DE3135360A1 - Electromagnetic switching apparatus - Google Patents

Abstract

The invention relates to an electromagnetic switching apparatus having mutually superimposed permanent-magnet and electromagnetic excitation. The permanent-magnet force (15) is smaller (when the armature (1) is in the attracted state) than the restoring pressure force of the restoring compression springs (8, 13) for the armature (1), which results in a considerable energy saving for the electromagnetic excitation and on the other hand better matching of the overall tensile force curve (17) to the force requirement curve (14). <IMAGE>

Description

Elektromagnetisches SchaltgerätElectromagnetic switching device

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Schaltgerät mit sich überlagernder Dauermagnet- und Elektromagneterregung und einem beweglich gelagerten Anker und einem mit diesem zusammenwirkenden, feststehenden Magnetterl.The invention relates to an electromagnetic switching device with overlapping permanent magnet and electromagnet excitation and one movable mounted armature and one with this cooperating, fixed magnet terl.

Bei einem bekannten Schaltgerät der obengenannten Art (DE-AS 1 019 383, einem polarisierten Relais) findet eine Uberlagerung von Dauer- und Steuerfluß, und zwar in den Polflächen und-dem Anker, statt, und zwar werden Je nach Richtung des Steuerflusses entweder beide Flüsse addiert oder voneinander subtrahiert. Der daraus resultierende Fluß bestimmt die mechanische Bewegung des Ankers. Hierdurch soll eine verhliltnismäßig hohe Empfindlichkeit für ein polarisiertes Relais geschaffen werden, dessen Aufbau aber hinsichtlich Gewicht und Volumen im Vergleich zu den bisher bekannten polarisierten Relais günstiger gestaltet sein soll.In a known switching device of the type mentioned above (DE-AS 1 019 383, a polarized relay), there is a superposition of continuous and control flow, namely in the pole faces and the armature, instead, depending on the direction of the control flow, either both flows are added or subtracted from each other. Of the the resulting flux determines the mechanical movement of the armature. Through this is intended to provide a relatively high sensitivity for a polarized relay but its structure in terms of weight and volume compared to the previously known polarized relay should be designed cheaper.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bei polarisierten Relais bekannte Uberlagerungssystem bei unpolarisierten elektromagnetischen Schaltgeräten anzuwenden, um hierdurch bei ebenfalls kleinerem Bauvolumen eine Energieeinsparung bei Dauerbetrieb des elektromagnetischen Schaltgerätes zu erreichen. Dies wird auf einfache Weise bei einem elektromagnetischen Schaltgerät der obengenannten Art dadurch erreicht, daß die Dauermagnetkraft im angezogenen Zustand des Ankers kleiner als die RUckdruckkraft einer Rückdruckfeder für den Anker ist. Hierdurch ist es möglich, die Zugkraftkennlinie des Magneten der KraftbedarSskurve möglichst intensiv anzupassen. Dies wird weiterhin noch besser möglich sein, wenn der Dauermagnet im Magnetkreis unter Bildung eines festlegbaren Isthmusses angeordnet ist, da die Form des Isthmus die Charakteristik der Permanentmagnetkraftkennlinie in bezug auf das Schaltgerät wesenlich beeinflußt. Hierzu ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Dauermagnet an der Trennstelle zwischen feststehendem Magnetteil und Anker angeordnet ist. Hier kann der Magnet in gewissen Grenzen in einer Ausnehmung des feststehenden Magnetteils zurückgesetzt gegenüber der Trennstelle liegen, so daß die Schläge des Ankers auf den feststehenden Magnetteil nicht direkt auf den Dauermagnet ausgeübt werden. Als besonders vorteilhaftes Dauermagnetmaterial hat sich Co Sm bewährt.The invention is based on the problem of polarized relays known superimposition system for unpolarized electromagnetic switching devices to be used in order to save energy with a smaller construction volume to be achieved with continuous operation of the electromagnetic switching device. This is going on simple way in an electromagnetic switching device of the type mentioned above thereby achieved that the permanent magnetic force in the attracted state of the armature is less than is the back pressure force of a back pressure spring for the armature. This makes it possible the tractive force characteristic of the magnet of the force requirement curve as possible intensive adapt. This will still be possible even better if the permanent magnet is in the Magnetic circuit is arranged to form a definable isthmus, as the shape of the isthmus is the characteristic of the permanent magnet force characteristic with respect to the Switchgear significantly influenced. For this purpose, it is also advantageous if the Permanent magnet arranged at the point of separation between the stationary magnet part and the armature is. Here the magnet can within certain limits in a recess of the stationary The magnet part is set back opposite the separation point, so that the blows of the Armature on the fixed magnet part is not exercised directly on the permanent magnet will. Co Sm has proven to be a particularly advantageous permanent magnet material.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise näher erlautert.An exemplary embodiment according to the invention is illustrated with the aid of the drawing described and the mode of operation explained in more detail.

