DE2854878C2

DE2854878C2 - Elektromagnetische gepolte Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE2854878C2
Application number: DE2854878A
Authority: DE
Inventors: Shunichi Osaka Agatahama; Yoshihide Kyoto Bando; Akio Kameoka Kyoto Masaki
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1977-12-24
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1984-11-15
Also published as: IT1101587B; FR2412921A1; US4223290A; DE2854878A1; JPS5487862A; GB2013035B; IT7831217A0; FR2412921B1; GB2013035A; JPS5541007B2

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische gcpolte Antriebsvorrichtung, insbesondere zum Schalten von Relaiskontakten, mit einem Magnetkern und einem Anker, die zwischen zwei Stellungen klappend zusammenwirken und abwechselnd zwei geschlossene Magnetkreise bilden, mit mindestens einem Permanentmagneten in mindestens einem der Magnetkreise und einer den Magnetkern erregenden Spule.

Eine derartige elektromagnetische gepoltc Antriebsvorrichtung ist aus der SIEMENS Zeitschrift, April 1958, Heft 4, Seiten 24.5 bis 247, und aus der AT-PS 07 932 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung liegen die Hauptabmessungen des Kerns, der die Form eines U mit nach innen gebogenen Enden der Schenkel hat, in einer zur vorgesehenen Montagefläehc senkrechten Ebene, wobei sich die Klappachse für den Anker auf Höhe der Schenkelendcn befindet. Das hat zur Folge, daß die bekannte Vorrichtung verhältnismäßig hoch ist. In jüngerer Zeit hut sich jedoch ein Bedarf nach vorzugsweise auf die Größe eines Halbleitcrbiuistcins für Leiterplatten, etwa eines Dual-inline-IC, /u miniaturisierenden Relais ergeben. Solehe Relais lassen sieh nur mit noch flacheren elektromagnetischen Vorrichtungen zur Betätigung der Kontakte verwirklichen, wofür die bekannte elektromagnetische Vorrichtung aufgrund des geschilderten prinzipiellen Aufbaus ungeeignet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kompakte und flache, trotzdem aber sicher einen Klappvergang s durchführende elektromagnetische gepolte Antriebsvorrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine elektromagnetische gepoltc Antriebsvorrichtung gelöst, wie sie in Anspruch I gekennzeichnet isL

to Durch die H-förmigc Ausbildung des Magnetkerns in Verbindung mit der Klappgeometrie des Ankers und den im Anker untergebrachten magnetischen Teilen wird der Höhenbedarf der Antriebsvorrichtung drastisch verringert, wobei gleichzeitig der durch den H-förmigen Aufbau des Magnetkerns mögliche relativ große Abstand der magnetischen Teile des Ankers von der Klappachse für sichere Klappvorgänge sorgt. Die elektromagnetische Antriebsvorrichtung mit nur wenigen Haupt-Bauelementen läßt sich einfach zusammenbauen und kann bei niedrigen Kosten hergestellt wer den. Ferner hat diese elektromagnetische Antriebsvorrichtung eine ausgezeichnete Stoßfcstigkeii, da die Korm des beweglichen Magnetkerns bzw. der Magnetclemcntc symmetrisch ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüchc.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, auf welchen die Fi g. I bis 6 schematische perspektiviin sehe Ansichten dieser Ausführungsformen der Erfindungsind.

Fig. I zeigt einen Grundaufbau der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung besteht aus einem Magnetkern 112, zwei magnetischen J5 Teilen 113 und 115 sowie einer Spule 111. Der Magnetkern 112 hat die Form eines H, bestehend aus einem den H-Verbindungsbalken darstellenden Kern-Hauptabschnitt 112a und die H-Längsbalken bildenden länglichen Kernabschnitten 1126.112c, I YIdund I12e, und ist aus einem bekannten weichmagnetischen Plattcnmaterial durch Stanzen hergestellt.

Die Spule 111 ist um den H-Verbindungsbalken bzw. Kern-Hauptabschnitt 112a des Magnetkerns 112gcwikkclt. Die magnetischen Teile 113 und 115, die als Teile des Ankers zur abwechselnden Bildung zweier verschiedener magnetischer Kreise parallel zurr. Kern-Hauptabschnitt 112a angeordnet sind, sind mit Hilfe von Verbindungstcilcn 116a und M6b aus nicht-magnetischem Werkstoff, wie etwa einem Thermoplastharz, zu einem w Stück zusammengefügt. In gleichem Abstand von den magnetischen Teilen 113 und 115 und unterhalb der Verbindungsteile 116a und 1166 sind Vorsprünge 117a und 1176 vorgesehen, die im zusammengebauten Zustand in Richtung des Magnetkerns weisen. Das magnetische Teil 113 ist ein Permanentmagnet, während das andere Teil 115 kein Permanentmagnet ist, sondern aus dem gleichen Material hergestellt sein kann wie der Magnetkern 112. Im zusammengebauten Zustand liegen die Spitzen der magnetischen Teile 113 und 115 den entsprechenden Spitzen der die H-Längsbalken bildender, Kernabschnitte 1126 bis 112t» gegenüber.

