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Elektromagnetisches Relais mit dauermagnetischem Anker.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais mit
einer Erregerspule, deren weichmagnetischer Kern zumindest an einem Pol mit einem
in Axialrichtung verschiebbaren dauermagnetischen Anker zusammenwirkt.
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Ein Elektromagnet mit dauermagnetischem Anker ist beispielsweise aus
der britischen Patentschrift 1 o47 848 bekannt. Die dort beschriebene Konstruktion
weist aber eine relativ große Bauhöhe auf, zumal wenn mit dem Anker noch Kontakte
geschaltet werden sollen. Wie dies geschehen soll, geht ailerdings aus der genannten
Patentschrift nicht hervor.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der. eingangs erwahnten Art
so auszubilden, daß bei geringer Bauhöhe ein monostabiles Ankerkontaktrelais mit
wenig bewegten Teilen entsteht, welches einfach im Aufbau und in der Herstellung
ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der scheibenförmige, zu in
Axialrichtung gepolte und auf seinen Flachseiten mit KontaktoberClächen versehene
Anker im Ruhezustand auf der Kernpolflache haftet und bei entsprechender Gegenerregung
der Spule durch magnetische Abstoßung gegen ein unmagnetisches, elektrisch leitendes
Gegenkontaktstück bewegbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Konstruktion erhält man ein monostabiles
Relais ohne Rückstellfeder, das außer dem Anker kein bewegliches Teil aufweist.
Dieser Ankerkontakt besitzt aufgrund seiner Scheibenform große Kontaktflächen zu
beiden Seiten. Das Relais kann demnach insgesamt entsprechend klein gebaut werden.
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In der einfachsten Ausführungsform tragen einerseits der Kernpol und
andererseits das Gegenkontaktstück jeweils nur eine einzige Kontaktfläche, und der
Anker liegt wahlweise mit einer seiner flachen Seiten an einem dieser Teile an.
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In diesem Fall muß der ker mit einem flexiblen elektrischen Anschluß
versehen sein. Das Relais bildet in dieser Ausführungsform einen Umschaltekontakt.
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Die genannten Kontaktflächen auf dem Kernpol, dem Gegenkontaktstück
und auf den beiden Ankerseiten können aber auch in zwei oder mehr elektrisch voneinander
getrennte Kontaktabschnitte unterteilt sein. Auf diese Weise erhält man entsprechend
viele Umschaltekontakte, wenn die entsprechenden Kontaktabschnitte des Ankers jeweils
mit einem eigenen Anschluß versehen sind. Durch die symmetrische Anordnung derartiger
Anschlüsse läßt sich erreichen, daß der Anker bei seiner Flugbewegung nicht verkantet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Kontaktflächen auf dem Kernpol und auf dem Gegenkontaktstück
jeweils in zwei Kontakt, flächen unterteilt sind. wahrend die Kontaktoberflächen
des Ankers nicht geteilt sind. In diesem Fall wirkt der Anker als Uberbrückungsglied
der unterteilten Kontaktflächen. Dies hat den großen Vorteil, daß der bewegte Anker
keinen eigenen elektrischen Anschluß besitzt. Eine Weiterbildung dieser Ausführungsform
bes-teht darin, die Kontaktflächen des Kernpols und des Gegenkontaktstücks in mehrere
Kontaktflächenpaare aufzuteilen, die dann jeweils durch entsprechende, voneinander
isolierte
Abschnitte des Ankers überbrückbar sind. In diesem Falle müßte der Anker durch eine
Führung gegen Verdrehen gesichert werden.
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Eine Sicherung des Ankers kann beispielsweise durch ein axiales Führungsglied
geschehen; dieses ist in einer Ausführungsform der Erfindung als zentraler Isolierstift
ausgebildet und wirkt mit einer entsprechenden Bohrung des Ankers zusammen. Eine
Führung des Ankers kann auch durch eine periphere Gehäusewand erreicht werden. Soll
bei unterteilten Kontaktflächen der Anker gegen Verdrehen zusätzlich gesichert werden,
so ist dies in üblicher Weise durch zusammenwirkende Rippen und Nuten am Anker und
am Führungselement zu erreichen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ausführüngsbeispielen,
die im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden.
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Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Relais im Schnitt, Fig. 2 die
zur Kontaktgabe dienenden Teile des Relais und 3 in verschiedenen Ausführungsarten.
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Die Fig. 1 zeigt ein rotationssymmetrisches Ausführungsbeispiel der
Erfindung im Längsschnitt. Das Relais besitzt einen Spulenkörper 1 mit einer Wicklung
2. Koaxial dazu ist ein Spulenkern 3 aus weichmagnetischem Material eingesetzt,
der mit seinem Polstück 4 auf dem Spulenflansch la aufliegt und damit dem Anker
5 eine große Kontaktfläche darbietet.
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Diese Kontaktoberfläche 4a ist mit speziellem Kontaktmaterial belegt.
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In einer zentrischen Bohrung 3a des Kerns ist ein Führungsstift 6
gelagert, der mit seinem Mittelteil 6a an eine zentrische Bohrung 5a des Ankers
angepaßt ist und diesen
gegen seitliche Bewegungen sichert. Auf
dem abgesetzten Ende 6b des Führungss;tiftes ist ein scheibenförmiges bzw.
