DE1249998C2

DE1249998C2 - Elektromagnetisches relais

Info

Publication number: DE1249998C2
Application number: DENDAT1249998D
Authority: DE
Inventors: Adolf; Eder Hans; Angermaier Hugo; 8000 München Schön
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-09-09
Publication date: 1975-01-09
Also published as: DE1249998B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais mit in einem abgeschlossenen Gehäuse angeordneten magnetisierbaren, ais federnde Lamelle geringer Masse ausgebildeten Anker, der gleichzeitig als kontaktgebendes Glied und als elektrischer Leiter ausgebildet ist.

Relais dieser Art sind infolge des Wegfalles mechanisch betätigter Kontakteinrichtungen aus nur wenigen und verhältnismäßig einfachen Teilen aufgebaut, so daß sie einmal vorteilhaft kleine räumliche Dimensionen besitzen und sich zum anderen für eine billige automatische Fertigung eignen. Ferner sind sie infolge der gekapselten Anordnung der Kontakteinrichtung bei zuverlässiger Arbeitsweise praktisch wartungsfrei. Sie zeichnen sich außerdem infolge der direkten Betätigung des mit einem Gehäuseteil oder mit in das Gehäuse eingesetzten Kontaktelemcnten kontaktgebend zusammenarbeitenden Ankers durch ein Magnetfeld auch noch durch vorteilhaft kleine Schaltzeitcn aus, weshalb diese Relais zunehmend vor allem in Fernspreehanlagen Verwendung finden, wo beispielsweise bei Koppelfeldern eine Vielzahl von Schaltstellen auf möglichst kleinem Raum untergebracht '.«erden soll, wo ferner eine weitestgehend wartungsfreie Betriebsweise verlangt ist und wo schließlich insbesondere Belegungs- bzw. Durchschaltezeiten eine große Rolle spielen.

Besonders in diesen Verwendungsfällen, aber selbstverständlich auch bei anderweitigem Einsatz des Relais, beispielsweise als Funktionsrelais, ist es

also erstrebenswert, seine Sehall/.eiten noch weiter zu verringern, ohne jetloch dnbei die räumlichen Abmessungen oder die Betriebssicherheit nachteiliger zu gestalten.

Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dall zumindest ein die Ankerfläche parallel überdeckender Teil des abgeschlossenen Gehäuses aus mognclisicrhnrcm Material besteht und mit dem einen Pol des Erregerkreises magnetisch verbunden ist und dall der Anker so angeordnet ist, daß er an seinem im wesentlichen unbewegten Ende mit dem magnetisici baren Teil des Gehäuses magnetisch leitend verbunden ist und mit seinem der Kontaktgabe dienenden beweglichen Ende in den zwischen den beiden Polen des Erregerkreises gebildeten Arbeitsluftspalt ragt.

Durch diese Ausbildung wird eine Arbeitsweise des Relais erreicht, wie sie unter dem Begriff Flußbiigelprin/ip aus der deutschen Patentschrift 1121 72^l) an sich bereits bekannt ist. Nach diesem Flußbügelprinzip findet im Arbeitsluftspalt eine Flußüberlagerung statt, deren Wirkung in einer etwa dem doppelten Produkt der im Anker und in einem dem Anker parallelliegenden Flußbügel !aufenden Magnetflüsse entsprechenden Vergrößerung der im Arbeitsluftspalt auf den Anker ausgeübten Betätigungskraft besteht, wogegen bei Relais herkömmlicher Bauart, die ohne Flußbügel nur mit einem Anker und Kern arbeiten, die resultierende Kraft am Anker lediglich etwa dem Quadrat des im Anker verlaufenden Magnetflusses entspricht. Die Wirkung nach dem Flußbügelprinzip tritt auch dann ein, wenn der Anker nur einen geringeren Anteil, der unbewegliche Flußbügel dagegen den restlichen Anteil des Wirkflusses führt. Im Gegensatz zu den vorerwähnten Relais herkömmlicher Bauart, bei denen der Anker den gesamten Wirkfluß führt und querschnittsmäßig dementsprechend groß bemessen sein muß, kann also ier Anker beim Relais gemäß der vorliegenden Erfindung querschnitsmäßig und damit in seiner Masse klein gehalten werden, was sich in einer vorteilhaft kleinen Schaltzeit auswirkt. Unterstützt wird dieser Effekt noch durch die obenerwähnte, an sich vergrößerte resultierende magnetische Kraft, die im Arbeits'uftspalt auf den Anker ausgeübt wird.

