DE2133931C3

DE2133931C3 - Magnetsystem für Relais

Info

Publication number: DE2133931C3
Application number: DE2133931A
Authority: DE
Inventors: W Bosch; G Sticker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-07-07
Filing date: 1971-07-07
Publication date: 1974-05-16
Also published as: SE375644B; NO131771C; CH551688A; LU65666A1; BE786006A; DE2133931B2; FR2144880A1; ES403520A1; NL7209206A; IT962951B; FR2144880B1; NO131771B; US3775715A; AT318745B; GB1361950A; DE2133931A1

Description

8. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 1 für ein elektromagnetisches Relais die Möglichkeit bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über dem vorgesehen, die Haltekräfte des Hauptankers und des Dauermagneten (25) zwei voneinander getrennte 55 Hilfsankers unabhängig voneinander einzustellen. Polschuhe (26, 26 a) angeordnet sind, von denen Bei dieser bekannten Anordnung erfolgt die Justieeiner mit dem Joch (27) magnetisch leitend ver- rung durch Verändern des Luftspaltes am Hilfsanbunden ist und der andere mit dem Hilfsanker ker, beispielsweise durch mechanisches Biegen. Dies (29) einen Luftspalt bildet. bedeutet jedoch, daß für die Justierung des Relais

9. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 1 60 zwei Arbeitsgänge erforderlich sind. Denn zunächst bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der muß einmal die Dauermagnetkraft überhaupt abge-Polfläche des Dauermagneten (35) »von einem glichen werden, um eine Anpassung des Dauerma-Polschuh (36) bedeckt ist, während ein anderer gneten an die Kontaktzahl und einen Ausgleich von Teil (35 b) des Dauermagneten (35) durch den Toleranzen zu erreichen. Dann erst erfolgt durch die Hilfsanker (39) winkelförmig umfaßt wird. 65 mechanische Justierung des Hilfsankers die Einstel-

10. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 1 lung des Verhältnisses zwischen den Magnetkräften bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der am Hauptanker und am Hilfsanker.

Polfläche des Dauermagneten (5, 15) von einem Aufgabe der Erfindung ist es, ein Magnetsystem

für ein gepoltes Relais der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das in einem einzigen Arbeitsgang durch Abgleich des Dauermagneten auf die gewünschte Anzahl der Kontaktfedersätze und auf das gewünschte Verhältnis zwischen H-uptankerkraft und Hilfsankerkraft eingestellt werden kann, wobei gleichzeitig Fertigungs- und Werkstofftoleranzen mit ausgeglichen werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch Anordnung mindestens eines eine Teilpolfläche des Dauermagneten bzw. der Dauermagnetanordnung bedeckenden Folschuhes der Magnetfluß aus einem bestimmten Teilbezirk des Dauermagneten bzw. der Dauermagnetanordnung zum überwiegenden Teil über den Hauptanker und der Fluß aus einem bestimmten anderen Teilbezirk zum überwiegenden Teil über den Hilfsanker geleitet wird. Auf diese Weise erreicht man, daß die beiden Magnetbereiche durch äußere Felder getrennt voneinander auf vorgegebene Werte eingestellt werden können. Die beiden Bezirke eines einzigen Dauermagneten wirken somit wie zwei voneinander getrennte Magnete, da die von ihnen ausgehenden Magnetflüsse sich gegenseitig kaum beeinflussen. Es wäre deshalb auch eine Konstruktion denkbar, bei der zwei voneinander getrennte Dauermagnete nebeneinander angeordnet sind, so daß sie gemeinsam vom Erregerfluß durchsetzt werden. Der Polschuh würde dann eben die Polfläche des einen der beiden Dauermagnete bedecken und damit die gleiche Wirkungsweise hervorrufen, wie sie oben ocreits tür einen Dauermagneten beschrieben ist. Im folgenden wird deshalb nur die wirtschaftlichere Konstruktion mit einem einzigen Dauermagneten betrachtet.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Dauermagnet über einem Pol der Erregerspule angeordnet und in Richtung der Spulenachse polarisiert. Die Erregerspule kann dabei von einem U-förmigen Joch umschlossen sein, dessen Mittelteil als Polschuh eine Polfläche des Dauermagneten teilweise bedeckt. Des weiteren kann man zwischen dem Spulenkern der Erregerspule und dem Dauermagneten eine Hilfspolplatte aus weichmagnetischem Material anordnen.

