EP0885450B1 - Elektromagnetisches schaltgerät - Google Patents

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EP0885450B1
EP0885450B1 EP97915302A EP97915302A EP0885450B1 EP 0885450 B1 EP0885450 B1 EP 0885450B1 EP 97915302 A EP97915302 A EP 97915302A EP 97915302 A EP97915302 A EP 97915302A EP 0885450 B1 EP0885450 B1 EP 0885450B1
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EP
European Patent Office
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armature
core part
inner yoke
plunger core
yoke
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EP97915302A
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English (en)
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Ralph-Ronald GÖBEL
Norbert SÖRGEL
Hans Pfab
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
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    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/22—Polarised relays
    • H01H51/2209—Polarised relays with rectilinearly movable armature

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic Switchgear in which an armature in an electromagnetic Block at one end of a plunger core part with an anchor plate is provided, a winding around a bobbin is wound, in the axial opening of the plunger part the armature is inserted axially displaceable, an inner Yoke is arranged around the winding and the outer one Surface of the anchor plate facing the anchor, a outer yoke is arranged so that it is the inner yoke opposite, with a permanent magnet between them is inserted, and that it faces part of the inner yoke which is opposite the anchor plate, around the Limit displacement, and moving contacts one Contact blocks through a coupling device by means of displacement the anchor are caused to make contact with stationary Establish or interrupt contacts.
  • the generic switching device is from DE 39 08 319 A1 known.
  • the outer yoke is U-shaped. It is opposite the other end of the plunger core part, that it is perpendicular and adjacent to it.
  • a magnetic The cylinder is in the axial opening of the Coil body used, this version has reduced Attractive forces during winding deenergization. At the same time, the attractions of the winding excitation increased with the rated current, making a highly efficient Actuation is achieved.
  • the electromagnetic block here includes an armature, the one Plunger core and two anchor plates, which on the both ends of the plunger are attached. Also heard to the electromagnetic block one around the plunger core of the anchor wound winding, inner yokes on the circumference of the Winding and are arranged between the two anchor plates, and outer yokes arranged outside the inner yokes are. There are permanent magnets between the inner and outer yokes inserted.
  • the core here is between a forward one and moved to a rearward position while retained by the inner and outer yokes when the winding is excited or de-energized and a contactor is operated to make or close a contact interrupt.
  • the magnetic flux of the permanent magnet superimposes the flow of the winding either positive or negative. With this arrangement, however, there must always be gaps or permanent magnets in the magnetic flux of the Winding.
  • the invention has for its object an electrical Switchgear of the type mentioned above with a magnet system, especially a DC magnet system with permanent magnet support to create that with low power dissipation and small space requirement several NC and NO contacts operated efficiently.
  • the inner Yoke is also designed such that it is the other End of the plunger part facing such that it perpendicular and adjacent to this, and that a magnetic Cylinder, which has an axial length that is sufficiently larger than the wall thickness of the yoke on the yoke Part facing this other end of the plunger core part is in the axially extending opening of the coil body, surrounding the other of the plunger part used is so that it is at the level of that part of the inner Yokes facing the outer end of the plunger core part is, lies.
  • the axial length of the magnetic cylinder is sufficient is greater than the wall thickness of the yoke on the yoke Part facing this other end of the plunger core part is a sufficient magnetic conductance for the transition the magnetic lines of force between the yoke and the Immersion core part guaranteed.
  • the expression "sufficiently large” includes the requirement for a sufficient magnetic Conductance and is not a minimum ratio between the axial length of the magnetic cylinder and the wall thickness of the Understand yokes because this ratio also depends on the width of the yoke.
  • DE-AS 1 140 622 discloses a plunger core with a cavity to accommodate a return spring.
  • the electromagnetic block 1 is one Switchgear shown according to the present invention. This is arranged in a lower housing part 2 according to FIG. 3.4, that is open at the top, not to one here shown contact block set up by the electromagnetic Block 1 is operated.
  • the electromagnetic Block 1 comprises a coil winding body 3 with one Contact block facing upper 4 and one facing away from it lower flange 5.
  • Around the coil winding body 3 is a winding 6 wound.
  • the coil winding body 3 has an axial opening 7 and is part of a coil former 8, to which the connections for the winding 6 are attached.
  • a plunger core part 9 of an armature 10 slidably inserted.
  • the end of the plunger core has an anchor plate 11 on it cylindrical extension 12.
