DE60306409T2

DE60306409T2 - Elektrische schaltanordnung, relais und elektrisches schaltgerät mit einer solcher anordnung

Info

Publication number: DE60306409T2
Application number: DE60306409T
Authority: DE
Inventors: Pierre Batteux
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: ES2264017T3; CN100341083C; US7233220B2; WO2004040607A1; DE60306409D1; AU2003285438B2; EP1556873B1; US20060145794A1; AU2003285438A1; FR2846470B1; CN1708818A; ATE331290T1; EP1556873A1; FR2846470A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrrifft eine elektrische Schaltanordnung mit mindestens einem elektrischen Kontakt, der durch Magnetmittel in einer stabilen Stellung gehalten werden kann. Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektromagnetisches Relais mit mindestens zwei stabilen Schaltzuständen, das mindestens einen ersten und einen zweiten elektrischen Kontakteingang, Steuereingänge und mindestens eine solche Schaltanordnung umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektrisches Schaltgerät, das mindestens einen ersten und einen zweiten elektrischen Kontakteingang und mindestens eine solche Schaltanordnung umfasst.
STAND DER TECHNIK
Bekannte Schaltanordnungen, die insbesondere in Relais und in elektrische Schaltgeräte wie Ausschalter eingebaut werden, umfassen elektrische Kontakte, die insbesondere über ein manuelles Betätigungsorgan oder über eine elektromagnetische Spule angesteuert werden. Die elektrischen Kontakte umfassen im Allgemeinen einen feststehenden Teil und einen beweglichen Teil zum Ausschalten bzw. Einschalten eines Stromkreises. Das Halten der elektrischen Kontakte in einer Ausschalt- oder Einschaltstellung wird bei einigen Geräten durch einen Mechanismus gewährleistet. Bei bistabilen Relais sind Elektromagneten anderen Magneten zugeordnet, um die Kontakte in stabilen Stellungen zu halten.
1 zeigt ein bistabiles Relais, das einen Kontaktblock 1 mit einem feststehenden Teil 2, der ein oder mehrere Kontaktplättchen 3 trägt, und einem beweglichen Teil 4 umfasst, der ein Federblatt 5 mit mindestens einem darauf befestigten Kontaktplättchen 6 umfasst. Der Kontaktblock aus 1 ist als Wechsler mit zwei elektrischen Kontakten ausgebildet, die mit einer Anschlussklemme 7 verbunden sind. Der Kontaktblock 1 wird an seinem beweglichen Teil durch eine bistabile elektromagnetische Einrichtung 8 beaufschlagt, die einen feststehenden Teil 9 und einen mechanisch mit dem genannten Kontaktblock verbundenen beweglichen Teil 10 umfasst. Die elektromagnetische Einrichtung 8 umfasst einen Magnetkreis 11, der im feststehenden Teil 9 aus einem Magnetwerkstoff 12 und einem Dauermagneten 13 sowie im beweglichen Teil 10 aus einem Anker besteht, der durch eine Feder 14 gehalten wird. Eine um den Magnetwerkstoff des feststehenden Teils gewickelte elektromagnetische Spule 15 bewirkt die Verschiebung des beweglichen Teils 10. Fließt ein Strom in einer ersten Richtung über die Spule 15, wird der bewegliche Teil in Richtung des feststehenden Teils angezogen und der Magnetkreis geschlossen, wobei der Dauermagnet 13 den Magnetkreis anschließend geschlossen hält, selbst wenn der Strom in der Spule unterbrochen wird. Wird ein Stromimpuls mit einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Wirkrichtung auf die Spule gegeben, so wird die Wirkung des Dauermagneten durch ein von der Spule erzeugtes, entgegengerichtetes Magnetfeld aufgehoben und der Anker durch die Feder 14 erneut in eine Stellung mit offenem Magnetkreis überführt. Die Kraft des Dauermagneten 13 reicht nicht aus, um den durch die Feder in der offenen Stellung gehaltenen Anker anzuziehen. Ein bistabiles Relais dieser Art ist insbesondere in der Patentschrift EP0686989B1 beschrieben.
2 zeigt ein bistabiles Relais mit einem Kontaktblock 1, der ähnlich ausgeführt ist wie der Kontaktblock aus 1 und durch eine elektromagnetische Einrichtung 16 mit einem beweglichen Teil 17 mit Dauermagnet 18 betätigt wird. Der feststehende Teil umfasst im Allgemeinen einen ersten oder einen zweiten Magnetkreis 19 und 20, der über elektromagnetische Spulen 21 und 22 angesteuert wird, die eine Verschiebung des Magneten in Richtung des ersten oder des zweiten Magnetkreises erlauben. Bei Kontakt des Magneten mit einem der Magnetkreise erlaubt die magnetische Induktion des genannten Magneten das Halten des beweglichen Teils in einem stabilen Schaltzustand. Auf diese Weise bildet der Magnetkreis, der den beweglichen Teil mit dem Dauermagneten in seiner Stellung hält, einen geschlossenen Magnetkreis, während der andere Magnetkreis geöffnet ist. Bestimmte Einrichtungen dieser Art umfassen nur eine elektromagnetische Steuerspule und verschiedene Ausführungen des feststehenden Teils. Bistabile Einrichtungen mit Verschiebung eines beweglichen Teils mit darauf montiertem Magneten sind insbesondere in den Patentschriften EP0272164B1 und FR2358006 beschrieben.
Bekannte Schaltanordnungen insbesondere solche, die in bistabile Relais integriert sind, erlauben eine Umschaltung oder Unterbrechung kleiner Ströme unter guten Bedingungen. Müssen hohe Ströme von beispielsweise mehreren Ampere geschaltet werden, sind die bekannten Einrichtungen im Allgemeinen sehr groß. Darüber hinaus weisen die Kontaktblöcke eine starke Erwärmung auf, und die Magnetkreise müssen zur Verschiebung der beweglichen Teile starke Kräfte aufbringen. Solche Schalteinrichtungen sind nur schwer in elektrische Geräte mit kleinen Abmessungen zu integrieren, die manuell betätigt werden können. In der Druckschrift FR 2 184 111 ist eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltanordnung zu schaffen, die gute elektrische Leitungseigenschaften besitzt, eine gute Umschaltung oder Unterbrechung von Stromkreisen erlaubt und/oder geringe Abmessungen bzw. eine geringe Baugröße aufweist. Weiterhin liegen der Erfindung ein Relais und ein elektrisches Schaltgerät mit einer solchen Anordnung zugrunde.
Eine erfindungsgemäße Schaltanordnung umfasst

– mindestens einen ersten Teil mit mindestens einem ersten magnetisierbaren Element und eine, dem genannten ersten magnetisierbaren Element zugeordnete erste Kontaktzone,
– mindestens einen zweiten beweglichen Teil mit mindestens einem zweiten Magnetelement und einer dem genannten zweiten Magnetelement zugeordneten zweiten Kontaktzone, wobei der genannte zweite bewegliche Teil mindestens eine erste stabile Stellung, um einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten und der zweiten Kontaktzone geschlossen zu halten, sowie eine zweite stabile Stellung aufweist, um den genannten ersten elektrischen Kontakt geöffnet zu halten,
– elektromagnetische Betätigungsmittel, die auf den zweiten beweglichen Teil wirken, um dessen Stellungswechsel herbeizuführen, und die mindestens eine erste elektromagnetische Spule umfassen, die um mindestens ein erstes magnetisierbares Element des ersten Teils gewickelt ist, um durch Anziehung oder Abstoßung auf mindestens ein zweites Magnetelement des zweiten beweglichen Teils zu wirken und einen Wechsel des stabilen Schaltzustands des genannten zweiten beweglichen Teils herbeizuführen, wobei das erste oder das zweite Magnetelement mindestens einen dauermagnetisierten Abschnitt umfasst, um den ersten elektrischen Kontakt geschlossen zu halten und durch magnetische Anziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetelement einen Kontaktdruck auf die Verbindungsstelle zwischen der ersten und der zweiten Kontaktzone auszuüben, wenn sich der bewegliche Teil in der ersten stabilen Stellung befindet.

