Elektromagnetisches Schaltgerät

Abstract

 Elektromagnetisches Schaltgerät, beispielsweise ein Schütz, mit mindestens einem beweglichen Kontakt (12), der an einem Kontaktbrückenträger (13) befestigt ist, der über drehbare Gelenkarme (29,30) mit zwei vorzugsweise gleichen Magnetkernen (17, 18) eines Schaltmagneten verbunden ist, wobei die beiden Magnetkerne in entgegengesetzten Richtungen längs einer Geraden beweglich angeordnet sind, die im wesentlichen senkrecht zur Bewegugnsrichtung des Kontaktbrückenträgers verläuft. Gemäß der Erfindung sind die beiden Magnetkerne (17,18) in dem Stativ (1) des Schaltgerätes mit Hilfe von Blattfedern (19-24) aufgehängt, die derart angeordnet sind, daß sie die Bewegung der Magnetkerne steuern

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Bei dem elektromagnetsichen Schaltgerät kann es sich beispielsweise um ein Schütz handeln. Ein solches Schütz ist breits bekannt aus der CH-PS 349 324.

[0002] Im Vergleich zu den am häufigsten vorkommenden Schützkonstruktionen, die einen fest angeordneten Magnetkern mit einem Magnetanker haben, der sich in derselben Richtung wie die Kontakte bewegt, hat ein Schaltgerät der vorgenannten Bauart folgende Vorteile:

a) Ein Kontaktprellen aufgrund der Ankerbewegung wird vollständig vermieden.

b) Sowohl in geschlossener als auch in offener Stellung ist eine sehr große dynamische Stabilität, d.h. Stoßsicherheit, in allen Richtungen vorhanden.

c) Dank der großen dynamischen Stabilität bei offener Stellung der Kontakte kann die Initialzugkraft des Magneten und damit die Baugröße des Magneten erheblich verkleinert werden.

d) Durch die allmähliche Drehung der Gelenkarme ändert sich das Übersetzungsverhältnis zwischen den Bewegungen des Magneten und den Bewegungen der Kontakte, so daß die auf den Kontaktbrücken aufgebrachte Kraft am Ende der Einschaltbewegung größer wird.

[0003] Bei der vorgenannten bekannten Schützkonstruktion werden die Magnetkerne in Nuten geführt, die im Schützstativ angeordnet sind. Eine solche Führung ist mit einem starken Verschleiß verbunden, da die Magnetkerne ein verhältnismäßig hohes Gewicht haben. Dies hat zur Folge, daß nur ein kleiner Teil der für gewisse Schütze geforderten mechanischen Lebensdauer von 10 bis 30 Millionen Schaltspielen bei dieser Schützkonstruktion erreichbar sind. Auch eine Konstruktion, bei welcher die Magnetkerne mittels drehbarer Gelenke aufgehängt sind, hat eine relativ niedrige Lebensdauer, da die Lager der Gelenke vorzeitig verschleißen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Schaltgerät der eingangs genannten Art zu entwickeln, welches unter Beibehaltung der oben genannten Vorteile der bekannten Konstruktion eine erheblich höhere mechanische Lebensdauer als die bekannte Konstruktion hat. ein Zur Lösung dieser Aufgabe wird/elektromagnetisches Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

[0005] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.

[0006] Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung werden die Blattfedern auch als Abschaltfedern benutzt, so daß separate Abschaltfedern nicht mehr erforderlich sind.

[0007] Auch die Befestigungen der Gelenkarme an den Magnetkernen und dem Kontaktbrückenträger können mit Hilfe von Blattfedern vorgenommen werden, wordurch man eine lagerlose und somit außerordentliche verschleißfeste Konstruktion erhält.

