EP2479776B1 - Elektrischer Schalter - Google Patents

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EP2479776B1
EP2479776B1 EP11194346.0A EP11194346A EP2479776B1 EP 2479776 B1 EP2479776 B1 EP 2479776B1 EP 11194346 A EP11194346 A EP 11194346A EP 2479776 B1 EP2479776 B1 EP 2479776B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
intermediate part
rotor housing
contact arm
contact
spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP11194346.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2479776A1 (de
Inventor
Jürgen Birner
Walter Felden
Bernhard Hannich
Johannes Hauer
Andreas Hierl
Siegfried Pirker
Thomas Pniok
Ralf Schwager
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2479776A1 publication Critical patent/EP2479776A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2479776B1 publication Critical patent/EP2479776B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H01H77/102—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement
    • H01H77/105—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement whereby the blow-off movement unlatches the contact from a contact holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge

Definitions

  • the invention relates to an electrical switch, in particular an electrical circuit breaker, with the features according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a switch is from the German patent application DE 10 2008 039 066 A1 known.
  • This switch comprises a rotor housing and a rotatably mounted in the rotor housing electrical contact arm, which is pivotable between an on and an off position and relative to the rotor housing. In the on position, the electrical contact arm connects a contact element of the contact arm with a stationary contact element of the switch. In the off position, the contact element of the contact arm and the stationary contact element of the switch are disconnected. To turn on and off the contact arm can be rotated by the rotor housing is rotated; The rotating rotor housing takes the contact arm with it and pivots the contact arm with it.
  • the contact arm can also pivot without rotation of the rotor housing, that is to say relative to the rotor housing, namely if the current flowing via the contact arm becomes too large: in this case, the contact arm is pivoted relative to the rotor via a magnetic force caused by the current, whereby the contact element of the contact arm and the stationary contact element of the switch are separated from each other.
  • two intermediate parts are present, which engage the pivotable contact arm with the rotor housing in a predetermined detent position and are moved away in the case of a relative rotation between the pivotable contact arm and the rotor housing from the predetermined detent position.
  • Each of the two intermediate parts consists of a pressure element, which is connected at one end to a pivot bearing of the contact arm pivotally and holds with another end via a pivot bearing a role.
  • the roller can roll on a wall portion of the switch.
  • a switching device with a switching shaft for supporting a rotary contact bridge is disclosed.
  • the rotary contact bridge has a groove-shaped longitudinal recess.
  • the switching shaft has a recess for mounting the rotary contact bridge.
  • the invention has for its object to provide a switch that has few parts and a particularly easy to assemble structure.
  • the intermediate part is a spherical body which is held resiliently clamped in the predetermined locking position.
  • spherical bodies are here understood bodies whose surface is spherical or spherical.
  • a significant advantage of the switch according to the invention consists in its simple mechanical structure and the resulting ease of assembly.
  • the intermediate part in which each intermediate part in each case comprises a pressure element, a roller and two pivot bearings, the intermediate part is formed in the switch according to the invention by a spherical body, the only by clamping - ie without a mechanical connection to other parts - can be maintained.
  • the spherical body can only be used between the pivotable contact arm and the rotor housing and clamped there. So there are for the latch between the pivoting Contact arm and the rotor housing fewer parts needed, which significantly reduces the manufacturing and assembly costs.
  • Another significant advantage of the switch according to the invention is that due to the spherical shape of the intermediate part, a twisting of the contact arm is possible with very low friction and thus even with very small triggering forces or very small triggering currents. This makes it possible to achieve a current limitation even with "no" short-circuit currents and at the same time to reduce the contact erosion, since opening of the contacts can take place with little delay.
  • the intermediate part is preferably a hollow body with a spherical or ellipsoidal surface or a solid spherical body or a solid ellipsoid.
  • the intermediate part consists of a non-conductive material.
  • the predetermined detent position may be arranged such that the switch is closed when the intermediate part is held resiliently clamped in the predetermined detent position.
  • the predetermined detent position may be arranged such that the switch is open when the intermediate part is held resiliently clamped in the predetermined detent position.
  • several different locking positions are available, for example, one for the open switch state and one for the closed switch state.
  • the arrangement of the intermediate parts between the rotor housing and the contact arm is preferably rotationally symmetrical.
  • the intermediate part is preferably pushed out of the detent position.
  • the latching position is preferably formed by a recess (eg in the form of a hole, a blind hole or a depression) in a wall section.
  • depressions are preferably present, which slow down the rolling and / or sliding of the intermediate part on the wall portion.
  • Such depressions make it possible to specifically control the pivoting movement, in particular the pivoting speed in the event of an overcurrent, by selecting the geometry and the density of the depressions accordingly.
  • a spring is preferably arranged between the rotor housing and the pivotable contact arm.
  • a first spring end of the spring preferably presses the intermediate part into the recess in the wall section.
