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Elektromagnetisches, neutrales Relais
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches, neutrales Relais mit einem mehrschenkeli- gen, magnetisierbaren Kern, z. B. einem Weicheisenkern, einem schwenkbar über dem Kern angeordne- ten Anker und mit mindestens einem, den magnetischen Fluss im Kern beeinflussenden Dauermagneten, wobei eine mit dem Kern einen Elektromagneten bildende Wicklung vorhanden ist, der bzw. die nach Er- regung der Anker in eine erste Stellung verschwenkt und zumindest teilweise dem magnetischen Fluss des
Dauermagneten entgegenwirkt.
Neutrale Relais weisen üblicherweise einen beweglichen Teil aus magnetischem Material auf, der normalerweise mittels einer Feder in geöffneter Stellung gehalten wird und zur geschlossenen Stellung gegen die Federkraft durch Erregung eines einen Teil des Relais bildenden Elektromagneten magnetisch angezogen werden kann.
Der von dem Elektromagneten erzeugte Fluss muss so gross sein, dass er die Trägheit und den Reibungswiderstand des beweglichen Teiles und die Elastizitiltskraft der Spannfeder überwindet.
Die Verwendung einer solchen Spannfeder befriedigt nicht, da sie nach vielfachem Gebrauch versagen kann. Die von der Erregerspule in dem Relais erzeugte magnetische Kraft hat nicht nur die Aufgabe, den beweglichen Teil zu bewegen und ihn mit genügendem Kontaktdruck in geschlossener Relaisstellung zu halten, sondern muss ausserdem die Kraft der Spannfeder überwinden, welche für Relais, in welchen die Feder den Kontaktdruck auf die Rückhaltekontakte ausübt, nicht unbeträchtlich ist.
Weiter ist ein magnetisch vorgespanntes Relais bekannt, in welchem der durch einen Permanentmagneten erzeugte Fluss den beweglichen Teil magnetisch in seine andere mögliche Lage bewegt. Wenn auch dieses Relais die Nachteile des mit einer Feder versehenen Relais vermeidet, zeigt es jedoch im Gebrauch noch gewisse andere Nachteile.
Der Permanentmagnet liegt direkt in dem magnetischen Kreis des Elektromagneten, so dass bei Erregung des Elektromagneten dieser einen starken entmagnetisierenden Effekt auf den Permanentmagneten ausübt, der zu einer dauernden Entmagnetisierung des Permanentmagneten führen kann, so dass das Relais nach einer gewissen Zeit seine Arbeitscharakteristik ändert, indem ein geringerer Arbeitsstrom erforderlich wird, und ausserdem im stromlosen Zustand ein geringerer Kontaktdruck auf die Rückhaltekontakte ausgeübt wird.
Wegen dieses möglichen dauernd entmagnetisierenden Effektes des Elektromagneten auf den Perma nentmagneten muss die Stromzufuhr zur Erregung des Elektromagneten sorgfältig kontrolliert werden, da, wenn ein vie. 1 grösserer Erregerstrom verwendet wird als zur Betätigung des Relais erforderlich ist, die sich nachteilig auswirkende Entmagnetisierung des Permanentmagneten eintritt, und sich die Arbeitscharakteristik des Relais ändert.
Weiter ist ein polarisiertes elektromagnetisches Relais bekannt, welches mit einem permanenten Magneten, einem Elektromagneten sowie einer zwischen diesen Teilen verschwenkbaren Kontaktbrücke versehen ist. Dieses bekannte Relais weist jedoch nur eine exakte Schaltstellung auf, da die Brücke in der andern Schaltstellung eine labile Mittellage einnimmt. Die Brücke kann in dieser zweiten Schaltstellung nur verbleiben, wenn sie im Gleichgewicht ist, d. h. wenn die die Brücke in dieser Gleichgewichtsstellung haltenden Kräfte genau gleich sind. Diese Bedingung Ist schwierig zu erfüllen, da es einer zusätzlichen, nur sehr kleinen Kraft bedarf, um das Gleichgewicht zu zerstören. Infolge von geometrischen oder Materialabweichungen wird insbesondere nach längerer Betriebsdauer der Kontakt in unerwünschter Weise geschlossen.