Es zeigen: Fig. 1 eine prinzipmäßige Darstellung des elektromagnetischen Schaltgerätes, im vorliegenden Fall als Klappanker, Fig. 2 ein Schaubild über die Zusammensetzung der Zugkraftkurven in bezug auf die Kraftbedarf skurve.The figures show: FIG. 1 a basic illustration of the electromagnetic Switching device, in the present case as a hinged armature, Fig. 2 is a diagram of the Composition of the tractive force curves in relation to the force requirement curve.

Das in der Fig. 1 dargestellte Schaltgerät, im vorliegenden Fall ein Klappankermagnet, der in äquivalenter Weise auch als U- oder E-Magnet ausgebildet sein kann, besteht aus dem Anker 1, dem magnetischen Rückschluß 2, der Spule 3, die auf den Kern 4 des Rückschlusses 2 aufgeschoben ist. In dem Kern 4 ist der Permanentmagnet 5 eingelassen, und zwar in einer Aussparung 6 eingeführt, so daß sich ein Isthmus 7 bildet, der über den Magnet 5 hinaussteht und so die Schläge des Ankers 1 auffängt und vom Permanentmagnet 5 fernhält. Eine Rückdruckfeder 8 bringt den Anker 1 in die Ruhestellung. Der Anker 1 ist mit dem Kontaktapparat 9 in üblicher Weise verbunden. Er besteht aus dem Kontaktbrückenträger 10, der Kontaktbrücke 11, den feststehenden Kontaktteilen 12 sowie der Kontaktdruckfeder 13, die bei der Kraftbemessung der Rückdruckfeder 8 zuzumessen ist. In der Betriebsstellung liegt der Anker 1 am Isthmus 7 und dem Außenbügel des magnetischen Rückschlusses 2 an, spannt hierbei die Rückdruckfeder 8 und die Kontaktdruckfeder 13 und bringt die Kontaktbrücke 11 zur Auflage auf den feststehenden Kontaktteilen 12. Der hierzu erforderliche Kraftbedarf ist in der Fig. 2 durch die Kurve 14 dargestellt, die den Kraftbedarf in Abhängigkeit vom Weg des Ankers 1 darstellt. Es sind hier die beiden Stufen - zuerst der Anstieg der Rückdruckfeder und dann zusätzlich der Anstieg der Kontaktdruckfeder - zu erkennen. Die mit 15 bezeichnete Kurve stellt die Kraftkurve des Dauermagneten 5 dar. Die Kraft auf den Anker 1 wird mit zunehmender Annäherung des Ankers an den Isthmus 7 größer, Die Kurve 16 zeigt die durch den Elektromagnet - die Spule 3 -erzeugte Kraft in Abhängigkeit von der Stellung des Ankers 1. Da sich die beiden Kurven überlagern, ergibt sich im Endeffekt die Gesamtkurve 17, die dem Anziehen des Ankers 1 zur VerfUgung steht. Durch Verlagerung des Schnittpunktes 18 der beiden Kurven und auch durch Änderung der Steilheit läßt sich die Gesamtkurve 17 sehr günstig der Kraftbedarf skurve 14 anpassen. Dies ist insbesondere durch die Form des Isthmus 7 möglich geworden.The switching device shown in Fig. 1, in the present case a Hinged armature magnet, which is also designed in an equivalent manner as a U or E magnet can be, consists of the armature 1, the magnetic yoke 2, the coil 3, which is pushed onto the core 4 of the yoke 2. The permanent magnet is in the core 4 5 let in, in a recess 6 inserted so that an isthmus 7 forms, which protrudes beyond the magnet 5 and thus absorbs the blows of the armature 1 and keeps away from the permanent magnet 5. A return spring 8 brings the anchor 1 in the rest position. The armature 1 is with the contact apparatus 9 in the usual Way connected. It consists of the contact bridge carrier 10, the contact bridge 11, the fixed contact parts 12 and the contact compression spring 13, which are used in the force measurement the back pressure spring 8 is to be measured. In the operating position, the anchor 1 is on Isthmus 7 and the outer bracket of the magnetic yoke 2, tensioned here the back pressure spring 8 and the contact pressure spring 13 and brings the contact bridge 11 to rest on the stationary contact parts 12. The force required for this is shown in Fig. 2 by the curve 14, which the power requirement as a function from the path of the anchor 1 represents. There are the two stages here - first the ascent the return pressure spring and then additionally the increase in the contact pressure spring - to be recognized. The curve denoted by 15 represents the force curve of the permanent magnet 5. The The force on the anchor 1 increases as the anchor approaches the isthmus 7 larger, the curve 16 shows the one generated by the electromagnet - the coil 3 Force depending on the position of the armature 1. Since the two curves overlap, In the end, the result is the overall curve 17, which is available for tightening the armature 1 stands. By shifting the point of intersection 18 of the two curves and also through Changing the steepness can be the overall curve 17 very favorably the power requirement Adjust skurve 14. This has been made possible in particular by the shape of the isthmus 7.