  • the second spring end of the spring is preferably supported on the contact arm.
  • the first spring end presses directly on the intermediate part, and the second spring end of the spring is supported directly on the contact arm.
  • the wall section is preferably formed by a wall section of the rotor housing. It is regarded as particularly advantageous in this regard if the rotor housing has a housing shell with an edge portion whose edge inner surface forms the wall portion on which the intermediate part can roll or slide and in which the recess for the detent position is placed.
  • the rotor housing has a cover which closes the rotor housing with the contact arm located therein laterally.
  • the lid is preferably located directly on the intermediate part.
  • the lid may for example form an inner lid, which is rotated together with the contact arm.
  • the intermediate part in addition to the said detent position, hereinafter referred to as the first detent position, a second detent position, in which the intermediate part can reach after pressing out of the first detent position and after further pivoting of the contact arm relative to the rotor housing.
  • the spring which presses the intermediate part in the first detent position in the recess is preferably arranged such that it can hold the intermediate part resiliently in its second detent position, for example by pressing it into a second recess or to a stop, whereby the Contact arm is held in its opposite the rotor housing pivoted position.
  • a shock body can cooperate with the spring, which is brought into contact with the intermediate part during pivoting of the contact arm relative to the rotor housing and a concomitant deformation of the spring and pushes the intermediate part out of the first and / or the second latching position.
  • an impactor can reduce the influence of friction on the rotational movement of the contact arm.
  • the contact arm of the switch is preferably pivoted when the current flowing across the contact arm exceeds a predetermined value or the rotor housing is rotated.
  • FIG. 1 you can see an electric scaler 10 in a three-dimensional view. It can be seen a rotor housing 20 which is rotatable along an arrow direction P. Within the rotor housing 20 is a contact bridge 30, which is also pivotable along the direction of the arrow P together with the rotor housing 20 or relative to the rotor housing 20. The axis of rotation about which the contact bridge 30 and the rotor housing 20 are rotatable or pivotable, is in the FIG. 1 designated by the reference numeral 40.
  • the contact bridge 30 is formed by a first contact arm 50 and a second contact arm 51. Each of the two contact arms 50 and 51 is equipped at the contact arm end with a contact element.
  • the contact elements are in the FIG. 1 designated by the reference numerals 60 and 61.
  • FIG. 1 can be seen beyond two stationary contact rails 70 and 71, which cooperate with the contact bridge 30.
  • the two contact rails 70 and 71 are each equipped with a stationary contact element 80 or 81.
  • the switch 10 is closed, so that an electric current can flow from the contact rail 70 via the contact bridge 30 to the contact rail 71.
  • the contact elements 60 and 61 of the contact bridge 30 are on the corresponding stationary contact elements 80 and 81 of the two contact rails 70 and 71.
  • FIG. 2 shows the switch 10 according to FIG. 1 in the off state. It can be seen that the contact bridge 30 relative to the rotor housing 20 and with respect to in the FIG. 1 pivoted position is shown. Due to the pivoting angle, the contact elements 60 and 61 of the contact bridge 30 are separated from the corresponding stationary contact elements 80 and 81 of the two contact rails 70 and 71.
  • FIG. 3 is the switch 10 according to FIG. 1 shown in cross-section in the on state. It can be seen the two contact rails 70 and 71 with their associated stationary contact elements 80 and 81, on which the contact elements 60 and 61 of the contact bridge 30 rest.
  • the rotor housing 20 has a housing shell 21 with an edge portion whose edge inner surface is designated by the reference numeral 22.
  • the edge inner surface 22 forms a wall section the two intermediate parts in the form of balls 100 and 101 can slide and / or roll.
  • first recesses 110 and 111 In the in the FIG. 3 shown switched state of the switch 10 are the two balls 100 and 101 in first recesses 110 and 111, in which they are resiliently held by springs 120 and 121.
  • the two first recesses 110 and 111 thus define a first detent position for the contact bridge 30 and the two balls 100 and 101.
  • the two balls 100 and 101 form separate parts which are mechanically connected neither to the housing shell 21 or the rotor housing 20 nor to the contact bridge 30. It is in the balls 100 and 101 to separate separate parts, which are held only resiliently clamped between the housing shell 21 of the rotor housing 20 and the contact bridge 30 by the two springs 120 and 121.
  • the two balls 100 and 101 must be inserted only in the recesses 110 and 111 and clamped there by means of the two springs 120 and 121.
  • the two springs 120 and 121 each have two spring ends, of which a first spring end presses directly on one of the two balls and of which the second spring end is supported on one of the contact arms of the contact bridge 30.
  • one of the two springs 120 is supported on the contact arm 50 of the contact bridge 30 and the other spring 121 on the second contact arm 51 of the contact bridge 30 from.
  • first detent position of the contact bridge 30 are thus only the rotor housing 20, the contact bridge 30, the two balls 100 and 101 and the two springs 120 and 121 necessary. Other parts are not required.
