DE1075742B - Zugankerrelais mit in seiner Arbeitsstellung verriegelbarem Anker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Zuganker relais der Art, wie sie als »verklinkte« Relais bezeichnet werden. Hierbei kommt eine Klinkenanordnung zur Wirkung, wenn durch Erregen der Arbeitsspule des Relais der Anker in die erregte Stellung angezogen worden ist, um den Anker in dieser Stellung auch bei Enterregung der Arbeitsspule festzuhalten, bis die Klinkenanordnung unwirksam gemacht wird und der Anker die Möglichkeit hat, seine Ruhestellung wieder einzunehmen, ίο

Es ist bereits bei magnetischen Haftrelais mit zwei Stellungen bekannt, einen Dauermagneten zwischen den Kernen zweier getrennter Arbeitsspulen, die einem einzigen Anker zugeordnet sind, anzuordnen. Die Dauermagnete erzeugen einen magnetischen Fluß in dem magnetischen Kreis, der die Kerne und den Anker enthält, und um den Anker in die erregte Stellung anzuziehen, wird dieser magnetische Dauerfluß durch einen elektromagnetischen Fluß verstärkt, der durch die Erregung der Arbeitsspulen mit Strom der jeweils passenden Polarität erzeugt wird. Die Verkleinerung des Luftspalts zwischen dem Kern und dem Anker durch Anziehen des letzteren in die Arbeitsstellung macht es dem Dauermagneten möglich, den Anker bei nachfolgender Enterregung der Arbeitsspulen festzuhalten. Um die Rückkehr des Ankers in die Ruhestellung zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Arbeitsspulen mit Strom von entgegengesetzter Polarität zu erregen, um in dem magnetischen Kreis einen elektromagnetischen Fluß zu erzeugen, welcher dem magnetischen Fluß aus dem Dauermagneten entgegenwirkt, um hierdurch die Haltekraft auszuheben.

Grundsätzlich ist es bekannt, einem als Anzugskraft wirkenden Magnetfluß, der von einem Dauermagneten ausgeht, einen Magnetfluß entgegenwirken zu lassen, der durch Erregung eines Elektromagneten erzeugt wird, um die auf einen beweglichen Anker ausgeübte Anzugskraft aufzuheben. Zweck der Erfindung ist es hauptsächlich, dieses allgemeine Grundprinzip in vorteilhafter Weise bei einer besonderen Relaisbauart nutzbar zu machen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein vorgenanntes Zugankerrelais, bei dem ein erster magnetischer Kreis teilweise durch den Anker verläuft und einen die Arbeitsspule tragenden Kern durchfließt. Erfindungsgemäß ist ein zweiter magnetischer Kreis vorgesehen, der gleichfalls teilweise durch den Anker verläuft, dessen übriger Verlauf mindestens zum Teil von dem ersten magnetischen Kreis getrennt ist, und der einen Dauermagneten mit magnetischem Nebenschluß sowie einen Kern mit einer Auslösespule trägt, wobei der Dauermagnet nach Anziehen des Ankers auf Grund einer Erregung der Arbeitsspule denselben in dieser Stellung auch bei Enterregung der Arbeitsspule hält, Zugankerrelais

mit in seiner Arbeitsstellung

verriegelbarem Anker

Anmelder:

Westinghouse

Brake & Signal Company Limited,
London

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann,
Hamburg 1, Ballindamm 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien, vom 8. März 1956

David John Norton, London,
ist als Erfinder genannt worden

bis die Auslösespule erregt ist und dadurch das Loslassen des Ankers ermöglicht.

