Magnetsystem und Installationsschaltgerät mit einem Magnetsystem

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Magnetsystem, mit einer von Strom durchfließbaren Spule und mit einem Magnetkreis, umfassend, ein feststehendes Magnetkreisteil und einen beweglichen Magnetanker, wobei in einer Ausgangsstellung der Magnetanker von dem feststehenden Magnetkreisteil beabstandet ist, so dass sich zwischen dem Magnetanker und dem feststehenden Magnetkreisteil ein erster Luftspalt ausbildet, und wobei bei Stromfluss in der Spule der Magnetanker auf das feststehende Magnetkreisteil zu bewegt wird, um in einer Endstellung den Luftspalt zu verringern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Die Erfindung betrifft weiterhin ein elektrisches Installationsschaltgerät, welches ein Magnetsystem aufweist, mit einer von Strom durchfließbaren Spule und mit einem Magnetkreis, umfassend, ein feststehendes Magnetkreisteil und einen beweglichen Magnetanker, wobei in einer Ausgangsstellung der Magnetanker von dem feststehenden Magnetkreisteil beabstandet ist, so dass sich zwischen dem Magnetanker und dem feststehenden Magnetkreisteil ein erster Luftspalt ausbildet, und wobei bei Stromfluss in der Spule der Magnetanker auf das feststehende Magnetkreisteil zu bewegt wird, um in einer Endstellung den Luftspalt zu verringern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

[0003] Ein gattungsgemäßes Magnetsystem wird bei elektrischen Installationsschaltgeräten, wie beispielsweise einen Leitungsschutzschalter, selektive Leitungsschutzschalter, Motorschutzschalter oder dergleichen, zum Zweck der schnellen Unterbrechung des Strompfades bei einem auftretenden Kurzschlussstrom eingesetzt.

[0004] So zeigt die DE 10 2005 044 230 A1 ein gattungsgemäßes Magnetsystem und dessen Einsatz in einem Leitungsschutzschalter. Um ein längliches Spulenrohr ist eine Spule gewickelt, durch die der Strom des zu schützenden Strompfades fließt. Im Inneren des Spulenrohres befinden sich ein feststehender Magnetkern und ein längsverschieblich beweglicher Magnetanker. Der Magnetkern und der Magnetanker liegen sich mit ihren jeweiligen Stirnflächen gegenüber. An der Stirnfläche des Magnetankers steht aus diesem ein Schlagstift heraus, der durch eine Öffnung in dem Magnetkern durch diesen hindurch geführt ist und an der anderen Seite des Magnetkerns herausschaut.

[0005] In der Ausgangsstellung ist die Stirnfläche des Magnetankers von der Stirnfläche des Magnetkerns beabstandet, es befindet sich zwischen beiden ein erster Luftspalt. Der Magnetkreis wird geschlossen durch ein Joch, das den Magnetfluss von dem Magnetkern zu der Mantelfläche des Magnetankers an dessen der Stirnefläche abgewandt liegenden Seite führt.

[0006] Zwischen dem Joch und dem Magnetanker ist der Luftspalt sehr klein, gerade so groß, dass der Magnetanker nicht von dem Joch festgeklemmt und dadurch an seiner Bewegung gehindert wird, damit der Magnetfluss ungehindert von dem Joch in den Magnetanker übergehen kann.

[0007] Der Magnetanker wird von dem Magnetkern durch die rückstellende Kraft einer innerhalb des Spulenrohres liegenden Fesselfeder beabstandet gehalten.

[0008] Wenn durch die Spule ein Strom fließt, so entsteht in dem Magnetkreis ein magnetischer Fluss. Durch die Unterbrechung aufgrund des Luftspaltes ist der Magnetfeldkreis inhomogen, der Luftspalt stellt einen hohen magnetischen Widerstand dar. Der Magnetkreis um die stromdurchflossene Spule ist bestrebt, den magnetischen Widerstand zu verringern, also beispielsweise den Luftspalt zu schließen. Dies ist die Grundlage für die Magnetkraft, die den beweglichen Magnetanker auf den feststehenden Magnetkern hin treibt. Dabei steigt die Magnetkraft mit abnehmender Luftspaltbreite an. Bei gegebener Luftspaltbreite steigt die Magnetkraft mit steigender Stromstärke an. Bei gleichbleibender Stromstärke sinkt die Magnetkraft mit steigender Weite des Luftspaltes.

