DE10208703C1 - Magnetantrieb für einen Leistungsschalter - Google Patents

Abstract

Um bei einem Magnetantrieb (1) für einen Leistungsschalter (6) mit einem ortsfesten Magnetkörper (2) zum Erzeugen eines permanenten Magnetfeldes, einem zwischen einer Kontaktstellung und einer Trennstellung parallel zum Magnetfeld beweglich geführten weichmagnetischen Anker (9), der mit einer Antriebsstange (5) verbunden ist, und Mitteln (17) zum Bewegen des Ankers (9) in dem permanenten Magnetfeld, die Kompaktheit zu vergrößern und die Schwierigkeiten bei dessen Auslegung zu verringern, wird vorgeschlagen, dass in der Kontaktstellung der Anker (9) durch die Antriebsstange (5) allein gegen die Anziehungskraft des Magnetkörpers (2) mit Abstand zu diesem gehalten und zwischen dem Anker (9) und dem Magnetkörper (2) ein Luftspalt (19) ausgebildet ist. Ferner wird ein Leistungsschalter mit einem solchen Magnetantrieb vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetantrieb für einen Leis­ tungsschalter mit einem ortsfesten Magnetkörper zum Erzeugen eines permanenten Magnetfeldes, einem zwischen einer Kontakt­ stellung und einer Trennstellung parallel zum Magnetfeld be­ weglich geführten weichmagnetischen Anker, der mit einer An­ triebsstange verbunden ist, und Mitteln zum Bewegen des An­ kers in dem permanenten Magnetfeld.

Die Erfindung betrifft ferner einen Leistungsschalter zum Schalten elektrischer Ströme insbesondere im Mittelspannungs­ bereich.

Ein solcher Magnetantrieb und ein solcher Leistungsschalter sind aus der EP 0 305 321 A1 bereits bekannt. Der dort offen­ barte Magnetantrieb für einen Leistungsschalter umfasst einen weichmagnetischen Anker, eine Antriebsstange, einen ein per­ manentes Magnetfeld erzeugenden Dauermagneten zum Halten des Ankers in einer Ruhestellung sowie eine Hauptwicklung und eine Hilfswicklung, die zur Verstärkung des Magnetfeldes des Dauermagneten eingerichtet ist. Der Anker ist axial beweglich zu einem ortsfesten Magnetkörper gelagert, der aus dem ring­ förmigen Dauermagneten und einem zylinderförmigen Polschuh besteht, der sich teilweise durch den ringförmigen Dauermag­ neten hindurch erstreckt. Der Polschuh ist über zweckmäßige Gewindemittel mit einem Wicklungskörper verbunden, auf dem konzentrisch Haupt- und Nebenwicklung angeordnet sind. Inner­ halb dieser beiden Spulen erstreckt sich teilweise der axial bewegliche und fest mit der Antriebsstange verbundene Anker. Der vorbekannte Magnetantrieb weist ferner eine Schraubenfe­ der auf, die einerseits an dem axial beweglichen Anker und andererseits an dem Polschuh abgestützt ist. In einer Kon­ taktstellung ist das durch die Hilfswicklung als auch durch den Permanentmagneten über den Polschuh erzeugte magnetische Feld groß genug, um den Anker entgegen der Federwirkung der Schraubenfeder in das Innere der Wicklungen hinein zum Pol­ schuh hin zu verschieben und dort zu halten. Das Abreißen des Ankers wird durch einen durch die Hauptwicklung fließenden Strom ausgelöst, infolge dessen das Magnetfeld des Dauermag­ neten geschwächt wird, so dass der Anker durch die Federkraft der vorgespannten Schraubenfeder in die Trennstellung bewegt wird.

Bei dem vorbekannten Magnetantrieb ist das durch die jeweili­ gen Spulen erzeugte Magnetfeld hinsichtlich seiner Kraftwir­ kung auf die Federkraft abzustimmen, wodurch die Konstruktion und Auslegung des Magnetantriebs erschwert wird.

