DE3144000C2

DE3144000C2 - Polarisiertes elektromagnetisches Relais

Info

Publication number: DE3144000C2
Application number: DE19813144000
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. 8000 München Kupec
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-11-05
Filing date: 1981-11-05
Publication date: 1985-11-07
Also published as: DE3144000A1

Abstract

Das Impulsrelais besitzt eine Wicklung (3), deren Volumen gegenüber dem bei Dauererregung der Spule aufgrund der höchstzulässigen Erwärmung notwendigen Wickelvolumen verkleinert ist. Durch ein vorgegebenes Impuls-Pausen-Verhältnis (a/b) wird sichergestellt, daß bei der impulsweisen Erwärmung die zulässige Temperatur der Spule nicht überschritten wird. Der kleine Wickelraum des Relais ermöglicht in einer bevorzugten Ausführungsform die vorteilhafte Anordnung der Spule innerhalb eines rahmenförmigen Ankers (6), wobei zwischen Spulenwicklung (3) und Anker (6) in Radialrichtung polarisierte Dauermagnete angeordnet sind.

Description

Uie Erfindung betrifft ein polarisiertes elektromagnetisches Relais mit einem innerhalb einer Spule angeordneten Kern sowie einem die Spule zumindest teilweise umschließenden Rückschlußelement, wobei der Kern und das Rückschlußelement relativ zueinander bewegbar sind und an den Polenden der Spule jeweils Arbeitsluftspalte miteinander bilden und wobei mindestens ein in Radialrichtung der Spule polarisierter Dauermagnet zwischen Kern und Rückschlußelement vorgesehen ist.

Aus der DE-OS 14 14 815 ist ein polarisierter Doppelhubmagnet bekannt, der die Merkmale des eingangs genannten Relais aufweist Dort ist ein Kolbenanker innerhalb der Spule in Axialrichtung bewegbar angeordnet. Dieser wird von einem radial polarisierten, ringförmigen Dauermagneten umschlossen, und als Rückschlußelement dient ein die Spule sowie den Dauermagneten ringsum einschließender rohrförmiger Mantel in Verbindung mit zwei Stirnflanschen, welch letztere die Arbeitsluftspalte mit dem Kolbenanker bilden. Die Betätigung eines Schaltelementes kann dort nur durch ein in Axialrichtung vom Anker ausgehendes Gestänge erfolgen, welches einen Flansch im Bereich der Polfläche durchsetzt.

Hubanker-Magnetsysteme haben den Vorteil, daß sie verhältnismäßig große Ankerwege bieten, die beispielsweise für Leistungsschalter mit großen Kontaktabständen ausgenutzt werden können. Wollte man das obengenannte bekannte Hubankersystem für ein polarisiertes Relais einsetzen, ergäbe sich jedoch ein verhältnismäßig voluminöser Aufbau. Dies ist beispielsweise bedingt durch den Tauchanker, der lediglich in Verlängerung seiner Achse mit einem Kontaktschiebei¹ gekoppelt werden könnte. Da außerdem der Dauermagnet oder zumindest ein zur Ankopplung des Dauermagneten dienender ferromagnetischer Ring in Axialrichtung versetzt neben der Spulenwicklung bzw. den Spulenwicklungen angeordnet ist, ergibt sich zusätzlich erhöhter Raumbedarf in der Axialrichiung der Spule. Die ringförmige Gestaltung des Magneten und das mantelförmig d:e Gesamtanordnung umschließende ferromagnetische Rückschlußslement vergrößern zudem die

ίο Abmessungen des Hubmagneten nach allen Seiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein polarisiertes elektromagnetisches Relais der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die Vorteile eines Hubankersystems ausnutzt, jedoch einen niedrigen und kompakten Aufbau besitzt

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kern innerhalb der Spule fest angeordnet ist, daß das Rückschlußelement als rahmenförmiger Anker in Axialrichtung der Spule verschiebbar gelagert ist und daß der Dauermagnet zwischen der Spulenwicklung und dem Anker angeordnet ist

Bei der Erfindung wird also ein rahmenförmiger Anker verwendet der die Spule umschließt und damit lediglich seitlich von der Spule Platz beansprucht, während in der Höhe der Spulendurchmesser nicht überschritten wird. Zwischen diesem rahmenförmigen Anker und der Spulen wicklung ist der Dauermagnet bzw. sind die Dauermagnete angeordnet, welche ebenfalls die Höhe des Relais nicht vergrößern.

Die Dauermagnete, die zweckmäßigerweise symmetrisch einander gegenüberliegend angeordnet sind, können sich dabei jeweils über die gesamte Axiallänge der Spule erstrecken.
Bei der Anordnung der Dauermagnete zwischen der Spulenwicklung und dem Anker wird die Erkenntnis ausgenutzt daß polarisierte^ bistabile Relais jeweils nur impulsweise erregt werden, so daß Spulen mit verhältnismäßig geringem Durchmesser verwendet werden können. In diesem Fall ist es dann ^ihne weiteres möglieh, die Dauermagnete zwischen Wicklung und Anker anzuordnen, da die Spulenwicklung nur einen verhältnismäßig geringen Luftspalt im Dauermagnetkreis darstellt Wenn die Dauermagnete sich über die gesamte Spulenlänge erstrecken, ergibt die große Luftspaltflä-

ehe trotzdem einen guten magnetischen Übergang.

