TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter mit einem Gehäuse, einer im Gehäuse drehbar gelagerten Schaltwelle, einem in der Schaltwelle drehbar gelagerten

Kontaktarm mit einem darauf angeordneten Schaltkontakt, sowie einer Litze, welche eine elektrische Verbindung zu dem genannten Kontakt und einem im Gehäuse fix angeordneten Stromleiter herstellt. Zudem umfasst der Schutzschalter eine

Betätigungsvorrichtung und/oder Auslösevorrichtung zum Drehen der Schaltwelle beziehungsweise des Kontaktarms.

STAND DER TECHNIK

Generell ist die überstrombedingte Auslösung mit Hilfe eines Elektromagneten bei einem Schutzschalter hinlänglich bekannt. Die Erfindung bezieht sich jedoch nicht auf die elektromagnetische Auslösung eines Schutzschalters als solche, sondern auf eine davon unabhängige, magnetische Unterstützung der auf die Kontakte wirkenden Öffnungskraft. Aus der DE 103 47 148 B4 ist dazu ein Schutzschalter bekannt, bei dem im Bereich einer zwischen Gehäuse und Schaltwelle angeordneten Litze ein Magnet positioniert ist, welcher die auf die Schaltkontakte wirkende Schließkraft verstärken soll. Nachteilig ist daran, dass dies dem eigentlichen Zweck eines Schutzschalters, nämlich bei Überstrom respektive Kurzschluss möglichst schnell auszulösen und einen gefährdeten Stromkreis auszuschalten, zuwiderläuft.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Schutzschalter anzugeben. Insbesondere soll die Trennung der Schaltkontakte beim Ausschalten und/oder überstrombedingten Auslösen des Schutzschalters verbessert beziehungsweise beschleunigt werden.

Diese Aufgabe wird mit einem Schutzschalter der eingangs genannten Art gelöst, welche einen im Bereich der Litze angeordneten Magneten aufweist, dessen Magnetfeld so ausgerichtet ist, dass eine aus einem Stromfluss durch die Litze und dem Magnetfeld resultierende Lorentzkraft eine Drehbewegung des Kontaktarms um eine Drehachse des Kontaktarms in der Schaltwelle in Richtung einer Öffnung des Schaltkontakts unterstützt.

Dadurch kann die Öffnung der Schaltkontakte im Überstromfall merklich beschleunigt werden, das heißt der Schutzschalter öffnet schneller und ein gefährdeter Stromkreis wird rascher von einer Versorgungsspannung getrennt als dies im Stand der Technik der Fall ist. Dem kommt auch der Umstand zu Gute, dass der Strom im Nennbereich im Vergleich zum Kurzschlussstrom relativ gering (zum Beispiel kann sich der

Kurzschlussstrom bei einem Schutzschalter mit einem Nennstrom von 250A ohne weiteres in einem Bereich oberhalb von 5kA bewegen}. Aus diesem Grund ist auch die in Öffnungsrichtung wirkende Lorentzkraft beim Nennstrom vergleichsweise gering, wodurch in der GESCHLOSSEN-Stellung keine nennenswerte unerwünschte Kraft in Öffnungsrichtung entsteht. Diese tritt markant erst dann auf, wenn der Strom durch die Litze den Nennstrom (mehrfach] übersteigt. Positiv auf eine rasche Öffnung des

Schaltkontakts wirkt sich auch der Umstand aus, dass der Kontaktarm relativ arm an Masse ist und sich eine auf diesen einwirkende Kraft in einer hohen Beschleunigung des Kontaktarms auswirkt.

Bei der DE 103 47 148 B4 tritt der dazu gegenteilige Effekt ein. Ein geringer Gewinn bei der in Schließrichtung wirkenden Kontaktkraft führt zu einer massiven Behinderung der Öffnungsbewegung der Kontakte, was - wie bereits erwähnt - der grundlegenden Intention eines Schutzschalters in gravierender Weise zuwiderläuft.

Generell können der Schutzschalter respektive die Schaltkontakte mehrere

verschiedene Zustände beziehungsweise Stellungen einnehmen. In einer

GESCHLOSSEN-Stellung sind die Schaltkontakte geschlossen, und in einer OFFEN- Stellung sind die Kontakte voneinander getrennt. Beispielsweise können die

Schaltkontakte durch manuelles Betätigen eines Betätigungshebels und ein damit verbundenes Drehen der Schaltwelle getrennt werden. Im Rahmen der Erfindung wird der dadurch erreichte Zustand als "MANUELL-OFFEN" bezeichnet.

Denkbar ist auch, dass die Schaltkontakte durch ein automatisches Drehen der

Schaltwelle geöffnet werden. Dabei wirkt beispielsweise ein Bimetall-Element oder ein elektrodynamischer Aktor auf ein mit der Schaltwelle verbundenes Schaltschloss. In an sich bekannter Weise wirkt das Bimetall-Element bei relativ kleinen aber lange andauernden Überströmen, wohingegen der elektrodynamische Auslöser schon bei kürzerem Auftreten höherer Strömen wirkt. Im Rahmen der Erfindung wird der Zustand nach einem solchen Öffnen der Schaltkontakte mit "AUTOMATISCH-OFFEN 1" bezeichnet. Häufig wird dieser Zustand auch als "ausgelöst" bezeichnet.

