EP1962319A2 - Elektromagnetisches Schaltgerät - Google Patents

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EP1962319A2
EP1962319A2 EP07021945A EP07021945A EP1962319A2 EP 1962319 A2 EP1962319 A2 EP 1962319A2 EP 07021945 A EP07021945 A EP 07021945A EP 07021945 A EP07021945 A EP 07021945A EP 1962319 A2 EP1962319 A2 EP 1962319A2
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EP
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armature
return spring
force
switching device
magnet armature
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EP07021945A
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EP1962319B1 (de
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Wolfgang Dr. Feil
Andreas Dr. Krätzschmar
Reinhard Dr. Maier
Bernd Trautmann
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/02—Non-polarised relays
    • H01H51/04—Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
    • H01H51/06—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in one direction due to energisation of an electromagnet and after the electromagnet is de-energised is returned by energy stored during the movement in the first direction, e.g. by using a spring, by using a permanent magnet, by gravity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
    • H01H50/20—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature movable inside coil and substantially lengthwise with respect to axis thereof; movable coaxially with respect to coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic switching device with an electromagnet and a movable armature, which is mounted in the switching device with a force acting against the closing force and in an OPEN position different from zero holding force.
  • FIG. 1 contains such a switching device, an electromagnet 1 with a magnetic yoke 2, on the example, two magnetic coils 4 are arranged for magnetic excitation.
  • An armature 6 associated with the magnetic yoke 2 is resiliently mounted in a housing 10 of the switching device which is illustrated only symbolically by a return spring arrangement constructed from two return springs 8 connected in parallel.
  • Magnetic yoke 2, solenoid 4 and armature 6 form an electromagnetic drive of the switching device.
  • the armature 6 is non-positively connected via a prestressed contact spring 12 with a movable contact bridge 14.
  • the movable contact bridge 14 are associated with two fixed contact carrier 16.
  • the magnet armature 6 forms the actuator of the magnetic drive for the relative movement between the contact bridge 14 and the contact carrier sixteenth
  • the contact bridge 14 and the fixed contact carrier 16 are each provided with contact pieces or contacts 18.
  • the switching contact formed by the movable contact bridge 14 and the fixed contact carrier 16 is in the open position (OPEN position).
  • the return springs 8 are biased so that the armature 6 in the rest position of the OPEN position with a biasing or holding force F 0 is pressed against a stop 22.
  • Fig. 2 now shows a situation in which the contacts 18 touch the first time, the armature 6 has thus covered a distance s 0 .
  • the further closing movement of the armature 6 is now carried out against the force exerted by the return springs 8 increasing spring forces and in addition against the action of the force exerted by the parallel contact spring 12, also increasing spring force. Since the spring force exerted by the preloaded contact spring 12 is significantly greater than the spring force exerted by the return spring 8, the total restoring force acting on the armature 6 increases abruptly.
  • the associated force curve is in Fig. 4 applied.
  • the force exerted on the armature 6 by the return springs 8 and the contact spring 12 restoring force F against the distance d between the pole faces 60, 20 of the armature 6 and the magnetic yoke 2 is applied.
  • the curve shows that the return springs 8 (FIG. Fig. 1 ) in the OPEN position exert the holding force F 0 .
  • the armature 6 moves under the action of the electromagnet In this movement increases with increasing length contraction of the return springs 8, the forces exerted on the magnet armature 6, oppositely directed restoring force F corresponding to the sum of the spring constant of the return springs 8 linearly to.
  • the contacts 18 and the force acting on the armature 6 restoring force F increases by the connection of the biased contact spring 12 abruptly.
