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Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Relais mit einer elektromagnetischen Spule, einem in der Spule angeordneten Kern, der wenigstens abschnittsweise hart- oder dauermagnetisch ist und eine Ruhemagnetkraft (R) erzeugt. Das Relais verfügt weiterhin über einen in Richtung des Kerns und von diesem weg beweglichen Anker, auf den die Ruhemagnetkraft (R) einwirkt und ein Federelement, durch das eine auf den Anker wirkende, der Ruhemagnetkraft entgegengerichtete Federkraft (F) erzeugt wird.
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Elektromechanische Relais sind im Stand der Technik wohl bekannt und weisen üblicherweise eine Spule auf, in der ein magnetisierbarer Kern steckt. Außen um die Spule herum erstreckt sich ein den Kern kontaktierendes Joch aus ebenfalls magnetisierbarem Material. Kern und Joch enden jeweils in Polflächen, die in eine gemeinsame Richtung zu einem beweglichen Anker aus ebenfalls magnetisierbarem Material weisen. Wird ein Schaltstrom durch die Spule geschickt, so erzeugt diese ein Magnetfeld, welches den Kern und das Joch, die magnetisch leitend miteinander verbunden sind, magnetisiert. Durch diese Magnetisierung wird an den Polflächen eine Schaltmagnetkraft erzeugt, die den Anker zieht und mit dem Anker bewegungsübertragend verbundene Kontakte schließt oder öffnet.
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Um bei abgeschaltetem Spulenstrom den Anker in eine vorbestimmte Ruhestellung zu bewegen, ist bei den herkömmlichen elektromechanischen Relais ein Federelement vorgesehen, das eine Federkraft erzeugt, welche der von der Spule erzeugbaren Schaltmagnetkraft entgegengerichtet ist. Fließt kein Strom durch die Spule, drückt das Federelement den Anker in eine Ruhestellung. Bei der überwiegenden Mehrzahl der Relais, den Schließrelais, sind die Kontakte in der Ruhestellung geöffnet. Bei einem Öffnerrelais dagegen wird der Kontakt beim Betätigen der Spule geöffnet. In der Ruhestellung sind die Schaltkontakte geschlossen.
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Elektromechanische Relais sind Massenartikel, die in sehr großen Stückzahlen in eine Vielzahl von Alltagsgegenständen, wie beispielsweise Kraftfahrzeugen und Elektro-Haushaltswaren, eingebaut werden. Die großen Stückzahlen führen dazu, dass im hohen Umfange Kosten eingespart werden können, wenn die Fertigung effizienter gestaltet wird. Eine Möglichkeit zur Fertigung eines Relais ist beispielsweise in der
JP 407 39 19 beschrieben. Eine andere Möglichkeit zur effizienten Fertigung von Relais besteht darin, unterschiedliche Relaistypen möglichst einfach und ohne große Umstellung der einzelnen Fertigungsschritte herzustellen.
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In Anbetracht dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektromechanisches Öffnerrelais zu schaffen, dessen Fertigung in bestehende Fertigungsstufen weitgehend integriert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das eingangs genannte Relais dadurch gelöst, dass das elektromechanische Öffnerrelais mit einer elektromagnetischen Spule, einem in der Spule angeordneten Kern, der wenigstens abschnittsweise hart- oder dauermagnetisch ist und eine Ruhemagnetkraft erzeugt, einem in Richtung des Kerns und von diesem weg beweglichen Anker, auf den die Ruhemagnetkraft einwirkt, einem Federelement, durch das eine auf den Anker wirkende, der Ruhemagnetkraft entgegengerichtete Federkraft erzeugt ist, die kleiner als die Ruhemagnetkraft ist, und mit einem ersten Schaltkontakt, der mit dem Anker bewegungsübertragend verbunden und von der Ruhemagnetkraft gegen die Federkraft elektrisch leitend gegen einen zweiten Schaltkontakt bewegbar ausgestaltet ist, versehen ist.
