EP0829896A2 - Magnetic trip device, in particular for a fault current circuit breaker - Google Patents

Magnetic trip device, in particular for a fault current circuit breaker Download PDF

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EP0829896A2
EP0829896A2 EP97810591A EP97810591A EP0829896A2 EP 0829896 A2 EP0829896 A2 EP 0829896A2 EP 97810591 A EP97810591 A EP 97810591A EP 97810591 A EP97810591 A EP 97810591A EP 0829896 A2 EP0829896 A2 EP 0829896A2
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EP
European Patent Office
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magnetic
magnetic release
release according
spring
yoke
Prior art date
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EP97810591A
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German (de)
French (fr)
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EP0829896A3 (en
EP0829896B1 (en
Inventor
Dominique Girardin
Siegfried Mayer
Siegfried Münzer
Gerhard Schneider
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.)
ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB CMC Carl Meier AG
CMC Carl Maier and Cie AG
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Publication of EP0829896A3 publication Critical patent/EP0829896A3/en
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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

Definitions

  • the invention is based on a magnetic release, especially for a residual current circuit breaker (FI switch), according to the preamble of claim 1.
  • a magnetic trigger has a magnetic supplied by a permanent magnet Circle with a U-shaped yoke and with a in the closed state of the magnetic circuit, the ends of the U bridging hinged anchors. If a trigger variable occurs, about a fault current, is in one on one of the two Leg of the U inserted trigger coil fed a signal. This signal creates a magnetic in the trip coil Flux, which is the magnetic generated by permanent magnets Continuous flow at the anchor location weakens. That of a biased one Spring loaded anchors will weaken the magnetic Continuous flow lifted from the yoke and around a bearing axis pivoted. Here he loosens a ram to the mechanical one Actuation of a device. With an FI switch, this works Pestle on a key switch, which is opening a contact arrangement of the FI switch.
  • the invention takes on a prior art of magnetic releases for FI switch reference, such as in DE-A1-38 38 444 is described.
  • the anchor is on the connecting bridge attached to a U-shaped leaf spring, whose legs are held on an anchor bearing.
  • This magnetic release also needs the tension spring generating the preload additionally one relatively complicated trained leaf spring.
  • a magnetic release described in DE-A1-41 11 092 has one by means of an armature bracket shaft rotatably and with a preloaded tension spring loaded anchor.
  • the wave has a rectangular mandrel caulked in the anchor and is guided in two side guides of an anchor holder.
  • the magnetic trigger also requires the shaft and the anchor and the shaft non-positively coupling thorn.
  • the task is based on a magnetic release, in particular for an FI switch of the type mentioned at the beginning, which is characterized by a simple structure and the lowest possible Number of components distinguished.
  • the magnetic release according to the invention by use a coiled spiral spring and by arranging the winding axis this spiral spring on the extension one for pivoting the Ankers required tilting edge parts, such as an additional spring or saved as rotatable bearing brackets.
  • the spiral spiral spring stands for a force-transmitting Pestle available and can also be used to reload the Reload energy required after a triggering process be effectively dampened.
  • that forms spiral spiral spring but a bearing hinge for the anchor and positions the anchor using a simple bracket extremely effective at the same time.
  • the anchor can then also be a simple shape with evenly distributed mass. This gives good vibration resistance and good Setting bandwidth of the magnetic release according to the invention reached.
  • the tipping edge by a magnetically insulating spacing of the two Yoke plates any bolts needed can be formed anyway does not apply to one equipped with such a yoke Magnetic trigger an additional component for the tipping edge.
  • the bolt between the two yoke plates can then be used a defined air gap can be set that the Use an otherwise usually between the two yoke plates disc-shaped diaphragm can be dispensed with makes.
  • Magnetic release has a trough-shaped bottom 1 and a cover 2 existing insulating housing.
  • a cylindrical plunger 4 is used in the lid 2 in the lid 2 in the lid 2 .
  • the plunger 4 has thickened lower end, which on a cuboid trained armature 5 of a magnetic circuit.
  • the upward end of the plunger 4 does not work Switch lock shown on a contact arrangement of a not FI switch shown.
  • the magnetic circuit also has a sheet metal 7, 8 containing U-shaped yoke 9.
  • the two yoke sheets are made with a non-magnetic material, for example a nickel alloy, existing bolt 10 approximately Welding at a distance of typically 50 to 100 ⁇ m fixed to each other. Through additional magnetically non-conductive Welding, soldering or gluing can reduce mechanical stability of the yoke 9 can be increased.
