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Elektromagnetisches Relais, Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein
ein klingelförmiges elektromagnetische Relais und insbesondere ein Relais mit einer
magnetischen Verriegelung.
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Aus der. beiden US-Patertschriften 2 941 170 und 2 955 174 ist ein
Relais mit einer magnetischen Verriegelung bekannt, bei dem der Anker um seine Mitte
geschwenkt wird Die bisher bekannten Magnetverriegelungen waren jedoch für klingelförmige
Relais unzureichend. Solche bekannten Relais vertragen keine Schwankungen in der
Spulenversorgung und es tritt eine falsche Schaltung bzw. Verriegelung auf, wenn
das Relais dadurch zurückgestellt wird, daß die Wirkung des Verriegelungsmagneten
zeitweilig aufgehoben wird. Gleichfalls sind bei den bekannten Relais genaue Herstellungstoleranzen
und eine Anpassung der Relais an ihre jeweiligen Verwendungen notterdig.
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Bementsprechend bezweckt die vorliegende Erfirldung, ein verläßliches,
klingelartiges Relais mit einer magnetischen Verriegelung anzugeben, das einen stabilen
und unempfindlichen Aufbau hat und verhältnismäßig billig hergestellt werden kann
und
dc.s unempfindlich gegen sich ändernde und harte Betriebsbedingungen ist.
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Die vorliegende erfindung bezweckt weiterhin, er Relais der oben genannten
Art anzugeben, bei dem der Verriegelungsmagnet im wesentlichen dagegen unempfindlich
ist, daß er durch das Spulenfeld des Elel;tromaglleten überdeckt wird.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt ebenso, ein Relais der oben genannten
Art anzugeben, bei dem durch eine minimale Betriebsleistung bzw. Betätigungsenergie
nach dem Abschalten der Spule eine ausreichende Magnetkraft vorhanden ist um den
magnetischen Verriegelungszustand unter schwierigen Umgebungsbedingungen so lange
aufrecht zu erhalten, bis das Relais zurückgestellt wird.
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Gemäß der vorlieenden Erfindung wird ein klingelartiges Relais vorgesehen,
mit einer ersten und zweiten Magneteinrichtung und einem getrennten Magnetkreis
fiir den Magnetfluß jeder der Magneteinrichtungen; mit einem Arbeitsluftspalt, der
beiden getrennten Msgnetkreisen gemeinsam ist; mit einem anderen Magnetkreis, der
dieser ersten und zweiten Magnetein richtung gemeinsam ist, um dem Magnetfluß entgegenzuwirken,
wenn die von der ersten und zweiten Magneteinrichtung durch den Luftspalt fließenden
Hagnetflüsse dieselbe P.ich1;unX haben, und für einen Fluß in derselben (entgegengesetzten)
Richtung, wenn zueinander entgegengesetzte Flüsse durch den Luftspalt laufen; mit
einem klingelförmigen Anker, der diesen luftspalt steuert und der, werden ein elektromagnetischer
Fluß erzeugt wird, um sein eines Ende entsprechend dem Fluß durch diesen Luftspalt
schwenkbar ist und der zwischen einer Stellung, in der dieser LuftspaLt geschlossen
ist, wenn die Flüsse durch diesen Luftspalt in derselben Richtung verlaufen, und
einer anderen Stellung, in der dieser Luftspalt geöffnet ist, wenn zueinander entgegengesetzte
Flüsse durch diesen Luftspalt laufen, verstellbar ist; mit einem Elektromagnet,
der zur Orientierung
dieser ersten Magneteinrichtung erregt werden
kann, um einen elektromagnetischen Fluß zusammen mit dem Fluß der ersten Magneteirrichtung
zu erzeugen, der in derselben Richtung durch den Luftspalt läuft, wie der Fluß der
zw@it@ Magneteinnichtung, @@d @@ @@ @mgek@@r@@@ Richtung erregt @@@@ @ @a@@, sc
daß dot elektromagnetische Fluß mit dem Fluß der ersten Magneteinrichtung in entgegengesetzter
Richtung durch diesen Luftspalt läuft wie der Fluß der zweiten Magneteinrichtung;
und bei dem die erste und zweite Magneteinrichtung einen zueinander entgegengesetzten
Fluß durch diesen Luftspalt erzeugen, wenn die eloktroma£:netische Einrichtung nach
der umgekehrten Erregung abgeschaltet wird, und bei der Flüsse in derselben Richtung
erzeugt werden, wenn die elektromagnetische Einrichtung nach er Erregung abgeschaltet
wird, um den Anker magnetisch zu verriegeln und den Spalt so langegeschlossen zu
halten, bis die elektromagnetische Einrichtung umgekehrt erregt wird.
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Im folgenden soll die Erfindung naher an Hand von vorzugsweiser Ausführungsbeispielen
erläutert werden, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt Fig. 1 eine
Seitenansicht eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Relais; Fig. 2 und 3 vergrößerte
Seitenansichten des Rahmens, des Ankerkerns und der Federeinrichtung des in Fig.
1 dargestellten Relais, wobei die verschiedenen Flußbahnen dargestellt sind, wenn
sich das Relais im zurückgestellten bzw. im angezogenen oder gestellten Zustand
befindet; und Fig. 4 und 5 Teilseitenansichten, bei denen Teile weggebrochen sind,
um den Relaissufbau im einzelnen zu zeigen.
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In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines Relais gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, das einen im allgemeinen C-förmigen Träger oder Rahmen 10,
der ein Basisglied 11 besitzt, einen Befestigungsarm 14 und einen permanenten Magneten
16 enthält, so daß eine magnetische Einrichtung zwischen dem Rahmen und dem Befestigungsarm
vorgesehen isto Die Teile 11 und 14, die aus Magnetmaterial bestehen, sind im Abstand
voneinander und im wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
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Das Basisglied 11 weipt n einem Ende einen den Anker tragenden Schenkel
12 auf, der sich aufwärts über den Befestigungsarrn 14 hinaus erstreckt, und es
besitzt an seinem anderen Ende eine Verbindungseinrichtung, die in diesem Palle
aus einem aufwärts gerichteten Schenkel oder Flansch 13 besteht, Der Befestigungsarm
14 besitzt an einem Ende einen Schenkel 15, der abwärts gegen das Basisglied 11
verlauft, Die Schenkel 12 und 15 sindim Abstand voneinander und .im wesentlichen
parallel zueinander angeordnet0 Der permanente Magnet 16 ist in dem Raum zwischen
diesen beiden Schenkeln angeordnet und mit den Schenkeln 12 und 15 verbunden, wodurch
das Basisglied und der Befestigungsarm 11 und 12 miteinander verbunden werden. Aus
diesem Grunde weist de-r Rahmen 10 einen permanenten Magneten auf, der zwischen
zwei Endteilen aus Magnetmaterial angeordnet ist.
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Der allgemeine Rahmenaufbau wird vervollständigt durch ein den Anker
haltendes Glied 17, das mit der Seite des Schenkels 12 verbunden ist, die gegenüber
der Seite des Schenkels liegt, an der der Magnet 16 befestigt ist. Das untere Ende
der Halteeinrichtung 17 ist mit einem Vorsprung 18 versehen, der sich in einer von
dem Magnet 16 weggerichteten Richtung erstreckt und an dem ein Ende einer Schwanzfeder
19, wie gezeigt, befestigt ist.
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Das neue Relais ist mit einer Betätigungseinrichtung oder einem
Elektromagnet
20 versehen, der eine Spule 21 und einen Kern 22 aufweist, der an einem Ende an
dem Basisglied 11 befestigt ist und der-durch die Spule 21 und einen Befestigungsarm
14 verläuft. Das andere Ende des Kernes 22, das eine freiliegenZ de Endfläche oder
Oberfläche 23 bildet, wird durch den Befestigungsarm 14 gehalten. Der Kern 22 besitzt
eine Magneteinrichtung, die in diesem Falle durch eine Zwischenschicht 24 aus permanentem
Magnetmaterial gebildet wird, das zwischen zwei Endteilen des Magnetmaterials angeordnet
ist, Während der Rahmen 10 und der Kern 22 sich in Bezug auf die Größe, die Porm
und das Material voneinander unterscheiden können, so sind sie sich dennoch in ihrer
Funktionsweise einander ähnlich, da jeder dieser beiden Teile einen permanenten
Magneten zwischen zwei Endteilen aus Magnetmaterial besitzt, wodurch ein vorbestimmter
Fluß auf den verschiedenen Flußbahnen des Relais erzeugt wird, wenn die Spule 21
abgeschaltet ist. Unter dem Ausdruck permanenter Magnet, wie er hier in Zusammenhang
mit dem Rahmenmagnet 16 und dem Kernmagnet 24 verwandt wird, soll entsprechend der
weiten Defin nition, wie sie in den Zeilen 12 bis 14 der Spalte 2 auf Seite 1683
von Webster' Third New International Dictionary-Unabridged~1961 gegeben wird, ein
Magnet verstanden werden, der magnetisch bleibt, nachdem die Magnetisierungskraft
nicht mehr wirkt.
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Der permanente Magnet 16 ist zusammen mit den Schenkeln 12 und 15
auf einer Seite des Elektromagneten 20 angeordnet, während eine Klemmleiste oder
-block 25 auf der anderen Seite des Elektromagneten angeordnet und mit dem Flansch
13 auf eine beliebige, an sich bekannte Art und Weise verbunden ist. Die Klemmleiste
25 trägt wenigstens zwei feststehende Kontakte 26 und 27, die voneinander im Abstand
angeordnet sind und Klemmen~ verbindungsteile aufweisen0 Die Spule 21 kann einen
einfachen Aufbau besitzen, bei dem ein einzelner Draht für die Spulen wicklungen
verwandt wird und bei dem zwei Klemmen 28 und 29,
die feststehend
an der Klemmen- bzw. Kopfleiste 25 befestigt sind, für den gewickelten Draht vorgesehen
sind. Die Spule 21 kann auch einen komplizierteren Aufbau mit zwei getrennten Wicklungssätzen
aufweisen, was winter unten erläutert werden soll. Wenn die Spule 21 einen komplizierteren
Aufbau aufweist, so ist ein zweites Paar Klemmen 28 und 29 erforderlich.
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Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung aus dem Anker, seiner schwenkbaren
Halterung und der Schwanzfeder dient lediglich zur Erläuterung und soll die vorliegende
Erfindung in keiner Weise beschränken0 Ein ähnliches Relais wurde dem Anmelder bereits
durch das US-Patent 3 201 541 geschützt. Dabei soll darauf hingewiesen werden, daß
der Anker aus Magnetmaterial im weiZ testen Sinne auch so aufgebaut sein kann, daß
der Anker aus einem nicht magnetischen Material besteht, der mit einer Platte oder
einer Schicht aus Magnetmaterial versehen ist, wie es in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
erforderlich ist.
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Ein Anker 30 aus Magnetmaterial ist an einem Ende an dem freien Ende
des Schenkels 12 befestigt, das entgegengesetzt zu dem Basisglied 11 liegt. Der
Anker 10 erstreckt sich von seinem gelagerten Ende aus gegen die Kopfleiste 25 und
endet in einem freien Ende, das über der freiliegenden Endoberfläche 23 des Kernes
22 liegt. Zwei Schwänze oder Schwanzteile 31 (von denen nur einer gezeigt ist) und
ein Vorsprung 32, der zwischen den Schwänzen angeordnet ist, erstrecken sich in
einer von dem Kern 22 fortgerichteten Richtung von den gehalterten Ende des Ankers
30 aus. Die Schwänze 31 sind sodann relativ zu der Hauptebene des Ankers 30 gebogen
oder bilden einen Winkel hiermit, und sie enden in freien Endstücken, die gegen
den Schenkel 12 anliegen können, um die maximale Yerschlfenkung des Ankers 30 entsprechend
Fig. 1 im Gegenuhrzeigersinn von der Kernoberfläche 23 weg zu begrenzen. Die Schwanzfeder
19, die mit ihrem einen Ende an dem Vorsprung 18 des Haltegliedes 17 befestigt ist,
ist mit ihrem anderen Ende mit dem Ank&rvorsprung 32 so verbunden, daß sie unter
Spannung gehalten wird, um'den Anker
30 so vorzuspannen, daß er
vcn der freiliegenden Kernen fläche, 23 weg verschwenkt wird.