  • FIG. 4 shows the state of the switch 10 after the contact bridge 30 has been pivoted relative to the rotor housing 20. Due to the pivoting of the contact bridge 30, the balls were 100 and 110 unrolled on the edge inner surface 22 of the housing shell 21 and each brought into a second detent position of the contact bridge 30; this second detent position is defined by second recesses 200 and 201. Also in the second detent position, the two balls 100 and 101 are held resiliently, and still by the two springs 120 and 121, which are supported on the two contact arms 50 and 51 of the contact bridge 30.
  • the second locking position ensures that also in the FIG. 4 illustrated open switching state of the contact elements can latch and the switch remains open even when the tripping current, which has caused the rotation of the contact bridge 30, dies down again.
  • FIG. 5 For example, a second embodiment of a switch 10 is shown. It can be seen the contact bridge 30 which is rotatably mounted within the housing shell 21 of a rotor housing 20. In addition, it can be seen two balls 100 and 101, which are located in recesses 110 and 111 and are resiliently held there by two springs 120, 121, 122, 123.
  • the embodiment according to FIG. 5 thus differs from the embodiment according to the FIGS. 1 and 4 in that per ball 100 or 101 two springs are used instead of a single spring.
  • the contact bridge 30 will pivot relative to the rotor housing 20, whereby the two balls 100 and 101 are pushed out of their recess 110 or 111.
  • the two balls 100 and 101 will roll on the edge inner surface 22 of the housing shell 21 and reach into second recesses 200 and 201. In these second recesses 200 and 201, the two balls 100 and 101 are each resiliently held by the four springs.
  • the embodiment corresponds to FIG. 5 the embodiment according to the FIGS. 1 to 4 ,
  • FIG. 6 is the switch 10 according to FIG. 5 shown again in a three-dimensional view.
  • FIG. 7 a third embodiment of a switch 10 is shown, are additionally provided in the impactor 400 and 401.
  • the function of the impactors 400 and 401 is to force the ejection of the balls 100 and 101 out of the recesses 110 and 111, regardless of frictional forces that may keep the balls in their recesses.
  • the impactors thus define very precisely at what time the two balls 100 and 101 have left their respective recess 110 or 111 at the latest.
  • the third embodiment corresponds to the second embodiment according to the Figures 5 and 6 ,
  • Impactor as in the FIG. 7 can also be shown in the embodiment according to the FIGS. 1 to 4 , in which only one spring is provided per ball, are used.
  • impactors can also be attached to an inner cover 500 (cf. FIG. 8 ), with which the housing shell of the rotor housing is closed on the inside, be provided.
  • the impactor may be provided on the inner contour of the inner lid.
  • the inner lid 500 is preferably mounted in such a case that it can rotate together with the contact bridge relative to the housing shell.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
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  • Contacts (AREA)
  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter, insbesondere einen elektrischen Leistungsschalter, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein derartiger Schalter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 039 066 A1 bekannt. Dieser Schalter umfasst ein Rotorgehäuse und einen im Rotorgehäuse drehgelagerten elektrischen Kontaktarm, der zwischen einer Ein- und einer Aus-Stellung sowie relativ zum Rotorgehäuse verschwenkbar ist. In der Ein-Position verbindet der elektrische Kontaktarm ein Kontaktelement des Kontaktarms mit einem ortsfesten Kontaktelement des Schalters. In der Aus-Position sind das Kontaktelement des Kontaktarms und das ortsfeste Kontaktelement des Schalters getrennt. Zum Ein- und Ausschalten lässt sich der Kontaktarm verschwenken, indem das Rotorgehäuse gedreht wird; dabei nimmt das drehende Rotorgehäuse den Kontaktarm mit und schwenkt den Kontaktarm mit. Darüber hinaus kann der Kontaktarm auch ohne eine Verdrehung des Rotorgehäuses, also relativ zum dem Rotorgehäuse schwenken, wenn nämlich der über den Kontaktarm fließende Strom zu groß wird: In diesem Fall wird der Kontaktarm über eine durch den Strom hervorgerufene magnetische Kraft gegenüber dem Rotor geschwenkt, wodurch das Kontaktelement des Kontaktarms und das ortsfeste Kontaktelement des Schalters voneinander getrennt werden. Bei einer der in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 039 066 A1 beschriebenen Ausgestaltungen sind zwei Zwischenteile vorhanden, die in einer vorgegebenen Rastposition den schwenkbaren Kontaktarm mit dem Rotorgehäuse verrasten und im Falle einer Relativdrehung zwischen dem schwenkbaren Kontaktarm und dem Rotorgehäuse aus der vorgegebenen Rastposition wegbewegt werden. Jedes der beiden Zwischenteile besteht aus einem Druckelement, das mit einem Ende an einem Schwenklager des Kontaktarms schwenkbar angebunden ist und mit einem anderen Ende über ein Drehlager eine Rolle hält. Die Rolle kann sich an einem Wandabschnitt des Schalters abrollen.