Bei einer Anordnung, bei welcher der Dauermagnet sich zwischen einem Paar im Abstand befindlicher Polstücke aus magnetisierbarem Material erstreckt, welche von einem weiteren Teil aus magnetisierbarem Material überbrückt sind, um den Nebenschluß für den Dauermagneten zu bilden, kann die Auslösespule entweder auf das zuletzt erwähnte Brückenglied oder als Einzelspule bzw. in Form zweier getrennter Spulen auf einem, der beiden bzw. auf beiden Polstücken angeordnet sein. Im ersteren Falle hat die erneute Verteilung des von der Erregung der Auslösespule herrührenden Flusses die Wirkung, den Dauermagneten zu verstärken; es kann daher keine Tendenz bestehen, ihn zu entmagnetisieren. Im letzteren Falle ist der Effekt der entgegengesetzte, aber durch Verwendung eines Dauermagneten mit einem hohen Widerstand gegen Entmagnetisierung und durch entsprechende Anpassung der Teile des magnetischen Kreises läßt sich eine Entmagnetisierung des Dauermagneten vermeiden.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt als Ansicht eine Ausführungsform einer Klinkenanordnung gemäß der Erfindung, wobei nur die die Arbeits- und Anbringungsweise der Klinken-

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anordnung betreffenden Teile des Klappankerrelais zwischen ihm und den Polstücken 21 so groß, daß die

dargestellt sind; Anzugskraft des Dauermagneten 22 nicht ausreicht,

Fig. 2 ist ein Grundriß von Fig. 1; um den Anker anzuheben. Wenn jedoch der Anker die

Fig. 3 zeigt schematisch die Ansicht einer anderen angezogene Stellung einnimmt, ist der Luftspalt so

Ausführungsform der Klinkenanordnung gemäß der 5 weit vermindert, daß der Fluß des Dauermagneten,

Erfindung; der nun durch den Anker hindurchgeht, ausreicht, ihn

Fig. 4 zeigt ebenfalls schematisch eine andere An- in dieser Stellung zu halten, auch wenn die Arbeitssicht von Fig. 3, von rechts her gesehen, und spule enterregt wird. Die Auslösespule ist so angepaßt,

Fig. 5 und 6 stellen in ähnlicher Weise wie die daß sie, wenn sie erregt wird, einen magnetischen Fluß

Fig. 3 und 4 eine abgewandelte Ausführungsform dar, io erzeugt, der den schon in dem Kernstück auf Grund

die so ausgebildet ist, daß der Anker sowohl in der des Dauermagneten vorhandenen Fluß verstärkt und

abgefallenen als auch in der angezogenen Stellung der, da das Kernstück sich in einem magnetischen

unter Einwirkung einer Haltekraft steht. Kreis befindet, parallel zu dem Kreis des Ankers ver-

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, trägt ein Jochstück 11 läuft, dem Fluß in dem Ankerkreis entgegenwirkt, und des Relaiskörpers die Arbeitsspule 12, die auf einen 15 zwar in einem solchen Ausmaß, daß der Anker in die Kern 13 gewickelt ist. An dem horizontalen Teil des Auslösestellung zurückkehren kann. Somit wird, wenn Jochstücks ist mittels eines Spaltlagerzapfens 14 ein die Arbeitsspule einmal erregt wird, um den Anker in Ankerträger 15 schwenkbar angebracht, an welchem die erregte Stellung anzuheben, der Anker »verein L-förmiger Anker 16 befestigt ist, der einen mit klinkt«, d. h. in dieser Stellung festgehalten, wenn die dem Kern 13 zusammenwirkenden Schenkel 16a und 20 Arbaitsspule anschließend enterregt wird, und zwar einen im wesentlichen parallel zu dem horizontal ver- so lange, bis die Auslösespule erregt wird. Es genügt laufenden Teil des Jochstücks und in einem Abstand bereits eine kurzfristige Erregung der Auslösespule, von diesem sich erstreckenden Schenkel 16 δ aufweist. um die Freigabe des Ankers zu ermöglichen. Zwecks Der Anker ist durch nicht näher dargestellte Einrich- Vermeidung einer Erregung der Auslösespule für läntungen mechanisch mit dem beweglichen Kontakt bzw. 25 gere Zeit als notwendig, kann sie über einen Vorkonden beweglichen Kontakten des Relais verbunden. Der takt des Relais gespeist werden.