Zur Behebung dieses Relais sind demgemäss auch besondere Kontaktfedergruppen zur Einstellung
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der Zwischenlage vorhanden, die jedoch wiederum Ermüdungserscheinungen ausgesetzt sind.
Bei einem weiteren polarisierten elektromagnetischen Relais, ist zwar auch ein permanenter Magnet vorhanden, um eine schwenkbare Kontaktbrücke zu steuern. Aber auch hier wird wiederum lediglich eine labile Zwischenlage als eine der Schaltstellungen für das Relais vorgesehen, so dass aus Toleranz- oder Betriebsgründen der Kontaktschluss zu früh oder zu spät erfolgt. Auch ist ein elektromagnetisches Relais bekannt, bei welchem jedoch in nachteiliger Weise die Schenkel des permanenten Magneten mit dem Elektromagneten fluchtend angeordnet sind, so dass die Flüsse sich durchsetzen und der Permanentmagnet geschwächt wird.
Eine Verbesserung der bekannten elektromagnetischen Relais wird erfindungsgemäss im wesentlichen dadurch erreicht, dass der Kern aus zwei U-förmigen, zu einem E vereinigten Teilen besteht, von welchen die zwei den Mittelbalken des E bildenden Schenkels die Erregerwicklung tragen und im Bereich des Endes dieses Mittelbalkens der vor den vier Polen des Kernes liegenden Anker seinen Drehpunkt hat, und dass der magnetische Widerstand zwischen dem Ende eines innerhalb der Wicklung liegenden Schenkels eines U-Kernteiles und dem Anker grösser als der magnetische Widerstand zwischen dem innerhalb der Wicklung liegenden Schenkel eines andern U-Kernteiles und dem Anker ist, und dass der bzw.
die Dauermagnete ausserhalb des Hauptmagnetflusses des Elektromagneten, aber dem Kern benachbart, angeordnet sind, derart, dass bei abgeschalteter Wicklung ein geschlossener Dauermagnetfluss vorhanden ist, welcher aus dem Dauermagneten den innerhalb der Wicklung liegenden Schenkel mit dem geringeren magnetischen Übergangswiderstand zum Anker und zumindest den zum andern U gehörenden Aussenschenkel durchsetzt und der Anker in zweiter Stellung zu dem Pol dieses Aussenschenkels verschwenkt ist, dass jedoch bei erregter Wicklung der Fluss des Elektromagneten durch diesen äusseren Schenkelpol, aber entgegengesetzt zum Fluss des Dauermagneten, vorhanden ist, wobei der Anker in die entgegengesetzte erste Stellung zu dem Magnetpol des andern Aussenschenkels verschwenkbar ist.
Hiebei wird nicht nur auf mechanische Mittel verzichtet und eine störende Beeinflussung der permanenten Magneten durch den erregten Fluss vermieden, sondern es ist ferner vorteilhaft, dass sowohl für die Ein-als auch für die Ausschaltstellung zwei unterschiedliche Polkräfte vorhanden sind, so dass diese Stel- lungen genau festliegen. Gleichzeitig arbeitet das erfindungsgemässe Relais im wesentlichen frequenzunabhängig. Ferner ist vorteilhaft, dass der Fluss des permanenten Magneten im wesentlichen nur einenMagnetkern des E-förmigen Weicheisenkernes durchsetzt. Seinmagnetiseher Fluss überwiegt deshalb in einem Schenkel.
Hiedurch wird eben erreicht, dass nur ein Ende des Ankers in der zweiten Schaltstellung fest angezogen wird. Das erfindungsgemässe Relais weist eine grosse Empfindlichkeit auf und arbeitet mit grösserem magnetischen Nutzeffekt, indem der magnetische Widerstand zwischen dem Ende des Innenschenkels und des Ankers in einem Teil der Anordnung grösser als im andern Kernteil ist. Im übrigen arbeitet das Relais derart, dass der permanente und der erregte Fluss in diesem einen Teil des Magnetkernes einander entgegengesetzt gerichtet sind, so dass die Polkraft des permanenten Magneten mit steigender Erregung und mit steigender Kraft am andern Ende des Anerks abnimmt. Die Ein-und Ausschaltung kann also wechselseitig schnell und kraftschlüssig erfolgen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der folgenden Figuren erläutert, die beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Relais zeigen.
