DE102005051942B3

DE102005051942B3 - Bistable electrical switch especially holding relay has magnetic system with control coil and flap armature with U-shaped pole spaced around core shoulder

Info

Publication number: DE102005051942B3
Application number: DE200510051942
Authority: DE
Inventors: Ralf Hoffmann
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2005-10-29
Filing date: 2005-10-29
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2025-10-30

Abstract

A bistable electrical switch, especially a holding relay, comprises a magnet system (2) with control coil (20) on a core shoulder (10) and a flap armature (12) on a pole (14) movable between open and closed positions on coil excitation. A permanent magnet (30) gives a main connection in the closed position and a magnetic shunt in the open position. The pole has a U-shaped end limb (15) surrounding the core shoulder with a gap (17) between their surfaces.

Description

Die Erfindung betrifft eine bistabile elektrische Schaltvorrichtung, insbesondere ein Haftrelais, mit einem Magnetsystem, welches eine auf einem Kernjoch sitzende Steuerspule und einen auf einem Pol des Magnetsystems bewegbaren Klappanker umfasst.The Invention relates to a bistable electrical switching device, in particular an adhesive relay, with a magnet system, which a control spool sitting on a core yoke and one on a pole the magnet system comprises movable hinged armature.

Solche elektrischen Schaltvorrichtungen haben eine breite industrielle Anwendbarkeit und dienen z. B. als Printrelais, Netzrelais, Miniatur-Schaltrelais, Miniatur-Leistungsrelais und Leistungsrelais für hohe Schaltleistungen. Im Automobilbereich benötigt man ferner sogenannte bistabile Haftrelais, die ohne weiteren Energieumsatz dauerhaft im Zustand offener oder geschlossener Kontakte bleiben, um den gesamten Leistungsumsatz des Fahrzeugs zu reduzieren. Insbesondere beim Einsatz in Sicherheitssystemen sind hohe Anforderungen an solche Haftrelais gestellt. So müssen sie einerseits absolut zuverlässig funktionieren und andererseits ihre Aufgabe innerhalb kürzester Zeit ausführen können. Dies betrifft insbesondere die aktiven Sicherheitssysteme in einem Fahrzeug, die je nach Fahrsituation die Sicherheitseinrichtungen individuell einschalten und kontrollieren. Hierzu gehören Pre-Safe-Maßnahmen, Airbags, Gurtstraffer, ABS-Bremsanlagen sowie Fahrwerkstabilitätsprogramme. Diese unterstützen den Fahrer und schützen die Insassen in kritischen Fahrsituationen und Unfällen.Such Electrical switching devices have a wide industrial Applicability and serve z. As a printrelais, mains relay, miniature switching relays, Miniature power relays and power relays for high switching capacities. in the Automotive sector is needed Furthermore, so-called bistable adhesive relay, without further energy expenditure remain permanently in the state of open or closed contacts, to reduce the total power output of the vehicle. Especially When used in security systems are high demands on such Relay set. So have to On the one hand, they work absolutely reliably and on the other hand can do their job within a very short time. This particularly concerns the active safety systems in a vehicle, depending on the driving situation, the safety devices individually switch on and check. These include pre-safe measures, Airbags, belt tensioners, ABS brake systems and suspension stability programs. Support this the driver and protect the occupants in critical driving situations and accidents.

Solche Schaltvorrichtungen müssen aufgrund ihrer massenhaften Anwendung in ihrer Herstellung so kostengünstig wie möglich sein. Es ist daher von Vorteil mono- und bistabile Schaltvorrichtungen derart zu konzipieren, dass sie einen einander ähnlichen Aufbau aufweisen, damit nur mittels einer geringfügigen Modifikation aus einer monostabilen elektrischen Schaltvorrichtung eine bistabile elektrische Schaltvorrichtung erzeugt werden kann.Such Switching devices must because of their mass application in their manufacture as cost-effective as possible be. It is therefore advantageous mono- and bistable switching devices such that they have a similar structure, so that only by means of a minor Modification from a monostable electrical switching device a bistable electrical switching device can be generated.

Haftrelais bzw. Haftmagnetsysteme gemäß dem Stand der Technik sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Permanentmagnet in einen (Elektro-)Magnetkreis eingefügt wird. Haftrelais mit runden Kernen (Micro-K, PK2) werden dadurch realisiert, dass ein Permanentmagnet im Bereich eines Spulenkerns in Flussrichtung in den bestehenden Magnetkreis eingesetzt wird. Hierdurch erreicht man, dass der Permanentmagnetfluss durch den Kern geführt wird und damit eine Haltekraft auf einen Anker realisiert. Der für ein Einschalten des Haftrelais und ein Rückwerfen des Ankers notwendige Betriebsfluss muss dabei durch den Permanentmagneten geführt werden. Der magnetische Widerstand für den Betriebsfluss der Spule ist somit direkt abhängig von der Dicke des Permanentmagneten. Die Dicke des Permanentmagneten muss jedoch zu einer Erreichung einer möglichst hohen Energiedichte und zur Vermeidung einer Entmagnetisierung einen Mindestwert einhalten. Dies bedingt ein vergleichsweise schlechtes Ansprechverhalten des Haftrelais und hohe Ströme beim Einschalten und Rückwerfen. Bei Systemen mit flachen Kernen (Schrack RT-bistabil) wird ein Permanentmagnet parallel zum Joch angebracht und der Magnetfluss über ein zusätzliches Koppelstück auf den Anker geführt. Bei einer solchen Lösung wird der Betriebsfluss der Spule auch durch den Permanentmagneten geführt, was wiederum zu eben erläuterten Problemen führt.latching relay or holding magnet systems according to the state The technique is characterized in that a permanent magnet is inserted in an (electric) magnetic circuit. Adhesive relay with round cores (Micro-K, PK2) are realized by a permanent magnet in the area of a coil core in the flow direction in the existing Magnetic circuit is used. This achieves that the permanent magnet flux is guided through the core and thus realized a holding force on an anchor. The one for switching of the relay and a rejection of the armature necessary operating flow must be through the permanent magnet be guided. The magnetic resistance for the operating flux of the coil is thus directly dependent on the thickness of the permanent magnet. The thickness of the permanent magnet must, however, to achieve a preferably high energy density and to avoid demagnetization one Minimum value. This requires a comparatively bad Responsibility of the adhesive relay and high currents when switching on and back. For systems with flat cores (Schrack RT-bistable) becomes a permanent magnet mounted parallel to the yoke and the magnetic flux over additional Coupling piece on led the anchor. In such a solution The operating flux of the coil is also through the permanent magnet guided, which in turn explained to just Problems leads.

Darüber hinaus offenbart die EP 0 686 989 A1 eine bistabile elektrische Schaltvorrichtung mit einem aus einem Kernjoch, einem Anker, wenigstens einem Permanentmagneten und einer Steuerspule bestehenden Magnetsystem, bei welchem der Anker mittels einer Ankerfeder in einer Offenposition gehalten ist, in welcher zwischen dem Anker und einer Polfläche des Kernjochs ein Luftspalt vorhanden ist. Mittels einer auf dem Kernjoch sitzenden Spule ist der Anker betätigbar. Das aus einem oder mehreren Abschnitten bestehende Kernjoch weist den Querschnitts des Kernjochs in Anspruch nimmt. Der andere Teil des betreffenden Querschnitts des Kernjochs besteht aus einem unmagnetischem bzw. nicht magnetisierbaren Werkstoff wie z. B. Kunststoff oder Luft.In addition, the reveals EP 0 686 989 A1 a bistable electric switching device comprising a magnetic system consisting of a core yoke, an armature, at least one permanent magnet and a control coil, wherein the armature is held in an open position by means of an armature spring in which there is an air gap between the armature and a pole face of the core yoke. By means of a seated on the core yoke coil, the anchor is actuated. The core yoke consisting of one or more sections occupies the cross section of the core yoke. The other part of the relevant cross section of the core yoke consists of a non-magnetic or non-magnetizable material such. As plastic or air.

