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Title:
SWITCH DEVICE WITH IMPROVED PERMANENT MAGNETIC ARC EXTINCTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/172030
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switch device with at least one contact point and a permanent magnetic arc blowing device which is paired with the contact point. The arc blowing device has a first lateral pole plate, a second lateral pole plate, a central pole plate arranged therebetween, and at least one first permanent magnet for generating a magnetic blow-out field. The at least one first permanent magnet is arranged and is in contact with at least one of the pole plates either directly or via a magnetic conductor such that a first magnetic field region of the blow-out field is provided between the first lateral pole plate and the central pole plate and such that a second magnetic field region of the blow-out field is provided between the second lateral pole plate and the central pole plate, wherein the magnetic field lines of the first magnetic field region are aligned opposite the magnetic field lines of the second magnetic field region. The blow-out field additionally has a transition region which connects the first magnetic field region and the second magnetic field region together, and the magnetic field lines are aligned identically in each case starting from the first magnetic field region and the second magnetic field region toward the contact point in the transition region such that a switching arc produced within the transition region upon opening the contact point is conducted either into the first magnetic field region or into the second magnetic field region depending on the current direction from the contact point and in both cases is blown away in the same direction from the contact point in said region. According to the invention, the arc blowing device has at least one second permanent magnet (15) as an auxiliary magnet, and the auxiliary magnet is arranged in the direct vicinity of the contact point (7.1) such that at least one section of the magnetic field (17) of the auxiliary magnet (15) amplifies the blow-out field in the transition region.

Inventors:
KRALIK ROBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/054940
Publication Date:
September 27, 2018
Filing Date:
February 28, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SCHALTBAU GMBH (DE)
International Classes:
H01H9/44; H01H9/36
Foreign References:
EP3048626A12016-07-27
US9406465B12016-08-02
JPS5914219A1984-01-25
DE2752765A11979-05-31
DE102015000796A12016-07-28
EP3048626A12016-07-27
US20120145675A12012-06-14
Attorney, Agent or Firm:
GRÜNECKER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Schaltgerät (1 ) mit zumindest einer Kontaktstelle und einer der Kontaktstelle zugeordneten permanentmagnetischen Lichtbogenblaseinrichtung, wobei die Lichtbogenblaseinrichtung eine erste seitliche Polplatte (6.1 ), eine zweite seitliche Polplatte (6.2), eine dazwischen angeordnete mittlere Polplatte (6.3) und zumindest einen ersten Permanentmagnet (2.1 , 2.2) zur Erzeugung eines magnetischen Blasfelds aufweist, wobei der zumindest eine erste Permanentmagnet (2.1 , 2.2) entweder direkt oder über einen magnetischen Leiter mit zumindest einer der Polplatten (6.1 , 6.2, 6.3) in Kontakt steht und derart angeordnet ist, dass zwischen erster seitlicher Polplatte (6.1 ) und mittlerer Polplatte (6.3) ein erster Magnetfeldbereich des Blasfelds, und zwischen zweiter seitlicher Polplatte (6.2) und mittlerer Polplatte (6.3) ein zweiter Magnetfeldbereich des Blasfelds besteht, wobei Magnetfeldlinien (23) des ersten Magnetfeldbereichs entgegengesetzt zu Magnetfeldlinien (23) des zweiten Magnetfeldbereichs ausgerichtet sind, und wobei das Blasfeld ferner einen Übergangsbereich aufweist, der den ersten Magnetfeldbereich und den zweiten Magnetfeldbereich miteinander verbindet, wobei sich die Ausrichtung der Magnetfeldlinien (23) im Übergangsbereich, ausgehend jeweils von dem ersten Magnetfeldbereich und dem zweiten Magnetfeldbereich, zur Kontaktstelle hin angleicht, so dass ein beim Öffnen der Kontaktstelle entstehender Schaltlichtbogen (3.1 , 3.2) innerhalb des Übergangsbereichs in Abhängigkeit der Stromrichtung ausgehend von der Kontaktstelle entweder in den ersten Magnetfeldbereich oder in den zweiten Magnetfeldbereich geleitet und dort in beiden Fällen in gleicher Richtung von der Kontaktstelle weggeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenblaseinrichtung zumindest einen zweiten Permanentmagnet als Hilfsmagnet (15) aufweist, wobei der Hilfsmagnet (15) derart in unmittelbarer Nähe zur Kontaktstelle angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Magnetfelds des Hilfsmagneten (15) das Blasfeld im Übergangsbereich verstärkt.

2. Schaltgerät (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsmagnet (15) derart angeordnet ist, dass er in Bezug auf eine Symmetrieebene (16) der Lichtbogenblaseinrichtung, die durch die Erstreckungsebene der mittleren Polplatte (6.3) definiert ist, ebenensymmetrisch ist.

