DE112018008125T5

DE112018008125T5 - Elektromagnetische Schaltungseinrichtung

Info

Publication number: DE112018008125T5
Application number: DE112018008125.7T
Authority: DE
Inventors: Takuma Ono; Koichiro Kamei
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2021-07-29
Also published as: CN112930438A; US20210407753A1; JP6961107B2; CN112930438B; JPWO2020095441A1; WO2020095441A1

Abstract

Um eine elektromagnetische Schaltungseinrichtung zu erhalten, die in der Lage ist, eine Stoßkraft zu reduzieren, die zwischen einem Kolben und einem fixierten Eisenkern entsteht, wenn der Kolben in Kontakt mit dem fixierten Eisenkern kommt. Die elektromagnetische Schaltungseinrichtung beinhaltet: einen fixierten Eisenkern; einen Kolben, der dazu ausgestaltet ist, sich zwischen einer Kontaktposition und einer Trennposition zu bewegen; eine Saugspule, die dazu ausgestaltet ist, unter Stromzufuhr ein magnetisches Feld zu erzeugen, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben von der Trennposition zu der Kontaktposition zu bewegen; eine Haltespule, die dazu ausgelegt ist, unter Stromzufuhr ein magnetisches Feld, das dazu ausgelegt ist, einen Kolben von einer Trennposition zu einer Kontaktposition zu bewegen, und ein magnetisches Feld zu erzeugen, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben an der Kontaktposition zu halten. Die Haltespule ist in einer solchen Weise angeordnet, dass sie bezüglich einer Kontaktoberfläche des fixierten Eisenkerns in Bewegungsrichtung des Kolbens abweicht.

Description

Anwendungsgebiet
Diese Erfindung betrifft eine elektromagnetische Schaltungseinrichtung zum Beispiel zur Verwendung als Anlasser zum Starten eines Kraftfahrzeugmotors.
Stand der Technik
Bisher war eine elektromagnetische Schaltungseinrichtung mit fixiertem Eisenkern und einem Kolben bekannt. Der fixierte Eisenkern besteht aus einem magnetischen Material. Der Kolben ist aus einem aus einem magnetischen Material ausgebildet und ist dazu ausgestaltet, sich zwischen einer Kontaktposition und einer Trennposition zu bewegen. Die Kontaktposition ist eine Position, die es dem Kolben ermöglicht, in Kontakt mit dem fixierten Eisenkern zu sein. Die Trennposition ist eine Position, die es dem Kolben erlaubt, von dem Eisenkern getrennt zu sein. Diese elektromagnetische Schaltungseinrichtung beinhaltet weiterhin eine Saugspule und eine Haltespule. Die Saugspule ist dazu ausgestaltet, unter Stromzufuhr ein magnetisches Feld zu erzeugen, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben von der Trennposition zur Kontaktposition zu bewegen. Die Haltespule ist dazu ausgestaltet, unter Stromzufuhr ein magnetisches Feld zu erzeugen, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben an der Kontaktposition zu halten. Wenn der Betrieb der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung gestartet wird, wird Strom zu jeder der Saug- und Haltespule zugeführt und der Kolben ist dazu ausgestaltet, sich von der Trennposition zur Kontaktposition zu bewegen. Die Stromzufuhr zu der Saugspule wird angehalten, bevor der Kolben die Kontaktposition erreicht und dann wird der Kolben nur durch das von der Haltespule erzeugte magnetische Feld zur Kontaktposition bewegt (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
Zitierte Patentliteratur
[PTL 1] WO 2017/187493 A1
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Allerdings ist die Haltespule in derselben Ebene angeordnet wie eine Kontaktoberfläche des fixierten Eisenkerns, mit dem der Kolben in Kontakt kommt. Daher steigt der magnetische Fluss, der durch den Spalt zwischen dem Kolben und dem fixierten Eisenkern läuft, während der Kolben sich dem fixierten Eisenkern annähert. Damit steigt eine Saugkraft, die eine Kraft zum Bewegen des Kolbens zum fixierten Eisenkern ist, während der Kolben sich dem Eisenkern annähert. Im Ergebnis existiert das Problem, dass die Stoßkraft, die zwischen dem Kolben und dem fixierten Eisenkern, wenn der Kolben in Kontakt zu dem fixierten Eisenkern tritt, entsteht, ansteigt.
