DE1249407B - - Google Patents

Description

DEUTSCHES Wfi/t^ PATENTAMT

^ DeutscheKl.: 21g-4/01

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1 249 407

Aktenzeichen: V 25449 VIII c/21 g

J 249 407 Anmeldetag: 21. Februar 1964

Auslegetag: 7. September 1967

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches selbsthaltendes Relais mit magnetischer Haftwirkung und zwei Ankerruhelagen, insbesondere für Fernmeldeanlagen und Regel- und Steuertechnik.

Bei allen bekannten Lösungen für selbsthaltende Relais wurde außer der stromlosen Haltewirkung besonderer Wert auf einen geringen Anzugsstrom des Relais gelegt. Diese Forderungen wurden wohl erfüllt, jedoch haften den bekannten selbsthaltenden Relais die verschiedensten Mängel an. So haben Relais mit rein mechanisch wirkender Sperr- oder Verriegelungsanordnung den Nachteil, daß der Strombedarf für die Entriegelung der selbsteinfallenden Klinkensperre hoch ist, da die Reibung der Sperre, wenn sie sicher sein soll, groß ist. Nachteilig ist auch der große Platzbedarf bei Verwendung von Rundrelais mit Entriegelungsmagnet. Es gibt auch selbsthaltende Relais, die hinsichtlich der Stromaufnahme den Anforderungen gerecht werden und zwei Rundrelais verwenden, die sich abwechselnd mittels einer Klinkensperre verriegeln und freigeben. Die Schaltzeiten sind auf Grund der großen Massebewegung lang und der Platzbedarf und Aufwand ist hoch.

Wesentlich geringere Abmessungen lassen sich bei Verwendung des Flachrelais erreichen. Zur Verriegelung dient ein senkrecht zur Bewegungsrichtung des Relaisankers wirkender Sperrbolzen, der durch Federkraft nach dem Anzug in eine inzwischen in die richtige Lage gebrachte Aussparung einfällt.

Ein Entriegelungsmagnet, der durch einen besonderen Impuls erregt wird, entfernt den Sperrbolzen wieder und hebt damit die Sperre auf. Der die Sperrwirkung unterstützende seitlich wirkende Druck der Kontaktfedern auf den Sperrbolzen erfordert jedoch einen hohen Entriegelungsstrom, der mehr als das Doppelte des Anzugsstromes und etwa achtmal so groß ist, wie der Entriegelungsstrom ohne Querdruck ist.

Es sind weiterhin Konstruktionen bekannt, bei denen gleichzeitig mit der Entriegelung, auch die an sich nützliche Verklemmung durch Aufhebung des Querdruckes auf den Sperrbolzen beseitigt wird und somit nur ein Bruchteil des sonst zur Entriegelung notwendigen Stromes erforderlich ist. Bekannte selbsthaltende Relais, die ebenfalls den Querdruck des Kontaktfedersatzes zur Verklemmung des Sperrgliedes und spezielle Anordnungen zur Aufhebung der Verklemmung im Zeitpunkt der Entriegelung verwenden, besitzen Sperianordnungen zwischen dem Kontaktfedersatz und dem Relaisjoch und beanspruchen deshalb keinen zusätzlichen Platz. Auf ein besonderes Magnetsystem für die Entriegelung wird da-Elektromagnetisches selbsthaltendes Relais

Anmelder:

VEB Werk für Bauelemente
der Nachrichtentechnik,
Großbreitenbach (Thür.), Gehrener Str. 8

Als Erfinder benannt:

Peter-Wilhelm Pohl, Großbreitenbach (Thür.) - -

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bei verzichtet. An die Stelle des Sperrbolzens tritt dann ein beweglicher Anker, auch als Sperrklinke bezeichnet, der bei Erregung des Relais selbst zum Magneten wird. Bei Erregung einer besonderen Hilfswicklung wird die Verklemmung aufgehoben und der Anker durch eine Rückstellfeder zurückgeführt.

Weitere bekannte Ausführungsformen mit Flachrelais benutzen als Sperrglied einen mit Polschuhen versehenen Dauermagneten, der durch ein vom Relaisanker abgegebenes Hilfsfeld gesteuert wird, so daß die Rückstellfeder für das Sperrglied entfallen kann. Nach Beendigung der Erregung bleibt infolge der Haftwirkung des Dauermagneten die Sperrklinke an dem Hilfspol haften.

Es sind auch selbsthaltende Relais bekannt, die ebenfalls aus den Grundteilen eines Flachrelais bestehen, jedoch auf das bewegliche Sperrglied überhaupt verzichten. Hierbei wird die Haltekraft eines Dauermagneten dazu verwendet, das Relais in seiner jeweiligen Schaltstellung sicher festzuhalten. Durch entsprechende Erregung des Relais wird die Schaltstellung herbeigeführt und durch einen weiteren Impuls die Umsteuerung vorgenommen und somit die Haftwirkung des Dauermagneten aufgehoben.