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Ein beweglicher kontakt wirkt zur Durchführung der Relaisschaltung
mit jedem der beiden Paare von feststehenden Kontakten 26 und 27 zusammen0 Die Kontakte
sind nicht besonaers ausgebildet. Aus diesem Grunde ist lediglich ein Paar der feststehenden
Kontakte 26 und 27 mit einem hiermit zusammenwirkenden, beweglichen 6 Kontakt 36
- 37 dargestellt, um die Beschreibung zu erleichtern. Ein isolierter Block 35 ist
mit dem Anker 50 verbunden, um den Federarm 34 eines beweg lichten Kontaktes daran
zu befestigen. Ein Ende dieses Armes 34 erstreckt sich von der Befestigungseinrichtung
33 aus und von der Kopfleiste 25 weg und bildet eine Verbindungsklemme 35. Der Arm
34 erstreckt sich gleichfalls in axialer Richtung gegen die Kopfleiste 25 und endet
in einem freien Ende, das zwischen den feststehenden Kontakten 26 und 27 liegt.
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Zwei Kontaktflächen 36 und 37 sind auf einander gegenüberliegenden
Seiten des freien Endes des Federkontaktarmes 34 angebracht so daß der erforderliche,
bewegliche Kontakt gebildet wird und sie sind so angeordnet, daß die Kontaktfläche
36 an dem Kontakt 26 anliegt, wenn sich das Relais im geöffneten oder zurückgestelltem
Zustand befindet und daß die Fläche 37 an dem Kontakt 27 anliegt, wenn sich das
Relais im geschlossenen oder geschalteten Zustand befindet0 Es sind im wesentlichen
drei Plußquellen vorhanden, nämlich die der beiden permanenten Magnete 16 und 24
und die des Elektromagneten 20. Die Orientierung jeder dieser Flußquellen wäre unwesentlich,
wenn man annehmen würde, daß jeweils jede Flußquelle ohne die anderen Flußquellen
vorhanden wäre. Für eine geeignete Arbeitsweise oder ein geeignetes Ansprechen des
Relais muß jedoch die gegenseitige Beeinflwsung der von allen diesen Quellen herrührenden
Magnetkräfte in Betracht geZ zogen werden, Deshalb jede dieser Magnetquellen relativ
in Bezug auf die anderen Quellen geeignet orientiert sein muß, was
im
folgenden näher beschrieben werden soll.
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Gemaß Fig. 2 wird genommen, daß das Relais offen sein oder sich im
zurückgestellten Zustand befinden soll, bevor es durch den Nordpol des permanenten
Rahmenmagneten 16 an dem Schenkel 15 und den Nordpol des permanenten Kernmagneten
24 an de unteren meil des Magnetmsteripls des Kernes 22 betätigt wird.
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In Fig. 2 sind eine einzige geschlossene Flußbahn 40 und zwei Flußbahnen
41 bzwo 42 mit veränderlichem magnetischem Widerstand dargestellt, wobei die Pfeile
die Flußrichtung in jeder Bahn angeben, wenn die permanenten Magnete 16 und 24 wie
oben angegeben polarisiert sind und der Elektromagnet 20 abgeschaltet ist. Ein Betriebsluftspalt
39 wird zwischen dem Anker 30 und der freiliegenden Kernendfläche 23 gebildet, und
dieser Luftspalt liegt in jeder der beiden Flußbahnen 41 und 42.
