DE2213936A1 - Elektromagnetisches relais mit lagerfreiem anker - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München; .den 2 2. MRZ 1972

Witt.elsbacherplatz 2

2213936 72/2024

Elektromagnetisches Relais mit lagerfreiem Anker

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Heiais mit einem lagerfreien Anker, welcher frei fliegend oder mit einem Ende auf einem Polstück abrollend ohne starre Drehachse Schaltbewegungen zwischen Gegenpolstücken ausführt.

Bei elektromagnetischen Kleinrelais, insbesondere bei solchen mit hermetisch abgeschlossenem Schaltraum, ist es bereits üblich, ungelagerte, frei bewegliehe Anker zu verwenden j welche lediglich durch einwirkende Magnetfelder in ihren Ruhelagen festgehalten und von einer zur anderen Schaltstellung bewegt werden. Solche Ankerformen sind bereits in.der deutschen Offenlegungsschrift 1 614 943 beschrieben. In der DOS 1 922 2o4 sind auch bereits Mittel angegeben,um einen derartigen Anker gegen Verschiebungen längs der Symmetrieebene zwischen seinen Anschlägen zu sichern. Allgemein aber haben derartige Magnetsysteme mit lagerfreien Ankern den Nachteil, daß die Ankerbewegung nicht durch eine Rückholfeder gebremst wird. Daher schlägt der Anker mit besonders hoher Endgeschwindigkeit auf die Gegenpolstücke auf, was eine relativ große Verschleißwirkung und starkes Prellen zur Folge hat. Der heftige Aufprallstoß beeinträchtigt außerdem die Stabilität der Ankerlage.

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Aufgabe der Erfindung war es deshalb, ein Elektromagnet- , system mit lagerfreiem Anker zu schaffen, bei dem die obengenannten Nachteile, insbesondere das Prellen beim Aufschlagen des Ankers, möglichst eingeschränkt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Anker zumindest teilweise elastisch ausgebildet ist. Auf diese Weise wird der Anker beim Aufprall vorübergehend deformiert und kann also hierbei kinetische Energie aufnehmen und in Form von potentieller Energie speichern. Dadurch werden die: "Meinentankräfte beim Aufprall abgeschwächt und die Impulsübertragung verlangsamt. Ein derartiger elastischer Anker biegt sich beim Auftreffen auf die Gegenpolstücke durch, und reibt hierbei auch an den Kontaktflächen. Somit wird gleichzeitig ein Teil der kinetischen Energie in Reibungswärme umgewandelt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Relais so konstruiert, daß der Anker auf einem Polstück abrollbar 1st und mit seinem elastisch auägebildeten freien Ende Schaltbewegungen zwischen zwei Gegenpolstücken ausführt.

Die Elastizität des Ankers läßt sich durch eine zumindest teilweise Querschnittsverringerung erreichen. Auf diese Weise wird gleichzeitig die.Ankermasse geringer gegenüber einem massiven Anker, so daß auch die beim Schaltvorgang auftretende kinetische Energie entsprechend kleiner wird. Besonders'vorteilhaft wirkt sich die Erfindung aus, wenn der Anker an seinem freien Ende in zwei federnde Gabelenden gespalten ist, von denen jeweils eines zur Kontaktgabe dient, während das zweite Gabelen.de frei schwingen kann. In Weiterführung dieses Gedankens kann man den Anker insgesamt U- bzw. V-förmig ausführen, so daß möglichst lange federnde Arme entstehen. Das geschlossene Ende eines solchen Ankers rollt dann auf einem Polstück ab, und von zwei freien

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Schenkeln trifft jeweils einer auf ein Gegenpolstück, während der zweite Schenkel frei nachschwingt. Die Impulsübertragung wird also verlangsamt und der erste Ankerschenkel erhält nahezu ohne Prellen einen guten. Kontakt. Verlaufen die Ankerschenkel-außerdem ■ noch nahe beeinander, so können sie einander "beim Aufprallen auf ein .' Gegenkontaktstück berühren und dadurch weitere kinetische Energie in Reibungswärme umwandeln.

Als Weiterbildung'der Erfindung wird zusätzlich vorgesehen, den Anker und die Gegenpolstücke mit einer leitenden Flüssigkeit, etwa mit Quecksilber, zu benetzen und auf diese Weise eine zusätzliche Dämpfung des Aufpralls zu erzielen. Bei einem U-förmigeh Anker kann man auch die Innenflächen mit Quecksilber benetzen, so daß das zwischen den Schenkeln befindliche Quecksilber zusätzlich die Ankerschwingungen dämpft.

V/eitere Einzelheiten, der Erfindung sind aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel zu entnehmen. Es zeigt -

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Anker in U-Form, Fig. 2 die Anordnung eines derartigen Ankers in einem elektromagnetischen Relais,

Die Fig. 1 zeigt einen TJ-förmigen A_nker 1, d^er'mit seinem geschlossenen Ende 1a auf einem Polstück 2 abrollt und mit seinen beiden freien Schenkeln 1b abwechselnd Kontakt mit zwei Gegenpolstueken 3 und 4 herstellt. Etwa in 2/5 seiner Gesamtausdehnung, von der Abrollfläche aus gesehen, besitzt der Anker 1 in seinen beiden Schenkeln Auswölbungen 1c, so daß der Aufschlag auf die Gegenpolstücke 3 und 4 · stets etwa in der idealen Stoßhöhe des Ankers e,rfolgt.*

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Dadurch wird verhindert, daß der Anker 1 mit seinem ' * geschlossenen Ende 1a ständige Rutschbewegungen ausführt, was zu einem hohen Verschleiß führen könnte. Dieses stumpfe Ende 1a des Ankers ist außerdem mit einem möglichst großen Radius gekrümmt, so daß eine möglichst große Berührungsfläche zwischen Anker 1 und Polstück 2 entsteht.

