DE1223021B

DE1223021B - Electrical switchgear

Info

Publication number: DE1223021B
Application number: DEH42029A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Saacke; Dr Hans Freund
Original assignee: Hagenuk Vorm Neufeldt and Kuhnke GmbH
Current assignee: Hagenuk Vorm Neufeldt and Kuhnke GmbH
Priority date: 1961-03-15
Filing date: 1961-03-15
Publication date: 1966-08-18

Description

Elektrische Schalteinrichtung Es ist bekannt, elektrische Schaltkontakte durch magnetische Kräfte zu betätigen, indem die ferromagnetisch ausgebildeten Kontaktträger beim Einschaltvorgang einem magnetischen Feld ausgesetzt werden, das beim Ausschaltvorgang wieder zum Verschwinden gebracht wird. Insbesondere hat man dieses Verfahren bei Relais angewendet, indem man die ferromagnetischen Schaltkontaktträger in den elektromagnetischen Kraftlinienfluß der Relaisspule einschaltete, so daß sich beim Einschalten des Spulenstromes die Kontakte gegenseitig anzogen und in Kontaktberührung kamen, während sie beim Abschalten des Spulenstrornes durch Federkraft sich wieder voneinander entfernten. Neuerdings umschließt man noch zur Vermeidung der Korrosion der Schaltkontakte das Kontaktpaar mit einem evakuierten oder einem mit inertem Gas gefüllten Gehäuse, beispielsweise einem Glaskolben, aus dem die Kontaktträger herausgeführt sind (Schutzrohrkontakte).Electrical switching device It is known, electrical switching contacts actuated by magnetic forces by the ferromagnetic contact carrier exposed to a magnetic field during the switch-on process, which occurs during the switch-off process is made to disappear again. In particular one has this procedure at Applied by placing the ferromagnetic switch contact carrier in the electromagnetic relay Line of force flow of the relay coil switched on, so that when the coil current is switched on the contacts attracted each other and came into contact while they were at Switching off the coil current by spring force moved away from each other again. Recently, this has been enclosed to avoid corrosion of the switch contacts Contact pair with an evacuated housing or a housing filled with inert gas, for example a glass bulb from which the contact carriers are led out (protective tube contacts).

Es ist auch schon bekanntgeworden, zur Betätigung von Schaltkontakten einen Permanentmagneten zu verwenden, der beim Einschaltvorgang den Schaltkontakten genähert und beim Ausschaltvorgang wieder von ihnen entfernt wird. Hierbei handelt* es sich also um mechanisch betätigte Schalteinrichtungen, bei denen durch die Schaltbewegung der Permanentmagnet relativ zu dem Kontaktträgerpaar bewegt wird.It has also become known to use a permanent magnet to actuate switch contacts, which magnet approaches the switch contacts during the switch-on process and is removed from them again during the switch-off process. In this case, therefore, is where moved by the shifting motion of the permanent magnet relative to the contact carrier pair is * it is mechanically actuated switch means.

Bei einer ebenfalls bekannten Schalteinrichtung werden die Kontaktträger zum Zwecke des Ausschaltend zwischen zwei gleichnamige Magnetpole gebracht, so daß eine Abstoßung zwischen den Kontaktträgern erfolgt. Das Einschalten (Schließen der Kontakte) wird dadurch bewirkt, daß die Magnetpole in Längsrichtung der Kontaktträger von der Kontaktstelle wegbewegt werden, wodurch diese in den Bereich von Streukraftlinien kommt, welche in Längsrichtung der Kontaktträger bzw. innerhalb derselben verlaufen. Hierzu ist ein verhältnismäßig großer Schaltweg erforderlich. Ferner kann bei dieser Schalteinrichtung, da die Schließkraft für die Kontakte von den schwachen Streukraftlinien aufgebracht wird, der Kontaktdruck nur dementsprechend gering sein, oder es müßten, um die geringe Kraftliniendichte aufzuwiegen, extrem starke Magnete verwendet werden.In a likewise known switching device, the contact carriers brought between two magnetic poles of the same name for the purpose of switching off, so that there is a repulsion between the contact carriers. Switching on (closing the Contacts) is caused by the fact that the magnetic poles in the longitudinal direction of the contact carrier be moved away from the contact point, causing it to be in the area of stray force lines comes, which run in the longitudinal direction of the contact carrier or within the same. A relatively large switching path is required for this. Furthermore, this Switching device, as the closing force for the contacts from the weak stray force lines is applied, the contact pressure is only correspondingly low, or it should extremely strong magnets are used to compensate for the low density of force lines.

Die Erfindung betrifft indessen eine elektrische Schalteinrichtung mit durch magnetische Kräfte sich anziehenden Schaltkontakten, vorzugsweise Schutzrohrkontakten, bei der durch Relativbewegung zwischen einem Permanentmagneten und einem ferromagnetischen Kontaktträgerpaar dieses Kontaktträgerpaar beim Einschaltvorgang den ungleichnamigen Polen des Permanentmagneten genähert und beim Ausschaltvorgang von diesem entfernt wird.The invention relates, however, to an electrical switching device with switching contacts that are attracted by magnetic forces, preferably protective tube contacts, in the case of relative movement between a permanent magnet and a ferromagnetic one Contact carrier pair this contact carrier pair during the switch-on process the dissimilar Poles of the permanent magnet approached and removed from this during the switch-off process will.

Die bisher bekannten Schalteinrichtungen der vorstehend vorausgesetzten Art haben noch den Nachteil, daß beim Ausschaltvorgang der Permanentmagnet um eine wesentlich größere Strecke relaitv zu den Kontakten bewegt werden muß, als dies beim Einschaltvorgang erforderlich ist, da beim Einschaltvorgang der Permanentmagnet in seiner Ausgangslage von den Kontaktträgern nur so weit entfernt zu sein braucht, daß gerade noch keine Anziehung der beiden Kontaktträger stattfindet. Der Unterschied zwischen Einschalt- und Ausschaltweg rührt teils von der Remanenz in den Kontaktträgern her, teils davon, daß der magnetische Widerstand für den Kraftlinienfluß infolge gegenseitiger Berührung der beiden Kontakte herabgesetzt ist, so daß also die für das Öffnen der Kontakte erforderliche Schwächung des Kraftlinienflusses erst durch ein weiteres Entfernen des Permanentmagneten von den Kontaktträgern erzielt wird. Da damit die Entfernung zwischen Ruhe- und Arbeitsstellung der Schalteinrichtung durch den Ausschaltweg bestimmt wird, so arbeiten die bekannten Einrichtungen mit verhältnismäßig großen Schaltwegen. Dies ist bei vielen Anwendungen solcher Schalteinrichtungen ein Nachteil, insbesondere dann, wenn - wie beispielsweise bei manchen Regel- oder Endschalteinrichtungen - nur geringe Schaltwege und geringe Schaltkräfte zur Verfügung stehen.The previously known switching devices of the presupposed above Art still have the disadvantage that when the permanent magnet is switched off by one much greater distance must be moved relative to the contacts than this is required during the switch-on process, since the permanent magnet is used during the switch-on process in its initial position only needs to be so far removed from the contact carriers, that there is just no attraction of the two contact carriers. The difference between switch-on and switch-off path is partly due to the remanence in the contact carriers ago, partly from the fact that the magnetic resistance for the flux of lines of force as a result mutual contact of the two contacts is reduced, so that the for opening of the contacts required weakening of the force line flow a further removal of the permanent magnet from the contact carriers is achieved. Since the distance between the rest and working position of the switching device is determined by the switch-off, the known devices cooperate relatively large switching paths. This is the case with many applications of such switching devices a disadvantage, especially if - as for example with some rule or Limit switch devices - only short switching paths and low switching forces are available stand.

Die Erfindung zeigt, wie sich der Ausschaltweg wesentlich verkleinern läßt. Erfindungsgemäß wird beim Ausschaltvorgang das Kontaktträgerpaar demselben oder einem anderen Permanentmagneten in zu der beim Einschalten vorhandenen Polung entgegengesetzter Polung genähert. Der Betrag der Relativbewegung beim Ausschaltvorgang wird nur so groß bemessen, daß in den Kontaktträgern eine solche Schwächung bzw. Umkehrung des ursprünglichen Kraftlinienflusses eintritt, daß sich die Kontakte öffnen. Dies läßt sich in einfacher Weise durch Begrenzungsanschläge für die Schaltbewegung nach beiden Seiten verwirklichen.The invention shows how the switch-off can be reduced significantly leaves. According to the invention, the pair of contact carriers becomes the same during the disconnection process or another permanent magnet with the polarity present when switching on opposite polarity approximated. The amount of relative movement during the switch-off process is only dimensioned so large that such a weakening or reversal of the original flux of lines of force occurs that the contacts to open. This can be done in a simple manner by limiting stops for the switching movement realize on both sides.

Zur Schaffung der durch die Erfindung geforderten weiteren Magnetpole ist es nicht notwendig, einen zweiten Permanentmagneten zu benutzen, man kann vielmehr auch nur einen Permanentmagneten anordnen, aber dessen Kraftlinienfluß durch Verzweigung seiner Polschuhe verzweigen und durch entsprechende Führung der Polschuhe zur Ausbildung von weiteren Magnetpolen an den erforderlichen Stellen gelangen.To create the further magnetic poles required by the invention it is not necessary to use a second permanent magnet, you can also arrange only one permanent magnet, but its flux of lines of force through branching branch his pole pieces and through appropriate guidance of the pole pieces to training from further magnetic poles to the required places.

Zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens dienen die schematischen Abbildungen.The schematic are used to illustrate the concept of the invention Illustrations.

In den A b b. 1 und 2, wobei A b b. 2 einen Grundriß der Darstellung in A b b. 1 zeigt, ist der bisherige Stand der Technik, also der Ausgangspunkt der Erfindung dargestellt.In the A b b. 1 and 2, where A b b. 2 is a plan view of the representation in A b b. 1 shows, is the previous state of the art, so the starting point of the Invention shown.

Die A b b. 3 bis 7 zeigen Beispiele für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens.The A b b. 3 to 7 show examples of the implementation of the concept of the invention.

In A b b. 1 und 2, ist mit 1 ein zu einer Baueinheit vereinigtes Kontaktpaar mit den Kontaktträgern 2, 3 bezeichnet, das in einen Glaskolben so eingeschmolzen ist, daß sich die Kontakte im Ruhezustand in einem gewissen Abstand befinden. Außerdem ist ein Permanentmagnet NS angeordnet, dessen Pol durch abgekröpfte Polschuhe in die Nähe der Kontaktträger 2 und 3 herangeführt sind und die Magnetpole N1, S1 bilden. Zur Herstellung einer Kontaktverbindung wird entweder die Kontakteinheit 1 oder der Permanentmagnet NS um die räumliche Achse O so lange verdreht, bis die Kontaktträger 2 und 3 so weit in den Wirkungsbereich der Magnetpole Ni, S1 gelangen, daß der Kraftlinienfluß über die Kontaktträger 2, 3 eine Stärke erreicht, bei der sich die Kontaktträger anziehen und die Kontakte sich berühren. Mit K1 und K2 sind die elektrischen Anschlüsse an die Kontaktträger angedeutet.In A b b. 1 and 2, 1 is a combined contact pair with the contact carriers 2, 3, which is fused into a glass bulb so that the contacts are at a certain distance in the idle state. In addition, a permanent magnet NS is arranged, the poles of which are brought into the vicinity of the contact carriers 2 and 3 by cranked pole shoes and form the magnetic poles N1, S1. To establish a contact connection, either the contact unit 1 or the permanent magnet NS is rotated about the spatial axis O until the contact carriers 2 and 3 come so far into the effective range of the magnetic poles Ni, S1 that the flow of force lines over the contact carriers 2, 3 has a Reached strength at which the contact carriers attract and the contacts touch. The electrical connections to the contact carriers are indicated by K1 and K2.

Die bekannte Anordnung kann auch so verwirklicht sein, daß die Schaltbewegung nicht in einer Drehung der Kontakteinheit relativ zu dem Permanentmagneten, sondern in einer Translationsbewegung eines dieser beiden Teile besteht. In diesem Fall liegen die beiden Kontaktträger 1 und 3 auf derselben Seite des Permanentmagneten P.The known arrangement can also be implemented so that the switching movement not in a rotation of the contact unit relative to the permanent magnet, but consists in a translational movement of one of these two parts. In this case the two contact carriers 1 and 3 are on the same side of the permanent magnet P.

Gemäß A b b. 3 ist zur Verwirklichung der Erfindung außer dem Permanentmagneten P, noch ein zweiter Permanentmagnet P2 angeordnet, der gegenüber dem Permanentmagneten P1 um die Achse O um einen gewissen festen Winkel verdreht ist. Die Polschuhe beider Permanentmagnete sind so, wie in A b b. 1 für den Permanentmagneten P dargestellt, senkrecht zur Zeichenebene abgekröpft. Zwischen den Polschuhen Ni, S1 des Permanentmagneten P1 und den Polschuhen S2, N2 des Permanentmagneten P2 befindet sich, wie durch die gestrichelte Linie 2-3 angedeutet, die um die Achse O drehbare Kontakteinheit. Durch eine relative Drehung der Kontakteinheit 2,3 gegenüber den Permanentmagneten P1 und P2 gelangen die beiden Enden der Kontaktträger 2 und 3 in den Wirkungsbereich beispielsweise des Permanentmagneten P1, und zwar beim Einschaltvorgang so weit, daß der die Kontaktträger durchfließende magnetische Fluß eine Schließung der Kontakte hervorruft. Beim Ausschaltvorgang dagegen werden durch eine rückläufige Drehung die Kontaktträger 2 und 3 dem Wirkungsbereich des Permanentmagneten P1 entzogen und gelangen bei geringfügiger überschreitung der Mittellage in den Wirkungsbereich des Permanentmagneten P2, der eine Umkehr der Flußrichtung durch die Kontaktträger hervorzurufen bestrebt ist. Dadurch verschwindet die Änziehungskraft -zwischen den .beiden Kontaktträgern; und die Schaltkontakte öffnen sich.According to A b b. 3, in addition to the permanent magnet P, a second permanent magnet P2 is arranged, which is rotated about the axis O by a certain fixed angle with respect to the permanent magnet P1. The pole pieces of both permanent magnets are as in A b b. 1 shown for the permanent magnet P, bent perpendicular to the plane of the drawing. The contact unit rotatable about the axis O is located between the pole pieces Ni, S1 of the permanent magnet P1 and the pole pieces S2, N2 of the permanent magnet P2, as indicated by the dashed line 2-3. By relative rotation of the contact unit 2,3 with respect to the permanent magnets P1 and P2, the two ends of that of the contact carrier by flowing magnetic flux closure of the contacts enter the contact carrier 2 and 3 in the area of influence, for example, the permanent magnet P1, namely so far during the switch, evokes. When switching off, on the other hand, the contact carriers 2 and 3 are withdrawn from the effective area of the permanent magnet P1 by a reverse rotation and, if the central position is exceeded slightly, they enter the effective area of the permanent magnet P2, which tends to reverse the direction of flow through the contact carrier. As a result, the attraction force disappears between the two contact carriers; and the switch contacts open.

An welcher Stelle im Eisenkreis die verwendeten Permanentmagneten liegen, ist für die Erfindung belanglos, ebenso die Formgebung der Polschuhe oder Magnetjoche.At which point in the iron circle the permanent magnets used are, is irrelevant for the invention, as well as the shape of the pole pieces or Magnet yokes.

Die A b U. 4 zeigt eine Anordnung, bei der wieder die Polschuhe der beiden Permanentmagneten P1 und P2 (wie in A b b. 1) nach oben abgekröpft sind, so daß die Pole Ni, S1 bzw. S2, N2 in der Nähe der Kontaktträger 2 und 3 liegen. Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach A b b. 3 steht hier jedoch der Kontaktträger 2 in unveränderlicher magnetischer Verbindung mit den Polen Si* bzw. N2 der Permanentmagneten Pi und P2; der Kontaktträger 2 kann beispielsweise zwischen diese beiden Pole eingeklemmt sein. Durch Bewegen des freien Endes des Kontaktträgers 3 in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles, wobei sich beide Kontaktträger federnd durchbiegen, gelangt der Kontaktträger 3 in den Wirkungsbereich des Pols S2 des Permanentmagneten P2. Beim Einschaltvorgang wird diese Bewegung so lange fortgesetzt, bis sich die Kontakte der Kontakteinheit 1 anziehen. Beim Ausschaltvorgang bedarf es nur eines geringfügigen überfahrens der Mittellage des Kontaktträgers 3 zwischen den Polen S2 und N1, um zu erreichen, daß sich die Kontakte öffnen.The A b U. 4 shows an arrangement in which the pole pieces again both permanent magnets P1 and P2 (as in A b b. 1) are bent upwards, so that the poles Ni, S1 and S2, N2 are in the vicinity of the contact carriers 2 and 3. In contrast to the embodiment according to A b b. 3, however, is the contact carrier here 2 in unchangeable magnetic connection with the poles Si * or N2 of the permanent magnets Pi and P2; the contact carrier 2 can, for example, be clamped between these two poles be. By moving the free end of the contact carrier 3 in the direction of the shown Arrow, whereby both contact carriers bend resiliently, the contact carrier arrives 3 in the effective area of the pole S2 of the permanent magnet P2. When switching on this movement is continued until the contacts of the contact unit 1 tighten. The switch-off process only requires a slight overrun the middle position of the contact carrier 3 between the poles S2 and N1 in order to achieve that the contacts open.

In der A b b. 5 ist schematisch veranschaulicht, daß sich eine zweckentsprechende Anordnung auch unter Verwendung nur eines Permanentmagneten verwirk-' lichen läßt. Von den Polen N, S dieses Permanentmagneten P sind je zwei Joche oder Polschuhe J1 und J2 bzw. J3, J4 so abgezweigt, daß den freien Enden der durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Kontaktträger 2 und 3 jeweils zwei ungleichnamige Magnetpole auf beiden Seiten gegenüberstehen. Die Polschuhe N1, S1 und N2, S2 sind wieder wie in A b b. 1 nach oben abgekröpft. Die Arbeitsweise dieser Anordnung entspricht der für die A b b. 3 beschriebenen.In the A b b. 5 is a schematic illustration of the fact that an appropriate arrangement can also be realized using only one permanent magnet. From the poles N, S of this permanent magnet P, two yokes or pole shoes J1 and J2 or J3, J4 are branched off so that the free ends of the contact carriers 2 and 3, indicated by a dashed line, face two different magnetic poles on both sides. The pole pieces N1, S1 and N2, S2 are again as in A b b. 1 bent upwards. The mode of operation of this arrangement corresponds to that for A b b. 3 described.

A b b. 6 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Permanentmagenten, die unter Zwischenschaltung des Kontaktträgers 2 mit ungleichnamigen Polen aneinandergefügt sind, während an den freien Polen N bzw. S Polschuhe mit den Polenden N1 und S2 angeschlossen sind.A b b. 6 shows an embodiment with two permanent agents, the with the interposition of the contact carrier 2 with unlike poles joined together are, while at the free poles N and S pole shoes with the pole ends N1 and S2 are connected.

