EP0327894A1 - Magnetic control drive - Google Patents
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- EP0327894A1 EP0327894A1 EP89101359A EP89101359A EP0327894A1 EP 0327894 A1 EP0327894 A1 EP 0327894A1 EP 89101359 A EP89101359 A EP 89101359A EP 89101359 A EP89101359 A EP 89101359A EP 0327894 A1 EP0327894 A1 EP 0327894A1
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- H01H71/322—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements with plunger type armature
Definitions
- the invention relates to a magnetic control drive with permanent magnets clamped between magnetizable parts, running in the direction of magnetization and a coil body having at least one winding in which an armature is movably guided against a spring force which is dimensioned such that the armature in one of the coil excitation can remain in both operating positions when the spring is tensioned by the permanent magnet and that the one winding of the coil former is designed such that the flux can transfer the armature from one operating position to the other when excited.
- the invention is intended to create a magnetic control drive of the type mentioned above, which can be constructed with relatively small and few components. This is achieved in a simple manner in that the anchor in one hand in one magnetizable part and on the other hand is slidably guided, the recesses in the coil body flange adapted recesses in the magnetizable parts can be inserted against rotation and that the permanent magnet is held on a spacer sleeve which is clamped between the magnetizable parts.
- Such a magnetic control drive can be used in particular as a magnetic release for a circuit breaker. The speed of such tripping can be increased if the coil body has a second winding which has the same direction of action as the first winding.
- the armature 12 - as can be seen in FIGS. 1 to 3 - comprises a cylindrical body 14, a shoulder 16 and a mechanical actuating plunger 18.
- the shoulder 16 is preferably turned on the armature 12 , but can also take the form of a ring pressed onto the anchor.
- the mechanical actuating plunger 18 is preferably made of brass and is pressed into one end of the armature 12.
- the permanent magnet 20 has the shape of a bar magnet and has a fastening hole 22 which runs essentially in the direction of the north-south line of the magnet 20.
- the hole is essentially shaped so that a spacer 24 can be slid into it.
- the spacer is preferably made of aluminum and prevents the magnet from being destroyed when the control drive 10 is assembled.
- Magnetizable parts 26 and 28 each contain a fastening surface 30 and 32 for the permanent magnet and fastening surfaces 34, 36 for a coil 44. Each of the fastening surfaces 30 and 32 has a projection 38 which prevents the permanent magnet 20 from rotating.
- the fastening surfaces 34 and 36 for the coil 44 have recesses 40, 42 in order to hold the coil between the magnetizable parts 26, 28.
- the first recess 40 is circular, so that the coil flange 46 of the coil body 48 can be received.
- the second recess 42 has a modified circular shape that terminates in an upward vertical channel.
- the coil body 48 includes a mounting projection 50 which is designed such that it fits into the recess 42 and prevents the coil 44 from rotating relative to the parts 26 and 28.
- the magnetizable parts 26, 28 can be machined from a piece of steel or manufactured as sintered parts.
- the electrical coil 44 has the coil former 48, a first winding 52 and a second winding 54.
- the first winding preferably has about 6000 turns and the second winding has about 40 wire turns.
- FIG. 3 shows the cross section of the control drive.
- the anchor 12 can be seen in its basic position.
- One end of the armature is guided in the armature guide 56, which is located in the magnetizable part 28.
- the other end of the armature 12 is located in the armature guide 58 in the coil body 48.
- the armature guides 56 and 58 guide the armature 12 in such a way that it can move within the coil 44.
- a compression spring 60 ensures the lifting of the anchor from its basic position.
- One end of the spring 60 is supported on the shoulder 16 of the armature, whereas the other end of the spring 60 rests on the shoulder 62 of the armature guide 58.
- the means for connecting the magnetic parts 26 and 28 to the permanent magnet can consist of a screw 64 or a rivet 66 which is passed through the spacer 24 and openings 68 and 70 in the parts 26, 28. As can be seen from FIG. 3, only either a screw 64 or a rivet 66 is necessary, so that the assembly can only be carried out with a fastening means.
- the fastening means simultaneously fix or clamp the permanent magnet 20 and the coil 44 between the parts 26 and 28.
- the permanent magnet and the coil 44 are arranged with their longitudinal axes parallel to one another.
