DE102012106330B4

DE102012106330B4 - Spool core for electromagnetic drive and selbiger and method for its production

Info

Publication number: DE102012106330B4
Application number: DE102012106330.3A
Authority: DE
Inventors: Titus Ziegler
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2032-07-14
Also published as: DE102012106330A1

Abstract

Spulenkern (3) für einen elektromagnetischen Antrieb (2) eines Relais (1), mit einem Schaft (30), der ein jochseitiges Ende (31) zur Anbringung an einem magnetischen Joch (5) des Antriebs (2) und ein ankerseitiges Ende (32) zur Anordnung an einem beweglichen Anker (6) des Antriebs (2) aufweist, wobei das ankerseitige Ende (32) mit einem Permanentmagneten (10) versehen ist und mit einem Polschuh (20), der an einer vom ankerseitigen Ende (32) wegweisenden Seite des Permanentmagneten (10) angeordnet ist, wobei der Polschuh (20) sich in Richtung seines vom Permanentmagneten (10) abgewandten Endes verjüngt.Spool core (3) for an electromagnetic drive (2) of a relay (1), comprising a shaft (30) having a yoke-side end (31) for attachment to a magnetic yoke (5) of the drive (2) and an armature end ( 32) for placement on a movable armature (6) of the drive (2), the armature end (32) being provided with a permanent magnet (10) and a pole piece (20) attached to one of the armature end (32). path-facing side of the permanent magnet (10) is arranged, wherein the pole piece (20) tapers in the direction of its end facing away from the permanent magnet (10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spulenkern für einen elektromagnetischen Antrieb eines Relais, mit einem Schaft, der ein jochseitiges Ende zur Anbringung an einem magnetischen Joch des Antriebs und ein ankerseitiges Ende zur Anordnung an einen beweglichen Anker des Antriebs aufweist, wobei das ankerseitige Ende mit einem Permanentmagneten versehen ist, und mit einem Polschuh, der an einer vom ankerseitigen Ende des Schaftes weg weisenden Seite des Permanentmagneten angeordnet ist.The present invention relates to a coil core for an electromagnetic drive of a relay, comprising a shaft having a yoke-side end for attachment to a magnetic yoke of the drive and an armature-side end for placement on a movable armature of the drive, wherein the armature-side end with a permanent magnet is provided, and with a pole piece, which is arranged at a side facing away from the armature end of the shaft side of the permanent magnet.

Des Weiteren betrifft die Erfindung einen elektromagnetischen Antrieb für ein Relais.Furthermore, the invention relates to an electromagnetic drive for a relay.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Antriebs für ein Relais, wobei ein Spulenkern in einem ersten Verfahrensschritt mit seinem jochseitigen Ende voran in einen Spulenkörper eingeschoben wird.Furthermore, the invention relates to a method for producing an electromagnetic drive for a relay, wherein a coil core is inserted in a first process step with its yoke-side end ahead in a bobbin.

Spulenkerne, elektromagnetische Antriebe und Verfahren zu deren Herstellung der vorbenannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die elektromagnetischen Antriebe werden häufig in Relais eingesetzt, um in Relais über den Anker Arbeitskontakte von der sogenannten abgefallenen Stellung, in der sie von einander beabstandet sind, in die angezogene Stellung zu bewegen, in der sie elektrisch leitend aneinanderliegen. In monostabilen Relais verbleiben die Arbeitskontakte nach dem Wegfallen einer den Antrieb erregenden Steuerspannung nur stabil in der abgefallenen Stellung. Bei bistabilen Relais können die Arbeitskontakte an einen Wegfall der Steuerspannung sowohl in der angezogenen als auch der abgefallenen Stellung stabil verbleiben, weil sie in der Regel durch die Kraft eines Permanentmagneten in der angezogenen Stellung gehalten werden.Coil cores, electromagnetic drives and methods for their preparation of the aforementioned type are known from the prior art. The electromagnetic drives are often used in relays to move in relays via the armature working contacts from the so-called fallen position in which they are spaced from each other, in the tightened position in which they abut against one another in an electrically conductive manner. In monostable relay the working contacts remain after the elimination of a driving excitatory control voltage only stable in the fallen position. In bistable relays, the normally open contacts may remain stable to the elimination of the control voltage in both the attracted and the dropped positions because they are typically held in the attracted position by the force of a permanent magnet.

Um Kosten für die automatische Montage von Relais zu sparen, ist bekannt, bistabile Relais durch Modifikation monostabiler Relais bereitzustellen. Bei bekannten Vorgehensweisen dazu besteht jedoch der Nachteil, dass sehr große und damit teure Permanentmagneten verbaut werden müssen, um ein Eisenrückschluss des Antriebs in eine magnetische Sättigung zu treiben, welche die Bistabilität ermöglicht. Gleichzeitig erhöht sich mit zunehmender Größe der Permanentmagneten der Einfluss der Temperatur auf Betriebsspannungswerte des Antriebs.To save costs for the automatic installation of relays, it is known to provide bistable relays by modifying monostable relays. However, in known approaches, there is the disadvantage that very large and therefore expensive permanent magnets must be installed in order to drive an iron yoke of the drive in a magnetic saturation, which allows the bistability. At the same time, the influence of the temperature on the operating voltage values of the drive increases with increasing size of the permanent magnets.

Darüber hinaus ist beim Einsatz von Permanentmagneten zur Modifikation monostabiler Relais von Nachteil, dass in den Relais nur ein begrenzter Bauraum zur Unterbringung des Permanentmagneten zur Verfügung steht, so dass dieser die Magnetkräfte der monostabilen Variante meist nicht erzielen kann sowie der Einfluss von Fertigungstoleranzen auf die Magnetkraft hoch ist. Es ist auch möglich, den Permanentmagneten zwischen dem jochseitigen Ende des Spulenkerns und dem Joch anzuordnen. Allerdings können dann (automatische) Montageverfahren zum Fügen von Kern und Joch sowie zur Justage in monostabilen Relais nicht mehr eingesetzt werden, weil sie den Permanentmagneten aufgrund seines spröden Materials sowie Klebungen zwischen Magnet, Kern und/oder Joch beschädigen könnten. Zudem ist aufgrund allgemeiner Verknappung von Ressourcen eine tendenziell stetige Steigerung der Kosten für Rohstoffe zur Herstellung von Permanentmagneten, wie beispielsweise seltene Erden, zu verzeichnen.Moreover, when using permanent magnets for modifying monostable relays, it is disadvantageous that only limited space is available in the relays to accommodate the permanent magnet, so that it can not usually achieve the magnetic forces of the monostable variant and the influence of manufacturing tolerances on the magnetic force is high. It is also possible to arrange the permanent magnet between the yoke-side end of the spool core and the yoke. However, then (automatic) assembly process for joining the core and yoke and for adjustment in monostable relays can no longer be used because they could damage the permanent magnet due to its brittle material and bonds between magnet, core and / or yoke. In addition, due to a general shortage of resources, there has been a tendency for a steady increase in the cost of raw materials for the production of permanent magnets, such as rare earths.

Gemäß der Druckschrift US 4 339 734 A wird ein ursprünglich monostabiles Relais in ein bistabiles Relais umfunktioniert, indem ein Permanentmagnet mit quer zur Bewegungsrichtung des Ankers ausgerichtetem Magnetfeld entweder zwischen dem Joch und dem Spulenkern oder zwischen dem Joch und dem Polschuh angeordnet wird. Die Druckschrift EP 0 686 989 B1 beschreibt ein bistabiles Relais mit einem Dauermagneten, dessen Querschnitt kleiner ist als der eines an ihn angrenzenden Abschnittes des Spulenkerns oder Joches. Die Druckschrift EP 0 732 717 A2 zeigt ein bistabiles Relais, bei dem ein Permanentmagnet einen an den Anker angrenzenden Teil des Joches bildet.According to the document US 4 339 734 A For example, an initially monostable relay is converted into a bistable relay by disposing a permanent magnet having a magnetic field oriented transversely to the direction of movement of the armature, either between the yoke and the coil core or between the yoke and the pole piece. The publication EP 0 686 989 B1 describes a bistable relay with a permanent magnet whose cross-section is smaller than that of an adjoining portion of the bobbin or yoke. The publication EP 0 732 717 A2 shows a bistable relay in which a permanent magnet forms an adjacent to the armature part of the yoke.

