DE1764807A1 - Ultraempfindlicher elektromagnetischer Ausloeser - Google Patents

Description

DIPL -ING. HELLMUTH KOSEL DIPL-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

3353 Bod Gandemheim, 7. August 1968

Braunschweiger StraBe 22

Telefon: (05382)2842

Telegramm-Adresse: Siedpaient Bad Gandersheim

!'INDUSTRIE ELECTRIQUE I)E LA SEINE
Patentgesuch vom 7. August 1968

L»INDUSTRIE ELECTRIQUE DE LA SEINE

97, Avenue de Verdun

Romainville, Seine-Saint-Denis/Frankreich

Ultraempfindlicher elektromagnetischer Auslöser

Der elektromagnetische Auslöser nach der Erfindung gehört zu dem Typ, bei dem der Anker anhebbar ist.

Bei diesem Relaistyp wird der bewegliche Anker in Normalstellung gegen zwei Polflächen eines Hagnetkreises magnetisch angezogen gehalten durch einen Teil des Magnetflusses, der von einem mit dem Magnetkreis zusammenwirkenden Dauermagneten ausgeht, wobei der andere, im allgemeinen bedeutendere Teil dieses Magnetflusses von einem entsprechende Reluktanz aufweisenden Teil des Magnetkreises abgeleitet wird« Das Lösen des beweglichen Ankers, das die gewünschte mechanische «sfirkung erzeugt (z.B. Betätigung von Kontakten oder eines Ausschalterriegels) erfolgt durch Verringerung des in dem beweglichen Anker zirkulierenden Flusses mittels einer pder mehrerer auf dem Magnetkreis angeordneter Spulen, wodurch der bewegliche Anker dann der Spannung einer Feder naohgibt,

2522/4 PK/Gl 109845/0386

''ie weiter unten im einzelnen ausgeführt wird, haben Auslöser diesee Typs den gewichtigen liachteil , besonders empfindlich zu sein gegenüber der Temperatur, die ihren Auslösepunkt beträchtlich verschiebt.

Die Erfindung hat die Beseitigung dieses Nachteils zum Ziel.

Wie ebenfalls weiter unten im einzelnen ausgeführt wird, haben Auslöser dieses Typs ferner den wesentlichen Nachteil, daß sie'von Stück zu Stück Schwankungen des Auslösepunktes aufweisen.

Auch die Beseitigung dieses Nachteils hat die

Erfindung zum Ziel.

Schließlich bezweckt die Erfindung noch die Verbesserung der Genauigkeit des Auslösers, seine Unempfindlichkeit gegen äußere magnetische Felder und die V/irtschaftlichkeit der Mittel und der Bauweise«

Der Auslöser nach der Erfindung weist in bekannter Weise einen feststehenden Magnetkreis (Stator) mit einem Dauermagneten und einer Spule, und einen diesen Magnetkreis in Hormallage schließenden beweglichen Anker mit einer ihn beim Auslösen abhebenden Feder auf. Der Stator hat die allgemeine Form eines U, dessen einen Schenkel die Spule umgibt, während der Dauermagnet im Inneren des U gegen den zweiten Schenkel mit einem Pol zur Basis des U hin angeordnet ist. Nach der Erfindung ist ein Nebenschlußelement parallel zu den U-Schenkeln längs des Dauermagneten regelbar verschiebbar. Wenn dieses Nebenschlußelement der Basis des U genähert ist, shuntet es den Dauermagneten und verringert den im Anker zirkulierenden Magnetfluß. Wenn dagegen das Nebenschlußelement dem Anker genähert ist, vergrößert es den im Anker zirkulierenden Magnetfluß. Die so erzielte Breite der Regelbarkeit des Auslösepunktes ist beträchtlich. Außerdem schützt das Nebensohlußelement den Dauermagneten gegen äußere parasitäre Magnetflüsse. Gemäß einer weiteren Maßnahme der

EAO ORIGINAL

Erfindung sind die iiaße des ^ebenschlußelements und das Uaterial, aus dein es besteht, in der ./eise gewählt, daß durch die zunehmende Permeabilität des liebenschlußelements eine thermische Kompensation des Auslösepunktes des Auslösers erzielt wird. Nach einer weiteren Iviaßnahme der Erfindung' wird der Anker, der beim Auslösen auf aer Kante des zweiten U-Scnenkel schwenkt, durch zwei Zapfen aus unmagnetischen Llsterial geführt, die in zwei Aussparungen des Ankers zu beiden S_eiten der Kante angeordnet sind. Diese unm-iicnetische Führung beseitigt jeglichen Luftspalt und seine unerwünschten Veränderungen.