[0009] Die rückstellende Kraft der Fesselfeder wirkt der Magnetkraft bei Nennstromstärke entgegen und hält den Magnetanker in seiner Ausgangsstellung. Erst bei der großen Stromstärke des Kurzschlussstroms kann die Magnetkraft die rückstellende Kraft der Fesselfeder überwinden und der Anker wird auf den Magnetkern zu beschleunigt, bis die Stirnflächen von Anker und Kern aneinanderliegen und der Luftspalt somit minimal geworden ist. Dabei wird der Schlagstift nach außen gedrückt, wo er bei Einbau, beispielsweise in einem Leitungsschutzschalter, auf den Kontakthebel treffen und diesen zur schnellen Kontaktöffnung aufschlagen kann.

[0010] Auf dem Weg von der Ausgangs- in die Endstellung des Magnetankers unterscheidet man den Vorlaufweg, den Schlagweg und den Auftreffpunkt.

[0011] Der Vorlaufweg ist der erste Teil des Weges des beweglichen Ankers, bei dem der Luftspalt noch so groß ist, dass die Magnetkraft noch nicht ausreichen würde, um den Kontakthebel weg zu schlagen.

[0012] Der Schlagweg ist der zweite Teil des Weges, bei dem der Luftspalt schon so klein geworden ist, dass die Magnetkraft ausreicht, um den Kontakthebel wegzuschlagen. Der Auftreffpunkt des Schlagstiftes auf dem Kontakthebel sollte so gewählt sein, dass der Magnetanker noch nicht auf dem Kern aufgeschlagen hat, so dass noch eine Wegreserve vorhanden ist.

[0013] Die Auslegung eines Magnetsystems in einem elektrischen Installationsschaltgerät wird alle diese gegenseitigen Abhängigkeiten berücksichtigen. Zur Anpassung des Magnetsystems an verschiedene Kurzschlussströme sind verschiedene Fesselfedern mit der jeweiligen Auslöseschwelle des Kurzschlussstromes angepassten Federkonstanten einzusetzen, oder die in der DE 10 2005 044 230 A1 vorgeschlagene Lösung des einstellbaren Abstandes der Enden der Fesselfeder ist anzuwenden. Beides ist konstruktiv und in der Fertigung aufwändig.

[0014] Die DE 10 2008 021 768 A1 zeigt ein Magnetsystem zum Einsatz in einem selektiven Leitungsschutzschalter, sowie den selektiven Leitungsschutzschalter mit dem Magnetsystem. Hier schlägt der Schlagstift nicht direkt den Kontakthebel auf, sondern er wirkt auf einen Steuerhebel, der dann wiederum auf den Kontakthebel wirkt, also öffnet der Schlagstift den Kontakthebel indirekt. Die Anpassung an unterschiedliche Auslösestromstärken erfolgt auch hier durch zusätzlich angebrachte Fesselfedern oder auch durch eine zusätzliche Permanentmagnetfesselung. Eine hier außerhalb des Spulenrohres liegende Fesselfeder greift dabei an dem Steuerhebel an und hält diesen mit ihrer Rückstellkraft gegen den Schlagstift gedrückt, so lange bis der Auslösestrom groß genug ist, so dass die Magnetkraft die rückstellende Kraft der Fesselfeder überwinden kann.

[0015] Sollen gattungsgemäße Magnetsysteme mit nur geringen konstruktiven Änderungen für einen breiten Bereich von Ansprechstromstärken, zwischen niedrig und sehr hoch, einsetzbar sein, so kann dies heute nur durch eine größere Fesselfeder mit entsprechend höherer Fesselkraft oder durch einen größeren Luftspalt erreicht werden. Bei einer Vergrößerung des Luftspaltes würde sich jedoch auch das sorgsam ausgelegte Verhältnis der Wege und des Auftreffpunktes ändern, so dass eine insgesamte mechanische Neuauslegung erforderlich wäre. Eine größere Fesselfeder passt nicht in das vorhandene Magnetsystem oder ändert den Kräftehaushalt des Gerätes, so dass auch dies eine neue Auslegung des gesamten Gerätes erfordern würde.

[0016] Das Dokument "EP 0 369 899 A1" offenbart ein Magnetsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0017] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Magnetsystem für den Einsatz in einem Installationsschaltgerät so zu verbessern, dass auf einfache Weise eine Anpassung auch an sehr hohe Auslösestromstärken erfolgen kann, so dass damit weder eine Beeinflussung des Wegeverhältnisses noch der Kraftverhältnisse des Magnetsystems einhergehen.

[0018] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Installationsschaltgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

[0019] Erfindungsgemäß also ist zwischen dem Magnetanker und dem feststehenden Magnetkreisteil ein zweiter Luftspalt gebildet und so gestaltet, dass sich seine Weite beim Übergang des Ankers von der Ausgangs- in die Endstellung von einer Ausgangsweite hin zu einer Endweite verringert.