Ferner beschreibt die Druckschrift US 4 339 734 A , welche den nächstliegenden Stand der Technik darstellt, ein Relais mit einem Spulenkern, an dessen freien Ende ein Permanentmagnet angeordnet ist. Die Druckschrift DE 10 2005 030 046 A1 beschreibt ein elektromechanisches Öffnerrelais und ein Verfahren, mit dem Ströme geschaltet werden können. Die Druckschrift DE 10 2005 030 044 A1 betrifft ein Relais mit einem mit Klemmvorsprüngen versehenen Kern und Montageverfahren. Die Offenlegungsschrift DE 38 13 113 A1 beschreibt ein monostabiles elektromagnetisches Relais. Die Druckschrift EP 0 686 989 B1 beschreibt eine bistabile Schaltvorrichtung.Furthermore, the document describes US 4 339 734 A , which represents the closest prior art, a relay with a coil core, at the free end of a permanent magnet is arranged. The publication DE 10 2005 030 046 A1 describes an electromechanical NC relay and a method by which currents can be switched. The publication DE 10 2005 030 044 A1 relates to a relay with a sprung core and method of assembly. The publication DE 38 13 113 A1 describes a monostable electromagnetic relay. The publication EP 0 686 989 B1 describes a bistable switching device.

In Anbetracht der oben beschriebenen Nachteile bei der Modifikation monostabiler Relais zu bistabilen Relais liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, kostengünstige sowie kompakte bistabile Relais bereitzustellen, bei deren Herstellung für monostabile Relais gängige Montageprozesse verwendet werden können.In view of the above-described disadvantages in the modification of monostable relays to bistable relays, the present invention seeks to provide low-cost and compact bistable relays, in the manufacture of monostable relay common assembly processes can be used.

Diese Aufgabe wird für den eingangs genannten Spulenkern erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Polschuh sich in Richtung seines vom Permanentmagneten abgewandten Endes verjüngt. In anderen Worten kann der Polschuh sich in Richtung des Ankers verjüngen.This object is achieved according to the invention for the coil core mentioned above in that the pole piece tapers in the direction of its end facing away from the permanent magnet. In other words, the pole piece can taper in the direction of the armature.

Beim eingangs genannten elektromagnetischen Antrieb wird die Aufgabe durch einen erfindungsgemäßen Spulenkern gelöst.In the electromagnetic drive mentioned above, the object is achieved by a coil core according to the invention.

In einem eingangs genannten Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem weiteren Verfahrensschritt ein ankerseitiges Ende des Spulenkerns mit einem Permanentmagneten versehen wird.In a method mentioned in the introduction, the object is achieved in that, in a further method step, an armature-side end of the coil core is provided with a permanent magnet.

Die erfindungsgemäßen Lösungen haben den Vorteil, dass relativ kleine, beispielsweise scheibenförmige und/oder kreisrunde Permanentmagneten aus Ferrit und/oder seltenen Erden eingesetzt werden können, wodurch die Materialkosten für den Permanentmagneten und die Temperaturempfindlichkeit der Betriebsspannungen reduziert werden können. Die Toleranzempfindlichkeit eines erfindungsgemäß mit einem Permanentmagneten versehenen Spulenkern kann im Vergleich zu bekannten Anordnungen zur Kombination von Spulenkern und Permanentmagnet verbessert werden. Die Länge bzw. Außenabmaße eines erfindungsgemäß mit einem Permanentmagneten kombinierten Spulenkerns können denen eines Spulenkerns für ein monostabiles Relais entsprechen. Somit kann ein monostabiles Relais erfindungsgemäß einfach zu einem bistabilen Relais umgewandelt werden. Bekannte und kostengünstige (automatische) Montageprozesse zur Herstellung monostabiler Relais können bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen bistabilen Relais eingesetzt werden. Ein erfindungsgemäß eingesetzter Permanentmagnet kann höhere Magnetkräfte auswirken als gemäß dem Stand der Technik eingesetzte Permanentmagnete. Beispielsweise kann der Permanentmagnet an das ankerseitige Ende angeklebt sein, das in einer sich im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Spulenkerns erstreckenden Ebene liegen kann.The solutions according to the invention have the advantage that relatively small, for example disc-shaped and / or circular permanent magnets of ferrite and / or rare earths can be used, whereby the material costs for the permanent magnet and the temperature sensitivity of the operating voltages can be reduced. The tolerance sensitivity of a coil core provided according to the invention with a permanent magnet can be improved in comparison to known arrangements for the combination of coil core and permanent magnet. The length or external dimensions of a coil core combined according to the invention with a permanent magnet can correspond to those of a coil core for a monostable relay. Thus, a monostable relay according to the invention can be easily converted to a bistable relay. Known and inexpensive (automatic) assembly processes for producing monostable relays can be used in the manufacture of a bistable relay according to the invention. An inventively used permanent magnet can affect higher magnetic forces than used in the prior art permanent magnets. For example, the permanent magnet may be glued to the armature-side end, which may lie in a plane extending substantially perpendicular to the longitudinal axis of the coil core.

Permanentmagnet und/oder Polschuh können durch Kleben miteinander verbunden sein. Eine zum Permanentmagneten weisende Seite des Polschuhs kann eine größere Querschnittsfläche als der Permanentmagnet aufweisen. Durch den Polschuh kann ein magnetischer Nebenschluss zwischen Anker und Spulenkern erhöht werden. Somit können die Permanentmagnetkräfte bei geöffnetem bzw. abgeklapptem Anker verringert werden, die durch Rückstellkräfte, beispielsweise durch eine Rückstellfeder zum Öffnen bzw. Abklappen des Ankers, kompensiert werden müssen. Zudem können durch die Verwendung des Polschuhs und damit verbundene Erhöhung des magnetischen Nebenschlusses Fertigungstoleranzen erhöht werden, wobei sich jedoch die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Setzspannung, also der auf den Anker im geschlossenen Zustand wirkenden Permanentmagnetkraft erhöht. Beispielsweise kann der Polschuh aus gewalztem Material gestanzt sein, das in der Regel sehr geringe Dickentoleranzen aufweist, die üblicherweise kleiner sind als die eines beispielsweise als Fließpressteil hergestellten Schaftes bzw. Spulenkerns mit deutlich höherer Dicken- bzw. Längentoleranz. Die Verwendung des Polschuhs ist somit insbesondere von Vorteil ist, wenn der Permanentmagnet und/oder Polschuh nach der Justage des Schaftes bzw. Spulenkerns montiert werden soll.Permanent magnet and / or pole piece can be connected together by gluing. A side of the pole piece facing the permanent magnet may have a larger cross-sectional area than the permanent magnet. Through the pole piece, a magnetic shunt between the armature and coil core can be increased. Thus, the permanent magnet forces can be reduced when the armature is open or folded down, which must be compensated by restoring forces, for example by a return spring for opening or folding down the armature. In addition, manufacturing tolerances can be increased by the use of the pole piece and the associated increase in the magnetic shunt, but the temperature dependence of the magnetic set voltage, that is, the permanent magnet force acting on the armature in the closed state, increases. For example, the pole piece may be stamped from rolled material, which generally has very small thickness tolerances, which are usually smaller than those of a shaft or coil core produced, for example, as a extruded part, with a significantly higher thickness or length tolerance. The use of the pole piece is thus particularly advantageous if the permanent magnet and / or pole piece to be mounted after the adjustment of the shaft or spool core.

Zur Verjüngung kann der Polschuh in Richtung des Permanentmagneten eine Querschnittsflächenerweiterung bzw. einen Kragen und/oder Absatz aufweisen. Die ankerseitige Polschuhfläche kann kleiner sein als die permanentmagnetseitige Polschuhfläche. Somit kann die ankerseitige Polschuhfläche einen geringeren Flächeninhalt als die permanentmagnetseitige Polschuhfläche aufweisen und den Magnetfluss konzentrieren. Als Magnetflusskonzentrator kann der Polschuh dabei helfen, das für den Permanentmagneten notwendige Material möglichst gering zu halten.For tapering, the pole piece can have a cross-sectional area enlargement or a collar and / or shoulder in the direction of the permanent magnet. The armature-side pole face may be smaller than the permanent magnet side pole face. Thus, the armature-side pole face may have a smaller surface area than the permanent magnet-side pole face and concentrate the magnetic flux. As a magnetic flux concentrator, the pole piece can help keep the material required for the permanent magnet as low as possible.

