EP0442311A2 - Elekromagnetischer Schnellauslöser für elektrische Schaltgeräte - Google Patents

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EP0442311A2
EP0442311A2 EP91101015A EP91101015A EP0442311A2 EP 0442311 A2 EP0442311 A2 EP 0442311A2 EP 91101015 A EP91101015 A EP 91101015A EP 91101015 A EP91101015 A EP 91101015A EP 0442311 A2 EP0442311 A2 EP 0442311A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
permanent magnet
housing
plunger
quick release
pole plate
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Application number
EP91101015A
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English (en)
French (fr)
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EP0442311A3 (en
EP0442311B1 (de
Inventor
Gerd Dipl.-Ing. Schmitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eaton Industries GmbH
Original Assignee
Kloeckner Moeller GmbH
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Publication date
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Publication of EP0442311A3 publication Critical patent/EP0442311A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/32—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part
    • H01H71/321—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements
    • 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 an electromagnetic quick release device for electrical switching devices according to the preamble of claim 1.
  • the housing consists of a cup-shaped cylindrical body with an inwardly displaced housing base, which is closed at its two open ends by disk-shaped flanges, one of which flange a lower pole plate Forms ferromagnetic material, which includes an annular permanent magnet between itself and the inwardly displaced housing base, while the end flange at the upper housing end covers a trigger coil which is inserted into the housing from above with a coil-shaped carrier body and with the carrier body on the inwardly displaced housing base sits on.
  • the upper end flange projects with a cylindrical sleeve-shaped body into the interior of the carrier for the trigger coil and also has a cylindrical opening for a tubular actuator for a switch or the like, which consists of ferromagnetic material in its lower part and through the arranged on the housing bottom Permanent magnets against the action of a storage pressure spring, which is arranged in its cylindrical interior and is supported with its lower end against the lower pole plate, is held in contact with the raised housing base.
  • the raised base of the magnet housing serves as a diverter for the magnetic flux, which is generated on the one hand by the permanent magnet and on the other hand by the trigger coil.
  • the entire magnetic flux passes through the part of the diverter with a reduced cross section, further through part of the housing wall coaxially around the permanent magnet and further over the outer one serving as a pole plate Flange back to the permanent magnet.
  • the diverter is saturated and there is no magnetic flux in the rest of the magnetic circuit.
  • the actuating rod which is designed as an impact anchor, moves until it abuts against a projection on the diverter, the storage spring being compressed.
  • the flow of the permanent magnet is hereby divided into two partial flows, one of which runs through the diverter, the housing wall surrounding the permanent magnet and the lower base flange or the pole plate, while the other partial flow through the projection of the diverter, a first axial air gap, the sleeve-shaped Shaft of the impact anchor, a second radial air gap surrounding it, the sleeve surrounding the impact anchor of the second flange, further through the second flange and back over the wall of the housing and serving as the lower pole plate housing flange.
  • the impact anchor is held in the tensioned position of the quick release by the magnetic attraction of the permanent magnet, the magnetic attraction of the permanent magnet being greater than the force of the storage pressure spring inside the sleeve-shaped impact anchor.
  • the magnetic field generated by the coil counteracts the magnetic field of the permanent magnet and reduces the attractive force of the impact armature until the force of the storage pressure spring outweighs the magnetic attraction force and the impact armature is driven up to the triggered position Actuation of a switch or a similar device.
  • this electromagnetic quick release requires a relatively large permanent magnet and has an unfavorable course of the spring characteristic of the accumulator compression spring.
  • the components of this quick release must be inserted individually from different sides into the housing which is open at both ends, which is an obstacle to mechanical assembly and also complicates manual assembly.
  • the invention has for its object to provide an electromagnetic quick release for electrical switching devices according to the preamble of claim 1 so that when the trigger is tensioned on the one hand a favorable course of the spring characteristic and on the other hand a high holding force with a minimal magnet volume.
  • the invention has the advantage that, due to the arrangement of the permanent magnet on the plunger plunger, the magnetic flux in the tensioned state of the quick release forms a closed magnetic circuit, starting from the permanent magnet seated on the plunger plunger, via the magnetic core, the lower pole plate and a lower part of the release coil surrounding the release coil Wall of the housing made of ferromagnetic material of the quick release back to the permanent magnet, which here rests against the upper end of the magnetic core, possibly including a pole plate made of ferromagnetic material.
  • the short-circuit magnetic circuit between the permanent magnet and the upper, narrower part of the wall of the magnet housing results from the displacement of the permanent magnet together with the impact plunger.
  • This behavior of the permanent magnet leads to a favorable course of the spring characteristic of the accumulator pressure spring which loads the anchor plunger in the triggering direction when the trigger is tensioned and also enables a high holding force with a minimal magnet volume of the permanent magnet.
  • the magnetic direction of flux reverses, so that the magnetic attraction forces after the permanent magnet is released from the magnetic core assume the same direction of force as the direction of force of the storage spring. This means that the trigger force of the trigger increases by this force.
  • a particularly simple design of such a quick release results if the anchor plunger has a stop for driving the permanent magnet in the release direction of the anchor plunger, and if the anchor plunger also in the magnetic core protruding from the lower pole plate of the housing against the pressure of the storage pressure spring is guided telescopically coaxially.
  • a storage pressure spring a helical compression spring can advantageously be arranged in the sleeve-shaped magnetic core between the lower pole plate and the lower end of the impact plunger.
