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Elektromagnetisches Relais
Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische Relais, die einen aus einem Flussbügel und einem
Kernbügel aufgebauten Magneten und einen Anker besitzen, dessen freies Ende zwischen die Pole des
Magneten ragt und die ferner mit einer gemeinsamen Magnetisierungswicklung für den Magneten und den
Anker ausgerüstet sind. Bei diesen Relais sind der Magnet und der Anker bezüglich der Maghetisierungs- wicklung derart angeordnet, dass der Anker bei Erregen der Wicklung von dem ihm im Ruhezustand zu- nächst liegenden Pol des Flussbügels abgestossen und von dem gegenüberliegenden Pol des Kernbügels an- gezogen wird.
Bei bekannten Ausführungen dieser Relais werden Teile der Eisenkreise gleichzeitig als elektrische
Leiter ausgenutzt. Das geschieht vorzugsweise so, dass ein zu schaltender Stromkreis einerseits an den
Anker und anderseits an den Flussbügel bzw. den Kernbügel gelegt wird, wobei die oben genannten Teile des Magneten elektrisch voneinander isoliert sind und auch der Anker von ihnen elektrisch getrennt ist.
Bei bekannter Ausführung arbeitet ein am Anker angebrachter Kontakt mit einem am Kernbügel an- gebrachten, den er im angezogenen Zustand berührt, als Arbeitskontakt zusammen. Es ist weiterhin be- kannt, auf den Kernbügel einen eigenen Kontaktbügel aufzulegen, der den Gegenkontakt für den Ankerkontakt trägt.
Ausser mit den beschriebenen Arbeitskontakten sind bekannte Relais auch mit Ruhekontakten ausge- rüstet. Man hat z. B. am Anker ausser der für den Arbeitskontakt erforderlichen Kontaktstelle eine weitereKontaktstelle markiert, die imRuhezustand des Ankers auf einer amflussbügel angebrachten Kontakt- stelle aufliegt und so einen Ruhekontakt gebildet.
Die zuletzt beschriebene Ruhekontaktbestückung hat verschiedene Nachteile. Während der Kontakt- druck des Arbeitskontaktes durch die Anzugskraft des Magneten aufgebracht wird, muss der eines so ausgebildeten Ruhekontaktes durch die zur Ankerrückstellung dienende Feder aufgebracht werden. Da nun der Anker gleichzeitig den magnetischen Fluss leiten muss, muss bei der Bestimmung seiner Dimensionierung berücksichtigt werden, dass sein Querschnitt zur Führung des Flusses ausreicht, d. h. also, man kann, wenn man, wie bekannt ist, einen als federnde Lamelle ausgebildeten Anker anwendet, seine Federcharakteristik nur insofern den geforderten Kontaktbedingungen anpassen, als die Bedingung hinsichtlich der Flussführung noch erfüllt wird.
Es hat sich herausgestellt, dass der Kontaktdruck eines solchen Ruhekontaktes in vielen Fällen nicht den geforderten Bedingungen entsprechen kann, da die Berücksichtigung der magnetischen Eigenschaften des Ankers unabdingbar ist. Man hat diese Schwierigkeit dadurch zu beheben versucht, dass man den Flussbügel aus einem Dauermagnetmaterial herstellt und somit auf den Anker im Ruhezustand durch den Dauerfluss eine gewisse Kraft ausübt. Eine derartige Ausbildung des Relais verteuert den Aufbau nicht unerheblich.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ruhekontaktanordnung ist die starke Prellneigung, da die kinetische Energie des Ankers erst über einen Ausschwingvorgang, in dessen Verlauf der bereits geschlossene Kontakt einmal oder auch mehrere Male wieder geöffnet werden kann, abklingt. Diese Prellerscheinung lässt sich, wie sich herausgestellt hat, auch durch die Ausbildung des Flussbügels aus Dauermagnetmaterial nicht vollständig unterbinden.
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Zweck der Erfindung ist es, einen Ruhekontakt für ein Relais der oben beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die in vorstehendem erwähnten Nachteile nicht auftreten. Erreicht wird dieser Zweck dadurch, dass das Relais eine Kontaktfeder besitzt, die in der Ruhelage des Ankers mit dem den Gegenkontakt für den Ankerkontakt tragenden Bauteil in Berührung steht, und dass diese Berührung in der angezogenen
Stellung des Ankers durch diesen unterbrochen wird.
Diese Anordnung lässt sich sowohl bei Relais der beschriebenen Art, bei denen der Gegenkontakt für den Ankerkontakt direkt am Kernbügel angebracht ist, als auch bei solchen Relais, die in bekannter Weise mit einem auf dem Kernbügel aufgelegten Kontaktbügel versehen sind, an dem der Gegenkontakt für den
Ankerkontakt angeordnet ist, verwenden.
