EP1463082A1 - Elektromagnetisches Schaltgerät - Google Patents

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EP1463082A1
EP1463082A1 EP03006942A EP03006942A EP1463082A1 EP 1463082 A1 EP1463082 A1 EP 1463082A1 EP 03006942 A EP03006942 A EP 03006942A EP 03006942 A EP03006942 A EP 03006942A EP 1463082 A1 EP1463082 A1 EP 1463082A1
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EP
European Patent Office
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coil
magnetic yoke
magnetic
switching device
yoke
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03006942A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Franz
Wolfgang Leitl
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to DE200410012285 priority patent/DE102004012285A1/de
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/12Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/2463Electromagnetic mechanisms with plunger type armatures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/12Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24Electromagnetic mechanisms
    • H01H2071/249Electromagnetic mechanisms with part of the magnetic circuit being in the normal current path in the circuit breaker, e.g. yoke, fixed contact and arc-runner are made out of one single conductive element

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic switching device, in particular a circuit breaker, with a Coil and a magnetic yoke comprising magnetic release and with a terminal electrically connected to the coil.
  • an electromagnetic switching device in particular a circuit breaker, with a Coil and a magnetic yoke comprising magnetic release and with a terminal electrically connected to the coil.
  • Such a thing Switching device is for example from DE 198 45 476 A1 known.
  • Miniature circuit breaker in the example of the DE 198 45 476 A1 known type have a magnetic release with a magnetic yoke, which is electrically with a trigger coil connected is.
  • the one with the magnetic yoke electrical connected coil is electrical on the other hand connected to a terminal inside the switchgear housing.
  • the invention has for its object an electromagnetic Switching device, in particular a circuit breaker, with a magnetic release with a coil and an electrical structurally particularly simple with this connected clamp to design.
  • This switching device has a known magnetic release, preferably in the form of a submersible anchor system, whose coil is electrically connected to a terminal.
  • a terminal connection part provided which is integral with the Magnetic yoke is formed, with the coil on both sides with the magnetic yoke is electrically connected.
  • the one from the clamp divides from current flowing through the terminal connector thus flowing into a first through the magnetic yoke Partial current and a second flowing through the coil Partial flow.
  • an electrical connection part for example of a limp conductor between the coil and the clamp and an additional magnetic yoke only a single component, preferably in the form of a stamped and bent part, needed.
  • the coil is combined with this Component, directly connected twice, for example soldered.
  • the combined magnetic yoke / terminal connection part also has the advantage of increased mechanical to save parts Stability compared to a structure made up of several Parts and a simplified assembly, especially in Case of automated assembly handling.
  • the one between the coil and the magnetic yoke dividing electrical Electricity should therefore flow as much as possible through the Coil flow.
  • This is particularly simple in terms of construction Way preferably achieved in that the magnetic yoke at least a section of increased electrical resistance in Has shape of a cross-sectional taper.
  • This cross-sectional taper or cross-sectional tapering or are preferably in the area of a connection or both Connections of the coil to the magnetic yoke are provided. In the middle, the coil adjacent region of the magnet yoke this, however, prefers no tapering.
  • the magnetic Flux through the magnetic yoke is therefore practical overall not affected.
  • the magnetic yoke is preferably made of one Made of material that has a higher specific electrical Resistance than the material of the coil. All in all the magnetic release is preferably designed in such a way that electrical resistance, at least ohmic resistance, of the yoke between the coil connections is larger than the electrical resistance of the coil.
  • the advantage of the invention is in particular that by combining an electrical connector between a magnetic release and a clamp with the magnetic yoke the trigger minimizing both the number of electrical contact points as well as the number of components is reached.
  • the magnetic trigger 1 has essential components a coil 3, a magnetic yoke 4 with one with this connected magnetic core 5, and a slidable in the coil 3 mounted armature 6 with an associated with this Ram 7 on.
  • the coil 3 is at its end facing the terminal 2 at one first connection point 9, also as the first coil connection referred to, electrically connected to the magnetic yoke 4.
  • the other end of the coil facing the contact piece 8 3 is on a second coil terminal or a second one Junction 10 also electrically with the magnetic yoke 4 connected.
  • a rigid terminal connection part 11 Between the first connection point 9 and the terminal 2 is a rigid terminal connection part 11 arranged, which in one piece as a stamped and bent part with the Magnet yoke 4 is formed.