Diese Erfindung wurde gemacht, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und hat das Ziel, eine elektromagnetische Schaltungseinrichtung bereitzustellen, der dazu geeignet ist, eine Stoßkraft, die zwischen einem Kolben und einem fixierten Eisenkern auftreten wird, zu reduzieren, wenn der Kolben mit dem fixierten Eisenkern in Kontakt tritt.
Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung stellt eine elektromagnetische Schaltungseinrichtung zur bereit, aufweisend: einen fixierten Eisenkern; einen Kolben, der dazu ausgestaltet ist, sich zwischen einer Kontaktposition und einer Trennposition zu bewegen, wobei die Kontaktposition eine Position ist, um dem Kolben den Kontakt mit dem fixierten Eisenkern zu ermöglichen, und die Trennposition eine Position ist, die dem Kolben ermöglicht, getrennt von dem fixierten Eisenkern zu sein; eine Saugspule, die dazu ausgestaltet ist, unter Stromzufuhr ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben von der Trennposition zur Kontaktposition zu bewegen; und eine Haltespule, die dazu ausgestaltet ist, unter Stromzufuhr ein elektromagnetisches Feld zu generieren, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben in der Kontaktposition zu halten, wobei die Haltespule in einer solchen Weise angeordnet ist, dass sie in Bewegungsrichtung des Kolbens bezüglicher der Kontaktoberfläche des fixierten Eisenkerns, mit der der Kolben in Verbindung kommt, versetzt angeordnet ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
In der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, ist die Haltespule in Bewegungsrichtung des Kolbens bezüglich der Kontaktoberfläche des fixierten Eisenkerns versetzt angeordnet. Dadurch wird die Menge der elektromagnetische Fluss, der durch den Spalt zwischen dem Kolben und dem fixierten Eisenkern fließt, unmittelbar bevor der Kolben mit dem fixierten Eisenkern in Kontakt kommt reduziert. Daher wird die Saugkraft, die den Kolben zu dem fixierten Eisenkern bewegt, unmittelbar bevor der Kolben in Kontakt mit dem fixierten Eisenkern kommt reduziert. Daraus resultiert eine geringere Stoßkraft, die zwischen dem Kolben und dem fixierten Eisenkern generiert wird, wenn der Kolben in Kontakt mit dem fixierten Eisenkern kommt.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Anordnung eines Anlassers, bei dem eine elektromagnetische Schaltungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung eingesetzt wird.
2 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung eines Hauptbestandteils des Anlassers aus 1.
3 stellt einen magnetischen Fluss dar, der von einer Haltespule einer beispielhaften elektromagnetischen Schaltungseinrichtung generiert werden soll, bevor ein Kolben mit einem fixierten Eisenkern zusammenstößt.
4 stellt einen magnetischen Fluss dar, der von der Haltespule der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung aus 2 unmittelbar bevor der Kolben mit dem fixierten Eisenkern zusammenstößt, generiert werden soll.
5 stellt einen Zusammenhang zwischen der Saugkraft und einem Spalt in der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung aus 2 dar.
6 zeigt eine schematische Anordnung einer modifizierten Variante des Anlassers aus 1.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
1 zeigt eine Anordnung eines Anlassers, in der eine elektromagnetischen Schaltungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird. Ein Anlasser 1 ist beispielsweise dazu ausgestaltet, den Motor, der in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, zu starten. Der Anlasser 1 beinhaltet eine Batterie 2, ein Hilfsrelais 3, und eine elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4. Das Hilfsrelais 3 ist mit der Batterie 2 elektrisch verbunden. Die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 ist sowohl mit der Batterie 2 als auch mit dem Hilfsrelais 3 elektrisch verbunden. Die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung dient als eine elektromagnetische Schaltungsreinrichtung für einen Anlasser, die für den Anlasser 1 verwendet wird.
