EP2290671A1 - Sichere Spulenkontaktierung für Schaltgeräte, insbesondere für elektromagnetische Schaltgeräte - Google Patents

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EP2290671A1
EP2290671A1 EP09010998A EP09010998A EP2290671A1 EP 2290671 A1 EP2290671 A1 EP 2290671A1 EP 09010998 A EP09010998 A EP 09010998A EP 09010998 A EP09010998 A EP 09010998A EP 2290671 A1 EP2290671 A1 EP 2290671A1
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EP
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switching device
electromagnetic switching
connection
coil
drive unit
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Daniela Fischer
Josef Graf
Norbert Zimmermann
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/44—Magnetic coils or windings
    • H01H50/443—Connections to coils

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic switching device, in particular a contactor, comprising a housing lower part and a housing upper part, wherein in the housing upper part a connection area for connecting at least one conductor and at least one coil terminal is provided, and wherein in the lower housing part, a drive unit is arranged, consisting of a yoke, a Anchor and a coil with a bobbin, and switching devices with piezo drive.
  • the coil connection in the case of electromagnetic switching devices, in the case of the connection between the coil connection and the drive unit, the coil connection is basically designed as a rigid unit, that is to say as a connection made of conductors and arranged on the outside of the housing. This is electrically connected to the arranged inside the housing drive.
  • the drive is designed as a dynamic unit that moves when switching on and off. The electrical connection must compensate for the movements that occur during switching on and off.
  • connection device for connecting an end region of an excitation coil applied to a coil body to an outer conductor.
  • the connecting device on the bobbin a first and a second mounting dome are assigned, each having a recess with a partially electrically conductive connection plate.
  • the terminal plate has two bent portions, a hole for screwing a terminal screw or a protruding tongue, which carries a spring-type terminal for connecting an outer conductor, so that the respective customer request can be met.
  • connection module for driving the magnetic drive known.
  • the connection module is due to the spatial arrangement facilitating the connection of the control line with connected main conductors and the electrical contacting of the magnetic coil with the control line.
  • the contacting takes place by means of strip-like connecting conductors, which are provided with a control terminal for connecting the control line and can be designed as a screw or spring terminal.
  • the strip-like connection conductors protrude from the housing of the connection module and contact by inserting into the main housing by means of plug connection, the magnetic coil with the dedicated control terminals on the bobbin in the housing base.
  • the invention has for its object to provide a switching device, in particular an electromagnetic switching device, wherein the contact with the drive unit is designed so that the dynamics of the drive unit is compensated.
  • the electromagnetic switching device in particular a contactor, has a lower housing part and an upper housing part, wherein in the housing upper part a connection area for connecting at least one conductor and at least one coil terminal is provided and wherein in the lower housing part a drive unit is arranged, consisting of a yoke, an armature and a coil with a bobbin.
  • the invention is characterized in that the coil connection contacts the drive unit by means of a compensation element path compensating.
  • connection region On the upper housing part of the electromagnetic switching device, a connection region is provided, which is designed for connecting at least one external main conductor and a coil connection on the same plane.
  • the coil terminal has a terminal area with different terminal types, such as a screw terminal or a spring-type terminal, and a second area, which is guided into the housing interior and carries a compensation element.
  • the compensating element can be frictionally clamped between two units, the coil connection and the drive unit or positively clamped between the two units in each case in one unit and in the other unit in order to compensate compensating for the movements arising during the switching process.
  • a particularly advantageous embodiment consists in that a compensation element can be fastened to the coil connection, so that the surface at the connection point is not damaged by micro-movements.
  • the compensation element is electrically conductive, as a result, a secure contact is given.
  • the compensation element is frictionally arranged between two units, whereby a secure connection of the two units is given.
  • a particularly advantageous embodiment is that the compensation element is once arranged positively and once positively between two units, since the surfaces to be contacted are geometrically very simple and are so very insensitive to tolerances.
  • the compensation element is designed as a spring, since in this way no switching movements are transmitted from the drive unit to the coil terminal.
  • the compensating element is designed as a leaf spring, so that no switching movements are transmitted from the drive unit to the coil terminal.
  • a particularly advantageous embodiment is that the coil terminal is designed as a contact, so that an external conductor can be connected.
