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Gepoltes Kleinstrelais mit zweiflügeligem Drehanker
Die Erfindung bezieht sich auf ein gepoltes elektromagnetisches Kleinstrelais, insbesondere auf ein Schutzrohrkontaktrelais, mit vorzugsweise zweiseitiger Ruhelage eines zweiflügeligen Drehankers, der bei Erregung des Elektromagnetsystems eine Drehung um seinen Schwerpunkt ausführt und dadurch das unmittelbare öffnen und Schliessen der Nutzstromkreise bewirkt.
Es ist bereits bekannt, bei elektromagnetischen Relais einen Drehanker zu verwenden, der zweiflügelig ausgeführt ist.
Dadurch ergeben sich bei entsprechender Anordnung der Flussführungsteile zwei Arbeitsluftspalte, in denen die betriebsmässigen Anzugskräfte wirksam werden. Es ist ferner bekannt, dass der Anker eines Relais nicht nur mittelbar eine Kontaktanordnung betätigt, sondern dass er selbst als Schaltglied mindestens eines Nutzstromkreises arbeitet.
Bei bekannten Ausführungsformen elektromagnetischer Relais besitzt der Anker eine mechanische Ankerlagerung, die beispielsweise durch einen Lagerstift oder durch eine entsprechend ausgebildete Lagerfeder gebildet wird. Jede mechanische Lagerung eines Ankers bewirkt jedoch eine vielfach nicht zu vernachlässigende Lagerreibung, die insbesondere bei Relais hoher Ansprechempfindlichkeit eine erhebliche Bedeutung besitzt. Dies gilt vor allem dann, wenn für ein Relais eine möglichst kleine Bauform gewählt werden soll. Bei der vielfach erforderlichen Miniaturisierung des Relaisaufbaus ergibt sich dabei oft auch eine schwierige Justierung des Ankers. Die Einstellwerte bleiben aber bei einer mechanischen Lagerung nicht immer konstant, so dass sich die Betriebsdaten des Relais in unzulässiger Weise ändern können.
Bei beiden Ausführungsformen elektromagnetischer Relais wird die genannte Lagerreibung dadurch vermieden, dass der Anker im Arbeitsluftspalt frei gelagert ist und keine Drehbewegung um eine Achse, sondern eine translatorische Flugbewegung ausführt. Hiebei tritt jedoch an die Stelle der Lagerreibung vielfach eine Gleitreibung, hervorgerufen durch eine seitliche Führung des Ankers. Bei Verwendung eines kugelförmigen Ankers kann die genannte Gleitführung zwar entfallen, da sich ein Kugelanker zwischen den jeweiligen Kontaktelementen selbsttätig justiert.
Der elektrische Kontakt ist jedoch in diesem Fall schlechter als bei einem Anker mit ebenen Berührungsflächen, da eine formschlüssige Anlage zwischen dem Kugelanker und den Kontaktelementen fertigungstechnisch nur schwer zu erreichen ist ; dies trifft besonders dann zu, wenn die Kontakte in ein Schutzrohr eingeschmolzen werden und nachträglich nicht mehr justiert werden können.
Die geschilderten Nachteile werden bei einem gepolten Drehankerrelais der eingangs näher bezeichneten Art dadurch vermieden, dass der Drehanker V-förmig ausgebildet und mit seinen beiden Enden zwischen paarweise spiegelbildlich angeordneten, gleichzeitig der Flussführung dienenden und an ihren Enden keilförmig zueinander verlaufenden Kontaktelementen lagerfrei angeordnet ist, so dass der Anker infolge einer durch Dauermagnete erzeugten Vormagnetisierung der Kontaktelemente an seine jeweilige Ruhelage gefesselt ist, in welcher die ebenen Berührungsflächen des Ankers und der Kontaktelemente formschlüssig zur Anlage kommen.
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Der wesentliche Unterschied gegenüber den bisher bekannten Lösungen besteht nach der Erfindung darin, dass ein Drehanker weder durch eine starre Achse, noch durch eine Lagerfeder gefesselt ist. Gegenüber den Relais mit lagerfreiem, translatorisch bewegtem Anker kann durch die Erfindung eine sichere Kontaktgabe bei gleichzeitigem Verzicht auf jegliche seitliche Ankerführung erzielt werden. Da der Anker nicht befestigt ist, braucht er auch in keiner Weise justiert zu werden. Er führt bei jedem Schaltvorgang eine freie Drehung aus und wird nach jedem Umschalten selbsttätig in einer jeweils genau definierten Ruhelage justiert.