Weiterhin beinhaltet der Anlasser 1 einen Motor 5, ein Zahnrad 6 und einen Hebel 7. Der Motor 5 empfängt Strom, der von der Batterie über die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 zugeführt wird. Das Zahnrad 6 wird durch das Antreiben des Motors 5 gedreht. Der Hebel 7 ist dazu ausgestaltet, das Zahnrad 6 zu bewegen. Das Zahnrad 6 bewegt sich zwischen einer Eingriffsposition und einer Freigabeposition. Die Eingriffsposition ist eine Position, die es dem Zahnrad 6 ermöglicht, in ein Hohlrad 9 einzugreifen, das mit einer Antriebsmaschine 8 verbunden ist. Die Freigabeposition ist eine Position, die es dem Zahnrad 6 ermöglicht, von dem Hohlrad 9 getrennt zu sein. Wenn sich das Zahnrad 6 in der Eingriffsposition befindet, wird die Antriebsmaschine 8 durch den Antrieb des Motors 5 gestartet.
Die Batterie 2 ist eine Gleichstromleistungsquelle. Die Batterie 2 ist durch das Hilfsrelais 3 elektrisch mit der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 verbunden. Der Strom wird von der Batterie 2 der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 4 zugeführt. Die Stromversorgung von der Batterie 2 zu dem Motor 5 kann über das Hilfsrelais 3 oder nicht über das Hilfsrelais 3 stattfinden.
Mit dem Hilfsrelais 3 wird der Zustand der elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 zwischen einem An-Zustand und einem Aus-Zustand geschaltet. In Übereinstimmung mit der Betätigung eines Schlüssels oder eines Drückens eines Schalters durch den Fahrer wird durch ein Steuergerät (nicht abgebildet) ein Startsignal an das Hilfsrelais 3 gesendet. Wenn das Hilfsrelais 3 ein Startsignal empfängt, wird das Hilfsrelais 3 geschlossen. Wenn das Hilfsrelais 3 geschlossen ist, wird der Strom von der Batterie 2 zu der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 über das Hilfsrelais 3 zugeführt. Der Fall, in dem Strom zu der elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 zugeführt wird, ist der Ein-Zustand. Wenn das Hilfsrelais 3 geöffnet wird, wird der Stromfluss von der Batterie 2 über das Hilfsrelais 3 zur elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 angehalten. Der Zustand, in dem die Zufuhr des Stroms zu der elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 angehalten ist, ist der Aus-Zustand.
Die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 hat im Wesentlichen zwei Funktionen. Die erste Funktion der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 ist eine Funktion, das Zahnrad 6 durch den Hebel 7 zu bewegen. Die zweite Funktion der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 ist eine Funktion zum Schalten elektrischer Kreise zum Zuführen des Stroms von der Batterie 2 zu dem Motor 5, zwischen einem elektrischen Hauptstromkreis 10, durch den der Strom, der zum Motor 5 zugeführt wird, während des normalen Betriebs des Motors 5 fließt, und einem elektrischen Startstromkreis 11 umzuschalten, durch den der Strom, der zu dem Motor 5 zugeführt wird, während des Startbetriebs des Motors 5 fließt. Die erste Funktion und die zweite Funktion der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 sind miteinander verbunden.
In 1 ist die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4, umrahmt von er gestrichelten Linie dargestellt. Die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 beinhaltet ein Paar elektrischer Hauptkontakte 12, die dazu ausgestaltet sind, den elektrischen Hauptstromkreis 10 zu öffnen und zu schließen, und ein Paar elektrischer Startkontakte 13, die dazu ausgestaltet sind, den elektrischen Startstromkreis 11 zu öffnen und zu schließen.
Weiterhin beinhaltet die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 einen Kolben 14, eine Haltespule 15, die dazu ausgestaltet ist, ein magnetisches Feld zu erzeugen, und eine Saugspule 16, die dazu ausgestaltet ist, ein magnetisches Feld zu erzeugen. Weiterhin beinhaltet die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 einen beweglichen Kontakt 17, der dazu ausgestaltet ist, jeden der elektrischen Hauptkontakte 12 und der elektrischen Startkontakte 13 zu schließen, und einen Stab 18, der dazu ausgestaltet ist, den beweglichen Kontakt 17 zu bewegen. Der Kolben 14, der bewegliche Kontakt 17 und der Stab 18 sind bewegliche Teile der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4.
