DE1614516B1

DE1614516B1 - Gepoltes relais mit bistabiler haftcharakteristik

Info

Publication number: DE1614516B1
Application number: DE19671614516
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl-Phys Bosch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-04-27
Filing date: 1967-04-27
Publication date: 1971-12-30
Also published as: JPS4833473B1; BE714289A; NO122085B; DK126457B; NL6805894A; GB1203523A; SE352479B; AT289935B; ES352092A1; FR1571471A; US3518592A; CH470749A; NL151549B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein gepoltes Relais lichkeit bzw. die für ein Relais bestimmte Ausfühmit bistabiler Haftcharakteristik, in dessen Erreger- rung notwendige Ansprechspannung als ,Gütemerkflußkreis ein Hauptdauermagnet aus Oxydwerkstoff mal eines Relais angesehen werden Tcann, kommt zur Fesselung des Ankers in der einen stabilen Lage diesem Nachteil eine besondere Bedeutung zu.
angeordnet ist, wobei sich der Dauerfluß im Alberts'- 5 Diese Temperaturabhängigkeit bei gepolten biluftspalt mit dem Erregerfluß überlagert. stabilen Relais kann auch durch eine Anordnung

Ein gepoltes Relais erfordert immer die Verwen- nicht kompensiert werden, die in der deutschen Padung mindestens eines Dauermagneten zur Fesselung tentschrift 887 540 beschrieben ist. Dort wird ein des Ankers in der einen stabilen Lage. Zur Rück- monostabiles Relais mit einem verstellbaren HilfsStellung in die zweite stabile Lage muß dann dem io magneten versehen, um die Anzugs- bzw. Abfallzeit Dauerfluß ein entgegengesetzt gerichteter Steuerfluß einstellbar zu machen. Wie in dieser Patentschrift zugeordnet bzw. überlagert werden. Will "man nun erwähnt wird, läßt ^lsich eine solche Anordnung zwar ein Relais mit einer sehr niedrigen und kompakten auch "bei gepolten Relais vornehmen, doch handelt Bauweise schaffen, so ist es notwendig, den erwähn- es sich hierbei immer nur um eine zusätzliche Maßten Hauptdaüemiagneten direkt im Erregerflußkreis 15 nähme zur Veränderung der Anzugs- bzw.' Äbfallanzuordnen. Auf diese Weise lcommt man mit einem zeiten. Als eigentliche Rückstellkraft dürfte hierbei relativ kleinen Dauermagneten aus, da die Streu- wohl eine Federkraft vorgesehen sein, da hierüber Verluste auf ein Minimum reduziert werden. Bei Ver- nichts Näheres ausgesagt ist. Weiterhin beschreibt wendung gewöhnlicher Dauermagneten aus . einer diese Patentschrift weder eine Konstruktion für ein Alnico-Legierung bringt diese Anordnung' fur den 20 bistabiles Relais noch bringt sie Vorschläge für eine Dauermagneten die Gefahr einer Entmagnetisierung Temperaturkompensation, so daß sie für die Lösung mit sich. Aus diesem Grund ist es notwendig, einen der oben erwähnten Probleme nicht in Betracht Magneten mit hoher Koerzitivkraft zu verwenden; kommt. ., . - , _:j._:/,
hierzu bietet sich ein OxydwerkstofE an, der beispiels- Aufgabe der Erfiniiurig'ist es, ein bistabiles Relais weise aus der USA.-Patentschrift 3 069 602 bekannt 25 der eingangs erwähnten Art mit einem Hauptdauerist. Diese Oxydwerkstoffe können außerdem in Rieh- magneten zur Fesselung des Ankers in der einen rung ihrer kürzesten Ausdehnung magnetisiert wer- stabilen Lage zu schaffen, welches die obeneiiwähnden und sind deshalb auch aus diesem Grunde für ten Nächteile vermeidet und trotz einer sehr, komden Bau eines Relais mit sehr kleinen Abmessungen pakten Bauweise in einem ^:weiteK Temperaturbereich vorteilhaft. 30 in beiden Schaltrichtungen jeweils nahezu glfciehblei-