Bekanntlich muß bei der Dimensionierung einer Spule die höchstzulässige Erwärmung beachtet werden. Da die erforderliche Erregung mit kleiner Stromstärke und großer Windungszahl ebenso erreicht werden kann wie

5J mit großer Stromstärke und kleiner Windungszahl, muß bei der Auslegung einer Spule für Dauererregung eine hohe Windungszahl mit kleiner Drahtstärke verwendet werden. Das ergibt einen großen Spulendurchmesser. Braucht man das Relais jedoch nur für Impulserregung auszulegen, so kann eine geringe Windungszahl mit verhältnismäßig großer Drahtstärke verwendet werden, da die auftretende Erwärmung jeweils nur während der kurzen Erregerimpulse wirksam wird. Die für die Spulenerwärmung in Betracht kommenden physikalischen Beziehungen sind beispielsweise in dem Buch »Switching Relay Design« von Peek und Wagar, Princeton, 1955, Seiten 446 bis 448, beschrieben. Auch die DE-OS 20 53 767 nimmt auf die Impulsansteuerung von Elektromagneten Bezug.

Aus den bekannten Beziehungen zwischen polarisierten, also mit Impulsen ansteuerbaren Relais einerseits und der Wicklungsdimensionierung bzw. dem Spulendurchmesser andererseits ergibt sich, daß das erfin-

' dungsgemäße Relais einen sehr kompakten Aufbau er-

f. halten kann, ohne dabei die Empfindlichkeit des polari-

:-. sierten Systems zu beeinträchtigen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert

In den F i g. 1 und 2 ist ein polarisiertes Relais in zwei Schnittansichten dargestellt welches insbesondere dann vorteilhaft ausführbar ist wenn entsprechend der erwähnten Imp'üsansteuerung ein kleiner Wicksiraum für ;,-.· die Spule genügt Das Relais besitzt einen Spulenkörper

1, in dessen Axialöffnung ein Eisenkern 2 eingepreßt ist ; Er trägt eine Wicklung 3, die im vorliegenden Beispiel

nur sehr wenig Raum einnimmt Damit bleibt zwischen j : den Spulenflanschen la und to Platz für zwei Dauermagnete 4 und 5, die einander gegenüberliegend in Radialrichtung über der Spulenwicklung angeordnet sind. Der Spulenkörper 1 ist außerdem in einem nicht weiter dar-, gestellten Gehäuse auf geeignete Weise befestigt

SS, Ein rahmenförmiger Anker 6 umgibt den Spulenkör-

ΐ| per 1. Er bildet jeweils mit den Polflächen 2a und Ib des

JS Kerns 2 einen Arbeitsluftspalt 7 bzw. 8, in denen sich in jjtj bekannter Weise Erregerfluß und Permar^ntmagnet- % fluß überlagern. Auf diese Weise werden zwei stabile (^ Lagen des Ankers relativ zum Kern geschaffen. Bei der p Darstellung nach F i g. 2 ist der Anker in Mittelstellung ff gezeichnet

if Der Anker 6 ist mit einem Schieber 9 verbunden, der

I in dem nicht dargestellten Gehäuse verschiebbar geia-I gert ist und Kontaktbrücken 10 trägt, welche mit Kon- u taktfedern 11 zusammenwirken. Diese Kontaktfedern f'· 11 sind in üblicher Weise in einen Grundkörper 12 ver-

Ί ankert und mit Anschlußstiften 13 versehen. ti Die geringe Wickelhöhe der Spulenwicklung 3 er-

i; möglicht die Anordnung der Dauermagnete 4 und 5 in :; Radialrichtung neben der Spule. Damit kann der Dauer-

d magnetfluß im wesentlichen auf der ganzen Länge des

h Spulenkerns 2 in diesen eintreten. Die Anordnung ist \i. gut an Magnete mit hoher Koerzitivfeldstärke und mitt-

\i lerer Sättigungsinduktion anzupassen und gibt eine gute v; Ausnutzun₆ des Volumens innerhalb des Ankers. Durch ;· die große Flußübertrittsfläche zwischen den Dauerma-'■: gneten und dem Anker werden die unerwünschten

'; Querkräfte verkleinert, die bei unsymmetrischen Magneten auftreten.

■:■ Ein weiterer Vorteil der Anordnung nach den F i g. 1

U und 2 besieht darin, daß nur ein bewegliches Teil, nämlich der Schieber 9, gelagert werden muß. Dieser Schieber trägt seinerseits den Anker 6 und die Kontaktbrükken 10.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Polarisiertes elektromagnetisches Relais mit einem innerhalb der Spule angeordneten Kern sowie einem die Spule zumindest teilweise umschließenden Rückschlußelement, wobei der Kern und das Rückschlußelement relativ zueinander bewegbar sind und an den Polenden der Spule jeweils Arbeitsluftspalte miteinander bilden und wobei mindestens ein in Radialrichtung der Spule polarisierter Dauermagnet zwischen Kern und Rückschlußelement vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) innerhalb der Spule (3) fest angeordnet ist, daß das Rückschlußelement als rahmenförmiger Anker (6) in Axialrichtung der Spule verschiebbar gelagert ist und daß der Dauermagnet (4, 5) zwischen der Spulenwicklung (3) und dem Anker (6) angeordnet ist

Z Relay? nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dar Anker (6) die Spule (3) symmetrisch umschließt und daß zu beiden Seiten der Spule (3) je ein Dauermagnet (4,5) angeordnet ist

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (4,5) sich jeweils im wesentlichen über die gesamte Axiallänge der Spule (3) erstrecken.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Anker (6) ein Schieber (9) verbunden ist, welcher mit Kontaktfedern (11) zusammenwirkende Kontaktbrücken (10) trägt.