Während nun bei den bereits bekannten Relais mit Flußbügelwirkung stets ein als eigenes Bauteil ausgebildeter Flußbügel notwendig ist, der einerseits Herstellungskosten verursacht, die Montagearbeiten vergrößert und nicht zuletzt Raum beansprucht, werden beim Relais gemäß der Erfindung diese Nachteile in der Weise vermieden, daß der Flußbügel durch ein an sich bereits vorhandenes Bauteil, nämlich durch einen Teil des abgeschlossenen Gehäuses gebildet wird. Für den Flußbügel laufen also keine zusätzlichen Kosten auf, noch wird zusätzlicher Raum beansprucht, und es ist außerdem ein beachtlicher weiterer Vorteil, daß die vorteilhafte Wirkung nach dem Flußbügelprinzip erreicht wird, ohne daß der einfache Und für automatische Fertigung geeignete Aufbau des Relais nennenswert geändert wird.

Wird gemäß einer Fortbildung der Erfindung der magnetisierbare Teil des abgeschlossenen Gehäuses derart bemessen, dall seine magnetische Sättigungsgrenzc mehrfach höhe? ist als diejenige des Ankers, so wird hierdurch sichergestellt, daß trotz der geringen Querschnittsbemfwung des Ankers praktisch der gesamte magnetische Wirkfluß im Arbeitsluftspalt nutzbar gemacht wird, indem der vom Anker nicht mehr aufgenommene Anteil des Flusses vom imagnetisierbaren Gehäuseteil geführt und im Arbeitsluftspalt überlagert wird.

Zweckdienlich ist es, wenn der den Anker parallel überdeckende magnetisierbare Teil des abgeschlossenen Gehäuses als ein auf eine Trägerplatte im wesentlichen parallel zu deren Ebene aufgesetzter Dekkel ausgebildet ist. Hierdurch können bereits vorhun-

dene Werkzeuge für Deckel und Trägerplatte eines abgeschlossenen Gehäuses herkömmlicher Bauart weiter verwendet werden, und es ist lediglich notwendig, für den Deckel geeignetes magnetisierbares Material zu verwenden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, das abgeschlossene Gehäuse in der Weise als Kontakteinrichtung des Relais auszubilden, daß der Deckel und die Trägerplatte elektrisch voneinander isoliert sind und daß der mit dem Deckel mechanisch und elektrisch leitend verbundene Anker in seiner Arbeitsstellung mit der Trägerplatte kontaktgebend zusammenarbeitet. Auf diese Weise wird eine zuverlässig arbeitende Kontakteinrichtung geschaffen, die sich durch größte Einfachheit auszeichnet.

Wird bei der zuletzt genannten Ausführungsform der Frfindung die Trägerplatte aus nichtmagnetisierbarem Material ausgebildet, so läßt sich ein in seiner Gesamtheit sehr einfaches elektromagnetisches Relais aufbauen, dessen Erregerkreis einen außerhalb des abgeschlossenen Gehäuses befindlichen, von einer Magnetisierungswicklung umschlossenen Kern besitzt, dessen einer Pol mit dem Deckel magnetisch leitend verbunden ist und dessen Gegenpol dem frei beweglichen Ende des Ankers gegenübersteht. Der

über den einfachen Aufbau hinausgehende besondere Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, daß das abgeschlossene Gehäuse keinerlei seine Dichtheit gefährdende Durchbrüche aufweist. Allerdings läßt sich dabei die Kontakteinrichtung nur als einfacher Arbeitskontakt gestalten.

Soll jedoch eine kombinierte Kontakteinrichtung, beispielsweise ein Umschaltekontakt oder ein Folgekontakt, geschaffen werden, so kann dies dadurch erreicht \>erden, daß gemäß einer Weiterbildung der

Erfindung in die Trägerplatte und/oder in den Dekkel zumindest ein gleichzeitig als elektrischer Leiter dienendes, vorzugsweise stiftartiges Element elektrisch isoliert eingesetzt ist, dessen in das Innere des abgeschlossenen Gehäuses ragendes freies Ende mit

dem Anker kotuaktgebend zusammenarbeitet.

