EP3494585B1

EP3494585B1 - Niederspannungsschaltgerät mit einer elektromagnetischen kontaktlastunterstützung

Info

Publication number: EP3494585B1
Application number: EP17742694.7A
Authority: EP
Inventors: Ludwig Niebler; Vadzim Kulinovich; Tobias VIEHAUSER
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2023-09-06
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: CN109716471B; EP3494585A1; US20210287866A1; BR112019004810A2; US11728114B2; DE102016217434B4; WO2018050309A1; DE102016217434A1; CN109716471A

Description

Die Erfindung betrifft ein Niederspannungsschaltgerät mit einem elektromagnetischen Antrieb mit einer Spule, einem fest positionierten Joch und einem relativ zum Joch beweglichen Anker sowie mit einem Kontaktsystem aus einem fest positioniertem Schaltstückträger und einem dazu gegenüberliegend angeordneten beweglichen Schaltstückträger, wobei der bewegliche Schaltstückträger von einer Kontaktlastfeder beaufschlagt ist.
An elektrische Schaltgeräte wird die Anforderung gestellt, elektrische Ströme bis zu einer vorgegebenen Höhe störungsfrei zu schalten und zu führen. Dazu besitzen sie einen Antrieb, welcher die Kontakte mit einer vorgegebenen Kontaktkraft schließt, geschlossen hält und wieder öffnet.
Fließt über die geschlossenen Kontaktstellen in einem Schaltgerät Strom, so treten zwischen den Kontaktstellen Abstoßkräfte auf, deren Höhe proportional zum Quadrat der elektrischen Stromstärke ist. Das heißt, je höher der Strom, der über die geschlossenen Kontaktstellen fließt, umso höher sind die abstoßenden Kräfte. Entsprechend den zu erwartenden abstoßenden Kräften müssen die Kontaktdruckfedern, die Schaltmechanik und der elektromagnetische Antrieb ausreichend dimensioniert werden. Das wiederum bewirkt, dass die Geräteabmessung, der Energieverbrauch bei Ansteuerung des Elektromagneten und die Herstellkosten mit zunehmendem Bemessungsstrom überproportional steigen.
Hierzu offenbart die DE 42 16 080 A1 eine Lösung, bei der neben dem stromdurchflossenen Abschnitt einer Kontaktfeder auf der Seite des Gegenkontaktes ein ferromagnetischer Körper in geringem Abstand angeordnet sind. Bei dieser Lösung wird die magnetische Anziehung ausgenutzt, die das Magnetfeld des über den Kontakt fließenden Stroms auf einen ferromagnetischen Körper ausübt. Abhängig von der Stromstärke wird der Druck auf die Kontakte erhöht.
Die FR 2 793 090 A1 beschreibt eine Lösung, bei der ein U-förmiges ferromagnetisches Element um das bewegliche Schaltstück herum angeordnet ist. Durch den Stromfluss im beweglichen Schaltstück wird in das ferromagnetische Element ein Magnetfluss induziert, durch den wiederum eine kontaktschließende Kraft auf das bewegliche Schaltstück ausgeübt wird.
Sowohl die DE 42 16 080 A1 als auch die FR 2 793 090 A1 weisen den Nachteil auf, dass mit der Zunahme des durch die Schaltstücke fließenden Stroms die elektromagnetischen kontaktschließenden Kräfte stark ansteigen und es so immer schwieriger wird, bei einem Ausschaltbefehl die Kontakte zu trennen.
Eine Lösung dieses Problems beschreibt die DE 103 43 005 B4 . Darin sind zumindest zwei U-förmige ferromagnetische Joche vorgesehen, die in der Wirkung ihrer Magnetkräfte entgegengerichtet sind. Ein kleineres Joch bewirkt eine Kontaktlasterhöhung. Ein größeres Joch bewirkt ein elektrodynamisches Abstoßen der Kontakte. Das kleinere Joch ist im Luftspalt des größeren Jochs und näher am beweglichen Schaltstück angeordnet. Bei kleineren bis mittleren Stromstärken überwiegt die Wirkung des kleineren Jochs und sorgt so für eine Kontaktlastverstärkung. Ab einer bestimmten Stromstärke geht der Eisenkreis des kleineren Jochs in die magnetische Sättigung. Von da an kommt die Wirkung des größeren Jochs zum Tragen und verursacht ein Abstoßen der Kontakte.
