EP3928337B1 - Switching device - Google Patents
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- EP3928337B1 EP3928337B1 EP20704010.6A EP20704010A EP3928337B1 EP 3928337 B1 EP3928337 B1 EP 3928337B1 EP 20704010 A EP20704010 A EP 20704010A EP 3928337 B1 EP3928337 B1 EP 3928337B1
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Definitions
- the invention relates to a switching device for switching an electrical load on a supply network, with a rotary cylinder which can be rotated about an axis of rotation and in which a contact bridge is accommodated.
- an electrical load an electrical consumer
- electrical energy it is expediently connected to an electrical supply network.
- the supply network has a number of direct current networks and/or alternating current networks, each of the direct current networks and the alternating current networks forming a so-called supply branch.
- the load if it is to be operated permanently, it must be switched from this (first) supply branch to another in the event of a failure of the supply branch of the supply network connected to it, i.e. if this supply branch does not provide any electrical energy or only insufficient electrical energy to operate the load (second) supply branch of the supply network.
- AC supply branch alternating current network
- DC supply branch direct current network
- the load is connected to the supply network using a power supply unit.
- a power supply unit typically has a buffer, for example capacitors which, in the event of a failure of the supply branch connected to the load, provide sufficient electrical energy to operate the load for a comparatively short period of time, also known as the bridging time.
- the bridging time is around 10 ms (milliseconds).
- Mechanical switches can be used to switch the load between two supply branches of the supply network.
- switching such mechanical switches requires a comparatively long period of time, which is typically longer than the bridging time that can be achieved using the buffer of the power supply.
- the load is not sufficiently supplied with electrical energy, so that it cannot be operated reliably or its operation can even be completely interrupted.
- semiconductor switches are used to switch the load between two supply branches.
- galvanic isolation is required for some applications, particularly due to safety requirements, so these semiconductor switches cannot be used.
- a disconnect module for an electrical device having two pairs of movable contacts coupled by a rotary drive mechanism arranged to reverse the rotation of one pair with respect to the other pair.
- the invention is based on the object of specifying a suitable switching device.
- the switching device should be used to switch a load and/or switch the load between at least two supply branches of a supply network as quickly as possible.
- the switching device has a rotary cylinder that is rotatable, i.e. rotatable, about an axis of rotation.
- the switching device also has an actuator (actuator) coupled to it.
- the rotary cylinder is preferably designed as a hollow cylindrical so that its moment of inertia is as low as possible.
- a first contact bridge is accommodated in the rotary cylinder, which is rotationally fixed with respect to the rotary cylinder.
- a contact also known as a contact piece, is arranged at the ends of the contact bridge.
- the contact is attached at the respective end.
- the contact is riveted, welded or soldered to the respective end.
- the contacts sit in a respective recess in the lateral surface of the rotary cylinder and protrude beyond the lateral surface, in particular in a radial direction perpendicular to the axis of rotation.
- the recesses are preferably arranged in a juxtaposition in the rotary cylinder. In other words, the recesses are preferably arranged on a common straight line which is arranged perpendicular to the axis of rotation and runs through it.
- the switching device has a receptacle for the rotary cylinder. This is introduced as a separate part in a housing of the switching device or is preferably integrated into the housing, in particular molded onto it.
- a number of counter-contacts are arranged in the receptacle in such a way that by rotating the rotary cylinder into a corresponding rotational position (angular position), two of the counter-contacts are electrically connected by means of the first contact bridge or the counter-contacts are electrically separated.
- the number of mating contacts therefore includes two mating contacts or more than two mating contacts. So there are at least two counter contacts in the recording arranged.
- two of the mating contacts or, if only two mating contacts are present the two mating contacts are electrically connected to one another in a corresponding rotational position by means of the first contact bridge and are electrically (galvanically) separated from one another in a different rotational position.
- one of these two mating contacts is connected to a (first) load connection for the load. So this (load-side) mating contact is intended for connecting the load and the other (network-side) mating contact of the two mating contacts, in particular via an assigned supply network connection, is intended for connecting to the supply network.
- the rotary cylinder is rotated (rotatably adjusted) in such a way that the corresponding mating contacts are no longer electrically connected by means of the first contact bridge, i.e. are galvanically separated from one another. It is advantageous due to the galvanic isolation that the load can be disconnected from the supply network in a comparatively safe manner. Accordingly, to connect the load to the supply network, the rotary cylinder is rotated (rotatably adjusted) in such a way that the corresponding mating contacts are electrically connected by means of the first contact bridge.
- the switching of the electrical load takes place comparatively quickly based on the rotational adjustment of the rotary cylinder.
- a load-side first mating contact and a first mating contact assigned to the respective supply branch are provided for each of the supply branches.
- the number of mating contacts includes the first mating contacts.
- the switching of the first load connection provided for the load from the first supply branch to the second supply branch is effected by a rotational adjustment of the first contact bridge. Due to the rotational adjustment, the network-side first mating contact of the first supply branch is electrically separated from the load-side first mating contact and the network-side first mating contact of the second supply branch is electrically connected to the other load-side first mating contact by means of the first contact bridge.
- the first load connection can be connected to the first or second supply branch, so that a corresponding electrical potential is present there.
- This configuration of the switching device is used in particular if the two supply networks have the same reference potential, in particular ground, and this is applied to the load.
- a second contact bridge is provided for switching a second load connection provided for the load from the first supply branch to the second supply branch of the supply network.
- the load can be switched and expediently also switched between the first load connection and the second load connection and thus between the first contact bridge and the second contact bridge.
- One of the contact bridges is connected upstream of the load and the other of the contact bridges is connected downstream of the load.
- a load-side second mating contact and a network-side second mating contact assigned to the respective supply branch are provided for each of the supply branches.
- the second contact bridge is rotationally fixed with respect to the rotary cylinder, in other words, the second contact bridge rotates at the same angle and about the same axis of rotation as the rotary cylinder when adjusting its rotation.
- the number of mating contacts includes the second mating contacts.
- the switching of the second load connection from the first supply branch to the second supply branch is effected by a rotational adjustment of the second contact bridge. Therefore, due to the rotational adjustment of the rotary cylinder - and thus the second contact bridge - the network-side second mating contact of the first supply branch is electrically separated from the load-side mating contact and the network-side second mating contact of the second supply branch is electrically connected to the other load-side second mating contact by means of the second contact bridge.
- the switching of the first load connection for the electrical load from the first supply branch to the second supply branch or vice versa takes place comparatively quickly based on the rotational adjustment of the first rotary cylinder. For example, the switching time required for this is less than 5 ms (milliseconds). In particular, it is thus possible to switch the first load connection before the bridging time set out at the beginning has expired.
- the load is intended for connection between the first and second contact bridges.
- both the first load connection and the second load connection are switched together, i.e. synchronously, from the first supply branch to the second supply branch or vice versa. Furthermore, it is thus particularly advantageously possible to switch the load between a first supply branch designed as a direct current network and a second supply branch designed as an alternating current network or between two alternating current networks or between two direct current networks with different reference potentials.
- additional supply branches of the supply network can be connected to the load in an analogous manner.
- the switching device has one or more further contact bridges for this purpose, which are accommodated in at least one further rotary cylinder in a rotationally fixed manner with respect to the first contact bridge.
- both the first contact bridge and the second contact bridge are accommodated in the rotary cylinder, an intermediate cylinder base of the rotary cylinder being arranged between the first contact bridge and the second contact bridge, and the first contact bridge and the second contact bridge, suitably at 90 ° , are arranged rotated relative to the axis of rotation.
- the intermediate cylinder base and the lateral surface of the rotary cylinder are preferably formed from an electrically insulating material. Due to the inclusion of the two contact bridges in the rotary cylinder, the two contact bridges are advantageously arranged to save space. This aspect represents an independent invention.
- the switching device has two separate rotary cylinders, the two rotary cylinders being rotationally fixed to one another.
- the first mating contacts and the second mating contacts are arranged in mutually parallel and spaced planes, which are oriented perpendicular to the axis of rotation.
- the corresponding contact bridge is expediently arranged in each of the two levels. This avoids unintentional contacting of the first contact bridge with the second mating contacts or of the second contact bridge with the first mating contacts.
- the first contact bridge, the second contact bridge and possibly further contact bridges in mutually parallel and spaced planes, it is also possible to have three-phase, for example a neutral conductor using a the contact bridges are switched, or alternatively several loads can be switched analogously to the manner shown above.
- the counter contacts expediently have an equidistant angular distance from one another with respect to the axis of rotation.
- the angular distance between the mating contacts is 45°.
- the distance between the mating contacts is 90° divided by the number of supply branches.
- the actuator has a permanent magnet that is coupled in a rotationally fixed manner to the rotary cylinder and can be rotated about the axis of rotation, as well as a coil.
- the coil is expediently arranged on the side of the permanent magnet facing away from the rotating cylinder.
- the coil is used to generate a magnetic field that causes the rotating cylinder to rotate.
- the permanent magnet is disc-shaped and extends in a plane oriented perpendicular to the axis of rotation. Furthermore, the permanent magnet is expediently designed to be circular.
- the coil axis extends perpendicular to the axis of rotation.
- the coil suitably comprises a soft magnetic core, at both ends of which a pole piece with a (magnetic pole) surface oriented parallel to the permanent magnet is arranged.
- the permanent magnet has two, in particular semicircular, sectors, the magnetic polarization of the two sectors being directed in or against one parallel to the axial direction.
- the sectors are preferably arranged with respect to the axis of rotation in such a way that the axis of rotation runs in an imaginary separating plane between the sectors.
- the permanent magnet is expediently coupled to the rotary cylinder in a rotationally fixed manner by means of a holding element.
- the holding element has a cover which is arranged on the side of the permanent magnet facing away from the coil and at least partially covers this side of the permanent magnet.
- the cover or alternatively the entire holding element is made of a soft magnetic material.
- This aspect also represents an independent invention.
- the magnetic field is guided in the area of the permanent magnet by means of the cover and/or absorption of the magnetic flux through the cover is improved. This advantageously facilitates the displacement of the magnetic field of the permanent magnet when the coil is energized.
- the resulting rotational movement of the permanent magnet and thus of the rotary cylinder takes place comparatively efficiently and/or the rotation takes place comparatively quickly, i.e. at a comparatively high rotational speed.
- the guidance of the magnetic field in the area of the permanent magnet and/or the absorption of the magnetic flux of the magnetic field to enable a comparatively rapid field displacement when energizing the coil are thus further improved.
- the cover is expediently as flat as possible with respect to a direction along the axis of rotation.
- the cover has the smallest possible extent in the axial direction.
- the extent in the axial direction is less than half of the extent perpendicular to the axis of rotation, for example less than the radius if the cover is circular. Therefore, their moment of inertia is comparatively low.
- their extent is chosen to be so large that sufficient absorption of the magnetic flux for the rotational adjustment can be achieved
- the cover is step-shaped, conical, or hemispherical.
- the extent of the cover increases towards the axis of rotation.
- the moment of inertia of the holding element is therefore comparatively low and the guidance of the magnetic field is improved.
- the rotational movement of the holding element is limited in both directions of rotation about the axis of rotation.
- This aspect represents an independent invention.
- the first counter-contact on the load side is connected to the first counter-contact on the network side by means of the first contact bridge connected to the first supply branch.
- the other of the load-side first mating contacts is connected to the other of the network-side first mating contact for the second supply branch by means of the first contact bridge.
- the holding element has a (cover) recess, in particular in the shape of a segment of a circle with respect to the axis of rotation, whereby when the holding element rotates, the walls of the cover recess that delimit the cover recess in the direction of rotation provide a stop for form a stop element.
- the stop element is arranged, in particular integrally formed, on a housing that accommodates the holding element.
- the stop element is bolt-like and extends parallel to the axis of rotation.
- the stop element is wedge-shaped and engages in the cover recess in the radial direction.
- the walls are expediently arranged in such a way that the maximum possible angle of rotation between the first end position and the second end position, i.e. between the maximum possible deflections of the holding element in the two directions of rotation, corresponds to the angular distances of the network-side first mating contacts or the network-side second mating contacts from one another with respect to the axis of rotation .
- the recess is preferably arranged such that the parting plane of the sectors of the permanent magnet, which is oriented perpendicular to the permanent magnet, runs between the walls.
- the coil of the actuator has an inductance of less than 0.5 mH (MilliHenry), in particular less than 0.2 mH and/or an ohmic resistance of less than 0.5 ohm, in particular less than 0.1 ohm.
- a time required for switching is 5 ms or less, so that in the event of a failure of the supply branch connected to it, the load can and expediently is switched to the other supply branch without affecting the operation of the load.
- the first contact bridge and/or the second contact bridge are designed as a leaf spring, so that the contacts attached to their ends are resiliently adjustable in the radial direction.
- the contact pressure of the contacts on the mating contacts is increased and a Comparatively reliable electrical contacting is realized.
- the lateral surface of the rotary cylinder serves as a stop for the leaf spring, so that the adjustment of the contacts in the radial direction is limited.
- the contact bridges are suitably omega-shaped. In other words, they have a circular arc shape, with wings running on the outside of the circular arc shape being formed essentially concentrically with respect to this shape.
- the contact bridges are made of a copper alloy, in particular a copper-beryllium alloy such as CuBe, CuBe 2 . These materials advantageously have a comparatively high spring elasticity.
- the mating contacts and/or the contacts are formed, for example, from silver (Ag) or from an alloy containing silver, in particular AgSnO or AgCdO. These materials have a comparatively high electrical conductivity.
- the first contact bridge and/or the second contact bridge each have two slots, which each extend from the ends of the corresponding contact bridge in a plane perpendicular to the axis of rotation to form corresponding bridge legs.
- a contact is arranged on each of the bridge legs.
- the switching device further has an auxiliary spring for the first contact bridge or for the second auxiliary bridge, preferably an auxiliary spring for the first contact bridge and for the second contact bridge.
