DE1922204C3 - Gepoltes Relais mit einem lagerfreien Anker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein gepoltes Relais 60 sungsmöglichkcit vorgesehen.

mit einem lagerfreien Anker, welcher als magneti- Das gleiche gilt auch für ein elektromagnetisches

sches und elektrisches Überbrückungsglied wahl- Relais mit frei beweglichen Kugelkontakten, das in

weise Schaltbewegungen zwischen einander gegen- der deutschen Auslegeschrift 1219 122 beschrieben

überstehenden Polblechen ausführt. Bei der Verwen- ist. Die Nachteile von Kugelkontakten mit zu großer

dung mehr oder minder frei beweglicher Relaisanker 65 Masse und nur punktförmigen Berührungsstellen gel-

ohne festen Drehpunkt ergeben sich betriebsmäßig ten hier in besonderem Maße.

vielfach Abweichungen des Ankers von der Sollage, Schließlich ist in der französischen Patentschrift

wodurch das Relais nicht nur ungleichmäßig arbeitet, 879 205 ein Relais beschrieben, bei dem die Kon-

taktflächen des Ankers und der gegenüberliegenden freien Flug bewegbare Anker in jeder Schaltstellung

Polschuhe gewölbt ausgebildet sind. Dieser Anker ist jeweils zwei in einer Ebene liegende Polbleche ver-

jedoch mittels einer Blattfeder gelagert, so daß sich bindet, und daß zumindest eines dieser Polblech-

uus dieser Druckschrift keinerlei Hinweise auf die paare gemeinsam eine kugelige Auflagefläche für den

Stabilisierung eines ungelagerten Flachankers ent- 5 Anker bildet. Auch hier ist durch die Formgebung

nehmen läßt. der einander zugeordneten Bauteile ein Regelmecha-

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe nismus wirksam, der eine auftretende Abweichung zugrunde, einen lagerfreien Flachanker und die züge- von der ursprünglichen Sollage des Ankers schritthörigen Polschuhe so anzuordnen und auszubilden, weise innerhalb weniger Schaltspiele so weit verrindaß sich der Anker während der Schaltbewegungen io gert, daß nur noch eine minimale Brems- und Vervon selbst in einer Sollage stabilisiert. Dies wird bei schleißwirkung auftritt. Der Anker kann in diesem einer Ausfuhrungsform der Erfindung dadurch er- Fall linsenförmig ausgebildet sein, wobei die dem reicht, daß der flach ausgebildete und mit einer Anker zugeordneten Kontakt- bzw. Polbleche an ih-Kante auf einer ebenen Fläche eines Flußbleches ab- ren Enden entsprechend kugelig konkav gewölbt rollbare Anker mit seinem freien Ende in jeder der 15 sind.

beiden Schaltstellungen jeweils mit einer seiner Die Erfindung wird im folgenden an Hand sche-

Flachseiten an einem Polblech anliegt, und daß zu- matischer Zeichnungen mit Ausführungsbeispielen

mindest eines dieser Polbleche senkrecht zur Abroll- näher erläutert. Es zeigt

achse des Ankers konkav gewölbt ist. Durch diese Fig. 1 eine Kontaktanordnung eines Elektro-

Wölbung des bzw. der Polbleche wird der Anker 20 magnetsystems nach der Erfindung mit Keilanker,

nach einer Dezentrierung, beispielsweise durch me- F i g. 2 eine Kontaktanordnung nach F i g. 1 mit

chanische Stöße, schrittweise innerhalb weniger Pilzanker,

Schaltspiele in die Sollage zurückgeführt. Im Gegen- Fig. 3 eine Kontaktanordnuig nach Fig. 1 mit

satz zu der anfangs bereits erwähnten Stabilisierung, Plattenanker,

bei der nur eine Eingrenzung des Spielraumes, nicht as F i g. 4 a bis 4 c in schematischer Darstellung in

aber eine Rückführung in die Sollage stattfindet, ist Draufsicht die mechanische Stabilisierung eines An-

hier eine beim Betrieb des Relais wirksame selbsttä- kers für Anordnungen gemäß F i g. 1 bis 3,

tige Zentrierung des Ankers vorhanden. Da hier in F i g. 5 a und 5 b Varianten eines Keilankers in

der Sollage des Ankers betriebsmäßig nur eine mini- Draufsicht,

male Brems- und Verschleißwirkung auftritt, ist die 30 Fig.6 eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung

erfindungsgemäße Lösung vor allem dann wichtig, eines Elektromagnetsystems mit Scheibenanker

wenn auf möglichst lange Betriebsdauer des Relais (Fluganker).

