DE2004029A1

DE2004029A1 - Bistabiles elektromagnetisches Relais

Info

Publication number: DE2004029A1
Application number: DE19702004029
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl-Ing Hirschmann; Korbinian Karrer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-01-29
Filing date: 1970-01-29
Publication date: 1971-08-05
Also published as: BR7100094D0; AT306114B; CH519239A; ZA71277B; FR2077390B1; BE762283A; FR2077390A1; DE2004029B2; GB1272374A; FI56290B; LU62498A1; SE359400B; NL7100708A; FI56290C

Description

SIEMENÜ AKTIENGEGSLLoCHAlT München 2, den - ' Berlin und München Witteisbacherplatz 2

; VPA 70/6016

Bistabiles elektromagnetisches Relais-.

Die Erfindung bezieht sich auf ein bistabiles elektromagnetisches Relais mit einem den Erregerkreis vormagnetisierenden Dauermagnet und einem dem Dauermagnet parallel geschalteten magnetischen Nebenschluß, insbesondere Koppel-Kipprelais für Fernmeldeanlagen.

Bei Relais der vorgenannten Art werden beim derzeitigen Stand der M Technik fast ausnahmslos sogenannte Ferrit-Dauermagnete verwendet, die sich insbesondere durch ihre kleinen Abmessungen auszeichnen. Der hierbei verwendete Dauermagnet-Werkstoff ist allerdings mit dem Nachteil eines Temperaturganges behaftet, d.h. seine magnetische Induktion sinkt mit zunehmender Temperatur, so daß hiervon abhängig auch die für den Anzug bzw. den Abwurf des Relais notwendigen magnetischen Erregungen in nicht unbeträchtlichem Maße schwanken. Diese Betriebstoleranzen erschweren naturgemäß die Dimensionierung einer Schaltung unter Verwendung.einschlägiger Relais und sind in manchen Betriebsfällen überhaupt nicht tragbar.

Als Gegenmaßnahme ist es bereits vorgeschlagen worden, einen Teil

des Eisenkreises des Relais außerhalb des Dauermagneten, Vorzugs- ™ weise den von der Erregerwicklung umschlossenen Teil des Relais-

zu

kernes teilweise in Gießharz mit temperaturabhängigem Ε-Modul vergießen. Diese Methode erfordert allerdings ein entsprechendes Abdichten von Relaisteilen und ein Aushärten des Gießharzes, d.h. al30 Arbeitsgänge, die sich nicht oder nur schlecht für eine angestrebte automatisierte Fabrikation von Relais der einschlägigen Art eignen. . ^J

Demgegenüber offenbart die vorliegende Erfindung eine Methode zur Kompensation des Temperaturganges des Dauermagneten, bei der ein Relais der eingangs genannten Art in seinem konstruktiven Aufbau und bezüglich seiner Einzelteile unverändert beibehalten werden

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kann und derzufolge auch kein zusätzlicher Arbeitsgang notwendig ist.

Krreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch, daß dem Dauermagnet ein magnetischer Nebenschluß aus einem Werkstoff zugeordnet ist, dessen magnetische Induktion zumindest im positiven interessierenden Temperaturbereich mit steigender Temperatur stärker abfällt als diejenige des Dauermagneten.