Jeder der elektrischen Hauptkontakte 12 und der elektrischen Startkontakte 13 sind elektrische Kontakte, die durch den beweglichen Kontakt 17 geöffnet und geschlossen werden. Der elektrische Hauptstromkreis 10 wird durch Öffnen und Schließen der elektrischen Hauptkontakte 12 geöffnet und geschlossen. Während des normalen Betriebs des Motors 5, wird der Strom von der Batterie 2 zu dem Motor 5 durch den elektrischen Hauptstromkreis 10 zugeführt. Der elektrische Startstromkreis 11 wird durch Öffnen und Schließen der elektrischen Startkontakte 13 geöffnet und geschlossen. Während des Startbetriebs des Motors 5 wird der Strom von der Batterie 2 zu dem Motor 5 über den elektrischen Startstromkreis 11 zugeführt. Wenn der elektrische Startstromkreis 11 geschlossen ist, wird der Strom zu der Saugspule 16 und zu der Haltespule 15 zugeführt. Wenn der elektrische Startstromkreis 11 geöffnet ist, wird die Stromzufuhr zur Saugspule 16 angehalten und die Stromzufuhr zu der Haltespule wird fortgesetzt.
Die elektrischen Startkontakte 13 sind geschlossen, wenn der Anlasser 1 nicht in Betrieb ist und während des Startbetriebs des Motors 5. Die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 beinhaltet die elektrischen Hauptkontakte 12, die elektrischen Startkontakte 13, den Kolben 14, die Haltespule 15, die Saugspule 16, den beweglichen Kontakt 17 und den Stab 18. Die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 kann das Hilfsrelais 3 beinhalten.
2 zeigt eine Querschnittansicht zur Darstellung eines Hauptteils des Anlassers 1 aus 1. Die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 beinhaltet weiterhin einen fixierten Eisenkein 19 und ein Gehäuse 20. Das Gehäuse 20 weist eine zylindrische Form auf und deckt den fixierten Eisenkern 19 und den Kolben 14 ab. Jeder der Kolben 14, der fixierten Eisenkern 19 und das Gehäuse 20 sind aus einem magnetischen Material ausgebildet.
Der Kolben 14 ist dazu ausgestaltet, sich zwischen einer Kontaktposition und einer Trennposition zu bewegen. Die Kontaktposition erlaubt es dem Kolben 14, in Kontakt mit dem fixierten Eisenkern 19 zu sein. Die Trennposition erlaubt es dem Kolben 14, getrennt von dem fixierten Eisenkerns 19 zu sein. Die Haltespule 15 und die Saugspule 16 sind in einer Bewegungsrichtung „A“ des Kolbens 14 aneinander angrenzend angeordnet. Die Axialrichtung des Gehäuses 20 stimmt mit der Bewegungsrichtung „A“ des Kolbens 14 überein. Daher sind die Haltespule 15 und die Saugspule in einer Art angeordnet, dass sie aneinander angrenzend in die Axialrichtung des Gehäuses 20 angeordnet sind.
Mit dem Strom, der zu der Saugspule 16 zugeführt wird, generiert die Saugspule 16 ein magnetisches Feld, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben 14 von der Trennposition zu der Kontaktposition zu bewegen. Mit dem Strom, der zu der Haltespule 15 zugeführt wird, generiert die Haltespule 15 das magnetische Feld, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben von der Trennposition zu der Kontaktposition zu bewegen, und das magnetische Feld, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben 14 in der Kontaktposition zu halten.
Die Haltespule 15 ist in einer solchen Weise angeordnet, dass sie bezüglich einer Kontaktoberfläche 191 des fixierten Eisenkerns 19, mit der der Kolben 14 in Kontakt kommt, in Bewegungsrichtung „A“ des Kolbens 14 abweicht. In diesem Beispiel ist die Haltespule 15 in einer solchen Weise angeordnet, dass sie sich in einer Trennrichtung „B“, eine Richtung, in die sich der Kolben 14 von der Kontaktposition zu der Trennposition bewegt, bezüglich einer Kontaktoberfläche 191 versetzt angeordnet. Die Saugspule 16 ist so angeordnet, dass sie den fixierten Eisenkein 19 umschließt.
Wenn die Stromzufuhr zu jeder der Saugspule 16 und der Haltespule 15 angehalten wird, ist ein Spalt zwischen dem fixierten Eisenkern 19 und dem Kolben 14, sowohl in der Saugspule 16, als auch in der Haltespule 15 angeordnet.
