EP1324365A1 - Electromagnetic trip device - Google Patents

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EP1324365A1
EP1324365A1 EP02027427A EP02027427A EP1324365A1 EP 1324365 A1 EP1324365 A1 EP 1324365A1 EP 02027427 A EP02027427 A EP 02027427A EP 02027427 A EP02027427 A EP 02027427A EP 1324365 A1 EP1324365 A1 EP 1324365A1
Authority
EP
European Patent Office
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leg
yoke
cross
coil
magnetic
Prior art date
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EP02027427A
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German (de)
French (fr)
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EP1324365B1 (en
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Josef Herschberger
Maximilian Kellner
Gerald Lehner
Reinhard Schmid
Bernd Trautmann
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP1324365B1 publication Critical patent/EP1324365B1/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
    • H01H71/1054—Means for avoiding unauthorised release
    • 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
    • H01H71/323—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements with rotatable armature

Definitions

  • the invention relates to a trigger relay with one out of one Yoke and a tilt armature formed magnetic circuit, the Yoke two magnetic legs, namely a coil leg and has a bearing leg, and wherein the tilt anchor such around a arranged between this and the bearing leg
  • the pivot axis can be tilted so that both the tilt anchor and the Bearing legs each have a leg of the magnetic circuit close to the pivot point form.
  • Such a trip relay e.g. from the magazine “etz", volume 110 (1989), volume 12, pages 580 to 584 known is usually used in a protective switching device, especially in a fault current (FI) - or in a differential current (DI) circuit breaker.
  • FI fault current
  • DI differential current
  • One of them shows FI and DI circuit breakers in a similar way Total current transformer, through whose transformer core all live conductors of a conductor network are guided.
  • a trigger or voltage signal which is a trigger relay connected to the secondary winding controls.
  • the trigger relay also called the trigger is usually kinetic energy through magnetic field compensation released that decouples a switching mechanism. The switching mechanism in turn then causes Separation of the conductors of the conductor network.
  • the release relay which is usually designed as a holding magnet release has one housed in a housing or relay housing magnetic circuit or magnetic circuit on the through a yoke with magnetic or also called iron core Pole legs and a magnetic armature covering their poles is formed.
  • a magnetic leg called a coil leg carries a coil as a trip or magnetic coil, while the second magnetic leg is called a bearing leg is.
  • For controlling or triggering the trigger relay are coil connections led out of the housing, which with the secondary winding of the summation current transformer can.
  • the trigger coil is connected to these coil connections a trigger voltage for triggering is applied such that the magnetic field generated by the trigger coil one by one Counteracts permanent or permanent magnets generated magnetic field.
  • the triggering moment of the trigger is therefore that of the permanent magnet generated and acting on the magnet armature Force (holding or holding force) through the release coil so far reduces that caused by a release spring Force (pulling force) typically as a so-called toggle anchor pulls the magnet armature, which is held pivotably, from the yoke.
  • a release spring Force typically as a so-called toggle anchor pulls the magnet armature, which is held pivotably, from the yoke.
  • the trigger threshold of such Trigger relay is on the one hand by the level of Excitation of the trip coil and on the other hand by the holding force or magnetic force of the permanent magnet determines the holds the magnet armature on the yoke.
  • This magnetic force is divided into individual holding forces that each between a pole face of the yoke and the magnet armature as well as between the permanent magnet and the magnet armature.
  • the holding force between the pole face of the coil leg and the magnet armature is in common trigger relay relatively small, because on the one hand the cross section of the yoke in the area the coil compared to other areas of the yoke is to be able to carry the coil, and secondly the Coil leg relatively wide compared to the bearing leg is spaced from the permanent magnet to an installation space for to provide the coil between the coil leg and the permanent magnet.
  • Unintentional tripping of the trip relay i.e. a take off of the magnet armature from the yoke can be sufficient strong magnetization of the yoke can be prevented.
  • a strong Magnetization of the yoke by a strong permanent magnet has the disadvantage, however, that the one to be fed to the coil for tripping so-called trip apparent power correspondingly large have to be.
  • the invention has for its object a a tilt anchor tripping relay to indicate that an unintended Triggering, especially by a vibration, reliably prevented and at the same time triggering with a low release apparent power.
  • this object is achieved by the features of claim 1.
  • leg near the pivot point that is, a bearing leg and / or a toggle anchor of a magnetic circuit tripping relay, a reduction in cross section in the magnetic circuit on.
  • a reduction in cross section in the magnetic circuit on Through this reduction in cross section magnetic flux in the two magnetic legs, namely the Bearing leg and a coil leg, one part of the Magnetic circuit forming yoke equalized.
  • one Reduction in cross-section in the tilting anchor is expedient less distant from the bearing leg than from the coil leg.
  • the axis of rotation of the tilt armature has from the pole face of the bearing leg a smaller distance than from the pole face of the Coils leg.
  • the holding force between the pole face of the Coil leg and the magnet armature thus generated over one larger lever arm a torque holding the magnetic armature on the yoke than the holding force between the pole face of the bearing leg and the magnet armature.
  • the bearing leg has a reduced cross-section, this is preferably designed as an opening that the bearing leg penetrates preferably in the transverse direction of the yoke.