- the auxiliary spring acts on the ends of the first contact bridge or the second Contact bridge with a spring force in the radial direction, so that a contact pressure of the contact on the respective mating contact is further increased.
- the auxiliary spring is arranged on the corresponding contact bridge or is preferably joined to it.
- the auxiliary spring has, for example, lugs which are accommodated in the slots of the associated contact bridge.
- the auxiliary spring is further fastened to the ends of the respective contact bridge in a materially bonded manner, for example by soldering or welding.
- the receptacle which accommodates the rotary cylinder, has ribs directed radially inwards, i.e. towards the axis of rotation, in which the mating contacts are arranged on the side facing the axis of rotation.
- the ribs of the receptacle are curved towards the axis of rotation. In this way, in the course of the rotational adjustment, the pressure of the contact against the rib or against the counter contact arranged therein advantageously grows comparatively evenly.
- the rotating cylinder is at least slightly braked as it rotates due to the increasing pressure and the associated friction.
- the switching device has a cage-like insulating element with axial struts, i.e. extending along the axis of rotation.
- the ribs of the receptacle are arranged between the struts.
- the struts are preferably at a greater distance from the axis of rotation than the ribs. As a result, the contacts on the struts are prevented from rubbing during the rotational movement of the rotary cylinder.
- the struts preferably have a comparatively smooth surface, so that if the contacts nevertheless rub against the struts, friction is comparatively small.
- An annular (extinguishing) gap is formed between the rotating cylinder and the ribs and between the rotating cylinder and the struts.
- the gap width i.e. its extent in the radial direction, is between 50 ⁇ m and 200 ⁇ m.
- the arc When an arc occurs, which is generated in particular as a result of the separation of the electrical connection of one of the contact bridges from a mating contact connected to a DC voltage network, the arc extends over a comparatively large area due to the comparatively small gap width. In particular, the arc is cooled as a result and advantageously extinguishes comparatively quickly.
- the insulating element is made of a material which, upon exposure to the arc that may arise during switching, releases an extinguishing gas to extinguish the arc.
- Polyoxymethylene (POM) which also has a comparatively smooth surface, is particularly suitable for this.
- the switching device is intended for a power supply.
- a power supply advantageously has the switching device in one of the variants set out above.
- the switching device is dimensioned in particular for voltages of up to 420 V for direct current or 320 V for alternating current and currents of up to 26 A for direct current and 25 A for alternating current.
- the power supply is used in data communication applications.
- FIG. 1 A circuit structure is shown schematically, in which a load 4 is supplied from a first supply branch 6 by means of a switching device 2 Supply network 8 can be switched to a second supply branch 10 of the supply network 8 and vice versa.
- the first supply branch 6 is designed, for example, as a direct current network with a voltage of 380 V and the second supply branch 10 as an alternating current network with a voltage of 277 V.
- the second supply branch 10 is shown in dash-dotted lines.
- the load 4 is connected between a first load connection 12 of the switching device 2 and a second load connection 14 of the switching device 2.
- the switching device 2 each has a switch 16.
- the two switches 16 form a switching system and can be switched between corresponding switch positions by means of an actuator 18.
- the actuator 18 in turn is controlled by a control unit 20.
- the switches 16 switch accordingly to the other supply branch 10 or 6.
- the switching device 2 as in particular in the Fig. 2 and the Fig. 3 can be seen, a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, the rotary cylinder 22 being rotatably adjustable by means of the actuator 18.
- the switching device 2 has a first contact bridge 26, which is accommodated in a rotationally fixed manner in the rotary cylinder 22, at the ends of which two contacts 28 are arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and in a position perpendicular to the axis of rotation D Protrude in the radial direction R beyond the lateral surface 24.
- the switching device has a second contact bridge 32, which is also accommodated in the rotary cylinder 22 ( Fig. 4 ), and two contacts 28 are arranged at both ends. Between the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32 there is a contact to the lateral surface 24 of the Rotary cylinder 22 molded cylinder intermediate base 34 of the rotary cylinder 22 is arranged. In addition, the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32 are rotated by 90° relative to the axis of rotation D. The contacts 28 arranged on the contact bridges 26 and 32 are thus arranged in mutually spaced and parallel (contact) planes, which are oriented perpendicular to the axis of rotation D.
- the switching device 2 has a receptacle 38 for the rotary cylinder 22 integrated into a housing 36.
- the receptacle 38 has radially inwardly directed ribs 40, in which counter contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are arranged on the side of the respective rib 40 facing the axis of rotation D, cf. in particular Fig. 5a .
- the switching device 2 has the first mating contact 42 on the load side and the first mating contact 44 on the network side.
- the switching device 2 has the first mating contact 42 'on the load side and the first mating contact 44' on the network side.
- the mating contacts 42, 44 or 42', 44' to be connected lie opposite each other with respect to the axis of rotation D.
- the switching device 2 has the load-side second mating contact 46 and the network-side second mating contact 48 for connecting the second load connection 14 to the first supply branch 6.
- the switching device 2 has the load-side second mating contact 46' and the network-side second mating contact 48'.
- the mating contacts 46, 48 and 46', 48' to be connected are opposite each other with respect to the axis of rotation D.
- a 45° angle is formed between the mating contacts 44 and 44' and between the mating contacts 48 and 48' with respect to the axis of rotation D.
- the mating contacts 42, 42', 44, 44' for switching the first load connection 12 are in a common (counter-contact) plane oriented perpendicular to the axis of rotation D arranged,
- the counter contacts 46, 46 ', 48, 48' for switching the second load connection 14 are arranged in a common further (counter contact) plane parallel to this (counter contact) plane and spaced apart. These two levels correspond to the (contact) levels which have the contacts 28 of the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32, respectively.
- the switching device 2 has a cage-like insulating element 50, the struts 52 of which are arranged between the ribs 40 of the receptacle 38 with respect to a direction of rotation about the axis of rotation D.
- the insulating element 50 to support the extinguishing of the arc that may be formed during switching is made of a material, in particular polyoxymethylene (POM), which releases an extinguishing gas when the arc is exposed to it.
- POM polyoxymethylene
- the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32 are designed as an omega-shaped leaf spring, so that the contacts 28 are resiliently adjustable in the radial direction R.
- a contact pressure (contact pressure) of the contacts 28 on the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is increased and a comparatively reliable electrical contact is realized.
- the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32 each have two slots 56, which extend from the ends of the respective contact bridge 26 or 32, starting in a plane spanned by this and oriented perpendicular to the axis of rotation D. Due to the slots 56, two mutually parallel bridge legs 58 are formed at each end of the respective contact bridges 26 and 32, with one of the contacts 28 being arranged on each of the bridge legs 58. So one of the contacts 28 is arranged on one of the bridge legs 58 and another of the contacts 28 is arranged on the other bridge leg.
- an auxiliary spring 60 is provided for each contact bridge 26 and 32, which connects the ends of the respectively assigned contact bridge 26 and 32 with an in Radial direction R is subjected to an additional spring force.
- the auxiliary spring 60 is also omega-shaped and arranged concentrically to the associated contact bridge 26 or 32 and attached to it.
- the auxiliary spring 60 has lugs 62 which are accommodated in the slots 56 of the associated contact bridge 26 and 32.
- the ribs 40 also have a curvature towards the axis of rotation D (see also Fig. 8a and Fig. 8b ). In other words, the distance in the radial direction R at the end of the respective rib 40 with respect to a direction of rotation about the axis of rotation D is greater than in a central (middle) region of the rib 40.
- the actuator 18 of the switching device 2 has a disk-shaped permanent magnet 64 which extends perpendicular to the axis of rotation D is coupled (connected) in a rotationally fixed manner to the rotary cylinder 22 by means of a holding element 66, cf. in particular Figures 2 , 3 , 6a and 6b .
- the cylinder intermediate base 34 formed on the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 has a screw receptacle 68 for a screw 70, by means of which the rotary cylinder 22 is screw-fastened to the holding element 66.
- the holding element 66 is rotatably mounted in the housing 36 by means of bearings 72.
- the actuator 18 has a coil 74.
- This serves to generate a magnetic field, which causes a rotational adjustment due to the interaction with the magnetic field of the permanent magnet 64 and due to the coupling of the rotary cylinder 22 with the contact bridges 26 and 32 accommodated therein.
- the permanent magnet 64 has two semicircular sectors 76, the magnetic polarization of which is essentially directed opposite to one another and parallel to the axis of rotation D.
- a parting plane T of the two sectors is parallel to the axis of rotation D, with the axis of rotation D being arranged in the parting plane.
- the axis of the coil 74 extends perpendicular to the axis of rotation D.
- the coil 74 comprises a soft magnetic core 75, at both ends of which a pole piece 77 made of a soft magnetic material is arranged with a (magnetic pole) surface oriented parallel to the permanent magnet 64.
- the holding element 66 has a cover 78 for the permanent magnet 64 made of a soft magnetic material.
- the cover 78 is arranged on the side of the permanent magnet 64 facing away from the coil 74 and partially covers this side in an (axial) direction parallel to the axis of rotation D.
- the holding element 66 and in particular its cover 78 serve to guide the magnetic field in the area of the permanent magnet 64, so that when the coil 74 is energized, a comparatively rapid field displacement of the magnetic field of the permanent magnet 64 takes place, which results in a comparatively rapid rotation of the permanent magnet 64.
- the extent of the cover 78 in the axial direction is less than its extent in the radial direction.
- the cover 78 is therefore as flat as possible with respect to a direction along the axis of rotation and its moment of inertia is reduced.
- the cover 78 is designed in a step shape.
- the expansion increases in the axial direction towards the axis of rotation D. At most, their extension in the axial direction, i.e. parallel to the axis of rotation D, is selected such that sufficient absorption of the magnetic flux for the rotational adjustment can be achieved.
- the permanent magnet 64 also has a notch 80 as an assembly aid. This is arranged in the dividing plane T of the two sectors 76.
- the coil 74 has an inductance of less than 0.5 mH and/or an ohmic resistance of less than 0.5 ohm. This enables a comparatively rapid increase in coil current. Consequently, a correspondingly rapid increase in the field strength of the magnetic field generated by the coil when it is energized and thus a correspondingly rapid rotational adjustment of the permanent magnet is realized with the contact bridges 26 and 32 coupled to it in a rotationally fixed manner.
- the control unit 20 has capacitors (not shown) connected to the coil 74, by means of which the coil current can be provided in a correspondingly short time.
- the cover 78 has two cover recesses 82 which are opposite one another and are in the shape of a segment of a circle with respect to the axis of rotation D.
- the walls 84 of the cover 78 which delimit the cover recess 82 in the respective direction of rotation, act as a stop for a wedge-shaped stop element 86 formed on the housing ( Fig. 7 ). This projects in the radial direction R between the walls 84. In this way, a rotational movement of the holding element 66 and thus of the contact bridges 26 and 32 in both directions of rotation about the axis of rotation D is limited.
- the walls 84 are arranged in such a way that the maximum possible angle of rotation of the holding element 66, here 45 °, between the end positions, i.e. between the maximum possible adjustment positions (deflections) of the two directions of rotation, the angular distances of the network-side first mating contacts 44 and 44 'and the network-side second mating contacts 48 and 48' correspond to each other with respect to the axis of rotation D.
- FIGS. 8a and 8b show schematically the switching device 2 in a cross section, with the cutting plane running perpendicular to the axis of rotation and through the first mating contacts 42, 42 ', 44, 44'. Accordingly, the second mating contacts 46, 46', 48, 48' are arranged outside this sectional plane. For the purpose of better understanding, these mating contacts 46, 46', 48, 48' are shown in dotted lines.
- Fig. 8a is the position of the first contact bridge 26 corresponding to the first end position with respect to the corresponding direction of rotation about the axis of rotation D, in which end position further rotation in this direction of rotation is prevented by means of the stop element 86.
- the network-side first mating contact 44 assigned to the first supply branch 6 and the load-side first mating contact 42 are electrically connected to one another by means of the first contact bridge 26.
- the Fig. 8b shows the position of the first contact bridge 26 corresponding to the second end position with respect to the corresponding direction of rotation about the axis of rotation D.
- the network-side first mating contact 44 ' assigned to the second supply branch 10
- the load-side first mating contact 42' are electrically connected to one another by means of the first contact bridge 26.
- the switches 16 are each formed by means of the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32 and the contacts 28 arranged at their ends, so that with a corresponding adjustment position by means of the first contact bridge 26 and by means of the second contact bridge 32, the network-side mating contacts 44, 44 ', 48, 48' and the corresponding load-side mating contact 42, 42 and 46, 46' are connected to one another.
- the switching device 2 only has a first network-side mating contact 44 and a first load-side mating contact 42, which can be electrically connected by means of the first contact bridge 26.
- the statements presented above apply analogously to this embodiment of the switching device 2.
- the rotational movement of the holding element 66 is limited in such a way that in one of the end positions the first network-side mating contact 44 and the load-side first mating contact 42 are connected to one another by means of the first contact bridge 26. In the other end position, the two mating contacts 42 and 44 are galvanically isolated from one another.
- the alternative embodiment of the switching device 2 according to the Fig. 8c i.e. to disconnect or connect the (only) first supply branch 6 from or to the load 4.
- a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which can be rotated about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for adjusting the rotation of the rotary cylinder 22, and a rotary cylinder 22 which is rotationally fixed recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which receptacle a number of mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are arranged, the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' being arranged in this way are that by rotating the rotary cylinder 22, two of the counter-contacts 42, 42', 44, 44, 44, 44, 44,
- a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26 and a second contact bridge 32 received therein, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which a number of counter-contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are arranged, the counter-contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are arranged in such a way that by rotating the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42,
- a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which one Number of mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' being arranged in this way that by rotating the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48'
- a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being in a respective one Recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protrude beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which a number of mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is arranged, wherein the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are arranged such that two of the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46 , 46', 48, 48' are electrically connected by means
- a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which one Number of mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' being arranged in this way that by rotating the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48'
- a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which one Number of mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' being arranged in this way that by rotating the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48'
- a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which one Number of mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' being arranged in this way that by rotating the rotary cylinder 22 two of the counter contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are
- a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which one Number of mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' being arranged in this way that by rotating the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48'
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zum Schalten einer elektrischen Last an einem Versorgungsnetz, mit einem um eine Drehachse rotatorisch verstellbaren Drehzylinder, in welchem eine Kontaktbrücke aufgenommen ist.The invention relates to a switching device for switching an electrical load on a supply network, with a rotary cylinder which can be rotated about an axis of rotation and in which a contact bridge is accommodated.
