EP3602593B1 - Schaltgerät mit verbesserter permanentmagnetischer lichtbogenlöschung - Google Patents

Schaltgerät mit verbesserter permanentmagnetischer lichtbogenlöschung Download PDF

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EP3602593B1
EP3602593B1 EP18708398.5A EP18708398A EP3602593B1 EP 3602593 B1 EP3602593 B1 EP 3602593B1 EP 18708398 A EP18708398 A EP 18708398A EP 3602593 B1 EP3602593 B1 EP 3602593B1
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EP
European Patent Office
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magnetic field
contact
arc
switch device
pole plate
Prior art date
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EP3602593A1 (de
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Robert Kralik
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Schaltbau GmbH
Original Assignee
Schaltbau GmbH
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Publication date
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Publication of EP3602593B1 publication Critical patent/EP3602593B1/de
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    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
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    • H01H73/02—Details
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    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H9/446—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using magnetisable elements associated with the contacts
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/46—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns

Definitions

  • the present invention relates to a switching device according to the preamble of independent claim 1.
  • a generic switching device has at least one contact point and a permanent-magnetic arc blowing device assigned to the contact point.
  • the arc blower has a first side pole plate, a second side pole plate, a central pole plate arranged between them and at least one first permanent magnet for generating a magnetic blowout field.
  • the at least one first permanent magnet is in contact with at least one of the pole plates either directly or via a magnetic conductor and is arranged in such a way that a first magnetic field area of the blowout field is between the first lateral pole plate and the middle pole plate, and a second magnetic field area is between the second lateral pole plate and the middle pole plate of the blowout field, wherein magnetic field lines of the first magnetic field area are aligned opposite to magnetic field lines of the second magnetic field area, and wherein the blowout field also has a transition area that connects the first magnetic field area and the second magnetic field area to one another.
  • the alignment of the magnetic field lines in the transition area is equalized, starting from the first magnetic field area and the second magnetic field area, towards the contact point, so that a switching arc occurring when the contact point is opened within the transition area, depending on the direction of the current, starting from the contact point either into the first magnetic field area or guided into the second magnetic field area and blown away from the contact point in the same direction in both cases.
  • the three pole plates are essentially aligned parallel to one another.
  • two first permanent magnets are provided, with the two first permanent magnets having opposite polarity to one another.
  • the first two permanent magnets can either be assigned to one of the two side pole plates or they can also be arranged on opposite sides of the central pole plate.
  • the two side pole plates are each connected to the center pole plate, for example via a magnetic conductor or return path.
  • the first permanent magnets can be part of this magnetic connection or they can themselves form the connecting element between the lateral and middle pole plates.
  • a switching device offers the advantage that bidirectional operation of the switching device is possible, with only a single Arc extinguishing device is required. After a direction-dependent deflection into the first or second magnetic field area, the switching arc is always blown away from the contact point in the same direction, regardless of the direction of the current, so that the switching arc can be extinguished in one and the same arc extinguishing device, regardless of the direction of the current.
  • the arc quenching device required for this can be of any desired design and is not the subject of the present application. For example, it can be a conventional arc quenching chamber with several ceramic quenching elements or quenching plates. Since the blowout field is generated purely with permanent magnets, no blowout coils are required.
  • the generic switching devices are therefore relatively compact, light and also inexpensive.
  • a generic switching device is, for example, from DE 10 2015 000 796 A1 , out of EP 3048626 A1 and from US2012145675A1 known. From the U.S. 9,406,465 B1 a switching device is known in which permanent magnets for generating the magnetic blowout field are arranged in the vicinity of the contact point.
  • the JP S59 14219 A describes a switching device with a permanent and electrically generated magnetic field that blows the switching arc away from the contact point at an angle.
  • the present invention has therefore set itself the task of further developing a switching device of the generic type in such a way that a reliable arcing behavior can be ensured with a correspondingly larger design of the switching device. A cost-effective production of the switching device should continue to be possible.
  • the object is achieved according to the invention if the arc blowing device has at least one second permanent magnet as an auxiliary magnet, with the auxiliary magnet being in the immediate vicinity in this way is arranged to the contact point that at least part of the magnetic field of the auxiliary magnet strengthens the blowout field in the transition area.
  • the solution according to the invention enables reliable arcing behavior in a particularly cost-effective manner with a correspondingly large design of the switching device.
  • the auxiliary magnet fulfills a different function than the first permanent magnet or magnets.
  • the first permanent magnet or permanent magnets are assigned to at least one of the three pole plates and are therefore in magnetic connection with the corresponding pole plate either directly or via a corresponding magnetic yoke. This is not the case with the auxiliary magnet as defined in claim 1 of the present invention.
  • the auxiliary magnet is not in direct contact with any of the three pole plates and is also not connected to the pole plates via a corresponding magnetic conductor.
  • the function of the auxiliary magnet is to increase the magnetic field only in the transition area of the magnetic blowout field. This amplification is limited to the transition region and does not affect the first or second magnetic field region.
  • the auxiliary magnet is arranged in such a way that it is plane-symmetrical with respect to a plane of symmetry of the arc blowing device, which is defined by the extension plane of the middle pole plate. In this way, a symmetrical amplification of the magnetic field in the transition area is brought about. Since the auxiliary magnet is arranged in the middle, so to speak, in particular in relation to the contact point and the arc blowing device, amplification takes place in the particularly critical area, namely where the arc occurs.
  • a direction of magnetization of the auxiliary magnet encloses a right angle both to the magnetic field lines of the first magnetic field area and to the magnetic field lines of the second magnetic field area.
  • auxiliary magnet In the simplest case, only a single auxiliary magnet is provided. However, a plurality of auxiliary magnets can also be arranged in such a way that they each reinforce a section of the transition region of the magnetic blowout field.
  • the switching device according to the invention can be produced inexpensively if standard components can be used for the auxiliary magnet.
  • Inexpensive permanent magnets have a cuboid or cylindrical shape.
  • the auxiliary magnet can also represent a ring segment and be magnetized radially.
  • the auxiliary magnet when using a single auxiliary magnet, it is possible to increase the magnetic blowout field in a relatively large section of the transition region.
  • the auxiliary magnet also be designed in such a way that it strengthens the magnetic blowout field in the entire transition area. In this case, the auxiliary magnet would be a ring segment that extends over 180°.
  • two auxiliary magnets are provided, the two auxiliary magnets being arranged symmetrically to one another in relation to the plane of symmetry of the blower device, which is defined by the plane of extent of the central pole plate.
  • a relatively large portion of the transition region can be reinforced using inexpensive off-the-shelf permanent magnets.
  • the direction of magnetization of the two auxiliary magnets encloses an angle to the plane of symmetry that is greater than 0° and less than 90°. More preferably, the angle is in the range between 5° and 45°. The angle is particularly preferably in the range between 5° and 30°.
  • the contact point has a first contact and a second contact, the first and second contacts being able to be brought into contact with one another when the switching device is actuated, and the auxiliary magnet being arranged on that side of the first or second contact facing away from the other contact.