  • the holding force F 0 exerted on the magnet armature 6 in the OPEN position secures the switching device in this position against accidental closing in the case of external mechanical vibration or impact load. Accordingly, during the entire distance traveled between d 0 and d S , the magnet armature 6 must always overcome the restoring force F exerted by the return springs 8, starting from a finite value required for mechanical securing of the magnet armature 6 in the OPEN position (holding force F 0 ) increases successively. In order nevertheless to achieve short switching times (high closing forces), it is therefore necessary to design and dimension the magnet system 2, 4, 6 such that the magnetic force acting on the magnet armature 6 is significantly higher than the restoring force exerted by the return springs 8. A disadvantage is the constant increase in the restoring forces over the entire working range (magnetic lifting). This results in relatively large, unneeded forces that must be overcome by a correspondingly powerful designed magnetic drive.
  • a switching device which includes a return spring arrangement of two arranged in the manner of a two-armed knee lever lever compression springs.
  • the switching device thus has a negative restoring force characteristic, that is, the force acting on the armature in the direction of its axis of displacement restoring force is reduced in the course of the closing operation of the switching arrangement.
  • the invention is based on the object to provide an electromagnetic switching device with improved spring force characteristic.
  • the electromagnetic switching device includes at least a first, acting on the armature return spring, the non-zero holding force on the armature in an OPEN position exerts, and which is mounted on the armature such that the direction of the force exerted on the armature total force on the position of the armature such that the counter to the direction of movement of the closing movement of the armature acting component of the total force in the OPEN position is maximum.
  • the at least one first return spring is mounted between a stationary in the switching device arranged first support point and a magnet armature arranged second support point. These support points are offset laterally with respect to a system axis running parallel to the direction of movement of the magnet armature.
  • the at least one first return spring is movably mounted with its second support point in a slotted guide on the armature.
  • the return spring is thus mounted stationary with respect to a housing or main body of the switching device with its first support point. With respect to this base body, the first return spring thus also retains its orientation, while the second support point slides along the magnet armature moving relative to the main body in the slide guide. In other words, the first return spring experiences only a change in length along its longitudinal direction, but no rotation or tilting with respect to the body.
  • the extension axis of the first return spring is in this case advantageously transversely to the system axis, ie the direction of movement of the armature with respect to the main body.
  • a path-force curve is achieved, which depends on the path of the slide guide.
  • the force of the spring is determined by the current angle of this path to the system axis.
  • the amount of that force component which acts on the armature in the direction of the system axis changes.
  • a non-linear force curve can be realized by adjusting the angle. It is even possible that the force becomes negative at at least one movement position of the armature, that is, at least one position between the OPEN and CLOSED positions. It is therefore an optimal path-force curve realized that can be adapted to the appropriate application and can differ significantly from the previously known from the prior art path-force curves.
  • a slotted guide thus a particularly large variability in the design of the path-force characteristic is generated.
  • a further fineness of the force-displacement curve can be achieved by the combination with other return springs and their corresponding dimensioning.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltgerät mit einem Elektromagneten (1) und einem beweglichen Magnetanker (6), und mit zumindest einer auf den Magnetanker (6) wirkenden ersten Rückstellfeder (50), die auf den Magnetanker (6) in einer OFFEN-Stellung eine von Null verschiedene Haltekraft (F1p, 0) ausübt, und die derart am Magnetanker (6) gelagert ist, dass die Richtung der von ihr auf den Magnetanker (6) ausgeübten Gesamtkraft (F1ges) von der Position des Magnetankers (6) derart abhängt, dass die entgegen der Richtung der Schließbewegung des Magnetankers (6) wirkende Komponente (F1p) der Gesamtkraft (F1ges) in der OFFEN-Stellung maximal ist. Hierbei ist die zumindest eine erste Rückstellfeder (50) zwischen einer ortsfest im Schaltgerät angeordneten ersten Stützstelle (52) und einer am Magnetanker (6) angeordneten zweiten Stützstelle (54) gelagert. Die zumindest eine erste Rückstellfeder (50) ist mit ihrer zweiten Stützstelle (54) in einer Kulissenführung (70) beweglich am Magnetanker (6) gelagert.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Schaltgerät mit einem Elektromagneten und einem beweglichen Magnetanker, der im Schaltgerät mit einer gegen die Schließkraft wirkenden und in einer OFFEN-Stellung von Null verschiedenen Haltekraft gelagert ist.
