DE69306206T2

DE69306206T2 - Hilfsauslöser

Info

Publication number: DE69306206T2
Application number: DE69306206T
Authority: DE
Inventors: Dante Bagalini
Original assignee: Circuit Breakers Ind Ltd
Current assignee: Circuit Breakers Ind Ltd
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1993-09-13
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2013-09-14
Also published as: EP0588589A1; ZA936741B; DE69306206D1; ATE145757T1; US5414396A; EP0588589B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hilfsauslöser zur Verwendung mit oder als Teil eines Leistungsschalters (Unterbrechers) oder ähnlichem.
Ein Beispiel für einen Hilfsauslöser ist in der Offenlegungsschrift DE-A-2.905.275 offenbart. In dieser Druckschrift wird ein Magnetsystem beschrieben, das einen Jochkörper mit Polschuhen, von denen einer mit einer Windung versehen ist, einen Anker und einen Permantmagneten aufweist. Der Permanentmagnet ist mit dem Jochkörper verschweißt, so daß der Jochkörper einen magnetischen Nebenschluß für den Permanentmagneten bildet. Ein von dem Permanentmagneten erzeugtes magnetisches Feld reicht aus, um den Anker zu schließen. Ein Schaltstrom in der Spule reduziert das magnetische Feld, so daß sich der Anker öffnen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung zu verbessern, indem ein Hilfsauslöser geschaffen wird, der mit einem Nebenschlußstrom mit sehr geringer Energie betätigbar ist und Eigenschaften aufweist, die in einfacher und wiederholbarer Weise verändert werden können.
Erfindungsgemäß wird ein Hilfsauslöser geschaffen, der auf einen Auslösestrom (Schaltstrom) anspricht und folgende Merkmale aufweist:
einen Anker, der zwischen einer ersten, geschlossenen Position und einer zweiten, geöffneten Position verschiebbar ist;
ein Druckmittel zum Drücken des Ankers von seiner ersten Position in seine zweite Position;
einen Rahmen mit einem Träger, an dem der Anker schwenkbar befestigt ist, wobei der Rahmen aus einem ferro-magnetischen Material ist;
eine einen ersten magnetischen Kreis bestimmende Einrichtung, die zusammen mit dem Anker einen ersten magnetischen Kreis abgrenzt und ein ein Polstück definierendes Element umfaßt, wobei der Anker in Berührung mit dem das Polstück definierenden Element steht, wenn er sich in seiner ersten Position befindet, und von dem das Polstück definierenden Element beabstandet ist, wenn er sich in seiner zweiten Position befindet;
eine ein erstes magnetisches Feld erzeugende Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Flußes in dem ersten magnetischen Kreis, der die Form einer Spule aufweist, durch die im Betrieb der Auslösestrom fließt;
eine einen zweiten magnetischen Kreis bestimmende Einrichtung zur Abgrenzung eines zweiten magnetischen Kreises zusammen mit dem das Polstück definierenden Element und dem Träger;
eine ein zweites magnetisches Feld erzeugende Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Flußes; und der
dadurch gekennzeichnet ist, daß ferner eine einen dritten magnetischen Kreis bestimmende Einrichtung zur Abgrenzung eines dritten magnetischen Kreises zusammen mit dem Träger vorgesehen ist, die nicht durch das das Polstück abgrenzende Element verläuft, wobei
die das zweite magnetische Feld erzeugende Einrichtung einen magnetischen Fluß in dem zweiten und dritten magnetischen Kreis erzeugt.
In dem dritten magnetischen Kreis kann zur Veränderung des magnetischen Widerstandes der Schaltung in vorbestimmter Weise ein Abstandselement vorgesehen sein.
Die den ersten magnetischen Kreis bestimmende Einrichtung kann einen Luftspalt zwischen einem Teil der Einrichtung und dem Anker haben.
Die das zweite magnetische Feld erzeugende Einrichtung kann ein Permanentmagnet sein.
Üblicherweise kann die den ersten magnetischen Kreis bestimmende Einrichtung ein U-förmiges ferro-magnetisches Element aufweisen, dessen einer Schenkel das Polstück abgrenzt, wobei die Spule um diesen Schenkel gelegt ist.
Der Träger kann ein Stab sein, an dem der Anker schwenkbar befestigt ist, wobei der freie Schenkel des U-förmigen Elementes mit dem Abstandshalter an diesem Stab gesichert ist.
