EP0160121B1 - Elektromagnet für elektrische Schaltgeräte, insbesondere Schütze - Google Patents

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EP0160121B1
EP0160121B1 EP84112847A EP84112847A EP0160121B1 EP 0160121 B1 EP0160121 B1 EP 0160121B1 EP 84112847 A EP84112847 A EP 84112847A EP 84112847 A EP84112847 A EP 84112847A EP 0160121 B1 EP0160121 B1 EP 0160121B1
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leg
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electromagnet
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Square D Co Deutschland GmbH
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    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/44—Magnetic coils or windings
    • H01H50/46—Short-circuited conducting sleeves, bands, or discs

Definitions

  • the invention relates to an electromagnet for electrical switching devices, in particular contactors, with an armature and a core, each having three E-shaped legs and which consist of sheet metal lamellae of completely the same shape and are connected by rivets to form a package.
  • An electromagnetically operated switching device of this type is known from EP-A-0 005 734.
  • This switching device has a magnetic iron core, which consists of two identical E-shaped magnetic parts, namely a magnetic core carrying the winding and an armature.
  • the advantages are a simple manufacture of the sheet metal lamellae and a machine riveted connection of the sheet metal lamellae to packages.
  • a multipole electromagnetic relay is known from DE-A-1 614 342, the core and armature likewise being of the same design.
  • an electromagnet is known from DE-A-2 844 361, in which the three legs of the core and armature have inclined surfaces.
  • the design is such that the core and armature have completely different shapes, that is, they cannot be composed of sheet metal plates of the same design. This makes riveting sheet metal lamellae very difficult, in any case it cannot be done in the same way for core and armature.
  • the inclined surfaces are otherwise designed so that there are no defined stop surfaces, so that in the end position of the anchor a sideways tilt or a different sliding of the inclined surfaces on the outer legs can occur, especially since an air gap remains between the two middle legs and no centering from here can be done.
  • the invention is based on the object of creating an electromagnet which, on the one hand, offers an enlargement of the effective magnetic surfaces, in which, furthermore, the magnetic force is as accurate as possible in the central axis, i.e. runs in the direction of movement of the armature, the armature receives good central guidance during its stroke and the friction of the moving parts is reduced.
  • each middle leg of each E-shaped magnetic circuit part lying side by side has a triangular or trapezoidal projection and a recess with the same shape as the projection, so that this end face has several partial surfaces each inclined to the longitudinal axis of the leg, and that most of the end faces of the two outer legs of the armature and core are inclined to the longitudinal axis of the leg, but in the edge region there are narrow surface sections running perpendicular to the leg axis.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a core 1 or an armature for a DC electromagnet with three legs 2, 3 and 4.
  • the core and armature consist of a package of sheet metal lamellae lying close together.
  • the package thickness can vary, but the same cutting tools and riveting tools can always be used.
  • the sheet metal lamellae are connected to one another by rivets 5, 6, 7, 8 and 9, it being essential that the position of the rivet holes and accordingly also the rivets for the anchor and core are chosen at the same point.
  • a hole 21 is punched perpendicular to the image plane and is used to hold a fastening pin or the like.
  • the central leg 3 has two triangular or, as drawn, trapezoidal projections 45 and 46, the length of which is dimensioned such that the outer inclined surfaces 40 and 41 located on the projections together have the same size as the central inclined surface 39.
  • the inclined surfaces 39 , 40 and 41 preferably run at an angle of 20 ° to the direction of movement of the armature, ie at an acute angle. In this way, a very large effective magnetic surface is obtained in relation to the size of the core or the armature, which is particularly advantageous in the case of spatially small direct current contactors.
  • a small shoulder 42 is provided to the side of the protrusion 45, and if the protrusions 45 and 46 are trapezoidal, flat end faces 43 and 44 are present on these.
  • This overall design of the middle leg 3 with the above-described surfaces is such that when the core and armature are joined and the projection 45 of the core 1 engages in the recess 10 of the same shape of the associated armature, a small, uniform air gap remains between the surfaces in question.
  • the construction of the middle leg 3 ensures that the tension or the magnetic force of the electromagnet runs exactly in the central axis, that is to say in the direction of movement of the armature. This gives the anchor good central guidance during its stroke, which reduces the friction of the moving parts, in particular the anchor on the walls or guides, to a very low level.
