EP1071108B1 - Elektromagnetischer Aktor, insbesondere elektromagnetischer Auslöser, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter - Google Patents

Elektromagnetischer Aktor, insbesondere elektromagnetischer Auslöser, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter Download PDF

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EP1071108B1
EP1071108B1 EP00114808A EP00114808A EP1071108B1 EP 1071108 B1 EP1071108 B1 EP 1071108B1 EP 00114808 A EP00114808 A EP 00114808A EP 00114808 A EP00114808 A EP 00114808A EP 1071108 B1 EP1071108 B1 EP 1071108B1
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armature
arm
rocker
actuator
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Erwin Ing. Muders
Joachim Majewski
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    • 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
    • H01H71/2463—Electromagnetic mechanisms with plunger type armatures

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic actuator according to the preamble of Claim 1.
  • Such actuators are widely used, especially in circuit breakers, used to detect and disable a short circuit.
  • the actor or Triggers have a yoke and inside the yoke a coil that has an anchor and surround a core. If a short circuit occurs, then the armature against the Core pulled and the movement of the anchor on a contact lever or on movable Contact piece and / or transferred to a switch lock; when the movement the switching mechanism is only transmitted to the contact piece, the Contact the contact piece again after the short circuit has ended. About the switching mechanism, the movable contact piece is permanently opened.
  • the object of the invention is to provide an actuator of the type mentioned, in which the trigger is pole independent and the force curve of the bondage for different Variants can be adapted.
  • a bearing is rotatably mounted relative to the actuator, two-armed rocker provided, one arm of which is coupled to the anchor and on the other arm attacks one end of a fetlock spring, the other end also fixed in relation to the anchor; the rocker is arranged that the center line of the spring to the through the axis of rotation of the rocker and the Einhang BlackBerry the other end running dead center line in the tripping process pivots so that the force of holding the anchor in its rest position Spring is reduced during the triggering process.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the rocker in is rotatably mounted on her knee.
  • the axis of rotation of the rocker is located radially next to the armature.
  • An arrangement further improving measure is that the pivot point the spring on the rocker crosses the dead center, so that the spring is the anchor accelerated in triggering additionally with. This acts on triggering the armature both the magnetic field generated by the coil, as well as the force the spring, which increases as the armature moves in the triggering direction.
  • the rocker has approximately an L-shape, with its arm coupled to the arm about perpendicular to the central axis of the armature and its arm coupled to the spring approximately run parallel to it.
  • the spring may be a compression spring or a tension spring be. In a particularly preferred arrangement, a tension spring is used.
  • a further advantageous embodiment of the invention may be that the Rocker is stored at the yoke.
  • the spring with its other Be hung at the end of the yoke.
  • the actuator which then z as a trigger.
  • B. used in a short breaker is reset by a contact spring, the one of the trigger directly actuated contact lever is assigned to sufficient in the on state Create contact pressure. If the actuator as a trigger in a circuit breaker used, then it is by means of the switch knob on the switch lock reset by the contact lever.
  • the actuator according to the invention which has the reference numeral 10 in FIG. 1, is in one Housing 11 housed a circuit breaker.
  • the actuator 10 has a yoke 12, one of which extends parallel to the longitudinal direction of the actuator 10 Jochsteg shows in supervision.
  • Within the yoke is a coil 13 with a coil lead 14 and a coil lead 15.
  • the coil 13 surrounds a Immersion anchor 16 whose ends 17 and 18 project beyond the actuator or trigger 10 axially.
  • At the end 17 of the anchor has a transverse to the longitudinal axis guide plate 19 and a spaced apart retaining plate 20 through which a Gap 21 is formed, in which a first arm 22 of a rocker 23 engages, so that the first arm 22 is positively coupled to the armature 16.
  • the rocker 23 has an approximately perpendicular to the first arm 22 extending second Arm 24; it is on a projection 25 of the yoke 12 in a receptacle 26 with her Rotary shaft 27 rotatably mounted.
