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Elektromagnetisches Relais für polarisierten Betrieb Zusatz zur Anmeldung:
S 73209 VIII c/21 g-Auslegeschrift 1191042 Gegenstand der Hauptpatentanmeldung ist
ein elektromagnetisches Relais, dessen die Magnetisierungswicklung tragender Kern
unlösbar in einem gegen den Kern elektrisch isolierten Träger eingesetzt ist und
mit seinem den Träger durchdringenden freien Ende zusammen mit einem gegenüberstehenden
Teil eines magnetisierbaren Ankers einen Kontakt des Relais bildet, bei dem der
Träger als eine zur Aufnahme von zumindest einem vorzugsweise stiftartigen und senkrecht
zur Trägerebene stehenden Kern geeignete Platte mit im wesentlichen rechteckigem
Querschnitt ausgebildet ist, deren dem Anker zugewendete Fläche eine Bezugsebene
für den Aufbau aller die Kontaktseite bildenden Relaisteile und deren der Magnetisierungswicklung
zugewendete Fläche eine Bezugsebene für den Aufbau der Magnetisierungswicklung,
einer Flußrückführung und von Relaisbefestigungsteilen bildet, und bei dem weiterhin
der Anker derart ausgebildet und angeordnet ist, daß er zusätzlich zu dem mit ihm
kontaktgebenden Kern auch einem Teil der ihm zugewendeten Plattenfläche als ein
den magnetischen Wirkfluß führendes Teil unmittelbar gegenübersteht.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, das Relais der vorgenannten
Art für einen polarisierten Betrieb geeignet zu machen und auf diese Weise seinen
Anwendungsbereich zu vergrößern.
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Erreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch, daß zumindest einer
der in die Platte eingesetzten Kerne mit einer Dauerrnagnetflußquelle ausgerüstet
ist.
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Durch diese Ausbildung des Relais wird der erwähnte Erfindungszweck
in vorteilhaft einfacher Weise erreicht. Im Gegensatz zum Relais nach der Hauptpatentanmeldung,
dessen Anker bei jeder Erregung der Magnetisierungswicklung unabhängig von der Polarität
der Erregung betätigt wird, läßt sich bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten
Relais der magnetisierbare Kreis mittels des von der Dauermagnetflußquelle ausgehenden
Magnetflusses entsprechend vormagnetisieren, so daß die Ankerbetätigung in Abhängigkeit
von der Polarität der auf die Magnetisierungswicklung gegebenen Erregung gerät,
was für viele Schaltungsaufgaben von Vorteil ist.
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Darüber hinaus kann bei einem derart ausgebildeten Relais mit nur
einem einzigen in die Platte eingesetzten Kern zwischen diesem und dem mit ihm kontaktgebenden
Anker mittels der von der Dauermagnetflußquelle ausgehenden Vormagnetisierung wahlweise
sowohl ein Arbeitskontakt als auch ein Ruhekontakt gebildet werden, wogegen beim
Relais nach der Hauptpatentanmeldung für die Bildung eines Ruhekontaktes zusätzlich
zu dem mit dem Anker zusammenarbeitenden Kern noch ein weiteres Kontaktglied benötigt
wird, an welchem der Anker in seiner Ruhelage anliegt. Das vorliegende Relais ist
somit hinsichtlich seines Kontaktaufbaues bei gleichzeitiger Einsparung von Bauteilen
gegenüber dem Relais nach der Hauptpatentanmeldung vereinfacht und universaler ausgestaltet.
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Ein weiterer Vorteil ist darin. zu sehen, daß der Dauermagnetfluß
nach dem Abschalten einer auf die Magnetisierungswicklung des Relais gegebenen Erregung
zum Halten des Ankers in seiner betätigten Lage ausgenutzt werden kann, wofür beim
Relais nach der Hauptpatentanmeldung eine eigene Halteerregung erforderlich ist.
Ferner kann der Dauermagnetfluß allein oder in Verbindung mit einer Rückstellfeder
auch für die Rückstellung des Ankers in seine Ruhelage ausgenutzt werden, wodurch
Ankerschwingungen und damit auch äußerst nachteilige Kontaktprellungen vorteilhafterweise
wesentlich gedämpft werden.
