DE2854878A1

DE2854878A1 - Elektromagnetische vorrichtung

Info

Publication number: DE2854878A1
Application number: DE19782854878
Authority: DE
Inventors: Shunichi Agatahama; Yoshihide Bando; Akio Masaki
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1977-12-24
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1979-07-05
Also published as: DE2854878C2; GB2013035A; JPS5541007B2; IT1101587B; GB2013035B; IT7831217A0; FR2412921B1; FR2412921A1; US4223290A; JPS5487862A

Description

OMRON TATEISI ELECTRONICS CO. P 816

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Vorrichtung zur Verwendung beispielsweise in einem elektromagnetischen Relais·

Seit neuerer Zeit besteht ein Bedarf nach einem vorzugsweise auf die Größe eines Halbleiterbausteins für Leiterplatten, wie etwa eines Dual-in-line-IC, zu miniaturisierenden magnetischen Relais. Um ein solches elelektromagnetisches Relais schaffen zu können, war eine miniaturisierte, besonders dünne elektromagnetische Vorrichtung zur Betätigung von Kontakten erforderlich. Herkömmliche elektromagentische Vorrichtungen sind jedoch ziemlich komplex im Aufbau, großvolumig und teuer herzustellen. Beispielsweise war eine bewegliche Einheit bzw. ein Anker über einer Erregerspule angeordnet, so daß die elektromagnetische Vorrichtung nicht wirklich in der Höhe miniaturisiert war.

Die Erfindung schafft eine kompakte elektromagnetische Vorrichtung, die insbesondere in der Höhe miniaturisiert ist und in ihrer Größe im wesentlichen einem flachen Halbleiterbaufitein gleichkommt.

Ferner schafft die Erfindung eine elektromagnetische Vorrichtung, die eine geringe Anzahl von Bauteilen umfaßt, die leicht und damit bei niedrigen Kosten zusammengebaut werden können.

Ferner schafft die Erfindung eine elektromagnetische Vorrichtung, welche auch unter der Einwirkung von Stoßen oder Schwingungen eine stabile Arbeitscharakteristik aufweist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben, auf welcher die Figuren 1 bis 6 schematische

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perspektivische Ansichten dieser Ausführungsformen der Erfindung sind.

Fig. 1 zeigt einen Grundaufbau der elektromagnetischen Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung besteht aus einem Magnetkern 112, zwei magnetischen Elementen und 115 sowie einer Spule 111. Der Magnetkern 112 hat die Form eines H, bestehend aus einem Kern-Hauptabschnitt 112a und länglichen Kernabschnitten 112b, 112c, 112d und 112e, und ist aus einem bekannten weichmagnetischen Plattenmaterial durch Stanzen hergestellt.

Die Spule 111 ist um den Kern-Hauptabschnitt 112a des Magnetkerns 112 gewickelt. Die magnetischen Elemente 113 und 115, die zur abwechselnden Bildung zweier verschiedener magnetischer Kreise parallel zum Kern-Hauptabschnitt 112a angeordnet sind, sind mit Hilfe von Verbindungselementen 116a und 116b aus nicht-magnetischem Werkstoff, wie etwa einem Thermoplastharz, zu einem Stück zusammengefügt. In gleichem Abstand von den magnetischen Elementen 113 und und unterhalb der Verbindungselemente 116a und 116b sind Vorsprünge 117a und 117b vorgesehen, die im zusammengebauten Zustand in Richtung des Magnetkerns weisen. Das Magnetelement 113 ist ein Permanentmagnet, während das andere Element 115 kein Permanentmagnet ist, sondern aus dem gleichen Material hergestellt sein kann wie der Magnetkern 112. Im zusammengebauten Zustand liegen die Spitzen der Magnetelemente 113 und 115 den entsprechenden Spitzen der langgestreckten Abschnitte 112b bis 112e gegenüber.

