ES2258182T3 - Mecanismo de disparo electromagnetico. - Google Patents

Abstract

Un mecanismo de disparo electromagnético con una bobina (3), un rotor (6) que se puede desplazar por ésta y una culata del electroimán (4) que se conforma en una sola pieza con un núcleo magnético (5) que se sujeta al menos parcialmente en la bobina (3), así como un resorte (12) para la tensión del resorte (6), caracterizado porque el núcleo magnético (5) y el rotor (6) se sitúan de forma asimétrica dentro de la sección transversal de la bobina (3), donde una superficie del rotor (5) doblada, al menos aproximadamente de forma rectangular con respecto a un cuerpo principal del rotor (9) que se extiende de forma paralela al eje de la bobina (A), se sitúa de forma opuesta a la superficie del núcleo (14) del núcleo magnético (5), dentro de la bobina (3), cuya superficie se dispone de un modo aproximadamente perpendicular al eje de la bobina (A).

Description

Mecanismo de disparo electromagnético.

La presente invención trata de un mecanismo de disparo electromagnético, especialmente de un interruptor automático, con una bobina, un rotor que se desplaza por ésta y una culata del electroimán que se conforma en una sola pieza con un núcleo magnético encajado, al menos parcialmente, en la bobina, así como con un resorte para la tensión del rotor. Un mecanismo de disparo electromagnético de este tipo se conoce, por ejemplo, por la DE 101 26 851 C1.

El mecanismo de disparo electromagnético conocido por la DE 101 26 851 C1, especialmente para un interruptor automático, muestra un núcleo magnético conformado en una sola pieza con una culata del electroimán, que se sitúa dentro de la sección transversal de la bobina de disparo y se ha previsto con una abertura central para el paso de un vástago conectado con un rotor movible. Dentro de un interruptor de protección, como un interruptor automático, el mecanismo de disparo electromagnético, debido al diámetro relativamente grande de la bobina de disparo, es con frecuencia la pieza que establece la anchura mínima del interruptor de protección.

La presente invención se basa en la función de facilitar un mecanismo de disparo electromagnético, especialmente para un interruptor automático, que se conforme de una manera especialmente estrecha, con una estructura sencilla.

Esta función se soluciona, de acuerdo con la invención, mediante un mecanismo de disparo electromagnético con las características de la reivindicación 1. Este mecanismo de disparo muestra, de una manera fundamentalmente comparable con un mecanismo de disparo electromagnético convencional, con núcleos buzo, una bobina, un rotor que se desplaza sobre ésta, una culata del electroimán con un núcleo, así como un resorte que carga el rotor con una fuerza en contra de la dirección de accionamiento. A diferencia de los mecanismos de disparo magnéticos, el rotor y el núcleo de la culata del electroimán no se colocan, sin embargo, de forma simétrica en la sección transversal de la bobina. Más bien, el núcleo magnético muestra una superficie del núcleo situada en la sección transversal de la bobina, alineada de una forma aproximadamente normal hacia el eje de la bobina; este núcleo magnético se sitúa de forma opuesta a una superficie del rotor. Esta superficie del rotor se dobla de una manera al menos aproximadamente perpendicular a un cuerpo principal del rotor que se puede desplazar, en la bobina, de forma paralela al eje de la bobina. En la bobina se encuentran, así, de forma contigua, por un lado, el núcleo magnético y, por otro lado, el cuerpo principal del rotor. El rotor y/o un vástago que trabaja en conjunto con éste, así, no traspasa el núcleo magnético o la culata del electroimán. Esto posibilita una conformación especialmente estrecha de la bobina, cuya anchura interior sólo sobrepasa ligeramente la anchura del rotor, así como la anchura del núcleo magnético. Tanto el rotor como el núcleo magnético se escogen como componentes de chapa de una sola capa, se realizan preferiblemente con el mismo grosor o con uno similar. Los dos componentes de chapa, el rotor y el núcleo, muestran dentro de la bobina, preferiblemente, una sección transversal rectangular, donde los lados estrechos respectivos se encuentran de forma opuesta. Así, en total, la altura interior de la sección transversal interior de la bobina casi rectangular, alcanza casi el doble, preferiblemente más del triple de la anchura interior.

