DE2048978C3 - Bistabiles Magnetsystem für Betätigu ng durch Wechselstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein bistabiles Magnetsystem für Betätigung durch Wechselstrom mit einem aus Eisen bestehenden magnetischen Steuerkreis mit einer einzigen Erregerwicklung und einem zwischen den Polen des magnetischen Steuerkreises drehbar angeordneten dauermagnetischen Anker mit zwei Polarmen, welcher an jedem Polarm mindestens zwei gleichnamige Polflächen hat und welchem der magnetische Steuerfluß in der einen stabilen Lage gleichsinnig und v> in der anderen gegensinnig überlagert ist.

Ein solches Magnetsystem ist grundsätzlich bereits aus der deutschen Patentschrift 970 234 bekannt. Dieses Magnetsystem ist aber hinsichtlich der Energieausnutzung nicht befriedigend. Bei der für Wechselstrom vorgesehenen Ausführung kann nur die erste mit der richtige" "olarität eintreffende Halbperiode zur Relaisbetätigung ausgenutzt werden. Das bekannte drehbare System des Relais kann einem so kurzen Impuls nicht folgen. Darüber hinaus weist das bekannte System eine f>o hohe Prellneigung auf.

Ein anderes bekanntes bistabiles System (deutsche Patentschrift 607 862) besteht aus einem Elektromagneten, dessen Anker einen mechanischen Kipper betätigt (Hubanker- und Klappankersystem). Der Kipper <-f, seinerseits ist mit einem Umschalter gekoppelt, der die Erregerwicklung des Elektromagneten entsprechend der Lage des bistabilen Systems an die eine oder die andere von zwei Eingangsklemmen legt Nachteilig ist die große Anzahl mechanisch bewegter Teile, der durch den erforderlichen Energiespeicher des mechanischen Kippelementes bedingte schlechte Wirkungsgrad sowie die Neigung zu Prellerscncimingen. Diese Nachteile weist auch ein bekanntes Magnetsystem mit zwei Erregerwicklungen und einem beweglichen Anker auf. dessen Ruhelagen mechanisch, z. B. durch eine Kippfeder, sichergestellt sind.

Bistabile Magnetsysteme sind auch bei polarisierten Relais gebräuchlich. Bekannte Relais dieser Art sind jedoch nur für den Betrieb mit Gleichstrom geeignet.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein schnell und zuverlässig ansprechendes bistabiles Magnetsystem für Wechselstrom zu schaffen, bei welchem die Nachteile der bekannten Systeme vermieden sind

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Polflächen des magnetischen Steuerkreises zueinander und zur Ankerachse parallel stehen und daß die ebenfalls zur Ankerachse parallelstehenden gleichnamigen Polflächen des Ankers gegeneinander unter einem spitzen Winkel derart geneigt sind, daß in jeder stabilen Lage des Ankers je eine der gleichnamigen Ankerpolflächen je eine der parallelen Polflächen des Steuerkreises ganzflächig berührt und daß ferner die Erregerwicklung durch einen mit dem Anker fest verbundenen federnden Umsciialtkontakt in der einen oder anderen Stabilitätslage des Ankers abwechselnd mit je einem Stromzuführungskontakt verbunden ist.

Das bistabile Magnetsystem kann so ausgebildet sein, daß die Ankerpolflächen aus Abwinklungen von seitlichen Abschnitten der die Polarme bildenden Polplatten bestehen.

Das erfindungsgemäße bistabile Magnetsystem stellt ein sehr kompaktes und wirksames Relais mit optimaler Energieausnutzung dar, bei dem Prellerscheinungen nicht auftreten.

Die Drehbewegung des Ankers kann auf ein beliebiges Funktionscgan übertragen werden, z. B. auf den Betätigungsstößei eines Ventils oder eines Mikroschaltung oder auch auf eine Relais-Kontaktpartie.

Das Magnetsystem nach der Erfindung kann auch mit großem Vorteil zur Betätigung von Befehlskontakten in einem Rundsteuerempfänger verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein bistabiles Magnetsystem in perspektivischer Darstellung und

F i g. 2 den Schnitt AA.

In den Zeichnungsfiguren bedeutet 1 einen Eisenkern, an welchem zwei zueinander parallele Polflächen 2. 3 befestigt sind. Zwischen den beiden Polflächen 2, 3 ist ein Anker 4 auf einer Achse 5 drehbar belagert. Die Achse 5 steht senkrecht zum Eisenkern 1 und ist in einer oberen und einer unteren Lagerplatte 6 gehalten, von denen in der F i g. 1 der Deutlichkeit wegen nur die obere gezeichnet ist.

Der Anker 4 ist zweiarmig ausgebildet und permanent magnetisiert. Jeder seiner Arme weist zwei gleichnamige Polflächen 7,8 bzw. 9,10 auf, die zur Ankerachse 5 parallel und zueinander spitzwinklig stehen. Vorteilhafterweise besieht der Anker 4 aus einem zylindrischen oder kubischen Permanentmagneten 11 sowie aus einer unteren und einer oberen Polplatte 12, 13 mit je zwei abgewinkelten Polschuhen, welche die Polflächen 7 bis 10 bilden. Der Anker 4 kann auch aus einem

einzigen Preß- oder Sinterkörper aus permanentmagnetisierbarem Material bestehen.