Anker ist so gelagert, daß er im abgefallenen Zustand Es ist ersichtlich, daß in diesem Fall keine Tendenz die in der Zeichnung dargestellte Stellung einnimmt, dafür vorhanden ist, daß die Auslösespule den Dauerdie durch die Berührung eines einstellbaren Schrau- magneten entmagnetisiert. Vorzugsweise ist jedoch bensatzes 17 am Anker mit dem Jochstück 11 bestimmt 30 der Dauermagnet aus einem Material hergestellt, das wird. Mittels der nachstehend beschriebenen Klinken- einen praktisch konstanten Fluß bei veränderlicher anordnung kann der Anker auch in der angezogenen magnetomotorischer Kraft beibehält.
Stellung gehalten werden, die durch die Berührung des In der Zeichnung ist die Klinkenanordnung in der nach unten hängenden Schenkels 16 a mit dem Kern Anwendung auf ein Relais gezeigt, bei dem der Anker 13, auch wenn die Arbeitsspule enterregt ist, be- 35 durch die Schwerkraft in die Auslösestellung zurückstimmt wird. gebracht wird; sie ist in gleicher Weise auch dann

Die Klinkenanordnung ist als unabhängige Einheit anwendbar, wenn die Rückkehrkraft durch eine Rück-

an einem Arm 18 oberhalb des Ankerschenkels 166 aus stellfeder geliefert wird.

nichtmagnetisierbarem Material aufgebaut, der an dem Gemäß den Fig. 3 und 4 ist die Klinkenanordnung Jochstück 11 befestigt ist. Die Anordnung umfaßt zwei 40 zunächst insofern abgewandelt, als sie zu einer anderen im Abstand voneinander befindliche Polstücke 19a, Bauweise und Anordnung der Hauptbestandteile des 19 b, die mit Schrauben 20 an dem Arm 18 befestigt Relais paßt. Der Anker 30 hat in diesem Fall die Form sind und von diesem aus parallel nach vorn ragen. Die einer flachen Platte, die an ihrem einen Ende 31 an unteren Enden der Polstücke sind als Polflächen 21 einer Befestigung 32 an dem Jochstück 33 gelagert ist. ausgebildet und derart schräg geschnitten, daß zwi- 45 Die Arbeitsspule 34 und ihr Kern 35 werden durch sehen ihnen und der mit ihnen zusammenarbeitenden das Jochstück auf einer Achse getragen, die senkrecht Fläche des Schenkels 16 & bei angezogenem Anker ein zur Hauptebene des Ankers verläuft. Der Anker ist einheitlicher Luftspalt vorhanden ist. Zwischen den mit einem Vorsprung 36 versehen, an welchem ein beiden Seiten 19c, 19 d der Polstücke, die sich gegen (nicht dargestellter) Arm angebracht ist, der seinerden Arm 18 legen, ist ein Dauermagnet 22 so einge- 50 seits mit dem beweglichen Kontakt bzw. den bewegfügt, daß seine entgegengesetzt angeordneten Pole mit liehen Kontakten des Relais verbunden ist.
den Polstücken in Berührung stehen und seine untere Die Klinkenanordnung ist nach einer Richtung hin Fläche nicht über die Polflächen 21 hinaus ragt. Zwi- beträchtlich länger gebaut als nach den anderen Richschen den anderen beiden freien Seiten 19?, 19/ der tungen und wird am Jochstück derart befestigt, daß Polstücke ist ein Kernstück 23 vorgesehen, das die 55 ihre längste Ausdehnung parallel zur Achse der Ar-Polstücke überbrückt und mit ihnen durch Schrauben beitsspule verläuft.