- the permanent magnet 20 interacts with the magnetizable parts 26, 28 in such a way that the magnetic flux from the permanent magnet 20 holds the armature 12 in the basic position against the force of the spring 60.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Steuerantrieb, insbesondere einen Auslösemechanismus (10), der in einem Leistungsschalter verwendbar ist, und einen Anker (12), einen Permanentmagneten (20) zum Zurückhalten des Ankers in der nicht ausgelösten Stellung, ein erstes magnetisierbares Teil (34) mit einer Ankerführung (58) und ein zweites magnetisierbares (36) sowie eine elektromagnetische Spule (44) mit einer ersten Windung (52) aufweist, die den Anker in die Betriebsstellung bringen kann und eine zweite Windung (54), die in der gleichen Richtung wie die erste Wicklung wirkt. Weiterhin ist eine Druckfeder (60) vorhanden, die den Anker in die Auslöseposition drängt. Befestigungsmittel für das erste und das zweite magnetisierbare Teil (26, 28) für den Permanentmagneten und Ausnehmungen (40, 42) sind vorhanden, um die Spule (44) in der gewünschten Lage zu den ersten und zweiten magnetisierbaren Teilen zu halten.The invention relates to a magnetic control drive, in particular a release mechanism (10) which can be used in a circuit breaker, and an armature (12), a permanent magnet (20) for holding the armature in the non-released position, a first magnetizable part ( 34) with an armature guide (58) and a second magnetizable (36) and an electromagnetic coil (44) with a first turn (52) which can bring the armature into the operating position and a second turn (54) which in the in the same direction as the first winding. There is also a compression spring (60) which urges the armature into the release position. Fastening means for the first and second magnetizable parts (26, 28) for the permanent magnet and recesses (40, 42) are provided in order to hold the coil (44) in the desired position with respect to the first and second magnetizable parts.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Steuerantrieb mit zwischen magnetisierbaren Teilen eingespannten, in Magnetisierungsrichtrung parallel verlaufenden Permanentmagneten und einem zumindest eine Wicklung aufweisenden Spulenkörper in dem ein Anker entgegen einer Federkraft beweglich geführt ist, die derart bemessen ist, daß der Anker ohne Spulenerregung in einer der beiden Betriebslagen bei gespannter Feder durch den Permanentmagneten verharren kann und daß die eine Wicklung des Spulenkörpers derart ausgebildet ist, daß der Fluß bei Erregung den Anker von der einen in die andere Betriebslage überführen kann.The invention relates to a magnetic control drive with permanent magnets clamped between magnetizable parts, running in the direction of magnetization and a coil body having at least one winding in which an armature is movably guided against a spring force which is dimensioned such that the armature in one of the coil excitation can remain in both operating positions when the spring is tensioned by the permanent magnet and that the one winding of the coil former is designed such that the flux can transfer the armature from one operating position to the other when excited.
Als Steuerantrieb für elektromagnetische Schaltgeräte ist es bekannt, Permanentmagnete und eine Erregerspule zwischen zwei magnetisierbaren Teilen anzuordnen. Die Spule besitzt bei der bekannten Anordnung (US-PS 3 444 490) zwei Wicklungen, die entgegengesetzt wirken, so daß das Schutz im eingeschalteten Zustand durch den Permanentmagneten gehalten werden kann, ohne daß eine Erregung erforderlich ist. Zum Ansprechen hingegen muß die Flußrichtung durch die zweite Wicklung umgekehrt werden, so daß das Schütz entgegen der permanenten Erregung abfallen kann. Bei dieser Ausführung sind die Permanentmagneten und gesonderte Polschuhe mit gesonderten Bolzen befestigt. Der Anker steht hier mit einem Kontaktbrückenträger in Verbindung. Der Anker selbst ist in einer unmagnetischen Hülse in dem magnetisierbaren Teil geführt. Ähnliche Ausführungen sind auch durch die US-PS 4 000 481 bzw. 3 783 423 bekannt.As a control drive for electromagnetic switching devices, it is known to arrange permanent magnets and an excitation coil between two magnetizable parts. In the known arrangement (US Pat. No. 3,444,490), the coil has two windings which act in opposite directions, so that the protection can be kept in the switched-on state by the permanent magnet without any excitation being necessary. To respond, however, the direction of flow through the second winding must be reversed so that the contactor can drop against the permanent excitation. In this version, the permanent magnets and separate pole pieces are attached with separate bolts. The anchor is connected to a contact bridge support. The armature itself is guided in a non-magnetic sleeve in the magnetizable part. Similar designs are also known from US Pat. Nos. 4,000,481 and 3,783,423.