[0020] Der zweite Luftspalt wird auch als Zusatzluftspalt bezeichnet. Die Weite des gesamten Luftspaltes in der Ausgangslage setzt sich zusammen aus der Weite des ersten Luftspaltes und der Ausgangsweite des Zusatzluftspaltes. Durch den erfindungsgemäß vorhandenen Zusatzluftspalt vergrößert sich also die gesamte Luftspaltweite. Um daher bei der erfindungsgemäßen Anordnung mit Zusatzluftspalt dieselbe Magnetkraft auf den Anker zu erzeugen wie bei einem Anker ohne Zusatzluftspalt, bei ansonsten unveränderten mechanischen Bedingungen, ist daher eine höhere Stromstärke des Spulenstromes erforderlich. Im Umkehrschluss heißt das, bei dem erfindungsgemäßen Magnetsystem mit Zusatzluftspalt wird der Magnetanker erst bei einer höheren Auslösestromstärke in der Spule auf den Magnetkern hin beschleunigt als ohne Zusatzluftspalt. Somit ist durch den erfindungsgemäßen Zusatzluftspalt auf überraschend einfache Art und Weise eine Anpassung des Magnetsystems an höhere Auslösestromstärken möglich, ohne dass andere mechanische Maße geändert werden müssten.

[0021] Der Zusatzluftspalt wird auch mit dem Ankerweg kleiner, bis er seine Endweite erreicht hat. Der Zusatzluftspalt vergrößert dabei nicht den ersten Luftspalt, er befindet sich an einer anderen Stelle des Magnetankers, entfernt von dem ersten Luftspalt. Somit ändert der Zusatzluftspalt nichts an den mechanischen Wegen. Der Zuwachs der Magnetkraft bei der Bewegung des Magnetankers aus der Ausgangsstellung heraus auf die Endstellung zu erfolgt aufgrund der Verringerung der aufsummierten Weiten von erstem und zweitem Luftspalt.

[0022] In dem Teil des Luftspaltes, in dem der Zusatzluftspalt liegt, ändert sich der Kraftzuwachs des Ankers dabei sehr stark, da der erste Luftspalt und der Zusatzluftspalt sich am Anfang des Ankerweges gleichzeitig verkleinern. Der Zusatzluftspalt ist so gelegen, das er am Ende des Vorlaufweges seine Endweite hat, die sehr klein ist, so dass der Zusatzluftspalt in erster Näherung eine Endweite von null hat. Zwischen dem feststehenden Magnetkreisteil und dem Magnetanker besteht dann wieder nur noch ein Rest-Luftspalt, der gerade so groß ist, dass der Magnetanker nicht von dem Joch festgeklemmt und dadurch an seiner Bewegung gehindert wird, so dass nun der Magnetfluss ungehindert von dem feststehenden Magnetkreisteil in den Magnetanker übergehen kann. Dann wirkt nur noch der Hauptluftspalt, und so kann die volle Schlagkraft wirken. Die Form des Zusatzluftspaltes im Anker kann dabei variiert werden.

[0023] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das feststehende Magnetkreisteil einen feststehenden Magnetkern und ein Joch, wobei der erste Luftspalt zwischen dem Magnetanker und dem Magnetkern und der zweite Luftspalt zwischen dem Magnetanker und dem Joch gebildet sind.

[0024] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Luftspalt durch eine konturierte Aussparung im Magnetanker gebildet, wobei die Aussparung in der Ausgangsstellung sich im Bereich des Joches und in der Endstellung außerhalb des Bereiches des Joches befindet, so dass dort der Magnetfluss von dem Joch auf den Magnetanker ohne nennenswerten magnetischen Widerstand übergehen kann. Die Aussparung ist dabei so an dem Anker angebracht, dass sie bereits beim Übergang von dem Vorlaufweg in den Schlagweg des Ankers sich außerhalb des Bereiches des Joches befindet.

[0025] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Luftspalt durch eine nutartige Aussparung in dem Magnetanker mit senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Magnetankers verlaufenden Seitenwänden gebildet.

[0026] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Luftspalt durch eine nutartige Aussparung in dem Magnetanker mit schräg zu der Bewegungsrichtung des Magnetankers aufeinander zu verlaufenden Seitenwänden gebildet.

[0027] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Luftspalt durch eine nutartige Aussparung in dem Magnetanker mit konvex gebogener Querschnittskonturlinie gebildet.

[0028] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Luftspalt durch eine nutartige Aussparung in dem Magnetanker mit V-förmiger Querschnittskonturlinie gebildet..

[0029] Bezüglich eines verbesserten Installationsschaltgerätes wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch ein Installationsschaltgerät gemäß Anspruch 8. Erfindungsgemäß ist dabei also zwischen dem Magnetanker und dem feststehenden Magnetkreisteil ein zweiter Luftspalt gebildet und so gestaltet, dass er sich beim Übergang des Ankers von der Ausgangs- in die Endstellung von einer Ausgangsweite zu einer Endweite verringert.

