EP1777722A2 - Magnetic system for a trip device. - Google Patents

Magnetic system for a trip device. Download PDF

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EP1777722A2
EP1777722A2 EP06121288A EP06121288A EP1777722A2 EP 1777722 A2 EP1777722 A2 EP 1777722A2 EP 06121288 A EP06121288 A EP 06121288A EP 06121288 A EP06121288 A EP 06121288A EP 1777722 A2 EP1777722 A2 EP 1777722A2
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EP
European Patent Office
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magnetic
magnet
armature
pole
release
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06121288A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1777722A3 (en
Inventor
Maximilian Kellner
Johann Herrmann
Gerald NÖRL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1777722A2 publication Critical patent/EP1777722A2/en
Publication of EP1777722A3 publication Critical patent/EP1777722A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/32—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part
    • H01H71/321—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements
    • H01H71/323—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements with rotatable armature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
    • H01H50/24—Parts rotatable or rockable outside coil
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    • H01H51/22—Polarised relays
    • H01H51/2236—Polarised relays comprising pivotable armature, pivoting at extremity or bending point of armature

Definitions

  • the invention relates to a magnetic system of a magnetic release
  • a magnet system of the aforementioned type is part of a magnetic release, which is used for example in a residual current circuit breaker or in a residual current circuit breaker.
  • all current-carrying conductors including the neutral conductor, are routed through a summation current transformer.
  • the conductors form the input winding of the converter.
  • error-free operation ie in a fault current that does not occur, the sum of the inflowing and outflowing streams is the same size, so that cancel the magnetic fields of the conductors.
  • this equilibrium is disturbed because part of the current, namely the fault current, flows through a protective conductor and thus across the earth.
  • a voltage is then induced, which feeds an electrical trip coil.
  • the trip coil triggers a tripping function, by which a downstream switching mechanism of a switching device is actuated to ultimately switch its electrical contacts and thus to effect a circuit interruption or a network separation.
  • From the EP 0 786 789 A2 is a yoke for a usable in a residual current circuit breaker magnet with a yoke and a movable armature containing magnetic circuit determined.
  • the yoke contains two mutually spaced Polbleche, which are held together by a connecting element.
  • the pole plates are each bent at one end z-shaped, so that a U-shaped yoke end is given, which serves to receive a permanent magnet.
  • the pole plates on two mutually offset and magnetically isolated pole faces as a support for an anchor.
  • the permanent magnet is positively connected at least one of the two pole plates by means of at least one weld, so that the use of additional retaining means is avoidable;
  • the rigid fixation on the one hand a disturbance-free up or demagnetization take place and on the other hand, the vibration sensitivity improves.
  • the bearing element with the two pole plates is positively connected by means of at least one welding point, which can be applied for example by a laser with a high processing speed at the lowest heat affected zones and thus minimal delay;
  • the disc-shaped structure of the magnet system, in particular with the spaced pole plates a wide edition, which contributes to easy positioning of the bearing element and dimensional stability in a laser-induced heat input.
  • a guide means is arranged on the bearing element, which forms together with the bearing element a leading edge for the trigger anchor, so that in conjunction with a hinged armature a simple pivot bearing is formed.
  • the guide means with the two pole plates is positively connected by means of at least one welding point, so that using a laser, for example, a low distortion material insertion can be made.
  • the guide means is equipped with a Anlenkungsschenkel for the articulation of an energy storage, whereby with only a single and one-piece component, a dual function, namely bearing point and spring retainer, can be realized.
  • a dual function namely bearing point and spring retainer
  • the magnet system is part of a magnetic release having a triggering element, in particular plunger, which can be acted upon by the trigger armature with kinetic energy, so that can be passed on the trigger pulse within the trigger-effect chain in a simple manner and with simple means.
  • the trigger element is guided in the housing of the magnetic release, whereby the existing housing material can be used for an additional function.
  • the 1 shows a magnet system 1, which has a first and a second soft-magnetic magnet legs 2, 3.
  • the two magnet legs 2, 3 form a magnetic yoke 4, which is equipped with a pole face 2.1 of the one magnet arm 2 and with a pole face 3.1 of the further magnet arm 3.
  • the two magnet legs 2, 3 are in this case magnetically isolated from one another by an air gap 5 or else by a diaphragm, in particular by a thin separating foil, in order to avoid a magnetic shunt across the so-called minor gap.