3. Schaltgerät (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten (15) sowohl zu den Magnetfeldlinien des ersten Magnetfeldbereichs als auch zu den Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfeldbereichs einen rechten Winkel einschließt.

4. Schaltgerät (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsmagnet (15) ein Ringsegment darstellt und radial magnetisiert ist.

5. Schaltgerät (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hilfsmagneten (15) vorgesehen sind, wobei die beiden Hilfsmagneten (15) in Bezug auf eine Symmetrieebene (16) der Lichtbogenblaseinrichtung, die durch die Erstreckungsebene der mittleren Polplatte (6.3) definiert ist, symmetrisch zueinander angeordnet sind.

6. Schaltgerät (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungrichtung der beiden Hilfsmagneten (15) zur Symmetriebene (16) jeweils einen Winkel α einschließt, der größer als 0° und kleiner als 90° ist.

7. Schaltgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle einen ersten Kontakt (7.1 , 7.2) und einen zweiten Kontakt (9.1 , 9.2) aufweist, wobei erster und zweiter Kontakt bei Betätigung des Schaltgeräts miteinander in Kontakt bringbar sind, und wobei der Hilfsmagnet (15) auf derjenigen Seite des ersten oder zweiten Kontakts angeordnet ist, die dem jeweils anderen Kontakt abgewandt ist.

8. Schaltgerät (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsmagnet (15) fest mit dem jeweiligen Kontakt (7.1 , 7.2, 9.1 , 9.2) verbunden ist.

9. Schaltgerät (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsmagnet (15) in einer Ausnehmung (21 ) eines Gehäuses (18) des Schaltgeräts (1 ) gehalten ist.

10. Schaltgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsmagnet (15) ein Seltenerd-Magnet ist.

Description:
Schaltgerät mit verbesserter permanentmagnetischer Lichtbogenlöschung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.

Ein gattungsgemäßes Schaltgerät weist zumindest eine Kontaktstelle und eine der Kontaktstelle zugeordnete permanentmagnetische Lichtbogenblaseinrichtung auf. Die Lichtbogenblaseinrichtung weist eine erste seitliche Polplatte, eine zweite seitliche Polplatte, eine dazwischen angeordnete mittlere Polplatte und zumindest einen ersten Permanentmagnet zur Erzeugung eines magnetischen Blasfelds auf. Der zumindest eine erste Permanentmagnet steht entweder direkt oder über einen magnetischen Leiter mit zumindest einer der Polplatten in Kontakt und ist derart angeordnet, dass zwischen erster seitlicher Polplatte und mittlerer Polplatte ein erster Magnetfeldbereich des Blasfelds, und zwischen zweiter seitlicher Polplatte und mittlerer Polplatte ein zweiter Magnetfeldbereich des Blasfelds besteht, wobei Magnetfeldlinien des ersten Magnetfeldbereichs entgegengesetzt zu Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfeldbereichs ausgerichtet sind, und wobei das Blasfeld ferner einen Übergangsbereich aufweist, der den ersten Magnetfeldbereich und den zweiten Magnetfeldbereich miteinander verbindet. Die Ausrichtung der Magnetfeldlinien im Übergangsbereich gleicht sich, ausgehend jeweils von dem ersten Magnetfeldbereich und dem zweiten Magnetfeldbereich, zur Kontaktstelle hin an, so dass ein beim Öffnen der Kontaktstelle entstehenden Schaltlichtbogen innerhalb des Übergangsbereichs in Abhängigkeit der Stromrichtung ausgehend von der Kontaktstelle entweder in den ersten Magnetfeldbereich oder in den zweiten Magnetfeldbereich geleitet und dort in beiden Fällen in gleicher Richtung von der Kontaktstelle weggeblasen wird.

Die drei Polplatten sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. In der Regel sind zwei erste Permanentmagneten vorgesehen, wobei die beiden ersten Permanentmagneten entgegengesetzt zueinander gepolt sind. Die beiden ersten Permanentmagneten können entweder jeweils einer der beiden seitlichen Polplatten zugeordnet oder aber auch auf den gegenüberliegenden Seiten der mittleren Polplatte angeordnet sein. Die beiden seitlichen Polplatten sind, beispielsweise über einen magnetischen Leiter bzw. Rückschluss, jeweils mit der mittleren Polplatte verbunden. Die ersten Permanentmagneten können Teil dieser magnetischen Verbindung sein oder auch selbst das Verbindungselement zwischen seitlicher und mittlerer Polplatte bilden.