  • the auxiliary magnet can be arranged in such a way that part of its magnetic field strengthens the blowout field in the transition region, with the remaining part of the magnetic field of the auxiliary magnet not adversely affecting the blowout field.
  • the contacts are preferably made of a non-magnetic metal, preferably copper. They therefore do not affect the magnetic field of the auxiliary magnet in any way.
  • the auxiliary magnet can be firmly connected to the respective contact in a simple manner.
  • the auxiliary magnet can be glued or screwed to the corresponding contact.
  • the auxiliary magnet is particularly preferably held in a corresponding recess in a housing of the switching device.
  • the housing can be made of plastic, for example.
  • the auxiliary magnet is a rare earth magnet.
  • figure 1 shows an oblique view of a switching device 1 according to the invention.
  • the switching device is a single-pole contactor.
  • figure 2 shows a section through the switch according to the invention figure 1 along the in figure 1 marked cutting line II.
  • Figure III shows a section through the switch according to the invention figure 1 along the in figure 1 marked cutting line III.
  • Figure IV shows a section through the switch according to the invention figure 1 along the in figure 1 drawn cutting line IV.
  • the contactor 1 has two fixed contacts 7.1 and 7.2, which are each electrically connected to an associated connection contact 8.1, 8.2.
  • the two fixed contacts 7.1 and 7.2 can be electrically connected to one another by means of a contact bridge 10.
  • the contact bridge 10 is actuated by the armature of an electromagnetic drive 19 and has two movable contacts 9.1, 9.2. When the contacts close, the first movable contact 9.1 comes into contact with the first fixed contact 7.1.
  • the second movable contact 9.2 contacts the second fixed contact 7.2.
  • the chassis 20 of the switching device, to which the electromagnetic drive is attached, is identified by the reference number 20 in the figures.
  • the pairing of first fixed contact 7.1 and first movable contact 9.1 is referred to below as the first contact point.
  • the pairing of the second contact 7.2 and the second movable contact 9.2 is referred to as the second contact point.
  • the switching device has an arc blower device for each of the two contact points in order to blow the switching arc away from the contact point.
  • Each of the two arc blowing devices is assigned an arc extinguishing device 5.1 or 5.2.
  • the two arc extinguishing devices 5.1 and 5.2 are arranged on opposite sides of the housing.
  • the first arc extinguishing device 5.1 is assigned to the first contact point 7.1/9.1.
  • the second arc extinguishing device 5.2 is assigned to the second contact point 7.2/9.2.
  • a third arc extinguishing device 5.3 is also arranged on the upper side of the housing and is assigned to both the first and the second contact point.
  • the third arc quenching device increases the quenching potential if necessary. Parts of the housing lying between the arc quenching devices can be protected from the arc by suitable copper plates 32. All three arc extinguishing devices 5.1, 5.2, and 5.3 each have a plurality of extinguishing elements that alternate are stacked on top of each other.
  • the extinguishing elements are made of ceramic. Alternatively, they can also be designed as quenching plates.
  • the structure of the arc blowing device is explained below for the first contact point, consisting of the first fixed contact 7.1 and the first movable contact 9.1.
  • the explanation can largely be based solely on figure 4 be traced.
  • the blowout field that is generated by the arc blowout device is generated exclusively by permanent magnets. No electrically operated blow-out coils are required.
  • the two in figure 4 Permanent magnets 2.1 and 2.2 shown form first permanent magnets within the meaning of the claims. They are arranged between the first contact point and the arc extinguishing device 5.1, which is assigned to the first contact point.
  • the first permanent magnet 2.1 is in direct contact with a first lateral pole plate 6.1, which is attached to a side wall of the in figure 1 shown switch housing is arranged.
  • the second permanent magnet 2.2 is also in direct contact with a second lateral pole plate 6.2, which is arranged on the opposite side of the housing and in figure 1 is shown.
  • a magnetic yoke is arranged between the two permanent magnets and the middle pole plate 6.3. Both the yoke and the permanent magnets are cylindrical.
  • the two permanent magnets 2.1 and 2.2 have opposite polarity.
  • the north pole is located on the outside of the first pole plate 6.1 and the second pole plate 6.2.
  • the common south pole is on the middle pole plate 6.3.
  • the opposite polarity causes the magnetic field that is built up between the second side pole plate 6.2 (right) and the middle pole plate 6.3 to be aligned opposite to the magnetic field that is built up between the first pole plate 6.1 (left) and the middle pole plate 6.3 . This fact can also be seen from the magnetic field lines 23, which are shown in figure 4 are drawn.
  • the pole plates define two channels between them, both of which open out from the first contact point in the arc extinguishing device 5.1.
  • the two channels are each interspersed transversely to their longitudinal extent by one of the two oppositely polarized magnetic fields.
  • the two lateral pole plates 6.1, 6.2 extend laterally next to the contact point, with the middle pole plate 6.3 being somewhat shorter and ending in front of the contact point. This results in a transition area of the magnetic blowout field at the contact point.
  • the magnetic field lines run perpendicular to the magnetic field lines of the two magnetic fields in the channels 4.1 and 4.2. In the transition area, the magnetic field lines fan out over an angle of 180°. The direction of the magnetic field in channel 4.1 is thereby reversed in the transition region until it finally corresponds to the direction of the magnetic field in channel 4.2.
  • a switching arc 3.1 occurs when the contacts open at the first contact point, which is caused by the magnetic blowout field in figure 4 (in figure 4 the switching arc is below the plane of the drawing) is first deflected to the right and then enters the channel 4.2 between the second lateral pole plate 6.2 and the central pole plate 6.3.
  • the direction of movement of the switching arc 3.1 is illustrated by the arrow 24 in this case.
  • the switching arc is initially deflected in the opposite direction to the left. It then enters the left channel 4.1 between the first side pole plate 6.1 and the middle pole plate 6.3 along the path indicated by the arrow 25.
  • the switching arc is then driven into the arc quenching device 5.1 by the magnetic blowout field.
  • the middle pole plate 6.3 is also slightly shorter at the opposite end, which faces the arc extinguishing device 5.1, than the two side pole plates 6.1, 6.2.
  • the magnetic blowout field also has a transition area shortly before the arc quenching device 5.1, which directs the switching arc to the center of the arc quenching device 5.1.
  • the arc extinguishing device 5.1 can be kept compact.
  • an arc blowing device is also provided, which is constructed identically to the arc blowing device at the first contact point.
  • the two switching arcs 3.1 and 3.2 which arise at the contact points 7.1/9.1 and 7.2/9.2, are shown in the illustration figure 4 depending on the current direction, either both are initially deflected to the right or both to the left, then blown into the respective arc quenching device 5.1 or 5.2, and subsequently also into the third arc quenching device 5.3.
  • the switching arcs 3.1 and 3.2 are either through the channels 4.1 or, as it is in figure 2 shown, is driven through the channels 4.2 into the arc extinguishers.
  • FIG 2 it can be seen that several so-called arc guide plates are provided, on the one hand to guide the switching arc and on the other hand to stretch it on the way into the arc quenching devices.
