DE9203972U1

DE9203972U1 - Auslöseeinrichtung für Schaltgeräte

Info

Publication number: DE9203972U1
Application number: DE9203972U
Authority: DE
Original assignee: Kloeckner Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1992-03-25
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2002-03-26

Description

Klöckner-Moeller GmbH -1- 0 260 GM

23. Januar 1992

Auslöseeinrichtung für Schaltgeräte

Die Erfindung betrifft eine Auslöseeinrichtung für Schaltgeräte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannt sind Auslöseeinrichtungen für Schaltgeräte, wie Leistungsschalter oder Motorschutzschalter, bestehend aus einem Bimetallstreifen, zwecks ÜberStromauslösung und einer Schnellauslöseeinrichtung oder Kurzschlußauslöser, der ein Magnetjoch, einen auf das Schaltschloß wirkenden Magnetanker und eine stromdurchflossene Erregerwicklung aufweist.

Wegen der bei einem Kurzschluß auftretenden hohen Ströme und der damit verbundenen hohen Kräfte zwischen Magnetanker und Magnet j och ist es bekannt und oft ausreichend, den in eine Richtung stromdurchflossenen Bimetallstreifen durch das Magnetjoch hindurchzuführen und diesen Strom als Erregung für den elektromagnetischen Schnellauslöser zu verwenden, also eine halbe Windung als Erregung vorzusehen.

Auch bekannt ist es, den Bimetallstreifen mit einem parallelen Widerstand, bzw. Shunt, durch das Magnetjoch hindurchzuführen und gleichzeitig als Erregung für den Kurzschlußauslöser zu nutzen, wobei der Strom durch Litzendraht an den Endstellen des Bimetalls herausgeführt ist. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß der Aufbau sehr einfach ist, d.h. es wird keine zusätzliche Erregerwicklung benötigt.

Von Nachteil ist aber die begrenzte Auslöseempfindlichkeit, die durch die geringe Windungszahl ihre Ursache hat.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt, das Magnetjoch durch den Litzendraht mehrfach zu umwickeln, wie in der EP 0 309 383 Al gezeigt und beschrieben ist. Der Vorteil hierbei ist, daß das Erfordernis der Benutzung von Wickelmaschinen wegfällt, weil eine leichte Biegsamkeit von Hand gegeben ist. Ebenfalls wird

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der für die Herstellung von Spulen erforderliche Aufwand verringert.

Bei hohen Fertigungszahlen ist dagegen eine automatisierte Fertigung von Vorteil, die hierdurch nicht möglich ist.

Mit dieser Lösung ist zusätzlich ein Isolierschlauch für die Litze erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Auslöseeinrichtung für Schaltgeräte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, die eine hohe Auslöseempfindlichkeit bei geringem konstruktiven Aufwand aufweist und mit der auch eine automatisierte Fertigung möglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, während in den Ansprüchen 2 bis 8 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.

Durch die Erfindung können separate Spulen oder gewickelte Drähte, wie Litzendrähte, eingespart werden.

Ebenso ist eine automatisierte Fertigung in einfacher Weise möglich.

Von besonderem Vorteil ist es, die Auslösevorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 5 und 7 zu versehen, wodurch der Anschluß des Shuntes besonders günstig wird.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, sollen die Erfindung, weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile näher beschrieben und erläutert werden.

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Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Überstroms- und Schnellauslösers,

Fig. 2 eine Darstellung des Bimetalls,

Fig. 3 eine Seitendarstellung des Schnellauslösers,

Fig. 4 eine Darstellung des Schnellauslösers von oben,

Fig. 5 eine Darstellung der Abwicklung eines Teiles des Magnetjoches,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des in Fig. 5 gezeigten Teiles,

Fig. 7 eine Darstellung der Abwicklung eines weiteren Teiles des MagnetJoches,

Fig. 8 Eine perspektivische Darstellung des in Fig. 7 gezeigten Abschnittes,

Fig. 9 eine Abwicklung des Magnetankers,
Fig. 10 eine Darstellung des Magnetankers,

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung des Shuntes für eine hohe Auslöseempfindlichkeit und

Fig. 12 eine Darstellung des in Fig. 11 gezeigten Shuntes in der Auslöseeinrichtung.