Ein Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 bietet den Vorteil, dass ein bidirektionaler Betrieb des Schaltgeräts möglich ist, wobei nur eine einzige Lichtbo- genlöscheinrichtung erforderlich ist. Der Schaltlichtbogen wird, nach einer stromrichtungsab- hängigen Umlenkung in den ersten oder zweiten Magnetfeldbereich, unabhängig von der Stromrichtung stets in der gleichen Richtung von der Kontaktstelle weggeblasen, so dass der Schaltlichtbogen unabhängig von der Stromrichtung in ein und derselben Lichtbogenlöscheinrichtung zum Erlöschen gebracht werden kann. Die hierfür erforderliche Lichtbogenlöscheinrichtung kann beliebig ausgeführt sein und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. Beispielsweise kann es sich um eine herkömmliche Lichtbogenlöschkammer mit mehreren keramischen Löschelementen oder Löschblechen handeln. Da das Blasfeld rein permanentmagnetisch erzeugt wird, sind keine Blasspulen erforderlich. Die gattungsgemäßen Schaltgeräte sind daher relativ kompakt, leicht und darüber hinaus auch kostengünstig.

Ein gattungsgemäßes Schaltgerät ist beispielsweise aus DE 10 2015 000 796 A1 , aus EP 3048626 A1 und aus US 2012145675 A1 bekannt.

Das Problem bestehender Schaltgeräte der gattungsgemäßen Art ist, dass eine zuverlässige Funktion des Schaltgeräts nur bis zu einer bestimmten Schaltleistung gewährleistet werden kann. Mit steigender Schaltleistung müssen die Schaltgeräte entsprechend größer ausgeführt werden. Dabei wird es zunehmend schwieriger, den Schaltlichtbogen zu kontrollieren und in den jeweils richtigen Magnetfeldbereichs zu lenken. Die Verwendung stärkerer Permanentmagneten zum Aufbau des Blasfelds ist grundsätzlich zwar möglich, verteuert die Herstellung ab einem gewissen Grad jedoch erheblich.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, ein Schaltgerät der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass bei entsprechend größerer Ausführung des Schaltgeräts ein zuverlässiges Lichtbogenlaufverhalten gewährleistet werden kann. Eine kostengünstige Herstellung des Schaltgeräts soll weiterhin möglich sein.

Die Erfindung wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demnach liegt bei einem Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn die Lichtbogenblaseinrichtung zumindest einen zweiten Permanentmagnet als Hilfsmagnet aufweist, wobei der Hilfsmagnet derart in unmittelbarer Nähe zur Kontaktstelle angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Magnetfelds des Hilfsmagneten das Blasfeld im Übergangsbereich verstärkt.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht auf besonders kostengünstige Weise ein zuverlässiges Lichtbogenlaufverhalten bei entsprechend großer Ausführung des Schaltgeräts. Es muss betont werden, dass der Hilfsmagnet eine andere Funktion erfüllt als der oder die ersten Permanentmagneten. Der oder die ersten Permanentmagneten sind zumindest einer der drei Polplatten zugeordnet und stehen daher mit der entsprechenden Polplatte entweder direkt oder über einen entsprechenden magnetischen Rückschluss in magnetischer Verbindung. Dies ist bei dem Hilfsmagnet im Sinne des Anspruchs 1 der vorliegenden Erfindung nicht der Fall. Der Hilfsmagnet steht mit keiner der drei Polplatten in direktem Kontakt und ist auch nicht über einen entsprechenden magnetischen Leiter mit den Polplatten verbunden. Die Funktion des Hilfsmagneten ist es, eine Verstärkung des Magnetfelds lediglich im Übergangsbereich des magnetischen Blasfelds zu bewirken. Diese Verstärkung ist auf den Übergangsbereich beschränkt und betrifft nicht den ersten oder zweiten Magnetfeldbereich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Hilfsmagnet derart angeordnet, dass er in Bezug auf eine Symmetrieebene der Lichtbogenblaseinrichtung, die durch die Erstreckungsebene der mittleren Polplatte definiert ist, ebenensymmetrisch ist. Auf diese Weise wird eine symmetrische Verstärkung des Magnetfelds im Übergangsbereich bewirkt. Da der Hilfsmagnet sozusagen mittig angeordnet ist, insbesondere in Bezug auf Kontaktstelle und Lichtbogenblaseinrichtung, findet die Verstärkung im besonders kritischen Bereich statt, nämlich dort wo der Lichtbogen entsteht.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn eine Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten sowohl zu den Magnetfeldlinien des ersten Magnetfeldbereichs als auch zu den Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfeldbereichs einen rechten Winkel einschließt.

Im einfachsten Fall ist nur ein einziger Hilfsmagnet vorgesehen. Jedoch können auch mehrere Hilfsmagneten derart angeordnet werden, dass sie jeweils einen Abschnitt des Übergangsbereichs des magnetischen Blasfelds verstärken.