Gegenüber den üblichen nichtpolarisierten elektromagnetischen Schaltgeräten mit reiner Stromerregung hat die erfindungsgemäße Ausführung den Vorteil der Energieeinsparung, da nur noch ein Teil der Erregung durch Stromfluß und den damit verbundenen Verlusten, nämlich Ummagnetisierung und Kupferverluste, aufgebracht werden muß. Durch die Verwendung von CoSm-Magneten ist eine relativ hohe Energiedichte für die Erzeugung eines bestimmten Magnetfeldes erreichbar, so daß gegenüber dem Wickelvolumen eines Elektromagneten eine Einsparung von Bauvolumen erzielbar ist. Eine weitere Energieeinsparung bringt die Verwendung des erfindungsgemäßen Prinzips in Verbindung mit der sogenannten Sparschaltung, d.h.Compared to the usual non-polarized electromagnetic switching devices with pure current excitation, the embodiment according to the invention has the advantage of saving energy, because only part of the excitation is caused by the flow of current and the associated losses, namely magnetic reversal and copper losses, must be applied. By using from CoSm magnets is one relatively high energy density for generation A certain magnetic field achievable, so that compared to the winding volume one Electromagnet a saving in structural volume can be achieved. Another energy saving brings the use of the principle according to the invention in connection with the so-called Economy circuit, i.e.

Ubererregung beim Einschalten und Umschalten auf kleinere Erregung im eingeschalteten Zustand.Overexcitation when switching on and switching to lower excitation when switched on.

2 Figuren 4 Patentansprüche Leerseite2 figures 4 claims Blank page

Claims (4)

Patentansrüche S Blektromagnetisches Schaitgerät mit sich überlagernder Dauermagnet- und Elektromagneterregung und einem beweglich gelagerten Anker und einem mit diesem zusammen wirkenden, feststehenden Magnetteil, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dauermagnetkraft (15) im angezogenen Zustand des Ankers (1) kleiner als die Rückdruckkraft einer Rückdruckf eder (8) für den Anker (1) ist. Patent claims S sheet-metal magnetic switching device with overlapping Permanent magnet and electromagnet excitation and a movably mounted armature and a stationary magnetic part that works together with this, d a d u r c h g e it is not possible to state that the permanent magnetic force (15) in the attracted state of the Armature (1) smaller than the back pressure force of a back pressure spring (8) for the armature (1) is. 2. Schaitgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Dauermagnet (5) im Magnetkreis unter Bildung eines festlegbaren Isthmusges (7) angeordnet ist. 2. Switching device according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the permanent magnet (5) in the magnetic circuit forming a fixable Isthmusges (7) is arranged. 3. Schaitgerät nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Dauermagnet (5) an der Trennstelle zwischen feststehendem Magnetteil (2) und Anker (1) angeordnet ißt. 3. Switching device according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the permanent magnet (5) at the point of separation between the stationary Magnet part (2) and armature (1) arranged eats. 4. Schaltgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Dauermagnet (5) aus Co Sm (Kobalt Samarium)besteht. 4. Switching device according to claim 1, 2 or 3, d a d u r c h g e k e n It should be noted that the permanent magnet (5) consists of Co Sm (cobalt samarium).