DE3135171A1 - Polarisiertes elektromagnetisches relais - Google Patents
Polarisiertes elektromagnetisches relaisInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT _ /C __ Unser Zeichen
Berlin und München VPA
81 P 6 9 ** 1 OE
Polarisiertes elektromagnetisches Relais
Die Erfindung bezieht sich auf ein polarisiertes elektromagnetisches
Relais mit einer abgewinkelten Jochanordnung, bestehend aus zwei im Abstand zueinander parallel angeordneten
Jochen mit einem zwischenliegenden Dauermagneten, wobei ein Schenkel dieser Jochanordnung eine Erregerspule .
trägt und ein außerhalb der Spule gelagerter Anker zumindest mit einem beweglichen Ende zwischen den parallelen
freien Enden der Joche angeordnet ist.
Ein bekanntes Magnetsystem dieser Art, das beispielsweise aus der DE-PS 966 845 bekannt ist, enthält zwei U-förmige
Joche und einen zwischen den freien Jochenden angeordneten Drehanker. Eine solche U-förmige Jochanordnung kann
allerdings nicht nachträglich in einen fertigen und be-• wickelten Spulenkörper eingebracht werden, vielmehr muß
der Spulenkörper nachträglich in zwei Teilen auf die
Jochanordnung aufgebracht oder durch Umspritzen erst hergestellt und dann bewickelt werden.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, eine U-förmige Jochanordnung mit ihrem Mittelteil und dem zwischenliegenden
Dauermagneten unterhalb der Spule anzuordnen, wobei zwischen den freien Enden der Jochschenkel ein durch das Spuleninnere
geführter stabförmiger Anker liegt. Die Kontaktbetätigung erfolgt dabei über einen zwischen Spulenflansch
und freien Jochschenkeln auf den Anker aufgesteckten Schieber, welcher die zu beiden Seiten der Spule angeordneten
Kontaktfeder^ betätigt. Eine solche Anordnung ergibt jedoch·
keine optimale Raumaufteilung, da die Kontaktelemente,
welche in gleicher Höhe mit dem Anker beiderseits der Spule liegen, relativ lange Anschlüsse benötigen.
Pr 1 Fra / 31.8.1981
VPA ι\ Ρ 6 9 4 1 DE
Aufgabe der Erfindimg ist es, ein Relais der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, bei dem ein hochwirksamer polarisierter Magnetkreis mit einfach herzustellenden und zu
montierenden Teilen durch geringe Änderungen für monostabiles oder bistabiles Schaltverhalten ausgelegt werden
kann, wobei diese Magnetkreisanordnung zugleich eine günstige Raumaufteilung zwischen diesem Magnetkreis und einer
über den Anker betätigbaren Kontaktanordnung ermöglicht. Die Ansprechwerte sollen im fertigen Relais durch magnetischen
Abgleich leicht einstellbar sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Relais der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Anker ebenso
wie die Jochanordnung L-förmig ausgebildet ist und mit dieser eine Rechteckanordnung bildet, wobei der lange Ankerschenkel
parallel zu den die Spule tragenden langen Jochschenkeln angeordnet ist und der kurze Ankerschenkel
die Drechachse für den Anker bildend senkrecht zur Spulenachse angeordnet und mit seinem freien Ende im Bereich
der Spulenachse an die Jochanordnung angekoppelt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion weist also der Anker ebenso wie die Jochanordnung einen langen Schenkel in
Richtung der Spulenachse und einen kurzen Schenkel senkrecht zur Spulenachse auf. Die Jochanordnung kann dabei
mit ihrem zwischenliegenden Dauermagneten leicht in den fertig bewickelten Spulenkörper von einer Flanschseite
her eingesteckt werden, während der Anker am anderen Spulenflansch angelagert wird und sich im übrigen mit seinem
langen freien Schenkel außerhalb der Spule im wesentlichen parallel zur Spulenachse bis zwischen die beiden
freien Jochenden erstreckt. Dieser freie Ankerschenkel liegt dabei vorzugsweise, von der Anschlußebene des Relais
gesehen, unterhalb der Spule, so daß die neben dem Anker liegenden Kontaktelemente nur kurze Durchführungen
zu den Anschlußstiften benötigen. Das hat den Vorteil eines
geringen Raumbedarfs und geringer Kontaktkreiswiderstände.
VPA -ei P 6SH ι 0£
In einer zweckmäßigen-Ausführungsform der Erfindung sind
die "beiden Joche ebenso wie der Anker L-förmig ausgebildet
und mit ihrem jeweils langen Schenkel durch das Spuleninnere geführt, so daß sie beiderseits jeweils ein Ankerende
zwischen ihren freien Enden einschließen. Der Dauermagnet liegt dabei zweckmäßigerweise innerhalb der
Spule und zwischen den beiden Jochschenkeln und erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Spulenlänge. Dadurch
wird die freie Fläche zwischen den beiden Jochen optimal ausgenutzt. Die beiden Joche und der Anker können
dabei jeweils gleiche Abmessungen besitzen, so daß für Joche und Anker nur lauter gleiche Teile gefertigt werden
müssen.
