DE2348423B2 - Polarisiertes elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische Relais für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, die einen zylindrischen Magnetkern, ein etwa parallel dazu angeordnetes quaderförmiges Rückschlußjoch und einen Spulenkörper aus Isolierstoff besitzen, dessen Wickelzylinder von zumindest einer Erregerwicklung umschlossen ist und oinen Kanal zur Aufnahn-e des Magnetkerns aufweist und dessen zwei mit dem Wickelzylinder mechanisch fest verbundene Flansche jeweils eine zur praktisch justierfreien und selbstklemmenden Aufnahme eines Kontaktfedersatzes geeignete Ausnehmung besitzen, sowie eine zur verschiebbaren Lagerung einer der indirekten Betätigung des Kontaktfedersatzes dienenden Betätigungskarte geeignete Führungsnut und außerdem jeweils eine zur Aufnahme eines mit der Betätigungskarte zusammenwirkenden Flachankers geeignete Ausnehmung aufweisen, welcher Flachanker an seinem im wesentlichen unbewegten Ende über seine Stirnkante am Rückschlußjoch unter praktisch indifferentem Preßdruck schwenkbar gelagert und an seinem gegenüberliegenden, als zweizinkige Gabel ausgebildeten Ende ohne eigene Ankerrückstellfeder über die Betätigungskarte von den von dieser bewegten Kontaktfedern in seine Ruhelage zurückgestellt wird.

Ein derartiges Relais ist aus der DT-OS 21 12 085 bekannt.

Relais der vorgenannten Art zeichnen sich durch einen guten magnetischen Wirkungsgrad und einen einfachen Aufbau mit nur wenigen stanzfähigen bzw. spritzfähigen Einzelteilen mit guter Eignung für eine automatisierte Fabrikation aus, insbesondere auch durch eine reibungsarme und außerdem von nachteiligen Einflüssen von Verharzung und Verschmutzung weitestgehend unabhängige Ankerlagerung sowie durch eine praktisch justierfreie Schichtung der Kontaktfedersätze, so daß eine hohe Konstanz der Funktionswerte des Relais auch über eine große Zahl von Schaltspielen hinweg gewährleistet ist. Bisher bekanntgewordene Relais dieser Art sind allerdings nur für monostabilen Betrieb geeignet, und ihre Anwendung für zahlreiche Schaltaufgaben, welche einen bistabilen Betrieb voraussetzen, ist deshalb nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Relais der eingangs geschilderten Art mit ihrer spezifischen Ausgestaltung unter Beibehaltung ihrer geschilderten Vorteile auch für einen bistabilen Betrieb geeignet zu machen und so das Spektrum ihrer Anwendung

beträchtlich zu erweitern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in den Ausnehmungen des einen der beiden Spulenflansche des Spulenkörpers an Stelle eines Flacliankers und eines Kontaktfedersatz^ ein der Polansicrung des Relais dienender Dauermagnet und Flußführungsieilc angeordnet sind, die die Pole des Dauermagneten mit dem aus dem Magnetkern, aus dem im anderen Spulcnflansch angeordneten Flachanker und aus dem Rückschlußjoch gebildeten Teilmagnetkreis magnetisch verbinden.

Beispielsweise aus der DTPS 8 46 863. der DT-PS 5 44 212 und der OF.-PS 2 37 72b sind /war bereits Relais bekannt, welche gleichfalls für einen bistabilen Betrieb geeignet sind, indem man mittels eines Permanentmagnets und geeigneter Flußführungsteile für ein Festhalten des Ankers in jeder Endstellung Sorge trägt. Alle diese vorbekannten Anordnungen weisen jedoch, soweit dieses Thema überhaupt als erfindungswesentlich angesprochen ist, eine bisher allgemein bekannte, konventionelle Bauweise auf, und keines der im zitierten Stand der Technik offenbarten Relais besitzen einen konstruktiven Aufbau mit den ganz spezifischen Merkmalen, wie sie den Anmeldungsgegenstand gemäß seinem einleitend zitierten Gattungs- %% begriff auszeichnen, und diese bekannten Anordnungen führen deshalb auch nicht zu den für den Anmeldungsgegenstand charakteristischen Vorteilen.