In der Fig. 1 ist die Aulöseeinrichtung, bestehend aus einem Überstromauslöser und einem Schnellauslöser für ein dreiphasiges Schaltgerät dargestellt.
Ein Teil des Auslösestromes fließt direkt in dem Werkstoff eines

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Bimetalles 2, das eine annähernd U-förmige Form aufweist.
Der andere Teil fließt durch einen dem Bimetall 2 parallel geschalteten ebenfalls U-förmigen elektrischen Widerstand, bzw. Shunt 3.

Bei einem Überstrom erwärmt und verformt sich das Bimetall 2 derart, daß dieses eine Auslösebrücke betätigt, die mit dem nicht dargestellten Schaltschloß in Wirkverbindung steht und die Schaltkontakte öffnet.

Der Schnellauslöser besteht aus einem U-förmigen Magnetjoch 5 und einem Magnetanker 6, der ebenfalls auf eine Auslösebrücke 28 greift.

Der Magnetanker 6 ist als Klappanker ausgeführt, wobei die Lagerstelle bodenseitig angeordnet und in dem Magnetjoch 5 und dem Magnetanker 6 integriert ist.

Bei einem hohen Fehlerstrom, beispielsweise einem Kurzschluß, wird der Magnetanker 6 entgegen einer Zugfeder 18 zum Magnetjoch 5 geklappt. Die Auslösefahne 20 ist an dem der Drehachse gegenüberliegendem Ende und auf etwa gleicher Höhe wie die Auslösefahne des Bimetalls 2 angeordnet.

Das Magnetfeld wird durch das stromdurchflossene Bimetall 2 und den Shunt 3 erzeugt. Das Magnetjoch 5 umschließt sowohl einen Schenkel 7 des Bimetalles 2, als auch einen Schenkel 8 des Shuntes 3.

Die anderen Schenkel 9 und 10 des Bimetalls 2 und des Shuntes 3 tragen aber im Gegensatz zum Stand der Technik zur Erhöhung der magnetischen Durchflutung ebenfalls bei. Das Bimetall 2, bzw. Bimetall 2 und Shunt 3, wirken also wie eine Erregerspule.

Die Windungszahl bei den bekannten Auslöseeinrichtungen, die einen einfachen Bimetallstreifen aufweisen, wobei der Strom nur einmal durch das Magnetjoch fließt, ohne daß also durch den zweiten Schenkel 9 bzw. 10 die Durchflutung erhöht wird, beträgt N=O,5. Durch die vorliegende Erfindung wird dagegen die

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Windungszahl in einfacher Weise erhöht und somit eine höhere Magnetkraft erzielt, die wiederum die Ansprechwerte des Schnellauslösers senkt.

Die elektrische Verbindung zwischen den Stromschienen 11 und 12 und dem U-förgigen Bimetall 2 findet in dem U-förmigen Bimetall 2 statt, wobei der Stromfluß durch die Strompfeile i in der Fig. 2 gekennzeichnet sind.

Die Einstellung der Auslöseempfindlichkeit des Schnellauslösers wird mittels eines Einstellknopfes 14 mit einem exzentrisch angeordneten Zapfen erreicht, welcher bei Drehung die Auslösebrücke in Pfeilrichtung X (Fig. 1) verschiebt. Der Luftspalt zwischen Magnetanker 6 und Magnetjoch, der die Auslöseempfindlichkeit bestimmt, wird also hierbei verändert.

Das Magnetjoch 5 besteht aus zwei Teilen 5a und 5b, die in den Figuren 5 bis 7 dargestellt sind.

Beide Teile 5a und 5b werden durch Stanzbiegen als Einzelteile hergestellt und anschließend zu einem Magnetjoch 5 zusammengesetzt.

Beide Teile 5a und 5b weisen U-förmige Bereiche auf, wobei beide Teile an ihren U-Bereichen zusammengesetzt sind, derart, daß das Teil 5a das Teil 5b umgreift.

Dadurch, daß die Bleche der Teile 5a und 5b, im Gegensatz zur Herstellung aus einem Blech, nur die halbe Materialdicke aufweisen sind diese besonders leicht zu stanzen. Die Biegeradien können ebenfalls kleiner ausgeführt werden, als wäre das Magnetjoch 5 aus einem Teil hergestellt.