  • the two outer legs 2 and 4 have trapezoidal projections 47 and 51 with end faces 50 and inclined surfaces 48 and 63, the latter again running at an angle of preferably 20 ° to the direction of movement of the armature. As shown, shoulders 49 and 64 are provided on the side of the projections 47 and 51.
  • Fig. 2 shows another embodiment of a direct current electromagnet with completely same-shaped armature 14 and core 1, wherein the middle leg 3 are formed essentially as the middle leg of FIG. 1, so that here the same effects and advantages as described above occur.
  • the respective projection 58 is here almost triangular and the lateral projection 59 is trapezoidal.
  • a shoulder 60 is formed outside the projection 58 and an end face 61 is formed on the projection 59.
  • the zigzag-shaped air gap 62 is shown enlarged in FIG. 2 for the sake of clarity, and the core and armature are not shown in the end position here, but rather at a certain distance from one another.
  • a trapezoidal recess 52 with symmetrical mutually inclined surfaces 65 and 66 is provided at the front end of one outer leg 2 and a trapezoidal adapted projection 55 is provided at the front end of the other outer leg 4.
  • the inclined surfaces 65 and 66 of the recess and that of the respective projection 55 in turn advantageously run at an acute angle of preferably 20 ° to the direction of movement of the armature. Shoulders 56 and 57 are formed on the side of the projection 55 and small end faces 53 and 54 are formed on the side of the recess 52.
  • the described inclined surfaces on the outer legs 2 and 4 are symmetrical, no force component can arise transversely to the direction of movement of the armature in the case of large effective magnetic surfaces, even in the region of the side legs, so that the central guidance of the armature is further improved and the friction is reduced.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromagneten für elektrische Schaltgeräte, insbesondere Schütze, mit einem Anker und einem Kern, die je drei E-förmig zusammengesetzte Schenkel aufweisen und die aus in der Form völlig gleichgestalteten Blechlamellen bestehen und durch Nieten zu je einem Paket verbunden sind.
  • Ein elektromagnetisch betätigtes Schaltgerät dieser Gattung ist aus der EP-A-0 005 734 bekannt. Dieses Schaltgerät hat einen magnetischen Eisenkern, der aus zwei gleichen E-förmigen Magnetteilen besteht, nämlich einem die Wicklung tragenden Magnetkern und einem Anker. Die Vorteile sind eine einfache Herstellung der Blechlamellen und eine maschinenmäßig durchzuführende Nietverbindung der Blechlamellen zu Paketen.
  • Des weiteren ist aus der DE-A-1 614 342 ein mehrpoliges elektromagnetisches Relais bekannt, wobei ebenfalls Kern und Anker gleichgestaltet sind.
  • Außerdem ist aus der DE-A-2 844 361 ein Elektromagnet bekannt, bei dem die drei Schenkel von Kern und Anker Schrägflächen aufweisen. Die Ausführung ist aber so getroffen, daß Kern und Anker völlig unterschiedliche Formen besitzen, also nicht aus gleichgestalteten Blechlamellen zusammengesetzt werden können. Dadurch ist eine Vernietung von Blechlamellen zu Blechpaketen sehr erschwert, kann jedenfalls nicht für Kern und Anker in gleicher Weise vorgenommen werden. Die Schrägflächen sind im übrigen so ausgeführt, daß keine definierten Anschlagflächen vorhanden sind, so daß in der Endstellung des Ankers ein Seitwärtskippen oder ein unterschiedliches Rutschen der Schrägflächen an den Außenschenkeln eintreten kann, zumal zwischen den beiden Mittelschenkeln ein Luftspalt verbleibt und von hier aus keine Zentrierung erfolgen kann.
