DE2503159C3 - Polarisiertes elektromagnetisches Relais und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

einer Stelle unterbrochen ist und dort von dem Dauermagneten überbrückt wird. Allerdings wird bei diesem Relais nur eine Ankerposition durch die Dauennagnetkraft erzeugt, während zur Verstellung in die andere Position eine Feder erforderlich ist Für ein Relais mit einem Winkelanker, dessen beide Schenkel je einen Luftspalt bilden, gibt diese bekannte Konstruktion jedenfalls keine Anregung.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Magnetsystem für ein Relais der eingangs erwähnten Art so zu verbe ssern, daß eine möglichst gute Ausnutzung des Dauermagneten erreicht wird, so daß sowohl der Dauermagnet als auch das gesamte Relais möglichst klein ausgeführt werden könnea Es soll ein polarisiertes Flachrelais geschaffen werden, welches einfach zu fertigen und zu montieren ist und welches bereits bei der Fertigung unabhängig von den Toleranzen der einzelnen Teile eine Einstellung des Arbeitsluftspaltes ermöglicht, so daß eigene Justiereinrichtungen für die Arbeitsluftspalte nicht erforderlich sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der das Ankerlager bildende zweite Jochabschnitt als getrennt vom ersten Jochabschnitt gefertigte Platte ausgebildet ist und daß außer dem an der einen Seite der beiden Jochabschnitte unter Klebung oder dgl. anliegenden Dauermagneten keine aus der Jochebene herausragenden Verbindungselemente vorgesehen sind.

Beim erfindungsgemäßen Relais sind also die beiden an den Dauermagnetpolen anliegenden Jochabschnitte durch einen Luftspalt vollkommen voneinander magnetisch getrennt, so daß praktisch kein Dauermagn-tfluß zur Jochsättigung verloren geht. Der Dauermagnet kann dementsprechend klein und schmal ausgeführt werden, da er lediglich den Haltefluß für den Anker in der einen oder in der anderen Position zu liefern hat. Eine weitere optimale Auslegung des Magnetkreises ergibt sich dadurch, daß auf der dem Dauermagneten gegenüberliegenden Seite der Jochabschnkte kein zusätzliches Befestigungselement vorgesehen ist, welches den direkten Kontakt zwischen Ankerschenkel und Joch behindern würde. Dadurch ist der zweite Arbeitsluftspalt durch einfaches Anlegen des Ankerschenkels zu erreichen, ohne daß hierzu eine komplizierte Konstruktion erforderlich wäre.

Durch die seitliche Befestigung des Dauermagneten an den Jochteilen spielen die Längentoleranzen der einzelnen Elemente keine Rolle für den Arbeitsluftspalt. Der erste Arbeitsluftspalt kann während der Fertigung justiert werden, indem man die Jochplatte mit dem Ankerlager in die gewünschte Stellung bringt und durch die seitliche Befestigung des Dauermagneten in dieser Lage fixiert. Der Dauermagnet kann, wie erwähnt, durch Kleben oder auf andere bekannte Weise befestigt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Ei findung ist vorgesehen, daß als zusätzliches Verbindungselement eine in Abstufungen der beiden Jochabschnitte in die Jochebene integrierte und mit diesen ebenfalls durch Klebung oder dgl. verbundene Zwischenplatte aus nicht ferromagnetischem Material vorgesehen ist. Dadurch wird der Dauermagnet von der mechanischen Beanspruchung entlastet. Ein» solche Zwischenplatte kann beispielsweise aus Neusilber oder einem ähnlichen Material geringer magnetischer Permeabilität bestehen. Zweckmäßigerweise kann diese Zwischenpiatte am Jochwinkel und an der Jochplatte auch angeschweißt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zwischenplatte auf der dem Dauermagneten zugewandten Seite der beiden Jochabschnitte angeordnet, wobei die Abstufungen in den Jochabschnitten der Dicke der Zwischenplatte entsprechen, derart, daß die Zwischenplatte und die anschließenden Partien der Jochabschnitte gemeinsam eine ebene Auflagefläche für den Dauermagneten bilden. Der Dauermagnet erhält in diesem Fall eine eindeutige Auflage auf den Jochteilen. Der Spalt zwischen Magnet und Zwischenpiatte kann durch Klebstoff ausgefüllt werden und trägt so auch zur Halterung des Magneten bei.

