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Elektromagnetisches Haftrelais Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches
Naftrelais.
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Derartige Haftrelais haben aus mehreren Gründen ein vielfältiges Anwendungsgebiet.
Einmal besitzen sie eine Speicherfunktion, d.h. sie behalten nach Abklingen der
elektrischen Erregung ihren angenommenen Zustand bei, und zum anderen erfolgt diese
Beibehaltung des einmal angenommenen Zustandes auch beim Ausfall und naoh Wiederkehr
der Versorgungsapannung.
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Zur Erzielung dieses charakteristischen Verhaltens sind viele Haftrelaisbauformen
bekanntgeworden. So gibt es Haftrelais in jusfuhrungen als Rundrelais, Flaohrelais
und auoh als Sonderbauformen . Besohränkt man sich auf das Wesentliche in allen
Ausführungsformen, so erkennt man, daß im magnetischen Kreis zwischen Elektromagnet
und Joch bzw. Anker ein Permanentmagnet eingefugt ist. Auch bei guten magnetischen
Werkstoffen muß der Permanentmagnet ..bezogen auf die gesamte Eisenweglänge - eine
relativ große Bauhöhe haben, um die erforderliohe Festhaltekraft fur den Anker aufzubringen
Das bedeutet. einen mit wachsender Bauhöhe zunehmenden Streufluß des Systems.
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Im Zuge der zunehmenden Miniaturisierung der elektromagnetisohen Relais
nimmt auch die Paokungsdiohte der Relais zu.
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Im gleichen Maße verkleinern sioh Jedoch nicht die Kontakt-und
die
Ankerkräfte. Damit bewirkt die Miniaturisierung bei hoher Packungsdichte der Haftrelais
eine relative Zunahme der Streuflüsse, die sich nachteilig auf die elektrischen
Änsprechwerte und die Abfallfaktoren benaohbarter Haftrelais auswirken.
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Vergleicht man die wichtigsten Parameter von bekannten Haftrelaia
mit konstruktiv ähnlich aufgebauten neutralen Relais wie Ankerhub und Ankerkräfte,
die fur die tontaktzahl des Relais und deren Sohaltleistung maßgeblich sind, so
stellt man fest, daß bei einem Haftrelais eine wesentlioh größere magnetische Durchflutung
zur Erzielung gleicher Parameter benötigt wird. Die Ursache dafUr besteht darin,
daß der Permanentmagnet selbst ein Teil des gesamten magnetischen Kreises ist, also
der magnetische Innenwiderstand des Elektromagneten mit dem magnetischen Innenwiderstand
des Permanentmagneten in Reihe geschaltet ist.
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Da der magnetische Innenwiderstand des Permanentmagneten hochohmig
gegenüber allen anderen magnetischen Widerständen einschließlich dem des Arbeitsluftspaltes
ist, muß also beim Haftrelais zur Erzeugung des benötigten magnetisohen Flusses
eine höhere elektrische Durohflutung der Spule des Elektromagneten zugeführt werden
als der des neutralen Relais.
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Eine magnetisch bessere Lösung ergibt sich, wenn die magnetischen
Innenwiderstände des Permanentmagneten und des Elektromagneten beim Haftrelais nicht
in Reihe sondern
parallel angeordnet sind. Es ist bereits ein selbsthaltendes
elektromagnetisches Relais bekannt, bei dem eine derartige Parallelschaltung vorliegt,
indem der Permanentmagnet das zum Anker weisende Ende des Relaiskernes ringförmig
umschließt und zwar sot daß zwischen Kernende und Permanentmagnet ein ringförmiger
Luftspalt vorhanden ist.
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(BRD-AS 1 800 088 Kl. 21g 4/01). Daduroh kann zwar die Bauhöhe des
Permanentmagneten verringert werden, diese Ausführung hat Jedoch den Nachteil, daß
magnetische Streuverluste auftreten, welcne unter Umständen benachbarte Relais naohteilig
beeinflussen.
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Zweok der Erfindung ist eine Beseitigung der besohriebenen Nachteile-Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Haftrelais zu entwickeln,
bei dem die magnetisohen Innenwiderstände von Permanentmagnet und Elektromagnet
parallelgeschaltet sind und der Streufluß erheblich verringert wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen Anker
und Elektromagnet ein Topf aus weiohmagnetisohem Material angeordnet ist, in dessen
Innern sich der Permanentmagnet befindet, wobei zwischen der Innenwand des Topfes
und dem Permanentmagnet ein Luftspalt wirksam ist.