  • the mechanical stability of the bearing arm is therefore compared to a massive bearing leg not essential impaired.
  • the pole face of the bearing leg opposite the pole face of a massive bearing leg not downsized. At the same time there is a through the opening easy attachment option for construction and Functional groups on the yoke.
  • the yoke is preferably made of a soft magnetic material educated. Preferred embodiments with respect to electrical and magnetic properties of the trip relay are the subject of claims 6 to 10.
  • Shown trigger relay 1 of a residual current circuit breaker comprises an iron core or a yoke 2 from one soft magnetic material with a nickel content between 40% and 85%, a permanent or permanent magnet 3 and one Magnetic armature 4.
  • the yoke 2 which has a base plate 5 the wall of a housing 6, includes one each to the base plate 5 adjoining bearing legs 7 and one Coil legs 8. Both magnetic legs 7,8 are each of a pole surface 9, 10 lying in one plane, on which the magnet armature 4 rests.
  • the magnet armature 4 is executed as a toggle anchor around an edge 11 on the pole face 9 of the bearing leg 7 is tiltable. The edge 11 forms thus the axis of rotation of the tilt anchor 4.
  • the tilt anchor 4 is outside of the yoke 2 with a tensioned Tension spring 12 connected as a release spring, the force F1 exerts on the tilt anchor 4, by means of a lever arm a1 a torque is generated that the rocker arm 4 of the illustrated Tilt closed position to an open position tries.
  • a plunger 13 is the Penetrates housing 6, pressed out of the housing 6 and thus triggers a switching mechanism, not shown.
  • the spring force F1 acts magnetic holding forces F2, F3, F4 opposite.
  • the magnetic holding force F2 acts in detail between the bearing leg 7 and the rocker arm 4, the magnetic Holding force F3 between the permanent magnet 3 and the Tilt anchor 4 and the magnetic holding force F4 between the Coil leg 8 and the tilt armature 4.
  • the magnetic holding forces F2, F3, F4 each cause a rectified torque on the tilt anchor 4, the associated lever arms are designated with a2, a3, a4 and the length of the lever arms a2, a3, a4 increases in this order.
  • the lever arms a2, a4 correspond to the distances of the axis of rotation 11 to the respective Center of the pole face 9 of the bearing leg 7 or the pole face 10 of the coil leg 8.
  • a magnetic force is generated, which counteracts the magnetic holding forces F2, F3, F4, so that when a release apparent power P A is exceeded, the torque generated by the tension spring 12 is the sum of the the magnetic holding forces F2, F3, F4 generated torque exceeds and the tilt armature 4 is opened.
  • the current flow in the coil 14 is generated by a summation current transformer, not shown, which detects a fault current in a conductor network. When the fault current is detected, the separation of the conductor network in which the fault current occurs is triggered from the energy supply to this conductor network.
  • the coil leg 8 has, in order to be able to carry the coil 14, a smaller cross section than the bearing leg 7.
  • Due to the the coil leg 8 surrounding the coil 14 is the permanent magnet 3 not arranged centrally between the magnetic legs 7, 8, but offset to the bearing leg 7 out.
  • the bearing leg 7 has an opening 15 as a cross-sectional reduction, which is in the transverse direction QR of the yoke 2 extends.
  • the bearing leg 7 thus has one larger, non-reduced cross-section Q7a and, in the area the opening 15, a smallest cross section Q7b, the into two equal partial cross-sections Q7b1, Q7b2 to both Split sides of the opening 15.
  • this opening 15 for example the shape of a Circle, oval, rectangle or any other polygon can have is the mechanical stability of the bearing arm 7 hardly weakened compared to a massive bearing leg.
  • the opening 15 offers a simple possibility to fasten a component within the trigger relay 1, in particular also, the bearing leg 7 itself on the housing 6 fix. In the area of the pole face 9 of the bearing leg 7 this has the non-reduced cross section Q7a.
  • the smallest cross section Q7b of the bearing arm 7 corresponds approximately the cross section Q8 of the coil leg 8.
  • the holding force F4 between the coil leg 8 and the tilt anchor 4 a significant contribution to the mounting of the tilt anchor 4 on Yoke 2.
  • Figure 4 shows an alternative embodiment of the cross-sectional reduction 15 a taper in a bearing leg 7.
  • the reduction in cross section 15 is more symmetrical Incision made on both sides of the bearing leg 7.
  • FIG. 1a, b, 2a, b, 3a, b also has the pole face in this embodiment 9 of the bearing leg 7 on a surface that is not reduced cross section corresponds to Q7a. Wear of the Pole surface 9, in particular at its edge, the axis of rotation 11 forms, due to the abutting on the pole face 9 Kippankers 4 is therefore practically impossible.
  • FIGS. 5a and 5b Another alternative embodiment of a trip relay 1 is shown in FIGS. 5a and 5b.
  • this Case does not have the bearing leg 7 but the tilt anchor 4 the cross-sectional reduction 15 on that shown in Figure 5a Embodiment as an opening and in the in Figure 5b illustrated embodiment as a taper or constriction is trained.
  • the bearing leg 7 therefore has one constant cross section Q7a, Q7b.
  • the reduction in cross-section 15 of the tilt anchor 4 is closer to the bearing leg in both cases 7 as arranged on the coil leg 8 to the magnetic River that penetrates the bearing leg in comparison to reduce the magnetic flux through the coil leg 7 and thus the distribution of the magnetic flux through the to equalize both magnetic legs 7.8.
  • the trigger relay 1 in which both the bearing leg 7 and the tilt anchor 4 each have a cross-sectional reduction 15 or more cross-sectional reductions 15, is also feasible.
  • a holding opening 16 in the magnet armature 4 outside the magnetic circuit is used to hold the Tension spring 12.
  • the trip relay 1 is characterized overall by compact dimensions, a manufacturing-friendly construction, economical use of materials and very good electrical and mechanical properties, in particular with regard to the insensitivity to vibrations and the reliability of the trip even at a low apparent trip power P A.