  • the one formed by the distance Air gap usually takes over the function of one used, membrane-shaped diaphragm.
  • the two yoke plates 7, 8 are each angled such that the yoke 9 has a V-shape in the region of the bend.
  • Between the two legs of the V is shaped as a prismatoid Permanent magnet 11 arranged with flat pole faces.
  • the two The pole faces are each on one of the two legs of the V on.
  • Such an arrangement is characterized in that the permanent magnetic flux is particularly good and without substantial leakage losses are coupled into the yoke 9, and that the permanent magnet 11 automatically and without additional tools positioned in the correct position.
  • the Magnet 11 can have a triangular or trapezoidal base have, the base of the triangle or trapezoid not necessarily straightforward, but also if necessary can be curved, for example in the form of a circular arc. In any case, however, the side faces of the triangle or Trapezes assigned to the pole faces of the magnet.
  • This intermediate floor has two on its top webs 13, 14 running parallel to one another. Between both webs is an unmarked opening and one also not designated material recess provided, which carries out the end sections of the yoke 9 containing U serve.
  • a yoke plate 7 formed Leg 15 of the U is one of an electrical signal excitable trigger coil 16 inserted. This trigger coil is with With the help of two power connections 17 led through the floor 1 supplied with electrical power, which occurs when a Residual current is formed in a summation current transformer.
  • This spring element 18 is designed as a double spring Designated spring element.
  • This spring element 18 contains two cylindrical, mirror-symmetrically arranged coil springs 19, 20 with typically up to 10 turns each. As below is described, the double spring is subjected to bending. Instead of the coil springs, others can coiled spiral springs, such as spiral springs, can be used. Instead of a double spring, a simple spiral one can also be used Bending spring as spring element 18 in the magnetic release according to the Invention are used.
  • Each spring 19 or 20 is in one Material recess 21 or 22 mounted, which in the web 13th or 14 is molded. The spring element 18 loads the armature 5 before triggering the magnetic release with a pre-tensioning force.
  • the Armature 5 before triggering the magnetic trigger on the ends of the U on and the armature 5 is then by the spring element 18 with a Preload loaded.
  • the magnetic circuit is then closed and the permanent magnetic flux is from permanent magnets 11 for example via the yoke plate 7, the leg 15 of the plate 7, the anchor 5 and the yoke plate 8 (Fig.1) back to Permanent magnets guided.
  • a fault current weakens the magnetic field in the release coil 16 fed current signal the field of the magnetic circuit in the Area of anchor 5.
  • the anchor 5 is under the effect of Spring element 18 tilted and leads - as can be seen from Fig.3 is - the plunger upwards, which is then opened by the switch lock, not shown, turns off the RCCB causes.
  • the armature 5 is open a tilting edge 23 formed by the pin 10 is pivotally mounted is, and that at least the winding axis of the winding Bending spring 19 is aligned in the extension of the tipping edge 23.
  • the coiled spiral spring 19 has two legs 24, 25, of which the leg 24 is fixed in the material recess 21 of the Web 13 is held and - as in particular Figures 2 and 3 can be removed - the leg 25 with an axially guided Section 26 in a holder of the groove 27 Anchor 5 is mounted.
  • the armature 5 When triggered, the armature 5 is then counterclockwise around the Tilting edge 23 tilted and the plunger 4 upwards from the Housing led up to the state of the Magnetic release is reached. Because the winding axis of the winding Spiral spring 19 is aligned in the extension of the tipping edge 23, and since the spiral spiral spring with its leg 24 in the Material recess 21 fixed and the armature 5 at the same time axially guided section 26 of the leg 24 is held, the spiral spiral spring 19 as a bearing hinge for the armature 5. a undesired sliding of the armature 5 on the tilting edge 23 when Trigger and when reloading the magnetic trigger is like this largely avoided.
  • spiral spring 19 not only serves to store and hold the anchor, but at the same time also generates force for the tappet 4 and when reloading the relieves mechanically supplied reloading energy parts of the magnetic release, such as additional springs or rotary bearings, be saved.
  • a particularly safe storage of the two spiral springs 19, 20 is achieved when each as a cylindrical coil spring are formed and each on an axially guided fixed bearing bolts are held.
  • Such a bearing pin can in the two spiral springs 19, 20 holding Intermediate floor 12 may be formed.
  • Fig.4 such is the coiled spiral spring 19 bearing bolt with the reference number 29 designated.
  • leg 25 It is advantageous to attach the leg 25 near the anchor, because then its axially directed section 26 is short and at the same time undesirable radial and axial forces from the Spring are largely kept away.
  • a particularly safe one Power transmission of the springs 19, 20 is guaranteed if the two legs of the springs 19, 20 each tangentially to apply their turns. At the same time, such a spring can be used easy to manufacture.
  • the leg 24 is advantageous radially on the turns start.