  • a particularly small magnet volume of the permanent magnet can be achieved according to a further feature of the invention in that the housing of the quick release above the trigger coil has a cylindrical projection of smaller diameter than the upper part of the wall of the housing, which springs back inwards against the permanent magnet and this or the latter Magnet yoke surrounds part of the height with an annular air gap such that the approach encloses the permanent magnet in the triggered state of the quick release over the entire length or height and the magnetic circuit is short-circuited by the permanent magnet over the wall of the housing approach.
  • a particularly compact design of such an electromagnetic quick release is also achieved in that the housing is provided at the upper end of the anchor plunger with a cylindrical cap of the housing overlapping plastic cap, which is connected to a sliding sleeve, which in turn on the shaft of the anchor plunger against the Pressure of a damper compression spring, which is supported on the permanent magnet or magnetic yoke of the permanent magnet arrangement, can be displaced with limited stops and has an outwardly projecting collar which, in the released position of the quick release, under the action of the damper compression spring on an inwardly directed abutment projection at the upper end of the housing attachment Facility is coming.
  • the plastic cap together with the sliding sleeve against the pressure of the damper spring, can carry out an overstroke up to the stop of the sliding sleeve on the permanent magnet or magnetic yoke, with particularly favorable assembly when assembling such quick releases being achieved in that the sliding sleeve at the shaft end of the impact anchor tappet is secured in a limited manner by means of a clamping ring under the pressure of the damper spring.
  • the electromagnetic quick release 1 consists of a release coil 2, which is surrounded by a housing 3 made of ferromagnetic material.
  • An actuating rod in the form of an impact plunger 6 is arranged inside the sleeve of the magnetic core 4 and is guided in the housing 3 in a slightly movable manner in the axial direction and is under the pretension of a storage pressure spring 7.
  • the plunger plunger 6 itself is made of non-magnetic material, and on the plunger plunger 6 a permanent magnet plate 8 is immovably arranged on a stop 6a, which holds the plunger plunger 6 against the pressure of the storage pressure spring 7 on the sleeve of the magnetic core 4.
  • a ferromagnetic pole plate 9 is provided between the permanent magnet 8 and the sleeve of the magnetic core 4, and for the precise definition of the holding force of the permanent magnet plate 8 on the sleeve there is a thin non-magnetic disk 10, which is made of plastic, between the pole plate 9 and the contact surface of the sleeve. provided as a damping means.
  • a magnetic yoke 11 made of ferromagnetic material is arranged on the side of the permanent magnet plate 8 facing away from the trigger coil 2. This magnetic yoke 11 serves to produce the magnetic circuit of the magnetic field within the magnet housing 3.
  • the end of the anchor plunger 6 protrudes into a plastic cap 12 which consists of a cover cap 13 and an inner sliding sleeve 14 which slides on the shaft of the anchor plunger 6 and is slidably guided in an upper cylindrical projection 15 of the magnet housing 3.
  • the sliding sleeve 14 has a conical collar 16, which is supported on an inwardly projecting conical shoulder 17 of the shoulder 15 of the housing 3 of the quick release 1 and limits the movement of the impact plunger 6 when triggered against the pressure of the storage pressure spring 7.
  • a further damper compression spring 18 is arranged, which, when the quick release is tensioned, that is to say when the permanent magnet 8 is brought into contact with the upper end of the magnet core 4 via the associated pole plate 9, has an overstroke 19 of the tensioning element compensates.
  • the overstroke 19 can extend until the sliding sleeve 14 is seated on the magnetic yoke 11.
  • the permanent magnet 8 is arranged on the plunger plunger 6 above the trigger coil 2 with a narrow air gap 20 relative to the upper part 21 of the wall of the housing 3 in the region of the extension 15 so that in the tensioned state of the quick release 1, the magnetic circuit 22 is closed by the permanent magnet 8 via the magnetic core 4, the lower pole plate 5 and the lower part 3a of the wall of the housing 3 surrounding the release coil 2 (FIG. 1).
  • This magnetic circuit 22 of FIG. 1 is opened when the quick release is triggered. For this, however, a new magnetic circuit 22a (FIGS. 2 and 3) closes from the permanent magnet 8 via the magnetic yoke 11, the housing extension 15 and the pole plate 9. This magnetic circuit 22a acts as a support in the sense of the release movement, while the original one, the storage spring 7 counteracting magnetic circuit 22 (Fig. 1) loses its effect.
  • the hammer plunger 6 moves with the magnet arrangement, which consists of the annular disk-shaped permanent magnet 8, the likewise disk-shaped pole plate 9 and the upper magnet yoke 11, in the intermediate position shown in FIG. 2 after the quick release 1 has been triggered by the magnetic field of the trigger coil 2 in the cylindrical extension 15 of the housing 3 into that the magnetic circuit 22 (Fig. 1) on the lower part 3a of the housing wall, the lower pole plate 5 and the magnetic core 4 is gradually interrupted until it relaxed 3 is only completely short-circuited between the permanent magnet 8 and the narrower part 21 of the wall in the area of the upper housing extension 15 (magnetic circuit 22a).
  • the housing 3 as can be seen in FIGS. 1 to 3 in detail, has the cylindrical extension 15 of smaller diameter above the trigger coil 2, the wall part 21 of which springs back against the permanent magnet 8 and the magnet yoke 11 and 1 surrounds part of the height with a narrow annular air gap 20 in such a way that the magnetic circuit 22 in the tensioned state of the quick release 1 from the permanent magnet 8 with pole plate 9 and magnet yoke 11 via the housing extension 15 and the wall of the housing 3, is further closed via the lower pole plate 5 and the magnetic core 4.
