DE1813770C3

DE1813770C3 - Folding armature relay for alternating current

Info

Publication number: DE1813770C3
Application number: DE19681813770
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Phys. 8000 Muenchen Bosch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-12-10
Filing date: 1968-12-10
Publication date: 1973-11-08
Also published as: DE1813770A1; DE1813770B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Klappankerrelais für Wechselstrom mit gespaltener Polfläche des Eisenkerns und einem mindestens an einem Spaltpol angebrachten Kurzschlußring sowie mit einem etwa parallel zur Längsausdehnung des Eisenkerns verlaufenden Flachanker, der in seiner Anzugsstellung senkrecht zur Stirnfläche an dem gespaltenen Eisenkern seitlich anliegt.The invention relates to a clapper armature relay for alternating current with a split pole face Iron core and a short-circuit ring attached to at least one shaded pole and with an approximately parallel to the longitudinal extension of the iron core, the flat anchor in its tightened position perpendicular to the face on the side of the split iron core.

Es ist bekannt, bei mit Wechselstrom betriebenen Klappankerrelais den Eisenkern des Relais an der Stirnseite aufzuschlitzen und auf einen der dadurch entstandenen Spaltpole eine Kurzschlußwicklung, die auch ein Kurzschlußring sein kann, aufzubringen. Auf diese Weise wird die wir! jme Polfläche des Eiscnkeins geteilt. Dadurch entstehen zwei Teilflüssc. so daß sich bei einer geeigneten Dimensionierung eine annähernd vicrtelperiodische Phasenverschiebung für die auf den Anker wirksamen Kräfte ergibt. Durch die Phasenverschiebung dieser Zugkräfte wird erreicht, daß die Gesamtzugkraft annähernd gleichbleibend ist. Trotz der Verwendung von Wechselstrom als Betriebsstromquelle kann dadurch bei derartigen Relaisausführungen ein ruhiges Liegen des Ankers erzielt werden.It is known that the iron core of the relay on the hinged armature relay operated with alternating current To slit the end face and on one of the resulting split poles a short-circuit winding, the can also be a short-circuit ring to apply. This is how we will! the pole face of the No ice cream shared. This creates two partial fluids. so that with a suitable dimensioning there is an approximately quarter-period phase shift for the forces acting on the anchor. Due to the phase shift of these tensile forces it is achieved that the total tensile force is almost constant. Despite the use of As a result, alternating current as the operating current source can lie quietly in such relay designs of the anchor can be achieved.

Bei den meisten bisher bekannten Wechselstromrelais dieser Art bewegt sich der Anker betriebsmäßig in Richtung auf die Stirnseite des Eisenkerns. Die für den Ankeranzug zur Verfugung stehende wirk- ⁶S same Polfläche hängt dabei vom Querschnitt des Eisenkerns und von der für die Kurzschlußwicklung notwendigen Schlitzgröße im Kern ab. Bei bekannten Ausführungsformen ist die Polfläche des Eisenkerns meist eine Schnittkante, so daß es ferner Schwierigkeiten bereitet, im Err«;gungszustand des Relais für den Anker eine plane Auflage zu erzielen. Diese Schwierigkeiten ergeben sich vor allem dann, wenn der Eisenkern aus Blechen besteht, wie es in der Regel bei Relais dieser Art der Fall ist. Es ist daher häufig fertigungsmäßig eine Nachbearbeitung der Polfläche erforderlich.In most of the previously known AC relays of this type, the armature moves operationally in the direction of the end face of the iron core. The standing of the armature pull at your disposal effective ⁶ S same pole face depends on the cross section of the iron core and necessary for the short-circuit winding slot size in the core. In known embodiments, the pole face of the iron core is usually a cut edge, so that it is also difficult to achieve a plane support for the armature when the relay is energized. These difficulties arise especially when the iron core consists of sheet metal, as is usually the case with relays of this type. It is therefore often necessary to rework the pole face in terms of production.

Dieser Nachteil wird bereits weitgehend bei einer Konstruktion vermieden, die in der deutschen Patentschrift 414 439 angegeben ist. Dort wird ein Wechselstromrelais mit gespaltener Polfläche de* Kerns beschrieben, bei dem ein Flachanker etwa parallel zur Längsrichtung des Eisenkerns verläuft und senkrecht zur Stirnfläche an dem gespalU-nen Kern. anliegt. Im Gegensatz zu den vorher genannten Ausführungsformen sind hierbei sowohl die Polfläche als auch der Kernquerschnitt sowie der zur Aufnahmt der Kurzschlußwicklung notwendige Schlitz vonein ander unabhängige Größen. Zum Erreichen der erforderlichen Magnetkraft kann daher die notwendige Polfläche bei beliebiger Breite des Eisenkerns allein durch die Breite Jes Relaisankers und der entsprc chenden Länge des geschlitzten Eisenkerns festgelegt werden. Die Polfläche hat auch keine Schnittkante die naehbearbei'et werden n:uß, sondern sie ist durch die Planität des MagnetwerkstofTs gegeben. Allerdings hat diese bekannte Konstruktion den Nachteil, dal·· der Eisenkern durch einen einzigen Schlitz gespalten ist und daß das Relais durch Aufbringen des Kurz Schlußringes auf einen der beiden Spaltpole eine unsymmetrische Charakteristik erhält.This disadvantage is largely avoided in a construction that is described in the German patent 414 439 is given. There is an AC relay with a split pole face de * Core described in which a flat anchor runs approximately parallel to the longitudinal direction of the iron core and perpendicular to the face on the split core. is applied. In contrast to the previously mentioned embodiments are both the pole face and the core cross-section as well as the one for receiving the short-circuit winding necessary slot of one another independent sizes. To achieve the required Magnetic force can therefore produce the necessary pole face with any width of the iron core alone determined by the width of the relay anchor and the corresponding length of the slotted iron core will. The pole face also has no cutting edge that needs to be sewn, but it is through the flatness of the magnet material is given. However this known construction has the disadvantage that the iron core is split by a single slot and that the relay is asymmetrical by applying the short-circuit ring to one of the two split poles Characteristic.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klappankerrelais für Wechselstrom der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß eine symmetrische Anzugscharakteristik gewahrleistet ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Polende des Eisenkerns symmetrisch durch mindestens zwei in seiner Längsausdehnung \ erlaufende Schlitze gespalten und ebenso symmetrisch mit einem oder mehreren Kurzschlußringen verschen ist. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wirken die Anzugskräfte wesentlich gleichmäßiger auf den Relaisanker als bei einer unsymmetrischen Anordnung gemäß der obengenannten bekannten Konstruktion.The invention is based on the object of a hinged armature relay for alternating current of the type mentioned at the beginning Art to be trained in such a way that a symmetrical tightening characteristic is guaranteed. According to the invention this is achieved in that the pole end of the iron core is symmetrical by at least two in Slits running along its length are split and also symmetrical with one or more Short-circuit rings is given away. The attraction forces act through this construction according to the invention much more evenly on the relay armature than with an asymmetrical arrangement according to the above known construction.

Im einfachsten Fall ist die Stirnfläche des Eisenkerns mit zwei Schlitzen versehen, wobei dann beispielsweise der mittlere Spaltpol als Träger für die Kurzschlußwicklung dient. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Kurzschlußwicklung zu teilen und je einen Teil der Wicklung auf den seitlichen Spaltpoien unterzubringen. In beiden Fällen entstehen für die Kurzschlußwicklung symmetrische Verhältnisse. Verwendet man zwei Kurzschlußwicklungen an den beiden seitlichen,Spaitpolen. so läßt sich dadurch der wirksame Gesamtwiderstand der beiden Kurzschlußwicklungen kleiner halten, wodurch sich der elektrische Wirkungsgrad des Relais erhöht.In the simplest case, the end face of the iron core is provided with two slots, in which case, for example the middle shaded pole serves as a carrier for the short-circuit winding. But there is also the Possibility to split the short-circuit winding and ever to accommodate part of the winding on the lateral gap poien. In both cases, arise for the short-circuit winding symmetrical relationships. If you use two short-circuit windings on the both lateral, Spaitpolen. so the keep the effective total resistance of the two short-circuit windings smaller, thereby reducing the electrical Relay efficiency increased.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand schematischer Zeichnungen. Es zeigtFurther details of the invention emerge from the following description of several exemplary embodiments on the basis of schematic drawings. It shows

Fig. 1 in schaubildlicher Darstellung, teilweise im Schnitt, den grundsätzlichen Aufbau eines Wcchselstrommagnelsystems mit einem Spaltpolkern.Fig. 1 in a diagrammatic representation, partly in Section, the basic structure of an AC drum system with a shaded pole core.

F i g. 2 eine erfindungsgemäßc Abwandlung der F i g. 1 mit zwei Schlitzen im Kern.F i g. FIG. 2 shows a modification of FIG. 1 with two slots in the core.

F i g. 3 den Eisenkern eines Wechselstromrelais nach der Erfindung in einer anderen Ausführungsvariante. F i g. 3 shows the iron core of an alternating current relay according to the invention in a different embodiment.

In der F i g. 1 ist der Aufbau eines bekannten Klappankerrelais für Wechselstrom mit dem Eisenkern 4 und den Jnchschenkeln 4 d gezeigt, wobei der Anker 2 etwa parallel zur Länjsausdehnung des Eisenkerns 4 verläuft. Die vom Anker betriebsmäßig zu betätigende Kontaktanordnung des Relais wurde hierbei der Einfachheit wegen nicht dargesteiil. Auf dem Weicheisenkern 4 befindet sich eine Erregerwicklung 5. Das freie Ende des Eisenkerns besitzt eine gespaltene Polfläche, so daß durch den Schlitz 4a die Spaltpole 4c entstehen. Die Stirnflächen der Spaltpole 4 c sind hierbei mit 4 c' bezeichnet. Zur Erzielung einer konstanten Haltekraft für den Anker befindet sich auf einem der Spaltpole ein Kurzschlußring 3. Der Kurzschlußrinp verursacht betriebsmäßig eine Phasenverschiebung eines Teilflusses um etwa 90'- gegenüber dem von der Erregerwicklung unmittelbar herrührenden Fluß. Damit wird bekannterweise der Nachteil beseitigt, daß im Betrieb ein Klappern oder Brummen des vom Eisenkern angezogenen Ankers eintritt.In FIG. 1 shows the structure of a known hinged armature relay for alternating current with the iron core 4 and the Jnchschenkeln 4 d is shown, wherein the armature 2 is approximately parallel to the Länjsausdehnung of the iron core. 4 The relay contact arrangement to be operated by the armature has not been shown here for the sake of simplicity. An excitation winding 5 is located on the soft iron core 4. The free end of the iron core has a split pole face, so that the split poles 4c arise through the slot 4a. The end faces of the split poles 4 c are denoted by 4 c '. In order to achieve a constant holding force for the armature, a short-circuit ring 3 is located on one of the split poles. The short-circuit ring causes a phase shift of a partial flux by about 90 ° in relation to the flux coming directly from the excitation winding. In this way, as is known, the disadvantage is eliminated that a rattling or humming of the armature which is attracted by the iron core occurs during operation.

Das Elektromagnetsystem mit dem Kern 4 und den Jochschenkeln 4 d kann dabei sowohl aus massivem Magnetwerkstoff bestehen, es ist aber auch möglich und vielfach zweckmäßig, als Werkstoff ferromagnetische Bleche zu verwenden. Im Gegensatz zu anderen bekannten Ausführungsformen bewegt Mrh der Anker in Richtung auf die Seitenfläche des Eisenkerns 4, und zwar etwa in der Höhe der Spaltpole 4 c. Während vielfach für den Ankeranzug lediglich die Stirnfläche aes Eisenkerns zur Verfügung steht, kann hierbei durch die Ankerbewegung auf Ίΐε Seitenfläche des Eisenkerns die wirksame Polfläche beliebig groß festgelegt werden. Es ist daher bei dieser Ausführungsform die wirksame Polfläche nicht mehr vom Querschnitt des Eisenkerns 4 und dem zum Erzeugen der Spaltpole vorhandenen Schlitz 4 α abhängig.The electromagnetic system with the core 4 and the yoke legs 4 d can consist of solid magnetic material, but it is also possible and often expedient to use ferromagnetic sheets as the material. In contrast to other known embodiments, Mrh moves the armature in the direction of the side surface of the iron core 4, namely approximately at the level of the split poles 4c . While in many cases only the end face of the iron core is available for armature tightening, the effective pole face can be set as large as desired by the armature movement on the side face of the iron core. In this embodiment, therefore, the effective pole face is no longer dependent on the cross section of the iron core 4 and the slot 4 α present for producing the split poles.

Aus der beschriebenen Darstellung geht auch eindeutig hervor, daß eine Bearbeitung der Stirnfläche 4 c' des Eisenkerns nicht erforderlich ist, da diese nicht als Polfläche für den Relaisanker wirksam ist.From the description described it is also clear that machining of the end face 4c 'of the iron core is not necessary, since this is not effective as a pole face for the relay armature.

Die Oberflächenplanität der üblichen Magnetwerkstoffe genügt bei der gezeigten Lösung, um für den Anker 2 eine ausreichend plane Auflage zu erreichen. The surface planarity of the usual magnetic materials is sufficient for the solution shown in order for the Anchor 2 to achieve a sufficiently flat support.

Die F i g. 2, die in der Darstellung und auch im Arbeitsprinzip weitgehend der bekannten Ausführung nach F i g. 1 entspricht, zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung des Kerns. Als Unterschied zur Fig. 1 wird hier die erfindungsgemäße symmetrischeThe F i g. 2, which in the representation and also in the working principle largely of the known design according to FIG. 1, shows the design of the core according to the invention. As a difference to Fig. 1 is here the symmetrical according to the invention

ίο Anordnung der Kurzschlußwicklung 3 am Eisenkern 4 dargestellt. Zu diesem Zweck besitzt der Eisenkern 4 an seinem freien Ende zwei Schlitze 4 a, so daß sich insgesamt drei Spaltpole 4 c ergeben. Wählt man die Schlitze Aa symmetrisch zur Symmetrielinie des Eisenkerns 4, so ist auch die auf dem mittleren Spaltpol aufgebrachte Kurzschlußwicklung 3 symmetrisch zu derr Gesamtsystem. Auch hier gelten die bei F i g. 1 genannten Vorteile hinsichtlich der Zuordnung des Eisenkerns 4 bzw. seiner PoI-fläche zu dem Anker 2. Darüber hinaus entsteht aber bei der symmetrischen Anordnung der Kurzschluß-Wicklung 3 eine gleichmäßigere Anzugskraft. Dies tritt besonders dann in Erscheinung, wenn die Auflage des Klappankers durch Herstellungstoleranzen, beispielsweise bei der Ankerlagerung, nicht genau definiert ist. Durch die gleichmäßigere Anzugskraft ist das restliche Brummverhalten weniger stark ausgeprägt, da der periodische Wechsel der Kräfte in den wirksamen Luftspalten nicht zu einem entsprechenden Wechsel des Drehmoments auf den Klappanker führt.ίο The arrangement of the short-circuit winding 3 on the iron core 4 is shown. For this purpose, the iron core 4 has two slots 4 a at its free end, so that a total of three split poles 4 c result. If the slots Aa are selected to be symmetrical to the line of symmetry of the iron core 4, then the short-circuit winding 3 applied to the central shaded pole is also symmetrical to the overall system. The same applies here as in FIG. 1 mentioned advantages with regard to the assignment of the iron core 4 or its pole surface to the armature 2. In addition, however, with the symmetrical arrangement of the short-circuit winding 3, a more uniform attraction force arises. This is particularly evident when the support of the hinged armature is not precisely defined due to manufacturing tolerances, for example in the case of the armature mounting. Due to the more uniform tightening force, the remaining hum behavior is less pronounced, since the periodic change in the forces in the effective air gaps does not lead to a corresponding change in the torque on the hinged armature.

Um einen besseren Wirkungsgrad der beschriebenen Anordnung zu erreichen, kann man den Eisenkern auch derart gestalten, wie es die F i g. 3 zeigt.In order to achieve a better efficiency of the described arrangement, one can use the iron core also design as shown in FIG. 3 shows.

Die Enden des Eisenkerns 4 sehen hierbei ebenfalls zwei symmetrische Schlitze 4 α vor, so daß sich drei Spaltpole 4 c ergeben. Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach F i g. 2 ist hier der Kurzschlußring in zwei gleiche Teile unterteilt, und zwar ist je einThe ends of the iron core 4 also see two symmetrical slots 4 α, so that three Split poles 4 c result. In contrast to the embodiment according to FIG. 2 is the short-circuit ring in here divided into two equal parts, one each

Kurzschlußring 3 α bzw. 3 b auf die äußeren Spalipo-Ie 4 c aufgebracht. Bei dieser Darstellung ist ebenfalls davon auszugehen, daß der Eisenkern 4 Teil eines Wechselstrom-Magnetsystems ist, so wie es die F i g. 1 und 2 zeigen.Short-circuit ring 3 α or 3 b applied to the outer Spalipo-Ie 4 c. In this illustration, it can also be assumed that the iron core 4 is part of an alternating current magnet system, as shown in FIG. 1 and 2 show.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Folding armature relay for alternating current with a split pole face of the iron core and a short-circuit ring attached to at least one split pole and with a flat armature running approximately parallel to the longitudinal extension of the iron core, which in its tightened position rests on the side of the split iron core perpendicular to the end face, characterized in that the pole end (4 c) of the iron core (4) is symmetrically split by at least two slots (4rt) running in its longitudinal extension and is also symmetrically provided with one or more short-circuit rings (3, 3 a, 3 b).

2. Relay according to claim 1, characterized in that a short-circuit ring (3) on the middle of the gap poles (4 c) is arranged. ao

3. Relay according to claim 1, characterized in that of three existing Spaltpoien (4 c) the two outer symmetrically each with a short-circuit ring (3 a. 3 b) are provided.

4. Relay according to one of claims 1 to 3, as characterized in that the iron core (4 ") with the yoke" n (4 d) consists of solid magnetic material.

5. Relay according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the iron core (4) with the yokes (4 c /) from remote, magnetic sheets consists.