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Mit diesem Aufbau lässt sich das elektromechanische Öffnerrelais mit den, aus der
JP 04-73919 A und der
DE 1 769 059 U bekannten für Schließrelais bereits vorhandenen Fertigungsstufen herstellen. Das erfindungsgemäße Öffnerrelais weist im Wesentlichen denselben Aufbau auf, wie ein bistabiles, beispielsweise dem bistabilen Relais der
EP 0 686 989 B1 , oder ein monostabiles Schließrelais, beispielsweise gemäß der
DE 21 26 306 A oder der
EP 0 794 330 A2 , die beide in der industriellen Praxis in weitaus größeren Stückzahlen hergestellt werden, als die auf wenige Spezialanwendungen beschränkten Öffnerrelais, wie das der
DE 195 44 625 C2 . Insbesondere ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Wirkrichtung des Federelements die gleiche wie bei den Schließrelais, so dass im Wesentlichen dieselbe Unterbaugruppe bestehend aus Anker und Federelement wie bei den Schließrelais verwendet werden kann. Gegenüber dem Öffnerrelais muss lediglich eine bauliche Änderung am Kern vorgenommen werden, da erfindungsgemäß vom Kern eine der Federkraft entgegengerichtete Ruhemagnetkraft erzeugt sein muss. Aus der
DE 31 40 226 A1 ist ein Relais mit einem rotierbaren Anker bekannt.
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Die obige Aufgabe wird auch durch ein Öffnerrelais gelöst, welches einen Schaltvorgang ausführt, bei dem ein Kontakt gegen die Wirkung einer Federkraft durch eine Ruhemagnetkraft geschlossen wird und bei Betätigen des Relais durch eine Spule eine der Ruhemagnetkraft entgegengerichtete Schaltmagnetkraft erzeugt und der Kontakt geöffnet wird.
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Ausgehend von diesem Lösungsprinzip sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen möglich, die jeweils unabhängig voneinander zu Verbesserungen des Lösungsprinzips führen und beliebig miteinander kombiniert werden können.
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So ist es von Vorteil, wenn die Polfläche des Kerns, die dem Anker gegenüberliegt, einen Flächeninhalt aufweist, der größer ist als die Querschnittsfläche eines von der Spule umgebenden Schaftbereichs des Kerns. Durch die vergrößerte Polfläche wird die auf den Anker wirkende Ruhemagnetkraft vergrößert und die Ruhestellung stabilisiert, so dass die Ruhestellung auch bei mechanischen Erschütterungen oder unter Vibrationsbelastung sicher eingehalten wird.
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Um Anker und/oder Federelemente von herkömmlichen bistabilen Relais oder Schließrelais verwenden zu können und die Ruhestellung des Relais zu sichern, muss die Ruhemagnetkraft ausreichend groß sein. Dies ist beispielsweise dann sichergestellt, wenn der Flächeninhalt der Polfläche um wenigstens 200 % größer ist als die Querschnittsfläche des Schaftbereichs des Kerns, der in das Spuleninnere ragt.
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Die vergrößerte Polfläche kann bei einem Kern mit einer geometrisch prismatischen Form durch einen Durchmesser in Richtung quer zu seiner Längserstreckung erreicht werden, der kleiner ist als der Durchmesser der Polfläche. Insbesondere bei Kernen mit einem im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Schaftbereich kann der Durchmesser der Polfläche um wenigstens 120 % größer sein als der Durchmesser des Schaftbereichs.
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Eine weitere Maßnahme, um ein Öffnerrelais mit denselben Fertigungsschritten Schließrelais herzustellen, kann darin liegen, die Polfläche an einem aus der Spule oder einem die Spule tragenden Spulenkörper ragenden Kernkopf anzuordnen. Durch den Kernkopf wird nämlich der Luftspalt zwischen dem Anker und der Polfläche verkleinert, so dass in der Ruhestellung der Anker an der Polfläche anliegt und die auf den Anker wirkende Ruhemagnetkraft, die umgekehrt proportional zum Quadrat der Luftspaltbreite abfällt, ausreichend groß ist. Damit können auch die Spulenkörper im Wesentlichen unverändert von den herkömmlichen Schließrelais verwendet werden.