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Abstract

A magnetic release or trip includes a magnetic circuit fed by a permanent magnet (11) and containing a U-shaped yoke (9) and an armature (5) bridging the ends of the 'U' of the yoke in the closed state of the magnetic circuit; also included is a pre-tensioned spring element for biasing the armature against the force of the permanent magnet. At least one coil-spring (19,20) of the spring element (18) has a winding axis aligned in the extension of the tilting edge (23) for hinge-mounting of the armature and including two limbs (24,25), the first (24) being held stationary and the second (25) being mounted in a retainer of the armature (5).

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Magnetauslöser, insbesondere für einen Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter), nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein solcher Magnetauslöser weist einen von einem Permanentmagneten gespeisten magnetischen Kreis mit einem U-förmig ausgebildeten Joch und mit einem im geschlossenen Zustand des magnetischen Kreises die Enden des U überbrückenden Klappanker auf. Beim Auftreten einer Auslösegrösse, etwa eines Fehlerstroms, wird in eine auf einen der beiden Schenkel des U gesteckte Auslösespule ein Signal eingespeist. Dieses Signal erzeugt in der Auslösespule einen magnetischen Fluss, welcher den von Permanentmagneten erzeugten magnetischen Dauerfluss am Ort des Ankers schwächt. Der von einer vorgespannten Feder belastete Anker wird bei der Schwächung des magnetischen Dauerflusses vom Joch abgehoben und um eine Lagerachse geschwenkt. Hierbei löst er einen Stössel zur mechanischen Betätigung eines Gerätes aus. Bei einem FI-Schalter wirkt dieser Stössel auf ein Schaltschloss, welcher das Öffnen einer Kontaktanordnung des FI-Schalters veranlasst.The invention is based on a magnetic release, especially for a residual current circuit breaker (FI switch), according to the preamble of claim 1. Such a magnetic trigger has a magnetic supplied by a permanent magnet Circle with a U-shaped yoke and with a in the closed state of the magnetic circuit, the ends of the U bridging hinged anchors. If a trigger variable occurs, about a fault current, is in one on one of the two Leg of the U inserted trigger coil fed a signal. This signal creates a magnetic in the trip coil Flux, which is the magnetic generated by permanent magnets Continuous flow at the anchor location weakens. That of a biased one Spring loaded anchors will weaken the magnetic Continuous flow lifted from the yoke and around a bearing axis pivoted. Here he loosens a ram to the mechanical one Actuation of a device. With an FI switch, this works Pestle on a key switch, which is opening a contact arrangement of the FI switch.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Die Erfindung nimmt auf einen Stand der Technik von Magnetauslösern für FI-Schalter Bezug, wie er etwa in DE-A1-38 38 444 beschrieben ist. Bei diesem Magnetauslöser ist der Anker am Verbindungssteg einer U-förmig ausgebildeten Blattfeder befestigt, deren Schenkel auf einem Ankerlager gehaltert sind. Beim Auslösen erreicht der durch eine vorgespannte Zugfeder belastete Anker nach sehr kurzem Weg eine Lagerkante des Ankerlagers und kippt dann um diese Lagerkante ab. Dieser Magnetauslöser benötigt neben der die Vorspannkraft erzeugenden Zugfeder zusätzlich eine relativ kompliziert ausgebildete Blattfeder.The invention takes on a prior art of magnetic releases for FI switch reference, such as in DE-A1-38 38 444 is described. With this magnetic release, the anchor is on the connecting bridge attached to a U-shaped leaf spring, whose legs are held on an anchor bearing. When triggered reaches the anchor loaded by a preloaded tension spring after a very short distance a bearing edge of the anchor bearing and tilts then around this bearing edge. This magnetic release also needs the tension spring generating the preload additionally one relatively complicated trained leaf spring.

Ein in DE-A1-41 11 092 beschriebener Magnetauslöser weist einen mittels einer Ankerhalterungswelle drehbar gelagerten und mit einer vorgespannten Zugfeder belasteten Anker auf. Die Welle verfügt über einen im Anker verstemmten rechteckigen Dorn und ist in zwei seitlichen Führungen eines Ankerhalters geführt. Dieser Magnetauslöser benötigt neben der vorgespannten Zugfeder zusätzlich die Welle und den den Anker und die Welle kraftschlüssig koppelnden Dorn.A magnetic release described in DE-A1-41 11 092 has one by means of an armature bracket shaft rotatably and with a preloaded tension spring loaded anchor. The wave has a rectangular mandrel caulked in the anchor and is guided in two side guides of an anchor holder. This In addition to the pre-tensioned tension spring, the magnetic trigger also requires the shaft and the anchor and the shaft non-positively coupling thorn.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetauslöser, insbesondere für einen FI-Schalter, der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher sich durch einfachen Aufbau und eine möglichst geringe Anzahl an Bauteilen auszeichnet.The invention as set out in the claims the task is based on a magnetic release, in particular for an FI switch of the type mentioned at the beginning, which is characterized by a simple structure and the lowest possible Number of components distinguished.

Beim Magnetauslöser nach der Erfindung werden durch Verwendung einer gewundenen Biegefeder und durch Anordnung der Windungsachse dieser Biegefeder auf der Verlängerung einer zum Schwenken des Ankers benötigten Kippkante Teile, wie eine zusätzliche Feder oder wie drehbare Lagerhalterungen, eingespart. Durch Einsatz der gewundenen Biegefeder steht Kraft für einen kraftübertragenden Stössel zur Verfügung und kann zugleich die zur Wiederladung des Magnetauslösers nach einem Auslösevorgang benötigte Wiederladeenergie wirkungsvoll gedämpft werden. Vor allem bildet die gewundene Biegefeder jedoch ein Lagerscharnier für den Anker und positioniert den Anker mit Hilfe einer einfachen Halterung zugleich äusserst wirksam. Der Anker kann dann zudem eine einfache Form mit gleichmässig verteilter Masse aufweisen. Hierdurch werden eine gute Erschütterungsfestigkeit und eine gute Einstellbandbreite des Magnetauslösers nach der Erfindung erreicht.In the magnetic release according to the invention by use a coiled spiral spring and by arranging the winding axis this spiral spring on the extension one for pivoting the Ankers required tilting edge parts, such as an additional spring or saved as rotatable bearing brackets. By using the spiral spiral spring stands for a force-transmitting Pestle available and can also be used to reload the Reload energy required after a triggering process be effectively dampened. Above all, that forms spiral spiral spring but a bearing hinge for the anchor and positions the anchor using a simple bracket extremely effective at the same time. The anchor can then also be a simple shape with evenly distributed mass. This gives good vibration resistance and good Setting bandwidth of the magnetic release according to the invention reached.