Die Magnetelemente 113 und 115, die durch die Verbindungselemente 116a und 116b zu einem Stück zusammengefügt sind, sind auf dem Magnetkern 112 in einer solchen Weise angeordnet, daß sie um die Vorsprünge 117a und 117b schwenkbar sind, wobei sich die Abstände zwischen den Spitzen der Magnetelemente 113 bzw. 115 einerseits und den Spitzen der

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entsprechenden Kernabschnitte 112b bis 112e andererseits entsprechend der Verschwenkung der Magnetelemente ändern. Wenn die Spule 111 nicht erregt ist, werden die Magnetelemente 113 und 115 durch die Anziehungskraft des Magnetelements 113 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt. Das Magnetelement 113 bildet zusammen mit dem langgestreckten Kernabschnitt 112c, dem Kern-Hauptabschnitt 112a und dem langgestreckten Kernabschnitt 112b einen geschlossenen magnetischen Kreis.

Wenn die Spule 111 erregt und ein magnetischer Fluß in entgegengesetzter Richtung zu dem durch das Magnetelement 113 bewirkten magnetischen Fluß erzeugt wird, stoßen das Magnetelement 113 und die Kernabschnitte 112b sowie 112c einander ab, während das Magnet ein Element 115 durch die Kernabschnitte 112d und 112e angezogen wird, mit dem Ergebnis, daß die Magnetelemente 113 und 115 im Uhrzeigersinn versc 3nkt werden. Das Magnetelement 115 bildet zusammen mit dem Kern-Hauptabschnitt 112a und den langgestreckten Kernabschnitten 112d und 112e einen anderen geschlossenen magnetischen Kreis.

Bei Entregung der Spule 111 werden die Magnetelemente 113 und 115 durch die Anziehungskraft des Magnetelements 113 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, wodurch sie wieder die Normalstellung einnehmen.

Aus obiger Beschreibung ist für den Fachmann leicht entnehmbar, daß die beweglichen Magnetelemente 113 und 115 in einem elektromagnetischen Relais Anwendung finden können, bei welchem diese Elemente an die Stelle des Ankers eines herkömmlichen elektromagnetischen Relais zur Betätigung von Kontakten treten können.

Wenn auch bei der beschriebenen Ausführungsform der Magnetkern 112 stationär ist und die Magnetelemente 113 und 115 beweglich sind, so liegt es natürlich auf der Hand, daß eine umgekehrte Kombination ebenso möglich ist.

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In den Fign. 1 bis 6 bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleiche Teile mit der Ausnahme, daß das Bezugszeichen 114 in Fig. 2 ein Permanentmagnetelement ähnlich dem Magnetelement 113 bezeichnet.

Im folgenden wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, welche eine weitere Ausführungsform zeigt, mit welcher sich ein bistabiler Schalt- bzw. Klappvorgang bewerkstelligen läßt. Das Magnetelement 114 ist so angeordnet, daß die Richtung der Magnetpole umgekehrt zu derjenigen des Elements 113 ist.

Der bistabile Schalt- bzw. Klappvorgang wird bei dieser Ausführungsform in der im folgenden beschriebenen Weise durchgeführt.

Wenn die Spule 111 in einer bestimmten Richtung erregt wird, wird eines der Magnetelemente, beispielsweise 113, durch die Kernabschnitte 112b und 112c angezogen, während das andere der Magnetelemente, dann 114, und die Kernabschnitte 112d sowie 112e einander abstoßen, da die Richtung der magnetischen Polarität des Elements 114 zur derjenigen des Elements 113 entgegengesetzt ist, so daß die Elemente 113 und 114 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt und in dieser Stellung dann festgehalten werden.

Sobald einmal das Element 113 von den Kernabschnitten 112b und 112c angezogen ist, bleibt der Anziehungszustand erhalten, selbst wenn die Spule entregt wird.