[0030] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0031] Anhand der Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

[0032] Es zeigen:

Figur 1

ein erfindungsgemäßes Magnetsystem nach einer ersten Ausführungsform, in schematischer Darstellung, in der Ausgangsstellung,

Figur 2

das Magnetsystem nach Fig. 1, in einer Zwischenstellung,

Figur 3

das Magnetsystem nach Fig. 1, in der Endstellung,

Figur 4

ein erfindungsgemäßes Magnetsystem nach einer zweiten Ausführungsform, in schematischer Darstellung, in der Ausgangsstellung,

Figur 5

das Magnetsystem nach Fig. 4, in einer Zwischenstellung,

Figur 6

das Magnetsystem nach Fig. 4, in der Endstellung,

Figur 7

einen Magnetanker zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Magnet-system, bei dem der zweite Luftspalt durch eine nutartige Aussparung in dem Magnetanker mit senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Magnetankers verlaufenden Seitenwänden gebildet ist,

Figur 8

einen Magnetanker zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Magnet-system, bei dem der zweite Luftspalt durch eine nutartige Aussparung in dem Magnetanker mit schräg zu der Bewegungsrichtung des Magnetankers aufeinander zu verlaufenden Seitenwänden gebildet ist,

Figur 9

einen Magnetanker zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Magnet-system, bei dem der zweite Luftspalt durch eine nutartige Aussparung in dem Magnetanker mit konvex gebogener Querschnittskonturlinie gebildet ist, sowie

Figur 10

einen Magnetanker zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Magnet-system, bei dem der zweite Luftspalt durch eine nutartige Aussparung in dem Magnetanker mit V-förmiger Querschnittskonturlinie gebildet ist.

[0033] In den Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Bauteile oder Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

[0034] Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein erfindungsgemäßes Magnetsystem 1, wie es für den Einsatz in einem selektiven Hauptleitungsschutzschalter entworfen wurde. Es entspricht in seinem generellen Aufbau und Funktionsprinzip dem in der DE 10 2008 021 768 A1 beschriebenen. Daher soll die DE 10 2008 021 768 A1 bezüglich des generellen Aufbaus und der generellen Funktionsweise hier mit einbezogen sein.

[0035] Die grundsätzliche Funktionsweise wird im Folgenden kurz wiedergegeben. Um ein Spulenrohr 16 ist die Spule 2 gewickelt. Im Inneren des Spulenrohrs befindet sich der feststehende Magnetkern 6 und der beweglich verschiebliche Magnetanker 3. Der Magnetkern 6 ist an seiner aus dem Spulenrohr 16 heraus weisenden Stirnseite mit einer Kernjochplatte 17 verbunden, beispielsweise verstemmt oder verbördelt. Die Kernjochplatte 17 ist mit weiteren Jochstegen, die in der Darstellung der Figuren 1 bis 3 nicht sichtbar sind, und die parallel zur Längserstreckungsrichtung des Spulenrohrs zu dessen anderer Stirnseite verlaufen, verbunden. An der anderen Stirnseite sind die Jochstege mit einer Ankerjochplatte 18 verbunden, so dass dadurch der Magnetkreis geschlossen ist. Die Kernjochplatte 17, die Jochstege und die Ankerjochplatte 18 bilden zusammen das Joch 7, es besteht aus ferromagnetischem Material. Weitere zu dem Magnetsystem gehörenden Teile, wie insbesondere die in der DE 10 2008 021 768 A1 gezeigte Kunststoffhülle, sind in der Darstellung der Figuren 1 bis 3 nicht gezeigt.

[0036] Die Ankerjochplatte 18 trägt eine Ausnehmung, die in ihrem Innendurchmesser nur minimal größer ist als der Außendurchmesser des in wesentlich zylinderförmig gestalteten Magnetankers 3. Somit kann der Magnetanker 3 ohne Reibung durch die Ausnehmung hindurchgleiten, und es besteht ein nur minimaler Luftspalt zwischen der Ankerjochplatte 18 und dem Außenmantel des Magnetankers 3.

[0037] An der dem Magnetkern 6 zugewandten Stirnseite trägt der Magnetanker 3 eine sacklochartige Ausnehmung, in der der Schlagstift 19 befestigt ist. Der Schlagstift 19 durchstößt den Magnetanker 6 in einer zentralen Bohrung und schaut an der außenliegenden Stirnseite des Magnetankers 6 hervor.