  • the coil 3 is made of a material, in particular copper, which has a lower specific electrical resistance than the material of the magnetic yoke 4 has.
  • the magnetic yoke 4 in the area of the connection points 9, 10 several cross-sectional tapering, also known as notches 12, 13, 14, as in particular from FIGS. 2 and 3 shows the electrical resistance of the magnetic yoke 4th targeted increase.
  • first connection point 9 there is this on both sides Coil connection, that is, both the terminal 2 and the facing the second coil terminal 10, each a cross-sectional taper 12.13 provided.
  • the width of the magnetic yoke 4 is approximately in the area of the first coil connection 9 reduced to the width of the coil wire, its Cross-sectional area that of the magnetic yoke 4 on the corresponding Digit exceeds.
  • the one at the first coil connection 9 subsequent legs of the magnetic yoke 4 is called designated first yoke leg 17.
  • first yoke leg 17 At right angles to the first yoke leg 17 is perpendicular to the actuation direction R given by the coil axis second yoke leg 18, on which a connecting plate 19 of the fixed contact 8, which also part of the magnet yoke 4 forms.
  • connection plate 19 Located on the connection plate 19 the second coil connection 10.
  • a notch in the magnetic yoke 4 namely the cross-sectional taper 14 provided.
  • the response behavior of the magnetic release 1 is adjustable in particular by a concentrically surrounding the plunger 7, space-saving mainly within a bore 15 of the magnetic core 5 arranged in the coil 3 spring 16 in the form of a Coil spring. Together with the above constructive Features is ensured by the selection of the spring 16 that the response behavior of the magnetic release 1 is comparable is with that of a conventional magnetic release, the no division of the current flow between the coil and the Magnetic yoke provides.

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Abstract

Ein elektromagnetisches Schaltgerät weist einen eine Spule (3) und ein Magnetjoch (4) umfassenden Magnetauslöser (1) auf, wobei die Spule (3) an einem ersten Spulenanschluss (9) mit einer Klemme (2) und an einem zweiten Spulenanschluss (10) mit dem Magnetjoch (4) elektrisch verbundenen ist, wobei ein die Spule (3) mit der Klemme (2) elektrisch verbindendes Klemmenverbindungsteil (11) einstückig mit dem Magnetjoch (4) ausgebildet ist und die Spule (3) an beiden Spulenanschlüssen (9,10) mit dem Magnetjoch (4) elektrisch verbunden ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere einen Leitungsschutzschalter, mit einem eine Spule und ein Magnetjoch umfassenden Magnetauslöser sowie mit einer mit der Spule elektrisch verbundenen Klemme. Ein derartiges Schaltgerät ist beispielsweise aus der DE 198 45 476 A1 bekannt.
Leitungsschutzschalter in der beispielsweise aus der DE 198 45 476 A1 bekannten Bauart weisen einen Magnetauslöser mit einem Magnetjoch auf, welches elektrisch mit einer Auslösespule verbunden ist. Die einerseits mit dem Magnetjoch elektrisch verbundene Spule ist dabei andererseits elektrisch an eine Klemme innerhalb des Gehäuses des Schaltgerätes angeschlossen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere einen Leitungsschutzschalter, mit einem Magnetauslöser mit einer Spule und einer elektrisch mit dieser verbundenen Klemme konstruktiv besonders einfach zu gestalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektromagnetisches Schaltgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses Schaltgerät weist einen prinzipiell bekannten Magnetauslöser, vorzugsweise in Form eines Tauchankersystems, auf, dessen Spule mit einer Klemme elektrisch verbunden ist. Zur Herstellung dieser elektrischen Verbindung ist ein Klemmenverbindungsteil vorgesehen, welches einstückig mit dem Magnetjoch ausgebildet ist, wobei die Spule beidseitig mit dem Magnetjoch elektrisch verbunden ist. Der von der Klemme aus durch das Klemmenverbindungsteil fließende Strom teilt sich somit auf in einen ersten durch das Magnetjoch fließenden Teilstrom und einen zweiten durch die Spule fließenden Teilstrom. Statt eines elektrischen Verbindungsteils, beispielsweise eines biegeschlaffen Leiters, zwischen der Spule und der Klemme und eines zusätzlichen Magnetjochs wird somit nur ein einziges Bauteil, vorzugsweise in Form eines Stanz-Biegeteils, benötigt. Die Spule ist mit diesem kombinierten Bauteil, zweifach direkt verbunden, beispielsweise verlötet. Das kombinierte Magnetjoch/Klemmenverbindungsteil hat zusätzlich zur Teileeinsparung den Vorteil einer erhöhten mechanischen Stabilität im Vergleich zu einem Aufbau aus mehreren Teilen sowie einer vereinfachten Montage, insbesondere im Fall eines automatisierten Baugruppenhandlings.