Wird jedoch die Spule 111 in umgekehrter Richtung erregt, so stoßen das Element 113 und die Kernabschnitte 112b sowie 112c einander ab, während das Element 114 von den Kernabschnitten 112d und 112e angezogen wird, so daß die Elemente 113 und 114 im Uhrzeigersinn verschwenkt und dann in dieser Lage auch bei Entregung der Spule festgehalten werden.

In Fig. 3, welche eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt, besteht ein Magnetelement 113 aus einem klei-

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nen Permanentmagneten 113c und einem Paar magnetischer Elemente 113a und 113b jeweils in Form eines L, wobei alle diese Teile beispielsweise mit Hilfe eines Klebers zusammengefügt sind. Die Magnetelemente 113 und 115 sind durch Verbindungselemente 116a und 116b in einem stumpfen Winkel zusammengesetzt, beispielsweise wie in Fig. 3 gezeigt, so daß ein Lecken des magnetischen Flusses vermieden ist, und zwar zur Erzielung einer großen magnetischen Kraft zwischen den Magnetelementen 113 und 115 einerseits und den Kernabschnitten 112b bis 112d andererseits.

Wenn der oben mit Bezug auf Fig. 2 beschriebene Schaltvorgang erforderlich ist, wird ein Permanentmagnet auch für das Magnetelement 115 verwendet.

Bei einer in Fig. 4 gezeigten weiteren Ausführungsform sind Magnetelemente 113 und 115 stationär, während ein Magnetkern 112 drehbar ist. Der Magnetkern 112 ist um seine Längsrichtung gebogen, damit sich aus dem gleichen Grund wie oben ein stumpfer Winkel ergibt.

Die Magnetelemente 113 und 115 sind teilweise in einem Kunststoffelement 116 eingebettet, welches als Teil eines Gehäuses zur Aufnahme der elektromagnetischen Vorrichtung verwendet werden kann.

Die Spule 111 ist zusammen mit dem Magnetkern 112 drehbar, obwohl sie auch, falls gewünscht, stationär gehalten werden kann.

Bei einer weiteren, in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist die Spule 111 in zwei Teile 111a und 111b unterteilt. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist ähnlich derjenigen der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Wenn der oben beschriebene bistabile Klappvorgang benötigt wird, muß das Magnetelement 115 durch einen Permanentmagneten ersetzt sein.

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Die Anordnung der Spule in anderen Lagen in Bezug auf die langgestreckten Kernabschnitte steht wahlweise frei, wobei sich diese Lagen im Rahmen der Erfindung frei wählen lassen.·

Fig. 6 zeigt ein für die Praxis bedeutsames Merkmal einer Ausführungsform der elektromagnetischen Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Der Magnetkern 112 ist teilweise in ein Kunststoffelement 118 eingebettet, auf welches die Spule 111 gewickelt ist.

Die Magnetelemente 113 und 115 sind in ein Kunststoffelement 116 eingebettet. Das Magnetelement 113 besteht aus vier Teilelementen 113a, 113b, 113d und 113e sowie einem Permanentmagneten 113c, die alle durch Klebung miteinander verbunden sind. Die Teilelemente 113d und 113e dienen der Verminderung des magnetischen Widerstands des Magnetelements 113.

Die Vorsprünge 118a und 118b (wobei letzterer vom Kunststoff element 118 verdeckt ist) die auf dem Kunststoffelement 118 ausgebildet sind, sitzen drehbar in zwei im Kunststoffelement 116 ausgebildeten Ausnehmungen 116c und 116d.

Die Spule 111 ragt in einen Raum zwischen den Magnetelementen 113 und 115, und der Permanentmagnet 113c und die zwei Teilelemente 113d und 113e ragen in einen Raum zwischen den langgestreckten Magnetkernabschnitten 112b und 112c, wodurch eine wirksam miniaturisierte elektromagnetische Vorrichtung mit einer stabilen Arbeitscharakteristik geschaffen wird.