Abstract

The magnetic circuit pivot limb (7) has a variation in cross section (15) near the point of rotation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Auslöserelais mit einem aus einem Joch und einem Kippanker gebildeten Magnetkreis, wobei das Joch zwei Magnetschenkel, nämlich einen Spulenschenkel und einen Lagerschenkel, aufweist, und wobei der Kippanker derart um eine zwischen diesem und dem Lagerschenkel angeordnete Drehachse kippbar ist, dass sowohl der Kippanker als auch der Lagerschenkel jeweils einen drehpunktnahen Schenkel des Magnetkreises bilden.The invention relates to a trigger relay with one out of one Yoke and a tilt armature formed magnetic circuit, the Yoke two magnetic legs, namely a coil leg and has a bearing leg, and wherein the tilt anchor such around a arranged between this and the bearing leg The pivot axis can be tilted so that both the tilt anchor and the Bearing legs each have a leg of the magnetic circuit close to the pivot point form.

Ein derartiges Auslöserelais, das z.B. aus der Zeitschrift "etz", Band 110 (1989), Heft 12, Seiten 580 bis 584 bekannt ist, findet üblicherweise Verwendung in einer Schutzschalt-Einrichtung, insbesondere in einem Fehlerstrom(FI)- oder in einem Differenzstrom(DI)-Schutzschalter. Dabei weist ein solcher FI- und DI-Schutzschalter in ähnlicher Art und Weise einen Summenstromwandler auf, durch dessen Wandlerkern alle stromführenden Leiter eines Leiternetzes geführt sind. Im Falle eines Fehlerstroms wird in der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers ein Auslöse- oder Spannungssignal induziert, das ein mit der Sekundärwicklung verbundenes Auslöserelais ansteuert. Am auch als Auslöser bezeichneten Auslöserelais wird üblicherweise durch Magnetfeld-Kompensation Bewegungsenergie freigesetzt, die eine Schaltmechanik entklingt. Die Schaltmechanik wiederum bewirkt daraufhin die Trennung der Leiter des Leiternetzes.Such a trip relay, e.g. from the magazine "etz", volume 110 (1989), volume 12, pages 580 to 584 known is usually used in a protective switching device, especially in a fault current (FI) - or in a differential current (DI) circuit breaker. One of them shows FI and DI circuit breakers in a similar way Total current transformer, through whose transformer core all live conductors of a conductor network are guided. in the In the event of a fault current in the secondary winding of the Sum current transformer induces a trigger or voltage signal, which is a trigger relay connected to the secondary winding controls. On the trigger relay, also called the trigger is usually kinetic energy through magnetic field compensation released that decouples a switching mechanism. The switching mechanism in turn then causes Separation of the conductors of the conductor network.

Das in der Regel als Haltemagnetauslöser ausgeführte Auslöserelais weist einen in einem Gehäuse oder Relaisgehäuse untergebrachten magnetischen Kreis oder Magnetkreis auf, der durch ein auch als Eisenkern bezeichnetes Joch mit Magnetoder Polschenkeln und einen deren Pole überdeckenden Magnetanker gebildet ist. Ein als Spulenschenkel bezeichneter Magnetschenkel trägt eine Spule als Auslöse- oder Magnetspule, während der zweite Magnetschenkel als Lagerschenkel bezeichnet ist. Zur Ansteuerung oder Auslösung des Auslöserelais sind aus dem Gehäuse Spulenanschlüsse herausgeführt, die mit der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers verbunden werden können. Über diese Spulenanschlüsse wird an die Auslösespule eine Auslösespannung zur Auslösung derart angelegt, dass das von der Auslösespule erzeugte Magnetfeld einem durch einen Permanent- oder Dauermagneten erzeugten Magnetfeld entgegenwirkt.The release relay, which is usually designed as a holding magnet release has one housed in a housing or relay housing magnetic circuit or magnetic circuit on the through a yoke with magnetic or also called iron core Pole legs and a magnetic armature covering their poles is formed. A magnetic leg called a coil leg carries a coil as a trip or magnetic coil, while the second magnetic leg is called a bearing leg is. For controlling or triggering the trigger relay are coil connections led out of the housing, which with the secondary winding of the summation current transformer can. The trigger coil is connected to these coil connections a trigger voltage for triggering is applied such that the magnetic field generated by the trigger coil one by one Counteracts permanent or permanent magnets generated magnetic field.

Im Auslösemoment des Auslösers ist daher die durch den Permanentmagneten erzeugte und auf den Magnetanker wirkende Kraft (Festhalte- oder Haltekraft) durch die Auslösespule soweit reduziert, dass die durch eine Auslösefeder aufgebrachte Kraft (Abzugskraft) den typischerweise als sogenannten Kippanker schwenkbeweglich gehaltenen Magnetanker vom Joch abzieht. Dadurch wird die Kraft beziehungsweise das Moment der Auslösefeder auf die Schaltmechanik übertragen, um dessen Schaltschloss zu entklinken. Die Auslöseschwelle eines solchen Auslöserelais wird dabei einerseits durch den Pegel der Erregung der Auslösespule und andererseits durch die Haltekraft oder Magnetkraft des Permanentmagneten bestimmt, die den Magnetanker am Joch hält.The triggering moment of the trigger is therefore that of the permanent magnet generated and acting on the magnet armature Force (holding or holding force) through the release coil so far reduces that caused by a release spring Force (pulling force) typically as a so-called toggle anchor pulls the magnet armature, which is held pivotably, from the yoke. This makes the force or the moment of Trigger spring transferred to the switching mechanism in order to Unlock the key switch. The trigger threshold of such Trigger relay is on the one hand by the level of Excitation of the trip coil and on the other hand by the holding force or magnetic force of the permanent magnet determines the holds the magnet armature on the yoke.

