EP1511051A2

EP1511051A2 - Electromagnetic switch element with arcuate pole faces

Info

Publication number: EP1511051A2
Application number: EP04104122A
Authority: EP
Inventors: Hubert Laurenz Naimer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2005-03-02
Also published as: EP1511051A3; AT8202U1

Abstract

An armature (8) has switching contacts (SC) and is kept moving between a first switching position, in which it is set apart from a yoke (9), and a second switching position, in which it is directly next to the yoke. The armature's SC works together with stationary switching contacts in both switching positions, in order to carry out different switching conditions.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltelement, insbesondere ein Schütz.The invention relates to an electromagnetic switching element, in particular a contactor.

Schaltelemente dieser Art weisen im wesentlichen eine Spule auf, die in der Regel mit einem magnetisierbaren Joch versehen ist. Fließt Strom durch die Spule, wird ein beweglicher Anker entgegen einer rückstellenden Kraft, etwa einer Feder, angezogen, sodass bewegliche Schaltkontakte in eine andere Stellung bewegt werden. Dadurch werden Kontaktbrücken, die bei stromloser Spule etwa offen sind, geschlossen. So kann durch den Strom durch die Spule in einem Steuerstromkreis der Hauptstromkreis, in dem sich ein Verbraucher, etwa ein Motor, befindet, gesteuert werden.Switching elements of this type essentially have a coil on, which is usually provided with a magnetizable yoke is. When current flows through the coil, it becomes a moving armature against a restoring force, such as a spring, tightened so that moving switch contacts into another Position to be moved. This will be contact bridges, which at de-energized coil are about open, closed. So can through the current through the coil in a control circuit of Main circuit in which a consumer, such as a motor, is controlled.

Die Ausführungsformen des Jochs und des Ankers variieren, sie sind aber so gewählt, dass sich bei angezogenem Anker ein geschlossener magnetischer Kreis bildet. Hierbei liegt der Anker auf Polflächen des Jochs auf. In einer Ausführungsform sind Anker und Joch etwa beide E-förmig ausgebildet, wobei die beiden Seitenschenkel von Anker und Joch bei angezogener Position des Ankers berührend aneinanderliegen. Die Mittelschenkel von Anker und Joch sind hingegen so ausgeführt, dass bei angezogener Position des Ankers ein Luftspalt zwischen den beiden Mittelschenkeln verbleibt. Dieser Luftspalt dient unter anderem dazu, bei abgeschaltetem Stromdurchfluss durch die Spule und gewünschtem Ablösen des Ankers von den Polflächen des Jochs ein Anhaften des Ankers am Joch aufgrund des verbleibenden Restmagnetismus zu unterbinden. Ein weiterer Vorteil des Luftspalts besteht darin, dass bei Wechselstrombetrieb ein Brumm vermieden wird, der ansonsten aufgrund der drei in einer Ebene liegenden Flächen auftreten würde. Um den magnetischen Fluss durch Joch und Anker aber nicht zu sehr zu beeinträchtigen, beträgt der Abstand der beiden Mittelschenkel und somit die Breite des Luftspaltes nur wenige Zehntel Millimeter.The embodiments of the yoke and the anchor vary, they but are chosen so that when the anchor is tightened closed magnetic circuit forms. Here lies the Anchor on pole faces of the yoke. In one embodiment Both armature and yoke are approximately E-shaped, with the both side legs of anchor and yoke when tightened Position of the armature touching each other. The Middle legs of anchor and yoke, on the other hand, are designed that when tightened position of the anchor an air gap remains between the two middle thighs. This Air gap serves, among other things, when switched off Current flow through the coil and desired detachment of the Anchor from the pole faces of the yoke an adhesion of the anchor at Yoke due to the residual magnetism remaining prevention. Another advantage of the air gap exists in that in AC operation a hum is avoided, the otherwise due to the three lying in a plane Surfaces would occur. To the magnetic flux through yoke and anchor but not to affect too much, is the Distance between the two middle limbs and thus the width of the Air gap only a few tenths of a millimeter.

Oftmalige Schaltvorgänge bewirken eine Abnutzung der Polflächen der Seitenschenkel von Anker und Joch, sodass sich die Polflächen der Mittelschenkel im Laufe der Benutzung des Schaltelements annähern, bis sie sich letztendlich berühren. In diesem Zustand des Schaltelements kann es zu Funktionsbeeinträchtigungen aufgrund von Restmagnetismus kommen, der ein zuverlässiges Ablösen des Ankers vom Joch verhindert. Des weiteren kann aufgrund der nun in einer Ebene liegenden drei Flächen Brumm auftreten. Ein Aufbrauchen des Luftspaltes zwischen den beiden Mittelschenkeln aufgrund zunehmender Abnutzung der Polflächen der Seitenschenkel bedeutet somit in der Regel das Ende der mechanischen Lebensdauer des Schaltelements.Frequent switching operations cause wear of the Pole areas of the side legs of the anchor and yoke, so that the pole faces of the middle thighs in the course of using the Approximate switching element until they finally touch. In this state of the switching element may be too Functional impairment due to residual magnetism come, the reliable detachment of the anchor from the yoke prevented. Furthermore, due to now in one plane lying three areas Brumm occur. An exhaustion of the Air gap between the two middle thighs due increasing wear of the pole faces of the side legs thus usually means the end of the mechanical Life of the switching element.