Als Nächstes wird der Betrieb der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 beschrieben. Wenn ein Startsignal von dem Steuergerät zu dem Anlasser 1 gesendet wird, wird der Strom von der Batterie 2 zu der Haltespule 15 und der Saugspule 16 über das Hilfsrelais 3 zugeführt. Damit generiert jede die Haltespule 15 und die Saugspule 16 ein magnetisches Feld. Die Stärke des durch die Haltespule generierten magnetischen Felds wird berechnet durch Multiplizieren der Anzahl an Wicklungen der Haltespule 15 mit dem Strom, der durch die Haltespule 15 fließt. Die Stärke des magnetischen Felds, dass durch die Haltespule 16 generiert wird, wird durch Multiplikation der Anzahl an Wicklungen der Saugspule 16 mit dem Stromfluss durch die Saugspule 16 berechnet.
Wenn die Haltespule 15 und die Saugspule 16 mit Strom versorgt werden, generieren die Haltespule 15 und die Saugspule 16 ein magnetisches Feld, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben 14 von der Trennposition zu der Kontaktposition zu bewegen. Als ein Ergebnis wirkt eine Saugkraft, die eine Kraft zum Bewegen des Kolbens 14 zum fixierten Eisenkern 19 ist, an dem Kolben 14.
Die Saugkraft der Saugspule 16 und der Haltespule 15 bewirken, dass sich der Kolben von der Trennposition zu der Kontaktposition bewegt. Wenn die Bewegung des Kolbens 14 beginnt, kommt der Kolben 14 zuerst in Kontakt mit dem Stab 18. Wenn der Kolben 14 mit dem Stab 18 in Kontakt kommt, bewegt der Stab 18 den beweglichen Kontakt 17. Mit der Bewegung des beweglichen Kontakts 17 öffnet sich der elektrische Startstromkreis 11. Wenn der elektrische Startstromkreis 11 geöffnet wird, wird die Stromzufuhr zu der Saugspule 16 angehalten. Zu dieser Zeit wird die Stromzufuhr zu der Haltespule 15 fortgeführt. Wenn die Stromzufuhr zu der Saugspule 16 angehalten wird, wird kein elektrisches Feld durch die Saugspule 16 generiert. Daher wirkt die Saugkraft durch die Haltespule 15 an dem Kolben 14.
Danach bewirkt die Saugkraft durch die Saugspule 16, dass sich der Kolben 14 von der Trennposition zu der Kontaktposition bewegt. Dadurch bewegt sich der Stab 18 weiter. Während sich der Stab 18 weiterbewegt, bewegt sich der bewegliche Kontakt 17 weiter. Während sich der bewegliche Kontakt 17 weiterbewegt, werden die elektrischen Hauptkontakte 12 geschlossen. Mit den geschlossenen elektrischen Hauptkontakten 12 beginnt der Stromfluss zu dem Motor 5 über den elektrischen Hauptstromkreis 10.
Ferner, während sich der Kolben 14 von der Trennposition zu der Kontaktposition bewegt, kommt der Kolben 14 in Kontakt mit der Kontaktoberfläche 191 des fixierten Eisenkerns 19. Dadurch wird der Kolben 14 zu der Kontaktposition gebracht und dann stoppt der Kolben 14. Wenn der Kolben 14 in Kontakt mit dem fixierten Eisenkern 19 kommt, stößt der Kolben 14 mit dem fixierten Eisenkern 19 zusammen. Wenn der Kolben 14 mit dem fixierten Eisenkern 19 zusammenstößt, wird eine Stoßkraft zwischen dem Kolben 14 und dem fixierten Eisenkern 19 generiert.
3 ist eine Abbildung zum Darstellen des magnetischen Flusses, der durch die Haltespule 15a in einer elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4a des Vergleichsbeispiels erzeugt wird, unmittelbar bevor ein Kolben 14a mit einem fixierten Eisenkern 19a zusammenstößt. In der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4a des Vergleichsbeispiels, ist die Haltespule 15a an derselben Ebene wie eine Kontaktoberfläche 191a angeordnet. Daher ist von den magnetischen Flüssen 21a, die von dem Kolben 14a emittiert werden, ein Streufluss 211a, der ein magnetischer Fluss ist, der zu dem Kolben 14a zurückkehrt, ohne den Spalt 22a zwischen dem Kolben 14a und dem fixierten Eisenkern 19a zu passieren, gering. Mit anderen Worten: es gibt einen großen Anteil magnetischer Flüsse 21, die den Spalt 22a zwischen dem Kolben 14a und dem fixierten Eisenkern 19a passieren. Daher trifft der Kolben 14a den fixierten Eisenkern 19a mit einer hohen Saugkraft. Als Ergebnis ist eine Stoßkraft zwischen dem Kolben 14a und dem fixierten Eisenkern 19a groß.