Da bei einem aus zwei Blechen gefertigten Joch die Kippkante durch einen zur magnetisch isolierenden Beabstandung der beiden Jochbleche sowieso benötigten Bolzen gebildet werden kann, entfällt bei einem mit einem derartigen Joch ausgerüsteten Magnetauslöser ein zusätzliches Bauelement für die Kippkante. Zugleich kann dann durch den Bolzen zwischen den beiden Jochblechen ein definierter Luftspalt eingestellt werden, der die Verwendung eines sonst üblicherweise zwischen den beiden Jochblechen eingesetzten scheibenförmigen Diaphragmas entbehrlich macht.As for a yoke made from two sheets, the tipping edge by a magnetically insulating spacing of the two Yoke plates any bolts needed can be formed anyway does not apply to one equipped with such a yoke Magnetic trigger an additional component for the tipping edge. At the same time, the bolt between the two yoke plates can then be used a defined air gap can be set that the Use an otherwise usually between the two yoke plates disc-shaped diaphragm can be dispensed with makes.

Eine zusätzliche Vereinfachung des Magnetauslösers nach der Erfindung wird dadurch erreicht, dass die beiden Jochbleche V-förmig abgewinkelt sind, und dass der Permanentmagnet als Prismatoid mit ebenen Polflächen geformt ist und mit seinen Polflächen jeweils an je einem der beiden Schenkel des V anliegt. Der Permanentmagnet positioniert sich dann nach Einbau in den Magnetauslöser selbsttätig, da er durch die Wirkung des im magnetischen Kreises geführten Dauerflusses an die Schenkel des V gepresst wird. Nicht zu vermeidende Luftspalte zwischen den Polflächen des Magneten und den zugeordneten Gegenflächen des Jochs werden so erheblich reduziert. Daher wird die Einkoppelung des magnetischen Dauerflusses in das Joch wesentlich verbessert. Zugleich wird der unerwünschte magnetische Streufluss äusserst gering gehalten. Eine Fixierung des Permanentmagneten entfällt, da sich der Magnet selbsttätig im V in die richtigen Position bringt. Zudem ist nun die Vorzugsrichtung des Magneten leicht zu erkennen und kann der Magnet isotrop oder anisotrop ausgeführt sein. An additional simplification of the magnetic release after the Invention is achieved in that the two yoke sheets are V-shaped are angled, and that the permanent magnet as Prismatoid is shaped with flat pole faces and with its Pole faces each on one of the two legs of the V. The permanent magnet then positions itself in the Magnetic release automatically, because it works through the action of the magnetic circuit guided continuous flow to the legs of the V is pressed. Unavoidable air gaps between the Pole surfaces of the magnet and the associated counter surfaces of the This significantly reduces yokes. Hence the coupling of the permanent magnetic flux in the yoke significantly improved. At the same time, the unwanted magnetic leakage flux becomes utterly kept low. There is no need to fix the permanent magnet, because the magnet automatically moves into the correct position in the V brings. In addition, the preferred direction of the magnet is now slightly too recognize and can run the magnet isotropically or anisotropically be.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und die damit erzielbaren weiteren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig.1
eine Explosionsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Magnetauslösers nach der Erfindung,
Fig.2
eine perspektivische Ansicht des Magnetauslösers gemäss Fig.1 nach dem Entfernen eines Teils seines Gehäuses vor einem Auslösevorgang,
Fig.3
eine etwas veränderte perspektivische Ansicht des Magnetauslösers gemäss Fig.2 nach einem Auslösevorgang, und
Fig.4
eine in Richtung der Windungsachse einer gewundenen Biegefeder ausgeführte Ansicht des Magnetauslösers gemäss Fig.2 nach vollständigem Entfernen seines Gehäuses.
A preferred exemplary embodiment of the invention and the further advantages which can be achieved thereby are explained in more detail below with reference to drawings. Here shows:
Fig. 1
2 shows an exploded view of a preferred embodiment of the magnetic release according to the invention,
Fig. 2
1 shows a perspective view of the magnetic release according to FIG. 1 after a part of its housing has been removed before a release process,
Fig. 3
a somewhat modified perspective view of the magnetic release according to Figure 2 after a release process, and
Fig. 4
a in the direction of the winding axis of a coiled spiral spring view of the magnetic release according to Figure 2 after completely removing its housing.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

In allen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. Der in Fig.1 in Explosionsdarstellung gezeigte Magnetauslöser weist ein aus einem wannenförmigen Boden 1 und einem Deckel 2 bestehendes Isolierstoffgehäuse auf. Im Deckel 2 ist eine Öffnung 3 vorgesehen, welche der vertikalen Führung eines zylinderförmigen Stössels 4 dient. Der Stössel 4 weist ein verdicktes unteres Ende auf, welches auf einem quaderförmig ausgebildeten Anker 5 eines magnetischen Kreises aufsitzt. Das nach oben gerichtete Ende des Stössels 4 wirkt über ein nicht dargestelltes Schaltschloss auf eine Kontaktanordnung eines nicht dargestellten FI-Schalters. In all figures, the same reference numerals refer to equivalent ones Parts. The shown in Figure 1 in an exploded view Magnetic release has a trough-shaped bottom 1 and a cover 2 existing insulating housing. In the lid 2 there is an opening 3 which is the vertical guide a cylindrical plunger 4 is used. The plunger 4 has thickened lower end, which on a cuboid trained armature 5 of a magnetic circuit. The upward end of the plunger 4 does not work Switch lock shown on a contact arrangement of a not FI switch shown.

