EP4758646A1 - Hochvoltschütz oder hochvoltrelais - Google Patents

Hochvoltschütz oder hochvoltrelais

Info

Publication number
EP4758646A1
EP4758646A1 EP23755364.9A EP23755364A EP4758646A1 EP 4758646 A1 EP4758646 A1 EP 4758646A1 EP 23755364 A EP23755364 A EP 23755364A EP 4758646 A1 EP4758646 A1 EP 4758646A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic field
contact
voltage
relay according
return plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23755364.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Juri Wagner
Peter Küsgen
Daniel Fuhrmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg GmbH filed Critical Pierburg GmbH
Publication of EP4758646A1 publication Critical patent/EP4758646A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/04—Mounting complete relay or separate parts of relay on a base or inside a case
    • H01H50/041—Details concerning assembly of relays
    • H01H50/045—Details particular to contactors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/04—Mounting complete relay or separate parts of relay on a base or inside a case
    • H01H50/041—Details concerning assembly of relays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/64—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact
    • H01H50/648—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact intermediate part being rigidly combined with armature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electromagnet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/04—Mounting complete relay or separate parts of relay on a base or inside a case
    • H01H50/041—Details concerning assembly of relays
    • H01H50/042—Different parts are assembled by insertion without extra mounting facilities like screws, in an isolated mounting part, e.g. stack mounting on a coil-support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/64—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact
    • H01H50/641—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact intermediate part performing a rectilinear movement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/29—Relays having armature, contacts, and operating coil within a sealed casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H9/443—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using permanent magnets

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electromagnets (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais mit einem elektromagnetischen Aktor (12) mit einer Spule (14), einem bewegbaren Anker (22), und einem die Spule (14) umgebenden Eisenkreis (20) mit einer Rückschlussplatte (28), einem Gehäuse (58) mit einer Kontaktkammer (42), einer Kontaktbrücke (44), die mittels des Aktors (12) in der Kontaktkammer (42) zumindest in eine erste Position verschiebbar ist, in der ein erstes Kontaktelement (54) mit einem zweiten Kontaktelement (56) über die Kontaktbrücke (44) elektrisch verbunden ist, und in eine zweite Position verschiebbar ist, in der ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten Kontaktelement (54) und dem zweiten Kontaktelement (56) unterbrochen ist, und einem Magnetfeldleitkörper (50), der mindestens zwei diametral gegenüberliegend in der Kontaktkammer (42) angeordnete Permanentmagneten (55, 57) magnetisch leitend verbindet, wobei der Magnetfeldleitkörper (50) axial an der Rückschlussplatte (28) anliegt und mehrere Nasen (502) aufweist. Erfindungsgemäß weist die Rückschlussplatte (28) zu den Nasen (502) korrespondierende Ausnehmungen (282) auf, in die die Nasen (502) eingreifen, um den Magnetfeldleitkörper im vormontierten Zustand auf der Rückschlussplatte zu positionieren und zu halten.

Description

B E S C H R E I B U N G
Hochvoltschütz oder Hochvoltrelais
Die Erfindung betrifft ein Hochvoltschütz oder Hochvoltrelais mit einem elektromagnetischen Aktor mit einer Spule, einem bewegbaren Anker, und einem die Spule umgebenden Eisenkreis mit einer Rückschlussplatte, einem Gehäuse mit einer Kontaktkammer, einer Kontaktbrücke, die mittels des Aktors in der Kontaktkammer zumindest in eine erste Position verschiebbar ist, in der ein erstes Kontaktelement mit einem zweiten Kontaktelement über die Kontaktbrücke elektrisch verbunden ist, und in eine zweite Position verschiebbar ist, in der ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement unterbrochen ist, einem die Kontaktkammer radial umschließenden Magnetfeldleitkörper, der mindestens zwei diametral gegenüberliegend in der Kontaktkammer angeordnete Permanentmagnete magnetisch leitend verbindet, wobei der Magnetfeldleitkörper mehrere Nasen aufweist.
Solche Hochvolt-Schaltgeräte werden benötigt, um im lastfreien Fall und im Lastfall elektrische Verbindungen herstellen und trennen zu können, bei denen im Lastfall Spannungen von über 1000 V und Ströme von über 1000 A, die beispielsweise bei elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen zwischen der Batterie und dem Antriebsmotor oder zwischen einer Ladestation und der Batterie vorhanden sein können.
Ein derartiges Schaltgerät ist beispielsweise aus der CN 111091987 A bekannt. Der Magnetfeldleitkörper des offenbarten Schaltgeräts ist zweiteilig ausgebildet und weist mehrere sich axial erstreckende Nasen auf, mit denen der Magnetfeldleitkörper an der Rückschlussplatte anliegt. Während der Montage muss der Magnetfeldleitkörper daher in mehreren Richtungen gehalten und genau ausgerichtet werden, um exakt auf der Rückschlussplatte platziert werden zu können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hochvoltschütz oder Hochvoltrelais zu schaffen, bei dem der Magnetfeldleitkörper während der Montage relativ einfach positioniert und ausgerichtet werden kann, so dass beim Umspritzen mit Kunststoff keine zusätzlichen Haltevorrichtungen benötigt werden.
Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Hochvoltschütz oder Hochvoltrelais mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Hochvoltschütz oder Hochvoltrelais weist einen elektromagnetischen Aktor auf, über den das Schütz schaltbar ist. Unter elektromagnetischem Aktor werden alle Aktoren verstanden, welche eine Bewegung aufgrund einer durch Elektromagnetismus verursachten Kraft erzeugen. Der elektromagnetische Aktor umfasst eine Spule, die aus einem Spulenträger und einer darauf gewickelten Wicklung besteht, sowie einem aufgrund der elektromagnetischen Kraft bewegbaren Anker, der innerhalb der Spule angeordnet ist und einem die Spule umgebenden Eisenkreis, mit einer einen Teil des Eisenkreises bildenden Rückschlussplatte.
Nachfolgend wird der Einfachheit halber nur noch der Begriff Hochvoltschütz verwendet, womit jedoch auch der Begriff Hochvoltrelais gemeint ist.
Ferner beziehen sich die Begriffe radial, axial und diametral auf die Mittelachse des Hochvoltschützes entlang derer der Anker des Aktors bewegbar ist.