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Die Polarität des permanenten Rahmenmagneten 16 wandert sich während
der Betätigung des Relais nicht, und die Richtung der in jeder der Bahnen 40 und
41 erhaltenen Flußanteile entspricht immer der in Fig. 2 gezeigten Richtung. Die
Richtung des Flusses der von dem permanenten Kernmagneten 24 herrührt, wenn dieser
wie oben angegeben polarisiert ist, entspricht in jeder der Plußbahnen 40 und 42
der in Fig. 2 gezeigten jeweiligen Richtung der Pfeile. Deshalb wirken in dem anfänglichen,
ruhenden, offenen Zustand des Relais, oder wenn das Relais wie in Fig. 2 dargestellt
zurückgestellt ist, die von den permanenten Magneten 16 und 24 herrührenden Flüsse
auf den magnetische Widerstände darstellenden Bahnen 41 und 42 einander entgegen
oder sind einander entgegengerichtet, und der auf diesen Flußbahnen liegende Luftspalt
39 hat seine maximale Breite. Die von den Magneten 16 und 24 herrührenden Plüsse
verlaufen jedoch auf der geschlossenen Flußbahn 40 in derselben Richtung. Aus diesem
Grunde reicht die an dem offenen Betriebsluftspalt 31 angreifende Magnetkraft nicht
aus, den Anker 30 zu bewegen, der durch die Vorspannung der
Schwanzfeder
19 in der Stellung gehalten wird, in der er von der freiliegenden Kernendfläche
23 weggeschwenkt ist.
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Um das Relais zu schließen oder zu betätigen, wird die Spule 21 des
Elektromagneten erregt, wodurch im wesentlichen gleichzeitig die Polarität des permanenten
Magneten 24 umgekehrt und eine entsprechende Polarität des Kernes 22 hergestellt
wird. hierdurch wird, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, der Fluß umgekehrt, der
von dem Magneten 24 herrührt, und der damit zusammen mit dem elektromagnetischen
Fluß dem Fluß entgegengerichtet ist, der von dem permanenten Rahmenmagneten 16 auf
der gemeinsamen Flußbann 40 herrührt. In diesem Augen blick scheint die gemeinsame
Flußbahn 40 einen bedeutend höheren magnetischen Widerstand als die Flußbahnen 41
und 42 zu besitzen. Die Flüsse, die jetzt durch alle drei Flußquellen in beiden
Flußbahnen 41 und 42 mit magnetischem Widerstand erzeugt werden, weisen an dem Luftspalt
39 dieselbe Richtung auf. Um es nochmals zu wiederholen, die Richtung des Flußes,
der auf den Flußbahnen 40 und 41 von dem Rahmenmagneten 16 herruhrt, wird durch
die Erregung der Spule 21 nicht beeinflußt. Auf Grund des scheinbar hohen magnetischen
Widerstand des der Bahn 40 wird im wesentlichen der gesamte Fluß aus dieser Bahn
abgezweigt, und an dem Luftspalt 39 tritt eine wirkende magnetische Kraft auf, durch
die der Anker 30 gegen die Kraft der Feder 19 verschwenkt und in Kontakt mit der
freiliegenden Kernendfläche 23 gebracht wird. Der Betriebs luftspalt 31 ist jetzt
im wesentlichen geschlossen und der magnetische Widerstand der Flußbahnen 41 und
42 ist minimal Die elektrische Energie oder der Energieimpuls, der der Spule 21
zur Betätigung des Relais zugeführt wird, kann eine minimale Dauer und Intensität
aufweisen, die ausreicht, um die Polarität des permanenten Kernmagneten 24 umzukehren
und einen elektromagnetischen Fluß zu erzeugen, der zusätzlich zu dem von den permanenten
Magneten 16 und 24 herrührenden Fluß erforderlich ist, um an dem Luftspalt 39 die
notwendige wirkende Magnetkraft
zu erzeugen, Natürlich könnte
die Spule 21 so erregt werden, daß die für ein beliebiges, besonderes Relais aufgestellten
minimalen Parameter weit überschritten werden, ohne daß sich daraus eine nachteilige
Wirkung für das Relais oder die Betriebsweise des Relais ergibt. Hierdurch wird
die Herstellung vereinfacht und es sind vergrößerte Kerstellungstoleranzen zulässig.
