DE102017102785A1 - Arrangement for use in the drive of a switching device - Google Patents
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Abstract
Eine Anordnung zur Verwendung im Antrieb eines Schaltgeräts zur Stromunterbrechung, umfassend mindestens einen Arbeitskörper (1), der unter Einwirkung eines magnetischen Felds und/ oder einer Temperaturänderung eine Dimensionsänderung in mindestens einer Arbeitsrichtung ausführt, ist im Hinblick auf die Aufgabe, eine Anordnung anzugeben, die unter Vermeidung von Leistungsverlusten ein möglichst großes magnetisches Feld für einen Arbeitskörper, umfassend ein MSMA-Material, erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskörper zwischen mindestens zwei oder nur zwei Leiterabschnitten (2a, 2b, 3a, 3b) angeordnet ist, welche durch mindestens eine oder nur eine Leiterbasis (4a, 4b) miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Leiterbasis (4a, 4b) einem Anlageende des Arbeitskörpers (1) zugewandt ist, welches sich gegen ein Widerlager abstützt, und wobei durch die Leiterabschnitte (2a, 2b, 3a, 3b) ein magnetisches Feld erzeugbar ist.An arrangement for use in the drive of a switching device for power interruption, comprising at least one working body (1) which undergoes a dimensional change in at least one working direction under the action of a magnetic field and / or a temperature change, is in view of the task to provide an arrangement which while avoiding power losses, the largest possible magnetic field for a working body, comprising an MSMA material produced, characterized in that the working body between at least two or only two conductor sections (2a, 2b, 3a, 3b) is arranged, which by at least one or only one conductor base (4a, 4b) are electrically conductively connected to one another, wherein the conductor base (4a, 4b) faces a abutment end of the working body (1), which is supported against an abutment, and wherein through the conductor sections (2a, 2b, 3a, 3b), a magnetic field can be generated.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verwendung im Antrieb eines Schaltgeräts zur Stromunterbrechung, umfassend mindestens einen Arbeitskörper, der unter Einwirkung eines magnetischen Felds und/ oder einer Temperaturänderung eine Dimensionsänderung in mindestens einer Arbeitsrichtung ausführt.The invention relates to an arrangement for use in the drive of a switching device for power interruption, comprising at least one working body which performs a dimensional change in at least one working direction under the action of a magnetic field and / or a temperature change.
Anordnungen dieser Art sind bereits aus der
In Haushalts- und Industrieanlagen wird eine Vielzahl von ohmschen oder induktiven Vorrichtungen elektrisch betrieben. Die Energiequellen liefern üblicherweise eine relativ stabile Spannung. Elektrische Schaltgeräte werden mit jedem Versorgungskreis in Reihe geschaltet, um einen Strompfad im Falle eines Überstroms zu unterbrechen. Der Überstrom kann mit einem Kurzschluss in einem Kurzschlusskreis einhergehen, was eine plötzliche Reduzierung der Impedanz des Kreises impliziert.In domestic and industrial plants, a large number of ohmic or inductive devices are electrically operated. The energy sources usually provide a relatively stable voltage. Electrical switching devices are connected in series with each supply circuit to interrupt a current path in the event of an overcurrent. The overcurrent may be accompanied by a short circuit in a short circuit, which implies a sudden reduction in the impedance of the circuit.
Vor diesem Hintergrund sind bereits automatische Schaltgeräte zur Stromunterbrechung bekannt. Es sind bereits viele Varianten von Schaltgeräten zur Stromunterbrechung bekannt, wobei mehr als ein Auslöseverfahren zur Stromunterbrechung genutzt werden kann. Die Auslöseverfahren sind an verschiedene Typen von Überströmen angepasst.Against this background, automatic switching devices for power interruption are already known. There are already many variants of switching devices for power interruption known, with more than one triggering method for power interruption can be used. The tripping methods are adapted to different types of overcurrents.