Diese Ausführungsform entspricht grundsätzlich der in A b b. 4 dargestellten; nur die Lage der Permanentmagneten, die unter Zwischenschaltung des Polschuhe ist geändert. Beim-Einschaltvorgang wird der Kontaktträger 3 durch eine in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles wirkende mechanische Kraft unter elastischer Durchbiegüng dem Pol N1 genähert, so daß die Kontakte in der Kontakteinheit 1 sich berühren. Beim Ausschaltvorgang wird der Kontaktträger 3 von dem Pol N1 entfernt und nähert sich schon bei geringfügiger überschreitung seiner Mittellage zwischen den Polen Ni und S2 dem Pol S2, der einen magnetischen Kraftlmienfluß von entgegengesetzter Richtung durch die beiden Kontaktträger zu treiben versucht, so weit, daß sich die beiden Kontakte der Kontakteinheit 1 wieder voneinander entfernen. Schließlich zeigt noch A b b. 7 eine Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Großflächenmagneten, und zwar A b b. 7 a im Grundriß, A b b. 7 b im Aufriß und A b b. 7 c im Seitenriß. Der Permanentmagnet P hat die Form eines Stabes, der in seiner Querrichtung magnetisiert ist. Ni, N2, S1, S2 sind wieder die durch Polschuhe an die Kontakteinheit 1 herangeführten Magnetpole. Die Kontakteinheit 1 ist relativ zu der Magnetanordnung um eine raumfeste Achse O drehbar.This embodiment basically corresponds to that in A b b. 4 shown; only the position of the permanent magnets, which is with the interposition of the pole pieces changed. When switching on, the contact carrier 3 is through one in the direction of the drawn arrow acting mechanical force under elastic deflection approached the pole N1 so that the contacts in the contact unit 1 touch. During the switching-off process, the contact carrier 3 is removed from the pole N1 and approaches it even if its central position between the poles is slightly exceeded Ni and S2 to the pole S2, which has a magnetic flux from opposite Direction to drive through the two contact carriers so far that the Remove both contacts of the contact unit 1 from each other again. In the end still shows A b b. 7 shows an embodiment of the invention using a large area magnet, namely A b b. 7 a in plan, A b b. 7 b in elevation and A b b. 7c in side elevation. The permanent magnet P has the shape of a rod that magnetizes in its transverse direction is. Ni, N2, S1, S2 are again those brought up to the contact unit 1 through pole shoes Magnetic poles. The contact unit 1 is spatially fixed relative to the magnet arrangement Axis O rotatable.

Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung hat gegenüber solchen, bei denen die Schaltkontakte ausschließlich durch mechanische Kräfte bewegt werden, den großen Vorteil, daß auch bei kriechender Schaltbewegung die Schaltkontakte ruckartig zusammenstoßen bzw. ruckartig auseinanderspringen, ohne daß es besonderer Schnappschalteinrichtungen bedarf.The switching device according to the invention has compared to those at which the switching contacts are moved exclusively by mechanical forces, the great advantage that the switch contacts jerk even when the switching movement is creeping collide or jump apart jerkily without there being any special snap-action switching devices requirement.

Claims

Claims: 1. Electrical switching device with by magnetic Forces attracting switching contacts, preferably protective tube contacts, in the by relative movement between a permanent magnet and a ferromagnetic one Contact carrier pair this contact carrier pair during the switch-on process the dissimilar Poles of the permanent magnet approached and removed from them during the switch-off process is, d a -characterized in that the contact carrier pair during the disconnection process (2, 3) the same or a different permanent magnet in to that when switched on existing polarity of opposite polarity is approximated.

2. Switching device according to claim 1, characterized in that only one permanent magnet (P) is arranged and its flux of lines of force by branching the attached pole shoes (N1, N2 and S1, S2) is branched (A b b. 5). Considered publications: German Auslegeschriften No. 1095 360, 1010138.