  • a further advantageous embodiment consists in that the coil connection has two regions, wherein the first region is designed as a connection region and the second region for fastening a compensation element.
  • the second region of the coil terminal is guided into the housing interior, whereby a path compensating element can be fastened.
  • the second region of the coil terminal is formed as a pin, so that a path compensating element can be plugged in a form-fitting manner.
  • a particularly advantageous embodiment is that the bobbin has devices for receiving the compensating element for contacting the coil, as a result, an accurate positioning of the modules to each other during assembly is not necessary.
  • the drive unit is formed connection neutral, wherein regardless of the selected connection type of the coil terminal, such as screw or spring terminal, a drive unit for different device variants can be used.
  • the switching device has an upper housing part and a lower housing part, wherein in the upper housing part a connection area for connecting at least one conductor and at least one connection for connecting a drive unit is provided, and wherein a drive unit is arranged in the lower housing part, which is designed as a piezo drive is.
  • This switching device is characterized in that the piezo drive is contacted by means of a compensating path way balancing.
  • the contacting with compensating element according to the invention is accordingly also suitable for piezo drives.
  • Fig. 1 an electromagnetic switching device 1 is shown with an upper housing part 2, on which a connection region 3 is arranged.
  • a coil connection 4 is arranged in a plane with conductor connections 5, wherein the coil connection 4 is designed as a screw connection 6.
  • the drive unit 7 is arranged, which consists of a yoke 8, an armature 9 and a bobbin 10.
  • devices 11 are molded for receiving a compensation element 12 and contact lugs 13 are arranged.
  • the compensating element 12 is frictionally held between the inwardly projecting region of the coil terminal 4 and the bobbin 10 provided with the devices 11.
  • Fig. 2 shows the electromagnetic switching device 1 in a further embodiment in which the coil terminal 4 is formed as a spring-loaded terminal 14.
  • the compensating element 12 is positively held with the inwardly projecting region of the coil terminal 4 and with the coil 11 provided with the device 10 frictionally.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltgerät (1), insbesondere ein Schütz, aufweisend ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil (2), wobei im Gehäuseoberteil (2) ein Anschlussbereich (3) zum Anschluss mindestens eines Leiters und mindestens ein Spulenanschluss (4) vorgesehen ist, und wobei im Gehäuseunterteil eine Antriebseinheit angeordnet ist, bestehend aus einem Joch (8), einem Anker (9) und einer Spule mit einem Spulenkörper (10), sowie Schaltgeräte mit Piezoantrieb. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Spulenanschluss (4) die Antriebseinheit (7) mittels eines Ausgleichselementes (12) Weg ausgleichend kontaktiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere ein Schütz, aufweisend ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil, wobei im Gehäuseoberteil ein Anschlussbereich zum Anschluss mindestens eines Leiters und mindestens ein Spulenanschluss vorgesehen ist, und wobei im Gehäuseunterteil eine Antriebseinheit angeordnet ist, bestehend aus einem Joch, einem Anker und einer Spule mit einem Spulenkörper, sowie Schaltgeräte mit Piezoantrieb.
  • Bei elektromagnetischen Schaltgeräten ist bei der Verbindung zwischen Spulenanschluss und Antriebseinheit grundsätzlich der Spulenanschluss als starre Einheit, das heißt, als Anschluss aus Leitern ausgebildet und an der Gehäuseaußenseite angeordnet. Diese ist mit dem im Gehäuseinneren angeordneten Antrieb elektrisch verbunden. Der Antrieb ist als dynamische Einheit ausgebildet, die sich beim Ein- und Ausschalten bewegt. Die elektrische Verbindung muss die beim Ein- und Ausschalten entstehenden Bewegungen kompensieren.