Eine kostengünstige Herstellung des erfindungsgemäßen Schaltgeräts ergibt sich, wenn für den Hilfsmagnet auf Standardkomponenten zurückgegriffen werden kann. Günstige Permanentmagneten haben eine quaderförmige oder zylinderförmige Form, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Hilfsmagnet jedoch auch ein Ringsegment darstellen und radial magnetisiert sein. Bei dieser Ausführungsform ist bei Verwendung eines einzigen Hilfsmagneten eine Verstärkung des magnetischen Blasfeldes in einem relativ großen Abschnitt des Übergangsbereichs möglich. Prinzipiell kann der Hilfsmagnet auch derart ausgestaltet sein, dass er das magnetische Blasfeld im gesamten Übergangsbereich verstärkt. Der Hilfsmagnet wäre in diesem Fall ein Ringsegment, das sich über 180° erstreckt.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zwei Hilfsmagneten vorgesehen, wobei die beiden Hilfsmagneten in Bezug auf die Symmetrieebene der Blaseinrichtung, die durch die Erstreckungsebene der mittleren Polplatte definiert ist, symmetrisch zueinander angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform kann ein relativ großer Abschnitt des Übergangsbereichs durch Verwendung kostengünstiger Standard-Permanentmagneten verstärkt werden.

Besonders bevorzugt schließt die Magnetisierungsrichtung der beiden Hilfsmagneten zur Symmetrieebene dabei jeweils einen Winkel ein, der größer als 0° und kleiner als 90° ist. Weiter vorzugsweise liegt der Winkel im Bereich zwischen 5° und 45°. Besonders bevorzugt liegt der Winkel im Bereich zwischen 5° und 30°.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kontaktstelle einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt auf, wobei erster und zweiter Kontakt bei Betätigung des Schaltgeräts miteinander in Kontakt bringbar sind, und wobei der Hilfsmagnet auf derjenigen Seite des ersten oder zweiten Kontakts angeordnet ist, die dem jeweils anderen Kontakt abgewandt ist. Bei dieser Ausführungsform kann der Hilfsmagnet so angeordnet werden, dass ein Teil seines Magnetfelds das Blasfeld im Übergangsbereich verstärkt, wobei der übrige Teil des Magnetfelds des Hilfsmagneten das Blasfeld nicht negativ beeinflusst. Die Kontakte bestehen vorzugsweise aus einem nicht-magnetischen Metall, vorzugsweise aus Kupfer. Sie beeinflussen das Magnetfeld des Hilfsmagneten daher in keiner Weise.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Hilfsmagnet auf einfache Weise fest mit dem jeweiligen Kontakt verbunden sein. Beispielsweise kann der Hilfsmagnet mit dem entsprechenden Kontakt verklebt oder auch verschraubt sein. Besonders bevorzugt ist der Hilfsmagnet jedoch in einer entsprechenden Ausnehmung eines Gehäuses des Schaltgeräts gehalten. Das Gehäuse kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Hilfsmagneten um einen Seltenerd-Magnet. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 : eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts,

Figur 2: einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 1 entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie II (geschnittene Seitenansicht),

Figur 3: einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 1 entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie III (Längsschnitt),

Figur 4: einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 1 entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie IV (geschnittene Draufsicht),

Figur 5: eine Detailansicht der in Figur 2 gezeigten ersten Kontaktstelle des erfindungsgemäßen Schalters mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Hilfsmagneten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 6: eine Draufsicht auf den Festkontakt der in Figur 5 im Detail gezeigten Kontaktstelle,

Figur 7: eine mit der Draufsicht aus Figur 6 korrespondierende Seitenansicht,

Figur 8: eine Abwandlung der Figur 7 mit einem in einer Ausnehmung eines Gehäuses des Schaltgeräts gehaltenen Hilfsmagneten,

Figur 9: eine Draufsicht auf den Festkontakt ähnlich wie in Figur 6 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und

Figur 10: eine Draufsicht auf den Festkontakt ähnlich wie in den Figuren 6 und 9 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Sofern in einer Zeichnung Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.

Figur 1 zeigt eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1. Bei dem Schaltgerät handelt es sich um ein einpoliges Schaltschütz. Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 1 entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie I I. Figur III zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 1 entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie III. Figur IV zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 1 entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie IV.

Das Schaltschütz 1 weist zwei Festkontakte 7.1 und 7.2 auf, die jeweils mit einem zugehörigen Anschlusskontakt 8.1 , 8.2 elektrisch verbunden sind. Die beiden Festkontakte 7.1 und

7.2 können mittels einer Kontaktbrücke 10 elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Die Kontaktbrücke 10 wird durch den Anker eines elektromagnetischen Antriebs 19 betätigt und weist zwei bewegliche Kontakte 9.1 , 9.2 auf. Beim Schließen der Kontakte kommt dabei der erste bewegliche Kontakt 9.1 mit dem ersten Festkontakt 7.1 zur Anlage. Der zweite bewegliche Kontakt 9.2 kontaktiert den zweiten Festkontakt 7.2. Das Chassis 20 des Schaltgeräts, an dem der elektromagnetische Antrieb befestigt ist, ist in den Figuren mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet.