Der magnetische Kreis weist ferner ein zwei Bleche 7, 8 enthaltendes, U-förmig ausgebildetes Joch 9 auf. Die beiden Jochbleche sind mit Hilfe eines aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise einer Nickellegierung, bestehenden Bolzens 10 etwa durch Schweissen in einem Abstand von typischerweise 50 bis 100 µm zueinander fixiert. Durch zusätzliche magnetisch nichtleitende Schweiss- Löt- oder Klebstelle kann die mechanische Stabilität des Jochs 9 erhöht werden. Der durch den Abstand gebildete Luftspalt übernimmt die Funktion eines sonst üblicherweise verwendeten, folienförmig ausgebildeten Diaphragmas.The magnetic circuit also has a sheet metal 7, 8 containing U-shaped yoke 9. The two yoke sheets are made with a non-magnetic material, for example a nickel alloy, existing bolt 10 approximately Welding at a distance of typically 50 to 100 µm fixed to each other. Through additional magnetically non-conductive Welding, soldering or gluing can reduce mechanical stability of the yoke 9 can be increased. The one formed by the distance Air gap usually takes over the function of one used, membrane-shaped diaphragm.

Die beiden Jochbleche 7, 8 sind jeweils derart abgewinkelt, dass das Joch 9 im Bereich der Abwinkelung V-Form aufweist. Zwischen den beiden Schenkeln des V ist ein als Prismatoid geformter Permanentmagnet 11 mit ebenen Polflächen angeordnet. Die beiden Polfläche liegen jeweils an je einem der beiden Schenkel des V an. Eine solche Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass zum einen der magnetische Dauerfluss besonders gut und ohne wesentliche Streuverluste ins Joch 9 eingekoppelt wird, und dass sich zum anderen der Permanentmagnet 11 selbsttätig und ohne zusätzliche Hilfsmittel in die richtigen Lage positioniert. Der Magnet 11 kann hierbei dreieckige oder trapezförmige Grundfläche aufweisen, wobei die Basis des Dreiecks oder Trapezes nicht notwendigerweise geradlinig, sondern gegebenenfalls auch gekrümmt, beispielsweise kreisbogenförmig ausgebildet sein kann. In jedem Fall sind jedoch die Seitenflächen des Dreiecks bzw. des Trapezes den Polflächen des Magneten zugeordnet.The two yoke plates 7, 8 are each angled such that the yoke 9 has a V-shape in the region of the bend. Between the two legs of the V is shaped as a prismatoid Permanent magnet 11 arranged with flat pole faces. The two The pole faces are each on one of the two legs of the V on. Such an arrangement is characterized in that the permanent magnetic flux is particularly good and without substantial leakage losses are coupled into the yoke 9, and that the permanent magnet 11 automatically and without additional tools positioned in the correct position. Of the Magnet 11 can have a triangular or trapezoidal base have, the base of the triangle or trapezoid not necessarily straightforward, but also if necessary can be curved, for example in the form of a circular arc. In any case, however, the side faces of the triangle or Trapezes assigned to the pole faces of the magnet.

Mit dem Bezugszeichen 12 ist ein Zwischenboden aus Isolierstoff bezeichnet. Dieser Zwischenboden weist auf seiner Oberseite zwei zueinander parallel verlaufende Stege 13, 14 auf. Zwischen den beiden Stegen ist eine nicht bezeichnete Öffnung sowie eine ebenfalls nicht bezeichnete Materialaussparung vorgesehen, welcher der Durchführung der Endabschnitte des im Joch 9 enthaltenden U dienen. Auf einem vom Jochblech 7 gebildeten Schenkel 15 des U ist eine von einem elektrischen Signal erregbare Auslösespule 16 gesteckt. Diese Auslösespule wird mit Hilfe von zwei durch den Boden 1 geführten Stromanschlüssen 17 mit elektrischer Leistung versorgt, welche beim Auftreten eines Fehlerstroms in einem Summenstromwandler gebildet wird.With the reference numeral 12 is an intermediate floor made of insulating material designated. This intermediate floor has two on its top webs 13, 14 running parallel to one another. Between both webs is an unmarked opening and one also not designated material recess provided, which carries out the end sections of the yoke 9 containing U serve. On a yoke plate 7 formed Leg 15 of the U is one of an electrical signal excitable trigger coil 16 inserted. This trigger coil is with With the help of two power connections 17 led through the floor 1 supplied with electrical power, which occurs when a Residual current is formed in a summation current transformer.

Mit dem Bezugszeichen 18 ist ein als Doppelfeder ausgeführtes Federelement bezeichnet. Dieses Federelement 18 enthält zwei zylindrische, spiegelsymmetrisch angeordnete Schraubenfedern 19, 20 mit typischerweise jeweils bis zu 10 Windungen. Wie nachfolgend beschrieben ist, wird die Doppelfeder auf Biegung beansprucht. Anstelle der Schraubenfedern können daher auch andere gewundene Biegefedern, etwa Spiralfedern, verwendet werden. Anstelle einer Doppelfeder kann auch eine einfache gewundene Biegefeder als Federelement 18 im Magnetauslöser nach der Erfindung eingesetzt werden. Jede Feder 19 bzw. 20 ist in einer Materialausnehmung 21 bzw. 22 gelagert, welche in den Steg 13 bzw. 14 eingeformt ist. Das Federelement 18 belastet den Anker 5 vor dem Auslösen des Magnetauslösers mit eine Vorspannkraft.With the reference numeral 18 is designed as a double spring Designated spring element. This spring element 18 contains two cylindrical, mirror-symmetrically arranged coil springs 19, 20 with typically up to 10 turns each. As below is described, the double spring is subjected to bending. Instead of the coil springs, others can coiled spiral springs, such as spiral springs, can be used. Instead of a double spring, a simple spiral one can also be used Bending spring as spring element 18 in the magnetic release according to the Invention are used. Each spring 19 or 20 is in one Material recess 21 or 22 mounted, which in the web 13th or 14 is molded. The spring element 18 loads the armature 5 before triggering the magnetic release with a pre-tensioning force.