Der Anker ist durch die Auswahl seines Materials, aber auch durch die Formgebung und Querschnittsbemessung federnd ausgebildet, so daß jedesmal, wenn einer der Ankerschenkel 1b an ein; Gegenpolstück 3 oder 4 anschlägt, der zweite Ankerschenkel 1b nachschwingen kann und somit den Aufprall ab-•sohwächt. Auch der aufprallende Ankerschenkel 1b biegt sich leicht durch und reibt dadurch am Gegenpolstück 3 bzw. 4. Gleichzeitig berührt der nachschwingende zweite Ankerschenkel 1b den zuerst aufschlagenden, und beide Ankerschenkel reiben aneinander. Durch die jeweils entstehende Reibung wird wiederum ein Teil der kinetischen Energie in Wärme umgewandelt. Somit werden die beim Aufprall entstehenden Momentankräfte gegenüber einem massiven Anker wesentlich verfingert und der zuerst auftreffende Ankerschenkel 1b erhäl-t einen nahezu prellfreien guten elektrischen Kontakt mit dem jeweiligen Gegenpolstück 3 bzw. 4.

In der Pig.2 ist die Anordnung des eben beschriebenen U-förmigen Ankers in einem elektromagnetischen Relais dargestellt. Der U-förmige. Anker 11 rollt mit seinem geschlossenen Ende 11a auf einem Polstück 12 ab und gibt mit seinen'freien Schenkeln 11b bzw. den darin vorgesehenen Auswölbungen 11c wahl v/eise Kontakt mit einem der Gegenpolstücke 13 und 14. Die Polstücke 12, 13 und 14 dienen also gleichzeitig zur magnetischen Flußführung und zur elektrischen Kontaktgabe. Der Schaltraum 15 ist durch einen Glaskörper hermetisch abgeschlossen, und zwar derart, daß der Anker 1 bei seinen Schaltbewegungen im wesentlichen den gesamten

Schaltraum 15 überstreicht.

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Ein Dauermagnet 17 dient zur Aufrechtorhaltung des jeweiligen Schaltzustandes, während eine Spule 18 durch entsprechende Flußüberlagerung φ nach Erregung ein Umschalten des Ankers 11 erzwingt. Zur Vervollständigung des Magnetkreises ist noch ein Flußführungsblech 19 als Verbindung zwischen den Gegenpolstücken 13 und 14 vorgesehen.

In der dargestellten Schaltstellung verläuft der Magnetfluß des Dauermagneten 1o über das Gegenpolstück 13, das Flußführungsblech 19» das Gegenpolstück 14» den Anker 11 und das Polstück 12. Überlagert man durch entsprechende Erregung der Pole diesem Dauermagnetfluß einen entgegen-, gesetzten Magnetfluß, so legt sich das freie Ende des Ankers 11 mit einem Schenkel an das Flußführungsblech 13» so daß sich der Dauermagnetfluß nunmehr über dieses Gegenpolstück 13» den Anker 11 und das Polstück 12 schließen kann. Durch eine entsprechende Erregung der Spule 18 in der Gegenrichtung läßt sich dann der alte Schaltzustand v/ieder herstellen. Da der Anker eine sehr geringe Masse hat und nur durch magnetische Kräfte in seiner jeweiligen Ruhelage festgehalten wird, ist dieses Relais auch lageunabhängig.

Die Federeigenschaften des Ankers 11 wurden bereits im Zusammenhang mit der Fig.1 beschrieben. Eine zusätzliche Dämpfung des Ankeraufpralls wird bei dem dargestellten Relais noch dadurch erreicht, daß alle im Schaltraum 15 befindlichen Oberflächen der Polstücke 12, 13 und 14 sowie die gesamte Ankeroberfläche mit einer leitenden Flüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, benetzt sind. Insbesondere das im Zwischenraum 11d zwischen den'beiden Ankerschenkeln 11b befindliche Quecksilber ergibt eine gute zusätzliche Dämpfung der Ankerschwingungen.

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Die im vorhergehenden "beschriebene Ausführungsforin der Erfindung mit einem U-förmigen Anker hat in vieler Hinsicht Vorteile. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle U-Form beschränkt, vielmehr lassen sich verschiedene abrollbare Ankerformen, beispielsweise in Gabel- oder Stabform, mit federnden Eigenschaften anwenden. Auch ein frei fliegender Anker in elastischer Ausführung ist durchaus denkbar.

6 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims (6)

Patentansprüche

1. JElektromagnetisch.es Relais mit einem lagerfreien Anker,

welcher frei fliegend oder mit einem Ende auf einem Polstück abrollend ohne starre Drehachse Schaltbewegungen zwischen Gegenpolstücken ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1, 11) zumindest teilweise elastisch ausgebildet ist..

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1_r 11) auf einem Polstück (2, 12) abrollbar ist und mit einem elastisch ausgebildeten freien Ende Schalt*- bewegungen zwischen zwei Gegenpolstückeh (3> 4; 13».14) ausführt.

3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker "(1, 11) an seinem freien Ende in zwei federnde Gabelenden (1b, 11b) gespalten ist.

4. Relais nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1, 11) U- bzw. V-förmig ausgebildet und mit seinem geschlossenen Ende (1a, 11a) auf dem Polstück (2, 12) abrollbar ist. -■ \ ■

5. Relais nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden (1b, 11b) des Ankers (1, 11) beim Aufprall auf ein Gegenpolstück (3,4; 13, 14) einander berühren.

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6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5₅ dadurch

gekennzeichnet, daß der Anker (1, 11) und/oder die

Gegenpolstücke (3,4; 13,14) mit einer leitenden Flüssigkeit benetzt sind.

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