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Polarisiertes Elektromagnetsystem, insbesondere polarisiertes Relais
Bei vielen elektrischen Schaltaufgaben, z. B. bei Verwendung von lichtelektrischen Gebern, steht vielfach nur eine kleine Steuerenergie zur Verfügung, die nicht ohne weiteres fur die Betätigung norma- ler Relais ausreicht. In manchen Fällen könnte zwar die erforderliche Steuerenergie aufgebracht werden, aber der Leistungsentzug an der Steuerstromquelle kann Fehler mit sich bringen, die unter gegebenen
Verhältnissen nicht zulässig sind. Auch aus andern Gründen dürfen oft nur kleine Steuerströme verwen- det werden, so beispielsweise bei den vielfach angewendeten feinsten Kontaktfühlern und bei eigensiche- ren Schalteinrichtungen.
Zwar lassen sich noch geringste Ströme mit Röhren beliebig hoch verstärken, doch wird man in den meisten Fällen aus wirtschaftlichen Gründen die Verwendung von Verstärkern ver- meiden wollen.
Die Empfindlichkeit eines Relais wird grundsätzlich durch die erforderliche Ansprechleistung bestimmt. Der geringste Energieaufwand zur Betätigung eines Relais ist immer dann vorhanden, wenn neben geringsten mechanischen Verlusten der Widerstand für den magnetischen Flussverlauf möglichst gering ist. Zur Empfindlichkeitssteigerung wird oft eine Vormagnetisierung des Relaisankers angewendet. Die durch einen Dauermagneten erzeugte Vormagnetisierung führt dabei zu einem Dauerfluss, der sich norma- lerweise derartig verzweigt, dass sich in dem einen zwischen Anker und Flussführungsteilen entstehenden Luftspalt Erregerfluss und Dauerfluss entgegenwirken, in dem andern Luftspalt jedoch addieren.
Das durch den Steuerstrom erzeugte Magnetfeld beeinflusst im Zusammenwirken mit dem Feld des Dauermagneten den Relaisanker in der Weise, dass der magnetische Kraftfluss bei dem einen Magnetpol eine Schwächung hervorruft, während gleichzeitig der andere Magnetpol eine Verstärkung erfährt und damit eine stärkere Anziehung ausübt und der Relaisanker zu diesem Pol hingezogen wird. Durch die Tatsache, dass dem kräftigen Feld eines Dauermagneten der Erregerfluss überlagert wird, besitzen polarisierte Relais eine be- sonders grosse Ansprechempfindlichkeit. Neben dem geringen Leistungsbedarf werden an derartige Relais aber auch noch hohe Anforderungen bezüglich Schalthäufigkeit und Erschütterungs-Unempfindlichkeitge- stellt.
Die Herstellung üblicher Relais erfordert jedoch einen relativ hohen Aufwand an feinmechanischer Präzision. Es sind zwar bereits polarisierte Elektromagnetsysteme bekannt geworden, die neben einem einfachen Aufbau besonders hinsichtlich geringem Gewicht und Volumen besonders günstig gestaltet sind. Solche Relais weisen oft einen zweiflügeligen Anker auf, der vor einem feststehenden Dauermagneten gelagert ist. Durch den zweiflügeligen Anker wird der Steuerfluss und der sich nach zwei Richtungen aufteilende Dauerfluss geführt, wobei Steuerfluss und Dauerfluss sich in dem einen Arbeitsluftspalt addieren, im andern Arbeitsluftspalt subtrahieren. Bei diesem konstruktiven Aufbau stehen sich relativ grosse flussführende Querschnitte gegenüber, so dass durch den dadurch bewirkten günstigen Flussverlauf der Wir- kungsgrad solcher Relais relativ hoch ist.
Wenn derartige Elektromagnetsysteme für polarisierte Relais verwendet werden, so ist es erforderlich, eine einwandfreie Einstellmöglichkeit für das Betriebsverhalten des Relais vorzusehen. Dies gilt vor allem für die Einstellung des Ansprechwertes und der Symmetrie des Relais. Da es schwierig ist, bei sehr kleinen Relais entsprechende Justierschrauben vorzusehen, hat man diese Einstellmöglichkeit bereits durch einen auf den Relaisanker wirkenden einstellbaren Biege- oder Torsionsdraht zu schaffen versucht. Solche
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Lösungen lassen aber nur eine recht ungenaue Einstellung zu, so dass ein Abgleichen auf bestimmte vorgeschriebene Werte schwierig ist.