Um die mechanische Lebensdauer der Schaltelemente zu optimieren, wird gemäß dem Stand der Technik zunächst auf ein präzises Schleifen der Polflächen der Mittelschenkel geachtet, um einen Luftspalt mit genau definierter Breite sicherzustellen. Des weiteren muss auf gute Ölung des Jochs und des Ankers geachtet werden, um einerseits eine Schlagdämpfung im Zuge der Schaltvorgänge zu erreichen und andererseits Korrosion zu unterbinden. Diese Maßnahmen bewirken allerdings lediglich eine Optimierung der mechanischen Lebensdauer unter den gegebenen Werkstückgeometrien von Anker und Joch.To the mechanical life of the switching elements too Optimize, according to the prior art, first on careful grinding of the pole faces of the middle thighs, around an air gap with a precisely defined width sure. Furthermore, good oiling of the yoke must be possible and the anchor to be respected one hand Impact damping in the course of switching operations to achieve and On the other hand, to prevent corrosion. These measures cause only an optimization of the mechanical life under the given Workpiece geometries of armature and yoke.

Im Gegensatz hierzu besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine wesentliche Verlängerung der mechanischen Lebensdauer von elektromagnetischen Schaltelemente durch eine Modifizierung der Werkstückgeometrien von Anker und Joch zu erreichen. Des weiteren ist es Ziel der Erfindung, das aufwändige Schleifen der Polflächen von Anker und Joch zu vermeiden.In contrast, the goal of the present exists Invention, a substantial extension of the mechanical Lifetime of electromagnetic switching elements by a Modification of the workpiece geometries of armature and yoke to reach. Furthermore, it is the object of the invention that elaborate grinding of the pole faces of the armature and yoke avoid.