  • a first arc guide plate 11 is assigned to the first fixed contact 7.1 and a second arc guide plate 12 is assigned to the second fixed contact 7.2.
  • the first arc guide plate 11 and the second arc guide plate 12 extend between the respective fixed contact 7.1 or 7.2 and the respective associated arc extinguishing device 5.1 or 5.2. They each connect the fixed contact 7.1 or 7.2 with the associated connection contact 8.1 or 8.2.
  • the first arc guide plate 11 and the second arc guide plate 12 are arranged below the respective middle pole plate 6.3 and they each extend in width both over the first channel 4.1 and over the parallel second channel 4.2 of the associated arc blowing device. Furthermore, a third arc guide plate 13 and a fourth arc guide plate 14 are provided. The third arc guide plate 13 and the fourth arc guide plate 14 each extend in an arc from the first movable contact 9.1 to the second movable contact 9.2, so that the third arc guide plate 13 and the fourth arc guide plate 14 together with the contact bridge 10 each form an almost closed loop.
  • the middle pole plates 6.3 of the first and second arc blowing device are each arranged between the third arc guide plate 13 and the fourth arc guide plate 14.
  • the third arc guide plate 13 is in the representation of figure 2 behind the two middle pole plates 6.3 and is therefore shown in dashed lines in this figure.
  • the ends of the third arc runner 13 and the fourth arc runner 14 are each slightly spaced from the ends of the contact bridge 10 so that the contact bridge 10 can be moved relative to the third and fourth arc runner.
  • a base point of the switching arc jumps from the contact bridge to the third or fourth arc guide plate when the switching arc is blown out of the contact point.
  • the corners of the contact bridge are preferably rounded in order to increase the service life.
  • the first blowout magnet 2.1 of the first arc blowout device and the first blowout magnet 2.1 of the second arc blowout device are arranged within the loop formed by the third arc guide plate 13 and the contact bridge 10, with the second blowout magnet 2.2 of the first arc blowout device and the second blowout magnet 2.2 of the second arc blowout device are arranged within the loop, which are formed by the fourth arc guide plate 14 and the contact bridge 10 is formed.
  • the blowout magnets are shielded from the arc in a simple manner.
  • a protective cover of the blowout magnets made of ceramic or the like is not necessary.
  • the contact bridge 10 with the two movable contacts 9.1 and 9.2 is arranged above the two fixed contacts 7.1 and 7.2.
  • the electromagnetic drive 19 is located below the two contact points. This has the advantage that the upper part of the housing can be completely removed for maintenance purposes, allowing free access to the contacts. The upper part of the housing is locked using the in figure 1 bolt shown 26.
  • the central pole plates 6.3 of the first and second arc blowing devices are encased in an electrically insulating manner.
  • the contact bridge 10 is arranged on a contact carrier 27 made of electrically insulating material. How figure 3 shows, the contact carrier 27 extends between the first contact point and the second contact point over the clear width of the housing of the switching device.
  • the contact carrier dips into corresponding grooves of the housing on both sides, so that a barrier in the manner of a labyrinth seal is formed for the plasma that is formed by the arc.
  • a bellows 28 is also arranged below the contact carrier 27 in order to avoid a ground fault that would otherwise occur due to the plasma generated by the arc when the arc flashes over to the yoke plate of the drive of the switching device if correspondingly high loads are switched.
  • the pole plates of this additional pole plate arrangement preferably extend almost over the entire length of the third arc extinguishing device 5.3.
  • the pole plates 6.1, 6.2 and 6.3 are somewhat smaller or end somewhat below the third arc extinguishing device.
  • the blowout magnets of the additional pole plate arrangement can be arranged centrally in the area of the third arc extinguishing device.
  • FIG 5 shows a detailed view of the in figure 2 shown first contact point of the switch according to the invention.
  • auxiliary magnet 15 which strengthens the blowout field in the transition region.
  • the auxiliary magnet 15 is located on the underside of the fixed contact 7.1 facing away from the movable contact 9.1.
  • the magnetic field lines of the magnetic field generated by the auxiliary magnet are marked with reference number 17 .
  • the auxiliary magnet 15 is arranged in such a way that it is plane-symmetrical with respect to a plane of symmetry 16 of the blowing device, which is defined by the plane of extension of the central pole plate 6.3.
  • the magnetization direction of the auxiliary magnet 15 encloses a right angle to the magnetic field lines of the first magnetic field area 4.1 and to the magnetic field lines of the second magnetic field area 4.2.
  • the auxiliary magnet 15 can be permanently connected to the fixed contact 7.1/11. Adhesive bonding or screwing are possible, for example.
  • figure 8 shows a modification in which the auxiliary magnet 15 is received and held in a simple manner in a recess 21 of the housing 18 of the switching device according to the invention.
  • figure 9 shows a second embodiment in which two auxiliary magnets 15 are used per contact point.
  • the two auxiliary magnets are arranged symmetrically to one another in relation to the plane of symmetry 16 of the blowing device.
  • the direction of magnetization of the two auxiliary magnets 15 encloses an angle ⁇ of approximately 20° with respect to the plane of symmetry 16 .
  • FIG. 1 shows a further exemplary embodiment in which the auxiliary magnet 15 represents a ring segment and is magnetized radially.
  • the transition region of the blow field can be reinforced in a relatively wide portion by a single auxiliary magnet.
  • the auxiliary magnet 15 according to the embodiment in figure 10 it is more complex and therefore more expensive to produce than the standard magnets that are used in the exemplary embodiments in FIGS Figures 5 to 9 come into use.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Ein gattungsgemäßes Schaltgerät weist zumindest eine Kontaktstelle und eine der Kontaktstelle zugeordnete permanentmagnetische Lichtbogenblaseinrichtung auf. Die Lichtbogenblaseinrichtung weist eine erste seitliche Polplatte, eine zweite seitliche Polplatte, eine dazwischen angeordnete mittlere Polplatte und zumindest einen ersten Permanentmagnet zur Erzeugung eines magnetischen Blasfelds auf. Der zumindest eine erste Permanentmagnet steht entweder direkt oder über einen magnetischen Leiter mit zumindest einer der Polplatten in Kontakt und ist derart angeordnet, dass zwischen erster seitlicher Polplatte und mittlerer Polplatte ein erster Magnetfeldbereich des Blasfelds, und zwischen zweiter seitlicher Polplatte und mittlerer Polplatte ein zweiter Magnetfeldbereich des Blasfelds besteht, wobei Magnetfeldlinien des ersten Magnetfeldbereichs entgegengesetzt zu Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfeldbereichs ausgerichtet sind, und wobei das Blasfeld ferner einen Übergangsbereich aufweist, der den ersten Magnetfeldbereich und den zweiten Magnetfeldbereich miteinander verbindet. Die Ausrichtung der Magnetfeldlinien im Übergangsbereich gleicht sich, ausgehend jeweils von dem ersten Magnetfeldbereich und dem zweiten Magnetfeldbereich, zur Kontaktstelle hin an, so dass ein beim Öffnen der Kontaktstelle entstehenden Schaltlichtbogen innerhalb des Übergangsbereichs in Abhängigkeit der Stromrichtung ausgehend von der Kontaktstelle entweder in den ersten Magnetfeldbereich oder in den zweiten Magnetfeldbereich geleitet und dort in beiden Fällen in gleicher Richtung von der Kontaktstelle weggeblasen wird.