Die DE 31 40 374 A1 offenbart ein bistabiles Klappankerrelais mit einem Permanentmagneten, der einerseits mittels eines Passstücks an einem oberen Abschnitt eines Kerns eines Spulenkörpers befestigt ist und der andererseits an einer Ausnehmung eines Jochs ansitzt, welche für einen Ankerzapfen des Klappankerrelais zugänglich ist.The DE 31 40 374 A1 discloses a bistable hinged armature relay with a permanent magnet, which is attached on the one hand by means of a fitting on an upper portion of a core of a bobbin and on the other hand abuts a recess of a yoke, which is accessible to an anchor pin of the hinged armature relay.

Die DE 29 05 498 C2 offenbart ein Miniaturrelais mit einem Magnetsystem aufweisend ein Joch und einen Kern mit daraufsitzender Spule. Auf einer Kante eines oberhalb der Spule angeordneten Schenkels des Jochs ist ein winkelförmiger Klappanker kippbar gelagert, der eine Kontaktfeder betätigen kann. Ein Dauermagnet ist in einer Durchgangsausnehmung des Jochs vorgesehen und erstreckt sich von dort in Richtung Kern.The DE 29 05 498 C2 discloses a miniature relay with a magnet system having a yoke and a core with a coil seated thereon. On an edge of a yoke disposed above the coil of the yoke, an angular hinged armature is tiltably mounted, which can actuate a contact spring. A permanent magnet is provided in a through-hole of the yoke and extends from there toward the core.

Die DE 36 40 971 A1 offenbart einen Haltemagnetauslöser für einen Fehlerstromschutzschalter, wobei ein aus einem Blech gestanzter und gebogener Eisenkern drei räumlich parallele Zungen aufweist. Auf einer mittig versetzt liegenden Zunge sitzt eine Auslösespule, zu der parallel ein Dauermagnet zwischen den beiden übrigen Zungen angeordnet ist. Auf den drei Zungen sitzt ein Klappanker, der bei einer Erregung der Spule ein Auslöseglied betätigen kann.The DE 36 40 971 A1 discloses a holding magnet release for a residual current circuit breaker, wherein an iron core stamped and bent from a sheet has three spatially parallel tongues. On a centrally offset tongue sits a trip coil to the parallel a permanent magnet between the two remaining tongues is arranged. On the three tongues sits a hinged armature, which can actuate a trigger member upon excitation of the coil.

Die US 2004/0036561 A1 offenbart ein Magnetsystem für ein Relais mit einer Spule, die auf einem Schenkel eines u-förmigen Eisenkerns und einem diesem direkt benachbart angeordneten Eisenkern sitzt. An dem anderen Schenkel des u-förmigen Eisenkerns ist ein Klappanker schwenkbar gelagert, wobei an dem dem Eisenkern abgewandten, stirnseitigen Abschnitt der Spule ein flacher Permanentmagnet angeordnet ist.US 2004/0036561 A1 discloses a Mag A relay system with a coil sitting on a leg of a U-shaped iron core and a directly adjacent iron core. On the other leg of the U-shaped iron core, a hinged armature is pivotally mounted, wherein on the iron core facing away from the frontal portion of the coil, a flat permanent magnet is arranged.

Die nachveröffentlichte, ältere DE 10 2004 018 791 A1 offenbart einen Relaisantrieb mit einer über einen Kern an einem Schenkel eines l-förmigen Jochs angeordneten Spule. An dem anderen Schenkel des l-förmigen Jochs ist ein auf die Spule schwenkbarer Klappanker vorgesehen. Der Kern der Spule ist in den betreffenden Schenkel des l-förmigen Jochs eingelassen, wobei dieser Schenkel zusätzlich einen eingesetzten Magneten aufweist.The post-published, older DE 10 2004 018 791 A1 discloses a relay drive having a coil disposed over a core on a leg of an L-shaped yoke. On the other leg of the L-shaped yoke, a hinged to the coil hinged armature is provided. The core of the coil is embedded in the respective leg of the L-shaped yoke, said leg additionally having a magnet inserted.

Für eine bestehende monostabile Schaltvorrichtung mit gebogenem Kernjoch, wäre eine Integrierung eines Permanentmagneten in das Kernjoch zu aufwändig und somit zu teuer und zeigt eine nachteilige Nebenschlusscharakteristik. Ferner werden bei einer bestehenden Schaltvorrichtung die Magnetsystemteile Kern und Pol in einer Spritzgussform zueinander positioniert, wodurch im Bereich eines Spulenrohres keine eindeutige Positionierung des Permanentmagneten möglich wäre.For an existing one monostable switching device with bent core yoke, would be one Integration of a permanent magnet in the core yoke too complex and thus too expensive and shows a disadvantageous Nebenschlusscharakteristik. Further, in an existing switching device, the magnet system parts Core and pole positioned in an injection mold to each other, thereby in the area of a coil tube no clear positioning of the Permanent magnets possible would.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, aus einem bereits vorhandenem monostabilen Magnetsystem mit einem Kernjoch, einem Pol und einem an dem Kernjoch schwenkbar gelagerten Klappanker, welcher auf den Pol klappbar ist, ein bistabiles Magnetsystem abzuleiten. Hierbei soll das bistabile Haftmagnetsystem mit weitgehend den gleichen Fertigungsmitteln herstellbar sein, wie das bereits existierende. Ferner soll das bistabile Magnetsystem eine möglichst hohe Haftkraft aufweisen und eine hohe Sensitivität sowie eine kurze Ansprechzeit besitzen.It is therefore an object of the invention, from an already existing monostable magnet system with a core yoke, a pole and a on the core yoke pivotally mounted hinged armature, which on the Pol is hinged to derive a bistable magnet system. in this connection should the bistable magnet system with largely the same Manufacturing means to be produced, as the already existing. Furthermore, the bistable magnetic system should have the highest possible adhesive force and a high sensitivity and have a short response time.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Permanentmagneten gelöst, der im Bereich eines Übergangs von einem Kernjoch zu einem Pol des Kernjochs eines monostabilen Magnetsystems einer elektrischen Schaltvorrichtung angeordnet ist. Hierdurch wird ein bistabiles Magnetsystem bzw. eine bistabile elektrische Schaltvorrichtung geschaffen, das bzw. die den notwendigen magnetischen Betriebsfluss einer Steuerspule nahezu unabhängig von der Dicke des verwendeten Permanentmagneten über einen magnetischen Nebenschluss führt; das für den Betriebsfluss verantwortliche Magnetfeld der Steuerspule ist dabei bevorzugt zeitlich begrenzt eingerichtet. Der Permanentmagnet kann dadurch dick ausgeführt werden und somit eine hohe Energiedichte aufweisen. Der magnetische Widerstand des Betriebs flusses der Steuerspule kann dabei derart angepasst werden, dass bei einer ausreichenden Haftkraft des Permanentmagneten, das Magnetsystem eine hohe Empfindlichkeit beim Ansprechen zeigt. Dies ist umso notwendiger, je kleiner das Bauvolumen des Magnetsystems ist. Der in einem solchen Fall zur Verfügung stehende Bauraum der Steuerspule muss dabei überproportional verringert werden, da der Permanentmagnet in seinem Volumen annähernd konstant bleiben muss, um die benötigte Haftkraft zu bewirken. Darüber hinaus ist die maximale Flussdichte des Permanentmagneten (ca. 1T), um ca. 0,6T geringer, als die von Relaiseisen (ca. 1,6T). Bei gleichgroßen Querschnitten von Koppelflächen zwischen dem Permanentmagneten und den flussführenden Eisenteilen ist die maximale Flussdichte somit auf ca. 1T begrenzt. Dies beschränkt dann auch die Haftkraft des Klappankers auf dem Pol, die einerseits von der Flussdichte und andererseits von der Größe der kleinsten Koppelfläche abhängt.The The object of the invention is achieved by a permanent magnet, the in the area of a transition from a core yoke to a pole of the core yoke of a monostable Magnet system of an electrical switching device is arranged. This is a bistable magnet system or a bistable electrical Switching device created, the or the necessary magnetic Operating flow of a control coil almost independent of the thickness of the used Permanent magnets over one magnetic shunt leads; that for the operating flux responsible magnetic field of the control coil is preferred time limited furnishings. The permanent magnet can make it thick and thus have a high energy density. The magnetic Resistance of the operating flux of the control coil can be such be adapted, that at a sufficient adhesive force of the permanent magnet, the magnet system shows high sensitivity in response. This is the more necessary, the smaller the volume of the magnet system is. The space available in such a case, the control coil must be disproportionate be reduced because the permanent magnet in its volume approximately constant must stay to get the required holding power to effect. About that In addition, the maximum flux density of the permanent magnet (about 1T) is around about 0.6T lower than that of relay iron (about 1.6T). For equally sized cross sections of coupling surfaces between the permanent magnet and the flux-carrying iron parts is the maximum flux density limited to approx. 1T. This then limits also the adhesion of the hinged anchor on the pole, on the one hand of the flux density and on the other hand depends on the size of the smallest coupling surface.