Diese Ziele werden durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich hierbei auf elektromagnetische Schaltelemente, insbesondere ein Schütz, der oben dargestellten Art mit einer Spule, einem ortsfesten Joch sowie einem Anker, der Schaltkontakte trägt und zwischen einer ersten Schaltstellung, in der er vom Joch beabstandet ist und einer zweiten Schaltstellung, in der er in unmittelbarer Nähe zum Joch liegt, beweglich gehalten ist. Die Schaltkontakte des Ankers wirken in diesen beiden Schaltstellungen mit ortsfesten Schaltkontakten zusammen, um unterschiedliche Schaltzustände zu verwirklichen, wobei der Anker und das Joch einander zugewandte Flächenabschnitte aufweisen, die sich in der zweiten Schaltstellung berühren oder annähernd berühren. Diese zugewandten Flächenabschnitte stellen in der Regel die Polflächen von Anker und Joch dar. Erfindungsgemäß ist nun gemäß Anspruch 1 vorgesehen, dass zumindest einer dieser Flächenabschnitte des Ankers und der ihm zugewandte Flächenabschnitt des Jochs eine unterschiedliche Krümmung aufweisen. Im Unterschied zum oben dargestellten Stand der Technik werden somit die einander zugewandten Flächenabschnitte des Ankers und der ihm zugewandte Flächenabschnitt des Jochs, die sich in der zweiten Schaltstellung berühren oder annähernd berühren, nicht als planparallele Flächen ausgeführt, sondern als Flächen mit unterschiedlicher Krümmung. Es ist etwa denkbar, dass eine der beiden Flächen, etwa jene des Jochs, als ebene Fläche belassen wird und die Polfläche des Ankers mit einer konvexen Krümmung versehen wird. Alternativ dazu kann auch die Polfläche des Jochs gekrümmt ausgeführt sein, wobei die Krümmung zweckmäßigerweise eine konkave Form aufweisen wird, deren Krümmung geringer ist als jene des Ankers. Die Ausführungsformen können somit variieren, wobei jeweils erreicht wird, dass bei Abnutzung jener Teile des Ankers, die die Bewegung in Richtung des Jochs stoppen, die einander zugewandten Flächenabschnitte des Ankers und der ihm zugewandte Flächenabschnitt des Jochs, die sich in der zweiten Schaltstellung berühren oder annähernd berühren, nicht flächig aneinanderliegen, sondern lediglich entlang einer Berührungslinie. Dadurch wird der Luftspalt nur auf einer wesentlich kleineren Fläche als bei üblichen Ausführungsformen geschlossen, was Funktionsbeeinträchtigungen aufgrund von Restmagnetismus oder Brumm vermeidet. Es ist bei einer Werkstückgeometrie von Anker und Joch gemäß der Erfindung sogar denkbar, dass sich diese Flächenabschnitte von Anfang an berühren, sodass sich im Laufe oftmaliger Schaltvorgänge zwar die Berührungslinie verändern mag, eine Verringerung des Luftspaltes in einem Ausmaß, das die Funktion des Schaltelementes beeinträchtigt, aber erst sehr viel später als bei herkömmlichen Schaltelementen auftritt. Durch die gekrümmte Ausführung kann des weiteren ein aufwändiges Schleifen der betreffenden Flächenabschnitte entfallen, da geringere Anforderungen an die Oberflächengenauigkeit zu stellen sind.These goals are characterized by the distinctive features of Claim 1 reached. Claim 1 relates to this electromagnetic switching elements, in particular a contactor, of the type shown above with a coil, a stationary Yoke and an armature that carries switching contacts and between a first switching position in which it is spaced from the yoke is and a second switch position in which he is in located close to the yoke, is kept movable. The Switch contacts of the armature act in these two Switch positions with fixed switch contacts together to to realize different switching states, wherein the Anchor and the yoke facing surface sections have, which touch in the second switching position or almost touch. These facing surface sections usually represent the pole faces of anchor and yoke. According to the invention is now provided according to claim 1, that at least one of these surface portions of the armature and the him facing surface portion of the yoke a have different curvature. Unlike the above Prior art thus become the one another facing surface portions of the anchor and him facing surface portion of the yoke, extending in the second Touch or nearly touch the switch position, not as plane-parallel surfaces executed, but as surfaces with different curvature. It is conceivable that one of the Both surfaces, such as those of the yoke, as a flat surface left and the pole face of the anchor with a convex curvature is provided. Alternatively, the pole face of the Yoke be curved, with the curvature suitably will have a concave shape whose Curvature is less than that of the anchor. The Embodiments may thus vary, with each is achieved that when worn those parts of the anchor, the the movement in the direction of the yoke stop each other facing surface portions of the anchor and him facing surface portion of the yoke, extending in the second Touch or almost touch the switch position, not flat abut each other, but only along one Contact line. As a result, the air gap is only on one much smaller area than in conventional embodiments closed, resulting in functional impairment due to Remaining magnetism or humming avoids. It is at one Workpiece geometry of armature and yoke according to the invention even conceivable that these surface sections from the beginning touch, so that during the course of frequent switching operations though change the line of contact, a reduction in the Air gap to an extent that the function of the Switching element affected, but only much later than occurs in conventional switching elements. By the curved execution can also be a complex Loops of the relevant surface sections omitted since lower requirements for surface accuracy too are.

Anspruch 2 bezieht sich auf eine bestimmte Ausführungsform des elektromagnetischen Schaltelements, bei dem der Anker und das Joch im wesentlichen E-förmig mit je einem Mittelschenkel, die in der zweiten Schaltstellung innerhalb der Spule liegen und je zwei Seitenschenkel, die außerhalb der Spule liegen, ausgebildet sind, wobei sich in der zweiten Schaltstellung die Polflächen der Seitenschenkel berühren. Es sind somit die Polflächen der Seitenschenkel, die bei stromdurchflossener Spule die Bewegung des Ankers in Richtung des Jochs stoppen und von der Abnutzung am stärksten betroffen sind. Gemäß Anspruch 2 ist hierbei vorgesehen, dass die Polflächen der Mittelschenkel eine unterschiedliche Krümmung aufweisen.Claim 2 refers to a specific embodiment of the electromagnetic switching element, wherein the armature and the Yoke essentially E-shaped, each with a central leg, the lie in the second switching position within the coil and two side legs, which lie outside the coil, are formed, wherein in the second switching position Touch the pole faces of the side legs. It is thus the Pole surfaces of the side legs, the current-carrying Coil stop the movement of the armature in the direction of the yoke and are most affected by wear and tear. According to Claim 2 is provided here that the pole faces of Middle thighs have a different curvature.

Anspruch 3 bezieht sich auf die oben erwähnte Möglichkeit, dass sich die Polflächen der Mittelschenkel in der zweiten Schaltstellung berühren. Gemäß Anspruch 3 wird somit diese Konfiguration bereits während der Betriebsdauer des Schaltelements verwirklicht und ist nicht erst eine Folge von Abnutzung. Diese Ausführungsform ist denkbar, da aufgrund der unterschiedlichen Krümmungen der Polflächen der Mittelschenkel dennoch ein ausreichender Luftspalt verbleibt, um Funktionsbeeinträchtigungen durch Restmagnetismus oder Brumm zu vermeiden. Anspruch 4 bezieht sich im Unterschied dazu auf eine Ausführungsform, bei der sich die Polflächen der Mittelschenkel in der zweiten Schaltstellung annähernd berühren.Claim 3 relates to the above-mentioned possibility that the pole faces of the middle thighs in the second Touch switch position. According to claim 3 thus this Configuration already during the operating time of the Switch element realized and is not only a consequence of Wear. This embodiment is conceivable because of the different curvatures of the pole faces of the middle leg nevertheless a sufficient air gap remains to Functional impairment due to residual magnetism or hum to avoid. Claim 4 refers in contrast to an embodiment in which the pole faces of the Middle leg approximately in the second switching position touch.