Beim Öffnen der Kontakte entsteht zwischen dem ersten Festkontakt 7.1 und dem ersten beweglichen Kontakt 9.1 und zwischen dem zweiten Festkontakt 7.2 und dem zweiten beweglichen Kontakt 9.2 jeweils ein Schaltlichtbogen.

Um zu verhindern, dass das Schaltgerät aufgrund der Entstehung der Schaltlichtbögen Schaden nimmt, müssen diese aus dem Kontaktbereich herausgeführt und zum Erlöschen gebracht werden. Im Folgenden wird die Paarung aus erstem Festkontakt 7.1 und erstem beweglichen Kontakt 9.1 als erste Kontaktstelle bezeichnet. Die Paarung aus zweitem Kontakt 7.2 und zweitem beweglichen Kontakt 9.2 wird als zweite Kontaktstelle bezeichnet. Das Schaltgerät verfügt für jede der beiden Kontaktstellen über eine Lichtbogenblaseinrichtung, um den Schaltlichtbogen von der Kontaktstelle wegzublasen. Jeder der beiden Lichtbogenblaseinrichtungen ist eine Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 bzw. 5.2 zugeordnet. Die beiden Lichtbogenlöscheinrichtungen 5.1 und 5.2 sind an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet. Die erste Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 ist der ersten Kontaktstelle 7.1/9.1 zugeordnet. Die zweite Lichtbogenlöscheinrichtung 5.2 ist der zweiten Kontaktstelle 7.2/9.2 zugeordnet. An der Oberseite des Gehäuses ist ferner eine dritte Lichtbogenlöscheinrichtung

5.3 angeordnet, die sowohl der ersten als auch der zweiten Kontaktstelle zugeordnet ist. Durch die dritte Lichtbogenlöscheinrichtung wird das Löschpotential bei Bedarf erhöht. Teile des Gehäuses, die zwischen den Lichtbogenlöscheinrichtungen liegen, können durch geeignete Kupferplatten 32 vor dem Lichtbogen geschützt werden. Alle drei Lichtbogenlöscheinrichtungen 5.1 , 5.2, und 5.3 weisen jeweils mehrere Löschelemente auf, die abwechselnd aufeinandergestapelt sind. Die Löschelemente bestehen aus Keramik. Sie können alternativ auch als Löschbleche ausgeführt sein.

Der Aufbau der Lichtbogenblaseinrichtung wird im Folgenden für die erste Kontaktstelle, bestehend aus dem ersten Festkontakt 7.1 und dem ersten beweglichen Kontakt 9.1 , erläutert. Die Erläuterung kann weitgehend allein anhand Figur 4 nachvollzogen werden. Das Blasfeld, das durch die Lichtbogenblaseinrichtung erzeugt wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät ausschließlich permanentmagnetisch erzeugt. Es werden keine elektrisch betriebenen Blasspulen benötigt. Die beiden in Figur 4 gezeigten Permanentmagneten 2.1 und 2.2 bilden erste Permanentmagneten im Sinne der Ansprüche. Sie sind zwischen der ersten Kontaktstelle und der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 angeordnet, die der ersten Kontaktstellen zugeordnet ist. Der erste Permanentmagnet 2.1 steht dabei in direktem Kontakt mit einer ersten seitlichen Polplatte 6.1 , die an einer Seitenwand des in Figur 1 gezeigten Schaltergehäuses angeordnet ist. Der zweite Permanentmagnet 2.2 steht ebenfalls in direktem Kontakt mit einer zweiten seitlichen Polplatte 6.2, die an der gegenüberliegenden Gehäuseseite angeordnet und in Figur 1 gezeigt ist. Zwischen den beiden seitlichen Polplatten 6.1 und 6.2 befindet sich eine mittlere Polplatte 6.3, die parallel zu den beiden seitlichen Polplatten 6.1 , 6.2 verläuft und in Figur 4 dargestellt ist. Zwischen den beiden Permanentmagneten und der mittleren Polplatte 6.3 ist jeweils ein magnetischer Rückschluss angeordnet. Sowohl der Rückschluss als auch die Permanentmagneten sind zylindrisch ausgebildet.

Die beiden Permanentmagneten 2.1 und 2.2 sind entgegengesetzt gepolt. Der Nordpol befindet sich jeweils außen an der ersten Polplatte 6.1 bzw. an der zweiten Polplatte 6.2. Der gemeinsame Südpol befindet sich an der mittleren Polplatte 6.3. Die entgegengesetzte Polung bewirkt, dass das Magnetfeld, das zwischen der zweiten seitlichen Polplatte 6.2 (rechts) und der mittleren Polplatte 6.3 aufgebaut wird, entgegengesetzt zu dem Magnetfeld ausgerichtet ist, das zwischen der ersten Polplatte 6.1 (links) und der mittleren Polplatte 6.3 aufgebaut wird. Dieser Umstand ist auch anhand der Magnetfeldlinien 23 ersichtlich, die in Figur 4 eingezeichnet sind.