Zur Versorgung einer elektrischen Last (eines elektrischen Verbrauchers) mit elektrischer Energie ist diese zweckmäßig an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen.In order to supply an electrical load (an electrical consumer) with electrical energy, it is expediently connected to an electrical supply network.
In einem Fehlerfall des Versorgungnetzes oder der Last kann es dabei notwendig sein, die Last vom Versorgungsnetz (elektrisch) zu trennen. Beispielsweise weist das Versorgungsnetz eine Anzahl an Gleichstromnetzen und/oder Wechselstromnetzen auf, wobei jedes der Gleichstromnetze und der Wechselstromnetze einen sogenannten Versorgungszweig bilden. Soll die Last allerdings dauerhaft betrieben werden, muss diese bei einem Ausfall des an diese angeschlossenen Versorgungszweigs des Versorgungsnetzes, also sofern dieser Versorgungszweigs keine elektrische Energie oder lediglich eine zum Betrieb der Last nicht ausreichende elektrische Energie bereitstellt, von diesem (ersten) Versorgungszweig auf einen anderen (zweiten) Versorgungszweig des Versorgungsnetz geschaltet werden. Beispielsweise wird die Last bei Ausfall eines mit der Last verbundenen Wechselstromnetz (AC-Versorgungszweig) für eine Notversorgung auf einen Gleichstromnetz (DC-Versorgungszweig) geschaltet.In the event of a fault in the supply network or the load, it may be necessary to (electrically) disconnect the load from the supply network. For example, the supply network has a number of direct current networks and/or alternating current networks, each of the direct current networks and the alternating current networks forming a so-called supply branch. However, if the load is to be operated permanently, it must be switched from this (first) supply branch to another in the event of a failure of the supply branch of the supply network connected to it, i.e. if this supply branch does not provide any electrical energy or only insufficient electrical energy to operate the load (second) supply branch of the supply network. For example, if an alternating current network (AC supply branch) connected to the load fails, the load is switched to a direct current network (DC supply branch) for emergency supply.
Beispielsweise ist die Last mittels eines Netzteils an das Versorgungsnetz angeschlossen. Dieses weist typischerweise einen Puffer, beispielsweise Kondensatoren auf, welche bei einem Ausfall des an die Last angeschlossenen Versorgungszweigs für eine vergleichsweise kurze, auch als Überbrückungszeit bezeichnete, Zeitdauer ausreichend elektrische Energie zum Betrieb der Last zur Verfügung stellen. Die Überbrückungszeit beträgt dabei etwa 10 ms (Millisekunden).For example, the load is connected to the supply network using a power supply unit. This typically has a buffer, for example capacitors which, in the event of a failure of the supply branch connected to the load, provide sufficient electrical energy to operate the load for a comparatively short period of time, also known as the bridging time. The bridging time is around 10 ms (milliseconds).
Um die Last zwischen zwei Versorgungszweigen des Versorgungsnetzes zu schalten, können mechanische Schalter verwendet werden. Allerdings ist für das Schalten solcher mechanischen Schalter eine vergleichsweise lange Zeitdauer notwendig, welche typischerweise länger ist als die mittels des Puffers des Netzteils realisierbare Überbrückungszeit. Infolge dessen wird die Last beispielsweise nicht ausreichend mit elektrischer Energie versorgt, so dass diese nicht zuverlässig betrieben oder sogar deren Betrieb vollständig unterbrochen werden kann.Mechanical switches can be used to switch the load between two supply branches of the supply network. However, switching such mechanical switches requires a comparatively long period of time, which is typically longer than the bridging time that can be achieved using the buffer of the power supply. As a result, for example, the load is not sufficiently supplied with electrical energy, so that it cannot be operated reliably or its operation can even be completely interrupted.
Alternativ werden Halbleiterschalter zum Schalten der Last zwischen zwei Versorgungszweigen herangezogen. Bei diesen erfolgt allerdings keine galvanische Trennung des entsprechenden Versorgungszweiges von der Last. Allerdings ist eine galvanische Trennung für manche Anwendungen, insbesondere aufgrund von sicherheitstechnischen Vorgaben, erforderlich, so dass diese Halbleiterschalter nicht verwendet werden können.Alternatively, semiconductor switches are used to switch the load between two supply branches. However, with these there is no galvanic isolation of the corresponding supply branch from the load. However, galvanic isolation is required for some applications, particularly due to safety requirements, so these semiconductor switches cannot be used.
Aus der
In der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Schaltvorrichtung anzugeben. Insbesondere sollen dabei mittels der Schaltvorrichtung ein Schalten einer Last und/oder ein Schalten der Last zwischen mindestens zwei Versorgungszweigen eines Versorgungsnetzes möglichst schnell erfolgen.The invention is based on the object of specifying a suitable switching device. In particular, the switching device should be used to switch a load and/or switch the load between at least two supply branches of a supply network as quickly as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Advantageous developments and refinements are the subject of the subclaims.
Die Schaltvorrichtung weist hierzu einen um eine Drehachse rotatorisch verstellbaren, also drehbaren, Drehzylinder auf. Zum Drehverstellen des Drehzylinders weist die Schaltvorrichtung des Weiteren einen mit diesem gekoppelten Aktor (Aktuator) auf. Vorzugsweise ist der Drehzylinder dabei hohlzylindrisch ausgebildet, so dass dessen Trägheitsmoment möglichst gering ist.For this purpose, the switching device has a rotary cylinder that is rotatable, i.e. rotatable, about an axis of rotation. To adjust the rotation of the rotary cylinder, the switching device also has an actuator (actuator) coupled to it. The rotary cylinder is preferably designed as a hollow cylindrical so that its moment of inertia is as low as possible.
Dabei ist im Drehzylinder eine erste Kontaktbrücke aufgenommen, welche bezüglich des Drehzylinders rotationsfest ist. An den Enden der Kontaktbrücke ist jeweils ein auch als Kontaktstück bezeichneter Kontakt angeordnet. Insbesondere ist der Kontakt am jeweiligen Ende befestigt. Beispielsweise ist der Kontakt hierzu an das jeweilige Ende genietet, geschweißt oder gelötet. Die Kontakte sitzen in einer jeweiligen Aussparung der Mantelfläche des Drehzylinders ein und ragen über die Mantelfläche, insbesondere in einer zur Drehachse senkrechten Radialrichtung, hinaus. Vorzugsweise sind die Aussparungen dabei in einer Gegenüberstellung im Drehzylinder angeordnet. Mit anderen Worten sind die Aussparungen vorzugsweise auf einer gemeinsamen Geraden angeordnet, welche senkrecht zur Drehachse angeordnet ist und durch diese verläuft.A first contact bridge is accommodated in the rotary cylinder, which is rotationally fixed with respect to the rotary cylinder. A contact, also known as a contact piece, is arranged at the ends of the contact bridge. In particular, the contact is attached at the respective end. For example, the contact is riveted, welded or soldered to the respective end. The contacts sit in a respective recess in the lateral surface of the rotary cylinder and protrude beyond the lateral surface, in particular in a radial direction perpendicular to the axis of rotation. The recesses are preferably arranged in a juxtaposition in the rotary cylinder. In other words, the recesses are preferably arranged on a common straight line which is arranged perpendicular to the axis of rotation and runs through it.
Weiterhin weist die Schaltvorrichtung eine Aufnahme für den Drehzylinder auf. Diese ist dabei als ein separates Teil in einem Gehäuse der Schaltvorrichtung eingebracht oder vorzugsweise in das Gehäuse integriert, insbesondere an dieses angeformt.Furthermore, the switching device has a receptacle for the rotary cylinder. This is introduced as a separate part in a housing of the switching device or is preferably integrated into the housing, in particular molded onto it.
In der Aufnahme ist eine Anzahl an Gegenkontakten (Gegenkontaktstücken) derart angeordnet, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders in eine entsprechende Drehposition (Winkelposition) zwei der Gegenkontakte mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte elektrisch getrennt sind. Die Anzahl an Gegenkontakte umfasst somit zwei Gegenkontakte oder mehr als zwei Gegenkontakte. Also sind in der Aufnahme mindestens zwei Gegenkontakte angeordnet. Zusammenfassend sind zwei der Gegenkontakt bzw., sofern lediglich zwei Gegenkontakte vorhanden sind, die beiden Gegenkontakte in einer entsprechenden Drehposition mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch miteinander verbunden und in einer hierzu unterschiedlichen Drehposition elektrisch (galvanisch) voneinander getrennt.A number of counter-contacts (counter-contact pieces) are arranged in the receptacle in such a way that by rotating the rotary cylinder into a corresponding rotational position (angular position), two of the counter-contacts are electrically connected by means of the first contact bridge or the counter-contacts are electrically separated. The number of mating contacts therefore includes two mating contacts or more than two mating contacts. So there are at least two counter contacts in the recording arranged. In summary, two of the mating contacts or, if only two mating contacts are present, the two mating contacts are electrically connected to one another in a corresponding rotational position by means of the first contact bridge and are electrically (galvanically) separated from one another in a different rotational position.
Zum Schalten einer elektrischen Last an einem Versorgungsnetz, also zum Verbinden der Last mit dem Versorgungsnetz oder zum Trennen der Last vom Versorgungsnetz, ist dabei einer dieser beiden Gegenkontakte mit einem (ersten) Lastanschluss für die Last verbunden. Also ist dieser (lastseitige) Gegenkontakt zum Anschließen der Last und der andere (netzseitige) Gegenkontakt der beiden Gegenkontakte, insbesondere über einen zugeordneten Versorgungsnetzanschluss, zum Anschließen an das Versorgungsnetz vorgesehen.To switch an electrical load on a supply network, i.e. to connect the load to the supply network or to disconnect the load from the supply network, one of these two mating contacts is connected to a (first) load connection for the load. So this (load-side) mating contact is intended for connecting the load and the other (network-side) mating contact of the two mating contacts, in particular via an assigned supply network connection, is intended for connecting to the supply network.
Zusammenfassend wird zum Trennen der Last vom Versorgungsnetz der Drehzylinder derart gedreht (drehverstellt), dass die entsprechenden Gegenkontakte nicht weiter mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch verbunden, also galvanisch voneinander getrennt sind. Vorteilhaft ist aufgrund der galvanischen Trennung ist ein vergleichsweise sicheres Trennen der Last vom Versorgungsnetz realisiert. Entsprechend wird zum Verbinden der Last mit dem Versorgungsnetz der Drehzylinder derart gedreht (drehverstellt), dass die entsprechenden Gegenkontakte mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch verbunden sind. Vorteilhaft erfolgt das Schalten der elektrischen Last anhand der Drehverstellung des Drehzylinders vergleichsweise schnell.In summary, to disconnect the load from the supply network, the rotary cylinder is rotated (rotatably adjusted) in such a way that the corresponding mating contacts are no longer electrically connected by means of the first contact bridge, i.e. are galvanically separated from one another. It is advantageous due to the galvanic isolation that the load can be disconnected from the supply network in a comparatively safe manner. Accordingly, to connect the load to the supply network, the rotary cylinder is rotated (rotatably adjusted) in such a way that the corresponding mating contacts are electrically connected by means of the first contact bridge. Advantageously, the switching of the electrical load takes place comparatively quickly based on the rotational adjustment of the rotary cylinder.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind zum Schalten des ersten Lastanschlusses von einem ersten Versorgungszweig auf einen zweiten Versorgungszweig des Versorgungsnetzes für jeden der Versorgungszweige jeweils ein lastseitiger erster Gegenkontakt und ein dem jeweiligen Versorgungszweig zugeordneter erster Gegenkontakt vorgesehen. Die Anzahl an Gegenkontakten umfasst die ersten Gegenkontakte. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.According to an advantageous development, for switching the first load connection from a first supply branch to a second supply branch of the supply network, a load-side first mating contact and a first mating contact assigned to the respective supply branch are provided for each of the supply branches. The number of mating contacts includes the first mating contacts. This aspect represents an independent invention.
Das Schalten des für die Last vorgesehenen ersten Lastanschlusses vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig ist durch eine Drehverstellung der ersten Kontaktbrücke bewirkt. Dabei wird aufgrund der Drehverstellung der netzseitige erste Gegenkontakt des ersten Versorgungszweigs vom lastseitigen ersten Gegenkontakt elektrisch getrennt und der netzseitige erste Gegenkontakt des zweiten Versorgungszweig mittels der ersten Kontaktbrücke mit dem anderen lastseitigen ersten Gegenkontakt elektrisch verbunden.The switching of the first load connection provided for the load from the first supply branch to the second supply branch is effected by a rotational adjustment of the first contact bridge. Due to the rotational adjustment, the network-side first mating contact of the first supply branch is electrically separated from the load-side first mating contact and the network-side first mating contact of the second supply branch is electrically connected to the other load-side first mating contact by means of the first contact bridge.
Analoges gilt für das Schalten des ersten Lastanschlusses vom zweiten Versorgungszweig auf den ersten Versorgungszweig.The same applies to switching the first load connection from the second supply branch to the first supply branch.