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1 0 Ö 8 /♦ 5 / 0 3 8 6

BAD ORIGINAL

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Pig, 1 und 2 zwei schematische Darstellungen des Prinzips des beweglichen Nebenschlußelements nach der Erfindung in zwei extremen Regelstellungen, wobei Fig, 1 dem Minimum und Fig. 2 dem Matlmum des Nutzflusses entspricht,

Fig. 3 ein erläuterndes Diagramm, das die Kurven der magnetischen Induktion B als Funktion des Magnetfeldes H bei Temperaturen von -5° 0 und +80° C zeigt,

Fig. 4 ein Diagramm, das die thermische Abweichung der Haltekraft des Ankers in Haftstellung (vollausgezogen gezeichnet) und die thermische Abweichung eines Auslösers nach der Erfindung (gestrichelt gezeichnet) zeigt,

Fig. 5 und 6 zwei Gesamtansichten des Auslösers nach der Erfindung, von der Seite bzw, von oben gesehen,

Fig, 7 eine perspektivische Ansicht des Auslösers nach Fig. 5> wobei zur besseren Darstellung der Lage gewisser Teile zueinander der Anker und die Spule weggelassen sind,

Fig, 8 und 9 Ansichten des Stators des Auslösers nach Fig, 5 von der Seite bzw, zum Ende hin gesehen,

Fig. 10 und 11 Ansichten der unmagnetischen Platine des Auslösers nach Fig, 5, von der Seite bzw, von vorn gesehen, und

Fig. 12 ein Detailschnitt nach der Linie XII-XII der Fig, 11, der die Zapfen der Platine zeigt.

Nach Fig. 1 und 2 weist der Auslöser nach der Er_o findung einen feststehenden Magnetkreis 1 (Stator) in ^ U-Form mit zwei Schenkeln 2 und 3 und einer Basis 4

*"* auf. Eine Spule 5 umgibt den Schenkel 2, Ein Daueren
v.. magnet 6 ist im Inneren des U gegen den Schenkel 3

_ω und mit einem Pol, z.B. dem Süd-Pol wie dargestellt, zur Basis 4 des U hin angeordnet. Ein beweglicher Anker 7 schliei3t den Magnetkreis in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Normalstollung, in der er durch

magnetische Anziehung gegen die Schenkel des U anliegend gehalten wird. Der von dem Dauermagneten 6 ausgehende Magnetfluß geht zum größten Seil jT 1 durch den Schenkel 3 unmittelbar vom Nord-Pol zum Süd-Pol, Der . Nutzfluß jf 2, der den Anker 7 an den Schenkeln 2 und 3 anliegend hält, geht durch den Schenkel 3 nach oben, durch den Anker 7, den Schenkel 2 und die Basis 4. In bekannter Weise erfolgt das Auslösen durch entsprechendes Erregen der Spule 5, wodurch der Nutzfluß § 2 verringert wird und der Anker 7 dem Zug einer Feder 8 nachgibt. Nach der Erfindung ist ein Nebensohlußelement 11 aus magnetischem bzw, magnetisierbarem Stoff regelbar parallel zu den Schenkeln 2 und 3 längs des Dauermagneten 6 verschiebbar. Fig. 1 und 2 zeigen die extremen Stellungen dieser Regelung, In Fig, 1 berührt das Nebenschlußelement 11 die Basis 4 des U und leitet so unmittelbar von einem Pol des Dauermagneten 6 zum anderen einen Fluß jf ab, um den sich der Nutzfluß_g 2 verringert. Dagegen berührt in Fig, 2 das Nebenschlußelement 11 den Anker 7 und leitet einen Fluß jf 4 ab, der zum Nutzfluß JT 2 hinzukommt. Wie bereits erwähnt, ist der so erzielte Regelbereich des Nutzflusses J$~ 2 beträchtlich und ermöglicht, trotz der unvermeidlichen Streuungen bei der Herstellung, jedem Auslöser genau den gewünschten Auslösepunkt zu geben. Außerdem schützt die Anordnung des beweglichen Nebenschlußelements 11 nach der Erfindung den Dauermagneten 6 wirksam gegen parasitäre Felder äußeren Ursprungs,