Bei dieser Maßnahme wird die Kompensation des Temperaturganges des Dauermagneten dadurch bewerkstelligt, daß der aus dem genannten Werkstoff bestehende magnetische Nebenschluß mit steigender Temperatur infolge Abnahme seiner Induktion magnetisch hochohmiger wird, mithin also weniger Dauermagnetfluß abzweigt und dafür der eigentliche Erregerkreis des Relais stärker vomagnetisiert wird. Insgesamt findet also trotz Verringerung der Induktion des Dauermagneten ein gewisser Ausgleich der Teilflüsse des Dauermagneten im Nebenschluß- bzw. Erregerkreis statt, der sich im Ergebnis zu einer für die Praxis befriedigenden Konstanthaltung der elektrischen Betriebswerte des Relais zumindest im positiven interessierenden Temperaturbereich au^r irkt. Als interessierender Temperaturbereich kann dabei der Bereich zwischen +60 C und - 25° C angesehen werden, wobei wiederum der positive Bereich den Vorrang hat, weil elektrische Anlagen, in denen Relais der in Frage kommenden Art verwendet werden, normalerweise in teilweise sogar klimatisierten Innenräumen untergebracht sind. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf den vorgenannten positiven Bereich und auch nicht auf den negativen angegebenen Bereich beschränkt, sondern kann je nach Bedarf auch für eine Kompensation bemessen werden, welche die vorerwähnten Grenzwerte überschreitet. Dies ist lediglich eine Frage der Bemessung des Querschnittes, der Curietemperatur und letztlich der magnetischen Ankopplung des fraglichen Nebenschlusses an den Dauermagnet und an die übrigen magnetischen Verhältnisse des Relais.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß VPA 9/610/0023 - 3 -

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das Relais mit nur einem, aus dem Werkstoff mit dem genannten Temperaturgang bestehenden Nebenschluß ausgerüstet ist. Bei dieser Ausbildung des Heiais ist keinerlei zusätzliches Bauteil notwendig, sondern es wird lediglich an.Stelle von. Weicheisen ein Werk- " stoff mit dem genannten temperaturabhängigen Verhalten für den ohnedies vorhandenen magnetischen Nebenschluß verwendet. Es ergibt sich also der bedeutsame Vorteil, daß sämtliche. Einzelteile und der konstruktive Aufbau des Relais bezüglich Abmessung und Zuordnung völlig unverändert beibehalten werden können, was sich sowohl auf den Herstellungspreis im Zusammenhang mit den Werkzeug- und Montagekosten als auch in Bezug auf den eingespielten vorzugsweise automatisierten Fertigungsprozeß günstig auswirkt.

Eine besonders günstige Ausbildung des Relais ergibt sich, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Nebenschluß gleich-· zeitig als ein den Streuflußbereieh des Relais kapselndes Schirmblech ausgebildet ist. Hierbei werden, wiederum ohne zusätzliches Bauteil und ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand gegenüber einem nicht kompensierten Relais der eingangs genannten Art, gleichzeitig drei Effekte durch den Nebenschluß erzielt, nämlich erstens die an sich bekannte magnetische Wirkung des Nebenschlusses auf das Kippverhalten des Relais, zweitens die gleichfalls bekannte magnetische Schirmwirkung und drittens die Temperaturkompensation gemäß der Erfindung.

Soweit es sich aus hier "nicht interessierenden Gründen als zweck- M mäßig erweist, den Nebenschluß mit der Kompensationswirkung als ~~ separates Bauteil auszubilden, kann das Relais, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auch mit zwei dem Dauermagnet parallel geschalteten magnetischen Nebenschlüssen ausgerüstet sein, von denen der eine, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Ausbildung als magnetisches Schirmblech, dem Kippverhalten des Relais dient und der andere aus dem 7/erkstoff mit der genannten Temperaturabhängigkeit besteht. Dabei läßt sich der zusätzliche Nebenschluß durchaus so anordnen,, daß die äußeren Abmessungen des Relais gegenüber einer nicht kompensierten Ausführung nicht ver-

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größert werden, beispiel3 weise in dem der fragliche Nebenschluß . als nicht geschlossenes Rohr den Dauermagnet umschließt oder als flaches Plättchen zwischen dem Dauermagnet einerseits und der Erregerwicklung oder dem Yieicheisen-Nebenschluß andererseits unter zumindest teilweiser Überbrückung der Pole des Dauermagneten angeordnet ist. Bei dieser Maßnahme wird zwar ein zusätzliches Bauteil benötigt, jedoch ist es wesentlich, daß der notwendige Arbeitsgang zur Anordnung desselben durchaus für eine Automation geeignet ist und damit der automatisierte Fertigungsprozeß deB gesamten Relais nicht gestört ist.

