专利名称：电磁开关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁开关装置，该电》兹开关装置具有电》兹铁和 可移动的电枢，该电枢通过克月良闭合力作用并且在断开位置中不为 零的保持力设置在开关装置中。
背景技术：
这种电磁开关装置的基本作用方式将借助图1至图3在保护装 置的实例中阐述。才艮据图1，这种开关装置包括具有》兹轭2的电万兹 铁1，在该磁轭上例如设置有用于产生磁性的电磁线圏4。对应于 ;兹扼2的电枢6通过由两个平行连接的复位弹簧8构造的复位装置 弹性地安置在开关装置的仅象征性示出的壳体10中。磁轭2、电磁 线圈4和电枢6形成开关装置的电磁驱动装置。电枢6力传递地通 过偏压的触点弹簧12与可移动的触桥14连4矣。可移动的触桥14 对应于两个固定的触头支承16。该电枢6形成电磁驱动装置的执行 机构以用于在触桥14和触头支承16之间的相对移动。触桥14和固定的触头支岸义16分別具有4妾触件或者触点18。通 过可移动的触桥14和固定的触头支岸义16形成的开关触点处于^皮断 开的^f立置(断开位置)中。在这种切断状态中，触点18处于间距 So中，并且^兹轭2或者电枢6的极面20和60处于间距d = H中。 复位弹簧8被偏压，从而电枢6在断开位置的静止位置中利用偏压 力或者保持力F"氐压于挡块22。在接通电》兹线圈4时，电枢6克服由复位弹簧8施加的保持力 F = F。的作用在向着》兹辄2的方向上进4亍移动，如附图中通过箭头 示出。图2现在示出了一种情况，在这种情况下触点18第一次触石並， 因此电枢6已经经过了一段行程。在这个时刻，极面20、 60处于 间距d-4-H-S。中。现在，进一步克服由复位弹簧8施加的、增 加的弹力以及额外克月良由与此平4亍连4妄的触点弹簧12施加的、同 样增加的弹力的作用来实现电枢6的进一步的闭合移动。因为由偏 压的触点弹簧12施加的弹簧力明显大于由复位弹簧8施加的力， 作用在电枢6上的全部的复位力将突然地上升。在其他的曲线走向中，作用在电枢6上的磁力大于由复位弹簧 8和触点弹簧12施加的复位力，并且电枢6还可以在磁轭2的方向 上移动，直到该电枢最后在最终位置或者静止位置利用其极面60 才氐靠在》兹辄2的才及面20上(d = 0)，如在图3中所示。所属的力曲线走向在图4中描述。此处，以在电枢6和^F兹轭2 的极面60、 20之间的间距d表述了由复位弹簧8和触点弹簧12施 加在电枢6上的复位力F。从该曲线中获悉，复位弹簧8(图l)在 断开位置中施加保持力Fo。电流流经电》兹线圈4，电枢6在由电》兹 铁1施加的引力的作用下克服复位弹簧8的作用在朝着^兹轭2的极 面20的方向上移动。在该移动时，通过增加的复位弹簧8的长度 缩短，施加在电枢6上且相反的复位力F相应于复位弹簧8的弹性 系数的总和而直线地增加。触点18在间距d:ds时触碰，并且作用 在电枢6上的复位力F通过启动所偏压的4妄触弹簧12而突然地升 高。在断开位置中在电枢6上施加的保持力Fo确保了在该位置中开 关装置在外部机械的振动或冲击负荷时免于不希望的闭合。因此，在do和ds之间经过的全部路程中，电枢6必须总是克服由复位弹簧 8施加的复位力F，该复位力从最终的且在断开位置中需要用于电 枢6的机械安全的值(保持力FG )开始连续地增加。为了获得尽管 短的开关动作时间(高闭合力)，所以如此设置电》兹系统2、 4、 6 且如此确定尺寸是必要的，即作用到电枢6上的^兹力明显高于由复 位弹簧8施力口的复位力。不利方面在于，在全部工作区域U兹路程 Magnethub)中复位力一直在增加。因此，产生相对大的、不必要 的力，该力必须通过相应有力设置的电》兹驱动装置来克月良。发明内容所以本发明的目的在于，提供一种具有电枢的电磁开关装置， 一方面在断开位置中，电枢在电》兹4失切断时通过高的保持力牢固地 固定，另一方面电4区的加速所需的》兹力明显i也减小。所述目的根据本发明通过具有权利要求1的特征的电磁开关装 置来实现。4艮据该特征，电^兹开关装置具有电石兹4失和可移动的电枢， 该电枢通过保持力设置在该开关装置中，该保持力克服闭合力作用 且在断开位置中不为零，该保持力至少部分地由具有至少一个永》兹 铁的磁性装置形成，该磁性装置固定设置在由电磁铁和所述电枢形 成的》兹路之外的开关装置中，该永》兹铁的作用在该电枢上的复位力 在断开位置中最大。通过该措施，可以完全取消该复位弹簧或者在没有偏压的情况 下或者以较d、的弹性系数如此设置该复位弹簧，即该复位弹簧在断 开位置中没有保持力或者在大多数情况下仅具有较小的保持力。概 念"断开位置，，根据本发明通常理解为开关装置的一种工作情况，其 中电》兹4失是未通电的并且没有》兹力施加于电枢。因此，本发明基于这样的考虑，即由在开关设备中固定设置的 永》兹铁施加于可移动的电枢的复位力随着电枢和永磁铁之间的增 大的距离而减小，,人而一方面在断开位置中获得高的保持力，另一 方面随着电枢与永磁铁的增加的间距，阻碍其移动的复位力减小， 从而当由电磁驱动装置施加的力较小时，获得电枢的高力口速度。电磁开关装置基本上已经在DE 196 08 729C1中公开，其中在 断开位置中施加于电枢的保持力通过永,兹《失支持。其中两个才反状的 永石兹《失i殳置在电》兹4失的内部》兹辄和外部万兹辄之间。在断开位置中， 电枢利用其基板抵靠在外部》兹轭上。基板、夕卜部磁辄、永磁铁、内 部》兹辄以及电枢的活动4失心以这种方式形成一个封闭的^兹^各。因为 永磁铁在电磁铁的外部》兹辄和内部磁辄之间设置。已知的开关装置 4又可以利用直流电或脉动电流来驱动。此外，在一定情况下电流调 节是必要的，该电流调节限定口及持功率。此外，》兹路必须具有两部 分的磁轭。由于不同于已知的开关装置，在根据本发明的开关装置中，电 磁装置设置在由电磁铁和电枢形成的磁路之外，这就是说，没有影 响该》兹^各，电f兹铁不仅可以利用直流电而且可以利用交流电来激 发。此外通过在闭合状态中增大电感而自动地产生减弱的交流电。本发明有利的设计方案在从属权利要求中给出。
为了进一步阐述本发明请参照附图。其示出了图1至图3分别示出了根据现有技术的电磁开关装置的用于启 动过程的不同时间点的原理示意图。图4示出了一个图表，在该图表中说明了相应于极面的间距在 图1至3示出的开关装置中由复位弹簧和接触弹簧在电枢上施加的 复位力。图5和图6分别以原理图示出了在根据本发明的开关装置中固 定地设置在可移动地在开关装置中安置的电枢的背面上的永磁铁 的工作原理。图7示出了一个图表，在该图表中描述了在图5和图6中示出 的实施例中相应于极面的间距作用在电枢上的复位力。图8和图9分别以示意性的原理示意图示出了根据本发明的永 f兹4失装置的其他的实施例。
具体实施方式
根据图5，在开关装置中可移动安置的、由弱磁材料制成的电 枢6在断开位置中(d-H)抵靠在象征性示出的挡块30上，通过 复位装置的作用相对于该挡块按压或拉牵该电枢。该复位装置在实 例中通过复位弹簧8以及包含至少一个永磁铁32的磁性装置形成， 其中在图中仅示出一个弹簧(保持力F10)，该永磁铁在将磁力(保 持力F加)施加于电枢6。永磁铁32在电枢6的闭合移动的移动方 向33上来看i殳置在该电枢之前，并且其》兹轴34平4于于移动方向33 延伸。在永f兹4失32的朝向电才区6的才及面36和电片区6的背面(相对 于移动方向33 )之间设置空隙ao,由永磁铁32施加的保持力和复 位力(F2Q或F2)可以利用该间隙进4亍调节。具有永磁铁32的磁性装置设置在通过电磁铁1和电枢6形成 的并且在图中以虚线示出的》兹路38之外，从而该永^兹4夹未影响该 磁路。当由在图中仅示意性示出的电磁铁1施加的磁力或闭合力产生影响的情况下，电枢6克服由复位弹簧8施加的复位力Fi的作用并 且克服由永磁铁32施加的复位力F2的作用向着电石兹铁1的极面移 动，如在图6中所示。通过增加在永》兹铁32的才及面36和电枢6的 背面之间的间距a = a0 + H誦d，逐渐地减少了由7Jc》兹4失32施加到该 电枢上的复位力F2，从而尽管在才艮据图5的断开位置中由永,兹铁施 加的复位力F2较大，但是该移动运行在闭合过程中总是较轻微地被 永磁铁32阻碍。在图7中以这种方式示出了复^f立力Fp F2和F-F! + F2产生的 曲线走向，直到触及该触点并且启动该触点弹簧。乂人图7中获悉， 当d = H时产生的保持力F。由复位弹簧的复位力F^和永磁铁的保 持力F2o在断开位置中合成。曲线a示出了由一个或多个复位弹簧 施加的复位力F！的曲线走向，该复位力类似于在图4中示出的力曲 线走向随着减小的间距d而直线地增加。基于电枢与电磁铁的磁轭 的间距d,曲线b示出了由永》兹4失施加到电枢上的复位力F2的曲线 走向。乂人图中获悉，由永》兹4失施加的复位力F2在断开位置中(F2 = F20)最大并且随着增加的间距d (也就是说随着在电枢和永^兹铁之 间的间距)连续地非线性地减小。由永f兹铁和复位弹簧施加复位力Fp F2的合力F在曲线c中示 出。从附图中获悉，在该实例中由永磁铁和复位弹簧施加的合力F =F+ F2几乎不依赖于该间距，其中才艮据需求通过相应的布置还可 以获得另一个曲线走向。与此相比4交，在曲线d中以虚线描述了一 种情况，如在现有技术中出现的情况，当通过偏压的复位弹簧产生 复位力时，该复位弹簧在断开位置中施加相同的保持力F0。一种设计方案原则上也是可行的，在该设计方案中，复位装置 仅通过具有至少一个永》兹4失32的A兹性装置形成，这就是说，不存 在具有复位弹簧8的复位弹簧装置。根据图8,在磁性装置中，永磁铁32在其背离电枢6的极面中， 还具有额外的导向板40。因此，场力线的空中路径(luftweg)缩小， 并且永》兹铁的保持力增大。可选地，对于图5、图6和图8中示出的实施例，4艮据该实施 例，永》兹4失的》兹轴34在由7lcf兹4失施加的力的方向上平4于于电^区6 的闭合移动的移动方向33，(如果电枢6的背面为平面，并且该》兹 轴垂直于其背面)，才艮据图6还可以设计一种》兹性装置，在该装置 中，永石兹4失32的石兹轴34垂直于电枢6的移动方向33。此外在该实 施例中，在永磁铁32的极面上设置侧面的导向板42。此外，利用 导向板42的尺寸可以控制有效,兹通量和漏f兹通量。此外，在图9 中示出了一种情况，其中电枢6在断开位置中抵靠在导向板上。压力弹簧在多个实施例中示为复位弹簧8。对于在开关装置中 的另 一种布置中，拉力弹簧原则上也可以作为复位弹簧8使用。
权利要求
1.一种电磁开关装置，所述电磁开关装置具有电磁铁(1)和可移动的电枢(6)，所述电枢通过保持力(F0)设置在所述开关装置中，所述保持力抵消闭合力作用且在断开位置中不为零，所述保持力至少部分地由具有至少一个永磁铁(32)的磁性装置形成，所述磁性装置固定设置在由所述电磁铁(1)和所述电枢(6)形成的磁路(38)之外的所述开关装置中，所述永磁铁的作用在所述电枢(6)上的复位力(F2)在断开位置处最大，并且其中设置至少一个复位弹簧(8)，所述复位弹簧平行于由至少一个所述永磁铁施加的复位力而起作用。
2. 根据权利要求1所述的电磁开关装置，其中，至少一个所述永 磁铁(32 )设置在所述电枢(6 )的远离所述电磁铁(1 )的背 面上。
3. 根据权利要求2所述的电磁开关装置，其中，至少一个所述永 f兹纟失(32 )的》兹轴(34 )垂直于所述电枢(6 )的移动方向(33 )， 同时至少一个所述7Jcf兹4失(32) i殳置在垂直于所述^兹轴(34) 延伸的两个导向板(42)之间。
全文摘要
本发明涉及一种电磁开关装置，该电磁开关装置具有电磁铁(1)和可移动的电枢(6)，该电枢通过保持力(F0)设置在该开关装置中，该保持力克服闭合力作用且在断开位置中不为零，该保持力至少部分地由具有至少一个永磁铁(32)的磁性装置形成，该磁性装置固定设置在由电磁铁(1)和电枢(6)形成的磁路(38)之外的开关装置中，该永磁铁的作用在该电枢(6)上的复位力(F2)在断开位置中最大。
文档编号H01H50/16GK101252058SQ200710195479
公开日2008年8月27日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年2月23日
发明者安德烈亚斯·克雷奇马尔, 沃尔夫冈·法伊尔, 贝恩德·特劳特曼, 赖因哈德·迈尔 申请人:西门子公司