Anspruch 5 sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Seitenschenkel von Anker und Joch vor, bei der die Seitenschenkel des Ankers und des Jochs jeweils mit einer in sich geschlossenen Wicklung eines elektrischen Leiters (Kurzschlussring) ausgestattet sind. Damit wird zusätzlich zum Hauptfeld der Spule ein weiteres Magnetfeld induziert, das die Kraftlücken im Stromnulldurchgang teilweise kompensiert. Dadurch wird der Brumm reduziert.Claim 5 provides an advantageous embodiment of Side legs of anchor and yoke in front, where the Side legs of the anchor and the yoke each with an in closed winding of an electrical conductor (Short-circuit ring) are equipped. This will in addition to Main field of the coil induces another magnetic field, which is the Power gaps in the current zero crossing partially compensated. This reduces the hum.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 ein Schütz,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt des Schütz von Fig. 1 entlang einer vertikalen Mittelebene in Blickrichtung II für einen Schaltzustand des Schütz, bei dem die Spule nicht stromdurchflossen ist,

Fig. 3 einen Teilquerschnitt des Schütz von Fig. 1 entlang einer vertikalen Mittelebene in Blickrichtung III für einen Schaltzustand des Schütz, bei dem die Spule nicht stromdurchflossen ist,

Fig. 4 einen Querschnitt des Schütz von Fig. 1 entlang einer vertikalen Mittelebene in Blickrichtung III, wobei die linke Hälfte einem Schaltzustand des Schaltelements mit offenem Hauptstromkreis entspricht und die rechte Hälfte einem Schaltzustand des Schaltelements mit geschlossenem Hauptstromkreis, und

Fig. 5 eine Darstellung von Joch und Anker.

The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show here

1 is a contactor,

2 shows a partial cross section of the contactor of FIG. 1 along a vertical center plane in the viewing direction II for a switching state of the contactor in which the coil is not current-flow-through,

3 shows a partial cross section of the contactor of FIG. 1 along a vertical center plane in the viewing direction III for a switching state of the contactor in which the coil is not current-carrying,

1 shows a cross section of the contactor of FIG. 1 along a vertical center plane in the viewing direction III, wherein the left half corresponds to a switching state of the switching element with an open main circuit and the right half corresponds to a switching state of the switching element with a closed main circuit, and

Fig. 5 is an illustration of the yoke and anchor.

Fig. 1 zeigt ein elektromagnetisches Schaltelement, im gegebenen Fall ein Schütz, mit Anschlüssen 1a, 1b, 2a, 2b (letzterer ist in Fig. 1 nicht sichtbar) für den Steuerstromkreis. Der Anschluss der stromführenden Leiter des Steuerstromkreises kann etwa über Klemmschrauben 2 und Klemmplättchen 3 erfolgen. Gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 sind vier Anschlüsse 1a, 1b, 2a, 2b vorgesehen, wobei lediglich zwei Anschlüsse für den Steuerstromkreis notwendig sind. Hierbei können wahlweise entweder die beiden Anschlüsse 1a und 1b für die Stromversorgung der Spule 14 (Fig. 2 bis 4) verwendet werden, oder die beiden Anschlüsse 2a und 2b. Alternativ dazu ist es aber auch möglich, einen der beiden Anschlüsse 1a oder 1b für den Anschluss eines Leiters vorzusehen und den jeweils diagonal gegenüberliegenden Anschluss 2a oder 2b für den Anschluss des zweiten Leiters. Von den Anschlüssen 1a, 1b, 2a, 2b führen jeweils elektrisch leitende Verbindungen zu einer Spule 14, sodass bei Schließen des Steuerstromkreises die Spule 14 stromdurchflossen ist. Das Öffnen und Schließen des Steuerstromkreises kann manuell über externe Taster erfolgen, oder auch von eigenen Steuerungen vorgenommen werden, die in den Fig. 1 bis 5 nicht dargestellt sind.Fig. 1 shows an electromagnetic switching element, in given case a contactor, with terminals 1a, 1b, 2a, 2b (The latter is not visible in Fig. 1) for the Control circuit. The connection of the live conductor of the Control circuit can be about terminal screws 2 and Clamping plate 3 done. According to the embodiment of FIG. 1, four terminals 1a, 1b, 2a, 2b are provided, wherein only two connections for the control circuit necessary are. Here you can choose either the two connections 1a and 1b for the power supply of the coil 14 (FIGS. 2 to 4) be used, or the two terminals 2a and 2b. Alternatively, it is also possible, one of the two Terminals 1a or 1b for connecting a conductor provide and each diagonally opposite Connection 2a or 2b for the connection of the second conductor. Of the terminals 1a, 1b, 2a, 2b each lead electrically conductive connections to a coil 14, so when closing of the control circuit, the coil 14 is current-flowing. The Opening and closing the control circuit can be done manually external buttons are made, or by their own controls be made, which is not shown in Figs. 1 to 5 are.