Wert gelegt wird. Da dieser Gesichtspunkt bei Relais Die schematische Darstellung nach Fig. 1 zeigt

in der Regel als Gütemerkmal angesehen wird, hat ein gepoltes Elektromagnetsystem mit einem keilför-

die Tatsache der weitgehenden Verschleißfreiheit 35 migen Anker 1, der mit einer schwach gerundeten

eine besondere Bedeutung. Der Grundgeaanke der Auflagefläche 1 c auf dem die Dauermagnete 4 ver-

erfindungsgem?ßen Lösung liegt also darin, dem An- bindenden Flußblech 3 betriebsmäßig abrollt und an

ker nicht etwa eine Führung zu geben, sondern durch diesem magnetisch haftet. Wenn man davon ausgeht,

entsprechende Formgebung der Kontakt- bzw. Pol- daß der Keilanker 1 zu den Flußführungsteilen, die

flächen eine mechanische Stabilisierung zu erreichen. 40 zugleich als Pol- und Kontaktbleche 2 wirksam sind,

Dabei kann der ohne festen Drehpunkt arbeitende planparallel liegt, so fehlt eine selbsttätige Zentrie-Anker des Elektromagnetsystems ein Keil-, Pilz- oder rung dies Ankers in der Richtung senkrecht zur Zeiannähernd rechteckiges Profil aufweisen, wobei sich chenebene. Bereits durch die bei üblichen Fertidie wesentlichen Unterschiede nicht auf die kontakt- gungsioleranzen vorhandenen Verkantungen und gebenden Teile des Relais, sondern auf die Ausfüh- 45 Verdrehungen der vorhandenen Pol- bzw. Kontaktrung der Auflagefläche bzw. Abrollfläche des Ankers flächen 2 β treten dezentrierende Kräfte auf, die den beziehen. Für die Stabilisierung kann man die Wöl- Anker betriebsmäßig von seiner Sollage entfernen bung der in Berührung kommenden Bauteile derart können. Zum Auftreten dieses dynamischen V01-ausbilden, daß der Anker einen linsenförmigen Quer- gangs ist nämlich nur aas Vorhandensein einer minischnitt besitzt, dem konkave Kontakt- bzw. Polflä- 50 malen Verkantung der beiden Pol- bzw. Kontaktflächen zugeordnet sind. Man kain aber auch den chen 1. α erforderlich.

Querschnitt des Ankers auf der einen Seite gerade Für den dezentrierenden Mechanismus ergibt sich und nur auf der anderen Seite konvex gewölbt aus- ein Vorgang, der den Anker zwar in der ersten führen, wobei dem Anker entsprechend angepaßte Schallphase an beiden Ecken gleichzeitig abhebt, je-Kontakt- bzw. Polflächen gegenüberstehen. Ebenso 55 doch in Anbetracht der vorhandenen Abrollbeweist es möglich, daß der Querschnitt des Ankers auf gung auf dem Flußblech 3 das gegenüberliegende seinen beiden Seiten in gleicher Richtung gewölbt ist verkantete Pol- und Kontaktblech nicht in planparal- und den Ankerflächen dann ebenfalls wieder ent- lcler Stellung erreicht. Durch die Bewegungsenergie sprechend geformte Kontakt- bzw. Polflächen gegen- des A.nkers und die Anziehungskraft zwischen der jeüberstehen. 60 weilig wirksamen Pol- bzw. Kontaktfläche und dem

