CH678242A5

CH678242A5 -

Info

Publication number: CH678242A5
Application number: CH152188A
Authority: CH
Inventors: Tibor Dr Dipl-Ing Polgar
Original assignee: Schrack Elektronik Ag
Priority date: 1987-05-13
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1991-08-15
Also published as: DE3813113C2; ATA121587A; DE3813113A1; AT388258B; GB8811121D0

Description

1

CH 678 242 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein monostabiles elektromagnetisches Relais mit einem Anker, einem Permanentmagneten und einer Spule, bei dem der Permanentmagnet an einem zweiteiligen Joch angeordnet ist.

Ein solches Relais wurde z.B. durch die DE-AS 1 926 514 bekannt Bei diesem bekannten Relais weist das Joch einen gabelförmigen Endbereich auf, bei dem der Steg der Gabel durch den Permanentmagneten gebildet ist, sodass die Zinken ungleichnamig polarisiert sind. Dabei verläuft das andere Ende des Joches, das gleich wie die eine Zinke polarisiert ist, gegen die ungleichnamig polarisierte Zinke des gabelförmigen Endbereiches zu, wobei die Verbindung dieses Endes des Joches mit der gleichnamig polarisierten Zinke ausschliesslich in einem ferromagnetischen Material erfolgt. Der Anker dieses Relais ist als zweiflügeliger Drehanker ausgebildet und greift mit seinem einen Ende in den durch die ungleichnamig polarisierten Zinken des einen Endes des Joches gebildeten Luftspalt ein. Weiters ist bei diesem Relais noch ein einstellbarer magnetischer Kurzschluss vorgesehen, der parallel zu dem das freie Ende des Joches durchfliessen-den magnetischen Fluss liegt und diesen entsprechend schwächt, sodass sich eine stabile Ruhelage für den Anker ergibt.

Bei einem solchen Relais ergibt sich der Nachteil, dass es in der Arbeits- wie auch in der Ruhelage des Relais zu keinem satten Aufliegen des Ankers an den Polflächen kommt, wodurch der Dauerma-gnetfluss aufgrund des Restluftspaltes nur zu einem geringen Teil wirksam werden kann. Daraus resultiert aber eine entsprechend niedrige Haltekraft, sodass nur relativ geringe Kontaktdrücke aufgebracht werden können.

Weiters führt der Restluftspalt auch dazu, dass sich nur eine sehr geringe Kraftzunahme bei der Bewegung des Ankers gegen den minimalen Luftspalt zu ergibt, wodurch sich die bereits erwähnte geringe Haltekraft und damit auch eine geringe Vibrations- und Schockfestigkeit ergibt.

Ziel der Erfindung ist es ein Relais der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem diese Nachteile vermieden sind und das sich durch eine hohe Haltekraft und Vibrationsfestigkeit auszeichnet.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der eine Teil des zweiteiligen Joches zwei einander gegenüberliegende und in einem Abstand voneinander angeordnete Polflächen gleicher Polarität aufweist und der zweite Teil des Joches eine Polfläche der anderen Polarität aufweist, die einer Polfläche des ersten Teiles des Joches gegenüberliegt und mit dieser einen ersten Luftspalt begrenzt, in den der unpolarîsierte Anker mit einem ersten Abschnitt eingreift.

Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass der Anker sowohl bei erregter, wie auch bei nicht erregter Spule weitestgehend an den Polflächen des Joches anliegt, sodass sich nur sehr geringe Restluftspalte ergeben. Dadurch ist ein steiler Anstieg der Kraft-Weg-Kennlinie, wie auch eine hohe Haltekraft gewährleistet. Aus diesem Grunde zeichnet sich auch ein erfindungsgemässes Relais durch ein hohes Mass an Vibrations- und Schockfestigkeit aus.

In diesem Zusammenhang kann weiters vorgesehen sein, dass der Anker zwei Schenkel aufweist, die in die beiden Luftspalte eingreifen und eine mit den von der Spule umgebenen Bereich des ersten Teiles des Joches verbundene Zunge übergreifen, wobei der Anker verschiebbar gehalten ist.