Fig. l zeigt perspektivisch, zum Teil in auseinandergezogener Anordnung eine Ausführungsform eines Relais gemäss der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Relais der Fig. 1. Fig. 3 zeigt schematisch die magnetischen Kreise des Relais der Fig. l und 2. Fig. 4 zeigt schematisch die magnetischen Kreise einer weiteren Ausführungsform des Relais gemäss der Erfindung.
Das Relais hat einen ersten und einen zweiten magnetischen Kreis. Ausserhalb dieser magnetischen Kreise befindet sich ein Dauermagnet, der einen dritten magnetischen Kreis bildet, welcher einen mit dem ersten magnetischen Kreis gemeinsamen Teil hat. Zu den magnetischen Kreisen gehört ein beweglicher Teil, der normalerweise durch den von dem Dauermagneten in dem dritten magnetischen Kreis erzeugten magnetischen Fluss in einer Stellung gespannt gehalten wird. Dieser Teil ist durch Erregung des zweiten magnetischen Kreises in eine andere, nämlich die erste Stellung bewegbar.
Hiezu sind zur elektromagnetischen Erregung des ersten und des zweiten magnetischen Kreises Mittel vorgesehen, durch die ein magnetisches Feld aufgebaut wird, welches dem magnetischen Feld entgegengesetzt ist, das durch den Dauermagneten in dem mit dem dritten magnetischen Kreis gemeinsamen Teil des ersten magnetischen Kreises verursacht wird.
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und 2 aus magnetischem Material, wie z. B. weichem Eisen od. dgl. Diese beiden U-förmigen Magnetkerne 1 und fliegen nebeneinander und bilden zusammen eine etwa E-förmige Einheit. Auf den Enden
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der Aussenschenkel dieser Einheit sind in der üblichen Weise Ausgleichsscheiben 26 aus unmagnetischem Material angebracht.
An dem auf den Tragerstiften 5 über den Mittelschenkeln der E-förmigen Einheit befindlichen Zap- fengelenk 4 ist ein Anker 3 aus magnetischem Material, wie z. B. weichem Eisen drehbar befestigt. Das
Zapfengelenk 4 befindet sich vorzugsweise direkt oberhalb des inneren Schenkels des U-förmigen Magnet- kernes 2, der länger als die übrigen Schenkel ist, so dass der Luftspalt zwischen diesem Schenkel und dem
Anker möglichst klein ist. Das Zapfengelenk kann vorteilhafterweise direkt durch das Ende dieses Schen- kels gehen. Der Anker ist in eine zweite in der Fig. 2 gezeigten Stellung, bei der ein Ende den Aussen- schenkel des U-förmigen Magnetkernes 1 berührt, und in eine erste Stellung drehbar, bei der das entge- gengesetzte Ende den Aussenschenkel des U-förmigen Magnetkernes 2 berührt.
Diese erste Stellung wird durch die gestrichelten Linien in Fig. 3 schematisch angedeutet.
Um die Mittelschenkel der E-förmigen Einheit herum befindet sich eine Erregerspule 6. Eine Platte 7 aus Isoliermaterial ist oberhalb des Ankers 3 angebracht. Oben auf dieser Platte 7 ist eine weitere Platte 8 aus Isoliermaterial befestigt, die einen elektrischen Kontakt 9 an einem und einen andern elektrischen Kontakt 10 am andern Ende aufweist. Die die elektrischen Kontakte tragenden und über die untere Platte 7 herausragenden Enden der Platte 8 sind leicht flexibel.
Mittels an die Aussenschenkel der U-förmigen Magnetkerne 1 und 2 durch Schrauben 22 angeschraubte Stützplatten 21 ist eine Deckplatte 11 über dem Relais befestigt. Die Stützplatten haben Nasen 16, welche durch entsprechende Locher 17 in der Deckplatte 11 hindurchgehen und diese festhalten.