24 verbunden ist. Es wirkt als Nebenschluß für den Die Auslösespule ist in zwei getrennte Spulen 37, 38 Dauermagneten und trägt in seinem mittleren Bereich aufgeteilt, die auf getrennte Kerne 39, 40 gewickelt eine Auslösespule 25. Das Kernstück 23 kann, wie dar- sind, deren Polflächen 41, 42 dem Anker zugewandt gestellt, in unmittelbarer Berührung mit den Polstük- 60 sind. Die Spulen 37, 38 sind elektrisch entweder in ken stehen, oder aber es können statt dessen Füllstücke Reihe oder parallel geschaltet, so daß sie gleichzeitig aus einem nichtmagnetisierbaren Material zwischen erregt werden können. Der Dauermagnet 43 ist zwidie Polstücke und das Kernstück eingefügt sein, um sehen die Spulen-Kerne, und zwar zwischen Spulen den Widerstand des magnetischen Kreises zu erhöhen. und Jochstück 33 eingesetzt. Neben dem Dauermagne-Die elektrischen Verbindungen zur Auslösespule ver- 65 ten überbrückt ein Joch 44 aus magnetisiertem Matelaufen getrennt von denjenigen der Arbeitsspule 12 rial die Enden der Kerne. Bai dieser Darstellung sind des Relais, so daß diese beiden Spulen unabhängig Füllstücke aus nichtmagnetisierbarem Material zwivoneinander erregt werden können. sehen das Joch 33 und die benachbarten Enden der

Wenn sich der Anker in der Auslösestellung, d. h. Kerne sowie zwischen das Joch 44 und das winkel-

im abgefallenen Zustand, befindet, ist der Luftspalt 70 förmige Jochstück 33 eingefügt. Ferner ist ein ahn-

Viehes Füllstück zwischen die Polflächen und den Anker eingesetzt, wobei das Füllstück, wie dargestellt, durch Niete 45 am Anker befestigt ist. Das Füllstück zwischen dem Joch 44 und dem Jochstück 33 dient dazu, die magnetische Isolation der Klinkenanordnung aufrechtzuerhalten, die bei dem hier gezeigten Beispiel notwendig ist, während die übrigen Füllstücke dazu dienen, jeweils den Widerstand in den verschiedenen Teilen des magnetischen Kreises, der von der Klinkenanordnung gebildet wird, einzustellen.

Die Wirkung der Klinkenanordnung besteht darin, einmal den Anker in genau dergleichen Weise in der angezogenen Stellung festzuhalten, wie bei der Anordnung nach Fig. 1 und 2, und zum anderen seine Freigabe durch Erregung der Auslösespulen 37, 38 zu ermöglichen. Durch das Joch 44, das einen Nebenschluß . für den. Dauermagneten bildet und das einen zunehmenden Betrag des Flusses der Auslösespulen aufnimmt, wird eine Entmagnetisierung des Dauermagneten verhindert, der vorzugsweise aus einem Material mit hoher Koerzitivkraft besteht.

Die Anwendung und Ausführung der Erfindung beschränken sich nicht auf die hier im einzelnen beschriebenen und dargestellten Beispiele. Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, die Bestandteile einer KHnkenanordnung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, anzuordnen. Bei einer hiervon sind im Abstand voneinander angeordnete Polstücke von umgekehrter L-Form zwischen den oberen Flächen ihrer horizontalen Schenkel durch das Kernstück überbrückt, das die Auslösespule trägt, während die unteren Flächen dieser Schenkel als Polflächen ausgebildet sind, gegen welche das freie Ende des Ankers schwingt, während er sich in die angezogene Stellung bewegt. Der Dauermagnet ist zwischen die vertikalen Schenkel der Polstücke eingesetzt und daher unterhalb des freien Endes des Ankers angeordnet.