Weiters kann auch vorgesehen sein, dass der Anker zwei Schenkel aufweist, die in die beiden Luftspalte eingreifen und eine mit dem von der Spule umgebenen Bereich des ersten Teiles des Joches verbundene Zunge übergreifen, wobei der Anker über eine Zunge pendelnd an einer Achse gehalten ist, die vorzugsweise an einem Jochteil gehalten ist.

In beiden Fällen ergibt sich eine in konstruktiver Hinsicht sehr einfache Lösung und im letzteren Falle auch geringe Reibungsverluste bei der Bewegung des Ankers. Im Falle der Ausbildung des Ankers als Schiebeanker ist es möglich den Anker zu einer satten Anlage an den Polflächen des Joches zu bringen, wodurch eine besonders hohe Haltekraft erreicht werden kann.

Ausserdem ergeben sich durch diese Massnahmen besonders günstige Verhältnisse für die Führung des magnetischen Flusses.

Im Hinblick auf einen einfachen mechanischen Aufbau eines solchen Relais kann vorgesehen sein, dass die von den Schenkeln des Ankers über-grlffene Zunge des ersten Jochteiles von einer Ab-winkelung dieses Teiles absteht und die Spule trägt. Dabei kann der erste Jochteil durch eine Platte gebildet sein, die an zwei einen rechten Winkel ein-schliessenden Rändern in der gleichen Richtung verlaufende Abwinkelungen aufweist, von denen die eine eine Polfläche trägt und die andere mit der Zunge, z.B. durch eine Nietung verbunden ist, wobei die Spule einfach auf die Zunge aufgeschoben werden kann.

Eine weitere sehr günstige Ausführungsform eines erfindungsgemässen Relais zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Jochteil zwei voneinander distanzierte Abwinkelungen aufweist, von denen die eine L-förmig und die andere U-förmig ausgebildet ist, wobei der, vozugsweise verschwenkbar gehaltene Anker mit seinem einen Endbereich zwischen die Schenkel der U-förmigen Ab-winkelung eingreift und der abgewinkelte Schenkel der L-förmigen Abwinkelung an dem Permanentmagneten anliegt und die Spule den die beiden Abwinkelungen verbindenden Abschnitt des ersten Jochteiles umgibt.

Dies ermöglicht einen sehr schmalen Aufbau des Magnetsystems und ist daher besonders für beengte Platzverhältnisse von Vorteil.

Um bei einem solchen Magnetsystem bereits separat hergestellte Spulen verwenden zu können kann weiters vorgesehen sein, dass der die beiden Abwinkelungen verbindende Abschnitt des ersten Jochteiles in dessen Querschnittsebene unterteilt ist und jeder dieser Teile eine Abwinkelung aufweist, wobei diese Teile nach dem Einschieben in die Spule miteinander verbindbar sind.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfin-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

CH 678 242 A5

4

dung kann vorgesehen sein, dass die Spule an einem balkenartigen Abschnitt des ersten Jochteiles angeordnet ist, der einen L-förmigen Abschnitt, dessen einer Schenkel an dem Permanentmagneten anliegt und dessen zweiter Schenkel einen Luftspalt begrenzt, mit einem weiteren im wesentlichen L-förmigen Abschnitt verbindet, auf dessen einem Schenkel der erste L-förmige Abschnitt mit dessen Schmalseite aufliegt und von dem ein weiterer, gemeinsam mit dem einen Schenkel des ersten L-förmigen Abschnittes den einen Luftspalt begrenzender Schenkel aufragt.

Auf diese Weise lässt sich ein sehr flaches Magnetsystem bauen. Dabei können die beiden L-för-migen Abschnitte mit dem balkenartigen Abschnitt, auf den eine vorgefertigte Spule aufgeschoben werden kann, z.B. durch Nietungen sehr einfach miteinander verbunden werden, wodurch sich eine sehr einfache Herstellung eines solchen Magnetsystems ergibt.

Weiters wird nach der Erfindung ein monostabiles elektromagnetisches Relais mit einem Anker, einem Permanentmagneten und einer Spule, bei dem der Permanentmagnet am Anker angeordnet ist, der einen gabelförmigen, das Joch umgreifenden Bereich, dessen Polflächen gleichnamig polarisiert sind und einen zweiten, ebenfalls gabelförmigen und das Joch umgreifenden Bereich aufweist, in dem der Permanentmagnet angeordnet ist und die beiden Polflächen dieses Bereiches ungleichnamig polarisiert, vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Anker als Drehanker ausgebildet ist und die Zinken der beiden gabelförmigen Bereiche voneinander abstehen.