Zusammenfassend ist auf diese Weise der erste Lastanschluss mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Versorgungszweig verbindbar, so dass dort ein entsprechendes elektrisches Potential anliegt. Diese Ausgestaltung der Schaltvorrichtung wird insbesondere dann herangezogen, sofern die beiden Versorgungsnetze das gleiche Bezugspotential, insbesondere Masse, aufweisen und dieses an der Last anliegt.In summary, in this way the first load connection can be connected to the first or second supply branch, so that a corresponding electrical potential is present there. This configuration of the switching device is used in particular if the two supply networks have the same reference potential, in particular ground, and this is applied to the load.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist zum Schalten eines für die Last vorgesehenen zweiten Lastanschlusses vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig des Versorgungsnetzes eine zweite Kontaktbrücke vorgesehen. Die Last ist dabei zwischen den ersten Lastanschluss und den zweiten Lastanschluss und somit zwischen die erste Kontaktbrücke und die zweite Kontaktbrücke schaltbar und zweckmäßigerweise auch geschaltet. So ist eine der Kontaktbrücken der Last vorgeschaltet und die andere der Kontaktbrücken der Last nachgeschaltet.According to an advantageous development, a second contact bridge is provided for switching a second load connection provided for the load from the first supply branch to the second supply branch of the supply network. The load can be switched and expediently also switched between the first load connection and the second load connection and thus between the first contact bridge and the second contact bridge. One of the contact bridges is connected upstream of the load and the other of the contact bridges is connected downstream of the load.
Weiterhin sind für jeden der Versorgungszweige jeweils ein lastseitiger zweiter Gegenkontakt und ein dem jeweiligen Versorgungszweig zugeordneter netzseitiger zweiter Gegenkontakt vorgesehen. Dabei ist die zweite Kontaktbrücke rotationsfest bezüglich des Drehzylinders, mit anderen Worten dreht die zweite Kontaktbrücke um den gleichen Winkel und um die gleiche Drehachse wie der Drehzylinder bei dessen Drehverstellung. Die Anzahl an Gegenkontakten umfasst die zweiten Gegenkontakte.Furthermore, a load-side second mating contact and a network-side second mating contact assigned to the respective supply branch are provided for each of the supply branches. The second contact bridge is rotationally fixed with respect to the rotary cylinder, in other words, the second contact bridge rotates at the same angle and about the same axis of rotation as the rotary cylinder when adjusting its rotation. The number of mating contacts includes the second mating contacts.
In analoger Weise zum Schalten des ersten Lastanschlusses vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig ist das Schalten des zweiten Lastanschlusses vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig durch eine Drehverstellung der zweiten Kontaktbrücke bewirkt. Also wird aufgrund der Drehverstellung des Drehzylinders - und somit der zweiten Kontaktbrücke - der netzseitige zweite Gegenkontakt des erste Versorgungszweigs vom lastseitigen Gegenkontakt elektrisch getrennt und der netzseitige zweite Gegenkontakt des zweiten Versorgungszweig mittels der zweiten Kontaktbrücke mit dem anderen lastseitigen zweiten Gegenkontakt elektrisch verbunden. Vorteilhaft erfolgt das Schalten des ersten Lastanschlusses für die elektrische Last vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig oder umgekehrt anhand der Drehverstellung des Drehzylinders ersten vergleichsweise schnell. Beispielsweise beträgt eine hierzu notwendige Schaltzeit weniger als 5 ms (Millisekunden). Insbesondere ist es somit ermöglicht, den ersten Lastanschluss vor Ablauf der eingangs dargelegten Überbrückungszeit zu schalten.In an analogous manner to switching the first load connection from the first supply branch to the second supply branch, the switching of the second load connection from the first supply branch to the second supply branch is effected by a rotational adjustment of the second contact bridge. Therefore, due to the rotational adjustment of the rotary cylinder - and thus the second contact bridge - the network-side second mating contact of the first supply branch is electrically separated from the load-side mating contact and the network-side second mating contact of the second supply branch is electrically connected to the other load-side second mating contact by means of the second contact bridge. Advantageously, the switching of the first load connection for the electrical load from the first supply branch to the second supply branch or vice versa takes place comparatively quickly based on the rotational adjustment of the first rotary cylinder. For example, the switching time required for this is less than 5 ms (milliseconds). In particular, it is thus possible to switch the first load connection before the bridging time set out at the beginning has expired.
Zusammenfassend ist die Last zum Anschluss zwischen der ersten und der zweiten Kontaktbrücke vorgesehen.In summary, the load is intended for connection between the first and second contact bridges.
Aufgrund der zueinander rotationsfesten Anordnung der ersten und der zweiten Kontaktbrücke werden sowohl der erste Lastanschluss als auch der zweite Lastanschluss zusammen, also synchron, vom ersten Versorgungszweig auf den zweiten Versorgungszweig oder umgekehrt geschaltet. Weiterhin ist es somit besonders vorteilhafterweise ermöglicht, die Last zwischen einem als Gleichstromnetz ausgebildeten ersten Versorgungszweig und einem als Wechselstromnetz ausgebildeten zweiten Versorgungszweig oder zwischen zwei Wechselstromnetzen oder zwischen zwei Gleichstromnetzen mit unterschiedlichen Bezugspotentialen zu schalten.Due to the mutually rotationally fixed arrangement of the first and second contact bridges, both the first load connection and the second load connection are switched together, i.e. synchronously, from the first supply branch to the second supply branch or vice versa. Furthermore, it is thus particularly advantageously possible to switch the load between a first supply branch designed as a direct current network and a second supply branch designed as an alternating current network or between two alternating current networks or between two direct current networks with different reference potentials.
Beispielsweise können in analoger Weise weitere Versorgungszweige des Versorgungsnetzes an die Last geschaltet werden. Insbesondere weist die Schaltvorrichtung hierfür eine oder mehrere weitere Kontaktbrücken auf, welche in zumindest einem weiteren Drehzylinder rotationsfest zur ersten Kontaktbrücke aufgenommen sind.For example, additional supply branches of the supply network can be connected to the load in an analogous manner. In particular, the switching device has one or more further contact bridges for this purpose, which are accommodated in at least one further rotary cylinder in a rotationally fixed manner with respect to the first contact bridge.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltvorrichtung sind sowohl die erste Kontaktbrücke als auch die zweite Kontaktbrücke im Drehzylinder aufgenommen, wobei zwischen der ersten Kontaktbrücke und der zweiten Kontaktbrücke ein Zylinderzwischenboden des Drehzylinders angeordnet ist, und wobei die erste Kontaktbrücke und die zweite Kontaktbrücke, geeigneterweise um 90°, bezüglich der Drehachse zueinander verdreht angeordnet sind. Dabei sind der Zylinderzwischenboden sowie die Mantelfläche des Drehzylinders vorzugsweise aus einem elektrisch isolierend wirkenden Material gebildet. Aufgrund der Aufnahme der beiden Kontaktbrücken in den Drehzylinder sind die beiden Kontaktbrücken vorteilhaft bauraumsparend angeordnet. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.According to an advantageous embodiment of the switching device, both the first contact bridge and the second contact bridge are accommodated in the rotary cylinder, an intermediate cylinder base of the rotary cylinder being arranged between the first contact bridge and the second contact bridge, and the first contact bridge and the second contact bridge, suitably at 90 ° , are arranged rotated relative to the axis of rotation. The intermediate cylinder base and the lateral surface of the rotary cylinder are preferably formed from an electrically insulating material. Due to the inclusion of the two contact bridges in the rotary cylinder, the two contact bridges are advantageously arranged to save space. This aspect represents an independent invention.
Alternativ hierzu weist die Schaltvorrichtung hierzu zwei separate Drehzylinder auf, wobei die beiden Drehzylinder zueinander rotationsfest sind.Alternatively, the switching device has two separate rotary cylinders, the two rotary cylinders being rotationally fixed to one another.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die ersten Gegenkontakte und die zweiten Gegenkontakte in zueinander parallelen und beabstandeten Ebenen angeordnet, welche senkrecht zur Drehachse orientiert sind. Zweckmäßig ist in den beiden Ebenen jeweils die entsprechende Kontaktbrücke angeordnet. Somit ist eine unbeabsichtigte Kontaktierung der ersten Kontaktbrücke mit den zweiten Gegenkontakten bzw. der zweiten Kontaktbrücke mit den ersten Gegenkontakten vermieden.According to an expedient embodiment, the first mating contacts and the second mating contacts are arranged in mutually parallel and spaced planes, which are oriented perpendicular to the axis of rotation. The corresponding contact bridge is expediently arranged in each of the two levels. This avoids unintentional contacting of the first contact bridge with the second mating contacts or of the second contact bridge with the first mating contacts.
Bei der Anordnung der ersten Kontaktbrücke, der zweiten Kontaktbrücke und ggf. weiterer Kontaktbrücken in zueinander parallelen und beabstandeten Ebenen ist es auch ermöglicht, dreiphasig, wobei beispielsweise ein Nullleiter mittels einer der Kontaktbrücken geschaltet wird, oder alternativ mehrere Lasten analog zu der oben dargestellten Weise zu Schalten.When arranging the first contact bridge, the second contact bridge and possibly further contact bridges in mutually parallel and spaced planes, it is also possible to have three-phase, for example a neutral conductor using a the contact bridges are switched, or alternatively several loads can be switched analogously to the manner shown above.
Zweckmäßigerweise weisen die Gegenkontakte einen äquidistanten Winkelabstand bezüglich der Drehachse zueinander auf. Bei zwei Versorgungszweigen, denen jeweils vier Gegenkontakten zugeordnet sind, beträgt der Winkelabstand der Gegenkontakte also 45°.The counter contacts expediently have an equidistant angular distance from one another with respect to the axis of rotation. For two supply branches, each of which is assigned four mating contacts, the angular distance between the mating contacts is 45°.
Ist eine Schaltung der Last zwischen mehr als zwei Versorgungszweigen vorgesehen, so beträgt der Abstand der Gegenkontakte 90° dividiert durch die Anzahl der Versorgungszweige.If the load is to be switched between more than two supply branches, the distance between the mating contacts is 90° divided by the number of supply branches.
Der Aktor weist einen rotationsfest mit dem Drehzylinder gekoppelten und um die Drehachse drehbaren Dauermagneten sowie eine Spule auf. Die Spule ist dabei zweckmäßigerweise auf der dem Drehzylinder abgewandten Seite des Dauermagneten angeordnet. Die Spule dient der Erzeugung eines eine Rotation des Drehzylinders bewirkenden Magnetfeldes. Der Dauermagnet ist dabei scheibenförmig ausgebildet und erstreckt sich in einer senkrecht zur Drehachse orientierten Ebene. Weiterhin ist der Dauermagnet zweckmäßigerweise kreisförmig ausgebildet.The actuator has a permanent magnet that is coupled in a rotationally fixed manner to the rotary cylinder and can be rotated about the axis of rotation, as well as a coil. The coil is expediently arranged on the side of the permanent magnet facing away from the rotating cylinder. The coil is used to generate a magnetic field that causes the rotating cylinder to rotate. The permanent magnet is disc-shaped and extends in a plane oriented perpendicular to the axis of rotation. Furthermore, the permanent magnet is expediently designed to be circular.
Vorzugsweise erstreckt sich die Spulenachse senkrecht zur Drehachse. Zudem umfasst die Spule geeigneterweise einen weichmagnetischen Kern, an dessen beiden Enden jeweils einen Polschuh mit einer zum Dauermagneten parallel orientierten (Magnetpol-)Fläche angeordnet ist.Preferably, the coil axis extends perpendicular to the axis of rotation. In addition, the coil suitably comprises a soft magnetic core, at both ends of which a pole piece with a (magnetic pole) surface oriented parallel to the permanent magnet is arranged.
Weiterhin weist der Dauermagnet zwei, insbesondere halbkreisförmige, Sektoren auf, wobei die magnetische Polarisation der beiden Sektoren in bzw. entgegen einer parallel der Axialrichtung gerichtet ist. Dabei sind die Sektoren bezüglich der Drehachse vorzugsweise derart angeordnet, dass die Drehachse in einer gedachten Trennebene zwischen den Sektoren verläuft.Furthermore, the permanent magnet has two, in particular semicircular, sectors, the magnetic polarization of the two sectors being directed in or against one parallel to the axial direction. The sectors are preferably arranged with respect to the axis of rotation in such a way that the axis of rotation runs in an imaginary separating plane between the sectors.
Zweckmäßig ist der Dauermagnet mittels eines Halteelements rotationsfest mit dem Drehzylinder gekoppelt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Halteelement eine Abdeckung auf, welche auf der der Spule abgewandten Seite des Dauermagneten angeordnet ist und diese Seite des Dauermagneten zumindest teilweise überdeckt. Die Abdeckung oder alternativ das gesamte Halteelement ist dabei aus einem weichmagnetischen Material gebildet. Dieser Aspekt stellt ebenfalls eine eigenständige Erfindung dar. Auf diese Weise ist das magnetische Feld mittels der Abdeckung im Bereich des Dauermagneten geführt und/oder eine Aufnahme des magnetischen Flusses durch die Abdeckung ist verbessert. Dies erleichtert vorteilhaft die Verdrängung des magnetischen Feldes des Dauermagneten bei Bestromung der Spule. Die damit bewirkte Drehbewegung des Dauermagneten und somit des Drehzylinders erfolgt auf diese Weise vergleichsweise effizient und/oder die Drehung erfolgt vergleichsweise schnell, also mit einer vergleichsweise hohen Drehgeschwindigkeit.The permanent magnet is expediently coupled to the rotary cylinder in a rotationally fixed manner by means of a holding element. According to an advantageous development, the holding element has a cover which is arranged on the side of the permanent magnet facing away from the coil and at least partially covers this side of the permanent magnet. The cover or alternatively the entire holding element is made of a soft magnetic material. This aspect also represents an independent invention. In this way, the magnetic field is guided in the area of the permanent magnet by means of the cover and/or absorption of the magnetic flux through the cover is improved. This advantageously facilitates the displacement of the magnetic field of the permanent magnet when the coil is energized. The resulting rotational movement of the permanent magnet and thus of the rotary cylinder takes place comparatively efficiently and/or the rotation takes place comparatively quickly, i.e. at a comparatively high rotational speed.