Die elektromagnetischen Betätigungsmittel umfassen vorteilhaft mindestens eine zweite elektromagnetische Spule, die um mindestens ein drittes magnetisierbares Element des ersten Teils gewickelt ist, um durch Anziehung oder Abstoßung auf mindestens ein zweites Magnetelement des zweiten beweglichen Teils zu wirken und einen Wechsel des stabilen Schaltzustands des genannten zweiten beweglichen Teils herbeizuführen.
Die erste und die zweite elektromagnetische Spule dienen dazu, durch elektrische Impulse angesteuert zu werden, um entgegengerichtete Magnetfelder zu erzeugen, die eine Abstoßung und eine Anziehung bewirken, und einen Wechsel der stabilen Stellung des zweiten beweglichen Teils zwischen einer ersten und einer zweiten stabilen Stellung herbeizuführen, durch den mindestens ein elektrischer Kontakt zwischen einer Kontaktzone des ersten beweglichen Teils und einer Kontaktzone des zweiten beweglichen Teils geschlossen wird.
Vorteilhaft dienen die erste und die zweite elektromagnetische Spule dazu, durch elektrische Impulse angesteuert zu werden, um gleichgerichtete Magnetfelder zu erzeugen, die zwei Abstoßungen bewirken, und um den zweiten beweglichen Teil in eine dritte stabile Stellung zu überführen, in der keine elektrische Kontaktverbindung zwischen den Kontaktzonen des zweiten beweglichen Teils und den Kontaktzonen des ersten Teils besteht.
Der erste Teil umfasst vorteilhaft ein drittes magnetisierbares Element, um den zweiten beweglichen Teil in der zweiten stabilen Stellung zu halten.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung umfasst der zweite bewegliche Teil mindestens einen, in der Nähe einer Kontaktzone angeordneten Dauermagneten.
Der zweite bewegliche Teil besteht vorteilhaft aus einem Material mit einem überwiegend dauermagnetisierten Abschnitt.
Die magnetische Induktion des dauermagnetisierten Abschnitts bzw. des Dauermagneten ist vorzugsweise größer als 1 Tesla.
Der zweite bewegliche Teil weist vorteilhaft eine verschwenkbare längliche Form auf und umfasst im Bereich mindestens eines Endes mindestens eine Kontaktzone und einen magnetischen Anziehungsbereich. Der zweite bewegliche Teil umfasst vorzugsweise mindestens eine Kontaktzone und einen Dauermagneten an einem ersten Ende und an einem zweiten Ende.
Nach einer besonderen Ausgestaltung weist der zweite bewegliche Teil einen biegsamen Aufbau auf, der über einen, in einem Mittelabschnitt angeordneten Punkt befestigt werden kann, und umfasst im Bereich mindestens eines Endes mindestens eine Kontaktzone und einen Magneten. Der zweite bewegliche Teil umfasst vorzugsweise mindestens eine Öffnung im Bereich eines Mittelabschnitts.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung

– umfasst der erste Teil das einer ersten Kontaktzone zugeordnete erste magnetisierbare Element sowie ein einer dritten Kontaktzone zugeordnetes drittes magnetisierbares Element,
– umfasst der zweite bewegliche Teil im Bereich eines ersten Endes eine zweite Kontaktzone, die dazu dient, eine Kontaktverbindung mit der ersten Kontaktzone des ersten Teils herzustellen, sowie im Bereich eines zweiten Endes eine vierte Kontaktzone, die dazu dient, eine Kontaktverbindung mit der dritten Kontaktzone des ersten Teils herzustellen, werden in einer ersten stabilen Stellung des beweglichen Teils die erste und die zweite Kontaktzone in einer geschlossenen Kontaktverbindung gehalten, während die dritte und die vierte Kontaktzone einen offenen Kontakt bilden, und werden in einer zweiten stabilen Stellung des beweglichen Teils die dritte und die vierte Kontaktzone in einer geschlossenen Kontaktverbindung gehalten, während die erste und die zweite Kontaktzone einen offenen Kontakt bilden.

Die erste, die zweite, die dritte und die vierte Kontaktzone sind vorzugsweise elektrisch mit elektrischen Anschlussmitteln verbunden.
Vorteilhaft umfasst der zweite bewegliche Teil im Bereich des ersten Endes einen ersten Dauermagneten, der dazu dient, mit dem ersten magnetisierbaren Element des ersten Teils zusammenzuwirken, sowie im Bereich des zweiten Endes einen zweiten Dauermagneten, der dazu dient, mit dem dritten magnetisierbaren Element des ersten Teils zusammenzuwirken.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung umfasst die Schaltanordnung Haltemittel, um den zweiten beweglichen Teil in einer dritten stabilen Stellung zu halten, in welcher der durch die erste und die zweite Kontaktzone gebildete Kontakt sowie der durch die dritte und die vierte Kontaktzone gebildete Kontakt geöffnet sind.
Die Haltemittel umfassen vorzugsweise ein als Abflachung ausgebildetes Stützelement, das zur Auflage einer ersten Seite des zweiten beweglichen Teils am ersten Teil ausgebildet ist, sowie Druckmittel, um einen Mittelabschnitt des zweiten beweglichen Teils in Anlage am genannten Stützelement zu halten. Die Druckmittel sind beispielsweise als Feder ausgebildet.
Die Druckmittel bestehen vorzugsweise aus einem dritten Dauermagneten und aus einem vierten magnetisierbaren Element, die am Stützelement bzw. im Mittelabschnitt des beweglichen Teils angeordnet sind.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung umfasst die Schaltanordnung manuelle oder mechanische Betätigungsmittel, die auf den zweiten beweglichen Teil wirken, um eine Änderung seines stabilen Schaltzustands herbeizuführen.
Nach einer besonderen Ausgestaltung weist der zweite bewegliche Teil einen biegsamen Aufbau auf, der über einem, in einem Mittelabschnitt angeordneten Punkt befestigt werden kann, und umfasst mindestens eine Kontaktzone und einen Magneten an zwei Enden, um mit Kontaktzonen von magnetisierbaren Elementen des ersten Teils zwei Kontakte zu bilden, wobei die zwei genannten Kontakte gleichzeitig geschlossen werden können.
Vorteilhaft kann mindestens ein Magnetelement oder magnetisierbares Element durch das Material, aus dem es besteht, einen elektrischen Strom hindurchleiten, der dazu dient, über mindestens einen elektrischen Kontakt zu fließen.
Ein erfindungsgemäßes elektromagnetisches Relais mit mindestens zwei stabilen Schaltzuständen umfasst mindestens einen ersten und einen zweiten elektrischen Kontakteingang, Steuereingänge und mindestens eine Schaltanordnung der oben beschriebenen Art, wobei der erste Kontakteingang mit dem zweiten beweglichen Teil verbunden ist, der zweite Kontakteingang mit einer ersten Kontaktzone des ersten Teils verbunden ist und die Steuereingänge mit mindestens einer ersten elektromagnetischen Spule verbunden sind, die auf mindestens einem ersten magnetisierbaren Element des ersten Teils angeordnet ist.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung umfasst das Relais mindestens eine zweite elektromagnetische Spule, die an die Steuereingänge angeschlossen und auf mindestens einem dritten magnetisierbaren Element des ersten Teils angeordnet ist.
