisch verformbaren Bauteile behindern die Bewegungen, so daß die Auslöseempfindlichkeit der Haltemagnetauslöser beeinträchtigt wird. Zum anderen stellen elastisch verformbare Faltenbälge und gewellte Wandbereiche stets Schwachstellen dar, die zu Undichtheiten führen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Haltemagnetauslöser der.eingangs genannten Gattung anzugeben, der tatsächlich vor dem Eindringen von Staub, Feuchtigkeit und aggressiven Gasen geschützt ist und ohne elastisch verformbare Bauteile auskommt, über welche die Bewegungen des Ankers übertragen werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Auslöseanker über mindestens eine Magnetkupplung mit einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Außenhebel gekuppelt ist, wobei eine Hälfte der Permanentmagnetkupplung innerhalb des Gehäuses und die andere Hälfte der Permanentmagnetkupplung außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
  • Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen Haltemagnetauslöser die Kraftübertragung vom und zum Auslöseanker mit Hilfe mindestens einer Permanentmagnetkupplung erfolgt, entfallen die bei den bekannten Haltemagnetauslösern unumgänglichen Durchführungen (Faltenbälge) beweglicher Teile durch das Gehäuse des Haltemagnetauslösers und die dadurch bedingte Gefahr von Undichtigkeiten.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispieles. Es zeigt
    • Figur 1 einen Haltemagnetauslöser und
    • Figur 2 den Haltemagnetauslöser aus Figur 1 mit abgefallenem Auslöseanker.
  • Ein in Figur 1 dargestellter Haltemagnetauslöser besitzt ein mindestens zweischichtiges Joch 1 mit einer Erregerwicklung 2, einem Permanentmagnet 3, einem Auslöseanker 4 mit einem Ankerhebel 5 sowie eine Auslösefeder 6.
  • Bei stromloser Erregerwicklung 2 wird der Auslöseanker 4 entgegen der Zugwirkung der Auslösefeder 6 durch den Permanentmagnet 3 am Joch 1 festgehalten. Fließt hingegen durch die Erregerwicklung 2 Strom, so wird der Permanentfluß geschwächt und der Auslöseanker 4 fällt bei ausreichender Schwächung vom Joch 1 ab. Der Auslöseanker 4 bewegt einen Kupplungsstift 7 und dieser eine Permanentmagnetkupplung 8, die aus vier Permanentmagneten 8a, 8b, 8c und 8d, einem die Permanentmagnete 8b und 8c tragenden Innenhebel 9 und einem die Permanentmagnete 8a und 8d tragenden, nicht dargestellten Außenhebel besteht. Außer den beiden Permanentmagneten 8a und 8d und dem sie tragenden Außenhebel befinden sich alle vorgenannten Bauteile in einem hermetisch dichten Gehäuse 10 aus magnetisch nicht leitfähigem Werkstoff.
  • Figur 2 zeigt den Haltemagnetauslöser mit abgefallenem Auslöseanker 4. Bei richtiger Dimensionierung und Polung der Permanentmagnete 8a, 8b, 8c und 8d folgt der Außenhebel mit geringem Schlupf jeder Drehung des Innenhebels 9. Die Bewegung des Außenhebels kann z.B. zum Auslösen des Schaltschlosses eines nicht gezeigten Fehlerstrom-Schutzschalters herangezogen werden.
  • Für die Rückstellung des Haltemagnetauslösers wird der Außenhebel gedreht, der Innenhebel 9 folgt mit geringem Schlupf und führt mit Hilfe des Kupplungsstiftes 7 den Auslöseanker 4 an das Joch 1 zurück, wobei die. Auslösefeder 6 wieder gespannt wird.
  • Zur Erreichung eines geringen Schlupfes in der Magnetkupplung 8 werden die Spalte zwischen den Permanentmagneten 8a und 8b bzw. 8c und 8d durch eine zumindest in diesem Bereich dünnwandige und/oder gewölbte Ausführung des Gehäuses 10 klein gehalten und eventuell Innensowie Außenhebel als magnetischer Rückschluß für den Permanentfluß ausgebildet.
  • Die hermetische Dichtheit wird z.B. durch Zulöten eines zweiteiligen Gehäuses und eingelötete Glasdurchführungen 1 für die Erregerwicklung 2 vervollständigt.
  • Innerhalb des hermetisch dichten Gehäuses 10 kann sich Luft oder ein Schutzgas, wie Stickstoff oder eine Flüssigkeit, z.B. ein Siliconöl, befinden. Letzteres erweist sich als vorteilhaft, wenn eine größere Ansprechzeit des Haltemagnetauslösers gewünscht wird, etwa um die Empfindlichkeit eines Fehlerstrom-Schutzschalters gegenüber Stoßströmen zu reduzieren. Die Flüssigkeit wirkt in diesem Fall als Dämpfungsmedium. Eine weitere Möglichkeit ist die Evakuierung des hermetisch dichten Gehäuses 10.