Die magnetischen Teile 113 und 115 die durch die Verbindungsteile 116,7 und 116i> zu einem Stück zusammengefügt sind, sind auf dein Magnetkern 112 in einer M soichcn Weise angeordnet, daß sie um die Vorsprünge 117,1 und 117b schwenkbar sind, wobei sich die Abstände /wischen den Spitzen der magnetischen Teile 11.3 bzw. 115 einerseits und den Soitzcn der entsnrechenden

Kernabschnitte 1126bis 112cder H-l^ängsbalken andererseits entsprechend der Verschwenkung der magnetischen Teile ändern.

Wenn die Spule 111 nicht erregt ist, werden die magnetischen Teile 113 und ! 15 durch die Anziehungskraft des magnetischen Teils 113 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt. Das magnetische Teil 113 bildet zusammen mit dem Kernabschnitt 112cdes einen H-Laiigsbalkens, dem Kern-Hauptabschnitt 112a und dem Kernabschnitt 1126 des anderen H-Längsbalkcns einen geschlossenen magnetischen Kreis.

Wenn die Spule 111 erregt und ein magnetischer Fluß in entgegengesetzter Richtung zu dem durch das magnetische Teil 113 bewirkten magnetischen FIuB erzeugt wird, stoßen das magnetische Teil 113 und die Kernabschnitte 1126 sowie 112c der H-Längsbalken einander ab, während das magnetische Teil 115 durch die Kernabschnitte 112c/ und 112c der H-Uingsbaiken angezogen wird, mit dem [Ergebnis, daß <!le magnetischen Teile 113 und 115 im Uhrzeigersinn verschwenki werden. Das magnetische Teil 115 bildet zusammen mit dem Kern-Hauptabschnitt 112a und den Kernabschnitten 112c/und 112eder H-Längsbalken einen anderen geschlossenen magnetischen Kreis.

Bei Entregung der Spule Ul werden die magnetischen Teile 113 und 115 durch die Anziehungskraft des magnetischen Teils 113 im Gegenuäirzeigersinn verschwenkt, wodurch sie wieder die Normalstellung einnehmen.

Aus obiger Beschreibung ist für den Fachmann leicht entnehmbar, daß die beweglichen magnetischen Teile

113 und 115 in einem elektromagnetischen Relais Anwendung finden können, bei welchem diese Teile 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 magnetischen Teile 113 und 115 beweglich sind, so liügt es natürlich auf der Hand, daß eine umgekehrte Kombination ebenso möglich ist.

In den F i g. 1 bis 6 bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile mit der Ausnahme, daß das Bezugszeichen 114 in Fig. 2 ein Permanentmagnetteil ähnlich dem magnetischen Teil 113 bezeichnet.

Im folgenden wird nun auf F i g. 2 Bezug genommen, welche eine weitere Ausführungsforrii zeigt, mit welcher sich ein bist&biler Schalt- b/w. Klappvorgang bewerkstelligen läßt. Das Permanentmagnetleil 114 ist so angeordnet, daß die Richtung der Magnetpole umgekehrt zu derjenigen des ebenfalls durch einen Permanentmagneten gebildeten magnetischen Teils 113 ist.

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

Wenn ciie Spule 111 in einer bestimmten Richtung erregt wird, wird eines der magnetischen Teile, beispielsweise 113,durch die Kernabschniue 1126 und 112c der H-Iängsbalken angezogen, während das andere der magnetischen Teile, dann 114, und die Kernabschnittc 112c/sowie 112c der H-Längsbalken einander abstoßen, da die Richtung der magneOschen Polarität des Teils

114 zu derjenigen des Teils il3 entgegengesetzt ist, so daß die Teile 113 und 114 im Gegcnuhrzcigersinn verschwenkt und in dieser Stellung dann festgehalten werden.

Sobald einmal das Teil 113 von den Kcrnabschmticn 112/7 und 112c der H-Liingsbalkcn angezogen ist, bleibt der Anziehungszustand erhalten, selbst wenn die Spule entregt wird.

Wird jedoch die Spule 111 in umgekehrter Richtung erregt, so stoßen das Teil 113 und die Kernabschnitte 1126 sowie 112c der H-Längsbalken einander ab, während das Teil 114 von den Kernabschnitten 112t/ und 112e der H-Längsbalken angezoger, wird, so daß die Teile 113 und 114 im Uhrzeigersinn verschwenkt und öann in dieser Lage auch bei Entregung der Spule festgehalten werden.