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Dadurch, daß die Dauermagnetflußquelle auf einem der Kerne angeordnet
ist und deshalb keine zusätzlichen Bauteile zu ihrer Anordnung erforderlich sind,
werden die Vorteile hinsichtlich des einfachen Aufbaues, wie sie dem Relais der
eingangs erwähnten Art zu eigen sind, auch im vorliegenden Falle beibehalten.
Zweckdienlich
wird der mit der Dauermagnetflußquelle ausgerüstete Kern in seiner Gesamtheit als
ein in seiner Längsrichtung polarisierter Dauermagnet ausgebildet, so daß er in
vorteilhaft gleichartiger Weise in die Platte des Relais eingesetzt werden kann,
wie die nicht mit einer Dauermagnetflußquelle ausgerüsteten Kerne.
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Nach einer anderen Fortbildung der Erfindung kann jedoch in den mit
der Dauermagnetflußquelle ausgerüsteten Kern auch ein in dessen Längsrichtung polarisierter
Dauermagnet als Kernabschnitt eingesetzt werden, was außer dem Vorteil einer Verkleinerung
des Dauermagneten auf ein notwendiges Volumen auch den Vorzug hat, daß der beispielsweise
mittels Druckglaseinschmelztechnik in die Platte eingesetzte Kernteil im Interesse
einer bleibenden Dichtheit hinsichtlich seines Ausdehnungskoeffizienten demjenigen
des Schmelzpfropfens angepaßt werden kann, ohne daß auf die magnetischen Eigenschaften
Rücksicht genommen werden muß.
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Um die Betriebserregung des Relais im Hinblick darauf, daß die Dauermagnetflußquelle
für den von der Magnetisierungswicklung ausgehenden Erregerfluß einen verhältnismäßig
großen magnetischen Widerstand darstellt, möglichst klein zu halten, können dem
Relais gemäß einer Weiterbildung der Erfindung Flußführungsteile zugeordnet sein,
die im wesentlichen zur Führung des von der Magnetisierungswicklung erzeugten Erregerflusses
dienen. Hierbei ist es bei Relais mit nur einem in die Platte eingesetzten Kern
zweckmäßig, wenn die Flußführungsteile als ein im wesentlichen U-förmiger Bügel
mit etwa parallel zum Kern verlaufenden offenen Schenkeln ausgebildet sind, wovon
der eine Schenkel mit seinem freien Ende dem Anker gegenübersteht, der andere Schenkel
die Dauermagnetflußquelle teilweise kurzschließt und der Basisschenkel mit dem dem
Anker entgegengesetzten freien Ende des Kernes magnetisch leitend verbunden ist.
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Eine vorteilhafte Flußführung wird auch dadurch erreicht, daß gemäß
einer anderen Fortbildung der Erfindung von zwei in die Platte eingesetzten Kernen
einer mit der Dauermagnetflußquelle ausgerüstet ist, der andere die Magnetisierungswicklung
trägt und die dem Anker entgegengesetzten freien Enden der beiden Kerne über ein
als magnetisierbare Polplatte ausgebildetes Flußführungsteil verbunden sind. Dabei
liegt es selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, daß zwecks Verbesserung der
Führung des Erregerflusses zusätzlich zu den vorgenannten Teilen noch ; ein weiteres
Flußführungsteil vorgesehen ist, welches die Dauermagnetflußquelle teilweise kurzschließt.