Die Führung des magnetischen Feldes im Bereich des Dauermagneten und/oder die Aufnahme des magnetischen Flusses des magnetischen Feldes zur Ermöglichung einer vergleichsweise schnellen Feldverdrängung bei der Bestromung der Spule sind somit weiter verbessert.The guidance of the magnetic field in the area of the permanent magnet and/or the absorption of the magnetic flux of the magnetic field to enable a comparatively rapid field displacement when energizing the coil are thus further improved.
Zweckmäßigerweise ist die Abdeckung möglichst flach bezüglich einer Richtung entlang der Drehachse. Mit anderen Worten weist die Abdeckung eine möglichst geringe Ausdehnung in Axialrichtung auf. Insbesondere beträgt die Ausdehnung in Axialrichtung weniger als die Hälfte der Ausdehnung senkrecht zur Drehachse, beispielsweise weniger als der Radius sofern die Abdeckung kreisförmig ausgebildet ist. Somit ist deren Trägheitsmoment vergleichsweise gering. Dabei ist deren Ausdehnung allerdings so groß gewählt, dass eine ausreichende Aufnahme des magnetischen Flusses für die Drehverstellung realisierbar istThe cover is expediently as flat as possible with respect to a direction along the axis of rotation. In other words, the cover has the smallest possible extent in the axial direction. In particular, the extent in the axial direction is less than half of the extent perpendicular to the axis of rotation, for example less than the radius if the cover is circular. Therefore, their moment of inertia is comparatively low. However, their extent is chosen to be so large that sufficient absorption of the magnetic flux for the rotational adjustment can be achieved
Beispielsweise ist die Abdeckung stufenförmig, kegelförmig, oder halbkugelförmig. Vorzugsweise nimmt dabei die Ausdehnung der Abdeckung zur Drehachse hin zu. Somit ist das Trägheitsmoment des Halteelements vergleichsweise gering und die Führung des magnetischen Feldes verbessert.For example, the cover is step-shaped, conical, or hemispherical. Preferably, the extent of the cover increases towards the axis of rotation. The moment of inertia of the holding element is therefore comparatively low and the guidance of the magnetic field is improved.
In zweckmäßiger Ausgestaltung ist die Drehbewegung des Halteelements in beide Drehrichtungen um die Drehachse begrenzt. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar. Bevorzugt ist dabei bei einer (ersten Endposition) Drehposition des Drehzylinders, welcher einer maximal möglichen Auslenkung bzw. Drehverstellung in einer der beiden Drehrichtungen entspricht, mittels der ersten Kontaktbrücke der lastseitig erste Gegenkontakt mit dem netzseitigen ersten Gegenkontakt für den ersten Versorgungszweig verbunden. Bei einer (zweiten Endposition) Drehposition des Drehzylinders, welcher einer maximal möglichen Auslenkung bzw. Drehverstellung in der anderen der beiden Drehrichtungen entspricht, ist mittels der ersten Kontaktbrücke der andere der lastseitigen ersten Gegenkontakte mit dem anderen der netzseitigen ersten Gegenkontakt für den zweiten Versorgungszweig verbunden.In an expedient embodiment, the rotational movement of the holding element is limited in both directions of rotation about the axis of rotation. This aspect represents an independent invention. Preferably, in a (first end position) rotational position of the rotary cylinder, which corresponds to a maximum possible deflection or rotational adjustment in one of the two directions of rotation, the first counter-contact on the load side is connected to the first counter-contact on the network side by means of the first contact bridge connected to the first supply branch. At a (second end position) rotational position of the rotary cylinder, which corresponds to a maximum possible deflection or rotational adjustment in the other of the two directions of rotation, the other of the load-side first mating contacts is connected to the other of the network-side first mating contact for the second supply branch by means of the first contact bridge.
Analoges gilt für die zweiten Gegenkontakte und die zweite Kontaktbrücke.The same applies to the second mating contacts and the second contact bridge.
Zur Begrenzung der Drehbewegung des Halteelements weist dessen Abdeckung gemäß einer geeigneten Ausgestaltung eine, insbesondere bezüglich der Drehachse kreissegmentförmige, (Abdeckungs-)Aussparung auf, wobei bei einer Drehung des Halteelements die die Abdeckungs-Aussparung in Drehrichtung begrenzenden Wände der Abdeckungs-Aussparung einen Anschlag für ein Anschlagelement bilden. Vorzugsweise ist das Anschlagelement an einem das Halteelement aufnehmenden Gehäuse angeordnet, insbesondere angeformt. Beispielsweise ist das Anschlagelement bolzenartig und erstreck sich parallel zu Drehachse. Alternativ ist das Anschlagelement keilförmig ausgebildet und greift in Radialrichtung in die Abdeckungs-Aussparung ein.To limit the rotational movement of the holding element, according to a suitable embodiment, its cover has a (cover) recess, in particular in the shape of a segment of a circle with respect to the axis of rotation, whereby when the holding element rotates, the walls of the cover recess that delimit the cover recess in the direction of rotation provide a stop for form a stop element. Preferably, the stop element is arranged, in particular integrally formed, on a housing that accommodates the holding element. For example, the stop element is bolt-like and extends parallel to the axis of rotation. Alternatively, the stop element is wedge-shaped and engages in the cover recess in the radial direction.
Zweckmäßigerweise sind die Wände derart angeordnet, dass der maximal mögliche Drehwinkel zwischen der ersten Endposition und der zweiten Endposition, also zwischen den maximal möglichen Auslenkungen des Halteelements der beiden Drehrichtungen, den Winkelabständen der netzseitigen ersten Gegenkontakte bzw. der netzseitigen zweiten Gegenkontakte zueinander bezüglich der Drehachse entspricht.The walls are expediently arranged in such a way that the maximum possible angle of rotation between the first end position and the second end position, i.e. between the maximum possible deflections of the holding element in the two directions of rotation, corresponds to the angular distances of the network-side first mating contacts or the network-side second mating contacts from one another with respect to the axis of rotation .
Weiterhin ist die Aussparung bevorzugt derart angeordnet, dass die senkrecht zum Dauermagneten orientierte Trennebene der Sektoren des Dauermagneten zwischen den Wänden verläuft. Somit wird nach einer erfolgten Drehverstellung des Halteelements, entsprechend welcher die Trennebene der Sektoren gegen eine mittels der Achse des Spulenkerns und der Drehachse aufgespannten Ebene zu einer der Wände hin verdreht angeordnet ist, aufgrund einer Wechselwirkung des Dauermagneten mit dem Spulenkern und den daran angeordneten Polschuh, der Dauermagnet selbsttätig gegen diese Wand gedrückt und vorteilhaft stabil gegen eine undefinierte, insbesondere nicht durch eine Bestromung der Spule bewirkte, Drehverstellung gehalten.Furthermore, the recess is preferably arranged such that the parting plane of the sectors of the permanent magnet, which is oriented perpendicular to the permanent magnet, runs between the walls. Thus, after a rotational adjustment of the holding element, according to which the parting plane of the sectors is arranged rotated towards one of the walls relative to a plane spanned by the axis of the coil core and the axis of rotation, due to an interaction of the permanent magnet with the coil core and the pole piece arranged thereon, the permanent magnet is automatically pressed against this wall and is advantageously held stably against an undefined rotational adjustment, in particular not caused by energizing the coil.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist dass die Spule des Aktors eine Induktivität kleiner als 0,5 mH (MilliHenry), insbesondere kleiner als 0,2 mH und/oder einen ohmschen Widerstand kleiner als 0,5 Ohm, insbesondere kleiner 0,1 Ohm auf. Auf diese Weise ist ein vergleichsweise schneller Anstieg eines Spulenstromes und somit ein vergleichsweise schneller Anstieg der Feldstärke des bei der Bestromung der Spule von dieser erzeugten Magnetfeldes ermöglicht. Die Drehbewegung des Dauermagneten und entsprechend des Drehzylinders mit dem darin aufgenommenen Kontaktbrücken erfolgt somit vergleichsweise schnell. Insbesondere ist es auf diese Weise ermöglicht, die jeweiligen Lastanschlüsse zwischen dem ersten Versorgungszweig und dem zweiten Versorgungszweig, also vom ersten auf den zweiten Versorgungszweig oder umgekehrt, vor einem Ablauf der eingangs erwähnten Übergangszeit zu schalten. Insbesondere beträgt eine zum Schalten notwendige Zeit 5 ms oder weniger, so dass besonders vorteilhaft die Last bei einem Ausfall des mit diesem verbundenen Versorgungszweig ohne Beeinträchtigung des Betriebs der Last auf den jeweils anderen Versorgungszweig geschaltet werden kann und zweckmäßigerweise auch wird.According to an expedient embodiment, the coil of the actuator has an inductance of less than 0.5 mH (MilliHenry), in particular less than 0.2 mH and/or an ohmic resistance of less than 0.5 ohm, in particular less than 0.1 ohm. In this way, a comparatively rapid increase in a coil current and thus a comparatively rapid increase in the field strength of the magnetic field generated by the coil when it is energized is made possible. The rotational movement of the permanent magnet and correspondingly of the rotary cylinder with the contact bridges accommodated therein takes place comparatively quickly. In particular, this makes it possible to switch the respective load connections between the first supply branch and the second supply branch, i.e. from the first to the second supply branch or vice versa, before the transition time mentioned at the beginning has expired. In particular, a time required for switching is 5 ms or less, so that in the event of a failure of the supply branch connected to it, the load can and expediently is switched to the other supply branch without affecting the operation of the load.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Kontaktbrücke und/oder die zweite Kontaktbrücke als eine Blattfeder ausgebildet, sodass die an deren Enden befestigten Kontakte federelastisch in Radialrichtung verstellbar sind. Auf diese Weise ist ein Anpressdruck der Kontakte an die Gegenkontakte erhöht und eine vergleichsweise zuverlässige elektrische Kontaktierung realisiert. Dabei dient die Mantelfläche des Drehzylinders als ein Anschlag für die Blattfeder, so dass die Verstellung der Kontakte in Radialrichtung begrenzt ist.According to an advantageous embodiment, the first contact bridge and/or the second contact bridge are designed as a leaf spring, so that the contacts attached to their ends are resiliently adjustable in the radial direction. In this way, the contact pressure of the contacts on the mating contacts is increased and a Comparatively reliable electrical contacting is realized. The lateral surface of the rotary cylinder serves as a stop for the leaf spring, so that the adjustment of the contacts in the radial direction is limited.
Geeigneter Weise sind die Kontaktbrücken Omega-förmig. Mit anderen Worten weisen diese eine Kreisbogenform auf, wobei an den Enden der Kreisbogenform außenseitig und im Wesentlichen konzentrisch bezüglich dieser verlaufende Flügel angeformt sind.The contact bridges are suitably omega-shaped. In other words, they have a circular arc shape, with wings running on the outside of the circular arc shape being formed essentially concentrically with respect to this shape.
Beispielsweise sind die Kontaktbrücken aus einer Kupferlegierung, insbesondere einer Kupfer-Beryllium-Legierung wie CuBe, CuBe2 gebildet. Diese Materialien weisen vorteilhaft ein vergleichsweise hohe Federelastizität auf.For example, the contact bridges are made of a copper alloy, in particular a copper-beryllium alloy such as CuBe, CuBe 2 . These materials advantageously have a comparatively high spring elasticity.
Die Gegenkontakte und/oder die Kontakte sind beispielsweise aus Silber (Ag), oder aus einer Silber aufweisenden Legierung, insbesondere AgSnO oder AgCdO gebildet. Diese Materialien weisen eine vergleichsweise hohe elektrische Leitfähigkeit auf.The mating contacts and/or the contacts are formed, for example, from silver (Ag) or from an alloy containing silver, in particular AgSnO or AgCdO. These materials have a comparatively high electrical conductivity.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die erste Kontaktbrücke und/oder die zweite Kontaktbrücke jeweils zwei Schlitze aufweist, welche sich jeweils unter Bildung von entsprechenden Brückenschenkeln von den Enden der entsprechenden Kontaktbrücke ausgehend in einer Ebene senkrecht zur Drehachse erstrecken. Dabei ist an jedem der Brückenschenkel jeweils ein Kontakt angeordnet. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.According to an advantageous development, the first contact bridge and/or the second contact bridge each have two slots, which each extend from the ends of the corresponding contact bridge in a plane perpendicular to the axis of rotation to form corresponding bridge legs. A contact is arranged on each of the bridge legs. This aspect represents an independent invention.
Auf diese Weise sind zwei, insbesondere unabhängig, voneinander federnd gehaltene Kontakte für einen Gegenkontakt vorgesehen. Somit ist ein Kontaktdruckausgleich verbessert.In this way, two, in particular independently, resiliently held contacts are provided for a mating contact. Contact pressure equalization is thus improved.
Geeigneterweise weist die Schaltvorrichtung weiterhin eine Hilfsfeder für die erste Kontaktbrücke oder für die zweite Hilfsbrücke, vorzugsweise jeweils eine Hilfsfeder für die erste Kontaktbrücke und für die zweite Kontaktbrücke, auf. Dabei beaufschlagt die Hilfsfeder die Enden der ersten Kontaktbrücke bzw. der zweiten Kontaktbrücke mit einer Federkraft in Radialrichtung, so dass ein Kontaktdruck des Kontaktes auf den jeweiligen Gegenkontakt weiter vergrößert ist. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.Suitably, the switching device further has an auxiliary spring for the first contact bridge or for the second auxiliary bridge, preferably an auxiliary spring for the first contact bridge and for the second contact bridge. The auxiliary spring acts on the ends of the first contact bridge or the second Contact bridge with a spring force in the radial direction, so that a contact pressure of the contact on the respective mating contact is further increased. This aspect represents an independent invention.