Dies ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau des Magnetsystems, das sich überdies durch eine besonders hohe Empfindlichkeit auszeichnet

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigt Fig. 1a und 1b zwei Varianten eines monostabilen Relais mit ortsfestem Joch und Schiebe- bzw. Pendelanker im nicht erregten und erregten Zustand, Fig. 2a bis 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Relais, wobei der Anker in Fig. 3 und 4 weggelassen ist, Fig. 5a, 5b und 6a, 6b zwei Varianten eines Relais mit Drehankerantrieb, wobei gemäss den Fig. 5 der Permanentmagnet im Joch und gemäss den Fig. 6 am Anker angeordnet ist.

In den Fig. 1a und 1 b ist ein Schiebeanker 2 dargestellt und mit strichlierten Linien, als Variante dazu, ein für einen Pendelanker 2' vorteilhafte Anlenkung angedeutet Dabei zeigt die Fig. 1a den unerregten und Fig. 1 b den erregten Zustand des Relais.

Diese Einteilung gilt auch bei den übrigen Fig., sodass die mit dem Zusatz «a» versehenen Fig. stets die Verhältnisse bei nicht erregter Spule und die mit dem Zusatz «b» versehenen Fig. den erregten Zustand der Spule wiedergeben.

Bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 1a und 1 b besteht das Joch 1 aus zwei Teilen 1 a und 1 b. Der Teil 1a ist an seiner Vorderseite zu einer Polfläche 5 hochgebogen und in Richtung der Kante dieser Abwinkelung verlängert und durch eine weitere Abwinkelung 21 abgeschlossen, in der eine Zunge 10 gehalten ist Auf dieser Zunge 10 ist die Spule 4 aufgeschoben.

Die Zunge 10 bildet im Bereich ihres freien Endes weitere Polflächen 6, 6', die mit der Polfläche 5 einen Luftspalt 8 begrenzt, wobei bei unerregter Spule 4 beide Polflächen die gleiche Polarität aufweisen, da der gesamte Teil 1 a des Joches 1 satt auf einer Polfläche 31 des Permanentmagneten 3 aufliegt.

Der zweite Teil 1b des Joches 1 ist L-förmig ausgebildet und liegt satt an der zweiten Polfläche 32 des Permanentmagneten 3 an. Dadurch ergeben sich zwei Luftspalte 8 und 9 von denen einer im nicht erregten Zustand der Spule 4 von zwei gleichnamig gepolten Polflächen 5, 6' und der andere von zwei ungleichnamig gepolten Polflächen 6, 7 begrenzt ist.

In diese beiden Luftspalte 8, 9 grèift der Anker 2, bzw 2' mit seinen die Zunge 10 übergreifenden Schenkeln 40, 41 ein, wobei letzterer als Pendelanker ausgebildet ist und an einer Zunge 33 aus Kunststoff gehalten ist, die an einer Achse 22 schwenkbar befestigt ist, die an dem Jöchteil 1a gehalten und ein Pendeln des Pendelankers 2' ermöglicht. In beiden Fällen ergeben sich bei nicht erregter Spule 4 die in der Fig. 1a dargestellte Ruhelage und bei erregter Spule die in Fig. 1b dargestellte Arbeitslage.

Einer der Abschnitte 23, 24 der Abwinkelung 21 kann dabei weggelassen werden.

Die aus den Fig. 2a bis 4 ersichtliche Ausführungsform zeichnet sich durch ein besonders flaches Magnetsystem aus. Bei diesem weist der erste Jochteii 1 a einen L-förmigen Abschnitt 26 auf, dessen einer Schenkel die Polfläche 5 trägt und dessen zweiter Schenkel an dem Permanentmagnet 3 bzw. an dessen Polfläche 31 anliegt.