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Die Erfindung weist die Vorzüge auf, daß der Streufluß auf ein Minimum
reduziert wird und sich nur auf den Raum
zwischen Topf und Anker
besohränkt. Die Bauhöhe des Topfes fällt klein aus und es steht mehr Wickelraum
zur Verfügung.
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Damit kann die Wicklung einer höheren thermischen Belastung ausgesetzt
werden. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung entstehen zwei getrennte Magnetkreise
und der magnetische Innenwiderstand des Permanentmagneten wird beztiglich der elektromagnetischen
Durchflutung eliminiert.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbe3ispiel näher
erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Figo 1: den Aufbau eines
erfindungsgemaßen Haftrelais, Fig. 2: den Verlauf der magnetischen Flüsse kurz nach
dem Anziehen des Ankers, Figo 3: den VerlauL der magnetischen Flüsse kurz naoh dem
Abfallen des Ankers.
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Nach Fig0 1 besteht das Haftrelais aus dem Elektromagnet, der sich
aus dem Relaiskern 1 und der Wicklung 5 zusammensetzt und dem Permanentmagneten
6. Relaiskern 3 Topf 2, Joch 3 und Anker 4 sind aus magnetisch gut leitendem Relaiseisen
angefertigt. Die magnetische Leitfähigkeit des Permanentmagneten 6 ist weitaus geringer
als die des ihn umgebenden Topfes 2. Zwischen Innenwand des Topfes 2 und Permanentmagnet
6 ist ei Luftspalt 7 vorgesehen. Auf den Anker 4 wirken die Kräfte P1 und P2. Pl
stellt die Rückstellkraft bei Belastung des Ankers 4 durch den hier nisht dargestellten
Kontaktfedersatz und die Abdruckfeder dar.
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P2 ist die Mindestkraft, die der Anker 4 beim Anziehen aufbringen
muß. In der gemäß Fig. 1 dargestellten Anordnung ist der Anker 4 angezogen. Zwischen
Anker 4, Topf 2 und Permanentmagnet 6 baut sich der magnetische Fluß auf. Der Fluß
#2 bildet sich nach Anlegen einer Spannung an die Wicklung 5 zwischen Relaiskern
, Topf 2, Anker 4 und Joch 3 aus. Die Riohtung des magnetischen Flusses hängt von
der Polarität des elektrischen Stromes in der Wicklung 5 ab. In der Fig. 1 ist die
Richtung des magnetit sohlen Flusses #2 so gewählt, daß er im Topf 2 gegen den Fluß
#1 des Permanentmagneten 6 wirkt. Erreicht die nur am Anker wirkende Summe der Xagnetflüsse
einen bestimmten Kleinstwert, so verringert sich die Kraft P2. Beim Eintreten des
Falles P1> P2 fällt der Anker 4 ab. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß sioh Fluß
#1 und Fluß #2 im Topf 2 summieren. Dieser Effekt entsteht, wenn der elektrische
Strom in der Wioklung 5 umgepolt wird, die dadurch entstehende Magnetkraft bewirkt
ein Anziehen des Ankers 4.
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Nach Abschalten des elektrischen Stromes klingt der magnetisohe Fluß
#2 ab und der Anker 4 wird nur von dem Fluß des Permanentmagneten 6 durohflossen,
der an keiner Stelle die Kombination Anker 4 - Topf 2 verläßt. Ein Streufluß im
angezogenen Zustand des Ankers 4 existiert damit praktisch nicht. Die Haltekraft
des Ankers 4 am Topf 2 ist so ausgebildet, daß sie größer als die Summe der Rückstellkräfte
Pl des Relais ist. In Fig. 3 hat ein dem Fluß dem Permanentmagneten 6 entgegengerichteter
Fluß #2 des Elektromagneten den Anker 4 gerade zum Abfallen gebracht.
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Wird nun der Fluß 02 abgeschaltet, so bleibt der Anker 4
abgefallen,
da die Kraftwirkung, die der Fluß #1 verursacht, nicht ausreicht, die Rückstellkraft
P1 zu überwinden. Der bei abgefallenem Anker 4 vorhandene Fluß #1 wirkt nun zum
Teil als Streufluß, beschränkt sich aber nur auf den Ankerluftspalt 8. Er ist somit
nicht imstande, das Anzugsverhalten benachbarter Relais zu beeinflussen.