Schließlich können die Schaltkontakte auch durch eine Relativdrehung des Kontaktarms gegenüber der Schaltwelle erfolgen. Elektrodynamische Kräfte schleudern den

Kontaktarm bei Auftreten sehr hoher Überströme auf. Vorteilhaft erfolgt die Öffnung der Kontakte dabei schneller als dies durch Drehung der relativ trägen Schaltwelle möglich wäre. Im Rahmen der Erfindung wird der Zustand nach einem solchen Öffnen der Schaltkontakte mit "AUTOMATISCH-OFFEN 2" bezeichnet. Häufig wird dieser Zustand auch als "gekippt" oder "blow open" bezeichnet. Der Kontaktarm kippt dabei von einer ersten Stellung, in dem die Schaltkontakte geschlossen sind, in eine zweite Stellung, in dem die Schaltkontakte offen sind und verharrt auch in diesem Zustand. Naturgemäß kommt der Zustand "AUTOMATISCH-OFFEN 2" seltener vor als der Zustand

"AUTOMATISCH-OFFEN 1"

Grundsätzlich ist auch anzumerken, dass der Zustand "AUTOMATISCH-OFFEN 2" mit dem Zustand "AUTOMATISCH-OFFEN 1" einhergehen kann, das heißt der Kontaktarm schnell eine Relativdrehung um die Schaltwelle ausführt, die Schaltwelle ihrerseits aber auch durch den auf das Schaltschloss wirkenden elektrodynamischen Auslöser gedreht wird. Denkbar ist daher auch, dass der Kontaktarm in seine ursprüngliche Stellung zurückfällt, die Schalkontakte durch die kombinierte Bewegung von Kontaktarm und Schaltwelle jedoch permanent offen bleiben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich nun aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Magnet U-förmig oder V-förmig ausgebildet ist, und die Litze bei einer Öffnungsbewegung des Kontaktarms tiefer in die U-Struktur beziehungsweise V-Struktur des Magneten bewegt wird. Zwischen den Schenkeln eines U-förmigen Magneten bildet sich ein inhomogenes magnetisches Feld aus, dessen Stärke zum Steg der U-Form hin zunimmt. Dadurch, dass sich die Litze bei einer Öffnungsbewegung tiefer in die U- Struktur des Magneten bewegt, nimmt auch die Lorentzkraft bei Bewegung der Litze in die U- Struktur sukzessive zu und beschleunigt den Kontaktarm beim Öffnen immer stärker. Dagegen ist die in Öffnungsrichtung wirkende Lorentzkraft in der GESCHLOSSEN-Stellung der Schaltkontakte, die in diesem Schaltzustand eigentlich unerwünscht ist, relativ gering, da sich die Litze dann nicht oder nicht sehr tief in der U- Struktur befindet. Ganz ähnlich verhält es sich bei einem V- förmigen Magneten, der im Unterschied zur U- Struktur ein noch inhomogeneres Magnetfeld erzeugt. Ein ganz ähnlicher Effekt kann auch erzielt werden, wenn die Schenkel des U-förmigen Magneten voneinander weg geneigt werden. Auch wenn die genannten Anordnung von Vorteil ist, so kann der Magnet grundsätzlich dennoch auch so angeordnet sein, dass sich die Litze bei einer Öffnungsbewegung aus der U- Struktur / V-Struktur des Magneten heraus bewegt. Dabei ist auf die Richtung des Magnetfelds für die Unterstützung der Öffnungsbewegung der Schaltkontakte zu achten.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn sich die Litze in der GESCHLOSSEN-Stellung des Schaltkontakts zwischen den Schenkeln des U-förmigen / V-förmigen Magneten befindet. Auf diese Weise wird bereits in der GESCHLOSSEN-Stellung eine

vergleichsweis starke Unterstützung der Öffnungsbewegung durch die Lorentzkraft erreicht, wenn durch die Litze ein merklicher Strom fließt.

Vorteilhaft ist aber auch, wenn sich die Litze in der GESCHLOSSEN-Stellung des

Schaltkontakts außerhalb der Schenkeln des U-förmigen / V-förmigen Magneten befindet. Auf diese Weise wird eine in der GESCHLOSSEN-Stellung wirkende

Lorentzkraft gering gehalten. Diese setzt erst dann merklich ein, wenn sich die Litze in den Magneten hinein bewegt.

Günstig ist es weiterhin, wenn die Feldlinien des Magneten im Wesentlichen

rechtwinkelig zur Litze ausgerichtet sind und insbesondere wenn eine Längsachse des U-förmigen / V-förmigen Magneten rechtwinkelig zur Drehachse des Kontaktarms ausgerichtet ist. Auf diese Weise ist die durch den Strom in der Litze und das Magnetfeld des Magneten bewirkte Lorentzkraft besonders groß. Die Längsachse des U-förmigen / V-förmigen Magneten verläuft generell durch den Schwerpunkt des U-förmigen / V- förmigen Querschnitts und parallel zu den Erzeugenden des prismatischen Körpers. Günstig ist es darüber hinaus, wenn der Magnet als Elektromagnet ausgebildet ist.

Dadurch kann der Schutzschalter relativ einfach aufgebaut sein. Insbesondere kann der Elektromagnet im Falle eines mehrpoligen Schutzschalters über eine an diesem anliegende Spannung versorgt werden. Der Elektromagnet eignet sich vorwiegend für Schutzschalter, die in Wechselspannungsnetzen eingesetzt werden. Durch den

Elektromagneten wendet nämlich beim Wenden des Stroms auch das Magnetfeld des Elektromagneten, sodass die Lorentzkraft unabhängig von der Phasenlage des Stroms immer in dieselbe Richtung zeigt.