Aus der DE 43 04 921 C1 ist ein bistabiler Magnetantrieb für einen elektrischen Wechselstromschalter bekannt, der zur Ver­ meidung von Wirbelströmen einen Anker aus lamellierten Weich­ eisenblechen aufweist. Der Anker ist von einem rechteckigen weichmagnetischen Joch umgeben. Zwischen dem Joch und dem An­ ker sind zwei Dauermagnete angeordnet, die dem Anker mit gleichen Polen zugewandt sind und zusammen mit dem Joch einen Magnetkörper ausbilden. Ferner sind zwei Spulen offenbart, die bei Stromfluss eine Schwächung des Magnetfeldes des Mag­ netkörpers bewirken, so dass der Anker wieder aufgrund der Federkraft einer vorgespannten Feder axial bewegbar ist. Durch die Bewegung wird der Kontakt zwischen dem Anker und dem Joch aufgehoben und der Luftspalt zwischen diesen beiden Bauteilen vergrößert, während der Luftspalt zwischen Joch und Anker an der anderen Seite des Ankers geringer wird, bis es dort zu einer Anziehung zwischen Anker und Joch kommt mit de­ ren Hilfe eine weitere Druckfeder vorgespannt wird bis der Anker an dem Joch anschlägt. Auch dieser Magnetantrieb ist hinsichtlich seiner Konstruktion und Auslegung aufwendig.

Aus der US 4,533,890 ist ein bistabiler Magnetantrieb be­ kannt, der längsbeweglich geführte Dauermagneten aufweist, die fest mit einem ebenfalls längsbeweglichen Anker verbunden sind. Der Anker ist durch die Erregung von Spulen zwischen zwei Stellungen bewegbar, in denen er an Anschlagschultern anliegt. Die Permanentmagnete werden in diesen Anschlagstel­ lungen durch den Anker mit Abstand zu einem magnetisierbaren Joch gehalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Magnetantrieb und einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art bereitzustellen, die kompakt und in ihrer Auslegung und Konstruktion einfach sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Magnetantrieb dadurch, dass in der Kontaktstellung der Anker durch die Antriebsstange allein gegen die Anzie­ hungskraft des Magnetkörpers mit Abstand zu diesem gehalten und zwischen dem Anker und dem Magnetkörper ein Luftspalt ausgebildet ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe weiterhin mit einem Leis­ tungsschalter zum Schalten elektrischer Ströme insbesondere im Mittelspannungsbereich mit wenigstens einer Kontaktstücke aufweisende Unterbrechereinheit und wenigstens einem Magnet­ antrieb der vorgenannten Art, wobei eine in Kontaktstellung für die Kontaktstücke der Unterbrechereinheit notwendige An­ druckkraft ausschließliche durch die beabstandete Halterung des Ankers von dem Magnetkörper erzeugt ist.

Die Erfindung beruht auf der Idee, dass die Wirkung eines Magnetantriebes keineswegs auf die reine Bewegung eines An­ kers zwischen zwei Anschlägen beschränkt sein muss. Vielmehr ist es erfindungsgemäß möglich, eine magnetische Kraft zu er­ zeugen, die als Kontraktdruck über zweckmäßige Verbindungs­ mittel in die Unterbrechereinheit des Leistungsschalters ein­ geleitet wird, so dass die Kontaktstücke der Unterbrecherein­ heit mit der notwendigen Andruckkraft gegeneinander gepresst werden, um in Kontaktstellung einen sicheren Stromfluss über die Unterbrechereinheit zu gewährleisten. Erfindungsgemäß entfällt somit die Notwendigkeit in dem Antrieb mechanische Kraftspeicherelemente wie Druckfedern oder dergleichen vorzu­ sehen, die durch die Bewegung des Ankers vorgespannt werden und auch nach dem Anschlagen des Ankers an den Magnetkörper eine Kraftwirkung entfalten.