In der französischen Patentschrift 1380 993 ist bende Ansprechspannungen aufweist. Erfindungsweiterhin ein Relais beschrieben, bei dem als Rück- gemäß wird dies dadurch erreicht, daß zur Fesselung stellmittel ein Dauermagnet aus Keramikmaterial vef- des Ankers in der zwelten'sfabiTenXäge ein Hilfswendet wird. Allerdings besitzen Dauermagnete _:njit. dauermagnet dient, dessen- Teniperaturabhäagigkeit Oxydwerkstoffen,'' beispielsweise aus" Barium-Oxyd 35 etwa"der des Hauptdaüerrnagneten entspricht.'
oder Strontium-Oxyd, den Nachteil einer starken Durch die erfindungsgemäße Lösung kann ein der-Temperaturabhängigkeit, und zwar verkleinert sich artig ausgeführtes Haftrelais in einem weiten Tembei ansteigender Temperatur der wirksame Fluß des peraturbereich- eingesetzt werden, wobei dieser BeDauermagneten erheblich. Bei dem oben erwähnten reich in der Praxis sich zwischen+100 und '-^'4O⁰ C bekannten Relais spielt dies freilich noch keine Rolle, 40 erstreckt. Die veränderliche Remanenz der .verwenda es sich hierbei um ein monostabiles Relais handelt, deten Dauermagnete^' die hier als" Hauptdauermagnet bei dem der Erregerfluß dem Dauerfluß des Keramk- und HUfsdauermagnet bezeichnet werden, kompenmagneten entgegengerichtet ist."Den&-kuch^:de'r 'Er--"'* siert-sich durch die erfindüngsgemäße Maßnahme, so regerfluß ändert sich mit der Temperatur in der glei- daß mit annähernd gleichen Betriebswerten auch bei chen Richtung wie der Dauerfluß, so daß sich die 45 erheblichen Temperaturänderungen zu rechnen ist. Temperatureinflüsse etwa kompensieren. Zum Erreichen's einer möglichst weitgehenden Kom-

Bei einem Relais mit bistabiler Haftcharakteristik pensation sollen bei hohen Anforderungen an die dagegen wirkt sich die Temperaturabhängigkeit eines Konstanz der Betriebswerte Dauermagnete völlig Dauermagneten erheblich auf die Ansprechspannung gleicher Werkstoffeigenschaft verwendet werden, aus. Bei bekannten Haftrelais ist es nämliehf üblich,, 5<?,: Sind die Anforderungen an die Einhaltung konstanzur Fesselung des Ankers in der einen stabilen Lage ter Betriebswerte nicht so hoch, so können auch hin-(Arbeitsstellung) einen Dauermagneten, zur Fesselung sichtlich der verwendeten Dauermagnete gewisse in der zweiten stabilen Lage (Ruhestellung) jedoch Werkstoffunterschiede zugestanden werden,
eine Rückstellfeder zu verwenden. Wegen der Tem- Zweckmäßigerweise erfolgt die Befestigung der peraturabhängigkeit des Erregerflusses ,.und. des 55 Dauermagnete an den diese tragenden Bauelementen Dauermagnetflusses ergibt sich beim Schalten "von durch eine Klebverbindung. Im übrigen wird,- im Geder Ruhestellung in die Arbeitsstellung eine Sumrnie- gensatz zu vielen bekannten Äusführungsformen, bei rung der temperaturbedingten Änderungen in der der erfindungsgemäßen Lösung davon ausgegangen, Anzugskraft, während die den Anker fesselnde daß die Ruhestellung des Ankers nicht durch eine Federkraft nahezu konstant bleibt. Die Spannung 60 Rückstellfeder erreicht wirdj sondern durch einen muß deshalb mit steigender Temperatur erheblich Hilfsmagneten. Läßt es sich aus konstruktiven Grünerhöht werden, um ein sicheres Anziehen des Relais den nicht umgehen, den Anker mit dem Joch durch zu gewährleisten. Um für ein solches Relais auch bei eine Feder zu verbinden, so soll diese Feder weithöheren Umgebungstemperaturen ein Ansprechen gehend richtkraftlos sein. Diese Feder trägt also praksicherzustellen, muß man aus Sicherheitsgründen 65 tisch nicht dazu bei, die Ruhestellung des Ankers und grundsätzlich eine höhere Betriebsspannung vor- seme Haltekraft in dieser Stellung zu bestimmen,
schreiben, als es sonst bei niedrigen Betriebstempe- Aus Fertigungsgründen ist es zweckmäßig, daß der raturen notwendig wäre. Da die Ansprechempfind- Hauptmagnet in seinem Querschnitt-derart gewählt