  • Die prinzipielle Funktionsweise eines derartigen elektromagnetischen Schaltgerätes ist anhand der Fig. 1 bis 3 am Beispiel eines Schütz erläutert. Gemäß Fig. 1 enthält ein solches Schaltgerät einen Elektromagneten 1 mit einem Magnetjoch 2, auf dem beispielsweise zwei Magnetspulen 4 zur magnetischen Erregung angeordnet sind. Ein dem Magnetjoch 2 zugeordneter Magnetanker 6 ist durch eine aus zwei parallelgeschalteten Rückstellfedern 8 aufgebaute Rückstellfederanordnung federnd in einem nur symbolisch veranschaulichten Gehäuse 10 des Schaltgerätes gelagert. Magnetjoch 2, Magnetspule 4 und Magnetanker 6 bilden einen elektromagnetischen Antrieb des Schaltgerätes. Der Magnetanker 6 ist kraftschlüssig über eine vorgespannte Kontaktfeder 12 mit einer beweglichen Kontaktbrücke 14 verbunden. Der beweglichen Kontaktbrücke 14 sind zwei feststehende Kontaktträger 16 zugeordnet. Der Magnetanker 6 bildet den Aktuator des magnetischen Antriebs für die Relativbewegung zwischen der Kontaktbrücke 14 und dem Kontaktträger 16.
  • Die Kontaktbrücke 14 und der feststehende Kontaktträger 16 sind jeweils mit Kontaktstücken oder Kontakten 18 versehen. Der durch die bewegliche Kontaktbrücke 14 und den feststehenden Kontaktträger 16 gebildete Schaltkontakt befindet sich in geöffneter Stellung (OFFEN-Stellung). In diesem ausgeschalteten Zustand befinden sich die Kontakte 18 in einem Abstand s0 und die Polflächen 20 und 60 des Magnetjochs 2 bzw. des Magnetankers 6 befinden sich in einem Abstand d = H. Die Rückstellfedern 8 sind vorgespannt, so dass der Magnetanker 6 in der Ruhelage der OFFEN-Stellung mit einer Vorspann- oder Haltekraft F0 gegen einen Anschlag 22 gedrückt wird.
  • Beim Einschalten der Magnetspulen 4 setzt sich der Magnetanker 6 gegen die Wirkung der von den Rückstellfedern 8 ausgeübten Haltekraft F = F0 in Richtung zum Magnetjoch 2 in Bewegung, wie dies in der Fig. durch die Pfeile veranschaulicht ist.
  • Fig. 2 zeigt nun eine Situation, in der sich die Kontakte 18 erstmals berühren, der Magnetanker 6 somit eine Wegstrecke s0 zurückgelegt hat. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Polflächen 20, 60 in einem Abstand d = dS = H-s0. Die weitere Schließbewegung des Magnetankers 6 erfolgt nun weiter gegen die von den Rückstellfedern 8 ausgeübten zunehmenden Federkräfte und zusätzlich gegen die Wirkung der von der dazu parallel geschalteten Kontaktfeder 12 ausgeübten, ebenfalls zunehmenden Federkraft. Da die von der vorgespannten Kontaktfeder 12 ausgeübte Federkraft deutlich größer ist als die von der Rückstellfeder 8 ausgeübte Federkraft, steigt die auf den Magnetanker 6 wirkende gesamte Rückstellkraft sprunghaft an.
  • Im weiteren Verlauf wird die auf den Magnetanker 6 wirkende Magnetkraft größer als die von der Rückstellfeder 8 und der Kontaktfeder 12 ausgeübte Rückstellkraft, und der Magnetanker 6 kann sich weiter in Richtung zum Magnetjoch 2 bewegen, bis er schließlich, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, in einer End- oder Ruheposition mit seinen Polflächen 60 auf den Polflächen 20 des Magnetjochs 2 aufliegt (d = 0).