Diese Magnetkraft teilt sich in einzelne Haltekräfte auf, die jeweils zwischen einer Polfläche des Jochs und dem Magnetanker sowie zwischen dem Dauermagneten und dem Magnetanker wirken. Die Haltekraft zwischen der Polfläche des Spulenschenkels und dem Magnetanker ist bei gebräuchlichen Auslöserelais relativ gering, da zum einen der Querschnitt des Jochs im Bereich der Spule gegenüber sonstigen Bereichen des Jochs reduziert ist, um die Spule tragen zu können, und zum anderen der Spulenschenkel im Vergleich zum Lagerschenkel relativ weit vom Dauermagneten beabstandet ist, um einen Einbauraum für die Spule zwischen dem Spulenschenkel und dem Dauermagnet bereitzustellen. Es besteht daher die Gefahr, dass der Magnetanker beispielsweise bei einer Erschütterung des Auslöserelais vom Joch abhebt.This magnetic force is divided into individual holding forces that each between a pole face of the yoke and the magnet armature as well as between the permanent magnet and the magnet armature. The holding force between the pole face of the coil leg and the magnet armature is in common trigger relay relatively small, because on the one hand the cross section of the yoke in the area the coil compared to other areas of the yoke is to be able to carry the coil, and secondly the Coil leg relatively wide compared to the bearing leg is spaced from the permanent magnet to an installation space for to provide the coil between the coil leg and the permanent magnet. There is therefore a risk that the magnet armature for example, if the trigger relay is shaken stands out from the yoke.

Ein unbeabsichtigtes Auslösen des Auslöserelais, d.h. ein Abheben des Magnetankers vom Joch kann durch eine ausreichend starke Magnetisierung des Jochs verhindert werden. Eine starke Magnetisierung des Jochs durch einen starken Dauermagneten hat jedoch den Nachteil, dass die der Spule zum Auslösen zuzuführende sogenannte Auslösescheinleistung entsprechend groß sein muss.Unintentional tripping of the trip relay, i.e. a take off of the magnet armature from the yoke can be sufficient strong magnetization of the yoke can be prevented. A strong Magnetization of the yoke by a strong permanent magnet has the disadvantage, however, that the one to be fed to the coil for tripping so-called trip apparent power correspondingly large have to be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einen Kippanker aufweisendes Auslöserelais anzugeben, das ein unbeabsichtigtes Auslösen, insbesondere durch eine Erschütterung, zuverlässig verhindert und gleichzeitig eine Auslösung mit einer geringen Auslösescheinleistung ermöglicht.The invention has for its object a a tilt anchor tripping relay to indicate that an unintended Triggering, especially by a vibration, reliably prevented and at the same time triggering with a low release apparent power.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hierbei weist ein, bezogen auf den Drehpunkt eines Kippankers, drehpunktnaher Schenkel, das heißt ein Lagerschenkel und/oder ein Kippanker eines einen Magnetkreis bildenden Auslöserelais, im Magnetkreis eine Querschnittsminderung auf. Durch diese Querschnittsminderung wird der magnetische Fluss in den beiden Magnetschenkeln, nämlich dem Lagerschenkel und einem Spulenschenkel, eines einen Teil des Magnetkreises bildenden Jochs vergleichmäßigt. Im Fall einer Querschnittsminderung im Kippanker ist diese zweckmäßigerweise vom Lagerschenkel weniger beabstandet als vom Spulenschenkel.According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1. Here indicates, based on the fulcrum of a tilt anchor, leg near the pivot point, that is, a bearing leg and / or a toggle anchor of a magnetic circuit tripping relay, a reduction in cross section in the magnetic circuit on. Through this reduction in cross section magnetic flux in the two magnetic legs, namely the Bearing leg and a coil leg, one part of the Magnetic circuit forming yoke equalized. In the case of one Reduction in cross-section in the tilting anchor is expedient less distant from the bearing leg than from the coil leg.

Durch die vorzugsweise als Öffnung ausgebildete Querschnittsminderung im Lagerschenkel und/oder im Kippanker wird der Anteil der Haltekraft zwischen dem Spulenschenkel und dem Kippoder Magnetanker an der gesamten Magnetkraft, die den Magnetanker am Joch hält, erhöht. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Halterung des Magnetankers am Joch gewährleistet, so lange kein Auslösestrom durch eine den Spulenschenkel umgebende Spule fließt. Zugleich kann, da die Haltekraft am Lagerschenkel durch dessen Querschnittsminderung beziehungsweise die Querschnittsminderung im im Magnetkreis anschließenden Bereich des Kippankers reduziert ist, eine Auslösung, d.h. ein Lösen des Magnetankers vom Joch, bereits durch eine geringe der Spule zugeführte Leistung und damit eine geringe Auslösescheinleistung erfolgen.Due to the reduction in cross-section, which is preferably designed as an opening The portion is in the bearing leg and / or in the tilt anchor the holding force between the coil leg and the tilting or Magnetic anchor on the total magnetic force that the magnetic anchor stops at the yoke, raised. This is a reliable one The magnet armature is secured to the yoke, see above long no tripping current through a surrounding the coil leg Coil flows. At the same time, because the holding force on the bearing arm by reducing its cross-section or the reduction in cross section in the subsequent in the magnetic circuit Area of the toggle anchor is reduced, triggering, i.e. a loosening of the magnet armature from the yoke, even by a small one power supplied to the coil and thus low Triggers are issued.