Eine günstige konstruktive Ausführung des erfindungsgemäßen Magnetsystems besteht darin, daß der Hauptanker mit dem freien Ende des Spulenkerns und mit dem Joch je einen Arbeitsluftspalt bildet. Der Hilfsanker wird dazu zweckmäßigerweise etwa im rechten Winkel zum Hauptanker angeordnet, so daß er mit dem Dauermagneten und mit der Hilfspolplatte Arbeitsluftspalte bildet. Fertigungsmäßig ist es auch günstig, wenn der Hauptanker mit dem Hilfsanker aus einem Stück besteht.

In einer konstruktiven Weiterbildung dar Erfindung ist vorgesehen, daß über dem Dauermagneten zwei voneinander getrennte Poischuhe angeordnet sind, von denen einer mit dem Joch magnetisch leitend verbunden ist und der andere mit dem Hilfsanker einen Luftspalt bildet. Bei dieser Ausführungsform kommt die Trennung des Dauermagneten in zwei weitgehend unabhängige Bereiche besonders gut zum Ausdruck. An Stelle des zweiten Polschuhes kann auch der Hilfsanker so geformt sein, daß er den betreffenden Teil des Dauermagneten winkelförmig umfaßt. Als Material für den Dauermagneten verwendet man vorzugsweise Strontium-Oxyd, da dieses Material sich gut in Richtung seiner kurzen Ausdehnung magnetisieren läßt, so daß es in vorteilhafter Weise plattenförmig über einem Pol der Erregerspule angeordnet werden kann, ohne daß dabei eine allzu große Bauhöhe entsteht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung und mögliche konstruktive Ausführungsformen sind im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den grundsätzlichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Magnetsystem?,

ίο F i g. 2 eine praktische Ausführungsform eines derartigen Magnetsystems mit U-förmigem Joch,

F i g. 3 ein derartiges Magnetsystem mit zwei Polschuhen an dem Dauermagneten,

F i g. 4 ein Magnetsystem mit einem Polschuh und abgewinkeltem Hilfsanker,

F i g. 5 eine Anordnung für den magnetischen Abgleich des Dauermagneten.

In der F i g. 1 wird die grundsätzliche Anordnung eines erfindungsgemäßen Magnetsystems und die in ihm erreichte Flußführung dargestellt. Zur Erzeugung des Erregerflusses dient eine Spule I mit einem Kern 2, einem Hauptpol 3 und einer Hilfspolplatte 4. Im Anschluß an die Hilfspolplatte 4 ist ein Dauermagnet 5 angeordnet, der zur Aufrechterhaltung der jeweiligen Ankeriage des Relais dient. Der Dauermagnet 5 ist in Richtung der Spulenachse polarisiert; dabei ist die von der Spule 1 bzw. von der Hilfspolplatte 4 abgewandte Polfläche zum Teil von einem Polschuh 6 bedeckt, der einen Teil des Magnetflusses aus der Erregerspule 1 und aus dem Dauermagneten 5 über das Joch 7 zum Hauptanker 8 leitet. Dieser Hauptanker 8 ist mit dem Hilfsanker 9 aus einem Stück gefertigt und bildet mit ihm einen Winkel von etwas mehr als 90 '.

Die auf den Hauptanker 8 und den Hilfsanker 9 wirkenden Kräfte werden in den vier Arbeitsluftspalten L 1 bis L 4 erzeugt. Da der Dauermagnet 5 über den Polschuh 6 nur zum Teil mit dem Joch 7 magnetisch in Verbindung steht, kann man ihn als magnetisch zweiteilig betrachten, so daß man einen Hauptdauermagnetteil 5 a und einen Hilfsdauermagnetteil 5 b unterscheiden kann. Der im Hauptteil 5 a des Dauermagneten 5 erzeugte Fluß Φ 1 schließt sich somit zum überwiegenden Teil über die Hilfspolplatte 4, den Kern 2, den Hauptpol 3, den Hauptan ker 8, das Joch 7 und den Polschuh 6. Dabei wird in den Hauptluftspalten /. 1 und L 2 zwischen dem Anker 8 und dem Hauptpol 3 bzw. dem Joch 7 eine magnetische Kraft erzeugt, die auf den Hauptanker 8 wirkt. Der im Hilfsteil 5 b des Dauermagneten 5 erzeugte Dauermagnetfluß Φ 2 wird dagegen zum größten Teil über die Hilfspolplatte 4 auf den Hilfsanker 9 und von da wieder zurück zum Hilfsteil 5 b geleitet, wobei er die Luftspalte L 3 und L 4 überbrückt.

Zum Schalten des Relais von der einen stabilen Lage in die andere wird den beiden Dauermagnetflüssen Φ 1 und Φ 2 ein von der Spule 1 erzeugter Steuerfluß Φ 3 geeigneter Größe und Polarität überlagert. Je nach Polarität dieses Steuerflusses Φ 3 wird entweder der Hauptdauermagnetfluß Φ1 verstärkt und der Hilfsdauermagnetfluß Φ 2 geschwächt, oder umgekehrt, so daß auf Grund des resultierenden Magnetflusses in den Luftspalten L 1 , L 2 und L 3 entweder der Hauptanker 8 oder der Hilfsanker 9 angezogen wird.

