DE2541619A1 - Elektromagnetisches bauelement mit frei beweglichem anker - Google Patents

Description

Standard Elektrik Lorenz AG
Stuttgart

R.J.Falkner-W.H.G.Steinhäuser-Η.Wolf 4-3-5

Elektromagnetisches Bauelement mit frei beweglichem Anker

Die Anmeldung betrifft ein elektromechanisches Bauelement mit frei beweglichem Anker als magnetisches und elektrisches Überbrückungsglied, das in mindestens einer stabilen Lage an elektrischen Festkontakten anliegt. Solche Anker werden insbesondere bei Relais eingesetzt, in denen ein Schaltglied zwischen den Feldern von Dauermagneten durch eine Erregerspule polarisiert wird, um in mindestens einer stabilen Lage an Festkontakten, die zugleich als Magnetpole dienen, anliegen zu können.

Es ist bereits ein Relais mit frei beweglichem Anker bekannt (DT-AS 1 216 430). Die Schalteigenschaften dieses Ankers sind schlecht, weil er einen großen Obergangswiderstand aufweist, und weil der Anker beim Schalten auf den Kontakt prellt. Außerdem kann ein definierter Abstand zu den Magnetpolen nur sehr umständlich eingestellt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement der eingangs genannten Art mit gutem Kontaktverhalten und möglichst ohne Kontaktprellen zu schaffen, bei dem in

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einfacher Weise ein definierter Abstand zu den Magnetpolen einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Bauelement der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Anker aus einem magnetisierbaren Kern und einer elektrisch leitfähigen und elastischen Hülle besteht, die mit dem Kern form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.

Diese Hülle kann vorteilhaft aus einem schraubenförmig gewickelten Draht gebildet sein, der beispielsweise nur auf den Enden des Kerns angebracht ist, die auf den Festkontakten zu liegen kommen. Schraubenförmige Drähte sind an sich als Kontaktelemente bekannt (DT-OS 1 514 761).

Um die Bahnwiderstände innerhalb des Ankers klein zu halten, werden die Teile der Hülle elektrisch gut leitend verbunden.

Das Kontaktprellen wird noch weiter dadurch gemindert, daß die Nachgiebigkeit der Hülle durch Verlängerung über die Enden des Kerns hinaus vergrößert ist. Im Gegensatz zu fest haftenden Schichten, z.B.Verkupferung, können bei solchen form- und/oder kraftschlüssigen Hüllen die elastischen Eigenschaften voll zur Wirkung kommen.

Die Hülle kann ferner vorteilhaft noch aus mehreren Schichten bestehen und unterschiedlich dick sein, wodurch sich auf einem Flächenkontakt viele Kontaktübergangsstellen bilden.

Der Abstand zu den Magnetpolen wird vorteilhaft dadurch eingestellt, daß eine Lage der die Hülle bildenden Schichten aus nicht magnetisch leitendem Material gebildet ist.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Anker in einem schematisch dargestellten Relaisaufbau und

Figuren 2 bis 4 weitere Ankerversionen in Schnittdarstellung.

Zwischen den in Figur 1 dargestellten Kontakten 11 und 12 eines elektromechanischen Bauelementes, an denen die Dauermagnete 13 und 14 anliegen, wird durch den elektrisch leitfähigen Anker 16 eine elektrische Verbindung hergestellt, wenn der Anker an die Kontakte gedrückt ist. Besteht der Anker 16 aus magnetisierbarem Material, dann wird durch das Feld der Dauermagnete 13 und 14 der Anker magnetisch derart polarisiert, daß sich ungleichnamige Pole gegenüberliegen, die sich gegenseitig anziehen und einen mechanischen Kontakt zu den elektrischen Kontakten 11 und 12 herstellen.

Diese elektrische Verbindung kann elektromagnetisch durch ein in der Erregerspule 15 erzeugtes Steuerfeld aufgehoben werden, indem in dem Anker 16 ein dem Dauerfluß entgegengesetztes Magnetfeld induziert wird. Dadurch kommen gleichnamige Magnetpole des Ankers gegenüber den Dauerraagnetpoleiyfcu liegen, die eine Abstoßung zwischen Anker und Dauermagneten bewirken. Auf diese Weise wird ein monostabiles Relais erreicht, bei dem durch einen Stromimpuls in der Erregerspule 15 der Anker in die gestrichelt dargestellte Position

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Als Besonderheit der Erfindung wird der Anker mit einer den Festkontakten 11 und 12 gegenüberliegenden Hülle ausgebildet, Diese Hülle soll den elektrischen Obergang zwischen den Kontakten 11 und 12 und dem Anker 16 verbessern und wird zu diesem Zweck aus elektrisch besonders gut leitendem Material gebildet. Damit auch der Übergang zu den Kontakten möglichst geringe elektrische Widerstände aufweist, soll die Hülle eine elastische und unregelmäßige Oberfläche aufweisen, die an vielen Stellen elektrische Übergänge schafft (Figur 4). Das kann auch noch dadurch unterstützt werden, daß auf dem Festkontakt selbst eine der Hülle entsprechende rauhe - beispielsweise durch Prägung erzeugte - Oberfläche angebracht ist.