4 ist eine Abbildung, die den magnetischen Fluss darstellt, der von der Haltespule 15 in der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 aus 2 generiert wird, unmittelbar bevor der Kolben 4 mit dem fixierten Eisenkern 19 zusammenstößt. In der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 gemäß der ersten Ausführungsform ist die Haltespule 15 in einer solchen Weise angeordnet, dass sie von der Kontaktoberfläche 191 in die Bewegungsrichtung „A“ des Kolbens 14 abweicht. Damit nimmt unter den magnetischen Flüssen 21, die von dem Kolben 14 ausgestrahlt werden, ein Streufluss 211 zu, der ein magnetischer Fluss ist, der zu dem Kolben 14 zurückkehrt, ohne den Spalt 22 zwischen dem Kolben 14 und dem fixierten Eisenkern 19 zu passieren. Mit anderen Worten: der magnetische Fluss, der durch den Spalt 22 zwischen dem Kolben 14 und dem fixierten Eisenkern 19 fließt, ist klein. Daher ist die Saugkraft, die an dem Kolben 14 wirkt, reduziert. Als ein Ergebnis ist die Stoßkraft, die zwischen dem Kolben 14 und dem fixierten Eisenkern 19 generiert wird, reduziert.
5 ist ein Graph, der den Zusammenhang zwischen der Saugkraft und dem Spalt in der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 aus 2 darstellt. In 5 repräsentiert die vertikale Achse die Saugkraft, die an dem Kolben 14 wirkt, und die horizontale Achse repräsentiert die Ausdehnung des Spaltes 22 zwischen dem Kolben 14 und dem fixierten Eisenkern 19. Weiterhin ist in 5 die Beziehung zwischen der Saugkraft, die an dem Kolben 14 wirkt, und dem Spalt 22 zwischen dem Kolben 14 und dem fixierten Eisenkern 19 in der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 gemäß der ersten Ausführungsform als durchgezogene Linie dargestellt. Weiterhin ist in 5 die Beziehung zwischen der Saugkraft, die an dem Kolben 14a wirkt, und dem Spalt 22a zwischen dem Kolben 14a und dem fixierten Eisenkern 19a in der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4a des Vergleichsbeispiels durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
Wenn die Ausdehnung des Spaltes 22 „S“ ist, ist der elektrische Startstromkreis 11 geöffnet. Das heißt: wenn die Ausdehnung des Spaltes 22 „S“ ist, kommt der Kolben 14 mit dem Stab 18 in Kontakt und der bewegliche Kontakt 17 trennt sich von den elektrischen Startkontakten 13. Dadurch ist der elektrische Startkreislauf 11 geöffnet und die Stromzufuhr zu der Saugspule 16 wird angehalten. Danach fließen von dem Zeitpunkt des Öffnens des elektrischen Startstromkreises 11 bis zum Verschwinden des Spaltes 22 nur die magnetischen Flüsse durch den Spalt 22, die von der Haltespule 15 erzeugt werden. Daher verringert sich die Saugkraft, die an dem Kolben 14 wirkt, zu diesem Zeitpunkt.
Dann bewirkt das magnetische Feld, das durch die Haltespule 15 generiert wird, dass die Saugkraft an dem Kolben 14 wirkt und sich der Kolben 14 von der Trennposition zu der Kontaktposition bewegt. Wie in 5 gezeigt, wenn die Ausdehnung des Spaltes 22 kleiner als „S“ ist, wird die Saugkraft, die an dem Kolben 14 in der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 gemäß der ersten Ausführungsform wirkt, kleiner als die Saugkraft, die an dem Kolben 14a in der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4a wirkt,. Daher ist die Stoßkraft, die zwischen dem Kolben 14 und dem fixierten Eisenkern 19 entsteht, wenn der Kolben 14 mit dem Eisenkern 19 in Kontakt kommt, reduziert.