Eine weitere Lösung des Problems wird in der FR 2 829 869 A1 offenbart. Eine Kontakt-Umschaltvorrichtung zwischen mindestens einem fest positionierten Schaltstück und einem beweglichen Schaltarm umfasst einen Verstärkungsmagnetkern, der mit dem beweglichen Schaltarm zusammenwirkt und einen Kompensationsmagnetkern, der mit mindestens einem festen Leiter des Schaltgerätes zusammenwirkt. Der Verstärkungsmagnetkern und der Kompensationsmagnetkern sind einander gegenüberliegend auf einer beweglichen Unterlage montiert. Wenn im beweglichen Schaltarm ein elektrischer Strom fließt, fließt ein Verstärkungsmagnetfluss im Verstärkungsmagnetkern und erzeugt eine Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Schaltarm und der beweglichen Unterlage. Auf der anderen Seite der beweglichen Unterlage wirkt der Kompensationsmagnetkern, welcher ebenfalls eine Kraft auf die bewegliche Unterlage ausübt, die der Kraftwirkung durch den Verstärkungsmagnetkern entgegen gerichtet ist. Bis zu einer bestimmten Schwelle des im beweglichen Schaltarm fließenden elektrischen Stroms ist die Verstärkungskraft größer als die Kompensationskraft. Über diese Schwelle des im beweglichen Schaltarm fließenden Stroms ist die Verstärkungskraft kleiner als die Kompensationskraft. Der Verstärkungsmagnetkern reißt vom U-förmigen Magnetteil ab und die magnetische Kontaktlastunterstützung wird wirkungslos.
Die FR 2 829 869 A1 weist den Nachteil auf, dass sie zum Einen eine aufwändige Mechanik benötigt und zum Anderen genauso wie die DE 103 43 005 B4 , dass sie keine Lösung für das Problem Schaltkontaktabbrand anbietet. Ferner offenbart die EP 2 960 917 A1 eine Lichtbogenlöschkammer.
Beim Schaltkontaktabbrand entsteht beim betriebsmäßigen Schalten an den Schaltkontakten ein Verschleiß, der durch Lichtbogenerosion entsteht. Dadurch reduziert sich die Dicke der Kontaktauflage über die Lebensdauer. Dies wiederum hat zur Folge, dass über die Lebensdauer eines elektrischen Schaltgeräts der bewegliche Schaltarm näher zum festen Schaltstückträger heran wandert. Damit die Kraftwirkung des Verstärkungsmagnetkerns über die gesamte Lebensdauer erhalten bleibt, müsste die Zuordnung des Verstärkungsmagnetkerns zum Schaltarm über die Lebensdauer nachjustiert werden. In diesem Zusammenhang offenbart die EP 2 899 731 A1 ein Relais.
Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Niederspannungsschaltgerät mit einer einfach umzusetzenden elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Niederspannungsschaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Niederspannungsschaltgerät mit einem elektromagnetischen Antrieb gelöst mit einer Spule, einem fest positionierten Joch und einem relativ zum Joch beweglichen Anker sowie mit einem Kontaktsystem aus einem fest positionierten Schaltstückträger und einem dazu gegenüberliegend angeordneten beweglichen Schaltstückträger, wobei der bewegliche Schaltstückträger von einer Kontaktlastfeder beaufschlagt ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass am fest positionierten Schaltstückträger ein erstes Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung positioniert ist.