Nach einer anderen Ausgestaltung hat das Relais mindestens drei stabile Schaltzustände und umfasst eine, mit einem dritten Kontakteingang verbundene dritte Kontaktzone sowie Mittel zum Halten des zweiten beweglichen Teils in einer dritten stabilen Stellung, in der die elektrischen Kontakte zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Kontaktzone geöffnet sind, wobei die erste und die zweite elektromagnetische Spule dazu dienen, zur Herstellung einer elektrischen Kontaktverbindung auf Anziehung und Abstoßung bzw. zum Öffnen der Kontakte auf zweifache Abstoßung angesteuert zu werden.
Ein erfindungsgemäßes elektrisches Schaltgerät mit mindestens einem ersten und einem zweiten elektrischen Kontakteingang umfasst

– mindestens eine Schaltanordnung der oben beschriebenen Art mit mindestens zwei stabilen Stellungen, wobei der erste Kontakteingang mit dem zweiten beweglichen Teil und der zweite Kontakteingang mit einer ersten Kontaktzone des ersten Teils verbunden ist,
– sowie eine Steuerschaltung, die mit mindestens einer, auf einem ersten magnetisierbaren Element des ersten Teils angeordnete, erste elektromagnetische Spule verbunden ist.

Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung umfasst das Relais mindestens eine zweite elektromagnetische Spule, die an die Steuereingänge angeschlossen und auf mindestens einem dritten magnetisierbaren Element des ersten Teils angeordnet ist.
Vorteilhaft weist die Schaltanordnung drei stabile Schaltzustände auf und umfasst eine, an einen dritten Kontakteingang angeschlossene dritte Kontaktzone sowie Mittel zum Halten des zweiten beweglichen Teils in einer dritten stabilen Stellung, in der die elektrischen Kontakte zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Kontaktzone geöffnet sind, wobei die erste und die zweite elektromagnetische Spule dazu dienen, zur Herstellung einer elektrischen Kontaktverbindung auf Anziehung und Abstoßung bzw. zum Offnen der Kontakte auf zweifache Abstoßung angesteuert zu werden.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung umfasst das elektrische Schaltgerät manuelle oder mechanische Betätigungsmittel, die auf den zweiten beweglichen Teil wirken, um einen Wechsel seines stabilen Schaltzustands herbeizuführen.
Vorteilhaft umfasst diese Steuerschaltung mindestens einen Steuereingang, der mit Steuersignalen beaufschlagt werden kann.
Die dem Eingang zugeführten Steuersignale können vorteilhaft Polarisationssignale, Impulsdauersignale und/oder Impulszahlsignale sein.
Die Steuerschaltung umfasst vorteilhaft mindestens einen Fernsteuereingang, der über einen Kommunikationsbus mit Steuersignalen beaufschlagt werden kann.
Die Steuerschaltung umfasst vorteilhaft Fernsteuer-Empfangsmittel zum Empfang von Steuersignalen.
Die Steuerschaltung umfasst vorteilhaft Verarbeitungsmittel zur Verarbeitung der Steuersignale und zur Ansteuerung der elektromagnetischen Spulen in Abhängigkeit von diesen Signalen. Die Verarbeitungsmittel führen vorzugsweise die Funktion von Stromstoßrelais, Zeitschaltern und/oder angesteuerten Schaltern aus.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Mehrere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen beispielhaft dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen
1 und 2 bekannte Schaltanordnungen von bistabilen Relais nach dem bisherigen Stand der Technik,
3 eine Schaltanordnung gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung mit zwei stabilen Stellungen,
4 eine Schaltanordnung nach einer Ausführungsvariante der Ausgestaltung aus 3,
5 eine Schaltanordnung nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung mit drei stabilen Stellungen,
6 eine Schaltanordnung nach einer dritten Ausgestaltung der Erfindung mit drei stabilen Stellungen,
7 eine Schaltanordnung gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung mit drei stabilen Stellungen,
8, 9 und 10 drei Stellungen einer Schaltanordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung mit drei stabilen Stellungen,
11 eine erfindungsgemäße Schaltanordnung zur Verwendung in einem elektrischen Schaltgerät,
12 ein elektrisches Schaltgerät mit einer Schaltanordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, die über eine Handbetätigung oder elektromagnetische Spulen angesteuert werden kann,
13 eine Schaltanordnung nach einer Ausgestaltungen der Erfindung mit zwei oder drei stabilen Stellungen, die dazu dient, insbesondere auf einer gedruckten Schaltung montiert oder in ein elektrisches Schaltgerät wie zum Beispiel ein Relais eingebaut zu werden,
14 und 15 Ansichten eines Relais nach einer Ausgestaltung der Erfindung mit einer Schaltanordnung gemäß der 13,
16 das Schaltbild eines elektrischen Schaltgeräts mit einer Schaltanordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sowie eine Steuerschaltung,
17 zeigt ein Schaltbild der Ansteuerung einer Schaltanordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
18 das Schaltbild eines elektrischen Schaltgeräts mit einer Schaltanordnung mit drei stabilen Stellungen gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sowie mit einer Steuerschaltung,
19 ein Schaltbild einer Steuerschaltung,
20A, 20B, 20C, 21 und 23 Steuersignale, die von Steuerschaltungen von Schaltanordnungen nach verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung verwendet werden können,
23 eine erste besondere Ausgestaltung eines beweglichen Teils einer Anordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
24 eine Schaltanordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung mit einem beweglichen Teil gemäß 23,
25 eine zweite besondere Ausgestaltung eines beweglichen Teils einer Anordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VORZUGSWEISER AUSGESTALTUNGEN
In einer Anordnung gemäß einer in 3 gezeigten Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein vorzugsweise feststehender Teil 30 ein erstes magnetisierbares Element 31 und eine dem genannten ersten magnetisierbaren Element 31 zugeordnete erste Kontaktzone 32, während ein zweiter beweglicher Teil 33 ein zweites magnetisierbares Element 34 und eine dem genannten zweiten magnetisierbaren Element 34 zugeordnete zweite Kontaktzone 35 umfasst. Der genannte zweite Teil 33 besitzt mindestens eine erste stabile Stellung, um einen ersten elektrischen Kontakt 36 zwischen der ersten und der zweiten Kontaktzone 32 und 35 geschlossen zu halten, sowie eine zweite stabile Stellung, um den genannten ersten elektrischen Kontakt geöffnet zu halten. Über elektromagnetische oder gegebenenfalls auch manuelle oder mechanische Betätigungsmittel 37 kann auf den zweiten beweglichen Teil eingewirkt werden, um dessen Stellungswechsel herbeizuführen. Das erste oder das zweite Magnetelement umfasst mindestens einen dauermagnetisierten Abschnitt, um den ersten Kontakt geschlossen zu halten und einen Kontaktdruck auf die Verbindungsstelle zwischen der ersten und der zweiten Kontaktzone auszuüben. Der Kontaktdruck wird durch magnetische Anziehung zwischen dem ersten und dem zweiten magnetisierbaren Element aufgebracht, wenn der bewegliche Teil in der ersten stabilen Stellung steht, in der der erste Kontakt 36 geschlossen ist. Das zweite Magnetelement kann ein auf dem beweglichen Teil 33 angeordneter Magnet 38 sein, und das erste magnetisierbare Element 31 kann aus einem magnetisierbaren Werkstoff, beispielsweise aus Weicheisen bestehen. Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung umfassen die Betätigungsmittel eine erste elektromagnetische Spule 53, die dazu dient, auf den Magneten 38 des zweiten Magnetelements des beweglichen Teils zu wirken.