  • In DE 10 2007 040 163 Al wird ein Schaltgerät mit einer Schaltwelle zur Lagerung einer Drehkontaktbrücke offenbart. Dabei weist die Drehkontaktbrücke eine nutförmige Längsaussparung auf. Ebenso weist die Schaltwelle eine Aussparung zur Lagerung der Drehkontaktbrücke auf.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter anzugeben, der wenig Teile und einen besonders einfach montierbaren Aufbau aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Schalters sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Zwischenteil ein kugeliger Körper ist, der in der vorgegebenen Rastposition federnd geklemmt gehalten wird. Unter kugeligen Körpern werden hier Körper verstanden, deren Oberfläche kugelförmig oder kugelähnlich ist.
  • Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schalters besteht in seinem einfachen mechanischen Aufbau und der sich daraus ergebenden einfachen Montierbarkeit. Im Unterschied zu dem eingangs beschriebenen Schalter, bei dem jedes Zwischenteil jeweils ein Druckelement, eine Rolle und zwei Drehlager umfasst, wird das Zwischenteil bei dem erfindungsgemäßen Schalter durch einen kugeligen Körper gebildet, der lediglich durch Klemmung - also ohne eine mechanische Anbindung an andere Teile - gehalten werden kann. Zur Montage kann der kugelige Körper lediglich zwischen dem schwenkbaren Kontaktarm und dem Rotorgehäuse eingesetzt und dort eingeklemmt werden. Es sind also für die Verrastung zwischen dem schwenkbaren Kontaktarm und dem Rotorgehäuse weniger Teile nötig, was die Herstellungs- und Montagekosten deutlich reduziert.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schalters besteht darin, dass aufgrund der kugeligen Form des Zwischenteils ein Verdrehen des Kontaktarms sehr reibungsarm und damit auch bei sehr kleinen Auslösekräften bzw. sehr kleinen Auslöseströmen möglich ist. Dies erlaubt es, eine Strombegrenzung auch bei "keinen" Kurzschlussströmen zu erreichen und gleichzeitig den Kontaktabbrand zu vermindern, da ein Öffnen der Kontakte verzögerungsarm erfolgen kann.
  • Bei dem Zwischenteil handelt es sich vorzugsweise um einen Hohlkörper mit einer kugelförmigen oder ellipsoidförmigen Oberfläche oder um einen massiven kugelförmigen Körper oder ein massives Ellipsoid.
  • Mit Blick auf eine gute thermische Isolation zwischen dem Rotorgehäuse und dem Kontaktarm und zur Verhinderung von Lichtbögen zwischen dem Kontaktarm und dem Rotorgehäuse wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Zwischenteil aus einem nichtleitenden Material besteht.
  • Die vorgegebene Rastposition kann derart angeordnet sein, dass der Schalter geschlossen ist, wenn das Zwischenteil in der vorgegebenen Rastposition federnd geklemmt gehalten wird. Alternativ kann die vorgegebene Rastposition derart angeordnet sein, dass der Schalter geöffnet ist, wenn das Zwischenteil in der vorgegebenen Rastposition federnd geklemmt gehalten wird. Auch können mehrere verschiedene Rastpositionen zur Verfügung stehen, beispielsweise eine für den geöffneten Schalterzustand und eine für den geschlossenen Schalterzustand.
  • Mit Blick auf eine günstige Kraftverteilung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn zumindest zwei Zwischenteile vorhanden sind. Die Anordnung der Zwischenteile zwischen dem Rotorgehäuse und dem Kontaktarm ist vorzugsweise drehsymmetrisch.
  • Im Falle eines Verschwenkens des Kontaktarms relativ zum Rotorgehäuse wird das Zwischenteil vorzugsweise aus der Rastposition herausgedrückt. Die Rastposition wird bevorzugt durch eine Ausnehmung (z. B. in Form eines Lochs, eines Sacklochs oder einer Vertiefung) in einem Wandabschnitt gebildet. Während einer weiteren Relativdrehung zwischen dem Kontaktarm und dem Rotorgehäuse - also nach dem Verlassen der Rastposition bzw. der Ausnehmung - rollt und/oder gleitet das Zwischenteil vorzugsweise auf diesem Wandabschnitt.
  • Auf dem Wandabschnitt sind vorzugsweise Vertiefungen vorhanden, die das Abrollen und/oder Gleiten des Zwischenteils auf dem Wandabschnitt bremsen. Derartige Vertiefungen ermöglichen es, die Schwenkbewegung, insbesondere die Schwenkgeschwindigkeit im Falle eines Überstromes, gezielt zu steuern, indem die Geometrie und die Dichte der Vertiefungen entsprechend gewählt werden.