Für die Auslösefunktion des Magnetauslösers bei Kurzschluss ist der Stromfluss durch die Spule maßgebend. Der sich zwischen der Spule und dem Magnetjoch aufteilende elektrische Strom sollte daher zu einem möglichst großen Teil durch die Spule fließen. Dies ist in konstruktiv besonders einfacher Weise bevorzugt dadurch erreicht, dass das Magnetjoch mindestens einen Abschnitt erhöhten elektrischen Widerstands in Form einer Querschnittsverjüngung aufweist. Diese Querschnittsverjüngung oder Querschnittsverjüngungen ist bzw. sind vorzugsweise im Bereich eines Anschlusses oder beider Anschlüsse der Spule an das Magnetjoch vorgesehen. Im mittleren, der Spule benachbarten Bereich des Magnet jochs weist dieses dagegen bevorzugt keine Verjüngung auf. Der magnetische Fluss durch das Magnetjoch ist dadurch insgesamt praktisch nicht beeinträchtigt.
Zusätzlich oder alternativ zu den genannten geometrischen Merkmalen des Magnetjochs ist dieses vorzugsweise aus einem Material gefertigt, welches einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand als das Material der Spule aufweist. Insgesamt ist der Magnetauslöser bevorzugt derart gestaltet, dass der elektrische Widerstand, zumindest der ohmsche Widerstand, des Jochs zwischen den Spulenanschlüssen größer ist als der elektrische Widerstand der Spule.
Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass durch die Kombination eines elektrischen Verbindungsteils zwischen einem Magnetauslöser und einer Klemme mit dem Magnetjoch des Auslösers eine Minimierung sowohl der Anzahl der elektrischen Kontaktstellen als auch der Anzahl der Bauteile erreicht ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
FIG 1
im Querschnitt einen Magnetauslöser und eine Klemme eines elektromagnetischen Schaltgerätes,
FIG 2
eine Draufsicht auf die Anordnung nach FIG 1,
FIG 3
eine Anordnung nach FIG 1 in perspektivischer Ansicht, und
FIG 4
ein Ersatzschaltbild der Anordnung nach FIG 1 bis 3.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die FIG 1 bis 3 zeigen einen Magnetauslöser 1 und eine elektrisch mit diesem verbundene Klemme 2 in Form einer Schraubklemme als Teile eines nicht weiter dargestellten elektromagnetischen Schaltgerätes, beispielsweise eines Leitungsschutzschalters, Motorschutzschalters, Leistungsschalters, Schützes oder Relais, vorzugsweise in Form eines Reiheneinbaugerätes. Der Magnetauslöser 1 weist als wesentliche Bestandteile eine Spule 3, ein Magnetjoch 4 mit einem mit diesem verbundenen Magnetkern 5, sowie einen verschieblich in der Spule 3 gelagerten Anker 6 mit einem mit diesem verbundenen Stößel 7 auf. Übersteigt der Strom durch die Spule 3, insbesondere bei Kurzschluss, einen festgelegten Grenzwert, so wird der Stößel 7 durch den Anker 6 in Betätigungsrichtung R bewegt und öffnet somit einen nicht dargestellten Bewegkontakt, welcher mit einem mit dem Magnetjoch 4 elektrisch verbundenen Festkontakt 8 zusammenwirkt.
Die Spule 3 ist an deren der Klemme 2 zugewandten Ende an einer ersten Verbindungsstelle 9, auch als erster Spulenanschluss bezeichnet, mit dem Magnetjoch 4 elektrisch verbunden. Das andere, dem Kontaktstück 8 zugewandte Ende der Spule 3 ist an einem zweiten Spulenanschluss oder einer zweiten Verbindungsstelle 10 ebenfalls mit dem Magnetjoch 4 elektrisch verbunden. Zwischen der ersten Verbindungsstelle 9 und der Klemme 2 ist ein biegesteifes Klemmenverbindungsteil 11 angeordnet, welches einstückig als Stanz-Biegeteil mit dem Magnetjoch 4 ausgebildet ist.