  • the one magnetic leg 2 in this case has a shape in which its free end 2.2 is arranged horizontally according to FIG 3 and is tapered in height. At right angles to a Pol vomarm 2.3 is provided at the end of which a pole face is 2.1.
  • the other end of the magnetic leg 2 extends into an assembly according to FIG. 3.
  • the second magnetic leg 3 has at its free end a vertically extending pole face arm 3.3, which extends through a U-shaped recess 6 from the remaining magnet leg 3 is discontinued.
  • the pole face arm 3.3 of the further magnet leg 3 serves to receive a field-mounted exciter coil 7 according to FIG.
  • the two magnet legs 2, 3 are connected at their respective outer edges to the pole plate 9, 10 arranged thereon via a weld 13.1 according to FIG. At least one pole plate 9 is also connected to the permanent magnet 8 via a weld 13.2.
  • the two magnet legs 2, 3 can be connected via a weld 13.3mit each other; This is the case in particular when, instead of a release film, only air is provided as an insulator between the magnet legs 2, 3.
  • the soft magnetic bearing element 11 is connected to the two spaced pole plates 9, 10 at their end faces via at least one weld in each case, so that a rigid assembly is formed while avoiding a magnetic short circuit.
  • a surface treatment, in particular a grinding process, of the two pole faces 2.1, 3.1 together with the exposed surface 11.1 of the bearing element 11 can now take place, whereby a very flat bearing surface with maximum flatness for a precise bearing of a trigger armature 12 according to FIG arises.
  • a guide means 14 can then be arranged without gaps on the bearing element 11, which is fastened via a respective weld 13.4 to the pole plates 9, 10.
  • the guide means 14 is designed as a non-magnetic stamped and bent part, so that a magnetic short circuit can be avoided.
  • the guide means 14 in this case comprises the bearing element 11 at the two end faces thereof and at the side facing away from the pole faces 2.1, 3.1, whereby a leading edge 15 or bearing for a wedge-shaped end 16 of a hinged armature according to FIG.
  • the stainless stamped-bent part also has a bent leg 17 for spring suspension, which projects into the region of the permanent magnet 8, the free end, however, is located approximately at the height of the bearing element 11.
  • FIG. 4 shows a magnetic release 18, which is constructed of planar and disc-shaped components and is also called a tripping relay, which has the magnet system 1 according to FIG. 1 and the hinged armature 12 movably mounted on the leading edge 15 according to FIG.
  • the hinged armature 12 is in turn equipped with a holder 19 for a spring 20.
  • the on the holder 19 - also called anchor holder - suspended in the prestressed state spring 20 is mounted on its other side to the holding leg 17 of the guide means 14.
  • the magnet system 1 together with the hinged armature 12 forms a magnetic circuit.
  • the magnetic circuit is fed by the permanent magnet 8 in its magnetically adjusted state.
  • the magnetic circuit can be influenced in such a way by the exciting coil 7 counteracting this, that the lifting force of the mechanical energy store 20 acting on the triggering armature 12 is opposite to the locking force of the magnetic coil Circle prevails and a sudden pivotal movement of the hinged armature 12 takes place in an open position.
  • a release element 22 guided in the housing 21 of the magnetic release 18, in particular plunger is moved in the release direction 23, whereby then, for example, a release lever of a switch lock of a protective switching device is acted upon.
  • the energy released in the process ultimately serves to open electrical contacts.
  • the plunger 22 and a rotatable trip shaft are driven.
  • the excitation coil 7 is fed by a fault current, which is detected by means of a protective switching device, such as residual current circuit breaker in conjunction with its summation current transformer.
  • a magnetic system 1 of a magnetic release 18 which is characterized in the wake of the joining process for connecting the magnet system components by dimensional stability, it is provided to use two magnet legs 2, 3 spaced apart and each having a pole face 2.1, 3.1, which is a magnetic yoke 4 for receiving an attachable excitation coil 7, wherein on the front side of the yoke 4, a permanent magnet 8 is arranged, which is bordered by separate, opposing and adjacent to the magnetic legs 2, 3 pole plates 9, 10, wherein a bearing element 11 at the two Polplatten 9, 10 at the height of the two pole faces 2.1, 3.1 is fixed in such a way that a flat support for a can be arranged on trigger armature 12 is given.
  • the magnetic release 18 is able to form a magnetic circuit, which is characterized by a low electrical Ausletteschein intricate. This is due to the design and construction of the magnet system 1, in which the positioning of the permanent magnet 8, the coupling of the magnetic flux over the pole plates 9, 10 and the utilization of soft magnetic Material properties of the magnet legs 2, 3 is optimized.
  • the so-called fail-safe function can be ensured in which an increase in the armature air gap between tripping armature 12 and the pole faces 2.1, 3.1, for example Dirt particles, leads to a reduction of the tripping current, whereby the prescribed tripping limits of a residual current circuit breaker are not exceeded, but rather a premature tripping occurs.