Günstig ist es aber auch, wenn der Magnet als Permanentmagnet ausgebildet ist. Der Aufbau des Schutzschalters ist dabei noch einfacher. Der Permanentmagnet eignet sich vorwiegend für Schutzschalter, die in Gleichspannungsnetzen eingesetzt werden. Unter der Prämisse, dass die Ausschaltung des Schutzschalters innerhalb einer Halbwelle einer Wechselspannung erfolgt, wäre auch der Einsatz eines Permanentmagneten im

Wechselspannungsnetz denkbar. Dabei sollte die Ausschaltung immer in derselben Phasenlage erfolgen, also immer in derselben Richtung des Stroms.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsvariante weist die Litze in einer GESCHLOSSEN-Stellung der Schaltkontakte einen S-förmigen / bogenförmigen Verlauf auf und in einer OFFEN-Stellung der Schaltkontakte einen bogenförmigen / S-förmigen Verlauf. Dadurch durchschreitet die Litze bei einer Bewegung zwischen einer

GESCHLOSSEN-Stellung des Schaltkontakts und einer OFFEN-Stellung des

Schaltkontakts einen Zwischenzustand beziehungsweise eine Zwischenstellung, in dem/der sie abschnittsweise gerade ausgerichtet ist, konkret in einem Bereich zwischen einer Einspannung auf der einen Seite und dem Wendepunkt des S-förmigen Verlaufs. Auf diese Weise ergibt sich eine Schnappwirkung der Litze, die ein sicheres Halten der Schaltwelle beziehungsweise des Kontaktarms in einer Endstellung sowie einen raschen Zustandswechsel zwischen einer GESCHLOSSEN-Stellung des Schaltkontakts und einer OFFEN-Stellung des Schaltkontakts unterstützt. Ein weitere wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass sich die Entfernung zwischen dem Anbindungspunkt der Litze an den Kontaktarm und einem Befestigungspunkt der Litze im Gehäuse bei Drehung der Schaltwelle oder Drehung des Kontaktarms nur wenig ändert. Demzufolge braucht Litze bei dieser Anordnung nur geringe Entfernungsunterschiede ausgleichen. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Anbindung der Litze an den Kontaktarm in einer Relativstellung des Kontaktarms zur Schaltwelle, welche ein Schließen der Schaltkontakte ermöglicht, im Bereich der Drehachse der Schaltwelle liegt. Das heißt, die Drehachse der Schaltwelle geht in der in den Zuständen

GESCHLOSSEN, MANUELL-OFFEN und AUTOMATISCH-OFFEN 1 durch den

Schnittbereich der Litze mit dem Kontaktarm (entsprechend dem Verbindungsbereich oder Anbindungsbereich der Litze mit dem Kontaktarm}. Dies trägt ebenfalls dazu bei, dass die Litze, insbesondere bei einer Drehung der Schaltwelle (welche vergleichsweise häufig vorkommt], nur geringe Entfernungsunterschiede auszugleichen braucht.

Günstig ist es zudem, wenn das Ende der Litze in einer Relativstellung des Kontaktarms zur Schaltwelle, welche ein Schließen der Schaltkontakte ermöglicht, in einem kontaktarmseitigen Befestigungsbereich - in einem Normalschnitt auf die Drehachse des Kontaktarms gesehen - im Wesentlichen in Richtung des durch die Drehachse der Schaltwelle gebildeten Drehpunkts und/oder in Richtung des durch die Drehachse des Kontaktarms gebildeten Drehpunkts ausgerichtet ist beziehungsweise zeigt oder im Wesentlichen durch zumindest einen dieser Punkte verläuft. Mit anderen Worten verläuft die Mittellinie der Litze in den Zuständen GESCHLOSSEN, MANUELL-OFFEN und AUTOMATISCH-OFFEN 1 im kontaktarmseitigen Befestigungsbereich vorteilhaft im Wesentlichen entlang einer (gegebenenfalls verlängerten] Verbindungslinie der beiden genannten Drehpunkte. Das heißt, die Mittellinie der Litze weist dann nur einen geringen Abstand zur und eine geringe Winkelabweichung von dieser Verbindungslinie auf. Der Begriff "im Wesentlichen" bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere eine Winkelabweichung von maximal +/- 20° sowie eine Abstandsabweichung, welche maximal dem Radius eines dem Litzenquerschnitt eingeschriebenen Kreises entspricht. Diese Maßnahmen tragen ebenfalls dazu bei, dass mit der Litze nur geringe

Entfernungsunterschiede ausgeglichen werden müssen, wenn die Schaltwelle oder der Kontaktarm gedreht wird.