Für schnell ansteigende Überströme mit einer Vielzahl von Nennströmen ist aus dem Stand der Technik die Verwendung einer Zylinderspule bekannt. Die Zylinderspule nimmt den Überstrom auf und beschleunigt und bewegt ein ferromagnetisches Druckstück. Das Druckstück löst einen mechanischen Auslösemechanismus aus, wobei in einer weiteren Phase der Bewegung der Strompfad an einem vorgesehenen Kontaktpunkt geöffnet wird. Dies erfolgt, indem eines der Kontaktstücke entfernt und in einer Offenstellung gehalten wird, bis der mechanische Auslösemechanismus vollkommen freigegeben ist und diese Funktion übernimmt.For rapidly increasing overcurrents with a large number of rated currents, the use of a cylindrical coil is known from the prior art. The solenoid absorbs the overcurrent and accelerates and moves a ferromagnetic pad. The pressure piece triggers a mechanical release mechanism, wherein in a further phase of the movement of the current path is opened at a designated contact point. This is done by removing one of the contacts and holding it in an open position until the mechanical release mechanism is fully released and performs this function.
Einmal geöffnet, fließt der Strom zwischen den Kontaktstücken über einen Luftplasmabogen, welcher durch Lorentzkräfte in eine Löschkammer geführt wird. Dort wird der Plasmabogen gelöscht. Nun ist der Stromfluss vollständig unterbrochen und die Schaltoperation beendet.Once opened, the current flows between the contact pieces via an air plasma arc, which is guided by Lorentz forces in a quenching chamber. There, the plasma arc is deleted. Now the current flow is completely interrupted and the switching operation is completed.
Ein zweites Auslöseverfahren wird verwendet, wenn kleine Überströme auftreten und eine längere Schaltzeit akzeptabel ist. Dann wird gemäß Stand der Technik ein Verfahren eingesetzt, bei dem ein Bimetallstreifen verwendet wird. Der Bimetallstreifen kann von einer Heizspule umgeben oder beeinflusst sein, welche mit dem Überstrompfad in Reihe geschaltet ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Bimetallstreifen selbst mit dem Überstrompfad in Reihe geschaltet werden. Abhängig von dem fließenden Strom wird der Bimetallstreifen in einer Weise gebogen, dass er das oben erwähnte Druckstück einer magnetischen Auslöseeinrichtung in seine Freistellungsposition bewegt.A second trip method is used when small overcurrents occur and a longer switching time is acceptable. Then, according to the prior art, a method is used in which a bimetallic strip is used. The bimetallic strip may be surrounded or influenced by a heating coil, which is connected in series with the overcurrent path. Additionally or alternatively, the bimetallic strip itself can be connected in series with the overcurrent path. Depending on the current flowing, the bimetallic strip is bent in such a way that it moves the above-mentioned pressure piece of a magnetic release device into its release position.
Gemäß einer weiteren Auslösemöglichkeit ist vorgesehen, ein bewegliches Kontaktstück manuell in seine Offenstellung zu bewegen, indem ein Hebelmechanismus verwendet wird.According to a further triggering possibility is provided to move a movable contact piece manually in its open position by a lever mechanism is used.
Vor diesem Hintergrund ist aus der
MSMA steht für „Magnetic Shape Memory Alloy“. Das Einwirken eines transversalen magnetischen Felds kann bei einem MSMA-Material eine Dimensions- oder Formänderung um mehrere Prozent bewirken. Die Größe der Dimensionsänderung hängt von den Eigenschaften des MSMA-Materials und dessen Form ab.MSMA stands for "Magnetic Shape Memory Alloy". The action of a transverse magnetic field can cause a dimensional or shape change of several percent in an MSMA material. The size of the dimension change depends on the properties of the MSMA material and its shape.
Das MSMA-Material beginnt sich auszudehnen, sobald ein Strom einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Nachdem ein weiterer Schwellwert des Stroms überschritten ist, hat das MSMA-Material seine maximale Formänderung erreicht. Die Formänderung als Funktion der magnetischen Flussdichte zeigt üblicherweise eine relativ große Hysterese, so dass kristalline Veränderungen des MSMA-Materials verbleiben, auch wenn das magnetische Feld bereits unterhalb eines Schwellwerts des Felds gefallen ist. Die Stärke des magnetischen Felds ist proportional zum Strom, der durch die Auslösespule fließt, welche das magnetische Feld erzeugt.The MSMA material begins to expand as soon as a current exceeds a certain threshold. After another threshold value of the current is exceeded, the MSMA material has reached its maximum shape change. The change in shape as a function of magnetic flux density usually exhibits a relatively large hysteresis, so that crystalline changes of the MSMA material remain, even if the magnetic field has already fallen below a threshold value of the field. The strength of the magnetic field is proportional to the current flowing through the trip coil which generates the magnetic field.