Dieser Abschnitt 26 ist über einen balkenartigen Abschnitt 28, der die Spule 4 trägt, mit einem weiteren L-förmigen Abschnitt 29 verbunden und ist in dessen Abwinkelung 21' gehalten. Zweckmässigerweise ist der balkenartige Abschnitt 23 mit den beiden, in einem Winkel von 90° zueinander angeordneten L-förmigen Abschnitten 26, 29 durch Nietungen verbunden. Der Abschnitt 26 liegt dabei auf dem einen Schenkel des Abschnittes 29 auf, der sich unter diesem hindurch erstreckt Im Bereich des freien Endes des Abschnittes 29 ragt ein mit seiner Schmalseite auf diesem aufstehender Schenkel 25 auf, der die Polflächen 6, 6' trägt

Der Jochteil 1 b liegt an der zweiten Polfläche 32 des Permanentmagneten 3 an und ist L-förmig ausgebildet. Dabei greift der Anker 2, der wie schon anhand der Fig. 1 erläutert als Schiebe- oder Pendelanker ausgebildet sein kann, sowohl in den durch die gleichnamig gepolten Polflächen 5, 6 begrenzten Luftspalt 8 als auch in den durch die ungleichnamig gepoiten Polflächen 6, 7 begrenzten Luftspalt 9 ein. Es ergibt sich daher die gleiche Funktion, wie bei der Ausführungsform nach der Fig. 1.

Bei der Ausführungsform gemäss der Fig. 5a und 5b sind an den Enden des Jochteiles 1a, der z.B. zur Erleichterung der Montage, bzw. zur Ermöglichung der Verwendung einer vorgefertigten Spule 4 aus den Teilen 1c und 1d besteht, L- bzw. U-förmige Abwinkelungen 15,16 angeordnet Dabei liegt der freie

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

5

CH 678 242 A5

6

Schenkel der L-förmigen Abwinkelung 15 an der einen Polfläche 31 des Permanentmagneten 3 an. Der zweite Teil 1b des Joches liegt an der zweiten Polfläche 32 des Permanentmagneten 3 an.

Dabei begrenzt der Jochteil 1b mit dem Schenkel 17 des Jochteites 1b einen Luftspalt 9, der von ungleichnamig polarisierten Polflächen 6, 7 begrenzt ist. Der von gleichnamig polarisierten Polflächen 5, 6 begrenzte Luftspalt 8 wird durch die U-förmige Abwinkelung 16 gebildet.

Die Spule sitzt auf den Schenkeln der Teile 1 c und 1d des Jochteiles 1a, die gegebenfalls durch den Spulenkörper der Spule 4 zusammengehalten werden können. Dabei sind diese Schenkeln in der Querschnittsebene des Jochteiles 1 a geteilt.

Der Anker selbst ist um den Drehpunkt 14 verschwenkbar und greift mit seinen beiden Endbereichen in die Luftspalte 8 und 9 ein. Damit ergeben sich auch bei dieser Ausführungsform ähnliche Verhältnisse wie bei dem bisher erläuterten Relais.

Bei dem in der Fig. 6a und 6b dargestellten monostabilen Relais mit Drehankerantrieb ist der Anker 2" um einen nicht dargestellten Drehpunkt verschwenkbar. Der Anker 2" selbst weist an seinen beiden Enden U-förmige Gabeln 11 und 12 auf, wobei im gabelförmigen Teil 11 der Steg durch den Permanentmagneten 3 gebildet ist. Dadurch weist lediglich der Zinken 13 der Gabel 11 eine andere Polarität als die übrigen, voneinander abstehenden Zinken der Gabeln 12,11 auf. Damit ergeben sich im Prinzip die gleichen Verhältnisse wie bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 1. Allerdings sitzt der Permanentmagnet 3 bei der Ausführungsform nach der Fig. 6 am Anker 2" und die Spule 4 am ortsfesten Joch 1.

Auch bei dieser Ausführungsform ist in Fig. 6a der nicht erregte und in Fig. 6b der erregte Zustand der Spule dargestellt.