Im Rahmen der Erfindung wird die Andruckkraft magnetisch und zwar über einen Luftspalt zwischen dem Magnetkörper und dem Anker erzeugt. In dem Luftspalt befindet sich erfindungsgemäß ein fluides also ein mechanischem Druck ausweichendes Mate­ rial mit einer gegenüber dem metallischen Magnetkörper und dem metallischen Anker verringerten magnetischen Permeabili­ tät. Der magnetische Widerstand des Luftspalts ist somit ver­ gleichsweise hoch. Da das Gesamtsystem im Falle eines durch den Anker geschlossenen Spalts einen günstigeren Energiezu­ stand einnehmen würde, wirkt auf den Anker eine magnetische Kraft, die ihn in diesen Zustand zu überführen trachtet und die durch zweckmäßige Gradientenbildung bestimmt werden kann.

Im Mittelspannungsbereich ist es insbesondere im Kurzschluss­ fall nicht unwahrscheinlich, dass hohe Ströme Kräfte erzeu­ gen, die ein Auseinanderfahren der Kontaktstücke der Unter­ brechereinheit bewirken. Durch ein unkontrolliertes Auseinan­ derfahren kann jedoch ein Lichtbogen mit hoher Wärmeentwick­ lung gezogen werden, die zur Beschädigung der Unterbrecher­ einheit führen kann. Darüber hinaus kann es nach einem Kurz­ schluss auch wünschenswert sein, eine Trennung der Kon­ taktstücke der Unterbrechereinheit erst nach einer kurzen Zeitdauer wie beispielsweise 3 Sekunden einzuleiten, um Schaltern kleinerer Teilnetzbereiche beim Abschalten den Vor­ tritt zu lassen, so dass es zu weniger weit reichenden Folgen im Kurzschlussfall kommt. Der erfindungsgemäße Magnetantrieb weist daher eine insbesondere im Mittelspannungsbereich den besagten Anforderungen der Praxis gerecht werdende Kennlinie auf, die bis zum Anschlag des Ankers an den Magnetkörper mit kleiner werdendem Abstand zwischen diesen beiden Bauteilen und damit mit zunehmendem Hub des erfindungsgemäßen Magnetan­ triebes ansteigt, ihren Höchstwert in Kontaktstellung jedoch noch nicht erreicht hat. Durch den erfindungsgemäßen Magnet­ antrieb kann daher allein durch magnetische Kräfte eine aus­ reichend hohe Andruckkraft erzeugt werden, die ein Auseinan­ derfahren der Kontaktstücke einer Unterbrechereinheit auch bei hohen Strömen verhindert. Darüber hinaus kann auch ein Nachgeben oder Setzen des feststehenden Kontaktstücks ausge­ glichen werden, wobei der Abstand zwischen Anker und Magnet­ körper verringert wird.

In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß auch möglich, dass der Anker im Längsschnitt keilförmig ausgestaltet ist und in der Kontaktstellung in eine formkomplementäre Ausneh­ mung des Magnetkörpers hineinragt. So kann das dem Magnetkör­ per zugewandte Ende des Ankers beispielsweise verjüngt sein, so dass der Anker eine an der Antriebsstange anliegende Spitze aufweist, die sich in eine entsprechende Ausnehmung des Magnetkörpers erstreckt. Der Luftspalt ist somit zwischen zwei in Bezug auf die Bewegungsrichtung abgeschrägten Flächen ausgebildet. Bei einem bezogen auf die rechtwinklige Ausfüh­ rungsform gleich großen Hub des Ankers ist bei dieser Weiter­ entwicklung der Erfindung der Luftspalt kleiner und damit die Andruckkraft erhöht. Bei einem hiervon abweichenden Ausfüh­ rungsbeispiel bildet die Keilspitze des Ankers einen Ring aus, der axial, also in Bewegungsrichtung des Ankers hervor­ tritt, und konzentrisch zur Antriebsstange und mit radialem Abstand zu dieser angeordnet ist.

Im Hinblick auf die Herstellungskosten ist es vorteilhaft, wenn der Luftspalt mit Luft ausgefüllt ist. Es können jedoch auch andere Isoliergase wie Schwefelhexafluorid, Stickstoff, Helium oder dergleichen eingesetzt werden. Auch ist der Ein­ satz flüssiger nicht leitender Öle im Rahmen der Erfindung möglich.