Diese Ruhelage wird dadurch bestimmt, dass die jeweils diagonal sich gegenüberstehenden Kontaktelemente im gleichen Winkel zueinander geneigt sind wie die beiden Ankerflügel, und dass die magnetischen Kräfte immer ein paralleles, formschlüssiges Anliegen der ebenen Kontaktflächen erzwingen.
Der konstruktive Aufbau wird auch dadurch vereinfacht, dass die Kontaktelemente zugleich der magnetischen Flussführung dienen. Auf diese Weise ist die Zahl der benötigten Einzelteile eines derartigen Kleinstrelais besonders gering. Auch die Formgebung der magnetisch leitenden Einzelteile, wie Kontaktelemente und Anker, ist derart, dass sie auf einfache Weise durch Biege-bzw.
Prägevorgänge herstellbar sind. Die zum Erreichen eines gepolten Betriebsverhaltens notwendigen Dauermagnete können dabei zur Einstellung der gewünschten Ansprecherregung durch teilweises Entmagnetisieren entsprechend abgestimmt werden. Damit ergeben sich im Rahmen einer automatisierten Fertigung besonders einfache Arbeitsvorgänge.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zur Vormagnetisierung je ein Dauermagnet gleicher Polung zwischen den paarweise angeordneten Kontaktelementen formschlüssig eingefügt ist.
Zur Steuerung des gepolten Relais nach der Erfindung verwendet man zweckmässigerweise ein axial wirkendes Erregerfeld, wobei dieses Feld durch entsprechende Umpolung des Erregerstromes derart umkehrbar ist, dass der Anker von der einen Ruhelage in die andere umschaltet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei die Zeichnung in schematischer Darstellung die Relaisausführung nach der Erfindung in Verbindung mit einem Schutzrohr zeigt.
Innerhalb des erwähnten Schutzrohres--9--befinden sich paarweise angeordnete Kontaktelemente--2 und 3 bzw. 4 und 5--, wobei die Kontaktelemente--2 und 4--einen keilförmigen Verlauf besitzen. Zwischen den Kontaktelementen ist an ihren Enden ein V-förmig ausgebildeter Drehanker-l--eingefügt, der mit seinen Enden--la und lb-sich mit den Enden der Kontaktelemente überlappt. Die jeweils mit einem Dauermagneten zu einer Einheit verbundenen Kontaktelemente sind spiegelbildlich aufgebaut. Das gilt für die Kontaktelemente-2 und 3-in Verbindung mit dem dazwischenliegenden Dauermagnet--6--sowie für die Kontaktelemente--4 und 5-in Verbindung mit dem Dauermagneten-7-.
Die möglichen Ruhelagen des Drehankers--l--sind dabei derart, dass durch ihn jeweils die diagonal gegenüberstehenden Kontaktelemente elektrisch und magnetisch verbunden werden. Durch den Fluss der Dauermagnete-6 und 7-mit gleichsinniger Polung entsteht für den Drehanker-l-in den beiden möglichen Ruhestellungen eine Haftwirkung, deren Grösse durch die Feldstärke der Dauermagnete--6 und 7--bestimmt ist.
Die wirksamen Flüsse, die sich bei einer betriebsmässigen Oberlagerung von Dauerfluss und Erregerfluss ergeben, sind in der Zeichnung durch entsprechende Kennzeichnung--'D und < E--angegeben. Ist der resultierende Fluss in den Arbeitsluftspalten grösser als an den Kontaktstellen zwischen dem Drehanker und den Kontaktelementen, dann hebt der Drehanker--l--an seinen beiden Enden--la und 1b-- ab und dreht dabei ohne mechanische Abstützung in die andere Ruhelage. Die jeweilige Umsteuerung des Drehankers und damit die Flussverteilung in den Arbeitsluftspalten wird durch die an der Erregerwicklung --8-- wirksame Polung der Betriebsspannung bestimmt.
Besitzen die Dauermagnete--6 und 7--gleiche magnetische Feldstärke, so besitzt der Drehanker-l--dementsprechend auch ein symmetrisches Schaltverhalten für beide Ruhelagen. Soll dagegen eine einseitige Ruhelage des Drehankers--l--erreicht werden, so wählt man in bekannter Weise zusätzliche Dauermagnete. Die Abstimmung auf bestimmte Ansprechwerte ist auf diese Weise durch Entmagnetisierung der Dauermagnete möglich. Da die teilweise Entmagnetisierung auch noch im Endzustand des Relais vorgenommen werden kann, lässt sich auch dann eine einheitliche Fertigung derartiger Relaissysteme erreichen, wenn die gefertigten Relais mit unterschiedlichen Betriebsdaten arbeiten sollen.