  • the lower, the bottom of the lower housing part 2 facing plunger part end has a cylindrical Recess 13 for receiving a not shown Impression spring on the other hand on the lower housing part 2 supports and the contacts of the contact block in the de-energized State of the electromagnetic block 1 in the OFF state holds.
  • On opposite sides of the winding 6 and this closely adjacent is a U-shaped yoke half 14 of an inner yoke 15 is arranged. Both halves of the yoke 14 are formed from a plate-shaped central part 16, at the ends of legs 17, 18 continue at right angles.
  • the middle parts run 16 parallel to the plunger core part 9 between the flanges 4.5, while the upper leg facing the contact block 17 vertically aligned on the outer surface of the upper flange 4 to the plunger core part 9 and are almost up to the cylindrical coil winding body 3 with the axial Extend opening 7.
  • This is on the bottom of the Lower part 2 facing the side of a magnetic cylinder, here designed as a socket 19, which is at a slight distance is around the plunger core part 9 and one over has the lower flange 5 extending overhang that the lower leg 18 of the inner yoke halves 14 positively reach around.
  • the upper ones are Leg 17 closer to the winding 6 than the armature plate 11.
  • the upper flange 4 projects over the outer surfaces of the upper Leg 17 and provides a stop for the anchor plate 11 20 represents a small amount when the anchor 10 is tightened Gap is ensured.
  • An outer yoke 21 is arranged on the outside around the inner yoke 15, two plate-shaped permanent magnets 26 so between these are pushed that they are along the middle parts 16 run.
  • the outer yoke is made of two L-shaped ones Yoke halves 22 each with a main plate part 23 and one right-angled leg portion 24 is formed.
  • the Main plate parts 23 are parallel to the plunger core part 9 of the Anchor 10 aligned.
  • the leg parts facing each other 24 form an opening which is used to carry out a Anchor 10 attached coupling part 29 for actuating the Contact blocks serves. They are parallel to the upper legs 17 of the inner yoke 15, wherein in the space between both the anchor plate 11 is arranged.
  • the inner yoke 15 is used to fix the permanent magnets 26 3 or the outer yoke 21 according to FIG 2 with Provide projections 27 and 28, respectively.
  • the armature 10 is two magnetic Circles (see FIG 2) held by the plunger core part 9, the anchor plate 10, the outer yoke 21, the two Permanent magnet 26, the inner yoke 15 and the socket 19 are closed in the order mentioned.

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät sind um die Wicklung (6) eines elektromagnetischen Blocks (1) ein inneres (15) und ein äußeres Joch (21) angeordnet und zwischen beiden ein scheibenförmiger Permanentmagnet (26) eingesetzt. Durch die dauermagnetische Unterstützung wird eine hocheffiziente Betätigung des Schaltgeräts erreicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Schaltgerät, in welchem ein Anker in einem elektromagnetischen Block an einem Ende eines Tauchkernteils mit einer Ankerplatte versehen ist, eine Wicklung um einen Spulenkörper gewickelt ist, in dessen axialer Öffnung der Tauchkernteil des Ankers axial verschiebbar eingesetzt ist, ein inneres Joch um die Wicklung herum angeordnet ist und der äußeren Oberfläche der Ankerplatte des Ankers zugewandt ist, ein äußeres Joch derart angeordnet ist, daß es dem inneren Joch gegenüberliegt, wobei ein Permanentmagnet zwischen diesen eingefügt ist, und daß es einem Teil des inneren Jochs zugewandt ist, welches der Ankerplatte gegenüberliegt, um deren Verschiebungsweg zu begrenzen, und bewegliche Kontakte eines Kontaktblocks durch eine Ankopplungseinrichtung mittels Verschiebung des Ankers veranlaßt sind, Kontakt mit ortsfesten Kontakten herzustellen bzw. zu unterbrechen.
Das gattungsgemäße Schaltgerät ist aus der DE 39 08 319 A1 bekannt. Hier ist das äußere Joch U-förmig ausgebildet. Es liegt dem anderen Ende des Tauchkernteils derart gegenüber, daß es senkrecht und benachbart zu diesem liegt. Ein magnetischer Zylinder ist in die axial verlaufende Öffnung des Spulenkörpers eingesetzt, diese Ausführung hat reduzierte Anziehungskräfte während der Wicklungsaberregung zur Folge. Zugleich werden die Anziehungskräfte bei der Wicklungserregung mit dem Nennstrom erhöht, womit eine hocheffiziente Betätigung erreicht wird.