[0038] Figur 1 zeigt das Magnetsystem in der Ausgangsstellung des Magnetankers 3. Zwischen dem Magnetkern 6 und dem Magnetanker 3 befindet sich der erste Luftspalt 4 in seiner größten Weite.

[0039] Der Magnetanker 3 kann besonders einfach als Drehteil aus Stahl hergestellt werden. Der Magnetanker 3 trägt etwa in der Mitte zwischen seinen beiden Stirnseiten eine in Umfangsrichtung umlaufende Nutartige Aussparung, in der Darstellung der Figur 1 bis 3 mit einer konvex gebogenen Querschnittskonturlinie. Der Magnetanker 3 befindet sich in seiner Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 bezogen auf die Ankerjochplatte 18 in einer solchen Position, dass der Scheitelpunkt der Querschnittskonturlinie 14 der nutartigen Aussparung sich gerade im Bereich der Ausnehmung in der Ankerjochplatte 18 befindet. Zwischen dem Innenrand der Ausnehmung in der Ankerjochplatte 18 und dem Magnetanker 3 entsteht so im Bereich der nutartigen Ausnehmung ein zusätzlicher, zweiter Luftspalt5, dessen Weite durch die Tiefe der nutartigen Ausnehmung bestimmt ist. Der gesamte Luftspalt des Magnetkreises setzt sich zusammen aus dem ersten Luftspalt zwischen den aufeinander zu weisenden Stirnflächen von Magnetkern 6 und Magnetanker 3 und dem zweiten Luftspalt 5 in der nutartigen Ausnehmung in der Mantelfläche des Magnetankers 3. Die Auslösestromstärke, um den Magnetanker 3 auf den Magnetkern 6 hin zu beschleunigen, ist daher größer als wenn der Zusatzluftspalt nicht vorhanden wäre.

[0040] Wenn die Auslösestromstärke in der Spule 2 erreicht ist, so bewegt sich der Magnetanker 3 auf den Magnetkern 6 zu. Aufgrund der konvexen Konturlinie 14 des Zusatzluftspaltes verringert sich dessen Weite schnell. Am Ende des Vorlaufweges des Magnetankers 3 ist der Magnetanker 3 so weit in das Spulenrohr 16 hineingezogen worden, dass die Konturlinie 14 des Zusatzluftspaltes 5 an der Innenkante der Ausnehmung in der Ankerjochplatte 18 endet. Es besteht in dieser Stelle praktisch kein Zusatzluftspalt mehr. Figur 2 zeigt das Magnetsystem am Ende des Vorlaufweges des Magnetankers 3 in dieser Position. Nun ist nur noch der erste Luftspalt 4 wirksam, auch dieser ist schon kleiner geworden aufgrund der Bewegung des Magnetankers 3 auf den Magnetkern 6 zu, und es kann nun die volle Schlagkraft auf den Schlagstift .

[0041] Figur 3 zeigt das Magnetsystem 1 am Ende des Schlagweges des Magnetankers 3. Der Luftspalt 4 ist sehr klein geworden, der Magnetanker 3 liegt an dem Magnetkern 6 an.

[0042] Da das Magnetsystem 1 gemäß den Figuren 1 bis 3 in einem selektiven Leitungsschutzschalter eingesetzt ist, wirkt der Schlagstift 19 nicht direkt auf den Kontakthebel des Installationsschaltgerätes, sondern auf einen Steuerhebel, eine außerhalb des Spulenrohres angebrachte Fesselfeder, hier nicht dargestellt, wirkt dabei auf den Steuerhebel.

[0043] In den Figuren 4 bis 6 ist ein erfindungsgemäßes Magnetsystem 1', wie es für den Einsatz in einem nicht selektiven Leitungsschutzschalter entworfen wurde. Es entspricht in seinem generellen Aufbau und Funktionsprinzip dem in der DE 10 2005 044 230 A1 beschriebenen. Daher soll die DE 10 2005 044 230 A1 bezüglich des generellen Aufbaus und der generellen Funktionsweise hier mit einbezogen sein. In den Figuren 4 bis 6 sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile und Baugruppen mit denselben Bezugsziffern wie in den Figuren 1 bis 3 bezeichnet, jeweils ergänzt mit einem hochgestellten Apostroph Die Figur 4 zeigt den Zustand analog zu Figur 1, Figur 5 analog zu Figur 2 und Figur 6 analog zu Figur 3. In der prinzipiellen Funktionsweise besteht kein Unterschied zu der in den Figuren 1 bis 3 beschriebenen. In dem Magnetsystem gemäß Figuren 4 bis 6 befindet sich die Fesselfeder 20 im Inneren des Spulenrohres 16'. Auch ist hier der Schlagstift nicht dargestellt. Die konkrete Ausführung des Joches unterscheidet sich auch von der Art des in den Figuren 1 bis 3 dargestellten, was jedoch keinen Einfluss auf die erfindungsgemäße Funktionsweise hat.