Das Hochvoltschütz umfasst ferner ein mehrteiliges, vorzugsweise aus Kunststoff hergestelltes Gehäuse mit einer inneren Kontaktkammer, die axial benachbart zu dem Aktor angeordnet ist. Das Gehäuse ist derart ausgebildet, dass die Kontaktkammer gegenüber der Umgebung nahezu vollständig abgedichtet ist, sodass lediglich ein langsamer Luftaustausch und somit ein geringfügiger Druckausgleich mit der Umgebung stattfindet. Grundsätzlich wird bei der Entstehung des Lichtbogens in der Kontaktkammer plötzlich ein gegenüber der Umgebung relativ hoher Druck erzeugt, der aufgrund des langsamen Luftaustauschs zwischen der Kontaktkammer und der Umgebung nicht sofort gemindert werden kann. Der hohe Druck begünstigt zwar die Löschung der Lichtbögen, führt jedoch auch zu erhöhten Festigkeitsanforderungen an das Gehäuse.
Das Hochvoltschütz weist des Weiteren ein fest am Gehäuse angeordnetes erstes und zweites Kontaktelement auf, welche in die Kontaktkammer ragen und außerhalb des Hochvoltschützes mit zwei Stromschienen verbunden sind, von denen eine zur Batterie führt und die andere beispielsweise zum Antriebsmotor führt oder die mit einer Ladestation und der Batterie des Fahrzeugs verbunden sind. Eine elektrische Verbindung zwischen diesen beiden Kontaktelementen kann über eine Kontaktbrücke hergestellt werden, die mittels des Aktors in der Kontaktkammer entlang einer Bewegungsachse bewegt wird. Dabei wird üblicherweise durch Bestromung der Wicklung die Kontaktbrücke, an deren Enden zwei elektrische Kontakte ausgebildet sein können, axial gegen die beiden am Gehäuse befestigten Kontaktelemente verschoben, um in einer ersten Position eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement über die Kontaktbrücke herzustellen. Hierzu ist die Kontaktbrücke beispielsweise über eine Betätigungsstange mit dem Anker wirkverbunden und wird entsprechend durch die Bewegung des Ankers oder Rotors aufgrund der elektromagnetischen Kraft gegen die Kontaktelemente gedrückt. Zum Öffnen dieser elektrischen Verbindung wird die Kontaktbrücke in die entgegengesetzte Richtung belastet, was üblicherweise mittels einer Federkraft erreicht wird, die auf den Anker oder die Kontaktbrücke entgegengesetzt zur elektromagnetischen Kraft wirkt, so dass die Kontaktbrücke außerhalb der Bestromungszeiten in eine zweite Position verschoben wird, in der ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement unterbrochen ist.
Ferner weist das Hochvoltschütz einen Magnetfeldleitkörper auf, der mindestens zwei diametral gegenüberliegend in der Kontaktkammer angeordnete Permanentmagneten magnetisch leitend verbindet. Dazu steht der Magnetfeldleitkörper in einem direkten Kontakt mit den mindestens zwei Permanentmagneten, die vorzugsweise jeweils radial benachbart zu der Kontaktstelle zwischen dem ersten Kontaktelement und der ersten Kontaktplatte der Kontaktbrücke bzw. zu der Kontaktstelle zwischen dem zweiten Kontaktelement und der zweiten Kontaktplatte der Kontaktbrücke angeordnet sind. Beim Trennen der Kontaktbrücke von den Kontaktelementen kann es zur Entstehung von Lichtbögen kommen, die das Hochvoltschütz und insbesondere die Kontaktkammer mit ihren angrenzenden Bauteilen beschädigen können. Mittels der Magnetfelder der Permanentmagneten, die häufig auch als Blasmagneten bezeichnet werden, bzw. mittels der von den Magnetfeldern ausgeübten Lorentzkraft, kann der beim Trennen der Kontaktplatten und der Kontaktelemente jeweils entstehende Lichtbogen bogenartig verformt werden, wodurch dieser gelängt und auf diese Weise zum Erlöschen gebracht wird. Die Permanentmagneten sind dabei derart ausgerichtet, dass die Lorentzkraft die Lichtbögen bogenförmig verformt. Der Magnetfeldleitkörper stellt einen magnetischen Kurzschluss zwischen den Permanentmagneten dar, der zum einen zu einer relativ guten Magnetfeldbündelung führt und zum anderen besonders vorteilhaft sowohl für die lokale Feldstärke als auch für die Feldhomogenität der von den Permanentmagneten erzeugten Magnetfelder ist, was sich letztendlich vorteilhaft auf die Löschung der Lichtbögen auswirkt.
Der Magnetfeldleitkörper liegt axial an der Rückschlussplatte und ist daher in einem direkten magnetisch leitenden Kontakt mit der Rückschlussplatte und somit auch mit dem Eisenkreis des Aktors. Der Magnetfeldleitkörper weist ferner mehrere Nasen auf. Hierbei handelt es sich um Vorsprünge, die sich von einer Stirnwand des Magnetfeldleitkörpers axial in Richtung der Rückschlussplatte erstrecken und die sich in Umfangsrichtung entlang der Seitenwand des Magnetfeldleitkörpers erstrecken. Die Nasen sind somit Teil der Seitenwand des Magnetfeldleitkörpers und sind vorzugsweise rechteckig ausgebildet, wodurch zwei parallel zueinander angeordnete und parallel zur Bewegungsachse ausgerichtete Nasenseitenflächen gebildet sind.