Weiterhin ist ein elektromagnetisches Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Block aus der US-PS 4,509,026 bekannt.
Der elektromagnetische Block umfaßt hier einen Anker, der einen Tauchkern aufweist sowie zwei Ankerplatten, welche an den beiden Enden des Tauchkerns befestigt sind. Außerdem gehört zum elektromagnetischen Block eine um den Tauchkern des Ankers gewickelte Wicklung, innere Joche, die am Umfang der Wicklung und zwischen den zwei Ankerplatten angeordnet sind, und äußere Joche, die außerhalb der inneren Joche angeordnet sind. Zwischen den inneren und den äußeren Jochen sind Permanentmagnete eingefügt. Der Kern wird hier zwischen einer vorwärtigen und einer rückwärtigen Position bewegt, wobei er durch die inneren und äußeren Joche zurückgehalten wird, wenn die Wicklung erregt bzw. aberregt ist und ein Kontaktgeber dadurch betätigt wird, um einen Kontakt herzustellen bzw. zu unterbrechen. Der magnetische Fluß des Permanentmagneten überlagert den Fluß der Wicklung dabei entweder positiv oder negativ. Bei dieser Anordnung müssen allerdings stets Zwischenräume oder Permanentmagneten im magnetischen Fluß der Wicklung vorhanden sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Schaltgerät der obengenannten Art mit einem Magnetsystem, insbesondere einem Gleichstrommagnetsystem mit Dauermagnetunterstützung zu schaffen, das bei geringer Verlustleistung und geringem Raumbedarf mehrere Öffner- und Schließerkontakte effizient betätigt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das innere Joch zusätzlich derart ausgebildet ist, daß es dem anderen Ende des Tauchkernteils derart gegenüberliegt, daß es senkrecht und benachbart zu diesem liegt, und daß ein magnetischer Zylinder, welcher eine axiale Länge aufweist, die hinreichend größer ist, als die Wandstärke des Jochs an dessen Teil, der diesem anderen Ende des Tauchkernteils zugewandt ist, in die axial verlaufende Öffnung des Spulenkörpers, dabei das andere des Tauchkernteils umgebend, eingesetzt ist, so daß er in Höhe desjenigen Teils des inneren Jochs, welcher dem äußeren Ende des Tauchkernteils zugewandt ist, liegt.
Dadurch, daß die axiale Länge des magnetischen Zylinders hinreichend größer ist als die Wandstärke des Jochs an dessen Teil, der diesem anderen Ende des Tauchkernteils zugewandt ist, wird ein ausreichender magnetischer Leitwert zum Übertritt der magnetischen Kraftlinien zwischen dem Joch und dem Tauchkernteil gewährleistet. Der Ausdruck "hinreichend größer" beinhaltet die Forderung nach einem ausreichenden magnetischen Leitwert und ist nicht als Mindestverhältnis zwischen der axialen Länge des Magnetzylinders und der Wandstärke des Jochs zu verstehen, da dieses Verhältnis auch von der Breite des Jochs abhängt.
Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Aus der DE 39 32 274 A1 ist eine Anordnung zur Verbindung von Kontaktbrückenträger und Magnetanker bei Kleinschützen entnehmbar, bei der ein inneres Joch Vorsprünge zur Halterung eines Permanentmagneten aufweist.
Die DE-AS 1 140 622 offenbart einen Tauchkern mit einem Hohlraum zur Aufnahme einer Rückstellfeder.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
FIG 1
zeigt eine perspektivische Ansicht des elektromagnetischen Blocks gemäß der vorliegenden Erfindung im zusammengebauten Zustand;
FIG 2
zeigt einen Vertikalschnitt durch den elektromagnetischen Block nach FIG 1 in AUS-Stellung;
FIG 3
zeigt eine perspektivische Ansicht des elektromagnetischen Blocks gemäß der Erfindung nach Einbau in einer Magnetkammer;
FIG 4
zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des elektromagnetischen Blocks mit einem Gehäuseunterteil;
FIG 5
zeigt einen Vertikalschnitt durch den elektromagnetischen Block nach FIG 1 in EIN-Stellung.