Durch die Erfindung soll ein magnetischer Steuerantrieb der obengenannten Art geschaffen werden, der mit relativ kleinen und wenigen Komponenten aufbaubar ist. Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß der Anker einerseits in dem einen magnetisierbaren Teil und andererseits im Spulenkörper verschiebbar geführt ist, der in dem Spulenkörperflansch angepaßte Ausnehmungen in den magnetisierbaren Teilen verdrehungsgesichert einlegbar ist und daß der Permanentmagnet auf einer Abstandshülse, die zwischen den magnetisierbaren Teilen eingespannt ist, gehalten ist. Ein derartiger magnetischer Steuerantrieb ist insbesondere als magnetischer Auslöser für einen Leistungsschalter verwendbar. Die Geschwindigkeit einer derartigen Auslösung läßt sich erhöhen, wenn der Spulenkörper eine zweite Wicklung aufweist, die die gleiche Wirkrichtung wie die erste Wicklung besitzt. Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is intended to create a magnetic control drive of the type mentioned above, which can be constructed with relatively small and few components. This is achieved in a simple manner in that the anchor in one hand in one magnetizable part and on the other hand is slidably guided, the recesses in the coil body flange adapted recesses in the magnetizable parts can be inserted against rotation and that the permanent magnet is held on a spacer sleeve which is clamped between the magnetizable parts. Such a magnetic control drive can be used in particular as a magnetic release for a circuit breaker. The speed of such tripping can be increased if the coil body has a second winding which has the same direction of action as the first winding. Further advantageous developments of the subject matter of the invention result from the subclaims.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung beschrieben.
- FIG 1 zeigt eine Explosionsdarstellung des magnetischen Steuerantriebes
- FIG 2 ein Schnittdarstellung durch den Steuerantrieb nach FIG 1 entlang der Linie II-II nach FIG 1 und
- FIG 3 eine Querschnittsdarstellung des zusammengebauten Steuerantriebes.
- 1 shows an exploded view of the magnetic control drive
- 2 shows a sectional view through the control drive according to FIG. 1 along the line II-II according to FIG. 1 and
- 3 shows a cross-sectional view of the assembled control drive.
FIG 1 bis 3 stellen die bevorzugte Ausführungsform des magnetischen Steuerantriebes 10 dar. Der Anker 12 - wie aus FIG 1 bis 3 ersichtlich - umfaßt einen zylindrischen Körper 14, eine Schulter 16 und einen mechanischen Betätigungsstößel 18. Die Schulter 16 ist vorzugsweise am Anker 12 angedreht, kann aber auch die Form eines auf den Anker aufgepreßten Ringes einnehmen. Der mechanische Betätigungsstößel 18 ist vorzugsweise aus Messing und in das eine Ende des Ankers 12 eingepreßt.1 to 3 represent the preferred embodiment of the
Der Permanentmagnet 20 hat die Form eines Stabmagneten und weist ein Befestigungsloch 22 auf, das im wesentlichen in Richtung der Nord-Süd-Linie des Magneten 20 verläuft. Das Loch ist im wesentlichen so geformt, daß ein Abstandshalter 24 in dieses hineingeschoben werden kann. Der Abstandshalter ist vorzugsweise aus Aluminium hergestellt und verhindert ein Zerstören des Magneten beim Zusammenbauen des Steuerantriebes 10.The
Magnetisierbare Teile 26 und 28 enthalten jeweils eine Befestigungsfläche 30 und 32 für den Permanentmagneten und Befestigungsflächen 34, 36 für eine Spule 44. Jede der Befestigungsflächen 30 und 32 weist einen Vorsprung 38 auf, der ein Verdrehen des Permanentmagneten 20 verhindert. Die Befestigungsflächen 34 und 36 für die Spule 44 weisen Ausnehmungen 40, 42 auf, um die Spule zwischen den magnetisierbaren Teilen 26, 28 zu halten. Die erste Ausnehmung 40 ist kreisförmig ausgebildet, so daß der Spulenflansch 46 des Spulenkörpers 48 aufgenommen werden kann. Die zweite Ausnehmung 42 hat eine modifizierte, kreisförmige Form, die in einem aufwärts verlaufenden, senkrechten Kanal ausläuft. Wie aus FIG 1 zu ersehen ist, beinhaltet der Spulenkörper 48 einen Montagevorsprung 50, der so ausgebildet ist, daß er in die Ausnehmung 42 hineinpaßt und ein Verdrehen der Spule 44 relativ zu den Teilen 26 und 28 verhindert. Die magnetisierbaren Teile 26, 28 können aus einem Stahlstück herausgearbeitet werden oder als Sinterteile hergestellt werden.