Erfindungsgemäß weist die Rückschlussplatte zu den Nasen korrespondierende Ausnehmungen auf, in die die Nasen eingreifen. Bei den Ausnehmungen handelt es sich beispielsweise um Öffnungen in der Rückschlussplatte, die sich axial entweder teilweise in die Rückschlussplatte hinein oder vollständig durch die Rückschlussplatte hindurch erstrecken. Die Ausnehmungen sind in Bezug auf eine orthogonal zur Bewegungsachse des Aktors orientierte Querschnittebene vorzugsweise rechteckig ausgebildet, können aber auch jede andere geeignete Form, beispielsweise eine Kreisform oder eine ovale Form aufweisen. Der innere Abstand zwischen den beiden in Umfangsrichtung einander zugewandten Wänden der jeweiligen Ausnehmungen ist dabei nur geringfügig größer als die Breite der Nase in Umfangsrichtung, sodass jede Nase mit mindestens einer ihrer Nasenseitenflächen an der entsprechenden Innenwand der ihr zugeordneten Ausnehmung anliegt. Geringfügig größer bedeutet hier, dass die Ausnehmung vorzugsweise um einige zehntel Millimeter größer ist, sodass der Magnetfeldleitkörper mit den Nasen relativ einfach in die Ausnehmung gesteckt werden kann, der Magnetfeldleitkörper jedoch nur in einem relativ geringen Maße bewegbar ist. Hierdurch wird ein Formschluss zwischen dem Magnetfeldleitkörper und der Rückschlussplatte geschaffen, der sowohl eine translatorische Bewegung des Magnetfeldleitkörpers quer zur Bewegungsachse als auch eine rotatorische Bewegung um die Bewegungsachse verhindert. Zusätzlich wird durch die einseitige axiale Anlage des Magnetfeldleitkörpers eine translatorische Bewegung in einer der beiden axialen Richtungen verhindert, sodass im montierten Zustand nur noch ein einziger Freiheitsgrad in axialer Richtung entgegengesetzt zu der Rückschlussplatte existiert. Durch diese Steckverbindung wird erreicht, dass der Magnetfeldleitkörper während des Fertigungsprozesses ohne den Einsatz zusätzlicher Führungs- oder Befestigungsmittel vormontiert werden kann, und während der nachfolgenden Fertigungsschritte mittels der Schwerkraft, die entgegen dem letzten verbleibenden Freiheitsgrad wirkt, sicher in seiner Endposition auf der Rückschlussplatte gehalten wird. Falls es notwendig sein sollte, kann ein zusätzliches Sicherungsmittel beispielsweise in Form eines Niederhalters, einer Rasthakenverbindung oder eines Anschlagmittels vorgesehen sein, das auch den letzten Freiheitsgrad sperrt und den Magnetfeldleitkörper vollständig in seiner Endposition fixiert. Auf diese Weise wird eine besonders einfache und kostengünstige Steckverbindung geschaffen, die den weiteren Fertigungsprozess im Vergleich zu der Schaltvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, bei der noch zusätzliche Vorrichtungen zur Positionierung und Fixierung des Magnetfeldleitkörpers benötigt werden, erheblich vereinfacht.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umgibt der Magnetfeldleitkörper die Kontaktkammer vollumfänglich, d.h., dass der Magnetfeldleitkörper die Kontaktkammer radial vollständig umschließt. Dazu kann der Magnetfeldleitkörper beispielsweise eine rohrartige Form mit einem rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Der Magnetfeldleitkörper ist vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Metall hergestellt und weist daher im Vergleich zu dem meist aus Kunststoff gefertigten Gehäuse eine relativ hohe Festigkeit auf. Das Auftreten von Lichtbögen in der Kontaktkammer ist von einem schlagartig auftretenden, relativ hohen Druckanstieg in der Kontaktkammer begleitet, der insbesondere die die Kontaktkammer radial umgebenden Gehäuseabschnitte belastet und das Gehäuse im schlimmsten Fall zum Bersten bringen kann. Durch den die Kontaktkammer umschließenden Magnetfeldleitkörper wird eine metallische Verstärkung des die Kontaktkammer radial umgebenden Gehäuseabschnitts geschaffen, die den hohen Drücken in der Kontaktkammer, verursacht durch die Lichtbögen, standhält und somit das Gehäuse vor Beschädigungen schützt. Dennoch können die Kontaktkammerwände relativ dünn gestaltet werden, was hinsichtlich der Kompaktheit des Hochvoltschützes von besonderem Vorteil ist.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Magnetfeldleitkörper eine insbesondere im Wesentlichen ebene Anlagefläche auf, mit der der Magnetfeldleitkörper axial an der Rückschlussplatte anliegt, wobei sich die Nasen von der Anlagefläche ausgehend in axialer Richtung in die Ausnehmungen erstrecken. Die mit Ausnahme der Nasen ebene Anlagefläche ist vorzugsweise eine in eine axiale Richtung weisende Stirnfläche des Magnetfeldleitkörpers, deren Normale parallel zur Bewegungsachse ausgerichtet ist. Die Anlagefläche ermöglicht einen relativ großflächigen Kontakt zwischen dem Magnetfeldleitkörper und der Rückschlussplatte, wodurch beispielsweise ein Verkippen des Magnetfeldleitkörpers während des Fertigungsprozesses erschwert wird.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Magnetfeldleitkörper insgesamt zwei Nasen auf, die diametral gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Die diametral gegenüberliegende Anordnung der Nasen ermöglicht es, den nötigen Formschluss, der zur Sperrung der translatorischen Bewegung quer zu Bewegungsachse und der rotatorischen Bewegung um die Bewegungsachse notwendig ist, mit nur zwei Nasen herzustellen. Dies resultiert in einem relativ guten Kosten-Nutzen-Verhältnis hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung und der Herstellung des Hochvoltschützes. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Rückschlussplatte axial zwischen der Kontaktkammer und dem Aktor angeordnet. Die Rückschlussplatte bildet somit eine metallische Trennwand bzw. eine metallische Verstärkung einer Trennwand zwischen dem Aktorraum und der Kontaktkammer, wodurch die Kontaktkammer relativ robust gegenüber mechanischen Beanspruchungen ist, die beispielsweise durch eine Druckerhöhung in der Kontaktkammer auftreten kann, zu der es infolge des Entstehens von Lichtbögen beim Trennen der Kontaktbrücke von den Kontaktelementen kommen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausnehmungen am Rand der Rückschlussplatte angeordnet und sind radial nach außen hin offen ausgebildet. Die Ausnehmungen sind daher als vorzugsweise rechteckige Taschen ausgebildet, die einen Teil der Außenkontur der Rückschlussplatte bilden. Hierdurch kann die Rückschlussplatte relativ einfach gestaltet und hergestellt werden, da die Ausnehmungen als Teil der Außenkontur während des Fertigungsprozesses in einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt werden können. Ferner kann die Rückschlussplatte in radialer Richtung relativ kompakt ausgestaltet werden, was letztendlich auch zu einer kompakten Gestaltung des Hochvoltschützes führt.