In FIG 1 bis FIG 5 ist der elektromagnetische Block 1 eines Schaltgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieser ist in einem Gehäuseunterteil 2 gemäß FIG 3,4 angeordnet, das am oberen Ende offen ist, um einen hier nicht dargestellten Kontaktblock aufzusetzen, der durch den elektromagnetischen Block 1 betätigt wird. Der elektromagnetische Block 1 umfaßt einen Spulenwicklungskörper 3 mit einem dem Kontaktblock zugewandten oberen 4 und einem diesem abgewandten unteren Flansch 5. Um den Spulenwicklungskörper 3 ist eine Wicklung 6 gewickelt. Der Spulenwicklungskörper 3 weist eine axiale Öffnung 7 auf und ist Teil eines Spulenkörpers 8, an den die Anschlüsse für die Wicklung 6 angebracht sind. In der axialen Öffnung 7 ist ein Tauchkernteil 9 eines Ankers 10 verschieblich eingesetzt. Am oberen, dem Kontaktblock zugewandten Tauchkernteilende steckt eine Ankerplatte 11 auf einem zylindrischen Fortsatz 12. Das untere, dem Boden des Gehäuseunterteils 2 zugewandte Tauchkernteilende weist eine zylindrische Ausnehmung 13 zur Aufnahme einer nichtdargestellten Abdruckfeder auf, die sich andererseits am Gehäuseunterteil 2 abstützt und die Kontakte des Kontaktblocks im stromlosen Zustand des elektromagnetischen Blocks 1 im AUS-Zustand hält. Auf einander gegenüberliegenden Seiten der Wicklung 6 und dieser eng benachbart, ist jeweils eine U-förmige Jochhälfte 14 eines inneren Jochs 15 angeordnet. Beide Jochhälften 14 sind aus einem plattenförmigen Mittelteil 16 gebildet, an dessen Enden Schenkel 17, 18 rechtwinklig sich fortsetzen. Im montierten Zustand gemäß FIG 2,3,5 verlaufen die Mittelteile 16 parallel zum Tauchkernteil 9 zwischen den Flanschen 4,5, während die dem Kontaktblock zugewandten oberen Schenkel 17 an der Außenfläche des oberen Flansches 4 senkrecht ausgerichtet zu dem Tauchkernteil 9 anliegen und sich nahezu bis zum zylindrischen Spulenwicklungskörper 3 mit der axialen Öffnung 7 erstrecken. In dieser steckt auf der dem Boden des Gehäuseunterteils 2 zugewandten Seite ein magnetischer Zylinder, hier als Buchse 19 ausgebildet, der in geringfügigen Abstand um den Tauchkernteil 9 herumliegt und einen sich über den unteren Flansch 5 erstreckenden Überstand hat, den die unteren Schenkel 18 der inneren Jochhälften 14 formschlüssig umgreifen. Im zusammengebauten Zustand liegen die oberen Schenkel 17 näher an der Wicklung 6 als die Ankerplatte 11. Der obere Flansch 4 ragt über die Außenflächen der oberen Schenkel 17 und stellt für die Ankerplatte 11 einen Anschlag 20 dar, durch den bei angezogenem Anker 10 ein geringer Zwischenraum sichergestellt wird.
Außen um das innere Joch 15 herum ist ein äußeres Joch 21 angeordnet, wobei zwei plattenförmige Permanentmagnete 26 so zwischen diese geschoben sind, daß sie entlang der Mittelteile 16 verlaufen. Das äußere Joch ist aus zwei L-förmigen Jochhälften 22 mit jeweils einem Hauptplattenteil 23 und einem rechtwinklig abgewinkelten Schenkelteil 24 gebildet. Die Hauptplattenteile 23 sind parallel zu dem Tauchkernteil 9 des Ankers 10 ausgerichtet. Die einander zugewandten Schenkelteile 24 bilden eine Öffnung, die zur Durchführung eines am Anker 10 befestigten Ankopplungsteils 29 zur Betätigung des Kontaktblocks dient. Sie liegen parallel zu den oberen Schenkeln 17 des inneren Jochs 15, wobei im Zwischenraum zwischen beiden die Ankerplatte 11 angeordnet ist. An den Innenflächen der Schenkelteile 24 ist ein Antiklebeblech 25 befestigt, das zur Verbindung des Ankopplungsteils 29 mit dem Anker 10 und seiner Durchführung einen quadratischen Ausschnitt aufweist. Zur Fixierung der Permanentmagneten 26 ist das innere Joch 15 gemäß FIG 3 oder das äußere Joch 21 gemäß FIG 2 mit Vorsprüngen 27 bzw. 28 versehen.