Als Magnetkörper kommt beispielsweise ein weichmagnetisches Joch oder ein mit dem Joch verbundener Polschuh in Betracht, die an einen Dauermagneten oder einem Elektromagneten verse­ hen sind, wobei das Abreißen von dem Joch durch Erregen einer Spule und auch in Verbindung mit einer Druckfeder bewirkt werden kann. Die Mittel zum Bewegen des Ankers würden somit Spule und Druckfeder umfassen. Wesentlich ist erfindungsgemäß jedoch, dass die Kraft zum Andrücken der Kontakte eines Leis­ tungsschalters ausschließlich magnetisch erzeugt ist.

Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung sind die Mittel zum Bewegen des Ankers eine in einer Bewegungs­ richtung des Ankers von diesem beabstandete Ausschaltspule, wobei der Anker in der Kontaktstellung durch ein Magnetfeld der Ausschaltspule in diese hinein bewegbar ist. Durch die beabstandete Anordnung der Ausschaltspule von dem Magnetkör­ per kann auch das Überführen des Ankers von der Kontaktstel­ lung in die Trennstellung ausschließlich magnetisch und zwar durch die Magnetkraft einer Spule herbeigeführt werden. Die Magnetkraft resultiert aus dem Bestreben der Spule, einen hochpermeablen Anker vollständig in ihr inneres Magnetfeld hineinzuziehen. Darüber hinaus kann es bei entsprechend star­ ker Magnetisierung zur Umpolung des Ankers und damit zur Ab­ stoßung des Ankers von dem nunmehr gleichpoligen Magnetkörper kommen.

Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung ist eine Einschaltspule vorgesehen, die in Längsrichtung zwischen der Auslösespule und dem Dauermagneten angeordnet ist, wobei der Anker in der Trennstellung durch ein Magnetfeld der Ein­ schaltspule in diese hinein bewegbar ist. Ragt der Anker in der Trennstellung nur teilweise in die Einschaltspule hinein oder ist er zum Innern der Einschaltspule lediglich ausge­ richtet, ohne auch nur teilweise in diese hinein zu ragen, kommt es auf Grund des zuvor im Zusammenhang mit der Aus­ schaltspule bereits beschriebenen Längszuges bei Erregung der Einschaltspule zu einer Magnetkraft, die den Anker in die Einschaltspule hinein beschleunigt. Darüber hinaus magneti­ siert die Einschaltspule den Anker zweckmäßigerweise in der Weise, dass in der dem Magnetkörper zugewandten Stirnseite des Ankers ein Magnetpol entsteht, der von dem zugewandten Pol des Magnetkörpers angezogen wird.

Vorteilhafterweise sind der Anker und der Magnetkörper zylin­ derförmig ausgestaltet und koaxial zur Antriebsstange ange­ ordnet. Eine solche erfindungsgemäße Weiterentwicklung zeich­ net sich durch eine besonders gradlinige und kompakte Bau­ weise aus.

In einer diesbezüglichen Weiterentwicklung sind der Anker, der Magnetkörper und die Antriebsstange im Inneren eines stromführenden Leitungsrohres angeordnet. Das Leitungsrohr ist hohlzylindrisch ausgestaltet und führt den Strom über seine Außenwandung. Durch die Kapselung der Bauteile des Mag­ netantriebs erhöht sich die Kompaktheit und Sicherheit des Magnetantriebs noch weiter. Um den Strom im Wesentlichen aus­ schließlich über das Leitungsrohr zu leiten, besteht das Lei­ tungsrohr zweckmäßigerweise aus einem dem Magnetkörper und dem Anker gegenüber besser leitenden Material und beispiels­ weise aus Kupfer.

Um das Eigenwicht des Magnetantriebes weiter zu senken ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Antriebsstange als ein hohl­ zylindrisches Antriebsrohr ausgestaltet ist.

Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung sind Verriegelungsmittel zum Festsetzen der Antriebsstange in der Trennstellung vorgesehen, die einen ortsfesten konzentrisch zur Antriebsstange angeordneten Verriegelungskörper mit Aus­ nehmungen an seinem Umfang und Rastkügelchen umfassen, wobei am Umfang der Antriebsstange Öffnungen vorgesehen sind und wobei die Rastkügelchen in einer Verriegelungsstellung durch Haltemittel in einer Position fixierbar sind, in der sie gleichzeitig die Öffnungen der Antriebsstange als auch die Ausnehmungen des Verriegelungskörpers durchsetzen. Der Ver­ riegelungskörper kann hohlzylindrisch ausgebildet sein, wobei die Antriebsstange sich in den Hohlraum des Verriegelungskör­ pers hinein erstreckt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Verriege­ lungskörper jedoch als massiver zylinderförmiger Bolzen mit rundem Querschnitt ausgebildet, der in das Antriebsrohr hin­ einragt.

Vorteilhafterweise sind die Haltemittel radial vorspringende Eingangsschultern einer in dem Anker vorgesehenen Ausnehmung. Diese Ausnehmung ist einseitig geöffnet und zur Aufnahme ei­ nes Endes des Antriebsrohres vorgesehen. Dabei liegen die Eingangsschultern an der Außenwandung des Antriebsrohres an. Sind die Rastkügelchen in den Ausnehmungen des Verriegelungs­ körpers versenkt, ist die Antriebsstange fest mit dem Verrie­ gelungskörper verbunden und somit ortsfest gehalten. Das Aus­ treten der Rastkügelchen unter Aufhebung des Formschlusses wird durch die Eingangsschultern in der Trennstellung verhin­ dert. Bei einer Längsverschiebung des Ankers entfernen sich die Eingangschultern von den Rastkügelchen und ermöglichen eine Entriegelung der Antriebsstange.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Magnetkör­ per eine Dauermagnet. Das durch den Permanentmagneten er­ zeugte Magnetfeld wird daher nicht, über einen dem Anker stirnseitig gegenüberliegenden Polschuh geleitet. Die Anzie­ hung zwischen Dauermagnet und Anker findet vielmehr unmittel­ bar statt. Dies erlaubt ebenfalls eine schlanke, Materialspa­ rende und kompakte Bauweise.

Um die Effektivität des Magnetantriebes zu steigern, ist es vorteilhaft, wenn die Antriebsstange aus einem weichmagneti­ schen Material besteht, das dem Magnetfeld nur einen geringen magnetischen Widerstand entgegensetzt. Eine darüber hinaus gehende Steigerung der Effektivität wird erfindungsgemäß er­ zielt, wenn die Einschalt und Ausschaltspule in ein weichmag­ netisches Joch eingebettet sind, das beispielsweise außerhalb des Leitungsrohres angeordnet ist und aus zwei E-förmigen einander gegenüberliegenden Teilabschnitten besteht.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin­ dung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Aus­ führungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnungen, wobei sich entsprechende Bauteile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Es zeigen

Fig. 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä­ ßen Magnetantriebs für einen Vakuumschalter in einer geschnittenen Seitenansicht in mehreren Bewegstellungen zur Verdeutlichung des Einschaltvorganges,

Fig. 4 bis 6 den Magnetantrieb gemäß den Fig. 1 bis 3 in mehreren Bewegstellungen zur Verdeutli­ chung des Ausschaltvorganges.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetantriebes 1 in einer verriegelten Trennstellung. Der Magnetantrieb 1 weist einen Dauermagneten 2 auf, der fest mit einem als Führungselement dienenden, stromführenden, hohlzy­ lindrisch ausgebildeten Leitungsrohr 3 verbunden ist, das nach außen hin durch eine elektrisch abschirmende Isolier­ schicht 4 aus Silikonkautschuk oder dergleichen abgeschottet ist. Der zylinderförmige Dauermagnet 2 ist mit einer zentra­ len Durchgangsöffnung versehen, durch die hindurch sich ein Antriebsrohr 5 erstreckt. Dabei ist das Leitungsrohr 3 fest mit dem Dauermagneten 2 verbunden.