  • Die drei Polplatten sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. In der Regel sind zwei erste Permanentmagneten vorgesehen, wobei die beiden ersten Permanentmagneten entgegengesetzt zueinander gepolt sind. Die beiden ersten Permanentmagneten können entweder jeweils einer der beiden seitlichen Polplatten zugeordnet oder aber auch auf den gegenüberliegenden Seiten der mittleren Polplatte angeordnet sein. Die beiden seitlichen Polplatten sind, beispielsweise über einen magnetischen Leiter bzw. Rückschluss, jeweils mit der mittleren Polplatte verbunden. Die ersten Permanentmagneten können Teil dieser magnetischen Verbindung sein oder auch selbst das Verbindungselement zwischen seitlicher und mittlerer Polplatte bilden.
  • Ein Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 bietet den Vorteil, dass ein bidirektionaler Betrieb des Schaltgeräts möglich ist, wobei nur eine einzige Lichtbogenlöscheinrichtung erforderlich ist. Der Schaltlichtbogen wird, nach einer stromrichtungsabhängigen Umlenkung in den ersten oder zweiten Magnetfeldbereich, unabhängig von der Stromrichtung stets in der gleichen Richtung von der Kontaktstelle weggeblasen, so dass der Schaltlichtbogen unabhängig von der Stromrichtung in ein und derselben Lichtbogenlöscheinrichtung zum Erlöschen gebracht werden kann. Die hierfür erforderliche Lichtbogenlöscheinrichtung kann beliebig ausgeführt sein und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. Beispielsweise kann es sich um eine herkömmliche Lichtbogenlöschkammer mit mehreren keramischen Löschelementen oder Löschblechen handeln. Da das Blasfeld rein permanentmagnetisch erzeugt wird, sind keine Blasspulen erforderlich. Die gattungsgemäßen Schaltgeräte sind daher relativ kompakt, leicht und darüber hinaus auch kostengünstig.
  • Ein gattungsgemäßes Schaltgerät ist beispielsweise aus DE 10 2015 000 796 A1 , aus EP 3048626 A1 und aus US 2012145675 A1 bekannt. Aus der US 9 406 465 B1 ist ein Schaltgerät bekannt, bei dem Permanentmagneten zur Erzeugung des magnetischen Blasfelds in der Nähe der Kontaktstelle angeordnet sind. Die JP S59 14219 A beschreibt ein Schaltgerät mit einem permanentmagnetisch und elektrisch erzeugten Magnetfeld, das den Schaltlichtbogen schräg von der Kontaktstelle wegbläst.
  • Das Problem bestehender Schaltgeräte der gattungsgemäßen Art ist, dass eine zuverlässige Funktion des Schaltgeräts nur bis zu einer bestimmten Schaltleistung gewährleistet werden kann. Mit steigender Schaltleistung müssen die Schaltgeräte entsprechend größer ausgeführt werden. Dabei wird es zunehmend schwieriger, den Schaltlichtbogen zu kontrollieren und in den jeweils richtigen Magnetfeldbereich zu lenken. Die Verwendung stärkerer Permanentmagneten zum Aufbau des Blasfelds ist grundsätzlich zwar möglich, verteuert die Herstellung ab einem gewissen Grad jedoch erheblich.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, ein Schaltgerät der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass bei entsprechend größerer Ausführung des Schaltgeräts ein zuverlässiges Lichtbogenlaufverhalten gewährleistet werden kann. Eine kostengünstige Herstellung des Schaltgeräts soll weiterhin möglich sein.
  • Die Erfindung wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demnach liegt bei einem Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn die Lichtbogenblaseinrichtung zumindest einen zweiten Permanentmagnet als Hilfsmagnet aufweist, wobei der Hilfsmagnet derart in unmittelbarer Nähe zur Kontaktstelle angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Magnetfelds des Hilfsmagneten das Blasfeld im Übergangsbereich verstärkt.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht auf besonders kostengünstige Weise ein zuverlässiges Lichtbogenlaufverhalten bei entsprechend großer Ausführung des Schaltgeräts.
  • Es muss betont werden, dass der Hilfsmagnet eine andere Funktion erfüllt als der oder die ersten Permanentmagneten. Der oder die ersten Permanentmagneten sind zumindest einer der drei Polplatten zugeordnet und stehen daher mit der entsprechenden Polplatte entweder direkt oder über einen entsprechenden magnetischen Rückschluss in magnetischer Verbindung. Dies ist bei dem Hilfsmagnet im Sinne des Anspruchs 1 der vorliegenden Erfindung nicht der Fall. Der Hilfsmagnet steht mit keiner der drei Polplatten in direktem Kontakt und ist auch nicht über einen entsprechenden magnetischen Leiter mit den Polplatten verbunden. Die Funktion des Hilfsmagneten ist es, eine Verstärkung des Magnetfelds lediglich im Übergangsbereich des magnetischen Blasfelds zu bewirken. Diese Verstärkung ist auf den Übergangsbereich beschränkt und betrifft nicht den ersten oder zweiten Magnetfeldbereich.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Hilfsmagnet derart angeordnet, dass er in Bezug auf eine Symmetrieebene der Lichtbogenblaseinrichtung, die durch die Erstreckungsebene der mittleren Polplatte definiert ist, ebenensymmetrisch ist. Auf diese Weise wird eine symmetrische Verstärkung des Magnetfelds im Übergangsbereich bewirkt. Da der Hilfsmagnet sozusagen mittig angeordnet ist, insbesondere in Bezug auf Kontaktstelle und Lichtbogenblaseinrichtung, findet die Verstärkung im besonders kritischen Bereich statt, nämlich dort wo der Lichtbogen entsteht.
  • Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn eine Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten sowohl zu den Magnetfeldlinien des ersten Magnetfeldbereichs als auch zu den Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfeldbereichs einen rechten Winkel einschließt.
  • Im einfachsten Fall ist nur ein einziger Hilfsmagnet vorgesehen. Jedoch können auch mehrere Hilfsmagneten derart angeordnet werden, dass sie jeweils einen Abschnitt des Übergangsbereichs des magnetischen Blasfelds verstärken.