Die Drehachse des Kippankers hat von der Polfläche des Lagerschenkels einen geringeren Abstand als von der Polfläche des Spulenschenkels. Die Haltekraft zwischen der Polfläche des Spulenschenkels und dem Magnetanker erzeugt damit über einen größeren Hebelarm ein den Magnetanker am Joch haltendes Drehmoment als die Haltekraft zwischen der Polfläche des Lagerschenkels und dem Magnetanker. Auf diese Weise wirkt sich die relative Erhöhung des magnetischen Flusses durch den Spulenschenkel im Vergleich zum magnetischen Fluss durch den Lagerschenkel besonders positiv im Sinne einer zuverlässigen Halterung des Magnetankers am Joch aus, wobei ebenso zuverlässig eine Auslösung des Auslöserelais bereits bei geringer Auslösescheinleistung gewährleistet ist.The axis of rotation of the tilt armature has from the pole face of the bearing leg a smaller distance than from the pole face of the Coils leg. The holding force between the pole face of the Coil leg and the magnet armature thus generated over one larger lever arm a torque holding the magnetic armature on the yoke than the holding force between the pole face of the bearing leg and the magnet armature. In this way, the relative increase in the magnetic flux through the coil leg compared to the magnetic flux through the bearing arm particularly positive in terms of a reliable holder of the magnet armature on the yoke, while being equally reliable triggering of the trip relay even with a low apparent trip power is guaranteed.

In fertigungstechnisch und konstruktiv vorteilhafter Weise ist, sofern der Lagerschenkel eine Querschnittsminderung aufweist, diese bevorzugt als Öffnung ausgebildet, die den Lagerschenkel vorzugsweise in Querrichtung des Jochs durchdringt. Die mechanische Stabilität des Lagerschenkels ist damit gegenüber einem massiven Lagerschenkel nicht wesentlich beeinträchtigt. Weiterhin ist die Polfläche des Lagerschenkels gegenüber der Polfläche eines massiven Lagerschenkels nicht verkleinert. Gleichzeitig ist durch die Öffnung eine einfache Befestigungsmöglichkeit beispielsweise für Bau- und Funktionsgruppen am Joch gegeben.In a technically and structurally advantageous manner if the bearing leg has a reduced cross-section, this is preferably designed as an opening that the bearing leg penetrates preferably in the transverse direction of the yoke. The mechanical stability of the bearing arm is therefore compared to a massive bearing leg not essential impaired. Furthermore, the pole face of the bearing leg opposite the pole face of a massive bearing leg not downsized. At the same time there is a through the opening easy attachment option for construction and Functional groups on the yoke.

Das Joch ist vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material gebildet. Bevorzugte Ausführungsformen bezüglich der elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Auslöserelais sind Gegenstand der Ansprüche 6 bis 10.The yoke is preferably made of a soft magnetic material educated. Preferred embodiments with respect to electrical and magnetic properties of the trip relay are the subject of claims 6 to 10.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

FIG 1a,b
schematisch ein Auslöserelais im Querschnitt und in Draufsicht,
FIG 2a,b
das Joch, den Dauermagneten und den Magnetanker des Auslöserelais nach FIG 1 in perspektivischer Ansicht,
FIG 3a,b
die Anordnung nach FIG 2a und 2b schematisch im Querschnitt bzw. in perspektivischer Ansicht,
FIG 4
eine alternative Ausführungsform eines Jochs in perspektivischer Ansicht,
FIG 5a,b
ein Auslöserelais mit einem eine Querschnittsminderung aufweisenden Magnetanker in perspektivischer Ansicht.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Show here:
FIG 1a, b
schematically a trigger relay in cross section and in plan view,
FIG 2a, b
the yoke, the permanent magnet and the magnet armature of the trip relay according to FIG 1 in a perspective view,
3a, b
the arrangement according to FIG 2a and 2b schematically in cross section or in perspective view,
FIG 4
an alternative embodiment of a yoke in perspective view,
5a, b
a tripping relay with a cross section having a magnet armature in a perspective view.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are in all figures with the provided with the same reference numerals.

Das in den Figuren 1a,b, 2a,b und 3a,b zumindest ausschnittsweise dargestellte Auslöserelais 1 eines Fehlerstromschutzschalters umfasst einen Eisenkern oder ein Joch 2 aus einem weichmagnetischen Material mit einem Nickelgehalt zwischen 40% und 85%, einen Dauer- oder Permanentmagneten 3 und einen Magnetanker 4. Das Joch 2, das mit einer Grundplatte 5 auf der Wandung eines Gehäuses 6 aufliegt, umfasst einen jeweils an die Grundplatte 5 anschließenden Lagerschenkel 7 und einen Spulenschenkel 8. Beide Magnetschenkel 7,8 werden jeweils von einer in einer Ebene liegenden Polfläche 9,10 abgeschlossen, auf denen der Magnetanker 4 aufliegt. Der Magnetanker 4 ist als Kippanker ausgeführt, der um eine Kante 11 an der Polfläche 9 des Lagerschenkels 7 kippbar ist. Die Kante 11 bildet damit die Drehachse des Kippankers 4. That in Figures 1a, b, 2a, b and 3a, b at least in part Shown trigger relay 1 of a residual current circuit breaker comprises an iron core or a yoke 2 from one soft magnetic material with a nickel content between 40% and 85%, a permanent or permanent magnet 3 and one Magnetic armature 4. The yoke 2, which has a base plate 5 the wall of a housing 6, includes one each to the base plate 5 adjoining bearing legs 7 and one Coil legs 8. Both magnetic legs 7,8 are each of a pole surface 9, 10 lying in one plane, on which the magnet armature 4 rests. The magnet armature 4 is executed as a toggle anchor around an edge 11 on the pole face 9 of the bearing leg 7 is tiltable. The edge 11 forms thus the axis of rotation of the tilt anchor 4.