Darüber hinaus erschöpft sich auch die Aufgabenstellung der vorerwähnten bekannten Anordnungen im wesentlichen darin, diese Relais in bereits geschilderter Weise für einen bistabilen Betrieb bei dein ihnen eigenen konstruktiven Konzept geeignet zu machen. Demgegenüber ist es wie schon erwähnt wurde, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gleichfalls ein Relais für bistabilen Betrieb zu schaffen, welches jedoch alle einleitend geschilderten ganz spezifischen konstruktiven Merkmale aufweist und somit auch die damit verbundenen Vorteile beibehält.

Durch die geschilderten Maßnahmen ist auch bei dem einleitend beschriebenen Relais ein polarisierter Betrieb durchführbar, so daß das mit der Erfindung angestrebte Ziel erreicht ist, das Relais in Abhängigkeit von zwei Steuersignalen, sei es mit entgegengesetzter Polarität oder auch im Koinzidenzverfahren zu betätigen. Gleichzeitig ergibt sich auch hier infolge der magnetischen Vorerregung des Eisenkreises des Relais durch den Permanentmagnet der bedeutende Vorteil, daß nur eine relativ geringe Steuerleistung für das Ansprechen bzw. für die Rückstellung des Relais in seine Ruhelage erforderlich ist, weil bei derartigen vormagnetisieren Relais bekanntlich innerhalb eines zulässigen relativ weiten Tolcranzbereiches die absoluten Größen des Ansprech- bzw. Abfallwertes nur noch sekundär interessieren und lediglich eine der Differenz zwischen dem Ansprechwert und dem Abfallwcrt des Relais und dem Wert der durch den Permanentmagnet gelieferten magnetischen Vorerregung aufgebracht werden muß. Außerdem wird durch die Ausrüstung des Relais mit einem Permanentmagnet zur Vormagnetisierung des Eisenkreises auch die justierung der elektromagnetischen Funktionswerte des Relais vereinfacht, weil wie gesagt, die absoluten Größen des Ansprech- ur/i Abfallwertes, soweit sie innerhalb eines zulässigen Toleranzberciches liegen, nur noch sekundär interessiercn und man sich darauf beschränken kann, den grundsätzlich mit überhöhter Remanenz ausgestatteten Permanentmagnet durch Stromstöße entsprechender Polarität so zu schwächen, daß die vom Permanentmagnet erzeugte magnetische Vorerregung etwa symmetrisch zum Ansprech- und Abfallwert liegt.

Eine Fortbildung der Erfindung sieht vor, daß das den einen Pol des Dauermagneten mit dem Magnetkern verbindende Flußführungsteil über seine Auflagefläciie am Kern hinaus etwa parallel mit dem auf der gegenüberliegenden Seite des Spulenkörpers angebrachte Flachanker verlaufend verlängert ist und ein rechtwinklig zu dieser Verlängerung verlaufendes Ende aufweist, das als Anlage für den Anker in dessen Ruhestellung ausgebildet ist. Auf diese Weise wird für den Fluß des Permanentmagnets im Ruhezustand des Relais ein magnetisch gut leitender Weg geschaffen, so daß man bereits mit einem entsprechend kleinen Permanentmagnet eine erschütterungsfeste Ruhelage des Ankers erzwingt.

Wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die über die Auflagefläche am Kern hinausragende Verlängerung des im vorhergehenden genannten Flußführungsteiles aus zwei Einzelteilen zusammengesetzt, deren einander gegenüberliegende Enden derart angeordnet sind, daß sie sich unter Wahrung eines Luftspaltes überlappen, so erleichtert dies einerseits den Zusammenbau der Einzelteile bei der Montage des Relais und andererseits eröffnet es die Möglichkeit zu einer Anpassung der Ankcnückstellkraft an die vom Permanentmagnet ausgehende Vorerregung in Verbindung mit dem vorbestimmten, von der Erregerwicklung erzeugten magnetischen Wirkfkiß, insbesondere wenn der Luftspalt einstellbar ist, wie dies gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen ist.