  • the permanent magnet 8 with pole plate 9 and magnet yoke 11 is lifted by the magnetic field of the trigger coil 2 from the magnetic core 4 in the triggering direction 6b and together with the plunger plunger 6 by the storage pressure spring 7 acting thereon and the Approach 15 building closed magnetic circuit 22a in the approach 15 of the housing 3 moves, so that the magnetic circuit 22 via the housing wall 3a, the lower pole plate 5 and the magnetic core 4 is increasingly interrupted until the approach 15 of the housing 3 the permanent magnet 8 in the triggered state of the quick release 1 of FIG. 3 over its entire length or height and thus the magnetic circuit 22a of the permanent magnet 8 is short-circuited via the wall 21 of the housing extension 15.
  • the distance between the cap 13 of the plastic cap 12 and the end face 23 of the housing extension 15 is in the tensioned position of the quick release 1 of Fig. 1 as well as the distance between the sliding sleeve 14 and the magnet yoke 11 so dimensioned that the plastic cap 12 together can perform an overstroke 19 with the sliding sleeve 14 until it rests on the housing extension 15.
  • This assembly unit consisting of the components listed above can be inserted into the cylindrical opening 25 on the housing 3 of the quick release 1 from the underside of the housing are up to the stop of the lower pole plate 5 on a protruding from the housing inner shoulder 26, whereupon the pole plate 5 is grained at the lower end of the housing, in order to then firmly connect the cover cap 13 of the plastic cap 12 at the opposite end to the sliding sleeve 14, whereby the Assembly of the quick release is already finished.

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Abstract

Elektromagnetische Schnellauslöser mit Schlagankerstößel und einer elektrischen Auslöserspule, deren Wicklung von einem Laststrom durchflossen wird, haben einen verhältnismäßig großvolumigen Dauermagneten, der den aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Schlagankerstößel gegen die Wirkung einer Speicherdruckfeder in der gespannten Stellung hält. Durch die hohe Haltekraft des Dauermagneten wird der Verlauf der Federkennlinie der Speicherdruckfeder beim Spannen des Auslösers ungünstig beeinflußt. Der Schnellauslöser ist daher so ausgebildet, daß sich beim Spannen des Auslösers einerseits ein günstiger Verlauf der Federkennlinie und andererseits eine hohe Haltekraft bei minimalem Magnetvolumen ergibt. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Magnetkern (4) in Form einer rohrförmigen Hülse aus ferromagnetischem Material von der unteren Polplatte (5) des Magnetgehäuses (3) aufragt und die Auslöserspule (2) über deren gesamte Länge koaxial durchsetzt, wobei der Schlagankerstößel (6) aus einem unmagnetischen Werkstoff besteht und der Dauermagnet (8) an dem Schlagankerstößel (6) oberhalb der Auslöserspule (2) mit einem Luftspalt (20) gegenüber der Wandung des Gehäuses (3) so angeordnet ist, daß im gespannten Zustand des Schnellauslösers der Magnetkreis (22) von dem Dauermagneten (8) über den Magnetkern (4), die untere Polplatte (5) und einen die Auslöserspule (2) umgebenden unteren Teil (3a) des Gehäuses (3) geschlossen ist, während im entspannten oder ausgelösten Zustand der Magnetkreis (22a) zwischen dem Dauermagneten (8) und einem oberen engeren Gehäuseansatz (15) kurzgeschlossen ist. Durch eine solche Konstruktion kann auch der Zusammenbau der Schnellauslöser erheblich vereinfacht und damit kostengünstiger gestaltet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Schnellauslöser für elektrische Schaltgeräte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Bei einem derartigen bekannten elektromagnetischen Schnellauslöser (US-PS 46 60 012) besteht das Gehäuse aus einem topfförmigen zylindrischen Körper mit einem nach innen versetzten Gehäuseboden, der an seinen beiden offenen Enden durch scheibenförmige Flansche verschlossen ist, von denen der eine Flansch eine untere Polplatte aus ferromagnetischem Material bildet, die zwischen sich und dem nach innen versetzten Gehäuseboden einen ringförmigen Dauermagneten einschließt, während der Abschlußflansch am oberen Gehäuseende eine Auslöserspule überdeckt, die mit einem spulenförmigen Trägerkörper in das Gehäuse von oben her eingesetzt ist und mit dem Trägerkörper am nach innen versetzten Gehäuseboden aufsitzt. Der obere Abschlußflansch ragt dabei mit einem zylindrischen hülsenförmigen Körper in den Innenraum des Trägers für die Auslöserspule hinein und besitzt außerdem eine zylindrische Öffnung für ein rohrförmiges Betätigungsglied für einen Schalter oder dergleichen, das in seinem unteren Teil aus ferromagnetischem Material besteht und durch den am Gehäuseboden angeordneten Dauermagneten gegen die Wirkung einer Speicherdruckfeder, die in seinem zylindrischen Inneren angeordnet ist und sich mit ihrem unteren Ende gegen die untere Polplatte abstützt, in Anlage an dem hochgesetzten Gehäuseboden gehalten wird.
  • Der hochgesetzte Boden des Magnetgehäuses dient dabei als Umleiter für den Magnetfluß, der einerseits durch den Dauermagneten und zum anderen durch die Auslöserspule erzeugt wird. In der gespannten Stellung des Schnellauslösers, in der die Auslöserspule nicht von einem Strom durchflossen ist, geht der gesamte Magnetfluß durch den im Querschnitt verringerten Teil des Umleiters, weiter durch einen Teil der Gehäusewandung koaxial um den Dauermagneten herum und weiter über den als Polplatte dienenden äußeren Flansch zurück zu dem Dauermagneten. Der Umleiter ist gesättigt, und im übrigen Teil des Magnetkreises ist kein Magnetfluß vorhanden.
  • Bei der Rückstellung des Schnellauslösers bewegt sich die als Schlaganker ausgebildete Betätigungsstange bis zur Anlage an einem Vorsprung an dem Umleiter, wobei die Speicherfeder zusammengedrückt wird. Der Fluß des Dauermagneten wird hierdurch in zwei Teilströme aufgeteilt, von denen einer durch den Umleiter, die den Dauermagneten umgebende Gehäusewand und den unteren Bodenflansch bzw. die Polplatte verläuft, während der andere Teilstrom durch den Vorsprung des Umleiters, einen ersten axialen Luftspalt, den hülsenförmigen Schaft des Schlagankers, einen diesen umgebenden zweiten radialen Luftspalt, die den Schlaganker umgebende Hülse des zweiten Flansches, weiter durch den zweiten Flansch und zurück über die Wandung des Gehäuses und den als untere Polplatte dienenden Gehäuseflansch führt.
  • Der Schlaganker wird hierbei durch die magnetische Anziehungskraft des Dauermagneten in der gespannten Stellung des Schnellauslösers gehalten, wobei die magnetische Anziehungskraft des Dauermagneten größer ist als die Kraft der Speicherdruckfeder im Inneren des hülsenförmigen Schlagankers.
  • Wenn die Auslöserspule durch einen Überstrom erregt wird, wirkt das von der Spule erzeugte Magnetfeld dem Magnetfeld des Dauermagneten entgegen und verringert die Anziehungskraft des Schlagankers solange, bis die Kraft der Speicherdruckfeder die magnetische Anziehungskraft überwiegt und der Schlaganker in die ausgelöste Stellung nach oben getrieben wird zur Betätigung eines Schalters oder einer ähnlichen Einrichtung.
  • Aufgrund der ortsfesten Anordnung des Dauermagneten am Boden des Gehäuses und der Ausbildung des Schlagankers aus ferromagnetischem Material als Teil des Magnetkreises erfordert dieser elektromagnetische Schnellauslöser einen verhältnismäßig großen Dauermagneten und hat einen ungünstigen Verlauf der Federkennlinie der Speicherdruckfeder. Außerdem müssen die Bauteile dieses Schnellauslösers einzeln von verschiedenen Seiten in das an beiden Enden offene Gehäuse eingesetzt werden, was einer maschinellen Montage hinderlich ist und auch eine manuelle Montage erschwert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen Schnellauslöser für elektrische Schaltgeräte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß sich beim Spannen des Auslösers einerseits ein günstiger Verlauf der Federkennlinie und andererseits eine hohe Haltekraft bei minimalem Magnetvolumen ergibt.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst, während in den Ansprüchen 2 bis 11 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.
  • Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß aufgrund der Anordnung des Dauermagneten am Schlagankerstößel der Magnetfluß im gespannten Zustand des Schnellauslösers einen geschlossenen Magnetkreis bildet ausgehend von dem auf dem Schlagankerstößel sitzenden Dauermagneten über den Magnetkern, die untere Polplatte und einen die Auslöserspule umgebenden unteren Teil der Wandung des aus ferromagnetischem Material bestehenden Gehäuses des Schnellauslösers zurück zum Dauermagneten, der hierbei am oberen Ende des Magnetkerns anliegt, gegebenenfalls unter Einschluß einer Polplatte aus ferromagnetischem Material.
  • Im ausgelösten Zustand des Schnellauslösers ergibt sich durch die Verlagerung des Dauermagneten zusammen mit dem Schlagankerstößel ein kurzgeschlossener Magnetkreis zwischen dem Dauermagneten und dem oberen engeren Teil der Wandung des Magnetgehäuses. Dieses Verhalten des Dauermagneten führt beim Spannen des Auslösers zu einem günstigen Verlauf der Federkennlinie der den Schlagankerstößel in Auslöserichtung belastenden Speicherdruckfeder und ermöglicht außerdem eine hohe Haltekraft bei minimalem Magnetvolumen des Dauermagneten.
  • Während der Vorwärtsbewegung des Dauermagneten bei jedem Auslösevorgang kehrt sich die magnetische Flußrichtung um, so daß die magnetischen Anziehungskräfte nach dem Lösen des Dauermagneten von dem Magnetkern dieselbe Kraftrichtung annehmen wie die Kraftrichtung der Speicherfeder. Das heißt, die Auslösekraft des Auslösers erhöht sich um diese Kraft.
  • Eine besonders einfache Konstruktion eines solchen Schnellauslösers ergibt sich, wenn der Schlagankerstößel einen Anschlag zur Mitnahme des Dauermagneten in Auslöserichtung des Schlagankerstößels aufweist, und wenn der Schlagankerstößel außerdem in dem von der unteren Polplatte des Gehäuses aufragenden Magnetkern gegen den Druck der Speicherdruckfeder teleskopartig koaxial verschiebbar geführt ist. Als Speicherdruckfeder kann vorteilhafterweise eine Schraubendruckfeder in dem hülsenförmigen Magnetkern zwischen der unteren Polplatte und dem unteren Ende des Schlagankerstößels angeordnet sein.