Die Hülle T7 ist außerdem aufgrund ihrer Eigenbeweglichkeit derart elastisch, daß sie die beim Kontaktprellen auftretenden mechanischen Stöße absorbiert. Ihre Elastizität ist daher möglichst gut gedämpft. Das ist beispielsweise bei einer frei über die Enden des Kerns ragenden Hülle 21 gegeben, die in Figur 2 dargestellt ist.

Da die magnetischen Eigenschaften des Ankers bereits vollständig von seinem Kern 16 übernommen werden, braucht die Hülle selbst nicht mehr magnetisierbar zu sein. Für das Material der Hülle steht also eine weitere Auswafclmöglichkeit zur Verfügung.

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Die elastische Hülle wird beispielsweise aus einem oberflächenveredelten Draht gebildet, dessen Windungen sich quer zur Polarisationsrichtung der Elementarmagnete des Ankers legen. Das ist für eine Magnetisierung an sich ungünstig, kann aber vernachlässigt werden, weil der Kern 16 die erforderlichen Magneteigenschaften besitzt.

Es können auch mehrere Drähte als Hülle hinter- oder übereinander auf einen Kern gewickelt sein, wobei der Kern selbst ein Drahtgebilde, z.B. ein Bowdenzug sein kann.

Mit einer nicht magnetisierbaren Hülle 17 kann aber ein definierter Abstand zu den Magnetpolen bzw. zu den Polschuhen 11 und 12 eingestellt werden, mit dem die Kräfte der Magnetfelder auf den Anker abgestimmt werden. Dadurch werden zusätzliche Polabstandsbleche vermieden, die extra montiert und justiert werden müßten.

Die Hülle 17 kann auch vorteilhaft aus mehreren Schichten bestehen, wie in dem in Figur 3 dargestellten Anker auf den Kern 16 durch die Schichten 17 und 31 veranschaulicht ist. Jede Schicht kann besondere Eigenschaften besitzen. Beispielsweise kann die Hülle 21 und 31 gut oberflächenleitend sein, während die Hülle 17 energieabsorbierende Elastizität besitzt. Damit die elektrische Verbindung von den Teilen der Hülle sicher gewährleistet ist, muß mittels eines Verbindungsdrahtes 32 für einen direkten elektrischen Obergang gesorgt werden.

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Bei der Ausbildung der äußersten Hülle ist ferner auf den Kontaktabrieb zu achten, der dadurch gleichmäßiger verteilt werden kann, daß durch einseitig gerichtete Drahtwendel der gesamte Anker während des Schaltens zu Eigendrehungen veranlaßt wird. Der Abrieb verteilt sich damit rings um die Oberfläche des Ankers.

Liegt die den Polabstand definierende Hüllenschicht nicht direkt an der Oberfläche,dann wird auch durch den Kontaktabrieb nicht der Polabstand verändert, wenn auch die äußerste Hülle wieder magnetisch leitfähig ist (beispielsweise Schicht 17 in Figur 3).

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Ankers werden auch durch Ausbildungen des Kerns 16 beeinfluß, dessen mechanische und magnetische Eigenschaften auf den Aufbau des betreffenden Schaltgerätes abzustimmen sind.

Verzeichnis der Bezugszeichen

11.	12	Kontaktfläche
13,	14	Dauermagnet
15		Erregerspule
16		Ankerkern
17		Hülle
21,	31, 41	Hüllenschicht

10 Patentansprüche
1 Bl, Zeichnungen

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Claims (9)

1. R.J.Falkner-W.H.G.Steinhäuser-H.Wolf 4-3-5

   Patentansprüche

   Elektromechanisches Bauelement mit frei beweglichem Anker als magnetisches und elektrisches Oberbrückungsglied, das in mindestens einer stabilen Lage an elektrischen Festkontakten anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker aus einem magnetisierbaren Kern (16) und einer elektrisch leitfähigen und elastischen Hülle (17, 21, 31, 41) besteht, die mit dem Kern ferro- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
2. 2.) Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (31, 41) des Ankers aus schraubenförmig gewickeltem Draht besteht.
3. 3_f) Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (21) des Ankers nur auf den Stellen des Kerns (16) angeordnet ist, die mit den Festkontakten (11, 12) in Berührung kommen.
4. 4,) Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (21, 31) des Ankers nur auf den Enden des Kerns angeordnet ist,
5. 5.) Bauelement nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (21, 31) des Ankers über die Enden des Kerns hinausragt.

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6. 6.) Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (16) des Ankers nur teilweise von einer Hülle (31) umgeben ist, wobei die Teile elektrisch leitend verbunden sind.
7. 7,) Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (41) des Ankers in Längsrichtung unterschiedliche Außendurchmesser hat.
8. 8.) Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (17, 31) des Ankers aus mehreren Lagen besteht.
9. 9.) Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (17) des Ankers magnetisch nicht leitfähig ist,

   10,) Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht der Hülle (17) unterhalb der Oberfläche magnetisch nicht leitfähig ist.

   An/pr - 16,9,1975

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