[0008] Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Figur 1 und 2 eine erste Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Schützes in Einschaltstellung bzw. Abschaltstellung,

Figur 3 einen Schnitt durch das vorgenannte Schütz längs der Linie III-III in Figur 2, welcher das Magnetsystem des Schützes zeigt,

Figur 4 die Kupplung zwischen dem Magnetsystem und dem Kontaktsystem bei einer zweiten Ausführungsform eines Schützes gemäß der Erfindung,

Figur 5 eine dritte Ausführungsform eines Schützes gemäß der Erfindung,

Figur 6 in vergrößerter Darstellung einen Teil der Magnetaufhängung bei der Ausführungsform gemäß Figur 5,

Figur 7 eine Ansicht der Magnetaufhängung gemäß Figur 6 in Richtung VII in Figur 6,

Figur 8 bis 10 drei senkrecht zueinander stehende Ansichten eines bei der Aufhängung nach Figur 6 und 7 verwendenten Federbefestigungsgliedes,

Figur 11 eine Ansicht des Endabschnittes einer bei der Magnetaufhängung nach Figur 6 und 7 verwendeten Blattfeder von oben,

Figur 12 eine vierte Ausführungsform eines Schützes gemäß der Erfindung,

Figur 13 in vergrößerter Darstellung Teile der Magnetaufhängung und der Kupplung zwischen dem Magnetsystem und dem Kontaktsystem bei dem Schütz gemäß Figur 12,

Figur 14 einen Schnitt längs der Linie XIV-XIV in Figur 13,

Figur 15 einen Schnitt längs der Linie XV-XV in Figur 13,

Figur 16 einen Schnitt längs der Linie XVI-XVI in Figur 13,

Figur 17 eine Ansicht in Richtung der Pfeile XVII in Fig.13,

Figur 18 eine Ansicht in Richtung der Pfeile XVIII in Figur 13 und 15.

[0009] Das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Schütz kann für eine Nennspannung von beispielsweise 660 V ausgeführt sein und ein mehrpoliges Kontaktsystem haben, von dem nur ein Pol dargestellt ist. Das Schütz ist auf einer zentralen Stativplatte aufgebaut, wobei das Magnetsystem des Schützes auf der einen Seite und das Kontaktsystem des Schützes auf der anderen Seite der Stativplatte liegt. Das Magnetsystem ist in einem Magnetgehäuse 2 untergebracht, dessen untere Wand eine Bodenplatte 3 für die Montage des Schützes auf einer Unterlage bildet. Die Stativplatte 1 und das Magnetgehäuse 2 können aus Kunststoff oder Leichtmetall bestehen. Das Kontaktsystem ist von einem aus Kunststoff bestehenden Lichtbogenschirm 4 umgeben, der mit Löschblechen 5 versehen ist.

[0010] Das Kontaktsystem enthält pro Pol zwei elektrisch in Reihe gschaltete Schaltstellen, von denen jede in ihrer zugeordneten in dem Lichtbogenschirm gebildeten Schaltkammer 6, 7 angeordnet ist. Jede Schaltstelle hat einen festen Kontakt 8 bzw. 9, der an einer Anschlußschiene 10 bzw. 11 befestigt ist. Die festen Kontakte sind in geschlossener Kontaktstellung durch einen Brückenkontakt 12 miteinander verbunden, 3er federnd in einem mit dem Magnetsystem verbundenen Kontaktbrückenträger 13 befestigt ist. In dem Kontaktbrückenträger ist eine nicht dargestellte Kontaktdruckfeder angeordnet, die über einen Bügel 14 und eine Blattfeder 15 den Brückenkontakt 12 beaufschlagt.

[0011] Das Magnetsystem enthält eine an der Stativplatte 1 fest angeordnete Spule 16 und ein Magnetkernsystem, das aus zwei gleichen E-förmigen Magnetkernen 17 und 18 besteht. Die Magnetkerne bewegen sich längs einer Geraden senkrecht zur Kontaktbwegung, und zwar beim Einschalten aufeinander zu und beim Abschalten voneinander weg. Jeder Magnetkern ist an der Stativplatte mit Hilfe von drei länglichen Blattfedern 19 - 21 bzw. 22 - 24 aufgehängt. Die Blattfedern sind mit ihrem einen Ende an dem zugehörigen Magnetkern und mit ihrem anderen Ende an der Stativplatte 1 fest angeordnet. Für die Befestigung der Blattfedern an den Magnetkernen sind einerseits an den Außenschenkeln der Magnetkerne befestigte Befestigungswinkel 25,26 vorhanden und andererseits vorstehende U-förmige Bügel 27,28, die in der Mitte des Joches ihres zugehörigen Magnetkerns befestigt sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Blattfedern mit Hilfe von Schrauben fixiert. Die Befestigung kann jedoch auch auf andere Weise erfolgen, z.B. durch Eingießen oder durch Festklemmen mit Federklemmen an den Befestigungszapfen, die an den Magnetkernen bzw. an der Stativplatte vorhanden sind.