Durch eine Feder ist eine Kraft auf das MSMA-Material ausübbar. Durch diese Kraft kann eine Reduktion der Ausdehnung des MSMA-Materials bereits bei höheren Werten des magnetischen Feldes beginnen. Genauso ist denkbar, eine Vergrößerung der Ausdehnung durch eine Kraft zu beeinflussen, insbesondere zu verzögern. Nachteilig ist jedoch, dass das Ausüben einer Kraft eine gewisse Reduzierung der maximalen Formänderung bewirkt. Häufig werden Kräfte durch linear wirkende oder nahezu linear wirkende Federn bewirkt. Ebenso können Kompressions- oder Ausdehnungsfedern verwendet werden.By a spring, a force on the MSMA material is exercisable. By this force, a reduction of the expansion of the MSMA material can already begin at higher values of the magnetic field. Likewise, it is conceivable to influence, in particular to delay, an increase in the extent by a force. The disadvantage, however, that the exercise of a force causes a certain reduction of the maximum change in shape. Often forces are caused by linear acting or almost linear acting springs. Likewise Compression or expansion springs are used.
Insbesondere Schaltgeräte zur Stromunterbrechung, die bei relativ hohen Strömen, nämlich über 100 A, verwendet werden, benötigen einen niedrigen Widerstand, um Leistungsverluste gering zu halten, welche durch das Schaltgerät bewirkt werden. Der Leistungsverlust hängt eng mit dem Widerstand der Auslösespule zusammen, die das magnetische Feld für einen Arbeitskörper eines MSMA-Antriebs erzeugt.In particular, switching devices for power interruption, which are used at relatively high currents, namely over 100 A, require a low resistance in order to minimize power losses caused by the switching device. The power loss is closely related to the resistance of the trip coil, which generates the magnetic field for a working body of an MSMA drive.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, die unter Vermeidung von Leistungsverlusten ein möglichst großes magnetisches Feld für einen Arbeitskörper, umfassend ein MSMA-Material, erzeugt.The invention is therefore based on the object of specifying an arrangement which, while avoiding power losses, generates the largest possible magnetic field for a working body comprising an MSMA material.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention the above object is achieved by an arrangement with the features of
Danach ist die eingangs genannte Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskörper zwischen mindestens zwei oder nur zwei Leiterabschnitten angeordnet ist, welche durch mindestens eine oder nur eine Leiterbasis miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Leiterbasis einem Anlageende des Arbeitskörpers zugewandt ist, welches sich gegen ein Widerlager abstützt, und wobei durch die Leiterabschnitte ein magnetisches Feld erzeugbar ist.Thereafter, the above-mentioned arrangement is characterized in that the working body is arranged between at least two or only two conductor sections, which are electrically conductively connected to each other by at least one or only one conductor base, wherein the conductor base faces an abutment end of the working body, which opposes Abutment supported, and wherein a magnetic field can be generated by the conductor sections.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass eine Reduktion der Zahl der Windungen einer Auslösespule in Kombination mit einem optimierten Leiter mit hoher Querschnittsfläche und geringer Länge stationäre Verluste vermindert. Weiter ist erkannt worden, dass nur eine Windung, die nach Art eines Topfes um den Arbeitskörper geführt wird, ausreichend ist, um ein ausreichend starkes magnetisches Feld zu erzeugen.According to the invention, it has first been recognized that a reduction in the number of turns of a tripping coil in combination with an optimized conductor with a high cross-sectional area and short length reduces steady-state losses. Furthermore, it has been recognized that only one turn, which is performed in the manner of a pot around the working body, is sufficient to produce a sufficiently strong magnetic field.