Die erfindungsgemäßen Lösungen können durch die folgenden weiteren, jeweils für sich vorteilhaften Ausführungsformen beliebig ergänzt und weiter verbessert werden:The solutions according to the invention can be optionally supplemented and further improved by the following further, each advantageous embodiments:

Gemäß einer ersten vorteilhaften weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spulenkerns kann vorgesehen sein, dass das ankerseitige Ende des Schaftes mit einem Kragen versehen ist. Der Kragen kann sich beispielsweise im Wesentlichen kreisrund um das ankerseitige Ende erstrecken und einer Anschlagfläche bieten, welche die Montage des Spulenkerns vereinfacht.According to a first advantageous further embodiment of a spool core according to the invention can be provided that the armature-side end of the shaft is provided with a collar. The collar may, for example, extend substantially circularly around the armature-side end and provide a stop surface which simplifies the assembly of the coil core.

Ein Querschnitt des Schaftes kann wenigstens in einer Richtung parallel zu einer Längserstreckung des Schaftes im Schatten eines Querschnittes des Permanentmagneten liegen. Mit anderen Worten kann eine Außenkontur des Schaftes in den Querschnitt des Permanentmagneten einschreibbar ausgestaltet sein. Eine im Wesentlichen quer zu einer Längsache des Spulenkerns gemessene Breite des Schafts kann kleiner sein als eine im Wesentlichen quer zur Längsachse gemessenen Breite des Permanentmagneten. Der Permanentmagnet kann also eine größere Polfläche aufweisen als der Spulenkernquerschnitt bzw. Schaft oder dessen dünnster Teil.A cross section of the shank may lie in at least one direction parallel to a longitudinal extent of the shank in the shadow of a cross section of the permanent magnet. In other words, an outer contour of the shank can be designed to be inscribable in the cross section of the permanent magnet. A width of the shaft measured substantially transversely to a longitudinal axis of the coil core may be smaller than a width of the permanent magnet measured substantially transversely to the longitudinal axis. The permanent magnet can therefore have a larger pole face than the coil core cross section or shank or its thinnest part.

Das Material des Permanentmagneten hat in der Regel eine Remanenz von 1,0 bis 1,1 T (seltene Erden). Um Materialkosten zu sparen, kann ein dünner Permanentmagnet bzw. ein Permanentmagnet mit geringer Dicke gewählt werden, was zudem begünstigt, die Permanentmagnetkraft bei geöffnetem bzw. abgeklapptem Anker so gering wie möglich zu halten. In Folge der geringen Materialdicke werden beispielsweise nur ca. 0,8 bis 0,9 T magnetische Flussdichte an den Polflächen des Permanentmagneten erreicht. Hingegen kann der Schaft bzw. ein Eisenkern Flussdichten von 2 T transportieren bzw. eine Sättigungsflussdichte von 2 T aufweisen und für Flussdichten von 1,3 bis 1,6 T ausgelegt sein. Daher kann die Polfläche des Permanentmagneten bis in etwa doppelt so groß sein wie der Querschnitt des Schafts. Wenn als Permanentmagnet ein Ferritmagnet verwendet wird, kann dessen Querschnittsfläche aufgrund geringer Remanenz des Ferritmaterials bis um den Faktor 3 vergrößert werden. Somit kann ein Permanentmagnet einfach mit gängigen Schaftgeometrien kombiniert werden, ohne die Montage und/oder den Betrieb eines elektromagnetischen Antriebs mit erfindungsgemäß ausgestaltetem Spulenkern zu beeinträchtigen.The material of the permanent magnet usually has a remanence of 1.0 to 1.1 T (rare earths). To save material costs, a thin permanent magnet or a permanent magnet can be selected with a small thickness, which also favors to keep the permanent magnet force as open as possible or folded armature as low as possible. In consequence of the small material thickness For example, only about 0.8 to 0.9 T magnetic flux density at the pole faces of the permanent magnet can be achieved. On the other hand, the shaft or an iron core can transport flux densities of 2 T or have a saturation flux density of 2 T and can be designed for flow densities of 1.3 to 1.6 T. Therefore, the pole face of the permanent magnet can be up to about twice as large as the cross section of the shaft. When a ferrite magnet is used as a permanent magnet, its cross-sectional area may be up to a factor of 10 because of low remanence of the ferrite material 3 be enlarged. Thus, a permanent magnet can be easily combined with common shaft geometries, without affecting the assembly and / or operation of an electromagnetic drive according to the invention ausgestaltetem coil core.

Der Permanentmagnet kann zwischen Polschuh und Spulenkern angeordnet sein. Somit kann der Polschuh den Permanentmagneten vor äußeren Einwirkungen, wie beim Anziehen eines Relais wirkenden Aufschlagkräften des Ankers, schützen.The permanent magnet can be arranged between the pole piece and the coil core. Thus, the pole piece can protect the permanent magnet from external influences, such as when acting on a relay acting impact forces of the armature.

Bei einem elektromagnetischen Antrieb kann die erfindungsgemäße Lösung dadurch weiter verbessert werden, dass der Schaft am Spulenkörper fixiert ist. Somit kann der Schaft auf den Spulenkern einwirkende Kräfte aufnehmen und zur mechanischen Befestigung des Spulenkerns dienen. Dadurch können der Permanentmagnet und/oder der Polschuh weitestgehend von Krafteinwirkungen, insbesondere quer zur Längsachse, freigehalten werden und müssen keine Funktion zur Befestigung des Spulenkernes erfüllen. Der Spulenkern kann in anderen Worten im Wesentlichen über den Schaft gehalten sein, was die Bereitstellung eines erfindungsgemäßen Spulenkerns bzw. elektrischen Antriebs als Bausatz, insbesondere in Verbindung mit auch in monostabilen Relais einsetzbaren Spulen vereinfacht.In the case of an electromagnetic drive, the solution according to the invention can be further improved by fixing the shaft to the bobbin. Thus, the shaft can receive forces acting on the spool core and serve for mechanical attachment of the spool core. As a result, the permanent magnet and / or the pole piece can largely be kept free from force effects, in particular transversely to the longitudinal axis, and do not have to fulfill a function for fastening the coil core. In other words, the coil core can essentially be held over the shaft, which simplifies the provision of a coil core or electric drive according to the invention as a kit, in particular in connection with coils which can also be used in monostable relays.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich die erfindungsgemäße Lösung dadurch weiter verbessern, dass der Spulenkern im Spulenkörper mit Hilfe einer Lehre justiert wird, deren im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Spulenkerns gemessene Dicke einer Dicke des Permanentmagneten zuzüglich/oder einer Dicke eines am Permanentmagneten anzubringenden Polschuhs entspricht. Die Dicke des Permanentmagneten und/oder des Polschuhs kann im Wesentlichen parallel zur Längsachse gemessen sein.In a method according to the invention, the solution according to the invention can be further improved by adjusting the coil core in the coil body with the aid of a gauge whose thickness, measured parallel to a longitudinal axis of the coil core, of a thickness of the permanent magnet plus / or a thickness of a pole piece to be attached to the permanent magnet equivalent. The thickness of the permanent magnet and / or the pole piece may be measured substantially parallel to the longitudinal axis.

Beispielsweise kann der Schaft bzw. Spulenkern am Joch eingepresst oder angeschweißt sein, ohne damit verbundene Toleranzen, die sich auf die Länge des Spulenkerns bzw. Schafts auswirken, wie bisher im Stand der Technik üblich, durch Korrektur der Schaftlänge ausgleichen zu müssen. So werden gemäß dem Stand der Technik Schaftüberlängen beispielsweise durch mechanische Stauchung des Schafts kompensiert, wozu nach seiner Montage impulsartig auf den Schaft eingewirkt wird. Insbesondere die Verwendung des Polschuhs kann ermöglichen, die am ankerseitigen Schaftende einzukalkulierende Toleranzen zu verringern, wie oben beschrieben. Wenn beispielsweise Schaft, Permanentmagnet und Polschuh miteinander verklebt werden, können Fertigungstoleranzen trotz Aufbringung des Klebstoffs auf die jeweiligen Polflächen eingehalten werden, weil dieser in Poren und/oder Spalten der Materialien eindringen kann und die sich gegenüberliegenden Polflächen somit ohne wesentliche Längenänderung des gesamten Spulenkerns zusammengefügt werden können.For example, the shaft or coil core can be pressed or welded to the yoke, without having to tolerate tolerances which have an effect on the length of the coil core or shaft, as has hitherto been customary in the prior art, by compensating for the shaft length. Thus, according to the prior art, shank excess lengths are compensated, for example, by mechanical compression of the shank, for which purpose, after its assembly, it is impulsively acted on the shank. In particular, the use of the pole piece can make it possible to reduce the tolerances to be calculated on the armature-side shaft end, as described above. For example, if the shaft, permanent magnet and pole piece are glued together, manufacturing tolerances despite application of the adhesive can be maintained on the respective pole faces, because this can penetrate into pores and / or gaps of the materials and thus the opposite pole faces are assembled without significant change in length of the entire spool core can.

