DE10012143B4

DE10012143B4 - Elektromagnet mit vereinfachtem Magnetkreis

Info

Publication number: DE10012143B4
Application number: DE2000112143
Authority: DE
Inventors: Patrick Comtois; Alain Fraisse; Régis Perrocheau; Patrick Roger
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2015-01-08
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: DE10012143A1; FR2792109A1; FR2792109B1

Abstract

Elektromagnet mit einem Magnetkreis mit einem Magnetkern (21) und einem Poljoch (24), wobei der Kern eine im allgemeinen zylindrische Form aufweist und mindestens an einem Ende an einer ankerförmigen Armatur (22, 23) mit ebener Polfläche (22a, 23a) befestigt ist, und wobei das Poljoch eine Backe (25, 26) mit ebener Polfläche aufweist, die mit derjenigen des Ankers axialverschiebbar verbunden ist, wobei der Anker (22, 23) am Kern (21) angesetzt und befestigt ist und auf der Seite der zugeordneten Backe (25, 26) des Magnetkreises einen Kragen (30, 31) zur Flussverstärkung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker mit seinem Kragen (30, 31) aus einem Stück aus gesintertem Magnetmaterial besteht, und dass die zylindrische Oberfläche des Kerns (21) eine über ihre ganze Länge glatte, kontinuierliche, zylindrische Auflagefläche (21a) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromagneten, insbesondere einen Gleichstrom-Elektromagneten, insbesondere für einen Niedrigspannungs-Leistungsschutzschalter wie beispielsweise einen Schütz, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (vgl. DE 689 15 998 T2 ).
Aus der GB 1 522 443 A ist ein Elektromagnet mit linear beweglichem, am Kern angesetzten Anker bekannt, bei dem der Anker bzw. die Ankerplatte aus einem gesinterten Magnetmaterial ausgestaltet ist.
Aus der DE 35 05 169 C2 ist ein Elektromagnet mit einem zylindrischen Kern bekannt, der zwei identisch ausgebildete Polstücke aufweist.
Die US 4 910 487 A offenbart einen bistabilen Magneten mit einer zentralen Betätigungsstange.
Gleichstrom-Elektromagneten, die insbesondere in Schützen zur Anwendung gelangen, weisen verschiedene Formen auf. Dem Magnetkreis derartiger Elektromagneten ist häufig mindestens ein Dauermagnet zugeordnet, der die Polarisierung des Magnetkreises ermöglicht. In der FR 2 586 324 A1 ist ein derartiger Elektromagnet beschrieben, bei dem die Anker am Kern angesetzt und gegen bearbeitete Schulterstücke am Kern arretiert sind.
Es ist nachteilig, diese Formelemente am Kern bearbeiten zu müssen. Des weiteren sollte die Leitung des Magnetflusses zwischen den Ankern und den Backen des Magnetkreises verbessert werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine zufriedenstellende Übertragung des Magnetflusses in einem Elektromagneten des zuvor genannten Typs zu gewährleisten, bei gleichzeitiger Vereinfachung seiner Herstellung.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist der Anker am Kern angesetzt und befestigt, und weist auf der Seite der dem Magnetkreis zugeordneten Backe einen Verstärkungskragen des Flusses auf, wobei der Anker mit seinem Kragen ein Stück aus einem gesinterten Magnetmaterial bildet. Die zylindrische Oberfläche des Kerns weist eine über ihre ganze Länge kontinuierliche, glatte, zylindrische Auflagefläche auf, die insbesondere völlig glatt ist. Daraus ergibt sich, dass der Durchlauf des Magnetflusses zwischen dem Anker und dem Poljoch verbessert und die Herstellung des Kerns bei weitem vereinfacht wird.
Der Kragen kann eine Höhe der gleichen bzw. etwa der gleichen Größenordnung aufweisen wie die Dicke des Ankers, dessen Bestandteil er ist, und die Dicke der dem Magnetkreis zugeordneten Backe. Der zylindrische Kern kann ganz einfach zwei identische Anker tragen.
Zwischen dem Anker und der dazugehörigen Polfläche kann sich sich ein elastisches Luftspaltteil befinden, das auf dem Anker oder seinem Kragen montiert ist und eine doppelte Funktion, d. h. Luftspaltkeil und Luftspaltfeder, erfüllt.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung einer nicht begrenzenden Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
1 zeigt einen Schnitt eines erfindungsgemäßen Elektromagneten.
2 ist eine explodierte perspektivische Ansicht des Elektromagneten.
Der dargestellte Elektromagnet ist für einen Einbau in einem Gleichstromschütz bestimmt, um Kontakte als Reaktion auf die Erregung und Entregung seiner Spule 10 zu betätigen. Die Spule 10 umfasst eine an einem isolierenden Gehäuse 11 angeordnete, leitende Wicklung und einen Magnetkreis 20, um den vom Durchlauf eines Gleichstroms durch die Wicklung erzeugten Magnetfluss zu kanalisieren.
Der Magnetkreis 20 besteht aus Eisen oder Magnetmetall und umfasst einen im allgemeinen zylindrischen Magnetkern 21 der Achse X sowie ankerförmige Armaturen. Der Kern 21 weist eine glatte, über ihre ganze Länge kontinuierliche Auflagefläche 21a auf, d. h. ohne Anschlag für die Anker 22, 23. Dies ermöglicht, den Kern aus einem gewöhnlichen Stab auszustanzen.
Die Anker sind Plättchen aus gesintertem Magnetmetall mit ebenen Polflächen 22a, 23a, die mit gewählten Stellen der beiden Enden des Kerns verbunden sind. Der Anker 23 ist auf seiner Polfläche 23a mit einem Luftspaltteil 23b ausgestattet, das am Kragen und um diesem herum gegen diese Fläche 23a gedrückt ist. Das Luftspaltteil 23b ist ein U-förmiges Teil, das beispielsweise auf den Kragen 30 geklemmt oder am Anker eingeklinkt wird. Das Luftspaltteil 23b ist elastisch, insbesondere metallisch, und spielt gleichzeitig die Rolle eines Luftspaltkeils und einer Luftspaltfeder, um das Einfallen des Elektromagneten zu unterstützen. Eine andere übliche Luftspaltanordnung kann ebenfalls vorgesehen werden.
Der Magnetkreis 20 umfasst ein Poljoch 24, bestehend aus einem oder zwei Poljochteilen in U-Bügelform 24, die Backen 25, 26 mit ebenen Polflächen 25a, 26a bilden, die jeweils den Polflächen 22a, 23a der Anker 22, 23 mit einem axialen Luftspalt zugeordnet sind, der einen Höchstwert e1 erreichen kann; die bügelförmigen Teile 24 weisen jeweils einen Flügel 27 und an jedem Flügel einen zugeordneten Dauermagneten 28 auf, der den Magnetkreis polarisieren soll. Die Magneten 28 sind an Ankern 29 angeordnet, die die Flügel 11a, 11b des Spulengehäuses 11 verstreben. Bei einer anderen Ausführungsform ist kein Dauermagnet vorgesehen und der Magnetkreis ist nicht polarisiert.
Es ist zu bemerken, dass die Anker 22, 23 mit Polflächen 25a, 26a der in die gleiche Richtung X1 gekehrten Backen 25, 26 zusammenwirken. Die Fläche 25a ist in den Magnetkreis 20 hinein gekehrt (zur anderen Backe 26 hin), und die Fläche 26a ist aus dem Magnetkreis heraus gekehrt. An einem mobilen Teil des Magnetkreises 20, das der externe Anker 23 oder das Poljoch sein konnte, kann ein dem Schütz eigener und nicht dargestellter mobiler Kontaktträger montiert werden. Man versteht, dass die Baugruppe 21, 22, 23 und die Baugruppe 24–27 sich in allen Fällen in Richtung X relativ querverschieben kann. Im vorliegenden Fall sind die Teile 10, 24, 28, 29 unbeweglich und die Ausrüstung 21, 22, 23 ist mobil.
Jeder Anker 22, 23 ist in einer vorgegebenen Position am Kern 21 angesetzt und befestigt und weist auf der Seite der Backe 25, 26 des ihm zugeordneten Magnetkreises 20 einen Kragen 30, 31 zur Flussverstärkung auf. Die Befestigung der Anker am Kern erfolgt vorzugsweise durch Schweissen, kann jedoch ebenfalls durch Kleben oder in anderer ähnlicher Weise vorgenommen werden. Der Kragen 30, 31 hat eine Höhe h1, die etwa der Dicke h2 des Ankers 22, 23 entspricht, dessen Bestandteil er ist, und der Dicke h3 der zugeordneten Backe 25, 26 des Magnetkreises. Um die Herstellung zu vereinfachen, sind die Anker 22, 23 vorzugsweise identisch.
In der verschluckten Position des Kerns befinden sich die Kragen 30, 31 lotrecht zu jeweiligen Öffnungen 32, 33 der Backen 25, 26, wobei der äussere Querschnitt der Kragen etwas kleiner ist als derjenige der Öffnungen, so dass sie einen radialen Luftspalt e2 bilden.
Der Elektromagnet wird folgendermassen zusammengebaut. Der zylindrische Kern 21 wird in sehr einfacher Weise durch Ausstanzen aus einem zylindrischen Stab erhalten, ohne eine Bearbeitung zu benötigen, um einen Ankeranschlag zu bilden. Der Anker 22 wird am glatten Kern 21 angesetzt und befestigt, beispielsweise durch Aufklemmen und/oder Schweissen, um in einer bestimmten Referenzposition arretiert zu sein, wonach er an der Polfläche 25a der ersten Backe 25 in Anschlag gebracht wird. Der zuvor am Kern 21 angesetzte Anker 23 wird dann nach Richtung X2 gegenüber X1 geschoben, um durch Gleiten am Kern angepasst zu werden bis das Luftspaltteil 23b gegen die Polfläche 26a der zweiten Backe 26 anliegt, wonach er am Kern angeschweisst wird. Die Befestigung der Anker 22, 23 erfolgt vorzugsweise durch Laserschweissen.

Claims

Elektromagnet mit einem Magnetkreis mit einem Magnetkern (21) und einem Poljoch (24), wobei der Kern eine im allgemeinen zylindrische Form aufweist und mindestens an einem Ende an einer ankerförmigen Armatur (22, 23) mit ebener Polfläche (22a, 23a) befestigt ist, und wobei das Poljoch eine Backe (25, 26) mit ebener Polfläche aufweist, die mit derjenigen des Ankers axialverschiebbar verbunden ist, wobei der Anker (22, 23) am Kern (21) angesetzt und befestigt ist und auf der Seite der zugeordneten Backe (25, 26) des Magnetkreises einen Kragen (30, 31) zur Flussverstärkung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker mit seinem Kragen (30, 31) aus einem Stück aus gesintertem Magnetmaterial besteht, und dass die zylindrische Oberfläche des Kerns (21) eine über ihre ganze Länge glatte, kontinuierliche, zylindrische Auflagefläche (21a) aufweist.
Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (30) eine Höhe (h1) der gleichen Größenordnung hat wie die Dicke (h2) des Ankers, dessen Bestandteil er ist.
Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (30) eine Höhe (h1) der gleichen Größenordnung hat wie die Dicke (h3) der dem Magnetkreis zugeordneten Backe (25, 26).
Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Kern (21) zwei identische Anker (22, 23) trägt.
Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anker (23) und der zugeordneten Polfläche (26a) ein elastisches Luftspaltteil (23b) angeordnet ist, das die doppelte Funktion eines Luftspaltkeils und einer Luftspaltfeder erfüllt.
Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Polfläche (23a) des Ankers (23) um den Kragen (30) herum ein Luftspaltteil (23b) angedrückt ist.