In der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise zwei Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung verwendet. Dies sind zum Einen ein U-förmig ausgebildetes ferromagnetisches Blech und zum Anderen ein U-förmig ausgebildeter Federteller. In beiden U-förmigen ferromagnetischen Elementen wird jeweils ein magnetischer Fluss induziert. Dies bewirkt eine relativ hohe elektromagnetische Erregung schon bei kleinen Strömen durch den Schaltstückträger beziehungsweise durch die Brücke, so dass eine relativ große Anziehungskraft zwischen den Polflächen ausgebildet wird.
Die Polflächen selber sind relativ klein gehalten und durch einen Luftspalt voneinander getrennt. Der magnetische Kreis geht sehr schnell in die Sättigung, so dass der Kraftanstieg bei sehr hohen Strömen relativ gering ist. Dies ist wichtig, damit die Schaltkontakte bei Überströmen zum Beispiel bei Überlast oder Kurzschluss, auch noch getrennt werden können.
Durch die Schrägstellung der Polflächen vorzugsweise um 45° zur Kontakt-Schließ-Öffnungsrichtung kann ein größerer Wegverlust durch Kontaktverschleiß ausgeglichen werden. Ebenfalls können damit Toleranzen in der Zuordnung der Polflächen zu den Kontakten ausgeglichen werden. Im eingeschalteten Zustand fließt der Strom von einem Anschluss zum Schaltstückträger, von dort zum festen Kontakt, dann über den beweglichen Kontakt zu der Brücke, von dort über den gegenüberliegenden beweglichen Kontakt und festen Kontakt zum gegenüberliegenden Schaltstückträger und dann zum gegenüberliegenden Anschluss. Am Schaltstückträger ist das ferromagnetische, U-förmig ausgebildete U-Blech derart angebracht, dass der im Schaltstückträger fließende Strom in das U-Blech einen magnetischen Fluss induziert. Am U-Blech befinden sich Polflächen.
An der Brücke ist ein ferromagnetischer Federteller mit Stirnseiten und Polflächen angebracht. Die Stirnseiten zusammen mit den Polflächen bilden U-förmige Abschnitte, die um die Brücke herum ragen, wobei die Öffnung des U dem festen Schaltstückträger beziehungsweise dem U-Blech zugewandt ist. Bei einem Stromfluss durch die Brücke wird in die U-förmigen Abschnitte am Federteller jeweils ein magnetischer Fluss induziert. Die magnetischen Flüsse im U-Blech und im U-förmigen Abschnitt sind derartig gepolt, dass zwischen den Polflächen am U-Blech und in den Polflächen am Federteller eine magnetische Anziehungskraft entsteht, wobei die Polflächen zur Kontakt-Schließ-Öffnungsrichtung in einem Winkel von ungefähr 45° angeordnet sind.
Zudem sind die Anordnungen beziehungsweise Geometrien von Schaltstückträger, Brücke, fest positioniertem Kontakt, beweglichem Kontakt, U-förmigem Abschnitt am Federteller und U-Blech so dimensioniert, dass im eingeschalteten Zustand des Niederspannungsschaltgeräts zwischen den Polflächen ein Luftspalt bleibt. Durch Verschleiß an den Kontakten wandern die Brücke und der Federteller näher an den Schaltstückträger beziehungsweise an das U-Blech heran. Dies hat einerseits zur Folge, dass der Luftspalt zwischen den Polflächen kleiner und damit die magnetische Anziehungskraft erhöht wird. Auf der anderen Seite wird aber auch der Abstand zwischen Schaltstückträger und Brücke kleiner und somit die abstoßenden Kräfte zwischen Brücke und Schaltstückträger größer.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass sowohl um die bewegliche Brücke als auch um den fest stehenden Schaltstückträger U-förmige ferromagnetische Elemente in Form des Federtellers und des U-Blechs angeordnet sind, deren Polflächen im eingeschalteten Zustand aufeinander zu gerichtet sind und die sich bei Stromfluss durch den Schaltstückträger und der Brücke elektromagnetisch anziehen. Die Geometrien der genannten ferromagnetischen Elemente sind den Kontakten derart zugeordnet, dass zwischen den Polflächen ein Luftspalt bleibt, wenn sich die Kontakte berühren. Dieser Luftspalt zwischen den Polflächen ist auch dann noch gegeben, wenn das für die Lebensdauer des Niederspannungsschaltgeräts vorgesehene Kontaktmaterial verschlissen ist. Die sich gegenüberliegenden Polflächen am Federteller beziehungsweise am U-Blech sind nicht senkrecht zur Kontakt-Schließ-Öffnungsrichtung ausgebildet, sondern stehen in einem Winkel von zum Beispiel 45°. Die ferromagnetischen Elemente inklusive des Luftspalts zwischen den Polflächen sind dermaßen dimensioniert, dass die elektromagnetische Kontaktlastunterstützung kleiner gleich der Kontaktlast ist, die über die Kontaktlastfeder aufgebracht wird. Ferner sind die ferromagnetischen Elemente inklusive des Luftspalts zwischen den Polflächen dermaßen dimensioniert, dass der elektromagnetische Kraftanstieg auf Grund des kleiner werdenden Luftspalts in etwa genauso groß ist wie der Anstieg der abstoßenden Kräfte zwischen Schaltstückträger und Brücke auf Grund des kleiner werdenden Abstandes.