[0044] Die Figuren 7 bis 10 zeigen verschiedene Varianten, wie die für die Erzeugung des Zusatzluftspaltes erfindungsgemäß in dem Anker eingebrachte umlaufende Nut in ihrer Querschnittskontur ausgestaltet sein kann.

[0045] In Figur 7 ist der zweite Luftspalt durch eine nutartige Aussparung 8 in dem Magnetanker 3 mit senkrecht zu der Bewegungsrichtung B des Magnetankers 3 verlaufenden Seitenwänden 12, 12' gebildet, wobei die Bodenfläche der Aussparung 8 parallel zu der Mantelfläche des zylinderförmigen Ankerkörpers verläuft.

[0046] In Figur 8 ist der zweite Luftspalt durch eine nutartige Aussparung 9 in dem Magnetanker 3 mit schräg zu der Bewegungsrichtung B des Magnetankers 3 aufeinander zu verlaufenden Seitenwänden 13, 13' gebildet, wobei zwischen den beiden schrägen Wänden eine Bodenfläche der Aussparung 9 parallel zu der Mantelfläche des zylinderförmigen Ankerkörpers verläuft.

[0047] In Figur 9 ist der zweite Luftspalt durch eine nutartige Aussparung 10 in dem Magnetanker 3 mit konvex gebogener Querschnittskonturlinie 14 gebildet.

[0048] In Figur 10 ist der zweite Luftspalt durch eine nutartige Aussparung 11 in dem Magnetanker 3 mit V-förmiger Querschnittskonturlinie 15 gebildet.

Bezugszeichenliste

[0049] 

1, 1'

Magnetsystem

2, 2'

Spule

3, 3'

Magnetanker

4, 4'

Erster Luftspalt

5, 5'

Zweiter Luftspalt

6, 6'

Magnetkern

7, 7'

Joch

8

Konturierte Aussparung, nutartige Aussparung

9

Konturierte Aussparung

10

Konturierte Aussparung

11

Konturierte Aussparung

12, 12'

Seitenwand

13, 13'

Seitenwand

14

Konvex gebogene Querschnittskonturlinie

15

V-förmige Querschnittskonturlinie

16, 16'

Spulenrohr

17, 17'

Kernjochplatte

18, 18'

Ankerjochplatte

19

Schlagstift

20

Fesselfeder

B

Bewegungsrichtung des Ankers

Ansprüche

1. Magnetsystem (1, 1') mit einer von Strom durchfließbaren Spule (2, 2') und mit einem Magnetkreis, umfassend ein feststehendes Magnetkreisteil und einen beweglichen Magnetanker (3, 3'), wobei in einer Ausgangsstellung der Magnetanker (3, 3') von dem feststehenden Magnetkreisteil beabstandet ist, so dass sich zwischen dem Magnetanker (3, 3') und dem feststehenden Magnetkreisteil ein erster Luftspalt (4, 4') ausbildet, und wobei bei Stromfluss in der Spule (2, 2') der Magnetanker (3, 3') auf das feststehende Magnetkreisteil zu bewegt wird, um in einer Endstellung den Luftspalt zu verringern,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Magnetanker (3, 3') und dem feststehenden Magnetkreisteil ein zweiter Luftspalt (5, 5') gebildet und so gestaltet ist, dass er sich beim Übergang des Ankers von der Ausgangs- in die Endstellung von einer Ausgangsweite zu einer Endweite verringert.

2. Magnetsystem (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Magnetkreisteil einen feststehenden Magnetkern (6, 6') und ein Joch (7, 7') umfasst, wobei der erste Luftspalt (4, 4') zwischen dem Magnetanker (3, 3') und dem Magnetkern (6, 6') und der zweite Luftspalt (5, 5') zwischen dem Magnetanker (3, 3') und dem Joch (7, 7') gebildet sind.

3. Magnetsystem (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Luftspalt (5, 5') durch eine konturierte Aussparung (8, 9, 10, 11) im Magnetanker (3, 3') gebildet ist, wobei die Aussparung (8, 9, 10, 11) in der Ausgangsstellung sich im Bereich des Joches (7, 7') und in der Endstellung außerhalb des Bereiches des Joches (7, 7') befindet.

4. Magnetsystem (1, 1') nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Luftspalt (5, 5') durch eine nutartige Aussparung (8) in dem Magnetanker (3, 3') mit senkrecht zu der Bewegungsrichtung (B) des Magnetankers (3, 3') verlaufenden Seitenwänden (12, 12') gebildet ist.