  • Zwischen dem Rotorgehäuse und dem schwenkbaren Kontaktarm wird vorzugsweise eine Feder angeordnet. Um die Rastposition herzustellen, drückt ein erstes Federende der Feder das Zwischenteil bevorzugt in die Ausnehmung in dem Wandabschnitt. Das zweite Federende der Feder stützt sich bevorzugt an dem Kontaktarm ab.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung drückt das erste Federende unmittelbar auf das Zwischenteil, und das zweite Federende der Feder stützt sich unmittelbar auf dem Kontaktarm ab.
  • Der Wandabschnitt wird vorzugsweise durch einen Wandabschnitt des Rotorgehäuses gebildet. Als besonders vorteilhaft wird es diesbezüglich angesehen, wenn das Rotorgehäuse eine Gehäuseschale mit einem Randabschnitt aufweist, dessen Randinnenfläche den Wandabschnitt bildet, auf dem das Zwischenteil rollen oder gleiten kann und in dem die Ausnehmung für die Rastposition platziert ist.
  • Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Rotorgehäuse einen Deckel aufweist, der das Rotorgehäuse mit dem darin befindlichen Kontaktarm seitlich verschließt. Der Deckel liegt vorzugsweise unmittelbar auf dem Zwischenteil auf. Mit Blick auf eine geringe Reibung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Zwischenteil - bei einer Relativbewegung zwischen dem schwenkbaren Kontaktarm und dem Rotorgehäuse - auch auf dem Deckel rollen und/oder gleiten, insbesondere reibungsarm gleiten, kann.
  • Der Deckel kann beispielsweise einen Innendeckel bilden, der gemeinsam mit dem Kontaktarm mitgedreht wird.
  • Besonders bevorzugt weist das Zwischenteil zusätzlich zu der genannten Rastposition, nachfolgend erste Rastposition genannt, eine zweite Rastposition auf, in die das Zwischenteil nach einem Herausdrücken aus der ersten Rastposition und nach einem weiteren Verschwenken des Kontaktarms relativ zum Rotorgehäuse gelangen kann.
  • Die Feder, die das Zwischenteil in dessen erster Rastposition in die Ausnehmung drückt, ist vorzugsweise derart angeordnet, dass sie das Zwischenteil auch in dessen zweiter Rastposition federnd halten kann, beispielsweise indem sie es in eine zweite Ausnehmung oder an einen Anschlag drückt, wodurch der Kontaktarm in seiner gegenüber dem Rotorgehäuse verschwenkten Stellung gehalten wird.
  • Mit der Feder kann darüber hinaus ein Schlagkörper zusammenwirken, der bei einem Verschwenken des Kontaktarms relativ zum Rotorgehäuse und einer damit einhergehenden Verformung der Feder mit dem Zwischenteil in Kontakt gebracht wird und das Zwischenteil aus der ersten und/oder der zweiten Rastposition herausdrückt. Ein Schlagkörper kann beispielsweise den Einfluss der Reibung auf die Drehbewegung des Kontaktarms reduzieren.
  • Der Kontaktarm des Schalters wird vorzugsweise verschwenkt, wenn der über den Kontaktarm fließende Strom einen vorgegebenen Wert überschreitet oder das Rotorgehäuse gedreht wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft:
    • Figur 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Schalter in einer dreidimensionalen Sicht im eingeschalteten Zustand,
    Figur 2
    den Schalter gemäß Figur 1 in einer dreidimensionalen Sicht im ausgeschalteten Zustand,
    Figur 3
    den Schalter gemäß den Figuren 1 und 2 im Querschnitt im eingeschalteten Zustand,
    Figur 4
    den Schalter gemäß den Figuren 1 bis 3 im Querschnitt im ausgeschalteten Zustand,
    Figur 5
    ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Schalter im eingeschalteten Zustand im Querschnitt,
    Figur 6
    den Schalter gemäß Figur 5 in einer dreidimensionalen Sicht,
    Figur 7
    ein drittes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Schalter im Querschnitt im eingeschalteten Zustand und
    Figur 8
    ein vierte Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Schalter mit einem Innendeckel.
  • In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • In der Figur 1 sieht man einen elektrischen Schaler 10 in einer dreidimensionalen Sicht. Man erkennt ein Rotorgehäuse 20, das entlang einer Pfeilrichtung P drehbar ist. Innerhalb des Rotorgehäuses 20 befindet sich eine Kontaktbrücke 30, die gemeinsam mit dem Rotorgehäuse 20 oder auch relativ zu dem Rotorgehäuse 20 ebenfalls entlang der Pfeilrichtung P verschwenkbar ist. Die Drehachse, um die die Kontaktbrücke 30 sowie das Rotorgehäuse 20 dreh- bzw. schwenkbar sind, ist in der Figur 1 mit dem Bezugszeichen 40 gekennzeichnet.