Außerhalb des Leitungsrohres 3 ist eine Vakuumröhre 6 erkenn­ bar, deren figürlich nicht dargestellter Bewegkontakt über Verlängerungsmittel 7 fest mit dem Antriebsrohr 5 verbunden ist. Um bei einer Bewegung des Antriebsrohres 5 längs seiner Erstreckungsrichtung, also beispielsweise zur Vakuumröhre 6 hin, einen ständigen Stromkontakt zu gewährleisten, ist im Inneren des Leitungsrohres 3 zwischen Antriebsrohr 5 und den Verlängerungsmitteln 7 ein Rollenkontakt 8 angeordnet, der durch nicht erkennbare Federelemente sowohl an dem Leitungs­ rohr 3 als auch an den Verlängerungsmitteln 7 abgestützt ist, wodurch der notwendige Kontaktdruck erzeugt wird.

An der vom Vakuumschalter 6 abgewandten Seite des Dauermagne­ ten 2 ist ein Anker 9 vorgesehen, der an seiner vom Dauermag­ neten 2 abgewandten Seite einen Verschiebungskörper 10 auf­ weist. In dem Verschiebungskörper 10 ist eine Ausnehmung 11 vorgesehen, in die hinein sich ein Ende des Antriebsrohres 5 erstreckt. Die im Profil kreisförmige Ausnehmung 11 weist Eingangsschultern 12 auf, die eine Öffnung begrenzen, deren Innendurchmesser nur etwas größer ist als der Außendurchmes­ ser des Antriebsrohres 5. Auf diese Weise ist eine möglichst passgenaue Aufnahme des Antriebsrohres 5 sichergestellt. An seinem sich in der Ausnehmung 11 erstreckenden Ende weist das Antriebsrohr 5 ferner Durchgangsöffnungen 13 auf, die den Durchtritt von Rastkugeln 14 ermöglichen. Die Rastkugeln 14 sind in Ausnehmungen oder Vertiefungen 15 eines Verriege­ lungsbolzens 16 angeordnet, wobei die Eingangsschultern 12 des Verschiebungskörpers 10 ein Austreten der Rastkugeln 14 aus den Vertiefungen 15 verhindern. Somit ist das Antriebs­ rohr 5 fest mit dem Verriegelungsbolzen 16 verbunden, der unbeweglich an das Leitungsrohr 3 gekoppelt ist. Eine unge­ wollte Verschiebung des Bewegkontaktes der Unterbrecherein­ heit ist somit vermieden.

Außerhalb des Leitungsrohres 3 ist eine Ausschaltspule 17 vorgesehen, die in Verschiebungsrichtung des Ankers 9 von dem Dauermagneten 2 beabstandet ist. Zwischen der Ausschalt­ spule 17 und dem Dauermagneten 2 ist eine Einschaltspule 18 erkennbar. Zum Einschalten des Vakuumschalters 6 wird die Einschaltspule 18 erregt und somit von der Spule ein Magnet­ feld in Längsrichtung des Antriebrohres 5 erzeugt, das den Anker 9 so magnetisiert, dass an seinem dem Dauermagneten 2 zugewandten Stirnende ein Pol erzeugt wird, der zum zugewand­ ten Pol des Dauermagneten 2 gegensinnig ist. Aufgrund dieser Gegensinnigkeit wird eine Anziehungskraft erzeugt. Da sich der Anker 9 nur teilweise innerhalb der Einschaltspule 18 erstreckt, wird diese magnetische Anziehungskraft durch einen Längszug verstärkt, mit dem die Einschaltspule 18 den weich­ magnetischen Anker 9 in ihr Inneres zieht.

Fig. 2 zeigt den Magnetantrieb in einer Stellung, in der sich der Anker 9 aufgrund der zuvor beschriebenen magneti­ schen Kräfte so weit auf den ortsfesten Dauermagneten 2 zube­ wegt hat, dass der Boden der Ausnehmung 11 in Kontakt mit dem Ende des Antriebsrohres 5 tritt. Der Anker 9 ist mit dem Ver­ riegelungskörper 10 fest verbunden, so dass ab diesem Zeit­ punkt die Bewegung des Ankers 9 mit einer Bewegung des An­ triebrohres 5 gekoppelt ist. Weiterhin ist in Fig. 2 erkenn­ bar, dass die Eingangsschultern 12 nicht mehr oberhalb bzw. unterhalb der Rastkugeln 14 angeordnet sind, so dass ein Aus­ tritt der Rastkugeln 14 aus den Vertiefungen 15 des Verriege­ lungsbolzens 16 in den radial erweiterten Bereich der Ausneh­ mung 11 hinein ermöglicht ist. Auf diese Weise ist die durch die Rastkugeln 14 bewirkte Verriegelung zwischen Verriege­ lungsbolzen 16 und Antriebsrohr 15 aufgehoben.