  • Aus der EP 0 860 016 B1 ist eine Anschlussvorrichtung zum Verbinden eines Endbereichs einer auf einem Spulenkörper aufgebrachten Erregerspule mit einem äußeren Leiter bekannt. Dabei sind der Anschlussvorrichtung auf dem Spulenkörper ein erster und ein zweiter Befestigungsdom zugeordnet, der jeweils eine Aussparung mit einer teilweise elektrisch leitenden Anschlussplatte aufweist. Die Anschlussplatte weist zwei abgebogene Bereiche auf, eine Bohrung zum Einschrauben einer Anschlussschraube oder eine abstehende Zunge, die eine Federzugklemme zum Anschluss eines äußeren Leiters trägt, so dass dem jeweiligen Kundenwunsch entsprochen werden kann. Beide abgebogenen Bereiche der Anschlussplatte stecken in der jeweils für ihn vorgesehenen Aussparung des jeweiligen Befestigungsdoms im Spulenkörper fest, wobei ein abgebogener Bereich der Anschlussplatte einen Anwickelstift aufweist, der zum Anschluss eines Wickelendes der Erregerspule dient und somit den Kontakt eines äußeren Leiters über die Anschlussplatte mit dem Spulendraht herstellt.
  • Aus der DE 10 2004 009 650 B3 ist ein Schaltschütz mit Anschlussmodul zum Ansteuern des Magnetantriebs bekannt. Das Anschlussmodul dient auf Grund der räumlichen Anordnung dem erleichterten Anschließen der Steuerleitung bei angeschlossenen Hauptleitern und der elektrischen Kontaktierung der Magnetspule mit der Steuerleitung. Die Kontaktierung erfolgt mittels leistenartig ausgebildeter Verbindungsleitern, die mit einer Steuerklemme zum Anschluss der Steuerleitung versehen sind und als Schraubklemme oder Federzugklemme ausgebildet sein können. Dabei ragen die leistenartig ausgebildeten Verbindungsleiter aus dem Gehäuse des Anschlussmoduls heraus und kontaktieren durch das Einführen in das Hauptgehäuse mittels Steckverbindung die Magnetspule mit den dafür vorgesehenen Steuerklemmen auf dem Spulenkörper im Gehäuseunterteil.
  • Bei den beschriebenen Lösungen ist nachteilig, dass der Spulenanschluss fest mit dem Spulenkörper verbunden ist, so dass die beim Schalten entstehenden Bewegungen nicht ausgeglichen werden. Dies führt zu Mikrobewegungen der externen Spulenanschlüsse beziehungsweise der Verbindungsstellen. Es ist auch möglich, dass sich ein aufsteckbares Anschlussmodul, bei welchem die Kontaktierung über eine Steckverbindung erfolgt, unter extremen Bedingungen löst und somit keine sichere Spulenkontaktierung mehr gewährleistet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät, insbesondere ein elektromagnetisches Schaltgerät zu schaffen, bei welchem die Kontaktierung zur Antriebseinheit so ausgebildet ist, dass die Dynamik der Antriebseinheit kompensiert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 gelöst. Weitere Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 13 zu entnehmen.
  • Das erfindungsgemäße elektromagnetische Schaltgerät, insbesondere ein Schütz, weist ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil auf, wobei im Gehäuseoberteil ein Anschlussbereich zum Anschluss mindestens eines Leiters und mindestens ein Spulenanschluss vorgesehen ist und wobei im Gehäuseunterteil eine Antriebseinheit angeordnet ist, bestehend aus einem Joch, einem Anker und einer Spule mit einem Spulenkörper. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Spulenanschluss die Antriebseinheit mittels eines Ausgleichselements Weg ausgleichend kontaktiert.
  • Auf dem Gehäuseoberteil des elektromagnetischen Schaltgeräts ist ein Anschlussbereich vorgesehen, der zum Anschließen mindestens eines externen Hauptleiters und eines Spulenanschlusses auf gleicher Ebene ausgebildet ist. Der Spulenanschluss weist einen Anschlussbereich mit verschiedenen Anschlussarten auf, wie zum Beispiel einem Schraubanschluss oder einer Federzugklemme, sowie einen zweiten Bereich, der in das Gehäuseinnere geführt ist und ein Ausgleichselement trägt. Das Ausgleichselement kann zwischen zwei Einheiten, dem Spulenanschluss und der Antriebseinheit kraftschlüssig eingespannt oder zwischen den zwei Einheiten jeweils bei einer Einheit kraftschlüssig und bei der anderen Einheit formschlüssig eingespannt sein, um die beim Schaltvorgang entstehenden Bewegungen Weg ausgleichend zu kompensieren.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass am Spulenanschluss ein Ausgleichselement befestigbar ist, so dass die Oberfläche an der Verbindungsstelle durch Mikrobewegungen nicht beschädigt wird.