Wenn zumindest ein in die Trägerplatte eingesetztts Element aus magnetisierbarem Material ausgebildet und außerhalb des abgeschlossenen Gehäuses von einer Wicklung umschlossen ist, so kann hier-

durch beispielsweise die Kontaktfolge erweitert oder auch ein Haltekrcis für den Anker geschaffen werden.

Zweckdienlich ist es, wenn das Element der zuletzt genannten Ausführungsform der Erfindung als Kern

des Erregerkreises ausgebildet ist, dessen der Trägerplatte abgewendetes freies Ende mit dem Deckel des abgeschlossenen Gehäuses über ein Joch magnetisch leitend verbunden ist. Durch diese Maßnahme wird nämlich der Kern des äußeren Erregerkreises einge· spart.

Nach einer Fortbildung der Erfindung können die Kontaktclemente und ein oder mehrere im Inneren des abgeschlossenen Gehäuses beweglich befestigte

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Anker derart angeordnet und ausgebildet sein, daß rekte Verbindung vom Jochende und Deckel odei sie als Arbeitskontakt oder als Ruhekontakt oder als auch mittelbar über die Trägerplatte 1 erfolgen, wo kombinierter Kontakt kontaktgebend zusammenar- bei das Jochende an der dem Stiftende 14 zugcwenbeiten. deten Unterseite der Trägerplatte 1 anliegt. In jedem Eine insbesondere für gute Sprechverbindung 5 Fall stellt der Deckel den einen Pol und das kontakt wichtige einwandfreie und ferner langlebig wartungs- gebende Ende 9 des Stiftes 10 den Gegenpol des äufreie Kontaktgabe wird beim Relais gemäß der Erfin- ßeren Erregerkreises dar, die zusammen einen Ardung dann erzielt, wenn das kontaktgebende freie beitsluftspalt 15 bilden, in den die kontaktgebenden Ende des Ankers in an sich bekannter Weise als Zungen 7 und 8 des Ankers 4 ragen. Wird nun die Doppelkontakt ausgebildet ist und wenn gegebenen- io Magnetisierungswicklung 12 erregt, so teilt sich dei falls das abgeschlossene Gehäuse in gleichfalls an über den Stift 10 und das Joch 13 verlaufende Wirksich bekannter Weise gasdicht verschlossen und mit fluß im Bereich des Arbcitsluftspaltes 15 über den Schutzgas gefüllt ist, welche Maßnahmen sich ohne Deckel 2 und den Anker 4, wobei sich beide Flüsse Beeinträchtigung des vorteilhaften Flußbügeleffektes überlagern und gemeinsam in bereits besprochener verwirklichen lassen. 15 Weise nach dem bekannten Flußbügelcffekt zur Beim folgenden wird die Erfindung an Hand von in tätigung des Ankers wirksam werden, der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielcn Bei der Anordnung nach F i g. 2 ist zusätzlich zu näher erläutert. Hierzu sind in den Figuren teilweise einem in die Trägerplatte 1 eingesetzten, gleichzeitig aufgeschnittene Relais in perspektivischer Darstcl- als Kern eines nicht gezeichneten Erregerkreises und lung unter Weglassung aller für das Verständnis der 20 als kontaktgebendes Glied und elektrischer Leiter Erfindung unwesentlichen Teile gezeichnet. Im ein- dienenden Stift 10 auch in einen mit 16 bezeichneten zelnen zeigt Deckel ein Kontaktstift 17 eingesetzt, an dem der Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit Arbeitskon- Anker 4 in seiner Ruhestellung mit seinen Zungen 7 takt, und 8 anliegt, wogegen letztere in der Arbeitsstellung Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit Umschalte- 25 di-s Ankers mit dem in das Gchäuscinncre ragenden kontakt. Ende 9 des Stiftes 10 kontaktgebend zusammcnarbci-Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit Folgeumschal ten. Es ist auf diese Weise also ein Relais mit Umtekontakt. schaltekontakt geschaffen, das infolge seiner Ausbil-In F i g. 1 ist mit 1 eine Trägerplatte bezeichnet, dung gleichfalls nach dem vorteilhaften Flußbügeldie wahlweise aus magnetisierbarem oder aus nicht- 3° prinzip arbeitet.