Fig. 3 zeigt den Magnetantrieb gemäß Fig. 1 in einer Kon­ taktstellung, in der der Anker 9 jedoch nicht am Dauermagne­ ten 2 anliegt. Vielmehr ist der maximale Hub der Kontaktstü­ cke des Vakuumschalters 6 so gewählt, dass diese miteinander in Kontakt treten, bevor der Anker 9 an dem Dauermagneten 2 anschlägt. Da der Bewegkontakt der Unterbrechereinheit 6 über die Verbindungsmittel 7 und die Antriebsstange 5 starr mit dem Anker 9 verbunden ist, wird dieser mit Abstand zum Dauer­ magneten 2 gehalten. Zwischen Anker 9 und Dauermagnet 2 ent­ steht ein Luftspalt 2 mit einem hohen magnetischen Wider­ stand. Es kommt zu einer magnetischen Anziehungskraft zwi­ schen Anker 9 und Dauermagnet 3, die über die starre Kopplung durch die Verbindungsmittel 7 als Andruckkraft in die Kon­ taktstücke des Vakuumschalters 6 eingeleitet wird. Die Ein­ schaltspule 18 als auch die Ausschaltspule 17 sind stromlos, werden in der Kontaktstellung folglich nicht erregt. Dies gilt auch für die Trennstellung. Auf diese Weise kann erfin­ dungsgemäß Energie eingespart werden.

Fig. 4 zeigt den Magnetantrieb wie Fig. 3 in der Kontakt­ stellung. Zur Trennung der Kontakte wird die Ausschalt­ spule 17 erregt. Die Ausschaltspule 17 erzeugt in ihrem Inne­ ren ein ebenfalls zur Antriebsstange 5 paralleles Magnetfeld mit einer Feldstärke, die eine Umpolung des magnetisierbaren Ankers 9 bewirkt. Der Anker 9 wird somit von dem zugewandten Pol des Dauermagneten 2 abgestoßen und darüber hinaus durch den sich einstellenden Längszug aufgrund des Magnetfeldes im Inneren der Ausschaltspule 17 in diese hineingezogen.

Fig. 5 zeigt den Magnetantrieb 1 in einer Stellung, in der die Rastkugeln 14 in Längsrichtung zu den Vertiefungen 15 des Verriegelungsbolzens 16 verschoben sind und lediglich einen radialen Abstand zu diesen aufweisen. Bei einer weiteren Ab­ stoßung des Ankers 9 von dem Dauermagneten 2 pressen die Ein­ gangsschultern 12 die Rastkugeln 14 daher in die Vertiefun­ gen 15 hinein, so dass die Eingangsschultern 12 über die Rastkugeln 14 hinweggleiten können. Der Anker 9 ist somit von der Antriebsstange 5 entriegelt.

Fig. 6 zeigt den Magnetantrieb 1 in der verriegelten End­ stellung gemäß Fig. 1, in der wiederum sowohl die Ausschalt­ spule 17, als auch die Einschaltspule 18 nicht erregt sind. In dieser Stellung verhindern die Eingangsschultern 12 den Austritt der Rastkugeln 14 aus den Vertiefungen 15. Somit ist die Verriegelung zwischen dem ortsfesten Verriegelungsbol­ zen 16 und dem Antriebsrohr 5 wieder hergestellt, so dass ein unbeabsichtigtes in Kontakt bringen beispielsweise allein aufgrund der Anziehungskraft zwischen Anker 9 und Dauermagne­ ten 2 verhindert ist.