Die Polplatten definieren zwischen sich zwei Kanäle, die beide jeweils ausgehend von der ersten Kontaktstelle in der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 münden. Dabei besteht zwischen der ersten seitlichen Polplatte 6.1 und der mittleren Polplatte 6.3 ein erster Kanal 4.1. Zwischen der zweiten seitlichen Polplatte 6.2 und der mittleren Polplatte 6.3 besteht ein zweiter Kanal 4.2. Die beiden Kanäle sind jeweils quer zu ihrer Längserstreckung von einem der beiden entgegengesetzt gepolten Magnetfelder durchsetzt. Die beiden seitlichen Polplatten 6.1 , 6.2 reichen seitlich neben die Kontaktstelle, wobei die mittlere Polplatte 6.3 etwas kürzer ist und vor der Kontaktstelle endet. Dadurch ergibt sich an der Kontaktstelle ein Übergangsbereich des magnetischen Blasfeldes. Etwa in der Mitte des feststehenden Kontakts 7.1 bzw. des beweglichen Kontakts 9.1 verlaufen die Magnetfeldlinien senkrecht zu den Magnetfeldlinien der beiden Magnetfelder in den Kanälen 4.1 und 4.2. Im Übergangsbereich sind die Magnetfeldlinien quasi über einen Winkel von 180° aufgefächert. Die Richtung des Magnetfelds im Kanal 4.1 wird dadurch im Übergangsbereich umgekehrt, bis sie schließlich der Richtung des Magnetfelds im Kanal 4.2 entspricht.

Ist nun der erste Anschlusskontakt 8.1 mit dem Pluspol einer Spannungsquelle verbunden, so entsteht beim Öffnen der Kontakte an der ersten Kontaktstelle ein Schaltlichtbogen 3.1 , der durch das magnetische Blasfeld in Figur 4 (in Figur 4 befindet sich der Schaltlichtbogen unterhalb der Zeichenebene) zunächst nach rechts ausgelenkt wird und anschließend in den Kanal 4.2 zwischen der zweiten seitlichen Polplatte 6.2 und der mittleren Polplatte 6.3 eintritt. Die Bewegungsrichtung des Schaltlichtbogens 3.1 ist für diesen Fall mit dem Pfeil 24 verdeutlicht. Ist der erste Anschlusskontakt 8.1 mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden, so wird der Schaltlichtbogen zunächst in entgegengesetzter Richtung nach links ausgelenkt. Er tritt anschießend entlang des durch den Pfeil 25 verdeutlichten Pfads in den linken Kanal 4.1 zwischen der ersten seitlichen Polplatte 6.1 und der mittleren Polplatte 6.3 ein. In beiden Fällen wird der Schaltlichtbogen anschießend durch das magnetische Blasfeld in die Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 getrieben. Die mittlere Polplatte 6.3 ist auch an dem gegenüberliegenden Ende, welches der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 zugewandt ist, etwas kürzer als die beiden seitlichen Polplatten 6.1 , 6.2. Dadurch weist das magnetische Blasfeld auch kurz vor der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 einen Übergangsbereich auf, der den Schaltlichtbogen in die Mitte der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 leitet. Dadurch kann die Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 kompakt gehalten werden.

An der zweiten Kontaktstelle, die durch den zweiten Festkontakt 7.2 und den zweiten beweglichen Kontakt 9.2 gebildet wird, ist ebenfalls eine Lichtbogenblaseinrichtung vorgesehen, die identisch zu der Lichtbogenblaseinrichtung an der ersten Kontaktstelle aufgebaut ist. Die beiden Schaltlichtbögen 3.1 und 3.2, die an den Kontaktstellen 7.1/9.1 und 7.2/9.2 entstehen, werden in der Darstellung der Figur 4 je nach Stromrichtung zunächst entweder beide nach rechts oder beide nach links abgelenkt, dann in die jeweilige Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 bzw. 5.2, und in weiterer Folge auch in die dritte Lichtbogenlöscheinrichtung 5.3 geblasen. Je nach Stromrichtung werden die Schaltlichtbögen 3.1 und 3.2 somit entweder durch die Kanäle 4.1 oder, so wie es in Figur 2 gezeigt ist, durch die Kanäle 4.2 in die Lichtbogenlöscheinrichtungen getrieben.