Wenn der Kolben 14 in die Position entsprechend der Kontaktposition gebracht wird, wird die Position des Kolbens 14 durch das magnetische Feld, das nur durch die Haltespule 15 generiert wird, in der Kontaktposition gehalten. Wie oben beschrieben, ist die Betätigung der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 abgeschlossen.
Wie oben beschrieben, ist bei der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung die Haltespule 15 in einer solchen Weise angeordnet, dass sie bezüglich der Kontaktoberfläche 191 des fixierten Eisenkerns 19, mit dem der Kolben 14 in Kontakt kommt, in die Bewegungsrichtung „A“ des Kolbens 14 abweicht. Damit wird die Menge des magnetischen Flusses 21, die durch den Spalt 22 zwischen dem Kolben 14 und dem fixierten Eisenkern 19 fließt, reduziert, direkt bevor der Kolben 14 mit dem fixierten Eisenkern 19 in Kontakt kommt.
Damit wird die Saugkraft, um den Kolben 14 zu dem fixierten Eisenkern 19 zu bewegen, unmittelbar bevor der Kolben 14 mit dem fixierten Eisenkern 19 in Kontakt kommt, reduziert. Als Ergebnis kann die Stoßkraft, die zwischen dem Kolben 14 und dem fixierten Eisenkern 19 entsteht, wenn der Kolben 14 mit dem fixierten Eisenkern 19 in Kontakt kommt, reduziert werden.
Weiterhin wird in der elektromagnetischen Schaltungseinrichtung 4 Strom zu der Saugspule 16 und der Haltespule 15 zugeführt, wenn der elektrische Startstromkreis 11 geschlossen ist. Wenn der elektrische Startstromkreis 11 geöffnet ist, wird die Stromzufuhr zu der Saugspule 16 angehalten und Strom wird weiterhin zu der Haltespule 15 zugeführt. Daher ist die Menge des magnetischen Flusses 21, der durch den Spalt 22 zwischen dem Kolben 14 und dem fixierten Eisenkern 19 fließt, unmittelbar bevor der Kolben 14 mit dem fixierten Eisenkern 19 in Kontakt kommt, reduziert. Als Ergebnis kann die Stoßkraft, die zwischen dem Kolben 14 und dem fixierten Eisenkern 19 entsteht, reduziert werden.
Weiterhin ist die Haltespule 15 in einer solchen Weise angeordnet, dass sie der in Trennrichtung „B“, die die Richtung ist, in die sich der Kolben 14 von der Kontaktposition zu der Trennposition bewegt, von der Kontaktoberfläche 191 abweicht. Daher kann der Kolben 14 innerhalb der Haltespule 15 angeordnet werden.
Weiterhin, wenn die Stromzufuhr der Saugspule 16 und der Haltespule 15 angehalten wird, ist der Spalt 22 zwischen dem fixierten Eisenkern 19 und dem Kolben 14 in beiden der Saugspule 16 und der Haltespule 15 angeordnet.,. Damit kann die Menge des magnetischen Flusses 21 durch den Spalt 22 erhöht werden, wenn die Stromzufuhr zu der Saugspule 16 und der Haltespule 15 gestartet wird. Als Ergebnis, kann die Saugkraft, die an dem Kolben 14 wirkt, wenn die Stromzufuhr zu der Saugspule 16 und der Haltespule 15 gestartet wird, vergrößert werden.
In der ersten Ausführungsform wurde die Konfiguration beschrieben, bei der die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 die elektrischen Hauptkontakte 12 und die elektrischen Startkontakte 13 beinhaltet. Allerdings, wie in 6 dargestellt, kann die elektromagnetische Schaltungseinrichtung 4 die Konfiguration aufweisen, bei der die elektrischen Startkontakte 13 weggelassen sind. In diesem Fall ist die Saugspule 16 elektrisch mit dem Motor 5 verbunden. Bis die elektrischen Hauptkontakte 12 geschlossen sind, fließt Strom über den elektrischen Startstromkreis 11 zu dem Motor 5. Daher wird Strom zu der Saugspule 16 und der Haltespule 15 zugeführt, bis die elektrischen Hauptkontakte 12 geschlossen sind. Wenn die elektrischen Hauptkontakte 12 geschlossen sind, wird die Differenz zwischen beiden Seiten der Saugspule 17 nahezu null. Daher ist in diesem Fall die Stromzufuhr zu dem Motor 5 über den elektrische Startstromkreis 11 gestoppt. Als ein Ergebnis ist die Stromzufuhr zu der Saugspule 16 gestoppt und die Zufuhr des Stroms zu der Haltespule 15 wird fortgeführt. Wenn die Stromzufuhr zu der Saugspule 16 angehalten wird, wird das magnetische Feld durch die Saugspule 16 nicht erzeugt. Danach bewirk die Saugkraft durch die Saugspule 16, dass sich der Kolben 14 von der Trennposition zu der Kontaktposition bewegt.