In einer hierzu weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung ist jede Ausnehmung durch zwei in Umfangsrichtung benachbart und beabstandet zueinander angeordnete Vorsprünge der Rückschlussplatte gebildet, die sich radial nach außen erstrecken. Die Vorsprünge erstrecken sich bevorzugt parallel zueinander von der radialen Mantelfläche der Rückschlussplatte nach außen, wobei lediglich die beiden in Umfangsrichtung einander zugewandten Innenwände der Vorsprünge, gegen die die Nasen anliegen, parallel zueinander angeordnet sein müssen. Durch die Ausgestaltung der Rückschlussplatte mit den Vorsprüngen kann die Rückschlussplatte besonders kompakt ausgestaltet werden, wodurch sich aus konstruktiver Sicht insgesamt ein relativ kompaktes Hochvoltschütz ergibt.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Rückschlussplatte und der Magnetfeldleitkörper im zusammengesteckten Zustand mit Kunststoff umspritzt. Das Gehäuse des Hochvoltschützes oder zumindest Teile davon sind mittels eines Spritzgussprozesses hergestellt. Um eine in sich besonders dichte Kontaktkammer zu schaffen, kann es vorteilhaft sein, die Rückschlussplatte und den Magnetfeldleitkörper in einem gemeinsamen Spritzgussprozess mit Kunststoff zu umspritzen, sodass eine stoßfreie und nahtlose Umrandung der Kontaktkammer hergestellt wird. Die Steckverbindung, die durch die in die Ausnehmungen eingreifenden Nasen geschaffen wird, dient während des Spritzgussprozesses dazu, den Magnetfeldleitkörper auf der Rückschlussplatte zu positionieren und während des Spritzgussprozesses in seiner Position zu halten. Wird der Anspritzpunkt, durch den die Spritzgussform befüllt wird, auf der axialen Seite des Magnetfeldleitkörpers platziert, zu der der Magnetfeldleitkörper verschiebbar ist, kann durch den Spritzdruck der Magnetfeldleitkörper gegen die Rückschlussplatte gedrückt und somit sicher in seiner Position gehalten werden. Alternativ kann in dem Spritzgusswerkzeug ein Niederhalter vorgesehen sein, der dies übernimmt. Durch die Umspritzung wird um die Kontaktkammer herum eine metal (verstärkte Wandung geschaffen, wobei der Magnetfeldleitkörper die die Kontaktkammer radial umschließende Kontaktkammerwand verstärkt, wohingegen die Rückschlussplatte die die Kontaktkammer in Richtung Aktor axial begrenzende Kontaktkammerwand verstärkt. Mithilfe der Steckverbindung kann der Spritzgussprozess erheblich vereinfacht werden, da keine zusätzlichen Haltevorrichtungen für den Magnetfeldleitkörper vorgesehen werden müssen. Hierdurch kann die Fertigungstaktzahl im Vergleich zu einem Hochvoltschütz mit einem nicht gesteckten Magnetfeldleitkörper gesteigert werden, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden können. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Magnetfeldleitkörper aus einem Blechmaterial hergestellt. Der Magnetfeldleitkörper ist somit relativ dünnwandig ausgebildet, wobei seine Blechstärke bei unter 3 mm liegt. Hierdurch kann der Magnetfeldleitkörper in hohen Stückzahlen relativ leicht beispielsweise mittels Biegen oder Tiefziehen hergestellt werden und eignet sich daher besonders gut für ein serienmäßig hergestelltes Hochvoltschütz.
In einer hierzu weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung ist der Magnetfeldleitkörper in Form eines Rechteckrohrs ausgebildet, und weist zwei lange Seitenwände und zwei kurze Seitenwände auf. Dementsprechend weist auch die Kontaktkammer eine rechteckige Form auf. Diese Form eignet sich besonders, da die Kontaktbrücke ebenfalls eine lang gestreckte meist rechteckige Form aufweist, sodass die Form der Kontaktkammer an die Form der Kontaktbrücke angepasst ist und der Abstand zwischen der Kontaktbrücke und den radialen Seitenwänden der Kontaktkammer auf allen Seiten in etwa gleich ausfällt. Somit wird für die Kontaktkammer nicht mehr Platz als nötig beansprucht, was insgesamt zu einer relativ kompakten Ausgestaltung des Hochvoltschützes führt.
In einer hierzu weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung ist der Magnetfeldleitkörper mittels Biegen aus einem flachen Blechstreifen hergestellt. Der flache Blechstreifen wird dazu an mindestens drei die Ecken bildenden Stellen um jeweils 90° gebogen, sodass ein Rechteckrohr entsteht, wobei die beiden Enden des Blechstreifens im gebogenen Zustand in der vierten Ecke Zusammenstößen. Besonders bevorzugt weist der Blechstreifen jedoch vier Biegestellen mit 90°-Biegungen auf, sodass die beiden Enden des Blechstreifens im Bereich einer Seitenwand zwischen den beiden Ecken Zusammenstößen, wodurch eine saubere Verbindung der Stöße ermöglicht wird. Die Herstellung mittels Biegen ist besonders kostengünstig und eignet sich daher besonders gut für ein Serienprodukt. Zudem weist ein gebogener Magnetfeldleitkörper eine konstante Blechstärke auf, was mit einem tiefgezogenen Magnetfeldleitkörper fertigungsbedingt nicht gegeben wäre.
In einer hierzu wiederum weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung weist der Magnetfeldleitkörper eine Verbindungsstruktur auf, mittels der die im gebogenen Zustand aneinanderstoßenden Enden des Magnetfeldleitkörpers miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstruktur ist derart ausgebildet, dass sich die beiden aneinanderstoßenden Enden in Umfangsrichtung nicht voneinander entfernen können, wodurch verhindert wird, dass sich das den Magnetfeldleitkörper bildende Rechteckrohr während des Fertigungsprozesses, beispielsweise während eines Spritzgussprozesses, aufweitet. Dies wird durch eine Verbindungsstruktur erreicht, die in Umfangsrichtung einen Formschluss herstellt, wohingegen in der dazu orthogonalen Richtung, die normal zur Blechebene angeordnet ist, eine einfache Lösung der Verbindung möglich ist. Die beiden Enden des Magnetfeldleitkörpers sind dazu ähnlich wie Puzzleteile ausgebildet, die im zusammen gesteckten Zustand gegen Relativbewegungen in der Blechebene sicher verbunden sind. Dazu weist das eine Ende eine in Umfangsrichtung hinterschnittene Ausnehmung auf und das andere Ende einen dazu korrespondierend geformten Fortsatz auf, der in der Ausnehmung sitzt. Zusätzlich kann der Fortsatz nach dem Einstecken in die Ausnehmungen während des Herstellungsprozesses durch ein entsprechendes Werkzeug innerhalb der Blechebene derart geweitet werden, dass der Fortsatz passgenau und spielfrei in der Ausnehmung sitzt. Dies kann beispielsweise durch Einbringen eines Dorns erreicht werden, der mittig in den Fortsatz gedrückt wird und dadurch das Material nach außen verdrängt, wodurch es gegen die Innenwände der Ausnehmung gedrückt wird und sich formschlüssig an die Innenwände anlegt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Nasen des Magnetfeldleitkörpers sicher in den Ausnehmungen der Rückschlussplatte sitzen und der Magnetfeldleitkörper somit in seiner Position fixiert ist.