Eine solche bistabile elektrische Schaltvorrichtung benötigt nur wenige Millisekunden Strom für deren elektrische Versorgung. Danach ist die Schaltvorrichtung in der Lage, ohne weiteren Energieumsatz dauerhaft im Zustand offener oder geschlossener Kontakte zu bleiben. Hierdurch ist es möglich, den gesamten Leistungsumsatz in einer Fahrzeugelektronik zu reduzieren und die Zuverlässigkeit zu verbessern.A such bistable electrical switching device only needs few milliseconds of electricity for their electrical supply. Thereafter, the switching device in the Able, without further energy conversion permanently in the condition open or to remain closed contacts. This makes it possible to to reduce overall power consumption in vehicle electronics and the reliability to improve.

In ihrer Grund- bzw. Ausgangsform umfasst die bistabile elektrische Schaltvorrichtung ein Magnetsystem, das ein einstückiges, bevorzugt l-förmiges Kernjoch und einen bevorzugt am kurzen Schenkel des l-förmigen Kernjochs beweglich angelenkten Klappanker aufweist. Der Klappanker ist dabei in Richtung seiner Offenposition vorgespannt. Ferner weist das Magnetsystem einen Pol auf, der zwischen Klappanker und Kernjoch angeordnet ist. Auf dem längeren Schenkel des Kernjochs sitzt zwischen dem Pol und dem kürzeren Schenkel des Kernjochs eine die elektrische Schaltvorrichtung betätigende Steuerspule. Der Pol ist dabei bevorzugt aus zwei im Wesent lichen gleich langen, rechtwinkelig zueinander angeordneten Polschenkeln aufgebaut, wobei einer der beiden Polschenkel an seinem Endabschnitt eine zentrale, quaderförmige Ausnehmung aufweist, welche den Polschenkel ein u-förmiges Aussehen verleiht. Mit diesem u-förmigen Abschnitt ist der Pol bevorzugt mit einem Spalt gegenüber dem Kernjoch angeordnet. Der andere Schenkel des Pols erstreckt sich unterhalb des Klappankers und ist in einer derartigen Position vorgesehen, dass der Klappanker in seiner Schließposition diesen Polschenkel kontaktieren kann.In their basic or initial form includes the bistable electrical Switching device a magnet system that is a one-piece, preferably L-shaped Core yoke and a preferred on the short leg of the L-shaped core yoke has movably hinged hinged armature. The hinged anchor is included biased towards his open position. Furthermore, the magnetic system has a pole, which is arranged between hinged armature and core yoke. On the longer Leg of the core yoke sits between the pole and the shorter leg the core yoke is an electric switching device actuated Control coil. The pole is preferably made of two essentials equal long, mutually perpendicular pole legs constructed, with one of the two pole legs at its end portion a central, cuboid Recess which has the pole leg a U-shaped appearance gives. With this U-shaped Section, the pole is preferred with a gap to that Core yoke arranged. The other leg of the pole extends below the hinged armature and is provided in such a position, that the hinged armature in its closed position this pole leg can contact.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung überbrückt der Permanentmagnet den Luftspalt, welcher von einem Steg des u-förmigen Polschenkels und einer Außenseite des Kernjochs gebildet wird. D. h., der Permanentmagnet befindet sich zwischen dem Pol und dem Kernjoch auf einer stirnseitigen Koppelfläche des Pols. Bevorzugt liegt der Permanentmagnet einerseits auf Anlage mit dem Kernjoch und andererseits auf Anlage mit dem Pol. Bei dieser Ausführungsform wird der magnetische Nebenschluss für den Betriebsfluss der Steuerspule durch die seitlichen u-förmigen Schenkel des Pols zum Kernjoch gebildet und über die Länge und den Abstand der Schenkel des u-förmigen Polschenkels zum Kernjoch angepasst. Hierbei wird der magnetische Nebenschluss vorteilhaft derart ausgelegt, dass ein magnetischer Widerstand des Nebenfluss (hauptsächlich der des Luftspalts) in etwa dem des geöffneten Arbeitsluftspalts zwischen dem Klappanker und dem anderen Polschenkel entspricht. Bei einer Verringerung des Arbeitsluftspalts (durch ein entsprechenden Bestromen der Steuerspule) geht der magnetische Fluss des Permanentmagneten zunehmend vom Nebenschluss in den Arbeitsluftspalt über, wobei der Betriebsfluss der Steuerspule verstärkt wird. Hierdurch wird ein definiertes „Kippverhalten" erreicht.In a first embodiment of the invention, the permanent magnet bridges the Air gap, which is formed by a web of the U-shaped pole leg and an outer side of the core yoke. D. h., The permanent magnet is located between the pole and the core yoke on a front-side coupling surface of the pole. Preferably, the permanent magnet is on the one hand to rest with the core yoke and on the other hand to rest with the pole. In this embodiment, the magnetic bypass for the operating flow of the control coil is formed by the lateral U-shaped legs of the pole to the core yoke and adapted to the Kernjoch over the length and the distance of the legs of the U-shaped pole leg. Here, the magnetic bypass is advantageously designed such that a magnetic resistance of the tributary flow (mainly that of the air gap) corresponds approximately to that of the open working air gap between the hinged armature and the other pole leg. With a reduction in the working air gap (by a corresponding energization of the control coil), the magnetic flux of the permanent magnet is increasingly from the shunt into the working air gap, wherein the operating flow of the control coil is amplified. This achieves a defined "tilting behavior".