Wie oben unter Bezugnahme auf die Pign. 1 bis 6 beschrieben, ist die elektromagnetische Vorrichtung gemäß der Erfindung kompakt, wobei die schematische Außenform ähnlich der von zwei übereinander angeordneten Platten ist. Diese elektromagnetische Vorrichtung mit nur wenigen Haupt-Bauelementen läßt sich einfach zusammenbauen und kann bei niedrigen Kosten hergestellt werden. Ferner hat diese elektromagnetische Vorrichtung eine ausgezeichnete Stoßfestigkeit, da die Form des beweglichen Magnetkerns bzw. der Magnetelemente symmetrisch ist.

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Leerseite

Claims

Wilhelms & kilian

PATENTANWÄLTE

DR. ROLF E.WILHELMS DR. HELMUT KILIAN

GElOELSTnAStE β aoOO MÜNCHEN BO

TELETFON η BO) Al 40 73' TELEX 52 34 0.7 (wilp-d) TELEC5RAMME PATFiANS MUNCHfTN

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OMRON TATEISI ELECTRONICS CO. KYOTO, JAPAN

Priorität: 24. Dezember 1977 - JAPAN - 52-157095

(157095/1977)

Elektromagnetische Vorrichtung

PATENTANSPRÜCHE

Elektromagnetische Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen H-förmigen Magnetkern (112) mit einem Kern-Hauptabschnitt (112a) und vier vom Kern-Hauptabschnitt abragenden Endabschnitten (112b - 112d); zwei Magnetelemente (113, 115; 113, 114) zur abwechselnden

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ORIGINAL INSPECTED

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Bildung von zwei geschlossenen Magnetkreisen im Zusammenwirken mit dem Magnetkern, wobei wenigstens ein Teil wenigstens eines der Magnetelemente einen Permanentmagneten aufweist und die Magnetelemente parallel zum Kern-Hauptabschnitt angeordnet sind, wobei die Spitzen der Magnetelemente den entsprechenden Spitzen der Kernendabschnitte gegenüberliegen und der Zwischenraum zwischen den Spitzen der Magnetelemente einerseits und den Spitzen der entsprechenden Kernendabschnitte andererseits veränderbar ist; und eine um einen Teil des Magnetkerns gewickelte Spule (111; 111a; 111b) zur Veränderung des Zwischenraums bei Erregung der Spule.
2. Elektromagnetische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Magnetelemente (113, 115; 113, 114) stationär sind und daß der Magnetkern (112) um den Kern-Hauptabschnitt (112a) schwenkbar i.-
3. Elektromagnetische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Magnetelemente (113, 115; 113, 114) mit Hilfe eines nicht-magnetischen Werkstoffes zu einer Einheit zusammengefügt sind, daß die Einheit um die Mitte zwischen den zwei Magnetelementen schwenkbar und daß der Magnetkern (112) stationär ist.
4. Elektromagnetische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (112) ein im wesentlichen ebenes Element ist.

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5. Elektromagnetische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Magnetelemente (113, 115, 114) ein im wesentlichen ebenes Element ist.
6. Elektromagnetische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Spule (111) um den Kern-Hauptabschnitt (112a) des Magnetkerns (112) gewickelt ist.
7. Elektromagnetische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Spule (111a; 111b) um wenigstens einen der Kernendabschnitte (112b; 112d) gewickelt ist.
8. Elektromagnetische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Spitzen der Magnetelemente (113, 115; 113, 114) und die entsprechenden Spitzen der Kern-Endabschnitte (112b bis 112e) durch eine magnetische Kraft in eine einander gegenüberliegende über einen bestimmten Bereich parallele Beziehung angezogen werden.
9. Elektromagnetische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß beide Magnetelemente (113, 114) einen Permanentmagneten enthalten, deren Magnetisierungsrichtungen einander entgegengesetzt und parallel zum Kern-Hauptabschnitt (112a) sind.

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