Die bisher beschriebenen Ankerformen ohne fe- Anker findet anschließend mit der zuerst berührensten Drehpunkt beziehen sich auf eine abrollende Be- den Ankerkante als Drehachse ein Gleiten auf der triebsweise, man kann aber auch die Erfindung bei Unterlage statt, bis der flächige Kontakt zwischen Ankern mit völlig frei drehender oder geradlinig nie- dem Anker und der wirksamen Pol- bzw. Kontaktgender Betriebsweise anwenden. So wird die Lösung 65 fläche hergestellt ist. Durch diesen Gleitvorgang wird der gestellten Aufgabe nach einer weiteren Ausfüh- eine seitliche Verschiebung des Ankerschweipunktes rungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß der bewirkt. Wird der Anker durch Umpolung des wirkscheibenförmige und entlang seiner Mittelachse im samen Flusses durch die Erregerwicklung 5 umge-

steuert, so findet wiederum eine Verschiebung des dazu ist in der F i g. 5 b eine Anordnung gezeigt, in Ankers statt, wobei sich mit jedem Schaltvorgang welcher der Querschnitt des Ankers 1 auf seinen beiweitere Verschiebungen gleichsinnig addieren. Dieses den Seiten la, Ib in gleicher Richtung gewölbt ist, Auftreten von dezentrierenden Kräften auf den An- wobei dem Anker spiegelbildlich geformte Kontaktker gilt sowohl für die Kontaktanordnung nach S bzw. Polflächen 2 α gegenüberstehen.
F i g. 1 als auch für die dieser Anordnung entspre- Ein Anker ohne festen Drehpunkt kann auch bechenden Varianten nach Fig. 2 und 3. triebsmäßig eine fliegende Bewegung durchführen, so

Um einen derartigen, ohne festen Drehpunkt ar- wie es bei der Ausführung nach F i g. 6 vorgesehen beitenden Anker betriebsmäßig zu stabilisieren, müs- ist. Der weichmagnetische Anker 1 liegt hierbei zwisen die mit dem Anker in Berührung kommenden xo sehen zwei Paaren von Pol- bzw. Kontaktblechen, Pol- bzw. Kontaktflächen Wölbungen aufweisen, die wcbei jedem Biechpaar 2 uid 2' je ein Dauermanicht nur die beschriebene dezentrierende Wirkung gnet 4 und 4' mit entgegengesetzter Polung zugeordnet von Verkantungen der Polbleche aufheben, sondern ist. Wird die im Schnitt dargestellte Erregerspule 5 an auch dafür sorgen, daß der Anker nach einer Dezen- die nicht dargestellte Betriebsspannung gelegt, so trierung schrittweise innerhalb einiger Schaltspiele 15 führt der Scheibenanker 1 eine geradlinige Flugbewewieder in die Sollage zurückkehrt. Eine derartige De- gung aus ur.H verbindet entsprechend der Polung der zentrierung kann beispielsweise durch Stoßbeanspru- Erregerspannursg jeweils die oberen Bleche oder die chung erfolgen. Wie ein derartiger Slabilisierungsme- unteren Bleche elektrisch miteinander,
chanismus arbeitet, kann aus den F i g. 4 a bis 4 c Würde man dabei als Scheibenanker eine planpaentnommen werden. Dabei wird davon ausgegangen, ao rallele Ausführung wählen, so hätte dieser Anker die daß die schematisch dargestellten Pol- bzw. Kontakt- Tendenz, seitlich wegzurutschen. Es wirkt zwar eine bleche 2 einen Hohlschliff 2 α aufweisen und der An- stabilisierende Kraft, die den Anker in die Mittellage ker 1 einen linsenförmigen Querschnitt mit den Kon- zu ziehen versucht, doch sind die möglichen Abweituren la und lh besitzt. Ist der Anker 1 beispiels- chungen von der Sollags durch ungleichmäßiges Abweise unter dem Einfluß mechanischer Stöße aus der as heben und Aufsetzen des Scheibenankers relativ Sollage herausgeführt worden, dann \ ei schiebt sich groß. Auch hier ist aus Gründer; einer gleichmäßigen durch die Höhlungen schrittweise der Hnsenförmige Betriebsweise des Relais eine Stabilisierung eiiurder-Anker innerhalb weniger Schaltspiele wieder in die Hch. die sich durch Wölbungen am Anker und an Sollage zurück, der er sich asyptotisch nähert. Die den Pol- bzw. Kontaktflächen erzielen läßt. Die Wöl-Sollage ist dann erreicht, wenn die Mittellinie des 30 bungcn an den Flächen des Ankers 1 sind hierbei Ankers mit der Vcrbidungslinic der beiden Krüm- konvex und die an den Enden der Pol- bzw. Konmungsmittelpunkte der Wölbungen 2 α der Bleche 2 taktbieche 2 und 2' an der dem Anker zugewandten zusammenfällt. Bewegt sich der Anker längs dieser Seite konkav ausgeführt. Bewegt sich der Scheiben-Linie, so findet an beiden Pol- bzw. Kontaktflä- anker 1 nunmehr aus der Sollage heraus, so liegt er chen2aein gleichmäßiges Abheben und ein ebenso 35 trotzdem noch flächig in der Höhlung 2 α der gleichmäßiges Anlegen statt. Eine etwa vorhandene Bleche 2 und 2' und hebt beim nächsten Schaltvor-Verkantung der Blei he 2 gegeneinander bewirkt gang zuerst an der am weitesten nach außen vercchobeim Vorhandensein derartiger Wölbungen keine de- benen Stelle ab, wo nämlich der Luftspalt am kleinzentrierende Wirkung, sondern nur eine entspre- sten und damit die Flußdichte am größten ist. Durch chende Verschiebung der Soilage. 40 das Abheben mi; gleichzeitiger Drehung des Ankers

In der F i g. i> a ist noch gezeigt, daß es vielfach und das nachfolgende Anlegen an der gegenüberlie-

ausreichend ist, Wölbungen nur auf der einer Seite genden Seite ergibt sich wiederum eine Verschiebung

1 α des Ankers 1 bzw. nur auf einem der beiden Pol- des Ankers, die im Sinne einer Verringerung der Ab-

bzw. Kontaktbleche 2 vorzusehen. Im Gegensatz weichung von der Sollage wirksam ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 sondern auch die Ansprechwerte in großem Umfang Patentansprüche: streuen. Diese Abweichungen können bereits durch innerhalb der üblichen Fertigungstoleranzen liegende

1. Gepoltes Relais mit einem lagerfreien An- Verkantungen der Kontakt- bzw. Polbleche bedingt ker, welcher als magnetisches und elektrisches 5 sein. Minimale Verkantungen oder auch Verschie-Überbrückungsglied wahlweise Schaltbewegun- bungsn und Verdrehungen dieser Bleche führen den gen zwischen einander gegenüberstehenden Pol- Anker oft innerhalb weniger Schaltspiele in eine blechen ausführt, dadurch gekennzeich- außerhalb der Sollage hegende Stellung. Auch ist es net, daß der flach ausgebildete und mit einer durch den Einfluß von Schüttel- und Stoßbeanspru-Kante (1 c) auf einer ebenen Fläche eines Fluß- io chungen möglich, daß sich vor Inbetriebnahme des bleches (3) abrollbare Anker (1) mit seinem Relais der Anker verschiebt, wobei sich dann diese freien Ende in jeder der beiden Schaltstellungen Verschiebung ohne besondere Maßnahmen nicht jeweils mit einer seiner Flachseiten an einem Pol- korrigiert. Eine naheliegende Lösung zum Ausgleich blech (2) anliegt und daß zumindest eines dieser derartiger dezentrierender Kräfte liegt darin, den Re-Polbleche (2) senkrecht zur Abrollachse des An- 15 laisanker von außen her in seiner möglichen seitlikers (1) konkav gewölbt ist. chen Verschiebung zu begrenzen, wozu beispiels-

2. Gepoltes Relais nach Anspruch 1, dadurch weise die das Relaissystem umschließende Gehäusegekenazeichnet, daß der Anker (1) ein Keil-, wand dienen kann. Ein besonderer Nachteil einer Pilz- oder annähernd rechteckiges Profil aufweist derartigen Lösung liegt jedoch darin, daß hierbei auf (Fig. 1,2, 3). ^ao den Amker eine Bremswirkung ausgeübt wird, die

3. Gepoltes Relais nach Anspruch 1 oder 2, sogar zu einem Abrieb der in Berührung kommenden dadurch gekennzeichnet, daß der Anker an sei- Teile führen kann. Durch die dann vorhandene nem frei beweglichen Ende einen linsenförmigen Bremswirkung ergeben sich ferner ungleichmäßige Querschnitt (1 α, 1 b) besitzt, dem konkave Kon- Ansprechwerte des Relais und eine zwangläufige takt- ^K?w. Polflächen (2 a) zugeordnet sind 95 Verkleinerung der Ansprechempfindlichkeit.