[0012] Die von den Magnetkernen 17,18 ausgeübte Kraft sowie ihre Bewegungen werden über drehbar gelagerte Gelenkarme 29,30 auf den Kontaktbrücken 13 übertragen.

[0013] Für die Ausführung der Abschaltbewegung sind Federn vorhanden, welche die Magnetkerne ständig in Abschaltrichtung beaufschlagen. Diese Federn können in vielen verschiedenen Arten ausgebildet sein, beispielsweise als Druckfedern, welche direkt zwischen Federanschlägen eingespannt sind, die auf den Magnetkernen angebracht sind. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung von Druckfedern, die an den Lagerungen der Gelenkarme 29, 30 in dem Kontaktbrücken 13 angebracht sind. Zu diesem Zweck kann man auch längliche Blattfedern verwenden, die im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Magnetkerne gerichtet sind, in ihrem Mittelpunkt an den Bügeln 27,28 an derselben Stelle befestigt sind, an der die Blattfedern 19, 22 fixiert sind, und die mit ihren Enden gegen in dem Schützgehäuse fest angeordnete Stützansätze stoßen. Besonders vorteilhaft sind die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen, bei welchen die Abschaltung mit Hilfe der Blattfedern 19 - 24 erfolgt und besondere Abschaltfedern nicht erforderlich sind.

[0014] Figur 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform, bei welcher die durch den Kontaktbrückenträger 13 verlaufenden Lagerzapfen 31, 32 der Gelenkarme 29, 30 in Führungsnuten 33 geführt weden, die in zwei auf jeder Seite der Gelenkarme angeordneten Führungsblechen 34 vorhanden sind, die fest an der Stativplatte 1 befestigt sind. Die Führungsnuten 33 sind L-förmig, so daß sich die Lagerzapfen zu Beginn eines Einschaltvorganges senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kontakte bewegen müssen. Hierdurch wird eine weitere Verbesserung der Stoßsicherheit erreicht, wenn das Schütz in Abschaltstellung liegt. In Figur 4 sind noch Abschaltfedern 35, 36 dargestellt, die im Ausführungsbeispiel als Drahtfedern ausgebildet sind, die fest auf der Bodenplatte 3 montiert sind.

[0015] Figur 5 zeigt eine weiterentwickelte Ausführungsform eines Schützes nach der Erfindung, bei der die Blattfedern 19 - 24 zur Aufhängung der Magnetkerne 17, 18 auch als Abschaltfedern dienen. Die Blattfedern sind hierbei erheblich kräftiger ausgebildet als bei der Ausführungsform nach Figur 1, und sie sind schräg eingespannt, so daß sie eine permanent wirkende Kraft in Abschaltrichtung ausüben. Die Federn sind an den Magnetkernen mit Hilfe von Federbefestigungsgliedern 37, 38 befstigt, in welchen die Federn mit Hilfe ihrer eigenen Federkraft fixiert sind.

[0016] Die Figuren 6 und 7 zeigen, wie die Blattfeder 20 mit Hilfe eines Federbefestigungsgliedes 37 in einer Schwalbenschwanznut 39 in dem Magnetkern 17 befestigt ist. Das Federbefestigungsglied 37, das in den Figuren 8 - 10 getrennt dargestellt ist, ist durch Stanzen und Biegen von Blech hergestellt. Die Blattfeder hat einen aus dem Magnetkern-herausragenden zentralen Teil 40 und zwei in entgegengesetzter Richtung gerichtete Füße 41, 42, die in einer Ebene senkrecht zu dem zentralen Teil liegen und in der Schwalbenschwanznut liegen. Die Füße sind mit hakenförmigen Endabschnitten 43, 44 versehen, welche die seitlichen Kanten des Magnetkerns umgreifen und die Blattfeder in Längsrichtung der Nut fixieren. Der zentrale Teil 40 ist mit zwei auf je einer Seite eines Schlitzes 45 liegenden, in entgegengesetzter Richtung gerichteten und der Feder 20 angepaßten eingeprägten (vertieften) Abschnitten 46, 47 versehen. Der Endabschnitt der Feder ist, wie aus Figur 11 ersichtlich, mit einem Loch 48 versehen, das einem auf dem Abschnitt 47 der Federbefestigung geprägten Vorsprung 49 angepaßt ist. Die Feder wird dadurch an dem Federbefestigungsglied 37 fixiert, daß der Endabschnitt der Feder durch den Schlitz 45 zwischen den Abschnitten 46 und 47 eingeschoben und in eine solche Lage gebracht wird, daß der Vorsprung 49 des Federbefestigungsgliedes in das Loch 48 der Feder 20 einrastet. Nach der Montage in dem Schütz (Figur 6) wird das Federbefestigungsglied ständig von einem von der Feder ausgeübten, im Uhrzeigersinn gerichteten Drehmoment beaufschlagt, das einerseits die Blattfeder in der Schwalbenschwanznut fixiert und andererseits die Feder in ihrer Lage in der Blattfeder festhält.

[0017] Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Magnetkerne 17, 18 mit Hilfe drehbar gelagerter Gelenkarme mit dem Kontaktbrückenträger 13 verbunden. Die Lagerungen für diese Arme unterliegen dem Verschleiß, wordurch die mechanische Lebensdauer des Schützes beschränkt wird. Figur 12 zeigt eine Ausführungsform mit lagerlos befestigten Gelenkarmen zwischen den Magnetkernen und dem Kontaktbrückenträger. Die Befestigung der Gelenkarme erfolgt hier mit Hilfe von Blattfedern 50 und 51. Dadurch, daß man auch zu diesem Zweck die Elastizität des Federmaterials ausnutzt, erhält man ein kraftübertragendes Magnetsystem, das vollständig ohne Lagerungen auskommt, die dem Verschleiß unterliegen.

[0018] Die Figuren 13 bis 18 zeigen, wie der Gelenkarm 29 und die Aufhänge- und Abschaltfeder 19 an dem Magnetkern 17 mit Hilfe eines im wesentlichen U-förmigen Befestigungsgliedes 52 aus Blech befestigt sind. Der eine Schenkel des Befestigungsgliedes ist in einer Schwalbenschwanznut in dem Joch des Magnetkerns 17 befestigt. Der andere Schenkel ist mit zwei in entgegengesetzter Richtung eingeprägten Abschnitten 53 und 54 versehen, die auf je einer Seite eines Querschlitzes 55 liegen. Der dem Bodenteil des Befestigungsgliedes am nächsten liegende Abschnitt 54 hat einen nach außen gerichteten Vorsprung 56, der in ein Loch im Endabschnitt der Feder 19 hineinragt, wobei die Feder durch ihre eigene Kraft an dem Befestigungsglied fixian dem Befestigungsglied fixiert wird (vgl. Figur 13, 16 und 17).

[0019] Der Gelenkarm 29 ist mit einem Fuß 57 versehen, der beispielsweise durch Schweißen am Gelenkarm befestigt ist. Der Fuß ist mit Hilfe der Blattfeder 50 drehbar am Bodenteil des Befestigungsgliedes 52 fixiert. Zu diesem Zweck hat der Fuß einen Schlitz 58 für die Feder und einen außerhalb des Schlitzes liegenden, heruntergepreßten Endabschnitt 59 mit zwei eingeprägten, nach oben gerichteten Vorsprüngen 60, die in Löcher in dem einen Endabschnitt der Feder 50 hineinpassen. Auch der andere Endabschnitt der Feder ist mit Löchern versehen, in welche eingeprägte Vorsprünge 61 am Bodenteil des Befestigungsgliedes 52 hineinragen (vgl. Figur 13, 14, 15 und 18). Die Befestigung des Gelenkarms 29 an dem Kontaktbrückenträger 13 ist mit Hilfe der Blattfeder 51 in gleicher Weise ausgebildet.

