Stromstoss-Schalter
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromstoss-Schalter. Es sind Stromstoss-Schalter bekannt, in welchen ein Elektromagnetsystem die Kraft für die Betätigung eines Schalters liefert. Dieser Schalter kann beispielsweise ein Ein/Aus-Schalter oder ein Umschalter sein. Insbesondere bei Schaltern für Starkstromkreise ist die Erzeugung eines hohen Kontaktdruckes und die Erzielung einer kurzen Schaltzeit vorteilhaft. Bekannte Stromstoss-Schalter sind daher so aufgebaut, dass durch ein bewegliches Element des Elektromagnetsystems ein Schalter betätigt wird, dessen Kontaktdruck und Schaltverhalten hauptsächlich durch eine dem Schalter zugeordnete Schnappvorrichtung gewährleistet ist. Eine solche Schnappvorrichtung kann beispielsweise mindestens eine vorgespannte Feder enthalten, welche dem Schalter in bekannter Weise bistabiles Verhalten verleiht.
Bei auch nur kurzzeitigen Durchleitung eines Stromes durch die Erregerwicklung des Elektromagnetsystems wechselt der Stromstoss-Schalter seine Stellung und behält diese bis zum nächsten Stromstoss bei. Es ist bekannt, einem Elektromagnetsystem eine mit einem Permanentmagneten versehene Wippe zuzuordnen, derart, dass bei Umpolung des Erregerstroms die Wippe aus einer ersten stabilen Lage in eine zweite stabile Lage umkippt. Es ist auch bekannt, mittels einer solchen Wippe einen bistabilen Schalter der vorgeschriebenen Art zu betätigen. Zu diesem Zweck wird zwischen Wippe und Schalter ein Koppelmechanismus angeordnet. Im Hinblick auf die stetig fortschreitende Verkleinerung elektrischer Bauteile ergeben sich bei der beschriebenen Bauart eines Stromstoss-Schalters bei dessen Fabrikation erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere auch beim Zusammenbau seiner zahlreichen Einzelteile.
Dadurch nämlich; dass sowohl der Schalter selbst als auch die genannte Wippe je selbständig ein bistabiles Verhalten aufweisen, ergeben sich für den Koppelmechanismus und die von ihm betätigten Elemente hohe Toleranzanforderungen, wenn sichergestellt sein soll, dass die beiden genannten Elemente Wippe und Schalter sich gegenseitig nicht nachteilig beeinflussen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromstoss-Schalter, gekennzeichnet durch eine mit einem Permanentmagneten versehene Wippe als einzigem bistabilen Element des Stromstoss-Schalters, wobei die Wippe im Feld eines Elektromagnetsystems schwenkbar angeordnet und die genannte Wippe über einen Kupplungsmechanismus mit einer astabilen Schaltervorrichtung gekuppelt ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
In ein Gehäuseteil 1, das beispielsweise aus einer Kunststoff-lsolierpressmasse hergestellt ist, ist ein Elektromagnetsystem 2 eingelegt. Das Elektromagnetsystem 2 besteht aus einem Polkern 3 mit darauf angebrachter Erregerwicklung 4. An beiden Enden des Polkerns 3 ist je ein Magnetjoch 5a bzw. 5b angebracht. Zwischen den freien Enden dieser Magnetjoche 5a und 5b ist eine Wippe 6 angeordnet. welche um eine Achse 7 schwenkbar ist. Die Wippe 6 besteht aus einem Permanentmagneten 8 mit darauf befestigten Polschuhen 9 und 10. Der Permanentmagnet 8 ist beispielsweise in Richtung des Pfeiles 11 magnetisiert, so dass der Polschuh 9 an seinen beiden Enden beispielsweise einen Südpol aufweist, während der Polschuh 10 an seinen beiden Enden einen Nordpol aufweist.
Die Wippe 6 weist einen Fortsatz 12 auf, wodurch zwischen dem unteren Ende lOa des Polschuhs 10 und dem genannten Fortsatz 12 eine Gabel gebildet wird. In die Öffnung dieser Gabel greift ein Zapfen 13 eines Kupplungsstückes 14 ein. Das Kupplungsstück 14 ist beispielsweise aus einer Isolierpressmasse hergestellt und dient der Übertragung der Schwenkbewegung der Wippe 6 auf zwei Kontaktstücke 15 und 16, welche im Kupplungsstück 14 beweglich gelagert sind. Dem Kontaktstück 15 steht einerseits ein Gegenkontakt 17 und anderseits ein Gegenkontakt 18 als fester Anschlag gegenüber. In analoger Weise steht dem Kontaktstück 16 ein Gegenkontakt 19 und ein Gegenkontakt 20 gegenüber. Wird der Schalter, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, als Umschalter benützt, so sind beispielsweise die beiden Gegenkontakte 18 und 20 leitend miteinander verbunden.
Die elektrische Verbindung der genannten Gegenkontakte kann selbstverständlich den jeweiligen Bedürfnissen angepasst sein. Die im Kupplungsstück 14 geführten Kontaktstücke 15 und 16 stehen vermittelst einer Feder 21 unter Vnrspannung. Anstelle dieser Feder 21 könnten jedoch auch die Kontaktstücke 15 und 16 aus federndem Material bestehen. Eine gewisse Nachgiebigkeit der Gegenkontakte 17, 18, 19 und 20 ist vorteilhaft um innerhalb eines gegebenen Toleranzbereiches der Verschiebung des Kupplungsstückes 14 durch die Wippe eine sichere Kontaktgabe zu gewährleisten.
Die vorstehend beschriebene Ausführung eines Stromstoss-Schalters zeichnet sich dadurch aus, dass der Schalterteil für sich allein keine Bistabilität aufweist, sondern dass als bistabiles Element einzig die Wippe 6 vorhanden ist. Es tritt deshalb keinerlei Überbestimmung im gesamten Mechanismus auf und ausserdem stellt die Anordnung hinsichtlich der einzuhaltenden Toleranzen keine besonders hohen Ansprüche. Es ist auch ersichtlich, dass der beschriebene Stromstoss-Schalter nur ein Minimum an Einzelteilen aufweist.
Die Betätigung des Stromstoss-Schalters erfolgt durch einen die Erregerwicklung 4 durchfliessenden Gleichstrom, dessen Flussrichtung die Lage der Wippe 6 und damit die Stellung des Schalters bestimmt. Anstelle einer einzigen Erregerwicklung und unterschiedlichen Stromrichtung für die beiden Stellungen ist es auch ausführbar zwei Erregerwicklungen anzuwenden, deren Magnetfeld entgegengesetzt gerichtet ist. Hierbei kann bei unveränderter Stromrichtung mit der einen Erregerwicklung die Wippe 6 durch einen Stromstoss durch die erste Wicklung in die erste bistabile Lage und durch einen Stromstoss durch die andere Erregerwicklung in ihre zweite bistabile Lage versetzt werden. Ein Fortsatz 22 der Wippe 6 reicht durch einen Schlitz im Gehäuse 1 hindurch, so dass die Wippe 6 auch ohne einen Erregerstrom wahlweise von Hand in jede der beiden stabilen Lagen zu versetzen ist.
Der Fortsatz 22 kann ausserdem der Stellungsanzeige dienen.
Power surge switch
The invention relates to a surge switch. Impulse switches are known in which an electromagnetic system supplies the force for operating a switch. This switch can be, for example, an on / off switch or a changeover switch. In the case of switches for power circuits in particular, it is advantageous to generate a high contact pressure and achieve a short switching time. Known current impulse switches are therefore constructed in such a way that a switch is actuated by a movable element of the electromagnetic system, the contact pressure and switching behavior of which is mainly ensured by a snap device assigned to the switch. Such a snap device can, for example, contain at least one pretensioned spring which gives the switch bistable behavior in a known manner.
If a current is passed through the field winding of the electromagnetic system even for a short time, the current surge switch changes its position and maintains this position until the next current surge. It is known to associate a rocker provided with a permanent magnet with an electromagnetic system in such a way that when the polarity of the excitation current is reversed, the rocker tips over from a first stable position to a second stable position. It is also known to operate a bistable switch of the prescribed type by means of such a rocker. For this purpose, a coupling mechanism is arranged between the rocker and the switch. In view of the steadily progressive miniaturization of electrical components, considerable difficulties arise in the manufacture of the described type of impulse switch, in particular also in the assembly of its numerous individual parts.
That is to say; that both the switch itself and the rocker mentioned each independently have a bistable behavior, there are high tolerance requirements for the coupling mechanism and the elements operated by it if it is to be ensured that the two mentioned elements rocker and switch do not adversely affect one another.
The invention is based on the object of avoiding these disadvantages. The present invention relates to an impulse switch, characterized by a rocker provided with a permanent magnet as the only bistable element of the impulse switch, the rocker being arranged pivotably in the field of an electromagnetic system and said rocker being coupled to an astable switch device via a coupling mechanism.
In the following, the invention is explained with reference to the accompanying drawing using an exemplary embodiment.
An electromagnet system 2 is inserted into a housing part 1, which is made for example from a plastic insulating molding compound. The electromagnetic system 2 consists of a pole core 3 with an excitation winding 4 attached to it. A magnet yoke 5a and 5b is attached to each end of the pole core 3. A rocker 6 is arranged between the free ends of these magnet yokes 5a and 5b. which can be pivoted about an axis 7. The rocker 6 consists of a permanent magnet 8 with pole pieces 9 and 10 attached to it. The permanent magnet 8 is magnetized, for example, in the direction of arrow 11, so that the pole piece 9 has, for example, a south pole at both ends, while the pole piece 10 has at both ends has a north pole.
The rocker 6 has an extension 12, whereby a fork is formed between the lower end 10a of the pole piece 10 and the extension 12 mentioned. A pin 13 of a coupling piece 14 engages in the opening of this fork. The coupling piece 14 is made, for example, from an insulating molding compound and is used to transfer the pivoting movement of the rocker 6 to two contact pieces 15 and 16, which are movably supported in the coupling piece 14. The contact piece 15 is on the one hand a counter contact 17 and on the other hand a counter contact 18 as a fixed stop. In an analogous manner, a mating contact 19 and a mating contact 20 are opposite the contact piece 16. If the switch is used as a changeover switch, as in the present exemplary embodiment, the two mating contacts 18 and 20, for example, are conductively connected to one another.
The electrical connection of the mentioned mating contacts can of course be adapted to the respective requirements. The contact pieces 15 and 16 guided in the coupling piece 14 are under tension by means of a spring 21. Instead of this spring 21, however, the contact pieces 15 and 16 could also consist of resilient material. A certain flexibility of the mating contacts 17, 18, 19 and 20 is advantageous in order to ensure reliable contact within a given tolerance range of the displacement of the coupling piece 14 by the rocker.
The embodiment of an impulse switch described above is characterized in that the switch part by itself does not have any bistability, but that the rocker 6 is the only bistable element. There is therefore no overdetermination in the entire mechanism and, moreover, the arrangement does not make any particularly high demands with regard to the tolerances to be maintained. It can also be seen that the surge switch described has only a minimum of individual parts.
The surge switch is actuated by a direct current flowing through the excitation winding 4, the direction of which determines the position of the rocker 6 and thus the position of the switch. Instead of a single excitation winding and different current directions for the two positions, it is also possible to use two excitation windings whose magnetic field is directed in opposite directions. In this case, with the current direction unchanged with one excitation winding, the rocker 6 can be placed in the first bistable position by a current surge through the first winding and in its second bistable position by a current surge through the other excitation winding. An extension 22 of the rocker 6 extends through a slot in the housing 1, so that the rocker 6 can optionally be moved manually into each of the two stable positions even without an excitation current.
The extension 22 can also serve to indicate the position.