El rotor magnético se conforma, preferiblemente, como un componente de una sola pieza, junto con un vástago, y atraviesa, así, de forma axial, toda la bobina. Con esto, la parte del rotor que sobresale de la bobina sirve como vástago para el accionamiento, especialmente de un contacto en movimiento y/o de un dispositivo de desbloqueo de un interruptor automático, mientras que la parte del rotor, del lado opuesto de la bobina, que sobresale de ésta, sirve preferiblemente para la fijación del resorte. Este resorte se conforma preferiblemente a modo de resorte cónico de compresión, en una ubicación especial que ocupa poco espacio; este resorte cónico de compresión se afianza entre la bobina u otro componente fijo, especialmente con una estructura de soporte rígida y un limbo del soporte del resorte formado en el cuerpo principal del rotor, de forma aproximadamente asimétrica al eje de la bobina. Alternativamente, el resorte también puede, por ejemplo, conformarse a modo de resorte helicoidal o de resorte con otra geometría.

Mientras que el núcleo magnético se sitúa de forma invariable en la bobina, el cuerpo principal del rotor, que forma, al mismo tiempo, el vástago, puede desplazarse por la bobina, por delante del núcleo magnético. Para garantizar la movilidad libre del resorte magnético, se coloca, entre éste y el resorte magnético, en el interior de la bobina, una pared de separación realizada a partir de un material no magnético. Esta pared de separación es, preferiblemente, de un modo ventajoso en lo que respecta a su estructura, un componente de un núcleo de bobina que porta la bobina.

Si el mecanismo de acoplamiento, especialmente un interruptor automático, que muestra el mecanismo de disparo electromagnético, se encuentra equipado con una cámara de extinción del arco eléctrico, entonces se forma un contracarril del arco eléctrico en la culata del electroimán, preferiblemente del modo que se conoce. Se ofrece una estructura que ocupa una ubicación que emplea poco espacio, mientras que el contracarril del arco eléctrico se sitúa en la sección transversal, de forma perpendicular al núcleo magnético. Un número de chapas desionizadoras de una cámara de extinción del arco eléctrico se sitúan, así, en esta forma de ejecución, igualmente en ángulo recto con respecto al núcleo magnético, así como con respecto al rotor magnético. Puesto que, generalmente, la anchura de las chapas desionizadoras es menor que la altura de la fila formada de chapas desionizadoras, la sección transversal de bobinas preferiblemente de forma casi rectangular se alinea de forma longitudinal hacia la dirección de extensión principal de la cámara de extinción del marco eléctrico, que se ofrece por los estándares de las chapas desionizadoras. En la dirección transversal, es decir, en el plano de las chapas desionizadoras, el mecanismo de disparo, no obstante, se conforma de una manera especialmente estrecha. Esto posibilita que se sitúen de forma contigua, dentro de un soporte normalizado de un aparato de montaje en filas, especialmente con una anchura de 18 mm, dos mecanismos de disparo electromagnéticos con la misma estructura.

Tanto el rotor combinado con el vástago como la culata del electroimán combinada con el núcleo magnético se fabrican preferiblemente como piezas troqueladas elaboradas convenientemente y/o como piezas troqueladas de forma curva. Si la culata del electroimán se combina con un contracarril del arco eléctrico, entonces esta pieza se forma preferiblemente para evitar caídas innecesarias durante el troquelado, de tal forma que muestra, en el estado no curvado, una forma extendida longitudinalmente, esencialmente recta. Sin embargo, se puede efectuar el descentramiento angular de 90º entre el núcleo magnético y el contracarril del arco eléctrico, mientras que se ha previsto una línea plegada entre el núcleo magnético y el contracarril del arco eléctrico, que comprende, en el estado final del componente, un ángulo de 45º en cada caso, tanto con el núcleo magnético como con el contracarril del arco eléctrico.

La ventaja de la invención se basa especialmente en que, mediante la disposición asimétrica de un núcleo magnético y de un rotor magnético en una bobina de un mecanismo de disparo magnético, con una sección transversal interior esencialmente rectangular, su anchura se limita casi al grosor de las piezas realizadas a modo de componentes de chapa de una sola capa, el núcleo magnético (combinado con una culata del electroimán) y el rotor (combinado con un vástago).

A continuación se explican más detalladamente los dos ejemplos de ejecución de la invención mediante unos dibujos. En ellos, se muestra:

Figura 1: Sección transversal de un primer ejemplo de ejecución de un mecanismo de disparo electromagnético,

Figura 2: Una vista frontal del mecanismo de disparo según la Figura 1,

Figura 3: Una vista superior del mecanismo de disparo según la Figura 1,

Figura 4: Una vista en perspectiva del mecanismo de disparo según la Figura 1,

Figuras 5a a d: En vistas diferentes, una culata del electroimán del mecanismo de disparo según las Figuras de la 1 a la 4,

Figura 6: En la sección transversal, un segundo ejemplo de ejecución de un mecanismo de disparo electromagnético,

Figura 7: Una vista frontal del mecanismo de disparo según la Figura 6,

Figura 8: Una vista superior del mecanismo de disparo según la Figura 6,

Figura 9: Una vista en perspectiva del mecanismo de disparo según la Figura 6, y

Figuras 10a a d: En vistas diferentes, una culata del electroimán del mecanismo de disparo según las Figuras de la 6 a la 9.

Las piezas equivalentes o con la misma función se han previsto en todas las Figuras con los mismos símbolos de referencia.

La Figuras de la 1 a la 4 muestran, en vistas diferentes, un mecanismo de disparo electromagnético 1 de un mecanismo de acoplamiento que no se vuelve a representar, por ejemplo de un interruptor automático, un interruptor de protección de un motor, un conmutador de potencia, un protector o un relé, preferiblemente en forma de un aparato de montaje en filas. Son componentes esenciales del mecanismo de disparo 1 una bobina 3 montada en un cuerpo de bobina 2 en forma de cápsula, una culata del electroimán 4 que se conforma en una sola pieza con el núcleo magnético 5, así como un rotor 6 que se puede desplazar por la bobina 3. Éste se configura, del mismo modo, como un vástago para el accionamiento de un contacto en movimiento no representado, que trabaja en conjunto con una pieza de contacto 7 en la culata del electroimán 4. Una parte frontal del rotor 6 que se proyecta hacia fuera de la bobina 3 se señala como una superficie del vástago 8. Esta superficie del vástago 8 limita un cuerpo principal del rotor 9 que se extiende longitudinalmente, que atraviesa toda la bobina 3 y se limita por la otra parte, mediante un limbo del soporte del resorte 10 que se forma de manera perpendicular en el cuerpo principal del rotor 9. El limbo del soporte del resorte 10 muestra una leva 11 que sirve para la fijación de un resorte 12 conformado a modo de resorte cónico de compresión, que, por otro lado, se monta en una estructura rígida que no se representa más detalladamente o directamente en el cuerpo de la bobina 2 y pretensa el rotor 6 en contra de la dirección de accionamiento R.