Das erfindungsgemäße Relais kann mit einer unterschiedlichen Zahl von Kontakten bestückt werden, da der Dauermagnet und somit die Ansprechwerte in einfacher Weise den Erfordernissen angepaßt werden können. Zu diesem Zweck wird der Dauermagnet zunächst auf einen Maximalwert aufmagnetisiert und nach der Montage durch eine Gegenerregung umso mehr geschwächt, je weniger Kontaktfedern zu betätigen sind. Die Gegenerregung kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß die Jochplatte und der Anker auf der einen Seite und der Jochwinkel auf der anderen Seite zwischen zwei Magnetpole gebracht werden, deren Polarisierung der des Dauermagneten entgegengesetzt gerichtet ist. Einen Abgleich des Magnetsystems kann man auch dadurch vornehmen, daß man ein magnetisches Gleichfeld quer zu dem in Längsrichtung polarisierten Dauermagneten anlegt. In diesem Fall kann der Abstand der Entmagnetisierungspo-Ie kleiner sein als im ersteren Fall. Die benötigte Entmagnetisierungsenergie wird somit geringer.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt
F i g. 1 ein erfindungsgemäßes polarisiertes Relais.

F i g. 2 das Magnetsystem des Relais in einer Weiterbildung,

F i g. 3 die Anordnung des Magnetsystems zur Einstellung der Dauermagnetkraft.
Die F i g. 1 zeigt ein Flachrelais in einer Draufsicht.

•40 Das gesamte Magnetsystem und die Kontakte sind in einen Grundkörper 1 eingesetzt, der plattenförmig oder schachteiförmig ausgebildet sein kann. Das Magnetsystem besteht aus einer Erregerspule 2 mit dem Kern 3, welcher auf einer Seite mit dem ersten Ankerschenkel 4a des Ankers 4 einen ersten Arbeitsluftspalt L 1 bildet. Das entgegengesetzte Ende des Kerns 3 ist mit einem Jochwinkel 5 verbunden, und zwar mit dem Schenkel 5a, während der zweite Schenkel 5b parallel zur Spulenachse verläuft. In der Verlängerung des Schenkels 5b des Jochwinkels 5, jedoch von diesem getrennt, ist eine Jochplatte 6 angeordnet, welche ein Schneidenlager für den Anker 4 bildet. Mit einer Ankerfeder 7 wird der Anker 4 in das Lager gedrückt. Der zweite Ankerschenkel 4b schließlich bildet einen zweiten Arbeitsluftspalt L 2 mit dem Schenkel 5b des Jochwinkels 5. In üblicher Weise ist durch ein Trennblech 8 das Kleben des Ankers verhindert.

Der Jochwinkel 5 ist mit der Jochplatte θ durch einen Dauermagneten 9 verbunden, der seitlich plan auf diesen beiden Jochteilen aufliegt und in Richtung der Spulenachse gepolt ist. Der Fluß Φ 9 des Dauermagneten 9 teilt sich in einen ersten Teilfluß Φ 91 und einen zweiten Teilfluß Φ 92; der Teilfluß Φ 91 fließt über den ersten Ankerarm 4a, den ersten Arbeitsluftspalt L 1, den

<>5 Spulenkern 3 und den Jochwinkel 5, während der zweite Teilfluß Φ 92 sich über den zweiten Ankerarm Ab und den zweiten Arbeitsluftspalt L 2 schließt. Der Erregernuß Φ 2 fließt über beide Ankerarme 4a und Ab sowie

über beide Arbeitstluftspalte L1 und L 2, wobei er je nach der Richtung des Erregerstroms in einem Arbeitsluftspalt mit dem Dauermagnetfluß gleichgerichtet und im anderen Arbeitsluftspalt zum Dauermagnetfluß entgegengesetzt gerichtet ist. Entsprechend wird <; dann entweder der Ankerarm 4a oder der Ankerarm Ab angezogen. Sobald der Anker in die eine der beiden möglichen Lagen gebracht wurde, bleibt er in dieser Lage haften, da dann ein größerer Teil des Dauermagnetflusses über den geschlossenen Arbeitsluftspalt fließt und den entsprechenden Ankerarm festhält.

Die Anordnung des Dauermagneten 9 an der Seite der beiden Jochelemente 5 und 6 ermöglicht es, bei der Fertigung des Relais den Arbeitsluftspalt L 1 unabhängig von den Maßtoleranzen des Dauermagneten und der Jochteiie genau einzustellen. Dazu braucht lediglich der Schenkel Sb des Jochwinkels 5 mit der Jochplatte 6 an einer ebenen Fläche ausgerichtet zu werden, wobei durch Veränderung des Abstandes zwischen dem Schenkel Sb und der Jochplatte 6 der Luftspalt L 1 justiert werden kann. Der Dauermagnet 9 wird dann auf die planen Seitenflächen aufgeklebt; nach dem Aushärten des Klebers ist der Jochwinkel 5 stabil mit der Jochplatte 6 verbunden.