Ferner ist vorgesehen, dass das erste Mittel ein U-förmig geformtes, ferromagnetisches Blech mit zwei sich gegenüberliegenden Polflächen und einem die Polflächen verbindenden Mittelbereich ist.
Es ist weiter vorgesehen, dass die Polflächen des U-förmig geformten ferromagnetischen Blechs flügelartig ausgebildet sind.
Weiterhin ist vorsehen, dass zwischen Kontaktlastfeder und beweglichem Schaltstückträger ein zweites Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung positioniert ist.
Darüber hinaus ist vorsehen, dass das zweite Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung ein U-förmig ausgebildeter, ferromagnetischer Federteller ist mit zwei sich gegenüberliegenden Schenkeln und einem die beiden Schenkel verbindenden Mittelbereich.
Ferner ist vorgesehen, dass die Polflächen des Federtellers und die flügelartigen Polflächen des U-förmig ausgebildeten, ferromagnetischen Blechs aufeinander zu gerichtet ausgeführt sind mit einem Luftspalt zwischen den Polflächen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Konzepts kann darin bestehen, dass der fest positionierte Schaltstückträger U-förmig ausgebildet ist mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel und einem Verbindungsbereich zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel, wobei der Mittelbereich des U-förmig geformten, ferromagnetischen Blechs auf dem ersten Schenkel aufliegt und die flügelartigen Polflächen in Richtung des zweiten Schenkels ausgeführt sind, so dass der im Schaltstückträger fließende Strom in das U-förmig geformte ferromagnetische Blech einen magnetischen Fluss induziert.
Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass im Mittelbereich des U-förmig ausgebildeten, ferromagnetischen Federtellers ein zylinderförmiger Vorsprung zur Aufnahme von Windungen der Kontaktlastfeder ausgebildet ist.
Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass in entgegengesetzter Richtung zu den sich gegenüberliegenden Schenkeln des Federtellers sich gegenüberliegende Polflächen ausgebildet sind.
Es kann außerdem erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Niederspannungsschaltgerät ein Schütz oder ein Leistungsschalter oder ein Kompaktmotorabzweig ist.
Das erfindungsgemäße Niederspannungsschaltgerät weist einen elektromagnetischen Antrieb mit einer Spule, einem fest positionierten Joch und einem relativ zum Joch beweglichen Anker auf sowie ein Kontaktsystem aus zwei fest positionierte Schaltstückträger und einem dazu gegenüberliegend angeordneten beweglichen Schaltstückträger. Sowohl die fest positionierte Schaltstückträger als auch der bewegliche Schaltstückträger weisen jeweils Kontakte auf, wobei die Kontakte der fest positionierten Schaltstückträger gegenüberliegend zu den Kontakten des beweglichen Schaltstückträgers angeordnet sind. Unterhalb des beweglichen Schaltstückträgers ist eine Kontaktlastfeder angeordnet. Die fest positionierten Schaltstückträger sind ortsfest in einem Gehäuse fixiert, der bewegliche Schaltstückträger als auch die Kontaktlastfeder sind in einem Kontaktträger angeordnet.