Vorteilhafterweise weist die Verbindungsstruktur mindestens eine Schwalbenschwanzverbindung auf. Die Schwalbenschwanzverbindung ist eine der möglichen puzzleartigen Ausgestaltungen der Verbindungsstruktur und zeichnet sich durch ihre exzellente Formstabilität in allen Richtungen der Blechebene aus. Zur weiteren Verbesserung können auch mehrere Schwalbenschwanzverbindungen entlang der aneinanderstoßenden Enden angeordnet werden, die die Verbindungsstruktur zusätzlich verstärken und stabilisieren.
Die Nasen sind vorzugsweise an den kurzen Seitenwänden ausgebildet, da die kurzen Seitenwände stabiler und weniger anfällig für Verformungen sind als die langen Seitenwände, sodass mit einer Anordnung der Nasen an der kurzen Seite eine sicherere Verbindung zwischen Magnetfeldleitkörper und Rückschlussplatte erreicht werden kann als mit einer Anordnung der Nasen an der langen Seite.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Magnetfeldleitkörper mehrere Öffnungen auf, die den Magnetfeldleitkörper radial durchdringen. Die Öffnungen füllen sich während des Umspritzens des Magnetfeldleitkörpers im Rahmen eines Spritzgussprozesses zur Herstellung der Kontaktkammerwände mit Kunststoff, wodurch eine zusätzliche formschlüssige Verbindung zwischen dem Magnetfeldleitkörper und der den Magnetfeldleitkörper einschließenden Kontaktkammerwand hergestellt wird, die den Magnetfeldleitkörper sicher in seiner Position hält.
In einer hierzu weiterführenden Ausgestaltung sind die Öffnungen an der langen Seitenwand des Magnetfeldleitkörpers angeordnet. Hierdurch können mehrere Öffnungen in der Seitenwand des Magnetfeldleitkörpers vorgesehen werden, ohne eine relevante Schwächung der Seitenwand herbeizuführen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegen die Permanentmagnete an der kurzen Seitenwand des Magnetfeldleitkörpers an. Die Permanentmagnete können dadurch besonders nah an die Kontaktstellen herangeführt werden, sodass deren besagte Löschwirkung besonders hoch ist.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochvoltschützes oder Hochvoltrelais ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Hochvoltschützes in geschnittener Darstellung.
Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Rückschlussplatte und des Magnetfeldleitkörpers des Hochvoltschützes der Figur 1 im vormontierten Zustand.
Das in Figur 1 dargestellte Hochvoltschütz 10 umfasst einen elektromagnetischen Aktor 12, der eine Spule 14 aufweist, die aus einem Spulenträger 16 sowie einer darauf gewickelten Wicklung 18, einem ferromagnetischen Eisenkreis 20 und einem Anker 22 besteht. Der ferromagnetische Eisenkreis 20 weist ein U-förmig gebogenes Joch 24 auf, dessen Schenkel 26 auf einer Rückschlussplatte 28 aufliegen beziehungsweise an der Rückschlussplatte 28 befestigt sind, so dass der geschlossene Eisenkreis 20 entsteht.
Das Joch 24 weist an seinem Basisteil 30 eine zentrale Öffnung 32 auf, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Spulenträgers 16 entspricht. In dieser Öffnung 32 ist eine Buchse 34 befestigt, in der der Anker 22 verschieblich angeordnet und geführt wird. Bei Bestromung der Spule 14 wird der Anker 22 in bekannter Weise gegen die Kraft einer Feder 36 in der Kontaktkammer 42 zur Rückschlussplatte 28 gezogen.
An dem Anker 22 liegt kontaktkammerseitig eine Betätigungsstange 38 axial an, die durch eine weitere zentrale Öffnung 40 in der Rückschlussplatte 28 in eine Kontaktkammer 42 ragt. Am zum Anker 22 entgegengesetzten Ende der Betätigungsstange 38 ist eine Kontaktbrücke 44 angeordnet. Diese wird vorzugsweise über ein Federelement 46 gegen einen Anschlag 48 am Ende der Betätigungsstange 38 gedrückt, welches sich an einem Absatz 49 an der Betätigungsstange 38 abstützt und ist entsprechend leicht axial und kippbeweglich auf der Betätigungsstange 38 angeordnet. An den Enden der Kontaktbrücke 44 ist jeweils eine Kontaktplatte 52, 53 befestigt, die aus einem besonders gut leitenden Material besteht. Die erste Kontaktplatte 52 ist axial gegenüberliegend zu einem ersten Kontaktelement 54 angeordnet, welches insbesondere über eine nicht dargestellte Stromschiene mit einer Hochvoltbatterie verbunden werden kann. Die zweite Kontaktplatte 53 ist gegenüberliegend zu einem zweiten Kontaktelement 56 angeordnet, welches beispielsweise über eine Stromschiene mit einem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs verbunden werden kann.
Das gesamte Hochvoltschütz 10 ist in einem Gehäuse 58 angeordnet, welches aus insgesamt drei Teilen zusammengesetzt ist, wie insbesondere in Figur 1 zu erkennen ist. Der Aktor 12 ist hierzu zur Bildung eines Aktorgehäuseteils 60 mit einem Kunststoff umspritzt. Dieser Kunststoff umgibt die Spule 14 vollständig radial zur Bildung einer radialen Begrenzungswand 66 und füllt auch einen Zwischenraum 68 radial zwischen der Spule 14 und dem Joch 24. Zusätzlich wird das Joch 24 selbst radial vollständig von diesem Kunststoff umgeben und ist so gegen die Umgebung abgeschirmt. Des Weiteren wird die Rückschlussplatte 28, die an ihrer zum Spulenträger gewandten Seite gegen den Spulenträger 16 anliegt, von diesem Kunststoff axial in Richtung zur Kontaktkammer 42 abgedeckt, wodurch eine axiale Kontaktkammerwand 45 gebildet ist. Auch die Öffnung 40 der Rückschlussplatte 28 ist radial nach innen durch den Kunststoff bedeckt und lässt lediglich eine zentrale Führungsöffnung 70 frei, in der die Betätigungsstange 38 geführt wird.