  • Besonders günstige Auslöseverhältnisse ergeben sich ferner, wenn der Dauermagnet auf dem Schlagankerstößel zwischen einer ferromagnetischen Polplatte und einem scheibenförmigen Magnetjoch aus ferromagnetischem Werkstoff angeordnet ist. Hierdurch können die gegenseitigen Einwirkungen von Magnetanordnung und Speicherdruckfeder beim Spannen des Schnellauslösers und auch beim Auslösevorgang im Kurzschlußfalle gut aufeinander abgestimmt werden, wobei es für eine definierte Anlage der Dauermagnetanordnung am stirnseitigen Ende des Magnetkerns noch von besonderem Vorteil ist, wenn der Dauermagnet bzw. die Anordnung von Dauermagnet mit ferromagnetischer Polplatte und Magnetjoch mit einer dünnen Scheibe aus unmagnetischem Material als Dämpfungsmittel für die Auflage der Polplatte am stirnseitigen Ende des Magnetkernes versehen ist.
  • Ein besonders geringes Magnetvolumen des Dauermagneten kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erreicht werden, daß das Gehäuse des Schnellauslösers oberhalb der Auslöserspule einen zylindrischen Ansatz geringeren Durchmessers als oberen Teil der Wandung des Gehäuses aufweist, der gegen den Dauermagneten nach innen zurückspringt und diesen oder dessen Magnetjoch über einen Teil der Höhe mit einem ringförmigen Luftspalt derart umgibt, daß der Ansatz den Dauermagneten im ausgelösten Zustand des Schnellauslösers über die gesamte Länge bzw. Höhe umschließt und der Magnetkreis von dem Dauermagneten über die Wandung des Gehäuseansatzes unmittelbar kurzgeschlossen ist.
  • Eine besonders kompakte Bauweise eines solchen elektromagnetischen Schnellauslösers wird weiterhin auch dadurch erreicht, daß das Gehäuse am oberen Ende des Schlagankerstößels mit einer den zylindrischen Ansatz des Gehäuses übergreifenden Kunststoffkappe versehen ist, die mit einer Gleithülse verbunden ist, die ihrerseits auf dem Schaft des Schlagankerstößels gegen den Druck einer Dämpferdruckfeder, die am Dauermagneten bzw. Magnetjoch der Dauermagnetanordnung abgestützt ist, anschlagbegrenzt verschiebbar ist und einen nach außen hervorspringenden Kragen aufweist, der in der ausgelösten Stellung des Schnellauslösers unter der Wirkung der Dämpferdruckfeder an einem nach innen gerichteten Widerlagervorsprung am oberen Ende des Gehäuseansatzes zur Anlage kommt.
  • Von besonderem Vorteil ist dabei weiterhin, daß die Kunststoffkappe zusammen mit der Gleithülse gegen den Druck der Dämpferfeder einen Überhub bis zum Anschlag der Gleithülse auf dem Dauermagneten oder Magnetjoch ausführen kann, wobei noch eine besonders günstige Montage beim Zusammenbau solcher Schnellauslöser dadurch erreicht werden kann, daß die Gleithülse am Schaftende des Schlagankerstößels mittels eines Spannringes unter dem Druck der Dämpferfeder anschlagbegrenzt gesichert ist.
  • Hierdurch ergibt sich auch die für den Zusammenbau besonders vorteilhafte Möglichkeit, daß die untere Polplatte mit dem die Auslöserspule durchsetzenden hülsenförmigen Magnetkern und dem in die hülsenförmige Öffnung am Magnetkern zusammen mit der Speicherdruckfeder eingeschobenen Schlagankerstößel, ferner mit der auf dem Schlagankerstößel sitzenden Magnetanordnung, die aus Polplatte mit unmagnetischer Scheibe, Dauermagnet und Magnetjoch besteht und mit der Polplatte unter Einschluß der unmagnetischen Scheibe am Magnetkern anliegt, und weiterhin mit der unter Einschluß der Dämpferdruckfeder auf dem Schaft des Schlagankerstößels mittels des Spannringes gesicherten Gleithülse für die Kunststoffkappe eine Montageeinheit bilden kann, die in die zylindrische Öffnung am Gehäuse des Schnellauslösers von der Gehäuseunterseite her einschiebbar ist bis zum Anschlag der unteren Polplatte an einem von der Gehäuseinnenwand hervorspringenden Ansatz, woraufhin die Polplatte am unteren Ende des Gehäuses verkörnt und anschließend die Kunststoffkappe am gegenüberliegenden Ende mit der Gleithülse fest verbunden werden kann.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen
    • Fig. 1
    einen axialen Längsschnitt durch einen elektromagnetischen Schnellauslöser in der gespannten Stellung,
    Fig. 2
    einen Längsschnitt durch den Schnellauslöser zu Beginn eines Auslösevorganges und
    Fig. 3
    einen Längsschnitt durch den Schnellauslöser in der ausgelösten Stellung.
  • Der elektromagnetische Schnellauslöser 1 besteht aus einer Auslöserspule 2, die von einem Gehäuse 3 aus ferromagnetischem Material umgeben ist. Ein Magnetkern 4 in Form einer Hülse mit einer Polplatte 5 als unterer Abschluß ragt in die Auslöserspule 2 von unten hinein und durchsetzt die Auslöserspule 2 über deren gesamte Länge, um damit einen magnetischen Schluß um die Auslöserspule 2 herzustellen. Innerhalb der Hülse des Magnetkerns 4 ist eine Betätigungsstange in Form eines Schlagankerstößels 6 angeordnet, der in axialer Richtung im Gehäuse 3 leicht beweglich geführt ist und unter der Vorspannung einer Speicherdruckfeder 7 steht.
  • Der Schlagankerstößel 6 selbst besteht aus nichtmagnetischem Werkstoff, und auf dem Schlagankerstößel 6 ist an einem Anschlag 6a eine Dauermagnetplatte 8 unverschiebbar angeordnet, die den Schlagankerstößel 6 gegen den Druck der Speicherdruckfeder 7 auf der Hülse des Magnetkerns 4 hält.