Die erwähnten Nachteile werden durch die Anordnung gemäss der Erfindung vermieden. Die Feder- charakteristik der Kontaktfeder kann unabhängig von Überlegungen hinsichtlich der Flussführung gewählt und den erforderlichen Bedingungen genau angepasst werden. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, dass sie die Anwendung eines Doppelkontaktes, der hinsichtlich eines einfachen Kontak- tes Vorteile besitzt, erlaubt, während die Anbringung eines Doppelkontaktes am Anker, die eine Schlit- zung desselben voraussetzen würde, sich hinsichtlich der Flussführung im Anker und damit der Arbeits- weise des Relais nachteilig auswirken würde.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken wird die Kontaktfeder bei Relais, deren Einzelteile, wie
Flussbügel, Kernbügel, Kontaktbügel und Anker in einem Isolierstoffkörper in bekannter Weise einge- schichtet sind, ebenfalls in einem Schlitz dieses Isolierstoffkörpers durch einfaches Einstecken ange- bracht.
Es ist vorteilhaft, einen derartigen Isolierstoffkörper mit Vorsprüngen zu versehen, die die Kontakt- feder abstützen. Wie an anderer Stelle näher erläutert, lässt sich so in besonders vorteilhafter Weise ein justierfreier Einbau der Kontaktfeder durchführen, insbesondere dann, wenn sich der Kernbügel auf den gleichen Vorsprüngen abstützt.
Die Erfindung sei im folgenden an Hand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein nur mit einem Eisenkreis bestücktes Relais, dessen Einzelteile in einen Isolierstoffkörper eingeschichtet sind, Fig. 2 einen Ausschnitt des in Fig. 1 dargestellten Relais, wobei sich der Anker in seiner Ruhelage befindet, Fig. 3 den gleichen Ausschnitt des Relais, wobei sich der Anker in seiner Arbeitsstellung befindet.
Die Einzelteile des Eisenkreises des in Fig. 1 dargestellten Relais sind in einem Isolierstoffkörper 1 eingeschichtet. Der Isolierstoffkörper ist Teil eines für einen Relaisstreifen mit mehreren Relais dienenden Isolierstoffkörpers. Der Kernbügel 2 ist L-förmig ausgebildet und mit seinem langen Schenkel in Rillen in der Führungskammer 3 des Isolierstoffkörpers eingeschoben. Der Flussbügel wird durch einen U-förmigen Bauteil 4 gebildet, dessen beide Schenkel derart in Rillen der Führungskammer 3 und 5 eingeschoben sind, dass der in der Kammer 3 liegende Schenkel neben dem längeren Schenkel des Kernbügels 2 liegt und sich das aus der Kammer 5 herausragende freie Ende des zweiten Schenkels mit dem kurzen Schenkel desKernbügelsausserhalb der Kammer überlappt.
Durch die Überlappung wird der Arbeitsluftspaltgebildet. Der Anker 6 ist als Lamelle ausgebildet und liegt derart auf dem in der Kammer 5 liegenden Schenkel des Fluss- bügels auf, dass sein freies Ende dem kurzen Kernbügelschenkel gegenüberliegt. Diese Ankerlamelle kann Teil eines U-förmigenfederndenBleches sein, das mit dem Kernbügelin die Kammer eingeschoben ist oder auch als starre Lamelle ausgebildet und mit einem L-förmigen federnden Blechstreifen, der zu seiner Halterung und Rückstellung dient, versehen und entsprechend mit dem Flussbügel in den Isolierstoffkörper eingeschoben sein. Die Erregungswicklung des Relais ist mit 7 bezeichnet und auf die Führungskammer 5 aufgeschoben. Der Flussbügel ist mit einer Isolierschicht bedeckt.
Auf den Kernbügel 2 ist auf der dem Anker abgewandten Seite ein Kontaktbügel 8 aufgelegt und mit ihm in Rillen der Führungskammer 3 eingeschichtet. Dieser Kontaktbügel ist geschlitzt und ragt mit Abwinklungen 9 und 10 in den Raum zwischen derFührungskammer und der diesergegenüberliegendenKante des kurzen Kernbügelschenkel hinein. Um die Anordnung der Kontakte an diesen Abwinklungen erkennbar zu machen, sind die Abwinklungen abgebrochen gezeichnet, so dass die Kontakte 11 und 12 in der Darstellung zu erkennen sind.
In Rillen der Führungskammer 5 ist nun erfindungsgemäss eine Kontaktfeder 13 derart eingeschichtet, dass sich die Kontakte 11 und 12 des Kontaktbügels 8 auf ihr abstüzen. Die Kontaktfeder ist durch die Führungskammer hindurchgeführt und ragt an deren rückwärtiger Seite mit einer Lötfahne 14 aus ihr heraus.
Die Kontaktfeder ist in ihrem vorderen Ende mit seitlichen Ansätzen versehen, die einmal ihre richtige Lage beim Hineinschieben in die Rillen bestimmen und sich anderseits auf Ansätzen 15 und 16 am vorderen Rande der Führungskammer 5 abstützen.