  • Eine kostengünstige Herstellung des erfindungsgemäßen Schaltgeräts ergibt sich, wenn für den Hilfsmagnet auf Standardkomponenten zurückgegriffen werden kann. Günstige Permanentmagneten haben eine quaderförmige oder zylinderförmige Form. gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Hilfsmagnet jedoch auch ein Ringsegment darstellen und radial magnetisiert sein. Bei dieser Ausführungsform ist bei Verwendung eines einzigen Hilfsmagneten eine Verstärkung des magnetischen Blasfeldes in einem relativ großen Abschnitt des Übergangsbereichs möglich. Prinzipiell kann der Hilfsmagnet auch derart ausgestaltet sein, dass er das magnetische Blasfeld im gesamten Übergangsbereich verstärkt. Der Hilfsmagnet wäre in diesem Fall ein Ringsegment, das sich über 180° erstreckt.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zwei Hilfsmagneten vorgesehen, wobei die beiden Hilfsmagneten in Bezug auf die Symmetrieebene der Blaseinrichtung, die durch die Erstreckungsebene der mittleren Polplatte definiert ist, symmetrisch zueinander angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform kann ein relativ großer Abschnitt des Übergangsbereichs durch Verwendung kostengünstiger Standard-Permanentmagneten verstärkt werden.
  • Besonders bevorzugt schließt die Magnetisierungsrichtung der beiden Hilfsmagneten zur Symmetrieebene dabei jeweils einen Winkel ein, der größer als 0° und kleiner als 90° ist. Weiter vorzugsweise liegt der Winkel im Bereich zwischen 5° und 45°. Besonders bevorzugt liegt der Winkel im Bereich zwischen 5° und 30°.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kontaktstelle einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt auf, wobei erster und zweiter Kontakt bei Betätigung des Schaltgeräts miteinander in Kontakt bringbar sind, und wobei der Hilfsmagnet auf derjenigen Seite des ersten oder zweiten Kontakts angeordnet ist, die dem jeweils anderen Kontakt abgewandt ist. Bei dieser Ausführungsform kann der Hilfsmagnet so angeordnet werden, dass ein Teil seines Magnetfelds das Blasfeld im Übergangsbereich verstärkt, wobei der übrige Teil des Magnetfelds des Hilfsmagneten das Blasfeld nicht negativ beeinflusst. Die Kontakte bestehen vorzugsweise aus einem nicht-magnetischen Metall, vorzugsweise aus Kupfer. Sie beeinflussen das Magnetfeld des Hilfsmagneten daher in keiner Weise.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Hilfsmagnet auf einfache Weise fest mit dem jeweiligen Kontakt verbunden sein. Beispielsweise kann der Hilfsmagnet mit dem entsprechenden Kontakt verklebt oder auch verschraubt sein. Besonders bevorzugt ist der Hilfsmagnet jedoch in einer entsprechenden Ausnehmung eines Gehäuses des Schaltgeräts gehalten. Das Gehäuse kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Hilfsmagneten um einen Seltenerd-Magnet.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts,
    Figur 2:
    einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 1 entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie II (geschnittene Seitenansicht),
    Figur 3:
    einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 1 entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie III (Längsschnitt),
    Figur 4:
    einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 1 entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie IV (geschnittene Draufsicht),
    Figur 5:
    eine Detailansicht der in Figur 2 gezeigten ersten Kontaktstelle des erfindungsgemäßen Schalters mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Hilfsmagneten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
    Figur 6:
    eine Draufsicht auf den Festkontakt der in Figur 5 im Detail gezeigten Kontaktstelle,
    Figur 7:
    eine mit der Draufsicht aus Figur 6 korrespondierende Seitenansicht,
    Figur 8:
    eine Abwandlung der Figur 7 mit einem in einer Ausnehmung eines Gehäuses des Schaltgeräts gehaltenen Hilfsmagneten,
    Figur 9:
    eine Draufsicht auf den Festkontakt ähnlich wie in Figur 6 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
    Figur 10:
    eine Draufsicht auf den Festkontakt ähnlich wie in den Figuren 6 und 9 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Sofern in einer Zeichnung Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.
  • Figur 1 zeigt eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1. Bei dem Schaltgerät handelt es sich um ein einpoliges Schaltschütz. Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 1 entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie II. Figur III zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 1 entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie III. Figur IV zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 1 entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie IV.
  • Das Schaltschütz 1 weist zwei Festkontakte 7.1 und 7.2 auf, die jeweils mit einem zugehörigen Anschlusskontakt 8.1, 8.2 elektrisch verbunden sind. Die beiden Festkontakte 7.1 und 7.2 können mittels einer Kontaktbrücke 10 elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Die Kontaktbrücke 10 wird durch den Anker eines elektromagnetischen Antriebs 19 betätigt und weist zwei bewegliche Kontakte 9.1, 9.2 auf. Beim Schließen der Kontakte kommt dabei der erste bewegliche Kontakt 9.1 mit dem ersten Festkontakt 7.1 zur Anlage. Der zweite bewegliche Kontakt 9.2 kontaktiert den zweiten Festkontakt 7.2. Das Chassis 20 des Schaltgeräts, an dem der elektromagnetische Antrieb befestigt ist, ist in den Figuren mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet.
  • Beim Öffnen der Kontakte entsteht zwischen dem ersten Festkontakt 7.1 und dem ersten beweglichen Kontakt 9.1 und zwischen dem zweiten Festkontakt 7.2 und dem zweiten beweglichen Kontakt 9.2 jeweils ein Schaltlichtbogen.
  • Um zu verhindern, dass das Schaltgerät aufgrund der Entstehung der Schaltlichtbögen Schaden nimmt, müssen diese aus dem Kontaktbereich herausgeführt und zum Erlöschen gebracht werden. Im Folgenden wird die Paarung aus erstem Festkontakt 7.1 und erstem beweglichen Kontakt 9.1 als erste Kontaktstelle bezeichnet. Die Paarung aus zweitem Kontakt 7.2 und zweitem beweglichen Kontakt 9.2 wird als zweite Kontaktstelle bezeichnet. Das Schaltgerät verfügt für jede der beiden Kontaktstellen über eine Lichtbogenblaseinrichtung, um den Schaltlichtbogen von der Kontaktstelle wegzublasen. Jeder der beiden Lichtbogenblaseinrichtungen ist eine Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 bzw. 5.2 zugeordnet. Die beiden Lichtbogenlöscheinrichtungen 5.1 und 5.2 sind an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet. Die erste Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 ist der ersten Kontaktstelle 7.1/9.1 zugeordnet. Die zweite Lichtbogenlöscheinrichtung 5.2 ist der zweiten Kontaktstelle 7.2/9.2 zugeordnet. An der Oberseite des Gehäuses ist ferner eine dritte Lichtbogenlöscheinrichtung 5.3 angeordnet, die sowohl der ersten als auch der zweiten Kontaktstelle zugeordnet ist. Durch die dritte Lichtbogenlöscheinrichtung wird das Löschpotential bei Bedarf erhöht. Teile des Gehäuses, die zwischen den Lichtbogenlöscheinrichtungen liegen, können durch geeignete Kupferplatten 32 vor dem Lichtbogen geschützt werden. Alle drei Lichtbogenlöscheinrichtungen 5.1, 5.2, und 5.3 weisen jeweils mehrere Löschelemente auf, die abwechselnd aufeinandergestapelt sind. Die Löschelemente bestehen aus Keramik. Sie können alternativ auch als Löschbleche ausgeführt sein.