Der Anschluss der stromführenden Leiter des Hauptstromkreises erfolgt über die Anschlussöffnungen 4 (jene auf der gegenüberliegenden Seite des Schütz sind in Fig. 1 nicht sichtbar). Das in Fig. 1 gezeigte Schaltelement eignet sich etwa zum Anschluss der drei Leiter sowie des Neutralleiters eines Dreiphasennetzes. In Öffnungen 5 können hierzu Klemmschrauben 6 (siehe auch Fig. 4) eingesetzt werden, die mit Klemmplättchen 21 zusammenwirken und die stromführenden Leiter des Hauptstromkreises fixieren. Über Haltelaschen 7 kann der Schütz an externe Trägerelemente befestigt werden (in Fig. 1 nicht sichtbar). Im Hauptstromkreis befindet sich der Verbraucher, in der Regel ein Motor (in den Fig. 1 bis 5 nicht dargestellt). Dabei ist es auch denkbar, dass das Öffnen und Schließen des Steuerstromkreises vom Betriebszustand des Motors abhängig ist.The connection of the current-carrying conductors of the main circuit via the connection openings 4 (those on the opposite side of the contactor are not in Fig. 1 visible, noticeable). The switching element shown in Fig. 1 is suitable for example, to connect the three conductors and the neutral conductor a three-phase network. In openings 5 can do this Terminal screws 6 (see also Fig. 4) are used, the interact with clamping plate 21 and the current-carrying Fix the conductor of the main circuit. About retaining tabs 7 the contactor can be attached to external support elements (in Fig. 1 not visible). In the main circuit is the Consumers, usually a motor (in Figs. 1 to 5 not ) Shown. It is also conceivable that the opening and Closing the control circuit from the operating state of Motors is dependent.

Fig. 2 zeigt einen Teilquerschnitt des Schütz von Fig. 1 entlang einer vertikalen Mittelebene in Blickrichtung II und Fig. 3 einen Teilquerschnitt des Schütz von Fig. 1 entlang einer vertikalen Mittelebene in Blickrichtung III. Gezeigt ist in Fig. 2 eine Ausführungsform eines Schütz, bei der der Anker 8 und das Joch 9 im wesentlichen E-förmig mit jeweils zwei Seitenschenkel 8a, 9a sowie je einem Mittelschenkel 8b, 9b ausgebildet sind. Der Anker 8 und das Joch 9 sind in der Regel als Blechpakete aus gestanzten und gegeneinander isolierten Einzelblechen 20 geformt, um Wirbelströme zu verhindern. Die Blechpakete können etwa von einer Kunststoffumhüllung teilweise ummantelt sein. Der Zusammenhalt des Blechpakets kann aber auch durch Vernieten erfolgen.FIG. 2 shows a partial cross section of the contactor of FIG. 1. FIG along a vertical median plane in the viewing direction II and Fig. 3 is a partial cross section of the contactor of Fig. 1 along a vertical median plane in the direction of view III. Shown is in Fig. 2 shows an embodiment of a contactor, wherein the armature 8 and the yoke 9 is substantially E-shaped with two each Side legs 8a, 9a and one middle leg 8b, 9b are formed. The armature 8 and the yoke 9 are usually as laminations of stamped and mutually insulated Individual sheets 20 shaped to prevent eddy currents. The Sheet metal packages can be about a plastic wrap be partially covered. The cohesion of the laminated core but can also be done by riveting.

Der Mittelschenkel 9b des Jochs 9 ist von der Spule 14 umgeben, die etwa in einem Kunststoffblock eingegossen ist. Die Seitenschenkel 8a des Ankers 8 und 9a des Jochs 9 liegen außerhalb der Spule 14. Der Anker 8 und das Joch 9 umgreifen somit die Spule 14. Die Seitenschenkel 8a, 9a des Ankers 8 und des Jochs 9 können hierbei jeweils mit einer in sich geschlossenen Wicklung eines elektrischen Leiters 19 (Kurzschlussring) ausgestattet sein. Damit wird zusätzlich zum Hauptfeld der Spule ein weiteres Magnetfeld induziert, das die Kraftlücken im Stromnulldurchgang teilweise kompensiert. Dadurch wird der Brumm reduziert.The center leg 9b of the yoke 9 is of the coil 14th surrounded, which is poured about in a plastic block. The side legs 8a of the armature 8 and 9a of the yoke 9 are located outside the coil 14. The armature 8 and the yoke 9 embrace thus the coil 14. The side legs 8a, 9a of the armature 8 and of the yoke 9 can each have one in it closed winding of an electrical conductor 19 Be equipped (short circuit ring). This will in addition to Main field of the coil induces another magnetic field, which is the Power gaps in the current zero crossing partially compensated. This reduces the hum.