Wie aus den Figuren 2 und 4 entnommen werden kann, liegt der Anker 5 vor dem Auslösen des Magnetauslösers auf den Enden des U auf und ist der Anker 5 dann durch das Federelement 18 mit einer Vorspannkraft belastet. Der magnetische Kreis ist dann geschlossen und der magnetische Dauerfluss wird von Permanentmagneten 11 beispielsweise über das Jochblech 7, den Schenkel 15 des Blechs 7, den Anker 5 und das Jochblech 8 (Fig.1) zurück zum Permanentmagneten geführt. Beim Auftreten eines Fehlerstroms schwächt das magnetische Feld eines in die Auslösespule 16 eingespeisten Stromsignals das Feld des magnetischen Kreises im Bereich des Ankers 5. Der Anker 5 wird unter Wirkung des Federelements 18 gekippt und führt - wie aus Fig.3 ersichtlich ist - den Stössel nach oben, welcher sodann durch Aufschlagen auf das nicht dargestellte Schaltschloss ein Ausschalten des FI-Schutzschalters bewirkt. As can be seen from Figures 2 and 4, the Armature 5 before triggering the magnetic trigger on the ends of the U on and the armature 5 is then by the spring element 18 with a Preload loaded. The magnetic circuit is then closed and the permanent magnetic flux is from permanent magnets 11 for example via the yoke plate 7, the leg 15 of the plate 7, the anchor 5 and the yoke plate 8 (Fig.1) back to Permanent magnets guided. When a fault current occurs weakens the magnetic field in the release coil 16 fed current signal the field of the magnetic circuit in the Area of anchor 5. The anchor 5 is under the effect of Spring element 18 tilted and leads - as can be seen from Fig.3 is - the plunger upwards, which is then opened by the switch lock, not shown, turns off the RCCB causes.

Aus den Figuren 2 und 4 ist ersichtlich, dass der Anker 5 auf einer vom Bolzen 10 gebildeten Kippkante 23 schwenkbar gelagert ist, und dass zumindest die Windungsachse der gewundenen Biegefeder 19 in Verlängerung der Kippkante 23 ausgerichtet ist. Ferner ist aus diesen Figuren und Fig.3 ersichtlich, dass die gewundene Biegefeder 19 zwei Schenkeln 24, 25 aufweist, von denen der Schenkel 24 feststehend in der Materialausnehmung 21 des Stegs 13 gehalten ist und - wie insbesondere den Figuren 2 und 3 entnommen werden kann - der Schenkel 25 mit einem axial geführten Abschnitt 26 in einer als Nut 27 ausgeführten Halterung des Ankers 5 gelagert ist. In dem aus Fig.2 entnehmbaren Zustand des Magnetauslösers vor dem Auslösen ist die ersichtlich im Gegenuhrzeigersinn aus der Zeichenebene heraus gewundene Biegefeder 19 im Windungssinn gespannt, so dass die Aussenflächen der Windungen auf Zug beansprucht sind und die beiden Schenkel 24 und 25 nach unten drücken. Hierdurch wird der Schenkel 24 auf einer Wand der Materialausnehmung 21 fixiert und wirkt der Schenkel 25 mit einem Drehmoment auf den Anker 5.It can be seen from FIGS. 2 and 4 that the armature 5 is open a tilting edge 23 formed by the pin 10 is pivotally mounted is, and that at least the winding axis of the winding Bending spring 19 is aligned in the extension of the tipping edge 23. It can also be seen from these figures and FIG. 3 that the coiled spiral spring 19 has two legs 24, 25, of which the leg 24 is fixed in the material recess 21 of the Web 13 is held and - as in particular Figures 2 and 3 can be removed - the leg 25 with an axially guided Section 26 in a holder of the groove 27 Anchor 5 is mounted. In the state of the The magnetic trigger before the trigger is visible counterclockwise spiral spring 19 in Turning sense tensioned, so that the outer surfaces of the turns are under tension and the two legs 24 and 25 after press down. As a result, the leg 24 on a wall of the Material recess 21 fixes and acts the leg 25 with a Torque on the armature 5.