Wenn gemäß einer Fort bildung.der Erfindung der Nebenschluß aus dem Werkstoff mit der genannten Temperaturabhängigkeit den Dauer-HP magnet unter Ausschaltung aller magnetischen Vorwiderstände unmittelbar magnetisch überbrückt, so bringt dies eine spürbare Verbesserung der angestrebten Kompensation des Temperaturganges des Dauermagneten auch im negativen Temperaturbereich, weil sich die vom Dauermagnet abweichende Induktionsänderung des Nebenschlusses mit dem genannten Temperaturverhalten unmittelbar und damit stärker auswirkt als bei indirekter magnetischer Ankopplung und ein solches Verhalten im unteren Temperaturbereich gemäß den festgestellten Kennlinien notwendig ist.

Als nach dem derzeitigen Stand der Technik besonders geeignet er-. scheint gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für den ma- äk gnetiachen Nebenschluß mit der genannten Temperaturabhängigkeit der unter dem Namen Thermoflux gehandelte Werkstoff mit geeigneter Curietemperatur. Diesen Werkstoff gibt es handelsüblich in verschiedenen Abmessungen und auch mit unterschiedlichen Curietemperaturen, so daß eine gute Anpassungsmögiichkeit an die jeweiligen Erfordernisse in Abhängigkeit von den zu kompensieren- ■ den Relais-verhältnisBen gegeben ist. \

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläu- J tert. Dabei zeigen

Fig. 1 ein Auaführungsbeispiel der Erfindung teilweise im Schnitt, ]

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Fig. 2 ein Diagramm über die Anzugs- und Abfallerregung des Relais nach Fig. 1 in Abhängigkeit von der Temperatur.

Von dem in Fig. 1 gezeigten elektromagnetischen Relais ist mit 1 eine Trägerplatte vorzugsweise aus magnetisierbarem Werkstoffj mit 2 eine Druckglaseinschmelzperle, mit 3 ein magnetisierbarer Kernstift, mit 4 ein auf die Trägerplatte gasdicht aufgesetzter Schutzdeckel·,, mit 5 ein gekapselter, mit inertem Gas gefüllter Kontaktraum, mit 6 ein über eine Ankerrückstellfeder' 7 am Schutzdeckel beweglich gelagerter magnetisierbarer Kontaktanker, mit 8 eine Erregerwicklung, mit 9 ein Spulenkörper aus Isprierwerkstoff, mit TO eine magnetisierbare Flußrückführungsplatte, mit 11 ein Arbeitsluftspalt zwischen den kontaktgebenden Enden des Ankers 6 und des Stiftkernes 3, mit 12 ein zwischen der Flußrückführungsplatte 10 und der Trägerplatte 1 angeordneter Ferrit-Dauermagnet bezeichnet. Die Teile 13 sind verschiedene, mit den Enden der Erregerwicklung 8 bzw. über den Kontaktstift 3 und den Schutzdeckel 4 letztlich mit der Kontakteinrichtung des Relais elektrisch verbundene Anschlußelemente, während das Teil 15 eine einteilig tiefgezogene oder mehrteilige Isolierfolie zur elektrischen Trennung zwischen der Trägerplatte und dem Dauermagnet und damit letztlich zwischen dem Kontaktanker 6 und dem Kernstift 3 darstellt. Der im Rahmen der Erfindung interessierende magnetische Nebenschluß schließlich ist mit 14 bezeichnet. Er ist in ersichtlicher Weise dem Dauermagnet 12 magnetisch parallel geschaltet, überbrückt diesen teilweise in Polarisationsrichtung und ist an einem Ende mit der Flußrückführungsplatte 10 unmittelbar magnetisch gekoppelt. Dieser im gezeigtenAue führung st> ei spiel einzige magnetische Nebenschluß ist aus dem Werkstoff Thermoflux hergestellt und gleichzeitig als magnetisches Schirmblech ausgebildet, so- daß drei Effekte gleichzeitig erzielt werden, nämlich eine Kippwirkung, eine magnetische Schirmung und eine Kompensation des Temperaturganges des Dauermagneten 12.