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Da die Magnetfeldlinien aus der Polfläche senkrecht austreten, ist es von Vorteil, wenn die Polfläche eine Ebene bildet, an die der Anker im Ankeroberfläche bewegten Zustand vollflächig anliegt.
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Zur Erzeugung der Ruhemagnetkraft kann der Kern wenigstens einen Dauermagnetkörper umfassen, der die Quelle der Dauermagnetkraft bildet. Vorzugsweise enthält der Dauermagnetkörper Seltene-Erd-Materialien, da Permanentmagneten aus Seltenen Erden höchste Energiedichten aufweisen und damit trotz kleinen Bauvolumens hohe Ruhemagnetkräfte erzeugen.
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Der Dauermagnetkörper kann insbesondere zwischen zwei Kernkörpern angeordnet sein, von denen der eine, erste, dem Anker zugewandt und der andere, zweite, vom Anker abgewandt ist. Die beiden Kernkörper können insbesondere aus einem weichmagnetischen Werkstoff gefertigt sein, so dass sie die aus dem Dauermagnetkörper tretenden Feldlinien jeweils zu den beiden Enden des Kerns ziehend bündeln. Eine kostengünstige und feste Verbindung kann dabei durch Einkleben des Dauermagnetkörpers zwischen die beiden Kernkörper erreicht werden.
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Die Montage des Kerns in den Spulenkörper kann erleichtert werden, wenn der Dauermagnetkörper und die Kernteile miteinander fluchten und ihre Umfangsflächen im Wesentlichen bündig miteinander abschließen. Dadurch entstehen am Kernumfang keine Vorsprünge oder Kanten, welche beim Einsetzen des Kerns in den Spulenkörper verhaken und die Montage beeinträchtigen können. Außerdem werden beide Kernteile optimal vom Magnetfluss des Dauermagnetkörpers durchflutet, wenn die Polflächen des Daumenkörpers und die Kernteile vollflächig und in möglichst geringem Abstand aufeinander liegen.
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Ein weiterer Aspekt der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Öffnerrelais betrifft einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen und -ungenauigkeiten bei der Montage der Relais.
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So verschleißen in der Großserienfertigung und den dadurch bedingten hohen Stückzahlen die Werkzeuge, mit denen die Bauteile des Relais gefertigt werden. Aufgrund dieses Werkzeugverschleißes werden beispielsweise die Kerne mit zunehmender Dauer der Großserienfertigung immer dicker, während eine im Spulenkörper ausgebildete Kernaufnahme, in die der Kern im fertigen Relais eingesetzt ist, mit zunehmender Dauer der Großserie immer enger wird. Mit zunehmender Dauer der Großserienfertigung steigt daher die zur Montage des Kerns in der Kernaufnahme des Spulenkörpers notwendige Montagekraft an, bis die Werkzeuge wieder neu eingerichtet werden.
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Zu diesen Abweichungen treten die bei der Fertigung nicht vermeidbaren Fertigungstoleranzen bei den Abmessungen der einzelnen Bauteile auf, die bei den einzelnen Relais einer Serie zu Abweichungen in der jeweiligen relativen Lage der Bauelemente zueinander führt. Dies hat insbesondere bei Variationen in der relativen Lage von Kern, Anker und Federelement die Folge, dass sich die Schaltmagnetkraft, die Ruhemagnetkraft und die Federkraft von Relais zu Relais unterscheiden und teilweise die ursprünglichen Spezifikationen bezüglich Schaltzeiten und Schaltströme nicht mehr eingehalten werden können.