Der Ankerarm Ab betätigt in bekannter Weise über einen Schieber 10 eine gewünschte Zahl von Kontaktfedern 11, welche beispielsweise im Grundkörper 1 verankert sein können. Eine Rückstellfeder 12 dient zum Kräfteausgleich und zur Führung des Schiebers 10.

Die F i g. 2 zeigt eine etwas abgeänderte Ausführungsform des Magnetsystems aus F i g. 1. Hierbei ist die Jochplatte 6 mit dem Jochwinkel 5 nicht nur durch den Dauermagneten 9 verbunden, sondern zusätzlich ist eine unmagnetische Platte 13 als Verbindungsstück vorgesehen. Die Verbindung wird dadurch stabiler und vor allem wird der Dauermagnet mechanisch nicht so stark belastet wie in Fig. 1. Die Montage geht zweckmäßigerweise so vor sich, daß in einer Vorrichtung der Jochwinkel 5 und die Jochplatte 6 wie oben beschrieben ausgerichtet werden, wobei auch der Arbeitsluftspalt L 1 eingestellt wird. Dann wird durch Elektroschweißung die unmagnetische Zwischenplatte 13 aufgebracht, und schließlich wird der Dauermagnet über die Zwischenplatte 13, den Jochwinkel 5 und die Jochplatte 6 geklebt. Um e;ine ebene Auflagefläche für den Dauermagneten 9 zu schaffen, weisen der Jochwinkel 5 und die Jochplatte 6 jeweils Absätze 14 entsprechend der Dicke der Platte 13 auf. Die übrigen Teile sind wie in F i g. i aufgebaut.

Die F i g. 3 zeigt schließlich noch den magnetischen Abgleich für das Relais gemäß F i g. 1 bzw. F i g. 2. Ein solcher magnetischer Abgleich ermöglicht es, ein Relais mit unterschiedlicher Anzahl von Kontakten zu bestücken und jeweils die Ansprecherregung auf die Kontaktzahl abzustimmen. Der Dauermagnet wird in diesem Fall zunächst auf einen Maximalwert aufmagnetisiert und der Abgleich geschieht durch gezieltes Entmagnetisieren des Dauermagneten 9. Zu diesem Zweck wird das Magnetsystem in ein entmagnetisierendes Gleichfeld gebracht, welches durch die beiden Magnetpole 15 und 16 dargestellt wird. Diese Magnetpole 15 und 16 erzeugen also einen Magnetfluß Φ 15, der dem des Dauermagneten 9 entgegengesetzt ist. Je nach Stärke dieses Entmagnetisierungsflusses wird der Dauermagnet 9 mehr oder weniger geschwächt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche: Polarisierungsrichtung des Dauermagneten vorgenommen wird.

1. Polarisiertes elektromagnetisches Relais mit zwei durch einen einzigen Dauermagneten erzielbaren stabilen Schaltstellungen, wobei der mit seiner s Polarisierungsrichtung parallel zur Spulenachse zwischen Erregerspule und Joch angeordnete Dauermagnet mit seinem einen Pol an einem ersten, mit dem Spulenkern verbundenen Jochabschnitt und mit seinem anderen Pol an einem zweiten, das Ankerlager bildenden Jochabschnitt seitlich anliegt und wobei ein winkelförmiger Anker derart auf dem zweiten Jochabschnitt gelagert ist, daß der erste Ankerschenkel mit dem Spulenkern einen ersten Arbeitsluftspalt und der zweite Ankerschenkei mit dem ersten Jochabschnitt einen zweiten Arbeitsluftspalt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der das Ankerlager bildende zweite Jochabschnitt (6) als getrennt vom ersten Jochabschnitt (5) gefertigte Platte ausgebildet ist und daß außer dem an der einen Seite der beiden Jochabschnitte (5, 6) unter Klebung oder dgl. anliegenden Dauermagneten (9) keine aus der Jochebene herausragenden Verbindungselemente vorgesehen sind.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Verbindungselement eine in Abstufungen der beiden Jochabschnitte (5, 6) in die Jochebene integrierte und mit diesen ebenfalls durch Klebung oder dgl. verbundenen Zwischenplatte (13) aus nicht ferromagnetischem Material vorgesehen ist.

3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (13) auf der dem Dauermagneten (9) zugewandten Seite der beiden Jochabschnitte (5, 6) angeordnet ist, und daß die Abstufungen (14) in den Jochabschnitten (5, 6) der Dicke der Zwischenplatte (13) entsprechen, derart, daß die Zwischenplatte (13) und die anschließenden Partien der Jochabschnitte (5, 6) gemeinsam eine ebene Auflagefläche für den Dauermagneten (9) bilden.