Insbesondere ist die Hilfsfeder an der entsprechenden Kontaktbrücke angeordnet oder vorzugsweise an diese gefügt. Hierzu weist die Hilfsfeder beispielsweise Nasen auf, welche in den Schlitzen der zugeordneten Kontaktbrücke aufgenommen sind. Vorzugsweise ist die Hilfsfeder weiterhin an den Enden der jeweiligen Kontaktbrücke stoffschlüssig, beispielsweise durch Löten oder Schweißen, befestigt.In particular, the auxiliary spring is arranged on the corresponding contact bridge or is preferably joined to it. For this purpose, the auxiliary spring has, for example, lugs which are accommodated in the slots of the associated contact bridge. Preferably, the auxiliary spring is further fastened to the ends of the respective contact bridge in a materially bonded manner, for example by soldering or welding.
In zweckmäßiger Ausgestaltung weist die Aufnahme, welche den Drehzylinder aufnimmt, radial einwärts, also zur Drehachse hin, gerichtete Rippen auf, in welchen die Gegenkontakte an deren der Drehachse zugewandten Seite angeordnet sind. In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Rippen der Aufnahme zur Drehachse hin gewölbt. Auf diese Weise wächst im Zuge der Drehverstellung der Druck des Kontaktes gegen die Rippe bzw. gegen den in dieser angeordneten Gegenkontakt vorteilhalft vergleichsweise gleichmäßig. Zudem wird der Drehzylinder bei dessen Drehung aufgrund des größer werdenden Drucks und einer damit einhergehenden Reibung zumindest geringfügig abgebremst.In an expedient embodiment, the receptacle, which accommodates the rotary cylinder, has ribs directed radially inwards, i.e. towards the axis of rotation, in which the mating contacts are arranged on the side facing the axis of rotation. In an advantageous embodiment, the ribs of the receptacle are curved towards the axis of rotation. In this way, in the course of the rotational adjustment, the pressure of the contact against the rib or against the counter contact arranged therein advantageously grows comparatively evenly. In addition, the rotating cylinder is at least slightly braked as it rotates due to the increasing pressure and the associated friction.
Die Schaltvorrichtung weist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ein käfigartiges Isolierelement mit axialen, also sich entlang der Drehachse erstreckenden, Streben auf. Zwischen den Streben sind die Rippen der Aufnahme angeordnet. Dieser Aspekt stellt eine eigenständige Erfindung dar.According to an advantageous embodiment, the switching device has a cage-like insulating element with axial struts, i.e. extending along the axis of rotation. The ribs of the receptacle are arranged between the struts. This aspect represents an independent invention.
Vorzugsweise weisen die Streben einen größeren Abstand zur Drehachse auf als die Rippen. Folglich ist bei der Drehbewegung des Drehzylinders ein Schleifen der Kontakte an den Streben vermieden. Vorzugsweise weisen die Streben eine vergleichsweise glatte Oberfläche auf, so dass, falls die Kontakte dennoch an den Streben schleifen, eine Reibung vergleichsweise klein ist.The struts are preferably at a greater distance from the axis of rotation than the ribs. As a result, the contacts on the struts are prevented from rubbing during the rotational movement of the rotary cylinder. The struts preferably have a comparatively smooth surface, so that if the contacts nevertheless rub against the struts, friction is comparatively small.
Zwischen dem Drehzylinder und den Rippen sowie zwischen dem Drehzylinder und den Streben ist dabei ein ringförmiger (Lösch-)Spalt gebildet. In zweckmäßiger Ausgestaltung beträgt dessen Spaltbreite, also dessen Ausdehnung in Radialrichtung zwischen 50 µm und 200 µm.An annular (extinguishing) gap is formed between the rotating cylinder and the ribs and between the rotating cylinder and the struts. In a practical way The gap width, i.e. its extent in the radial direction, is between 50 µm and 200 µm.
Bei Entstehung eines Lichtbogens, welcher insbesondere infolge der Trennung der elektrischen Verbindung einer der Kontaktbrücken von einem mit einem Gleichspannungsnetz verbundenen Gegenkontakt erzeugt wird, erstreckt sich der Lichtbogen aufgrund der vergleichsweise kleinen Spaltbreite über eine vergleichsweise große Fläche. Insbesondere ist der Lichtbogen aufgrund dessen gekühlt und erlischt vorteilhaft vergleichsweise schnell.When an arc occurs, which is generated in particular as a result of the separation of the electrical connection of one of the contact bridges from a mating contact connected to a DC voltage network, the arc extends over a comparatively large area due to the comparatively small gap width. In particular, the arc is cooled as a result and advantageously extinguishes comparatively quickly.
Weiterhin ist das Isolierelement gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung aus einem solchen Material ist, welches bei Einwirkung des gegebenenfalls beim Schalten entstehenden Lichtbogens ein Löschgas zum Löschen des Lichtbogens abgibt. Insbesondere ist hierfür Polyoxymethylen (POM) geeignet, welches zudem eine vergleichsweise glatte Oberfläche aufweist.Furthermore, according to an expedient embodiment, the insulating element is made of a material which, upon exposure to the arc that may arise during switching, releases an extinguishing gas to extinguish the arc. Polyoxymethylene (POM), which also has a comparatively smooth surface, is particularly suitable for this.
Beispielsweise ist die Schaltvorrichtung für ein Netzteil vorgesehen. Mit anderen Worten weist ein solches Netzteil vorteilhaft die Schaltvorrichtung in einer der oben dargelegten Varianten auf. Weiterhin ist die Schaltvorrichtung insbesondere für Spannungen bis 420 V bei Gleichspannung bzw. 320 V bei Wechselspannung und Ströme bis 26 A bei Gleichstrom und 25 A bei Wechselstrom dimensioniert. Beispielsweise wird das Netzteil in Datenkommunikationsanwendungen verwendet.For example, the switching device is intended for a power supply. In other words, such a power supply advantageously has the switching device in one of the variants set out above. Furthermore, the switching device is dimensioned in particular for voltages of up to 420 V for direct current or 320 V for alternating current and currents of up to 26 A for direct current and 25 A for alternating current. For example, the power supply is used in data communication applications.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- Fig. 1
- einen schematischen Schaltungsaufbau, wobei eine Last mittels einer Schaltvorrichtung zwischen zwei Versorgungszweigen eines Versorgungsnetzes schaltbar ist,
- Fig. 2
- die Schaltvorrichtung in einer perspektivischen Explosionsdarstellung, wobei die Schaltvorrichtung einen mittels eines Aktors um eine Drehachse drehantreibbaren Drehzylinder und eine Aufnahme für den Drehzylinder aufweist, wobei durch eine Drehung des Drehzylinders in der Aufnahme angeordnete Gegenkontakte mittels einer im Drehzylinder aufgenommenen ersten oder zweiten Kontaktbrücke elektrisch verbindbar sind,
- Fig. 3
- in einem Längsschnitt mit einer die Drehachse aufweisenden Schnittebene die Schaltvorrichtung, wobei der Aktor eine Spule sowie einen Dauermagneten aufweist, welcher mittels eines Halteelements starr mit dem Drehzylinder gekoppelt ist, wobei das Halteelement aus einem Weichmagnetischen Material gebildet ist,
- Fig. 4
- in einer perspektivischen Ansicht den Drehzylinder mit der darin aufgenommenen Omega-förmigen ersten Kontaktbrücke und der darin aufgenommenen Omega-förmigen zweiten Kontaktbrücke, wobei zwischen der ersten Kontaktbrücke ein Zylinderzwischenboden des Drehzylinders angeordnet ist,
- Fig. 5a
- in einer perspektivischen Ansicht die Aufnahme für den Drehzylinder, wobei die Aufnahme sich zur Drehachse hin erstreckende Rippen aufweist, an deren Innenseiten die Gegenkontakte angeordnet sind,
- Fig. 5b
- in einer perspektivischen Ansicht die Aufnahme gemäß der
Fig. 5a , wobei in der Aufnahme ein Isolierteil angeordnet ist, dessen Stege zwischen den Rippen der Aufnahme angeordnet sind, - Fig. 6a
- in einer perspektivischen Ansicht das am Dauermagneten rotationsfest angeordnete Halteelement, wobei das Halteelement eine Abdeckung aufweist, welche den Dauermagneten teilweise abdeckt, und wobei die Abdeckung eine kreissegmentförmige Abdeckungs-Aussparung aufweist,
- Fig. 6b
- in einer perspektivischen Ansicht den am Halteelement gehaltenen Dauermagneten, wobei die Spule auf der dem Halteelement abgewandten Seite des Dauermagneten angeordnet ist, und wobei eine Spulenachse der Spule parallel zum Dauermagneten verläuft,
- Fig. 7
- in einer perspektivischen Ansicht ein Gehäuse, in welchem das Halteelement drehbar gelagert ist, wobei das Gehäuse keilförmige Anschlagselemente für die Abdeckung-Aussparung aufweist,
- Fig. 8a
- schematisch einen Querschnitt der Schaltvorrichtung mit einer durch die erste Kontaktbrücke aufgespannten Schnittebene, wobei die Schaltvorrichtung für jeden der Versorgungszweige jeweils einen lastseitigen ersten Gegenkontakt und einen dem jeweiligen Versorgungszweig zugeordneten netzseitigen ersten Gegenkontakt aufweist, wobei einer der lastseitigen ersten Gegenkontakte mittels der ersten Kontaktbrücke elektrisch mit dem an den ersten Versorgungszweig angeschlossenen netzseitigen ersten Gegenkontakt verbunden ist,
- Fig. 8b
- schematisch einen Querschnitt der Schaltvorrichtung gemäß der Fig. 4a, wobei durch eine Rotation des Drehzylinders der andere der lastseitigen ersten Gegenkontakte mittels der ersten Kontaktbrücke mit dem an den zweiten Versorgungszweig angeschlossenen netzseitigen ersten Gegenkontakt verbunden ist, und
- Fig. 8c
- schematisch einen Querschnitt einer alternativen Ausgestaltung der Schaltvorrichtung, wobei lediglich ein einziger Versorgungszweig für die Last vorgesehen ist, und wobei durch eine Rotation des Drehzylinders dieser Versorgungszweig mittels der ersten Kontaktbrücke mit der Last verbindbar oder von dieser trennbar ist.
- Fig. 1
- a schematic circuit structure, wherein a load can be switched between two supply branches of a supply network by means of a switching device,
- Fig. 2
- the switching device in a perspective exploded view, wherein the switching device rotates around an axis of rotation by means of an actuator rotary cylinder and a receptacle for the rotary cylinder, wherein by rotating the rotary cylinder, counter contacts arranged in the receptacle can be electrically connected by means of a first or second contact bridge accommodated in the rotary cylinder,
- Fig. 3
- in a longitudinal section with a cutting plane having the axis of rotation, the switching device, the actuator having a coil and a permanent magnet, which is rigidly coupled to the rotary cylinder by means of a holding element, the holding element being formed from a soft magnetic material,
- Fig. 4
- in a perspective view the rotary cylinder with the omega-shaped first contact bridge accommodated therein and the omega-shaped second contact bridge accommodated therein, an intermediate cylinder base of the rotary cylinder being arranged between the first contact bridge,
- Fig. 5a
- in a perspective view the receptacle for the rotary cylinder, the receptacle having ribs extending towards the axis of rotation, on the inside of which the counter contacts are arranged,
- Fig. 5b
- in a perspective view the recording according to the
Fig. 5a , an insulating part being arranged in the receptacle, the webs of which are arranged between the ribs of the receptacle, - Fig. 6a
- in a perspective view the holding element arranged in a rotationally fixed manner on the permanent magnet, the holding element having a cover which partially covers the permanent magnet, and the cover having a cover recess in the shape of a segment of a circle,
- Fig. 6b
- in a perspective view of the permanent magnet held on the holding element, with the coil on the side facing away from the holding element Side of the permanent magnet is arranged, and wherein a coil axis of the coil runs parallel to the permanent magnet,
- Fig. 7
- in a perspective view a housing in which the holding element is rotatably mounted, the housing having wedge-shaped stop elements for the cover recess,
- Fig. 8a
- schematically a cross section of the switching device with a sectional plane spanned by the first contact bridge, the switching device for each of the supply branches having a load-side first mating contact and a network-side first mating contact assigned to the respective supply branch, one of the load-side first mating contacts being electrically connected to the first contact bridge by means of the first contact bridge the first network-side contact connected to the first supply branch is connected,
- Fig. 8b
- schematically a cross section of the switching device according to FIG. 4a, wherein by rotation of the rotary cylinder the other of the load-side first mating contacts is connected to the network-side first mating contact connected to the second supply branch by means of the first contact bridge, and
- Fig. 8c
- schematically a cross section of an alternative embodiment of the switching device, wherein only a single supply branch is provided for the load, and wherein this supply branch can be connected to or separated from the load by means of the first contact bridge by rotating the rotary cylinder.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numbers in all figures.