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Um sowohl die im Zuge des Werkzeugverschleißes als auch im Zuge der unvermeidbaren Fertigungstoleranzen auftretenden Ungenauigkeiten schon während der Montage ausgleichen zu können, sind in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung an einer den Kern in der Spule aufnehmenden Kernaufnahme und/oder am Kern selbst Klemmabschnitte vorgesehen, die von der Umfangsfläche des Kerns weg nach außen bzw. von der dem Kern zugewandten Innenfläche der Kernaufnahme nach innen vorspringen, so dass, bei aus dem Spulenkörper entfernten Kern, an der Stelle des wenigstens einen Klemmabschnittes, die Breite des Kerns größer ist als die lichte Weite des Spulenkörpers. Auf diese Weise gelangen bei der Montage der Kern und der Spulenkörper miteinander klemmend in Eingriff, so dass der Kern fest, aber verschieblich im Spulenkörper gehalten ist und in seiner Lage verschoben werden kann, bis der erforderliche Toleranzausgleich erzielt worden ist. Durch die Klemmwirkung wird der Kern solange in dieser Stellung im Spulenkörper gesichert, bis in einem nachfolgenden Schritt Kern und Spulenkörper unlösbar miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Ultraschallschweißen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine gleichmäßige Klemmwirkung, die weitgehend unabhängig von den Toleranzabweichungen ist, erzielt werden, wenn, bei in die Kernaufnahme eingesetztem Kern, die Innenkontur der Kernaufnahme als Ganzes überwiegend elastisch verformt ist. Bei dieser Ausgestaltung wird eine lediglich lokal begrenzte, dann meist plastische Verformung an der Stelle der Klemmabschnitte vermieden und somit auch bei größeren Toleranzabweichungen eine nur gering sich ändernde Klemmkraft erreicht. Außerdem lassen sich bei einer derartigen Ausgestaltung die Klemmabschnitte mit gröberen Toleranzen fertigen als dies beispielsweise bei kleinen scharfen, oder spitzen Klemmabschnitten der Fall ist, welche in die Kernaufnahme einkratzen und bei denen bereits geringe Änderungen in der Geometrie zu starken Änderungen der Klemmkraft führen können.
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Es kommt durch die Verzerrung des ursprünglich kreisförmigen Querschnitts zu einer abschnittsweisen Anlage der beiden Flächen von Kern und Rohr. Die unvermeidlichen Durchmesserschwankungen von Kern und Rohr beeinflussen die aus der Verspannung resultierende Klemmkräfte nur schwach, solange der Kernumfang kleiner ist als der Umfang des Innenrohrs, da die durch die elastische Verformung der Kontur eingebrachten Spannungen senkrecht zur Richtung der größten Festigkeit wirken.
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Eine Möglichkeit, eine Verformung der gesamten Innenkontur zu erreichen, besteht darin, die Klemmabschnitte über möglichst große Flächen in Kontakt mit der Kernaufnahme zu bringen. Beispielsweise kann die Klemmwirkung durch eine Klemmfläche erzielt werden, die sich in Umfangsrichtung über wenigstens 10° bis höchstens etwa 25° des Außenumfangs des Kerns oder des Innenumfangs der Kemaufnahme erstreckt.
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Um das Einsetzen des Kerns in die Kernaufnahme zu erleichtern, ist der wenigstens eine Klemmabschnitt vorzugsweise auf der dem Anker zugewandten Hälfte des Kerns oder an der vom Anker abgewandten Hälfte der Kernaufnahme angeordnet, wenn der Kern von der Seite des Ankers her in die Kernaufnahme eingesetzt wird. Wird der Kern dagegen von der Jochseite her in die Kernaufnahme eingesetzt, befinden sich die Klemmabschnitte des Kerns vorzugsweise an der dem Joch zugewandten Seite und/oder die Klemmabschnitte der Kernaufnahme an der dem Anker zugewandten Seite der Kernaufnahme. Bei dieser Ausgestaltung tritt zunächst keine Klemmwirkung auf, wenn der Kern in die Kernaufnahme eingesetzt wird. Dies erleichtert es, den Kern in der Kernaufnahme auszurichten und zu zentrieren. Die Klemmwirkung tritt erst gegen Ende des Einsetzens des Kerns in die Kernaufnahme ein, in einem Bereich, innerhalb dessen tatsächlich der Toleranzausgleich stattzufinden hat.
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Aufgrund der geringeren Festigkeit ist der wenigstens eine Klemmabschnitt vorzugsweise an einem Kernkörper ausgebildet.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Dabei können die beim Ausführungsbeispiel gezeigten Merkmale nach den oben beschriebenen, jeweils für sich vorteilhaften Ausgestaltungsvarianten, bei Bedarf weggelassen werden, wenn der mit dieser Variante erzielte Vorteil bei der Anwendung nicht relevant ist.
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Es zeigt:
- 1 eine schematische und perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Relais.
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Zunächst wird der Aufbau eines erfindungsgemäß ausgestalteten Relais 1 mit Bezug auf die 1 beschrieben, welche eine schematische Perspektivdarstellung des Relais 1 in Explosionsansicht zeigt. Das Relais 1 weist ein Gehäuse 2 aus schlagfestem Kunststoff in Quaderform auf. In dem Gehäuse 2 ist ein Spulenkörper 3 beispielsweise aus gegossenem oder vorzugsweise spritzgegossenem Kunststoff angeordnet, der eine elektromagnetische Spule 4 im Bereich einer Spulenaufnahme 5 trägt. Die Spulenaufnahme 5 ist in einer Längsrichtung L der Spule durch zwei Flanschplatten 6, 7 begrenzt, die unten abgekröpft sind und gleichzeitig Teile der Bodenfläche 8 des Relais bilden. Zudem sind an den Flanschplatten 6, 7 Spulenstromkontakte 9 angeordnet, welche mit der Spule 4 elektrisch leitend verbunden sind. Die Spulenstromkontakte 9 ragen an wenigstens einem ihrer Enden aus der Bodenfläche 8 und/oder dem Gehäuse 2 beispielsweise in Form von Kontaktfahnen heraus, so dass sie von außen kontaktiert werden können, ohne dass das Gehäuse 2 geöffnet werden muss.
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Eine separate Bodenplatte 10, die im Bereich der Spulenaufnahme 5 von unten gegen den Spulenkörper 3 gesetzt ist, schließt das Relais 1 nach unten vorzugsweise staubdicht ab und ergänzt die Bodenfläche 8.
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Der Spulenkörper 3 weist ferner ein Spulenrohr 11 auf, welches die Spulenaufnahme 5 zwischen den beiden Flanschplatten 6, 7 überbrückt und mit diesen einstückig ausgeformt sein kann. Bei in der Spulenaufnahme 5 aufgenommener Spule 4 liegt das Spulenrohr 11 koaxial zur Längsrichtung L der Spule 4 im Inneren der Spule 4, so dass die Wicklungen um den Außenumfang des Spulenrohrs herum verlaufen. Das Spulenrohr 11 ist innen hohl und bildet eine Kernaufnahme 12 aus.
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Das Relais 1 weist ferner einen Kern 13 auf. Der Kern 13 kann ganz aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt sein oder, wie beim Ausführungsbeispiel der 1, an seinen beiden Enden aus zwei weichmagnetischen Kernkörpern 14, 15 bestehen, zwischen denen sich ein Magneteinsatz 16 aus einem hartmagnetischen oder permanentmagnetischen Werkstoff befindet. Die Außenkontur des Kerns 13 entspricht im Wesentlichen der Innenkontur der Kernaufnahme 12, so dass der Kern 13 in die Kemaufnahme einsetzbar ist. Am Kern 13 und/oder in der Kernaufnahme 12 können Klemmabschnitte 17 vorhanden sein.
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Der Magneteinsatz 16 ist als separater, vorgefertigter Körper im Mittenbereich des Kerns 13 angeordnet und weist denselben Querschnitt auf wie die beiden Kernteile 14, 15, so dass die Oberfläche ohne Vorsprünge und Kanten bündig verläuft. Die Kernteile 14, 15 sind mit dem Magneteinsatz durch einen warmaushärtenden Epoxydharzkleber 18 miteinander verbunden.
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Mit seiner hinteren Stirnfläche 19 kontaktiert der Kern 13 ein Joch 20, das gleichzeitig als Leiter für einen vom Relais 1 geschalteten Strom dient und zwei vorzugsweise als Kontaktfahnen ausgestaltete Schaltstromkontakte 21 ausbildet, die aus der Bodenfläche 8 ragen, so dass sie von außen ohne Öffnen des Gehäuses 2 kontaktiert werden können.