Die FIG 4 erläutert anhand eines Ersatzschaltbildes die Parallelschaltung der Spule 3 mit einem elektrischen Widerstand R1 und des Magnetjochs 4 mit einem elektrischen Widerstand R2. Durch verschiedene Maßnahmen ist sichergestellt, dass der elektrische Widerstand R1 der Spule 3 geringer ist als der elektrische Widerstand R2 des Magnetjochs 4. Zum einen ist die Spule 3 aus einem Material, insbesondere Kupfer, gefertigt, welches einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand als das Material des Magnetjochs 4 hat. Zum anderen weist das Magnetjoch 4 im Bereich der Verbindungsstellen 9,10 mehrere auch als Ausklinkungen bezeichnete Querschnittsverjüngungen 12,13,14 auf, wie insbesondere aus den FIG 2 und 3 hervorgeht, die den elektrischen Widerstand des Magnetjochs 4 gezielt heraufsetzen.
An der ersten Verbindungsstelle 9 ist dabei beidseitig dieses Spulenanschlusses, das heißt sowohl der Klemme 2 als auch dem zweiten Spulenanschluss 10 zugewandt, jeweils eine Querschnittsverjüngung 12,13 vorgesehen. Die Breite des Magnetjochs 4 ist im Bereich des ersten Spulenanschlusses 9 etwa auf die Breite des Spulendrahtes reduziert, wobei dessen Querschnittsfläche diejenige des Magnetjochs 4 an der entsprechenden Stelle übersteigt. Der an den ersten Spulenanschluss 9 anschließende Schenkel des Magnetjochs 4 wird als erster Jochschenkel 17 bezeichnet.
Rechtwinklig zum ersten Jochschenkel 17 verläuft senkrecht zur durch die Spulenachse gegebenen Betätigungsrichtung R ein zweiter Jochschenkel 18, an welchen eine Anschlussplatte 19 des Festkontaktes 8 anschließt, welche ebenfalls einen Teil des Magnet jochs 4 bildet. An der Anschlussplatte 19 befindet sich der zweite Spulenanschluss 10. Auch hier ist eine Ausklinkung im Magnetjoch 4, nämlich die Querschnittsverjüngung 14, vorgesehen.
Das Ansprechverhalten des Magnetauslösers 1 ist einstellbar insbesondere durch eine konzentrisch den Stößel 7 umgebende, raumsparend hauptsächlich innerhalb einer Bohrung 15 des Magnetkerns 5 in der Spule 3 angeordnete Feder 16 in Form einer Schraubenfeder. Zusammen mit den oben genannten konstruktiven Merkmalen ist durch die Auswahl der Feder 16 sichergestellt, dass das Ansprechverhalten des Magnetauslösers 1 vergleichbar ist mit demjenigen eines herkömmlichen Magnetauslösers, der keine Aufteilung des Stromflusses zwischen der Spule und dem Magnetjoch vorsieht.

Claims (6)

  1. Elektromagnetisches Schaltgerät mit einem eine Spule (3) und ein Magnetjoch (4) umfassenden Magnetauslöser (1), wobei die Spule (3) an einem ersten Spulenanschluss (9) mit einer Klemme (2) und an einem zweiten Spulenanschluss (10) mit dem Magnetjoch (4) elektrisch verbundenen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein die Spule (3) mit der Klemme (2) elektrisch verbindendes Klemmenverbindungsteil (11) einstückig mit dem Magnetjoch (4) ausgebildet ist, wobei die Spule (3) an beiden Spulenanschlüssen (9,10) mit dem Magnetjoch (4) elektrisch verbunden ist.
  2. Schaltgerät nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch eine Querschnittsverjüngung (12,13,14) des Magnetjochs (4) im Bereich zumindest eines Spulenanschlusses (9,10).
  3. Schaltgerät nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverjüngung (12,13) im Bereich des ersten Spulenanschlusses (9) angeordnet ist.
  4. Schaltgerät nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig des ersten Spulenanschlusses (9), sowohl der Klemme (2) als auch dem zweiten Spulenanschluss (10) zugewandt, jeweils eine Querschnittsverjüngung (12,13) vorgesehen ist.
  5. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Magnetjochs (4) einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand als das Material der Spule (3) aufweist.
  6. Schaltgerät nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand (R2) des Magnet jochs (4) zwischen den Spulenanschlüssen (9,10) größer ist als der elektrische Widerstand (R1) der Spule (3).
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