Weiterhin ist es auch von Vorteil, wenn die Drehachse des Kontaktarms weiter von einer Anbindung der Litze an den Kontaktarm weg liegt als die Drehachse der Schaltwelle. Auf diese Weise wird die Hebelwirkung respektive das bei Auslösen des Schutzschalters durch die Lorentzkraft auf den Kontaktarm ausgeübte Drehmoment vergrößert. Das heißt eine Bewegung des Kontaktarms vom GESCHLOSSEN-Zustand des Schaltkontakts in den Zustand AUTOAMTISCH-OFFEN 2 wird durch die Lorentzkraft besonders gut und stärker unterstützt als bei einer Bewegung der Schaltwelle vom GESCHLOSSEN-Zustand des Schaltkontakts in den Zustand MANUELL-OFFEN oder AUTOAMTISCH-OFFEN 1. Generell ist es auch von Vorteil, wenn der (Normal]Abstand zwischen der Drehachse des Kontaktarms zum Magneten relativ groß ist, wodurch das durch die Lorentzkraft auf den Kontaktarm ausgeübte Drehmoment ebenfalls groß ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn der Magnet im Wesentlichen mittig zwischen der Drehachse des Kontaktarms und der Verbindung der Litze zu dem im Gehäuse fix angeordneten Stromleiter angeordnet ist. "Im Wesentlichen" mittig bedeutet in obigem Zusammenhang insbesondere, dass die Abstände von der Mitte des Magneten bis zur Drehachse des Kontaktarms und von der Mitte des Magneten bis zum

Befestigungsbereich der Litze an dem im Gehäuse fix angeordneten Stromleiter um bis zu +/- 30% voneinander abweichen können.

Besonders vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn sich die Litze in einer

Zwischenstellung zwischen S-förmigem und bogenförmigem Verlauf zwischen den Schenkeln des U-förmigen / V-förmigen Magneten befindet. Auf diese Weise wird das Umschnappen der Litze bei einer Bewegung von der GESCHLOSSEN-Stellung in die OFFEN-Stellung durch die seitlich auf die Litze wirkende Lorentzkraft unterstützt.

An dieser Stelle wird angemerkt, dass die Anwendung eines Magneten für die

Unterstützung des Umschnappens der Litze zwar von Vorteil ist, der Wechsel der Litze zwischen einem S-förmigen und einem bogenförmigen Verlauf sowie die Anbindung der Litze an den Kontaktarm in den genannten Ausführungsformen grundsätzlich aber auch ohne den Magneten von Vorteil sein können und somit die Basis für eine eigenständige Erfindung bilden können.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1 eine Schrägansicht eines beispielhaften Schutzschalters;

Fig. 2 den Schutzschalter aus Fig. 1 mit abgehobenem Gehäusedeckel; Fig. 3 eine Explosionsdarstellung einer beispielhaften Schaltwellen-Kontaktarm- Anordnung;

Fig. 4 Die Anordnung aus Fig. 3 in zusammengebautem Zustand;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung des in den Figuren 3 und 4 dargestellten

Schaltmechanismus im GESCHLOSSEN-Zustand der Schaltkontakte;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung des in den Figuren 3 und 4 dargestellten

Schaltmechanismus im Zustand MANUELL-OFFEN beziehungsweise AUTOMATISCH-OFFEN 1;

Fig. 7 eine Schnittdarstellung des in den Figuren 3 und 4 dargestellten

Schaltmechanismus im Zustand AUTOMATISCH-OFFEN 2 und

Fig. 8 einen Querschnitt durch den im Bereich der Litze angeordneten Magneten.

DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt eine Schrägansicht eines beispielhaften Schutzschalters 1, welcher ein Gehäuse 2 aufweist, das ein Gehäuseunterteil 3 und ein Gehäuseoberteil 4 umfasst. Des Weiteren umfasst der Schutzschalter 1 Anschlüsse 5 sowie ein Betätigungselement 6 zum Ein- und Ausschalten des Schutzschalters 1 respektive zur Anzeige des

Schaltzustands des Schutzschalters 1.

Fig. 2 zeigt den Schutzschalter 1 aus Fig. 1 mit abgehobenem Gehäuseoberteil 4, wodurch der Blick in das Innere des Schutzschalters 1 freigegeben ist. Im

Schutzschalter 1 ist eine Schaltwelle 7 drehbar gelagert. In der Schaltwelle 7 sind wiederum mehrere Kontaktarme 8 drehbar gelagert, welche an ihrem Ende je einen Schaltkontakt 9 aufweisen. In der Schließstellung wird der Kontaktarm 8 respektive der darauf angeordnete, bewegliche Schaltkontakt 9 gegen einen gehäusefesten

Schaltkontakt auf dem Anschluss 5 gedrückt, sodass die Anschlüsse 5 und 10 elektrisch verbunden sind.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Schaltwellen-Kontaktarm-Anordnung in

Explosionsdarstellung, die Fig. 4 in zusammengebauten Zustand. Die Anordnung zeigt eine Achse 11, mit deren Hilfe der Kontaktarm 8 drehbar in der Schaltwelle 7 gelagert ist. Zudem umfasst die Anordnung eine Druckvorrichtung 12, in welcher eine Rolle 13 drehbar gelagert ist. Die Drehachse 11 des Kontaktarms 8 ist quer und in diesem Beispiel insbesondere rechtwinklig zur Verschieberichtung der Druckvorrichtung 12 ausgerichtet. In der Schaltwelle 7 ist weiterhin eine Druckfeder 14 angeordnet. Die Schaltwelle 7 weist darüber hinaus noch Bohrungen 15 für die Aufnahme von

Antriebsachsen von Antriebshebeln zur Drehung der Schaltwelle 7 sowie eine

Vertiefung 16 zur Aufnahme der Druckvorrichtung 12, der Rolle 13 sowie der

Druckfeder 14 auf. Anzumerken ist, dass die Schaltwelle 7 im Bereich der vorderen Vertiefung 16 aufgebrochen dargestellt ist, um den Blick in das Innere freizugeben.