In Figur 2 ist zu erkennen, dass mehrere sogenannte Lichtbogenleitbleche vorgesehen sind, um den Schaltlichtbogen zum einen zu führen und zum anderen auf dem Weg in die Lichtbogenlöscheinrichtungen zu strecken. Dem ersten Festkontakt 7.1 ist ein erstes Lichtbogenleitblech 1 1 zugeordnet und dem zweiten Festkontakt 7.2 ist ein zweites Lichtbogenleitblech 12 zugeordnet. Das erste Lichtbogenleitblech 1 1 und das zweite Lichtbogenleitblech 12 erstrecken sich zwischen dem jeweiligen Festkontakt 7.1 bzw. 7.2 und der jeweils zugehörigen Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 bzw. 5.2. Sie verbinden jeweils den Festkontakt 7.1 bzw. 7.2 mit dem zugehörigen Anschlusskontakt 8.1 bzw. 8.2. Das erste Lichtbogenleitblech 1 1 und das zweite Lichtbogenleitblech 12 sind unterhalb der jeweiligen mittleren Polplatte 6.3 angeordnet und sie erstrecken sich in der Breite jeweils sowohl über den ersten Kanal 4.1 als auch über den parallelen zweiten Kanal 4.2 der zugehörigen Lichtbogenblaseinrichtung. Ferner sind ein drittes Lichtbogenleitblech 13 und ein viertes Lichtbogenleitblech 14 vorgesehen. Das dritte Lichtbogenleitblech 13 und das vierte Lichtbogenleitblech 14 erstrecken sich jeweils bogenförmig vom ersten beweglichen Kontakt 9.1 zum zweiten beweglichen Kontakt 9.2, sodass das dritte Lichtbogenleitblech 13 und das vierte Lichtbogenleitblech 14 zusammen mit der Kontaktbrücke 10 jeweils eine nahezu geschlossene Schlaufe bilden. Wie Figur 2 zeigt, sind die mittleren Polplatten 6.3 der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtung jeweils zwischen drittem Lichtbogenleitblech 13 und viertem Lichtbogenleitblech 14 angeordnet. Das dritte Lichtbogenleitblech 13 befindet sich in der Darstellung der Figur 2 hinter den beiden mittleren Polplatten 6.3 und ist daher in dieser Abbildung gestrichelt dargestellt.

Die Enden des dritten Lichtbogenleitblechs 13 und des vierten Lichtbogenleitblechs 14 sind jeweils geringfügig von den Enden der Kontaktbrücke 10 beabstandet, so dass die Kontaktbrücke 10 relativ zum dritten und vierten Lichtbogenleitblech bewegt werden kann. Ein Fußpunkt des Schaltlichtbogens springt von der Kontaktbrücke auf das dritte bzw. vierte Lichtbogenleitblech über, wenn der Schaltlichtbogen aus der Kontaktstelle geblasen wird. Die Ecken der Kontaktbrücke sind vorzugsweise abgerundet, um die Lebensdauer zu erhöhen.

Der erste Blasmagnet 2.1 der ersten Lichtbogenblaseinrichtung und der erste Blasmagnet 2.1 der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung sind innerhalb der Schlaufe angeordnet, die durch das dritte Lichtbogenleitblech 13 und die Kontaktbrücke 10 gebildet wird, wobei der zweite Blasmagnet 2.2 der ersten Lichtbogenblaseinrichtung und der zweite Blasmagnet 2.2 der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung innerhalb der Schlaufe angeordnet sind, die durch das vierte Lichtbogenleitblech 14 und die Kontaktbrücke 10 gebildet wird. Dadurch sind die Blasmagneten auf einfache Weise vom Lichtbogen abgeschirmt. Eine Schutzumhüllung der Blasmagneten aus Keramik oder dergleichen ist nicht erforderlich.

Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist die Kontaktbrücke 10 mit den beiden beweglichen Kontakten 9.1 und 9.2 oberhalb der beiden Festkontakte 7.1 und 7.2 angeordnet. Der elektromagnetische Antrieb 19 befindet sich unterhalb der beiden Kontaktstellen. Dies hat den Vorteil, dass der obere Teil des Gehäuses zu Wartungszwecken komplett abgenommen werden kann, wodurch freier Zugang zu den Kontakten ermöglicht wird. Die Verriegelung des oberen Gehäuseteils erfolgt mittels des in Figur 1 gezeigten Riegels 26.

Die mittleren Polplatten 6.3 der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtung sind elektrisch isolierend ummantelt. Die Kontaktbrücke 10 ist auf einem Kontaktträger 27 aus elektrisch isolierendem Material angeordnet. Wie Figur 3 zeigt, erstreckt sich der Kontaktträger 27 zwischen der ersten Kontaktstelle und der zweiten Kontaktstelle über die lichte Breite des Gehäuses des Schaltgeräts. Der Kontaktträger taucht beidseitig in entsprechende Nuten des Gehäuses ein, so dass für das Plasma, das durch den Lichtbogen gebildet wird, eine Barriere nach Art einer Labyrinthdichtung gebildet wird. Unterhalb des Kontaktträgers 27 ist ferner ein Faltenbalg 28 angeordnet, um einen Masseschluss zu vermeiden, der ansonsten aufgrund des durch den Lichtbogen erzeugten Plasmas bei einem Überschlag des Lichtbogens auf die Jochplatte des Antriebs des Schaltgeräts stattfindet, falls entsprechend hohe Lasten geschaltet werden.

An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass zusätzlich zu den beiden gezeigten Polplattenanordnungen, die jeweils einer der beiden Lichtbogenlöscheinrichtungen 5.1 und 5.2 zugeordnet sind und jeweils aus den Polplatten 6.1 , 6.2 und 6.3 bestehen, vorteilhafterweise zumindest eine zusätzliche Polplattenanordnung vorgesehen sein kann, die der dritten Lichtbogenlöscheinrichtung 5.3 zugeordnet ist und zusätzlich auch Bereichen der beiden seitlichen Lichtbogenlöscheinrichtungen 5.1 und 5.2 zugeordnet sein kann. Die Polplatten dieser zusätzlichen Polplattenanordnung erstrecken sich vorzugsweise nahezu über die gesamte Länge der dritten Lichtbogenlöscheinrichtung 5.3. Die Polplatten 6.1 , 6.2 und 6.3 sind bei dieser Ausführung etwas kleiner bzw. enden etwas unterhalb der dritten Lichtbogenlöscheinrichtung. Die Blasmagneten der zusätzlichen Polplattenanordnung können zentral im Bereich der dritten Lichtbogenlöscheinrichtung angeordnet sein.

Figur 5 zeigt eine Detailansicht der in Figur 2 gezeigten ersten Kontaktstelle des erfindungsgemäßen Schalters. Wie die Darstellung zeigt, ist in unmittelbarer Nähe der Kontaktstelle ein Erfinder gemäß vorgesehener Hilfsmagnet 15 angeordnet, der das Blasfeld im Übergangsbereich verstärkt. Der Hilfsmagnet 15 befindet sich auf der dem beweglichen Kontakt 9.1 abgewandten Unterseite des Festkontakts 7.1. Die Magnetfeldlinien des durch den Hilfsmagneten generierten Magnetfelds sind mit dem Bezugszeichen 17 gekennzeichnet. Wie sich aus der Darstellung in Figur 5 und insbesondere aus der Darstellung in Figur 7 ergibt, kommt nur der obere Teil des Magnetfelds tatsächlich zum Tragen, denn nur dieser Teil des Magnetfelds beeinflusst den Schaltlichtbogen 3.1 , der an der ersten Kontaktstelle 7.1/9.1 entsteht.

Wie Figur 6 zeigt, ist der Hilfsmagnet 15 derart angeordnet, dass er in Bezug auf eine Symmetrieebene 16 der Blaseinrichtung, die durch die Erstreckungsebene der mittleren Polplatte 6.3 definiert ist, ebenensymmetrisch ist. Die Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten 15 schließt zu den Magnetfeldlinien des ersten Magnetfeldbereichs 4.1 und zu den Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfeldbereichs 4.2 einen rechten Winkel ein.

Der Hilfsmagnet 15 kann fest mit dem Festkontakt 7.1/1 1 verbunden sein. Möglich sind beispielsweise eine Verklebung oder auch eine Verschraubung. Figur 8 zeigt eine Abwandlung, bei der der Hilfsmagnet 15 auf einfache Weise in einer Ausnehmung 21 des Gehäuses 18 des erfindungsgemäßen Schaltgeräts aufgenommen und gehalten wird.

Figur 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem pro Kontaktstelle zwei Hilfsmagneten

15 zum Einsatz kommen. Die beiden Hilfsmagneten sind in Bezug auf die Symmetrieebene

16 der Blaseinrichtung symmetrisch zueinander angeordnet. Die Magnetisierungsrichtung der beiden Hilfsmagneten 15 schließt zur Symmetrieebene 16 einen Winkel α ein, der ungefähr 20° beträgt.

Die in den Figuren 5 bis 9 gezeigten Hilfsmagneten können als einfache quaderförmige oder zylinderförmige Permanentmagneten, vorzugsweise als Seltenerd-Magneten, ausgeführt sein. Figur 10 hingegen zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Hilfsmagnet 15 ein Ringsegment darstellt und radial magnetisiert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Übergangsbereich des Blasfelds in einem relativ breiten Abschnitt durch einen einzelnen Hilfsmagneten verstärkt werden. Der Hilfsmagnet 15 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 10 ist jedoch aufwendiger und dadurch teurer in der Herstellung als die Standardmagneten, die bei den Ausführungsbeispielen in den Figuren 5 bis 9 zum Einsatz kommen.