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Das Joch 20 weist zwei im Wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufende Jochschenkel 22, 23 auf. Der eine Jochschenkel 22 verläuft, von der Spulenaufnahme 5 aus betrachtet, jenseits der Flanschplatte 6 parallel zur Stirnfläche der Spule 4 bzw. der Flanschplatte. Der Jochschenkel 22 ist mit einem Fügeloch 22' versehen, das so bemessen ist, dass der Kern 13 einsetzbar ist. Der andere Jochschenkel 23 verläuft parallel zur Längsachse L der Spule 4.
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Ein weiteres Paar von Schaltstromkontakten 21 ist an einem Kontakteinsatz 24 angeordnet, der, von der Spulenaufnahme 5 aus betrachtet, jenseits des Begrenzungsflansches 7 liegt. Der Kontakteinsatz 24 ist elektrisch leitend mit einem Anker 25 verbunden, der schwenkbar im Gehäuse 2 aufgenommen ist, wobei die Schwenkachse des Ankers 25 durch Achsstummel oder -zapfen 26 festgelegt ist, so dass ein Klappankersystem gebildet ist. Die Achsfortsätze 26 können beispielsweise in Aufnahmen 27 im Gehäuse 2 und/oder Spulenkörper 3, von denen in 1 bloß die Aufnahme 27 im Spulenkörper 3 gezeigt ist, aufgenommen sein.
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Durch den Kern 3, das Joch 20 und den Anker 25 wird ein Magnetkreis geschlossen.
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Schließlich ist ein Federelement 28 vorgesehen, welches über Nieten 29 fest mit dem Anker 25 verbindbar ist. Das Federelement 28 stützt sich mit dem einen Ende am Gehäuse 2 oder am Spulenkörper 3 und mit dem anderen Ende am Anker 25 ab, so dass dieser in eine Richtung, beispielsweise weg von der Spule 4 gedrückt ist. Anstelle von Achsstummeln 26 kann das Schwenklager des Ankers 25 auch vom Federelement 28 gebildet werden.
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Im Folgenden wird kurz die Montage des Relais 1 der 1 beschrieben.
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Nach dem Zusammenbau von Spulenkörper 3 und Spule 4 wird das Joch 20 an der vom Anker 25 abgewandten Seite des Spulenkörpers 3 in entsprechenden Aufnahmen (in 1 nicht gezeigt) fixiert und dann der Kern 13 in die Kernaufnahme 17 geschoben, bis er mit seinem von der Seite des Ankers 25 abgewandten Ende 19 in das Fügeloch 22' des Joches 20 eintaucht.
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Das Einschieben des Kerns 13 in die Kernaufnahme 12 in Einsetzrichtung E kann wenigstens in der Schlussphase über den Anker 25 erfolgen, an dem bereits die Kontaktfeder 29 angebracht sein kann, beispielsweise durch Schweißen. Der Kern 13 wird dadurch, dass der Anker 25 gegen eine seiner Stirnflächen gedrückt wird, solange in der Kernaufnahme 5 in Richtung des Jochschenkels 22 geschoben, bis er den Kontakteinsatz 24 berührt. Ausgehend von dieser Kontaktgabe wird der Anker und damit auch der Kern um einen definierten Weg weiter geschoben und der Kern dann im Joch fixiert. Der nach der Kontaktgabe zugestellte Weg erzeugt dann den für die Schaltaufgabe notwendigen Überhub. Die relative Lage und die Toleranzen von Kern, Kontakt, Anker, Feder und Joch werden ausgeglichen, da die Überhubeinstellung zur tatsächlichen Kontaktgabe referenziert wird. Insbesondere ist durch das Einschieben des Kerns 3 mit an der Polfläche aufliegendem Anker 25 bis zum Anschlag an das Joch sichergestellt, dass der Magnetkreis durch den Kern 13, das Joch 20 und den Anker 25 ohne Luftspalte geschlossen werden kann.