Der fest positionierte Schaltstückträger ist vorzugsweise U-förmig ausgebildet mit einem ersten Schenkel, der vorzugsweise länger ausgebildet sein kann als der zweite Schenkel. Die Schenkel sind über einen Verbindungsbereich miteinander verbunden. Auf den ersten Schenkel ist vorzugsweise auf den Bereich des Verbindungsbereichs ein erstes Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung positioniert. Dieses erste Mittel ist ein U-förmig geformtes ferromagnetisches Blech mit zwei sich gegenüberliegenden Polflächen und einem die beiden Polflächen verbindenden Mittelbereich. Der Mittelbereich des U-förmig geformten ferromagnetischen Blechs liegt auf dem ersten Schenkel des fest positionierten Schaltstückträgers in der Nähe des Verbindungsbereichs auf. Die Polflächen sind vorzugsweise flügelartig ausgebildet und zeigen in Richtung des beweglichen Schaltstückträgers.
Zwischen Kontaktlastfeder und dem beweglichen Schaltstück ist ein zweites Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung positioniert. Das zweite Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung ist ein U-förmig ausgebildeter ferromagnetischer Federteller mit zwei sich gegenüberliegenden Schenkeln und einem die beiden Schenkel verbindenden Mittelbereich. Im Mittelbereich des U-förmig ausgebildeten, ferromagnetischen Federtellers ist vorzugsweise ein zylinderförmiger Vorsprung zur Aufnahme von Windungen der Kontaktlastfeder ausgebildet. In entgegengesetzter Richtung zu den sich gegenüberliegenden Schenkeln des Federtellers sind sich gegenüberliegende Polflächen ausgebildet. Die Polflächen des Federtellers und die flügelartigen Polflächen des U-förmig ausgeformten, ferromagnetischen Blechs sind aufeinander zugerichtet ausgerichtet mit einem Luftspalt zwischen den Polflächen.
Weitere Ausführungen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung erläutert.
Dabei zeigen schematisch:

Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung Komponenten eines erfindungsgemäßes Niederspannungsschaltgerät mit einem elektromagnetischen Antrieb und einem Kontaktsystem sowie mit den Mitteln zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung; Die dargestellten Komponenten sind in einem Gehäuse angeordnet, welches hier nicht dargestellt ist.
Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung eine Anordnung aus fest positioniertem Schaltstückträger, beweglichem Schaltstückträger und Kontaktlastfeder inklusive der Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung;
Fig. 3 in einer Seitenansicht die Darstellung nach Fig. 2;
Fig. 4 in einer Seitenansicht eine Anordnung aus fest positioniertem Schaltstückträger und erfindungsgemäßen Blech zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung;
Fig. 5 in einer Seitenansicht eine Anordnung aus einem beweglichen Schaltstückträger und dem erfindungsgemäßen Federteller;
Fig. 6 in einer perspektivischen Darstellung eine Anordnung aus beweglichem Schaltstückträger und erfindungsgemäßen Federteller zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung;
Fig. 7 in einer perspektivischen Darstellung das erfindungsgemäße Blech zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung;
Fig. 8 in einer perspektivischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Federteller zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung;
Fig. 9 in einer Seitenansicht eine Anordnung aus fest positioniertem Schaltstückträger, beweglichem Schaltstückträger, Kontaktlastfeder und den erfindungsgemäßen Mitteln zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung in Form von Blech und Federteller mit verschlissenen Kontakten, so wie sie sich am Ende der Lebensdauer darstellen.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Niederspannungsschaltgerät mit einem elektromagnetischen Antrieb und einem Kontaktsystem dargestellt. Das erfindungsgemäße Niederspannungsschaltgerät weist einen elektromagnetischen Antrieb mit einer Spule 1, einem fest positioniertem Joch 2 und einem relativ zum Joch 2 beweglichen Anker 3 auf sowie ein Kontaktsystem aus zwei fest positionierte Schaltstückträger 4 und einem dazu gegenüberliegend angeordneten beweglichen Schaltstückträger 5. Sowohl die fest positionierten Schaltstückträger 4 als auch der bewegliche Schaltstückträger 5 weisen jeweils Kontakte 6 auf, wobei die Kontakte 6 der fest positionierten Schaltstückträger 4 gegenüberliegend zu den Kontakten 6 des beweglichen Schaltstückträgers 5 angeordnet sind. Unterhalb des beweglichen Schaltstückträgers 5 ist eine Kontaktlastfeder 7 angeordnet. Die fest positionierten Schaltstückträger 4 sind ortsfest in einem Gehäuse fixiert, der bewegliche Schaltstückträger 5 als auch die Kontaktlastfeder 7 sind in einem Kontaktträger 8 angeordnet.