  • Zwischen dem Dauermagneten 8 und der Hülse des Magnetkerns 4 ist eine ferromagnetische Polplatte 9 vorgesehen, und zur genaueren Definition der Haltekraft der Dauermagnetplatte 8 auf der Hülse ist zwischen der Polplatte 9 und der Auflagefläche der Hülse eine dünne unmagnetische Scheibe 10, die aus Kunststoff besteht, als Dämpfungsmittel vorgesehen.
  • Auf der der Auslöserspule 2 abgewandten Seite der Dauermagnetplatte 8 ist ein Magnetjoch 11 aus ferromagnetischem Werkstoff angeordnet. Dieses Magnetjoch 11 dient dazu, den magnetischen Schluß des Magnetfeldes innerhalb des Magnetgehäuses 3 herzustellen.
  • Das Ende des Schlagankerstößels 6 ragt in eine Kunststoffkappe 12, die aus einer Abdeckkappe 13 und einer inneren Gleithülse 14 besteht, die auf dem Schaft des Schlagankerstößels 6 gleitet und in einem oberen zylindrischen Ansatz 15 des Magnetgehäuses 3 verschiebbar geführt ist.
  • Die Gleithülse 14 hat einen konischen Kragen 16, der sich an einem nach innen ragenden konischen Absatz 17 des Ansatzes 15 des Gehäuses 3 des Schnellauslösers 1 abstützt und die Bewegung des Schlagankerstößels 6 bei der Auslösung gegen den Druck der Speicherdruckfeder 7 begrenzt.
  • Zwischen der Kunststoffkappe 12 bzw. der Gleithülse 14 und dem Magnetjoch 11 ist eine weitere Dämpferdruckfeder 18 angeordnet, die beim Spannen des Schnellauslösers, das heißt wenn der Dauermagnet 8 über die zugehörige Polplatte 9 zur Anlage am oberen Ende des Magnetkerns 4 gebracht wird, einen Überhub 19 des Spannelementes ausgleicht. Der Überhub 19 kann dabei bis zum Aufsitzen der Gleithülse 14 auf dem Magnetjoch 11 reichen.
  • Darüber hinaus wird im Falle einer Auslösung die Auswirkung der kinetischen Energie des Schlagankerstößels 6 mit Dauermagnet 8, Polplatte 9 und Magnetjoch 11 durch die Dämpferdruckfeder 18 gemildert. Als Gegenlager für die Dämpferdruckfeder 18 dient ein Spannring 30, der die Gleithülse 14 am oberen Ende des Schlagankerstößels 6 sichert.
  • Wie in der Zeichnung weiterhin zu erkennen ist, ist der Dauermagnet 8 an dem Schlagankerstößel 6 oberhalb der Auslöserspule 2 mit einem engen Luftspalt 20 gegenüber dem oberen Teil 21 der Wandung des Gehäuses 3 im Bereich des Ansatzes 15 so angeordnet, daß im gespannten Zustand des Schnellauslösers 1 der Magnetkreis 22 von dem Dauermagneten 8 über den Magnetkern 4, die untere Polplatte 5 und den die Auslöserspule 2 umgebenden unteren Teil 3a der Wandung des Gehäuses 3 geschlossen ist (Fig. 1).
  • Dieser Magnetkreis 22 von Fig. 1 wird bei der Auslösung des Schnellauslösers aufgetrennt. Dafür schließt sich jedoch ein neuer Magnetkreis 22a (Fig. 2 und Fig. 3) von dem Dauermagneten 8 über das Magnetjoch 11, den Gehäuseansatz 15 und die Polplatte 9. Dieser Magnetkreis 22a wirkt unterstützend im Sinne der Auslösebewegung, während der ursprüngliche, der Speicherfeder 7 entgegenwirkende Magnetkreis 22 (Fig. 1) seine Wirkung verliert.
  • Dementsprechend bewegt sich der Schlagankerstößel 6 mit der Magnetanordnung, die aus dem ringscheibenförmigen Dauermagneten 8, der ebenfalls ringscheibenförmigen Polplatte 9 und dem oberen Magnetjoch 11 besteht, in der in Fig. 2 gezeigten Zwischenstellung nach einer Auslösung des Schnellauslösers 1 durch das Magnetfeld der Auslöserspule 2 so in den zylindrischen Ansatz 15 des Gehäuses 3 hinein, daß der Magnetkreis 22 (Fig. 1) über den unteren Teil 3a der Gehäusewandung, die untere Polplatte 5 und den Magnetkern 4 allmählich unterbrochen wird, bis er im entspannten oder ausgelösten Zustand des Schnellauslösers gemäß Fig. 3 nur noch zwischen dem Dauermagneten 8 und dem engeren Teil 21 der Wandung im Bereich des oberen Gehäuseansatzes 15 (Magnetkreis 22a) vollständig kurzgeschlossen ist.
  • Dies wird dadurch erreicht, daß das Gehäuse 3, wie in Fig. 1 bis 3 im einzelnen zu erkennen ist, oberhalb der Auslöserspule 2 den zylindrischen Ansatz 15 geringeren Durchmessers aufweist, dessen Wandungsteil 21 gegen den Dauermagneten 8 und das Magnetjoch 11 nach innen zurückspringt und diese in der gespannten Stellung von Fig. 1 über einen Teil der Höhe mit einem engen ringförmigen Luftspalt 20 derart umgibt, daß der Magnetkreis 22 im gespannten Zustand des Schnellauslösers 1 von dem Dauermagneten 8 mit Polplatte 9 und Magnetjoch 11 über den Gehäuseansatz 15 und die Wandung des Gehäuses 3, weiter über die untere Polplatte 5 und den Magnetkern 4 geschlossen ist.