Fig. 2 und 3 zeigen den Schütz in einem ersten Schaltzustand, bei dem die Spule 14 nicht stromdurchflossen ist und der Anker 8 daher vom Joch 9 beabstandet ist. Ist die Spule 14 aufgrund eines geschlossenen Steuerstromkreises stromdurchflossen, so wird ein Magnetfeld induziert, dessen magnetischer Fluss im Inneren der Spule 14 am größten ist und die Mittelschenkel 8, 9 magnetisiert. Der in den beiden Mittelschenkeln 8b, 9b induzierte magnetische Fluss teilt sich in die beiden Seitenschenkel 8a, 9a und bewirkt unterschiedliche Polarität an den gegenüberliegenden Polflächen 10 und 11 der Mittelschenkel 8b und 9b sowie an den gegenüberliegenden Polflächen 12 und 13 der Seitenschenkel 8a und 9a. Der Anker 8 wird infolgedessen vom Joch 9 angezogen, bis die Polflächen 12 des Ankers 8 an den gegenüberliegenden Polflächen 13 des Jochs 9 anstoßen. Diese Bewegung vollzieht sich entgegen einer rückstellenden Kraft, etwa aufgrund von Federn, die in den Fig. 1 bis 5 aber nicht dargestellt sind. Das Schütz befindet sich somit in ihrem zweiten Schaltzustand, bei dem die Polflächen 12 und 13 aneinander liegen und die Polflächen 10 und 11 der Mittelschenkel 8, 9 nur mehr geringfügig beabstandet sind.2 and 3 show the contactor in a first switching state, in which the coil 14 is not current-carrying and the armature 8 is therefore spaced from the yoke 9. Is the coil 14 due a closed control circuit current flows through, so a magnetic field is induced whose magnetic flux in the Interior of the coil 14 is the largest and the middle leg 8, 9 magnetized. The in the two middle legs 8b, 9b induced magnetic flux divides into the two Side legs 8a, 9a and causes different polarity at the opposite pole faces 10 and 11 of Middle leg 8b and 9b and to the opposite Pole surfaces 12 and 13 of the side legs 8a and 9a. The anchor 8 As a result, is attracted by the yoke 9 until the pole faces 12th of the armature 8 on the opposite pole faces 13 of the yoke 9 toast. This movement takes place against one restoring force, due perhaps to springs in the Fig. 1 to 5 but not shown. The contactor is located Thus, in their second switching state, in which the Pole surfaces 12 and 13 abut each other and the pole faces 10th and 11 of the middle legs 8, 9 only slightly more are spaced.

Diese beiden Schaltzustände des Schütz sind in Fig. 4 gleichzeitig dargestellt, wobei die linke Hälfte einen ersten Schaltzustand des Schaltelements mit offenem Hauptstromkreis zeigt und die rechte Hälfte einen zweiten Schaltzustand des Schaltelements mit geschlossenem Hauptstromkreis. Die stromführenden Leiter des Hauptstromkreises werden durch die Anschlussöffnungen 4 geführt und mithilfe der Klemmschrauben 6 sowie der Klemmplättchen 21 fixiert. Dadurch liegen die elektrischen Leiter an feststehenden Kontakten 15 an, die mit beweglichen Schaltkontakten 16 Kontaktbrücken bilden. Die beweglichen Schaltkontakte 16 sind hierbei in einem Tragerahmen 17 gehalten, wobei die Lagerung der Schaltkontakte 16 im Tragerahmen 17 in vorteilhafter Weise über Federn 18 erfolgt. Der Tragerahmen 17 ist wiederum mit dem Anker 8 fest verbunden (in Fig. 4 zeichnerisch nicht ausgeführt). Eine Bewegung des Ankers 8 überträgt sich somit über den Tragerahmen 17 auf die Schaltkontakte 16.These two switching states of the contactor are shown in FIG. 4 shown simultaneously, with the left half a first Switching state of the switching element with open main circuit shows and the right half a second switching state of Switching element with closed main circuit. The current carrying conductor of the main circuit are through the Connection openings 4 out and using the clamping screws. 6 and the clamping plate 21 fixed. This is the lie electrical conductor to fixed contacts 15, which with movable switch contacts 16 form contact bridges. The movable switching contacts 16 are in one Carrying frame 17 held, the storage of the switch contacts 16 in the support frame 17 in an advantageous manner via springs 18th he follows. The support frame 17 is in turn fixed to the anchor 8 connected (not graphically executed in Fig. 4). A Movement of the armature 8 thus transmits over the Carrying frame 17 on the switch contacts 16th