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Durch ein Abschalten der Spule 21 wird der elektromagnetische Fluß
unterbrochen. Die Polarität des permanenten Kernmagneten 24 verbleibt so, wie sie
durch die Erregung der Spule ausFebildet worden ist, und der Fluß, der als remanenter
Fluß von den permanenten Magneten 16 und 24 her auftritt, bleibt in Bezug auf seine
Richtung, so wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, unverändert und dieser Fluß reicht
aus, das Relais magnetisch zu verriegeln oder den Anker 30 in seiner geschlossenen
Stellung festzuklemmen. Natürlich tritt, wenn oder obgleich der magnetische Widerstand
der gemeinsamen Flußbahn 40 hoch erscheint, ein gewisser Streufluß, wie er in Fig.
3 dargestellt ist, auf.
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Um das verriegelte oder gestellte Relais wieder zu öffnen oder zurückzustellen,wird
die Spule 21 mit einem entgegengesetzten elektrischen Strom erregt, wodurch die
Polarität des permanenten Kernmagneten 24 umgekehrt und der Kern 22 wesentlich gleichzeitig
entsprechend gepolt wird0 Hierdurch wird der von dem Magneten 24 herrührende Fluß
umgekehrt und er ist somit zusammen mit dem elektromagnetischen Fluß, der in der
Bahn 42 mit magnetischem Widerstand auftritt jetzt zu dem Fluß entgegengesetzt gerichtet,
der in der Bahn 41 mit magnetischem Widerstand von dem permanenten Rahmenmagneten
t6 herrührt und folglich fällt der Anker 30 unter der Wirkung der Vorspannung der
Feder 19 ab oder bewegt sich von der Kernstirnfläche 23 weg. In diesem Augenblick
haben die von allen drei Flußquellen in der geschlossenen Bahn 4 erzeugten Flüsse
dieselbe Nicht tung.
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Es wurde festgestellt, daß ein Abfallen, Loslassen, Öffnen oder Zurückstellen
des Relais mit Hilfe einer Feldenergie durchgeführt werden kann, die gleich einem
verhältnismäßig kleinen Teil der magnetischen Verriegelungsenergie ist. .s i,st
jedoch nicht notwendig, die Feldenerie auf ein solch verhältnismäßig niedriges Verhältnis
zu begrenzen. ln einigen Fällen wurde festgestellt, daß die Auslöseenergie um das
20-fache der Energie erhöht werden kann, die notwendig ist, um das Relais auszulösen
bzw. abfallen zu lassen bevor der von dem permanenten Kernmagneten 24 herrührende
Fluß und der elektromagnetische Fluß den von dem permanenten Rahmenmagneten 16 herriihrenden,
entgegenwirkenden Fluß überwindet und. eine falsche Betätigung auslöst. Hierdurch
wird wiederun die Herstellung dieser Art von Relais erleichtert und es werden vergrößerte
Herstellungstoleranzen ermöglicht, und gleichzeitig können diese Relais einem breiteren
Anwendungsbereich zugänglich gemacht werden als es bisher möglich war, Obgleich
es in den meisten Fällen zweckmäßig sein wird, den Fluß des Kernmagneten 24 für
eine Zurückstellung umzukehren und eine verhältnismäßig schwache Schwanzfeder 19
vorzusehen, die den Anker 30 lediglich von der Kernfläche 23 wegbewegt und zurückbält,
so ist dennoch die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Im weitesten
Sinne der vorliegenden Erfindung sollen alle Kräfte, die auf einen Anker 30 wirken,
durch Steuerung der Richtung und der Größe der Flüsse über dem Betriebsluftspalt
39 so gesteuert werden, daß das Relais betätigt und eine magnetische Verriegelung
erhalten wird.
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Dementsprechend kann eine im wesentlichen starke Schwanzfeder 19 verwandt
werden, und um das Relais zu stellen, müßte die Spule 21 des Elektromagneten 20
ausreichend erregt werden, um einen angemessenen Fluß durch die Magneteinrichtung
24 und den Elektromagneten 20 zu erzeugen, der sodann zusammen mit dem Fluß von
dem Magneten 16 an dem Arbeitsspalt 39 eine so
große wirkende Magnetkraft
erzeugt, daß die Vorspannung der Schwanzfeder 19 überwunden wird. 1)er von den Magneten
16 und 24 herrührende Fluß muß gleichfalls so groß sein, daß er, wenn die Spule
21 abgeschaltet wird, eine solche Magnetkraft erzeugt, die größer als die durch
die Vorspannung der Feder 19 ausgeübte Kraft ist, um das Relais verriegelt bzw.
den Luftspalt geschlossen zu halten, Unter diesen Umständen würde eine Umkehrung
des von dem Magneten 24 herrührenden Flusses nicht in allen Fällen notwendig sein0
Deshalb würde bei einer umgekehrten Erregung der Spule 21 für die Zurückstellung
des Relais in der Flußbahn 42 ein elektromagnetischer Fluß in der Richtung entgegengesetzt
zu der in Fig. 3 gezeigten Richtung erzeugt werden. Das durch eine solche umgekehrte
Erregung entstehende Feld würde nach den Umständen so begrenzt werden, daß die Polarität
des Magneten 24 nicht umgekehrt wird, daß jedoch die Dichte des von diesem ilagneten
erzeugten Flusses im wesentlichen verringert würde.
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Die Schwanzfeder 19 würde in diesem Falle so ausgebildet, daß der
Anker 30 durch eine raft von der Kernoberfläche 23 weggezogen wird, die die sich
ergebende entgegengesetzte Magnet kraft übersteigt, die von dem Fluß herrührt, in
dem der Fluß mit niedriger Dichte des Magneten 24 enthalten i'StD Eine Betätigung
oder ein Schließen des Relais, die durch das Abschalten der Erregung der Spule 21
bewirkt wird, stellt eine falsche Betätigung dar und bedeutet einen unstabilen Zustand.
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Es ist leicht zu verstehen, daß der elektromagnetische Fluß aufhört,
wenn die Erregung der Spule 21 abgeschaltet wird0 Das Relais wird sodann in seinen
ursprünglichen, ruhenden, offenen Zustand oder in seinen zurückgestellten Zustand
zurückgebracht werden, in dem durch den Rahmenmagneten GO bzw. den Kernmagneten
24 in den Bahnen 41 und 4-2 mit magnetischem Widerstand zueinarider entgegengesetzte
Flüsse
erzeugt werden.
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Der stabile Betriebszustand und die Ausschaltung von kritischen Parametern,
wie sie oben erläutert wurden, wird dadurch ermöglicht, daß der permanente Rahmenmagnet
16, der nicht durch das Spulenfeld des Elektromagneten 20 umkehrbar ist und der
Hilfsmagnetkreis 41» der mit dem Rahmenmagneten zusammenhängt, verwandt werden,
wodurch man insgesamt die erforderliche entgegengesetzt gerichtete Wirkung erhält,
Bei dem erfindungsgemäßen Relais können große Schwankungen in der Spulenerregung
auftreten, die normalerweise festen Toleranzen bei der Herstellung der Spule für
das Relais braun chen nicht eingehalten zu werden und die elektrischen Parat meter,
durch die die Anwendung oder Verwendung solcher Relais bestimmt werden, sind wesentlich
weniger einschränkend als diejenigen Parameter von bisher bekannten Relais. Obgleich
ein permanenter Magnet sowohl an dem Rahmen als auch an dem Kern vorgesehen ist,
so besteht jeder permanente Magnet normalerweise aus einem anderen Material als
der andere permanente Magnet. Die Erfindung soll dabei keineswegs auf eine AusfUhw
rungsform beschränkt sein> bei der ein Teil des Kernes aus einem permanenten
Magneten besteht.