In der fig.·' 2' ist auf der Ordinate die magnetische Ansprech- bzw. Abwurferregung des in der Fig. 1 gezeigten elektromagnetischen Relais in AW (Amperewindungen)und auf der Abszisse die Temperatur t

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im Bereich zwischen - 75⁰O aufgetragen. Von den eingezeichnten Kurven bedeuten die voll ausgezogenen Kurven daa Ansprechverhalten und die gestrichelt eingezeichneten Kurven das Abwurfverhalten des Relais, wobei das mit I bezeichnete Kurvenpaar das Relais mit oinem Nebenschluß aus normalem Weicheisen, d.h. also nicht kompensiert und das mit II bezeichnete Kurvenpaar das Relais mit einem Nebenschluß (H) aus Thermoflux, d.h. also mit Temperaturkompensation zeigt. Man erkennt deutlich, daß sich sowohl die Ansprech-* als auch die Abwurf erregungswerte des Relais bei der Ausführung nach Kurve I im temperaturbereich sehr stark ändern, wogegun sie bei dem kompensierten Relais gemäß Kurve II zumindest im positiven Temperaturbereich annähernd konstant bleiben.

6 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Pa t en/t a Ji s ρ r ü c h e

Bistabiles elektromagnetisches Relais mit einem den Erreger- > kreis vormagnetisierenden Dauermagnet und einem dem Dauermagnet parallel geschalteten Nebenschluß, insbesondere Koppefe-Kipprelaisfür Fernmeldeanlagen, d a-d u roh g e k e η η ζ e i c h η e t , daß dem Dauermagnet (12) ein magnetischer „ Nebenschluß (14) aus einem Werkstoff zugeordnet ist, dessen magnetische Induktion zumindest im.positiven interessierenden Temperaturbereich mit steigender Temperatur stärker abfällt als diejenige des Dauermagneten, .
2. Bistabiles elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, d a d u rc hg e k e η η ζ eic h η β t , daß das Relais mit nur e'inem, aus dem Werkstoff mit dem genannten iDemperaturgang bestehenden Nebenschluß ausgerüstet ist»
3. Bistabile.s elektromagneti-sches Relais nach Anspruch 2, da -durch g e k e η η ζ e i c h η et, daß der Nebenschluß (14) gleichzeitig als ein den Streuflußbereich des Relais kapselndes Schirmblech ausgebildet ist.
4. Bistabiles elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, d a du rc h g e k en η ζ ei c h net, daß das Relais mit zwei dem Dauermagnet parallel geschalteten Nebenschlüssen ausgerüstet ist, von denen der eine, gegebenenfalls unter gleich-' zeitiger Ausbildung als magnetisches Schirmblech, dem Kippverhalten des Relais dient und der andere aus dem Werkstoff mit der genannten Temperaturabhängigkeit besteht.
5. Bistabiles elektromagnetisches Relais nach Anspirüch 4, d a d u r c h ge ken η ze ich net , daß der Nebenschluß aus dem Werkstoff mit der genannten Temperaturabhängigkeit den Dauermagnet unter Ausschaltung aller magnetischen Vprwideretände unmittelbar magnetisch überbrückt.
6. Bistabiles elektromagnetieches Relais nach einem der vorher-VPA9/610/0023 _10983?/U66

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gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den magnetischen Nebenschluß (H) mit der genannten Temperaturatihängigkeit der unter dem Namen Thermoflux gehandelte Werkstoff mit geeigneter Curietemperatur verwendet wird.

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