Wird etwa der Steuerstromkreis geschlossen und die Spule 14 somit stromdurchflossen, so wird der Anker 8 angezogen und Richtung Joch 9 bewegt, bis er sich in seiner in Bezug auf Fig. 4 unteren Position befindet, wie sie dem zweiten Schaltzustand gemäß der rechten Hälfte von Fig. 4 entspricht. Die beweglichen Schaltkontakte 16 werden dadurch mit einem mittels der Federn 18 variablen Anpressdruck an die feststehenden Kontakte 15 gepresst, sodass die Kontaktbrücke und somit der Hauptstromkreis geschlossen ist. Wird der Steuerstromkreis unterbrochen, so baut sich das Magnetfeld der Spule 14 sowie des Jochs 9 und des Ankers 8 ab. Mittels einer rückstellenden Kraft, etwa aufgrund von in den Fig. 1 bis 5 nicht dargestellten Federn, wird der Anker 8 wieder in seine in Bezug auf Fig. 4 oberen Position gebracht, wie sie dem ersten Schaltzustand gemäß der linken Hälfte von Fig. 4 entspricht. Die beweglichen Schaltkontakte 16 werden dadurch ebenfalls nach oben bewegt und die Kontaktbrücke wieder geöffnet, sodass der Hauptstromkreis unterbrochen wird.If the control circuit is closed and the coil 14th thus current flowing through, the armature 8 is tightened and Direction yoke 9 moves until it is in its relation to Fig. 4 lower position, as the second Switching state according to the right half of Fig. 4 corresponds. The movable switching contacts 16 are characterized with a by means of the springs 18 variable contact pressure to the fixed contacts 15 pressed so that the contact bridge and thus the main circuit is closed. Will the Control circuit interrupted, so the magnetic field builds up Coil 14 and the yoke 9 and the armature 8 from. By means of a restoring force, such as due to in Figs. 1 to 5 not shown springs, the armature 8 is back in his with reference to Fig. 4 brought up position, as the first switching state according to the left half of Fig. 4th equivalent. The movable switching contacts 16 are characterized also moved up and the contact bridge again opened so that the main circuit is interrupted.

Nach Unterbrechung des Steuerstromkreises und somit Abschalten des Stromes durch die Spule 14 verbleibt im Anker 8 und Joch 9 im magnetischen Kreis ein Restmagnetismus. Dieser Sachverhalt wird auch als Remanenz bezeichnet und kann dazu führen, dass nach Unterbrechung des Steuerstromkreises der Anker 8 am Joch 9 haften bleibt, anstatt von ihm weg bewegt zu werden. Daher wird auch in der Regel zwischen Polflächen 10 des Ankers 8 und Polflächen 11 des Jochs 9 ein Luftspalt vorgesehen, wobei der Luftspalt auch reduzierend auf den Brumm wirkt. Durch Abnutzung der Seitenschenkel 8a des Ankers 8 und der Seitenschenkel 9a des Jochs 9 kann der Luftspalt aber im Laufe der Betriebsdauer des Schütz verringert werden und schließlich weitestgehend verschwinden. Dadurch treten in der Regel Brumm sowie Probleme mit der Remanenz auf. Die Abnutzung der Seitenschenkel 8a, 9a gibt somit die mechanische Lebensdauer des Schütz vor.After interruption of the control circuit and thus switching off the current through the coil 14 remains in the armature 8 and yoke. 9 in the magnetic circuit a residual magnetism. This situation is also referred to as remanence and can cause that after interruption of the control circuit, the armature 8 at the yoke 9, instead of being moved away from it. Therefore is also usually between pole faces 10 of the armature 8 and Pole surfaces 11 of the yoke 9 provided an air gap, wherein the Air gap also reduces the impact on the hum. By Wear of the side legs 8a of the anchor 8 and the Side legs 9a of the yoke 9, the air gap but in the course the operating time of the contactor are reduced and finally disappear as far as possible. This usually causes humming as well as problems with remanence. The wear of the Side legs 8a, 9a thus gives the mechanical life of the contactor.

Wie aus Fig. 2 sowie Fig. 5 ersichtlich ist, weisen die Polflächen 10 und 11 der Mittelschenkel 8, 9 gemäß der Erfindung jeweils eine Krümmung auf. Die Polfläche 11 des Jochs 9 ist hierbei konvex gekrümmt und weist eine stärkere Krümmung auf als die konkav gekrümmte Polfläche 10 des Ankers 8. Auch bei einer Verlagerung des Ankers 8 relativ zum Joch 9 in Folge von Abnützung 8 der Seitenschenkel 8a und 9a werden sich die Polflächen 10 und 11 praktisch nie gänzlich berühren, sondern stets einen Luftspalt bilden. Abgesehen von der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausbildung der Polflächen 10 und 11 sind auch andere Formen denkbar, so kann etwa eine der Polflächen 10, 11 keine Krümmung aufweisen und die zweite Polfläche entsprechend konvex gekrümmt sein. Auch diese Konfiguration ist unter der Formulierung "unterschiedliche Krümmungen der Polflächen 10 und 11" umfasst. Des weiteren zeigt Fig. 1 nur eine mögliche Ausführungsform eines Schütz, so könnte etwa die relative Lage des Kontaktapparates mit den Kontakten 15, 16 und des Magnetantriebes auch vertauscht werden, sodass im Gegensatz zur gezeigten Ausführungsform von Fig. 1 der Kontaktapparat im unteren Bereich des Schütz liegt und der Magnetantrieb im oberen Bereich des Schütz.As can be seen from Fig. 2 and Fig. 5, the Pole surfaces 10 and 11 of the center leg 8, 9 according to the Invention each have a curvature. The pole face 11 of Yoke 9 is convexly curved here and has a stronger one Curvature on as the concave curved pole face 10 of the armature 8. Even with a displacement of the armature 8 relative to the yoke. 9 as a result of wear 8 of the side legs 8a and 9a practically never completely touch the pole faces 10 and 11, but always form an air gap. Apart from in the Fig. 1 to 5 illustrated embodiment of the pole faces 10 and 11th If other forms are conceivable, then one of the Pole surfaces 10, 11 have no curvature and the second Pole area be convexly curved accordingly. These too Configuration is under the phrase "different Curvatures of the pole faces 10 and 11 " 1 shows only one possible embodiment of a contactor, for example, the relative position of the contact apparatus with the Contacts 15, 16 and the magnetic drive also reversed be, so in contrast to the embodiment shown by Fig. 1, the contact device is located in the lower part of the contactor and the magnetic drive in the upper part of the contactor.

Wie erwähnt, ist es sogar denkbar, von Anfang an eine Berührung der beiden Polflächen 10 und 11 der Mittelschenkel 8b und 9b zuzulassen, da die Berührung aufgrund der wippenartigen Ausbildung der Polflächen 10 und 11 lediglich entlang von Berührungslinien erfolgen kann, die aber nicht ausreichen, um aufgrund von Restmagnetismus ein Haften des Ankers 8 am Joch 9 zu bewirken. Die Mechanische Lebensdauer des Schalters wird dadurch wesentlich verlängert. Des weiteren kann die Fertigung der Polflächen 10 und 11 mit geringerer Genauigkeit erfolgen, insbesondere kann der zeitaufwändige Schleifprozess entfallen. Die Festlegung des Luftspaltes wird stattdessen durch die Stanzgenauigkeit für die Einzelbleche bestimmt.As mentioned, it is even conceivable from the beginning one Touching the two pole faces 10 and 11 of the middle leg 8b and 9b, since the touch due to the rocker-like design of the pole faces 10 and 11 only can be done along lines of contact, but not sufficient to stick due to residual magnetism Armature 8 on yoke 9 effect. The mechanical life of the switch is thereby significantly extended. Furthermore can the production of the pole faces 10 and 11 with less Accuracy can be done, in particular, the time-consuming Grinding process omitted. The determination of the air gap is instead by the punching accuracy for the individual sheets certainly.

Claims

Electromagnetic switching element, in particular a contactor, with a coil (14), a stationary yoke (9) and an armature (8), the switch contacts (16) carries and between a first switching position in which it is spaced from the yoke (9) and a second switching position in which it is in the immediate vicinity of the yoke (9), is movably held, and the switching contacts (16) of the armature (8) in these two switch positions with stationary switch contacts (15) cooperate to realize different switching states, wherein the armature (8) and the yoke (9) face each other facing surface portions (10, 11, 12, 13) which touch or approximately touch in the second switching position, characterized in that at least one of these surface portions (10) of the armature (8) and the surface portion (11) of the yoke (9) facing it have a different curvature.

Electromagnetic switching element according to claim 1, wherein the armature (8) and the yoke (9) are substantially E-shaped, each having a central leg (8b, 9b), which lie in the second switching position within the coil (14) and two side legs (8a, 9a), which lie outside the coil (14) are formed, wherein in the second switching position, the pole faces (12, 13) of the side legs (8a, 9a) touch, characterized in that the pole faces (10, 11 ) of the middle leg (8b, 9b) have a different curvature.

Electromagnetic switching element according to claim 2, characterized in that the pole faces (10, 11) of the center leg (8b, 9b) in the second switching position touch.

Electromagnetic switching element according to claim 2, characterized in that the pole faces (10, 11) of the center leg (8b, 9b) approximately touch in the second switching position.

Electromagnetic switching element according to one of claims 2 to 5, characterized in that the side legs (8a, 9a) of the armature (8) and the yoke (9) are each equipped with a self-contained winding of an electrical conductor (19).