Obwohl bei den selbsthaltenden Relais, die aus den Grundteilen des Flachrelais bestehen und vor allem mit Dauermagneten arbeiten, die Forderungen nach geringem Platzbedarf, geringer Stromaufnahme, größter Schaltsicherheit, großer Haltekraft und Unempfindlichkeit gegen Erschütterungen erfüllt sind, haften den bekannten zweipoligen Konstruktionen der Nachteil an, daß der Dauerflußkreis und der Erregerkreis weitgehend getrennt sind, da sie nur über den Anker zusammengeführt werden unci die Bedin-

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gung, daß beide Magnetkreise geschert bleiben, nicht erfüllt ist. Das hat zum Nachteil, daß am Anker nur verhältnismäßig kleine Kräfte zur Verfügung stehen. Weiterhin sind die bekannten Konstruktionen sehr aufwendig und für die Kleinbauweise ungeeignet.

Es sind selbsthaltende Kipprelais bekannt, die im wesentlichen einen dreiteiligen Magnetkern aufweisen, dessen mittlerer Schenkel als Dauermagnet ausgebildet ist, so daß bei Erregung der Betätigungswicklung durch einen Stromstoß infolge Beeinflussung des Dauermagnetflusses der Anker in die andere Lage gekippt wird, in welcher er sich dann selbst hält.

Diese Relais haben jedoch den Nachteil, daß die Anordnung des Dauermagneten zwischen den Erregerspulen für die Kleinbauweise eines Relais nicht geeignet ist. In einer anderen Anordnung weist das beschriebene Magnetsystem zwar eine Anordnung von vier Erregerspulen im Quadrat als vierpoliges Elektromagnetsystem auf, jedoch ist dieses Magnetsystem kein dauermagnethaltiges selbsthaltendes Relais, da diese Anordnung keinen Dauermagneten besitzt.

Bei einem bekannten Drehankerrelais ist ein als Dauermagnet ausgebildeter Anker schwenkbar zwischen den Polschuhen einer Erregerspule angeordnet. Durch die Verwendung nur einer Erregerspule ergibt sich bei Verwendung eines Dauermagnetankers mit Längsmagnetisierung, welcher die Selbsthaltung des Ankers bewirken soll, einerseits eine ungünstige Gestaltungsmöglichkeit für den Dauermagneten bzw. Erregermagnetfluß und andererseits eine unvorteilhafte konstruktive Gestaltung des Ankers und seiner Betätigungsorgane.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches selbsthaltendes Relais zu schaffen, das größte Schaltsicherheit aufweist, also sicher auf Grund kurzzeitiger Schaltimpulse anspricht, das große Haltekraft besitzt und unempfindlich gegen Erschütterungen ist, die die Verriegelung nachteilig beeinflussen. Weiterhin soll sich das Relais zur Kleinbauweise eignen und die Stromaufnahme sehr gering sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der kippbare Dauermagnetanker aus einem quermagnetisierten Dauermagneten besteht und vier aus weichmagnetischem Werkstoff bestehende Polschuhe sowie Betätigungsorgane trägt.

Dabei ist der Anker schwenkbar um eine Achse in einem an sich bekannten Magnetfeld eines vierpoligen Elektromagnetsystems aus vier Einzelmagneten angeordnet, die paarweise geschaltet und derart auf einer Jochplatte befestigt sind, daß sie mit ihren Magnetkernen den vier Polschuhen des Ankers gegenüberstehen, so daß der Dauermagnetkreis mit dem über die paarweise geschalteten Elektromagneten die Jochplatte und den Anker führenden Magnetkreis geschlossen ist. Die Führungsbauteile tragen außer der Achse noch die Jochplatte und sind mechanisch mit einer Anschlußplatte verbunden, durch die zweckmäßigerweise Stifte für die Spulenanschlüsse und mehrere Kontaktstifte hindurchgeführt sind, wodurch das Relais steckbar ist. Dem Aufbau entsprechend bilden das Elektromagnetsystem, die Jochplatte, der Anker mit Polschuhen und Betätigungsorganeil und die Führungsbauteile eine Baueinheit, während eine andere Baueinheit aus den Anschlußplatten mit Stiften und elastisch federnden Kontaktpaaren besteht.

Nachfolgend ist an einem Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße elektromagnetische selbsthaltende Relais beschrieben und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt A -B des elektromagnetischen selbsthaltenden Relais,

F i g. 2 einen Schnitt C-D des elektromagnetischen selbsthaltenden Relais,

F i g. 3 einen Schnitt E-F des elektromagnetischen selbsthaltenden Relais,

F i g. 4 einen Schnitt G-H des elektromagnetischen selbsthaltenden Relais.