In einer zweiten Ausführungsform befindet sich zusätzlich oder alternativ zur ersten Ausführungsform ein bzw. der Permanentmagnet zwischen demjenigen Polschenkel des Pols, der die magnetische Koppelfläche zum Anker bildet, und dem Kernjoch. Bevorzugt liegt der Permanentmagnet wiederum auf Anlage mit dem Kernjoch und dem Pol. Der magnetische Nebenschluss wird bei dieser zweiten Ausführungsform zusätzlich zur ersten Ausführungsform der Erfindung durch einen verringerten Abstand zwischen der stirnseitigen magnetischen Koppelfläche zwischen Pol und Permanentmagnet, und dem Kernjoch gebildet.In a second embodiment is in addition or alternatively to the first embodiment one or the permanent magnet between that pole leg of the Pols, which forms the magnetic coupling surface to the anchor, and the Core yoke. Preferably, the permanent magnet is in turn on investment with the core yoke and the pole. The magnetic shunt will in this second embodiment additionally to the first embodiment the invention by a reduced distance between the frontal magnetic coupling surface formed between pole and permanent magnet, and the core yoke.

In einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist der bzw. ein Permanentmagnet zusätzlich oder alternativ zur ersten oder zweiten Ausführungsform der Erfindung zwischen einem Abschnitt des Kernjochs in der Nähe eines Lagers des Klappankers und demjenigen Polschenkel vorgesehen, der die magnetische Koppelfläche zum Klappanker bildet. Bei einer solchen Anordnung liegt der Klappanker in seiner Schließposition bevorzugt mit einem Abschnitt am Permanentmagnet an. Für eine solche Ausführungsform der Erfindung kann sowohl der entsprechende Endabschnitt des Pols als auch der entsprechende Abschnitt am Kernjoch mit einem zusätzlichen Flansch versehen sein, der jeweils den Fluss der Magnetfeldlinien begünstigt und die magnetischen Koppelflächen zum Permanentmagneten verbessert. Der Nebenschluss für die Führung des Betriebsflusses wird in diesem Fall wie zur zweiten Ausführungsform realisiert. Auch hier liegt der Permanentmagnet wiederum auf direkter Anlage mit dem Kernjoch und dem Pol.In a third embodiment the invention is the or a permanent magnet in addition or alternative to the first or second embodiment of the invention between a portion of the core yoke near a bearing of the hinged armature and provided that pole leg, the magnetic coupling surface for Hinged anchor forms. In such an arrangement, the hinged armature is located in its closed position preferably with a portion on the permanent magnet. For such embodiment The invention can be both the corresponding end portion of the pole as well as the corresponding section on the core yoke with an additional Flange, each of which is the flow of magnetic field lines favored and the magnetic coupling surfaces improved to the permanent magnet. The shunt for the leadership of the Operation flow in this case becomes like the second embodiment realized. Again, the permanent magnet is again on direct Plant with the core yoke and the pole.

Erfindungsgemäß wird ein bistabiles Magnetsystem geschaffen, das eine höhere Empfindlichkeit gegenüber den bisher bekannten Lösungen aufweist. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Magnetsystem eine Anpassung der magnetischen Koppelflächen an die erforderliche Haftkraft des Relais. Ferner ist eine Anpassung des Kraftflusses des Permanentmagneten an den Betriebsfluss der Steuerspule in einem weiten Bereich über die Gestaltung der Koppelflächen einstellbar. Aufgrund des konstruktiven Aufbaus kann das Magnetsystem auf bereits von monostabilen Systemen bekannten Maschinen verarbeitet werden – der Permanentmagnet wird erfindungsgemäß einfach zusätzlich eingefügt.According to the invention is a bistable magnet system is created, which has a higher sensitivity to the previously known solutions having. Furthermore allows the magnet system according to the invention an adaptation of the magnetic coupling surfaces to the required adhesive force of the relay. Furthermore, an adaptation of the power flow of the permanent magnet to the operating flow of the control coil in a wide range over the Design of the coupling surfaces adjustable. Due to the structural design, the magnet system processed on already known from monostable systems machines will - the Permanent magnet is simply added according to the invention.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen abhängigen Ansprüchen.Further embodiments The invention results from the remaining dependent claims.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The Invention will be described below with reference to the accompanying drawings explained in more detail. In show the drawing:

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen bistabilen elektrischen Schaltvorrichtung; 1 a first embodiment of a bistable electrical switching device according to the invention;

1a einen Magnetfluss in geschlossenem (oben) und im offenen (unten) Zustand, sowie beim Öffnen der Schaltvorrichtung (Mitte) aus 1; 1a a magnetic flux in closed (top) and in the open (bottom) state, as well as when opening the switching device (center) off 1 ;

2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung; 2 a second embodiment of the switching device according to the invention;

2a einen Magnetfluss in geschlossenem (oben) und im offenen (unten) Zustand, sowie beim Öffnen der Schaltvorrichtung (Mitte) aus 2; 2a a magnetic flux in closed (top) and in the open (bottom) state, as well as when opening the switching device (center) off 2 ;

3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung; 3 a third embodiment of the switching device according to the invention;

3a einen Magnetfluss in geschlossenem (oben) und im offenen (unten) Zustand, sowie beim Öffnen der Schaltvorrichtung (Mitte) aus 3. 3a a magnetic flux in closed (top) and in the open (bottom) state, as well as when opening the switching device (center) off 3 ,

Nachfolgend wird die Erfindung anhand dreier Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei eine Grund- bzw. Ausgangsform einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung bei allen drei Ausführungsformen dieselbe ist. An bzw. innerhalb dieser Grundform wird erfindungsgemäß ein Permanentmagnet vorgesehen, wobei sich die jeweilige Ausführungsform der Erfindung auf die Position dieses Permanentmagneten bezieht. Die Erfindung soll jedoch nicht auf diese drei näher beschriebenen Positionen beschränkt sein, sondern sämtliche Positionen an einem Pol oder an einem Kernjoch bzw. zwischen Pol und Kernjoch betreffen.The invention will be explained in more detail below with reference to three exemplary embodiments, wherein a basic or initial shape of a switching device according to the invention is the same in all three embodiments. At or within this basic form, a permanent magnet is provided according to the invention, wherein the respective embodiment of the invention relates to the position of this permanent magnet. However, the invention should not be limited to these three positions described in more detail, but all positions on a pole or at a core yoke or between pole and core yoke.

Zunächst wird anhand der 1, 2 und 3 die Grundform der elektrischen Schaltvorrichtung 1 näher beschrieben.First, based on the 1 . 2 and 3 the basic form of the electrical switching device 1 described in more detail.

