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Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Schalter.
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Hintergrund
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Bei einem herkömmlichen vertikal montierten elektromagnetischen Schalter beeinträchtigt das Gewicht eines beweglichen Teils, wie beispielsweise eines beweglichen Kerns, aufgrund des Einflusses der Schwerkraft nicht eine Rückstellkraft einer Rückstellfeder. Bei einem am Boden montierten elektromagnetischen Schalter wirkt das Gewicht des beweglichen Teils gegen die Kraft der Rückstellfeder und führt aufgrund der unzureichenden Rückstellkraft an dem beweglichen Teil zu einer Fehlfunktion im normalen Betrieb. Bei einem an einer Decke montierten elektromagnetischen Schalter addiert sich das Gewicht des beweglichen Teils anders als im Fall des bodenmontierten elektromagnetischen Schalters in Richtung der Kraft der Rückstellfeder und führt aufgrund einer Zunahme der Belastungskraft zu einer Fehlfunktion im normalen Betrieb. Ein solches Problem bezüglich der Schwerkraft kann durch Ändern der festgelegten Länge der Rückstellfeder gemildert werden. Der Einfluss der Schwerkraft wird hierbei durch eine Erhöhung oder Verminderung der Federkraft in einer Montageposition kompensiert, in der die Schwerkraft den beweglichen Teil beeinflusst. Daher kann die Rückstellkraft oder Belastungskraft an dem beweglichen Teil so eingestellt werden, dass sie der des vertikal montierten elektromagnetischen Schalters entspricht. Bei einer herkömmlichen Technik erfolgt die zuvor genannte Justierung der Länge der Feder in dem elektromagnetischen Schalter.
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Liste der Zitate
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Patentliteratur
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Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr.
H7-37480 -
Kurzbeschreibung
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Technische Problemstellung
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Gemäß der herkömmlichen Technik kann der negative Einfluss der Schwerkraft durch Ändern der festgelegten Länge einer Rückstellfeder abgeschwächt werden. Der an der Seite eines unteren Endes eines Querriegels angeordnete bewegliche Kern führt jedoch dazu, dass der Querriegel an der Seite des beweglichen Kerns durch den Einfluss der Schwerkraft in Richtung der Schwerkraft aus der Horizontalen kippt. Dies führt dazu, dass die lastseitigen Kontaktpunkte erst nach dem Schließen der versorgungsseitigen Kontaktpunkte geschlossen werden.
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Die vorliegende Erfindung entstand angesichts der oben genannten Problemstellung, wobei eine Aufgabe der Erfindung darin besteht, eine gemeinsame Betätigung eines beweglichen Kerns und eines Querriegels so zu ermöglichen, dass ein Zeitunterschied zwischen dem Schließen der lastseitigen Kontaktpunkte und dem Schließen der versorgungsseitigen Kontaktpunkte verringert wird.
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Lösung der Problemstellung
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Zur Lösung der Problemstellungen und zur Erfüllung der Aufgabe wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein elektromagnetischer Schalter angegeben, der aufweist: einen beweglichen Kern zum Angezogenwerden an oder Abgestoßenwerden von einem feststehenden Kern mithilfe eines Elektromagneten; einen Querriegel zum Aufnehmen des beweglichen Kerns an einem Ende und zum Gleiten zusammen mit dem beweglichen Kern in Richtung der Anziehung oder Abstoßung zwischen dem beweglichen Kern und dem feststehenden Kern; einen Gehäusegleitteil, der ein Gleiten des Querriegels ermöglicht; ein Paar beweglicher Kontaktpunkte, die in Verbindung mit dem Gleiten des Querriegels betätigt werden und an Positionen angeordnet sind, sodass sie sich in Bezug auf eine entlang einer Gleitrichtung des Querriegels verlaufenden Zentralachse des Querriegels einander gegenüber liegen; und ein Paar feststehender Kontaktpunkte, die an Positionen angeordnet sind, sodass sie zu den beweglichen Kontaktpunkten weisen, wobei der Querriegel einen ersten Querriegelgleitteil und einen zweiten Querriegelgleitteil aufweist, der Gehäusegleitteil einen ersten Gehäusegleitteil, der ein Gleiten des ersten Querriegelgleitteils ermöglicht, und einen zweiten Gehäusegleitteil aufweist, der ein Gleiten des zweiten Querriegelgleitteils ermöglicht, und der erste Querriegelgleitteil den ersten Gehäusegleitteil berührt oder der zweite Querriegelgleitteil den zweiten Gehäusegleitteil berührt, sodass der Querriegel an einer Seite des beweglichen Kerns aus der Horizontalen in eine der Richtung der Schwerkraft entgegengesetzten Richtung gekippt ist.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Der elektromagnetische Schalter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Erosion der lastseitigen Kontaktpunkte aufgrund des verringerten Zeitunterschieds zwischen dem Schließen der lastseitigen Kontaktpunkte und dem Schließen der versorgungsseitigen Kontaktpunkte verlangsamen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Aufbaus eines elektromagnetischen Schalters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt eine Ansicht zur Veranschaulichung eines beweglichen Teils des elektromagnetischen Schalters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 zeigt eine Ansicht entlang der Schnittlinie A-A von 1.
- 4 zeigt eine perspektivische Vorderansicht des elektromagnetischen Schalters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 zeigt eine Ansicht auf die linke Seite des elektromagnetischen Schalters.
- 6 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung eines beweglichen Teils und eines gleitenden Teils eines elektromagnetischen Schalters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters voneinander getrennt sind.
- 7 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils in einem idealen Zustand beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters, wobei sich beide Enden des Querriegels auf gleicher Höhe befinden.
- 8 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils unter dem Einfluss der Schwerkraft beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters, wobei sich beide Enden des Querriegels auf gleicher Höhe befinden.
- 9 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 10 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 11 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils mit beim Schließen der Kontaktpunkte verschobenen Positionen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 12 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters, wobei der Querriegel gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine andere Form aufweist.
- 13 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung eines beweglichen Teils und eines gleitenden Teils eines elektromagnetischen Schalters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters voneinander getrennt sind.
- 14 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 15 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 16 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils mit beim Schließen der Kontaktpunkte verschobenen Positionen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 17 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters, wobei der Querriegel gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine andere Form aufweist.
- 18 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines beweglichen Teils und eines gleitenden Teils beim Schließen der Kontaktpunkte eines elektromagnetischen Schalters gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 19 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines beweglichen Teils und eines gleitenden Teils beim Schließen der Kontaktpunkte eines elektromagnetischen Schalters gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 20 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 21 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines beweglichen Teils und eines gleitenden Teils beim Schließen der Kontaktpunkte eines elektromagnetischen Schalters gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 22 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung einer Form eines beweglichen Kontakts von 21 gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 23 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung einer anderen Form des beweglichen Kontakts des elektromagnetischen Schalters gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 24 zeigt eine Schnittansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus eines elektromagnetischen Schalters gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 25 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines beweglichen Teils und eines gleitenden Teils beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Erste Ausführungsform
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Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die erste Ausführungsform beschränkt ist.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird der Aufbau eines elektromagnetischen Schalters beschrieben. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines elektromagnetischen Schalters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei seitlicher Betrachtung. Jede Komponente eines elektromagnetischen Schalters 100 wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Es wird der elektromagnetischer Schalter 100 angegeben. Ein Halter 1 ist aus einem isolierenden Material gefertigt. An dem Halter 1 ist ein feststehender Kern 2 befestigt, der aus laminierten Silicium-Stahl-Platten gebildet ist und im Wesentlichen U-förmig ist. In einem Ausschnitt des U-förmigen feststehenden Kerns 2 ist eine Betätigungsspule 3 angeordnet. Ein an dem Halter 1 befestigtes Gehäuse 4 ist wie der Halter 1 aus einem isolierenden Material gefertigt. Ein beweglicher Kern 5 ist wie der feststehende Kern 2 aus laminierten Silicium-Stahl-Platten gebildet und im Wesentlichen U-förmig. Vorsprünge des U-förmigen beweglichen Kerns 5 und des feststehenden Kerns 2 sind so angeordnet, dass sie zueinander weisen. Zwischen der Betätigungsspule 3 und dem beweglichen Kern 5 ist eine Auslösefeder 6 angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, dass sich der feststehende Kern 2 und der bewegliche Kern 5 mittels eines Elektromagneten anziehen oder abstoßen.
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An dem Gehäuse 4 ist ein feststehender Kontakt 7 angebracht. Der feststehende Kontakt 7 umfasst einen versorgungsseitigen feststehenden Kontakt 7a und einen lastseitigen feststehenden Kontakt 7b. Der feststehende Kontakt 7 umfasst einen versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a, der mit dem versorgungsseitigen feststehenden Kontakt 7a verbunden ist, und einen lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b, der mit dem lastseitigen feststehenden Kontakt 7b verbunden ist. Eine Klemmschraube 8 wird zum Verbinden des elektromagnetischen Schalters 100 mit einem externen Schaltkreis verwendet. Ein aus einem isolierenden Material gebildeter Querriegel 9 befindet sich zwischen dem versorgungsseitigen feststehenden Kontakt 7a und dem lastseitigen feststehenden Kontakt 7b und hält den beweglichen Kern 5. An dem Querriegel 9 ist ein rechteckiges Fenster 10 ausgebildet. In dem rechteckigen Fenster 10 befindet sich eine Druckfeder 11.
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Ein in das rechteckige Fenster 10 des Querriegels 9 eingesetzter beweglicher Kontakt 12 wird durch die Druckfeder 11 gehalten. Ein versorgungsseitiger beweglicher Kontaktpunkt 12a ist mit dem beweglichen Kontakt 12 verbunden, wobei sich dieser bezüglich des Querriegels 9 oberhalb des Querriegels 9 befindet. Ein lastseitiger beweglicher Kontaktpunkt 12b ist mit dem beweglichen Kontakt 12 verbunden, wobei sich dieser unterhalb des Querriegels 9 befindet. Die beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b des beweglichen Kontakts 12 sind so angeordnet, dass sie zu den entsprechenden feststehenden Kontaktpunkten 70a und 70b des feststehenden Kontakts 7 weisen. Der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a berührt den versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a und der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b berührt den lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b, wenn ein Strom durch die Kontaktpunkte fließt. Entsprechend den Phasen eines Dreiphasenwechselstroms weist der elektromagnetische Schalter 100 drei Paare eines feststehenden Kontakts 7 und beweglichen Kontakts 12 auf. Es ist eine Lichtbogenabdeckung 13 zum Abdecken einer oberen Oberfläche des Gehäuses 4 vorgesehen, um eine Lichtbogenentladung nach außen zu verhindern, wobei der Lichtbogen beim Trennen des versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkts 70a und des beweglichen Kontaktpunkts 12a sowie des lastseitigen feststehenden Kontaktpunkts 70b und des beweglichen Kontaktpunkts 12b erzeugt wird. Ein Pfeil gibt die Richtung der Schwerkraft an.
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Bei dem versorgungsseitigen Kontaktpunkt handelt es sich um den Kontaktpunkt, der oberhalb einer Zentralachse des Querriegels 9 angeordnet ist, die entlang dessen Gleitrichtung verläuft, wobei der unterhalb der Zentralachse angeordnete Kontaktpunkt den lastseitigen Kontaktpunkt bildet.
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Mit einer wie oben beschriebenen Struktur gleitet der Querriegel 9 zusammen mit dem bewegliche Kern 5 in die Richtung der Anziehung oder Abstoßung zwischen dem beweglichen Kern 5 und dem feststehenden Kern 2.
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Mit einer wie oben beschriebenen Struktur sind der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a und der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b an Positionen so angeordnet, dass sie bezüglich der Zentralachse des Querriegels 9, die in dessen Gleitrichtung verläuft, einander gegenüberliegend angeordnet sind und sich beim Gleiten des Querriegels 9 mit diesem bewegen. Der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a und der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b bilden ein Paar beweglicher Kontaktpunkte.
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Das Paar aus dem versorgungsseitigen und lastseitigen beweglichen Kontaktpunkten 12a und 12b wird bewegt, damit diese mit dem versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a bzw. dem lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b in Kontakt kommen. Der versorgungsseitige feststehende Kontaktpunkt 70a und ein lastseitiger feststehender Kontaktpunkt 70b bilden ein Paar feststehender Kontaktpunkte.
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Wie aus 1 ersichtlich weist der Querriegel 9 der ersten Ausführungsform einen ersten Querriegelgleitteil und einen zweiten Querriegelgleitteil auf. Ein Gehäusegleitteil, durch den der Querriegel 9 gleitet, umfasst einen ersten Gehäusegleitteil, der ein Gleiten des ersten Querriegelgleitteils ermöglicht, und einen zweiten Gehäusegleitteil, der ein Gleiten des zweiten Querriegelgleitteils ermöglicht. Der erste Querriegelgleitteil entspricht einem Querriegelkopfgleitteil 9a und der zweite Querriegelgleitteil entspricht einem Querriegelseitenwandgleitteil 9b. Der erste Gehäusegleitteil entspricht einem Gehäusekopfgleitteil 4a und der zweite Gehäusegleitteil entspricht einem Gehäusewandgleitteil 4b (nicht dargestellt). Der Gehäusekopfgleitteil 4a und ein Gehäusewandgleitteil 4b sind aus einem isolierendem Harz gebildet, ähnlich dem, aus dem das Gehäuse 4 gefertigt ist. Das isolierende Harz umfasst beispielsweise Nylon, Nylon 66 oder Nylon 46. Der Querriegelkopfgleitteil 9a und der Querriegelseitenwandgleitteil 9b sind aus einem isolierendem Harz gebildet, das dem ähnelt, aus dem der Querriegel gefertigt ist. Das isolierende Harz umfasst beispielsweise ein Phenolharz, ein ungesättigtes Polyesterharz, ein Melaminharz oder ein Harnstoffharz.
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2 zeigt eine Ansicht zur Veranschaulichung eines beweglichen Teils des elektromagnetischen Schalters 100. Der bewegliche Teil umfasst den beweglichen Kern 5, den Querriegel 9, die Druckfeder 11, den beweglichen Kontakt 12 sowie den versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12a und den lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b. Wie in 2 dargestellt ist der Querriegelkopfgleitteil 9a am Kopf des Querriegels 9 angeordnet und der Querriegelseitenwandgleitteil 9b ist an einer Seitenwand des Querriegels 9 angeordnet. Die in dem rechteckigen Fenster 10 angeordnete Druckfeder 11 drückt gegen den beweglichen Kontakt 12 und hält diesen.
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3 zeigt eine Ansicht entlang der Schnittlinie A-A von 1. Wie aus 3 ersichtlich ist der in 1 nicht dargestellte Gehäusewandgleitteil 4b an einer Seitenwand des Gehäuses 4 entsprechend der Position des Querriegelseitenwandgleitteils 9b angeordnet. Der Gehäusewandgleitteil 4b ist so angeordnet, dass er den Querriegelseitenwandgleitteil 9b von oberhalb und unterhalb des Querriegelseitenwandgleitteils einfasst.
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4 zeigt eine perspektivische Vorderansicht des elektromagnetischen Schalters 100. Der Gehäusekopfgleitteil 4a, der Gehäusewandgleitteil 4b, der Querriegelkopfgleitteil 9a und der Querriegelseitenwandgleitteil 9b sind wie in 4 dargestellt von außerhalb des elektromagnetischen Schalters 100 teilweise sichtbar.
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Der Gehäusekopfgleitteil 4a der ersten Ausführungsform wird von einem Paar von zueinander parallelen Oberflächen an einer Vorderseite des Gehäuses 4 gebildet. Der Gehäusewandgleitteil 4b wird von einem Paar von rechteckförmigen, zueinander parallelen Parallelepipedvorsprüngen an der Seitenwand des Gehäuses 4 gebildet. Der Querriegelkopfgleitteil 9a und der Querriegelseitenwandgleitteil 9b sind jeweils Teil des Querriegels 9 und werden von einem Paar von parallelen Oberflächen gebildet. Der Gleitteil ist nicht auf eine bestimmte Form beschränkt.
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5 zeigt eine Ansicht auf die linke Außenseite des elektromagnetischen Schalters 100. Eine Seite des Querriegelseitenwandgleitteils 9b ist wie in 5 dargestellt sichtbar. Ein durch eine gestrichelte Linie dargestellter Teil stellt den Gehäusewandgleitteil 4b dar, der innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet und von außen nicht sichtbar ist.
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6 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung der Anordnung des Gehäusewandgleitteils der ersten Ausführungsform. 6 zeigt eine Anordnung des Gehäusewandgleitteils 4b des elektromagnetische Schalters 100 bei offenen Kontaktpunkten, wobei der Querriegel 9 so ausgebildet ist, dass die Oberseite des Querriegelkopfgleitteils 9a bündig mit der Oberseite des Querriegelseitenwandgleitteils 9b und die Unterseite des Querriegelkopfgleitteils 9a bündig mit der Unterseite des Querriegelseitenwandgleitteils 9b ist. Bei der ersten Ausführungsform wird der Gehäusewandgleitteil 4b, wenn der versorgungsseitige und der lastseitige Kontaktpunkt geschlossen sind, in Kontakt mit dem Querriegelseitenwandgleitteil 9b gebracht, damit der Querriegel 9 an der Seite des beweglichen Kerns 5 aus der Horizontalen in eine der Richtung der Schwerkraft entgegengesetzte Richtung gekippt wird. Wie aus 6 ersichtlich verschiebt sich die Position des Gehäusewandgleitteils 4b von b1 nach b2, wobei sich gleichzeitig die Position des Gehäusekopfgleitteils 4a nicht verändert. In Bezug auf die Position des Gehäusekopfgleitteils 4a liegt der Gehäusewandgleitteil 4b nun höher als der Gehäusekopfgleitteil 4a. Dadurch schließt sich der lastseitige Kontaktpunkt schneller als der versorgungsseitige Kontaktpunkt.
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Im Folgenden wird eine grundsätzliche Funktionsweise des elektromagnetischen Schalters 100 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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1 veranschaulicht den sich im Ein-Zustand befindenden elektromagnetischen Schalter 100 mit geschlossenem versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkt. Eine durch einen Stromfluss durch die Betätigungsspule 3 von 1 erzeugte elektromagnetische Kraft führt dazu, dass der bewegliche Kern 5 von dem feststehenden Kern 2 gegen die Auslösefeder 6 angezogen wird. Hierbei gleitet der Querriegelkopfgleitteil 9a durch den Gehäusekopfgleitteil 4a und der Querriegelseitenwandgleitteil 9b gleitet durch den Gehäusewandgleitteil 4b. Zum Schalten des elektromagnetischen Schalters 100 in den Ein-Zustand können hierdurch der versorgungsseitige feststehende Kontaktpunkt 70a und der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a sowie auch der lastseitige feststehende Kontaktpunkt 70b und der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b geschlossen werden. Eine Unterbrechung des durch die Betätigungsspule 3 fließenden Stroms entmagnetisiert den Elektromagneten, wodurch der versorgungsseitige und der lastseitige Kontaktpunkt geöffnet werden, sodass der elektromagnetische Schalter 100 in den Aus-Zustand überführt wird.
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Nun wird auf die 7 und 8 Bezug genommen, um einen Vorgang zu beschreiben, bei dem der Gehäusekopfgleitteil 4a und der Gehäusewandgleitteil 4b relativ zu dem Querriegelgleitteil des Querriegels 9 auf gleicher Höhe angeordnet sind.
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7 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils in einem idealen Zustand beim Schließen des versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkts des elektromagnetischen Schalters 100, wobei sich der Gehäusekopfgleitteil 4a und der Gehäusewandgleitteil 4b auf gleicher Höhe befinden. Wenn sich der elektromagnetische Schalter 100 im wie in 7 gezeigten Ein-Zustand befindet, befindet sich der Querriegelkopfgleitteil 9a in der Mitte des Gehäusekopfgleitteils 4a und der Querriegelseitenwandgleitteil 9b befindet sich in der Mitte des Gehäusewandgleitteils 4b. Es fließt Strom, da der versorgungsseitige feststehende Kontaktpunkt 70a und der lastseitige feststehende Kontaktpunkt 70b den versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12a bzw. den lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b berühren.
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Es wird darauf hingewiesen, dass der Querriegel 9 und das Gehäuse 4 beide aus einem isolierenden Harz gefertigt sind und daher unter dem Einfluss von Feuchtigkeit und Temperatur expandieren. Zwischen den Querriegelkopfgleitteil 9a, der beim Gleiten nicht verriegelt ist und daher problemlos gleitet, und dem Gehäusekopfgleitteil 4a, sowie zwischen dem Querriegelseitenwandgleitteil 9b und dem Gehäusewandgleitteil 4b ist ein Spalt vorgesehen. Die Größe des Spaltes kann beispielsweise 0,1 bis 1 mm betragen, ist hierauf jedoch nicht beschränkt.
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Aufgrund des vorhandenen Spalts und durch den Einfluss der Schwerkraft befinden sich der Querriegelkopfgleitteil 9a und der Querriegelseitenwandgleitteil 9b nicht wie in 7 dargestellt in der Mitte des zugehörigen Gehäusekopfgleitteils 4a und Gehäusewandgleitteils 4b.
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8 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils des elektromagnetischen Schalters 100 unter dem Einfluss der Schwerkraft beim Schließen des versorgungsseitigen und des lastseitigen Kontaktpunkts des elektromagnetischen Schalters 100, wobei der Gehäusekopfgleitteil 4a und der Gehäusewandgleitteil 4b auf gleicher Höhe angeordnet sind. Wenn die Kontaktpunkte wie in 8 gezeigt geschlossen werden, führt das Gewicht des beweglichen Kerns 5 unter dem Einfluss der Schwerkraft dazu, dass der Querriegel 9 an der Seite des beweglichen Kerns 5 aus der Horizontalen in Richtung der Schwerkraft gekippt wird. Dies führt dazu, dass der von der Druckfeder 11 an dem Querriegel 9 gehaltene bewegliche Kontakt 12 so gekippt wird, dass der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a zuerst mit dem versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a elektrisch verbunden wird, und der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b danach mit dem lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b elektrisch verbunden wird.
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Wenn die Kontaktpunkte miteinander in Kontakt gebracht werden, prallen die beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b auf die entsprechenden Kontaktpunkte 70a und 70b. Beim Aufprall prellen die beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b als Folge des Aufpralls. Der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a weist durch die Druckfeder 11 einen höheren Kontaktdruck auf als der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b, da der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a zuerst mit dem versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a verbunden wird. Auf diese Weise wirkt durch das Gewicht des beweglichen Kerns 5 ein gegen den Uhrzeigersinn gerichtetes Moment auf den Querriegel 9. Der Kontaktdruck am versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12a wird deshalb höher und der Kontaktdruck am lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b wird dadurch niedriger.
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Der obige Umstand verringert den Kontaktdruck am lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b und erhöht den Kontaktdruck am versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12a. In der Folge prellt der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b leichter und schwebt länger in der Luft als der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a. Die lastseitigen Kontaktpunkte unterliegen einer Lichtbogenerosion, da ein Lichtbogenstrom fließt, während der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b in der Luft schwebt. Der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b und der lastseitige feststehende Kontaktpunkt 70b sind daher anfälliger gegenüber Erosion als der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a und der versorgungsseitige feststehende Kontaktpunkt 70a.
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Um eine Beschleunigung einer solchen Kontakterosion zu verhindern, wird eine in 6 dargestellte Struktur übernommen, damit die lastseitigen Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters 100 vor dem Schließen der versorgungsseitigen Kontaktpunkte geschlossen werden.
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Die Vorgänge, Funktionen und Wirkungen werden unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben.
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9 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Teils und des gleitenden Teils beim Schließen des versorgungsseitigen und des lastseitigen Kontaktpunkts des elektromagnetischen Schalters 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Wie aus 9 ersichtlich liegt der zu dem Querriegelseitenwandgleitteil 9b gehörende Gehäusewandgleitteil 4b in einer zur Richtung der auf den Querriegel 9 wirkenden Schwerkraft entgegengesetzten Richtung höher als der Gehäusekopfgleitteil 4a, damit der Querriegelseitenwandgleitteil 9b in die in Bezug auf die Horizontale zur Richtung der Schwerkraft entgegengesetzte Richtung gleitet. In 9 gibt ein Pfeil die Reaktion der unteren Oberfläche des Gehäusewandgleitteils 4b an. Durch diese Reaktion kann der Querriegelseitenwandgleitteil 9b in einer zur Richtung der Schwerkraft entgegengesetzten Richtung gekippten Lage gehalten werden.
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10 zeigt eine vergrößerte schematische Ansicht zur Veranschaulichung der Lage des in 9 veranschaulichten Gehäusewandgleitteils 4b. Die in 10 dargestellte Z-Achse entspricht der der Richtung der Schwerkraft entgegengesetzten Richtung. Die obere Oberfläche des Querriegelkopfgleitteils 9a liegt in derselben Ebene I1 wie die obere Oberfläche des Querriegelseitenwandgleitteils 9b. Die untere Oberfläche des Querriegelkopfgleitteils 9a liegt in derselben Ebene I2 wie die untere Oberfläche des Querriegelseitenwandgleitteils 9b. Es wird angenommen, dass die beiden Ebenen I1 und I2 zueinander parallel sind.
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Wenn Z1 die Position des Gehäusewandgleitteils 4b ist, die der Unterseite des Querriegelseitenwandgleitteils 9b entspricht, und Z2 die Position des Gehäusekopfgleitteils 4a ist, die der Unterseite des Querriegelkopfgleitteils 9a entspricht, dann liegt die Position Z1 höher als die Position Z2. Der Unterschied zwischen der Position Z1 und Z2 beträgt beispielsweise 0,1 mm, d.h. die Position Z1 liegt 0,1 mm höher als die Position Z2.
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Der Gehäusewandgleitteil 4b ist wie oben beschrieben angeordnet, damit als Erstes der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b mit dem lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b elektrisch verbunden werden kann, und der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a danach mit dem versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a elektrisch verbunden werden kann. Dies führt dazu, dass der Stromfluss einsetzt.
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Wenn die Kontaktpunkte wie in den 9 oder 10 dargestellt miteinander in Kontakt gebracht werden, prellen die beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b beim Aufprall auf die feststehenden Kontaktpunkte 70a und 70b. Hierbei wird der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b als Erstes mit dem lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b elektrisch verbunden und weist durch die Druckfeder 11 daher einen höheren Kontaktdruck auf als der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a. Andererseits führt, wie in 8 dargestellt ist, der an der Seite der Seitenwand des Querriegels 9 angeordnete bewegliche Kern 5 durch das Gewicht des beweglichen Kerns 5 auf diese Weise zu einem gegen den Uhrzeigersinn gerichteten Moment, wodurch der Kontaktdruck am versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12a zunimmt und der Kontaktdruck am lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt abnimmt. Diese Vorgänge führen dazu, dass die Kontaktdrücke am versorgungsseitigen Kontaktpunkt und am lastseitigen Kontaktpunkt ausgeglichen sind, sodass auf den versorgungsseitigen Kontaktpunkt und den lastseitigen Kontaktpunkt auf diese Weise der gleiche Kontaktdruck ausgeübt werden kann.
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Der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a und der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b prellen in gleicher Weise wie oben beschrieben und sind daher einer im Wesentlichen gleichen Erosion ausgesetzt. Infolgedessen ist die Schließzeit der versorgungsseitigen Kontaktpunkte im Wesentlichen dieselbe wie die der lastseitigen Kontaktpunkte, wodurch eine extreme Erosion der Elektroden verhindert werden kann.
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Die in 9 dargestellte Anordnung des Gehäusewandgleitteils 4b der ersten Ausführungsform kann jedoch dazu führen, dass beim Schließen der lastseitigen Kontaktpunkte und versorgungsseitigen Kontaktpunkte der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a höher liegt als der versorgungsseitige feststehende Kontaktpunkt 70a und der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b höher liegt als der lastseitige feststehende Kontaktpunkt 70b, wie in 11 dargestellt ist. Hierdurch werden die unteren Seiten der beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b mit den oberen Seiten der entsprechenden feststehenden Kontaktpunkte 70a und 70b in Kontakt gebracht, wodurch Erosion in und um den Kontaktbereich verursacht wird.
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Um eine teilweise Erosion der Kontaktpunkte zu verhindern, werden die Positionen der Kontaktpunkte wie in 7 dargestellt so justiert, dass die Positionen der beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters 100 relativ zu den Positionen der entsprechenden feststehenden Kontaktpunkte 70a und 70b vertikal nicht verschoben werden. Im Hinblick auf die Justierung der Kontaktpunkte werden die Positionen der Kontaktpunkte so angepasst, dass die Zentren des feststehenden Kontaktpunktes und des zugehörigen beweglichen Kontaktpunktes aneinander ausgerichtet werden, wenn der bewegliche Kern 5 von dem feststehenden Kern 2 angezogen wird. Wenn der feststehende Kontaktpunkt und der bewegliche Kontaktpunkt unterschiedliche Kontaktbereiche aufweisen, werden die Kontaktpunkte beispielsweise so positioniert, dass der Kontaktpunkt mit dem kleineren Bereich beim Schließen der Kontaktpunkte nicht außerhalb des Kontaktpunktes mit dem größeren Bereich liegt
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Aufgrund der Anordnung des Gehäusewandgleitteils 4b entspricht der Kontaktzeitpunkt der versorgungsseitigen Kontaktpunkte gemäß der ersten Ausführungsform im Wesentlichen dem der lastseitigen Kontaktpunkte, wodurch die Standzeit des elektromagnetischen Schalters verlängert werden kann.
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Auch, wenn die Struktur und Anordnung der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, ist die erste Ausführungsform nicht auf die zuvor ausgeführte Struktur und Anordnung beschränkt.
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Wie in 12 dargestellt ist, kann sich die Form des Querriegels 9 beispielsweise von der Form des Querriegels 9 von 10 unterscheiden, wobei in diesem Fall die obere Oberfläche des Querriegelkopfgleitteils 9a nicht bündig mit der oberen Oberfläche des Querriegelseitenwandgleitteils 9b ist und die untere Oberfläche des Querriegelkopfgleitteils 9a nicht bündig mit der unteren Oberfläche des Querriegelseitenwandgleitteils 9b ist. Ein Höhenunterschied zwischen der unteren Oberfläche des Querriegelkopfgleitteils 9a und der unteren Oberfläche des Querriegelseitenwandgleitteils 9b beträgt in diesem Fall h, sodass Z1 höher als Z2+h liegt. Der Unterschied zwischen Z1 und Z2+h beträgt zum Beispiel 0,1 mm. Mit einer solchen Anordnung kann eine Wirkung erzielt werden, die der zuvor angeführten Wirkung ähnlich ist.
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Die geänderte Form des Querriegels 9 führt wie oben beschrieben zu einer Veränderung der Lage des Gehäusewandgleitteils 4b. Der Gehäusewandgleitteil 4b sorgt somit dafür, dass der Querriegelseitenwandgleitteil 9b an der Seite des beweglichen Kerns 5 aus der Horizontalen in eine zur Richtung der Schwerkraft entgegengesetzte Richtung gekippt wird.
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Ein zu der zuvor angeführten Wirkung ähnlicher Effekt kann auch mit der Struktur der ersten Ausführungsform erreicht werden, wenn der Gehäusewandgleitteil 4b an der Lastseite dicker ausgeführt wird. Die Dicke wird auf die Höhe erhöht, die der Position gleicht, auf die der Gehäusewandgleitteil in 10 verschoben ist. Der Gehäusewandgleitteil 4b wird dadurch mit dem Querriegelseitenwandgleitteil 9b in Kontakt gebracht, um ein Kippen des Querriegels 9 an der Seite des beweglichen Kerns 5 aus der Horizontalen in eine zur Richtung der Schwerkraft entgegengesetzte Richtung zu bewirken. Alternativ werden der Gehäusewandgleitteil 4b und der Querriegelseitenwandgleitteil 9b miteinander in Kontakt gebracht, um der durch die Schwerkraft verursachten Kippung des Querriegels 9 entgegenzuwirken.
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Zweite Ausführungsform
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Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 13 bis 17 beschrieben, wobei es sich bei jeder Figur um eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung der Struktur und Funktionsweise eines elektromagnetischen Schalters 100 handelt, der so installiert ist, dass eine Richtung der Anziehung oder Abstoßung zwischen einem beweglichen Kern 5 und einem feststehenden Kern 2 senkrecht zur Schwerkraft verläuft. Eine der ersten und zweiten Ausführungsform gemeinsame Komponente wird mit demselben Bezugszeichen versehen und beschrieben.
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Wie bei der ersten Ausführungsform sorgt bei der zweiten Ausführungsform ein Gehäusegleitteil dafür, dass sich ein Querriegel 9 beim Schließen des versorgungsseitigen und des lastseitigen Kontaktpunkts in eine zur Richtung der Schwerkraft entgegengesetzte Richtung bewegt. Es wird darauf hingewiesen, dass der Gehäusewandgleitteil 4b bei der ersten Ausführungsform in die zur Richtung der Schwerkraft entgegengesetzte Richtung verschoben ist, wohingegen ein Gehäusekopfgleitteil 4a bei der zweiten Ausführungsform in Richtung der Schwerkraft verschoben ist.
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13 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung der Anordnung des Gehäusekopfgleitteils 4a der zweiten Ausführungsform, wenn sich die versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters 100 nicht berühren. 13 veranschaulicht die Struktur der zweiten Ausführungsform, bei der die Position des Gehäusekopfgleitteils 4a von einer horizontalen Ebene a1 senkrecht zur Richtung der Schwerkraft des Querriegels 9 zu einer horizontalen Ebene a2 verschoben ist und die Position eines Gehäusewandgleitteils 4b unverändert ist. Die Lage des Gehäusekopfgleitteils 4a ist niedriger als die Lage des Gehäusewandgleitteils 4b.
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14 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines beweglichen Teils und eines gleitenden Teils der zweiten Ausführungsform beim Schließen der versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters 100. Ein Pfeil gibt in 14 die auf ein Querriegelkopfgleitteil 9a von einer oberen Oberfläche des Gehäusekopfgleitteils 4a ausgeübten Reaktion an. Diese Reaktion bewirkt, dass der Querriegelkopfgleitteil 9a in Richtung der Schwerkraft kippt. 14 veranschaulicht die Struktur, bei der die Position des Gehäusekopfgleitteils 4a in Richtung der Schwerkraft verschoben ist.
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15 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung der Position des in 14 dargestellten Gehäusekopfgleitteils 4a. Wie in 15 dargestellt entspricht eine Z-Achse der Richtung, die der Richtung der Schwerkraft entgegengesetzt ist. Die Oberseite des Querriegelkopfgleitteils 9a liegt in derselben Ebene I1, wie die Oberseite eines Querriegelseitenwandgleitteils 9b, und die Unterseite des Querriegelkopfgleitteils 9a liegt in derselben Ebene I2, wie die Unterseite des Querriegelseitenwandgleitteils 9b. Es wird angenommen, dass die beiden Ebenen I1 und I2 parallel zueinander und dass der Querriegelkopfgleitteil 9a und der Querriegelseitenwandgleitteil 9b die gleiche Dicke d1 aufweisen. Eine Position Z1 entspricht der Unterseite des Gehäusewandgleitteils 4b, die der Unterseite des Querriegelseitenwandgleitteils 9b entspricht, und eine Position Z3 entspricht der Oberseite des Gehäusekopfgleitteils 4a, die der Oberseite des Querriegelkopfgleitteils 9a entspricht. Der Wert von Z3 ist kleiner als die Summe aus Z1 und d1. Eine Subtraktion des Wertes von Z3 von der Summe aus Z1 und d1 ergibt beispielsweise 0,1 mm.
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Der Gehäusekopfgleitteil 4a ist wie oben beschrieben so positioniert, dass ein lastseitiger beweglicher Kontaktpunkt 12b zuerst mit einem lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b elektrisch verbunden werden kann und danach ein versorgungsseitiger beweglicher Kontaktpunkt 12a mit einem versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a elektrisch verbunden werden kann, wodurch ein Stromfluss einsetzt.
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Da der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b zuerst mit dem lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b elektrisch verbunden wird, weist er aufgrund der Druckfeder 11 einen höheren Kontaktdruck auf als der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a. Andererseits führt, wie in 8 dargestellt ist, der an der Seite der Seitenwand des Querriegels 9 angeordnete bewegliche Kern 5 durch das Gewicht des beweglichen Kerns 5 auf diese Weise zu einem gegen den Uhrzeigersinn gerichteten Moment, wodurch der Kontaktdruck am versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12a zunimmt und der Kontaktdruck am lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b abnimmt. Diese Vorgänge führen dazu, dass die Kontaktdrücke am versorgungsseitigen Kontaktpunkt und am lastseitigen Kontaktpunkt ausgeglichen sind, sodass auf den versorgungsseitigen Kontaktpunkt und den lastseitigen Kontaktpunkt auf diese Weise der gleiche Kontaktdruck ausgeübt werden kann.
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Der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a und der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b prellen daher in gleicher Weise und sind einer im Wesentlichen gleichen Erosion ausgesetzt.
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Die Anordnung des Gehäusekopfgleitteils 4a der zweiten Ausführungsform kann jedoch dazu führen, dass der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a niedriger liegt als der versorgungsseitige feststehende Kontaktpunkt 70a und der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b niedriger liegt als der lastseitige feststehende Kontaktpunkt 70b, wie aus 16 ersichtlich ist. In diesem Fall werden obere Teile der beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b mit unteren Teilen der entsprechenden feststehenden Kontaktpunkte 70a und 70b in Kontakt gebracht, wodurch Erosion in und um den Kontaktbereich verursacht wird. Da die Kontaktpunkte teilweise der Erosion ausgesetzt sind, werden die Positionen der Kontaktpunkte wie in 7 dargestellt so justiert, dass die Positionen der beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters 100 relativ zu den Positionen der entsprechenden feststehenden Kontaktpunkte 70a und 70b vertikal nicht verschoben werden. Wie bei der ersten Ausführungsform werden die Positionen der Kontaktpunkte so angepasst, dass die Zentren des feststehenden Kontaktpunktes und des zugehörigen beweglichen Kontaktpunktes zueinander ausgerichtet sind, wenn der bewegliche Kern 5 von dem feststehenden Kern 2 angezogen wird.
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Der mit der zweiten Ausführungsform erhaltene Effekt gleicht dem der ersten Ausführungsform. Wie in 17 dargestellt ist, kann der Querriegel 9 an seinen beiden Enden verschiedene Formen aufweisen, sodass die obere Oberfläche des Querriegelkopfgleitteils 9a nicht bündig mit der oberen Oberfläche des Querriegelseitenwandgleitteils 9b ist und die untere Oberfläche des Querriegelkopfgleitteils 9a nicht bündig mit der unteren Oberfläche des Querriegelseitenwandgleitteils 9b ist. In diesem Fall ist der Gehäusekopfgleitteil 4a so positioniert, dass er für ein Kippen des Querriegelkopfgleitteils 9a aus der Horizontalen in Richtung der Schwerkraft sorgt, wobei eine zu dem zuvor genannten Effekt ähnliche Wirkung erhalten werden kann.
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Ein zu der zuvor angeführten Wirkung ähnlicher Effekt kann auch mit der Struktur der zweiten Ausführungsform erreicht werden, wenn der Gehäusekopfgleitteil 4a an der Versorgungsseite dicker ausgeführt wird. Bei der ersten und zweiten Ausführungsform wird der Gehäusewandgleitteil 4b mit dem Querriegelseitenwandgleitteil 9b in Kontakt gebracht oder der Gehäusekopfgleitteil 4a wird mit dem Querriegelkopfgleitteil 9a in Kontakt gebracht, wodurch ein Kippen des Querriegels 9 an der Seite des beweglichen Kerns 5 aus der Horizontalen in die zur Richtung der Schwerkraft entgegengesetzte Richtung bewirkt wird. Alternativ wird der Gehäusewandgleitteil 4b mit dem Querriegelseitenwandgleitteil 9b in Kontakt gebracht oder der Gehäusekopfgleitteil 4a wird mit dem Querriegelkopfgleitteil 9a in Kontakt gebracht, um der durch die Schwerkraft verursachten Kippung des Querriegels 9 entgegenzuwirken.
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Dritte Ausführungsform
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Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 18 beschrieben. Eine der zweiten und dritten Ausführungsform gemeinsame Komponente wird mit demselben Bezugszeichen versehen und beschrieben.
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Bei der dritten Ausführungsform ist in einem oberen, zu dem Querriegelkopfgleitteil 9a weisenden Teil eines Gehäusekopfgleitteils 4a entlang der Gleitrichtung des Querriegels 9 ein Vorsprung 20 ausgebildet. Der Vorsprung 20 ist wie in 18 dargestellt in dem zum Querriegelkopfgleitteil 9a weisenden oberen Teil des Gehäusekopfgleitteils 4a ausgebildet, wodurch die Position des Gehäusekopfgleitteils 4a in Richtung der Schwerkraft verschoben wird. Dies führt dazu, dass der Querriegel mit dem in Richtung der Schwerkraft gekippten Querriegelkopfgleitteil 9a und einem in Richtung zur Schwerkraft entgegengesetzten Richtung gekippten Querriegelseitenwandgleitteil 9b gleitet.
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Der Vorsprung 20 kann an einer Wand des Gehäusekopfgleitteils 4a angeordnet und plattenförmig sein. Alternativ kann der Vorsprung 20 einstückig mit einem Gehäuse 4 ausgeführt sein.
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Die Anordnung des Vorsprungs 20 gemäß der dritten Ausführungsform kann dazu führen, dass ein versorgungsseitiger beweglicher Kontaktpunkt 12a niedriger liegt als ein versorgungsseitiger feststehender Kontaktpunkt 70a und ein lastseitiger beweglicher Kontaktpunkt 12b niedriger liegt als ein lastseitiger feststehender Kontaktpunkt 70b, wie in 16 dargestellt ist. Hierdurch werden die oberen Teile der beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b mit den unteren Teilen der entsprechenden feststehenden Kontaktpunkte 70a und 70b in Kontakt gebracht, wodurch Erosion in und um den Kontaktbereich verursacht wird. Da die Kontaktpunkte zum Teil einer Erosion unterliegen, werden die Positionen der Kontaktpunkte wie in 7 dargestellt so justiert, dass sich die Positionen der beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b beim Schließen der Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters 100 relativ zu den Positionen der entsprechenden feststehenden Kontaktpunkte 70a und 70b vertikal nicht verschieben.
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Der mit der dritten Ausführungsform erhaltene Effekt gleicht dem der zweiten Ausführungsform.
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Ein Vorsprung 20 kann auch in einem zum Querriegelseitenwandgleitteil 9b weisenden unteren Teil eines Gehäusewandgleitteils 4b entlang der Gleitrichtung des Querriegels 9 ausgebildet sein. Ein solcher Vorsprung bewirkt, dass der Gehäusewandgleitteil 4b in die zur Richtung der Schwerkraft entgegengesetzte Richtung verschoben wird, wodurch bewirkt wird, dass der Querriegelkopfgleitteil 9a in die Richtung der Schwerkraft und der Querriegelseitenwandgleitteil 9b in die zur Richtung der Schwerkraft entgegengesetzte Richtung kippt, sodass ein dem der dritten Ausführungsform ähnlicher Effekt erhalten werden kann.
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Mit der dritten Ausführungsform kann allein durch den Vorsprung 20, der in dem zum Querriegelkopfgleitteil 9a weisenden oberen Teil des Gehäusekopfgleitteils 4a oder in dem zum Querriegelseitenwandgleitteil 9b weisenden unteren Teil des Gehäusewandgleitteils 4b entlang der Gleitrichtung des Querriegels 9 ausgebildet ist, ein zu dem der ersten und zweiten Ausführungsform ähnlicher Effekt erzielt werden.
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Vierte Ausführungsform
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Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 19 und 20 beschrieben. Eine der ersten und vierten Ausführungsform gemeinsame Komponente wird mit demselben Bezugszeichen versehen und beschrieben.
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Die vierte Ausführungsform besitzt eine Struktur, bei der beim Öffnen der versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkte der Abstand zwischen einem feststehenden Kontaktpunkt 70a und einem beweglichen Kontaktpunkt 12a an der Versorgungsseite länger ist als der Abstand zwischen einem feststehenden Kontaktpunkt 70b und einem beweglichen Kontaktpunkt 12b an der Lastseite. Wie in 19 dargestellt ist ein lastseitiger feststehenden Kontakt 7b um eine Strecke C1 relativ zu der Position eines versorgungsseitigen feststehenden Kontaktes 7a in Richtung eines beweglichen Kontakts 12 positioniert. Die Strecke C1 beträgt beispielsweise 0,6 mm. Selbst wenn ein Querriegel 9 an der Seite einer Seitenwand aus der Horizontalen in Richtung der Schwerkraft gekippt ist, kann der Aufbau dadurch so gestaltet werden, dass der Zeitpunkt, zu dem der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b den lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b berührt, im Vergleich zu dem Zeitpunkt, zu dem der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a den versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a berührt, nicht verzögert ist.
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Die Funktionsweise der vierten Ausführungsform wird nun beschrieben.
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Wie in 19 dargestellt erfolgt die elektrische Verbindung zwischen dem lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b und den lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b nicht später als die elektrische Verbindung zwischen dem versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12a und dem versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a, wodurch ein Stromfluss einsetzt.
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Wenn die Kontaktpunkte wie in 19 dargestellt miteinander in Kontakt gebracht werden, prellen die beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b beim Aufprallen auf die feststehenden Kontaktpunkte 70a und 70b. Hierdurch erfolgt die elektrische Verbindung zwischen dem lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b und den lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b nicht später als die elektrische Verbindung zwischen dem versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12a und dem versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a, sodass der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b aufgrund der Druckfeder 11 einen höheren Kontaktdruck aufweist als der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a. Andererseits führt, wie in 8 dargestellt ist, ein an der Seite der Seitenwand des Querriegels 9 angeordneter beweglicher Kern 5 durch das Gewicht des beweglichen Kerns 5 unter dem Einfluss der Schwerkraft auf diese Weise zu einem gegen den Uhrzeigersinn gerichteten Moment, wodurch der Kontaktdruck am versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12a zunimmt und der Kontaktdruck am lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b abnimmt. Der Abstand zwischen den lastseitigen Kontaktpunkten ist wie oben beschrieben kürzer ausgeführt als der Abstand zwischen den versorgungsseitigen Kontaktpunkten. Dadurch kann die Auswirkung des Gewichts des beweglichen Kerns 5 ausgeglichen werden und ein gleicher Kontaktdruck an den versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkten ermöglicht werden.
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Der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a und der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b prellen daher in gleicher Weise, sodass sie im Wesentlichen der gleichen Erosion unterworfen sind, wodurch eine extreme Erosion der Elektroden verhindert werden kann.
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Mit der vierten Ausführungsform kann ein zur 19 ähnlicher Effekt erhalten werden, indem der lastseitige feststehende Kontaktpunkt 70b wie in 20 dargestellt dicker als der versorgungsseitige feststehende Kontaktpunkt 70a ausgeführt wird. Die Dicke kann um einen Wert C2 erhöht werden, der ähnlich dem Wert C1 ist, um den der lastseitige feststehende Kontakt in 19 verschoben ist.
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Mit der vierten Ausführungsform kann daher ein Effekt erhalten werden, der dem der ersten bis dritten Ausführungsform gleicht. Es wird darauf hingewiesen, dass die Verbindung zwischen dem lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b und dem lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b zur selben Zeit erfolgen kann wie die Verbindung zwischen dem versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12a und dem versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a.
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Fünfte Ausführungsform
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Im Folgenden wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 21 bis 23 beschrieben. Eine der ersten und fünften Ausführungsform gemeinsame Komponente wird mit demselben Bezugszeichen versehen und beschrieben.
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Wie bei der vierten Ausführungsform weist die fünfte Ausführungsform eine wie in den 21 bis 23 dargestellte Struktur auf, bei der beim Öffnen der versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkte der Abstand zwischen einem feststehenden Kontaktpunkt 70a und einem beweglichen Kontaktpunkt 12a an der Versorgungsseite länger ist als der Abstand zwischen einem feststehenden Kontaktpunkt 70b und einem beweglichen Kontaktpunkt 12b an der Lastseite. Es wird darauf hingewiesen, dass die vierte Ausführungsform ausgebildet ist, den oben angegebenen Abstand durch Ändern der Position eines feststehenden Kontakts 7 oder der Dicke des lastseitigen feststehenden Kontaktpunkts 70b anzupassen.
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Bei der fünften Ausführungsform ist ein beweglicher Kontakt 12 bezüglich einer Zentralachse eines Querriegels 9, die in dessen Gleitrichtung orientiert ist, asymmetrisch angeordnet. Das bedeutet, dass die fünfte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet ist, dass der bewegliche Kontakt 12 an der Lastseite wie in 22 dargestellt im Uhrzeigersinn gekippt ist, oder dass die Dicke des lastseitigen beweglichen Kontaktpunktes 12b wie in 23 dargestellt größer ist. Diese Strukturen können eingesetzt werden, um den Abstand zwischen den Kontaktpunkten einzustellen. Die fünfte Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 21 und 22 beschrieben.
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21 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines beweglichen Teils und eines gleitenden Teils der fünften Ausführungsform beim Schließen der versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkte eines elektromagnetischen Schalters 100. Wie in 21 dargestellt ist der bewegliche Kontakt 12 bezüglich der Gleitrichtung des Querriegels 9 asymmetrisch ausgebildet, wobei die Lastseite des Kontakts im Uhrzeigersinn gekippt ist. Selbst wenn der Querriegel 9 an der Seite eines beweglichen Kerns 5 aus der Horizontalen in Richtung der Schwerkraft gekippt ist, kann der Aufbau dadurch so gestaltet werden, dass der Zeitpunkt, zu dem der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b den lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b berührt, gegenüber dem Zeitpunkt, zu dem der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a den versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a berührt, nicht verzögert ist.
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22 zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des beweglichen Kontakts 12 des elektromagnetischen Schalters von 21. Der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b befindet sich in 22 um einen Abstand d2 versetzt zu einer gestrichelten Referenzlinie. Daher ist der Abstand zwischen dem lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b und dem lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b um die Strecke d2 kürzer als der Abstand zwischen dem versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12a und dem versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a. Auch wenn dies von Maschine zu Maschine variiert, führt der abwärts gerichtete Kippwinkel von z.B. einem Grad eines Querriegelseitenwandgleitteils 9b an der Seite des beweglichen Kerns 5 in 21 dazu, dass der lastseitige feststehende Kontaktpunkt 70b und der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b während des Betriebs um etwa 0,6 mm voneinander getrennt sind. Daher wird der Abstand d2 auf 0,6 mm festgelegt.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der fünften Ausführungsform beschrieben.
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Die oben beschriebene Anordnung der fünften Ausführungsform ermöglicht, dass zuerst der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b mit dem lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b elektrisch verbunden werden kann und danach der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a mit dem versorgungsseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70a elektrisch verbunden werden kann. Dadurch beginnt der Strom zu fließen.
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Wenn die Kontaktpunkte miteinander in Kontakt gebracht werden, prellen die beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b beim Aufprall. Hierbei wird zuerst der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b mit dem lastseitigen feststehenden Kontaktpunkt 70b elektrisch verbunden und weist aufgrund der Druckfeder 11 daher einen höheren Kontaktdruck auf als der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a. Andererseits führt der an der Seite einer Seitenwand des Querriegels 9 angeordnete bewegliche Kern 5 durch das Gewicht des beweglichen Kerns 5 auf diese Weise zu einem gegen den Uhrzeigersinn gerichteten Moment, wodurch der Kontaktdruck am versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12a zunimmt und der Kontaktdruck am lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b abnimmt. Der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b befindet sich zum Zeitpunkt des Öffnens der Kontaktpunkte näher an dem zugehörigen feststehenden Kontaktpunkt als die beweglichen versorgungseitigen Kontaktpunkte, wodurch die Auswirkung des Gewichts des beweglichen Kern 5 ausgeglichen werden kann, um an den versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkten einen gleichen Kontaktdruck zu ermöglichen.
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Der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a und der lastseitige bewegliche Kontaktpunkt 12b prellen gemäß der fünften Ausführungsform daher in gleicher Weise, sodass sie im Wesentlichen der gleichen Erosion unterworfen sind. Hierdurch kann eine extreme Erosion der Elektroden verhindert werden.
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Eine Zunahme der Dicke des lastseitigen beweglichen Kontaktpunktes um d2 kann auch dazu führen, dass die versorgungsseitigen Kontaktpunkte nicht später als die lastseitigen Kontaktpunkte miteinander verbunden werden. Der Wert von d2 beträgt in diesem Fall beispielsweise 0,6 mm.
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Der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a kann im Vergleich zu dem lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b auch weiter weg von dem zugehörigen feststehenden Kontaktpunkt 70a angeordnet sein. Ein dem zuvor genannten Effekt ähnlicher Effekt kann zum Beispiel erhalten werden, indem der versorgungsseitige bewegliche Kontaktpunkt 12a im Vergleich zu dem lastseitigen beweglichen Kontaktpunkt 12b um 0,6 mm weg von dem zugehörigen feststehenden Kontaktpunkt 70a angeordnet wird.
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Sechste Ausführungsform
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Im Folgenden wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 24 und 25 beschrieben. Eine der ersten und sechsten Ausführungsform gemeinsame Komponente wird mit demselben Bezugszeichen versehen und beschrieben.
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24 zeigt eine Ansicht zur Veranschaulichung der Struktur eines elektromagnetischen Schalters 100 der sechsten Ausführungsform beim Schließen der versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters 100. 24 veranschaulicht eine Struktur, bei der eine Flanke 31 an einer Wandfläche eines Gehäusekopfgleitteils 4a an der Versorgungsseite und eine Nase 30 an einem Querriegelkopfgleitteil 9a an der Lastseite vorgesehen sind.
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Die Nase 30 weist die Form eines Vierecks, einer Dreieckspyramide oder dergleichen auf. Bei der Flanke 31 handelt es sich um eine geneigte Fläche oder eine gekrümmte Fläche. Eine solche Struktur ermöglicht, dass ein Querriegel 9 horizontal gehalten wird, oder dass der Querriegel 9 an der Seite eines beweglichen Kerns 5 in die zur Richtung der Schwerkraft entgegengesetzte Richtung aus der Horizontalen gekippt wird, sodass ein lastseitiger beweglicher Kontaktpunkt 12b und ein lastseitiger feststehender Kontaktpunkt 70b nicht später miteinander in Kontakt gebracht werden als ein versorgungsseitiger beweglicher Kontaktpunkt 12a und ein versorgungsseitiger feststehender Kontaktpunkt 70a.
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Beim Schließen der Kontaktpunkte sorgt die Nase 30, die an dem Querriegelkopfgleitteil 9a angeordnet ist und mit der Flanke 31 des zugehörigen Gehäusekopfgleitteils 4a in Kontakt gebracht wurde, für einen gewissen Abstand zwischen dem Querriegelkopfgleitteil 9a und dem Gehäusekopfgleitteil 4a.
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Die Nase 30 wird lediglich beim Schließen der Kontaktpunkte mit der Flanke 31 des Gehäusekopfgleitteils 4a in Kontakt gebracht, sodass der Querriegel 9 beim Öffnen und Schließen der Kontaktpunkte leicht gleiten kann. Beim Schließen der Kontaktpunkte stützt die Nase 30 des Querriegelkopfgleitteils 9a nicht in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Querriegels 9, sondern unter einem Winkel. Hierdurch wird verhindert, dass der Querriegelkopfgleitteil 9a klemmt und in dem Gehäusekopfgleitteil 4a arretiert wird.
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25 zeigt eine Ansicht zur Veranschaulichung eines beweglichen Teils und eines gleitenden Teils der sechsten Ausführungsform beim Schließen der versorgungsseitigen und lastseitigen Kontaktpunkte des elektromagnetischen Schalters 100. Wie in 25 dargestellt ist ferner eine Nut 32 horizontal in dem Querriegelkopfgleitteil 9a angeordnet. Durch eine solche Nut wird der Querriegelkopfgleitteil 9a elastisch und schwächt den Aufprall ab, wenn die Nase 30 des Querriegelkopfgleitteils mit dem zu der Nase 30 gehörenden Gehäusekopfgleitteil 4a in Kontakt gebracht wird. Dies führt zu einem geringeren Prellen des versorgungsseitigen beweglichen Kontaktpunkts 12a und des lastseitigen beweglichen Kontaktpunkts 12b.
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Ein zu dem zuvor genannten Effekt ähnlicher Effekt kann erzielt werden, indem an der Nase 30 eine Feder oder dergleichen angebracht wird, die anstelle der in dem Querriegelkopfgleitteil 9a angeordneten Nut 32 für Elastizität sorgt.
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Zusätzlich zu der Nase 30, die in dem oberen Teil des Querriegelkopfgleitteils 9a angeordnet ist, und der Nut 32, die darin horizontal angeordnet ist, kann der Querriegelkopfgleitteil 9a an dessen beiden Seitenflächen mit einer Nase 30 und entlang der Richtung der Schwerkraft mit einer Nut 32 versehen sein. Hierdurch können nicht nur die beweglichen Kontaktpunkte 12a und 12b in gleicher Weise mit den zugehörigen feststehenden Kontaktpunkten 70a und 70b in Kontakt gebracht werden, sondern es wird auch in jeder der drei Phasen ein Prellen der Kontaktpunkte der Elektroden reduziert.
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Die sechste Ausführungsform kann einen ähnlichen Effekt wie die erste bis fünfte Ausführungsform erzielen.
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Auch, wenn bei der sechsten Ausführungsform die Nase 30 im oberen Teil des Querriegelkopfgleitteils 9a angeordnet ist und die Flanke 31 dagegen im unteren Teil des Gehäusekopfgleitteils 4a angeordnet ist, können die Nase und die Flanke jeweils an einer anderen Stelle angeordnet sein. Die Nase 30 kann in einem unteren Teil eines Querriegelseitenwandgleitteils 9b und die Flanke 31 in einem unteren Teil eines Gehäusewandgleitteils 4b angeordnet sein. Hierdurch führt bei der sechsten Ausführungsform der Kontakt zwischen der Nase 30 und der Flanke 31 dazu, dass der Querriegel 9 an der Seite des beweglichen Kerns 5 aus der Horizontalen in eine der Richtung der Schwerkraft entgegengesetzte Richtung gekippt wird.
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Effekte, die den vorgenannten Effekten gleichen, können mit beliebigen Kombinationen der Strukturen und Anordnungen der ersten bis sechsten Ausführungsform erzielt werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung kann auf einen elektromagnetischen Schalter, einen elektromagnetischen Schütz, ein Relais oder einen Unterbrecher angewandt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- elektromagnetischer Schalter;
- 1
- Halter;
- 2
- feststehender Kern;
- 3
- Betätigungsspule;
- 4
- Gehäuse;
- 4a
- Gehäusekopfgleitteil;
- 4b
- Gehäusewandgleitteil;
- 5
- beweglicher Kern;
- 6
- Auslösefeder;
- 7
- feststehender Kontakt;
- 7a
- versorgungsseitiger feststehender Kontakt;
- 7b
- lastseitiger feststehender Kontakt;
- 70a
- versorgungsseitiger feststehender Kontaktpunkt;
- 70b
- lastseitiger feststehender Kontaktpunkt;
- 8
- Klemmschraube;
- 9
- Querriegel;
- 9a
- Querriegelkopfgleitteil;
- 9b
- Querriegelseitenwandgleitteil;
- 10
- rechteckiges Fenster;
- 11
- Druckfeder;
- 12
- beweglicher Kontakt;
- 12a
- versorgungsseitiger beweglicher Kontaktpunkt;
- 12b
- lastseitiger beweglicher Kontaktpunkt;
- 13
- Lichtbogenabdeckung;
- 20
- Vorsprung;
- 30
- Nase;
- 31
- Flanke;
- 32
- Nut.