Die Funktion des elektromagnetischen Blocks 1 gemäß der vorliegenden Erfindung soll im Folgenden erläutert werden. Solange die Wicklung 6 stromlos ist, liegt die Ankerplatte 11 des Ankers 10 an den Schenkelbereichen 24 des äußeren Jochs 21, wobei das Antiklebeblech 25 den erforderlichen Abstand gewährleistet, der ein "Kleben" an dem äußeren Joch 21 verhindert. In dieser Position wird der Anker 10 über zwei magnetische Kreise (siehe FIG 2) gehalten, die durch den Tauchkernteil 9, die Ankerplatte 10, das äußere Joch 21, die beiden Permanentmagneten 26, das innere Joch 15 und die Buchse 19 in der genannten Reihenfolge geschlossen sind. Bei Erregung der Wicklung 6 wird der Anker 10 in Richtung des Gehäuseunterteil-Bodens angezogen, wobei mit Annäherung der Ankerplatte 11 an die oberen Schenkel 17 des inneren Jochs 15 der magnetische Widerstand der magnetischen Kreise, über die sich der magnetische Fluß ausbildet, abnimmt und mit einer Zunahme der Kraftwirkung auf den Anker 10 einhergeht. Dabei wird eine am unteren Tauchkernteilende 9 eingelegte, zeichnerisch nicht dargestellte, Abdruckfeder komprimiert. Letztere dient lediglich dazu, den Anker 10 nach Abschaltung der Erregung der Wicklung 6 in die oben beschriebene, den AUS-Zustand der Kontakte herstellenden Position zu drücken, in der dann der eigentliche Halt des Ankers 10 durch die Permanentmagnete 26 bewirkt wird.

Claims (3)

  1. Elektromagnetisches Schaltgerät, in welchem ein Anker (10) in einem elektromagnetischen Block (1) an einem Ende eines Tauchkernteils (9) mit einer Ankerplatte (11) versehen ist, eine Wicklung (6) um einen Spulenkörper (8) gewickelt ist, in dessen axiale Öffnung (7) der Tauchkernteil (9) des Ankers (10) axial verschiebbar eingesetzt ist, ein inneres Joch (15) um die Wicklung (6) herum angeordnet ist und der äußeren Oberfläche der Ankerplatte (11) des Ankers (10) zugewandt ist, ein äußeres Joch (21) derart angeordnet ist, daß es dem inneren Joch (15) gegenüberliegt, wobei ein Permanentmagnet (26) zwischen diesen eingefügt ist, und daß es einem Teil des inneren Jochs (15) zugewandt ist, welches der Ankerplatte (11) gegenüber liegt, um deren Verschiebungsweg zu begrenzen, und bewegliche Kontakte eines Kontaktblocks durch eine Ankopplungseinrichtung (29) mittels Verschiebung des Ankers (10) veranlaßt sind, Kontakt mit ortsfesten Kontakten herzustellen bzw. zu unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Joch (15) zusätzlich derart ausgebildet ist, daß es dem anderen Ende des Tauchkernteils (9) derart gegenüberliegt, daß es senkrecht und benachbart zu diesem liegt, und daß ein magnetischer Zylinder (19), welcher eine axiale Länge aufweist, die hinreichend größer als die Wandstärke des inneren Jochs (15) an dessen Teil, der diesem anderen Ende des Tauchkernteils (9) zugewandt ist, in die axial verlaufende Öffnung (7) des Spulenkörpers (8), dabei das andere Ende des Tauchkernteils (9) umgebend, eingesetzt ist, so daß er in Höhe desjenigen Teils des inneren Jochs (15), welcher dem äußeren Ende des Tauchkernteils (9) zugewandt ist, liegt.
  2. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Tauchkernteils (9) einen Hohlraum (13) zur Aufnahme einer Abdruckfeder aufweist.
  3. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Joch (15) mit Vorsprüngen (27) zur Halterung des Permanentmagneten (26) aufweist.
EP97915302A 1996-03-06 1997-02-24 Elektromagnetisches schaltgerät Expired - Lifetime EP0885450B1 (de)

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PCT/DE1997/000331 WO1997033293A1 (de) 1996-03-06 1997-02-24 Elektromagnetisches schaltgerät

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EP0885450A1 EP0885450A1 (de) 1998-12-23
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EP (1) EP0885450B1 (de)
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