Vorteilhaft ist die Leiterbasis als Widerlager ausgebildet oder mit einem Widerlager verbunden, wobei am Anlageende des Arbeitskörpers eine Grundfläche ausgebildet ist, welche am Widerlager anliegt, und wobei der Arbeitskörper mit einem Arbeitsende von der Leiterbasis abragt. Hierdurch kann sich der Arbeitskörper gegen das Widerlager abstützen und eine große Kraft in Arbeitsrichtung ausüben, um eine Kontaktstelle zu öffnen.Advantageously, the conductor base is formed as an abutment or connected to an abutment, wherein at the plant end of the working body, a base surface is formed, which abuts the abutment, and wherein the working body protrudes with a working end of the conductor base. As a result, the working body can be supported against the abutment and exert a large force in the working direction to open a contact point.
Weiter vorteilhaft ist der Arbeitskörper als länglicher Block oder Quader ausgebildet. Die Expansion des Arbeitskörpers, nämlich seine Längenausdehnung, ist hierdurch besonders stark in Arbeitsrichtung ausgeprägt.Further advantageously, the working body is designed as an elongate block or cuboid. The expansion of the working body, namely its longitudinal extent, is characterized hereby particularly strong in the direction of work.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Leiterabschnitte jeweils eine C-förmige Querschnittsfläche auf, wobei die eingebuchteten Seiten der Leiterabschnitte dem Arbeitskörper zugewandt sind. Bevorzugt ist der Arbeitskörper in den Buchten zumindest teilweise beidseitig aufgenommen. Hierdurch wird der Arbeitskörper während seiner Expansion in Arbeitsrichtung geführt.According to a further embodiment of the invention, the conductor sections each have a C-shaped cross-sectional area, the indented sides of the conductor sections facing the working body. Preferably, the working body is received in the bays at least partially on both sides. As a result, the working body is guided during its expansion in the working direction.
Der Arbeitskörper ist in einer Art Topf aufgenommen, dessen Boden die Leiterbasis bildet.The working body is housed in a kind of pot whose bottom forms the ladder base.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Leiterabschnitte jeweils eine rechteckige Querschnittsfläche auf. Hierdurch ist die Fertigung der Anordnung vereinfacht. Ein ferromagnetischer Kern kann relativ leicht mit den Leiterabschnitten kombiniert werden.According to a further embodiment of the invention, the conductor sections each have a rectangular cross-sectional area. As a result, the production of the arrangement is simplified. A ferromagnetic core can be relatively easily combined with the conductor sections.
Vor diesem Hintergrund sind die Leiterabschnitte bevorzugt zumindest abschnittsweise oder vollständig von einem ferromagnetischen Kern umgeben. Hierdurch kann das magnetische Feld gut in den Arbeitskörper geführt werden.Against this background, the conductor sections are preferably at least partially or completely surrounded by a ferromagnetic core. As a result, the magnetic field can be performed well in the working body.
Alternativ oder zusätzlich sind die Leiterabschnitte von einem ferromagnetischen Kern umgeben, der mit Ausstülpungen in Hohlräume zwischen dem Arbeitskörper und den Leiterabschnitten eingreift. Hierdurch wird das magnetische Feld besonders gut geführt.Alternatively or additionally, the conductor sections are surrounded by a ferromagnetic core, which engages with protuberances in cavities between the working body and the conductor sections. As a result, the magnetic field is performed very well.
Weiter vorteilhaft bilden die Leiterabschnitte eine Schleife, in welcher ein Freiraum für ein Auslöseelement gebildet ist, welches durch den Arbeitskörper mittelbar oder unmittelbar betätigbar ist. Das Auslöseelement kann als Hebel ausgebildet sein, mit dem eine Kontaktstelle eines Schaltgeräts zur Stromunterbrechung geöffnet werden kann.Further advantageously, the conductor sections form a loop in which a free space for a trigger element is formed, which is indirectly or directly actuated by the working body. The triggering element can be designed as a lever, with which a contact point of a switching device for power interruption can be opened.
Weiter vorteilhaft weist mindestens ein Arbeitskörper ein MSMA-Material auf oder ist aus diesem gefertigt. Hierdurch kann ein Arbeitskörper Schaltfunktionen unterstützen oder ausführen. Bevorzugt ist ein Arbeitskörper als Kristall, nämlich als MSMA-Kristall ausgebildet. MSMA-Materialien sind beispielhaft in der
Ein MSMA-Material nimmt zwei Zustandsformen an. Eine erste Konfiguration seiner Kristallstruktur, nämlich die Ursprungszustandsform, tritt in der Ruheform des Arbeitskörpers auf. Eine zweite Konfiguration seiner Kristallstruktur tritt in einem Anregungszustand des Arbeitskörpers auf.An MSMA material assumes two states. A first configuration of its crystal structure, namely the original state of form, occurs in the resting form of the working body. A second configuration of its crystal structure occurs in an excited state of the working body.