Fig. 3 zeigt zwei Kurven der Induktion B als Funktion des Feldes H, die eine Kurve bei einer Temperatur von -5° 0 und die andere Kurve bei einer Temperatur von +80° C, Die verschiedenen Teile des Magnetkreises (Stator 1 und Anker 7) sind unterschiedlichen Feldern IL, Hg, BU usw. ·.,, unterworfen, und es zeigt sich, daß die schwachen Felder, wie EL, eine beträchtliche thermische Änderung in einer Richtung ergeben, die nicht duroh die schwächere Änderung in der entgegengesetzten Richtung bei den starken Feldern, wie EU, korrigierbar ist, Fig. 4 zeigt für ein herkömmliches Relais die Bedeutung der thermischen Abweichung der Haltekraft F des Anker, in Normaletellung. 10 9 8 4 5/0386

Erfindungsgemäß wird diese thermische Abwe'icnui pensiert durch die zunehmende Permeabilität des Nebenschlußelements, die sich mit der temperatur verringert. Die Kompensation wird erzielt durch die Wahl der Maße und des Materials des Nebenschlußelements, Es werden so im wesentlichen waagerechte und mit der Stellung des - Nebenschlußelements wenig veränderliche Kurven der thermischen Abweichung, d,h, praktisch die gewünschte thermische Kompensation erzielt (gestrichelte Linien der Fig. 4).

In Pig. 5 bis 12 treten bereits beschriebene Teile mit den gleichen Bezugszeichen auf. Der Schenkel 2 des Stators 1, der schmaler als die Basis 4 ist (Fig. 9), endet in einem noch schmaleren Abschnitt 21, auf dem der Anker 7 in Normalstellung aufliegt (Fig. 5). Der Schenkel 3 endet in einem Abschnitt 31, der schmaler als die Basis 4 ist (Fig. 9) und auf dem der Anker 7 schwenkt. Das verstellbare Nebenschlußelement 11 ist fest verbunden

mit einem Bügel 111,

der in der Höhe verstellbar ist durch eine Schraube 112, deren Kopf 113 durch eine Aussparung 41 in der Basis 4 des Stators zugänglich ist. Durch den Kopf 115 einer zwischen der Basis 4 und der Spule 5 angeordneten Blattfeder 116 wird das verstellbare Nebenschlußelement 11 gegen den Dauermagneten 6 gedrückt(Fig,7). Die Blattfeder 116 ist mit einem das Auflager der Schraube 112 bildenden Ausschnitt 117 versehen. Eine aus unmagnetischem Material, z.B. Kunststoff, gegossene Platine 13 (Fig. 10 und 11) bedeckt den Schenkel 3 des Stators (Fig. 7) und verriegelt sich daran durch eine Nase 131, die in einen Ausschnitt 32 des Schenkels 3 eingreift. Die Platine 13 ist unten mit einer Bohrung 132, in die die Feder 8 des Ankers 7 eingehängt ist, und oben, auf der dem Bügel 111 zugewandten Seite, mit einer auf der Spule 5 aufliegenden Schulter 133 versehen, die ein Sackloch 134 (Fig. 10 und 11) aufweist zur Führung des Endes der Schraube 112, Die Platine 13 ist oben auf der entgegengesetzten Seite mit einer Schulter 135 zur Führung des verstellbaren Nebensohlußelements 11 versehen.

Ebenfalls oben trägt die Platine 13 zwei Zapfen 136, deren einander zugewandte senkrechte Flächen 137 vorzugsweise abgerundet sind (Fig. 12), Diese beiden Zapfen 136, die also aus unmagnetisehern Material sind, greifen in zwei Aussparungen 72 des Ankers 7 (Fig, 6) ein, den sie bei seiner Schwenkung auf der Kante 31 führen, wodurch jeder Luftspalt und seine unerwünschten Veränderungen ausgeschaltet sind.

Lediglich als Hinweis sei beispielsweise angegeben, daß gute Ergebnisse erzielt worden sind, wenn der Stator 1 einstückig aus einem Eisen-Fickel-Werkstoff von hoher Permeabilität ausgeschnitten und gebogen, das verstellbare Nebenschlußelement 11 aus Anhyster und der Anker 7 aus einer nicht oxidierenden Eisen-dickel-Legierung von hoher Permeabilität hergestellt wird.