Um ein bistabiles Schaltverhalten des Relais zu erreichen, wird der kurze Ankerschenkel zweckmäßigerweise mittig zwischen
den Enden der langen Jochschenkel gelagert. Um dabei die Empfindlichkeit zu steigern, können die beiden langen
Jochschenkel im Bereich der Koppelflächen zum Anker näher zum Anker hingebogen werden. Dadurch wird der magnetische
Widerstand des Erregerkreises verringert. Der gleichzeitig vergrößerte Nebenschluß für den Dauermagneten kann dabei
durch den relativ großen Dauermagneten, der die gesamte Spulenlänge einnehmen kann, ohne weiteres ausgeglichen
werden.
Um eine monostabile Relaisausführung zu erhalten, wird der kurze Ankerschenkel zweckmäßigerweise einseitig am
Ende des einen langen Jochschenkels gelagert. Dabei ist es möglich, zur genaueren Festlegung der"Monostabil!tat
und der dabei erreichbaren Ansprechempfindlichkeit die kurzen Jochschenkel gegenüber dem langen Ankerschenkel
mit unterschiedlich großen Polflächen auszuführen. Um bei der monostabilen Ausführung eine hohe Ansprechempfindlichkeit
zu gewährleisten, kann beispielsweise der die Ruhelage des Ankers bestimmende Jochschenkel eine
ί -ί J ι / I
Γ 3 " VPA 81 P 6 9 H 1 DE
kleinere Polfläche besitzen, während der gegenüberliegende
Jochschenkel durch eine größere Polfläche in der Arbeitslage des Ankers eine hohe Anzugskraft bewirkt.
Weiterhin kann der Anker in seinem langen Schenkel, der unterhalb der Spule verläuft, einen abgewinkelten Querschnitt
aufweisen, um so eine geringe Bauhöhe des Relais zu ermöglichen und gleichzeitig genügend Magnetfluß führen
zu können. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn einer der Jochschenkel zur Bildung einer kleineren Polfläche
verkürzt ist, so daß der abgebogene Teil des Ankers unter diesem verkürzten Jochschenkel zu liegen kommt.
In einer vereinfachten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Relais kann auch vorgesehen sein, daß lediglich eines der Joche zwei zueinander senkrechte Schenkel besitzt
und mit seinem langen Schenkel durch das Spuleninnere verläuft. In diesem Fall besitzt das zweite Joch
lediglich einen außerhalb der Spule angeordneten Schenkel, der parallel zum kurzen Schenkel des ersten Joches
verläuft und gegenüber dem Anker eine zweite Polfläche bildet. Der Dauermagnet ist in diesem Fall ebenfalls
außerhalb der Spule zwischen den beiden Jochen angeordnet. Um dabei die Polflächen zwischen den beiden Jochen
außerhalb der Spule zu vergrößern, kann beispielsweise der kurze Jochschenkel entlang des Spulenflansches verlängert
sein, so daß das erste Joch eine T-förmige Gestalt annimmt. Man erhält auf diese Weise eine monostabile,
wenn auch gegenüber dem vorher beschriebenen Beispiel weniger empfindliche Relaisausführung.
Zweckmäßigerweise ist der Anker mit seinem kurzen Schenkel über eine Lagerfeder am Spulenkörper gelagert. Diese Lagerfeder
kann U-förmig ausgebildet sein, wobei sie mit ihrem Mittelteil mit dem Anker verbunden und mit ihren
Seitenschenkeln in Ausnehmungen des Spulenkörpers befestigt
VPA 81 P 6 9 41 DE
ist. Diese Seitenschenkel können mittels federnder Lappen in den Ausnehmungen des Spulenkörpers einrastbar befestigt
sein. Die Lagerfeder kann aber auch im wesentlichen plan
ausgebildet sein, wobei wiederum der Mittelabschnitt den Anker trägt und die Lagerfeder an beiden Seiten Ausnehmungen
aufweist, mittels derer sie an die deformierbaren Zapfen des Spulenkörpers befestigt werden kann. Die Ausnehmungen
in der Lagerfeder sind dabei zweckmäßigerweise als Langlöcher ausgebildet, um bei der Montage einen Toleranzausgleich
zu erzielen. Insbesondere kann dadurch der Anker bei der monostabilen Ausführungsform gleichmäßig einseitig
an das eine Joch angekoppelt werden. Im übrigen ist es mit der Lagerfeder nach beiden Ausführungsformen
auf einfache Weise möglich, lediglich durch unterschiedliehe, entweder mittige oder aus der Mitte versetzte Anschweißung
des Ankers an den Mittelteil der Feder eine monostabile oder eine bistabile Schaltcharakteristik des
Relais zu erhalten.
Der Spulenkörper wird zweckmäßigerweise durch einen unterhalb der Spule angeordneten Grundkörper aus Isolierstoff
getragen, wobei die beiden Teile über ineinandergreifende Durchbrüche und verformbare Zapfen verbunden sind. In dem
Grundkörper sind zweckmäßigerweise Kontaktanschlüsse steckbar oder durch Einbettung verankert. Dabei ist in einer
vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, daß die Anschlußelemente aus einer Platine freigestanzt und in einer Ebene
gemeinsam eingebettet sind, wobei jeweils freiliegende Abschnitte dieser Anschlußelemente als Anschlußfahnen zur
Unterseite des Grundkörpers bzw. als Kontaktträger zur Oberseite des Grundkörpers abgebogen sind. Um genaue Abstände
zwischen den den Ankerhub begrenzenden kurzen.Jochschenkeln einerseits und den Kontaktträgern andererseits ·
zu erhalten, ist zweckmäßigerweise weiterhin vorgesehen, daß zumindest einer der kurzen Jochschenkel in eine Ausnehmung
des Grundkörpers eingreift und an einer gegenüber
-H-
VPA 81 ρ β 9 M DE
den Kontaktträgern mit genauem Abstand vorgesehenen Anlagewand anliegt.