Die Änderung der Kristallstruktur führt zu einer Formänderung des Arbeitskörpers und damit zu einer Dimensionsänderung in mindestens einer Arbeitsrichtung. Die Dimensionsänderung bewirkt bevorzugt eine Längenausdehnung, so dass der Arbeitskörper für Schaltfunktionen, insbesondere in einem Antrieb für ein Schaltgerät, genutzt werden kann.The change in the crystal structure leads to a change in shape of the working body and thus to a dimensional change in at least one working direction. The dimensional change causes preferably a longitudinal extent, so that the working body for switching functions, in particular in a drive for a switching device, can be used.
Bevorzugt umfasst daher ein Antrieb für ein Schaltgerät zur Stromunterbrechung eine Anordnung der hier beschriebenen Art.Therefore, a drive for a switching device for power interruption preferably comprises an arrangement of the type described here.
Weiter bevorzugt umfasst ein Schaltgerät zur Stromunterbrechung den zuvor genannten Antrieb. Das Schaltgerät umfasst weiter eine Kontaktstelle mit einem beweglichen Kontaktstück und einem feststehenden Kontaktstück, wobei durch den Arbeitskörper bei Einwirken des magnetischen Felds ein Gesamthub ausübbar ist und wobei der Arbeitskörper durch Ausüben des Gesamthubs die Kontaktstelle mittelbar oder unmittelbar öffnet. So kann die schnelle Reaktion eines MSMA-Materials auf magnetische Felder genutzt werden, wobei die magnetischen Felder durch Ströme, insbesondere Kurzschlussströme oder Überströme, erzeugt werden.More preferably, a switching device for power interruption comprises the aforementioned drive. The switching device further comprises a contact point with a movable contact piece and a fixed contact piece, wherein a total stroke is exerted by the working body under the action of the magnetic field and wherein the working body opens the contact point indirectly or directly by exerting the total stroke. Thus, the rapid response of an MSMA material to magnetic fields can be exploited, the magnetic fields being generated by currents, in particular short-circuit currents or overcurrents.
Figurenlistelist of figures
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1 eine Schnittansicht einer Anordnung, bei welcher zwei Leiterabschnitte mit C-förmiger Querschnittsfläche in entgegengesetzter Richtung von einem Strom durchflossen sind, wobei der Arbeitskörper als Kristall aus einem MSMA-Material und als Quader ausgebildet ist, wobei der Arbeitskörper zwischen den Leiterabschnitten eingebettet ist und wobei der Arbeitskörper eine Grundfläche mit der Form der Leiterbasis der zwei Leiterabschnitte aufweist,1 a sectional view of an arrangement in which two conductor portions having a C-shaped cross-sectional area in the opposite direction flowed through by a current, wherein the working body is formed as a crystal of an MSMA material and as a cuboid, wherein the working body is embedded between the conductor sections and wherein the Working body has a base surface with the shape of the conductor base of the two conductor sections, -
2 eine perspektivische Ansicht der Anordnung gemäß1 in transparenter Darstellung,2 a perspective view of the arrangement according to1 in transparent presentation, -
3 eine Schnittansicht einer Anordnung mit zwei Leiterabschnitten mit C-förmiger Querschnittsfläche, welche in entgegengesetzter Richtung von einem Strom durchflossen sind, wobei kein ferromagnetischer Kern vorgesehen ist, wobei das resultierende magnetische Feld oder Dipolfeld hoch homogen innerhalb des Volumens des Arbeitskörpers verläuft, der von den Leiterabschnitten umgeben ist, und wobei die Pfeilspitzen die Orientierung des magnetischen Flusses zeigen,3 a sectional view of an arrangement with two conductor sections with C-shaped cross-sectional area, which are traversed in a reverse direction by a current, wherein no ferromagnetic core is provided, the resulting magnetic field or Dipolfeld highly homogeneously within the volume of the working body which extends from the conductor sections is surrounded, and wherein the arrowheads show the orientation of the magnetic flux, -