Insbesondere bei einer Anordnung wie der hier beschriebenen können die Polstücke in jedem Fall durch ■einen weiteren horizontalen Schenkel verlängert werden, der in der gleichen Richtung wie der zuerst erwähnte horizontale Schenkel und in einem Abstand von diesem vorsteht, so daß in der Ansicht jedes Polstück einem Kanal ähnelt. Die oberen Flächen solcher Verlängerungen werden dann als Polflächen ausgebildet, gegen welche der Anker schwenkt, wenn er sich in die Auslösestellung bewegt, und die Anordnung dieser Flächen ist zweckmäßig so getroffen, daß der über sie ■durch einen benachbarten, sich quer dazu erstreckenden Abschnitt des Ankers verlaufende Fluß sich in der Weise auswirkt, daß der Anker in der Auslösestellung festgehalten wird. Der Dauermagnet wird hierbei ferner dazu benutzt, eine Rückhaltekraft auf den Anker in seiner Auslösestellung auszuüben. Die Anordnung nach Fig. 1 und 2 eignet sich ebenfalls zu einer Ab-Wandlung für diesen Zweck, denn der Arm 18 kann mit voneinander getrennten Teilen, ähnlich wie die Polstücke 19 σ, 19 b, versehen und aus einem magnetisierten Material hergestellt werden, und die Teile können von dem Jochstück 11 durch Füllstücke von passender Dicke getrennt sein, um den Arm praktisch in magnetisch isoliertem Zustand gegenüber dem magnetischen Arbeitskreis zu halten. Die oberen Flächen derjenigen Teilstücke, die im wesentlichen parallel zum Anker verlaufen, werden dann als Polflächen ausgebildet und in solcher Lage gegenüber dem Anker bei seiner ausgelösten Stellung angeordnet, daß sie eine Rückhaltekraft erzeugen, wie sie von dem Dauermagneten in der vorstehend erläuterten Art und Weise .ausgeübt wird. Die Rückhaltekraft ist von solcher Größe, verglichen mit der Kraft, welche bei Erregung der Relaisarbeitsspule als Anzugskraft wirksam wird, um den Anker in die angezogene Stellung zu ziehen, daß sie von dieser überwunden wird und die Bewegung des Ankers in die angezogene Stellung in normaler Weise stattfindet.

Die demselben Zweck dienende Abwandlung der Klinkenanordnung gemäß Fig. 3 und 4 ist etwas anders ausgebildet, um den Raum unterhalb des Ankers für die Kontaktsätze freizuhalten. Die abgewandelte Anordnung ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt, wobei die gleichen Bezugszeichen für einander entsprechende Teile benutzt sind. Die Kerne der Auslösespulen 39, 40 sind an entsprechend gelegenen Stellen ihrer Länge, gerade kurz vor den Polflächen41, 42 je mit einem Bund 46 bzw. 47 aus magnetisierbarem Material versehen, welche neue Polflächen 48, 49 bilden, die den Polflächen 41, 42 mit Abstand gegenüberstehen. Dem Anker hinzugefügt ist ein Säulenträger 50 mit einer Platte51, beide aus magnetisierbarem Material, welche etwa T-förmig zusammengebaut und an dem Hauptkörper des Ankers mit Schrauben 52 in einer Zwischenstellung befestigt sind und an ihren Kanten gegenüber den Kernstücken 39, 40 einen freien Raum offenlassen. Die Teile der Unterseite der Platte 51, welche den Säulenträger überlappen, sind versetzt gegenüber der oberen Fläche des Hauptkörpers des Ankers, so daß sie parallel zu den Polflächen 48, 49 liegen, wenn sich der Anker in der Auslösestellung befindet. In diesem Fall stellen diese Flächen sekundäre Flächen des Ankers dar, die mit den Polflächen 48, 49 zusammenwirken.