  • Der Aufbau der Lichtbogenblaseinrichtung wird im Folgenden für die erste Kontaktstelle, bestehend aus dem ersten Festkontakt 7.1 und dem ersten beweglichen Kontakt 9.1, erläutert. Die Erläuterung kann weitgehend allein anhand Figur 4 nachvollzogen werden. Das Blasfeld, das durch die Lichtbogenblaseinrichtung erzeugt wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät ausschließlich permanentmagnetisch erzeugt. Es werden keine elektrisch betriebenen Blasspulen benötigt. Die beiden in Figur 4 gezeigten Permanentmagneten 2.1 und 2.2 bilden erste Permanentmagneten im Sinne der Ansprüche. Sie sind zwischen der ersten Kontaktstelle und der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 angeordnet, die der ersten Kontaktstellen zugeordnet ist. Der erste Permanentmagnet 2.1 steht dabei in direktem Kontakt mit einer ersten seitlichen Polplatte 6.1, die an einer Seitenwand des in Figur 1 gezeigten Schaltergehäuses angeordnet ist. Der zweite Permanentmagnet 2.2 steht ebenfalls in direktem Kontakt mit einer zweiten seitlichen Polplatte 6.2, die an der gegenüberliegenden Gehäuseseite angeordnet und in Figur 1 gezeigt ist. Zwischen den beiden seitlichen Polplatten 6.1 und 6.2 befindet sich eine mittlere Polplatte 6.3, die parallel zu den beiden seitlichen Polplatten 6.1, 6.2 verläuft und in Figur 4 dargestellt ist. Zwischen den beiden Permanentmagneten und der mittleren Polplatte 6.3 ist jeweils ein magnetischer Rückschluss angeordnet. Sowohl der Rückschluss als auch die Permanentmagneten sind zylindrisch ausgebildet.
  • Die beiden Permanentmagneten 2.1 und 2.2 sind entgegengesetzt gepolt. Der Nordpol befindet sich jeweils außen an der ersten Polplatte 6.1 bzw. an der zweiten Polplatte 6.2. Der gemeinsame Südpol befindet sich an der mittleren Polplatte 6.3. Die entgegengesetzte Polung bewirkt, dass das Magnetfeld, das zwischen der zweiten seitlichen Polplatte 6.2 (rechts) und der mittleren Polplatte 6.3 aufgebaut wird, entgegengesetzt zu dem Magnetfeld ausgerichtet ist, das zwischen der ersten Polplatte 6.1 (links) und der mittleren Polplatte 6.3 aufgebaut wird. Dieser Umstand ist auch anhand der Magnetfeldlinien 23 ersichtlich, die in Figur 4 eingezeichnet sind.
  • Die Polplatten definieren zwischen sich zwei Kanäle, die beide jeweils ausgehend von der ersten Kontaktstelle in der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 münden. Dabei besteht zwischen der ersten seitlichen Polplatte 6.1 und der mittleren Polplatte 6.3 ein erster Kanal 4.1. Zwischen der zweiten seitlichen Polplatte 6.2 und der mittleren Polplatte 6.3 besteht ein zweiter Kanal 4.2. Die beiden Kanäle sind jeweils quer zu ihrer Längserstreckung von einem der beiden entgegengesetzt gepolten Magnetfelder durchsetzt. Die beiden seitlichen Polplatten 6.1, 6.2 reichen seitlich neben die Kontaktstelle, wobei die mittlere Polplatte 6.3 etwas kürzer ist und vor der Kontaktstelle endet. Dadurch ergibt sich an der Kontaktstelle ein Übergangsbereich des magnetischen Blasfeldes. Etwa in der Mitte des feststehenden Kontakts 7.1 bzw. des beweglichen Kontakts 9.1 verlaufen die Magnetfeldlinien senkrecht zu den Magnetfeldlinien der beiden Magnetfelder in den Kanälen 4.1 und 4.2. Im Übergangsbereich sind die Magnetfeldlinien quasi über einen Winkel von 180° aufgefächert. Die Richtung des Magnetfelds im Kanal 4.1 wird dadurch im Übergangsbereich umgekehrt, bis sie schließlich der Richtung des Magnetfelds im Kanal 4.2 entspricht.
  • Ist nun der erste Anschlusskontakt 8.1 mit dem Pluspol einer Spannungsquelle verbunden, so entsteht beim Öffnen der Kontakte an der ersten Kontaktstelle ein Schaltlichtbogen 3.1, der durch das magnetische Blasfeld in Figur 4 (in Figur 4 befindet sich der Schaltlichtbogen unterhalb der Zeichenebene) zunächst nach rechts ausgelenkt wird und anschließend in den Kanal 4.2 zwischen der zweiten seitlichen Polplatte 6.2 und der mittleren Polplatte 6.3 eintritt. Die Bewegungsrichtung des Schaltlichtbogens 3.1 ist für diesen Fall mit dem Pfeil 24 verdeutlicht. Ist der erste Anschlusskontakt 8.1 mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden, so wird der Schaltlichtbogen zunächst in entgegengesetzter Richtung nach links ausgelenkt. Er tritt anschießend entlang des durch den Pfeil 25 verdeutlichten Pfads in den linken Kanal 4.1 zwischen der ersten seitlichen Polplatte 6.1 und der mittleren Polplatte 6.3 ein. In beiden Fällen wird der Schaltlichtbogen anschießend durch das magnetische Blasfeld in die Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 getrieben. Die mittlere Polplatte 6.3 ist auch an dem gegenüberliegenden Ende, welches der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 zugewandt ist, etwas kürzer als die beiden seitlichen Polplatten 6.1, 6.2. Dadurch weist das magnetische Blasfeld auch kurz vor der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 einen Übergangsbereich auf, der den Schaltlichtbogen in die Mitte der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 leitet. Dadurch kann die Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 kompakt gehalten werden.
  • An der zweiten Kontaktstelle, die durch den zweiten Festkontakt 7.2 und den zweiten beweglichen Kontakt 9.2 gebildet wird, ist ebenfalls eine Lichtbogenblaseinrichtung vorgesehen, die identisch zu der Lichtbogenblaseinrichtung an der ersten Kontaktstelle aufgebaut ist. Die beiden Schaltlichtbögen 3.1 und 3.2, die an den Kontaktstellen 7.1/9.1 und 7.2/9.2 entstehen, werden in der Darstellung der Figur 4 je nach Stromrichtung zunächst entweder beide nach rechts oder beide nach links abgelenkt, dann in die jeweilige Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 bzw. 5.2, und in weiterer Folge auch in die dritte Lichtbogenlöscheinrichtung 5.3 geblasen. Je nach Stromrichtung werden die Schaltlichtbögen 3.1 und 3.2 somit entweder durch die Kanäle 4.1 oder, so wie es in Figur 2 gezeigt ist, durch die Kanäle 4.2 in die Lichtbogenlöscheinrichtungen getrieben.