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Wie die Darstellung erkennen lässt, stützt sich auf diesen Ansätzen, u. zw. auf der gleichen Auf- lagefläche der Ansätze, die für die Feder benutzt werden, auch der Kernbügel ab. Die Feder liegt also auf jeden Fall mit dem Kernbügel auf einer Ebene. Es treten also keine Toleranzen auf.
Die Wirkungsweise des Ruhekontaktes soll an Hand der Fig. 2 und 3 erläutert werden, die in einem
Ausschnitt das Relais einmal im unbetätigten (Fig. 2) und einmal im betätigten Zustand (Fig. 3) zeigen.
Der Anker 6 liegt in Fig. 2 flach auf dem Flussbügel 4 auf. Er ist mit einer walzenförmigen Kontakt- stelle 17 versehen. Die Kontakte des Kontaktbügels 8 stützen sich auf der Kontakstelle der Kontaktfeder 13 ab. Es ist also in diesem Zustand des Relais ein Stromkreis geschlossen, der einerseits an dem Kontakt- bügel 8 und anderseits an der Kontaktfeder 13 liegt.
Wie Fig. 3 erkennen lässt, trifft der Kontakt 17 des Ankers, wenn dieser Anker vom Kernbügel 2 an- gezogen ist und an diesem anliegt, auf die Kontakte des Kontaktbügels und hebt diese von der Kontakt- feder 13 ab. Der eben erwähnte Stromkreis wird also unterbrochen und ein neuer Stromkreis geschlossen, der einerseits am Anker 6 und anderseits am Kontaktbügel 8 liegt.
Die beschriebene und dargestellte Ruhekontaktanordnung arbeitet praktisch prellfrei. Die Masse des
Ankers 6 ist grösser als die des Kontaktbügels 8. Wie die Darstellung erkennen lässt, wird die Ankeranzugs- kraft im Kontaktbügel gespeichert und von diesem zur Rückstellung des Ankers abgegeben, wenn die Er- regung abgeschaltet wird. Diese gespeicherte Kontaktkraft ist grösser als die Rückstellkraft der Ankerrück- stellfeder. Der Anker 6 führt somit den Kontaktbügel beim Abfall gedämpft, also nicht spontan, auf die
Kontaktfeder 13. Der Anker selbst fällt in seiner Ruhelage weiter, ohne auf den Ruhekontakt noch Einfluss nehmen zu können.
Die verbleibende kinetische Energie im Kontaktbügel führt nicht zu Prellungen des
Ruhekontaktes, sondern verbraucht sich, wie sich herausgestellt hat, durch Ausschwingen des hinteren En- des des Kontaktbügels 8 in einer gedämpften Schwingung um seine Ruhelage und zum Teil in Kontakt- reibung, ohne dass dieser Ausgleich zur Kontaktöffnung führt.
Es sei noch vermerkt, dass die Kontaktstelle vorteilhaft in bekannter Weise mit Edelmetallauflagen versehen werden.
Die Erfindung lässt selbstverständlich Abwandlungen des dargestellten Beispiels zu. Wie leicht einzusehen ist, lässt sie sich auch bei Relais der beschriebenen Art, die nicht durch Einschieben der Einzelteile in einen Isolierstoffkörper, sondern durch Schichten montiert sind, verwirklichen. Es ist weiterhin selbstverständlich, dass sie sich nicht nur bei der dargestellten Ausbildung der Einzelteile der Eisenkreise und des Kontaktbügels, sondern auch bei einer davon abweichenden Ausbildung anwenden lässt. Es kann beispielsweise der Flussbügel in bekannter Weise E-förmig, der Kernbügel U-förmigundauchderKontakt- bügel U-förmig mit entsprechend angeordneten Kontaktansätzen ausgebildet sein. Weiterhin sind natürlich andere Ausbildungen der Kontaktfeder möglich. Es ist z.
B. möglich, die Kontaktfeder zu schlitzen und dadurch beide Kontaktstellen völlig unabhängig voneinander zu machen. Auch die Abstützung der Kontakt- feder ist an sich nicht erforderlich. Sie kann selbstverständlich auch frei aus der Führungskammer heraustreten. Naturgemäss sind auch ausser den eben erwähnten noch andere Ausbildungsformen im Rahmen der Erfindung möglich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetisches Relais mit einem aus einem Flussbügel und einem Kernbügel aufgebauten Ma- gneten, einem Anker, der mit seinem freien Ende zwischen die Pole des Magneten hineinragt und mit einer gemeinsamen Magnetisierungswicklung für den Magneten und den Anker, wobei weiterhin der Anker als elektrischer Leiter ausgenutzt wird und in seinem angezogenen Zustand durch Berührung eines Gegenkontaktes einen Stromkreis schliesst, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais eine Kontaktfeder (13) besitzt, die in der Ruhelage des Ankers (6) mit dem den Gegenkontakt (11,12) für den Ankerkontakt (17) tragenden Bauteil (8) in Berührung steht, und dass diese Berührung in der angezogenen Stellung des Ankers durch diesen unterbrochen wird.