  • the second arm 24 In the embodiment of FIG. 1 jumps the second arm 24 against the release direction A before.
  • an end 28 of a tension spring 29 having a center line M in one first pivot point 28 a hooked, the other end 31 on a projection 30th is also mounted on the yoke in a second pivot point 31a.
  • the connecting line V between the second pivot point 31a and the rotation axis 27 is a Dead center.

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Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Aktoren werden in großem Umfang, insbesondere in Leitungsschutzschaltern, eingesetzt, um einen Kurzschluß zu erfassen und abzuschalten. Der Aktor bzw. Auslöser besitzen ein Joch und im Inneren des Joches eine Spule, die einen Anker und einen Kern umgibt. Wenn ein Kurzschluß auftritt, dann wird der Anker gegen den Kern gezogen und die Bewegung des Ankers auf einen Kontakthebel oder auf bewegbares Kontaktstück und/oder auf ein Schaltschloß übertragen; wenn die Bewegung des Schaltschlosses lediglich auf das Kontaktstück übertragen wird, wird das Kontaktstück nach Beendigung des Kurzschlusses wieder in Einschaltstellung gelangen; über das Schaltschloß wird das bewegliche Kontaktstück bleibend geöffnet.
Zur Einstellung des Auslösepunktes bzw. des Auslösestromes wird ein Fesselmagnet verwendet; für Magnetauslöser gibt es darüber hinaus auch Anordnungen mit einer außenliegenden Fesselfeder. In der DE 2 024 143 ist ein solchere Magnetauslöser mit einer Fesselfeder beschrieben. Das bewegliche Kontaktteil ist mit dem Anker des elektromagnetischen Auslösers dabei über eine Fesselfeder gekoppelt. Beim Auslösen schlägt ein an dem Anker angebrachtes Anschlagteil nach einem bestimmten Vorlauf auf das bewegliche Kontaktteil auf und öffnet somit den Kontakt an der Kontaktstelle. Eine weitere Zugfeder ist so angeordnet, dass sie im Auslösefall, wenn der bewegliche Kontakthebel eine bestimmte Totpunktlage überwunden hat, eine zusätzliche Kraft auf den Kontakthebel ausüben und das öffnen des Kontaktes zusätzlich befördern. Eine solche Anordnung ist aufwendig, da zwei Federn benötigt werden, eine erste, die Fesselfeder, um den Anker mit dem beweglichen Kontaktteil zu koppeln, und eine zweite, um nach Überwinden der Totpunktlage die Öffnung der Kontaktstelle weiter zu befördern.
Bei magnetischen Auslösern, die als Kurzunterbrecher dienen, und einen Magneten zur Fesselung besitzen, sind nachteilig die hohen Kosten für den Magneten; die Haltekraft des Magneten ist durch seine Geometrie begrenzt, und der Ansprechwert ist polungsabhängig. Darüberhinaus ist der Kraftverlauf nicht veränderbar, da nach Abriß des Magneten praktisch keine Kraft mehr auf den Anker wirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aktor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Auslösung polunabhängig ist und der Kraftverlauf der Fesselung für verschiedene Varianten angepaßt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.
Erfindungsgemäß also ist eine bezogen auf den Aktor ortsfest drehbar gelagerte , zweiarmige Wippe vorgesehen, deren einer Arm mit dem Anker gekuppelt ist und an derem anderen Arm ein Ende einer Fesselfeder angreift, deren anderes Ende ebenfalls bezogen auf den Anker, ortsfest festgelegt ist; die Wippe ist dabei so angeordnet, daß die Mittellinie der Feder zu der durch die Drehachse der Wippe und den Einhangpunkt des anderen Endes verlaufende Totpunktlinie beim Auslösevorgang hinschwenkt, so daß die Kraft der den Anker in dessen Ruhestellung festhaltenden Feder sich beim Auslösevorgang verringert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Wippe in ihrem Knie drehbar gelagert ist.
Dabei befindet sich die Drehachse der Wippe radial neben dem Anker.