Durch die Verwendung der Lehre kann der Spulenkern auf einer Arbeitsstraße bzw. in einem Montageschritt mit dem Spulenkörper zusammengeführt werden, die bzw. der auch für monostabile Relais vorgesehen sein kann. Ein Spulenkern monostabiler Relais kann im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen, wie ein erfindungsgemäßer Spulenkern, bei dem zuzüglich zur Länge des Schaftes und, wo vorhanden, des Kragens, die Dicke des Permanentmagneten und/oder die Dicke des Polschuhs bei der Justage und Bemessung des Bauraums zu berücksichtigen sind bzw. ist.By using the gauge, the spool core can be brought together on a working line or in an assembly step with the bobbin, which can also be provided for monostable relay. A coil core of monostable relays can have substantially the same length as a coil core according to the invention, in which, in addition to the length of the shaft and, where present, the collar, the thickness of the permanent magnet and / or the thickness of the pole piece in the adjustment and dimensioning of the installation space are to be considered or is.

Die obigen Ausführungen zu erfindungsgemäßen Spulenkernen und elektromagnetischen Anführungen begründen einzeln und in Kombination jeweils Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines elektromagnetischen Antriebs. Ein Fachmann wird also erkennen, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Antriebs die Wege zur Implementierung oben genannter Vorrichtungsmerkmale eines erfindungsgemäßen Spulenkerns und/oder eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Antriebs jeweils in Form von Verfahrensschritten im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens verstanden bzw. umformuliert werden können.The above statements on coil cores and electromagnetic leads according to the invention justify, individually and in combination, respective method steps of a method according to the invention for producing an electromagnetic drive. A person skilled in the art will therefore recognize that in a method according to the invention for producing an electromagnetic drive, the ways of implementing the abovementioned device features of a coil core according to the invention and / or of an electromagnetic drive according to the invention can each be understood or reformulated in the form of method steps in the context of a method according to the invention.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand einer Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. In der Beschreibung der Ausführungsform sind der Einfachheit halber gleiche Merkmale und Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following the invention with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings is explained in more detail by way of example. In the description of the embodiment, the same features and elements are provided with the same reference numerals for the sake of simplicity.

Es zeigen:

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines monostabilen Relais, das erfindungsgemäß in ein bistabiles Relais umwandelbar ist;
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen bistabilen Relais;
3 zeigt eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Bausatzes für ein monostabiles und ein bistabiles Relais;
4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen bistabilen Relais in einem Vormontagezustand; und
5 verdeutlicht einen Verfahrensschritt zur Montage eines erfindungsgemäß eingesetzten Permanentmagneten und eines erfindungsgemäß eingesetzten Polschuhs.

Show it:

1 shows a schematic cross-sectional view of a monostable relay, which is according to the invention convertible into a bistable relay;
2 shows a schematic cross-sectional view of a bistable relay according to the invention;
3 shows a schematic perspective exploded view of a kit according to the invention for a monostable and a bistable relay;
4 shows a schematic cross-sectional view of a bistable relay according to the invention in a pre-assembly state; and
5 illustrates a method step for mounting a permanent magnet used according to the invention and a pole piece used in the invention.

1 zeigt ein monostabiles Relais 100, das erfindungsgemäß einfach in ein bistabiles Relais 1 umgewandelt werden kann, in einer schematischen Querschnittsansicht entlang einer Längsachse L₁₀₂ eines elektromagnetischen Antriebs 102 des monostabilen Relais 100. Der elektromagnetische Antrieb 102 umfasst einen Spulenkern 103, eine Spule 104, ein Joch 105 und einen Anker 106. Des Weiteren umfasst das monostabile Relais 100 eine Schaltkontaktanordnung 107 und eine Tragstruktur 108 in Form eines Gehäuses. 1 shows a monostable relay 100 , which according to the invention easily in a bistable relay 1 can be converted, in a schematic cross-sectional view along a longitudinal axis L ₁₀₂ an electromagnetic drive 102 the monostable relay 100 , The electromagnetic drive 102 includes a spool core 103 , a coil 104 a yoke 105 and an anchor 106 , Furthermore, this includes the monostable relay 100 a switch contact arrangement 107 and a support structure 108 in the form of a housing.

Der elektromagnetische Antrieb 102 ist im in 1 gezeigten Endmontagezustand E des monostabilen Relais 100 in der Tragstruktur 108 befestigt aufgenommen. Der elektromagnetische Antrieb 102 kann getrennt von der Tragstruktur 108 in einem Vormontagezustand P, der hier noch nicht gezeigt ist, bereits zusammengesetzt und anschließend mit der Tragstruktur 108 zusammengeführt bzw. in diese eingebaut werden, um das monostabile Relais 100 in den Endmontagezustand E zu überführen.The electromagnetic drive 102 is in the 1 shown final assembly state E of the monostable relay 100 in the supporting structure 108 attached recorded. The electromagnetic drive 102 can be separated from the support structure 108 in a preassembly state P, which is not shown here, already assembled and then with the support structure 108 merged or built into this to the monostable relay 100 in the final assembly state E to transfer.

Der Spulenkern 103 kann aus einem den jeweiligen Anforderungen entsprechenden ferromagnetischen Material geformt sein und umfasst einen Schaft 130, der ein jochseitiges Ende 131 und ein ankerseitiges Ende 132 aufweist. Das jochseitige Ende 131 kann mit dem Joch 105 verpresst und/oder verschweißt sein. Das ankerseitige Ende 132 kann mit einem Kragen 133 versehen sein. Der Schaft 130 kann in der Spule 104 befestigt sein bzw. mit dieser form- und/oder kraftschlüssig zusammenwirken.The coil core 103 can be formed from a ferromagnetic material according to the respective requirements and comprises a shaft 130 , the yo-yo end 131 and an anchor end 132 having. The yoke-side end 131 can with the yoke 105 be pressed and / or welded. The anchor end 132 can with a collar 133 be provided. The shaft 130 can in the coil 104 be attached or cooperate with this positive and / or non-positive.

Die Spule 104 besitzt einen Spulenkörper 140, an dem eine Kernaufnahme 141 ausgeformt ist, die zumindest den Schaft 130 des Spulenkerns 103 aufnimmt. Zwischen zwei Flanschen 142a und 142b des Spulenkörpers 140 ist induktives Spulenmaterial 143 angeordnet, das beispielsweise in Form von Kupferdraht außenumfangsseitig um die Kernaufnahme 141 herumgewickelt sein kann.The sink 104 has a bobbin 140 at which a core recording 141 is formed, at least the shaft 130 of the spool core 103 receives. Between two flanges 142a and 142b of the bobbin 140 is inductive coil material 143 arranged, for example in the form of copper wire on the outer circumference around the core receptacle 141 can be wrapped around.

Das Joch 105 besitzt einen hinteren Jochabschnitt 150, der magnetisch leitend mit dem jochseitigen Ende 131 des Schaftes 130 verbunden ist. Der hintere Jochabschnitt 150 erstreckt sich quer zur Längsachse L₁₀₂ des Antriebs 102 radial nach außen und ist mit einem mittleren Jochabschnitt 151 verbunden, der sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse L₁₀₂ des Antriebs 102 verlaufend bis zum Anker 106 erstreckt.The yoke 105 has a rear yoke section 150 which is magnetically conductive with the yoke-side end 131 of the shaft 130 connected is. The rear yoke section 150 extends transversely to the longitudinal axis L ₁₀₂ of the drive 102 radially outward and is with a central yoke section 151 connected, which is substantially parallel to the longitudinal axis L ₁₀₂ of the drive 102 running to the anchor 106 extends.

Der Anker 106 kann als Klappanker ausgestaltet und dazu mit seinem Betätigungsabschnitt 160 über ein Scharnier 161 bzw. beispielsweise eine Federlocke beweglich mit dem mittleren Jochabschnitt 151 verbunden sein. An seinem kontaktseitigen Ankerende 162 ist der Anker 106 bewegungsübertragend mit der Schaltkontaktanordnung 107 verbunden.The anchor 106 can be designed as a hinged armature and with its operating section 160 about a hinge 161 or, for example, a Federlocke movable with the central yoke section 151 be connected. At its contact-side anchor end 162 is the anchor 106 motion transmitting with the switch contact arrangement 107 connected.