Wenn der Anker sich in der Auslösestellung befindet, die durch nicht gezeigte Anschläge bestimmt wird, so ist der Luftspalt zwischen den sekundären Flächen der Platte 51 und den Polflächen 48, 49 so groß, daß der aus dem Dauermagneten herrührende, über diese Flächen durch die Platte 51 gehende Fluß eine Kraft auf den Anker ausübt, die diesen in der Auslösestellung festzuhalten sucht. Diese Kraft unterstützt eine solche einzeln wirkende Kraft, wie sie durch andere Mittel, beispielsweise eine Rückstellfeder, ausgeübt werden kann. Bei Erregung der Arbeitsspule reicht jedoch die auf den Anker wirkende Anzugskraft aus, um die Rückhaltekraft zu überwinden, so daß sich der Anker in normaler Weise in die angezogene Stellung bewegt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Zugankerrelais mit in seiner Arbeitsstellung verriegelbarem Anker, bei dem ein erster magnetischer Kreis teilweise durch den Anker verläuft und einen die Arbeitsspule tragenden Kern durchfließt, gekennzeichnet durch einen zweiten magnetischen Kreis, der gleichfalls teilweise durch den Anker verläuft, dessen übriger Verlauf mindestens zum Teil von dem ersten magnetischen Kreis getrennt ist, und der einen Dauermagneten mit magnetischem Nebenschluß sowie einen Kern mit einer Auslösespule trägt, wobei der Dauermagnet nach Anziehen des Ankers auf Grund einer Erregung der Arbeitsspule denselben in dieser Stellung auch bei Enterregung der Arbeitsspule hält, bis die Auslösespule erregt ist und dadurch das Loslassen des Ankers ermöglicht.

2. Zugankerrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (22) sich zwischen Polstücken (19 a, 19 b) erstreckt, die so angeordnet sind, daß sie einen über den Anker (16)

verlaufenden magnetischen Kreis für den Dauermagneten herstellen, und daß ein Kernstück (23) die Polstücke überbrückt, welches einen Nebenschluß für den Dauermagneten bildet und auf welchem die Auslösespule (25) angeordnet ist.

3. Zugankerrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösespule statt auf dem Kernstück auf einem Kernabschnitt angeordnet ist, der an mindestens einem der Polstücke (39, 40) gebildet ist.

4. Zugankerrelais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Pol des Dauermagneten mit zwei Polflächen versehen ist, welche in der Richtung der Anzugsbewegung des Ankers in einem gewissen Abstand angeordnet sind und von denen das eine Polflächenpaar so angeordnet ist, daß es mit einem Oberflächenteil des Ankers zusammenwirkt, der bei der angezogenen Stellung des Ankers in der Nähe dieser Fläche liegt, während das andere Polflächenpaar so angeordnet ist, daß es mit einem anderen Oberflächenteil des Ankers zusammenwirkt, der in der Ruhestellung des Ankers in der Nähe dieser Fläche liegt, so daß der Anker in jeder Endstellung unter Einwirkung einer von dem Dauermagneten ausgehenden Haltekraft steht, welche in der angezogenen Stellung durch Erregung der Auslösespule überwunden wird bzw. welche in der Ruhestellung durch die Kraft überwunden wird, die bei Erregung der Arbeitsspule auf den Anker wirkt.

5. Zugankerrelais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächenpaare auf entgegengesetzten Seiten des Ankers so angeordnet sind, daß sie mit dessen oberer Seite bzw. mit dessen unterer Seite zusammenwirken.

6. Zugankerrelais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächenpaare (41, 42; 48, 49) einander gegenüber auf derselben Seite des Hauptankerkörpers (30) angeordnet sind und daß an diesem eine sekundäre Fläche (51) vorgesehen ist, die an dem Anker durch einen Träger (50) befestigt ist, der zwischen die Polflächen jedes Paares gelangt, wobei die sekundäre Fläche mit dem Flächenpaar (48, 49) zusammenwirkt, das von dem Ankerkörper weiter entfernt ist.

7. Zugankerrelais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinkenanordnung als bauliche Einheit ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 690479, 702 199,
733.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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