  • Die Kontaktbrücke 30 wird durch einen ersten Kontaktarm 50 sowie einen zweiten Kontaktarm 51 gebildet. Jeder der beiden Kontaktarme 50 und 51 ist an dem Kontaktarmende mit einem Kontaktelement ausgestattet. Die Kontaktelemente sind in der Figur 1 mit den Bezugszeichen 60 und 61 gekennzeichnet.
  • In der Figur 1 erkennt man darüber hinaus zwei ortsfeste Kontaktschienen 70 und 71, die mit der Kontaktbrücke 30 zusammenwirken. Hierzu sind die beiden Kontaktschienen 70 und 71 jeweils mit einem ortsfesten Kontaktelement 80 bzw. 81 ausgestattet.
  • Bei der Darstellung gemäß Figur 1 ist der Schalter 10 geschlossen, so dass ein elektrischer Strom von der Kontaktschiene 70 über die Kontaktbrücke 30 zu der Kontaktschiene 71 fließen kann. Um diesen Stromfluss zu ermöglichen, liegen die Kontaktelemente 60 und 61 der Kontaktbrücke 30 auf den korrespondierenden ortsfesten Kontaktelementen 80 und 81 der beiden Kontaktschienen 70 und 71 auf.
  • Die Figur 2 zeigt den Schalter 10 gemäß Figur 1 im ausgeschalteten Zustand. Man erkennt, dass die Kontaktbrücke 30 gegenüber dem Rotorgehäuse 20 sowie gegenüber der in der Figur 1 dargestellten Stellung verschwenkt ist. Aufgrund des Schwenkwinkels sind die Kontaktelemente 60 und 61 der Kontaktbrücke 30 von den korrespondierenden ortsfesten Kontaktelementen 80 und 81 der beiden Kontaktschienen 70 und 71 getrennt.
  • In der Figur 3 ist der Schalter 10 gemäß Figur 1 im Querschnitt im eingeschalteten Zustand dargestellt. Man erkennt die beiden Kontaktschienen 70 und 71 mit ihren zugehörigen ortsfesten Kontaktelementen 80 und 81, auf denen die Kontaktelemente 60 und 61 der Kontaktbrücke 30 aufliegen.
  • Darüber hinaus lässt sich erkennen, dass das Rotorgehäuse 20 eine Gehäuseschale 21 mit einem Randabschnitt aufweist, dessen Randinnenfläche mit dem Bezugszeichen 22 gekennzeichnet ist. Die Randinnenfläche 22 bildet einen Wandabschnitt, auf dem zwei Zwischenteile in Form von Kugeln 100 und 101 gleiten und/oder abrollen können.
  • In dem in der Figur 3 dargestellten eingeschalteten Zustand des Schalters 10 befinden sich die beiden Kugeln 100 und 101 in ersten Ausnehmungen 110 und 111, in denen sie durch Federn 120 und 121 federnd gehalten werden. Die beiden ersten Ausnehmungen 110 und 111 definieren somit eine erste Rastposition für die Kontaktbrücke 30 und die beiden Kugeln 100 und 101.
  • Die beiden Kugeln 100 und 101 bilden separate Teile, die weder mit der Gehäuseschale 21 oder dem Rotorgehäuse 20 noch mit der Kontaktbrücke 30 mechanisch verbunden sind. Es handelt sich bei den Kugeln 100 und 101 um separate eigenständige Teile, die lediglich zwischen der Gehäuseschale 21 des Rotorgehäuses 20 und der Kontaktbrücke 30 durch die beiden Federn 120 und 121 federnd geklemmt gehalten werden.
  • Zur Montage des Schalters 10 müssen daher die beiden Kugeln 100 und 101 lediglich in die Ausnehmungen 110 bzw. 111 eingesetzt und dort mittels der beiden Federn 120 und 121 festgeklemmt werden.
  • Wie sich in der Figur 3 darüber hinaus erkennen lässt, weisen die beiden Federn 120 und 121 jeweils zwei Federenden auf, von denen ein erstes Federende unmittelbar auf eine der beiden Kugeln drückt und von denen sich das zweite Federende an einem der Kontaktarme der Kontaktbrücke 30 abstützt. Um eine gleichmäßige Kraftübertragung zu gewährleisten, stützt sich die eine der beiden Federn 120 auf dem Kontaktarm 50 der Kontaktbrücke 30 und die andere Feder 121 auf dem zweiten Kontaktarm 51 der Kontaktbrücke 30 ab.
  • Zum Definieren der in der Figur 3 dargestellten ersten Rastposition der Kontaktbrücke 30 sind somit lediglich das Rotorgehäuse 20, die Kontaktbrücke 30, die beiden Kugeln 100 und 101 sowie die beiden Federn 120 und 121 nötig. Weitere Teile sind nicht erforderlich.
  • Falls der Strom, der über die Kontaktbrücke 30 von der einen Kontaktschiene 70 zu der anderen Kontaktschiene 71 bzw. umgekehrt fließt, zu groß wird, wirken auf die Kontaktbrücke 30 mittelbar oder unmittelbar magnetische Kräfte ein, durch die die Kontaktbrücke 30 entlang der Schwenkrichtung P verschwenkt werden wird. Diese Schwenkbewegung erfolgt dabei relativ zu dem Rotorgehäuse 20. Im Falle einer solchen Schwenkbewegung werden die beiden Federn 120 und 121, die sich auf der Kontaktbrücke 30 abstützen, auf die beiden Kugeln 100 und 101 eine Druckkraft ausüben und diese aus ihrer Ausnehmung 110 bzw. 111 herausdrücken. Nach einem solchen Herausdrücken werden die beiden Kugeln 100 und 101 auf der Randinnenfläche 22 der Gehäuseschale 21 entlang der Pfeilrichtung P rollen.
  • Die Figur 4 zeigt den Zustand des Schalters 10, nachdem die Kontaktbrücke 30 relativ zu dem Rotorgehäuse 20 verschwenkt worden ist. Aufgrund des Verschwenkens der Kontaktbrücke 30 wurden die Kugeln 100 und 110 auf der Randinnenfläche 22 der Gehäuseschale 21 abgerollt und jeweils in eine zweite Rastposition der Kontaktbrücke 30 gebracht; diese zweite Rastposition ist durch zweite Ausnehmungen 200 und 201 definiert. Auch in der zweiten Rastposition werden die beiden Kugeln 100 und 101 federnd gehalten, und zwar weiterhin durch die beiden Federn 120 und 121, die sich an den beiden Kontaktarmen 50 und 51 der Kontaktbrücke 30 abstützen.
  • Durch die zweite Rastposition wird gewährleistet, dass auch der in der Figur 4 dargestellte offene Schaltzustand der Kontaktelemente verrasten kann und der Schalter auch dann geöffnet bleibt, wenn der Auslösestrom, der das Verdrehen der Kontaktbrücke 30 hervorgerufen hat, wieder abklingt.
  • In der Figur 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Schalter 10 gezeigt. Man erkennt die Kontaktbrücke 30, die drehbar innerhalb der Gehäuseschale 21 eines Rotorgehäuses 20 gelagert ist. Darüber hinaus erkennt man zwei Kugeln 100 und 101, die in Ausnehmungen 110 und 111 befindlich sind und dort durch jeweils zwei Federn 120, 121, 122, 123 federnd gehalten werden. Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 unterscheidet sich somit von dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 4 darin, dass pro Kugel 100 bzw. 101 zwei Federn anstelle nur einer einzigen Feder verwendet werden.
  • Übersteigt der durch die Kontaktbrücke 30 fließende Strom einen Schwellenwert, so wird es - wie bereits erläutert - zu einem Verschwenken der Kontaktbrücke 30 relativ zu dem Rotorgehäuse 20 kommen, wodurch die beiden Kugeln 100 und 101 aus ihrer Ausnehmung 110 bzw. 111 herausgedrückt werden. Die beiden Kugeln 100 und 101 werden an der Randinnenfläche 22 der Gehäuseschale 21 rollen und in zweite Ausnehmungen 200 und 201 gelangen. In diesen zweiten Ausnehmungen 200 und 201 werden die beiden Kugeln 100 und 101 jeweils auch durch die vier Federn federnd gehalten.
  • Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 4.
  • In der Figur 6 ist der Schalter 10 gemäß Figur 5 nochmals in einer dreidimensionalen Sicht gezeigt. Man erkennt die Gehäuseschale 21 des Rotorgehäuses 20, in der die Kontaktbrücke 30 federnd verschwenkbar gehalten wird. Darüber hinaus erkennt man die Kugeln 100 und 101, die jeweils durch zwei Federn federnd gehalten werden, indem sie an die Randinnenfläche 22 der Gehäuseschale 21 gedrückt werden.
  • In der Figur 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel für einen Schalter 10 gezeigt, bei dem zusätzlich Schlagkörper 400 und 401 vorgesehen sind. Die Funktion der Schlagkörper 400 und 401 besteht darin, das Herausdrücken der Kugeln 100 und 101 aus den Ausnehmungen 110 und 111 zu erzwingen, unabhängig von Reibungskräften, die die Kugeln womöglich in ihren Ausnehmungen halten. Die Schlagkörper definieren somit sehr genau, zu welchem Zeitpunkt die beiden Kugeln 100 und 101 spätestens ihre zugehörige Ausnehmung 110 bzw. 111 verlassen haben.
  • Im Übrigen entspricht das dritte Ausführungsbeispiel dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 5 und 6.