(F i g. 4 α bis 4 c). Dieses genannte Problem ist auch bei einem pola-

4. Gepoltes Relais nach Anspruch 1 oder 2, risierten Relais nach der USA.-Patentschrift dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des 2 882 459 nicht gelöst. Dort ist beispielsweise ein Ankers (1) auf der einen Seite gerade und auf der lagerfreier Anker beschrieben, der in seiner bevoranderen Seite konvex gewölbt ist, wobei dem An- 30 zugten Ausführungsform Kugelform besitzt. In einem ker (1) entsprechend angepaßte Kontakt- bzw. von vielen Beispielen sind auch die Polflächen kugel-Polflächen (2 a) gegenüberstehen (F i g. 5 a). förmig konkav ausgebildet, mit einem Radius, der

5. Gepoltes Relais nach Anspruch 1 oder 2, dem des Ankers entspricht. Zweck dieser Anpassung dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des von Polschuhoberflächen an die Ankerform ist aller-Ankers (1) auf beiden Seiten in gleicher Richtung 35 dings dort nicht eine Stabilisierung des Ankers in seigewölbt ist und daß den Ankerflächen entspre- ner Sollage, vielmehr soll auf diese Weise ein Teil chend angepaßte Kontakt- bzv\ Polflächen (2 a) der Rückprall- oder Gegenwirkungskraft von der Begegenüber stehen (F i g. 5 b). wegungsrichtung des Ankers weggelenkt werden.

6. Gepoltes Relais mit einem lageflfreien An- Aus diesem Grund haben alle dort gezeigten Ankcrker, welcher als magnetisches und elektrisches 40 formen keine Oberflächen, welche auch nur annä-Überbrückungsglied wahlweise Schaltbewegun- hemd senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ankers gen zwischen einander gegenübei stehenden Pol- verlaufen. Daß durch die Form der Polschuhe ein blechen ausfuhr!, dadurch gekennzeichnet, daß seitliches Verschieben des Ankers nicht verhindert der scheibenförmige und entlang seiner Mittel- wird, ergibt sich schon daraus, daß der Anker bei achse im freien Flug bewegbare Anker (1) in je- « mehreren Ausführungsformen jewei's in einer V-förder Schaltstellung jeweils zwei in einer Ebene lic- migen Aussparung oder in einer Rinne bewegt wird, gende Polbleche (2, 2') verbindet und dali zu- Die Verwendung von Kugelankern hat sich allermindest eines dieser Polblechpaare gemeinsam dings als wenig zweckmäßig erwiesen. So besitzt ein eine kugelige Auflagefläche für den Anker (1) derartiger Kugelanker eine relativ große Masse, zu bildet (F i g. 6). 50 deren Bewegung auch eine entsprechende Erregerlei-

7. Gepoltes Relais nach Anspruch 6, dadurch stung erforderlich ist. Zudem müssen die einzelnen gekennzeichnet, daß der Anker linsenförmig aus- Polbleche sehr genau aufeinander abgestimmt wergebildet ist und daß die dem Anker zugeordne- den und auch sehr genau dem Kugelradius angepaßt ten Kontakt- bzw. Folbleche (2, 2') an ihren En- sein, wenn nicht an Stelle einer flächenmäßigen nur den entsprechend kugelig konkav gewölbt sind 55 eine punktförmige Berührung erfolgen soll. F.s hat sich (F i g. 6). deshalb als zweckmäßig erwiesen, einen ungelagerten

Anker möglichst flach und mit kleiner Masse auszu-

bilden, und für die Stabilisierung eines solchen Flach-

ankcrs ist bei den bekannten Relais keine Lo-