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Claims (5)

Patentansprüche ' /o4öU7

1. Ultraempfindlicher elektromagnetischer Auslöser mit einem magnetischen Stator von allgemeiner U-Form mit zwei Schenkeln und einer Basis, einer den Schenkel umgebenden Spule, einem im Inneren des U gegen den Schenkel und mit einem Pol gegen die Basis (4) anliegenden Dauermagneten und einem magnetischen Anker, der in Normalstellung den Magnetkreis schließt entgegen der Wirkung einer Feder, die den Anker beim Auslösen abhebt, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisches Nebenschlußelement (11) regelbar parallel zu einem Schenkel (3) des Stators (1) längs des Dauermagneten (6) verschiebbar angeordnet ist.

'2. Auslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maße und der Werkstoff des Nebenschlußelements (11) so ausgewählt sind, daß sie durch die zunehmende Permeabilität des Nebenschlußelements die thermische Abweichung des Auslösers annullieren.

3. Ultraempfindlicher elektromagnetischer Auslöser mit einem magnetischen Stator von allgemeiner U-Form mit zwei Schenkeln und einer Basis, einer den Schenkel umgebenden Spule, einem im Inneren des U gegen den Schenkel und mit einem Pol gegen die Basis (4) anliegenden Dauermagneten und einem magnetischen Anker, der in Normalstellung den Magnetkreis schließt entgegen der Wirkung einer Feder, die den Anker beim Auslösen abhebt, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Anker (7) zwei seitliche Aussparungen (72) aufweist, in die jeweils ein an dem Stator (1) befestigter Zapfen (136) aus unmagnetischem Material eingreift,

4. Ultraempfindlicher elektromagnetischer Auslöser mit einem magnetischen Stator von allgemeiner U-Form mit zwei Schenkeln und einer Basis, einer den Schenkel umgebenden Spule, einem im Inneren des U gegen den Schenkel und mit einem Pol gegen die Basis (4) anliegenden Dauermagneten und einem magnetischen

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Anker, der in Normalsteilung den Magnetkreis achließt entgegen der Wirkung einer Feder, die den Anker beim Auslösen abhebt, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisches Nebenschlußeleraent (11) regelbar parallel zu einem Schenkel (3) des Stators (1) längs des Dauermagneten (6) verschiebbar angeordnet ist, daß die Maße und der Werkstoff des Nebenschlußelements (11) so ausgewählt sind, daß sie durch die zunehmende Permeabilität des Nebenschlußelements die thermische Abweichung des Auslösers annullieren und daß der magnetische Anker (7) zwei seitliche Aussparungen (72) aufweist, in die jeweils ein an dem Stator (1) befestigter Zapfen (136) aus unmagnetischem Material eingreift.

5. Auslöser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (1) einstückig ausgebildet und aus flachem Material ausgeschnitten und gebogen ist,

6, Auslöser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel (2) des Stators (1) schmaler ist als die Basis (4) und in einem noch schmaleren Abschnitt (21) endet, der andere Schenkel (3) in einem Abschnitt (31) endet, der schmaler ist als die Basis (4), das verstellbare Nebenschlußelement (11) an einem durch eine Schraube (112) verstellbaren Bügel (111) befestigt und durch eine Blattfeder (116) gegen den Dauermagneten (6) gedrückt ist, und eine Platine (13) aus unmagnetischem Werkstoff jenen anderen Schenkel (3) bedeckt, sich darin verriegelt und mit zwei Zapfen (136) versehen ist, deren senkrechte, einander gegenüberliegende Flächen abgerundet sind,

7, Auslöser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (1) einstückig, ausgeschnitten und gebogen und aus Bisen-Nickel- von hoher Permeabilität hergestellt

verstellbare . . ist, und daß dasrNebenschlußelement (11) aus Anhyster, der Anker (7) aus nicht oxidierbarem Eisen-Nickel von hoher Permeabilität, und die Platine (13) aus einem thermoplastischem Stoff bestehen,

Patentanwalt· Dipl.-Ing. Hellmuth Koeei Dipl.-Ing. Horst Rose _ η _ Dipl.-Ing. Peter Koset

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