4. Relais nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (13) mit den beiden Jochabschnitten (5,6) verschweißt ist.

5. Relais nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (9) auch mit der unmagnetischen Zwischenplatte (13) durch Klebung verbunden ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der 5u am Spulenkern (3) befestigte, winkelförmige erste Jochabschnitt (5) sowie der zweite Jochabschnitt (6) an einer Ebene ausgerichtet werden, wobei der erste Arbeitsluftspalt (L 1) durch Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Jochabschnitten eingestellt wird, und daß dann die beiden Jochabschnitte durch seitliche Befestigung des Dauermagneten '⁰^ und gfls. der unmagnetischen Zwischenpk te (13) fixiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn- &o zeichnet, daß nach der Montage des Magnetsystems ein Abgleich durch Anlegen eines magnetischen Gleichfeldes (15, 16) mit dem Dauermagneten (9) entgegengesetzter Polarisierung vorgenommen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgleich des Magnetsystems durch Anlegen eines magnetischen Gleichfeldes quer zur Die Erfindung bezieht sich auf ein polarisiertes elektromagnetisches Relais mit zwei durch einen einzigen Dauermagneten erzielbaren stabilen Schaltstellungen, wobei der mit seiner Polarisierungsrichtung parallel zur Spulenachse zwischen Erregerspule und Joch angeordnete Dauermagnet mit seinem einen Pol an einem ersten, mit dem Spulenkern verbundenen Jochabschnitt und mit seinem anderen Pol an einem zweiten, das Ankerlager bildenden Jochabschnitt seitlich anliegt und wobei ein winkelförmiger Anker derart auf dem zweiten Jochabschnitt gelagert ist, daß der erste Ankerschenkel mit dem Spulenkern einen ersten Arbeitsluftspalt und der zweite Ankerschenkel mit dem ersten jochabschnitt einen zweiten Arbeitsluftspalt bildet

Aus der GB-PS 9 31 799 ist bereits ein derartiges Relais bekannt, bei dem ein zwischen Spule und Joch angeordneter Dauermagnet den Haltefluß für zwei Ankerstellungen liefert Allerdings sind bei dem dort beschriebenen Relais die an beiden Polen des Dauermagneten anliegenden Jochabschniite nicht völlig voneinander getrennt, so daß der Dauermagnet teilweise kurzgeschlossen wird. Dieser muß also nicht nur die Haltekraft für den Anker in der einen oder anderen Position aufbringen, sondern darüber hinaus zunächst einmal den Sättigungsfluß für den Steg zwischen beiden Jochteilen; das bedeutet, daß der Dauermagnet unverhältnismäßig groß gehalten werden muß und dementsprechend auch die Baugröße des Relais beeinflußt. Eine weitere Verschlechterung des Magnetkreises ergibt sich bei dem bekannten Relais dadurch, daß auf der dem Dauermagneten gegenüberliegenden Seite eine unmagnetische Platte aufgeschraubt ist, welche den direkten Kontakt zwischen Ankerschenkel und Joch verhindert, so daß der dort vorgesehene Arbeitsluftspalt nur durch eine umständliche Konstruktion mit Schrauben am Anker und Ausnehmungen in der unmagnetischen Platte erreicht wird.

Ein Relais mit einem zweischenkeligen Klappanker, welcher mit jedem Schenkel einen eigenen Arbeitsluftspalt bildet, ist auch aus der DE-PS 8 46 863 bereits bekannt. Allerdings ist dort der Dauermagnet stirnseitig zwischen dem Jochbügel und einer Lagerplatte angeordnet, so daß sich die Fertigungstoleranzen all dieser Teile summieren. Diese Toleranzen beeinflussen dann den Arbeitsluftspalt zwischen Anker und Kern, ohne daß bei der Montage eine Justierung möglich wäre.

In der US-PS 31 53 178 ist weiterhin ein Haftrelais beschrieben, bei dem ein Dauermagnet an zwei getrennte Jochteile angekoppelt ist. Auch dort ist gegenüber dem Dauermagneten eine unmagnetische Platte vorgesehen, welche zusammen mit dem Dauermagneten zum Einklemmen der beiden Jochteile dient. Für einen Arbeitsluftspalt mit einem Ankerschenkel ist dort kein Platz mehr. Die zweite Schaltstellung des Ankers wird dementsprechend auch nicht über einen zweiten Ankerschenkel, sondern über einen zweiten Kern mit entsprechenden Wicklungen erreicht.

In der DE-OS 17 64 921 ist weiterhin ein verstellbares elektromagnetisches Relais beschrieben, bei dem ein einen Dauermagneten enthaltender Magnetkreis an