Der Rahmen kann auch eine Basis aufweisen, von der sich der Stab wegerstreckt. Der Permanentmagnet kann in diesem Fall zwischen der Basis und einem Brückenteil des U-förmigen Elementes angeordnet sein.
Es ist vorteilhaft, wenn die Polarität der Spule so gerichtet ist, daß sie dem durch den Permanentmagneten geschaffenen Fluß entgegengesetzt ist.
Das Druckmittel kann schließlich eine Schraubenfeder aufweisen, die unter Spannung steht und die mit dem Anker und an der anderen Seite des Stabes mit dem Polstück verbunden ist.
Im Betrieb wird der Anker so verschoben, daß er mit dem Polstück eingreift. In dem Falle, in dem die Spule stromlos ist, ist der durch den Permanentmagneten in dem zweiten magnetischen Kreis aufgebaute Fluß ausreichend, um den Anker in Berühung mit dem Polstück zu halten. Wenn ein genügend starker Strom durch die Spule fließt, wird ein Teil des Flusses des zweiten magnetischen Kreises auf den dritten magnetischen Kreis übertragen, so daß die Feder den Anker verschiebt, wodurch ein Auslösemechanismus aktiviert wird. Der Anker wird mit einem Rückstellmechanismus in Eingriff mit den Polstücken (zurück)gesetzt.
Durch Veränderung des Luftspaltet zwischen dem freien Schenkel des U-förmigen Elementes sowie der Dicke des Abstandshalters können die charakteristischen Eigenschaften des Hilfsauslösers in gewünschter Weise verändert werden.
Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert werden. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer elektromagnetischen Einheit eines erfindungsgemäßen Hilfsauslöser für geringe Energie;
Figur 2 eine schematische Darstellung der elektromagnetischen Einheit zusammen mit einem Auslösemechanismus in einer Konfiguration "ausgelöst"; und
Figur 3 eine schematische Darstellung des Auslösemechanismus in einer Konfiguration "ein".
In Figur 1 ist eine elektromagnetische Einheit eines Niedrigenergie-Hilfsauslösers allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Einheit 10 weist einen Rahmen 12 aus Flußeisen auf, der eine Basis 14 und einen sich davon nach oben erstreckenden Stab 16 umfaßt. Der Stab 16 ist zentral so angeordnet, daß die Basis 14 einen linken Teil 14.1 und einen rechten Teil 14.2 aufweist. Ein Anker 18 aus Flußeisen ist schwenkbar an dem Stab 16 befestigt. Zwischen dem rechten Teil der Basis 14.2 und dem Anker 18 wirkt eine Feder 19. Die Feder 19 steht unter Spannung, so daß sie die rechte Seite des Ankers nach unten zu der Basis 14 zieht, was dazu führt, daß der Anker 18 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Die Schwenkbewegung des Ankers 18 im Uhrzeigersinn wird mit einem Auslösemechanismus und einem Rückstellmechanismus, die in Figur 1 nicht gezeigt sind, begrenzt. Der Auslösemechanismus ist in den Figuren 2 und 3 gezeigt und soll weiter unten erläutert werden.
Die Einheit 10 weist ferner ein U-förmiges Element 20 aus Flußeisen auf. Das Element 20 umfaßt wiederum einen linken Schenkel 22, einen rechten Schenkel 24, so wie einen Brückenteil 26. Der rechte Schenkel 24 ist an der der Feder 19 gegenüberliegenden Seite an des Stabes 16 mit einer Schraube 28 gesichert. Zwischen dem Schenkel 24 und dem Stab 16 befindet sich ein Abstandshalter 30 aus nichtmagnetischem Material. Es ist erkennbar, daß der Schenkel 22 geringfügig länger ist, als der Schenkel 24. Das freie Ende des Schenkels 22 ist mit dem oberen Abschnitt des Stabes 16 ausgerichtet, wobei der Anker 18 das freie Ende des Schenkels 22 berührt, wenn dieser gegen die Feder 19 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Wenn der Anker 18 das freie Ende des Schenkels 22 berührt, befindet sich zwischen dem Anker 18 und dem freien Ende des Schenkels 24 ein Luftspalt von etwa 0,5 mm.
Zwischen dem Brückenteil 26 und dem linken Abschnitt 14.1 der Basis 14 ist ein Permanentmagnet 32 eingespannt.