  • Zu Beginn einer Auslösebewegung (Fig. 2) wird der Dauermagnet 8 mit Polplatte 9 und Magnetjoch 11 durch das Magnetfeld der Auslöserspule 2 von dem Magnetkern 4 in Auslöserichtung 6b abgehoben und zusammen mit dem Schlagankerstößel 6 durch die auf diesen einwirkende Speicherdruckfeder 7 und den sich zum Ansatz 15 aufbauenden geschlossenen Magnetkreis 22a in den Ansatz 15 des Gehäuses 3 hineinbewegt, so daß der Magnetkreis 22 über die Gehäusewandung 3a, die untere Polplatte 5 und den Magnetkern 4 zunehmend unterbrochen wird, bis der Ansatz 15 des Gehäuses 3 den Dauermagneten 8 im ausgelösten Zustand des Schnellauslösers 1 von Fig. 3 über seine gesamte Länge bzw. Höhe umschließt und damit der Magnetkreis 22a von dem Dauermagneten 8 über die Wandung 21 des Gehäuseansatzes 15 kurzgeschlossen ist.
  • Der Abstand zwischen der Abdeckkappe 13 der Kunststoffkappe 12 und der Stirnfläche 23 des Gehäuseansatzes 15 ist im übrigen in der gespannten Stellung des Schnellauslösers 1 von Fig. 1 ebenso wie der Abstand zwischen der Gleithülse 14 und dem Magnetjoch 11 so bemessen, daß die Kunststoffkappe 12 zusammen mit der Gleithülse 14 einen Überhub 19 bis zum Aufsitzen auf dem Gehäuseansatz 15 ausführen kann.
  • Zur einfachen Montage des Schnellauslösers 1 trägt im übrigen maßgeblich bei, daß die Gleithülse 14 am Schaft des Schlagankerstößels 6 mittels des Spannringes 19 unter dem Druck der Dämpferdruckfeder 18 anschlagbegrenzt gesichert ist.
  • Beim Zusammenbau solcher Schnellauslöser 1 kann daher in einfacher Weise so vorgegangen werden, daß die untere Polplatte 5 mit dem die Auslöserspule 2 durchsetzenden hülsenförmigen Magnetkern 4 und dem in die hülsenförmige Öffnung 24 am Magnetkern 4 zusammen mit der Speicherdruckfeder 7 eingeschobenen Schlagankerstößel 6, ferner mit der auf dem Schlagankerstößel 6 sitzenden Magnetanordnung, die aus unmagnetischer Scheibe 10, Polplatte 9, Dauermagnet 8 und Magnetjoch 11 besteht und unter Einschluß der Scheibe 10 mit der Polplatte 9 am Magnetkern 4 anliegt, zu einer Montageeinheit zusammengefügt wird, die auch die Auslöserspule 2 umfaßt und zusammen mit dieser unter Einschluß der Dämpferdruckfeder 18 und der Gleithülse 14 auf dem Schaft des Schlagankerstößels 6 mittels des Spannringes 30 gesichert wird.
  • Diese aus den vorstehend aufgezählten Bauteilen bestehende Montageeinheit kann in die zylindrische Öffnung 25 am Gehäuse 3 des Schnellauslösers 1 von der Gehäuseunterseite her eingeschoben werden bis zum Anschlag der unteren Polplatte 5 an einem von der Gehäuseinnenwand hervorspringenden Absatz 26, woraufhin die Polplatte 5 am unteren Ende des Gehäuses verkörnt wird, um anschließend die Abdeckkappe 13 der Kunststoffkappe 12 am gegenüberliegenden Ende mit der Gleithülse 14 fest zu verbinden, womit der Zusammenbau des Schnellauslösers bereits beendet ist.

Claims (11)

  1. Elektromagnetischer Schnellauslöser für elektrische Schaltgeräte mit einem Gehäuse aus ferromagnetischem Material mit einer Polplatte als unterer Abschluß, mit einem ringscheibenförmigen Dauermagneten und mit einem Schlagankerstößel für die Betätigung eines Schalters oder dergleichen, der von einer elektrischen Auslöserspule umgeben ist, deren Wicklung von einem Laststrom durchflossen wird, und mit einer Speicherdruckfeder, die die Bewegung des Schlagankerstößels in die Auslösestellung unterstützt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetkern (4) in Form einer rohrförmigen Hülse aus ferromagnetischem Material von der unteren Polplatte (5) aufragt und die Auslöserspule (2) über deren gesamte Länge koaxial durchsetzt, daß der Schlagankerstößel (6) aus einem unmagnetischen Werkstoff besteht, und daß der Dauermagnet (8) an dem Schlagankerstößel (6) oberhalb der Auslöserspule (2) mit einem Luftspalt (20) gegenüber der Wandung (3a, 21) des Gehäuses (3) so angeordnet ist, daß im gespannten Zustand des Schnellauslösers der Magnetkreis (22) von dem Dauermagneten (8) über den Magnetkern (4), die untere Polplatte (5) und einen die Auslöserspule (2) umgebenden unteren Teil (3a) der Wandung des Gehäuses (3) geschlossen ist, und daß im entspannten oder ausgelösten Zustand der Magnetkreis (22a) zwischen dem Dauermagneten (8) und einem sich in axialer Verlängerung der Auslöserspule (2) erstreckenden oberen engeren Teil (21) der Wandung des Gehäuses (3) kurzgeschlossen ist.