Der Kippanker 4 ist außerhalb des Jochs 2 mit einer gespannten Zugfeder 12 als Auslösefeder verbunden, die eine Kraft F1 auf den Kippanker 4 ausübt, durch die über einen Hebelarm a1 ein Drehmoment erzeugt wird, das den Kippanker 4 von der dargestellten Geschlossenstellung in eine Offenstellung zu kippen versucht. Beim Übergang von der dargestellten Geschlossenstellung in die Offenstellung wird ein Stößel 13, der das Gehäuse 6 durchdringt, aus dem Gehäuse 6 heraus gedrückt und löst damit einen nicht dargestellten Schaltmechanismus aus. Der Federkraft F1 wirken magnetische Haltekräfte F2,F3,F4 entgegen. Im einzelnen wirkt die magnetische Haltekraft F2 zwischen dem Lagerschenkel 7 und dem Kippanker 4, die magnetische Haltekraft F3 zwischen dem Dauermagneten 3 und dem Kippanker 4 und die magnetische Haltekraft F4 zwischen dem Spulenschenkel 8 und dem Kippanker 4. Die magnetischen Haltekräfte F2,F3,F4 bewirken jeweils ein gleichgerichtetes Drehmoment auf den Kippanker 4, wobei die zugehörigen Hebelarme mit a2,a3,a4 bezeichnet sind und die Länge der Hebelarme a2,a3,a4 in dieser Reihenfolge zunimmt. Die Hebelarme a2,a4 entsprechen den Abständen der Drehachse 11 zur jeweiligen Mitte der Polfläche 9 des Lagerschenkels 7 beziehungsweise der Polfläche 10 des Spulenschenkels 8.The tilt anchor 4 is outside of the yoke 2 with a tensioned Tension spring 12 connected as a release spring, the force F1 exerts on the tilt anchor 4, by means of a lever arm a1 a torque is generated that the rocker arm 4 of the illustrated Tilt closed position to an open position tries. At the transition from the closed position shown in the open position, a plunger 13 is the Penetrates housing 6, pressed out of the housing 6 and thus triggers a switching mechanism, not shown. The spring force F1 acts magnetic holding forces F2, F3, F4 opposite. The magnetic holding force F2 acts in detail between the bearing leg 7 and the rocker arm 4, the magnetic Holding force F3 between the permanent magnet 3 and the Tilt anchor 4 and the magnetic holding force F4 between the Coil leg 8 and the tilt armature 4. The magnetic holding forces F2, F3, F4 each cause a rectified torque on the tilt anchor 4, the associated lever arms are designated with a2, a3, a4 and the length of the lever arms a2, a3, a4 increases in this order. The lever arms a2, a4 correspond to the distances of the axis of rotation 11 to the respective Center of the pole face 9 of the bearing leg 7 or the pole face 10 of the coil leg 8.

Durch einen Stromfluss in einer Spule 14, die den Spulenschenkel 8 umgibt, wird eine magnetische Kraft erzeugt, die den magnetischen Haltekräften F2,F3,F4 entgegenwirkt, so dass bei Überschreitung einer Auslösescheinleistung PA das von der Zugfeder 12 erzeugte Drehmoment die Summe der durch die magnetischen Haltekräfte F2,F3,F4 erzeugten Drehmomente übersteigt und der Kippanker 4 geöffnet wird. Der Stromfluss in der Spule 14 wird dabei durch einen nicht dargestellten Summenstromwandler erzeugt, der einen Fehlerstrom in einem Leiternetz detektiert. Bei Detektion des Fehlerstroms wird damit die Trennung des Leiternetzes, in dem der Fehlerstrom auftritt, von der Energiezuführung zu diesem Leiternetz ausgelöst. Through a current flow in a coil 14, which surrounds the coil leg 8, a magnetic force is generated, which counteracts the magnetic holding forces F2, F3, F4, so that when a release apparent power P A is exceeded, the torque generated by the tension spring 12 is the sum of the the magnetic holding forces F2, F3, F4 generated torque exceeds and the tilt armature 4 is opened. The current flow in the coil 14 is generated by a summation current transformer, not shown, which detects a fault current in a conductor network. When the fault current is detected, the separation of the conductor network in which the fault current occurs is triggered from the energy supply to this conductor network.

Der Spulenschenkel 8 weist, um die Spule 14 tragen zu können, einen geringeren Querschnitt als der Lagerschenkel 7 auf. Der Querschnitt des Spulenschenkels 8, der nahezu über dessen gesamte Länge konstant ist, ist mit Q8 bezeichnet. Aufgrund der den Spulenschenkel 8 umgebenden Spule 14 ist der Dauermagnet 3 nicht mittig zwischen den Magnetschenkeln 7,8 angeordnet, sondern zum Lagerschenkel 7 hin versetzt. Um trotz dieser Einflüsse einen zumindest annähernd gleichmäßigen magnetischen Fluss durch die beiden Magnetschenkel 7,8 des Jochs 2 zu gewährleisten, weist der Lagerschenkel 7 eine Öffnung 15 als Querschnittsminderung auf, die sich in Querrichtung QR des Jochs 2 erstreckt. Der Lagerschenkel 7 weist damit einen größeren, nicht reduzierten Querschnitt Q7a und, im Bereich der Öffnung 15, einen geringsten Querschnitt Q7b auf, der sich in zwei gleiche Teilquerschnitte Q7b1, Q7b2 zu beiden Seiten der Öffnung 15 aufteilt.The coil leg 8 has, in order to be able to carry the coil 14, a smaller cross section than the bearing leg 7. The Cross section of the coil leg 8, almost over the entire Length is constant, is designated Q8. Due to the the coil leg 8 surrounding the coil 14 is the permanent magnet 3 not arranged centrally between the magnetic legs 7, 8, but offset to the bearing leg 7 out. To despite this Influences an at least approximately uniform magnetic Flow through the two magnetic legs 7, 8 of the yoke 2 to ensure, the bearing leg 7 has an opening 15 as a cross-sectional reduction, which is in the transverse direction QR of the yoke 2 extends. The bearing leg 7 thus has one larger, non-reduced cross-section Q7a and, in the area the opening 15, a smallest cross section Q7b, the into two equal partial cross-sections Q7b1, Q7b2 to both Split sides of the opening 15.