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Der Kern 13 ist während des Eindrückens in die Kernaufnahme 12 unter Klemmwirkung der Klemmvorsprünge 17 verschiebesicher in seiner jeweiligen Position gehalten. Zudem werden durch die Klemmvorsprünge 17 Fertigungstoleranzen bei der Dicke D des Kerns 13 quer zur Längsrichtung L und der lichten Weite W der Spulenaufnahme 12 ausgeglichen.
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Nach Ausgleich des Überhubs wird der Kern 13 beispielsweise durch Laserschweißen in seiner durch die Klemmvorsprünge 17 gehaltenen Position permanent im Fügeloch 22' des Jochschenkels 22 fixiert, so dass eine nicht mehr zerstörungsfrei zu lösende Verbindung zwischen dem Joch 20 und dem Kern 13 gebildet wird. Um den Spulenkörper 3 permanent mit dem Kern 13 zu verbinden und den eingestellten Überhub zu sichern, kann das Relais vergossen werden. Abschließend werden die Bodenplatte 10 und das Gehäuse 2 auf die montierten Komponenten gesetzt und mit dem Spulenkörper 3 verschweißt.
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Der Kern 13 der 1 weist an seinem vom Anker 25 abgewandten Ende, das in der Stirnfläche 19 endet, an seinem Umfang eine Zentrierfläche 30 auf. Die Zentrierfläche 30 weist gegenüber der Innenkontur der Kernaufnahme 12 eine ausreichend geringe Fertigungstoleranz auf, so dass sie die Spulenaufnahme 12 und den Kern 13, und damit die Spule 4 und den Kern 13, beim Einsetzen relativ zueinander exakt ausrichtet. Eine Anfassung 31 an der Stirnfläche 19 erleichtert das Einsetzen des Kerns 13 in die Kernaufnahme 12.
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Im Folgenden wird kurz der Aufbau der Klemmvorsprünge 17 am Beispiel des Kerns 13 erläutert.
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An seinem vorderen, der Stirnfläche 19 ab- und dem Anker 25 (nicht gezeigt) zugewandten Hälfte sind drei gleichmäßig um den Außenumfang des Kerns 13 angeordnete Klemmvorsprünge 17 vorgesehen. Die Klemmvorsprünge 17 erstrecken sich in Längsrichtung L des Kerns 13 auf eine Länge von weniger als die Hälfte, vorzugsweise weniger als ein Drittel der Länge des in die Kernaufnahme 12 eingesetzten Bereichs, so dass eine Klemmwirkung nur bei nahezu vollständig eingestecktem Kern erfolgt und das erste Einsetzen des Kerns ohne großen Kraftaufwand vor sich geht.
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Die Klemmvorsprünge 17 sind von einem abgeschrägten Bereich 32 umgeben und an ihrem der Kernaufnahme 12 zugewandten Bereich so an die Innenkontur der Kernaufnahme 12 angepasst, dass sie breitflächig an dieser anliegen und die Klemmkräfte über eine möglichst große Fläche in die Kernaufnahme 12 eingeleitet werden.
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Wie in 1 dargestellt ist, kann der Kern 13 im Bereich zwischen den Klemmvorsprüngen 17 mit einem etwas geringerem Durchmesser als der übrige Bereich des Kerns 13 ausgestaltet sein.
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An seinem dem Anker 25 gegenüberliegenden Ende kann der Kern 13 schließlich einen im Durchmesser um wenigstens 120 % gegenüber dem Dauermagnetkörper 16 vergrößerten Kopf 33 aufweisen. Eine vom Kopf 33 gebildete Polfläche 34 kann wenigstens 200 % größer sein als die Querschnittsfläche des Kerns 13 im Schaltbereich außerhalb der Klemmabschnitte, der bei zusammengebauten Öffnerrelais 1 in die Spule 4 ragt. Um Streuverluste gering zu halten, enden die Klemmabschnitte ohne Spalt am Kopf 33. Der Kopf 33 ragt aus der Spule 4 und dem Spulenkörper 3. Der Kern 13, weist Zylinderform auf.