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Wie oben bereits erläutert wurde, kehrt sich die Richtung des von
dem Kernmagneten 24 herrührenden Flusses um, wenn die Orientierung oder die Polarität
des Kernmagneten 24 umgekehrt wird. Der Kernmagnet 24 wird auch der Spulenerregung
ausgesetzt. Deshalb entspricht die Polarität des Kernmagneten 24 normalerweise der
sich augenblicklich einstellenden Polarität des Kernes 22, wenn de Spule 21 ausreichend
erregt wird, um das Relais entweder zu stellen oder zurEckzustellen.
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Bei einer Erregung der-Spule 21 erscheint der in den Flußbahnen 40
und 42 auftretende Fluß so, als wenn er von einer einzigen Quelle herrühren und
eine einheitliche Dichte haben würde, die
im wesentlichen gleich
der Dichte des von dem Magneten 24 herrührenden Flusses kombiniert mit der Dichte
des elektromagnetischen Flusses ist. Nach der Abschaltung der Spule verbleibt lediglich
der von dem Kernmagneten 24 herrührende Fluß, und dieser besitzt eine Dichte, die
wesentlich niedriger als die während der Spulenerregung auftretende Flächendichte
ist. Der von dem Magneten 2 herrührende Fluß' erscheint in der Tat als ein remanenter
FluF* Dementsprechend kann der Elektromagnet 20 mit einem einheitlichen Kernstück
aus einem remanenten Magnetmaterial ausgestattet werden. Bei einer Erregung der
Spule würde die sich einstellende Flußdichte im wesentlichen der oben beschriebenen
Flächendichte entsprechen, und bei einer nachfolgenden Abschaltung er Spule würde
ein remanenter Fluß mit einer Dichte zurückbleiben, die im wesentlichen gleich der
Dichte wäre, die man bei der Verwendung des Kernmagneten 24 erhält.
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Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, kann der permanente Rahmenmagnet 16
zwIschen den Schenkeln 12 und 15 des Rahmens 1C durch eine oder mehrere nicht magnetische
Nieten 16A befestigt werden. Die einander berührenden Oberfleohen des Magneten 16
und der Rahmenschenkel 12 und 15 können aber auch durch Klebe mittel, durch Löten
oder durch ein beliebiges anderes bekanntes Verfahren miteinander verbunden werden,
das mit den Magneten und mit dem Rahmenmaterial verträglich ist, ilie sie für ein
besonderes, gemäß der Erfindung hergestelltes Relais ausgewählt werden0 Der Ker
22 kann in ähnlicher Weise auf verschiedenen Wegen hergestellt werden* Der permanente
Magnet kann an die Endteile des Kernes 22 angelötet werden, oder es kann, wie es
in Fig. 5 dargestellt ist, ein Stift 24A durch den Magneten 24 geführt sein und
die Enden des Stiftes können in ausgerichtete Blindöffnungen in dem oberen und unteren
Teil des Kernes 22 im Presssitz eingepaßt sein, Andererseits können die beiden Teile
des
Kernes 22 und des dazwischenliegenden Magneten 24 an dem die
röhrenförmige Öffnung umschließenden Körper 22A der Spule des Elektromagneten 20
oder einer getrennten, nicht magnetischen dünnwandigen Röhre befestigt werden, Wie
oben erläutert wurde, kann der Kern 22, da der Fluß des permanenter Kernmagneten
24 in der Flußkreisen als ein remanenter Fluß erscheint, aus einem einzi@er Stück
oder zum Teil aus einem geeigneten remanenten magnetischen Material bestehen.
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Das Kernmaterial, das erforderlich iFt, einen Fluß mit dem Fluß des
Rahmenmagneten 16 zu erzeugen, wenn die Spule 21 abgeschaltet ist, wird in erster
Linie durch seine magnetischen Parameter und sodann möglicherweise durch die Umgebungsbedingungen,
in denen das Relais arbeiten soll, bestimmt.