[0020] Die Befestigungsfedern 50, 51 für den Gelenkarm 29 sowie die entsprechenden Federn für den Gelenkarm 30 müssen zur Gewährleistung einer sicheren Funktionsweise mit einer gewissen kleinen Richtkraft gestreckt gehalten werden. Dies wird bei der Ausführungsform nach Figur 12 mit einer zwischen den Armen 29 und 30 angebrachten Feder 62 erreicht, welche die Arme 29 und 30 mit einem im Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn gerichteten Drehmoment beaufschlagt.

Ansprüche

1. Elektromagnetisches Schaltgerät, beispielsweise ein Schütz, mit mindestens einem beweglichen Kontakt (12), der an einem Kontaktbrückenträger (13) befestigt ist, der über drehbare Gelenkarme (29, 30) mit zwei vorzugsweise gleichen Magnetkernen (17, 18) eines Schaltmagneten verbunden ist, wobei die beiden Magnetkerne in entgegengesetzten Richtungen längs einer Geraden beweglich angeordnet sind, die im wesentlichen senkrecht zur Bewegungs.richtung des Kontaktbrückenträgers verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnetkerne (17, 18) in dem Stativ (1) des Schaltgerätes mit Hilfe von Blattfedern (19 - 24) aufgehängt sind, die derart angeordnet sind, daß sie die Bewegung der Magnetkerne steuern.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (19 - 24) bandförmig sind, sich im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Magnetkerne (17, 18) erstrecken, mit ihrem einen Ende an dem Stativ (1) des Schaltgerätes fest eingespannt sind und mit ihrem anderen Ende an dem zugehörigen Magnetkern (17, 18) fest eingespannt ist.

3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (19 - 24) die Magnetkerne (17, 18) mit einer gegen die Zugkraft des Schaltmagneten wirkenden Rückstellkraft ständig beaufschlagen.

4. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetkern (17, 18) mittels Blattfedern in drei Punkten aufgehängt ist.

5. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (19 - 24) an ihrem zugehörigen Magnetkern (17, 18) mit Hilfe von Federbefestigungsgliedern (37, 38, 52) befestigt sind, welche in Schwalbenschwanznuten (39) in dem Magnetkern fixiert sind.

6. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (19 - 24) und die Federbefestigungsglieder (37, 38, 52) derart angeordnet sind, daß die Endabschnitte der Federn nach dem Einschieben in die Federbefestigungsglieder durch die eigene Kraft der zugehörigen Feder an den Federbefestigungsgliedern festgehalten werden.

7. Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Federbefestigungsglieder (37, 38, 52) aus Blech besteht und einen Schlitz (45, 55) sowie einen auf der einen Seite des Schlitzes angebrachten eingedrückten Abschnitt (47, 54) hat, in den ein Befestigungsvorsprung (49, 56) eingeprpägt ist, der in ein Loch (48) in dem durch den Schlitz hineingeschobenen Endabschnitt der Blattfeder hineinpaßt.

8. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkarme (29, 30) in dem Kontaktbrückenträger (13) mittels Lagerzapfen (31, 32) gelagert sind, die in Führungsnuten (33) geführt werden, die derart angeordnet sind, daß die Lagerzapfen (31, 32) zu Beginn einer Einschaltbewegung eine Bewegung ausführen, die eine Komponente senkrecht zur Kontaktbewegungsrichtung hat.

9. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Gelenkarme (29,30) über Blattfedern (50, 51) mit den Magnetkernen (18, 18) und/oder dem Kontaktbrückenträger (13) verbunden sind.

10. Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (62) vorhanden ist, welche die mittels der Blattfedern (50, 51) befestigten Gelenkarme (29, 30) mit einem Drehmoment zur permanenten Streckung der zur Befestigung dienenden Blattfedern (50, 51) beaufschlägt.

Zeichnung