Das elektromagnetische selbsthaltende Relais besteht aus den Grundteilen eines vierpoligen Elektro-

¹S magnetsystems, welches aus vier Einzelmagneten mit Spulen 1, 2, 3, 4 und einem mittels der Achse 5, die in den seitlichen Führungsbauteilen 6 gelagert ist, kippbaren Anker besteht. Der als Sperrglied arbeitende Anker ist ein quermagnetisierter Dauermagnet 7, der entsprechend dem vierpoligen Elektromagnetsystem vier Polschuhe 8, 9, 10, 11 aus weichmagnetischem Werkstoff trägt. Der Anker steuert mit entsprechenden Betätigungsorganen 12 über Kontaktfedern 13 vier Umschaltkontakte, die durch die Kontaktstifte 14 gebildet werden. Die Kontaktstifte 14 für die Umschaltkontakte sowie diejenigen für die Spulenanschlüsse 15 sind durch die Anschlußplatte 16 hindurchgeführt und dienen als Steckeinrichtung. Zum Schutz vor mechanischen Beschädigungen, Staub, Feuchtigkeit, magnetischer und elektrischer Beeinflussung ist das Relais mit einer Abdeckkappe 17 versehen. Der Kraftlinienverlauf 18, der über die Magnetkerne der Einzelmagneten 1, 2, die diese verbindende Jochplatte 19, die Polschuhe 8, 9 und den Dauermagneten 7 führt, kennzeichnet das Kraftlinienfeld des Dauermagneten sowie desjenigen, welches durch das Elektromagnetsystem erzeugt wird. Beide Kraftlinienflüsse kommen somit im gesamten System zur Wirkung. In einer der beiden Ruhelagen des Ankers fließt der Dauerfluß des Dauermagneten 7 über die Polschuhe 8, 9 luftspaltlos durch die Kerne der Einzelmagneten 1, 2 sowie durch die Jochplatte des Elektromagnetsystems. Der Anker haftet und hält über zwei der Betätigungsorgane 12 zwei der vier Umschaltkontakte in Arbeitsstellung, die anderen zwei Umschaltfedern arbeiten in dieser Lage als Ruhekontakte. Die Einzelmagneten 1,2, 3, 4 sind untereinander so geschaltet, daß bei einem Erregerimpuls durch das Einzelmagnetpaar 1, 2 ein mit dem Dauerfluß gleichsinnig gerichtetes Magnetfeld erzeugt wird.

Die Haftwirkung des Dauermagneten wird unterstützt. In dem Einzelmagnetpaar 3, 4 wird ein Feld abstoßender Wirkung erzeugt, das das Anzugsmoment des Einzelmagnetpaares 1, 2 unterstützt. Bei einem nach Umpolung der Erregerspannung eingegebenen Impuls entsteht an den haftenden Flächen der Polschuhe 8, 9 gleiche magnetische Polarität mit abstoßender Wirkung, in den Magnetpolen des Einzelmagnetpaares 3, 4 des vierpoligen Magnetsystems entgegengesetzter Polarität mit anziehender Wirkung. Der Anker kippt um. Nach Umschlag des Ankers geben die beiden im Eingriff stehenden Betätigungsorgane 12 ihre Umschaltfedern frei, die nun den bestehenden Kontakt aufheben. Die beiden anderen Betätigungsorgane 12 nehmen nunmehr entsprechende Umschaltungen vor, so daß bei jeder Änderung der Ai-beitslage des Ankers vier Umschaltkon-

Claims (4)

takte betätigt werden. Nach Beendigung des Impulses bleibt der Anker weiterhin auf Grund der herrschenden Haftkräfte in dieser eingenommenen Lage, bis ein weiterer Erregerimpuls umgekehrter Polarität den Anker in die Ausgangslage zurückführt. Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches selbsthaltendes Relais mit magnetischer Haftwirkung und zwei Ankerruhelagen, bei dem ein kippbarer Dauermagnetanker im Erregerfeld eines Magnetsystems angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker aus einem quermagnetisierten Dauermagneten (7) besteht und vier aus weichmagnetischem Werkstoff bestehende Polschuhe (8, 9, 10, 11) sowie Betätigungsorgane (12) trägt und schwenkbar um eine Achse (5) in einem an sich bekannten Magnetfeld eines vierpoligen Elektromagnetsystems aus vier Einzelmagneten (1, 2, 3, 4) angeordnet ist, die paarweise geschaltet und derart auf einer Jochplatte (19) befestigt sind, daß sie mit ihren Magnetkernen den vier Polschuhen des Ankers gegenüberstehen, so daß der Dauermagnetkreis mit dem über die paarweise geschalteten Elektromagneten, die lochplatte und den Anker führenden Magnetkreis geschlossen ist.

2. Elektromagnetisches selbsthaltendes Relais mit magnetischer Haftwirkung und zwei Ankerruhelagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbauteile (6) die lochplatte (19) tragen und mechanisch mit einer Anschlußplatte (16) verbunden sind.

3. Elektromagnetisches selbsthaltendes Relais mit magnetischer Haftwirkung und zwei Ankerruhelagen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kontaktstifte (14) und Stifte (15) für die Spulenanschlüsse durch die Anschlußplatte (16) hindurchgeführt sind.

4. Elektromagnetisches selbsthaltendes Relais mit magnetischer Haftwirkung und zwei Ankerruhelagen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektromagnetsystem, die Jochplatte (19), der Anker mit Polschuhen (8, 9, 10, 11) und Betätigungsorganen (12) und Führungsbauteile (6) eine Baueinheit bilden, während eine andere Baueinheit aus der Anschlußplatte (16) mit Stiften (14, 15) und elastisch federnden Kontaktpaaren (13) besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1054578;
USA.-Patentschriften Nr. 3 041 422, 3 001 049,
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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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