Bei der Ausgestaltung gemäß 3 umfasst der bewegliche Teil 30 ein drittes magnetisierbares Element 39, um den zweiten beweglichen Teil 33 in der zweiten stabilen Stellung zu halten. Ein auf dem beweglichen Teil montierter zweiter Magnet 40 gewährleistet die Haltung in der zweiten stabilen Stellung durch auf das dritte magnetisierbare Element 39 wirkende magnetische Anziehung. Die Schaltanordnung kann einen zweiten elektrischen Kontakt 41 mit einer dem dritten magnetisierbaren Element 39 zugeordneten dritten Kontaktzone 42 sowie einer am beweglichen Teil 33 ausgebildeten vierten Kontaktzone 43 umfassen. In diesem Fall umfassen die Betätigungsmittel eine zweite elektromagnetische Spule 54, die dazu dient, auf den Magneten 40 des zweiten Magnetelements des beweglichen Teils zu wirken.
Die Dauermagneten sind vorteilhaft in der Nähe der Kontaktzone angeordnet, um einen guten Kontaktdruck zu gewährleisten. Der dauermagnetisierte Abschnitt bzw. der Dauermagnet weisen eine magnetische Induktion von mehr als 1 Tesla bei einem Volumen unter 1 Kubikmillimeter (mm³) und einem Nennstrom in den Kontakten von etwa 1 Ampere auf. In diesem Fall kann in einer für den Betrieb bei 10 A ausgelegten Anordnung ein Magnet mit einem Volumen von weniger als 10 mm³ verwendet werden. Bei Verwendung von Magneten mit einer magnetischen Induktion von mehr als 3 Tesla pro mm³ kann eine Schaltanordnung einen Magneten mit einem Volumen von etwa 3 mm³ bei 10 Ampere aufweisen.
Der bewegliche Teil 33 besitzt vorzugsweise eine längliche Form, die verschwenkt werden kann und an jedem Ende eine Kontaktzone und einen Dauermagneten aufweist.
Zur Bildung eines Wechslers mit zwei Kontakten umfasst beispielsweise der erste Teil 30 in einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung das, einer ersten Kontaktzone 32 zugeordnete erste magnetisierbare Element 32 sowie ein einer dritten Kontaktzone 42 zugeordnetes drittes magnetisierbares Element 39, während der zweite bewegliche Teil 33 eine zweite Kontaktzone 35 im Bereich eines ersten Endes, die dazu dient, eine Kontaktverbindung mit der ersten Kontaktzone 32 des ersten Teils herzustellen, sowie eine vierte Kontaktzone 43 im Bereich eines zweiten Endes aufweist, die dazu dient, eine Kontaktverbindung mit der dritten Kontaktzone 42 des ersten Teils herzustellen. In einer ersten stabilen Stellung des beweglichen Teils werden die erste und die zweite Kontaktzone 32, 35 in einer geschlossenen Kontaktverbindung gehalten und die dritte und die vierte Kontaktzone 42, 43 bilden einen offenen Kontakt, während in einer zweiten stabilen Stellung des beweglichen Teils die dritte und die vierte Kontaktzone 42, 43 in einer geschlossenen Kontaktverbindung gehalten werden und die erste und die zweite Kontaktzone 32, 35 einen offenen Kontakt bilden. Die erste, die zweite, die dritte und die vierte Kontaktzone sind über elektrische Leiter und/oder den Werkstoff der magnetisierbaren Elemente mit elektrischen Anschlussklemmen elektrisch verbunden. Durch die Verwendung von Magnetelementen bzw. magnetisierbaren Elementen, denen eine elektrische Funktion zugeordnet ist, kann die Baugröße der Schaltanordnung verringert werden. So können die Magnetelemente bzw. die magnetisierbaren Elemente elektrischen Leitern im gleichen Element zugeordnet oder selbst als elektrische Leiter verwendet werden. Auf diese Weise kann ein Magnetelement zwei Arten von Funktionen, und zwar vorteilhafterweise magnetische Funktionen zum Halten einer stabilen Stellung sowie zur Ausübung eines Kontaktdrucks und elektrische Funktionen zur Gewährleistung der elektrischen Kontaktverbindung mit dem beweglichen Teil und der elektrischen Leitung zwischen Anschlussklemmen und dem genannten Kontakt aufweisen.
Bei der in 4 gezeigten Ausgestaltung umfasst der erste Teil einen ersten elektrischen Leiter 45A, der einem ersten magnetisierbaren Element 31 zugeordnet ist. Um die Kippbewegung der Schaltanordnung zu verbessern und eine zweite stabile Stellung zu gewährleisten, umfasst der erste Teil ein drittes magnetisierbares Element 39 und einen zweiten Leiter 45B. Die in 4 dargestellte Ausgestaltung zeigt eine manuelle Betätigungseinrichtung 50, die dazu dient, den beweglichen Teil 33 zu betätigen und einen Wechsel seiner stabilen Stellung unabhängig von einer elektromagnetischen Betätigung durch die auf die Magneten 40 und 38 wirkenden Spulen 53 und 54 herbeizuführen.
Bei der in 5 gezeigten Ausgestaltung umfasst der zweite bewegliche Teil 33 im Bereich des ersten Endes einen ersten Dauermagneten 51, der dazu dient, mit dem ersten magnetisierbaren Element 31 des ersten Teils zusammenzuwirken, und im Bereich des zweiten Endes einen zweiten Dauermagneten 52, der dazu dient, mit dem dritten magnetisierbaren Element 39 des ersten Teils zusammenzuwirken.
Die in 5 dargestellte Anordnung umfasst elektromagnetische Betätigungsmittel mit einer um das erste magnetisierbare Element 31 des ersten Teils gewickelten ersten elektromagnetischen Spule 53, die dazu dient, das zweite magnetisierbare Element des zweiten beweglichen Teils 33 durch Anziehung oder Abstoßung zu beaufschlagen sowie den Wechsel des stabilen Schaltzustands des genannten beweglichen Teils herbeizuführen. Bei dieser Ausgestaltung umfassen die elektromagnetischen Betätigungsmittel eine um ein drittes magnetisierbares Element 39 des ersten Teils gewickelte zweite elektromagnetische Spule 54, die dazu dient, mindestens ein zweites Magnetelement des zweiten beweglichen Teils durch Anziehung oder Abstoßung zu beaufschlagen und einen Wechsel des bistabilen Schaltzustands des genannten zweiten beweglichen Teils herbeizuführen. Auf diese Weise wirken die Spule 53 und das magnetisierbare Element 31 mit dem Magneten 51 und der Spule 54 zusammen, während das magnetisierbare Element 39 mit dem Magneten 52 zusammenwirkt, um den Schaltzustandswechsel des beweglichen Teils 33 zu bewirken. In einer ersten Stellung bilden die Kontaktzonen 32 und 35 einen geschlossenen Kontakt, während in einer zweiten Stellung die Kontaktzonen 32 und 35 einen geöffneten Kontakt und die Kontaktzonen 42 und 43 einen geschlossenen Kontakt bilden.
Die erste und die zweite elektromagnetische Spule 53, 54 werden zum Beispiel durch elektrische Impulse angesteuert, um entgegengerichtete Magnetfelder mit einer Abstoßungs- und einer Anziehungswirkung zu erzeugen und den Wechsel der stabilen Stellung des zweiten beweglichen Teils zwischen einer ersten und einer zweiten stabilen Stellung zu bewirken.
Bei der in 5 gezeigten Ausgestaltung umfasst die Schaltanordnung außerdem Haltemittel 55, um den beweglichen Teil 33 in einer dritten stabilen Stellung zu halten, in welcher der durch die erste und die zweite Kontaktzone 32, 35 gebildete Kontakt 36 sowie der durch die dritte und die vierte Kontaktzone 42, 43 gebildete Kontakt 41 geöffnet sind.
Die Haltemittel umfassen vorzugsweise ein als Abflachung oder als Anschlag ausgebildetes Stützelement 56, das zur Anlage einer ersten Seite 57 des zweiten beweglichen Teils 33 am ersten Teil ausgebildet ist, sowie Druckmittel 58, um einen Mittelabschnitt 59 des zweiten beweglichen Teils in Anlage am Stützelement zu halten. In 5 sind die Druckmittel beispielsweise als Feder ausgebildet.
In 6 bestehen die Druckmittel aus einem im Mittelabschnitt des beweglichen Teils angeordneten dritten Dauermagneten 60 sowie aus einem auf dem Stützelement angeordneten vierten magnetisierbaren Element 61. Um den zweiten beweglichen Teil zu betätigen und in seine dritte stabile Stellung zu überführen, in der die beiden Kontakte geöffnet sind, werden die erste und die zweite elektromagnetische Spule durch elektrische Impulse angesteuert, die gleichgerichtete Magnetfelder mit zweifacher Abstoßungswirkung erzeugen.
Bei der in 7 gezeigten Ausgestaltung wirken die manuellen oder mechanischen Betätigungsmittel 50 auf den zweiten beweglichen Teil, um einen Wechsel seines stabilen Schaltzustands zu bewirken. Befindet sich dieser in der dritten Stellung, wirkt der Magnet 60 mit dem vierten magnetisierbaren Element 61 zusammen, an dem vorzugsweise eine Abflachung zum Halten des beweglichen Teils ausgebildet ist. In dieser stabilen Stellung besteht keine elektrische Kontaktverbindung zwischen den Kontaktzonen 35 und 43 des zweiten beweglichen Teils und den zugeordneten Kontaktzonen 32 und 42 des ersten Teils.
Die 8, 9, 10 zeigen eine Schaltanordnung mit Betätigung durch elektromagnetische Spulen und einem manuellen Betätigungsorgan 50. Bei dieser Ausführung stehen zwei Betätigungsmittel zur Verfügung, um einen Wechsel der Stellung des beweglichen Teils 33 herbeizuführen. In 8 befindet sich der bewegliche Teil in seiner dritten stabilen Stellung, in der die Kontakte 36 und 41 geöffnet sind.
In 9 werden durch Betätigung des manuellen Betätigungsorgans 50 oder Ansteuerung der elektromagnetischen Spulen durch elektrische Impulse der erste Kontakt 36 geschlossen und der zweite Kontakt 41 geöffnet. Hier wurde die Spule 53 angesteuert, um eine Abstoßungswirkung auf den Magneten 51 auszuüben, und die Spule 54 angesteuert, um eine Anziehungswirkung auf den Magneten 52 auszuüben.
In 10 werden durch Betätigung des manuellen Betätigungsorgans 50 oder Ansteuerung der elektromagnetischen Spulen durch elektrische Impulse der erste Kontakt 36 geschlossen und der zweite Kontakt 41 geöffnet. Hier wurde die Spule 54 angesteuert, um eine Abstoßungswirkung auf den Magneten 52 auszuüben, und die Spule 53 angesteuert, um eine Anziehungswirkung auf den Magneten 51 auszuüben.
In 11 ist eine erfindungsgemäße Schaltanordnung dargestellt, die insbesondere dazu dient, als Bestandteil eines elektrischen Schaltgeräts mit kleinen Abmessungen eingesetzt zu werden. Das erste magnetisierbare Element 31 ist direkt mit einer Anschlussklemme 44 verbunden und trägt auf seinem Umfang die elektromagnetische Steuerspule 53, wobei die am Ende des magnetisierbaren Elements 31 ausgebildete erste Kontaktzone 32 aus der Spule 53 hervorsteht. Das magnetisierbare Element 31 dient außerdem als Leiter zwischen der Kontaktzone und der Anschlussklemme. Bei dieser Anordnung hat das magnetisierbare Element 31 magnetische Funktionen, wonach es als Kern der Spule 53 zur Ansteuerung des beweglichen Teils sowie durch Zusammenwirken mit dem Magneten 51 zum Halten des beweglichen Teils dient, und andererseits Funktionen als feststehender Kontaktteil durch Aufweisung einer Kontaktzone 32 sowie als elektrischer Leiter, der die Zone 32 mit der Klemme 44 verbindet. Durch eine solche Ausführung lässt sich die Größe der Schaltanordnung wesentlich verringern. Das dritte magnetisierbare Element 39 und die Spule 54 sind auf die gleiche Weise ausgeführt und angeordnet wie das Element 31 und die Spule 53. Das vierte magnetisierbare Element 61 kann auf die gleiche Weise realisiert werden wie das erste und das dritte magnetisierbare Element 39. Es umfasst eine Kontaktzone, die eine elektrische Kontaktverbindung zum beweglichen Teil 33 aufweist und im Mittelabschnitt des beweglichen Teils mit einem Magneten 60 zusammenwirkt, um einen Kontaktdruck sowie das Verschwenken des beweglichen Teils und sein Halten in einer bestimmten Stellung zu gewährleisten. Der bewegliche Teil 33 kann aus einem leitenden Material wie Kupfer mit geeigneter Oberflächenbearbeitung im Bereich der elektrischen Kontaktzonen hergestellt werden. Im Bereich der Enden und im Mittelabschnitt des beweglichen Teils 33 angeordnete Dauermagneten 51, 52 und 60 sind vorzugsweise durch eine Klebe- oder Quetschverbindung auf dem Leiterwerkstoff befestigt.
Die Anschlüsse der Spulen 53 und 54 und der Kontaktleiter 45 können auch durch Ausgangsfahnen oder Stifte 62 gebildet werden, die auf eine gedruckte Schaltung aufgelötet oder durch Verlöten oder über Kabelschuhe mit Leiterdrähten verbunden werden können.
12 zeigt eine Schaltanordnung gemäß 11, die in ein elektrisches Schaltgerät mit Ausschalt- oder Umschaltfunktion integriert ist. Dieses elektrische Schaltgerät umfasst ein Isolierstoffunterteil 63 zur Aufnahme und Halterung der einzelnen Teile der Schaltanordnung. Gemäß dieser Figur umfasst das Schaltgerät außerdem ein Handbetätigungsorgan 50 zur manuellen Beaufschlagung des beweglichen Teils. Das Betätigungsorgan 50 kann auch als mechanisches Betätigungsorgan ausgebildet sein, das insbesondere durch Verschiebung eines Einzelteils durch eine Maschine oder einen Mechanismus angesteuert wird.
In 13 ist eine Schaltanordnung mit zwei oder drei stabilen Stellungen dargestellt, die dazu dient, insbesondere auf einer gedruckten Schaltung montiert zu werden oder als Bestandteil eines elektrischen Schaltgeräts wie z.B. eines Relais zu dienen. Die Anschlussenden der Kontaktleiter 45 und der Spulen sind als Anschlussfahnen oder -stifte 62 ausgebildet. Die Leiter 45 sind direkt auf die magnetisierbaren Elemente des ersten Teils aufgequetscht. Das vierte magnetisierbare Element 61 dient darüber hinaus als Stützelement 56 zur Auflage des Mittelabschnitts des feststehenden Teils, insbesondere in dessen dritter stabiler Stellung, in der die Kontakte geöffnet sind, sowie als elektrischer Leiter 45.