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Abstract

A magnetic system comprises a magnetic shank (2) with a pole face (2.1) magnetically isolated from a second magnetic shank (3) and pole face (3.1) that together form a magnetic yoke (4) holding an exciter coil. There is a permanent magnet (8) on the end of the yoke comprises separate pole plates (9,10) and a bearing fixed at the height of the pole surface to form a planar bearing for a release armature. An independent claim is also included for a faulty or different current protection switch comprising the above.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetsystem eines MagnetauslösersThe invention relates to a magnetic system of a magnetic release

Ein Magnetsystem der vorgenannten Art ist Teil eines Magnetauslösers, der beispielsweise in einem Fehlerstromschutzschalter oder auch in einem Differenzstromschutzschalter zum Einsatz kommt. Im Falle des Fehlerstromschutzschalters sind alle stromführenden Leiter, auch der Neutralleiter, durch einen Summenstromwandler geführt. Die Leiter bilden die Eingangswicklung des Wandlers. Bei fehlerfreiem Betrieb, also bei einem nicht auftretenden Fehlerstrom, ist die Summe der zufließenden und der abfließenden Ströme gleich groß, so dass sich die magnetischen Felder der Leiter aufheben. Bei Auftreten eines Fehlers, beispielsweise bei einem Kurzschluss, wird dieses Gleichgewicht gestört, da ein Teil des Stromes, nämlich der Fehlerstrom, über einen Schutzleiter und somit über die Erde abfließt. In einer Ausgangswicklung des Summenstromwandlers wird daraufhin eine Spannung induziert, die eine elektrische Auslösespule speist. Die Auslösespule löst eine Auslösefunktion aus, durch die ein nachgeordnetes Schaltschloss eines Schaltgerätes betätigt wird, um letztlich dessen elektrische Kontakte zu schalten und damit eine Stromkreisunterbrechung bzw. eine Netztrennung zu bewirken.A magnet system of the aforementioned type is part of a magnetic release, which is used for example in a residual current circuit breaker or in a residual current circuit breaker. In the case of the residual current circuit breaker, all current-carrying conductors, including the neutral conductor, are routed through a summation current transformer. The conductors form the input winding of the converter. In error-free operation, ie in a fault current that does not occur, the sum of the inflowing and outflowing streams is the same size, so that cancel the magnetic fields of the conductors. When a fault occurs, for example in the event of a short circuit, this equilibrium is disturbed because part of the current, namely the fault current, flows through a protective conductor and thus across the earth. In an output winding of the summation current transformer, a voltage is then induced, which feeds an electrical trip coil. The trip coil triggers a tripping function, by which a downstream switching mechanism of a switching device is actuated to ultimately switch its electrical contacts and thus to effect a circuit interruption or a network separation.

Aus der EP 0 786 789 A2 ist ein Joch für einen in einem Fehlerstrom-Schutzschalter einsetzbaren Magnetauslöser mit einem das Joch und einen beweglichen Anker enthaltenden magnetischen Kreis bestimmt. Das Joch enthält dabei zwei zueinander beabstandete Polbleche, die durch ein Verbindungselement zusammengehalten sind. Die Polbleche sind jeweils an einem Ende z-förmig gekröpft, so dass ein U-förmiges Jochende gegeben ist, das zur Aufnahme eines Permanentmagneten dient. Weiterhin weisen die Polbleche zwei zueinander versetzte und magnetisch isolierte Polflächen als Auflage für einen Anker auf.From the EP 0 786 789 A2 is a yoke for a usable in a residual current circuit breaker magnet with a yoke and a movable armature containing magnetic circuit determined. The yoke contains two mutually spaced Polbleche, which are held together by a connecting element. The pole plates are each bent at one end z-shaped, so that a U-shaped yoke end is given, which serves to receive a permanent magnet. Furthermore, the pole plates on two mutually offset and magnetically isolated pole faces as a support for an anchor.

Es ist die Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Magnetsystem zu schaffen, das sich im Nachgang an den Fügeprozess zur Verbindung der Magnetsystem-Komponenten durch Formstabilität auszeichnet.It is the object of the present invention to provide a magnet system which is characterized by dimensional stability in the wake of the joining process for connecting the magnet system components.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The object is achieved by the features of claim 1; advantageous embodiments are the subject of further claims.

Durch den mehrschichtigen Aufbau des Magnetsystems, bei dem zum einen neben einem ersten Magnetschenkel ein weiterer, jedoch dazu beabstandeter Magnetschenkel zur Bildung eines Magnetjochs sowie zum anderen separate und einander gegenüberliegende Polplatten zur Einfassung und Überlappung eines Dauermagneten einerseits und von Endteilen der Magnetschenkel anderseits vorgesehen sind, entsteht in Verbindung mit dem an den beiden distanzierten Polplatten fixierten Lagerelement eine Baueinheit mit einer überragenden Formstabilität und einer hohen Festigkeit, die hinsichtlich verschiedener Fügeverfahren, insbesondere Schweiß- oder Klebeverfahren, äußerst verzugsfest, formsteif und torsionsresistent ist.Due to the multilayer structure of the magnet system, in addition to a first magnet leg another, but spaced magnet legs to form a yoke and the other separate and opposite pole plates for enclosing and overlapping a permanent magnet on the one hand and end portions of the magnet legs on the other hand are provided arises in conjunction with the fixed to the two spaced pole plates bearing element a structural unit with an outstanding dimensional stability and high strength, which is extremely distortion-resistant, dimensionally stable and torsion resistant in terms of various joining methods, in particular welding or bonding process.

Mit Vorteil ist der Dauermagnet zumindest mit einer der beiden Polplatten formschlüssig mittels wenigstens einer Schweißstelle verbunden, so dass der Einsatz zusätzlicher Haltemittel vermeidbar ist; zudem kann auf Grund der starren Fixierung einerseits eine störeinflussfreie Auf- oder Abmagnetisierung stattfinden und andererseits verbessert sich die Erschütterungsempfindlichkeit.Advantageously, the permanent magnet is positively connected at least one of the two pole plates by means of at least one weld, so that the use of additional retaining means is avoidable; In addition, due to the rigid fixation on the one hand, a disturbance-free up or demagnetization take place and on the other hand, the vibration sensitivity improves.

Vorteilhafterweise ist das Lagerelement mit den beiden Polplatten formschlüssig mittels wenigstens jeweils einer Schweißstelle verbunden, die beispielsweise durch einen Laser mit einer hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit bei geringsten Wärmeeinflusszonen und somit minimalem Verzug aufbringbar sind; zudem bewirkt der scheibenförmige Aufbau des Magnetsystem, insbesondere mit den beabstandeten Polplatten, eine breite Auflage, die zur einfachen Positionierung des Lagerelements und zur Formstabilität bei einer laserbedingten Wärmeeinleitung beiträgt.Advantageously, the bearing element with the two pole plates is positively connected by means of at least one welding point, which can be applied for example by a laser with a high processing speed at the lowest heat affected zones and thus minimal delay; In addition, the disc-shaped structure of the magnet system, in particular with the spaced pole plates, a wide edition, which contributes to easy positioning of the bearing element and dimensional stability in a laser-induced heat input.

In einer weiteren Ausführungsform ist an dem Lagerelement ein Führungsmittel angeordnet, das zusammen mit dem Lagerelement eine Führungskante für den Auslöseanker bildet, so dass in Verbindung mit einem Klappanker ein einfaches Drehlager entsteht.In a further embodiment, a guide means is arranged on the bearing element, which forms together with the bearing element a leading edge for the trigger anchor, so that in conjunction with a hinged armature a simple pivot bearing is formed.

Mit Vorteil ist das Führungsmittel mit den beiden Polplatten formschlüssig mittels wenigstens jeweils einer Schweißstelle verbunden, so dass unter Einsatz beispielsweise eines Lasers eine verzugsarme Materialfügung vorgenommen werden kann.Advantageously, the guide means with the two pole plates is positively connected by means of at least one welding point, so that using a laser, for example, a low distortion material insertion can be made.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Führungsmittel mit einem Anlenkungsschenkel zur Anlenkung eines Energiespeichers ausgerüstet, wodurch mit nur einer einzigen und einstückigen Komponente eine Doppelfunktion, nämlich Lagerstelle und Federaufnahme, realisierbar ist. Gleiches gilt für den Auslöseanker, der ein Anlenkungsmittel zur Anlenkung des Energiespeichers aufweist.In a further embodiment, the guide means is equipped with a Anlenkungsschenkel for the articulation of an energy storage, whereby with only a single and one-piece component, a dual function, namely bearing point and spring retainer, can be realized. The same applies to the trip anchor, which has a coupling means for coupling the energy storage.

Vorteilhafterweise ist das Magnetsystem Teil eines Magnetauslösers, der ein Auslöseelement, insbesondere Stößel, das von dem Auslöseanker mit Bewegungsenergie beaufschlagbar ist, aufweist, so dass auf einfache Weise und mit einfachen Mitteln der Auslöseimpuls innerhalb der Auslöse-Wirkkette weitergegeben werden kann.Advantageously, the magnet system is part of a magnetic release having a triggering element, in particular plunger, which can be acted upon by the trigger armature with kinetic energy, so that can be passed on the trigger pulse within the trigger-effect chain in a simple manner and with simple means.

In einer anderen Ausführungsform ist das Auslöseelement in dem Gehäuse des Magnetauslösers geführt, wodurch das bestehende Gehäusematerial für eine zusätzliche Funktion einsetzbar ist.In another embodiment, the trigger element is guided in the housing of the magnetic release, whereby the existing housing material can be used for an additional function.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass insoweit eine Beschränkung der Erfindung erfolgt; darin zeigen:

FIG 1
ein Magnetsystem gemäß Anspruch 1 in einer perspektivischen Darstellung;
FIG 2,3
das Magnetsystem nach FIG 1 ohne Lagerstelle des Klappankers in unterschiedlichen perspektivischen Darstellungen; und
FIG 4
einen Magnetauslöser mit einem Magnetsystem nach Anspruch 1 in einer perspektivischen Darstellung.
The invention and advantageous embodiments according to the features of the other claims are explained in more detail below with reference to embodiments illustrated in the drawings, without in that regard limiting the invention; show in it:
FIG. 1
a magnet system according to claim 1 in a perspective view;
FIG 2.3
the magnetic system according to FIG 1 without bearing point of the hinged armature in different perspective views; and
FIG. 4
a magnetic release with a magnetic system according to claim 1 in a perspective view.

In FIG 1 ist ein Magnetsystem 1 gezeigt, das einen ersten und einen zweiten weichmagnetischen Magnetschenkel 2;3 aufweist. Die beiden Magnetschenkel 2;3 bilden ein Magnetjoch 4, das mit einer Polfläche 2.1 des einen Magnetschenkels 2 und mit einer Polfläche 3.1 des weiteren Magnetschenkels 3 ausgerüstet ist. Die beiden Magnetschenkel 2;3 sind hierbei durch einen Luftspalt 5 oder auch durch ein Diaphragma, insbesondere durch eine dünne Trennfolie, voneinander magnetisch isoliert, um einen magnetischen Nebenschluss über den so genannten Nebenschlussspalt zu vermeiden. Der eine Magnetschenkel 2 weist dabei eine Form auf, bei der sein freies Ende 2.2 gemäß FIG 3 horizontal angeordnet und in seiner Höhe verjüngt ist. Im rechten Winkel dazu ist ein Polflächenarm 2.3 vorgesehen, an dessen Ende sich die eine Polfläche 2.1 befindet. Im Anschluss daran erstreckt sich das andere Ende des Magnetschenkels 2 bis in eine Baugruppe gemäß FIG 3. Der zweite Magnetschenkel 3 weist im Gegensatz dazu an seinem freien Ende einen vertikal verlaufenden Polflächenarm 3.3 auf, der durch eine U-förmige Aussparung 6 von dem restlichen Magnetschenkel 3 abgesetzt ist. Der Polflächenarm 3.3 des weiteren Magnetschenkels 3 dient dazu, eine darauf aufsteckbare Erregerspule 7 gemäß FIG 4 aufzunehmen.1 shows a magnet system 1, which has a first and a second soft-magnetic magnet legs 2, 3. The two magnet legs 2, 3 form a magnetic yoke 4, which is equipped with a pole face 2.1 of the one magnet arm 2 and with a pole face 3.1 of the further magnet arm 3. The two magnet legs 2, 3 are in this case magnetically isolated from one another by an air gap 5 or else by a diaphragm, in particular by a thin separating foil, in order to avoid a magnetic shunt across the so-called minor gap. The one magnetic leg 2 in this case has a shape in which its free end 2.2 is arranged horizontally according to FIG 3 and is tapered in height. At right angles to a Polflächenarm 2.3 is provided at the end of which a pole face is 2.1. Following this, the other end of the magnetic leg 2 extends into an assembly according to FIG. 3. In contrast, the second magnetic leg 3 has at its free end a vertically extending pole face arm 3.3, which extends through a U-shaped recess 6 from the remaining magnet leg 3 is discontinued. The pole face arm 3.3 of the further magnet leg 3 serves to receive a field-mounted exciter coil 7 according to FIG.