Die elektrische Schaltvorrichtung 1 umfasst im Wesentlichen vier Bauteile, nämlich ein Kernjoch 10, einen Pol 14, eine Steuerspule 20 und einen vorgespannten Klappanker 12, die ein Magnetsystem 2 bzw. einen Magnetkreis 2 der elektrischen Schaltvorrichtung 1 bilden. Das Kernjoch 10 besitzt im Wesentlichen die Form eines zu einem L gebogenen Quaders, wobei auf einem der Schenkel, bevorzugt dem Längeren, die Steuerspule 20 mit ihren Wicklungen 22 vorgesehen ist. Bevorzugt sitzt ein Längsende der Spule 20 innen am kürzen Schenkel des Kernjochs 10 an. An einem der Schenkel des Kernjochs 10, bevorzugt dem Kürzeren, befindet sich der Klappanker 12, welcher im Wesentlichen parallel zum anderen Schenkel des Kernjochs 10 in der elektrischen Schalteinrichtung 1 angeordnet ist. Der Klappanker 12 ist bezüglich eines Ankerlagers 13 drehbar am Kernjoch 10 vorgesehen und kann zwei definierte Positionen – eine Offenstellung und eine Schließstellung – einnehmen. Benachbart zur Steuerspule 20 ist der Pol 14 des Magnetsystems 2 der elektrischen Schaltvorrichtung 1 vorgesehen und ist bevorzugt mit der Spule 20 fest verbunden. Bei der ersten und der dritten Ausführungsform der Erfindung liegt der Pol 14 mit einem Schenkel 15 direkt an der Spule 20 an. Bei der zweiten Ausführungsform ist dieser Polschenkel 15 mit Abstand zur Steuerspule 20 vorgesehen. Der Steuerspule 24 sind elektrische Anschlüsse 40 zugeordnet, mittels welcher die Steuerspule 20 mit Strom versorgt werden kann.The electrical switching device 1 essentially comprises four components, namely a core yoke 10 , a pole 14 , a control coil 20 and a prestressed hinged anchor 12 that is a magnet system 2 or a magnetic circuit 2 the electrical switching device 1 form. The core yoke 10 has substantially the shape of a bent into a L cuboid, wherein on one of the legs, preferably the longer, the control coil 20 with their windings 22 is provided. Preferably sits a longitudinal end of the coil 20 inside at the short leg of the core yoke 10 at. At one of the thighs of the core yoke 10 , preferably the shorter, is the hinged anchor 12 which is substantially parallel to the other leg of the core yoke 10 in the electrical switching device 1 is arranged. The hinged anchor 12 is relative to an anchor bearing 13 rotatable at the core yoke 10 provided and can two defined positions - an open position and a closed position - occupy. Adjacent to the control coil 20 is the pole 14 of the magnet system 2 the electrical switching device 1 provided and is preferred with the coil 20 firmly connected. In the first and third embodiments of the invention, the pole is 14 with a thigh 15 directly at the coil 20 at. In the second embodiment, this pole leg is 15 with distance to the control coil 20 intended. The control coil 24 are electrical connections 40 assigned, by means of which the control coil 20 can be powered.

Der Pol 14 hat im Längsschnitt (Magnetkreisrichtung) die Form eines rechten Winkels (jeweils links oben und in den 3-D-Ansichten der 1, 2 und 3 gut zu erkennen), wobei die beiden zueinander rechtwinklig stehenden Abschnitte des Pols 14 als Polschenkel 15, 16 bezeichnet werden. Diese sind über einen gekrümmten Übergangsabschnitt aneinander festgelegt und bevorzugt stofflich einstückig ausgebildet. Der Polschenkel 15 weist an seinem Endabschnitt zentral eine quaderförmige Ausnehmung auf, welche dem Polschenkel 15 eine u-förmige Ausgestaltung verleiht. Der Polschenkel 16 hingegen hat im Wesentlichen die Form eines gefüllten Quaders.The pole 14 has in the longitudinal section (magnetic circuit direction) the shape of a right angle (top left and in the 3-D views of 1 . 2 and 3 good to see), wherein the two mutually perpendicular sections of the pole 14 as a pole leg 15 . 16 be designated. These are fixed to each other via a curved transition section and preferably formed in one piece materially. The pole thigh 15 has at its end portion centrally on a cuboid recess, which the pole leg 15 gives a U-shaped design. The pole thigh 16 on the other hand, it essentially has the shape of a filled cuboid.

Der Pol 14 ist nun derart gegenüber dem Kernjoch 10 innerhalb des Magnetsystems 2 vorgesehen, dass der u-förmige Abschnitt des Polschenkels 15 das Kernjoch 10 in einem Mittel- oder Endabschnitt umgreift. Bevorzugt umgreift dieser u-förmige Polschenkel 15 das Kernjoch 10 in einem Mittelabschnitt, sodass das Kernjoch 10 vom Polschenkel 15 nach außen aus dem Magnetkreis 2 hervorsteht. Unter dem Kernjoch 10 liegen (in Bezug auf die Fig.) die elektrischen Anschlüsse 40 des Magnetsystems 2. Der Steg und die Schenkel des u-förmigen Polschenkels 15 sind mit einem gewissen Abstand zum Kernjoch 10 vorgesehen. D. h., bei einer Ausführungsform ohne einen Permanentmagneten 30 berühren sich der Pol 14 und das Kernjoch 10 nicht. Vielmehr ist der Pol 14 mit einem Spalt 17, bevorzugt einem Luftspalt 17, gegenüber dem Kernjoch 10 vorgesehen. Je nach Ausgestaltung der u-förmigen Ausnehmung im Polschenkel 15 kann der Spalt 17 dimensioniert werden.The pole 14 is now so opposite the core yoke 10 within the magnet system 2 provided that the u-shaped section of the thigh 15 the core yoke 10 engages in a middle or end section. Preferably, this U-shaped pole leg surrounds 15 the core yoke 10 in a middle section, so the core yoke 10 from the pole thigh 15 outward from the magnetic circuit 2 protrudes. Under the core yoke 10 lie (with respect to the Fig.) The electrical connections 40 of the magnet system 2 , The bridge and thighs of the U-shaped thigh 15 are at a certain distance from the core yoke 10 intended. That is, in one embodiment without a permanent magnet 30 the pole touch each other 14 and the core yoke 10 Not. Rather, the pole 14 with a gap 17 , preferably an air gap 17 , opposite the core yoke 10 intended. Depending on the configuration of the U-shaped recess in the pole leg 15 can the gap 17 be dimensioned.

Der andere Polschenkel 16 übergreift die Steuerspule 20 in einem oberen Bereich, wobei der Klappanker 12 über (in Bezug auf die Fig.) dem Polschenkel 16 vorgesehen ist. Der Klappanker 12 ist derart über den Polschenkel 16 vorgesehen, dass dieser den Schenkel 16 in der Schließstellung (oben und Mitte in den 1a, 2a und 3a) in einem möglichst großen Flächenbereich berührt. In einer Offenstellung (1, 2, und 3) des Klappankers 12 befindet sich zwischen dem Klappanker 12 und dem Pol 14 ein definiter.The other pole thigh 16 engages over the control coil 20 in an upper area, with the hinged armature 12 over (with respect to the figure) the pole leg 16 is provided. The hinged anchor 12 is so over the pole leg 16 provided that this is the thigh 16 in the closed position (top and middle in the 1a . 2a and 3a ) touched in as large an area as possible. In an open position ( 1 . 2 , and 3 ) of the hinged anchor 12 is located between the hinged armature 12 and the pole 14 a definite.

Zwischen dem Ende des kürzeren Schenkels des Kernjochs 10 und dem Ende des Polschenkels 16 befindet sich ebenfalls ein Spalt, bevorzugt ein Luftspalt, der größer dimensioniert ist, als der Spalt 17 und der Arbeitsluftspalt 18. Dieser Spalt wird vom Klappanker 12 in der Offen- und in der Schließstellung übergriffen. In der Schließstellung überbrückt der Klappanker 12 diesen Spalt und schließt den Magnetkreis 2 zwischen Pol 14 und Kernjoch 10. D. h. der hauptsächliche Anteil von Magnetfeldlinien innerhalb des Magnetkreises 2 fließt von einem Ende des Kernjochs 10 über den Pol 14 und den Klappanker 12 zum anderen Ende des Kernjochs 10. Dies wird als Hauptschluss H bezeichnet. In der Offenstellung des Klappankers 12 ist der magnetische Widerstand des Arbeitsluftspalts 18 größer als der des Spalts 17 (aber kleiner als der des Spalts zwischen Polschenkel 16 und dem kürzeren Schenkel des Kernjochs 10), sodass sich bei vorhandenen Magnetfeldlinien ein anderer Magnetfluss einrichtet als der Hauptschluss H (s. u.).Between the end of the shorter leg of the core yoke 10 and the end of the thigh 16 There is also a gap, preferably an air gap, which is dimensioned larger than the gap 17 and the working air gap 18 , This gap is from the hinged armature 12 in the open and in the closed position overlapped. In the closed position, the hinged armature bridges 12 this gap and closes the magnetic circuit 2 between pole 14 and core yoke 10 , Ie. the main part of magnetic field lines within the magnetic circuit 2 flows from one end of the core yoke 10 over the pole 14 and the hinged anchor 12 to the other end of the core yoke 10 , This is called the main circuit H. In the open position of the hinged anchor 12 is the magnetic resistance of the working air gap 18 greater than that of the gap 17 (but smaller than the gap between Polschenkel 16 and the shorter leg of the core yoke 10 ), so that with magnetic field lines present another magnetic flux established as the main circuit H (see below).