  • Der zugehörige Kraftverlauf ist in Fig. 4 aufgetragen. Dort ist die auf den Magnetanker 6 von den Rückstellfedern 8 und der Kontaktfeder 12 ausgeübte Rückstellkraft F gegen den Abstand d zwischen den Polflächen 60, 20 des Magnetankers 6 und des Magnetjochs 2 aufgetragen. Der Kurve ist zu entnehmen, dass die Rückstellfedern 8 (Fig. 1) in der OFFEN-Stellung die Haltekraft F0 ausüben. Fließt Strom durch die Magnetspulen 4 bewegt sich der Magnetanker 6 unter der Wirkung der vom Elektromagneten 1 ausgeübten Anziehungskraft und gegen die Wirkung der Rückstellfedern 8 in Richtung zu den Polflächen 20 des Magnetjochs 2. Bei dieser Bewegung nimmt mit zunehmender Längenkontraktion der Rückstellfedern 8 die auf den Magnetanker 6 ausgeübte, entgegengesetzt gerichtete Rückstellkraft F entsprechend der Summe der Federkonstanten der Rückstellfedern 8 linear zu. Im Abstand d = dS berühren sich die Kontakte 18 und die auf den Magnetanker 6 wirkende Rückstellkraft F steigt durch das Zuschalten der vorgespannten Kontaktfeder 12 sprunghaft an.
  • Die in der OFFEN-Stellung auf den Magnetanker 6 ausgeübte Haltekraft F0 sichert das Schaltgerät in dieser Stellung gegen ein ungewolltes Schließen bei äußerer mechanischer Schwingung oder Stoßbelastung. Während des gesamten zwischen d0 und dS zurückgelegten Weges muss demzufolge der Magnetanker 6 stets die von den Rückstellfedern 8 ausgeübte Rückstellkraft F überwinden, die beginnend von einem endlichen und zur mechanischen Sicherung des Magnetankers 6 in der OFFEN-Stellung erforderlichen Wert (Haltekraft F0) sukzessive zunimmt. Um dennoch kurze Schaltzeiten (hohe Schließkräfte) zu erzielen, ist es deshalb erforderlich, das Magnetsystem 2,4,6 so auszulegen und zu dimensionieren, dass die auf den Magnetanker 6 wirkende Magnetkraft deutlich höher als die von den Rückstellfedern 8 ausgeübte Rückstellkraft ist. Nachteilig ist die stete Zunahme der Rückstellkräfte über den gesamten Arbeitsbereich (Magnethub). Hierdurch entstehen relativ große, nicht benötigte Kräfte, die durch einen entsprechend kräftiger ausgelegten Magnetantrieb überwunden werden müssen.
  • Aus der DE 3340904 A1 ist ein Schaltgerät bekannt, das eine Rückstellfederanordnung aus zwei nach Art eines zweiarmigen Kniegelenkhebels angeordneten Druckfedern enthält. Das Schaltgerät weist damit eine negative Rückstellkraftkennlinie auf, das heißt, die auf den Magnetanker in Richtung seiner Verschiebungsachse wirkende Rückstellkraft wird im Verlauf des Schließvorgangs der Schaltanordnung geringer.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein elektromagnetisches Schaltgerät mit verbesserter Federkraftcharakteristik anzugeben.
  • Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einem elektromagnetischen Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäß diesen Merkmalen enthält das elektromagnetische Schaltgerät zumindest eine erste, auf den Magnetanker wirkende Rückstellfeder, die auf den Magnetanker in einer OFFEN-Stellung eine von Null verschiedene Haltekraft ausübt, und die derart am Magnetanker gelagert ist, dass die Richtung der von ihr auf den Magnetanker ausgeübten Gesamtkraft von der Position des Magnetankers derart abhängt, dass die entgegen der Bewegungsrichtung der Schließbewegung des Magnetankers wirkende Komponente der Gesamtkraft in der OFFEN-Stellung maximal ist.