ist, daß er zusammen mit dem Trägerteil des Jochs dem Querschnitt des mittleren Jochschenkels entspricht. Auf diese .Weise es es möglich^ den Hauptmagneten zu erst auf dem Joch., beispielsweise durch Klebea, zu befestigen und dann erst die Erregerspule auf den mittleren Jochschenkel aufzuschieben. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, die Trennungslinie zwischen dem Hauptmagneten und dem Joch als Schräge auszubilden. Damit ist es mit einem Minimum an Platz möglich,. das Anbringen des Hauptmagneten in zweckmäßiger Weise zu erreichen.

Eine weitere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß dem Hilfsmagneten auf der dem Anker abgewandten Seite ein Flußblech zügeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird der magnetische Flußkreis des Hilfsmagneten wesentlich besser geschlossen, so daß sich unter gleichen Voraussetzungen die auf den Anker wirkende Kraft erheblich erhöht. Im übrigen wird durch den besser geschlossenen Hilfskreis auch die Störanfälligkeit des Haftrelais gegenüber äußeren magnetischen Einflüssen • herabgesetzt.
Im einfachsten Fall wählt man die Magnetisierungsrichtung des Hauptmagneten und die des Hufs- magneten übereinstimmend. Man kann aber auch den Hilfsmagneten an seinen beiden Enden entgegengesetzt magnetisieren. Ferner kann es zweckmäßig sein, zwischen dem Anker und dem Hilfsmagneten ein Trennblech vorzusehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigt

F i g. 1 das Haftrelais nach der Erfindung in schaubildlicher Darstellung,

F i g. 2 eine Seitenansicht gemäß F i g. 1 entsprechend der Schnittlinie X-Y.

In der Darstellung nach F i g. 1 ist unter Weglassung der Kontaktanordnung schematisch das Haftrelais mit dem E-förmigen Magnetsystem M gezeigt, wobei der mittlere Schenkel Ml als Kern wirksam ist. Am vorderen Ende des mittleren Schenkels Ml befindet sich der Hauptmagnet DMl, der mit diesem

»Schenkel, beispielsweise durch Kleben, verbunden ist. Die Trennungslinie zwischen dem Hauptmagneten DMl und dem Kern ist hier als Schräge ausgebildet, da sich hierdurch eine günstige Raumausnutzung ergibt.

Bei dem Dauermagneten DMl handelt es sich, ebenso wie bei dem Dauermagneten DM2, um einen solchen mit hoher Koerzitivkraft, wie er in der industriellen Fertigung unter Verwendung von oxidischen Werkstoffen hergestellt werden kann. Nur solche Dauermagnete können auch bei üblichen Gegenerregungen nicht entmagnetisiert werden. Die Gefahr einer Entmagnetisierung ist nämlich bei im Erregerflußkreis liegenden Dauermagneten gegeben. Dem Hauptmagneten DMl liegt der Hilfsmagnet DM2 gegenüber. Er hat die Aufgabe, den Anker A in der abgefallenen Stellung (Ruhestellung) festzuhalten. Der Hilfsmagnet DM 2 erzeugt auf den Anker eine Kraft, die der Kraft des Hauptmagneten DMl entgegengerichtet und größer als die des Hauptmagneten DMl ist. Wenn man auch aus funktionellen Gründen den Hilfsmagneten DM2, da er nicht vom Erregerfluß durchsetzt ist, aus einem Alnico-Werkstoff herstellen könnte, so ist es doch zum Erreichen einer ausreichenden Temperaturkompensation notwendig, für die beiden Dauermagnete DMl und DM2 möglichst gleichen Werkstoff zu wählen. Der Hilfsmignet DM2 ist zweckmäßigerweise ebenfalls durch Klebung an der Halterung H des Spttlenkörpers befestigt.