Wird nun ausgehend vom Klappanker 12 in Offenstellung die Steuerspule 20 bestromt, so bildet sich im Kernjoch 10 und dem Pol 14 ein Magnetfeld aus, welches den Klappanker 12 auf den Pol 14 zieht. Hört die Bestromung der Spule auf, so bewegt sich der Klappanker 12 aufgrund einer Rückstellfeder (in der Zeichnung nicht dargestellt) wieder in seine Offenposition.Now starting from the hinged armature 12 in open position, the control coil 20 energized, it forms in the core yoke 10 and the pole 14 a magnetic field, which the hinged armature 12 on the pole 14 draws. If the energization of the coil stops, the hinged armature moves 12 due to a return spring (not shown in the drawing) back to its open position.

Erfindungsgemäß wird nun ein Permanentmagnet 30 innerhalb des Magnetsystems 2 derart vorgesehen, dass der Klappanker 12 bei einem Entstromen der Steuerspule 20 nicht mehr in seine Offenstellung zurückkehrt. Hierbei wird der Permanentmagnet 30 in seinen magnetischen Eigenschaften derart bemessen, dass der Klappanker 12 trotz dessen Rückstellkraft in der Schließposition auf dem Pol 14 bzw. dem Polschenkel 16 gehalten wird. Hierdurch lässt sich ein definiertes Umschaltverhalten der elektrischen Schaltvorrichtung 1 erreichen, wobei für eine Änderung eines Status quo, die Steuerspule 20 nur noch kurz bestromt werden muss, um eine dauerhafte Änderung herbeizuführen.According to the invention will now be a permanent magnet 30 within the magnet system 2 provided such that the hinged armature 12 at a Ent current of the control coil 20 no longer returns to its open position. This is the permanent magnet 30 in its magnetic properties dimensioned such that the hinged armature 12 despite its restoring force in the closed position on the pole 14 or the pole leg 16 is held. This allows a defined switching behavior of the electrical switching device 1 reach, whereby for a change of a status quo, the control coil 20 only briefly energized, in order to bring about a permanent change.

Prinzipiell kann der Permanentmagnet 30 hierzu in einer beliebigen Art und Weise am oder im Pol 14 bzw. Kernjoch 10, oder zwischen Kernjoch 10 und Pol 14 angeordnet sein. Es gibt jedoch bevorzugte Positionen für den Permanentmagneten 30.In principle, the permanent magnet 30 this in any way on or in the pole 14 or core yoke 10 , or between core yoke 10 and pol 14 be arranged. However, there are preferred positions for the permanent magnet 30 ,

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung (1 und 1a) befindet sich der Permanentmagnet 30 zwischen dem Steg des u-förmigen Polschenkels 15 und dem Kernjoch 10. Hierbei liegt der Permanentmagnet 30 mit einer Seite auf Anlage mit dem Kernjoch 10 und mit der gegenüberliegenden Seite auf Anlage mit einem inneren Abschnitt (Steg) des Polschenkels 15. Die Schenkel des u-förmigen Polschenkels 15 sind hierbei ebenfalls beabstandet zum Permanentmagneten 30 vorgesehen. Mit einer nach innen gewandten Seite kann der Permanentmagnet 30 an einem Längsende Steuerspule 20 anliegen und mit dem diesem gegenüberliegendem Ende kann der Permanentmagnet 30 vom Polschenkel 15 abstehen.In a first embodiment of the invention ( 1 and 1a ) is the permanent magnet 30 between the bridge of the U-shaped thigh 15 and the core yoke 10 , This is the permanent magnet 30 with one side on plant with the core yoke 10 and with the opposite side on abutment with an inner portion (bridge) of the pole piece 15 , The legs of the U-shaped thigh 15 are also spaced apart from the permanent magnet 30 intended. With an inward facing side of the permanent magnet 30 at one longitudinal end control coil 20 abutment and with this opposite end of the permanent magnet 30 from the pole thigh 15 protrude.

In der 1a ist der Magnetfluss im Magnetsystem 2 bei unterschiedlichen Situationen mittels Pfeilen näher dargestellt. Unten in der 1a ist der Magnetfluss der in 1 dargestellten Offenposition der elektrischen Schaltvorrichtung 1 dargestellt. Die Magnetfeldlinien des Permanentmagneten 30 schließen sich über die Schenkel des u-förmigen Polschenkels 15, den Spalt 17 zwischen dem Kernjoch 10 und dem Polschenkel 15 sowie dem Kernjoch 10, dies wird als Nebenschluss N bezeichnet. In der dargestellten Situation reicht die Kraft des Permanentmagneten 30 nicht aus den mittels einer Feder vorgespannten Klappanker 12 in seine Schließposition zu bewegen.In the 1a is the magnetic flux in the magnet system 2 shown in different situations by arrows. Down in the 1a is the magnetic flux of in 1 illustrated open position of the electrical switching device 1 shown. The magnetic field lines of the permanent magnet 30 close over the legs of the U-shaped thigh 15 , the gap 17 between the core yoke 10 and the pole thigh 15 as well as the core yoke 10 , this is called shunt N. In the illustrated situation, the force of the permanent magnet is sufficient 30 not from the spring-loaded hinged armature 12 to move to its closed position.

Zum Schließen des Klappankers 12 wird die Steuerspule 20 derart bestromt, dass sich ein in Pfeilrichtung (Pfeil unterhalb der Steuerspule 20) ausgerichtetes Feld ausbildet. Am Polschenkel 15 bildet sich ein Magnetpol aus, der den Klappanker 12 auf den Pol 14 zieht. Bei einer Verringerung des Arbeitsluftspalts 18 geht der Anteil der Magnetfeldlinien des Permanentmagneten 30 zunehmend vom Nebenschluss N in den Arbeits luftspalt 18 und somit in den Hauptschluss H über und verstärkt den Betriebsfluss der Steuerspule 20.To close the hinged armature 12 becomes the control coil 20 energized such that in the direction of arrow (arrow below the control coil 20 ) aligned field. At the pole thigh 15 a magnetic pole forms, which is the hinged armature 12 on the pole 14 draws. With a reduction in the working air gap 18 goes the proportion of the magnetic field lines of the permanent magnet 30 increasingly from the shunt N in the working air gap 18 and thus to the main H over and amplifies the operating flow of the control coil 20 ,

Die Schließstellung des Klappankers 12 ist oben in der 1a dargestellt. Hierbei ist die Steuerspule 20 nicht mehr bestromt. Dies stellt den Hauptschluss H dar, wobei ein magnetischer Widerstand für den Permanentmagneten 30 über den Pol 14, den Klappanker 12 und das Kernjoch 10 geringer ist, als der magnetische Widerstand im Nebenschluss N, der über den Luftspalt 17 führt. Hierdurch ist es möglich mittels des Permanentmagneten 30 den Klappanker 12 in seiner Schließstellung zu halten.The closed position of the hinged armature 12 is up in the 1a shown. Here is the control coil 20 no longer energized. This represents the main terminal H, wherein a magnetic resistance for the permanent magnet 30 over the pole 14 , the hinged anchor 12 and the core yoke 10 is less than the magnetic resistance in shunt N, across the air gap 17 leads. This makes it possible by means of the permanent magnet 30 the hinged anchor 12 to keep in its closed position.