  • In Figur 2 ist zu erkennen, dass mehrere sogenannte Lichtbogenleitbleche vorgesehen sind, um den Schaltlichtbogen zum einen zu führen und zum anderen auf dem Weg in die Lichtbogenlöscheinrichtungen zu strecken. Dem ersten Festkontakt 7.1 ist ein erstes Lichtbogenleitblech 11 zugeordnet und dem zweiten Festkontakt 7.2 ist ein zweites Lichtbogenleitblech 12 zugeordnet. Das erste Lichtbogenleitblech 11 und das zweite Lichtbogenleitblech 12 erstrecken sich zwischen dem jeweiligen Festkontakt 7.1 bzw. 7.2 und der jeweils zugehörigen Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 bzw. 5.2. Sie verbinden jeweils den Festkontakt 7.1 bzw. 7.2 mit dem zugehörigen Anschlusskontakt 8.1 bzw. 8.2. Das erste Lichtbogenleitblech 11 und das zweite Lichtbogenleitblech 12 sind unterhalb der jeweiligen mittleren Polplatte 6.3 angeordnet und sie erstrecken sich in der Breite jeweils sowohl über den ersten Kanal 4.1 als auch über den parallelen zweiten Kanal 4.2 der zugehörigen Lichtbogenblaseinrichtung. Ferner sind ein drittes Lichtbogenleitblech 13 und ein viertes Lichtbogenleitblech 14 vorgesehen. Das dritte Lichtbogenleitblech 13 und das vierte Lichtbogenleitblech 14 erstrecken sich jeweils bogenförmig vom ersten beweglichen Kontakt 9.1 zum zweiten beweglichen Kontakt 9.2, sodass das dritte Lichtbogenleitblech 13 und das vierte Lichtbogenleitblech 14 zusammen mit der Kontaktbrücke 10 jeweils eine nahezu geschlossene Schlaufe bilden. Wie Figur 2 zeigt, sind die mittleren Polplatten 6.3 der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtung jeweils zwischen drittem Lichtbogenleitblech 13 und viertem Lichtbogenleitblech 14 angeordnet. Das dritte Lichtbogenleitblech 13 befindet sich in der Darstellung der Figur 2 hinter den beiden mittleren Polplatten 6.3 und ist daher in dieser Abbildung gestrichelt dargestellt.
  • Die Enden des dritten Lichtbogenleitblechs 13 und des vierten Lichtbogenleitblechs 14 sind jeweils geringfügig von den Enden der Kontaktbrücke 10 beabstandet, so dass die Kontaktbrücke 10 relativ zum dritten und vierten Lichtbogenleitblech bewegt werden kann. Ein Fußpunkt des Schaltlichtbogens springt von der Kontaktbrücke auf das dritte bzw. vierte Lichtbogenleitblech über, wenn der Schaltlichtbogen aus der Kontaktstelle geblasen wird. Die Ecken der Kontaktbrücke sind vorzugsweise abgerundet, um die Lebensdauer zu erhöhen.
  • Der erste Blasmagnet 2.1 der ersten Lichtbogenblaseinrichtung und der erste Blasmagnet 2.1 der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung sind innerhalb der Schlaufe angeordnet, die durch das dritte Lichtbogenleitblech 13 und die Kontaktbrücke 10 gebildet wird, wobei der zweite Blasmagnet 2.2 der ersten Lichtbogenblaseinrichtung und der zweite Blasmagnet 2.2 der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung innerhalb der Schlaufe angeordnet sind, die durch das vierte Lichtbogenleitblech 14 und die Kontaktbrücke 10 gebildet wird. Dadurch sind die Blasmagneten auf einfache Weise vom Lichtbogen abgeschirmt. Eine Schutzumhüllung der Blasmagneten aus Keramik oder dergleichen ist nicht erforderlich.
  • Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist die Kontaktbrücke 10 mit den beiden beweglichen Kontakten 9.1 und 9.2 oberhalb der beiden Festkontakte 7.1 und 7.2 angeordnet. Der elektromagnetische Antrieb 19 befindet sich unterhalb der beiden Kontaktstellen. Dies hat den Vorteil, dass der obere Teil des Gehäuses zu Wartungszwecken komplett abgenommen werden kann, wodurch freier Zugang zu den Kontakten ermöglicht wird. Die Verriegelung des oberen Gehäuseteils erfolgt mittels des in Figur 1 gezeigten Riegels 26.
  • Die mittleren Polplatten 6.3 der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtung sind elektrisch isolierend ummantelt. Die Kontaktbrücke 10 ist auf einem Kontaktträger 27 aus elektrisch isolierendem Material angeordnet. Wie Figur 3 zeigt, erstreckt sich der Kontaktträger 27 zwischen der ersten Kontaktstelle und der zweiten Kontaktstelle über die lichte Breite des Gehäuses des Schaltgeräts. Der Kontaktträger taucht beidseitig in entsprechende Nuten des Gehäuses ein, so dass für das Plasma, das durch den Lichtbogen gebildet wird, eine Barriere nach Art einer Labyrinthdichtung gebildet wird. Unterhalb des Kontaktträgers 27 ist ferner ein Faltenbalg 28 angeordnet, um einen Masseschluss zu vermeiden, der ansonsten aufgrund des durch den Lichtbogen erzeugten Plasmas bei einem Überschlag des Lichtbogens auf die Jochplatte des Antriebs des Schaltgeräts stattfindet, falls entsprechend hohe Lasten geschaltet werden.
  • An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass zusätzlich zu den beiden gezeigten Polplattenanordnungen, die jeweils einer der beiden Lichtbogenlöscheinrichtungen 5.1 und 5.2 zugeordnet sind und jeweils aus den Polplatten 6.1, 6.2 und 6.3 bestehen, vorteilhafterweise zumindest eine zusätzliche Polplattenanordnung vorgesehen sein kann, die der dritten Lichtbogenlöscheinrichtung 5.3 zugeordnet ist und zusätzlich auch Bereichen der beiden seitlichen Lichtbogenlöscheinrichtungen 5.1 und 5.2 zugeordnet sein kann. Die Polplatten dieser zusätzlichen Polplattenanordnung erstrecken sich vorzugsweise nahezu über die gesamte Länge der dritten Lichtbogenlöscheinrichtung 5.3. Die Polplatten 6.1, 6.2 und 6.3 sind bei dieser Ausführung etwas kleiner bzw. enden etwas unterhalb der dritten Lichtbogenlöscheinrichtung. Die Blasmagneten der zusätzlichen Polplattenanordnung können zentral im Bereich der dritten Lichtbogenlöscheinrichtung angeordnet sein.