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Elektromagneten zu schaffen, welcher einmal eine Vergrößerung der wirksamen Magnetflächen bietet, bei welchem ferner die Magnetkraft möglichst genau in der Mittelachse, d.h. in Bewegungsrichtung des Ankers verläuft, der Anker während seines Hubs eine gute zentrale Führung erhält und die Reibung der beweglichen Teile herabgesetzt ist.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stirnfläche jedes mittleren Schenkels jedes E-förmigen Magnetkreisteiles nebeneinanderliegend einen dreieckigen oder trapezförmigen Vorsprung und eine Ausnehmung mit gleicher Gestalt wie der Vorsprung aufweist, so daß diese Stirnfläche mehrere jeweils geneigt zur Schenkellängsachse verlaufende Teilflächen aufweist, und daß auch der größte Teil der Stirnflächen der beiden äußeren Schenkel von Anker und Kern geneigt zur Schenkellängsachse verläuft, im Randbereich jedoch schmale, senkrecht zur Schenkelachse verlaufende Flächenabschnitte vorgesehen sind.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schema dargestellt, und zwar zeigen
    • Fig. 1 eine Ansicht auf einen Gleichstromkern bzw. -anker und
    • Fig. 2 eine Ansicht auf eine andere Gestaltung eines Elektromagneten für Gleichstrom.
  • Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kerns 1 bzw. eines Ankers für einen Gleichstrom-Elektromagneten mit drei Schenkeln 2, 3 und 4. Kern und Anker bestehen aus einem Paket von dicht aufeinanderliegenden Blechlamellen. Die Paketdicke kann unterschiedlich sein, es können trotzdem immer die gleichen Schnittwerkzeuge und Nietwerkzeuge benutzt werden. Die Blechlamellen werden durch Nieten 5, 6, 7, 8 und 9 miteinander verbunden, wobei wesentlich ist, daß die Lage der Nietlöcher und demgemäß auch der Nieten für Anker und Kern an der gleichen Stelle gewählt ist. Im Bereich des Mittelschenkels 3 ist ein senkrecht zur Bildebene verlaufendes Loch 21 eingestanzt, welches zur Aufnahme eines Befestigungsstiftes oder dergleichen dient.
  • Der mittlere Schenkel 3 weist zwei dreieckige oder, wie gezeichnet, trapezförmige Vorsprünge 45 und 46 auf, deren Länge so bemessen ist, daß die an den Vorsprüngen befindlichen äußeren Schrägflächen 40 und 41 zusammen die gleiche Größe besitzen wie die mittlere Schrägfläche 39. Die Schrägflächen 39, 40 und 41 verlaufen vorzugsweise unter einem Winkel von 20° zur Bewegungsrichtung des Ankers, also unter einem spitzen Winkel. Auf diese Weise erhält man eine sehr große wirksame Magnetfläche im Verhältnis zur Größe des Kerns bzw. des Ankers, was besonders bei räumlich kleinen Gleichstrom-Kleinschützen von Vorteil ist. Seitlich des Vorsprungs 45 ist ein kleiner Absatz 42 vorgesehen und bei trapezförmiger Ausbildung der Vorspünge 45 und 46 sind an diesen ebene Stirnflächen 43 und 44 vorhanden. Diese Gesamtgestaltung des mittleren Schenkels 3 mit den vorbeschriebenen Flächen ist so getroffen, daß beim Zusammenfügen von Kern und Anker und Eingreifen des Vorsprunges 45 des Kerns 1 in die Ausnehmung 10 gleicher Gestalt des zugehörigen Ankers, zwischen den betreffenden Flächen ein kleiner gleichmäßiger Luftspalt verbleibt. Durch die Konstruktion des mittleren Schenkels 3 wird erreicht, daß der Zug bzw. die Magnetkraft des Elektromagneten genau in der Mittelachse, das heißt in Bewegungsrichtung des Ankers verläuft. Damit erhält der Anker während seines Hubes eine gute zentrale Führung, womit die Reibung der beweglichen Teile, insbesondere des Ankers an den Wänden oder Führungen, auf ein sehr geringes Maß herabgesetzt wird. Die beiden äußeren Schenkel 2 und 4 besitzen trapezförmige Vorsprünge 47 und 51 mit Stirnflächen 50 und Schrägflächen 48 und 63, wobei die letzteren wieder unter einem Winkel von vorzugsweise 20° zur Bewegungsrichtung des Ankers verlaufen. Seitlich der Vorsprünge 47 und 51 sind, wie dargestellt, Absätze 49 und 64 vorgesehen.
  • Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gleichstrom-Elektromagneten mit völlig gleichgestaltetem Anker 14 und Kern 1, wobei die mittleren Schenkel 3 im wesentlichen wie der mittlere Schenkel nach Fig. 1 ausgebildet sind, so daß hier die gleichen Wirkungen und Vorteile, wie zuvor beschrieben wurde, eintreten. Der jeweilige Vorsprung 58 ist hier nahezu dreieckig und der seitliche Vorsprung 59 trapezförmig ausgebildet. Außerhalb des Vorsprunges 58 ist ein Absatz 60 und an dem Vorsprung 59 eine Stirnfläche 61 gebildet. Der zickzackförmige Luftspalt 62 ist in Fig. 2 der Deutlichkeit halber vergrößert gezeichnet bzw. Kern und Anker sind hier nicht in der Endstellung, sondern mit einem gewissen Abstand voneinander dargestellt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist von besonderer Bedeutung, daß an dem Stirnende des einen äußeren Schenkels 2 eine trapezförmige Ausnehmung 52 mit symmetrisch zueinander verlaufenden Schrägflächen 65 und 66 und an dem Stirnende des anderen äußeren Schenkels 4 ein trapezförmiger angepaßter Vorsprung 55 vorgesehen sind. Die Schrägflächen 65 und 66 der Ausnehmung und die des jeweiligen Vorsprunges 55 verlaufen wiederum vorteilhafterweise unter einem spitzen Winkel von bevorzugt 20° zur Bewegungsrichtung des Ankers. Seitlich des Vorsprungs 55 sind Absätze 56 und 57 und seitlich der Ausnehmung 52 kleine Stirnflächen 53 und 54 angeformt. Da bei diesem Ausführungsbeispiel die beschriebenen Schrägflächen an den äußeren Schenkeln 2 und 4 symmetrisch ausgebildet sind, kann bei großen wirksamen Magnetflächen, auch im Bereich der seitlichen Schenkel, keine Kraftkomponente quer zur Bewegungsrichtung des Ankers entstehen, so daß die zentrale Führung des Ankers noch weiterhin verbessert und die Reibung herabgesetzt ist.

Claims (4)

1. Elektromagnet für elektrische Schaltgeräte, insbesondere Schütze, mit einem Anker (14) und einem Kern (1), die je drei E-förmig zusammengesetzte Schenkel (2, 3, 4) aufweisen und die aus in der Form völlig gleichgestalteten Blechlamellen bestehen und durch Nieten (5, 6, 7, 8, 9) zu je einem Paket verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche jedes mittleren Schenkels (3) jedes E-förmigen Magnetkreisteiles nebeneinanderliegend einen dreieckigen oder trapezförmigen Vorsprung (45) und eine Ausnehmung (10) mit gleicher Gestalt wie der Vorsprung aufweist, so daß diese Stirnfläche mehrere jeweils geneigt zur Schenkellängsachse verlaufende Teilflächen (39, 40, 41) aufweist, und daß auch der größte Teil (48, 63) der Stirnflächen der beiden äußeren Schenkel (2, 4) von Anker und Kern geneigt zur Schenkellängsachse verläuft, im Randbereich jedoch schmale, senkrecht zur Schenkelachse verlaufende Flächenabschnitte (49, 50, 56) vorgesehen sind.
2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Schenkellängsachse geneigten Teile (48, 63) der Stirnflächen der beiden äußeren Schenkel (2, 4) eines E-förmigen Magnetkreisteiles jeweils in einer Ebene liegen und daß diese beiden Ebenen zueinander parallel verlaufen (Fig. 1).
3. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Schenkellängsachse geneigten Teile der Stirnflächen der beiden äußeren Schenkel (2, 4) eines E-förmigen Magnetkreisteils durch einen trapezförmigen Vorsprung (55) in dem einen (4) und eine gleichgestaltete trapezförmige Ausnehmung (52) in dem anderen (2) zweier äußerer Schenkel (2, 4) des Magnetkreisteiles gebildet sind.
4. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Schenkellängsachsen geneigt verlaufenden Teilflächen (39, 40, 41, 48, 63, 65, 66) der Stirnfläche des mittleren Schenkels (3) und der äußeren Schenkel (2, 4) mit diesen Achsen jeweils einen Winkel von 20° einschließen.
EP84112847A 1984-03-31 1984-10-25 Elektromagnet für elektrische Schaltgeräte, insbesondere Schütze Expired - Lifetime EP0160121B1 (de)

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