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Wenn das Relais, beispielsweise zwecks Bildung eines Umschaltekontaktes,
mit drei in die Platte eingesetzten Kernen ausgerüstet ist, so ist es nach einer
; Weiterbildung der Erfindung zweckdienlich, daß der mittlere, an seinem die Platte
durchdringenden freien Ende einen mit den beiden äußeren Kernen wechselweise kontaktgebenden
Kippanker tragende Kern mit der Dauermagnetflußquelle ausgerüstet ist und daß zumindest
einer der beiden äußeren Kerne die Magnetisierungswicklung des Relais trägt und
daß weiterhin die dem Anker entgegengesetzten freien Enden der drei Kerne über ein
Flußführungsteil magnetisch leitend miteinander verbunden sind. Die Ausbildung bei
einem vorgenannten Relais mit drei Kernen könnte selbstverständlich auch so sein,
daß der mittlere Kern die Magnetisierungswicklung trägt und daß die beiden äußeren
Kerne jeweils mit einer Dauermagnetflußquelle ausgerüstet sind, wobei es allerdings
zur Verbesserung der Flußführung zweckmäßig ist, den beiden äußeren Kernen Flußführungsteile
zuzuordnen, welche die Dauermagnetflußquellen teilweise kurzschließen.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 den Aufbau und die Flußführung
des Relais mit nur einem Kern und Ruhekontakt, F i g. 2 die Anordnung nach F i g.1
mit Arbeitskontakt, F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel mit zwei Kernen und Ruhekontakt,
F i g. 4 die Anordnung nach F i g. 3 mit Arbeitskontakt, F i g. 5 und 6 ein weiteres
Ausführungsbeispiel mit drei Kernen und Umschaltekontakt in zwei verschiedenen Arbeitslagen
des Ankers.
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In der F i g.1 stellt der Teil l eine im Querschnitt gezeichnete Platte
dar, in welche mittels Druckglas 3 ein als Dauermagnet ausgebildeter Kern 2 eingesetzt
ist, dessen die Platte 1 durchdringendes freies Ende 4 einem über eine Rückstellfeder
5 beweglich gelagerten Anker 6 gegenübersteht. Mit 7 ist ein U-förmiger Flußführungsbügel
bezeichnet, dessen einer Schenkel 8 den Dauermagnet teilweise kurzschließt und dessen
anderer Schenkel 9, mit seinem freien Ende an der Platte 1 anliegend, dem
Anker 6 gegenübersteht. Mit 10 ist eine Magnetisierungswicklung zur Erzeugung
des Erregerflusses bezeichnet. Bei nicht erregter Magnetisierungswicklung 10 nimmt
der Anker 6 unter dem Einfluß des vom Dauermagneten ausgehenden Flusses cl
D, dessen Kraft größer ist als die Vorspannung der Rückstellfeder 5, die
gezeichnete Ruhelage ein, in der er am Kernende 4 und an der Platte l anliegt, so
daß zwischen diesen Teilen ein Ruhekontakt gebildet ist. Wird die Magnetisierungswicklung
10 mit bestimmter Polarität erregt, so entsteht ein Erregerfuß OE, der sich im wesentlichen
über den Anker 6 und über den Flußführungsbügel7 schließt. Da der Erregerfluß dem
Dauermagnetfluß entgegengesetzt gerichtet ist, wird letzterer neutralisiert, und
der Anker 6 nimmt unter der Wirkung der in Richtung des Pfeiles F vorgespannten
Rückstellfeder 5 die gestrichelt gezeichnete Lage ein. Nach Enterregung der Magnetisierungswicklung
10 geht der Anker unter dem Einfluß von OD wiederum in seine Ruhelage zurück.
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In der F i g. 2 sind die gleichen Bauteile verwendet wie bei der Anordnung
nach F i g.1 und mit den dort bereits genannten Bezugszeichen versehen. Unterschiedlich
gegenüber der Anordnung nach F i g.1 ist, daß die Vorspannung der Rückstellfeder
5 und der Dauermagnetfluß fD derart aufeinander abgestimmt sind, daß letzterer nur
so viel Kraft aufbringt, um den Anker 6 in seiner gestrichelt gezeichneten Arbeitslage
zu halten, jedoch nicht imstande ist, ihn entgegen der Kraft der Rückstellfeder
5 aus der gezeichneten Ruhelage in die vorgenannte Arbeitslage zu bringen. Um den
Anker in seine Arbeitslage zu betätigen, bedarf es einer auf die Magnetisierungswicklung
10 gegebenen Erregung 0E, welche dem Dauermagnetfluß gleichgerichtet ist und die
mithin den magnetischen Fluß im Arbeitsluftspalt zwischen dem Kernende 4 und dem
Anker 6 verstärkt. Wird die Magnetisierungswicklung enterregt, so verharrt
der
Anker mittels des Dauermagnetflusses in seiner Arbeitslage. Die Rückstellung in
die Ruhelage wird durch eine auf die Magnetisierungswicklung gegebene Erregung bewirkt,
welche einen den Dauermagnetfluß OD neutralisierenden Erregerfluß OR erzeugt, so
daß der Anker der Einwirkung der von der Rückstellfeder 5 ausgeübten Kraft freigegeben
ist.