  • Schlagkörper wie in der Figur 7 gezeigt können auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 4, bei dem pro Kugel nur eine Feder vorgesehen ist, eingesetzt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich können Schlagkörper auch an einem Innendeckel 500 (vgl. Figur 8), mit dem die Gehäuseschale des Rotorgehäuses innenseitig verschlossen wird, vorgesehen sein. Beispielsweise können die Schlagkörper an der Innenkontur des Innendeckels vorgesehen sein. Der Innendeckel 500 wird in einem solchen Falle vorzugsweise derart montiert, dass er sich gemeinsam mit der Kontaktbrücke relativ zu der Gehäuseschale verdrehen kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Schalter
    20
    Rotorgehäuse
    21
    Gehäuseschale
    22
    Randinnenfläche
    30
    Kontaktbrücke
    40
    Drehachse
    50
    Kontaktarm
    51
    Kontaktarm
    60
    Kontaktelement
    61
    Kontaktelement
    70
    Kontaktschiene
    71
    Kontaktschiene
    80
    Kontaktelement
    81
    Kontaktelement
    100
    Kugel
    101
    Kugel
    110
    erste Ausnehmung
    111
    erste Ausnehmung
    120
    Feder
    121
    Feder
    122
    Feder
    123
    Feder
    200
    zweite Ausnehmung
    201
    zweite Ausnehmung
    400
    Schlagkörper
    401
    Schlagkörper
    500
    Innendeckel
    P
    Pfeilrichtung, Schwenkrichtung

Claims (9)

  1. Elektrischer Schalter (10), insbesondere elektrischer Leistungsschalter, mit
    - einem Rotorgehäuse (20),
    - mindestens einem im Rotorgehäuse (20) drehgelagerten elektrischen Kontaktarm (50, 51), der zwischen einer Ein- und einer Aus-Stellung sowie relativ zum Rotorgehäuse (20) verschwenkbar ist, und
    - mindestens einem Zwischenteil (100, 101), das in einer vorgegebenen Rastposition den schwenkbaren Kontaktarm (50, 51) mit dem Rotorgehäuse (20) verrastet und im Falle einer Relativdrehung zwischen dem schwenkbaren Kontaktarm (50, 51) und dem Rotorgehäuse (20) aus der vorgegebenen Rastposition wegbewegt wird, wobei
    das Zwischenteil (100, 101) ein kugeliger Körper ist, der in der vorgegebenen Rastposition federnd geklemmt gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    - zwischen dem Rotorgehäuse (20) und dem schwenkbaren Kontaktarm (50, 51) eine Feder (120, 121, 122, 123) angeordnet ist,
    - ein erstes Federende der Feder unmittelbar auf das Zwischenteil (100, 101) drückt und
    - sich das zweite Federende der Feder unmittelbar an dem Kontaktarm (50, 51) abstützt.
  2. Schalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Zwischenteil (100, 101) eine Kugel oder ein Ellipsoid ist.
  3. Schalter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Zwischenteil (100, 101) aus einem nichtleitenden Material besteht.
  4. Schalter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Zwischenteil (100, 101) im Falle eines Verschwenkens des Kontaktarms (50, 51) relativ zum Rotorgehäuse (20) aus einer Ausnehmung (110, 111) in einem Wandabschnitt (22), herausgedrückt wird und
    - das Zwischenteil (100, 101) nach dem Verlassen der Ausnehmung (110, 111) während einer weiteren Relativdrehung zwischen dem Kontaktarm (50, 51) und dem Rotorgehäuse (20) auf dem Wandabschnitt (22) abrollt und/oder gleitet.
  5. Schalter nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    auf dem Wandabschnitt (22) Vertiefungen vorhanden sind, die das Abrollen und/oder Gleiten des Zwischenteils (100, 101) auf dem Wandabschnitt (22) bremsen.
  6. Schalter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Rotorgehäuse (20) eine Gehäuseschale (21) mit einem Randabschnitt aufweist, dessen Randinnenfläche (22) den Wandabschnitt bildet, auf dem das Zwischenteil (100, 101) rollen oder gleiten kann und in dem die Ausnehmung (110, 111) platziert ist.
  7. Schalter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Zwischenteil zusätzlich zu der genannten Rastposition, nachfolgend erste Rastposition genannt, eine zweite Rastposition aufweist, in die das Zwischenteil (100, 101) nach einem Herausdrücken aus der ersten Rastposition und nach einem weiteren Verschwenken des Kontaktarms relativ zum Rotorgehäuse gelangen kann.
  8. Schalter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Feder, die das Zwischenteil (100, 101) in dessen erster Rastposition in die Ausnehmung drückt, das Zwischenteil (100, 101) in dessen zweiter Rastposition in eine zweite Ausnehmung drückt, wodurch der Kontaktarm in seiner gegenüber dem Rotorgehäuse verschwenkten Stellung gehalten wird.
  9. Schalter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mit der Feder ein Schlagkörper zusammenwirkt, der bei einem Verschwenken des Kontaktarms relativ zum Rotorgehäuse und einer Verformung der Feder mit dem Zwischenteil in Kontakt gebracht wird und das Zwischenteil aus der Ausnehmung herausdrückt.
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