5. Magnetsystem (1, 1') nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Luftspalt (5, 5') durch eine nutartige Aussparung (9) in dem Magnetanker (3, 3') mit schräg zu der Bewegungsrichtung (B) des Magnetankers (3, 3') aufeinander zu verlaufenden Seitenwänden 13, 13') gebildet ist.

6. Magnetsystem (1, 1') nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Luftspalt (5, 5') durch eine nutartige Aussparung (10) in dem Magnetanker (3, 3') mit konvex gebogener Querschriittskonturlinie (14) gebildet ist.

7. Magnetsystem (1, 1') nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Luftspalt (5, 5') durch eine nutartige Aussparung (11) in dem Magnetanker (3, 3') mit V-förmiger Querschnittskonturlinie (15) gebildet ist.

8. Elektrisches Installationsschaltgerät, welches ein Magnetsystem (1, 1') aufweist, mit einer von Strom durchfließbaren Spule (2, 2') und mit einem Magnetkreis, umfassend, ein feststehendes Magnetkreisteil und einen beweglichen Magnetanker (3, 3'), wobei in einer Ausgangsstellung der Magnetanker (3, 3') von dem feststehenden Magnetkreisteil beabstandet ist, so dass sich zwischen dem Magnetanker (3, 3') und dem feststehenden Magnetkreisteil ein erster Luftspalt (4, 4') ausbildet, und wobei bei Stromfluss in der Spule (2, 2') der Magnetanker (3, 3') auf das feststehende Magnetkreisteil zu bewegt wird, um in einer Endstellung den Luftspalt zu verringern,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Magnetanker (3, 3') und dem feststehenden Magnetkreisteil ein zweiter Luftspalt (5, 5') gebildet und so gestaltet ist, dass er sich beim Übergang des Ankers von der Ausgangs- in die Endstellung von einer Ausgangsweite zu einer Endweite verringert.

9. Elektrisches Installationsschaltgerät nach Anspruch 8, wobei das Magnetsystem (1, 1') nach einem der Ansprüche 2 bis 7 gestaltet ist.

Claims

1. Magnet system (1, 1') having a coil (2, 2') through which current can flow and having a magnetic circuit, comprising a stationary magnetic circuit part and a moving magnet armature (3, 3'), with the magnet armature (3, 3') being at a distance from the stationary magnetic circuit part in an initial position, such that a first air gap (4, 4') is formed between the magnet armature (3, 3') and the stationary magnetic circuit part, and with the magnet armature (3, 3') being moved towards the stationary magnetic circuit part when current flows in the coil (2, 2') in order to reduce the air gap in a final position,
characterized in that a second air gap (5, 5') is formed between the magnet armature (3, 3') and the stationary magnetic circuit part, and is configured such that it is decreased from an initial width to a final width when the armature moves from the initial position to the final position.

2. Magnet system (1, 1') according to Claim 1, characterized in that the stationary magnetic circuit part comprises a stationary magnet core (6, 6') and a yoke (7, 7'), with the first air gap (4, 4') being formed between the magnet armature (3, 3') and the magnet core (6, 6'), and with the second air gap (5, 5') being formed between the magnet armature (3, 3') and the yoke (7, 7').

3. Magnet system (1, 1') according to Claim 1, characterized in that the second air gap (5, 5') is formed by a contoured cutout (8, 9, 10, 11) in the magnet armature (3, 3'), with the cutout (8, 9, 10, 11) being located in the area of the yoke (7, 7') in the initial position, and being located outside the area of the yoke (7, 7') in the final position.

4. Magnet system (1, 1') according to Claim 3, characterized in that the second air gap (5, 5') is formed by a groove-like cutout (8) in the magnet armature (3, 3'), having side walls (12, 12'), which run at right angles to the movement direction (B) of the magnet armature (3, 3').

5. Magnet system (1, 1') according to Claim 3, characterized in that the second air gap (5, 5') is formed by a groove-like cutout (9) in the magnet armature (3, 3'), having side walls (13, 13') which run towards one another, obliquely with respect to the movement direction (B) of the magnet armature (3, 3').

6. Magnet system (1, 1') according to Claim 3, characterized in that the second air gap (5, 5') is formed by a groove-like cutout (10) in the magnet armature (3, 3') with a convex-curved cross-section contour line (14).

7. Magnet system (1, 1') according to Claim 3, characterized in that the second air gap (5, 5') is formed by a groove-like cutout (11) in the magnet armature (3, 3') with a V-shaped cross-section contour line (15).