  • Insbesondere ist von Vorteil, dass das Ausgleichselement elektrisch leitend ist, da hierdurch eine sichere Kontaktierung gegeben ist.
  • Vorteilhafterweise ist das Ausgleichselement kraftschlüssig zwischen zwei Einheiten angeordnet, wodurch eine sichere Verbindung der beiden Einheiten gegeben ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass das Ausgleichselement einmal kraftschlüssig und einmal formschlüssig zwischen zwei Einheiten angeordnet ist, da die zu kontaktierenden Flächen geometrisch sehr einfach gehalten sind und so sehr unempfindlich gegenüber Toleranzen sind.
  • Insbesondere ist von Vorteil, dass das Ausgleichselement als Feder ausgebildet ist, da auf diese Weise keine Schaltbewegungen von der Antriebseinheit an den Spulenanschluss weitergegeben werden.
  • Vorteilhafterweise ist das Ausgleichselement als Blattfeder ausgebildet, so dass keine Schaltbewegungen von der Antriebseinheit an den Spulenanschluss weitergegeben werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass der Spulenanschluss als Kontakt ausgebildet ist, so dass ein externer Leiter anschließbar ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass der Spulenanschluss zwei Bereiche aufweist, wobei der erste Bereich als Anschlussbereich und der zweite Bereich zur Befestigung eines Ausgleichselements ausgebildet ist.
  • Vorteilhafterweise ist der zweite Bereich des Spulenanschlusses in das Gehäuseinnere geführt, wodurch ein Weg ausgleichendes Element befestigbar ist.
  • Insbesondere ist von Vorteil, dass der zweite Bereich des Spulenanschlusses als Pin ausbildet ist, so dass ein Weg ausgleichendes Element formschlüssig aufsteckbar ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass die Spulenkörper Vorrichtungen zur Aufnahme des Ausgleichselements zur Kontaktierung der Spule aufweist, da hierdurch eine genaue Positionierung der Baugruppen zueinander bei der Montage nicht notwendig ist.
  • Vorteilhafterweise ist die Antriebseinheit anschlussneutral ausgebildet, wobei unabhängig von der gewählten Anschlussart des Spulenanschlusses, wie beispielsweise Schraubanschluss oder Federzuganschluss, eine Antriebseinheit für verschiedene Gerätevarianten genutzt werden kann.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Schaltgerät ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil auf , wobei im Gehäuseoberteil ein Anschlussbereich zum Anschluss mindestens eines Leiters und mindestens ein Anschluss zum Anschließen einer Antriebseinheit vorgesehen ist, und wobei im Gehäuseunterteil eine Antriebseinheit angeordnet ist, die als Piezoantrieb ausgebildet ist. Dieses Schaltgerät zeichnet sich dadurch aus, dass der Piezoantrieb mittels eines Ausgleichselements Weg ausgleichend kontaktiert ist. Die erfindungsgemäße Kontaktierung mit Ausgleichselement ist demgemäß auch für Piezoantriebe geeignet.
  • Weitere Vorteile werden anhand der Zeichnung erläutert.
  • Dabei zeigen schematisch:
    • Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung ein elektromagnetisches Schaltgerät mit erfindungsgemäßem Verbindungselement, das zwischen zwei Einheiten kraftschlüssig gehalten ist;
    • Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung ein elektromagnetisches Schaltgerät mit erfindungsgemäßem Verbindungselement, das zwischen einer Einheit kraftschlüssig und einer anderen Einheit formschlüssig gehalten ist.
  • In Fig. 1 ist ein elektromagnetisches Schaltgerät 1 mit einem Gehäuseoberteil 2 gezeigt, auf welchem ein Anschlussbereich 3 angeordnet ist. Im Anschlussbereich 3 ist ein Spulenanschluss 4 in einer Ebene mit Leiteranschlüssen 5 angeordnet, wobei der Spulenanschluss 4 als Schraubanschluss 6 ausgebildet ist. Unter dem Gehäuseoberteil 2 ist die Antriebseinheit 7 angeordnet, die aus einem Joch 8, einem Anker 9 und einem Spulenkörper 10 besteht. Am oberen Ende des Spulenkörpers 10 sind Vorrichtungen 11 zur Aufnahme eines Ausgleichselementes 12 angegossen und Kontaktfahnen 13 angeordnet. Das Ausgleichselement 12 ist zwischen dem nach innen ragenden Bereich des Spulenanschlusses 4 und dem mit den Vorrichtungen 11 versehenen Spulenkörper 10 kraftschlüssig gehalten.