Die Schaltkontaktanordnung 107 umfasst einen Schaltkontakt 170, einen Gegenkontakt 171 und einen weiteren Gegenkontakt 172. Der Schaltkontakt 170 ist am kontaktseitigen Ankerende 162 befestigt und durch Bewegung des Ankers 106 von der Offenstellung O in die Schließstellung C überführbar. In der nicht gezeigten Schließstellung C ist das Spulenmaterial 143 unter eine elektrische Steuerspannung gesetzt und somit die Spule 104 erregt. Bei Erregung induziert die Spule 104 ein Magnetfeld in den Spulenkern 103, dass sich über das ankerseitige Schaftende 132 einerseits sowie das Joch 105 andererseits in den Anker 106 fortsetzt und dazu bestrebt ist, den Betätigungsabschnitt 160 des Ankers 106 in Richtung des ankerseitigen Schaftendes 132 zu ziehen und mit diesem in Kontakt zu bringen. Sobald der Betätigungsabschnitt 160 in Kontakt mit dem ankerseitigen Schaftende 132 steht, bilden Spulenkern 103, Joch 105 und Anker 106 einen Magnetkreis, in dem ein magnetischer Rückschluss eine auf den Anker 106 wirkende Haltekraft ausübt, die den Schaltkontakt 170 elektrisch leitend in Kontakt mit dem Gegenkontakt 171 hält.The switch contact arrangement 107 includes a switching contact 170 , a counter contact 171 and another mating contact 172 , The switching contact 170 is at the contact end anchor 162 attached and by movement of the anchor 106 from the open position O in the closed position C can be transferred. In the closed position C, not shown, the coil material 143 placed under an electrical control voltage and thus the coil 104 excited. Upon excitation, the coil induces 104 a magnetic field in the coil core 103 in that over the armature end of the shaft 132 on the one hand and the yoke 105 on the other hand, in the anchor 106 continues and endeavors to the operating section 160 of the anchor 106 in the direction of the armature end of the shaft 132 to draw and to bring into contact with this. Once the operating section 160 in contact with the armature end of the shaft 132 stands, form spool core 103 , Yoke 105 and anchor 106 a magnetic circuit in which a magnetic inference one on the armature 106 acting holding force exerts the switching contact 170 electrically conductive in contact with the mating contact 171 holds.

Bei Wegfallen der Steuerspannung kann ein Rückstellmechanismus 109, beispielsweise in Form einer Rückstellfeder, die eine um das Scharnier 161 wirkende Rückstellkraft auf den Anker 106 ausübt, den Betätigungsabschnitt 160 samt daran befestigtem Schaltkontakt 170 in die in 1 gezeigte Offenstellung O zurück bewegen, in welcher der Betätigungsabschnitt 160 vom ankerseitigen Schaftende 132 und somit der Schaltkontakt 170 vom Gegenkontakt 171 beabstandet ist. In der Offenstellung O kann der Schaltkontakt 170 an einen weiteren Gegenkontakt 172 anliegen, wodurch ein Bewegungsspiel des Ankers 106 zwischen ankerseitigem Schaftende 132 sowie Gegenkontakt 171 auf der einen Seite und durch den weiteren Gegenkontakt 172 auf der anderen Seite beidseitig begrenzt sein kann.When the control voltage is removed, a reset mechanism can be used 109 , for example in the form of a return spring, the one around the hinge 161 acting restoring force on the anchor 106 exercises, the operating section 160 complete with attached switch contact 170 in the in 1 shown open position O move back, in which the operating section 160 from the anchor end of the shaft 132 and thus the switching contact 170 from the mating contact 171 is spaced. In the open position O, the switching contact 170 to another mating contact 172 abut, creating a movement of the anchor 106 between the anchor end of the shaft 132 as well as mating contact 171 on the one hand and through the other mating contact 172 on the other side may be bounded on both sides.

2 zeigt ein erfindungsgemäßes bistabiles Relais 1 in einer schematischen Querschnittsansicht entlang einer Längsachse L₂ eines elektromagnetischen Antriebs 2 des bistabilen Relais 1. Analog zum in 1 gezeigten monostabilen Relais 100 umfasst der elektromagnetische Antrieb 2 einen Spulenkern 3, eine Spule 4, ein Joch 5 und einen Anker 6. Des Weiteren umfasst das bistabile Relais 1 analog zum monostabilen Relais 100 eine Schaltkontaktanordnung 7, eine Tragstruktur 8 in Form eines Gehäuses und einen Rückstellmechanismus 9. 2 shows a bistable relay according to the invention 1 in a schematic cross-sectional view along a longitudinal axis L ₂ an electromagnetic drive 2 of the bistable relay 1 , Analogous to in 1 shown monostable relay 100 includes the electromagnetic drive 2 a coil core 3 , a coil 4 a yoke 5 and an anchor 6 , Furthermore, the bistable relay includes 1 analogous to the monostable relay 100 a switch contact arrangement 7 , a supporting structure 8th in the form of a housing and a return mechanism 9 ,

Im in 2 gezeigten Endmontagezustand E des bistabilen Relais 1 ist der elektromagnetische Antrieb 2 in der Tragstruktur 8 befestigt aufgenommen. Der elektrische Antrieb 2 kann getrennt von der Tragstruktur 8 an einem Vormontagezustand P, der hier noch nicht gezeigt ist, bereits zusammengesetzt und anschließend mit der Tragstruktur 8 zusammengeführt bzw. in diese eingebaut werden, um das bistabile Relais 1 in den Endmontagezustand E zu überführen.Im in 2 shown final assembly state E of the bistable relay 1 is the electromagnetic drive 2 in the supporting structure 8th attached recorded. The electric drive 2 can be separated from the support structure 8th at a Vormontagezustand P, which is not shown here, already assembled and then with the support structure 8th be merged or built into this to the bistable relay 1 in the final assembly state E to transfer.

Der Spulenkern 3 kann aus einem den jeweiligen Anforderungen entsprechenden ferromagnetischen Material geformt sein und umfasst einen Schaft 30, der ein jochseitiges Ende 31 und ein ankerseitiges Ende 32 aufweist. Das jochseitige Ende 31 kann mit dem Joch 5 verpresst und/oder verschweißt sein. Das ankerseitige Ende 32 kann mit einem Kragen 33 versehen sein. Der Schaft 30 kann in der Spule 4 befestigt sein bzw. mit dieser form- und/oder kraftschlüssig zusammenwirken.The coil core 3 can be formed from a ferromagnetic material according to the respective requirements and comprises a shaft 30 , the yo-yo end 31 and an anchor end 32 having. The yoke-side end 31 can with the yoke 5 be pressed and / or welded. The anchor end 32 can with a collar 33 be provided. The shaft 30 can in the coil 4 be attached or cooperate with this positive and / or non-positive.

Die Spule 4 besitzt einen Spulenkörper 40, in dem eine Kernaufnahme 41 ausgeformt ist, die zumindest den Schaft 30 des Spulenkerns 3 aufnimmt. Zwischen zwei Flanschen 42a und 42b des Spulenkörpers 40 ist induktives Spulenmaterial 34 angeordnet, das beispielsweise in Form von Kupferdraht außenumfangsseitig um die Kernaufnahme 41 herumgewickelt sein kann.The sink 4 has a bobbin 40 in which a core recording 41 is formed, at least the shaft 30 of the spool core 3 receives. Between two flanges 42a and 42b of the bobbin 40 is inductive coil material 34 arranged, for example in the form of copper wire on the outer circumference around the core receptacle 41 can be wrapped around.

Das Joch 5 besitzt einen hinteren Jochabschnitt 50, der magnetisch leitend mit dem jochseitigen Ende 31 des Schaftes 30 verbunden ist. Der hintere Jochabschnitt 50 erstreckt sich quer zur Längsachse L₂ des Antriebs 2 radial nach außen und ist mit einem mittleren Jochabschnitt 51 verbunden, der sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse L₂ des Antriebs 2 verlaufend bis zum Anker 6 erstreckt.The yoke 5 has a rear yoke section 50 which is magnetically conductive with the yoke-side end 31 of the shaft 30 connected is. The rear yoke section 50 extends transversely to the longitudinal axis L ₂ of the drive 2 radially outward and is with a central yoke section 51 connected, which is substantially parallel to the longitudinal axis L ₂ of the drive 2 running to the anchor 6 extends.