  • Hierbei ist die zumindest eine erste Rückstellfeder zwischen einer ortsfest im Schaltgerät angeordneten ersten Stützstelle und einer am Magnetanker angeordneten zweiten Stützstelle gelagert. Diese Stützstellen sind bezogen auf eine parallel zur Bewegungsrichtung des Magnetankers verlaufende Systemachse seitlich zueinander versetzt. Die zumindest eine erste Rückstellfeder ist mit ihrer zweiten Stützstelle in einer Kulissenführung beweglich am Magnetanker gelagert.
  • Die Rückstellfeder ist damit bezüglich eines Gehäuses bzw. Grundkörpers des Schaltgerätes mit ihrer ersten Stützstelle ortsfest gelagert. Bezüglich dieses Grundkörpers behält die erste Rückstellfeder damit außerdem ihre Ausrichtung bei, während die zweite Stützstelle am sich relativ zum Grundkörper bewegenden Magnetanker in der Kulissenführung entlanggleitet. Mit anderen Worten erfährt die erste Rückstellfeder lediglich eine Längenänderung entlang ihrer Längserstreckungsrichtung, aber keine Drehung oder Verkippung bezüglich des Grundkörpers.
  • Die Erstreckungsachse der ersten Rückstellfeder liegt hierbei in vorteilhafter Weise quer zur Systemachse, also der Bewegungsrichtung des Magnetankers bezüglich des Grundkörpers. Für einen parallel zur Systemachse verlaufenden Abschnitt der Kulissenführung ist damit die in Richtung der Systemachse auf den Magnetanker ausgeübte Kraft gleich Null.
  • Durch diese Maßnahme lässt sich ein Weg-Kraft-Verlauf realisieren, bei dem eine hohe Haltekraft in der OFFEN-Stellung möglich ist, ohne dass die während der Schließbewegung auf den Magnetanker wirkende Rückstellkraft mit abnehmenden Abstand vom Elektromagneten bzw. zunehmenden Abstand von der Ruheposition in der OFFEN-Stellung zunimmt.
  • Durch den Einsatz einer Kulissenführung, in der die zweite Stützstelle der zumindest einer ersten Rückstellfeder gelagert ist, wird ein Weg-Kraft-Verlauf erreicht, der von der Bahn der Kulissenführung abhängt. Die Kraftwirkung der Feder wird dabei durch den aktuellen Winkel dieser Bahn zur Systemachse bestimmt. Durch Veränderung dieses Winkels ändert sich der Betrag derjenigen Kraftkomponente, die in Richtung der Systemachse am Magnetanker angreift. Somit lässt sich durch Einstellung des Winkels ein nichtlinearer Kraftverlauf realisieren. Es ist sogar möglich, dass die Kraft an mindestens einer Bewegungsposition des Magnetankers, das heißt an mindestens einer Position zwischen der OFFEN- und GESCHLOSSENStellung, negativ wird. Es wird daher ein optimaler Weg-Kraft-Verlauf realisiert, der an den entsprechenden Einsatzfall angepasst werden kann und signifikant von den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Weg-Kraft-Verläufen abweichen kann. Durch eine Kulissenführung wird somit eine besonders große Variabilität in der Ausgestaltung der Weg-Kraft-Kennlinie erzeugt. Weiterhin kann durch die Kombination mit weiteren Rückstellfedern und durch deren entsprechende Dimensionierung eine weitere Feingestaltung des Kraft-Weg-Verlaufs erreicht werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen. Es zeigen:
    • Fig. 1-3
    jeweils ein elektromagnetisches Schaltgerät gemäß dem Stand der Technik in einer Prinzipdarstellung zu verschiedenen Zeitpunkten des Einschaltvorganges,
    Fig. 4
    ein Diagramm, in die auf den Magnetanker des in Fig. 1-3 dargestellten Schaltgerätes von den Rückstellfedern und der Kontaktfeder ausgeübte Rückstellkraft in Abhängigkeit vom Abstand der Polflächen aufgetragen ist,
    Fig. 5,6
    die Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels einer Rückstellfederanordnung gemäß der Erfindung anhand von schematischen Prinzipdarstellungen,
    Fig. 7
    ein Diagramm, in dem die auf den Magnetanker ausgeübte Rückstellkraft gegen den Abstand von den Polflächen bei dem in Fig. 5,6 dargestellten Ausführungsbeispiel aufgetragen ist.
  • Gemäß Fig. 5 liegt der beweglich in einem Schaltgerät gelagerte, aus einem weichmagnetischen Werkstoff bestehende Magnetanker 6 in der OFFEN-Stellung an einem Anschlag 30 an, gegen den er durch die Wirkung zumindest einer ersten Rückstellfeder 50 sowie zumindest einer zweiten Rückstellfeder 8 gedrückt wird. Die erste Rückstellfeder 50, bei der es sich im Ausführungsbeispiel um eine Druckfeder handelt, ist mit ihrer zweiten Stützstelle 54 in einer starr mit dem Magnetanker 6 verbundenen Kulissenführung 70 geführt. Im Beispiel ist die Federachse 62 quer zur Systemachse 58 ortsfest im Gehäuse des Schaltgerätes angeordnet. Die von der ersten Rückstellfeder 50 ausgeübte Gesamtkraft F1ges,0 weist nun eine entgegen der Richtung 56 der Schließbewegung gerichtete, zur Systemachse 58 parallele Haltekraft F1p,0 sowie eine zur Bahn der Kulissenführung 70 senkrechte Komponente F1s,0 auf. Das Verhältnis der von der ersten Rückstellfeder 50 in Richtung dieser Federachse 62 ausgeübten Gesamtkraft F1ges,0 zur effektiv wirkenden Haltekraft F1p,0 hängt nun vom aktuellen Winkel β der Bahn der Kulissenführung 70 relativ zur Systemachse 58 ab. Für β = 45° gilt F1ges0/F1p,0 =1. Die gesamte Haltekraft F0 setzt sich aus der von der ersten Rückstellfeder 50 ausgeübten Haltekraft F1p,0 und der von der zweiten Rückstellfeder 8 ausgeübten Haltekraft F20 zusammen.
  • Die zweite Rückstellfeder 8 entspricht konstruktiv der zum Stand der Technik erläuterten Rückstellfeder und ist im Ausführungsbeispiel ebenfalls als Druckfeder gestaltet, deren Federachse 61 parallel zur Bewegungsrichtung 56 orientiert ist.
  • Bewegt sich nun der Magnetanker 6 unter der Wirkung des Elektromagneten 1 auf diesen zu, so verschiebt sich mit kleiner werdendem Abstand d die in der Kulissenführung 70 geführte zweite Stützstelle 54 bis zu einer Stelle, an der die Bahn der Kulissenführung 70 parallel zu Systemachse 58 verläuft. Eine solche Betriebssituation ist in Fig. 6 dargestellt. Dann ist die in einer Richtung entgegen der Bewegungsrichtung 56 von der ersten Rückstellfeder 50 ausgeübte Rückstellkraft F1p gleich Null. Der Verlauf der Rückstellkraft F1p in Abhängigkeit vom Abstand d hängt ausschließlich von der Bahnform der Kulissenführung 70 relativ zur Systemachse 58 und der Federkonstante und Vorspannung der ersten Rückstellfeder 50 ab.
  • Der Verlauf der Rückstellkräfte ist in Fig. 7 wiedergegeben. Der Figur ist zu entnehmen, dass sich die bei d = H ergebende Haltekraft F0 aus der Haltekraft F1p,0 der ersten Rückstellfeder 50 und der Haltekraft F20 der zweiten Rückstellfeder 8 zusammensetzt. Kurve a zeigt den Anteil der von der zweiten Rückstellfeder 8 ausgeübten Rückstellkraft F2, die analog zum in Fig. 4 dargestellten Kraftverlauf mit abnehmenden Abstand d linear zunimmt. Kurve b veranschaulicht den Verlauf der von der ersten Rückstellfeder 50 ausgeübten Rückstellkraft F1p, die je nach Bahnform der Kulissenführung 70 bereits nach kurzer vom Magnetanker zurückgelegter Wegstrecke verschwindet. Die resultierende gesamte Rückstellkraft F ist durch die Kurve c wiedergegeben. Der Figur ist zu entnehmen, dass sich mit Hilfe der ersten Rückstellfeder 50 ein Kraftverlauf erzielen lässt, bei dem zumindest sichergestellt ist, dass die auf den Magnetanker während der Schließbewegung wirkenden Rückstellkräfte nicht zunehmen, im Beispiel sogar während des ganzen Weges kleiner als die Gesamthaltekraft F0 sind. Die Situation gemäß dem Stand der Technik ist durch Kurve d wiedergegeben.
  • Bei den in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist neben der ersten Rückstellfeder eine zweite Rückstellfeder angeordnet, wie sie auch bei Schaltgeräten im Stand der Technik Verwendung findet. Der Figur 7 ist jedoch zu entnehmen, dass die Rückstellfeder lediglich die Funktion hat, die gegebenenfalls mit der ersten Rückstellfeder zu niedrige Haltekraft zu ergänzen. Die Federkonstante und die Haltekraft der zweiten Rückdruckfeder kann dann entsprechend dem von der ersten Rückdruckfeder verfügbaren Anteil der Gesamthaltekraft entsprechend verringert werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, in das Schaltgerät nur eine oder mehrere erste Rückstellfedern einzubauen, so dass der Magnetanker einen Großteil des Schaltweges zurücklegen kann, ohne dass rückstellende Kräfte auf ihn wirken.
  • In den Ausführungsbeispielen sind sowohl erste und zweite Rückstellfedern als Druckfedern ausgestaltet. Grundsätzlich ist es auch möglich, anstelle von Druckfedern Zugfedern zu verwenden. Darüber hinaus sind durch geeignete Lagerung oder Kulissenführung der ersten Rückstellfeder(n) auch Rückstellfederanordnungen möglich, bei denen zweite Rückstellfedern nicht mehr erforderlich sind.

Claims (5)

  1. Elektromagnetisches Schaltgerät mit einem Elektromagneten (1) und einem beweglichen Magnetanker (6), und mit zumindest einer auf den Magnetanker (6) wirkenden ersten Rückstellfeder (50), die auf den Magnetanker (6) in einer OFFEN-Stellung eine von Null verschiedene Haltekraft (F1p,0) ausübt, und die derart am Magnetanker (6) gelagert ist, dass die Richtung der von ihr auf den Magnetanker (6) ausgeübten Gesamtkraft (F1ges) von der Position des Magnetankers (6) derart abhängt, dass die entgegen der Bewegungsrichtung der Schließbewegung des Magnetankers (6) wirkende Komponente (F1p) der Gesamtkraft (F1ges) in der OFFEN-Stellung maximal ist, wobei die zumindest eine erste Rückstellfeder (50) zwischen einer ortsfest im Schaltgerät angeordneten ersten Stützstelle (52) und einer am Magnetanker (6) angeordneten zweiten Stützstelle (54) gelagert ist, wobei erste (52) und zweite Stützstelle (54) bezogen auf eine parallel zur Bewegungsrichtung (56) des Magnetankers (6) verlaufende Systemachse (58) seitlich zueinander versetzt sind, dergestalt dass die zumindest eine erste Rückstellfeder (50) mit ihrer zweiten Stützstelle (54) in einer Kulissenführung (70) beweglich am Magnetanker (6) gelagert ist.
  2. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 1, bei dem die Erstreckungsachse der ersten Rückstellfeder quer zur Systemachse liegt.
  3. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Rückstellfeder (50) eine Druckfeder ist.
  4. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die auf den Magnetanker (6) von der ersten Rückstellfeder (50) ausgeübte Komponente (F1p) der Gesamtkraft (F1ges) an mindestens einer Bewegungsposition des Magnetankers (6) negativ ist.
  5. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einer zweiten Rückstellfeder (8), deren Federachse (61) parallel zur Bewegungsrichtung (56) des Magnetankers (6) orientiert ist.
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