In der
Dabei ist die Last 4 zwischen einem ersten Lastanschluss 12 der Schaltvorrichtung 2 und einem zweiten Lastanschluss 14 der Schaltvorrichtung 2 geschaltet. Zum Verbinden des ersten Lastanschlusses 12 mit dem ersten Versorgungszweig 6 oder mit dem zweiten Versorgungszweig 10, sowie zum Verbinden des zweiten Lastanschlusses 14 mit dem ersten Versorgungszweig 6 oder mit dem zweiten Versorgungszweig 10 weist die Schaltvorrichtung 2 jeweils einen Schalter 16 auf. Die beiden Schalter 16 bilden ein Schaltsystem und sind dabei mittels eines Aktors 18 zwischen entsprechenden Schalterstellungen umstellbar. Der Aktor 18 wiederum ist von einer Steuereinheit 20 angesteuert.The load 4 is connected between a
Um die Last 4 bei einem Ausfall des mit dieser verbundenen Versorgungszweigs 6 oder 10 ohne eine Beeinträchtigung zu betreiben, schalten die Schalter 16 entsprechend auf den jeweils anderen Versorgungszweig 10 bzw. 6. Hierzu weist die Schaltvorrichtung 2, wie insbesondere in der
Zudem weist die Schaltvorrichtung eine zweite Kontaktbrücke 32 auf, welche ebenfalls im Drehzylinder 22 aufgenommen ist (
Des Weiteren weist die Schaltvorrichtung 2 eine in ein Gehäuse 36 integrierte Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22 auf. Die Aufnahme 38 weist radial einwärts gerichtete Rippen 40 auf, in welchen Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' an der der Drehachse D zugewandten Seite der jeweiligen Rippe 40 angeordnet sind, vgl. insbesondere
In analoger Weise weist die Schaltvorrichtung 2 zum Verbinden des zweiten Lastanschlusses 14 mit dem ersten Versorgungszweige 6 den lastseitiger zweiten Gegenkontakt 46 und den netzseitigen zweiten Gegenkontakt 48 auf. Zum Verbinden des zweiten Lastanschlusses 14 mit dem zweiten Versorgungszweig 10 weist die Schaltvorrichtung 2 den lastseitigen zweiten Gegenkontakt 46' und den netzseitigen zweiten Gegenkontakt 48` auf. Dabei liegen die zu verbindenden Gegenkontakte 46, 48 bzw. 46', 48' bezüglich der Drehachse D einander jeweils gegenüber.In an analogous manner, the
Zudem ist zwischen den Gegenkontakten 44 und 44' sowie zwischen den Gegenkontakten 48 und 48` bezüglich der Drehachse D jeweils ein 45°-Winkel gebildet.In addition, a 45° angle is formed between the
Die Gegenkontakte 42, 42`, 44, 44` zum Schalten des ersten Lastanschlusses 12 sind dabei in einer gemeinsamen, senkrecht zur Drehachse D orientierten (Gegenkontakt-)Ebene angeordnet, Die Gegenkontakte 46, 46', 48, 48` zum Schalten des zweiten Lastanschlusses 14 sind dabei in einer gemeinsamen zu dieser (Gegenkontakt-)Ebene parallelen und beabstandeten weiteren (Gegenkontakt-)Ebene angeordnet. Diese beiden Ebenen entsprechen dabei den (Kontakt-)Ebenen, welche die Kontakte 28 der ersten Kontaktbrücke 26 bzw. der zweiten Kontaktbrücke 32 aufweisen.The
Wie insbesondere in der
Aufgrund einer solchen geringen Spaltbreite b wird ein gegebenenfalls bei einem Schaltvorgang erzeugter (gebildeter) Lichtbogen im Spalt 54 auf eine vergleichsweise große Fläche ausgedehnt und somit gekühlt. Infolge dessen ist ein Erlöschen des Lichtbogens beschleunigt.Due to such a small gap width b, an arc that may be generated (formed) during a switching process is expanded in the
Weiterhin ist das Isolierelement 50 zur Unterstützung des Löschens des beim Schalten gegebenenfalls gebildeten Lichtbogens aus einem Material, insbesondere Polyoxymethylen (POM), gebildet, welches bei einer Einwirkung des Lichtbogens auf dieses ein Löschgas abgibt.Furthermore, the insulating
Wie insbesondere in den
Die erste Kontaktbrücke 26 und die zweite Kontaktbrücke 32 weisen dabei jeweils zwei Schlitze 56 auf, welche sich von den Enden der jeweiligen Kontaktbrücke 26 bzw. 32 ausgehend in einer mittels dieser aufgespannten und senkrecht zur Drehachse D orientierten Ebene verlaufen. Aufgrund der Schlitze 56 sind je Ende der jeweiligen Kontaktbrücken 26 bzw. 32 zwei zueinander parallel verlaufende Brückenschenkeln 58 gebildet, wobei an jedem der Brückenschenkel 58 einer der Kontakte 28 angeordnet ist. Also ist an einem der Brückenschenkel 58 einer der Kontakt 28 und am anderen Brückenschenkel ein weiterer der Kontakte 28 angeordnet. Folglich ist ein gleichmäßiger Kontaktdruck der Kontakte 28 gegen die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' auch bei entlang der Drehachse D unebenen Rippen 40 und/oder der Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' ermöglicht.The
Zur Unterstützung der Federung, bzw. zur Erhöhung der in Radialrichtung R auf die Kontakte 28 wirkenden (Feder-)Kraft, ist für jede Kontaktbrücke 26 und 32 eine Hilfsfeder 60 vorgesehen, welche die Enden der jeweils zugeordneten Kontaktbrücke 26 bzw. 32 mit einer in Radialrichtung R mit einer zusätzlichen Federkraft beaufschlagt. Die Hilfsfeder 60 ist dabei ebenfalls Omega-förmig und konzentrisch zur zugeordneten Kontaktbrücke 26 bzw. 32 angeordnet und an dieser befestigt. Hierzu weist die Hilfsfeder 60 Nasen 62 auf, welche in den Schlitzen 56 der zugeordneten Kontaktbrücke 26 bzw. 32 aufgenommen sind.To support the suspension or to increase the (spring) force acting on the
Die Rippen 40 weisen des Weiteren eine Wölbung zur Drehachse D hin auf (vgl. auch
Auf diese Weise wird im Zuge einer Drehbewegung der Kontakte 28 zu einem der Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' hin, ein Druck des Kontaktes 28 gegen die Rippe 40 gleichmäßig größer, so dass die Drehverstellung gleichmäßig aufgrund einer damit einhergehenden Reibung zwischen dem Kontakt 28 und der Rippe 40 abgebremst wird.In this way, in the course of a rotational movement of the
Der Aktor 18 der Schaltvorrichtung 2 weist einen scheibenförmigen und sich in einer senkrecht zur Drehachse D erstreckenden Dauermagneten 64 auf, welcher mittels eines Halteelements 66 rotationsfest mit dem Drehzylinder 22 gekoppelt (verbunden) ist, vgl. insbesondere
Weiterhin weist der Aktor 18 eine Spule 74 auf. Diese dient der Erzeugung eines Magnetfeldes, welches aufgrund der Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Dauermagneten 64 eine Drehverstellung dessen und aufgrund der Kopplung des Drehzylinders 22 mit dem darin aufgenommenen Kontaktbrücken 26 und 32 bewirkt. Hierzu weist der Dauermagnet 64 zwei halbkreisförmige Sektoren 76 auf, deren magnetische Polarisation im Wesentlichen zueinander entgegen gerichtet und parallel zur Drehachse D gerichtet ist. Eine Trennebene T der beiden Sektoren ist dabei parallel zur Drehachse D, wobei die Drehachse D in der Trennebene angeordnet ist.Furthermore, the
Die Achse der Spule 74 erstreckt sich dabei senkrecht zu Drehachse D. Die Spule 74 umfasst einen weichmagnetischen Kern 75, an dessen beiden Enden jeweils ein aus einem weichmagnetischen Material gebildeter Polschuh 77 mit einer zum Dauermagneten 64 parallel orientierten (Magnetpol-)Fläche angeordnet ist.The axis of the
Das Halteelement 66 weist eine aus einem weichmagnetischen Material gebildete Abdeckung 78 für den Dauermagneten 64 auf. Dabei ist die Abdeckung 78 an der der Spule 74 abgewandten Seite des Dauermagneten 64 angeordnet und überdeckt diese Seite in einer (Axial-)Richtung parallel zur Drehachse D teilweise. Das Halteelement 66 und insbesondere dessen Abdeckung 78 dienen der Führung des magnetischen Feldes im Bereich des Dauermagneten 64, so dass bei einer Bestromung der Spule 74 eine vergleichsweise schnellen Feldverdrängung des Magnetfeldes des Dauermagneten 64 erfolgt, was in einer vergleichsweise schnelle Drehung des Dauermagneten 64 resultiert.The holding
Die Ausdehnung der Abdeckung 78 beträgt in Axialrichtung weniger als der deren Ausdehnung in Radialrichtung. Somit ist die Abdeckung 78 möglichst flach bezüglich einer Richtung entlang der Drehachse und deren Trägheitsmoment reduziert. Zur weiteren Reduzierung des Trägheitsmoments ist die Abdeckung 78 stufenförmig ausgebildet. Dabei nimmt die Ausdehnung in Axialrichtung zur Drehachse D hin zu. Allenfalls ist deren Ausdehnung in Axialrichtung, also parallel zur Drehachse D allerdings derart gewählt, dass eine ausreichende Aufnahme des magnetischen Flusses für die Drehverstellung realisierbar ist.The extent of the
Der Dauermagnet 64 weist ferner eine Kerbe 80 als Montagehilfe auf. Diese ist in der Trennebene T der beiden Sektoren 76 angeordnet.The
Die Spule 74 weist dabei eine Induktivität kleiner als 0,5 mH und/oder einen ohmschen Widerstand kleiner als 0,5 Ohm auf. Dies ermöglicht einen vergleichsweise schnellen Anstieg eines Spulenstromes. Folglich ist ein entsprechend schneller Anstieg der Feldstärke des bei der Bestromung der Spule von dieser erzeugten Magnetfeldes und somit eine entsprechend schnelle Drehverstellung des Dauermagneten mit den mit diesem rotationsfest gekoppelten Kontaktbrücken 26 und 32 realisiert.The
Die Steuereinheit 20 weist nicht weiter dargestellte und an die Spule 74 angeschlossene Kondensatoren auf, mittels welchen in entsprechend kurzer Zeit der Spulenstrom bereitgestellt werden kann.The control unit 20 has capacitors (not shown) connected to the
Die Abdeckung 78 weist zwei bezüglich der Drehachse D einander gegenüberliegende und kreissegmentförmige Abdeckungs-Aussparungen 82 auf. Bei einer Drehung des Halteelements 66 wirken die die Abdeckungs-Aussparung 82 in der jeweiligen Drehrichtung begrenzenden Wände 84 der Abdeckung 78 einen Anschlag für ein am Gehäuse angeformtes und keilförmiges Anschlagelement 86 (
Die Wände 84 sind dabei derart angeordnet, dass der maximal mögliche Drehwinkel des Halteelements 66, hier 45°, zwischen den Endpositionen, also zwischen den maximal möglichen Verstellpositionen (Auslenkungen) der beiden Drehrichtungen, den Winkelabständen der netzseitigen ersten Gegenkontakte 44 und 44' sowie der netzseitigen zweiten Gegenkontakte 48 und 48` zueinander bezüglich der Drehachse D entspricht.The
Die
In der
Die
Analoges gilt für die zweite Kontaktbrücke 32 und die zweiten Gegenkontakte 46, 46', 48, 48`.The same applies to the
Zusammenfassend sind die Schalter 16 jeweils mittels der ersten Kontaktbrücke 26 und der zweiten Kontaktbrücke 32 und die an deren Enden angeordneten Kontakten 28 gebildet, so dass bei entsprechender Verstellposition mittels der ersten Kontaktbrücke 26 und mittels der zweiten Kontaktbrücke 32 die netzseitigen Gegenkontakte 44, 44', 48, 48` und die entsprechenden lastseitigen Gegenkontakt 42, 42 bzw. 46, 46' miteinander verbunden sind.In summary, the
In der
In weiteren werden nicht beanspruchte Ausführungsformen beschrieben. So ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jeweiligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher Aufnahme eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' angeordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' derart angeordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' elektrisch getrennt sind, und wobei zum Schalten eines für die Last 4 vorgesehenen ersten Lastanschlusses 12 von einem ersten Versorgungszweig 6 auf einen zweiten Versorgungszweig 10 des Versorgungsnetzes 8 für jeden der Versorgungszweige 6, 10 jeweils ein lastseitiger erster Gegenkontakt 42 und ein dem jeweiligen Versorgungszweig 6, 10 zugeordneter netzseitiger erster Gegenkontakt 44 vorgesehen sind.Unclaimed embodiments are described below. A
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26 und eine darin aufgenommene zweite Kontaktbrücke 32, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jeweiligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' angeordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' derart angeordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' mittels der ersten Kontaktbrücke 26 und zwei weitere der Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' mittels der zweiten Kontaktbrücke 32 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' elektrisch getrennt sind, wobei zwischen der ersten Kontaktbrücke 26 und der zweiten Kontaktbrücke 32 ein Zylinderzwischenboden 34 des Drehzylinders 22 angeordnet ist, und wobei die erste Kontaktbrücke 26 und die zweite Kontaktbrücke 32 bezüglich der Drehachse D zueinander verdreht angeordnet sind.Furthermore, a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26 and a second contact bridge 32 received therein, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which a number of counter-contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are arranged, the counter-contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are arranged in such a way that by rotating the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are connected by means of the first contact bridge 26 and two more of the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are electrically connected by means of the second contact bridge 32 or the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are electrically separated are, wherein an intermediate cylinder base 34 of the rotary cylinder 22 is arranged between the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32, and wherein the first contact bridge 26 and the second contact bridge 32 are arranged rotated relative to one another with respect to the axis of rotation D.
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jeweiligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' angeordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' derart angeordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' elektrisch getrennt sind, wobei der Aktor 18 einen mittels eines aus weichmagnetischem Material gebildeten Halteelements 66 rotationsfest mit dem Drehzylinder 22 gekoppelten Dauermagneten 64 sowie eine Spule 74 zur Erzeugung eines eine Rotation des Drehzylinders 22 bewirkenden Magnetfeldes aufweist, und wobei der Dauermagnet 64 scheibenförmig ausgebildet ist und sich in einer senkrecht zur Drehachse D orientierten Ebene erstreckt.Furthermore, a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which one Number of mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' being arranged in this way that by rotating the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are electrically connected by means of the first contact bridge 26 or the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' are electrically separated, the actuator 18 having a permanent magnet 64 which is rotationally coupled to the rotary cylinder 22 by means of a holding element 66 made of soft magnetic material, and a coil 74 for generating a magnetic field which causes the rotary cylinder 22 to rotate, and wherein the permanent magnet 64 is disk-shaped and extends in a plane oriented perpendicular to the axis of rotation D.
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jeweiligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' angeordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' derart angeordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' elektrisch getrennt sind, wobei der Aktor 18 einen mittels eines Halteelements 66 rotationsfest mit dem Drehzylinder 22 gekoppelten Dauermagneten 64 sowie eine Spule 74 zur Erzeugung eines eine Rotation des Drehzylinders 22 bewirkenden Magnetfeldes aufweist, und wobei das Halteelement 66, insbesondere zur Führung des magnetischen Feldes im Bereich des Dauermagneten 64, eine aus weichmagnetischem Material gebildete Abdeckung 78 aufweist, welche auf der der Spule 74 abgewandten Seite des Dauermagneten 64 angeordnet ist und diese Seite des Dauermagneten 64 zumindest teilweise überdeckt.Furthermore, a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being in a respective one Recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protrude beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which a number of mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is arranged, wherein the mating contacts 42, 42 ', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are arranged such that two of the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46 , 46', 48, 48' are electrically connected by means of the first contact bridge 26 or the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are electrically separated, the actuator 18 being one by means of a holding element 66 rotationally fixed to the rotary cylinder 22 coupled permanent magnet 64 and a coil 74 for generating a rotation of the rotary cylinder 22 causing a magnetic field, and wherein the holding element 66, in particular for guiding the magnetic field in the area of the permanent magnet 64, has a cover 78 formed from soft magnetic material , which is arranged on the side of the permanent magnet 64 facing away from the coil 74 and at least partially covers this side of the permanent magnet 64.
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jeweiligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' angeordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' derart angeordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' elektrisch getrennt sind, wobei der Aktor 18 einen rotationsfest mit dem Drehzylinder 22 gekoppelten Dauermagneten 64 sowie eine Spule 74 zur Erzeugung eines eine Rotation des Drehzylinders 22 bewirkenden Magnetfeldes aufweist, wobei der Dauermagnet 64 mittels eines Halteelements 66 rotationsfest mit dem Drehzylinder 22 gekoppelt ist, und wobei eine Drehbewegung des Halteelements 66 in beide Drehrichtungen um die Drehachse D begrenzt ist.Furthermore, a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which one Number of mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' being arranged in this way that by rotating the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are electrically connected by means of the first contact bridge 26 or the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' are electrically separated, the actuator 18 having a permanent magnet 64 coupled in a rotationally fixed manner to the rotary cylinder 22 and a coil 74 for generating a magnetic field which causes the rotary cylinder 22 to rotate, the permanent magnet 64 being provided by means of a holding element 66 rotationally fixed with the rotating cylinder 22 is coupled, and wherein a rotational movement of the holding element 66 is limited in both directions of rotation about the axis of rotation D.
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jeweiligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' angeordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' derart angeordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' elektrisch getrennt sind, wobei die erste Kontaktbrücke 26 zwei Schlitze 56 aufweist, welche sich jeweils unter Bildung von entsprechenden Brückenschenkeln 58 von den Enden der entsprechenden Kontaktbrücke 26, 32 ausgehend in einer Ebene senkrecht zur Drehachse D erstrecken, wobei an jedem der Brückenschenkel 58 ein Kontakt 28 angeordnet ist.Furthermore, a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which one Number of mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' being arranged in this way that by rotating the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are electrically connected by means of the first contact bridge 26 or the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46 ', 48, 48' are electrically separated, the first contact bridge 26 having two slots 56, each of which extends from the ends of the corresponding contact bridge 26, 32 in a plane perpendicular to the axis of rotation D to form corresponding bridge legs 58 , with a contact 28 being arranged on each of the bridge legs 58.
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jeweiligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' angeordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' derart angeordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' elektrisch getrennt sind, wobei eine Hilfsfeder 60 vorgesehen ist, welche die Enden der ersten Kontaktbrücke 26 oder der zweiten Kontaktbrücke 32 mit einer Federkraft in einer senkrecht zur Drehachse orientierten Radialrichtung R beaufschlagt.Furthermore, a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which one Number of mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' being arranged in this way that by rotating the rotary cylinder 22 two of the counter contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are electrically connected by means of the first contact bridge 26 or the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are electrically separated are, wherein an auxiliary spring 60 is provided, which applies a spring force to the ends of the first contact bridge 26 or the second contact bridge 32 in a radial direction R oriented perpendicular to the axis of rotation.
Weiterhin ist eine Schaltvorrichtung 2 zum Schalten einer elektrischen Last 4 an einem Versorgungsnetz 8 als eine eigenständige Erfindung anzusehen, welche einen um eine Drehachse D rotatorisch verstellbaren Drehzylinder 22 mit einer Mantelfläche 24, einen Aktor 18 zum Drehverstellen des Drehzylinders 22, eine im Drehzylinder 22 rotationsfest aufgenommene erste Kontaktbrücke 26, an deren Enden jeweils ein Kontakt 28 angeordnet ist, wobei die Kontakte 28 in einer jeweiligen Aussparung 30 der Mantelfläche 24 des Drehzylinders 22 einsitzen und über die Mantelfläche 24 hinausragen, und eine Aufnahme 38 für den Drehzylinder 22, in welcher eine Anzahl an Gegenkontakten 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' angeordnet ist, wobei die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' derart angeordnet sind, dass durch ein Drehverstellen des Drehzylinders 22 zwei der Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' mittels der ersten Kontaktbrücke 26 elektrisch verbunden oder die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' elektrisch getrennt sind, wobei die Aufnahme 38 radial einwärts gerichtete Rippen 40 aufweist, in welchen die Gegenkontakte 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' an deren der Drehachse D zugewandten Seite angeordnet sind, und wobei axiale Streben 52 eines käfigartigen Isolierelements 50 zwischen den Rippen 40 der Aufnahme 38 angeordnet sind.Furthermore, a switching device 2 for switching an electrical load 4 on a supply network 8 is to be viewed as an independent invention, which has a rotary cylinder 22 which is rotatably adjustable about an axis of rotation D and has a lateral surface 24, an actuator 18 for rotationally adjusting the rotary cylinder 22, and one which is rotationally fixed in the rotary cylinder 22 recorded first contact bridge 26, at the ends of which a contact 28 is arranged, the contacts 28 being seated in a respective recess 30 in the lateral surface 24 of the rotary cylinder 22 and protruding beyond the lateral surface 24, and a receptacle 38 for the rotary cylinder 22, in which one Number of mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' is arranged, the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' being arranged in this way that by rotating the rotary cylinder 22, two of the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are electrically connected by means of the first contact bridge 26 or the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are electrically separated, the receptacle 38 having radially inwardly directed ribs 40, in which the mating contacts 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' are at the Axis of rotation D are arranged on the side facing, and axial struts 52 of a cage-like insulating element 50 are arranged between the ribs 40 of the receptacle 38.
- 22
- SchaltvorrichtungSwitching device
- 44
- Lastload
- 66
- erster Versorgungszweigfirst supply branch
- 88th
- Versorgungsnetzsupply network
- 1010
- zweiter Versorgungszweigsecond supply branch
- 1212
- erster Lastanschlussfirst load connection
- 1414
- zweiter Lastanschlusssecond load connection
- 1616
- SchalterSwitch
- 1818
- AktorActor
- 2020
- SteuereinheitControl unit
- 2222
- DrehzylinderRotary cylinder
- 2424
- MantelflächeLateral surface
- 2626
- erste Kontaktbrückefirst contact bridge
- 2828
- KontaktContact
- 3030
- Aussparungrecess
- 3232
- zweite Kontaktbrückesecond contact bridge
- 3434
- ZylinderzwischenbodenCylinder intermediate floor
- 3636
- GehäuseHousing
- 3838
- AufnahmeRecording
- 4040
- Ripperib
- 42, 42`42, 42`
- lastseitiger erster Gegenkontaktload-side first counter contact
- 44, 44'44, 44'
- netzseitiger erster Gegenkontaktfirst counter contact on the mains side
- 46, 46'46, 46'
- lastseitiger zweiter Gegenkontaktsecond counter contact on the load side
- 48, 48'48, 48'
- netzseitiger zweiter Gegenkontaktsecond counter contact on the mains side
- 5050
- IsolierelementInsulating element
- 5252
- Strebestrut
- 5454
- Spaltgap
- 5656
- Schlitzslot
- 5858
- BrückenschenkelBridge leg
- 6060
- HilfsfederAuxiliary spring
- 6262
- NaseNose
- 6464
- DauermagnetPermanent magnet
- 6666
- HalteelementHolding element
- 6868
- SchraubaufnahmeScrew mount
- 7070
- Schraubescrew
- 7272
- Lagercamp
- 7474
- SpuleKitchen sink
- 7575
- (Spulen-)Kern(coil) core
- 7676
- Sektorsector
- 7777
- PolschuhPole shoe
- 7878
- Abdeckungcover
- 8080
- Kerbescore
- 8282
- Abdeckungs-AussparungCover recess
- 8484
- WandWall
- 8686
- Anschlagelementstop element
- bb
- Spaltbreitegap width
- DD
- DrehachseAxis of rotation
- RR
- RadialrichtungRadial direction
- TT
- Trennebenedividing plane
Claims (14)
- Switching device (2) for switching an electrical load (4) on a supply network (8), comprising- a rotary cylinder (22) with a lateral surface (24), which is rotationally moveable about an axis of rotation (D),- an actuator (18) for rotation of the rotary cylinder (22),- a first contact bridge (26) accommodated in the rotary cylinder (22) in a rotationally fixed manner, at each end of which a contact (28) is arranged, the contacts (28) being seated in a respective recess (30) in the lateral surface (24) of the rotary cylinder (22) and projecting beyond the lateral surface (24), and- a receptacle (38) for the rotary cylinder (22), in which a number of mating contacts (42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48') are arranged in such a way that by means of a rotary displacement of the rotary cylinder (22) two of the mating contacts (42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48') are electrically connected by means of the first contact bridge (26) or the mating contacts (42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48') are electrically disconnected,
characterized in- that the actuator (18) has a permanent magnet (64) coupled in a rotationally fixed manner to the rotary cylinder (22) and a coil (74) for generating a magnetic field, which causes the rotary cylinder (22) to rotate, the permanent magnet (64) being disc-shaped and extending in a plane oriented perpendicular to the axis of rotation (D), and- that the permanent magnet (64) has two, in particular semicircular, sectors (76), the magnetic polarization of the two sectors (76) being oriented in or respectively counter to a direction running parallel to the axis of rotation (D). - Switching device (2) according to claim 1,
characterized in
that, for switching a first load connection (12) provided for the load (4) from a first supply branch (6) to a second supply branch (10) of the supply network (8), a load-side first mating contact (42) and a mains-side first mating contact (44) assigned to the respective supply branch (6, 10) are provided for each of the supply branches (6, 10). - Switching device (2) according to claim 2,
characterized in
that a second contact bridge (32) is provided for switching a second load connection (14) provided for the load (4) from the first supply branch (6) to the second supply branch (10) of the supply network (8), and for each of the supply branches (6, 10) in each case a load-side second mating contact (46) and a mains-side second mating contact (48) assigned to the respective supply branch (6, 10) are provided. - Switching device (2) according to claim 3,
characterized in- that the second contact bridge (32) is accommodated in the rotary cylinder (22),- that an intermediate cylinder base (34) of the rotary cylinder (22) is arranged between the first contact bridge (26) and the second contact bridge (32), and- that the first contact bridge (26) and the second contact bridge (32) are arranged rotated relative to each other with respect to the axis of rotation (D). - Switching device (2) according to one of claims 1 to 4,
characterized in- that the permanent magnet (64) is coupled to the rotary cylinder (22) in a rotationally fixed manner by means of a holding element (66), and/or- that the holding element (66), in particular for guiding the magnetic field in the region of the permanent magnet (64), has a cover (78) formed from a soft magnetic material, which is arranged on the side of the permanent magnet (64) facing away from the coil (74) and at least partially covers this side of the permanent magnet (64). - Switching device (2) according to claim 5,
characterized in
that a rotary movement of the holding element (66) is limited in both directions of rotation about the axis of rotation (D). - Switching device (2) according to one of claims 1 to 6,
characterized in
that the coil (74) of the actuator (18) has an inductance of less than 0.5 mH and/or an ohmic resistance of less than 0.5 ohm. - Switching device (2) according to one of claims 1 to 7,
characterized in
that the first contact bridge (26) and/or the second contact bridge (32) are each designed as a leaf spring, the contacts (28) attached to the ends thereof being spring elastically moveable in the radial direction (R). - Switching device (2) according to claim 8,
characterized in
that the first contact bridge (26) and/or the second contact bridge (32) each has two slots (56), which each extend from the ends of the corresponding contact bridge (26, 32) in a plane perpendicular to the axis of rotation (D) forming corresponding bridge legs (58), a contact (28) being arranged on each of the bridge legs (58). - Switching device (2) according to one of claims 1 to 9,
characterized by
an auxiliary spring (60), which applies a spring force in the radial direction (R) to the ends of the first contact bridge (26) or the second contact bridge (32). - Switching device (2) according to one of claims 1 to 10,
characterized in
that the receptacle (38) has radially inwardly directed ribs (40), in which the mating contacts (42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48') are arranged on their side facing the axis of rotation (D). - Switching device (2) according to claim 11,
characterized in
that the ribs (40) of the receptacle (38) are curved towards the axis of rotation (D). - Switching device (2) according to claim 11 or 12,
characterized by
a cage-like insulating element (50) with axial struts (52), between which the ribs (40) of the receptacle (38) are arranged. - Switching device (2) according to claim 13,
characterized in
that an annular gap (54) is formed between the rotary cylinder (22) and the ribs (40) and between the rotary cylinder (22) and the struts (52), the gap width (b) of which is between 50 µm and 200 µm.
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