  • Fig. 2 zeigt das elektromagnetische Schaltgerät 1 in einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei welchem der Spulenanschluss 4 als Federzugklemme 14 ausgebildet ist. Das Ausgleichselement 12 ist mit dem nach innen ragenden Bereich des Spulenanschlusses 4 formschlüssig und mit dem mit Vorrichtung 11 versehenen Spulenkörper 10 kraftschlüssig gehalten.
  • Durch das erfindungsgemäße Schaltgerät mit Weg kompensierenden Ausgleichselement für die Kontaktierung zwischen Spulenkontakt und Antriebseinheit ist es möglich, die durch Ein- und Ausschalten bedingten Schaltbewegungen zu vermeiden und Beschädigungen an der Oberfläche durch die Mikrobewegungen der Verbindungsstelle zu verhindern, so dass eine sichere Verbindung jederzeit gewährleistet ist. Des Weiteren ist eine genaue Positionierung der Baugruppen bei der Montage zueinander nicht notwendig, da das Ausgleichselement unempfindlich gegenüber Toleranzen ist. Die Antriebseinheit ist durch die Kontaktierung über ein Ausgleichselement anschlussneutral, da die Anschlussart mit der Wahl des Spulenanschlusses festgelegt wird. Somit wird nur eine Antriebseinheit für Schaltgeräte mit unterschiedlicher Anschlussart benötigt. Zudem ist die erfindungsgemäße Kontaktierung mittels wegausgleichenden Elements geeignet, um Piezoantriebe in Schaltgeräten zu kontaktieren.

Claims (14)

  1. Elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere ein Schütz, aufweisend ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil (2), wobei im Gehäuseoberteil (2) ein Anschlussbereich (3) zum Anschluss mindestens eines Leiters und mindestens ein Spulenanschluss (4) vorgesehen ist, und wobei im Gehäuseunterteil eine Antriebseinheit (7) angeordnet ist, bestehend aus einem Joch (8), einem Anker (9) und einer Spule mit einem Spulenkörper (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenanschluss (4) die Antriebseinheit (7) mittels eines Ausgleichselements (12) Weg ausgleichend kontaktiert.
  2. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Spulenanschluss (4) ein Ausgleichselement (12) befestigbar ist.
  3. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (12) elektrisch leitend ist.
  4. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (12) kraftschlüssig zwischen Spulenanschluss (4) und Antriebseinheit (7) angeordnet ist.
  5. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (12) zum Einen kraftschlüssig und zum Anderen formschlüssig zwischen Spulenanschluss (4) und Antriebseinheit (7) angeordnet ist.
  6. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (12) als Feder ausgebildet ist.
  7. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (12) als Blattfeder ausgebildet ist.
  8. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenanschluss (4) als Kontakt ausgebildet ist.
  9. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenanschluss (4) zwei Bereiche aufweist, wobei der erste Bereich als Anschlussbereich und der zweite Bereich zur Befestigung eines Ausgleichselements ausgebildet ist.
  10. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich des Spulenanschlusses (4) in das Gehäuseinnere geführt ist.
  11. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich des Spulenanschlusses (4) als Pin ausgebildet ist.
  12. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (10) Vorrichtungen (11) zur Aufnahme des Ausgleichelementes (12) zur Kontaktierung der Spule aufweist.
  13. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (7) anschlussneutral ausgebildet ist.
  14. Schaltgerät mit einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil, wobei im Gehäuseoberteil ein Anschlussbereich zum Anschluss mindestens eines Leiters und mindestens ein Anschluss zum Anschließen einer Antriebseinheit vorgesehen ist, und wobei im Gehäuseunterteil eine Antriebseinheit angeordnet ist, die als Piezoantrieb ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoantrieb mittels eines Ausgleichselements Weg ausgleichend kontaktiert ist.
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