Der Schutzschalter 1 umfasst somit ein Gehäuse 2, eine darin drehbar gelagerte Schaltwelle 7, einen in der Schaltwelle 7 drehbar gelagerten Kontaktarm 8, eine in der Schaltwelle 7 verschiebbar gelagerte Druckvorrichtung 12, eine in der

Druckvorrichtung 12 drehbar gelagerte Rolle 13 sowie eine in der Schaltwelle 7 gelagerte und auf die Druckvorrichtung 12 wirkende Druckfeder 14. Anstelle der Rolle 13 könnte natürlich auch ein anderer Wälzkörper eingesetzt werden,

beispielsweise eine Kugel, eine Tonne oder eine Nadel.

Die Schaltwelle 7 ist zwischen einer GESCHLOSSEN-Stellung des Schaltkontakts 5, 9 und den Zuständen MANUELL-OFFEN oder AUTOMATISCH-OFFEN 1 bewegbar. Deren Lage wird über einen Schaltmechanismus des Schutzschalters 1, welcher mit dem

Betätigungselement 6 verbunden oder gekoppelt ist, gesteuert. Der Schaltmechanismus beziehungsweise das Schaltschloss ist an sich bekannt und in den Figuren daher nicht dargestellt.

Bei einem übermäßigen Strom über die Anschlüsse 5 und 10 wird der Kontaktarm 8 durch elektrodynamische Kräfte aufgeschleudert. Während der Öffnungsbewegung rollt die Rolle 13 auf der nockenartig geformten Struktur auf dem hinteren Teil des

Kontaktarms 8 ab und hält diesen nach der Auslösung im Zustand AUTOMATISCHOFFEN 2 bis der Schaltkontakt 5, 9 mit Hilfe der Schaltwelle 7 wieder geschlossen wird.

Die Druckvorrichtung besteht in diesem Beispiel aus zwei voneinander unabhängigen Plättchen 12, zwischen denen die Rolle 13 angeordnet ist. Die Plättchen 12 sind in der Schaltwelle 7 in der Verschieberichtung beweglich gelagert. Beispielsweise können die Plättchen 12 aus einem metallischen Blech ausgestanzt sein. Denkbar wäre aber auch, dass sie aus einer Kunststoffplatte ausgestanzt sind. Denkbar wäre natürlich auch, dass die Druckvorrichtung anders aufgebaut ist und zum Beispiel einen U-förmigen Bügel zur Lagerung der Rolle 13 aufweist.

Denkbar ist natürlich auch, dass die Druckvorrichtung überhaupt keine Rolle 13 aufweist, über welche die Druckvorrichtung 12 indirekt auf den Kontaktarm 8 wirkt, und stattdessen direkt auf den Kontaktarm 8 wirkt. Anstelle einer abrollenden

Bewegung ergibt sich zum Kontaktarm 8 hin dann eine schleifende Bewegung. Um eine Reibung zwischen Druckvorrichtung und Kontaktarm 8 in Grenzen zu halten, kann auch vorgesehen sein, dass die Druckvorrichtung zum Kontaktarm 8 hin bombiert ist.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen nun eine Schnittdarstellung des in den Figuren 3 und 4 dargestellten Schaltmechanismus in verschiedenen Schaltzuständen, wobei die

Schnittebene normal auf eine Drehachse D des Kontaktarms 8 ausgerichtet ist. Die Drehachse C und die Drehachse D erscheinen dort somit als Drehpunkte. Die Fig. 5 zeigt den Schaltmechanismus in der GESCHLOSSEN-Stellung, die Fig. 6 im Zustand MANUELLOFFEN oder AUTOMATISCH-OFFEN 1 und die Fig. 7 im Zustand AUTOMATISCH

OFFEN 2.

In den Figuren 5 bis 7 ist insbesondere auch eine Litze 17 dargestellt, welche den Anschluss 10 elektrisch mit dem Kontakt 9 verbindet. Zudem ist auch ein U-förmiger Magnet 18 dargestellt (siehe auch die Schnittdarstellung AA in der Fig. 8}.

Die Funktion des Schaltmechanismus ist nun wie folgt:

Mit Hilfe des Betätigungshebels 6 kann die an den Lagerflächen B drehbar gelagerte Schaltwelle 7 um die Drehachse C gedreht werden, wodurch der Kontaktarm 8 zwischen der in der Fig. 5 dargestellten Stellung (Zustand GESCHLOSSEN] und der in der Fig. 6 dargestellten Stellung (Zustand MANUELL-OFFEN beziehungsweise AUTOMATISCHOFFEN 1} bewegt werden kann. Die Drehachse D des Kontaktarms 8 bewegt sich dabei entlang der Kreisbahn E. Bei übermäßigem Strom wird der Kontaktarm 8 gegen die Kraft der Feder 14 aufgeschleudert und dreht sich dabei bei stillstehender Schaltwelle 7 um die Drehachse D bis er am Anschlag 19 anliegt (siehe Fig. 7). Das heißt, dass die aus einem Stromfluss I durch Litze 17 und dem Magnetfeld H resultierende Lorentzkraft F eine Drehbewegung des Kontaktarms 8 um eine Drehachse D des Kontaktarms 8 in der Schaltwelle 7 in Richtung einer Öffnung des Schaltkontakts 5, 9 unterstützt.