Wird ein Magnetblech nämlich mit für die Materialdicke zu kleinen Radien verarbeitet, dann tritt eine Rißbildung ein, die Störflüsse verursacht.

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Die den magnetischen Fluß führenden U-Bereiche können mit weiteren aneinandergesetzten U-förmigen Teilen versehen werden, um somit den magnetischen Widerstand weiter zu veringern.
Es können aber auch dünnere Teile 5a und 5b verwendet werden, um durch Kombination mit weiteren U-förmigen Teilen die gewünschte magnetische Durchflutung, je nach Auslösebereich des Schnellauslösers, zu erreichen.

Den einzelnen Teilen 5a und 5b sind Funktionen zugeordnet, die alle mit nur einem Einzelblech kaum realisiert werden können, so weist das erste Teil 5a Stege 15 für die Fixierung in dem Gehäuse auf, bzw. eine Lagerstelle. Das zweite Teil 5b dagegen weist eine integrierte Lagerstelle 16 für den Magnetanker 6 auf.

Weiterhin weist das zweite Teil 5b einen L-förmigen Ausleger 17 auf, der für das Halten einer Zugfeder vorgesehen ist, die an dem Magnetanker 6 wirkt.

Für diese Funktionen, bzw. Funktionsaufnahmen, werden keine weiteren Teile oder Abschnitte im Gehäuse des Schaltgerätes benötigt, wie Lagerstellen für die Feder des Magnetankers und Lagerstellen für den Magnetanker selber, so daß eine Bauteileinsparung eintritt.

Neben der Montage- und Fertigungserleichterung tritt durch die Verwendung zweier Teile 5a und 5b eine Toleranzverbesserung ein.

Durch die Verwendung von zwei Teilen können die Polflächen in einfacher Weise vergrößert werden, was eine erhöhte Magnetkraft zur Folge hat.

Das Magnetjoch kann also modular aufgebaut werden, derart, daß die Magnetbleche bzw. Teile 5a und 5b eine oder maximal zwei Funktionsaufnahmen beinhalten. Hierdurch tritt eine erhebliche Vereinfachung der Fertigung ein.

Unter einer Funktionsaufnahme ist also hier z.B. die Aufnahme einer Feder, die Lagerung des Magnetankers 6 oder die Lagerung

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des Magnetjoches 5 zu verstehen.

Der Magnetanker 6 wird aus einem einzigen Magnetblech gefalzt und zwar derart umgefaltet, daß ein Bereich 19 des Magnetankers eine Verdickung aufweist, d.h. zusammengeklappt ist.

Wie in der Fig. 9 zu erkennen ist, weist das Magnetblech zwei diagonal versetzt angeordnete Abschnitte 20 und 21, wobei der oben angeordnete Abschnitt 21 die auf eine Auslösebrücke 28 wirkende Auslösefahne 20 führt und der unten angeordnete Abschnitt 22 Stege 23 aufweist, die die Lagerstelle für den Magnetanker bilden.

In dem Abschnitt 22 sind ferner Löcher 24 für die Befestigung der Zugfeder 18 vorhanden.

Beide Abschnitte 21 und 22 stehen nach dem Umfalten unmittelbar untereinander, wie in der Fig 10 zu sehen ist.

Durch die Verdickung des Bereiches 19 werden die magnetischen Eigenschaften verbessert, ohne daß zusätzliche Teile benötigt werden. Durch die Verdickung des Bereiches 19 erfolgt also eine Magnetfelderhöhung aufgrund der höheren Durchflutung.
Weiterhin werden Sättigungsgrenzen verschoben, ohne daß zusätzliche Teile benötigt werden, die einen erhöhten Fertigungs-, Montage- und Kostenaufwand bedeuten.

Von Vorteil ist auch die geringere Masse der Abschnitte 21 und 22, die das Trägheitsmoment des Magnetankers 6 herabsetzt.
Eine weitere Herabsetzng des Trägheitsmomentes und Verbesserung der magnetischen Eigenschaften wird durch anschließendes Herunterprägen der Abschnitte 21 und 22 erreicht, wobei die ursprüngliche Form durch nachfolgendes Stanzen erreicht wird.
Die in diesen Abschnitten 21 und 22 erfolgte Massereduzierung verbessert weiterhin das Trägheitsmoment des Magnetankers und

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verrindert den Streufluß.

Durch die geringere Masse kann die Gegenkraft der Feder, die für die Schockfestigkeit von Bedeutung ist, herabgesetzt werden.

Wie in der Fig. 1 zu erkennen ist, ist die Vedickung nur im Bereich des MagnetJoches 5 vorhanden und zwar mit einer Höhe H, die der Höhe H des Magnet Joches entspricht und die in den Figuren 5 und 9 gekennzeichnet ist.

Zusätzlich kann der Bereich 19 durch mehrfaches Umfalten in seiner Dicke weiter erhöht werden, was die magnetischen Eigenschaften weiter verbessert.

Oft wird eine hohe Auslöseempfindlichkeit für den Schnellauslöser gefordert, die mit dem U-förmigen Bimetall und dem Shunt alleine nicht erreicht werden können. Für diesen Fall wird hier vorgeschlagen, den U-förmigen Shunt 3 durch einen schneckenförmig gewickelten aus Lackdraht bestehenden Shunt 25 zu ersetzen, der durch seinen mehrfach um das Magnetjoch gebogenen Windungen als Spule zur Magnetfelderhöhung dient.

Der Shunt 25 ist dem Bimetall 2 elektrisch parallel geschaltet, wobei das außenliegende Anschlußbein 26 des Shunts 25 an der Flachseite des Bimetalls 2 angeschlossen ist, wie in der Fig. 2 durch das Bezugszeichen 27 angedeutet ist und das innenliegende Anschlußbein 28 an der Schmalseite des Schenkels 9 des Bimetalls 2 und zwischen den beiden Schenkeln 7 und 9 angeschlossen ist.

Hierbei wird in einfacher Weise eine Erhöhung der Durchflutung erreicht, ohne daß separate Spulen oder dergleichen erforderlich sind.

Der Shunt 25 bildet den geforderten elektrischen Widerstand nach, einmal durch den verwendeten Werkstoff, bzw. Leitfähigkeit des Werkstoffes oder auch durch die Länge, bzw. Windungszahl.

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Der umwickelte Shunt 25 dient auch als Spule, wenn das Schaltgerät nur eine Schnellauslösung, also ohne Bimetall, aufweisen soll.

Claims

Klöckner-Moeller GmbH -10- 0260 GM 23. Januar 1992 Schutzansprüche

1. Auslöseeinrichtung für Schaltgeräte mit einem thermischen Überstromauslöser, der mindestens ein Bimetall aufweist, wobei die Auslöseeinrichtung einen elektromagnetischen Schnellauslöser aufweist, bestehend aus mindestens einem Magnetjoch und mindestens einem Magnetanker, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Magnetjoch (5) umwickelter Shunt (25) dem Bimetall elektrisch parallelgeschaltet ist, wobei durch die Wicklung des Shuntes (25) eine Spulenwirkung erreicht wird.

2. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Shunt (25) aus einem isolierten Leiter besteht.

3. Auslöseeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Shunt (25) aus Lackdraht besteht.

4. Auslöseeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Shunt (25) spiral- oder schneckenförmig gewickelt ist.

5. Auslöseeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetall (2) U-förmig ist, daß das Magnetjoch (5) einen Schenkel (7) des Bimetalls (2) umschließt und daß der andere Schenkel (9) des Bimetalls (2) außerhalb des MagnetJoches (5) vorbeigeführt wird, wobei dieser zur Erhöhung der magnetischen Durchflutung im Magnetjoch (5) beiträgt.

6. Auslöseeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das außenliegende Anschlußbein (26) des Shunts (25) an der Flachseite des Bimetalls (2) angeschlossen ist und das innenliegende Anschlußbein (28) an der Schmalseite des Schenkels (9) des Bimetalls (2) zwischen den beiden Schenkeln (7) und (9) angeschlossen ist.

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7. Auslöseeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Shunt (25) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.

8. Auslöseeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetalle (2) der einzelnen Phasen an ihren Flachseiten parallel angeordnet sind.