Con el accionamiento, es decir, el mecanismo de disparo electromagnético del rotor 6, se cierra un entrehierro 13 entre una superficie del núcleo 14 alineada hacia el eje de la bobina A, rectangular, que limita el núcleo magnético 5 en la bobina 3, y una superficie del rotor 15 opuesta a la superficie del núcleo 14. L a superficie del rotor 15 es la superficie de un brazo del rotor 16 que se dobla, como parte del rotor 6, de forma perpendicular con respecto al cuerpo principal del rotor 9. Así, el rotor 6 muestra una forma de F con el limbo del soporte del resorte 10 y el brazo del rotor 16 a modo de limbos en forma de F colocados de forma paralela entre sí. El rotor 5 se realiza a modo de una pieza troquelada de chapa con un grosor d, que se corresponde, al menos aproximadamente, con el grosor del núcleo magnético 5, y es algo menor que la anchura interior b de la bobina 3. No obstante, la altura interior h de la bobina 3 surge esencialmente de la suma de la anchura del núcleo k del núcleo magnético 5 y la anchura del vástago s del rotor 6. La anchura del núcleo k se corresponde, así, aproximadamente, con la anchura de la superficie del rotor 15 y ejerce una influencia directa sobre la fuerza magnética entre la superficie del núcleo 14 y la superficie del rotor 15. La anchura del vástago del cuerpo principal del rotor 9, no obstante, en primer término, significativa para la estabilidad mecánica del rotor 6. La anchura del núcleo k que ejerce una influencia directa sobre la fuerza de impacto del rotor magnético 6, sobrepasa la anchura del vástago s en más del 50%. Entre el cuerpo principal del rotor 9 y el núcleo magnético 5 se encuentra una pared de separación 17 conformada en una sola pieza con el cuerpo de la bobina 2, fabricada preferiblemente a partir de plástico, que garantiza la movilidad libre del cuerpo principal del rotor 9 con respecto al núcleo magnético 5. La altura interior h de la bobina 3 alcanza, en el ejemplo de ejecución, más del triple de la anchura interior b. Debido a las pequeñas dimensiones de la anchura interior b, toda la anchura B del mecanismo de disparo 1, que sólo sobrepasa ligeramente la anchura de la bobina 3, se dimensiona de tal forma que dos mecanismos de disparo 1 iguales se sitúan de forma continua en un soporte de 18 mm de anchura.

En la culata del electroimán 14 se sitúa, en una sola pieza, un contracarril del arco eléctrico o un riel de desplazamiento del arco eléctrico 18, que limita una cámara de extinción del arco eléctrico. La geometría de la culata magnética 4 con el contracarril del arco eléctrico 18 se evidencia especialmente en las Figuras de la 5a a la 5d. Tanto el contracarril del arco eléctrico 18 como el núcleo magnético 5, formado igualmente en una sola pieza en la culata del electroimán 4, se alinean de forma paralela al eje de la bobina A, aunque se ajustan a 90º el uno contra el otro. A pesar de este ajuste, la culata del electroimán 4, incluyendo el núcleo magnético 5 y el contracarril del arco eléctrico 18, se elabora como una pieza troquelada de forma curva, a partir de una tira de chapa troquelada, que muestra originalmente una forma recta, extendida longitudinalmente. El ajuste del núcleo magnético con respecto al contracarril del arco eléctrico a 90º es posible mediante una línea plegada 19 que forma, con cada una de las piezas señaladas 5, 18, un ángulo de 45º. De este modo, la culata del electroimán 4 se puede elaborar con una caída mínima durante el proceso de troquelado.

Una forma de ejecución alternativa de un mecanismo de disparo 1 electromagnético se muestra en las Figuras de la 6 a la 9. La diferencia con respecto al primer ejemplo de ejecución explicado anteriormente se basa esencialmente en la forma de la culata del electroimán 4, que se representa más detalladamente en las Figuras de la 10a a la 10d. En este caso, la pieza de troquelado, desde la que se dobla la culata del electroimán 4, incluyendo el núcleo magnético 5 y el contracarril del arco eléctrico 18, muestra una forma de L, cuyo limbo más corto en forma de L se forma mediante el núcleo magnético 5. Aquí también es posible una fabricación que implique pocas caídas mediante el guiado adecuado de las piezas de troquelado independientes en forma de L, entre sí. Además, el proceso de flexión se realiza de una manera especialmente sencilla.