In Fig.3, welche eine weitere Ausführungsform zeigt, besteht ein magnetisches Teil 113 aus einem kleinen Permanentmagneten 113c und einem Paar magnetischer Teile 113a und 1136 jeweils in Form eines L, wobei alie diese Teile beispielsweise mit Hilfe eines Klebers zusammengefügt sind.

Die magnetischen Teile 113 und 115 sind durch Verbindungsteile 116a und 1166 in einem stumpfen Winkel zusammengesetzt, beispielsweise wie in F i g. 3 gezeigt, so daß ein Lecken des magnetischen Flusses vermieden ist, und zwar zur Erzielung einer großen magnetischen Kraft zwischen den magnetischen Teilen 113 und 115 einerseits und den die H-Längsbalken bildenden Kernabschnitten 1126 bis 112c/ des Magnetkerns 112 andercrseits.

Wenn der oben mit Bezug auf F i g. 2 beschriebene Schaltvorgang erforderlich ist, wird ein Permanentmagnet auch für das magnetische Teil 115 verwendet.

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

Die magnetischen Teile 113 und 115 sind teilweise in einem Kunststoffelement 116 eingebettet, welches als Teil eines Gehäuses zur Aufnahme der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung 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 F i g. 5 gezeigten Ausführungsform ist die Spule 111 in zwei Teile lila und 1116unterteil!. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist ähnlich derjenigen der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform. Wenn der oben beschriebene bistabile Klappvorganf benötig! wird, muß das magnetische Teil 115 durch einen Permanentmagneten ersetzt sein.

Die Anordnung der Spule in anderen Lagen in bezug •M auf die H-Längsbalken des Magnetkerns steht wahlweise f;ei, wobei sich diese Lagen im Rahmen der Erfindung frei wählen lassen.

F i g. 6 zeigt ein für die Praxis bedeutsames Merkmal liner Ausführungsform der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung.

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

Die magnetischen Teile 113 und 115 sind in ein Kunst-

W) stoffelemcnt 116 eingebettet. Das magnetische Teil 113 besteht aus vier Teilelementcn 113a, 1136, 11.3c/ und 113t' ^owie einem Permanentmagneten 113c, die alle durch Klebung miteinander verbunden sind. DieTeilelementc 113c/ und 113c dienen der Verminderung des ma-

t-ή gnetischen Widerslands des magnetischen Teils 113.

Die Vorsprünge 118a und 1186 (wobei letzterer vom Kunststoffelement 118 verdeckt ist) die auf dem Kunststoffelement 118' ausirehilflpt vinH «.iivnn Hrohhar in ■»«/«;

im Kunststoffelement 116 ausgebildeten Ausnehmungen 116c und 116d

Die Spule 111 ragt in einen Raum /wischen den magnetischen Teilen 113 und 115, und der Permanentmagnet 113c und die zwei Teilelemcnte 113c/ und 113c ragen in einen Raum zwischen den Kcrnabsehnittcn 1126 und 112c der H-Längsbalken, wodurch eine wirksam miniaturisierte elektromagnetische Antriebsvorrichtung mit einer stabilen Arbeitscharaktcristik geschaffenwird, in

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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2^r>

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Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetische gepolte Antriebsvorrichtung, insbesondere zum Schalten von Relaiskontakten, mit einem Magnetkern und einem Anker, die zwischen zwei Stellungen klappend zusammenwirken und abwechselnd zwei geschlossene Magnetkreise bilden, mit mindestens einem Permanentmagneten in mindestens einem der Magnctkrcisc. und einer den Magnetkern erregenden Spule, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (112) H-förmig ausgebildet ist, daß die Klappbarkeit zwischen Magnetkern und Anker um eine längs des H-Verbindungsbalkens (It2a) verlaufende Klappachse gegeben ist und daß der Anker zwei längs des H-Verbindungsbaikens im Bereich der Endin der H-Längsbalken (1126,112d; 112c. 112c; verlaufende über unmagnetischc Teile (116a. 1166; 116) verbundene Teile (113, 114; 113, 115) aus magnetischem Werkstoff aufweist, von denen mindestens eines mindestens teilweise aus dem mindestens einen Permanentmagneten (113; 113,114; I l3cV aufgebaut ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch t. dadurch gekennzeichnet, daß der Anker stationär und der Magnetkern (112) klappbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (111) um den H-Vcrbindungsbalken (1 ^abgewickelt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (Ul;/; \l\b)um wenigstens eines der Teilstücko (1126; \\2d) eines H-Längsbalkens gewickelt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile des Ankers (113, 114) aus magnetischem Werkstoff einen Permanentmagneten enthalten, wobei die Polungen der beiden Permanentmagneten einander entgegengesetzt sind.