Bei der Montage als Relais entsprechen Eingänge 62A elektrischen Kontakteingängen und Eingänge 62B Steuereingängen. Ein erster Kontakteingang 62A ist über das vierte magnetisierbare Element 61 mit dem zweiten beweglichen Teil, ein zweiter Kontakteingang 62A über das erste magnetisierbare Element 31 mit einer ersten Kontaktzone 32 des ersten Teils und ein dritter Kontakteingang 62A über das dritte magnetisierbare Element 39 mit einer dritten Kontaktzone 42 des ersten Teils verbunden, und die Steuereingänge 62B sind mit der auf dem ersten und dem dritten magnetisierbaren Element 31, 39 des ersten Teils angeordneten ersten und zweiten elektromagnetische Spule 53, 54 verbunden.
Die 14 und 15 zeigen Ansichten eines Relais nach einer Ausgestaltung der Erfindung, die eine Schaltanordnung gemäß 13 umfasst Das Relais umfasst einen, z.B. als Gehäuse ausgebildeten Tragkörper 64, sowie eine diesen Tragkörper verschließende Kappe 65. Im Gehäuse ausgebildete Durchführungsöffnungen erlauben die Durchführung der Eingangsanschlüsse 62. 14 zeigt eine Explosionsdarstellung der Einzelteile der Schaltanordnung. Das zusammengebaute Relais mit Anordnung der Einzelteile an ihren jeweiligen Einbaupositionen ist in der Ansicht der 15 dargestellt. Diese Ansicht zeigt die Vorteile der Erfindung, insbesondere die durch eine solche Anordnung ermöglichte Verringerung des Platzbedarfs bzw. der Baugröße. Diese Vorteile werden durch Zusammenfassung der elektrischen und magnetischen Funktionen in einem Element erreicht.
Die in den 13, 14 und 15 dargestellten Relais können je nach Ansteuerungsart der Spulen 53 und 54 als Relais mit zwei stabilen Stellungen oder mit drei Stellungen ausgebildet sein. Zur Herstellung einer elektrischen Kontaktverbindung werden die erste und die zweite Spule auf Anziehung und Abstoßung und zur Abschaltung der beiden Kontakte auf zweifache Abstoßung angesteuert.
16 zeigt das Schaltbild eines elektrischen Schaltgeräts, das eine Schaltanordnung nach einer Ausgestaltung der Erfindung sowie eine Steuerschaltung 70 umfasst.
Das elektrische Schaltgerät umfasst einen mit dem zweiten beweglichen Teil 33 verbundenen ersten elektrischen Kontakteingang 71 und einen über das erste magnetisierbare Element 31 mit einer ersten Kontaktzone 32 des ersten Teils verbundenen zweiten elektrischen Kontakteingang 72 sowie einen über das dritte magnetisierbare Element mit einer dritten Kontaktzone 42 des ersten Teils verbundenen dritten elektrischen Kontakteingang 73. Die Steuerschaltung 70 ist an eine erste und an eine zweite elektromagnetische Spule 53, 54 angeschlossen, die auf dem ersten bzw. auf einem zweiten magnetisierbaren Element 31, 39 des ersten Teils angeordnet sind. Bei der in 16 gezeigten Ausgestaltung sind die Spulen 53 und 54 in Reihe geschaltet, um die Verschiebung des beweglichen Teils in Anziehungs- und Abstoßungsrichtung zu steuern. Der bewegliche Teil 33 kann Magnete umfassen, die in dem Material, aus dem er besteht, ausgebildet sind. Manuelle oder mechanische Betätigungsmittel 50 können auch auf den zweiten beweglichen Teil wirken, um einen Wechsel seines stabilen Schaltzustands zu bewirken. Die Steuerschaltung 70 umfasst Steuereingänge 74, die mit Steuersignalen beaufschlagt werden können.
Die auf die Steuereingänge 70 gegebenen Steuersignale können insbesondere Polarisationssignale, Impulsdauersignale und/oder Impulszahlsignale sein.
In der in 17 gezeigten Schaltung 17 sind die Spulen 53 und 54 über die Eingänge 74 mit der Steuerschaltung verbunden. In der Schaltung wird das Schaltgerät also mit Steuersignalen in Form von elektrischen Impulsen beaufschlagt, die über einen zwischen die Eingänge 74 und eine elektrische Spannungsquelle 76, beispielsweise ein elektrisches Verteilernetz, geschalteten Drucktaster 75 geliefert werden. Die Steuerschaltung kann die Spulen mit einer einfachen Steuerfunktion eines Fernausschalters oder Fernumschalters oder zum Beispiel auch mit komplexeren Steuerungsfunktionen wie Stromstoßrelais, Zeit verzögerungen oder elektrischen Schaltuhren beaufschlagen.
18 zeigt das Schaltbild eines elektrischen Schaltgeräts, das eine Schaltanordnung mit drei stabilen Stellungen entsprechend der Anordnung gemäß 8 bis 10 sowie eine Steuerschaltung 70 umfasst. Die Spulen 53 und 54 sind mit der Steuerschaltung verbunden, um zur Einschaltung mindestens eines elektrischen Kontakts 36 oder 41 auf Abstoßung und Anziehung bzw. zur Unterbrechung der genannten elektrischen Kontakte auf zweifache Abstoßung angesteuert zu werden. Ein Magnet 60 und ein viertes magnetisierbares Element 61 erlauben es, den beweglichen Teil in der Ausschaltstellung der Kontakte zu halten.
19 zeigt ein Schaltbild einer Steuerschaltung mit verschiedenen Möglichkeiten zum Empfang von Steuersignalen. Die Steuerschaltung 70 umfasst eine Stromversorgungsschaltung, die zwischen Stromversorgungseingänge 78 und eine Verarbeitungsschaltung 79 geschaltet ist. Die Verarbeitungsschaltung 70 steuert die Spulen 53 und 54 in Abhängigkeit von den, insbesondere an den Eingängen 74 empfangenen Steuersignalen.
Die Verarbeitungsschaltung 70 kann auch eine Fernsteuerschaltung umfassen, die mit der Verarbeitungsschaltung verbunden ist und Steuersignale empfängt, die ihr über einen Kommunikationsbus 81 und/oder über einen Fernsteuerempfänger zugeführt werden.
Die 20A, 20B, 20C, 21 und 23 zeigen Steuersignale, die von Steuerschaltungen für Schaltanordnungen nach Ausgestaltungen der Erfindung verwendet werden können. Gemäß 20A kann die Steuerschaltung 70 durch ein Signal 90 mit negativer Polarität angesteuert werden, um die Schaltanordnung in eine erste stabile Stellung zu überführen, in der ein erster Kontakt 36 geschlossen ist. Gemäß 20B kann die Steuerschaltung 70 durch ein Signal 91 mit positiver Polarität angesteuert werden, um die Schaltanordnung in eine zweite stabile Stellung zu überführen, in der ein zweiter Kontakt 41 geschlossen ist. Gemäß 20C kann die Steuerschaltung durch ein Signal 92 mit negativer und positiver Polarität angesteuert werden, um die Schaltanordnung in eine dritte stabile Stellung zu überführen, in der die Kontakte 36 und 41, insbesondere durch Ansteuerung der Spulen 53 und 54 auf zweifache Abstoßung, geöffnet sind. 21 zeigt durch eine bestimmte Impulsdauer definierte Steuersignale 93 und 22 durch eine bestimmte Impulszahl definierte Steuersignale 94.
23 zeigt eine besondere Ausgestaltung eines biegsam ausgebildeten zweiten beweglichen Teils 33, der an einem, in einem Mittelabschnitt angeordneten Punkt 100 befestigt werden kann und mindestens eine Kontaktzone 35 und/oder 43 und einen Magneten 51 und/oder 52 im Bereich mindestens eines Endes umfasst. Der zweite bewegliche Teil umfasst im Bereich eines Mittelabschnitts eine oder zwei Öffnungen, um die Biegsamkeit und die Bewegung zwischen den stabilen Stellungen zu verbessern. Der Grundkörper des beweglichen Teils kann vorteilhaft aus einem Material wie Messing oder Stahl bestehen.