Claims

Patentansprüche

1. Monostabiles elektromagnetisches Relais mit einem Anker, einem Permanentmagneten und einer Spule, bei dem der Permanentmagnet an einem zweiteiligen Joch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Teil (1a) des zweiteiligen Joches (1) zwei einander gegenüberliegende und in einem Abstand voneinander angeordnete Polflächen (5, 6) gleicher Polarität aufweist und der zweite Teil (1b) des Joches (1) eine Polfläche (7) der anderen Polarität aufweist, die einer Polfläche (6) des ersten Teiles (1a) des Joches (1) gegenüberliegt und mit dieser einen ersten Luftspalt (9) begrenzt, in den der unpo-larisierte Anker (2) mit einem ersten Abschnitt eingreift,

2. Monostabiles Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (4) an dem ersten Jochteil (1a) angeordnet ist.

3. Monostabiles Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei einander gegenüberliegenden Polflächen (5 und 6) gleicher Polarität des ersten Teiles einen zweiten Luftspalt (8) begrenzen, in den der Anker mit einem zweiten Abschnitt eingreift.

4. Monostabiles Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (2) zwei Schenkel (40, 41) aufweist, die in die beiden Luftspalte (8, 9) eingreifen und eine mit dem von der Spule (4) umgebenen Bereich des ersten Teiles (1a) des Joches (1) verbundene Zunge (10) übergreifen, wobei der Anker (2) verschiebbar gehalten ist.

5. Monostabiles Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (2') zwei Schenkel (40, 41) aufweist, die in die beiden Luftspalte (8, 9) eingreifen und eine mit dem von der Spule (4) umgebenen Bereich des ersten Teiles (1a) des Joches (1) verbundene Zunge (10) übergreifen, wobei der Anker (2') über eine Zunge (33) pendelnd an einer Achse (22) gehalten ist, die vorzugsweise an einem Jochteil (1a, 1b) gehalten ist.

6. Monostabiles Relais nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Schenkeln (40, 41) des Ankers (2, 2') übergrif-fene Zunge (10, 28) des ersten Jochteiles (1a) von einer Abwinkelung (21) dieses Teiles absteht und die Spule (4) trägt.

7. Monostabiles Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Jochteil (1a) zwei voneinander distanzierte Abwinkelungen (15, 16) aufweist, von denen die eine L-förmig und die andere U-förmig ausgebildet ist, wobei der, vorzugsweise verschwenkbar gehaltene Anker (2) mit seinem einen Endbereich zwischen die Schenkel der U-förmigen Abwinkelung (16) eingreift und der abgewinkelte Schenkel der L-förmigen Abwinkelung (15) an dem Permanentmagneten (3) anliegt und die Spule (10) den die beiden Abwinkeiungen (15, 16) verbindenden Abschnitt des ersten Jochteiles (1a) umgibt.

8. Monostabiles Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der die beiden Abwinkelungen (15, 16) verbindende Abschnitt des ersten Jochteiles (1a) in dessen Querschnittsebene unterteilt ist und jeder dieser Teile (1c, 1d) Abwinkelungen (15, 16) aufweist, wobei diese Teile nach dem Einschieben in die Spule (10) miteinander verbindbar sind.

9. Monostabiles Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (4) an einem balkenartigen Abschnitt (28) des ersten Jochteiles (1a) angeordnet ist, der einen L-förmigen Abschnitt (26), dessen einer Schenkel an dem Permanentmagneten (3) anliegt und dessen zweiter Schenkel einen zweiten Luftspalt (8) begrenzt, mit einem weiteren im wesentlichen L-förmigen Abschnitt (29) verbindet, auf dessen einem Schenkel der erste L-förmige Abschnitt (26) mit dessen Schmalseite aufliegt und von dem ein weiterer, gemeinsam mit dem einen Schenkel des ersten L-förmigen Abschnittes (26) den zweiten Luftspalt (8) begrenzender Schenkel aufragt.

10. Monostabiles elektromagnetisches Relais mit einem Anker, einem Permanentmagneten und einer Spule, bei dem der Permanentmagnet am Anker angeordnet ist, der einen gabelförmigen, das Joch umgreifenden Bereich, dessen Polflächen gleichnamig polarisiert sind und einen zweiten ebenfalls gäbeiförmigen und das Joch umgreifenden Bereich aufweist, in dem der Permanentmagnet angeordnet ist und die beiden Polflächen dieses Bereiches un-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4

7

CH 678 242 A5

gleichnamig polarisiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (2") als Drehanker ausgebildet ist und sich die Zinken der beiden gabelförmigen Bereiche (12,13) in einander entgegengesetzten Richtungen erstrecken.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5