Eine die Anordnung weiter verbessernde Maßnahme besteht darin, daß der Anlenkpunkt der Feder an der Wippe die Totpunktlage überquert, sodaß die Feder den Anker in Auslöserichtung zusätzlich mit beschleunigt. Damit wirkt beim Auslösen auf den Anker sowohl das von der Spule erzeugte magnetische Feld, als auch die Kraft der Feder, die sich vergrößert, je weiter sich der Anker in Auslöserichtung bewegt.
Die Wippe besitzt etwa eine L-Form, deren mit dem Anker gekuppelter Arm etwa senkrecht zur Mittelachse des Ankers und deren mit der Feder gekuppelte Arm etwa parallel dazu verlaufen.
Damit die Totpunktlage erreicht oder auch überschritten werden kann, springt der Anker entgegen der Kraftrichtung der Feder vor.
Dabei bestehen zwei Möglichkeiten:
Entweder kann der zweite Arm in Öffnungsrichtung bzw. Auslöserichtung vorspringen oder entgegen der Auslöserichtung. Hieraus ergibt sich dann die Zuordnung der Feder zu dem Arm. Dabei kann die Feder eine Druckfeder oder auch eine Zugfeder sein. In einer besonders bevorzugten Anordnung wird eine Zugfeder verwendet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß die Wippe am Joch gelagert ist. In gleicher Weise kann auch die Feder mit ihrem anderen Ende am Joch eingehängt sein.
Wenn die Feder so angeordnet ist, daß sie beim Auslösen die Totpunktlage überwindet, dann wird der Aktor, der dann als Auslöser z. B. in einem Kurzunterbrecher eingesetzt ist, von einer Kontaktdruckfeder zurückgestellt, die einernvom Auslöser direkt betätigten Kontakthebel zugeordnet ist, um im eingeschalteten Zustand ausreichenden Kontaktdruck zu erzeugen. Wird der Aktor als Auslöser in einem Leitungsschutzschalter eingesetzt, dann wird er mittels des Schaltknebels über das Schaltschloß vom Kontakthebel zurückgestellt.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sowie weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1
den Aktor in auslösebereiter Stellung, und
Fig. 2
den Aktor in ausgelöster Stellung.
Der erfindungsgemäße Aktor, der in der Fig. 1 die Bezugsziffer 10 besitzt, ist in einem Gehäuse 11 eines Leitungsschutzschalters untergebracht. Der Aktor 10 besitzt ein Joch 12, dessen einer parallel zur Längsrichtung des Aktors 10 verlaufender Jochsteg sich in Aufsicht zeigt. Innerhalb des Joches befindet sich eine Spule 13 mit einer Spulenzuleitung 14 und einer Spulenableitung 15. Die Spule 13 umgibt einen Tauchanker 16, dessen Enden 17 und 18 den Aktor oder Auslöser 10 axial überragen. Am Ende 17 besitzt der Anker eine quer zur Längsachse verlaufende Führungsplatte 19 und eine in Abstand dazu verlaufende Halteplatte 20, durch die ein Zwischenraum 21 gebildet ist, in den ein erster Arm 22 einer Wippe 23 eingreift, so dass der erste Arm 22 mit dem Anker 16 formschlüssig gekuppelt ist.
Die Wippe 23 besitzt einen etwa senkrecht zum ersten Arm 22 verlaufenden zweiten Arm 24; sie ist an einem Vorsprung 25 des Joches 12 in einer Aufnahme 26 mit ihrer Drehachse 27 drehbar gelagert. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 springt der zweite Arm 24 entgegen der Auslöserichtung A vor. An dem freien Ende des zweiten Armes 24 ist ein Ende 28 einer Zugfeder 29, die eine Mittellinie M aufweist, in einem ersten Anlenkpunkt 28a eingehängt, deren anderes Ende 31 an einem Vorsprung 30 ebenfalls am Joch in einem zweiten Anlenkpunkt 31a eingehängt ist. Die Verbindungslinie V zwischen dem zweiten Anlenkpunkt 31aund der Drehachse 27 ist eine Totpunktlinie.