Der fest positionierte Schaltstückträger 4 ist vorzugsweise U-förmig ausgebildet mit einem ersten Schenkel 9, der vorzugsweise länger ausgebildet sein kann als der zweite Schenkel 10. Die Schenkel 9, 10 sind über einen Verbindungsbereich 11 miteinander verbunden. Auf dem ersten Schenkel 9 ist vorzugsweise im Bereich des Verbindungsbereichs 11 ein erstes Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung positioniert. Dieses erste Mittel ist ein U-förmig geformtes ferromagnetisches Blech 12 mit zwei sich gegenüberliegenden Polflächen 13 und einem die beiden Polflächen 13 verbindenden Mittelbereich 14. Der Mittelbereich 14 des U-förmig geformten ferromagnetischen Blechs 12 liegt auf dem ersten Schenkel 9 des fest positionierten Schaltstückträgers 4 in der Nähe des Verbindungsbereichs 11 auf. Die Polflächen 13 sind vorzugsweise flügelartig ausgebildet und zeigen in Richtung des beweglichen Schaltstückträgers 5.
Zwischen Kontaktlastfeder 7 und dem beweglichen Schaltstück 5 ist ein zweites Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung positioniert. Das zweite Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung ist ein U-förmig ausgebildeter, ferromagnetischer Federteller 15 mit zwei sich gegenüberliegenden Schenkeln 16 und einem die beiden Schenkel 16 verbindenden Mittelbereich. Im Mittelbereich des U-förmig ausgebildeten, ferromagnetischen Federtellers 15 ist vorzugsweise ein zylinderförmiger Vorsprung zur Aufnahme von Windungen der Kontaktlastfeder 7 ausgebildet. In entgegengesetzter Richtung zu den sich gegenüberliegenden Schenkeln 16 des Federtellers 15 sind sich gegenüberliegende Polflächen 19 ausgebildet. Die Polflächen 19 des Federtellers 15 und die flügelartigen Polflächen 13 des U-förmig ausgeformten ferromagnetischen Blechs 12 sind aufeinander zugerichtet mit einem Luftspalt zwischen den Polflächen 13, 19.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung aus zwei fest positionierte Schaltstückträger 4, einem beweglichen Schaltstückträger 5, der Kontaktlastfeder 7 und den beiden Mitteln zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung in Form des Blechs 12 und des Federtellers 15. Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, dass der Mittelbereich 14 des U-förmig geformten, ferromagnetischen Blechs 12 auf dem ersten Schenkel 9 des fest positionierten Schaltstückträgers 4 in der Nähe des Verbindungsbereichs 11 aufliegt. Die Polflächen 13 sind vorzugsweise flügelartig ausgebildet und zeigen in Richtung des beweglichen Schaltstücks 5. Das zweite Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung, der Federteller 15, ist zwischen dem beweglichen Schaltstückträger 5 und der Kontaktlastfeder 7 angeordnet. In entgegengesetzter Richtung zu den sich gegenüberliegenden Schenkeln 16 des Federtellers 15 sind sich gegenüberliegende Polflächen 19 ausgebildet. Die Polflächen 19 des Federtellers 15 und die flügelartigen Polflächen 13 des U-förmig ausgeformten, ferromagnetischen Blechs 12 sind aufeinander zugerichtet ausgerichtet mit einem Luftspalt zwischen den Polflächen 13, 19.