magnetisierbarem Metall oder auch aus nichtmetall!- Die Anordnung nach Fig. 3 zeigt eine weitere Vaschem Werkstoff, beispielsweise aus Keramik, ausge- riante der Erfindung, und zwar ein Relais mit FoI-bildet sein kann. Auf diese Trägerplatte 1 ist ein aus geumschaltekontakt. Dabei wird in der Darstellung magnetisierbarem Werkstoff ausgebildeter Deckel 2 mit 18 wiederum eine Trägerplatte bezeichnet, in die gasdicht aufgesetzt, wobei in ersichtlicher Weise ein 35 mittels Druckglas 19 ein gleichzeitig als Magnetkern gekapselter Hohlraum 3 geschaffen ist, in dem ein eines nicht gezeichneten äußeren Erregerkreises und mit 4 bezeichneter Anker im wesentlichen parallel als kontaktgebendes Glied und elektrischer Leiter zur inneren Deckelfläche angeordnet ist. Dieser An- dienender Stift 20 eingesetzt ist. Am inneren Ende ker4 ist als federnde Lamelle mit geringer Masse aus dieses Stiftes ist eine Kontaktfeder 21 befestigt, die in magnetisierbarem Material ausgebildet und über die 40 der Ruhelage des Relais kontaktgebend an einem in Punktschweißstelle 5 mechanisch fest und zumindest einen magnetisierbaren Deckel 22 eingesetzten Konim Bereich dieser Befestigungsstelle durch Anlage taktstift 23 anliegt, so daß zwischen Stift 20 und auch magnetisch leitend mit dem Deckel verbunden. Kontaktstift 23 elektrische Verbindung besteht. Mit An seinem der Befestigungsstelle 5 gegenüberliegen- 24 ist ein am Deckel 22 befestigter Kontaktanker bcden Ende ist der Anker beweglich und besitzt einen 45 zeichnet, dessen frei bewegliches und der Kontakt-Steg, der durch einen Schlitz 6 in zwei Zungen 7 gäbe diener des Ende 25 in einen zwischen dem Dek- und 8 geteilt ist. Diese Zungen arbeiten in der Ar- kcl 22 einerseits und dem kontaktgebenden Ende des beitsstellung des Ankers kontaktgebend mit einem Stiftes 20 andererseits gebildeten Arbeitsluftspalt ihnen gegenüberstehenden Ende 9 eines Stiftes 10 zu- ragt. Wird mm das Relais erregt, so wird dieses Ende sammen, welcher mittels eines Glaspfropfens Il in 50 25 des Ankers vom Stift 20 angezogen, wobei sich bekannter Druckglaseinschmelztechnik in die Träger- gemäß dem Flußbügelprinzip der vom Deckel 22 auf platte 1 eingesetzt isL Die Kontaktstellen am Stift- den Stift 20 übertretende Magnetfluß in einer für die ende 9 und an den Zungen 7 und 8 können zur Ver- Ankerbetätigung wirksamen Weise überlagert. Wähbesserung der Kontaktgabe in an sich bekannter rend seines Anzuges berührt der Anker kontaktge-Weise mit nicht gezeichnetem Kontaktmaterial be- 55 bend das am Kontaktstift 23 anliegende Ende der sonderer Güte belegt sein. Der Stift 10 ist aus magne- Kontaktfeder 21, so daß parallel zur bestehenden tisierbarem Material und bildet den Magnetkern Vtrbindung zwischen den Stiften 20 und 23 auch der eines nur schematisch angedeuteten äußeren Erreger- Deckel elektrisch leitend verbunden ist. und unterkreises, zu dem eine den Stift 10 umschließende Ma- bricht dann im weiteren Verlauf seines Anzuges in gnetisierungswicklung 12 und ein als Flußrückführung 60 erkennbarer Weise die Verbindung zwischen den dienendes Joch 13 gehören, welches das Ende 14 des Stiften 20 und 23 durch Abheben der Kontaktfeder Stiftes 10 und den Deckel 2 magnetisch leitend mit- 21. so daß in der Arbeitsstellung des Ankers 24 eine einander verbindet. Dies kann unmittelbar durch di- Verbindung zwischen Deckel 22 und Stift 20 besteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches Relais mit in einem abgeschlossenen Gehäuse angeordneten magnetisjerbaren, als federnde Lamelle geringer Masse ausgebildeten Anker, der gleichzeitig als kontaktgebendes Glied und als elektrischer Leiter ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein die Ankerfläche parallel überdeckender Teil (2, 16, 22) des abgeschlossenen Gehäuses aus magnetisierbarem Material besteht und mit dem einen Pol des Erregerkreises magnetisch verbunden ist und daß der Anker (4, 24) so angeordnet ist, daß er an seinem im wesentlichen unbewegten Ende mit dem rnagnetisierbaren Teil (2, 16, 22) des Gehäuses magnetisch leitend verbunden ist und mit seinem der Kontaktgabe dienenden beweglichen Ende (7,8, 25) in den zwischen den beiden Polen des Erregerkreises gebiltleten Arbeitsluftspalt (15) ragt.