Mit dieser Öffnung 15, die beispielsweise die Form eines Kreises, Ovals, Rechtecks oder eines anderen beliebigen Polygonzugs haben kann, ist die mechanische Stabilität des Lagerschenkels 7 gegenüber einem massiven Lagerschenkel kaum geschwächt. Die Öffnung 15 bietet eine einfache Möglichkeit, ein Bauteil innerhalb des Auslöserelais 1 zu befestigen, insbesondere auch, den Lagerschenkel 7 selbst am Gehäuse 6 zu fixieren. Im Bereich der Polfläche 9 des Lagerschenkels 7 weist dieser den nicht reduzierten Querschnitt Q7a auf. Der geringste Querschnitt Q7b des Lagerschenkels 7 entspricht etwa dem Querschnitt Q8 des Spulenschenkels 8. Die Haltekraft F4 zwischen dem Spulenschenkel 8 und dem Kippanker 4 leistet einen wesentlichen Beitrag zur Halterung des Kippankers 4 am Joch 2.With this opening 15, for example the shape of a Circle, oval, rectangle or any other polygon can have is the mechanical stability of the bearing arm 7 hardly weakened compared to a massive bearing leg. The opening 15 offers a simple possibility to fasten a component within the trigger relay 1, in particular also, the bearing leg 7 itself on the housing 6 fix. In the area of the pole face 9 of the bearing leg 7 this has the non-reduced cross section Q7a. The smallest cross section Q7b of the bearing arm 7 corresponds approximately the cross section Q8 of the coil leg 8. The holding force F4 between the coil leg 8 and the tilt anchor 4 a significant contribution to the mounting of the tilt anchor 4 on Yoke 2.

Die Figur 4 zeigt als alternative Ausführungsform der Querschnittsminderung 15 eine Verjüngung in einem Lagerschenkel 7. Die Querschnittsminderung 15 ist als symmetrischer Einschnitt zu beiden Seiten des Lagerschenkels 7 ausgeführt. Wie im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel (FIG 1a,b, 2a,b, 3a,b) weist auch bei dieser Ausführungsform die Polfläche 9 des Lagerschenkels 7 eine Fläche auf, die dem nicht reduzierten Querschnitt Q7a entspricht. Ein Verschleiß der Polfläche 9, insbesondere an deren Kante, die die Drehachse 11 bildet, aufgrund des an an der Polfläche 9 anschlagenden Kippankers 4 ist daher praktisch ausgeschlossen.Figure 4 shows an alternative embodiment of the cross-sectional reduction 15 a taper in a bearing leg 7. The reduction in cross section 15 is more symmetrical Incision made on both sides of the bearing leg 7. As in the exemplary embodiment described above (FIG. 1a, b, 2a, b, 3a, b) also has the pole face in this embodiment 9 of the bearing leg 7 on a surface that is not reduced cross section corresponds to Q7a. Wear of the Pole surface 9, in particular at its edge, the axis of rotation 11 forms, due to the abutting on the pole face 9 Kippankers 4 is therefore practically impossible.

Eine weitere alternative Ausführungsform eines Auslöserelais 1 ist in den Figuren 5a und 5b dargestellt. In diesem Fall weist nicht der Lagerschenkel 7 sondern der Kippanker 4 die Querschnittsminderung 15 auf, die in der in Figur 5a dargestellten Ausführungsform als Öffnung und in der in Figur 5b dargestellten Ausführungsform als Verjüngung oder Einschnürung ausgebildet ist. Der Lagerschenkel 7 weist daher einen konstanten Querschnitt Q7a, Q7b auf. Die Querschnittsminderung 15 des Kippankers 4 ist in beiden Fällen näher am Lagerschenkel 7 als am Spulenschenkel 8 angeordnet, um den magnetischen Fluss, der den Lagerschenkel durchsetzt, im Vergleich zum magnetischen Fluss durch den Spulenschenkel 7 zu mindern und damit die Verteilung des magnetischen Flusses durch die beiden Magnetschenkel 7,8 zu vergleichmäßigen. Eine Ausführungsform des Auslöserelais 1, in der sowohl der Lagerschenkel 7 als auch der Kippanker 4 jeweils eine Querschnittsminderung 15 oder mehrere Querschnittsminderungen 15 aufweisen, ist ebenfalls realisierbar. Eine Halteöffnung 16 im Magnetanker 4 außerhalb des Magnetkreises dient der Halterung der Zugfeder 12.Another alternative embodiment of a trip relay 1 is shown in FIGS. 5a and 5b. In this Case does not have the bearing leg 7 but the tilt anchor 4 the cross-sectional reduction 15 on that shown in Figure 5a Embodiment as an opening and in the in Figure 5b illustrated embodiment as a taper or constriction is trained. The bearing leg 7 therefore has one constant cross section Q7a, Q7b. The reduction in cross-section 15 of the tilt anchor 4 is closer to the bearing leg in both cases 7 as arranged on the coil leg 8 to the magnetic River that penetrates the bearing leg in comparison to reduce the magnetic flux through the coil leg 7 and thus the distribution of the magnetic flux through the to equalize both magnetic legs 7.8. An embodiment the trigger relay 1, in which both the bearing leg 7 and the tilt anchor 4 each have a cross-sectional reduction 15 or more cross-sectional reductions 15, is also feasible. A holding opening 16 in the magnet armature 4 outside the magnetic circuit is used to hold the Tension spring 12.