Gemäß einer Fortbildung der Erfindung kann das Relais so ausgebildet sein, daß die mechanische Verbindung des Dauermagneten mit den unmittelbar an ihm anliegenden Enden der bereits genannten Flußführungsteile mittels einer Federklammer erfolgt. Durch diese Art der magnetischen Verbindung des Permanentmagnets mit den Flußführungsteilen sind etwaige Toleranzen in den Abmessungen des Permanentmagnets und der mechanischen Halterungen für die Flußfühuingsieile automatisch eliminiert, und darüber hinaus ist auch der Zusammenbau der genannten Teile einfacher gestaltet.

Wird bei dem zuletzt genannten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Federklammer als U-förmiges Teil ausgebildet, dessen vom Basissteg ausgehende Schenkel nach innen zueinander vorgespannt und im Bereich ihrer freien Enden jeweils etwa V-förmig mit nach innen zeigenden Scheiteln abgewinkelt sind, mit welchen Scheiteln die Federklammer im Betriebszustand des Relais in entsprechende Vertiefungen der an den Polen des Permanentmagnets anliegenden Enden der Flußführungsteile einrastet, so ist mit dieser Maßnahme eine zuverlässige mechanische Fixierung des Dauermagnets mit gleichzeitiger satter magnetischer Kopplung desselben mit den Flußführungsteilen gewährleistet.

Ein etwaiger Temperaturgang des Permanentmagnets mit einer daraus resultierenden Veränderung seiner Remanenz läßt sich wirkungsvoll kompensieren, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dem Permanentmagnet ein magnetischer Nebenschluß aus temperaturabhängigem Werkstoff zugeordnet ist, dessen magnetische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur sich entgegengesetzt zu derje-

nigen des Permaneniniagnets verändert. Eine derartige Maßnahme ist beispielsweise aus der IK-PS 7 62 728 an sich bekannt, jedoch in Verbindung mit einem anders gearteten Relaisaufbau.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung naher erläutert.

Hierbei ist mit 1 ein Spulenkörper aus Isolierwerkstoff bezeichnet, dessen beide Flansche 2 und 3 über einen von einer Erregerwicklung 4 umschlossenen Wickelzylinder 5 mechanisch fest miteinander verbunden sind. In den Spule;,körper fest eingepreßt ist ein zylindrischer Magnetkern 6 und ein quaderförmiges Rückschlußjoch 7. Mit 8 ist ein Anker bezeichnet, welcher über eine seiner Slirnkanten unter praktisch indifferentem Preßdruck durch nicht näher dargestellte Mittel reibungsarm am Rückschlußjoch schwenkbar gelagert und in entsprechenden, wiederum nicht näher dargestellten Ausnehmungen im Flansch 2 des .Spulenkörpers 1 geführt ist. Am gegenüberliegenden bewegten Ende ist dieser Anker 8 als zwcizinkige Gabel ausgebildet, mit der er an einer in Führungsnuten des Flansches 2 des Spulenkörpers 1 verschiebbaren Bctätigungskarlc 9 zur indirekten Betätigung von Kontaktfedersätzen 10 anliegt, welche Kcntaktfedersätzc in seitlich etwa parallel zur Längsachse des Ankers sich erstreckenden, nicht näher bezeichneten Kanälen im Flansch 2 des Spulenkörpers 1 justierfrei und selbstklemmend eingeschoben sind. Die Vorspannung der von der Beiätigungskarte 9 bewegten Kontaktfedern der Kontaktfcdcrsätzc stellt bei nicht erregtem Relais den Anker in die gezeichnete Ruhelage zurück, in der er an einem Winkel 11 eines Flußführungsteiles 12 anliegt und durch den von einem Permanentmagnet 13 erzeugten magnetischen Fluß erschülterungsfest gehalten wird. Mit 14 ist ein weiteres Flußführungsteil bezeichnet, welches von dem Flußführungsteil 12 durch einen einstellbaren Luftspalt 15 getrennt ist. Dieses Flußführungsteil 14 ist mit dem Magnetkern 6 und mit dem einen Pol des Permanentmagnets 13 magnetisch gekoppelt. Ein weiteres Flußführungsteil 16 verbindet den anderen Pol des Permanentmagnets 13 mit dem Rückschlußjoch 7. Mit 17 ist eine Federklammer bezeichnet, welche für eine satte magnetische Kopplung der Pole des Permanentmagnets 13 mit den genannten Flußführungsteilcn 12 und 14 sorgt und durch Einrasten in zwei Vertiefungen 18 und 19 der Flußführungsteile 14 und 16 eine selbstklemmende mechanisch fixierte Verriegelung des Permanentmagnets 13 und der genannten Flußführungsteile gewährleistet. Das Teil 20 ist ein magnetischer Nebenschluß zum Permanentmagnet 13 und aus einem temperaturabhängigen Werkstoff hergestellt, der in an sich bekannter Weise durch entsprechende Änderung seiner magnetischen Leitfähigkeit in Abhängigkeit von einer etwaigen Schwankung der Umgebungstemperatur eine Änderung der Remanenz des Dauermagnets kompensiert. Mit 21 sind verschiedene Anschlußelemente bezeichnet, die dem elektrischen Anschluß der Erregerwicklung 4 und der Kontaktfedersätze 10 dienen. Mit 22 schließlieh ist eine sogenannte Trichtcrplatte mit konischen Loehungen bezeichnet, welche in wiederum an sich bekannter Weise das Einfädeln der vorgenannten Anschlußelemenie in die Lochungen einer Schaltungsplatte erleichtert.

Die Arbeitsweise des dargestellten Relais ist aus der Zeichnung unschwer erkennbar. In der gezeichneten Ruhelage des Ankers verläuft der vom Permanentmagnet 13 ausgehende Dauerfluß über den durch Pfeile mil <Ι>ι·Μΐ< bezeichneten Weg, wobei dieser Permancntmagnetfluü den Anker an seiner Gegenlage 11 hält.

Wird nun die Erregerwicklung 4 so erregt, daß sie einen 1-"IuI) in der mit Φ An bezeichneten Richtung erzeugt, so verläuft dieser Erregerfluß ausgehend vom Magnetkern 6 über das Flußführungsteil 14. den Luftspalt 15. das Flußführungsieil 12. den Winkel 11, den Anker 8 zurück zum Magnetkern 6. Hierbei kompensiert dieser Erregerfluß Φα_π infolge entgegengesetzter Richtung den vom Permanentmagnet 13 erzeugten Fluß Φρμι*. und der als Überschuß verbleibende F.rregcrfluß Φαπ bewirkt den Anzug des Ankers 8, bis dieser am Magnetkern 6 anliegt. In dieser Stellung des Ankers 6 schließt sich der Fluß des Permanentmagnets 13 ausgehend von dessen einem Pol über das Flußführungsteil 16. das Rückschlußjoch 7, den Anker 8, den Magnetkern 6. das Flußführungsteil 14 zurück zum anderen Pol des Permanentmagnets 13 und hilft so mit. den Anker 8 in seiner angezogenen Stellung zu halten. Im Zuge seiner vorerwähnten Bewegung betätigt der Anker 8 mittels der Betätigungskarte 9 die Kontaktfedersätze 10. Ist nun der Permanentmagnet 13 bezüglich seiner Remanenzkraft ausreichend bemessen, so hält er den Anker auch nach Abschalten der Ei'iegerwicklung 4 in seiner angezogenen Stellung, und zwar so lange, bis auf die Erregerwicklung 4 ein Stromimpuls gegeben wird, welcher einen entgegengesetz.ten, mit Φ Ab bezeichneten Magnetfluß erzeugt. Dieser schwächt dann den im Magnetkern entgegengesetzt gerichteten Magnetfluß des Permanentmagnets 13. und der Anker 8 fällt unter der Einwirkung der Vorspannung der Kontaktfedern der Kontaktfedersatz ze 10 in seine gezeichnete Ruhelage zurück.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1927

Claims (7)

Patentansprüche: 23 423

1. Elektromagnetisches Relais für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, das einen /ylindrisehen Magnetkern, ein etwa parallel dazu angeordnetes quaderförmiges Rückschlußjoch und einen Spulenkörper aus Isolierstoff besitzt, dessen Wickelzylinder von zumindest einer Erregerwicklung umschlossen ist und einen Kanal zur Aufnahme des Magnetkerns aufweist und dessen zwei mit dem Wickelzylinder mechanisch fest verbundene Flansche jeweils eine zur praktisch justierfreien und selbstklemmenden Aufnahme eines Kontaktfedersatzes geeignete Ausnehmung besitzen, sowie eine zur verschiebbaren Lagerung einer der indirekten Betätigung des Kontaktfedersatzes dienenden Betätigungskane geeignete Führungsnut und außerdem jeweils eine zur Aufnahme eines mit der Betätigungskarte zusammenwirkenden Flachankers geeignete Ausnehmung aufweisen, welcher Flachanker an seinem im wesentlichen unbewegten Ende über seine Stirnkante am Rückschlußjoch unter praktisch indifferentem Preßdruck schwenkbar gelagert und an seinem gegenüberliegenden, als zweizinkige Gabel ausgebildeten Ende ohne eigene Ankerrückstellfeder über die Betätigungstaste von den von dieser bewegten Kontaktfedern in seine Ruhelage zurückgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ausnehmungen des einen der beiden Spulenflansche (3) des Spulenkörpers (1) an Stelle eines Flachankers (8) und eines Kontaktfedersat/es (10) ein der Polarisierung des Relais dienender Dauermagnet (13) und Flußführungsteile angeordnet sind, die die Pole des Dauermagneten (13) mit dem aus dem Magnetkern (6), aus dem im anderen Spulenflansch angeordneten Flachanker (8) und aus dem Rückschlußjoch (7) gebildeten Teilmagnetkreis magnetisch verbinden.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den einen Pol des Dauermagneten (13) mit dem Magnetkern (6) verbindende Flußführungsteil (14) über seine Auflagefläche am Kern (6) hinaus etwa parallel mit dem auf der gegenüberliegenden Seite des Spulenkörpers (1) angebrachten Flachanker (8) verlaufend verlängert ist und ein rechtwinklig zu dieser Verlängerung verlaufendes Ende aufweist, das als Anlage (11) für den Anker (8) in dessen Ruhestellung ausgebildet ist.

3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet. daß die über die Auflagefläche am Kern (6) hinausragende Verlängerung des im Anspruch 2 genannten Flußführungsteiles sich aus zwei Einzelteilen (12, 14) zusammensetzt, deren einander gegenüberliegende Enden derart angeordnet sind, daß sie sich unter Wahrung eines Luftspaltes (15) überlappen.

4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (15) einstellbar ist.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung des Dauermagneten (13) mit den unmittelbar an ihm anliegenden Enden der im Anspruch 1 genannten Flußführungsteile mittels einer Federklammer (17) erfolgt.

6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federklammer (17) als U-förmiges Teil ausgebildet ist, dessen vom Basissteg ausgehende Schenkel nach innen zueinander vorgespannt und im Bereich ihrer freien Enden jeweils etwa V-förmig mit nach innen zeigenden Scheiteln abgewinkelt sind, mit welchen Scheiteln die Federklammer im Betriebszustand des Relais in entsprechende Vertiefungen (18, 19) der an den Polen des Permanentmagnets (13) anliegenden Enden der Flußführungsteile (14, 16) einrastet.

7. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Permanentmagnet (13) ein magnetischer Nebenschluß (20) aus temperaturabhängigem Werkstoff zugeordnet ist. dessen magnetische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur sich entgegengesetzt zu derjenigen des Permanentmagnets verändert.