DE1589973B2 - Elektromagnetisches relais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais für polarisierten Betrieb, dessen die Erregerwicklung tragender, mit einer Dauermagnetflußquelle ausgerüsteter Kern unlösbar in einen gegen den Kern elektrisch isolierten Träger eingesetzt ist, und dessen den Träger durchdringendes freies Kernende zusammen mit einem gegenüberstehenden Teil eines federgelagerten, magnetisierbaren Ankers einen Kontakt des Relais bildet.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 191 042 ist ein derartiges Relais bekannt, dessen Kern allerdings nicht mit einer Dauermagnetflußquelle ausgerüstet ist und das daher nicht für einen polarisierten Betrieb geeignet ist. Weiterhin ist durch die deutsche Auslegeschrift 1194 980 ein elektromagnetisches Relais für polarisierten Betrieb bekannt, bei dem auf dem Kern der Erregerwicklung eine Dauermagnetflußquelle angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einem Relais der in der Bezeichnung genannten Art

ίο einen geeigneten magnetischen Nebenschluß vorzusehen.

Durch die französische Patentschrift 1 326 245 ist. es bereits bekannt, bei elektromagnetischen Relais · zum Zwecke der Vormagnetisierung in axialer Verlängerung der Erregerwicklung bzw. des Kernes an . dessen dem Anker abgewandtem Ende einen in Längsrichtung gepolten Dauermagneten anzuordnen und innerhalb des magnetischen Kreises einen Nebenschlußbügel vorzusehen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß in axialer Verlängerung der Erregerwicklung bzw. des Kernes an dessen der Kontaktanordnung abgewandtem Ende ein in Längsrichtung gepolter Dauermagnet angeordnet ist und daß zwischen dem Kern und dem Dauermagnet ein Nebenschlußbügel liegt, . der die Form eines Ringsektors aufweist, welcher die ' sich gegenüberstehenden Enden des Kerns und des Dauermagneten teilweise umschließt und über einen schmalen Luftspalt mit einem Teil des magnetischen Hauptkreises, d. h. der Außenhülse des Relais gekoppelt ist. Die Ausgestaltung des Nebenschlußbügels in Form eines Ringsektors, der die sich gegenüberstehenden Enden von Kern und Dauermagnet nur teilweise umschließt, hat den Vorteil, daß die Reluktanz des magnetischen Nebenschlusses durch Verdrehen des Nebenschlußbügels ohne zusätzlichen Raumbedarf verstellt werden kann. Dadurch können Werkstoff- und Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden. In weiterer Ausbildung der Erfindung bildet der Bügel einen Nebenschluß, der den Dauermagnet einschließt, aber der Kontaktanordnung und dem innerhalb der Erregerwicklung liegende Teil des Kerns parallel liegt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Reluktanz des magnetischen Nebenschlusses durch Verdrehen des ringsektorförmigen Nebenschlußbügels innerhalb der hohlzylindersektorförmigen Außenhülse bei der Fertigung des Relais auf einen gewünschten Wert einstellbar ist.

Der Nebenschlußbügel wird gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung so eingestellt, daß in der Ruhestellung der Membran und bei nicht erregter Wicklung der magnetische Fluß innerhalb des Nebenschlusses größer ist als der über die Membran.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontaktanordnung in bekannter Weise durch eine Abdeckkappe hermetisch verschlossen.

Das beschriebene Relais weist eine Reihe von Vorteilen auf. Zunächst ist die einfache Justierung des Relais durch Verdrehen des Nebenschlußbügels bei der Fertigung zu nennen. Weiterhin shuntet der Nebenschlußbügel den Dauermagnet, wenn die Wicklung entgegengesetzt erregt ist, um den Kontakt zum Öffnen zu bringen. Ferner wird durch den Nebenschluß die Reluktanz des magnetischen Hauptkreises verringert, so daß eine kleinere Spule mit weniger Amperewindungen zum Erregen und Gegenerregen des Relais ausreicht. Und letztlich bewirkt der Ne-

benschluß ein schnelleres Umsteuern des magnetischen Flusses über die Kontaktteile zwischen ihrer geöffneten und ihrer geschlossenen Stellung, weil ein gewisser Flußanteil des Dauermagneten umgeschaltet wird und nicht mehr über den Nebenschluß, sondern über die Kontaktanordnung fließt, was die Hafteigenschaften der Relais wesentlich verbessert.

Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt entlang der Mittelachse des Relais,

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Relais in der Ebene der Linie II-II in F i g. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt durch das Relais in der Ebene der Linie III-1II in F i g. 1,

F i g. 4 und 5 jeweils einen Querschnitt durch das Relais in der Ebene der Linie IV-IV in F i g. 1 mit verschiedenen Stellungen des Nebenschlußbügels.

Die Kontaktanordnung des Relais enthält einen Weicheisenring 10, in dessen Mittelbohrung ein Nikkeleisen-Kern 11 mittels eines isolierenden Ringes 12, der z.B. aus Glas bestehen kann, befestigt ist. Der Weicheisenring 10 und der Kern 11 bilden einen Teil des magnetischen Kreises des Relais. In das eine Ende des Kernes 11 ist stirnseitig ein Sackloch geringer Tiefe eingedreht, wodurch eine ringförmige Stirnfläche 13 stehenbleibt, die einen der beiden zusammenarbeitenden Kontaktstücke des Relais bildet. Der Anker und zugleich das andere Kantaktstück des Relais werden durch eine elastische Membran 14 aus magnetischem Material gebildet, die an ihren Rand am Weicheisenring 10 mittels einer Abdeckkappe 15 gehalten wird, die ihrerseits mit dem Weicheisenring 10 hermetisch verbunden ist. Ein Abstandsring 16 stellt sicher, daß die Membran 14 während ihrer Ruhestellung mit ihrer zentralen Kontaktfläche 18 einen genügend großen Kontaktabstand zu der als Gegenkontaktstück wirkenden Stirnfläche 13 des Kernes 11 enthält. Der genaue Abstand der Membran 14 kann durch entsprechende Bearbeitung der Stirnseite des Weicheisenringes 10 hergestellt werden.

Die beiden kontaktgebenden Teile, d. h. die Membran 14 und die Stirnfläche 13 des Kernes 11, befinden sich in einer hermetisch abgeschlossenen Kammer. Der wichtigste Arbeitsgang bei der Herstellung des Gehäuses, nämlich das Einschmelzen des Nickeleisen-Kernes 11 in den Weicheisenring 10, kann jedoch als erster Verfahrensschritt bei der Fertigung vorgenommen werden, so daß sich die auftretenden, relativ hohen Einschmelztemperaturen nicht nachteilig auf andere Teile des Relais, wie z.B. die Membran 14 oder die Erregerwicklung 21, die erst in einem späteren Arbeitsgang angefügt werden, auswirken können. Die Abdeckkappe 15 kann mit dem Weicheisenring 10 bei einer niedrigen Temperatur durch Weichlöten verbunden werden.

Die Membran 14 ist mit mehreren Schlitzen 17 versehen, deren Länge sehr viel größer ist als deren Breite, und die dazu dienen, die Elastizität der Membran 14 zu vergrößern und dadurch die aufzuwendende Kraft zu ihrer Auslenkung gegen die kontaktgebende Stirnfläche 13 zu verringern. Die Schlitze 17 sind kreisbogenförmig ausgebildet und so angeordnet, daß die zentrale Kontaktfläche 18 der Membran 14 mit ihrer Randzone und dem Weicheisenring 10 über drei schmale längliche Metallzungen 20 verbunden ist. Diese Anordnung erlaubt der zentralen Kontaktfläche 18 der Membran 14 eine beträchtliche Bewegungsfreiheit, während gleichzeitig sichergestellt ist, daß sich die Kontaktfläche 18 beim Anziehen gegen den Kern Il durch Erregung des zugerodneten magnetischen Kreises im wesentlichen senkrecht an die Stirnfläche 13 des Kernes 11 anlegt.