En las dos formas de ejecución, el mecanismo de disparo 1 se muestra, mediante una estructura sencilla, con pocas piezas independientes que se puedan realizar de una forma conveniente, con lo que tanto el rotor 5 como la culata del electroimán 4, como se ha explicado más detalladamente con anterioridad, son multifuncionales. En relación con esta funcionalidad, se produce un ahorro de lugares de soldadura, puntos de soldadura u otros puntos de conexión. El mecanismo de disparo electromagnético 1, con esto, también es muy adecuado para un montaje manual.

Claims (13)

1. Un mecanismo de disparo electromagnético con una bobina (3), un rotor (6) que se puede desplazar por ésta y una culata del electroimán (4) que se conforma en una sola pieza con un núcleo magnético (5) que se sujeta al menos parcialmente en la bobina (3), así como un resorte (12) para la tensión del resorte (6),

caracterizado porque el núcleo magnético (5) y el rotor (6) se sitúan de forma asimétrica dentro de la sección transversal de la bobina (3), donde una superficie del rotor (5) doblada, al menos aproximadamente de forma rectangular con respecto a un cuerpo principal del rotor (9) que se extiende de forma paralela al eje de la bobina (A), se sitúa de forma opuesta a la superficie del núcleo (14) del núcleo magnético (5), dentro de la bobina (3), cuya superficie se dispone de un modo aproximadamente perpendicular al eje de la bobina (A).

2. El mecanismo de disparo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo principal del rotor (9) atraviesa de forma axial toda la bobina
(3).

3. El mecanismo de disparo, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la bobina (3) muestra una sección transversal que se extiende longitudinalmente con una anchura interior (b) y una altura interior (h) que alcanza más del doble del ancho interior (b).

4. El mecanismo de disparo, según una de las reivindicaciones de la 1 a la 3, caracterizado porque el núcleo magnético (5) se conforma como un componente de chapa de una sola capa.

5. El mecanismo de disparo, según una de las reivindicaciones de la 2 a la 4, caracterizado porque el núcleo magnético (5) muestra una sección transversal con un grosor (d), que es aproximadamente rectangular, que se corresponde aproximadamente con la anchura interior (b) de la bobina.

6. El mecanismo de disparo, según una de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado porque una pared de separación (17) situada en la bobina (3) entre el cuerpo principal del rotor (9) y el núcleo magnético (5) se compone de un material no magnético.

7. El mecanismo de disparo, según una de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado porque el resorte (12) se sitúa de forma asimétrica con respecto a la sección transversal de la bobina, de una manera esencialmente paralela al eje de la bobina (A).

8. El mecanismo de disparo, según la reivindicación 7, caracterizado por un limbo del soporte del resorte (10) formado en el cuerpo principal del rotor (9), colocado de forma aproximadamente perpendicular a éste.

9. El mecanismo de disparo, según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el resorte (12) se conforma como un resorte helicoidal.

10. El mecanismo de disparo, según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el resorte (12) se conforma como un resorte cónico de compresión.

11. El mecanismo de disparo, según una de las reivindicaciones de la 1 a la 10, caracterizado por un contracarril del arco eléctrico (18) formado en una sola pieza en la culata del electroimán.

12. El mecanismo de disparo, según la reivindicación 11, caracterizado porque el contracarril del arco eléctrico (18) muestra una sección transversal al menos aproximadamente rectangular que se desplaza con respecto a la sección transversal del núcleo magnético (5), a 90º.

13. El mecanismo de disparo, según la reivindicación 12, caracterizado porque la culata del electroimán 4 se forma junto con el contracarril del arco eléctrico (18), a partir de una tira de chapa extendida longitudinalmente, esencialmente recta.