  2. Elektromagnetischer Schnellauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagankerstößel (6) einen Anschlag (6a) zur Mitnahme des Dauermagneten (8) in Auslöserichtung (6b) des Schlagankerstößels (6) aufweist.
  3. Elektromagnetischer Schnellauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagankerstößel (6) in dem von der unteren Polplatte (5) des Gehäuses (3) aufragenden Magnetkern (4) gegen den Druck der Speicherdruckfeder (7) teleskopartig koaxial verschiebbar geführt ist.
  4. Elektromagnetischer Schnellauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicherdruckfeder (7) eine Schraubendruckfeder in dem hülsenförmigen Magnetkern (4) zwischen der unteren Polplatte (5) und dem unteren Ende des Schlagankerstößels (6) angeordnet ist.
  5. Elektromagnetischer Schnellauslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (8) an dem Schlagankerstössel (6) zwischen einer ferromagnetischen Polplatte (9) und einem scheibenförmigen Magnetjoch (11) aus ferromagnetischem Werkstoff angeordnet ist.
  6. Elektromagnetischer Schnellauslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (8) bzw. die Anordnung von Dauermagnet (8) mit ferromagnetischer Polplatte (9) und Magnetjoch (11) mit einer dünnen Scheibe (10) aus unmagnetischem Material als Dämpfungsmittel für die Auflage der Polplatte (9) am stirnseitigen Ende des Magnetkernes (4) versehen ist.
  7. Elektromagnetischer Schnellauslöser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) oberhalb der Auslöserspule (2) einen zylindrischen Ansatz (15) geringeren Durchmessers als oberen Teil (21) der Wandung des Gehäuses (3) aufweist, der gegen den Dauermagneten (8) nach innen zurückspringt und diesen oder dessen Magnetjoch (11) über einen Teil der Höhe mit einem ringförmigen Luftspalt (20) derart umgibt, daß der Ansatz (15) den Dauermagneten (8) im ausgelösten Zustand des Schnellauslösers (1) über die gesamte Länge bzw. Höhe umschließt und der Magnetkreis (22a) von dem Dauermagneten (8) über die Wandung (21) des Gehäuseansatzes (15) unmittelbar kurzgeschlossen ist.
  8. Elektromagnetischer Schnellauslöser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (3) am oberen Ende des Schlagankerstößels (6) mit einer den zylindrischen Ansatz (14) des Gehäuses (3) übergreifenden Kunststoffkappe (12) versehen ist, die mit einer Gleithülse (14) verbunden ist, die ihrerseits auf dem Schaft des Schlagankerstößels (6) gegen den Druck einer Dämpferdruckfeder (18), die am Dauermagneten (8) bzw. Magnetjoch (11) der Dauermagnetanordnung abgestützt ist, anschlagbegrenzt verschiebbar ist und einen nach außen hervorspringenden Kragen (16) aufweist, der in der ausgelösten Stellung des Schnellauslösers (1) unter der Wirkung der Dämpferdruckfeder (18) an einem nach innen gerichteten Widerlagervorsprung (17) am oberen Ende des Gehäuseansatzes (15) zur Anlage kommt.
  9. Elektromagnetischer Schnellauslöser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der unteren Stirnseite der Gleithülse (14) und dem Dauermagneten (8) oder Magnetjoch (11) ebenso wie der Abstand zwischen der Abdeckkappe (13) oder Kunststoffkappe (12) und der Stirnfläche (23) des Gehäuseansatzes (15) in der gespannten Stellung des Schnellauslösers so bemessen ist, daß die Kunststoffkappe (12) zusammen mit der Gleithülse (14) gegen den Druck der Dämpferdruckfeder (18) einen Überhub (19) bis zum Anschlag der Gleithülse (14) an dem Dauermagneten (8) oder Magnetjoch (11) ausführen kann.
  10. Elektromagnetischer Schnellauslöser nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleithülse (14) am Schaftende des Schlagankerstößels (6) mittels eines Spannringes (30) unter dem Druck der Dämpferdruckfeder (18) anschlagbegrenzt gesichert ist.
  11. Elektromagnetischer Schnellauslöser nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Polplatte (5) mit dem die Auslöserspule (2) durchsetzenden hülsenförmigen Magnetkern (4) und dem in die hülsenförmige Öffnung (24) am Magnetkern (4) zusammen mit der Speicherdruckfeder (7) eingeschobenen Schlagankerstößel (6), ferner mit der auf dem Schlagankerstößel (6) sitzenden Magnetanordnung, die aus Polplatte (9) mit unmagnetischer Scheibe (10), Dauermagnet (8) und Magnetjoch (11) besteht und mit der Polplatte (9) unter Einschluß der unmagnetischen Scheibe (10) am Magnetkern (4) anliegt, und weiterhin mit der unter Einschluß der Dämpferdruckfeder (18) auf dem Schaft des Schlagankerstößels (6) mittels des Spannringes (30) gesicherten Gleithülse (14) für die Kunststoffkappe (12) eine Montageeinheit bildet, die in die zylindrische Öffnung (25) am Gehäuse (3) des Schnellauslösers (1) von der Gehäuseunterseite her einschiebbar ist bis zum Anschlag der unteren Polplatte (5) an einem von der Gehäuseinnenwand hervorspringenden Absatz (26), woraufhin die Polplatte (5) am unteren Ende des Gehäuses (3) verkörnt und anschließend die Abdeckkappe (13) der Kunststoffkappe (12) am gegenüberliegenden Ende mit der Gleithülse (14) fest verbunden wird.
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