An der Stirnseite 4.1 des Magnetjochs 4 gemäß FIG 2 ist in dessen Längsachse ein quaderförmiger Dauermagnet 8 angeordnet, der durch baulich separate, einander gegenüberstehende und an den Magnetschenkeln 2;3 zur Weiterleitung des magnetischen Flusses anliegende Polplatten 9;10, vorzugsweise aus Stahl nach EN10139 (DC01 - DC06), eingefasst ist. An den oberen Stirnseiten 9.1;10.1 der beiden distanzierten Polplatten 9;10 ist ein quaderförmiges, magnetisch schlecht leitendes Lagerelement 11, insbesondere aus CrNi-Stahl, auf Höhe der beiden Polflächen 9;10 derart befestigt, dass eine ebene Auflage für einen darauf anordbaren Auslöseanker 12 gegeben ist. Das Lagerelement 11 kann dabei auf einer besonders breiten Auflage zur Stabilisierung und Versteifung des Magnetsystems 1 platziert werden. Die beiden Magnetschenkel 2;3 sind an ihren jeweiligen Außenkanten mit der entsprechend daran angeordneten Polplatte 9;10 über eine Schweißstelle 13.1 gemäß FIG 2 verbunden. Zumindest die eine Polplatte 9 ist darüber hinaus mit dem Dauermagneten 8 über eine Schweißstelle 13.2 verbunden. Auch die beiden Magnetschenkel 2;3 können über eine Schweißstelle 13.3miteinander verbunden sein; dies ist insbesondere dann der Fall, wenn an Stelle einer Trennfolie lediglich Luft als Isolator zwischen den Magnetschenkeln 2;3 vorgesehen ist. Zudem ist das weichmagnetische Lagerelement 11 mit den beiden beabstandeten Polplatten 9;10 an deren Stirnseiten über zumindest jeweils eine Schweißstelle verbunden, so dass eine steife Baueinheit unter Vermeidung eines magnetischen Kurzschlusses entsteht.On the front side 4.1 of the magnetic yoke 4 according to FIG 2 in the longitudinal axis of a parallelepiped permanent magnet 8 is arranged, which by structurally separate, opposing and on the magnetic legs 2, 3 for forwarding the magnetic River fitting pole plates 9, 10, preferably made of steel according to EN10139 (DC01 - DC06), is enclosed. At the upper end faces 9.1, 10.1 of the two spaced pole plates 9, 10 is a cuboid, magnetically poorly conductive bearing element 11, in particular made of stainless steel, at the height of the two pole faces 9, 10 fixed such that a flat support for a tripping anchor can be arranged thereon 12 is given. The bearing element 11 can be placed on a particularly wide support for stabilizing and stiffening the magnet system 1. The two magnet legs 2, 3 are connected at their respective outer edges to the pole plate 9, 10 arranged thereon via a weld 13.1 according to FIG. At least one pole plate 9 is also connected to the permanent magnet 8 via a weld 13.2. The two magnet legs 2, 3 can be connected via a weld 13.3mit each other; This is the case in particular when, instead of a release film, only air is provided as an insulator between the magnet legs 2, 3. In addition, the soft magnetic bearing element 11 is connected to the two spaced pole plates 9, 10 at their end faces via at least one weld in each case, so that a rigid assembly is formed while avoiding a magnetic short circuit.

Nach der Durchführung der einzelnen Fügeschritte kann nun eine Oberflächenbehandlung, insbesondere ein Schleifprozess, der beiden Polflächen 2.1;3.1 zusammen mit der exponierten Oberfläche 11.1 des Lagerelements 11 erfolgen, wodurch eine sehr plane Auflagefläche mit höchster Ebenheit für eine präzise Lagerstelle eines Auslöseankers 12 gemäß FIG 4 entsteht. In der Folge kann dann ein Führungsmittel 14 an dem Lagerelement 11 spaltfrei angeordnet werden, das über jeweils eine Schweißstelle 13.4 an den Polplatten 9;10 befestigt ist. Das Führungsmittel 14 ist als nichtmagnetisches Stanz-Biege-Teil ausgeführt, so dass ein magnetischer Kurzschluss vermieden werden kann. Der zuletzt genannte Schweißvorgang darf jedoch keinen Verzug des Magnetsystems 1 bedingen, da die Auflagefläche 2.1;3.2;11.1 für den Auslöseanker bereits oberflächenbehandelt ist und ein Materialverzug um wenige µm die Funktionsweise des Auslösesystems ungünstig beeinflussen kann. Verhindert wird besagter Materialverzug durch die vorgenannte steife Baueinheit.After carrying out the individual joining steps, a surface treatment, in particular a grinding process, of the two pole faces 2.1, 3.1 together with the exposed surface 11.1 of the bearing element 11 can now take place, whereby a very flat bearing surface with maximum flatness for a precise bearing of a trigger armature 12 according to FIG arises. As a result, a guide means 14 can then be arranged without gaps on the bearing element 11, which is fastened via a respective weld 13.4 to the pole plates 9, 10. The guide means 14 is designed as a non-magnetic stamped and bent part, so that a magnetic short circuit can be avoided. However, the latter welding operation must not cause any distortion of the magnet system 1, since the support surface 2.1, 3.2, 11.1 already surface-treated for the trip anchor is and a material distortion by a few microns can affect the operation of the release system unfavorable. Prevented is said material distortion by the aforementioned rigid unit.

Das Führungsmittel 14 umfasst hierbei das Lagerelement 11 an dessen beiden Stirnflächen und an der den Polflächen 2.1;3.1 abgewandten Seite, wodurch eine Führungskante 15 bzw. Lagerstelle für ein keilförmiges Ende 16 eines Klappankers gemäß FIG 4 entsteht. Das rostfreie Stanz-Biege-Teil weist zudem einen gebogenen Schenkel 17 zur Federeinhängung auf, der bis in den Bereich des Dauermagneten 8 ragt, dessen freies Ende sich jedoch in etwa auf Höhe des Lagerelements 11 befindet.The guide means 14 in this case comprises the bearing element 11 at the two end faces thereof and at the side facing away from the pole faces 2.1, 3.1, whereby a leading edge 15 or bearing for a wedge-shaped end 16 of a hinged armature according to FIG. The stainless stamped-bent part also has a bent leg 17 for spring suspension, which projects into the region of the permanent magnet 8, the free end, however, is located approximately at the height of the bearing element 11.

In FIG 2 und 3 ist jeweils das Magnetsystem 1 mit dem durch die beiden Magnetschenkel 2;3 gebildeten Magnetjoch 4, dem Dauermagneten und den beiden Polplatten 9;10 gemäß FIG 1 in unterschiedlichen räumlichen Darstellung gezeigt; hierbei sind die Positionen der Schweißstellen 13.1;13.2;13.3 durch punktförmige Markierungen angedeutet.2 and 3 each show the magnetic system 1 with the magnetic yoke 4 formed by the two magnet legs 2, 3, the permanent magnet and the two pole plates 9, 10 in different spatial representation; In this case, the positions of the welds 13.1, 13.2, 13.3 are indicated by dot-shaped markings.

In FIG 4 ist ein aus ebenen und scheibenförmigen Komponenten aufgebauter Magnetauslöser 18 - auch Auslöserelais genannt - gezeigt, der das Magnetsystem 1 nach FIG 1 und den an der Führungskante 15 nach FIG 1 beweglich gelagerten Klappanker 12 aufweist. Der Klappanker 12 ist seinerseits mit einer Halterung 19 für eine Feder 20 bestückt. Die an der Halterung 19 - auch Ankerhalter genannt - in vorgespanntem Zustand eingehängte Feder 20 ist an ihrer anderen Seite an dem Halteschenkel 17 des Führungsmittels 14 montiert. Das Magnetsystem 1 bildet zusammen mit dem Klappanker 12 einen magnetischen Kreis. Der magnetische Kreis wird durch den Dauermagneten 8 in seinem magnetisch eingestellten Zustand gespeist.FIG. 4 shows a magnetic release 18, which is constructed of planar and disc-shaped components and is also called a tripping relay, which has the magnet system 1 according to FIG. 1 and the hinged armature 12 movably mounted on the leading edge 15 according to FIG. The hinged armature 12 is in turn equipped with a holder 19 for a spring 20. The on the holder 19 - also called anchor holder - suspended in the prestressed state spring 20 is mounted on its other side to the holding leg 17 of the guide means 14. The magnet system 1 together with the hinged armature 12 forms a magnetic circuit. The magnetic circuit is fed by the permanent magnet 8 in its magnetically adjusted state.

Der magnetische Kreis ist durch die diesem entgegenwirkende Erregerspule 7 derart beeinflussbar, dass die auf den Auslöseanker 12 einwirkende Abhebekraft des mechanischen Energiespeichers 20 gegenüber der Zuhaltekraft des magnetischen Kreises überwiegt und eine schlagartige Schwenkbewegung des Klappankers 12 in eine Öffnungsstellung erfolgt. Durch die Schwenkbewegung wird ein in dem Gehäuse 21 des Magnetauslösers 18 geführtes Auslöseelement 22, insbesondere Stößel, in Auslöserichtung 23 bewegt, wodurch dann beispielsweise ein Auslösehebel eines Schaltschlosses eines Schutzschaltgerätes beaufschlagt wird. Die hierbei freigesetzte Energie dient schließlich zur Öffnung elektrischer Kontakte. Optional kann an Stelle des Stößels 22 auch eine drehbare Auslösewelle angetrieben werden. Gespeist wird die Erregerspule 7 durch einen Fehlerstrom, der mittels eines Schutzschaltgerätes, beispielsweise Fehlerstromschutzschalters in Verbindung mit seinem Summenstromwandler, detektiert wird.The magnetic circuit can be influenced in such a way by the exciting coil 7 counteracting this, that the lifting force of the mechanical energy store 20 acting on the triggering armature 12 is opposite to the locking force of the magnetic coil Circle prevails and a sudden pivotal movement of the hinged armature 12 takes place in an open position. As a result of the pivoting movement, a release element 22 guided in the housing 21 of the magnetic release 18, in particular plunger, is moved in the release direction 23, whereby then, for example, a release lever of a switch lock of a protective switching device is acted upon. The energy released in the process ultimately serves to open electrical contacts. Optionally, in place of the plunger 22 and a rotatable trip shaft are driven. The excitation coil 7 is fed by a fault current, which is detected by means of a protective switching device, such as residual current circuit breaker in conjunction with its summation current transformer.

Die zuvor erläuterte Erfindung kann wie folgt zusammengefasst werden:The invention explained above can be summarized as follows:

Um ein Magnetsystem 1 eines Magnetauslösers 18 zu schaffen, das sich im Nachgang an den Fügeprozess zur Verbindung der Magnetsystem-Komponenten durch Formstabilität auszeichnet, ist vorgesehen, zwei zueinander beabstandete und jeweils eine Polfläche 2.1;3.1 aufweisende Magnetschenkel 2;3 einzusetzen, die ein Magnetjoch 4 zur Aufnahme einer aufsteckbaren Erregerspule 7 bilden, wobei an der Stirnseite des Magnetjochs 4 ein Dauermagnet 8 angeordnet ist, der durch separate, einander gegenüberstehende und an den Magnetschenkeln 2;3 anliegende Polplatten 9;10 eingefasst ist, wobei ein Lagerelement 11 an den beiden Polplatten 9;10 auf Höhe der beiden Polflächen 2.1;3.1 derart befestigt ist, dass eine ebene Auflage für einen darauf anordbaren Auslöseanker 12 gegeben ist.In order to provide a magnetic system 1 of a magnetic release 18, which is characterized in the wake of the joining process for connecting the magnet system components by dimensional stability, it is provided to use two magnet legs 2, 3 spaced apart and each having a pole face 2.1, 3.1, which is a magnetic yoke 4 for receiving an attachable excitation coil 7, wherein on the front side of the yoke 4, a permanent magnet 8 is arranged, which is bordered by separate, opposing and adjacent to the magnetic legs 2, 3 pole plates 9, 10, wherein a bearing element 11 at the two Polplatten 9, 10 at the height of the two pole faces 2.1, 3.1 is fixed in such a way that a flat support for a can be arranged on trigger armature 12 is given.

Bedingt durch das Magnetsystem 1 ist der Magnetauslöser 18 in der Lage, einen magnetischen Kreis zu bilden, der sich durch eine geringe elektrische Auslösescheinleistung auszeichnet. Dies ist zurückzuführen auf die Gestaltung und den Aufbau des Magnetsystems 1, bei dem die Positionierung des Permanentmagneten 8, die Einkopplung des magnetischen Flusses über die Polplatten 9;10 sowie die Ausnutzung der weichmagnetischen Werkstoffeigenschaften der Magnetschenkel 2;3 optimiert ist. Daraus resultiert zum einen durch die verbesserte Erschütterungsempfindlichkeit eine Verkleinerung des Streubereichs des Auslösewertes des Magnetauslösers 18 und zum anderen kann die so genannte Fail-Safe-Funktion gewährleistet werden, bei der eine Vergrößerung des Ankerluftspalts zwischen Auslöseanker 12 und den Polflächen 2.1;3.1, beispielsweise durch Schmutzpartikel, zu einer Verminderung des Auslösestromes führt, wodurch die vorgeschriebenen Auslösegrenzen eines Fehlerstromschutzschalters nicht überschritten werden, sondern vielmehr eine vorzeitige Auslösung erfolgt.Due to the magnet system 1, the magnetic release 18 is able to form a magnetic circuit, which is characterized by a low electrical Auslösescheinleistung. This is due to the design and construction of the magnet system 1, in which the positioning of the permanent magnet 8, the coupling of the magnetic flux over the pole plates 9, 10 and the utilization of soft magnetic Material properties of the magnet legs 2, 3 is optimized. On the one hand results from the improved vibration sensitivity a reduction of the scattering range of the trigger value of the magnetic release 18 and on the other hand, the so-called fail-safe function can be ensured in which an increase in the armature air gap between tripping armature 12 and the pole faces 2.1, 3.1, for example Dirt particles, leads to a reduction of the tripping current, whereby the prescribed tripping limits of a residual current circuit breaker are not exceeded, but rather a premature tripping occurs.

Claims (12)

Magnetsystem (1) mit einem eine Polfläche (2.1) aufweisenden Magnetschenkel (2) und mit einem davon magnetisch isolierten weiteren Magnetschenkel (3), der mit einer weiteren Polfläche (3.1) versehen ist, wobei die Magnetschenkel (2;3) ein Magnetjoch (4) zur Aufnahme einer aufsteckbaren Erregerspule (7) bilden, und wobei an der Stirnseite des Magnetjochs (4) ein Dauermagnet (8) angeordnet ist, der durch separate, einander gegenüberstehende und an den Magnetschenkeln (2;3) anliegende Polplatten (9;10) eingefasst ist, wobei ein Lagerelement (11) an den beiden Polplatten (9;10) auf Höhe der beiden Polflächen (2.1;3.1) derart befestigt ist, dass eine ebene Auflage für einen darauf anordbaren Auslöseanker (12) gegeben ist.Magnetic system (1) having a magnet leg (2) having a pole face (2.1) and having one further magnet arm (3) magnetically insulated therewith, which is provided with a further pole face (3.1), the magnet legs (2; 4) for receiving an attachable excitation coil (7), and wherein on the end face of the magnetic yoke (4) a permanent magnet (8) is arranged, which by separate, opposing and on the magnetic legs (2, 3) adjacent pole plates (9; 10), wherein a bearing element (11) is fastened to the two pole plates (9, 10) at the level of the two pole faces (2.1, 3.1) in such a way that a plane support for a triggering anchor (12) which can be arranged thereon is provided. Magnetsystem nach Anspruch 1, wobei der Dauermagnet (8) zumindest mit einer der beiden Polplatten (9;10) formschlüssig mittels wenigstens einer Schweißstelle (13.2) verbunden ist.Magnet system according to claim 1, wherein the permanent magnet (8) is connected to at least one of the two pole plates (9; 10) in a form-fitting manner by means of at least one welding point (13.2). Magnetsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Lagerelement (11) mit den beiden Polplatten formschlüssig mittels wenigstens jeweils einer Schweißstelle verbunden ist.Magnet system according to claim 1 or 2, wherein the bearing element (11) is positively connected to the two pole plates by means of at least one welding point. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei an dem Lagerelement (11) ein Führungsmittel (14) angeordnet ist, das zusammen mit dem Lagerelement (11) eine Führungskante (15) für den Auslöseanker (12) bildet.Magnet system according to one of claims 1 to 3, wherein on the bearing element (11) a guide means (14) is arranged, which together with the bearing element (11) forms a guide edge (15) for the trigger armature (12). Magnetsystem nach Anspruch 4, wobei das Führungsmittel (14) mit den beiden Polplatten (9;10) formschlüssig mittels wenigstens jeweils einer Schweißstelle (13.4) verbunden ist.Magnet system according to claim 4, wherein the guide means (14) with the two pole plates (9; 10) is positively connected by means of at least one welding point (13.4). Magnetsystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Führungsmittel (14) mit einem Anlenkungsschenkel (17) zur Anlenkung eines Energiespeichers (20) ausgerüstet ist.Magnet system according to claim 4 or 5, wherein the guide means (14) with a linkage arm (17) for the articulation of an energy storage device (20) is equipped. Magnetauslöser mit einem Magnetsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auslöseanker (12) als Klappanker ausgeführt ist, der ein keilförmiges Führungsende (16) aufweist, welches in der Führungskante (15) angeordnet ist.Magnetic release with a magnet system according to one of the preceding claims, wherein the release armature (12) is designed as a hinged armature having a wedge-shaped leading end (16) which is arranged in the guide edge (15). Magnetauslöser nach Anspruch 8, wobei der Auslöseanker (12) ein Anlenkungsmittel (19) zur Anlenkung des Energiespeichers (20) aufweist.Magnetic release according to claim 8, wherein the triggering armature (12) has an articulation means (19) for the articulation of the energy accumulator (20). Magnetauslöser nach Anspruch 8, wobei mittels des Auslöseankers (12), der an seiner Lagerstelle (15) gegenüber dem Magnetsystem (1) magnetisch isoliert ist und an den beiden Polflächen (9;10) zum anliegen kommt, ein magnetischer Kreis schließbar ist, und wobei der magnetische Kreis durch die diesem entgegenwirkende Erregerspule (7) derart beeinflussbar ist, dass die auf den Auslöseanker (12) einwirkende Abhebekraft des Energiespeichers (20) gegenüber der Zuhaltekraft des magnetischen Kreises überwiegt.Magnetic release according to claim 8, wherein by means of the release armature (12), which is magnetically isolated at its bearing point (15) relative to the magnet system (1) and at the two pole faces (9, 10) comes to rest, a magnetic circuit is closable, and wherein the magnetic circuit can be influenced by the exciting coil (7) counteracting this in such a way that the lifting force of the energy store (20) acting on the triggering armature (12) outweighs the locking force of the magnetic circuit. Magnetauslöser nach einem der Ansprüche 7 bis 9, mit einem Auslöseelement (22), insbesondere Stößel, das von dem Auslöseanker (12) mit Bewegungsenergie beaufschlagbar ist.Magnetic release according to one of claims 7 to 9, with a triggering element (22), in particular plunger, which can be acted upon by the triggering armature (12) with kinetic energy. Magnetauslöser nach Anspruch 10, bei dem das Auslöseelement (22) in einem Gehäuse (21) geführt ist.Magnetic release according to claim 10, wherein the trigger element (22) is guided in a housing (21). Fehlerstromschutzschalter oder Differenzstromschutzschalter mit einem Magnetauslöser (18) nach einem der Ansprüche 7 bis 11.Residual current circuit breaker or differential circuit breaker with a magnetic release (18) according to one of claims 7 to 11.
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