Die Deckplatte 11 ist aus elektrisch isolierendem Material und weist auf ihrer Oberfläche vier elektrische Kontakte 12, 13, 14 und 15 auf. Die Kontakte 12und 15 sind mit dem elektrischen Anschluss 19 verbunden, während der Kontakt 13 mit dem Anschluss 20 und der Kontakt 14 mit dem Anschluss 18 verbunden ist.
Die Kontakte und ihre Verbindungen zu den elektrischen Anschlüssen können auf der Deckplatte 11, wie bekannt, als gedruckte Schaltung hergestellt werden. Hiedurch gestaltet sich die Herstellung sehr wirtschaftlich, und ausserdem führt dieses in Anbetracht der ausserordentlichen Leistungsfähigkeit des Relais als Ganzem zu einem bemerkenswerten kleinen Bauelement.
Die Kontakte 14 und 15, d. h. die Rückhaltekontakte, liegen so, dass sie durch den Kontakt 9 kurzgeschlossen werden, wenn sich der Anker in seiner ersten Stellung befindet, während die Kontakte 12 und 13 so liegen, dass sie von dem Kontakt 10 in der ersten Stellung des Ankers kurgeschlossen werden.
Infolge des Federungsvermögens der Enden der Isolierplatte 8 können die Kontakte 9 und 10 federnd in ihrer Kontaktstellung angepresst werden, so dass der elektrische Kontakt gewährleistet ist, und ausserdem die Toleranzbedingungen für die Herstellung erleichtert werden.
Zwischen den Innenschenkeln der U-förmigen Magnetkerne 1 und 2 befindet sich ein abgeflachter Dauermagnet 23. Wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen, liegen Nord-und Südpol dieses Dauermagneten 23 auf seinen gegenüberliegenden Oberflächen grösster Fläche, d. h. seine Pole liegen den Innenschenkeln der U-förmigen Magnetkerne 1 und 2 gegenüber. Die Linien des magnetischen Flusses durch den Permanentmagneten 23 verlaufen also senkrecht zur Richtung der Schenkel der U-iörmigen Magnetkerne.
Obgleich Dauermagneten aus jedem beliebigen magnetischen Material für den Dauermagneten 23 verwendet werden können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, hiefür einen ferromagnetischen Ferrit zu benutzen.
Die Trägerstifte 5 des Zapfengelenkes 4 können, wie erwähnt, einen Teil des Innenschenkels des Magnetkernes 2 bilden oder aber als getrennte Trägerstifte ausgebildet sein, die sich auf einer Seite dieses Schenkels oder des Dauermagneten befinden.
Wie am besten aus der schematischen Darstellung der Fig. 3 zu entnehmen ist, bildet der U-fèSrmige Magnetkern 1 zusammen mit dem über ihm liegenden Teil des Ankers einen ersten magnetischen Kreis, wobei der Verlauf der Magnetlinien durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist. Der andere U-förmige Magnetkern 2 bildet mit dem über ihm liegenden Teil des Ankers 3 einen zweiten magnetischen Kreis.
Der Verlauf der Magnetlinien ist ebenfalls durch gestrichelte Pfeile gezeigt.
Durch den Dauermagneten 23 und einen Teil der andern magnetischen Kreise wird ein dritter magne- tischer Kreis gebildet. Die Linien dieses dritten magnetischen Kreises sind durch die ausgezogenen Pfeile dargestellt. Sie verlaufen durch den Dauermagneten 23 von Pol zu Pol, durch den U-förmigen Magnetkern J, durch den beweglichen Teil 3 zum Innenschenkel des U-förmigen Magnetkernes 2 und durch diesen Innenschenkel zurück zum Dauermagneten.
Es ist zu bemerken, dass der Innenschenkel des U-förmigen Magnetkernes 1 kürzer ist als die übrigen Schenkel der Magnetkerne, so dass der Luftspalt zwischen den Enden dieses inneren Schenkels des Magnet-
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kernes 1 und dem Anker in jeder möglichen Stellung des Ankers grösser ist als der Luftspalt zwischen dem
Anker und den andern Magnetkernschenkeln. Infolgedessen ist der magnetische Widerstand zwischen dem
Anker und dem Ende des Innenschenkels des Magnetkernes 1 grösser alsder magnetische Widerstand zwi- schen dem Anker und den übrigen Schenkeln der Magnetkerne 1 und 2.