4 eine Schnittansicht einer Anordnung mit zwei Leiterabschnitten mit rechteckiger Querschnittsfläche, welche in entgegengesetzter Richtung von einem Strom durchflossen sind, und einem ferromagnetischen Kern, wobei das resultierende magnetische Feld oder Dipolfeld hoch homogen innerhalb des Volumens des Arbeitskörpers verläuft, der von den Leiterabschnitten umgeben ist, und wobei die Pfeilspitzen die Orientierung des magnetischen Flusses zeigen,4 a sectional view of an arrangement with two conductor sections of rectangular cross-sectional area, which are traversed by a current in the opposite direction, and a ferromagnetic core, the resulting magnetic field or Dipolfeld highly homogeneously within the volume of the working body, which is surrounded by the conductor sections, and the arrowheads showing the orientation of the magnetic flux, -
5 eine Anordnung mit zwei bandförmigen Leiterabschnitten, die in entgegengesetzter Richtung von einem Strom durchflossen sind, wobei der Arbeitskörper als Kristall aus einem MSMA-Material und als länglicher Block, nämlich als Quader, ausgebildet ist, und wobei die Pfeile die Richtung des Stromflusses und das Kreuz die Richtung des magnetischen Flusses in der länglichen Stromschleife anzeigen,5 an arrangement with two band-shaped conductor sections, which are traversed by a current in the opposite direction, wherein the working body is formed as a crystal of an MSMA material and as an elongated block, namely as a cuboid, and wherein the arrows the direction of current flow and the cross indicate the direction of the magnetic flux in the elongated current loop, -
6 eine Anordnung in perspektivischer und transparenter Ansicht, wobei der Arbeitskörper zwischen den Leiterabschnitten und den Polschuhen eines ferromagnetischen Kerns eingebettet ist und wobei der Arbeitskörper eine Grundfläche mit der Form der Leiterbasis der zwei Leiterabschnitte aufweist oder annimmt,6 an arrangement in perspective and transparent view, wherein the working body between the conductor portions and the pole pieces of a ferromagnetic core is embedded and wherein the working body has or assumes a base surface with the shape of the conductor base of the two conductor sections, -
7 eine Schnittansicht einer Anordnung mit einem ferromagnetischen Kern, der Ausstülpungen mit T-förmiger Querschnittsfläche aufweist, wobei ein Querbalken eines Ts die gleiche Breite wie der anliegende Arbeitskörper aufweist, wobei hohle Pfeile und Symbole den einkommenden und ausgehenden Strom zeigen und wobei die gefüllten Pfeile die Richtung des magnetischen Flusses zeigen, und7 a sectional view of an assembly with a ferromagnetic core having protuberances with T-shaped cross-sectional area, wherein a transverse bar of a Ts has the same width as the applied working body, wherein hollow arrows and symbols show the incoming and outgoing stream and wherein the filled arrows the direction of the magnetic flux show, and -
8 eine Schnittansicht einer Anordnung mit mehr als einer Windung.8th a sectional view of an arrangement with more than one turn.
Der Arbeitskörper
Die Leiterbasis
Der Arbeitskörper
Die Leiterabschnitte
Der Arbeitskörper
Die Ausdehnung eines MSMA-Materials kann durch einen Temperaturanstieg verursacht werden, welcher reversibel den Phasenstatus des kristallinen Materials von einem martensitischen zu einem anderen kristallinen Status verändert.The expansion of an MSMA material can be caused by a temperature increase that reversibly alters the phase status of the crystalline material from one martensitic to another crystalline state.
Wenn beide Effekte miteinander kombiniert genutzt werden, können eine magnetische Auslöseeinrichtung, bei welchem eine Auslösespule verwendet wird, und eine Auslöseeinrichtung, die einen Temperaturanstieg und beispielsweise ein Bimetall nutzt, durch eine einzige Auslöseeinrichtung ersetzt werden, welche ein MSMA-Material nutzt.When both effects are used in combination, a magnetic trip device using a trip coil and a trip device utilizing a temperature rise and, for example, a bimetal may be replaced by a single trip device using an MSMA material.