Die Fig. 2 zeigt eine praktische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetsysiems in perspekti-

vischer Darstellung. Die Spule 11 wirkt über den Hauptpol 13 auf den Hauptanker 18 und über die Hilfspolplatte 14 auf den Hilfsanker 19. Das Joch 17 ist U-förmig ausgeführt; der Mittelteil dieses U bedeckt als Polschuh 16 einen Teil der Polfläche eines Dauermagneten 15. Die Funktion eines derartigen Magnetsystems ist bereits an Hand der F i g. 1 beschrieben worden. Ein Unterschied besteht lediglich darin, daß bei dem System gemäß F i g. 2 der Hauptanker 18 mit dem Joch 17 zwei Luftspalte bildet.

Die Fig. 3 reigt nochmals ein Magnetsystem mit U-fönrsigem Joch wie in Fig. 2, jedoch mit einer geringen Abweichung. Dargestellt ist eine Seitenansicht im Schnitt, wobei man die einzelnen Teile gut erkennen kann. Das System besteht wiederum aus einer Spule 21 mit K?rn 22. Hauptpol 23 und einer Hilfspolpiatlc 24. An der Hilfspolplatte 24 ist ein Dauermagnet 25 angeordnet, dessen Polflächc zum Teil über einen Polschuh 26 mit dem Joch 27 inagnctisch verbunden ist. Dadurch wird ein Teil des Dauermagnetflusses aus dem Bereich 25a des Dauermagneten 25 über den Hauptanker 28 geleitet. Im Gegensatz zu den F i g. 1 und 2 ist dem zweiten Bereich 25 b des Dauermagneten 25 ebenfalls cm Polschuh 26 α zugeordnet, der den Dauermagnetfluß aus diesem Bereich zum Hilfsanker 29 leitet.

In der Fig.4 wird eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetsystems dargestellt. Es ist im wesentlichen ebenso aufgebaut wie die bereits beschriebenen Systeme mit einer Spule 31, einem Kern 32, dem Hauptpol 33 und einer Hilfspolplatte 34. Aus dem Bereich 35 α des Dauermagneten 35 wird der Dauermagnetfluß wiederum über einen Polschuh 36 auf das Joch 37 und damit zum Hauptanker 38 geleitet, während sich der Fluß aus dem Bereich 35 b des Dauermagneten 35 über den Hilfsanker 39 schließt. Im Gegensatz zu Fig. 3 ist diesmal kein zweiter Polschuh vorhanden, vielmehr besitzt der Hilfsanker 39 eine Abwinkelung 39 a und damit einen zusätzlichen Luftspalt mit dem Hilfsteil 35 b des Dauermagneten 35.

ίο Die F i g. 5 zeigt eine einfache Anordnung für den magnetischen Abgleich eines erfindungsgemäßen Magnetsystems. Dieses ist genauso aufgebaut wie in den Fig. 1 und2 und soll deshalb nicht mehr eigens beschrieben werden. Durch die Ankopplung eines magnetischen Glcichfeldes geeigneter Größe an den Dauermagneten 41 ist ein getrenntes Schwächen der beiden Magnetteile 41 α und 41 b möglich. Zu diesem Zweck wird eine Magnetspule 42 mit einem Entmagnetisicrungsjoch 43 so an den Dauermagneten 41 bzw. den Polschuh 44 angelegt, daß die Feldlinien des Entmagnetisicrfeldcs durch den Polschuh 44 in den Hauptleil 41a des Magneten 41 eintreten und sich über die Hüfspolplatte 45 und den Hilfsteil 41 b des Magneten zum anderen Pol des Joches 43 schließen. Beim Anlegen eines Glcichfeldes in der dargestellten Polarität wird der Hauptteil 41a des Dauermagneten geschwächt. Eine Umpoiung führt dagegen zur Verminderung des durch den Hilfsteil erzeugten magnetischen Dauerflusses. Im übrigen ist

ein derartiger Abgleich auch bei den Ausführungsformen gemäß F i g. 2 und 3 in gleicher Weise möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Polschuh (6, 16) bedeckt ist, während der restliche Teil dieser Polfläche unbedeckt bleibt. Patentansprüche:

1. Magneisystem für ein gepoltes Relais mit 5
zwei stabilen Schaltstellungen, mit einer elektromagnetischen Erregerwicklung und mindestens Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetsystem einem Dauermagneten zur Aufrechterhaltung für ein gepoltes Relais mit zwei stabilen Schaltstelder elektrisch geschaffenen Ankerlage, wobei die lungen, mit einer elektromagnetischen Erregerwickaus der Überlagerung von Dauerfluß und Er- io lung und mindestens einem Dauermagneten zur Aufregerfluß resultierenden Magnetflüsse teils über rechterhaltung der jeweiligen elektrisch geschaffenen einen Hauptanker und teils über einen Hilfsanker Ankerlage, wobei die aus der Überlagerung von wirksam werden, dadurch gekennzeich- Dauerfluß und Erregerfluß resultierenden Magnetnet, daß durch Anordnung mindestens eines f'.üsse teils über einen Hauptanker und teils über eine Teilpolfläche des Dauermagneten (5) bzw. 15 einen Hilfsanker wirksam werden.

der Dauermagnetanordnung bedeckenden Po!- Bei gepolte». Relais dieser Art besteht allgemein schuhes (6) der Magnetfluß (Φ1) aus einem be- das Problem, die Dauermagnetkraft für die Fesselung stimmten Teilbezirk (S a) des Dauermagneten (5) des hauptankers und des Hilfsankers und die jeweitozw. der Dauermagnetanordnung zum überwie- lige Federkraft der Kontaktfedern so aufeinander absenden Teil über den Hauptanker (8) und der 20 zustimmen, daß *". lie Anzugs- und für die Abfall-Fluß (Φ 2) aus einem bestimmten anderen Teilbe- erregung jeweils aie angestrebten Stromwerte erfcirk (5 6) zum überwiegenden Teil über den reicht werden. Bei Relais, die von vornherein für Hilfsanker (9) geleitet wird. eine bestimmte Anzahl von Kontakten vorgesehen

2. Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch sind, läßt sich verhältnismäßig einfach durch eine gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (5) über 25 entsprechende Konstruktion und durch Verwendung einem Pol der Erregerspule (1) angeordnet und in von Dauermagneten bestimmter Stärke ein vorgege-Richtung der Spulenachse polarisiert ist. benes Verhältnis der Anzugskräfte für Haupt- und

3. Magnetsystem nach Anspruch 2, dadurch Hilfsasjker erzielen. Allerdings treten auch hier begekennzeichnet, daß die Erregerspule (11) von reits Werkstoff- und Fertigungstoleranzen auf, die in einem U-förmigen Joch (17) umschlossen wird, 30 manchen Fällen einen Abgleich des vorgesehenen dessen ivlittelteil als Polschuh (16) eine Polfläche Dauermagneten erfordern.

des Dauermagneten (15) teilweise bedeckt. Um jedoch ein Relais vielseitig einsetzen zu kön-

4. Magnetsystem nach Anspruch 2 oder 3, da- nen, strebt man ein Magnetsystem an, das man je durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Spulen- nach Bedarf mit mehr oder weniger Federsätzen be-Ikern (2) der Erregerspule (1) und dem Dauer- 35 stücken kann, ohne daß eine konstmktive Änderung magneten (5) eine Hüfspolplatte (4) aus weich- notwendig wird. Bei einem gepolten Relais muß magnetischem Material angeordnet ist. dann auch die Haltekraft in den stabilen Lagen des

5. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 1 Relais auf die jeweils wirksamen Federkräfte abgebis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptan- stimmt werden. Da die Federn vielfach so vorgeker (8) mit dem Hauptpol (3) der Spule (1) und 40 spannt sind, daß sie in der einen Schaltrichtung der mit dem Joch (7) je einen Arbeitsluftspalt (L 1, Ankerkraft entgegen, in der anderen Schaltrichtung L 2) bildet. jedoch mit ihr zusammenwirken, muß die jeweilige

6. Magnetsystem nach Anspruch 5, dadurch Haltekraft des Dauermagneten in den beiden stabilen gekennzeichnet, daß der Hilfsanker (9) nahezu Lagen um so unterschiedlicher sein, je mehr Federim rechten Winkel zum Hauptanker (8) angeord- 45 sätze das Relais besitzt. Da andererseits aus könnet ist und mit dem Dauermagneten (5) und der struktiven und finanziellen Gründen vielfach nur ein Hüfspolplatte (4) Arbeitsluftspalte (L 3, L 4) bil- einziger Dauermagnet vorgesehen wird, der die HaI-det. tekräfte für beide Endstellungen aufbringen muß,

7. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 1 tritt das Problem auf, die Magnetkräfte für den bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptan- 50 Hauptanker und für den Hilfsanker in unterschiedliker (8) mit dem Hilfsanker (9) aus einem Stück eher Weise wirksam werden zu lassen.

besteht. In der deutschen Patentschrift 1 198 455 ist bereits