Wegen dieses Unterschiedes der magnetischen Widerstände geht der magnetische Fluss von dem Dauermagneten durch den Aussenschenkel des Magnetkernes 1 und einen Teil des Ankers 3 zu dem Innenschenkel des Magnetkernes 2 und hält nor- malerweise diesen in seiner zweiten Stellung gespannt.
Allgemein ausgedrückt ist es gemäss der Erfindung lediglich erforderlich, dass die magnetischen Wi- derstände der magnetischen Wege zwischen den Enden der Schenkel der Magnetkerne und dem Anker so dimensioniert werden, dass der magnetische Widerstand des magnetischen Weges zum Feld des Dauermagne- ten geringer ist, wenn der Anker sich in seiner zweiten Stellung befindet, als wenn er sich in seiner ersten
Stellung befindet, so dass der Anker, wenn die Erregerspule stromlos ist, immer seine zweite Stellung einnimmt. Vorzugsweise sollte der magnetische Widerstand des magnetischen Weges zum Feld des Permanentmagneten bei Bewegung des Ankers aus seiner ersten in seine zweite Stellung laufend abnehmen.
Bei der gezeigten Ausführungsform hat der magnetische Fluss von dem Dauermagneten den durch die ausgezogenen Pfeile gezeigten Verlauf und hält normalerweise den Anker 3 in seiner zweiten Stellung in Kontakt mit dem Aussenschenkel des Magnetkernes 1 gespannt. Sogar wenn der Anker 3 in seine erste Stellung bewegt ist-wie durch die. gestrichelte Linie angedeutet-geht der Hauptteil des magnetischen Flusses von dem Dauermagneten durch den Aussenschenkel des Magnetkernes 1 zum Anker 3 und zieht diesen in seine zweite Stellung.
Statt zwischen dem Anker 3 und dem Innenschenkel des Magnetkernes 1 den grössten Luftspalt vorzu-. sehen, kann der magnetische Widerstand dieses magnetischen Weges auch auf andere Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Einführen eines Körpers aus unmagnetischem Material an diesem Ende des magnetischen Kernes od. dgl.
Wenn der Anker 3 in seiner zweiten Stellung festgehalten wird, schliesst der Kontakt 9 die Rückhaltekontakte 14 und 15 kurz, während der Kontakt 10 von den Kontakten 12 und 13 entfernt ist und so diese beiden Kontakte isoliert voneinander lässt.
Wenn ein Gleichstrom durch die Erregerspule 6 fliesst, werden die Magnetkerne 1 und 2 elektromagnetisch aktiviert, so dass bei geeigneter Wahl der Richtung des Gleichstromes der magnetische Fluss durch den ersten und den zweiten magnetischen Kreis in Richtung der gestrichelten Pfeile fliesst, und das magnetische Feld in dem gemeinsamen Teil des ersten und des dritten magnetischen Kreises dem durch den Permanentmagneten erzeugten Feld entgegengesetzt ist und dieses zumindest teilweise neutralisiert.
Durch die Aktivierung des zweiten magnetischen Kreisesund die zumindest teilweise Neutralisierung des gemeinsamen Teiles des ersten und des dritten magnetischen Kreises wird, wenn ein genügend starker Strom durch die Spule geht, der bewegliche Teil in seine erste Stellung bewegt, so dass dann der Kontakt 10 die Kontakte 12 und 13 kurzschliesst und der Kontakt 9 von den Kontakten 14und 15 getrennt wird.
Der Anker bleibt so lange in dieser ersten Stellung wie der Erregerstrom durch die Spule 6 fliesst. Sobald dieser Strom abgeschaltet wird, wird der Anker. 3 durch den Elektromagneten zurück in seine zweite Stellung bewegt und bleibt in dieser Stellung bis wiederum der Spule 6 Strom zugeführt wird.