Der Anker 6 kann als Klappanker ausgestaltet und dazu mit einem Betätigungsabschnitt 60 über ein Scharnier 61 beweglich mit dem mittleren Jochabschnitt 51 verbunden sein. Das Scharnier 61 kann als Federlocke ausgestaltet sein, die einen Drehpunkt für den Anker 6 vorgeben kann. Mit anderen Worten kann ein beliebig ausgestaltetes Ankerlager das Scharnier 61 bilden. An seinem kontaktseitigen Ankerende 62 ist der Anker 6 bewegungsübertragend mit der Schaltkontaktanordnung 7 verbunden.The anchor 6 can be designed as a hinged armature and with an operating section 60 about a hinge 61 movable with the middle yoke section 51 be connected. The hinge 61 can be configured as a spring lock, which is a pivot point for the anchor 6 pretend. In other words, an arbitrarily designed anchor bearing the hinge 61 form. At its contact-side anchor end 62 is the anchor 6 motion transmitting with the switch contact arrangement 7 connected.

Die Schaltkontaktanordnung 7 umfasst einen Schaltkontakt 70, einen Gegenkontakt 71 und einen weiteren Gegenkontakt 72. Der Schaltkontakt 70 ist am kontaktseitigen Ankerende 62 befestigt und durch Bewegung des Ankers 6 von der Offenstellung O in die Schließstellung C überführbar. In der nicht gezeigten Schließstellung C ist das Spulenmaterial 43 unter eine elektrische Steuerspannung gesetzt und somit die Spule 4 erregt. Bei Erregung induziert die Spule 4 ein Magnetfeld in den Spulenkern 3.The switch contact arrangement 7 includes a switching contact 70 , a counter contact 71 and another mating contact 72 , The switching contact 70 is at the contact end anchor 62 attached and by movement of the anchor 6 from the open position O in the closed position C transferable. In the closed position, not shown C is the coil material 43 placed under an electrical control voltage and thus the coil 4 excited. Upon excitation, the coil induces 4 a magnetic field in the coil core 3 ,

Am ankerseitigen Ende 32 des Spulenkerns 3 ist ein Permanentmagnet 10 angeordnet. An seiner vom ankerseitigen Ende 32 des Spulenkerns 3 weg weisenden Seite des Permanentmagneten 10 ist ein Polschuh 20 mit seiner magnetseitigen Kontaktfläche 21 befestigt. Eine ankerseitige Kontaktfläche 22 des Polschuhs 20 weist in Richtung des Betätigungsabschnittes 16 des Ankers 6. Die Summe einer im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse L₃ des Spulenkerns 3 gemessenen Länge l₃ des Spulenkerns 3 zuzüglich einer Dicke I₁₀ bzw. parallel zur Längsachse l₃ des Spulenkerns gemessenen Länge des Permanentmagneten 10 sowie einer Dicke I₂₀ bzw. im Wesentlichen parallel zur Längsachse L₃ des Spulenkerns 3 gemessenen Länge des Polschuhs 20 ist im Wesentlichen gleich einer im Wesentlichen parallel zur Längsachse L₁₀₃ des Spulenkerns 103 des monostabilen Relais 100 gemessenen Länge l₁₀₃ des Spulenkerns 103 für das monostabile Relais 100 (siehe 1).At the anchor end 32 of the spool core 3 is a permanent magnet 10 arranged. At its from the anchor end 32 of the spool core 3 away-facing side of the permanent magnet 10 is a pole piece 20 with its magnet-side contact surface 21 attached. An anchor-side contact surface 22 of the pole piece 20 points in the direction of the operating section 16 of the anchor 6 , The sum of a substantially parallel to a longitudinal axis L ₃ of the spool core 3 measured length l ₃ of the spool core 3 plus a thickness I ₁₀ or parallel to the longitudinal axis l ₃ of the spool core measured length of the permanent magnet 10 as well as a thickness I ₂₀ or substantially parallel to the longitudinal axis L ₃ of the spool core 3 measured length of the pole piece 20 is substantially equal to one substantially parallel to the longitudinal axis L ₁₀₃ of the spool core 103 the monostable relay 100 measured length ₁₀₃ of the spool core 103 for the monostable relay 100 (please refer 1 ).

Das beim Anlegen der Steuerspannung von der Spule 4 in den Spulenkern 3 induzierte Magnetfeld setzt sich über das ankerseitige Schaftende 32 des Spulenkerns 3 des bistabilen Relais 1 über den Permanentmagneten 10 und den Polschuh 20 einerseits sowie das Joch 5 andererseits in den Anker 6 fort und ist dazu bestrebt, den Betätigungsabschnitt 60 des Ankers 6 in Richtung der ankerseitigen Kontaktfläche 22 des Polschuhs 20 zu ziehen bis der Anker 6 in der Schließstellung C mit der ankerseitigen Kontaktfläche 22 in Kontakt steht. In der Schließstellung C bilden Spulenkern 3, Permanentmagnet 10, Polschuh 20, Joch 5 und Anker 6 einen Magnetkreis, in dem ein magnetischer Rückschluss eine auf den Anker 6 wirkende Haltekraft ausübt, die den Schaltkontakt 70 elektrisch leitend in Kontakt mit dem Gegenkontakt 71 hält.That when applying the control voltage from the coil 4 in the coil core 3 Induced magnetic field settles over the armature end of the shaft 32 of the spool core 3 of the bistable relay 1 over the permanent magnet 10 and the pole piece 20 on the one hand and the yoke 5 on the other hand, in the anchor 6 and is anxious to the operating section 60 of the anchor 6 in the direction of the armature-side contact surface 22 of the pole piece 20 to pull up the anchor 6 in the closed position C with the armature-side contact surface 22 in contact. In the closed position C form coil core 3 , Permanent magnet 10 , Polschuh 20 , Yoke 5 and anchor 6 a magnetic circuit in which a magnetic inference one on the armature 6 acting holding force exerts the switching contact 70 electrically conductive in contact with the mating contact 71 holds.

Der Permanentmagnet 10 wirkt ein ausreichend starkes Permanentmagnetfeld aus, dessen permanente Haltekraft den Anker 6 auch nach Wegfallen der Steuerspannung der Schließstellung C hält. Eine um das Scharnier 61 auf den Anker 6 wirkende und vom Rückstellmechanismus 9 erzeugte Rückstellkraft reicht nicht aus, um dessen Betätigungsabschnitt 60 samt daran befestigtem Schaltkontakt 70 in die in 1 gezeigte Offenstellung O zurückzubewegen, in welcher der Betätigungsabschnitt 60 von der ankerseitigen Kontaktfläche 22 und somit der Schaltkontakt 70 vom Gegenkontakt 71 beabstandet ist.The permanent magnet 10 acts a sufficiently strong permanent magnetic field whose permanent holding force the anchor 6 also stops after the control voltage of the closed position C stops. One around the hinge 61 on the anchor 6 acting and by the return mechanism 9 generated restoring force is insufficient to its operating portion 60 complete with attached switch contact 70 in the in 1 shown open position O to move back, in which the operating section 60 of the anchor-side contact surface 22 and thus the switching contact 70 from the mating contact 71 is spaced.

Um den Anker 6 samt daran befestigtem Schaltkontakt 70 zurück in die Offenstellung O zu bewegen, ist eine an die Spule 4 angelegte Umsteuerspannung mit zur Steuerspannung umgekehrtem elektrischen Potential sowie umgekehrter Stromflussrichtung erforderlich, die ein entgegengesetztes Magnetfeld erzeugt, das entgegengesetzt zum durch die Spule 4 und/oder den Permanentmagneten 10 in den Kern 3 induzierten Haltemagnetfeld wirkt. Das vom Permanentmagneten 10 erzeugte auf den Anker 6 wirkende Haltemagnetfeld wird durch den vom Spulenstrom erzeugten entgegengesetzt gerichteten Magnetfluss überlagert. Ist die vom resultierenden Magnetfluss auf den Anker 6 wirkende Haltekraft geringer als die Summe der Kräfte des Rückstellmechanismus 9 bzw. dessen Rückstellkraft und Gegenkontaktkraft am Kontaktabschnitt 92, so bewegt sich der Anker 9 in die Offenstellung O.To the anchor 6 complete with attached switch contact 70 back to the open position O to move one is to the coil 4 applied Umsteuerspannung reversed to the control voltage electrical potential and reverse current flow direction, which generates an opposite magnetic field, the opposite to the coil through 4 and / or the permanent magnet 10 in the core 3 induced holding magnetic field acts. That of the permanent magnet 10 generated on the anchor 6 acting holding magnetic field is superimposed by the oppositely directed magnetic flux generated by the coil current. Is that of the resulting magnetic flux on the armature 6 acting holding force less than the sum of the forces of the return mechanism 9 or its restoring force and countercontact force on the contact portion 92 That's how the anchor moves 9 in the open position O ,

Mit dem entgegengesetzten Magnetfeld ist der Permanentmagnetkraft des Permanentmagneten 10 also insoweit entgegenzuwirken, dass die Rückstellkraft des Rückstellmechanismus 9 die verbleibende Haltemagnetkraft übersteigt, wonach sich der Anker 6 zurück in die in 2 gezeigte Offenstellung O bewegen kann. In der Offenstellung O kann der Schaltkontakt 70 an weiteren Gegenkontakten 72 anliegen, wodurch analog zum monostabilen Relais 100 ein Bewegungsspiel des Ankers 6 zwischen ankerseitiger Kontaktfläche 22 sowie Gegenkontakt 71 auf der einen Seite und durch den weiteren Gegenkontakt 72 auf der anderen Seite beidseitig begrenzt sein kann.With the opposite magnetic field is the permanent magnet force of the permanent magnet 10 So to counteract so far that the restoring force of the return mechanism 9 exceeds the remaining holding magnetic force, after which the armature 6 back to the in 2 shown open position O can move. In the open position O can the switching contact 70 on further mating contacts 72 abutment, which analogous to the monostable relay 100 a movement of the anchor 6 between anchor-side contact surface 22 as well as mating contact 71 on the one hand and through the other mating contact 72 on the other side may be bounded on both sides.