In der auslösebereiten Stellung des Ankers, wie in Fig. 1 gezeigt, wirkt, da die Feder 29 sich hier links der Totpunktlinie V befindet, eine Kraft einerseits auf den zweiten Arm 24, die die Wippe 23 in Uhrzeigersinn zu Drehen sucht, und andererseits über den Arm 22 eine Kraft auf den Anker 16, wodurch der Anker in der in Fig. 1 dargestellten auslösebereiten Stellung festgehalten ist.
Sobald aufgrund eines Kurzschlußstromes der Anker in Richtung A gezogen wird, verschwenkt der Anker die Wippe 23 entgegen dem Uhrzeigersinn und das von der Feder auf die Wippe ausgeübte Drehmoment verkleinert sich solange, bis die Kraftrichtung der Feder 29 in der Totpunktlage V liegt; in dieser Stellung wäre die Kraft auf den Anker null. Diese Stellung ist in der Fig. 2 dargestellt. Es ist erkennbar, daß die Wirklinie der Kraft der Feder etwa mit der Totpunktlinie V zusammenfällt.
Wenn nun die Totpunktlinie überschritten wird, dann wirkt die Feder auf die Wippe mit einem Drehmoment, welches entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft, sodaß die Ausschaltbewegung des Ankers zusätzlich durch die Kraft der Feder beschleunigt wird.
Eine Rückstellung des Ankers und damit eine Rückstellung der Wippe und der Feder müssen dann beim Einschaltvorgang vorgenommen werden.

Claims (10)

  1. Elektromagnetischer Aktor, insbesondere elektromagnetischer Auslöser für einen Leitungsschutzschalter oder dgl., mit einem Joch, einer Spule, einem Anker, einem Kern und einer Fesselfeder, dadurch gekennzeichnet, dass eine bezogen auf den Aktor ortsfest drehbar gelagerte Wippe (23) vorgesehen ist, deren erster Arm (22) mit dem Anker (16) gekoppelt ist und an derem zweiten Arm (24) ein Ende (28) einer Fesselfeder (29) in einem ersten Anlenkpunkt (28a) angreift, deren anderes Ende (31) ebenfalls ortsfest in einem zweiten Anlenkpunkt (31a) festgelegt ist, und daß die Wippe (23) so angeordnet ist, daß der erste Anlenkpunkt (28a) der Feder (29) am zweiten Arm (24) auf eine durch die Drehachse (27) und den zweiten Anlenkpunkt (31a) verlaufende Totpunktlinie (V) beim Auslösevorgang hinschwenkt, so daß die Kraft der den Anker (16) in dessen Ruhestellung festhaltenden Feder sich beim Auslösevorgang verringert.
  2. Aktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse(27) der Wippe (23) radial neben dem Anker liegt.
  3. Aktor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anlenkpunkt (28a) der Fesselfeder (29) an der Wippe (23) die Totpunktlinie (V) während des Auslösevorgangs überquert, sodass die Feder den Anker in Auslöserichtung zusätzlich mit beschleunigt.
  4. Aktor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (23) etwa eine L-Form besitzt, deren mit dem Anker (16) gekuppelter erster Arm (22) etwa senkrecht zur Mittelache des Ankers (16) und deren mit der Feder (29) gekuppelter zweiter Arm (24) etwa parallel zur Mittelachse des Ankers (16) verlaufen.
  5. Aktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (23) in ihrem Knie drehbar gelagert ist.
  6. Aktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arm (24) entgegen der Kraftrichtung der Fesselfeder (29) vorspringt.
  7. Aktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arm (24) in Auslöserichtung des Aktors vorspringt.
  8. Aktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Arm entgegen der Auslöserichtung des Aktors vorspringt.
  9. Aktor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (23) am Joch (12) gelagert ist.
  10. Aktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder mit ihrem anderen Ende ebenfalls am Joch aufgehängt ist.
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