Das Wiederöffnen des Klappankers 12 ist in den beiden mittleren Darstellungen der 1a gezeigt. Die Spule 20 wird derart bestromt, dass sich ein in Pfeilrichtung (linke Seite, Mitte) ausgebildetes Magnetfeld im Magnetsystem 2 ausbildet. Hierbei werden die Magnetfeldlinien des Permanentmagneten 30 zunehmend wieder in den Nebenschluss N verdrängt (am besten Mitte rechts zu erkennen). Je mehr Feldlinien des Permanentmagneten 30 in den Nebenschluss N verdrängt werden, desto schwächer wird die Magnetkraft zwischen dem Polschenkel 16 und dem Klappanker 12, sodass es der Feder des Klappankers 12 schließlich ermöglicht ist, den Klappanker 12 vom Pol 14 wegzubewegen. Ist der Klappanker 12 in seiner Offenposition, kann die Bestromung der Steuerspule 20 wieder abgestellt werden und es stellt sich der in 1a unten dargestellte, stabile Zustand wieder ein.Reopening the hinged anchor 12 is in the two middle representations of the 1a shown. The sink 20 is energized so that a trained in the direction of arrow (left side, center) magnetic field in the magnet system 2 formed. Here are the magnetic field lines of the permanent magnet 30 increasingly repressed into the shunt N (best to recognize the middle right). The more field lines of the permanent magnet 30 are displaced into the shunt N, the weaker the magnetic force between the pole leg 16 and the hinged anchor 12 making it the spring of the hinged anchor 12 Finally, the hinged armature is made possible 12 from the pole 14 move away. Is the hinged anchor 12 in its open position, the energization of the control coil 20 be turned off again and it turns the in 1a shown below, stable state again.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in den 2 und 2a näher dargestellt. Hierbei befindet sich der Permanentmagnet 30 zwischen dem u-förmigen Polschenkel 15 und der Steuerspule 20 und liegt dabei mit seiner Unterseite auf dem Kernjoch 10 und mit seiner Oberseite am Polschenkel 16 an. In einer stirnseitigen Ansicht auf die elektrische Schaltvorrichtung 1 (2a unten rechts) befindet sich wiederum, wie bei der ersten Ausführungsform, ein Spalt zwischen den Schen keln des u-förmigen Polschenkels 15 und dem Permanentmagneten 30.A second embodiment of the invention is in the 2 and 2a shown in more detail. This is the permanent magnet 30 between the U-shaped pole leg 15 and the control coil 20 and lies with its underside on the core yoke 10 and with its top on the pole thigh 16 at. In an end view of the electrical switching device 1 ( 2a bottom right) is again, as in the first embodiment, a gap between the's angles of the U-shaped pole leg 15 and the permanent magnet 30 ,

Der in 2a dargestellte Nebenschluss N bildet sich zusätzlich zum Nebenschluss N der ersten Ausführungsform durch den verringerten Abstand zwischen der stirnseitigen magnetischen Koppelfläche und dem Kernjoch 10. Dies ist mit dem zusätzlichen Pfeil unten rechts in der 2a verdeutlicht.The in 2a shown shunt N is formed in addition to the shunt N of the first embodiment by the reduced distance between the front-side magnetic coupling surface and the core yoke 10 , This is with the additional arrow in the lower right corner 2a clarified.

Ein Schließen und ein Wiederöffnen des Klappankers 12 geschieht in analoger Reihenfolge zur ersten Ausführungsform der Erfindung.Closing and reopening the hinged anchor 12 happens in analogous order to the first embodiment of the invention.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist in den 3 und 3a näher dargestellt. Hierbei befindet sich der Permanentmagnet 30 zwischen dem Längsende des Polschenkels 16 und einem Endabschnitt des kurzen Schenkels des Kernjochs 10. Für eine Verbesserung des magnetischen Flusses kann insbesondere der Polschenkel 16 einen Flansch aufweisen, dessen freie Fläche der Koppelfläche mit dem Permanentmagneten 30 angepasst ist. Dies ist bei der in den 3 und 3a dargestellten Ausführungsform nicht möglich, da die Steuerspule 20, der Permanentmagnet 30 oder der kurze Endabschnitt des Kernjochs 10 zu groß dimensioniert ist. Mittels einer Verkleinerung einer dieser drei Bestandteile oder einer Verlängerung des langen Schenkels des Kernjochs 10 ist jedoch ein solcher Koppelflansch vorsehbar.A third embodiment of the invention is in the 3 and 3a shown in more detail. This is the permanent magnet 30 between the longitudinal end of the pole leg 16 and an end portion of the short leg of the core yoke 10 , For an improvement of the magnetic flux in particular, the pole leg 16 have a flange whose free surface of the coupling surface with the permanent magnet 30 is adjusted. This is when in the 3 and 3a illustrated embodiment is not possible because the control coil 20 , the permanent magnet 30 or the short end portion of the core yoke 10 is too large. By means of a reduction of one of these three components or an extension of the long leg of the core yoke 10 However, such a coupling flange is providable.

Bei der dritten Ausführungsform ist der Permanentmagnet 30 in einem Bereich benachbart zum Ankerlager 13 und somit direkt benachbart zum Klappanker 12 vorgesehen. In der Offenstellung der elektrischen Schaltvorrichtung 1 ist der Klappanker 12 mit Abstand zum Permanentmagnet 30 vorgesehen, wohingegen in der Schließstellung der Klappanker 12 am Permanentmagnet 30 anliegen kann. In der Offenstellung reicht die Kraft des Permanentmagneten 30 wiederum nicht aus, den Klapp anker 12 entgegnen der Federkraft in die Schließstellung zu bewegen.In the third embodiment, the permanent magnet 30 in an area adjacent to the anchor storage 13 and thus directly adjacent to the hinged armature 12 intended. In the open position of the electrical switching device 1 is the hinged anchor 12 with distance to the permanent magnet 30 provided, whereas in the closed position of the hinged armature 12 on the permanent magnet 30 can be present. In the open position, the force of the permanent magnet is sufficient 30 again not out, the hinged anchor 12 counter the spring force to move to the closed position.

In der Offenposition des Klappankers 12 (3a unten) schließen sich die Magnetfeldlinien des Permanentmagneten 30 über das Kernjoch 10, den Luftspalt 17 und den Pol 14. Für ein Bewegen des Klappankers 12 in die Schließposition, wird durch die Steuerspule 20 ein Magnetfeld erzeugt, das in dieselbe Richtung geht, wie die des Permanentmagneten 30. Dies ist mit dem Pfeil unter der Steuerspule 20 unten links in der 3a verdeutlicht. Jetzt genügt die Magnetkraft auf den Klappanker 12, um diesen in die Schließstellung zu bewegen.In the open position of the hinged armature 12 ( 3a below) close the magnetic field lines of the permanent magnet 30 over the core yoke 10 , the air gap 17 and the pole 14 , For moving the hinged anchor 12 in the closed position, is through the control coil 20 generates a magnetic field that goes in the same direction as that of the permanent magnet 30 , This is with the arrow under the control coil 20 bottom left in the 3a clarified. Now the magnetic force on the hinged armature is sufficient 12 to move it to the closed position.