Der Grundkörper kann im Bereich der Kontaktelemente eine oder mehrere eingeformte Taschen zur Aufnahme von Getterstoff
besitzen. In einer anderen Ausführungsform können auch Rippen zur Halterung eines festen Getterkörpers angeformt
sein. Ein zur Kontaktbetätigung dienender Schieber ist zweckmäßigerweise am langen Ankerschenkel durch
Umspritzen mit Isolierstoff angeformt. Um eine zwangsweise Kontaktöffnung durch den Schieber zu gewährleisten,
kann dieser mit über die Kontaktfedern greifenden Nasen versehen sein.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in Explosionsdarstellung die wesentlichen Teile
eines erfindungsgemäß gestalteten Relais, Fig. 2 eine schematische Darstellung des Magnetkreises
bei der monostabilen Ausführung,
Fig. 3 eine stirnseitige Ansicht eines monostabilen Magnetkreises mit abgewandeltem Anker,
Fig. 4 und 5 zwei schematische Darstellungen eines bistabilen
Magnetkreises,
Fig. 6 und 7 zwei Ankerausführungen mit .verschiedenen Lagerfedern
in perspektivischer Darstellung, Fig. 8 und 9 eine abgewandelte Ausführungsform der Lagerfeder
in zwei Ansichten,
Fig.10 bis 12 eine erfindungsgemäße Relaiskonstruktion in
drei Schnittansichten,
Fig.13 ein abgewandeltes Detail aus Fig. 12,
Fig.14 eine schematische Darstellung der Zuordnung von Jochen und Kontakten,
Fig.15 und 16 einen Grundkörper mit eingesteckten Kontaktelementen
in zwei Ansichten,
Fig.17 und 18 eine schematische Darstellung eines abgewandelten
Magnetsystems.
VPA 81 P 69M OE
Bei dem Relais nach Fig. 1 sind die wesentlichen Einzelteile in Explosionsdarstellung schematisch gezeigt. Ein
Spulenkörper 1 mit einer Wicklung 2 besitzt eine axial durchgehende Öffnung 3 zur Aufnahme einer Jochanordnung,
welche von zwei L-förmig abgewinkelten Jochen 4 und 5 sowie einem zwischenliegenden Dauermagneten 6 gebildet wird.
Der Dauermagnet 6 ist in der Richtung zwischen den beiden Jochen 4 und 5 polarisiert, bildet also mit diesen beiden
Jochen jeweils eine Polfläche. Die langen Jochschenkel 4a und 5a werden zusammen mit dem zwischenliegenden Dauermagneten
6 in die Öffnung 3 des Spulenkörpers eingeschoben, so daß ihre freien Enden im Spulenflansch 1a liegen und
dort den kurzen Schenkel 7 a des Ankers 7 zwischen sich aufnehmen können.
Der Anker 7 ist in gleicher Weise L-förmig ausgebildet wie die beiden Joche 4 und 5, und er wird bei der Montage
mit seinen Enden so zwischen den Jochenden angeordnet, daß Joche und Anker zusammen etwa ein Rechteck bilden.
Damit liegt der kurze Ankerschenkel 7b zwischen den freien Enden der langen Jochschenkel 4a und 5a und bildet
mit diesen jeweils magnetische Koppelflächen, während der lange Ankerschenkel 7a zwischen den freien Enden
der kurzen Jochschenkel 4b und 5b angeordnet ist und gegenüber diesen jeweils Arbeitsluftspalte bildet.
Die Länge des Dauermagneten 6 in Polarisierungsrichtung zwischen den beiden Jochen 4 und 5 ist so gewählt, daß
er beidseitig an den Jochen anliegt und abzüglich der Ankerdicke den Ankerhub zwischen den Jochschenkeln 4b
und 5b festlegt. Da der Anker somit eine geringere Dicke gegenüber dem Abstand zwischen den beiden Jochen 4 und
besitzt, wird auch der Dauermagnet 6 nicht kurzgeschlossen. Vielmehr bleiben zwischen dem Anker und den Jochschenkein
4a und 5b jeweils Luftspalte bestehen, die durch konstruktive Maßnahmen mehr oder weniger groß ge-
ο ι J b i 7 I -V- VPA 81 P 6 9 h 1 QE
staltet werden können. Durch mittige Anordnung des Ankers wird eine "bistabile, durch einseitige Ankopplung an einen
Jochschenkel eine monostabile Schaltcharakteristik erzielt,
Der Anker 7 wird über eine U-förmige Lagerfeder 8 am Spulenflansch
1a gelagert, wobei der Mittelteil der Lagerfeder mit dem Anker verbunden ist und die beiden Seitenteile
jeweils am Spulenflansch 1a befestigt werden. Der Anker erhält dadurch eine Drehachse, die in Richtung des kurzen
AnkerschenkeIs 7b senkrecht zur Spulenachse verläuft und
eine Bewegung des Ankerschenkels 7a zwischen den Jochschenkeln 4b und 5b ermöglicht.
Ein Kontaktschieber 9, der beispielsweise auf den Ankerschenkel 7a aufgesteckt oder durch Umspritzen angeformt
werden kann, dient zur Betätigung zweier Kontaktfedern 10 und 11, welche mit den feststehenden Kontaktelementen
12 und 13 bzw. 14 und 15 jeweils einen Umschaltekontakt bilden. Die Kontaktelemente 12, 13, 14 und 15, wie auch
die Federträger 10a und 11a sind in einen Grundkörper 16
eingebettet oder eingesteckt. Dieser Grundkörper 16 trägt den Spulenkörper mit den Jochschenkeln und dem Anker. Um
dabei genaue Abstände zwischen den Endlagen des Ankers und den Kontaktelementen zu gewinnen, sind im Grundkörper
16 Ausnehmungen 16a und 16b vorgesehen, in welche die freien Enden der kurzen Jochschenkel 4b und 5b eingesteckt
werden. Der Spulenflansch 1a sitzt ebenfalls auf dem Grundkörper 16 auf und kann durch geeignete Maßnahmen
mit ihm verbunden sein. Er besitzt in üblicher Weise eingesteckte oder eingespritzte Spulenanschlußstifte
17> welche bei der Montage durch entsprechende Löcher des Grundkörpers gesteckt werden. Eine Kappe 18
wird über den Spulenkörper 1 und den Grundkörper 16 gestülpt, wobei die Fuge zwischen Grundkörper und Kappe
sowie die Durchführungen der Anschlußstifte mit Gießharz
abgedichtet werden können.
-*""- "" VPA 81 P 6 9* IDE
Die Fig. 2 Ms 5 zeigen schema tisch verschiedene Ausführungsmöglichkeiten
des Magnetkreises für das erfindungsgemäße Relais. Dabei zeigt die Fig. 2 die monostabile
Ausführung, wobei der zwischen den Jochen 4 und 5 angeordnete Anker 7 einseitig an der Lagerstelle 19 neben dem
Jochschenkel 5a gelagert ist. Durch die zwischen den beiden Jochen gerichtete Polarisierung des Dauermagneten 6
ergibt sich als Ruhestellung eine diagonale Lage des Ankers gemäß Fig. 2, wobei also das freie Ende des Ankerschenkeis
7a am kurzen Jochschenkel 5b anliegt. Durch Erregung der Spule 2 wird der Anker umgeschaltet und liegt
dann mit beiden Enden am Joch 5 an.
Um die Empfindlichkeit bei der monostabilen Ausführung zu?
steigern, können die kurzen Jochschenkel 4b und 5b gemäß
Fig. 3 auch unterschiedlich lang sein. Bei dieser Ausführungsform ist die Polfläche 4c, an der der Anker 7c in
Ruhestellung anliegt, kleiner als die Polfläche 5c für die Arbeitsseite des Ankers. Um dabei insgesamt an Bauhöhe
zu sparen und trotzdem einen genügend großen Querschnitt des Ankers zu erhalten, ist der Anker 7c abgewinkelt
ausgebildet, wobei der abgewinkelte Teil 7d unter dem verkürzten Jochschenkel 4b liegt.
Das Magnetsystem der bistabilen Ausführung ist schematisch in Fig. 4 gezeigt. Hier ist der Anker 7 über die Lagerung
20 mittig zwischen den Jochschenkeln 4a und 5a gelagert
und nimmt mit dem freien Ende des langen Schenkels 7a wahlweise eine der beiden stabilen Schaltstellungen am
Jochschenkel 4b oder am Jochschenkel 5b ein.
Eine Abwandlung des bistabilen Systems zeigt Fig. 5. Hierbei sind die Jochschenkel 4a und 5a jeweils mit ihren Enden
4d und 5d zur Ankerlagerung 20 hin gebogen, wodurch die magnetische Ankopplung an den Anker und damit der magnetische
Widerstand im Kreis beiderseits verringert wird.
5171
-vor- VPA 8i P 6 941 QE
Dennoch verbleibt auch in diesen Fällen jeweils ein Luftspalt zwischen dem Anker und den jeweiligen Jochschenkeln,
so daß genügend Dauermagnetfluß zur Erzielung der gewünschten Kontaktkraft an den Jochschenkeln 4b und 5b zur Verfügung
steht. Bei Bedarf könnten auch die Jochschenkel 4b und 5b abgebogen ausgebildet werden, um größere oder kleinere
Arbeitsluftspalte zu erzielen.
Die Fig. 6 zeigt eine mögliche Ausführungsform für einen erfindungsgemäßen L-förmigen Anker 21, der mit seinem langen
Schenkel 21a zwischen den Jochschenkeln beweglich ist und mit seinem kurzen Schenkel 21b an einer Lagerfeder
befestigt ist. Diese Lagerfeder ist U-förmig ausgebildet und mit ihrem Mittelschenkel 22a beispielsweise über
Schweißverbindungen 23 mit dem Ankerschenkel 21b verbunden. Die Seitenschenkel 22b und 22c können in Ausnehmungen
des Spulenkörpers 1 (Fig. 1) eingesteckt und über herausgebogene Lappen 24 verrastet werden. Der Anker 21 wird
bei der bistabilen Ausführungsform in der Mitte des Mittelabschnitts
22a, bei der monostabilen Ausführungsform asymmetrisch außerhalb der Mitte befestigt. Um die Federung
zu verbessern, sind in der Lagerfeder 22 außerdem Sicken 25 eingeprägt.
Eine abgewandelte Ausführungsform der Lagerfeder zeigt
Fig. 7, wobei der Anker 21 wie vorher gestaltet ist. Die Lagerfeder 26 ist nunmehr, abgesehen von den Sicken 25,
im wesentlichen plan ausgeführt. Auch in diesem Fall ist der Ankerschenkel 21b mit dem Mittelabschnitt 26a verbunden,
während die Seitenteile 26b und 26c mit dem Spulenkörper verbunden werden. Zu diesem Zweck besitzen sie
Langlöcher 27, welche auf (nicht dargestellte) Zapfen des Spulenflansches 1a aufgesteckt und beispielsweise
durch thermische Verformung dieser Zapfen befestigt werden. Durch die Langlöcher ist ein Toleranzausgleich des
Ankers gegenüber den Koppelflächen der Jochschenkel möglich.
- VPA 81 P 6 st iQE
Eine weitere Abwandlung der Lagerfeder ist in den Fig. und 9 in zwei Ansichten dargestellt. Diese Lagerfeder
ist wiederum U-förmig gestaltet, wobei die Seitenschenkel 28b und 28c jeweils mit Rastlappen 24 versehen sind. Zur
Befestigung des Ankers besitzt diese Feder jedoch im Mittelteil
28a nach innen gebogene Federstege 28d und 28e, welche das freie Ende des Ankerschenkels 21b zwischen
sich aufnehmen und durch Schweißen an diesem befestigt sind. ■ -
Eine detaillierte Konstruktion des erfindungsgemäßen Relais ist in den Fig. 10 bis 12 in verschiedenen Schnittansichten
dargestellt. In einem Spulenkörper 31 mit der Wicklung 32 sind in einem axialen Durchbruch 33 zwei L-förmige
Joche 34 und 35 jeweils mit ihren langen Schenkeln 34a und 35a eingesteckt, zusammen mit einem zwischenliegenden
Dauermagneten 36. Dieser Dauermagnet ist in der Richtung zwischen den beiden Jochschenkeln 34a
und 35a polarisiert und erstreckt sich über die gesamte Länge des Spuleninnenraums. Die außerhalb des Spulenkörpers
abgewinkelten Jochschenkel 34b und 35b erstrecken sich im wesentlichen senkrecht zur Spulenachse entlang
des Spulenflansches 31 "b und bilden zwei Polflächen 34c '
und 35c für einen Anker 37.
Der Anker 37 ist ebenfalls L-förmig ausgebildet, wobei
sein langer Schenkel 37a unterhalb der Spule und mit seinem freien Ende zwischen den Jochschenkeln 34b und 35b
liegt und in dem dadurch gebildeten Luftspalt Schaltbewegungen ausführt. Der kurze Ankerschenkel 37b liegt mit
seinem oberen Ende zwischen den freien Enden der Jochschenkel 34a und 35a. Im vorliegenden Beispiel nach Fig.
12 ist der Ankerschenkel 37b einseitig an den Jochschenkel 35a angekoppelt; das bedeutet, daß es sich hierbei
um eine monostabile Ausführungsform handelt. Das freie Ankerende würde im Ruhezustand am Jochschenkel 34b an-
VPA 8ί P 6 9 ^ 1 DE
liegen. In Fig. 12 ist dagegen der Zustand nach Erregung des Systems dargestellt; der Anker liegt deshalb in Arbeitslage
am Jochschenkel 35b an.
Wie in der Schnittdarstellung von Fig. 11 zu sehen ist, besitzt der Ankerschenkel 37a einen abgewinkelten Querschnitt
mit einem abgewinkelten Teil 37<i, um einen genügend
großen Flußführungsquerschnitt bei gleichzeitig verringerter Bauhöhe des Relais zu erhalten. Der Anker
ist mit seinem kurzen Schenkel 37b über eine Ankerfeder ■ 28 befestigt, die im einzelnen bereits anhand der Fig.
und 9 beschrieben wurde. Der Anker ist dabei zwischen den Federstegen 28d und 28e durch Schweißpunkte befestigt.
Die Ankerfeder 28 selbst ist in Schlitzen 38 des Spulenkörperflansches
31a eingesteckt und mittels der Rastlappen 24 befestigt.
Über einen angespritzten Schieber 39 betätigt der Anker die beiden Mittelkontaktfedern 40 und 41, welche mit ihren
kontakttragenden freien Enden zwischen jeweils zwei Gegenkontaktelementen 42 und 43 bzw. 44 und 45 umschaltbar
sind. Die Gegenkontaktelemente 42,43, 44 und 45 sind ebenso wie die Kontaktträger 40a und 41a für die Kontaktfedern
40 und 41 in einem Grundkörper 46 verankert und bilden nach unten aus dem Grundkörper 46 herausragende
Lötfahnen 40b, 41b, 42b, 43b, 44b und 45b. Die Kontaktelemente sind mit ihren Anschlußfahnen gemeinsam aus
einer Platine gestanzt und in einer Ebene mit ihren jeweiligen Mittelabschnitten 40c, 41c, 42c, 43c, 44c und
45c in den Grundkörper 46 eingebettet. Von diesen eingebetteten Mittelabschnitten sind die Anschlußfahnen bzw.
Lötfahnen 40b bis 45b nach unten und die Kontaktfederträger 40a und 41a bzw. die Kontaktträger 42 bis 45
nach oben abgebogen. Dabei können die Kontaktstücke, beispielsweise 42a und 43a, vor oder nach dem Einbetten
auf den Kontaktträgern befestigt werden.
VPA 81P 6 9MQE
Der Spulenkörper 31 ist mit den Jochen 34 und 35 und dem Anker 37 auf dem Grundkörper 46 "befestigt. Zu diesem
Zweck sind im Grundkörper Ausnehmungen 46a und 46b vorgesehen, in welche die Enden der Jochschenkel 34b und
35b eingesteckt werden, wobei sie über die Anlagewände 46c und 46d den Ankerhub in einem genauen Abstand zu den
Kontaktelementen begrenzen. Weiterhin besitzt der Grundkörper
46 Durchbrüche 47 und 47a zur Aufnahme von Befestigungszapfen 48 und 48a, welche am Spulenkörper 31 angeformt
sind. Diese Zapfen 48 bzw. 48a können nach der Montage thermisch deformiert werden, um eine feste Verbindung
zwischen Grundkörper 46 und Spulenkörper 31 herzustellen.
Weiterhin sind im Grundkörper 46 Durchbrüche 49 zur Aufnahme der im Spulenkörper verankerten Spulenanschlußstifte
50 vorgesehen.
Am Grundkörper ist weiterhin eine Gettertasche 51 zur Aufnahme eines Flüssiggetters 52 angeformt. Dieser Getterstoff
wird in flüssiger Form eingebracht und erstarrt zu einer getteraktiven Masse. Anstelle dieser Gettertasche
51 könnten aber auch Haltestege für einen tablettenförmigen Getter vorgesehen sein. Nach der Montage des Magnetsystems
mit dem Spulenkörper auf dem Grundkörper 46 wird eine Gehäusekappe 53, die beispielsweise aus Kunststoff
besteht, auf den Grundkörper 46 aufgesetzt. Durch Einbringen von Vergußmasse 54 wird die Gehäusefuge 55 zwischen
Grundkörper 46 und Kappe 52 ebenso wie die Durchbrüche abgedichtet.
Aus Fig. 11 ersieht man die günstige Raumaufteilung des erfindungsgemäßen Relais. Die Spule, die aufgrund der
eingesteckten Jochschenkel 34a und 35a mit dem zwischenliegenden Dauermagneten 36 einen im wesentlichen rechteckigen
Querschnitt besitzt, füllt den oberen Raum des Relais aus. Sie stößt damit an drei Seiten an die Kappe
53, so daß über die große Außenoberfläche die Wicklungs-
VPA 81 P 6 94H de
wärme gut abgegeben wird. Unterhalb der Spule ist der Ankerschenkel 37a zwischen den Kontaktelementen angeordnet,
wodurch auch der Raum unterhalb der Spule gut ausgenutzt wird. Der Kontaktsatz benötigt mit seinen kurzen
Durchführungen am Grundkörper 46 nur wenig Raum und bietet somit auch die Voraussetzung für geringe Kontaktkreiswiderstände
.
Wie erwähnt, betätigt der Anker über den angespritzten Schieber 39 die Kontaktfedern 40 und 41. Zu diesem Zweck
sind beiderseits des Schiebers Nasen 39a angeformt. Eine andere Ausführungsmöglichkeit dieses Schiebers ist in
Fig. 13 dargestellt, welche eine Abwandlung des Detailausschnitts A aus Fig. 12 darstellt. In diesem Fall besitzt
der Schieber 39 beiderseits jeweils Einschnitte 39b, in welchen die Kontaktfedern 40 und 41 gelagert
sind. Dadurch werden die Kontaktfedern sowohl beim Schließen als auch beim Öffnen zwangsweise geführt, so
daß auch verschweißte Kontakte bei Betätigung aufgerissen werden.
Die maßgenaue Zuordnung von Ankerhub und Kontaktelementen zeigt die schematische Darstellung von Fig. 14. Der Jochschenkel
35b ist mit seinem verlängerten Ende 35c in die Ausnehmung 46ΐ» eingesteckt, wo er einseitig an der Kante
46d anliegt. Diese Anlagekante 46d ist bei der Herstellung
des Grundkörpers 46 mit genauem Abstand a gegenüber dem Kontaktelement 44 und mit genauem Abstand b gegenüber
dem Kontaktelement 43 hergestellt. Damit besitzen diese Kontaktelemente auch einen genauen Abstand zur Innenkante
des Jochschenkels 35b, der gleichzeitig den Anschlag des Ankers 37 in der (nicht dargestellten) Ruhelage bildet.
Da der Jochschenkel 34b über den Dauermagneten 36 einen genauen Abstand £ gegenüber dem Jochschenkel 35b besitzt,
besitzt der Anker 47 auch in der Arbeitslage gemäß Fig. 14 einen genau festgelegten Abstand zu den Kontaktelemen-
_ 30-
- yf- VPA 81 P 6 9Hl Df
ten 43 und 44. Wahlweise können auch beide Jochschenkel 34b und 35b jeweils maßgenau im Grundkörper eingesteckt
sein, wie in Fig. 12 dargestellt.
Fig. 15 zeigt in einer weiteren Abwandlung einen Grundkörper
56, in welchem die Kontaktelemente durch Einstekken befestigt sind. Zu diesem Zweck besitzt der Grundkörper
56 jeweils von der Seite her offene Einschnitte 57, in welche die Federträger 58 und 59 sowie die Gegenkontaktelemente
60, 61, 62 und 63 in Richtung der Pfeile 66 eingesteckt werden. Durch angeformte Rippen 64 wird ein
Festsitz erreicht. Die Kontaktelemente sind ähnlich ausgebildet wie die vorher beschriebenen eingebetteten Kontaktelemente.
Sie besitzen jeweils einen steckbaren Mi ttelteil 58a, 59a, 60a, 61a, 62a und 63a sowie nach oben
abgebogene Federträger 58b und 59b bzw. Kontaktelemente 60b bis 63b.
Nach unten sind wiederum Anschlußfahnen 58c bis 63c abgebogen.
Zur besseren seitlichen Fixierung besitzen die Befestigungsteile 58a bis 63a jeweils Ausschnitte 58d bis
63d, welche an Rippen 65 des Grundkörpers durch Preßsitz gehalten sind. Ansonsten kann der Grundkörper 56 in. gleicher
Weise wie der Grundkörper 46 mit dem Spulenkörper verbunden v/erden.
In den Fig. 17 und 18 ist schematisch noch eine Abwandlung
des Magnetkreises dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine· vereinfachte Aus'führungsform, die weniger empfindlich
ist als das oben beschriebene Relais. Hierbei ist die Jochanordnung zwar ebenfalls abgewinkelt ausgebildet, wodurch
mit dem L-förmigen Anker ein Rechteck gebildet wird. Allerdings sind nicht beide Joche über die gesamte Länge parallel
geführt. Lediglich das Joch 74 besitzt einen langen, durch die Spule 72 geführten Schenkel 74a, an dessen Ende
der Anker 77 mit seinem kurzen Schenkel 77b angekoppelt
VPA 81 P 6 9 41 QE
ist. Der kurze Schenkel 74b des Joches 74 liegt quer vor der Spule, so daß das Joch 74 eine T-Form besitzt. Das
Joch 75 besitzt lediglich einen Schenkel, der parallel zum kurzen Jochschenkel 74b angeordnet ist und mit diesem
einen zwischenliegenden Dauermagneten 76 einschließt. Zwischen ihren freien Enden bilden sie einen Arbeitsluftspalt,
in welchem der lange Ankerschenkel 77a Schaltbewegungen ausführt. Da nur der eine Jochschenkel 74a durch
die Spule geführt ist, ist das System verhältnismäßig unempfindlich, und es kann nur monostabil betrieben werden.
Im Ruhezustand liegt dabei der Ankerschenkel 77a am Joch 75 an. .
29 Patentansprüche
18 Figuren
18 Figuren
Claims (29)
- - rf- VPA 81 P.6 9 4 1 OEPatentansprücheM J Polarisiertes elektromagnetisches Relais mit einer abgewinkelten Jochanordnung, bestehend aus zwei im Abstand zueinander parallel angeordneten Jochen mit einem zwischenliegenden Dauermagneten, wobei ein Schenkel dieser Jochanordnung eine Erregerspule trägt und ein außerhalb der Spule gelagerter Anker zumindest mit einem beweglichen Ende zwischen den parallelen freien Enden der Joche angeordnet ist, dadur.ch gekennzeichnet, daß der Anker (7) ebenso wie die Jochanordnung (4, 5) L-förmig ausgebildet ist und mit dieser eine Rechteckanordnung bildet, wobei der lange Ankerschenkel (7a) parallel zu den die Spule tragenden langen Jochschenkeln angeordnet ist und der kurze Ankerschenkel (7b) die Drehachse für den Anker (7) bildend senkrecht zur Spulenachse angeordnet und mit seinem freien Ende im Bereich der Spulenachse an die Jochanordnung angekoppelt ist.
- 2. Relais nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Joche (4, 5) ebenso wie der Anker (7) L-förmig ausgebildet sind und jeweils ein Ankerende zwischen ihren freien Enden einschließen.
- 3. Relais nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet , daß der Dauermagnet (6) innerhalb der Spule (2) zwischen den beiden Jochen (4, 5) liegt und sich im wesentlichen über die gesamte Spulenlänge erstreckt.
- 4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Joche (4, 5) und der Anker (7) jeweils gleiche Abmessungen besitzen.
- 5. Relais nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der kurze Ankerschen-, : :: : ■ 3 ΐ 3d171VPA 81 P 6 9 ^ 1 DEkel (7b) mittig zwischen den beiden Jochenden (4a, 5a) gelagert ist.
- 6. Relais nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Jochschenkel im Bereich ihrer Koppelflächen (4d, 5d) mit dem Anker (7) zu diesem hingebogen sind.
- 7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kurze Ankerschenkel (7b) einseitig an einen Jochschenkel (5a) angelagert ist.
- 8. Relais nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Jochschenkel (4b, 5b) gegenüber dem Anker (7) unterschiedlich große Polflächen (4c, 5c) besitzen.
- 9. Relais nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, daß der die Ruhelage des Ankers (7) bestimmende Jochschenkel (4b) eine kleinere Polfläche gegenüber dem die Arbeitslage bestimmenden Jochschenkel (5b) besitzt.
- 10. Relais nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß der lange Ankerschenkel (7a) unterhalb eines, insbesondere des in der Länge verringerten kurzen Jochschenkels (4b) seitlich abgebogen ist.
- 11. Relais nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß lediglich ein Jochschenkel (74a) den Spulenkern bildet, wobei das zweite Joch (75) mit dem Dauermagneten (76) lediglich zu dem außerhalb der Spule (72) angeordneten Jochschenkel (74b) des ersten Joches(74) parallel angeordnet ist.ι ο O i J IVPA 81 P 6 9 41
- 12. Relais nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet , daß das erste Joch (74) T-förmig ausgebildet ist, wobei der Querschenkel (74b) stirnseitig vor der Spule (72) senkrecht zur Spulenachse angeordnet ist.
- 13. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der lange Ankerschenkel (7a) von der Anschlußebene aus gesehen unterhalb der Spule (2) angeordnet ist.
- 14. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (7) mit seinem kurzen Schenkel (7b) über eine Lagerfeder (8, 22, 26, 28) am Spulenkörper (31) gelagert ist.
- 15. Relais nach Anspruch 14,dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfedern (22, 28) U-förmig ausgebildet, mit ihrem Mittelteil (22a, 28a) mit dem Anker (21, 37) verbunden und mit ihren Seitenschenkeln (22b, 22c; 28b, 28c) in Ausnehmungen (38) des Spulenkörpers (31) befestigt ist.
- 16. Relais nach Anspruch 15, da du r c h gekennzeichnet , daß die Seitenschenkel (28c, 28d) der Lagerfeder mittels federnder Lappen (24) in den Ausnehmungen (38) des Spulenkörpers (31) einrastbar befestigt sind.
- 17. Relais nach Anspruch 14,dadurch gekennzeichnet , daß die Lagerfeder (26) im wesentlichen plan ausgebildet ist, mit ihrem Mittelabschnitt (26a) den Anker (21) trägt und an beiden Seiten Ausnehmungen (27) aufweist, mittels derer sie an deformierbaren Zapfen des Spulenkörpers befestigbar ist.VPA 81 P 6 9 4 J OE
- 18. Relais nach Anspruch 17,dadurch gekennzeichnet , daß die Ausnehmungen der Lagerfeder (26) Langlöcher (27) sind.
- 19. Relais nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (21) je nach bistabiler oder monostabiler Schaltcharakteristik symmetrisch oder unsymmetrisch an der Lagerfeder (22, 26) befestigt ist.
- 20. Relais nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lagerfeder Sicken (25) eingeprägt sind.
- 21. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterhalb der Spule (2, 32) angeordneter Grundkörper (16, 46) aus Isolierstoff den Spulenkörper (1, 31) trägt, wobei die beiden Teile über ineinandergreifende Durchbrüche (47) und verformbare Zapfen (48) verbunden sind.
- 22. Relais nach Anspruch 21,dadurch gekennzeichnet , daß in dem Grundkörper (16, 46) Kontaktanschlußelemente (40a, 41a, 42, 43, 44, 45) eingebettet sind.
- 23. Relais nach Anspruch 21,dadurch gekennzeichnet , daß im Grundkörper Kontaktanschlußelemente (58, 59, 60, 61, 62, 63) steckbar verankert sind.
- 24. Relais nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet , daß die Anschlußelemente (40a, 41 a, 42, 43, 44, 45) in einer Ebene im Grundkörper (46) verankert sind, wobei jeweils frei--ar- VPA si P 6 9 h Iliegende Abschnitte nach unten als Anschlußfahnen (4Ob, 41b, 42b, 43b, 44b, 45b) bzw. nach oben als Kontaktträger bzw. Federträger (40a, 41 a, 42, 43, 44, 45) abgebogen sind.
- 25. Relais nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein kurzer Jochschenkel (35b) mit einem verlängerten Ende in eine Ausnehmung des Grundkörpers (46) eingreift und an einer gegenüber den Kontaktträgern in genauem Abstand geformten Anlagewand anliegt.
- 26. Relais nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (46) im Bereich der Kontaktelemente eine oder mehrere Taschen (51) zur Aufnahme eines flüssig einfüllbaren Getterstoffes (52) besitzt.
- 27. Relais nach einem der Ansprüche 21 bis 25, d a durch gekennzeichnet, daß am Grundkörper Rippen zur Halterung eines tablettenförmigen Getierkörpers vorgesehen sind.
- 28. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 27, d a durch gekennzeichnet, daß am langen Ankerschenkel (37a) ein Kontaktschieber (39) durch Umspritzen mit Isolierstoff angeformt ist.
- 29. Relais nach Anspruch 28,dadurch g e kennzeichnet, daß der Kontaktschieber(39) jeweils Einschnitte (39b) zur zwangsweisen Führung der Kontaktfedern (40, 41) besitzt.
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