Eine Spule 34, die auf einen Spulenkern 36 gewickelt ist, ist an dem Schenkel 22 angeordnet.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß der Schenkel 22 ein Polstück darstellt. Ferner soll darauf hingewiesen werden, daß das U-förmige Element 20 zusammen mit dem Teil des Stabes 16, der benachbart zu dem Schenkel 24 liegt, sowie der Anker 18 einen ersten magnetischen Kreis abgrenzen, wobei der größte Teil des magnetischen Flusses über des Luftspalt zwischen dem Schenkel 24 und dem Anker 18 verläuft, da dieser Spalt sehr viel kleiner ist, als die Dicke des Abstandshalters 30. Ferner bilden der Schenkel 22, das Brückenteil 26, der linke Teil 14.1 der Basis 14, der Stab 16 und der Anker 18 einen zweiten magnetischen Kreis. Schließlich wird durch den Schenkel 24, den Brückenteil 26, den linken Abschnitt 14.1 der Basis und den Stab 16, sowie den Teil des Ankers 18, der zwischen dem Stab 16 und dem Schenkel 24 liegt, ein dritter magnetischer Kreis gebildet, wobei der magnetische Fluß auch durch den Abstandshalter 30 verläuft.
Im Betrieb erzeugt die Spule 34 einen Fluß in dem ersten und zweiten magnetischen Kreis, während der Permanentmagnet 32 einen Fluß in dem zweiten und dritten magnetischen Kreis hervorruft.
Bei der Anwendung fließt im normalen Betrieb in der Spule 34 kein Strom. Der durch den Permanentmagneten 32 in dem zweiten magnetischen Kreis erzeugte Fluß führt dazu, daß der Anker 18 in Berührung mit dem Schenkel 22 gehalten wird, wenn er gegen diesen mit dem Rückstellmechanismus (nicht gezeigt) gegen die Feder 19 verschoben wurde. Der Fluß ist nicht stark genug, um allein den Anker 18 zu schließen. Wenn ein relativ geringer Strom durch die Spule 34 fließt, wird ein Teil 5 dieses Flusses von dem zweiten magnetischen Kreis auf den dritten magnetischen Kreis übertragen. Dadurch wird die den Anker 18 an dem Schenkel 22 haltende Kraft verringert und der Anker 18 mit der Feder 19 im Uhrzeigersinn geschwenkt, wodurch der Auslösemechanismus (der in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist) der Vorrichtung 10 betätigt wird.
Es ist davon auszugehen, daß bei einer in den Zeichnungen gezeigten Einheit eine Spannung von 6 V und ein Auslösestrom von 1 mA zum Auslösen der Vorrichtung ausreichen.
Wie oben erwähnt wurde, kann ferner die Haltekraft der Einheit durch Veränderung der Dicke des Abstandshalters 30 verändert werden. Die Größe des Auslösestroms kann in einfacher Weise durch Veränderung des Luftspaltes zwischen dem Schenkel 24 und dem Anker 18 variiert werden.
In den Figuren 2 und 3 ist die Einheit 10 zusammen mit einem schematisch dargestellten Auslösemechanismus 40 gezeigt. Der Auslösemechamsmus 40 ist in Figur 2 in einer Konfiguration "ausgelöst" und in Figur 3 in einer Konfiguration "Ein" dargestellt.
Der Auslösemechanismus 40 umfaßt einen Auslösehebel 42, der mit dem Anker 18 verbunden ist, eine Gabel 44, einen beweglichen Kontaktträger 46 und einen Griff 48. Die Gabel 44 ist um einen Stift 50 schwenkbar und weist einen verlängerten Arm 52 auf. Zwischen dem Arm 52 und dem Träger 46 ist eine Zugfeder 54 in einer über das Zentrum verlaufenden Weise aufgehängt. Der Griff 48 weist eine Nase 56 auf, die mit einer gewinkelten Fläche 58 an der Gabel 44 eingreift und an dieser entlangläuft, um diese in einen Eingriff mit dem Auslösehebel 42 zu schwenken, wenn der Anker 18 und der Auslösehebel 42 in ihren "Ein"-Positionen liegen. Der Mechanismus, mit dem der Anker 18 und der Auslösehebel 42 zurückgestellt und in ihre "Ein"-Positionen geschwenkt werden, wie es oben erläutert wurde, ist nicht dargestellt.
Es ist ohne weiteres nachvollziehbar, daß bei einem Wegschwenken des Ankers 18 von dem Schenkel 22 der Auslösehebel 42 ebenfalls geschwenkt wird und dadurch die Gabel 44 freigibt. Die Gabel 44 und der Träger schwenken dann von ihren in Figur 3 gezeigten "Ein"-Positionen in ihre in Figur 2 gezeigten "ausgelösten" (geschalteten) Positionen.
Mit der Erfindung wird somit ein Hilfsauslöser geschaffen, der mit einem Nebenschlußstrom mit äußerst geringer Energie betreibbar ist, und dessen Eigenschaften in einfacher und wiederholbarer Weise verändert werden können.

Claims

1. Hilfsauslöser (10), der auf einen Auslösestrom (Schaltstrom) anspricht, mit:

einem Anker (18), der zwischen einer ersten, geschlossenen Position und einer zweiten, geöffneten Pösition verschiebbar ist,

einem Druckmittel (19) zum Drücken des Ankers von seiner ersten Position in seine zweite Position,

einem Rahmen (12) mit einem Träger (16), an dem der Anker schwenkbar befestigt ist, wobei der Rahmen aus einem ferro-magnetischen Material ist,

einer einen ersten magnetischen Kreis bestimmenden Einrichtung (20, 16, 18), die zusammen mit dem Anker einen ersten magnetischen Kreis abgrenzt und die ein ein Polstück definierendes Element (22) aufweist, wobei der Anker in Berührung mit dem das Polstück definierenden Element steht, wenn er sich in seiner ersten Position befindet, und von dem das Polstück definierenden Element beabstandet ist, wenn er sich in seiner zweiten Position befindet,

einer ein erstes magnetisches Feld erzeugenden Einrichtung (34) zur Erzeugung eines magnetischen Flußes in dem ersten magnetischen Kreis, der die Form einer Spule aufweist, durch die im Betrieb der Auslösestrom fließt,

einer einen zweiten magnetischen Kreis bestimmenden Einrichtung (26, 14.1, 18) zur Abgrenzung eines zweiten magnetischen Kreises zusammen mit dem das Polstück definierenden Element und dem Träger,

einer ein zweites magnetisches Feld erzeugenden Einrichtung (32) zur Erzeugung eines magnetischen Flußes,

dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine einen dritten magnetischen Kreis bestimmende Einrichtung (24, 26, 14.1, 18) zur Abgrenzung eines dritten magnetischen Kreises zusammen mit dem Träger vorgesehen ist, die nicht durch das das Polstück abgrenzende Element verläuft, und

die das zweite magnetische Feld erzeugende Einrichtung einen magnetischen Fluß in dem zweiten und dritten magnetischen Kreis erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den dritten magnetischen Kreis bestimmende Einrichtung einen Abstandshalter (30) aus einem nichtmagnetischen Material aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den ersten magnetischen Kreis bestimmende Einrichtung einen Luftspalt aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt zwischen dem Anker und einem Element (24) vorgesehen ist, das einen Teil der den ersten magnetischen Kreis bestimmenden Einrichtung darstellt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das zweite magnetische Feld erzeugende Einrichtung einen Permanentmagneten (32) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den ersten magnetischen Kreis bestimmende Einrichtung ein U-förmiges Element (20) aufweist, wobei einer von dessen Schenkeln (22) ein ein Polstück bildendes Element darstellt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Stab (16) ist und ein Schenkel (24) des U-förmigen Elementes daran gesichert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen eine Basis (14) aufweist, von der sich der Träger wegerstreckt, und daß die das zweite magnetische Feld erzeugende Einrichtung zwischen einem Brückenteil (26) des U-förmigen Elementes und dem Rahmen angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (22), der das das Polstück bildende Element darstellt, geringfügig langer ist, als der andere Schenkel (24).

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluß, der mit der Einrichtung zur Erzeugung des ersten magnetischen Feldes hervorgerufen wird, auch durch den zweiten magnetischen Kreis verläuft.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel eine Feder (19) ist.