Die Membran 14 besteht aus magnetischem Material, wie z. B. einer Nickel-Eisen-Legierung, und kann zur Schaffung eines guten elektrischen Kontaktes ganz oder teilweise mit einem gebräuchlichen Edelmetall, wie z. B. Palladium, plattiert sein. Die Stirnfläche 13 des Kernes 11 kann mit einem ähnlichen Auflagemetall versehen sein. Daneben bilden die auf den Kontaktflächen aufgebrachten schützenden Auflagen gleichzeitig den notwendigen, magnetisch isolierenden Luftspalt zwischen den Kontaktstücken.

Die Anschlußstifte 23 und 24 des Relaiskontaktes sind jeweils am Umfang des Weicheisenringes 10 und des Kernes 11 befestigt.

Der Kern 11 bildet einen Teil des inneren magnetischen Kreises des Relais und ist in seiner axialen Ausdehnung beträchtlich langer als das entsprechende äußere Teil, der Weicheisenring 10. Auf den sich durch die Spule erstreckenden Teil des Kernes 11 ist von der Rückseite her eine Polyester-Hülse 25 heiß aufgeschrumpft, die zur elektrischen Isolierung des Kernes 11 gegenüber den übrigen Teilen des inneren magnetischen Kreises dient. Diese bestehen aus einer Nickeleisen-Hülse 26, die auf die Polyester-Hülse 25 aufgeschoben ist, sowie aus einem zylindrischen Dauermagnet 27, der in einem Bund der Nickeleisen-Hülse 26 befestigt ist.

Die Erregerwicklung 21 des Relais ist auf einen isolierenden Spulenkörper 22 gewickelt, der den Kern 11 und die Hülsen 25 und 26 umschließt. Die Außendurchmesser der Erregerwicklung und der Spulenkörperflansche sind nicht größer als der Außendurchmesser des Weicheisenringes 10. Die Wicklungsenden sind an zwei Anschlußstiften 28 festgelötet, die durch die Flanschen des Spulenkörpers 22 hindurchführen. In der Stirnseite des neben dem Ring 10 angeordneten Spulenflansches ist ein Schlitz vorgesehen, der den Anschlußstift 24 aufnimmt. Der aus dem Dauermagnet 27, der Nickeleisen-Hülse 26, dem Kern 11, der Membran 14 und dem Weicheisenring 10 bestehende magnetische Hauptkreis wird durch eine Abschlußplatte 30, die am Dauermagnet 27 befestigt ist, und durch eine Außenhülse 29 aus magnetischem Material, die über den Weicheisenring 10 und die Abschlußplatte 30 aufgesprengt ist, vervollständigt.

Dieser megnetische Hauptkreis kann durch einen magnetischen Nebenschlußbügel 31 verändert werden, der die Form eines Ringsektors aufweist, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Außendurchmesser des Weicheisenringes 10. Die Innenfläche des Nebenschlußbügels 31 ist so auf der Nickeleisen-Hülse 26 befestigt, daß dieser zwischen dem Dauermagnet 27 und der Erregerwicklung 21 liegt. Der Bügel 31 ist über einen schmalen Luftspalt mit einem Teil der Außenhülse 29 magnetisch gekoppelt und bildet einen Nebenschluß, der zwar den Dauermagnet 27 einschließt, aber den Kontaktstücken (Membran 14 und Stirnfläche 13 des Kernes 11) und dem innerhalb der Erregerwicklung 21 liegenden Teil des Kernes 11 parallel liegt.

Bei der Herstellung des Relais kann die die Abschlußplatte 30, den Dauermagnet 27, die Nickelei-

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sen-Hülse 26 und den Nebenschlußbügel 31 umfassende Baugruppe auf der Polyester-Hülse 25 verdreht werden, wobei die Reluktanz des magnetischen Nebenschlusses auf einen gewünschten Wert einstellbar ist. Die Stellungen der maximalen bzw. minimalen Reluktanz sind in den F i g. 4 bzw. 5 dargestellt. Bei der beschriebenen Anordnung werden die Teile des magnetischen Kreises vorzugsweise so angeordnet, daß in der Ruhestellung der Membran 14 und bei nicht erregter Wicklung 21 der magnetische Fluß innerhalb des Nebenschlusses größer ist als der über die Membran 14. Nach der Einstellung wird die aus Abschlußplatte 30, Dauermagnet 27, Nickeleisen-Hülse 26 und Nebenschlußbügel 31 bestehende Baugruppe z. B. durch Verkitten der Abschlußplatte 30 mit der Außenhülse 29 in ihrer Lage festgehalten.

Das Relais weist ferner zwei Isolierscheiben 32 und 33 auf. Die Scheibe 32 dient zur Verhinderung zufälliger Berührungen zwischen dem Anschlußstift 24 und dem Weicheisenring 10; die Scheibe 33 dient zur Verhinderung der Berührung zwischen den Wicklungsanschlüssen an den Anschlußstiften 28 und dem Nebenschlußbügel 31.

Der Abstand der Anschlußstifte der Kontaktstücke und der Spule voneinander ist so ausgelegt, daß er mit

ίο dem normalen Leiterabstand bedruckter Schaltungsplatten übereinstimmt, da die kleine räumliche Ausdehnung des Relais für solche Anwendungsfälle besonders geeignet ist (ein praktisches Ausführungsbeispiel des in den Zeichnungen dargestellten Aufbaues' hat eine Länge von etwa 22 mm und einen Durchmesser von etwa 10 mm).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches Relais für polarisierten Betrieb, dessen die Erregerwicklung tragender, mit einer Dauermagnetflußquelle ausgerüsteter Kern unlösbar in einen gegen den Kern elektrisch isolierten Träger eingesetzt ist, und dessen den Träger durchdringendes freies Kernende zusammen mit einem gegenüberstehenden Teil eines federgelagerten, magnetisierbaren Ankers einen Kontakt des Relais bildet, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Verlängerung der Erregerwicklung (21) bzw. des Kerns (H) an dessen der Kontaktanordnung (13, 14/18) abgewändtem Ende ein in Längsrichtug gepolter Dauermagnet angeordnet ist und daß zwischen dem Kern (11) und dem Dauermagnet (27) ein Nebenschlußbügel (31) liegt, der die Form eines Ringsektors aufweist, welcher die sich gegenüberstehenden Enden des Kernes (11) und des Dauermagneten (27) teilweise umschließt und über einen schmalen Luftspalt mit einem Teil des magnetischen Hauptkreises, d. h. der Außenhülse (29), des Relais gekoppelt ist.

2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (31) einen Nebenschluß bildet, der den Dauermagnet (27) einschließt, aber der Kontaktanordnung (13, 14/18) und dem innerhalb der Erregerwicklung (21) liegenden Teil des Kernes (11) parallel liegt.

3. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reluktanz des magnetischen Nebenschlusses durch Verdrehen des ringsektorförmigen Nebenschlußbügels (31) innerhalb der hohlzylindersektorförmigen Außenhülse (29) bei der Fertigung des Relais auf einen gewünschten Wert einstellbar ist.

4. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ruhestellung der Membran (14) und bei nicht erregter Wicklung (21) der magnetische Fluß innerhalb des Nebenschlusses größer ist als der über die Membran (14).

5. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung (13, 14/18) in bekannter Weise durch eine Abdeckkappe (15) hermetisch verschlossen ist.