  • Figur 5 zeigt eine Detailansicht der in Figur 2 gezeigten ersten Kontaktstelle des erfindungsgemäßen Schalters. Wie die Darstellung zeigt, ist in unmittelbarer Nähe der Kontaktstelle ein Erfinder gemäß vorgesehener Hilfsmagnet 15 angeordnet, der das Blasfeld im Übergangsbereich verstärkt. Der Hilfsmagnet 15 befindet sich auf der dem beweglichen Kontakt 9.1 abgewandten Unterseite des Festkontakts 7.1. Die Magnetfeldlinien des durch den Hilfsmagneten generierten Magnetfelds sind mit dem Bezugszeichen 17 gekennzeichnet. Wie sich aus der Darstellung in Figur 5 und insbesondere aus der Darstellung in Figur 7 ergibt, kommt nur der obere Teil des Magnetfelds tatsächlich zum Tragen, denn nur dieser Teil des Magnetfelds beeinflusst den Schaltlichtbogen 3.1, der an der ersten Kontaktstelle 7.1/9.1 entsteht.
  • Wie Figur 6 zeigt, ist der Hilfsmagnet 15 derart angeordnet, dass er in Bezug auf eine Symmetrieebene 16 der Blaseinrichtung, die durch die Erstreckungsebene der mittleren Polplatte 6.3 definiert ist, ebenensymmetrisch ist. Die Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten 15 schließt zu den Magnetfeldlinien des ersten Magnetfeldbereichs 4.1 und zu den Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfeldbereichs 4.2 einen rechten Winkel ein.
  • Der Hilfsmagnet 15 kann fest mit dem Festkontakt 7.1/11 verbunden sein. Möglich sind beispielsweise eine Verklebung oder auch eine Verschraubung. Figur 8 zeigt eine Abwandlung, bei der der Hilfsmagnet 15 auf einfache Weise in einer Ausnehmung 21 des Gehäuses 18 des erfindungsgemäßen Schaltgeräts aufgenommen und gehalten wird.
  • Figur 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem pro Kontaktstelle zwei Hilfsmagneten 15 zum Einsatz kommen. Die beiden Hilfsmagneten sind in Bezug auf die Symmetrieebene 16 der Blaseinrichtung symmetrisch zueinander angeordnet. Die Magnetisierungsrichtung der beiden Hilfsmagneten 15 schließt zur Symmetrieebene 16 einen Winkel α ein, der ungefähr 20° beträgt.
  • Die in den Figuren 5 bis 9 gezeigten Hilfsmagneten können als einfache quaderförmige oder zylinderförmige Permanentmagneten, vorzugsweise als Seltenerd-Magneten, ausgeführt sein. Figur 10 hingegen zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Hilfsmagnet 15 ein Ringsegment darstellt und radial magnetisiert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Übergangsbereich des Blasfelds in einem relativ breiten Abschnitt durch einen einzelnen Hilfsmagneten verstärkt werden. Der Hilfsmagnet 15 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 10 ist jedoch aufwendiger und dadurch teurer in der Herstellung als die Standardmagneten, die bei den Ausführungsbeispielen in den Figuren 5 bis 9 zum Einsatz kommen.

Claims (10)

  1. Schaltgerät (1) mit zumindest einer Kontaktstelle und einer der Kontaktstelle zugeordneten permanentmagnetischen Lichtbogenblaseinrichtung, wobei die Lichtbogenblaseinrichtung eine erste seitliche Polplatte (6.1), eine zweite seitliche Polplatte (6.2), eine dazwischen angeordnete mittlere Polplatte (6.3) und zumindest einen ersten Permanentmagnet (2.1, 2.2) zur Erzeugung eines magnetischen Blasfelds aufweist, wobei der zumindest eine erste Permanentmagnet (2.1, 2.2) entweder direkt oder über einen magnetischen Leiter mit zumindest einer der Polplatten (6.1, 6.2, 6.3) in Kontakt steht und derart angeordnet ist, dass zwischen erster seitlicher Polplatte (6.1) und mittlerer Polplatte (6.3) ein erster Magnetfeldbereich des Blasfelds, und zwischen zweiter seitlicher Polplatte (6.2) und mittlerer Polplatte (6.3) ein zweiter Magnetfeldbereich des Blasfelds besteht, wobei Magnetfeldlinien (23) des ersten Magnetfeldbereichs entgegengesetzt zu Magnetfeldlinien (23) des zweiten Magnetfeldbereichs ausgerichtet sind, und wobei das Blasfeld ferner einen Übergangsbereich aufweist, der den ersten Magnetfeldbereich und den zweiten Magnetfeldbereich miteinander verbindet, wobei sich die Ausrichtung der Magnetfeldlinien (23) im Übergangsbereich, ausgehend jeweils von dem ersten Magnetfeldbereich und dem zweiten Magnetfeldbereich, zur Kontaktstelle hin angleicht, so dass ein beim Öffnen der Kontaktstelle entstehender Schaltlichtbogen (3.1, 3.2) innerhalb des Übergangsbereichs in Abhängigkeit der Stromrichtung ausgehend von der Kontaktstelle entweder in den ersten Magnetfeldbereich oder in den zweiten Magnetfeldbereich geleitet und dort in beiden Fällen in gleicher Richtung von der Kontaktstelle weggeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenblaseinrichtung zumindest einen zweiten Permanentmagnet als Hilfsmagnet (15) aufweist, wobei der Hilfsmagnet (15) derart in unmittelbarer Nähe zur Kontaktstelle angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Magnetfelds des Hilfsmagneten (15) das Blasfeld im Übergangsbereich verstärkt.
  2. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsmagnet (15) derart angeordnet ist, dass er in Bezug auf eine Symmetrieebene (16) der Lichtbogenblaseinrichtung, die durch die Erstreckungsebene der mittleren Polplatte (6.3) definiert ist, ebenensymmetrisch ist.
  3. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten (15) sowohl zu den Magnetfeldlinien des ersten Magnetfeldbereichs als auch zu den Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfeldbereichs einen rechten Winkel einschließt.
  4. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsmagnet (15) ein Ringsegment darstellt und radial magnetisiert ist.
  5. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hilfsmagneten (15) vorgesehen sind, wobei die beiden Hilfsmagneten (15) in Bezug auf eine Symmetrieebene (16) der Lichtbogenblaseinrichtung, die durch die Erstreckungsebene der mittleren Polplatte (6.3) definiert ist, symmetrisch zueinander angeordnet sind.
  6. Schaltgerät (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungrichtung der beiden Hilfsmagneten (15) zur Symmetriebene (16) jeweils einen Winkel α einschließt, der größer als 0° und kleiner als 90° ist.
  7. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle einen ersten Kontakt (7.1, 7.2) und einen zweiten Kontakt (9.1, 9.2) aufweist, wobei erster und zweiter Kontakt bei Betätigung des Schaltgeräts miteinander in Kontakt bringbar sind, und wobei der Hilfsmagnet (15) auf derjenigen Seite des ersten oder zweiten Kontakts angeordnet ist, die dem jeweils anderen Kontakt abgewandt ist.
  8. Schaltgerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsmagnet (15) fest mit dem jeweiligen Kontakt (7.1, 7.2, 9.1, 9.2) verbunden ist.
  9. Schaltgerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsmagnet (15) in einer Ausnehmung (21) eines Gehäuses (18) des Schaltgeräts (1) gehalten ist.
  10. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsmagnet (15) ein Seltenerd-Magnet ist.
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