3 zeigt das bistabile Relais 1 und das monostabile Relais 100 bzw. einen Bausatz 101 für das bistabile Relais 1 und/oder das monostabile Relais 100 in einer schematischen perspektivischen Explosionsdarstellung in einem ersten Vormontagezustand P. Der Bausatz 101 kann den elektromagnetischen Antrieb 2, 102, die Spule 4, 104, das Joch 5, 105, den Anker 6, 106, die Schaltkontaktanordnung 7, 107, die Tragstruktur 8, 108 und den Rückstellmechanismus 9, 109 umfassen, die jeweils sowohl für den Aufbau des bistabilen Relais 1 als auch des monostabilen Relais 100 verwendet werden können. 3 shows the bistable relay 1 and the monostable relay 100 or a kit 101 for the bistable relay 1 and / or the monostable relay 100 in a schematic perspective exploded view in a first preassembly state P. The kit 101 can the electromagnetic drive 2 . 102 , the sink 4 . 104 , the yoke 5 . 105 , the anchor 6 . 106 , the switch contact arrangement 7 . 107 , the supporting structure 8th . 108 and the return mechanism 9 . 109 include, respectively, both for the construction of the bistable relay 1 as well as the monostable relay 100 can be used.

Die Spule 4, 104 kann im ersten Vormontagezustand P bereits mit der Tragstruktur 8, 108 verbunden bzw. von dieser gehalten sein. Die Tragstruktur 108 kann einen ersten elektrischen Anschluss 81, 181, einen zweiten elektrischen Anschluss 82, 182 und/oder einen dritten elektrischen Anschluss 83, 183 oder auch mehr elektrische Anschlüsse beinhalten bzw. tragen, die elektrisch leitend mit der Spule 4, 104 und/oder der Kontaktanordnung 7, 107 verbunden sein können. Das Joch 5, 105 kann in der in 3 gezeigten Ausrichtung von oben mit der Tragstruktur zusammengeführt werden. Der Anker 6, 106 kann mit Hilfe eines Befestigungsabschnittes 91, 191 der Rückstelleinrichtung 9, 109 mit deren Jochabschnitt 51, 151 befestigt werden und das Scharnier 61, 161 sowie einen Kontaktabschnitt 92, 192 ausbilden, der den Schaltkontakt 70, 170 tragen oder an dem der Schaltkontakt 70, 170 ausgeformt sein kann.The sink 4 . 104 can in the first pre-assembly state P already with the support structure 8th . 108 be connected or held by this. The supporting structure 108 can be a first electrical connection 81 . 181 , a second electrical connection 82 . 182 and / or a third electrical connection 83 . 183 or include more electrical connections, which are electrically conductive with the coil 4 . 104 and / or the contact arrangement 7 . 107 can be connected. The yoke 5 . 105 can in the in 3 shown alignment are merged from above with the support structure. The anchor 6 . 106 can with the help of a fixing section 91 . 191 the return device 9 . 109 with its yoke section 51 . 151 be attached and the hinge 61 . 161 and a contact section 92 . 192 train, the switching contact 70 . 170 wear or on which the switching contact 70 . 170 can be formed.

Der Spulenkern 3 für das bistabile Relais 1 und der Spulenkern 103 für das monostabile Relais 100 sind jeweils so ausgestaltet, dass sie in einer Einführrichtung I in die Kernaufnahme 41, 141 eingeführt werden können. Nach dem Einführen kann das jochseitige Schaftende 31, 131 jeweils mit dem hinteren Jochabschnitt 50, 150 verbunden werden, der dazu ein Montageelement 52, 152 beispielsweise in Form einer Durchgangsbohrung aufweisen kann. Der Schaft 30 des Spulenkerns 3 für das bistabile Relais 1 bzw. der Schaft 130 des Spulenkerns 103 für das monostabile Relais 100 können jeweils in das Montageelement 52, 152 eingeführt und beispielsweise mit dem hinteren Jochabschnitt 50, 150 verpresst werden und/oder über das Montageelement 52, 152 mit dem hinteren Jochabschnitt 50, 150 verschweißt bzw. anderweitig stoff-, form- und/oder kraftschlüssig verbunden werden.The coil core 3 for the bistable relay 1 and the coil core 103 for the monostable relay 100 are each designed so that they are in an insertion direction I in the core recording 41 . 141 can be introduced. After insertion, the yoke-side shank end 31 . 131 each with the rear yoke section 50 . 150 be connected to it a mounting element 52 . 152 For example, in the form of a through hole may have. The shaft 30 of the spool core 3 for the bistable relay 1 or the shaft 130 of the spool core 103 for the monostable relay 100 can each be in the mounting element 52 . 152 introduced and for example with the rear yoke section 50 . 150 be pressed and / or over the mounting element 52 . 152 with the rear yoke section 50 . 150 welded or otherwise material, form and / or non-positively connected.

Nach dem Einsetzen des Spulenkerns 3 für das bistabile Relais 1 kann der Permanentmagnet 10 mit seiner Kernseite 11 am ankerseitigen Ende 32 des Schaftes 30 befestigt werden, beispielsweise durch Kleben. Danach kann der Polschuh 20 an einer Ankerseite 12 des Permanentmagneten 10 befestigt werden, beispielsweise ebenfalls durch Kleben. Alternativ können zuerst Permanentmagnet 10 und Polschuh 20 miteinander verbunden und anschließend am Spulenkern 3 für das bistabile Relais 1 angebracht werden.After inserting the spool core 3 for the bistable relay 1 can the permanent magnet 10 with its core page 11 at the anchor end 32 of the shaft 30 be attached, for example by gluing. After that, the pole piece 20 on an anchor side 12 of the permanent magnet 10 be attached, for example, also by gluing. Alternatively, first permanent magnet 10 and pole piece 20 connected together and then on the bobbin core 3 for the bistable relay 1 be attached.

4 zeigt das bistabile Relais 1 in einem zweiten Vormontagezustand Q in einer schematischen Querschnittsansicht entlang der Längsachse L₂ des elektromagnetischen Antriebes 2. Der Spulenkern 3 ist in Einführrichtung I in die Kernaufnahme 41 eingeschoben, bis sein jochseitiges Ende 31 ordnungsgemäß relativ zum Joch 5 positioniert ist und/oder in ordnungsgemäßem Kontakt mit dem hinteren Jochabschnitt 52 steht und/oder bis der Kragen 33 des Spulenkerns 3 in einer beispielsweise an der Tragstruktur 8 ausgeformten Kragenaufnahme 84 angeordnet ist und/oder an einem Anschlag anliegt, der beispielsweise vom vorderen Flansch 42a des Spulenkörpers 40 gebildet sein kann. Eine Permanentmagnetaufnahme 83 kann in Einführrichtung I vor der Kragenaufnahme 84 bzw. dem ankerseitigen Schaftende 32 ausgeformt sein, um den Permanentmagneten 10 aufzunehmen. Eine Polschuhaufnahme 86 kann in Einführrichtung I vor der Kragenaufnahme 84 und/oder der Permanentmagnetaufnahme 85 ausgeformt sein, um den Polschuh 20 für das bistabile Relais 1 oder den Kragen 133 des Spulenkerns 103 für das monostabile Relais 100 aufzunehmen. 4 shows the bistable relay 1 in a second pre-assembly state Q in a schematic cross-sectional view along the longitudinal axis L ₂ of the electromagnetic drive 2 , The coil core 3 is in insertion direction I in the core recording 41 pushed in until its yoke-side end 31 properly relative to the yoke 5 is positioned and / or in proper contact with the rear yoke section 52 stands and / or until the collar 33 of the spool core 3 in an example on the support structure 8th shaped collar 84 is arranged and / or rests against a stop, for example, from the front flange 42a of the bobbin 40 can be formed. A permanent magnet holder 83 can in insertion direction I in front of the collar 84 or the armature-side shaft end 32 be formed to the permanent magnet 10 take. A pole shoe holder 86 can in insertion direction I in front of the collar 84 and / or the permanent magnet holder 85 be shaped to the pole piece 20 for the bistable relay 1 or the collar 133 of the spool core 103 for the monostable relay 100 take.