  • Durch die Anordnung der vier Permanentmagneten 8a, 8b, 8c und 8d, wie in Figur 1 und 2 gezeigt, wirken auf die Achsen des Innen- bzw. Außenhebels keine radialen Zugkräfte. Die Kupplungsteile sind auf einfache Weise ausbalanciert und damit die Permanentmagnetkupplung gegenüber Erschütterungen unempfindlich.
  • Nimmt man eine radiale Zugkraft und die damit verbundenen Reibungsverluste in Kauf, so können zwei Permanentmagnete, z.B. die Permanentmagnete 8a und 8b, entfallen.
  • Es ist auch möglich, mit einem einzigen Permanentmagnet auszukommen, wenn diesem ein magnetisch leitfähiger Teil, wie z.B. Weicheisen, gegenübergestellt wird. Der zu erwartende erhöhte, Schlupf einer solchen Kupplung kann durch verbesserte Rückführung des Permanentflusses wieder reduziert werden. Als weitere Ausführungsform für die Permanentmagnetkupplung kommt eine Ausführung mit zwei Permanentmagneten in Frage, denen zwei Weicheisenteile gegenüberstehen, wodurch wieder keine radialen Zugkräfte auftreten.
  • Der Aufbau des erfindungsgemäßen,.hermetisch dichten Haltemagnetauslösers mit Permanentmagnetkupplung kann gegenüber der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform noch vereinfacht werden, indem auf den Kupplungsstift 7 verzichtet und der Ankerhebel 5 so umgestaltet wird, daß er auch die Funktion des Innenhebels 9 der gezeigten Ausführungsform übernimmt. Bei dieser Ausführungsform trägt der beispielsweise als gleicharmiger Hebel ausgebildete Ankerhebel 5 an einem oder beiden seiner Enden Permanentmagnete, denen außerhalb des Gehäuses die am nicht gezeigten Außenhebel angeordneten Permanentmagnete oder Weicheisenteile gegenüberstehen. Es ist aber auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher der Ankerhebel 5 an einem oder beiden seiner Enden einen Weicheisenteil trägt, dem die außerhalb des Gehäuses 10 liegenden Magnete des Außenhebels gegenüberliegen.

Claims (5)

1. Haltemagnetauslöser, bei dem Jochkörper (1), Permanentmagnet (3), Auslöseanker (4), Erregerwicklung (2) und Auslösefeder (6) in einem hermetisch dichten, gegebenenfalls evakuierten oder mit einem Schutzgas, wie Stickstoff, gefüllten Gehäuse (10) vorgesehen sind und bei dem die Leitungen (11) zur Erregerwicklung (2) dicht in das Innere des Gehäuses (10) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöseanker (4) über mindestens eine Magnetkupplung mit einem außerhalb des Gehäuses (10) angeordneten Außenhebel gekuppelt ist, wobei eine Hälfte (8b, 8c) der Permanentmagnetkupplung (8) innerhalb des Gehäuses (10) und die andere Hälfte (8a, 8d) der Permanentmagnetkupplung außerhalb des Gehäuses (10) angeordnet ist.
2. Haltemagnetauslöser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Inneren des Gehäuses (10) angeordnete Hälfte (8b, 8c) der Permanentmagnetkupplung (8) an einem im Inneren des Gehäuses (10) schwenkbar gelagerten Hebel (5, 9) vorgesehen ist, der entweder ein den Auslöseanker (4) tragender Ankerhebel (5) oder ein mit dem Auslöseanker (4) gekuppelter Innenhebel (9) ist.
3. Haltemagnetauslöser nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung zwischen dem Auslöseanker (4) und dem Innenhebel (9) über einen im Gehäuse (10) verschiebbar geführten Kupplungsstift (7) erfolgt.
4. Haltemagnetauslöser nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerhebel (5) bzw. der Innenhebel (9) bezüglich seiner Lagerstelle im Gehäuse (10) symmetrisch ausgebildet ist und an seinen beiden Enden Permanentmagnete (8b, 8c) oder magnetisch leitfähige Körper, beispielsweise aus Weicheisen, trägt, wobei der Außenhebel zwei magnetisch leitfähige Körper, wie Weicheisen, oder zwei Permanentmagnete (8a, 8d) trägt.
5. Haltemagnetauslöser nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenhebel . (9) und/oder der Außenhebel als magnetischer Rückschluß für den Permanentmagnetfluß ausgebildet sind.
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