Befindet sich das Zapfengelenk 4 an dem Innenschenkel des Magnetkernes 2, wie in der Ausführungform der Fig. 1 - 3 gezeigt, so dreht sich der Anker 3 nicht um seinen Mittelpunkt. Um bei dieser Anordnung einen gleichmässigen Kontaktdruck bei beiden Kontaktsätzen zu gewährleisten, können die Kontakte selber auf dem Anker in gleichem Abstand von dem Zapfengelenk 4 angebracht werden. Die Kontakte 12 und 13 können auch etwas höher liegen als die Kontakte 14 und 15und/oder der Abstand zwischen den Schenkeln des U-förmigen Kernes 2 kann grösser-sein als der Abstand zwischen den Schenkeln des U-förmigen Magnetkernes l, so dass sich der Anker um seinen Mittelpunkt dreht, oder aber es können andere Massnahmen vorgesehen werden.
Der Anker soll ausserdem vorzugsweise dynamisch ausbalanciert sein.
Da der Dauermagnet 23 ausserhalb der bei Erregung der Spule 6 gebildeten Magnetkreis liegt, und dass er sich zentral in der Spule 6 befindet, wobei seine Polrichtung im wesentlichen senkrecht zur Polrichtung der Spule verläuft, unterliegt es nur einem sehr geringen entmagnetisierenden Effekt im Vergleich zur Stärke des in dem ersten und in dem zweiten magnetischen Kreis erzeugten Magnetfeldes. Es ist infolgedessen einfach, den Dauermagneten so zu gestalten, dass die Erregung der Spule 6 keinen dauernd entmagnetisierenden Effekt auf ihn ausübt, selbst wenn die Strombelastung innerhalb der bei normalem Gebrauch auftretenden Grenzen die normalerweise für das Relais erforderlich übersteigt.
Es ist nicht erforderlich, dass der Dauermagnet direkt zwischen den inneren Schenkeln der E-förmigen Einheit liegt, wie es in den Fig. 1 - 3 gezeigt ist. Im Rahmen der Erfindung kann der Dauermagnet auch
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an irgeadeiner andern Stelle ausserhalb des Hauptmagnetflusses liegen, der bei Erregung der Spule 6 er- zeugt wird, vorausgesetzt, dass er einen dritten magnetischen Kreis bildet, der einen mit dem ersten ma- gnetischen Kreis gemeinsamen Teil hat, wobei der Spalt zwischen dem Anker und dem Aussenschenkel vorzugsweise zu diesem gemeinsamen Teil gehört, so dass der Fluss des Dauermagneten normalerweise den
Anker in seiner zweiten Stellung gespannt hält.
Bei der in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist der Dauermagnet 23 entfernt und durch eine
Schicht, beispielsweise einen Stab oder eine Platte aus unmagnetischem Material, wie z. B. Messing, er- setzt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass diese Schicht aus jedem unmagnetischen Material bestehen kann und auch ein Luftspalt sein kann.
Ein Dauermagnet 25 befindet sich unterhalb der Einheit, so dass einer seiner beiden Pole dem Über- brückungsglied des Magnetkernes l, der andere Pol dem Überbrückungsglied des Magnetkernes 2 benach- bart ist. Der Dauermagnet liegt vorzugsweise so, dass zwischen seinen Polen und diesen Überbrückungsglie- dem ein Luftspalt bleibt.
Bei dieser Anordnung sind der erste und der zweite magnetische Kreis identisch mit den im Zusam- menhang mit den Fig. 1, 2 und 3 beschriebenen Kreisen. Der dritte magnetische Kreis erstreckt sich jedoch durch den Dauermagneten 25 in seiner Polrichtung, durch den Aussenschenkel des Magnetkernes l, über den Anker 3 zu dem Innenschenkel des Magnetkernes 2 und durch diesen zurück zu dem Dauermagneten.
Der von dem Dauermagneten in diesem Kreis erzeugte magnetische Fluss hält normalerweise den Anker 3 in seiner zweiten Stellung fest und bewegt ihn aus seiner ersten in seine zweite Stellung.
Wenn die Spule 6 durch einen geeigneten Gleichstrom erregt wird, wird ein magnetisches Feld in dem ersten und dem zweiten magnetischen Kreis aufgebaut, das den gezeigten gestrichelten Pfeilen entspricht und dem von dem Dauermagneten in dem gemeinsamen Teil des ersten und des dritten magnetischen Kreises erzeugten Magnetfeld entgegengesetzt ist und dieses zumindest teilweise neutralisiert. Fliesst ein genügend starker Strom durch die Spule, so wird der Anker infolge dieser teilweisen Neutralisierung und des magnetischen Flusses in dem zweiten Kreis in seine erste Stellung bewegt und in dieser so lange gehalten, wie die Spule 6 mit Strom versorgt wird.
Der magnetische Widerstand des magnetischen Weges vom Magnetkern 1 zum Magnetkern 2 durch den Dauermagneten 25 ist durch geeignete Einstellung der Spalte zwischen dem Dauermagneten und den Überbruckungsgliec1em der U-förmigen Magnetkerne 1 und 2 vorzugsweise grösser als die magnetischen Widerstände der Magnetkerne selber, so dass nur ein sehr geringer Teil des durch die Spule 6 erzeugten Feldes durch den Dauermagneten geht. Der entmagnetisierende Effekt des elektromagnetischen Feldes auf den Dauermagneten ist infolgedessen relativ gering, so dass bei geeigneter Dimensionierung des Magneten und der Lhftspalte durch die Spule 6 ein Strom geschickt werden kann, der weit oberhalb des normalerweise erforderlichen Stromes liegt, ohne dass auf den Dauermagneten ein entmagnetisierender Effekt hervorgerufen wird.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform liegt das Zapfengelenk 4 des Ankers 3 oberhalb der inneren Schenkel der Magnetkerne 1 und 2 in einer sich über diesen Schenkeln erstreckenden Ebene. Das Zapfengelenk kann auf einer Verlängerung der unmagnetischen Platte oder des Stabes 24 angebracht sein, der an gesonderten Streben od. dgl. befestigt ist. Der Spalt zwischen dem Innenschenkel des Magnetkernes 2 und dem Anker 3 sollte in jeder möglichen Lage des Ankers kleiner als der Spalt zwischen dem Innenschenkel des Magnetkernes 1 und dem Anker sein, so dass der magnetische Widerstand des magnetischen Weges zwischen dem Anker und dem Schenkel des Kernes 2 kleiner ist als der magnetische Widerstand des inneren Schenkels des Magnetkernes 1 und des Ankers.
Es ist natürlich auch möglich. die Ausführungsform des erfindungsgemässen Relais mit dem Dauermagneten 25 so zu gestalten, dass sich das Zapfengelenk 4 auf einer Verlängerung des Innenschenkels des Magnetkernes 2 befindet, wie es auch bei der in den Fig. 1-3 gezeigten Ausführungsform der Fall ist. Genauso ist es möglich, bei der Ausführungsform der Fig. 1-3 das Zapfengelenk auf einer gesonderten Halterung oder einer unmagnetischen Verlängerung des Dauermagneten 23 zu befestigen, so dass es in einer Ebene zwi- schen den beiden inneren Schenkeln der Magnetkerne 1 und 2 liegt.
Der in der Fig. 4 gezeigte Dauermagnet 25 hat zwar eine modifizierte hufeisenförmige Gestalt, wie es insbesondere auch zum Zwecke der bildlichen Darstellung praktisch ist. Er kann jedoch auch jede andere gewünschte Gestalt haben und z. B. ein Stabmagnet sein. Die Lage eines solchen Stabmagneten ist durch gestrichelte Linien in der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform gezeigt.
In jeder andern Hinsicht kann die Konstruktion und die Arbeitsweise des in Fig. 4 gezeigten Relais identisch mit jenen des in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Relais sein.
Im Gebrauch hält der Dauermagnet bei beiden Ausführungsfbrmen, wenn kein Strom in der Spule 6
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fliesst, den Anker 3 in seiner zweiten Lage fest und hält die Kontakte 9,14 und 15 geschlossen, während die Kontakte 12,13 und 10 offen sind. Fliesst ein Gleichstrom richtiger Polarität durch die Spule 6, so wird ein den gestrichelten Pfeilen entsprechender zweiter magnetischer Fluss erzeugt, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist.
Der magnetische Fluss des ersten magnetischen Kreises neutralisiert zumindesten teilweise den magnetischen Fluss in dem Teil des dritten magnetischen Kreises, den dieser gemeinsam mit dem ersten magnetischen Kreis hat. Zur gleichen Zeit erzeugt der zweite magnetische Kreis einen magnetischen Fluss, durch den das Ende das Ankers 3 oberhalb des Magnetkernes 2 angezogen wird.
Nimmt der Erregerstrom durch die Spule 6 zu, so nimmt die durch den Dauermagneten ausgeübte Anziehungskraft laufend ab, während die von dem Magnetkern 2 auf den Anker 3 ausgeübte Anziehungskraft laufend zunimmt, bis der Punkt erreicht ist, an dem diese zweite Anziehungskraft die erstgenannte überwiegt. In diesem Augenblick beginnt sich der Anker 3 um sein Zapfengelenk 4 zu drehen, so dass der Luftspalt zwischen ihm und dem Aussenschenkel des Magnetkernes 2 abnimmt und der zwischen dem Anker und dem Aussenschenkel des Magnetkernes 1 zunimmt. Mit dem Anwachsen dieses zweiten Luftspaltes nimmt die von dem Dauermagneten auf den Anker ausgeübte Anziehungskraft entsprechend ab, so dass sich im direkten Gegensatz zu einem durch Federkraft vorgespannten Relais der Anker in seine erste Stellung gegen eine abnehmende Spannkraft bewegt.
Die Bewegung des Ankers hört auf, wenn er seine erste Stellung im Kontakt mit dem Aussenschenkel des Magnetkernes 2 erreicht, wobei der Kontakt 10 die Kontakte 12 und 13 kurzschliesst, oder aber wenn er durch andere mechanische Vorrichtungen angehalten wird.
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B.ausübt, wenn dieser sich in seiner ersten Stellung befindet, wird der durch die Erregerspule fliessende Strom voll ausgenutzt, um den Kontaktdruck des Ankers in seiner ersten Stellung aufrechtzuerhalten.
Ebenso ist, wenn durch die Erregerspule 6 kein Strom mehr fliesst, keine Kraft vorhanden, die der Kraft des Dauermagneten, durch welche der Anker in seine zweite Stellung bewegt und in dieser gehalten wird, entgegengesetzt ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetisches, neutrales Relais mit einem mehrschenkeligen, magnetisierbaren Kern, z. B.
Weicheisenkern, einem schwenkbar über dem Kern angeordneten Anker und mit mindestens einem den magnetischen Fluss im Kern beeinflussenden Dauermagneten, wobei eine mit dem Kern einen Elektromagneten bildende Wicklung vorhanden ist, der bzw. die nach Erregung den Anker in eine erste Stellung verschwenkt und zumindestteilweise dem magnetischen Fluss des Dauermagneten entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus zwei U-förmigen, zu einem E vereinigten Teilen besteht, von welchen die zwei den Mittelbalken des E bildenden Schenkel die Erregerwicklung tragen und im Bereich des Endes dieses Mittelbalkens der vor den vier Polen des Kernes liegende Anker seinen Drehpunkt hat und dass der magnetische Widerstand zwischen dem Ende eines innerhalb der Wicklung liegenden Schenkels eines U-Kernteiles und dem Anker (3)
grösser als der magnetische Widerstand zwischen dem innerhalb der Wicklung liegenden Schenkel eines andern U-Kernteiles und dem Anker ist, und dass der bzw. die Dauermagnete (23, 25) ausserhalb des Hauptmagnetflusses des Elektromagneten, aber dem Kern benachbart angeordnet sind, derart, dass bei abgeschalteter Wicklung ein geschlossener Dauermagnetfluss vorhanden ist, welcher ausser dem Dauermagneten den innerhalb der Wicklung (6) liegenden Schenkel mit dem geringeren magnetischen Übergangswiderstand zum Anker und zumindest den zum andern U gehörenden Aussenschenkel (1) durchsetzt und der Anker in zweiter Stellung zu dem Pol dieses Aussenschenkels (1) verschwenkt ist, dass jedoch bei erregter Wicklung (6) der Fluss des Elektromagneten durch diesen äusseren Schenkelpol (bei 1),
aber entgegengesetzt zum Fluss des Dauermagneten, vorhanden ist, wobei der Anker in die entgegengesetzte erste Stellung zu dem Magnetpol des andern Aussenschenkels (2) verschwenkbar ist.