5 zeigt den Polschuh 20 und den Permanentmagneten 10 sowohl einzeln als auch zusammengefügt in einem dritten Vormontagezustand R. Der Permanentmagnet 10 kann beispielsweise durch Verkleben oder andere geeignete Verbindungstechnologien mit der Ankerseite 12 an der magnetseitigen Kontaktfläche 21 befestigt werden, wodurch Permanentmagnet 10 und Polschuh 20 gemeinsam eine einfach zu handhabende Permanentmagneteinheit 1020 bilden, die in einem Arbeitsschritt über die Kernseite 11 mit dem ankerseitigen Schaftende 32 verbindbar ausgestaltet sein kann. 5 shows the pole piece 20 and the permanent magnet 10 both individually and assembled in a third pre-assembly state R , The permanent magnet 10 For example, by gluing or other suitable connection technologies with the anchor side 12 at the magnet-side contact surface 21 be attached, creating permanent magnet 10 and pole piece 20 together an easy-to-use permanent magnet unit 1020 form, in one step on the core side 11 with the anchor end of the shaft 32 can be configured connectable.

Ein quer zur Längsachse L₂ des Antriebs 2 gemessener Durchmesser d₁₀ des Permanentmagneten 10 kann größer sein als ein quer zur Längsachse L₂ des Antriebs 2 gemessener Durchmesser d₃₀ des Schaftes 30. Der Polschuh 20 kann einen Kragen 23 bzw. einen Absatz aufweisen, der dazu führen kann, dass ein quer zur Längsachse L₂ des Antriebs 2 gemessener Durchmesser d₂₀ des Polschuhs 20, ein quer zur Längsachse L₂ des Antriebs 2 gemessener Durchmesser d₂₁ der magnetseitigen Kontaktfläche 21 und/oder ein quer zur Längsachse L₂ des Antriebs 2 gemessener Durchmesser d₂₃ des Absatzes 23 größer ist bzw. sind als der Durchmesser d₁₀ des Permanentmagneten 10 und/oder ein quer zur Längsachse L₂ des Antriebs 2 gemessener Durchmesser d₂₂ der ankerseitigen Kontaktfläche 22. Der Durchmesser d₁₀ des Permanentmagneten 10 kann größer sein als der Durchmesser d₂₂ der ankerseitigen Kontaktfläche 22 des Polschuhs 20. Somit kann der Polschuh 20 als Magnetflusskonzentrator fungieren, über den die vom Permanentmagneten 10 und/oder Spulenkern 3 ausgehenden Magnetfeldlinien von der magnetseitigen Kontaktfläche 21 hin zur ankerseitigen Kontaktfläche 22 konzentriert werden, da sich der Polschuh 20 von seiner magnetseitigen Kontaktfläche 21 zur ankerseitigen Kontaktfläche 22 hin verjüngt.A transverse to the longitudinal axis L ₂ of the drive 2 measured diameter d ₁₀ of the permanent magnet 10 may be larger than one transverse to the longitudinal axis L ₂ of the drive 2 measured diameter ₃₀ of the shaft 30 , The pole piece 20 can a collar 23 or have a paragraph that can lead to a transverse to the longitudinal axis L ₂ of the drive 2 measured diameter d ₂₀ of the pole piece 20 , one transverse to the longitudinal axis L ₂ of the drive 2 measured diameter d ₂₁ the magnet-side contact surface 21 and / or a transverse to the longitudinal axis L ₂ of the drive 2 measured diameter d ₂₃ of the paragraph 23 is greater than the diameter d ₁₀ of the permanent magnet 10 and / or a transverse to the longitudinal axis L ₂ of the drive 2 measured diameter d ₂₂ the anchor-side contact surface 22 , The diameter d ₁₀ of the permanent magnet 10 can be larger than the diameter d ₂₂ the anchor-side contact surface 22 of the pole piece 20 , Thus, the pole piece 20 act as Magnetflußkonzentrator over which the permanent magnet 10 and / or spool core 3 outgoing magnetic field lines from the magnet-side contact surface 21 towards the anchor-side contact surface 22 Be concentrated as the pole piece 20 from its magnet-side contact surface 21 to the anchor-side contact surface 22 rejuvenated.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind Abweichungen von den oben beschriebenen Ausführungsformen möglich. So ist es von Vorteil, aber nicht zwingend erforderlich, dass der elektromagnetische Antrieb 2, die Spule 4, das Joch 5, der Anker 6, die Schaltkontaktanordnung 7, die Tragstruktur 8 und/oder der Rückstellmechanismus 9 so ausgeformt sind, dass sie sowohl den Spulenkern 3 für das bistabile Relais 1 als auch den Spulenkern 103 für das monostabile Relais 100 aufnehmen können. Es ist von Vorteil, jedoch nicht zwingend erforderlich, dass der Permanentmagnet 10 und Polschuh 20 wie hierin gezeigt außerhalb der Spule 4 angeordnet sind, vereinfacht jedoch die Montage des Permanentmagneten 10 sowie des Polschuhs 20 bzw. einer aus diesen beiden gebildeten Permanentmagneteinheit 1020, nachdem der Spulenkern 3 ordnungsgemäß in die Spule 4 eingeführt wurde. Das bistabile Relais 1 bzw. monostabile Relais 100 kann den jeweiligen Anforderungen gemäß mit einer Schaltkontaktanordnung 7 den jeweiligen Anforderungen gemäß diese betätigenden Anker 6 bzw. 106 ausgestaltet sein, um die gewünschten Schaltzustände zu realisieren und Ströme zu transportieren.Within the scope of the inventive concept, deviations from the embodiments described above are possible. So it is an advantage, but not mandatory, that the electromagnetic drive 2 , the sink 4 , the yoke 5 , the anchor 6 , the switch contact arrangement 7 , the supporting structure 8th and / or the return mechanism 9 are shaped so that they both the coil core 3 for the bistable relay 1 as well as the coil core 103 for the monostable relay 100 be able to record. It is an advantage, but not mandatory, that the permanent magnet 10 and pole piece 20 as shown herein outside the coil 4 are arranged, but simplifies the mounting of the permanent magnet 10 as well as the pole shoe 20 or a permanent magnet unit formed from these two 1020 after the spool core 3 properly in the coil 4 was introduced. The bistable relay 1 or monostable relays 100 can according to the requirements according to a switch contact arrangement 7 the respective requirements according to these actuated anchor 6 or. 106 be designed to realize the desired switching states and to transport currents.

Claims

Spool core (3) for an electromagnetic drive (2) of a relay (1), comprising a shaft (30) having a yoke-side end (31) for attachment to a magnetic yoke (5) of the drive (2) and an armature end ( 32) for placement on a movable armature (6) of the drive (2), the armature end (32) being provided with a permanent magnet (10) and a pole piece (20) attached to one of the armature end (32). path-facing side of the permanent magnet (10) is arranged, wherein the pole piece (20) tapers in the direction of its end facing away from the permanent magnet (10).

Spool core (3) after Claim 1 , characterized in that the armature-side end (32) is provided with a collar (33).

Spool core (3) after one of Claims 1 to 2 , characterized in that the permanent magnet (10) between the pole piece (20) and the armature-side end (32) is arranged.

Electromagnetic drive (2) for a relay (1), wherein a coil core (3) according to at least one of Claims 1 to 3 is provided.

Electromagnetic actuator (2) after Claim 4 , characterized in that the shaft (30) is fixed in the bobbin (40).

Method for producing an electromagnetic drive (2) for a relay (1), wherein a coil core (3) is inserted in a first step with its yoke-side end (31) in a bobbin (40), wherein in a further step, an armature-side End (32) of the spool core (30) provided with a permanent magnet (10) and arranged on a side facing away from the armature end (32) side of the permanent magnet (10) in the direction of the permanent magnet (10) facing away from the pole piece (20) becomes.