Beim Auslösen wird dann der Anker 5 im Gegenuhrzeigersinn um die Kippkante 23 gekippt und hierbei der Stössel 4 nach oben aus dem Gehäuse geführt bis der aus Fig.3 ersichtliche Zustand des Magnetauslösers erreicht ist. Da die Windungsachse der gewundenen Biegefeder 19 in Verlängerung der Kippkante 23 ausgerichtet ist, und da die gewundene Biegefeder mit ihrem Schenkel 24 in der Materialausnehmung 21 fixiert und der Anker 5 zugleich am axial geführten Abschnitt 26 des Schenkels 24 gehaltert ist, wirkt die gewundene Biegefeder 19 als Lagerscharnier für den Anker 5. Ein unerwünschtes Gleiten des Ankers 5 auf der Kippkante 23 beim Auslösen und beim Wiederladen des Magnetauslösers wird so weitgehend vermieden. Da die gewundene Biegefeder 19 nicht nur der Lagerung und Halterung des Ankers dient, sondern zugleich auch Kraft für den Stössel 4 erzeugt und beim Wiederladen die von aussen mechanisch zugeführte Wiederladeenergie dämpft, können beim Magnetauslöser Teile, wie zusätzliche Federn oder Drehlager, eingespart werden. When triggered, the armature 5 is then counterclockwise around the Tilting edge 23 tilted and the plunger 4 upwards from the Housing led up to the state of the Magnetic release is reached. Because the winding axis of the winding Spiral spring 19 is aligned in the extension of the tipping edge 23, and since the spiral spiral spring with its leg 24 in the Material recess 21 fixed and the armature 5 at the same time axially guided section 26 of the leg 24 is held, the spiral spiral spring 19 as a bearing hinge for the armature 5. a undesired sliding of the armature 5 on the tilting edge 23 when Trigger and when reloading the magnetic trigger is like this largely avoided. Because the spiral spring 19 not only serves to store and hold the anchor, but at the same time also generates force for the tappet 4 and when reloading the relieves mechanically supplied reloading energy parts of the magnetic release, such as additional springs or rotary bearings, be saved.

Eine besonders symmetrische und daher kräftefreie Lagerung des Ankers 5 wird dann erreicht, wenn das Federelement 18 statt einer gewundenen Biegefeder die zwei aus Fig.1 ersichtlichen in einer Doppelfeder integrierten gewundenen Biegefedern 19 und 20 aufweist. Diese beiden Federn sind gegenläufig gewunden ausgebildet und spiegelsymmetrisch in den Materialausnehmungen 21, 22 angeordnet. Die axial ausgerichteten Abschnitte der auf den Anker 5 wirkenden Schenkel dieser Federn sind Teil eines aus Fig.3 ersichtlichen und in der Nut 27 gehaltenen Verbindungsstegs 28.A particularly symmetrical and therefore force-free mounting of the Armature 5 is reached when the spring element 18 instead of one coiled spiral spring the two shown in Fig.1 in one Has double spring integrated spiral springs 19 and 20. These two springs are wound in opposite directions and mirror-symmetrical in the material recesses 21, 22 arranged. The axially aligned sections of the anchor 5 acting legs of these springs are part of a from Fig.3 apparent and held in the groove 27 connecting web 28th

Eine besonders sichere Lagerung der beiden gewundenen Biegefedern 19, 20 wird erreicht, wenn sie jeweils als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet sind und jeweils auf einem axial geführten feststehenden Lagerbolzen gehalten sind. Ein solcher Lagerbolzen kann in den die beiden gewundenen Biegefedern 19, 20 haltenden Zwischenboden 12 eingeformt sein. In Fig.4 ist ein solcher die gewundene Biegefeder 19 lagernder Bolzen mit dem Bezugszeichen 29 bezeichnet.A particularly safe storage of the two spiral springs 19, 20 is achieved when each as a cylindrical coil spring are formed and each on an axially guided fixed bearing bolts are held. Such a bearing pin can in the two spiral springs 19, 20 holding Intermediate floor 12 may be formed. In Fig.4 such is the coiled spiral spring 19 bearing bolt with the reference number 29 designated.

Es ist von Vorteil, den Schenkel 25 in Ankernähe anzubringen, da dann sein axial gerichteter Abschnitt 26 kurz ausgebildet ist und zugleich unerwünschte radial und axial wirkende Kräfte von der Feder weitgehend ferngehalten werden. Eine besonders sichere Kraftübertragung der Federn 19, 20 ist dann gewährleistet, wenn die beiden Schenkel der Federn 19, 20 jeweils tangential an deren Windungen anzusetzen. Zugleich lässt sich eine solche Feder besonders einfach fertigen. Für eine sichere Halterung der Federn 19, 20 ist es - wie aus den Figuren 2 bis 4 ersichtlich ist - jedoch von Vorteil, den Schenkel 24 radial an den Windungen anzusetzen. It is advantageous to attach the leg 25 near the anchor, because then its axially directed section 26 is short and at the same time undesirable radial and axial forces from the Spring are largely kept away. A particularly safe one Power transmission of the springs 19, 20 is guaranteed if the two legs of the springs 19, 20 each tangentially to apply their turns. At the same time, such a spring can be used easy to manufacture. For a secure mounting of the springs 19, 20 it is - as can be seen from Figures 2 to 4 - however, the leg 24 is advantageous radially on the turns start.

BezugszeichenlisteReference list

  • 1 Boden1 floor
  • 2 Deckel2 lids
  • 3 Öffnung3 opening
  • 4 Stössel4 pestles
  • 5 Anker5 anchors
  • 7, 8 Jochbleche7, 8 yoke sheets
  • 9 Joch9 yokes
  • 10 Bolzen10 bolts
  • 11 Permanentmagnet11 permanent magnet
  • 12 Zwischenboden12 intermediate floor
  • 13, 14 Stege13, 14 webs
  • 15 Schenkel15 legs
  • 16 Auslösespule16 trip coil
  • 17 Stromanschlüsse17 power connections
  • 18 Federelement18 spring element
  • 19, 20 gewundene Biegefedern19, 20 coiled spiral springs
  • 21, 22 Materialausnehmungen21, 22 material recesses
  • 23 Kippkante23 tilting edge
  • 24, 25 Schenkel24, 25 legs
  • 26 AbschnittSection 26
  • 27 Nut27 groove
  • 28 Verbindungssteg28 connecting bridge
  • 29 Lagerbolzen29 bearing bolts