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Bei der Anordnung nach den F i g. 3 und 4 sind in eine mit
11 bezeichnete Platte zwei Kerne 12 und 13
eingesetzt, welche
an ihren einem Anker 14 entgegengesetzten freien Enden über eine magnetisierbare
Polplatte 15 verbunden sind. Der Kern 12 trägt eine Magnetisierungswicklung 16,
wogegen der Kern 13 als Dauermagnet ausgebildet ist. 17 ist eine Rückstellfeder,
über welche der Anker 14 beweglich gelagert ist. Die Funktion der Anordnung nach
F i g. 3, bei welcher zwischen den beiden Kernen ein Ruhekontakt gebildet ist, .der
durch einen dem Dauermagnetfluß OD entgegengesetzt gerichteten Erregerfluß OE unterbrochen
wird, entspricht derjenigen, wie sie zur Anordnung nach F i g. 1 bereits beschrieben
wurde. Ebenso entspricht die Funktion der Anordnung nach F i g. 4 mit einem zwischen
den Kernen 12 und 13 gebildeten Arbeitskontakt sinngemäß derjenigen, wie sie zur
F i g. 2 beschrieben wurde.
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In den F i g. 5 und 6 stellt 18 wiederum eine Platte zur Aufnahme
von drei Kernen 19, 20 und 21 dar, von denen der Kern 19 eine Magnetisierungswicklung
22 trägt und der mittlere Kern 20 mit einem als Kernabschnitt eingesetzten Dauermagneten
23 ausgerüstet ist. Die einem Anker 24 entgegengesetzten freien Enden aller drei
Kerne sind über eine magnetisierbare Polplatte 25 magnetisch leitend miteinander
verbunden. Der Anker 24 ist in ersichtlicher Weise als Kippanker ausgebildet und
auf dem mittleren Kern 20 in einer Halterung 26 schwenkbar gelagert. Bei nicht erregter
Magnetisierungswicklung 22 nimmt der Anker die in den Figuren gezeichnete Lage ein,
in der bei der Anordnung nach F i g. 5 zwischen den Kernen 19 und 20 und bei der
Anordnung nach F i g. 6 zwischen den Kernen 20 und 21 ein Kontakt hergestellt ist.
Der vom Dauermagneten 23 ausgehende Fluß eD schließt sich in beiden Anordnungen,
vom mittleren Kern 20 aus über die beiden Ankerhälften verlaufend, jeweils
über die beiden äußeren Kerne 19 und 21 und die Polplatte 25. Dabei ist der Flußanteil
in den beiden in den Figuren jeweils durch eine Ankerhälfte überbrückten Kernen
19, 20 bzw. 20, 21 größer als in den nicht überbrückten Kernen, so daß der Anker
24 in der gezeichneten Lage magnetisch gehalten wird. Die Umsteuerung des Ankers
in die in den beiden Figuren jeweils gestrichelt gezeichnete Lage erfolgt durch
Erregen der Magnetisierungswicklung 22 mit solcher Polarität, daß der Erregerfluß
0E jeweils in dem bisher vom Anker überbrückten Kern den Fluß schwächt, in dem nicht
überbrückten Kern dagegen verstärkt, so daß sich der Anker in die gestrichelte Lage
umlegt. In dieser neuen Lage wird der Anker nach Enterregen der Magnetisierungswicklung
durch den Dauermagnetfluß weiterhin gehalten. Die Zurückstellung des Ankers aus
der gestrichelten Lage in die in den Figuren gezeichnete Lage erfolgt durch neuerliches
Erregen der Magnetisierungswicklung mit einer Polarität, die der vorerwähnten entgegengesetzt
gerichtet ist.
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Selbstverständlich könnten die Anordnungen nach den F i g. 5 und 6
auch derart ausgebildet sein, daß jeder der beiden äußeren Kerne 19 und 21 eine
Magnetisierungswicklung trägt, von denen zwecks wechselweiser Betätigung des Ankers
24 in seine beiden Lagen jeweils eine Magnetisierungswicklung mit entsprechender
Polung erregt wird.