8. Electrical installation switching device which has a magnet system (1, 1'), having a coil (2, 2') through which current can flow and having a magnetic circuit, comprising a stationary magnetic circuit part and a moving magnet armature (3, 3'), with the magnet armature (3, 3') being at a distance from the stationary magnetic circuit part in an initial position, such that a first air gap (4, 4') is formed between the magnet armature (3, 3') and the stationary magnetic circuit part, and with the magnet armature (3, 3') being moved towards the stationary magnetic circuit part when current flows in the coil (2, 2') in order to reduce the air gap in a final position,
characterized in that a second air gap (5, 5') is formed between the magnet armature (3, 3') and the stationary magnetic circuit part, and is configured such that it is decreased from an initial width to a final width when the armature moves from the initial position to the final position.

9. Electrical installation switching device according to Claim 8, with the magnet system (1, 1') being designed according to one of Claims 2 to 7.

Revendications

1. Système magnétique (1, 1') avec une bobine (2, 2') pouvant être parcourue par un courant et avec un circuit magnétique, comprenant une partie de circuit magnétique fixe et une armature magnétique mobile (3, 3'), l'armature, magnétique (3, 3'), dans une position de départ, étant espacée de la partie de circuit magnétique fixe, de telle sorte qu'il existe un premier entrefer (4, 4') entre l'armature magnétique (3, 3') et la partie de circuit magnétique fixe, et lors du passage de courant dans la bobine (2, 2'), l'armature magnétique (3, 3') étant déplacée vers la partie de circuit magnétique fixe afin de réduire l'entrefer dans une position terminale, caractérisé en ce qu'entre l'armature magnétique (3, 3') et la partie de circuit magnétique fixe est formé un deuxième entrefer (5, 5') qui est configuré de telle sorte qu'il soit réduit d'une largeur de départ à une largeur terminale lors de la transition de l'armature de la position de départ dans la position terminale.

2. Système magnétique (1, 1') selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de circuit magnétique fixe comprend un noyau magnétique fixe (6, 6') et une culasse (7, 7'), le premier entrefer (4, 4') étant formé entre l'armature magnétique (3, 3') et le noyau magnétique (6, 6') et le deuxième entrefer (5, 5') étant formé entre l'armature magnétique (3, 3') et la culasse (7, 7').

3. Système magnétique (1, 1') selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième entrefer (5, 5') est formé par un évidement profilé (8, 9, 10, 11) dans l'armature magnétique (3, 3'), l'évidement (8, 9, 10, 11) se trouvant dans la position de départ dans la région de la culasse (7, 7') et dans la position terminale à l'extérieur de la région de la culasse (7, 7').

4. Système magnétique (1, 1') selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième entrefer (5, 5') est formé par un évidement en forme de rainure (8) dans l'armature magnétique (3, 3') avec des parois latérales (12, 12') s'étendant perpendiculairement à la direction de déplacement (B) de l'armature magnétique (3, 3').

5. Système magnétique (1, 1') selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième entrefer (5, 5') est formé par un évidement en forme de rainure (9) dans l'armature magnétique (3, 3') avec des parois latérales (13, 13') convergeant l'une vers l'autre obliquement par rapport à la direction de déplacement (B) de l'armature magnétique (3, 3').

6. Système magnétique (1, 1') selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième entrefer (5, 5') est formé par un évidement en forme de rainure (10) dans l'armature magnétique (3, 3') avec une ligne de contour en section transversale de courbure convexe (14).

7. Système magnétique (1, 1') selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième entrefer (5, 5') est formé par un évidement en forme de rainure (11) dans l'armature magnétique (3, 3'), avec une ligne de contour en section transversale en forme de V (15).

8. Appareil électrique de commutation d'installation, qui présente un système magnétique (1, 1'), avec une bobine (2, 2') pouvant être parcourue par un courant et avec un circuit magnétique, comprenant une partie de circuit magnétique fixe et une armature magnétique mobile (3, 3'), l'armature magnétique (3, 3'), dans une position de départ, étant espacée de la partie de circuit magnétique fixe, de telle sorte qu'il existe un premier entrefer (4, 4') entre l'armature magnétique (3, 3') et la partie de circuit magnétique fixe, et lors du passage de courant dans la bobine (2, 2'), l'armature magnétique (3, 3') étant déplacée vers la partie de circuit magnétique fixe afin de réduire l'entrefer dans une position terminale, caractérisé en ce qu'entre l'armature magnétique (3, 3') et la partie de circuit magnétique fixe est formé un deuxième entrefer (5, 5') qui est configuré de telle sorte qu'il soit réduit d'une largeur de départ à une largeur terminale lors de la transition de l'armature de la position de départ dans la position terminale.

9. Appareil électrique de commutation d'installation selon la revendication 8, dans lequel le système magnétique (1, 1') est configuré selon l'une quelconque des revendications 2 à 7.

Zeichnung