Die Erfindung zeigt einen Weg, um die Einstellung der Ansprechwerte bzw. der Symmetrie bei einem eingangs näher beschriebenen polarisierten Relais ohne mechanische Hilfsmittel zu erreichen. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass zur Erzeugung des Dauerflusses zwei getrennte Dauermagnete vorgesehen sind, die gleichpolig über ein gemeinsames magnetisch leitendes Zwischenstück auf den Anker wirksam sind.
Durch Anwendung der Erfindung ist es möglich, mit Hilfe eines Wechselfeldes die beiden Magnete verschieden zu schwächen und damit die Ansprechwerte unabhängig voneinander zu verändern. Unsymmetrien können daher ohne irgendwelche mechanische Hilfsmittel ausgeglichen werden. Jeder der beiden Arbeitsluftspalte erhält dabei im wesentlichen die Induktion aus dem jeweils benachbarten Dauermagneten. Ist neben diesem magnetischen Symmetrieabgleich noch ein an sich bekannter mechanischer Symmetrieabgleich vorgesehen, so kann eine durch den Sockelboden geführte und in der Nähe. der Mitte des Ankers befestigte Feder zur Einstellung der Symmetrie dienen, wobei die Arretierung dieser Feder beispielsweise durch Löten oder Schweissen möglich ist.
Eine besondere Bedeutung kommt der Erfindung noch dadurch zu, dass es bei bereits hermetisch abgeschlossenen polarisierten Relais nunmehr möglich ist, jederzeit eine Nachjustierung durch Schwächung der Dauermagnete durchzuführen, ohne dass dabei in das Relais selbst ein Eingriff erfolgen muss.
Die Zeichnung zeigt als Beispiel eine Prinzipdarstellung des polarisierten Magnetsystems mit eingezeichneter Flussfühlung.
Der Verlauf des Dauerflusses bD ist mit gestrichelten Linien, der Verlauf des Steuerflusses bs mit strichpunktierten Linien dargestellt. Der Dauerfluss D wird durch die Dauermagneten 6a und 6b, der
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chen 23 und im Anker 12. Bei Mittellage des Ankers 12 ist der Ausgleichsfluss der Dauermagneten 6a und 6b gleich Null ; dagegen ist bei gekipptem Anker, wie dargestellt, ein gewisser Ausgleichsfluss vorhanden. In den Teilen des magnetischen Kreises, in denen eine Überlagerung des Dauerflusses sliD und des Steuerflusses eS stattfindet, werden je nach Richtung des Steuerflusses entweder beide Flüsse addiert oder voneinander subtrahiert. Der daraus resultierende Fluss bestimmt die mechanische Bewegung des Ankers 12, der mit Trennblechen 12a versehen ist.
Wie ersichtlich, erhält jeder der beiden Arbeitsluftspalte die Induktion vorwiegend aus demihm benachbarten Magneten 6a bzw. 6b. Die Induktion dieser Magnete wird zwar fertigungsmässig auf einen definierten Wert festgelegt. Es ist aber ohne weiteres möglich, dass nach dem Zusammenbau des Relais Änderungen der Induktionswerte erforderlich werden und derartige Änderungen können dann jederzeit ohne mechanischen Eingriff in das Relais durchgeführt werden. Der besondere Vorteil liegt also darin, dass der konstruktive Aufbau und die Anordnung der Relaisbauteile untereinander unverändert bleiben können, auch wenn bestimmte Änderungen der Symmetrieeinstellung oder der Ansprechwerte noch durchzuführen sind.
Naturgemäss kann man eine Grundeinstellung bereits dadurch schaffen ; dass der Anker an einer Torsionsoder Biegefeder angebracht wird und dann nur ein gewisser Feinabgleich durch Änderung der Induktion der beiden Dauermagnete erfolgt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Polarisiertes Elektromagnetsystem, vorzugsweise elektromagnetisches Relais, mit einem in oder nahe seiner Mitte gelagerten zweiflügeligen Anker, durch welchen der Steuerfluss und der sich nach zwei Richtungen aufteilende Dauerfluss geführt ist, wobei Steuerfluss und Dauerfluss sich in dem einen Arbeitsluftspalt addieren, im andern Arbeitsluftspalt subtrahieren, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Dauerflusses zwei getrennte Dauermagnete (6a, 6b) vorgesehen sind, die gleichpolig über ein gemeinsames magnetisch leitendes Zwischenstück auf den Anker (12) wirksam sind.