    • Claims (11)

    Magnetauslöser, insbesondere für einen Fehlerstromschutzschalter, mit einem von einem Permanentmagneten (11) gespeisten magnetischen Kreis, enthaltend ein U-förmig ausgebildetes Joch (9) und einen im geschlossenen Zustand des magnetischen Kreises die Enden des U überbrückenden und beim Öffnen des magnetischen Kreises auf einer Kippkante (23) schwenkbar gelagerten Anker (5), und mit einem vorgespannten Federelement (18) zur Belastung des Ankers (5) entgegen einer vom Permanentmagneten (11) erzeugten Kraft, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (18) mindestens eine gewundene Biegefeder (19, 20) aufweist mit einer in Verlängerung der Kippkante (23) ausgerichteten Windungsachse und mit zwei Schenkeln (24, 25), von denen ein erster (24) feststehend gehalten ist und ein zweiter (25) mit einem axial geführten Abschnitt (26) in einer Halterung des Ankers (5) gelagert ist.Magnetic release, especially for a residual current circuit breaker, with one of a permanent magnet (11) powered magnetic circuit containing a U-shaped trained yoke (9) and one in the closed state of the magnetic circuit bridging the ends of the U and when opening the magnetic circuit on a tipping edge (23) pivotably mounted armature (5), and with a preloaded spring element (18) for loading the armature (5) against a force generated by the permanent magnet (11), characterized in that the spring element (18) has at least one spiral spiral spring (19, 20) one aligned in the extension of the tipping edge (23) Winding axis and with two legs (24, 25), one of which the first (24) is held stationary and a second (25) with an axially guided section (26) in a holder the armature (5) is mounted. Magnetauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung eine axial erstreckte Nut (27) aufweist.Magnetic release according to claim 1, characterized in that the holder has an axially extending groove (27). Magnetauslöser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine gewundene Biegefeder (19, 20) als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet ist.Magnetic release according to one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the at least one spiral spiral spring (19, 20) designed as a cylindrical coil spring is. Magnetauslöser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise zunächst in tangentialer Richtung geführte zweite Schenkel (25) ankerseitig an den Windungen der mindestens einen Schraubenfeder (19, 20) angesetzt ist.Magnetic release according to claim 3, characterized in that which is preferably initially guided in the tangential direction second leg (25) on the anchor side on the turns of the at least one coil spring (19, 20) is attached. Magnetauslöser nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zylindrische Schraubenfeder (19, 20) auf einem axial geführten feststehenden Lagerbolzen (29) gehalten ist. Magnetic release according to one of claims 4 or 5, characterized characterized in that the at least one cylindrical Coil spring (19, 20) on an axially guided fixed bearing pin (29) is held. Magnetauslöser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbolzen (29) in einen die mindestens eine zylindrische Schraubenfeder (19, 20) haltenden, feststehenden Zwischenboden (12) eingeformt ist.Magnetic release according to claim 5, characterized in that the bearing pin (29) into one of the at least one cylindrical Fixed coil spring (19, 20) Intermediate floor (12) is molded. Magnetauslöser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenboden (12) mindestens eine nutförmige Materialausnehmung (21, 22) aufweist, welche der Aufnahme der Windungen und des ersten Schenkels (24) der mindestens einen zylindrischen Schraubenfeder (19, 20) dient.Magnetic release according to claim 6, characterized in that the intermediate floor (12) has at least one groove-shaped one Has material recess (21, 22), which of the recording the turns and the first leg (24) of the at least a cylindrical coil spring (19, 20) is used. Magnetauslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (18) zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete, gewundene Biegefedern (19, 20) mit jeweils einem den axial geführten Abschnitt (26) enthaltenden zweiten Schenkel (25) und jeweils einem ersten Schenkel (24) aufweist.Magnetic release according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the spring element (18) two in axial Spiral spiral springs spaced from each other (19, 20) each with an axially guided section (26) containing second leg (25) and one each has first leg (24). Magnetauslöser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axial geführten Abschnitte (26) Teil eines in der Halterung des Anker (5) gelagerten Verbindungsstegs (28) sind.Magnetic release according to claim 8, characterized in that the axially guided sections (26) part of one in the Bracket of the anchor (5) mounted connecting web (28) are. Magnetauslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippkante (23) von einem zwei magnetisch gegeneinander isolierte Bleche (7, 8) des Jochs (9) mechanisch miteinander verbindenden Bolzen (10) gebildet ist.Magnetic release according to one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the tilting edge (23) of a two Sheets (7, 8) of the yoke that are magnetically insulated from one another (9) mechanically connecting bolts (10) are formed is. Magnetauslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit zwei magnetisch gegeneinander isolierten Jochblechen (7, 8), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Jochbleche V-förmig abgewinkelt ausgeführt sind, und dass der Permanentmagnet (11) als Prismatoid mit ebenen Polflächen geformt ist und mit den Polflächen jeweils an je einem der beiden Schenkel des V anliegt.Magnetic release according to one of claims 1 to 10 with two yoke sheets (7, 8) magnetically insulated from each other, characterized in that the two yoke sheets are V-shaped are angled, and that the permanent magnet (11) is shaped as a prismatoid with flat pole faces and with the pole faces on each of the two legs of the V is present.
    EP97810591A 1996-09-12 1997-08-21 Magnetic trip device, in particular for a fault current circuit breaker Expired - Lifetime EP0829896B1 (en)

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