2. Elektromagnetisches Relais, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierbare Teil (2, 16, 22) des abgeschlossenen Gehäuses derart bemessen ist, daß seine magnetisehe Sättigungsgrenze mehrfach höher ist als diejenige des Ankers (4, 24).

3. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Anker (4, 24) parallel überdeckende magnetisierbare Teil ^es abgeschlossenen Gehäuses als ein auf eine Trägerplatte (1, 18), im wesentlichen parallel zu deren Ebene aufgesetzter Deckel (2, 16, 22) ausgebildet isi.

4. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschlossene Gehäuse in der Weise als Kontakteinrichtung des Relais ausgebildet ist, daß der Dekkel und die Trägerplatte elektrisch voneinander isoliert sind und daß der mit dem Deckel mechanisch und elektrisch leitend verbundene Anker in seiner Arbeitsstellung mit der Trägerplatte kontaktgebend zusammenarbeitet.

5. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (1, 18) aus nichtmagnetisierbarem Material ausgebildet ist.

6. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerkreis des Relais einen außerhalb des abgeschlossenen Gehäuses befindlichen, von einer Magnetisierungswicklung umschlossenen Kern besitzt, dessen einer Pol mit dem Deckel magnetisch leitend verbunden ist und dessen Gegenpol dem frei beweglichen Ende des Ankers gegenübersteht.

7. Elektromagnetische«; Relais nach Anspruch 3 oder 5, dadurch ^kennzeichnet, daß in die Trägerplatte (1,18) undi/oder in den Deckel (2, 16, 22) zumindest ein gleichzeitig als elektrischer Leiter dienendes, vorzugsweise stiftartiges Element (10, 17, 20, 23) elektrisch isoliert eingesetzt ist, dessen in das Innere des abgeschlossenen Gehäuses ragendes freies Ende mit dem Anker (4, 24) oder anderen Kontaklgliedcrn (21) kontaktgebend zusammenarbeitet.

8. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch?, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in die Trägerplatte (1, 18) eingesetztes Element (10, 20) aus magnetisierbarem Material ausgebildet und außerhalb des abgeschlossenen Gehäuses von einer Wicklung (12) umschlossen ist.

9. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (JO) als Kern des Erregerkreises ausgebildet ist, dessen der Trägerplatte abgewendetes freies Ende (K) mit dem Deckel (2) des abgeschlossenen Gehäuses über ein Joch unmittelbij oder mittelbar magnetisch leitend verbunden ist (Fig. 1).

10. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche? bis9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (10, 17, 20, 23) und ein oder mehrere im Inneren des abgeschlossenen Gehäuses beweglich befestigte Anker (4, 24) derart angeordnet und ausgebildet sind, daß sie als Arbeitskontakt (Fig. I) oder als Ruiickoruakt oder als kombinierter K intakt (Fi g. 2 und 3) kontaktgebend zusammenarbeiten.

11. Elektromagnetisches Relais nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kontaktgebende freie Ende (7,8, 25) des Ankers (4, 24) in an sich bekannter Weise als Doppelkontakt ausgebildet ist.

12. Elektromagnetisches Relais nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschlossene Gehäuse in an sich bekannter Weise gasdicht verschlossen und gegebenenfalls mit Schutzgas gefüllt ist.