Im Luftspalt zwischen dem Hauptmagneten DMl ■und dem Hilfsmagneten DM2 befindet sich der Anker .4 des Relais, der durch zwei weitgehend richtkraftlose Blattfedern F mit den äußeren Schenkeln des E-förmigen Magnetsystems M verbunden ist. Auf der dem Anker A abgewandten Seite des Hilfsmagneten DM2 ist noch ein Flußblech B vorhanden, das nicht nur einen besser geschlossenen magnetischen Hilfskreis schafft, sondern auch die Störanfälligkeit des Relais durch äußere magnetische Einflüsse entscheidend herabsetzt.

In der Fig. 2 ist, entsprechend der Schnittlinie X-Y gemäß Fig. 1, eine Seitenansicht gezeigt. In dieser Darstellung ist auch eine mögliche Variante der Erfindung dargestellt, die darin Hegt, den Hilfsmagneten DM2 an seinen beiden Enden entgegengesetzt zu magnetisieren. Hier ist ferner die Polung der Dauermagnete in Verbindung mit den wirksamen Flußlinien dargestellt. Diese Darstellung läßt es auch verständlich erscheinen, daß im Gegensatz zu einer die Ruhelage des Ankers bestimmenden Rückstellkraft mit einer Rückführfeder beim Nachlassen der Dauerflußkraft im Hauptmagneten DMl auch die Kraft des Hilfsmagneten DM2 sich in entsprechender Weise verringert. Auf diese Weise kann der Temperaturgang der Dauermagnete weitgehend ausgeglichen werden, so daß sich die Betriebswerte des Haftrelais auch bei Temperaturschwankungen kaum verändern.

Claims

Patentansprüche:

1. Gepoltes Relais mit bistabiler Haftcharakteristik, in dessen Erregerflußkreis ein Hauptdauermagnet aus Oxydwerkstoff zur Fesselung des Ankers in der einen stabilen Lage angeordnet ist, wobei sich der Dauerfluß im Arbeitsluftspalt mit dem Erregerfluß überlagert, dadurch-gekennzeichnet, daß zur Fesselung des Ankers (A) in der zweiten stabilen Lage ein Hilfsdauermagnet (DM2) dient, dessen Temperaturabhängigkeit etwa der des Hauptdauermagneten (DMl) entspricht.

2. Haftrelais nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Dauermagnete (DMl, DM2) an den diese tragenden Bauelementen eine Klebverbindung dient.

3. Haftrelais nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (A) durch mindestens eine weitgehend richtkraftlose Blattfeder (F) mit dem Joch (/) verbunden ist.

4. Haftrelais nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptmagnet (DMl) in seinem Querschnitt derart gewählt ist, daß er zusammen mit dem Trägerteil dem Querschnitt des mittleren Schenkels (Ml) entspricht.

5. Haftrelais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennungslinie zwischen dem Hauptmagneten (DMl) und dem Kern als Schräge (S) ausgebildet ist.

6. Haftrelais nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hilfsmagneten (DM2) auf der dem Anker (.4) abgewandten Seite ein Flußblech (B) zugeordnet ist.

ί 614 516

7, Haflrelaijä nach Ansprach 1 oder folgenden, dadurch ' gekennzeichnet, daß die Magnetisierungseinrichtung des Hauptmagneten (DMl) und die des Hilfsmagneten (DM2) übereinstimmt.

8. Haftrelais nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmagnet (DM2) an

seinen beiden Enden entgegengesetzt magnetisiert ist (Fig. 2).

9. Haftrelais nach Ansprach 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anker (A) und dem Hilfsmagneten (DM2) ein Trennblech (T) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen