DE1789007C - Elektromagnetisch betätigte Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

und sowohl elektrisch als auch mechanisch konstruktiv einfach und verschleißfest aufgebaut ist.

Bei einer Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art ist die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen den äußeren Flußlenkjochen zusätzlich ein feststehendes mittleres Flußlenkjoch ebenfalls aus elektrisch leitendem Material und als Anschlußkontakt aus dem Gehäuse herausragend angeordnei ist, wobei dieses mittlere Flußlenkjoch mit den äußeren Flußlenkjochen je einen Luftspalt bildet, ■n welchen je ein Teil, z. B. je ein Schenkel, des ebenfalls aus elektrisch leitendem Material bestehenden Ankers hineinragt, der im Kraftfeld einer Erregerspule derart angeordnet ist, daß er in der einen stabilen Lage das mittlere und das eine äußere Flußlenkloch, in der anderen stabilen Lage das mittlere und das andere äußere Flußlenkjoch e¹ iktrisch leitend h'jrbrückt.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist : r Umschalter durch dici ortsfest angeordnete Flußlkjoche gebildet, die durch einen zwei Koniaktfläen aufweisenden Anker miteinander wechselweise bunden werden, wobei die beiden als Kontaktflä-,,en ausgebildeten Enden des Ankers jeweils gleich- ;;ig in zwei voneinander unabhängigen und jeweils rch zwei ebenfalls als Kontaktflächen wirkende Fnn der Flußlenkjoche gebildeten Luftspalten bewegt ■rden. Gegenüber der bekannten Schaltvor.ichtung '. ^:sen sich durch diese Anordnung erhebliche Vor-■iie erzielen, da der Anker gleich/eilig je nach Fluß-.'chtung des von der elektrischen Wicklung erzeugten iagnetfeldes an seinen beiden Enden durch magnctihc Kräfte in der jeweils gleichen Richtung entweder ι einer Beibehaltung der jeweils gerade eingenom-."..rnen SchaltstelliiDg oder aber zu einer Umschaltung <;> die jeweils andere Schaltstelluiig veranlaßt wird. In 'der stabilen Schaltslellung weist der Anker dabei ·ίι-■:-!inmen mit jeweils einem der Pei nianeiitmagnelc und ¹ ■■!! jeweils zugehörigen FlußleukJochen einen geflossenen und ausschließlich durch cm Material niedrigen magnetischen Widerstandes verlaufenden magnetischen Weg auf. Sowohl zum Beibehalten der jeweiligen Schaltstellung als auch /.um Umschalten in die. jeweils andere Schaltstellung _;>ijn' dabei nur relativ geringe Schallenergien e; !orderlich, da einmal die magnetischen Verluste infolge des geschlossenen magnetischen Weges gering und andererseits die auf Grund des erzeugten Magnetfeldes im Zusammenwirken mit den beiden Permancntmagnetni erzeugten mechanischen Kräfte relativ groß sind.

Auch die elektrischen Eigenschaften des Umschalters der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung unterscheiden sich vorteilhaft gegenüber denen der bekannten Schaltvorrichtung, da bei dei cifindungsge laßen Vorrichtung bei jedem Schahsnrgang gleichzeitig der Stromkreis an zwei getrennten Stell ü aufgetrennt wird, wodurch sowohl die wirksame Se^alt/eit bis zur Auftrennung des Stromkreises verringert als mich die Neigung zur Bildung von Abieü.'funkcn bei (kr Α11Ϊ-trennung des Stromkreises wirksam vermindert wird, fio

Zusätzlich zu diesen funktiondlen Vorteilen der erlindungsgcmiiiWn Sehallvorrichtung g> ivniihcr der bekannten Schaltvorrichtung wird ein -ehr einfacher konstruktiver Aufbau ei ι eicht, dei nicht mn die Betriebssicherheit der Schalts01 richtung erhöht und ihre ("v, Herstellungskosten vermindert, sondern außerdem auch einen einfachen und übersichtlichen Ansdilul'. der elektrischen Verbindungen zu den mi schaltenden Stromkreisen und den Steuerspannungen fur die elektrische Wicklung ermöglichL Auf Grund dieser mi der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung gegenüber den vergleichbaren bekannten Schaltvornchtungen erzielbaren Vorteile wird mit dem Anmeldungsgegenstand auch ein erheblicher technischer Fortschritt; gegenüber dem Stand der Technik erreicht.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht der Körner konstanten magneüschen Kraftfeldes aus zwei gleich gestalteten Teilen, die zwischen je einem äußeren Flußlenkjoch derart angeordnet sind daß beide Teile mit den gleichen Polen am mittleren Flußlcnkjoch anliegen. . .

Mit Hilfe dieser konstruktiven Ausbildung ist in sehr einfacher Weise ein betriebssicherer bistabiler Umschalter aufzubauen, der durch das Fehlen jeglicher elektrischen Isolation zwischen den HulilenKjochen dann besonders einfach wird, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Korper konstanten magnetischen Kraftfeldes ein keramischer Dauermagnet isi.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an I land eier Zeichnungen erläutert, in denen

Fig.! einen Längsschnitt eines Ausführungsbcispie'<° des erfindungsgemäßcn polarisierten clektroma'Mietischen Schalters darstellt.

F i st. 2 /eist eine Einzelheit der Fig.! m einer anderen"Betriebslage des Ausführungsbeispiels.

Keramische Magnete 1 und 2 sind zwischen r-iußlenkjochen 3, 4 und 5 derart angeordnet, daß z. B. ihre Nordpole einander gegenüberliegen. Auf diese Weise wird das mittlere Joch 4 einen nördlichen Pol bilder., während die äußeren Joche 3 und 5 Südpole darstellen.

Der magnetische Schalter weist ferner einen Anker 6 auf, der aus einem Material guter magnetischer I eilfähigkeit hergestellt und in der Fig. 1 durch den Magnet 1 angezogen dargestellt ist. Die andere Betriebslage des Ankers 6 geht aus F i g. 2 hervor, wo sie durch die Zugkraft des Magnets 2 gehalten ist.

Der Anker 6 ist aber nicht nur bestimmt, den magnetischen Kreis in den erwähnten beiden Lagen zu schließen, sondern auch die Flußlcnkjochc3 und 4 in der Betriebslage gemäß Fig. 1 bzw. die Hußlenkjoche 4 und 5 in der Betriebslage gemäß F 1 g. 2 elektrisch leitend zu verbinden, da die Joche infolge der elektrisch nicht leitenden bzw. isolierenden Eigenschaft der Maanete 1 und 2 voneinander isoliert sind. Auf diese Weise können die Flnßlenkjoche 3, 4, 5 sowie die Magnete 1 und 2 als elektrische Stromleiter dienen, die 111 ihre Lagen durch eine Isolierhulle festgehalten sind. Da die Flußlenkjoche 3, 4 und iib'-r Offnungen der Isolierhulle hindurchreichen, können sie. auch als elektrische Anschlüsse verwendet werden.

Die Isolierhulle 7 sorgt auch für das Festhalten eines Spulenkörpers 10 zum Haltern von Spulen 8 und «» TVr Ankern bewegt sich frei in einer Bohrung des Spulenkörpers K), wobei er von den Windungen der Spulen S und 0 umgeben ist. Zuführungen der Spulen 8 und 9 sind an Anschlüsse 12, 13, 14 bzw. 15 angeschlossen, die über einen AbschluiWeckel 11 aus Kunststoff hindurchgefühlt sind.

«/:...! ,)(_.., Spulen 8 und «) ein Gleichstrom zugeführt, der der au den linden des Ankers eine der Schaltlane zugeordneten Polarität enlgegengeselzte Polarität im Anker (1 ei regt,'dann wird der Anker 6 an einem Hnde abgestoßen, wahrend am anderen finde

eine Zugkrad auftrill, so daß der Anker 6 in seine andere stabile Lage umgcsclinappt wird.

Das Zurückkippen in eine vorherige Lage kann dadurch erreicht werden, daIA einer der Spulen ein Gleichstrom zugeführt wird, der die Spule in dem vorherigen entgegengesetzten Sinn erregt.

Die Erfindung kann in zahlreichen anderen Ausfiihrungslormen erscheinen. Ils ist dabei möglich, im Inneren einer Wicklung mehr als einen voneinander getrennte Anker anzubringen und an jeden Anker je eine Einheit mil zwei Magneten anzuschließen. Dann werden Spule und Anker durch zwei ringförmige Magnete umgeben, wobei jedem Anker je drei voneinander getrennte Fhtßlcnkjochc zugeordnet sind. Dies kann derart erreicht werden, daß an zwei krcisringförmige Magnete ringförmige Flußlcnkjochc angeschlossen sind, wobei der Anker aus zwei Scheiben und aus einem Zylinder besteht, der die beiden Scheiben miteinander verbindet. Kontakte, die in bcilicbiger Anzahl an beiden Seiten des Schalters angeordnet sind, weiden durch den Anker über Isolierstäbe bewegt, wobei sie beliebige Schaltaufgabcn verrichten können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ι 2 mit einem Speisestrom unterschiedlicher Polarität den Patentansprüche: Anker in eine von zwei möglichen Richtungen auslenkt. Der Anker der bekannten Schaltvorrichtung ber

1. Elektromagnetisch betätigte Schaltvorrich- steht aus einem elektrisch leitendem Material und ist rung, deren Anker im gepolten Magnetfeld zwei 5 an seinem einen dem Drehpunkt des Ankers benachstabile Lagen einnehmen kann, wobei diesen sta- barten Ende mit einer elektrischen Zuleitung verbunbilen Lagen verschiedene Schaltzustände von den. Das andere Ende des Ankers wirkt als Schaltkon-Kontakten zugeordnet sind, mit einem elektrisch takt, der jeweils in den beiden Extremlagen des Anisolierenden Gehäuse, in dessen Innenraum zwei kers an weitere ortsfest angeordnete elektrische Konfeststehende äußere Flußlenkjoche aus elektrisch io takte angedrückt wird. Die ortsfesten elektrischen leitendem Material angeordnet sind, die aus dem Kontakte werden von jeweils einem Polschuh aus Gehäuse als elektrische Anschlußkontakte her- ebenfalls elektrisch leitendem Material gebildet, die ausgeführt sind, und zwischen denen innerhalb ihrerseits wiederum mit den magnetisch unterschieddes Gehäuses mindestens ein Körper konstanten lieh gepolten Enden eines aus einem elektrisch nicht magnetischen Kraftfeldes, z. B. ein Dauermagnet- is leitenden Material hergestellten Permanentmagneten körper, aus elektrisch nicht leitendem Stoff, oder fest verbunden sind. Die mit diesen Enden des Permit solchem umgeben, angeordnet ist, da- manentmagneten verbundenen Enden der Polschuhe durch gekennzeichnet, daß zwischen sind außerdem mit elektrischen Zuleitungen verbunden äußeren Flußlenkjochen (3, 5) zusätzlich ein den. Der aus dem elektrisch nicht leitenden Material feststehendes mittleres Flußgelenkjoch (4) eben- ao bestehende Permanentmagnet bewirkt die Polarisiefalls aus elektrisch leitendem Material und als An- rung der bekannten Schaltvorrichtung, d. h., daß der schlußkontakt aus dem Gehäuse (7) herausragend von der elektrischen Wicklung beaufschlagte Anker angeordnet ist, wobei dieses mittlere Flußlenkjoch immer nur dann seine jeweils gerade einnehmende mit den äußeren Flußlenkjochen je einen Luft- stabile Schaltlage verläßt, wenn die elektrische Spule spalt bildet, in welchen je ein Teil, z. B. je ein 25 einen Strom solcher Polarität erhält, daß ein den AnSchenkel, des ebenfalls aus elektrisch leitendem ker vom jeweils diesen berührenden Polschuh absto-Material bestehenden Ankers (6) hineinragt, der ßendes Magnetfeld erzeugt wird, das gleichzeitig eine im Kraftfeld einer Erregerspule (8, 9) derart an- Anziehung des Ankers an den jeweils anderen Polgeordnet ist, daß er in der einen stabilen Lage das schuh bedingt. Infolge der mit dem Anker verbundemittlere und das eine äußere Flußlenkjoch, in der 30 nen Blattfeder werden also auf diesen drei unteranderen stabilen Lage das mittlere und das andere schiedliche mechanische Kräfte ausgeübt, die von der äußere Flußlenkjoch elektrisch leitend über- Blattfeder, dem Magnetfeld der elektrischen Wickbrückt, lung und dem Magnetfeld des Permanentmagneten

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch bzw. der mit diesem verbundenen Polschuhe erzeugt gekennzeichnet, daß der Körper konstanten ma- 35 werden.

gnetischen Kraftfeldes aus zwei gleich gestalteten Die Abstimmung dieser von voneinander unab-

Teilcn (1, 2) besteht, die zwischen je einem äuße- hängigen Einrichtungen erzeugten Kräfte in der

ren Flußlenkjoch (3, 5) und dem mittleren Fluß- Weise, daß sowohl eine stabilie Beibehaltung des je-

lenkjoch (4) derart angeordnet sind, daß beide weiligen Schaltzustandes der Schaltvorrichtung bei

Teile mit den gleichen Polen am mittleren Fluß- 40 nicht erregter elektrischer Wicklung sichergestellt ist,

lenkjoch anliegen. als auch gleichzeitig eine relativ leichte Ansprechbar-

3 Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, keit, also Überwindung der den jeweiligen Schaltzu-

dadurch gekennzeichnet, daß der Körper konstan- stand der Schaltvorrichtung beibehaltenden Kräfte,

ten magnetischen Kraftfeldes ein keramischer erreicht wird, ist relativ schwierig und damit aufwen-

Dauermagnet ist (1, 2). 45 dig, wobei außerdem die mechanischen Kräfte der

Blattfeder in Abhängigkeit der von der Schaltvorrich-

tung bereits zurückgelegten Betriebszeit Änderungen

unterworfen sind. Da die den Anker betätigende elektrische Spule als Luftspule ausgebildet ist, wird weder

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagne- 50 in einer der beiden stabilen Schaltstellungen der tisch betätigte Schaltvorrichtung, deren Anker im ge- Schaltvorrichtung noch in einer Zwischenstellung eine polten Magnetfeld zwei stabile Lagen einnehmen vollständige Schließung des magnetischen Kreises kann, wobei diesen stabilen Lagen verschiedene über ein Material geringen magnetischen Widerstan-Schaltzustände von Kontakten zugeordnet sind, mit des erreicht, so daß der Energiebedarf zur Erzeugung einem elektrisch isolierenden Gehäuse, in dessen In- 55 der für ein sicheres Umschalten erforderlichen Manenraum zwei feststehende äußere Flußlenkjoche aus gnetfeider relativ hoch ist. Außerdem macht dieser elektrisch leitendem Material angeordnet sind, die aus nur durch die Luft geschlossene Magnetkreis die gedem Gehäuse als elektrische Anschlußkontakte her- samte Schaltvorrichtung auch gegenüber äußeren maausgeführt sind, und zwischen denen inneihalb des gnetischen Streufeldern relativ empfindlich.
Gehäuses mindestens ein Körper konstanten magneti- 60 Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche bekannte sehen Kraftfeldes, z. B. ein Dauermagnetkörper, aus Schaltvorrichtung derart zu verbessern, daß diese inselektrisch nicht leitendem Stoff, oder mit solchem um- besondere bei einer Großserienherstellung keine aufgeben angeordnet ist. wendigen Justierarbeiten erfordert, im Betrieb bei min-Bei einer solchen aus der britischen Patentschrift nimalcm Energieverbrauch für den Schaltvorgang ein 902 bekannten Schaltvorrichtung wird ein auf 65 sicheres Umschalten und auch sicheres Beibehalten einer Blattfeder befestigter Anker benutzt, der inner- des jeweils gewünschten stabilen Schaltzustandes unhalb seiner als Luftspule ausgebildeten elektrischen abhängig von äußeren mechanischen Kräften oder Wicklung angeordnet ist, die je nach Beaufschlagung aber äußeren magnetischen Streufelder!! ermöglicht