Die elektrische Spule 44 weist den Spulenkörper 48, eine erste Wicklung 52 und eine zweite Wicklung 54 auf. Die erste Wicklung hat vorzugsweise ungefähr 6000 Windungen und die zweite Wicklung etwa 40 Drahtwindungen.The
In FIG 3 ist der Querschnitt des Steuerantriebes dargestellt. Der Anker 12 ist in seiner Grundstellung zu ersehen. Ein Ende des Ankers ist in der Ankerführung 56 geführt, die sich im magnetisierbaren Teil 28 befindet. Das andere Ende des Ankers 12 befindet sich in der Ankerführung 58 im Spulenkörper 48. Die Ankerführungen 56 und 58 führen den Anker 12 derart, daß er sich innerhalb der Spule 44 verschieben kann. Eine Druckfeder 60 sorgt für das Abheben des Ankers von seiner Grundstellung. Das eine Ende der Feder 60 stützt sich an der Schulter 16 des Ankers ab, wohingegen das andere Ende der Feder 60 an der Schulter 62 der Ankerführung 58 anliegt.3 shows the cross section of the control drive. The
Die Mittel zur Verbindung der magnetischen Teile 26 und 28 mit dem Permanentmagnet können aus einer Schraube 64 oder einem Niet 66 bestehen, der durch den Abstandshalter 24 und Öffnungen 68 und 70 in den Teilen 26, 28 hindurchgeführt ist. Wie aus FIG 3 ersichtlich, ist lediglich entweder eine Schraube 64 oder ein Niet 66 notwendig, so daß der Zusammenbau lediglich mit einem Befestigungsmittel erfolgen kann. Die Befestigungsmittel fixieren oder klemmen gleichzeitig den Permanentmagneten 20 und die Spule 44 zwischen den Teilen 26 und 28.The means for connecting the
Wenn der Steuerantrieb in der aus FIG 3 ersichtlichen Weise zusammengebaut werden soll, werden der Permanentmagnet und die Spule 44 mit ihren Längsachsen parallel zueinander angeordnet. Der Permanentmagnet 20 wirkt mit den magnetisierbaren Teilen 26, 28 derart zusammen, daß der magnetische Fluß vom Permanentmagnet 20 den Anker 12 in der Grundstellung gegen die Kraft der Feder 60 hält.If the control drive is to be assembled in the manner shown in FIG. 3, the permanent magnet and the
Der Anker 12 des Steuerantriebes kann auf mindestens drei verschiedene Arten aus der Grundposition herausgebracht werden:
- 1. kann eine zusätzliche Kraft zu der
Feder 60 auf denmechanischen Betätigungsstößel 18 aufgebracht werden. Wenn diese Kräfte die Rückhaltekräfte des Permanentmagneten überwinden, sorgt dieFeder 60 dafür, daß der Anker in die Arbeitsoder Auslöseposition kommt. - 2. kann die
erste Wicklung 52 an Spannung gelegt werden, um einen magnetischen Fluß hervorzurufen, der demPermanentmagnet 20 entgegenwirkt, wodurch dieFeder 60 den Anker in die Auslösestellung bringen kann. Vorzugsweise wird dieWicklung 52 mit etwa 25 mA bei 25 bis 40 V beaufschlagt. - 3. kann der Anker, wenn der
Anker 12 in die Auslösestellung in einer kürzeren Zeit gebracht werden muß, die erste und die 52, 54 an Spannung gelegt werden. Hierzu werden diezweite Wicklung Wicklungen 52 und 54 vorzugsweise mit ungefähr 1,5 A bei 35 bis 50 V beaufschlagt. Die beidenWicklungen 52 und 54 werden nicht immer benutzt, da der Standardauslöseantrieb mit der Spule 44 nicht für einen Dauerstrom von 1,5 A geeignet ist. Außerdem ist es nicht notwendig, denAnker 12 immer in einer relativ kurzen Auslösezeit in die Auslösestellung zu bringen. Wird der Steuerantrieb als Auslöser benutzt, so erstreckt sich der Anker über dasmagnetisierbare Teil 28, um den Auslöser eines Leistungsschalters auszulösen.
- 1. An additional force can be applied to the
spring 60 on themechanical actuating plunger 18. When these forces overcome the permanent magnet retention forces, thespring 60 causes the armature to come to the work or trip position. - 2. The first winding 52 can be energized to produce a magnetic flux that counteracts the
permanent magnet 20, whereby thespring 60 can bring the armature into the release position. The winding 52 is preferably subjected to approximately 25 mA at 25 to 40 V. - 3. The armature, if the
armature 12 has to be brought into the release position in a shorter time, the first and the second winding 52, 54 can be energized. For this purpose, the 52 and 54 are preferably subjected to approximately 1.5 A at 35 to 50 V. The twowindings 52 and 54 are not always used since the standard trigger drive with thewindings coil 44 is not suitable for a continuous current of 1.5 A. In addition, it is not necessary to always bring thearmature 12 into the release position in a relatively short release time. If the control drive is used as a trigger, the armature extends over themagnetizable part 28 in order to trigger the trigger of a circuit breaker.
Claims (6)
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