Die Auslösespule dieser Anordnung umfasst nur eine Windung, welche durch parallele Leiterabschnitte
An den anderen Enden sind die parallelen Leiterabschnitte
Die C-Form der parallelen Leiterabschnitte
Sobald der MSMA-Kristall sich parallel zur Erstreckung der C-förmigen Leiterabschnitte
Daher kann sich der MSMA-Kristall nur in einer Richtung ausdehnen und eine Antriebsfunktion ausüben. Der sich ausdehnende oder schrumpfende MSMA-Kristall wird durch die parallelen Leiterabschnitte
Im Bereich der nicht verbundenen Enden der C-förmigen Leiterabschnitte
Die Ausdehnung des MSMA-Materials kann durch einen hohen Strom verursacht werden, welcher ein ausreichend hohes magnetisches Feld oder Dipolfeld erzeugt. Solche Felder sind in
Die Leiterabschnitte
Es ist auch denkbar, dass ein ferromagnetischer Kern 9a, wie er in
Die Flussstrecke über das MSMA-Material zeigt eine niedrige Permeabilität. Luftlücken zwischen dem ferromagnetischen Kern 9a und dem MSMA-Material zeigen ebenfalls eine niedrige Permeabilität. Daher ist der ferromagnetische Kern 9a bevorzugt in einer solchen Weise ausgebildet, dass diese Pfade so kurz wie möglich sind. The flow path over the MSMA material shows a low permeability. Air gaps between the
Dies kann durch enge Luftlücken zwischen dem ferromagnetischen Kern 9a und dem MSMA-Material erreicht werden. Eine rechteckige Querschnittsfläche des MSMA-Materials, mit einer kürzeren Seite in Richtung des magnetischen Flusses orientiert, kann dies ebenfalls erreichen.This can be achieved by narrow air gaps between the
In manchen Figuren zeigt der Arbeitskörper
Insbesondere wenn ein ferromagnetischer Kern vorgesehen ist, ist eine rechteckige Querschnittsfläche gegenüber einer C-förmigen bevorzugt, weil der magnetische Fluss in einer möglichst homogenen Weise durch den MSMA-Kristall geführt werden sollte, während ein ferromagnetischer Kern innere Ausstülpungen oder Vorsprünge hat.In particular, when a ferromagnetic core is provided, a rectangular cross-sectional area is preferable to a C-shape because the magnetic flux should be guided through the MSMA crystal as homogeneously as possible, while a ferromagnetic core has internal protuberances or protrusions.
In
Die in den
An der Seite, an der sich der MSMA-Kristall ausdehnt, muss eine Windung oder ein Windungskopf in einer solchen Weise geformt sein, dass die Antriebsfunktion des MSMA-Kristalls nicht eingeschränkt wird. Eine Möglichkeit besteht darin, Windungsköpfe zur Seite zu biegen, nämlich unterschiedliche Windungen auf zwei Seiten zu biegen. Weiter ist möglich, etwas Freiraum für die Antriebsfunktion und nachgeordneten Mechanismen durch Schleifen zu schaffen, welche in der Arbeitsrichtung, nämlich der Expansionsrichtung des MSMA-Kristalls, eine Auswölbung vollziehen. Eine solche Schleife
Die hier beschriebenen Anordnungen können in Antrieben für Schaltgeräte zur Stromunterbrechung eingesetzt werden. Der prinzipielle Aufbau eines Schaltgeräts ist beispielhaft der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Arbeitskörperworking body
- 2a, 3a2a, 3a
- Leiterabschnitt (C-förmig)Head section (C-shaped)
- 2b, 3b2b, 3b
- Leiterabschnitt (rechteckig)Conductor section (rectangular)
- 4a, 4b4a, 4b
- Leiterbasisconductor base
- 55
- GrundflächeFloor space
- 66
- Eingangsleiterinput conductor
- 77
- Ausgangsleiteroutput conductor
- 88th
- Aussparungrecess
- 9a - c9a - c
- Kerncore
- 10c10c
- Ausstülpung (T-förmig)Protuberance (T-shaped)
- 1111
- Schleifeloop
- 1212
- Auslöseelementtriggering element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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