Das Auslöserelais 1 zeichnet sich insgesamt durch kompakte Abmessungen, eine fertigungsfreundliche Konstruktion, einen sparsamen Materialeinsatz sowie sehr gute elektrische und mechanische Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Unempfindlichkeit gegenüber Erschütterungen sowie der Zuverlässigkeit der Auslösung bereits bei geringer Auslösescheinleistung PA, aus.The trip relay 1 is characterized overall by compact dimensions, a manufacturing-friendly construction, economical use of materials and very good electrical and mechanical properties, in particular with regard to the insensitivity to vibrations and the reliability of the trip even at a low apparent trip power P A.

Claims (11)

Auslöserelais (1) mit einem aus einem Joch (2) und einem Kippanker (4) gebildeten Magnetkreis, wobei das Joch (2) einen Spulenschenkel (8) und einen Lagerschenkel (7) als Magnetschenkel (7,8) aufweist, und wobei der Kippanker (4) derart um eine zwischen diesem und dem Lagerschenkel (7) angeordnete Drehachse (11) kippbar ist, dass sowohl der Kippanker (4) als auch der Lagerschenkel (7) jeweils einen drehpunktnahen Schenkel (4,7) des Magnetkreises bilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein drehpunktnaher Schenkel (4,7) eine Querschnittsminderung (15) im Magnetkreis aufweist.Tripping relay (1) with a magnetic circuit formed from a yoke (2) and a tilt armature (4), the yoke (2) having a coil leg (8) and a bearing leg (7) as a magnetic leg (7, 8), and wherein the Tilt anchor (4) can be tilted about an axis of rotation (11) arranged between it and the bearing leg (7) such that both the tilt anchor (4) and the bearing leg (7) each form a leg (4,7) of the magnetic circuit close to the pivot point, characterized in that a leg (4, 7) close to the fulcrum has a reduction in cross-section (15) in the magnetic circuit. Auslöserelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsminderung als Öffnung (15) ausgebildet ist.Tripping relay according to claim 1, characterized in that the cross-sectional reduction is designed as an opening (15). Auslöserelais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschenkel (7) eine Querschnittsminderung (15) aufweist.Tripping relay according to claim 1 or 2, characterized in that the bearing leg (7) has a cross-sectional reduction (15). Auslöserelais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (15) den Lagerschenkel (7) in Querrichtung (QR) des Jochs (2) durchdringt.Tripping relay according to claims 1 to 3, characterized in that the opening (15) penetrates the bearing leg (7) in the transverse direction (QR) of the yoke (2). Auslöserelais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kippanker (4) eine Querschnittsminderung (15) aufweist, wobei diese vom Lagerschenkel (7) weniger beabstandet ist als vom Spulenschenkel (8).Tripping relay according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tilt armature (4) has a cross-sectional reduction (15), which is less spaced from the bearing leg (7) than from the coil leg (8). Auslöserelais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Auslösescheinleistung (PA) von weniger als 400µVA. Tripping relay according to one of Claims 1 to 5, characterized by a tripping apparent power (P A ) of less than 400µVA. Auslöserelais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des geringsten Querschnitts (Q7b) des Lagerschenkels (7) die magnetische Flussdichte maximal 85% der Sättigungsinduktion des Materials des Jochs (2) beträgt, wobei dieses einen Nickelgehalt zwischen 70% und 85% aufweist.Tripping relay according to one of Claims 1 to 6, characterized in that in the region of the smallest cross section (Q7b) of the bearing leg (7) the magnetic flux density is at most 85% of the saturation induction of the material of the yoke (2), this having a nickel content of between 70% and has 85%. Auslöserelais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des geringsten Querschnitts (Q7b) des Lagerschenkels (7) die magnetische Flussdichte maximal 90% der Sättigungsinduktion des Materials des Jochs (2) beträgt, wobei dieses einen Nickelgehalt zwischen 40% und 69% aufweist.Tripping relay according to one of Claims 1 to 6, characterized in that in the region of the smallest cross-section (Q7b) of the bearing leg (7) the magnetic flux density is at most 90% of the saturation induction of the material of the yoke (2), this having a nickel content of between 40% and has 69%. Auslöserelais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Querschnitts (Q8) des Spulenschenkels (8) die magnetische Flussdichte maximal 85% der Sättigungsinduktion des Materials des Jochs (2) beträgt, wobei dieses einen Nickelgehalt zwischen 70% und 85% aufweist.Tripping relay according to one of Claims 1 to 8, characterized in that in the region of the cross section (Q8) of the coil leg (8) the magnetic flux density is at most 85% of the saturation induction of the material of the yoke (2), this having a nickel content of between 70% and 85%. Auslöserelais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Querschnitts (Q8) des Spulenschenkels (8) die magnetische Flussdichte maximal 90% der Sättigungsinduktion des Materials des Jochs (2) beträgt, wobei dieses einen Nickelgehalt zwischen 40% und 69% aufweist.Tripping relay according to one of Claims 1 to 8, characterized in that in the region of the cross section (Q8) of the coil leg (8) the magnetic flux density is at most 90% of the saturation induction of the material of the yoke (2), this having a nickel content between 40% and 69%. Fehlerstromschutzschalter mit einem Auslöserelais (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Residual current circuit breaker with a trip relay (1) according to one of claims 1 to 10.
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