Der Anker 4 ist mit einem Umschaltkontakt 14 gekoppelt, der den einen Anschluß einer auf dem Eisenkern 1 angeordneten Erregerwicklung 15 entsprechend der Lage des bistabilen Magnetsystems an einen Stromzuführungskontakt Pt oder Pi legt Der andere Anschluß der Erregerwicklung 15 ist an eine mit 0 bezeichnete Klemme angeschlossen.

Unter dem Einfluß des Permanentmagneten 11 kann der Anker 4 zwei stabile Lagen einnehmen. In der in der Zeichnung ausgezogen dargestellten stabilen Lage berührt die Polfläche 7 die Polfläche 2 und die Polfläche 9 die Polfläche 3. Der Permanentmagnet 11 liegt über Polplatte 12, Polfläche 7, Polfläche 2, Eisenkern 1, Polfläche 3, Polfläche 9 und Polplatte 13 in einem geschlossenen Eisenkreis und erzeugt in diesem einen Magnetfluß. In der anderen stabilen Ankerlage — sie ist in der F i g. 2 gestrichelt dargestellt — berührt die Polfläche 8 die Polfläche 3 und die Polfläche 10 die Polfläche 2, d. h„ der Permanentfluß im Eisenkern 1 hat seine Richtung gegenüber der erstbeschriebenen Ankerlage umgekehrt. Wird die Erregerwicklung 15 an Spannung gelegt, so überlagert sich dem Permanentfluß entsprechend der Ankerlage ein gleichsinniger oder gegensinniger magnetischer Steuerfluß.

Wenn das beschriebene Magnetsystem die in der F i g. 2 ausgezogen dargestellte stabile Lage einnimmt und an den Stromzuführungskontakt Pt und die Klemme 0 eine Wechselspannung angelegt wird, so Kippt der Anker 4 in die gestrichelt gezeichnete Lage, sobald die erste Wechselspannungshalbwelle solcher Polarität auftritt, daß der von ihr erzeugte magnetische Steuerfluß dem Permanentfluß entgegengesetzt gerichtet ist Gleichzeitig unterbricht der Umschaltkontakt 14 den Erregerstromkreis, so daß sich die nachfolgende Spannungshalbwelle, die den Anker in die ursprüngliche Lage zurückführen möchte, nicht auswirken kann. Erst durch Anlegen einer Wechselspannung an den Stromzuführungskontakt Pi und die Klemme 0 wird der Anker 4 in seine Ausgangslage zurückgestellt

Das beschriebene Magnetsystem weist außer dem Anker 4 und dem ihm zugeordneten Umschaltkontakt 14 keine mechanisch bewegten Teile auf. Da es eine einzige Erregerwicklung und kein mechanisches Energiespeicherelement besitzt ist sein Wirkungsgrad bei gegebenem Bauvolumen äußerst groß. So konnte gegenüber dem eingangs beschriebenen bistabilen System mit mechanischem Kipper bei gleichem Ankerdrehmoment und vergleichbarer Baugröße eine sechsfache Verminderung der erforderlichen Erregerleistung erzielt werden. Prelferscheinungen können nicht auftreten, weil beim Umkippen vom einen in den anderen Zustand die auf den Anker 4 wirkende magnetische Kraft bei kleiner werdendem Abstand der Polflächen 7, 9 bzw. 8,10 von den Polflächen 2,3 ständig zunimmt.

Die Drehbewegung des Ankers 4 kann auf ein beliebiges Funktionsorgan übertragen werden, z. B. auf den Betätigungsstößel eines Ventils oder eines Mikroschalters oder auf eine Relais-Kontaktpartie.

Das beschriebene Magnetsystem kann vorzugsweise zur Betätigung von Befehlsschaltkontakten in einem Rundsteuerempfänger verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Bistabiles Magnetsystem für Betätigung durch Wechselstrom mit einem aus Eisen bestehenden magnetischen Steuerkreis mit einer einzigen Erregerwicklung und einem zwischen den Polen des magnetischen Steuerkreises drehbar angeordneten dauermagnetischen Anker mit zwei Polarmen, welcher an jedem Polarm mindestens zwei gleichnamige Polflächen hat und welchem der magnetische Steuerfluß in der einen stabilen Lage gleichsinnig und in der anderen gegensinnig überlagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen

(2. 3) des magnetischen Steuerkreises (1, 2, 3, 15) zueinander und zur Ankerachse (5) parallel stehen und daß die ebenfalls zur Ankerachse (b) parallelstehenden gleichnamigen Polflächen (7,8 bzw. 9,10) des Ankers (4) gegeneinander unter einem spitzen WinkeJ derart geneigt sind, daß in jeder stabilen Lage des Ankers (4) je eine der gleichnamigen Ankerpolflächen (7 und 9 bzw. 8 und 10) je eine der parallelen Polflächen (2, 3) des Steuerkreises ganzflächig berührt, und daß ferner die Erregerwicklung (15) durch einen mit dem Anker (4) fest verbündenen federnden Umschaltkontakt (14) in der einen oder anderen Stabilitätslage des Ankers (4) abwechselnd mit je einem Stromzuführungskontakt (Pi bzw. P2) verbunden ist.

2. Bistabiles Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Ankerpolflächen (7, 8, 9, 10) durch einfache Abwinkelung von seitlichen Abschnitten der die Polarme bildenden Polplatten (12.13) gebildet sind.

3. Bistabiles Magnetsystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Verwendung in einem Rundsteuerempfänger.