Die Schließstellung des Klappankers 12 ist oben in der 3a dargestellt. Hierbei ist die Steuerspule 20 nicht mehr bestromt. Dies stellt den Hauptschluss H dar, wobei die Magnetfeldlinien des Permanentmagneten 30 zusätzlich über den Klappanker 12 verlaufen und so den Klappanker 12 in der Schließstellung verharren lassen.The closed position of the hinged armature 12 is up in the 3a shown. Here is the control coil 20 no longer energized. This represents the main circuit H, wherein the magnetic field lines of the permanent magnet 30 additionally via the hinged armature 12 run and so the hinged anchor 12 remain in the closed position.

Das Wiederöffnen des Klappankers 12 ist in den beiden mittleren Darstellungen der 3a verdeutlicht. Die Spule 20 wird entgegen der Feldlinien des Permanentmagneten im Hauptschluss H bestromt, sodass sich ein in Pfeilrichtung (linke Seite, Mitte) ausgebildetes Magnetfeld im Magnetsystem 2 ausbildet. Hierbei werden die Magnetfeldlinien des Permanentmagneten 30 zunehmend in den Nebenschluss N verdrängt. Je mehr Feldlinien des Permanentmagneten 30 in den Nebenschluss N verdrängt werden, desto schwächer wird die Magnetkraft zwischen dem Polschenkel 16 und dem Klappanker 12, sodass es der Feder des Klappankers 12 schließlich ermöglicht ist, den Klappanker 12 zu öffnen. Ist der Klappanker 12 in seiner Offenposition, kann die Bestromung der Steuerspule 20 beendet werden und es stellt sich der in 3a unten dargestellte, stabile Zustand wieder ein.Reopening the hinged anchor 12 is in the two middle representations of the 3a clarified. The sink 20 is energized against the field lines of the permanent magnet in the main circuit H, so that in the direction of the arrow (left side, center) trained magnetic field in the magnet system 2 formed. Here are the magnetic field lines of the permanent magnet 30 increasingly displaced into the shunt N. The more field lines of the permanent magnet 30 are displaced into the shunt N, the weaker the magnetic force between the pole leg 16 and the hinged anchor 12 making it the spring of the hinged anchor 12 Finally, the hinged armature is made possible 12 to open. Is the hinged anchor 12 in its open position, the energization of the control coil 20 be terminated and it turns into the 3a shown below, stable state again.

Bei allen drei Ausführungsformen ist es bevorzugt, wenn eine Breite des Permanentmagneten 30 genauso groß ist wie eine Breite des Kernjochs 10 und/oder eine Breite des Polschenkels 16.In all three embodiments, it is preferable if a width of the permanent magnet 30 is just as big as a width of the core yoke 10 and / or a width of the pole piece 16 ,

11: elektrische Schaltvorrichtung, insbesondere Haftrelaiselectrical Switching device, in particular adhesive relay
22: Magnetsystem, MagnetkreisMagnet system, magnetic circuit
1010: Kernjochcore yoke
1212: Klappankerhinged armature
1313: Ankerlagerarmature bearing
1414: Pol, magnetischer PolPole, magnetic pole
1515: Polschenkel, bevorzugt U-förmigpole legs, preferably U-shaped
1616: Polschenkel, bevorzugt quaderförmigpole legs, preferably cuboid
1717: Spalt, Luftspalt, bevorzugt U-förmig oder DoppelspaltGap, Air gap, preferably U-shaped or double slit
1818: ArbeitsluftspaltWorking air gap
2020: Steuerspulecontrol coil
2222: Wicklungwinding
3030: Permanentmagnetpermanent magnet
4040: elektrischer Anschlusselectrical connection
NN: Nebenschlussshunt
HH: Hauptschlussmain circuit

Claims

Bistable electric switching device, in particular adhesive relay, with a magnet system ( 2 ), having one on a core yoke ( 10 ) seated control coil ( 20 ) and one on a pole ( 14 ) hinged hinged anchor ( 12 ), which depends on an excitation of the control coil ( 20 ) is movable in an open or a closed position, wherein between the core yoke ( 10 ) and the pole ( 14 ), or at the core yoke ( 10 ) or the pole ( 14 ) a permanent magnet ( 30 ) is provided such that in the closed position of the hinged armature ( 12 ) through the core yoke ( 10 ) and the pole ( 14 ) forms a magnetic main circuit (H), and when moving the hinged armature ( 12 ) in its open position due to a magnetic field of the control coil ( 20 ) through the pole ( 14 ) forms a magnetic shunt (N), and the pole ( 14 ) at one longitudinal end a U-shaped pole leg ( 15 ) having the core yoke ( 10 ) at a middle or end portion engages, and between an inner boundary of the U-shaped portion and the core yoke ( 10 ) A gap ( 17 ) is provided.

Switching device according to Claim 1, in which the magnetic shunt (N) moves when the hinged armature ( 12 ) in its open position partly through the core yoke ( 10 ) trains.

Switching device according to Claim 1 or 2, in which the magnetic shunt (N) has a pole between ( 14 ) and core yoke ( 10 ) air gap ( 17 ) penetrates.

Switching device according to one of claims 1 to 3, wherein the pole ( 14 ) in longitudinal section the shape of a substantially right angle ( 15 . 16 ), and with its the U-shaped pole leg ( 15 ) opposite pole legs ( 16 ) an attack surface for the hinged armature ( 12 ) and prefers that on the Kernjoch ( 10 ) seated control coil ( 20 ) overlaps.

Switching device according to one of claims 1 to 4, wherein in the gap ( 17 ) between a web of the U-shaped pole leg ( 15 ) and the core yoke ( 10 ) the permanent magnet ( 30 ) on the one hand to contact with the pole ( 14 ) and on the other hand on plant with the core yoke ( 10 ) is arranged.

Switching device according to one of claims 1 to 5, wherein the permanent magnet ( 30 ) between the U-shaped pole leg ( 15 ) and the control coil ( 20 ) is provided, wherein the permanent magnet ( 30 ) on the one hand on contact with the pole leg ( 16 ) and on the other hand on plant with the core yoke ( 10 ), and the gap ( 17 ) between the U-shaped pole leg ( 15 ) and the core yoke ( 10 ) preferably an air gap ( 17 ).

Switching device according to one of claims 1 to 6, wherein the permanent magnet ( 30 ) so between the pole leg ( 16 ) and the core yoke ( 10 ) on plant with these is provided that the hinged anchor ( 12 ) in the closed position on contact with the permanent magnet ( 30 ).

Switching device according to one of claims 1 to 7, wherein for better coupling of the magnetic field of the permanent magnet ( 30 ) in the magnet system ( 2 ), the pole ( 14 ) and / or the core yoke ( 10 ) have a correspondingly formed flange.

Switching device according to one of claims 1 to 8, wherein the air gap ( 17 ) between pole legs ( 15 ) and core yoke ( 10 ) is designed such that a magnetic resistance of the air gap ( 17 ) substantially a magnetic resistance of a working air gap ( 18 ), which in the open position of the hinged armature ( 12 ) between the hinged armature ( 12 ) and the pole ( 14 ) exists.

Switching device according to one of claims 1 to 9, wherein a magnetic coupling surface between the permanent magnet ( 30 ) and the pole ( 14 ) is just as large as a magnetic coupling surface between the permanent magnet ( 30 ) and the core yoke ( 10 ).

Switching device according to claim 10, wherein the one magnetic coupling surface excluding the north pole and the other magnetic coupling surface exclusively with the south pole of the permanent magnet ( 30 ) is in contact.