An der zur Kontaktkammer 42 entgegengesetzten axialen Außenseite 72 des Aktorgehäuseteils 60 erstreckt sich der Kunststoff weiter nach radial innen entlang in einem radial äußeren Bereich 74 des Basisteils 30 des Jochs 24 beziehungsweise des Aktors 12 und lässt hier lediglich im zentralen, radial innenliegenden Bereich 76 eine Öffnung 78 frei, die symmetrisch zur Öffnung 32 ausgebildet ist, jedoch einen etwas größeren Durchmesser aufweist, damit ausreichend Raum zum Einpressen der Buchse 34 vorhanden ist.
Diese Öffnung 78 wird durch einen Kunststoffdeckel 80 verschlossen, der stoffschlüssig, insbesondere durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen oder Rotationsvibrationsschweißen am Aktorgehäuseteil 60 in der Öffnung 78 befestigt wird.
Des Weiteren bildet das durch Umspritzen des Aktors 12 hergestellte Aktorgehäuseteil 60 eine Ausformung 82 in Form eines Steckergehäuses 82 aus, durch welches die Verbindungsleitungen 84 zur Wicklung 18 der Spule 14 nach außen geführt wird, so dass über ein Steckergegenstück die elektrische Verbindung der Spule 14 zu einer Spannungsquelle hergestellt werden kann.
Zusätzlich erstreckt sich von der Rückschlussplatte 28 in Verlängerung des den Aktor 12 umgebenden Kunststoffs eine umlaufende radiale Kontaktkammerwand 47, welche die Kontaktkammer 42 radial begrenzt und ebenfalls einstückig beim Umspritzen des Aktors 12 hergestellt wird und so im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Seitenwände der Kontaktkammer 42 bildet.
Die radiale Kontaktkammerwand 47 ist in so genannter Sandwichbauweise ausgeführt. Die radiale Kontaktkammerwand 47 ist durch eine Kontaktkammerinnenwand 474 und eine Kontaktkammeraußenwand 476 gebildet, die beabstandet und parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen der Kontaktkammerinnenwand 474 und der Kontaktkammeraußenwand 476 ist ein durch ein ferromagnetisches Magnetfeldleitblech 51 gebildeter Magnetfeldleitkörper 50 angeordnet, der die Kontaktkammer 42 radial vollumfänglich umgibt, wobei die radiale Kontaktkammerwand 47 bzw. die Kontaktkammerinnenwand 474 sowie die Kontaktkammeraußenwand 476 durch innenseitiges bzw. außenseitiges Umspritzen des Magnetfeldleitblechs 51 mit Kunststoff hergestellt sind. Die Umspritzung erfolgt in demselben Arbeitsschritt, in dem auch der Aktor 12 umspritzt wird, wodurch die Kontaktkammeraußenwand 476 einstückig mit dem Aktorgehäuseteil 60 ausgebildet ist und die Kontaktkammerinnenwand 474 einstückig mit der axialen Kontaktkammerwand 45 ausgebildet ist. Dennoch sind die Kontaktkammerinnenwand 474 und die Kontaktkammeraußenwand 476 an mehreren Stellen beispielsweise durch Öffnungen 512 in den langen Seitenwänden 506 des Magnetfeldleitblechs 51 stoffschlüssig miteinander verbunden.
Die Kontaktkammer 42 ist quaderförmig ausgebildet und weist daher einen rechteckigen Querschnitt auf, der radial durch vier jeweils von der radialen Kontaktkammerwand 47 gebildeten Seitenwänden begrenzt ist. An den beiden sich einander gegenüberliegenden kurzen Seiten weisen die Seitenwände der Kontaktkammerwand 47 jeweils eine quaderförmige, nach innen ragende Tasche 471, 472 auf, die zu der in Bezug auf den Aktor 12 gegenüberliegenden axialen Seite offen sind, wobei in jeder Tasche 471, 472 jeweils ein Permanentmagnet 55, 57 angeordnet ist. Jede Tasche 471, 472 bzw. jeder in der Tasche 471, 472 angeordnete Permanentmagnet 55, 57 ist benachbart zu jeweils einer der Kontaktplatten 52, 53 der Kontaktbrücke 44 angeordnet. Dabei ist jeder Permanentmagnet 55, 57 bezüglich seiner magnetischen Pole derart ausgerichtet, dass die von den Magnetfeldern der Permanentmagneten 55, 57 ausgeübte Lorentzkraft den jeweils zwischen den Kontaktplatten 52, 53 und den Kontaktelementen 54, 56 auftretenden Lichtbogen bogenförmig verformt und die Lichtbögen aufgrund der daraus folgenden Längung und schnelleren Abkühlung auf diese Weise zum Erlöschen bringt.
Das Magnetfeldleitblech 51 ist im Bereich der Taschen 471, 472 innenseitig nicht vollständig umspritzt. Stattdessen kontaktiert jeder Permanentmagnet 55, 57 das Magnetfeldleitblech 51 an seiner jeweiligen kurzen Innenseite, wodurch die Permanentmagneten 55, 57 magnetisch leitend miteinander verbunden sind. Innerhalb jeder Tasche 471, 472 ist eine Anschlagstruktur 475 angeordnet, die jeweils durch zwei parallel und beabstandet zueinander angeordnete Rippen 477 sowie einen Wandvorsprung 478 gebildet ist. Der Wandvorsprung 478 ragt von der Innenseite des Magnetfeldleitblechs 51 radial nach innen. Die Rippen 477 erstrecken sich radial jeweils von der Kontaktkammerinnenwand 474 bis zum Wandvorsprung 478. Die Permanentmagneten 55, 57 liegen axial gegen die jeweilige Anschlagstruktur 475 an, wodurch jeder Permanentmagnet 55, 57 in Bezug auf die Axialrichtung auf Höhe einer der Kontaktstellen in der Kontaktkammer 42 angeordnet ist.
Zusätzlich erstreckt sich das Magnetfeldleitblech 51 in Aktorrichtung axial bis zu der Rückschlussplatte 28 und liegt mit einer ebenen Anlagefläche 504 axial an der Rückschlussplatte 28 an, sodass das Magnetfeldleitblech 51 mit der Rückschlussplatte 28 und somit mit dem Eisenkreis 20 in einem unmittelbaren, magnetisch leitenden Kontakt steht. Dies führt sowohl zu einer erhöhten lokalen Feldstärke als auch zu einer verbesserten Homogenität des Magnetfelds, wodurch eine relativ starke Verformung der Lichtbögen und somit ein relativ schnelles Löschen der Lichtbögen erreicht wird.
Das Magnetfeldleitblech 51 ist in Form eines Rechteckrohrs ausgebildet und aus einem flachen Blechstreifen mittels Biegen hergestellt. Das Magnetfeldleitblech 51 weist dazu vier Biegestellen 507 auf, die die Ecken des Magnetfeldleitblech 51 bilden. An seinen beiden im gebogenen Zustand aneinanderstoßenden Enden weist das Magnetfeldleitblech 51 eine puzzleartige Verbindungsstruktur 510 auf, die durch zwei axial benachbart und beabstandet zueinander angeordnete Schwalbenschwanzverbindungen 511 gebildet ist, welche verhindern, dass die aneinanderstoßenden Enden des Magnetfeldleitblechs 51 sich in Umfangsrichtung voneinander entfernen können und sich das Magnetfeldleitblech 51 radial aufweitet.
An seinen beiden kurzen Seitenwänden 508 weist das Magnetfeldleitblech 51 zwei diametral gegenüberliegende Nasen 502 auf, die sich von der Anlagefläche 504 axial in Richtung der Rückschlussplatte 28 erstrecken, wie in Figur 2 gezeigt ist. Am Rand der Rückschlussplatte 28 sind zwei Ausnehmungen 282 angeordnet, in die sich die Nasen 502 erstrecken und in die die Nasen 502 eingreifen. Jede Ausnehmung 282 ist durch zwei entlang des Umfangs der Rückschlussplatte 28 beabstandet zueinander angeordnete und sich parallel zueinander radial nach außen erstreckende Vorsprünge 284 gebildet. Der Abstand zwischen den beiden einander zugewandten Innenwänden der benachbarten Vorsprünge 284 ist um 0,5 mm größer als die Breite der Nasen 502 in Umfangsrichtung, sodass die Nasen 502 mit relativ geringem Spiel in den Ausnehmungen 282 aufgenommen werden. Die Ausnehmungen 282 sind radial nach außen hin offen ausgebildet, wodurch die Rückschlussplatte 28 relativ kompakt ausgebildet ist. Durch die Nasen 502 wird eine translatorische Bewegung des Magnetfeldleitblechs 51 in allen Richtungen quer zur Bewegungsachse des Aktors 12 und in rotatorische Richtung um die Bewegungsachse des Aktors 12 verhindert. Ferner verhindert die axial an der Rückschlussplatte 28 anliegende Anlagefläche 504 eine axiale Verschiebung des Magnetfeldleitblechs 51 in Richtung des Aktors 12. Hierdurch wird das Magnetfeldleitblech 51 und der Aktor 52 während des gemeinsamen Umspritzens ohne zusätzliche Haltevorrichtungen in ihrer Position gehalten.
Die Kontaktkammer 42 in Figur 1 wird axial an der zur axialen Kontaktkammerwand 45 entgegengesetzten axialen Seite durch einen Kontaktkammerdeckel 88 geschlossen, der auch die Taschen 471, 472 axial verschließt. Am Kontaktkammerdeckel 88 sind zwei axiale Öffnungen 90 ausgebildet, in welchen die beiden Kontaktelemente 54, 56 aufgenommen und beispielsweise durch Ultraschallschweißen oder Umspritzen befestigt sind. Von diesem Kontaktkammerdeckel 88 erstreckt sich umlaufend in axialer Richtung ein Kragen 92, der die umlaufende Kontaktkammeraußenwand 476 radial umschließt, so dass diese beiden Wände 92, 476 umlaufend stoffschlüssig, beispielsweise durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen oder Rotationsvibrationsschweißen miteinander verbunden werden können, wodurch ein hochfestes Gehäuse 58 geschaffen wird. Unmittelbar innerhalb des Kragens 92 ist eine umlaufende Axialnut 94 ausgebildet, die somit nach außen durch den Kragen 92 des Kontaktkammerdeckels 88 begrenzt ist und in die das Ende der Gehäusewand 86 des Aktorgehäuseteils 60 ragt, wodurch dieses vor dem Laserschweißen, Ultraschallschweißen oder
Rotationsvibrationsschweißen exakt in seiner Position zum Kontaktkammerdeckel 88 festgelegt ist.
Soll nun der Stromfluss zwischen dem Elektromotor oder der Ladesäule und der Batterie freigegeben werden, wird die Spule 14 bestromt, wodurch der Anker 22 in Richtung zur Rückschlussplatte 28 aufgrund der wirkenden elektromagnetischen Kräfte gezogen wird. Hierdurch wird die Betätigungsstange 38 mit der Kontaktbrücke 44 und den Kontaktplatten 52, 53 gegen die Kontaktelemente 54, 56 geschoben, so dass über die Kontaktbrücke 44 ein Strom vom ersten Kontaktelement 54 zum zweiten Kontaktelement 56 und somit von der Batterie zum Elektromotor oder von der Ladesäule zur Batterie fließen kann. Wird die Spule 14 nicht bestromt, wird die Betätigungsstange 38 und der Anker 22 durch die Feder 36 in entgegengesetzter Richtung belastet, so dass die Kontaktbrücke 44 von den Kontaktelementen 54, 56 abgehoben wird und der Stromkreis unterbrochen wird. Dabei entsteht ein Lichtbogen aufgrund der hohen Ströme, der auch eine Druckerhöhung in der Kontaktkammer 42 zur Folge hat.
Diese Druckerhöhung kann durch das Gehäuse 58 aufgrund der die Kontaktkammer 42 umgebenden metallverstärkten Wände 45, 47 gut aufgenommen werden und auch der Aktor 12 wird insbesondere durch die angespritzte axiale Kontaktkammerwand 45 zuverlässig geschützt. Durch das dichte Verschweißen der lediglich drei Gehäuseteile wird auch eine vollständige Dichtigkeit nach außen erreicht, so dass kein Gas aus der Kontaktkammer 42 nach außen dringen kann, der Lichtbogen zuverlässig und schnell gelöscht wird und keine Gase oder Flüssigkeiten von außen eindringen können. Der benötigte Bauraum und die Montagekosten sind sehr gering.
Es sollte deutlich sein, dass im Vergleich zum beschriebenen Ausführungsbeispiel verschiedene Modifikationen möglich sind. Insbesondere kann der Aufbau der Kontakteinheit sowie der Anordnung der Federn und Betätigungsstangenführung und-befestigung von der gezeigten Form abweichen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais mit einem elektromagnetischen Aktor (12) mit einer Spule (14), einem bewegbaren Anker (22), und einem die Spule (14) umgebenden Eisenkreis (20) mit einer Rückschlussplatte (28), einem Gehäuse (58) mit einer Kontaktkammer (42), einer Kontaktbrücke (44), die mittels des Aktors (12) in der Kontaktkammer (42) zumindest in eine erste Position verschiebbar ist, in der ein erstes Kontaktelement (54) mit einem zweiten Kontaktelement (56) über die Kontaktbrücke (44) elektrisch verbunden ist, und in eine zweite Position verschiebbar ist, in der ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten Kontaktelement (54) und dem zweiten Kontaktelement (56) unterbrochen ist, und einem Magnetfeldleitkörper (50), der mindestens zwei diametral gegenüberliegend in der Kontaktkammer (42) angeordnete Permanentmagnete (55, 57) magnetisch leitend verbindet, wobei der Magnetfeldleitkörper (50) axial an der Rückschlussplatte (28) anliegt und mehrere Nasen (502) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlussplatte (28) zu den Nasen (502) korrespondierende Ausnehmungen (282) aufweist, in die die Nasen (502) eingreifen.
2. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldleitkörper (50) die Kontaktkammer (42) radial vollumfänglich umschließt.
3. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldleitkörper (50) eine Anlagefläche (504) aufweist, mit der der Magnetfeldleitkörper (50) axial an der Rückschlussplatte (28) anliegt, wobei sich die Nasen (502) von der Anlagefläche (504) ausgehend in axialer Richtung in die Ausnehmungen (282) erstrecken.
4. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldleitkörper (50) insgesamt zwei Nasen (502) aufweist, die diametral gegenüberliegend zueinander angeordnet sind.
5. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlussplatte (28) axial zwischen der Kontaktkammer (42) und dem Aktor (12) angeordnet ist.
6. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (282) am Rand der Rückschlussplatte (28) angeordnet sind und radial nach außen hin offen ausgebildet sind.
7. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ausnehmung (282) zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbart und beabstandet zueinander angeordnete Vorsprünge (284) der Rückschlussplatte (28) ausgebildet ist, die sich radial nach außen erstrecken.
8. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlussplatte (28) und der Magnetfeldleitkörper (50) im zusammengesteckten Zustand mit Kunststoff umspritzt sind.
9. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldleitkörper (50) aus einem Blechmaterial hergestellt ist.
10. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldleitkörper (50) in Form eines Rechteckrohrs ausgebildet ist, und zwei lange Seitenwände (506) und zwei kurze Seitenwände (508) aufweist.
11. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldleitkörper (50) mittels Biegen aus einem flachen Blechstreifen hergestellt ist.
12. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldleitkörper (50) eine Verbindungsstruktur (510) aufweist, mittels der die im gebogenen Zustand aneinanderstoßenden Enden des Magnetfeldleitkörpers (50) miteinander verbunden sind.
13. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstruktur (510) mindestens eine Schwalbenschwanzverbindung (511) aufweist.
14. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß einem der Ansprüche 10-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nasen (502) an den kurzen Seitenwänden (508) ausgebildet sind.
15. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldleitkörper (50) mehrere Öffnungen (512) aufweist, die den Magnetfeldleitkörper (50) radial durchdringen.
16. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (512) an der langen Seitenwand (506) des Magnetfeldleitkörpers (50) angeordnet sind.
17. Hochvoltschütz (10) oder Hochvoltrelais gemäß einem der Ansprüche 10-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (55, 57) an der kurzen Seitenwand (508) des Magnetfeldleitkörpers (50) anliegen.
EP23755364.9A 2023-08-10 2023-08-10 Hochvoltschütz oder hochvoltrelais Pending EP4758646A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2023/072251 WO2025031601A1 (de) 2023-08-10 2023-08-10 Hochvoltschütz oder hochvoltrelais

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4758646A1 true EP4758646A1 (de) 2026-06-17

Family

ID=87580176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23755364.9A Pending EP4758646A1 (de) 2023-08-10 2023-08-10 Hochvoltschütz oder hochvoltrelais

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4758646A1 (de)
CN (1) CN121464497A (de)
DE (1) DE112024003297A5 (de)
WO (2) WO2025031601A1 (de)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4301056A1 (de) 1993-01-16 1994-07-21 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetischer Schalter, insbesondere Einrückrelais für den Starter einer Brennkraftmaschine
DE4439177B4 (de) 1994-11-03 2005-05-04 Robert Bosch Gmbh Elektromagnetischer Schalter, insbesondere Einrückrelais für Andrehvorrichtung von Brennkraftmaschinen
FR2895143B1 (fr) * 2005-12-15 2011-03-18 Valeo Equip Electr Moteur Equipage mobile pour contacteur electromagnetique et contacteur comportant un tel equipage
JP5946382B2 (ja) * 2012-09-21 2016-07-06 富士通コンポーネント株式会社 電磁継電器
JP7380175B2 (ja) * 2019-12-19 2023-11-15 オムロン株式会社 電磁継電器
CN115332016B (zh) 2019-12-31 2025-12-16 厦门宏发电力电器有限公司 一种能够抗短路电流及灭弧的直流继电器
PL4086931T3 (pl) * 2019-12-31 2026-07-20 Xiamen Hongfa Electric Power Controls Co., Ltd. Przekaźnik dc do przeciwdziałania prądowi zwarciowemu oraz gaszenia łuku
DE102020114383A1 (de) * 2020-05-28 2021-12-02 Tdk Electronics Ag Schaltvorrichtung
KR102986639B1 (ko) * 2021-02-26 2026-07-06 샤먼 홍파 일렉트릭 파워 컨트롤즈 컴퍼니 리미티드 영구 자석에 의한 아크 소호 기능을 갖는 고압 직류 릴레이(high-voltage direct-current relay with a magnetic steel arc extinguishing function)

Also Published As

Publication number Publication date
DE112024003297A5 (de) 2026-05-28
WO2025032166A1 (de) 2025-02-13
CN121464497A (zh) 2026-02-03
WO2025031601A1 (de) 2025-02-13

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20260310

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR