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Miniatur-Relais für kurze Umschaltzeiten
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Miniatur-Relais für kurze Umschaltzeiten
in elektromagnetisch polarisierter Ausführung und in monostabilem oder bistabilem
Aufbau, bei welchem der Anker gleichzeitig ein magnetischer und elektrischer Leiter
ist und bei welchem sich im magnetischen Kreis mindestens eine Dauermagneteinlage
befindet.
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Die Erfindung betrifft insbesondere ein Miniatur-Relais für kurze
Umschaltzeiten, das für den Einbau in Schaltungen mit Halhleite--B-utcile.. 10o-fl1ngeeIgnet
ist. Das Relais ist eiektromechanisch ausgeführt, ist polarisiert, besitzt sehr
niedrige Trägheitsmassen der beweglichen Teile und verhältnismäßig sehr hohe Anzugskräfte.
Es kann in mono- oder bistabiler Ausführung hergestellt werden. Das Relais wird
in der Abschlußphase der Fertigung elektromagnetisch justiert.
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Bekannt sind Lösungen von Relais nach der jugoslawischen Patentanmeldung
P-2791/76, der YU-PS 31 764, der DE-AS 23 18 872 und anderen, welche einen frei
beweglichen, drehbaren oder einseitig eingespannten Anker besitzen, der im Innern
des Spulenkörpers angeordnet ist, während die elektrischen Kontakte an einer oder
an beiden Seiten des Spulenkörpers in dessen Flanschen bzw. in den Flanschen eines
Schutzrohrs angeordnet sind, was einen verhältnismäßig langen Anker mit großer Trägheit
zur Folge hat und gleichzeitig mit dem Schutzrohr den Platz für die Spulenwicklung
wegnimmt, was die Empfindlichkeit des Relais herabsetzt. Ebenso sind Zungenrelais
bekannt, die kurze Umschaltzeiten aufweisen, jedoch fast ausschließlich als unpolarisierte
monostabile Relais verwendbar sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Miniatur-Relais
zu schaffen, das bei unveränderter Konstruktion mono- oder bistabil ausgeführt sein
kann, das empfindlich ist und das gleichzeitig auch Ausführungen mit mehreren Kontaktsystemen
ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anker quer
zum Kern, der in der Achse des Spulenkörpers liegt, angeordnet ist, daß der Kern
elektrisch leitend ist und gleichzeitig den magnetischen Kreis des Relais schließt,
und daß ein Ansatz des Spulenkörpers außerhalb der Spule an deren Rand einen Kontaktraum
bildet und sich im Ansatz mindestens zwei Magneteinlagen und Polschuhe befinden,
die durch einen Spalt von den ttagneteinlagen getrennt sind.
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Die Lösung der Aufgabe ist also in einem polarisierten elektromagnetischen
Miniatur-Relais für kurze Umschaltzeiten zu sehen, dessen Anker, der gleichzeitig
magnetischer und elektrischer Leiter ist, quer zu dem in der Spulenkörperachse liegenden
Kern angeordnet ist, wobei der Kern elektrisch leitend ist und gleichzeitig
den
magnetischen Kreis des Relais schließt.
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Weiterbildungen bzw. zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung ergeben
sich aus den Ansprüchen 2 bis 5.
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
im folgenden näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt
des erfindungsgemäßen Relais mit einfachem Kontaktsystem; Fig. 2 den Kern des Relais
mit Ankerquerschnitt; Fig. 3 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Relais mit
Doppelkontaktsystem; Fig. 4 Kerne mit Querschnitten der Anker der erfindungsgemässen
Relais mit Doppelkontaktsystem; Fig. 5 Kerne mit Einzelheiten der Uberdeckung für
einen Magnetschluß und eine elektrische Isolierung; Fig. 6 einen Längsschnitt durch
eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Relais; Fig. 7 einen Querschnitt
längs der Linie A-A in Fig. 6; Fig. 8 und 9 Längsschnitte durch zwei weitere Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Relais.
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Fig. 1 und 2 stellen ein erfindungsgemaßes Relais mit einfachem Kontaktsystem
dar. Auf einem Spulkörper 1 befindet sich die Erregerwicklung 2, deren Enden an
Füße 4 und 4' angeschlossen
sind. In der Achse des Spulenkörpers
1 ist ein Kern 5 angeordnet, der das Magnetjoch bildet und gleichzeitig auch der
Leiter des geschalteten elektrischen Stromes ist. Diese Doppelfunktion wird entweder
durch Verwendung eines elektrisch und magnetisch leitenden Materials erreicht oder
der magnetische Leiter ist mit einer elektrisch leitenden Schicht überzogen.
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Der Kern 5 geht an einem Ende an einen Kontaktfuß 6 über, am anderen
bildet er ein Lager 7 für einen Anker 9. Das Lager 7 ist auf solche Weise hergestellt,
daß der Kern 5 verbreitert ist und zwei Fensterchen bildet, in denen der Anker 9
liegt, der in der Mitte eine Öffnung besitzt, durch welche der Kern 5 eingesteckt
ist. Eine federnde Unterlegescheibe 8 ist ebenso wie der Anker 9 auf den Kern 5
gesteckt und lehnt sich mit einer Seite an diesen an. Auf der anderen Seite lehnt
sie sich an den Spulenkörper 1 und stellt auf diese Weise einen dauerhaften elektrischen
Kontakt zwischen dem Anker 9 und dem Kern 5 sicher. Der Anker 9 ist quer zur Achse
des Spulenkörpers 1 angeordnet und ist wie der Kern 5 ein magnetischer und elektrischer
Leiter, wofür auch die gleichen Werkstoffe verwendet werden. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist der Anker als Metallband hergestellt, das in der Mitte gebogen ist und ein Loch
zum Ansetzen auf den Anker 5 besitzt. Es ist wichtig, die Tatsache hervorzuheben,
daß der Anker 9 in der Mitte gebogen ist und darauf die Unterlegescheibe 8 drückt,
da damit erreicht ist, daß beim Umschalten der Anker nicht nur auf dem Lager rollt,
sondern auch schwach gleitet und demnach sowohl am Kern 5 als auch an der Unterlegescheibe
8 reibt. Damit wird eine Selbstreinigung des elektrischen Kontakts zwischen dem
Anker 9 und dem Kern 5 erreicht. Der Anker 9 mit dem Kern 5 und der Scheibe 8 bildet
eine Montageeinheit, was nützlich für die Serienherstellung ist. Der Anker 9 kann
an den Enden Kontaktnieten für die Verbesserung der Kontakteigenschaften besitzen.
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Der Spulenkörper 1 mit seinem Längsansatz bildet einen Kontaktraum,
in
dessen Winkeln sich Magneteinlagen 12 und 13 befinden, die bei bistabiler Ausführung
des Relais beide Dauermagneten sind. Bei monostabiler Ausführung aber ist die erste
Magneteinlage ein Dauermagnet, die andere indessen ein Weichmagnet. Als Dauermagneten
werden Keramikmagneten verwendet, die in Kombination mit dem Magnetspalt zwischen
der Magneteinlage 12 bzw. 13 und einem Polschuh 10 bzw. 11 eine Abgleichung des
Relais, d.h. eine Bestimmung der Empfindlichkeit mit der Xnderung des Magnetisierungswinkels
der Dauermagneteinlagen ermöglichen. Bei bistabiler Ausführung sind die Magneteinlagen
in gleicher Richtung bzw. nach dem Abgleich in gleicher Richtung parallel magnetisiert.
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Die Polschuhe 10 und 11 sind im Kontaktraum angeordnet und sind durch
den Ansatz 1' des Spulenkörpers 1 von den Magneteinlagen 12 und 13 getrennt. Hergestellt
sind sie aus einem Metallband mit den gleichen Eigenschaften wie der Kern 5 und
der Anker 9 dnd sind auf eine solche Weise gebogen, daß sie die beiden Seitenflächen
der Magneteinlagen 12 bzw. 13 überdecken. Die Polschuhe 10 und 11 sind in einem
Kontaktfuß für den elektrischen Anschluß des Relais verlängert.
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Auf der am Anker 9 abgekehrten Seite liegt der Kern 5 an einem magnetisch
leitenden Plättchen 15 an. Das gesamte Relais ist an diesen Seitenflächen mit einem
magnetisch leitenden Metallmantel 14 umgeben. In der Abschlußphase der Montage des
Relais kann das Relais mit einem Schutzgas gefüllt und mit einer Vergußmasse 3 hermetisch
abgedichtet werden.
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Das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Relais, das in
Fig. 3 und 4 dargestellt ist, besitzt zwei Kontaktsysteme. Das Relais ist ausgehend
von dem Relais nach dem ersten Ausführungsbeispiel derart ausgeführt, daß es kein
Plättchen 15 besitzt und es im wesentlichen aus zwei Relais
zusammengesetzt
ist. In dieser Ausführung ist das Relais symmetrisch. Der Kern 5 ist in der Mitte
elektrisch unterbrochen, der Spalt ist aber klein. Für die Erzielung eines minimalen
magnetischen Widerstandes ist es günstig, wenn die beiden Hälften des Kerns 5 leicht
gebogen und eine über die andere verlängert sind, so daß sie seitlich anliegen,
wodurch sich die Anliegefläche vergrößert und der magnetische Widerstand kleiner
wird. Diese Einzelheit ist in Fig. 5 dargestellt.
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Das erfindungsgemäße Relais kann auf bekannte Art dadurch temperaturkompensiert
werden, daß in das Relais Magneteinlagen, die einen der Erregerwicklung entsprechenden
Temperaturkoeffizienten besitzen, eingesetzt werden.
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Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen das esen der
Erfindung dar, aus der Erfindung folgen jedoch noch andere erfindungsgemäße Ausführungen
des Relais, wie vor allem: - Der Spulenkörper kann auf solche Weise hergestellt
werden, daß er im Querschnitt vergrößert ist und in ihn parallel mehrere Kerne eingelegt
werden können, von denen jeder seinen Anker trägt. Es ist notwendig, noch die entsprechende
Zahl von Polschuhen und Magneteinlagen einzulegen oder aber Magneteinlagen entsprechend
größerer Abmessungen einzusetzen, und es wird ein Relais mit entsprechend großem
Kontaktsatz erhalten.
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- Die Magneteinlagen und die Polschuhe können unmittelbar neben der
Erregerwicklung angeordnet werden.
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- Der Anker kann In Tellerform gefertigt und an dem Kern angeordnet
werden, dessen Lager wie ein Nagelkopf geformt ist.
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Bei jedem Umschalten verdreht sich ein solcher Anker immer um einen
unbestimmbaren Wert und dadurch dient dann die ganze Umfangsflache des tellerförmigen
Ankers zeitweilig als eine Kontaktfläche, was die Lebensdauer des Relais verlängert.
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Diese weiteren Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Relais sind
in Fig. 6, 7, 8 und 9 dargestellt.