24 zeigt eine Schaltanordnung, die einen zweiten beweglichen Teil gemäß 23 umfasst. Der Punkt 100 des Mittelabschnitts ist direkt am Stützelement 56 befestigt. Bei dieser Ausgestaltung erlaubt der biegsame Aufbau auch das gleichzeitige Schließen der Kontakte 36 und 41. Auf diese Weise können die Kontakte, insbesondere durch elektromagnetische Steuerbefehle unabhängig voneinander geschlossen oder geöffnet werden.
Gemäß 25 besteht ein zweiter beweglicher Teil 33 aus einem Material, das einen überwiegend als Dauermagneten ausgebildeten Abschnitt, zum Beispiel einen Stabmagneten 103 mit einem an jedem Ende angebrachten Kontaktplättchen umfasst.
Bei den oben beschriebenen Ausgestaltungen können die elektrischen Kontaktzonen durch Aufdampfen eines geeigneten Metalls oder durch Anbringen von Kontaktplättchen geringer Dicke hergestellt werden. Die Magneten können unterschiedliche Formen aufweisen und an feststehenden oder beweglichen Teilen der Magnetelemente befestigt werden: Die Magnetelemente oder magnetisierbaren Elemente können auch in Abhängigkeit von der Höhe des Stroms, der über die Kontakte fließen soll, mit entsprechenden Materialien beschichtet werden. Der Strom kann mehrere Ampere auf kleinem Raum erreichen.
Die elektrischen Schaltgeräte, die sich mit einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung ausrüsten lassen, können sehr unterschiedlicher Art und beispielsweise Ausschalter mit kleiner oder großer Nennleistung, Leistungsschalter, Hilfskontakte oder über Betätigungsmechanismen oder manuell angesteuerte Kontakte sein.

Claims

Elektrische Schaltanordnung mit mindestens einem elektrischen Kontakt, der durch Magnetmittel in einer stabilen Stellung gehalten werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass sie – mindestens einen ersten Teil (30) mit mindestens einem ersten magnetisierbaren Element (31) und eine, dem genannten ersten magnetisierbaren Element zugeordnete erste Kontaktzone (32), – mindestens einen zweiten beweglichen Teil (33) mit mindestens einem zweiten Magnetelement (34) und einer dem genannten zweiten Magnetelement zugeordneten zweiten Kontaktzone (35), wobei der genannte zweite bewegliche Teil (33) mindestens eine erste stabile Stellung aufweist, um einen elektrischen Kontakt (36) zwischen der ersten und der zweiten Kontaktzone (32, 35) geschlossen zu halten, sowie eine zweite stabile Stellung aufweist, um den genannten ersten elektrischen Kontakt geöffnet zu halten, sowie – elektromagnetische Betätigungsmittel (53, 54) umfasst, die auf den zweiten beweglichen Teil wirken, um dessen Stellungswechsel herbeizuführen, und die mindestens eine erste elektromagnetische Spule (53) umfassen, die um mindestens ein erstes magnetisierbares Element (31) des ersten Teils gewickelt ist, um durch Anziehung oder Abstoßung auf mindestens ein zweites Magnetelement (51) des zweiten beweglichen Teils (33) zu wirken und einen Wechsel des stabilen Schaltzustands des genannten zweiten beweglichen Teils herbeizuführen, wobei das erste oder das zweite Magnetelement mindestens einen dauermagnetisierten Abschnitt (38, 51, 103) umfasst, um den ersten elektrischen Kontakt (36) geschlossen zu halten und durch magnetische Anziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetelement (31, 34, 38, 5l, 103) einen Kontaktdruck auf die Verbindungsstelle zwischen der ersten und der zweiten Kontaktzone (32, 35) auszuüben, wenn sich der bewegliche Teil in der ersten stabilen Stellung befindet.
Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Betätigungsmittel mindestens eine zweite elektromagnetische Spule (54) umfassen, die um mindestens ein drittes magnetisierbares Element (39) des ersten Teils gewickelt ist, um durch Anziehung oder Abstoßung auf mindestens ein zweites Magnetelement (52) des zweiten beweglichen Teils (33) zu wirken und einen Wechsel des stabilen Schaltzustands des genannten zweiten beweglichen Teils herbeizuführen.
Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite elektromagnetische Spule (53, 54) dazu dienen, durch elektrische Impulse angesteuert zu werden, um entgegengerichtete Magnetfelder zu erzeugen, die eine Abstoßung und eine Anziehung bewirken, und um einen Wechsel der stabilen Stellung des zweiten beweglichen Teils (33) zwischen einer ersten und einer zweiten stabilen Stellung herbeizuführen, durch den mindestens ein elektrischer Kontakt (36) zwischen einer Kontaktzone (32) des ersten Teils und einer Kontaktzone (35) des zweiten beweglichen Teils (33) geschlossen wird.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite elektromagnetische Spule (53, 54) dazu dienen, durch elektrische Impulse angesteuert zu werden, um gleichgerichtete Magnetfelder zu erzeugen, die zwei Abstoßungen bewirken, und um den zweiten beweglichen Teil (33) in eine dritte stabile Stellung zu überführen, in der keine elektrische Kontaktverbindung zwischen den Kontaktzonen (35, 43) des zweiten beweglichen Teils (33) und den Kontaktzonen (32, 42) des ersten Teils (30) besteht.
Schaltanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil ein drittes magnetisierbares Element (39) umfasst, um den zweiten beweglichen Teil (33) in der zweiten stabilen Stellung zu halten.
Schaltanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite bewegliche Teil (33) mindestens einen Dauermagneten (51, 52, 103, 104) umfasst, der in der Nähe einer Kontaktzone (35, 43) angeordnet ist.
Schaltanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil aus einem Material (103, 104) besteht, das einen überwiegend dauermagne tisierten Abschnitt umfasst.
Schaltanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dauermagnetisierte Abschnitt oder der Dauermagnet (38, 51, 52, 103) eine magnetische Induktion von mehr als einem Tesla aufweisen.
Schaltanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite bewegliche Teil (33) eine längliche Form besitzt, die verschwenkt werden kann und im Bereich mindestens eines Endes mindestens eine Kontaktzone (35, 43) und einen magnetischen Anziehungsbereich aufweist.
Schaltanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite bewegliche Teil (33) vorzugsweise mindestens eine Kontaktzone (35, 43) und einen Dauermagneten (51, 52) an einem ersten Ende und an einem zweiten Ende umfasst.
Schaltanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite bewegliche Teil (33) einen biegsamen Aufbau aufweist, der an einem, in einem Mittelabschnitt angeordneten Punkt (100) befestigt werden kann und mindestens eine Kontaktzone (35, 43) und einen Magneten (51, 52) im Bereich mindestens eines Endes umfasst.
Schaltanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite bewegliche Teil (33) im Bereich eines Mittelabschnitts mindestens eine Öffnung (102) aufweist.
Schaltanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Teil (30) das einer ersten Kontaktzone (32) zugeordnete erste magnetisierbare Element (31) sowie ein einer dritten Kontaktzone (42) zugeordnetes drittes magnetisierbares Element (39) umfasst, – der zweite bewegliche Teil (33) im Bereich eines ersten Endes eine zweite Kontaktzone (35), die dazu dient, eine Kontaktverbindung mit der ersten Kontaktzone (32) des ersten Teils herzustellen, sowie im Bereich eines zweiten Endes eine vierte Kontaktzone (43) umfasst, die dazu dient, eine Kontaktverbindung mit der dritten Kontaktzone (42) des ersten Teils herzustellen, in einer ersten stabilen Stellung des beweglichen Teils die erste und die zweite Kontaktzone (32, 35) in einer geschlossenen Kontaktverbindung gehalten werden, während die dritte und die vierte Kontaktzone (42, 43) einen offenen Kontakt bilden, und in einer zweiten stabilen Stellung des beweglichen Teils die dritte und die vierte Kontaktzone (42, 43) in einer geschlossenen Kontaktverbindung gehalten werden, während die erste und die zweite Kontaktzone (32, 35) einen offenen Kontakt bilden.
Schaltanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite, die dritte und die vierte Kontaktzone (32, 35, 42, 43) mit elektrischen Anschlussmitteln (44, 62, 62A, 62B, 71, 72, 73) elektrisch verbunden sind.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite bewegliche Teil (33) im Bereich des ersten Endes einen ersten Dauermagneten (51), der dazu dient, mit dem ersten magnetisierbaren Element (31) des ersten Teils zusammenzuwirken, und im Bereich des zweiten Endes einen zweiten Dauermagneten (52) umfasst, der dazu dient, mit dem dritten magnetisierbaren Element (39) des ersten Teils zusammenzuwirken.
Schaltanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie Haltemittel (55) umfasst, die dazu dienen, den zweiten beweglichen Teil (33) in einer dritten stabilen Stellung zu halten, in welcher der durch die erste und die zweite Kontaktzone (32, 35) gebildete Kontakt (36) sowie der durch die dritte und die vierte Kontaktzone (42, 43) gebildete Kontakt (41) geöffnet sind.
Schaltanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel vorzugsweise ein als Abflachung ausgebildetes Stützelement (56), das zur Auflage einer ersten Seite (57) des zweiten beweglichen Teils am ersten Teil ausgebildet ist, sowie Druckmittel (58) umfassen, um einen Mittelabschnitt (59) des zweiten beweglichen Teils in Anlage am genannten Stützelement zu halten.
Schaltanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittel (58) als Feder ausgebildet sind.
Schaltanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittel (58) aus einem dritten Dauermagneten (60) und aus einem vierten magnetisierbaren Element (61) bestehen, die am Stützelement bzw. im Mittelabschnitt des beweglichen Teils angeordnet sind.
Schaltanordnung nach irgerdeinem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie manuelle oder mechanische Betätigungsmittel (50) umfasst, die auf den zweiten beweglichen Teil (33) wirken, um einen Wechsel seines stabilen Schaltzustands herbeizuführen.
Schaltanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite bewegliche Teil (33) einen biegsamen Aufbau aufweist, der an einem, in einem Mittelabschnitt angeordneten Punkt (100) befestigt werden kann, und mindestens eine Kontaktzone (35, 43) und einen Magneten (51, 52) an zwei Enden umfasst, um mit Kontaktzonen (32, 42) von magnetisierbaren Elementen des ersten Teils zwei Kontakte (36, 41) zu bilden, wobei die zwei genannten Kontakte gleichzeitig geschlossen werden können.
Schaltanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Magnetelement oder magnetisierbares Element (31, 39, 61) durch das Material, aus dem es besteht, einen elektrischen Strom hindurchleiten kann, der dazu dient, über mindestens einen elektrischen Kontakt (36, 41) zu fließen.
Elektromagnetisches Relais mit mindestens zwei Schaltzuständen, das mindestens einen ersten und einen zweiten elektrischen Kontakteingang (62A) sowie Steuereingänge (62B) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 umfasst, wobei der erste Kontakteingang mit dem zweiten beweglichen Teil (33) verbunden ist, der zweite Kontakteingang mit einer ersten Kontaktzone (32) des ersten Teils verbunden ist und die Steuereingänge (62B) mit mindestens einer ersten elektromagnetischen Spule (53) verbunden sind, die auf mindestens einem ersten magnetisierbaren Element (31) des ersten Teils angeordnet ist.
Relais nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine zweite elektromagnetische Spule (54) umfasst, die an die Steuereingänge (62B) angeschlossen und. auf mindestens einem dritten magnetisierbaren Element (39) des ersten Teils angeordnet ist.
Relais nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens drei stabile Schaltzustände aufweist und eine, an einen dritten Kontakteingang angeschlossene dritte Kontaktzone (42) sowie Mittel (60, 61) zum Halten des zweiten beweglichen Teils (33) in einer dritten stabilen Stellung umfasst, in der die elektrischen Kontakte zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Kontaktzone (32, 35, 42) geöffnet sind, wobei die erste und die zweite elektromagnetische Spule (53, 54) dazu dienen, zur Herstellung einer elektrischen Kontaktverbindung auf Anziehung und Abstoßung bzw. zum Öffnen der Kontakte auf zweifache Abstoßung angesteuert zu werden.
Elektrisches Schaltgerät mit mindestens einem ersten und einem zweiten elektrischen Kontakteingang (71, 72) dadurch gekennzeichnet, dass es – mindestens eine Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 mit mindestens zwei stabilen Stellungen umfasst, wobei der erste elektrische Kontakteingang (71) mit dem zweiten beweglichen Teil (33) und der zweite Kontakteingang (72) mit einer ersten Kontaktzone (32) des ersten Teils verbunden ist, – sowie eine Steuerschaltung (70) umfasst, die mit mindestens einer, auf einem ersten magnetisierbaren Element (31) des ersten Teils angeordneten, ersten elektromagnetischen Spule (53) verbunden ist.
Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung mindestens eine zweite elektromagnetische Spule (54) umfasst, die mit der Steuerschaltung (70) verbunden und auf mindestens einem dritten magnetisierbaren Element (39) des ersten Teils angeordnet ist.
Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung drei stabile Schaltzustände aufweist und eine, an einen dritten Kontakteingang (73) angeschlossene dritte Kontaktzone (42) sowie Mittel zum Halten des zweiten beweglichen Teils (33) in einer dritten stabilen Stellung umfasst, in der die elektrischen Kontakte zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Kontaktzone geöffnet sind, wobei die erste und die zweite elektromagnetische Spule (52, 53) dazu dienen, zur Herstellung einer elektrischen Kontaktverbindung auf Anziehung und Abstoßung bzw. zum Öffnen der Kontakte auf zweifache Abstoßung angesteuert zu werden.
Elektrisches Schaltgerät nach irgendeinem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass es manuelle oder mechanische Betätigungsmittel (50) umfasst, die auf den zweiten beweglichen Teil (33) wirken, um einen Wechsel seines stabilen Schaltzustands herbeizuführen.
Elektrisches Schaltgerät nach irgendeinem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (70) mindestens einen Steuereingang (74) umfasst, der mit Steuersignalen beaufschlagt werden kann.
Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Eingang zugeführten Steuersignale Polarisationssignale (90, 91, 92), Impulsdauersignale (93) und/oder Impulszahlsignale (94) sein können.
Elektrisches Schaltgerät nach irgendeinem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (70) mindestens einen Fernsteuereingang (81) umfasst, der über einen Kommunikationsbus mit Steuersignalen beaufschlagt werden kann.
Elektrisches Schaltgerät nach irgendeinem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung Fernsteuer-Empfangsmittel (80, 82) zum Empfang von Steuersignalen umfasst.
Elektrisches Schaltgerät nach irgendeinem der Ansprüche 26 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung Verarbeitungsmittel (79) zur Verarbeitung der Steuersignale und zur Ansteuerung der elektromagnetischen Spulen in Abhängigkeit von diesen Signalen umfasst.
Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsmittel (79) die Funktion von Stromstoßrelais, Zeitschaltern und/oder angesteuerten Schaltern ausführen.