Bezugszeichenliste

1: Anlasser,
2: Batterie,
3: Hilfsrelais,
4, 4a: elektromagnetische Schaltungseinrichtung,
5: Motor,
6: Zahnrad,
7: Hebel,
8: Antriebsmaschine,
9: Hohlrad,
10: elektrischer
11: elektrischer Startstromkreis,
12: elektrischer Hauptkontakt,
13: elektrischer Startkontakt,
14, 14a: Kolben,
15, 15a: Haltespule,
16, 16a: Saugspule,
17: beweglicher Kontakt,
18: Stab,
19, 19a: fester Eisenkern,
20: Gehäuse,
21, 21a: magnetischer Fluss,
22, 22a: Spalt,
191, 191a: Kontaktoberfläche,
211, 211a: Streufluss.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2017/187493 A1 [0003]

Claims

Elektromagnetische Schaltungseinrichtung, aufweisend: einen fixierten Eisenkern; einen Kolben, der dazu ausgestaltet ist, sich zwischen einer Kontaktposition und einer Trennposition zu bewegen, wobei die Kontaktposition eine Position ist, die es dem Kolben erlaubt, in Kontakt mit dem fixierten Eisenkern zu sein, und die Trennposition eine Position ist, die es dem Kolben erlaubt, getrennt von dem fixierten Eisenkerns zu sein; eine Saugspule, die dazu ausgestaltet ist, unter Stromzufuhr ein magnetisches Feld zu erzeugen, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben von der Trennposition zu der Kontaktposition zu bewegen; und eine Haltespule, die dazu ausgestaltet ist, unter Stromzufuhr ein magnetisches Feld, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben von der Trennposition zu der Kontaktposition zu bewegen, und ein magnetisches Feld zu erzeugen, das dazu ausgestaltet ist, den Kolben an der Kontaktposition zu halten, wobei die Haltespule in einer solchen Weise angeordnet ist, dass sie bezüglich einer Kontaktoberfläche des fixierten Eisenkerns, mit der der Kolben in Kontakt kommt, in einer Bewegungsrichtung des Kolbens abweicht.
Elektromagnetische Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 ferner aufweisend einen elektrischen Hauptkontakt, der dazu ausgestaltet ist, einen elektrischen Hauptstromkreis zu öffnen und zu schließen, durch den ein Strom zu einem Motor während des normalen Betriebs des Motors zugeführt wird, wobei, wenn der elektrische Hauptstromkreis geschlossen ist, die Stromzufuhr zu der Saugspule angehalten wird und der Strom weiterhin zu der Haltespule fließt.
Elektromagnetische Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 ferner aufweisend einen elektrischen Startkontakt, der dazu ausgestaltet ist, einen elektrischen Startstromkreislauf zu öffnen und zu schließen, durch den der Strom zu dem Motor während des Startbetriebs des Motors fließt, wobei, wenn der elektrische Startstromkreis geschlossen ist, der Strom zu der Saugspule und Haltespule zugeführt wird, und wobei, wenn der elektrische Startstromkreis geöffnet ist, die Stromzufuhr zu der Saugspule angehalten wird und der Strom weiterhin zu der Haltespule fließt.
Elektromagnetische Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Haltespule in einer solchen Weise angeordnet ist, dass sie bezüglich der Kontaktoberfläche in einer Trennrichtung, in die sich der Kolben von der Kontaktposition zu der Trennposition bewegt, abweicht.
Elektromagnetische Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn die Stromzufuhr zu der Saugspule und zu der Haltespule angehalten wird, ein Spalt zwischen dem fixierten Eisenkern und dem Kolben in beiden der Saugspule und der Haltespule angeordnet ist.