Der Magnet 18 unterstützt dabei eine Bewegung des Kontaktarms 8 respektive der Schaltwelle 7 von der GESCHLOSSEN-Stellung in deren OFFEN-Stellung. Konkret bewirkt der Stromfluss I mit dem Magnetfeld H eine nach unten gerichtete Kraft F.

Es resultiert somit ein Schutzschalter 1, umfassend

ein Gehäuse 2,

eine im Gehäuse 2 drehbar gelagerte Schaltwelle 7,

einen in der Schaltwelle 7 drehbar gelagerten Kontaktarm 8 mit einem darauf angeordneten Schaltkontakt 9,

eine Litze 17, welche eine elektrische Verbindung zu dem genannten Kontakt 9 und einem im Gehäuse fix angeordneten Stromleiter 10 herstellt,

eine Betätigungsvorrichtung 6 und/oder Auslösevorrichtung zum Drehen der Schaltwelle 7 beziehungsweise des Kontaktarms 8, sowie

einen im Bereich der Litze 17 angeordneten Magneten 18, dessen Magnetfeld H so ausgerichtet ist, dass eine durch einen Stromfluss I in der Litze 17 und das

Magnetfeld H resultierende Lorentzkraft F eine Öffnung des Schaltkontakts 9 respektive eine Öffnungsbewegung des Kontaktarms 8 unterstützt.

Der Magnet 18 ist im vorliegenden Beispiel U-förmig ausgebildet, und die Litze 17 wird bei einer Öffnungsbewegung des Kontaktarms 8 tiefer in die U-Struktur des

Magneten 18 hinein bewegt. Dadurch, dass die Feldstärke H wegen der U-Form nach unten hin zunimmt, nimmt auch die Kraft F bei Bewegung der Litze 17 nach unten sukzessive zu. Vorteilhaft wird in der GESCHLOSSEN-Stellung des Schaltkontakts 5, 9 daher nur eine relativ geringe Kraft F auf die Litze 17 ausgeübt. Um die Inhomogenität des Magnetfelds H und damit den oben genannten Effekt noch zu verstärken, kann vorgesehen sein, dass der Magnet 18 V-förmig ausgebildet ist, respektive die Schenkel des Magneten 18 (in der Darstellung der Fig. 8} nach außen geneigt sind.

Auch wenn die gezeigte Anordnung des Magneten 18 vorteilhaft ist, so kann der Magnet 18 grundsätzlich dennoch auch so angeordnet sein, dass sich die Litze 17 bei einer Öffnungsbewegung aus der U-Struktur des Magneten 18 heraus bewegt. Selbstverständlich muss die Richtung des Feldes H für die Unterstützung der

Öffnungsbewegung beibehalten werden.

Die Feldlinien des Magneten 18 sind im Wesentlichen rechtwinkelig zur Litze 17 ausgerichtet. Zudem ist eine Längsachse des U-förmigen Magneten 18 rechtwinkelig zur Drehachse D des Kontaktarms 8 ausgerichtet. Denkbar ist aber auch, dass die Feldlinien schräg zur Litze 17 respektive schräg zur Drehachse D des Kontaktarms 8 ausgerichtet sind.

Weiterhin wird angenommen, dass es sich beim Magneten 18 um einen

Permanentmagneten handelt. Prinzipiell ist aber auch der Einsatz eines

Elektromagneten denkbar. Insbesondere kann der Elektromagnet im Falle eines mehrpoligen Schutzschalters 1 über eine an den Anschlüssen 10 anliegende Spannung versorgt werden.

Generell sind ist der Strom I im Nennbereich im Vergleich zum Kurzschlussstrom relativ gering (zum Beispiel kann sich der Kurzschlussstrom bei einem Schutzschalter 1 mit einem Nennstrom von 250A ohne weiteres in einem Bereich oberhalb von 5kA bewegen}. Aus diesem Grund ist auch die Kraft F beim Nennstrom vergleichsweise gering, wodurch in der GESCHLOSSEN-Stellung des Schaltkontakts 5, 9 keine nennenswerte unerwünschte Kraft F in Öffnungsrichtung entsteht. Diese tritt markant erst dann auf, wenn der Strom I durch die Litze 17 den Nennstrom (mehrfach] übersteigt. Durch entsprechende (geometrische und magnetische] Dimensionierung des Magnets 18 kann ein erwünschtes Verhalten eingestellt werden.

In dem in den Figuren 5 bis 7 dargestellten Beispiel befindet sich die Litze 17 in der GESCHLOSSEN-Stellung des Schaltkontakts 5, 9 zwischen den Schenkeln des

Magneten 18. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei sehr hohen Strömen I bereits in der GESCHLOSSEN-Stellung eine merkliche Unterstützung der Öffnungsbewegung durch die Kraft F erfolgt. Denkbar ist aber auch, dass sich die Litze 17 in der GESCHLOSSEN- Stellung des Schaltkontakts 5, 9 außerhalb der Schenkeln des Magneten 18 befindet. Auf diese Weise wird eine Kraft F bei Nennstrom in der GESCHLOSSEN-Stellung des Schaltkontakts 5, 9 praktisch völlig ausgeschlossen. Ein weiteres Merkmal des in den Figuren 5 bis 7 dargestellten Schaltmechanismus beziehungsweise Schutzschalters 1 besteht darin, dass die Litze 17 in einer