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ringförmiges Gegenkontaktstück 7 befestigt, welches aus elektrisch
leitendem, jedoch nicht magnetisierbarem Material, also beispielsweise Aluminium,
besteht. Nach oben ist das Gegenkontaktstück 7 mit einer Isolierscheibe 8 abgedeckt.
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Der ringförmige dauermagnetische Anker 5 ist in seiner Axialrichtung
gepolt und kann durch Axialbewegungen wahlweise in Kontakt mit dem Kernpolstück
4 oder mit dem Gegenkontaktstück 7 gebracht werden. Die Oberflächen 4a, 5b, 5c und
7a dieser kontaktgebenden Teile sind jeweils mit einer Schicht aus gut leitendem
Material versehen.
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Im Ruhezustand haftet der Anker 5 infolge seiner dauermagnetischen
Anziehungskraft auf dem Kernpolstück 4 und verbindet damit die Kontaktanschlüsse
9 und 10. Wird nun die Spule 2 derart erregt, daß der Kernpol 4 entgegengesetzt
zum Anker 5 polarisiert ist, wird der Anker 5 abgestoßen und gegen das Gegenkontaktstück
7 gedrückt. Er gibt damit Kontakt zwischen den Anschlüssen 10 und 11. Beim Abschalten
der Erregung bewegt sich der Anker aufgrund seiner dauermagnetischen Eigenschaften
wieder auf das Polstück 4 zu, da das Gegenkontaktstück 7 nicht magnetisierbar ist.
Die Rückstellung des Ankers erfolgt also ohne mechanische Feder.
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Die Spulenanschlüsse 12 und 13 sowie die festen Kontaktanschlüsse
9 und 11 und der flexible Kontaktanschluß 10 des Ankers werden zweckmäßigerweise
mit nicht weiter dargestellten Steckanschlüssen verbunden, welche beispielsweise
parallel zueinander an der Pheripherie des Relais angeordnet sein können. Das gesamte
Relais wird zweckmäßigerweise in ein Gehäuse eingebettet, welches die Kontakte gegen
schädliche Einflüsse von außen abschirmt. Ein derartiges Gehäuse kann auch die Führung
des Ankers übernehmen, so daß unter Umständen auf den Führungsstift 6 verzichtet
werden kann.
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In der Fig.2 ist eine modifizierte Ausführungsform der kontaktgebenden
Teile des erfindungsgemäßen Relais dargestellt. Anstelle eines einzigen Umschaltekontaktes,
wie er in Fig.1 zu sehen ist, werden hier durch Unterteilung der Kontaktflächen
in leitende und nicht leitende Segmente drei Umschaltekontakte gewonnen. So besitzt
das Kernpolstück 14 drei Kontaktflächen 14a, die jeweils durch isolierende Zwischenteile
14b voneinander getrennt sind. In gleicher Weise ist das Gegenkontaktstück 17 in
Kontaktflächen 17a und Isolierflächen 17b unterteilt. Die gleiche Unterteilung ist
auch beim Anker 15 vorgenommen, so daß jeweils ein leitender Ankerabschnitt 15a
mit einer Kontaktfläche 14a oder 17a in Berührung kommt. Die einzelnen Ankersektoren
sind durch Isolierteile 1.5b voneinander getrennt.
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Bei dieser Ausführung besitzt der Anker drei rotationssymmetrisch
zueinander angeordnete flexible Zuleitungen 18, so daß die Geführ des Verkantens
verringert ist. Im Ubrigen sind die in Fig.2 dargestellten Teile ansonsten in gleicher
Weise in das erfindungsgemäße Relais einsetzbaro wie die entsprechenden Teile in
Fig.1. Um ein Verdrehen des Ankers um seine Achse zu vermeiden, wird das Führungselement
und der Anker zweckmäßigerweise mit ineinandergreifenden, in Axialrichtung verlaufenden
Nuten und Rippen versehen, was nicht dargestellt ist.
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Die Fig.3 bringt eine weitere Abwandlung der kontaktgebenden Teile
des Relais. Hierbei sind sowohl das Kernpolstück 24 als auch das Gegenkontaktstück
27 durch lsolierzwischenstücke 24b bzw. 27b in jeweils zwei voneinander getrennte
Kontaktflächen unterteilt. Der Anker 25 ist nicht unterteilt, sondern besitzt durchgehende
Kontaktoberflächen. Auf diese Weise kann er entweder die beiden Teilkontaktflächen
24a oder die Teilkontaktflächen 27a überbrücken. Der bewegliche Anker 25 selbst
braucht dabei keine elektrischen Zuleitungen zu haben.
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Die Ausführungsform gemäß Fig.3 könnte derart weiter entwickelt werden,
daß das Polstück 24 und das Gegenkontaktstück 27 jeweils mehrfach unterteilt werden,
so daß Kontaktpaare entstehen, welche durch entsprechend zugeordnete Kontaktsegmente
des Ankers 25 überbrückbar sind.
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6 Patentansprüche 3 Figuren