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Beim Einsetzen des Kerns 13 in die Kernaufnahme 12 verformt sich die Kernaufnahme 12 mitsamt dem Spulenrohr 11 bzw. Spulenkörper 3 in ihrer Gesamtkontur, ohne dass eine lokale plastische Verformung an der Stelle der Klemmvorsprünge 17 stattfindet. Die Verformung des Querschnitts der Kernaufnahme 12 ist dabei im Wesentlichen elliptisch oder eiförmig, und gegenüber der ursprünglichen Kreisform gelenkt. Diese Art der Verformung gewährleistet konstante Klemmkräfte auch bei stärkeren Variationen des Außendurchmessers des Kerns 13 und/oder des Innendurchmessers der Kernaufnahme 12. Hierzu ist an der Stelle des wenigstens einen Klemmvorsprungs 17 der Außenumfang des Kerns 13 entlang seiner Außenkontur kleiner als der Innenumfang der Kernaufnahme 12 an der Stelle des Klemmvorsprungs 17 bei eingesetztem Kern 3, wobei bei der Berechnung des Außenumfangs bzw. Innenumfangs die Umfangsänderung durch den Klemmvorsprung 17 jeweils berücksichtigt ist.
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Zur Vermeidung einer lokalen plastischen Deformation an der Stelle der Klemmvorsprünge 17 trägt ferner bei, dass sich die Klemmvorsprünge 17 in Umfangsrichtung um einen relativ großen Winkel, der zwischen 10° und 25° liegt, erstrecken. Die Klemmfläche, über die die Klemmwirkung zwischen dem Kern 3 und der Kernaufnahme 2 hergestellt wird, nimmt also zwischen ca. 2,5 % und 10 % der Umfangsfläche von Kern oder Kernaufnahme an der Stelle der Klemmabschnitte ein. Um die Reibung zu begrenzen, sollte sich die Klemmfläche jedoch über nicht mehr als ein Drittel des Umfanges erstrecken.
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Innerhalb des Erfindungsgedankens sind Abweichungen von den oben beschriebenen Ausführungsformen möglich. So können die Klemmvorsprünge 17 entweder nur am Kern 13 oder nur in der Kernaufnahme 12 vorgesehen sein. Ferner können die Klemmabschnitte 17 bei der Ausführungsform der 1 sich lediglich über einen Teil der Längserstreckung in Längsrichtung der Kernaufnahme 12 erstrecken und beispielsweise im hinteren, dem Joch 20 zugewandten Bereich der Kernaufnahme 12 entsprechend der Ausführungsform sich befinden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass der vordere, dem Anker 4 zugewandte Bereich der Kernaufnahme 12 als Zentrierfläche dienen kann, welche dem Kern 13 in der ersten Phase des Einschiebens führt und gegenüber der Spule 4 ausrichtet.
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Außerdem kann auf beispielsweise auf den vom Anker 25 abgewandten Kernkörper 25 verzichtet werden, und sich der Dauermagnetkörper 16 bis zur Stirnfläche 19 erstrecken bzw. der Kern 3 vollständig aus Material mit hart- oder dauermagnetischen Eigenschaften gefertigt sein, wenn besonders hohe Ruhemagnetkräfte gefordert sind.
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Im Betrieb wird der Anker 25 aufgrund der vom Dauermagnetkörper 16 erzeugten Ruhemagnetkraft R entgegen der vom Federelement 28 erzeugten Federkraft F an die Polfläche 34 geklappt und der Anker 25 leitend mit dem Joch 20 verbunden. Beim Betätigen des Relais 1 wird die Spule 4 mit Strom beaufschlagt, so dass diese eine der Ruhemagnetkraft R entgegengesetzte Schaltmagnetkraft S erzeugt. Übersteigt die Summe aus Federkraft F und Schaltmagnetkraft S die Ruhemagnetkraft R, klappt der Anker 25 von der Polfläche 34 weg und der Kontakt zwischen Joch und Anker wird geöffnet, so dass kein Strom mehr zwischen den Kontakten 21 fließen kann.