GESCHLOSSEN-Stellung des Schaltkontakts 5, 9 einen S-förmigen Verlauf aufweist und in einer OFFEN-Stellung des Schaltkontakts 5, 9 einen bogenförmigen Verlauf (siehe die Mittelline X der Litze 17}. Es könnte alternativ aber auch vorgesehen sein, dass die Litze 17 in einer GESCHLOSSEN-Stellung des Schaltkontakts 5, 9 einen bogenförmigen Verlauf aufweist und in einer OFFEN-Stellung des Schaltkontakts 5, 9 einen S-förmigen Verlauf. Bei beiden Varianten durchschreitet die Litze 17 bei einer Bewegung zwischen den beiden genannten Stellungen des Schaltkontakts 5, 9 einen Zustand, in dem die Litze 17 abschnittsweise gerade ausgerichtet ist, konkret in einem Bereich zwischen einer Einspannung auf der einen Seite und dem Wendepunkt des S-förmigen Verlaufs. Beim Übergang vom S-förmigen Verlauf in den bogenförmigen Verlauf wird nämlich die Krümmung der beiden den S-Verlauf bildenden Bögen sukzessive verringert. Direkt beim Übergang in den bogenförmigen Verlauf "verschwindet" einer der beiden Bögen, beziehungsweise ist der betreffende Abschnitt dann gerade ausgerichtet. Konkret befindet sich dieser Abschnitt zwischen einer Einspannung auf einer Seite und der "letzten Position" des Wendepunkts, bevor auch dieser verschwindet. Näherungsweise ist diese Zwischenstellung in Fig. 6 zu sehen, in der der linke, dem Kontaktarm 8 zugewandte, Teil der Litze 17 praktisch gerade verläuft. In der Fig. 5 ist der Wendepunkt im Verlauf der Litze 17 noch vorhanden, in der Fig. 7 ist dieser verschwunden. Auf diese Weise ergibt sich eine Schnappwirkung der Litze 17, die ein sicheres Halten des

Kontaktarms 8 in einer Endstellung sowie ein rasche Bewegung desselben bei einem Zustandswechsel unterstützt. Günstig ist es in diesem Zusammenhang auch, wenn sich die Litze 17 in der Zwischenstellung zwischen S-förmigem und bogenförmigem Verlauf zwischen den Schenkeln des U-förmigen Magneten 18 befindet. Auf diese Weise wird das Umschnappen der Litze 17 bei einer Bewegung von der GESCHLOSSEN-Stellung des Schaltkontakts 5, 9 in dessen OFFEN-Stellung durch die Kraft F unterstützt.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass sich die Entfernung zwischen dem Anbindungspunkt der Litze 17 an den Kontaktarm 8 und dem Befestigungspunkt der Litze 17 im Gehäuse 2 bei Drehung der Schaltwelle 7 oder Drehung des

Kontaktarms 8 nur wenig ändert. Demzufolge müssen mit der Litze 17 nur geringe Entfernungsunterschiede ausgeglichen werden. Insbesondere betrifft dies eine Drehung der Schaltwelle 7, welche vergleichsweise häufig vorkommt.

In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Anbindung der Litze 17 an den Kontaktarm 8 in einer Relativstellung des Kontaktarms 8 zur Schaltwelle 7, welche ein Schließen der Schaltkontakte 5, 9 ermöglicht, im Bereich der Drehachse C der

Schaltwelle 7 liegt, so wie dies im dargestellten Beispiel der Fall ist (vergleiche hierzu die Figuren 5 und 6}. Das heißt, die Drehachse C der Schaltwelle 7 geht bei dieser Ausführungsform in der in den Zuständen GESCHLOSSEN, MANUELL-OFFEN und AUTOMATISCH-OFFEN 1 durch den Anbindungsbereich der Litze 17 an den

Kontaktarm 8. Dies trägt dazu bei, dass mit der Litze 17 nur geringe

Entfernungsunterschiede ausgeglichen werden müssen, wenn die Schaltwelle 7 oder der Kontaktarm 8 gedreht wird. Im Besonderen betrifft dies in diesem Beispiel wiederum eine Drehung der Schaltwelle 7.

Günstig ist es darüber hinaus, wenn das Ende der Litze 17, wie in den Figuren 5 bis 6 dargestellt, in den Zuständen GESCHLOSSEN, MANUELL-OFFEN und AUTOMATISCHOFFEN 1 in einem kontaktarmseitigen Befestigungsbereich im Wesentlichen in Richtung des durch die Drehachse C der Schaltwelle 7 gebildeten Drehpunkts und/oder in Richtung des durch die Drehachse D des Kontaktarms 8 gebildeten Drehpunkts ausgerichtet ist beziehungsweise zeigt oder im Wesentlichen durch zumindest einen dieser Punkte verläuft. Dies trägt ebenfalls dazu bei, dass mit der Litze 17 nur geringe Entfernungsunterschiede ausgeglichen werden müssen, wenn die Schaltwelle 7 oder der Kontaktarm 8 gedreht wird. Im Besonderen betrifft dies in diesem Beispiel wiederum eine Drehung der Schaltwelle 7.

In dem in den Figuren 5 bis 7 gezeigten Beispiel zeigt das Ende der Litze 17 auf den durch die Drehachse D des Kontaktarms 8 gebildeten Drehpunkt. In der Fig. 7 ist dazu ein Pfeil im Bereich des Befestigungsbereichs der Litze 17 mit dem Kontaktarm 8 eingezeichnet. Wie erwähnt zeigen die Figuren 5 bis 7 Schnittdarstellungen des in den Figuren 3 und 4 dargestellten Schaltmechanismus, wobei die Schnittebene normal auf die Drehachse D des Kontaktarms 8 ausgerichtet ist. Die Drehachse C und die

Drehachse D erscheinen in den Figuren 3 bis 5 somit als Drehpunkte. Weiterhin verläuft das Ende der Litze 17 vorteilhaft durch den durch die Drehachse C der Schaltwelle 7 gebildeten Drehpunkt. Alternativ kann das Ende der Litze 17 vorteilhaft in Richtung des durch die Drehachse C der Schaltwelle 7 gebildeten

Drehpunkts ausgerichtet sein beziehungsweise zeigen. Mit anderen Worten verläuft die Mittellinie X der Litze 17 in den Zuständen GESCHLOSSEN, MANUELL-OFFEN und AUTOMATISCH-OFFEN 1 (also in den Figuren 5 und 6} im kontaktarmseitigen

Befestigungsbereich im Wesentlichen entlang einer Verbindungslinie der beiden genannten Drehpunkte.

Die Litze 17 muss nicht exakt auf die Drehachse C oder die Drehachse D zeigen, sondern die Mittellinie X der Litze 17 kann ohne gravierende Verschlechterung der oben genannten Vorteile von dieser bevorzugten Position abweichen. Von Vorteil ist es, wenn die Mittellinie X von der genannten Verbindungslinie um einen Winkel von maximal +/- 20° abweicht und/oder einen Abstand zu dieser Verbindungslinie aufweist, welcher maximal dem Radius eines dem Litzenquerschnitt eingeschriebenen Kreises entspricht. Das heißt der in der Fig. 7 dargestellte Pfeil und somit das Ende der Litze 17 können ohne gravierende Verschlechterung der genannten Vorteile bis zu +/- 20° um eine normal auf die Zeichnungsebene stehende Achse gedreht werden und/oder das Ende der Litze 17 kann um maximal den Radius eines dem Litzenquerschnitt

eingeschriebenen Kreises quer zur Mittellinie X verschoben werden.

Aus der Fig. 7 geht insbesondere auch hervor, dass der Magnet 18 in etwa mittig zwischen der Drehachse D des Kontaktarms 8 und der Verbindung der Litze 17 zu dem im Gehäuse 2 fix angeordneten Stromleiter 10 angeordnet ist. Die Abstände x und y sind demzufolge in etwa gleich groß. Die Abstände x und y können wie hier horizontal gemessen werden. Denkbar wäre aber auch, dass der Abstand x die Bogenlänge der Litze 17 von der Mitte des Magneten 18 bis zum Befestigungsbereich der Litze 17 am Kontaktarm 8 inklusive der Entfernung zwischen dem genannten Befestigungsbereich und der Drehachse D des Kontaktarms 8 angibt und der Abstand y die Bogenlänge der Litze 17 von der Mitte des Magneten 18 bis zum Befestigungsbereich der Litze 17 an dem im Gehäuse 2 fix angeordneten Stromleiter 10 (Anmerkung: der Stromleiter 10 ist in den Figuren 5 bis 7 nicht dargestellt, siehe jedoch Fig. 2}. "Im Wesentlichen" mittig bedeutet in obigem Zusammenhang eine mögliche Abweichung zwischen x und y von bis zu +/- 30%. Schließlich ist es auch von Vorteil, wenn die Drehachse D des Kontaktarms 8 weiter von einer Anbindung der Litze 17 an den Kontaktarm 8 weg liegt als die Drehachse C der Schaltwelle 7, so wie dies im dargestellten Beispiel der Fall ist. Auf diese Weise wird die Hebelwirkung respektive das bei Auslösen des Schutzschalters 1 durch die Kraft F auf den Kontaktarm 8 ausgeübte Drehmoment vergrößert. Das heißt eine Bewegung des Kontaktarms 8 vom GESCHLOSSEN-Zustand des Schaltkontakts 5, 9 in den Zustand AUTOMATISCH-OFFEN 2 wird durch die Kraft F besonders gut unterstützt.

Zwar ist die Anwendung eines Magneten 18 für die Unterstützung des Umschnappens der Litze 17 von Vorteil, grundsätzlich können der Wechsel der Litze 17 zwischen einer S-förmigen und einer bogenförmigen Verlauf sowie die Anbindung der Litze 17 an den Kontaktarm 8 auch ohne den Magneten 18 die Basis für eine eigenständige Erfindung bilden.

Abschließend wird weiterhin angemerkt, dass der Schutzschalter 1 respektive dessen Bauteile nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt sind und daher auch andere Proportionen aufweisen können. Weiterhin kann ein Schutzschalter 1 auch mehr oder weniger Bauteile als dargestellt umfassen. Lageangaben ( z.B.„oben",„unten",„links", „rechts", etc.] sind auf die jeweils beschriebene Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung des Schutzschalters 1 sinngemäß an die neue Lage anzupassen.

Schließlich wird angemerkt, dass sich die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung auf beliebige Art und Weise kombinieren lassen.