Bezugszeichenliste

1

Magnetantrieb

2

Dauermagnet

3

Leitungsrohr

4

Isolierschicht

5

Antriebsrohr

6

Vakuumschalter

7

Verlängerungsmittel

8

Rollenkontakt

9

Anker

10

Verschiebungskörper

11

Ausnehmung

12

Eingangsschulter

13

Durchgangsöffnung

14

Rastkugeln

15

Vertiefung

16

Verriegelungsbolzen

17

Ausschaltspule

18

Einschaltspule

19

Luftspalt

Claims (12)

1. Magnetantrieb (1) für einen Leistungsschalter (6) mit ei­ nem ortsfesten Magnetkörper (2) zum Erzeugen eines perma­ nenten Magnetfeldes, einem zwischen einer Kontaktstellung und einer Trennstellung parallel zum Magnetfeld beweglich geführten weichmagnetischen Anker (9), der mit einer An­ triebsstange (5) verbunden ist, und Mitteln (17) zum Be­ wegen des Ankers (9) in dem permanenten Magnetfeld, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kontaktstellung der Anker (9) durch die Antriebs­ stange (5) allein gegen die Anziehungskraft des Magnet­ körpers (2) mit Abstand zu diesem gehalten und zwischen dem Anker (9) und dem Magnetkörper (2) ein Luftspalt (19) ausgebildet ist.

2. Magnetantrieb (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Bewegen des Ankers (9) eine in einer Bewe­ gungsrichtung des Ankers (9) von diesem beabstandete Aus­ schaltspule (17) sind, wobei der Anker (9) in der Kon­ taktstellung durch ein Magnetfeld der Ausschaltspule (17) in diese hinein bewegbar ist.

3. Magnetantrieb (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einschaltspule (18) vorgesehen ist, die in der Bewe­ gungsrichtung des Ankers (9) zwischen dem Magnetkör­ per (2) und der Ausschaltspule (17) angeordnete ist, wo­ bei der Anker (9) in der Trennstellung durch ein Magnet­ feld der Einschaltspule (18) in diese hinein bewegbar ist.

4. Magnetantrieb (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (9) und der Magnetkörper (2) zylinderförmig ausgestaltet und koaxial zur Antriebsstange (5) angeord­ net sind.

5. Magnetantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (9), der Magnetkörper (2) und die Antriebs­ stange (5) im Innern eines stromführenden Leitungsroh­ res (3) angeordnet sind.

6. Magnetantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsstange (5) ein hohlzylindrisches Antriebsrohr ist.

7. Magnetantrieb (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Verriegelungsmittel zum Festsetzen der Antriebsstange (5) in der Trennstellung vorgesehen sind, die einen ortsfes­ ten konzentrisch zur Antriebsstange (5) angeordneten Ver­ riegelungskörper (16) mit Ausnehmungen (15) an seinem Um­ fang und Rastkügelchen (14) umfassen, wobei am Umfang der Antriebsstange (5) Öffnungen (13) vorgesehen sind und wo­ bei die Rastkügelchen (14) in einer Verriegelungsstellung durch Haltemittel (12) in einer Position fixierbar sind, in der sie gleichzeitig die Öffnungen (13) der Antriebs­ stange (5) als auch die Ausnehmungen (15) des Verriege­ lungskörpers (16) durchsetzen.

8. Magnetantrieb (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel radial vorspringende Eingangsschul­ tern (12) einer in dem Anker (9) vorgesehenen Ausnehmung (11) sind.

9. Magnetantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkörper ein Dauermagnet (2) ist.

10. Magnetantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsstange (5) aus einem weichmagnetischen Mate­ rial besteht.

11. Magnetantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (9) im Längsschnitt keilförmig ausgestaltet ist und in der Kontaktstellung in eine formkomplementäre Aus­ nehmung des Magnetkörpers (2) hineinragt.

12. Leistungsschalter zum Schalten elektrischer Ströme insbe­ sondere im Mittelspannungsbereich mit wenigstens einer Kontaktstücke aufweisende Unterbrechereinheit (6) und we­ nigstens einem Magnetantrieb (1) gemäß einem der Ansprü­ che 1 bis 7, wobei eine in Kontaktstellung für die Kon­ taktstücke der Unterbrechereinheit (6) notwendige An­ druckkraft ausschließliche durch die beabstandete Halte­ rung des Ankers (9) von dem Magnetkörper (2) erzeugt ist.