Aus Fig. 3 ist der Luftspalt 20 zwischen den Polflächen 13, 19 zu entnehmen. Der Pfeil 21 unterhalb des fest positionierten Schaltstückträgers 4 kennzeichnet die Kontakt-Schließ-Öffnungsrichtung.
In Fig. 4 ist eine Anordnung aus einem fest positionierten Schaltstückträger 4 und dem erfindungsgemäßen Blech 12 zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung dargestellt. Aus dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass der Mittelbereich 14 des U-förmig geformten, ferromagnetischen Blechs 12 auf dem ersten Schenkel 9 des fest positionierten Schaltstückträgers 4 in der Nähe des Verbindungsbereichs 11 aufliegt. Die vorzugsweise flügelartig ausgebildeten Polflächen 13 des Blechs 12 zeigen dabei zwar in Richtung des zweiten Schenkels 10 des fest positionierten Schaltstückträgers 4, sind aber seitlich schräg versetzt zum Kontakt 6 angeordnet. Das heißt, die flügelartigen Polflächen 13 zeigen nicht in Richtung des Kontakts 6, sondern sind seitlich schräg versetzt neben dem Verbindungsbereich 11 des fest positionierten Schaltstückträgers 4 ausgebildet.
In Fig. 5 ist das erfindungsgemäße zweite Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung in Form des Federtellers 15 dargestellt. Dieses zweite Mittel ist U-förmig ausgeformt und ferromagnetisch mit zwei sich gegenüberliegenden Polflächen 19 und einen die beiden Polflächen 19 verbindenden Mittelbereich 17.
In Fig. 6 ist eine Anordnung aus einem beweglichen Schaltstückträger 5 und dem zweiten Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung in Form eines Federtellers 15 dargestellt. Der Federeller 15 ist U-förmig ausgebildet und ferromagnetisch mit zwei sich gegenüberliegenden Schenkeln 16 und einen die beiden Schenkel 16 verbindenden Mittelbereich 17. Der Mittelbereich 17 liegt dabei am Mittelbereich 22 des beweglichen Schaltstückträgers 5 an, wobei der Mittelbereich 17 des Federtellers 15 auf der entgegengesetzten Seite zu den Kontakten 6 positioniert ist. Die Schenkel 16 des Federtellers 15 zeigen demgemäß von den Kontakten 6 weg. In entgegengesetzter Richtung zu den in sich gegenüberliegenden Schenkeln 16 des Federtellers 15 sind sich gegenüberliegende Polflächen 19 ausgebildet. Diese Polflächen 19 zeigen zu der Seite, auf der die Kontakte 6 angeordnet sind.
In Fig. 7 zeigt das erfindungsgemäße erste Mittel zur Kontaktlastunterstützung in Form des Blechs 12 mit den Polflächen 13 und dem die Polflächen 13 verbindenden Mittelbereich 14.
Fig. 8 zeigt das zweite Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung in Form des Federtellers 15. Dieses zweite Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung ist U-förmig ausgebildet und ferromagnetisch in Form eines Federtellers 15 mit zwei sich gegenüberliegenden Schenkeln 16 und einem die beiden Schenkel 16 verbindenden Mittelbereich 17. Im Mittelbereich 17 des U-förmig ausgebildeten ferromagnetischen Federtellers 15 ist vorzugsweise ein zylinderförmiger Vorsprung 18 zur Aufnahme von Windungen der Kontaktlastfeder 7 ausgebildet. In entgegengesetzter Richtung zu den sich gegenüberliegenden Schenkeln 16 des Federtellers 15 sind sich gegenüberliegende Polflächen 19 ausgebildet.
Fig. 9 zeigt eine Darstellung, bei der die Kontakte 6 verschlissen sind. Der Fig. 9 ist außerdem zu entnehmen, dass der Luftspalt 20 zwischen den Polflächen 13, 19 des Blechs 12 und des Federtellers 15 für diesen Fall sehr klein ist.
Das erfindungsgemäße Niederspannungsschaltgerät zeichnet sich dadurch aus, dass auf einfache Art und Weise eine elektromagnetische Kontaktlastunterstützung in Form eines Blechs und eines Federtellers integriert wurde, die auch an ältere Geräte nachzurüsten ist.

Bezugszeichenliste

1: Spule
2: Joch
3: Anker
4: fest positionierter Schaltstückträger
5: beweglicher Schaltstückträger
6: Kontakt
7: Kontaktlastfeder
8: Kontaktträger
9: erster Schenkel
10: zweiter Schenkel
11: Verbindungsbereich
12: Blech
13: Polfläche
14: Mittelbereich
15: Federteller
16: Schenkel
17: Mittelbereich
18: zylinderförmiger Vorsprung
19: Polfläche
20: Luftspalt
21: Pfeil
22: Mittelbereich

Claims

Niederspannungsschaltgerät mit einem elektromagnetischen Antrieb mit einer Spule (1), einem fest positionierten Joch (2) und einem relativ zum Joch (2) beweglichen Anker (3) sowie mit einem Kontaktsystem aus einem fest positionierten Schaltstückträger (4) und einem dazu gegenüberliegend angeordneten beweglichen Schaltstückträger (5), wobei der bewegliche Schaltstückträger (5) von einer Kontaktlastfeder (7) beaufschlagt ist, wobei am fest positionierten Schaltstückträger (4) ein erstes Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel ein U-förmig geformtes, ferromagnetisches Blech (12) mit zwei sich gegenüberliegenden Polflächen (13) und einem die Polflächen (13) verbindenden Mittelbereich (14) ist, wobei zwischen Kontaktlastfeder (7) und dem beweglichen Schaltstückträger (5) ein zweites Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung positioniert ist, wobei das zweite Mittel zur elektromagnetischen Kontaktlastunterstützung ein U-förmig ausgebildeter, ferromagnetischer Federteller (15) ist mit zwei sich gegenüberliegenden Schenkeln (16) und einem die beiden Schenkel (16) verbindenden Mittelbereich (17), wobei die Polflächen (13) des U-förmig geformten ferromagnetischen Blechs (12) flügelartig ausgebildet sind, und wobei die Polflächen (19) des Federtellers (15) und die flügelartigen Polflächen (13) des U-förmig ausgebildeten, ferromagnetischen Blechs (12) im eingeschalteten Zustand des Niederspannungsschaltgeräts aufeinander zu gerichtet ausgeführt sind mit einem Luftspalt (20) zwischen den Polflächen (13, 19) .
Niederspannungsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fest positionierte Schaltstückträger (4) U-förmig ausgebildet ist mit einem ersten Schenkel (9) und einem zweiten Schenkel (10) und einem Verbindungsbereich (11) zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel (9,10), wobei der Mittelbereich (14) des U-förmig geformten, ferromagnetischen Blechs (12) auf dem ersten Schenkel (9) aufliegt und die flügelartigen Polflächen (13) in Richtung des zweiten Schenkels (10) ausgeführt sind, so dass ein im Schaltstückträger (4) fließender Strom in das U-förmig geformte, ferromagnetische Blech (12) einen magnetischen Fluss induziert.
Niederspannungsschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittelbereich (17) des U-förmig ausgebildeten, ferromagnetischen Federtellers (15) ein zylinderförmiger Vorsprung (18) zur Aufnahme von Windungen der Kontaktlastfeder (7) ausgebildet ist.
Niederspannungsschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in entgegengesetzter Richtung zu den sich gegenüberliegenden Schenkeln (16) des Federtellers (15) sich gegenüberliegende Polflächen (19) ausgebildet sind.
Niederspannungsschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederspannungsschaltgerät ein Schütz oder ein Leistungsschalter oder ein Kompaktmotorabzweig ist.