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Die Erfindung betrifft ein bistabiles Relais der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.
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Ein derartiges bistabiles Relais ist aus der DE-AS 25 03 159 bekannt. Bei diesem Relais liegen das Hauptjoch und das Hilfsjoch in der gleichen Ebene und sind über den flachen Permanentmagneten miteinander verbunden. Nachteilig ist hieran die durch diese Konstruktion bedingte, große Baulänge des Relais.
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Aus der DE-AS 23 34 838 ist es im Zusammenhang mit einem Drehankerrelais bekannt, in dem Magnetkreis enthaltene Dauermagnete in einer hierfür vorgesehenen Ausnehmung des Jochs anzuordnen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Relais der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, das eine geringere Baulänge hat.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Zwar ist aus dem JP-GM 48 28 122 (1973) ein bistabiles Relais bekannt, bei dem das Hauptjoch und das Hilfsjoch sich überlappen und zwischen den sich überlappenden Teilen ein flacher Dauermagnet angeordnet ist. Dies hat jedoch den Nachteil, daß in derjenigen Ankerstellung, in der der Magnetkreis sich vom Hilfsjoch über die Ankerverlängerung zum Hauptjoch schließt, die Ankerverlängerung lediglich auf der kleinen Stirnfläche einer Verlängerung des den Eisenkern tragenden Schenkels des Hauptjoches aufliegt, so daß dieser Magnetkreis einen verhältnismäßig großen magnetischen Widerstand hat und dementsprechend die Haltekraft des Ankers in dieser Stellung gering ist.
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Demgegenüber hat das Relais nach der Erfindung neben seiner geringen Baulänge den Vorteil, daß die Magnetkreise in beiden Stellungen des Ankers einen niedrigen magnetischen Widerstand haben.
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Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Relais nach der Erfindung.
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In der Zeichnung ist das bistabile Relais nach der Erfindung in beispielsweise gewählten Ausführungsformen und deren Einzelheiten wiedergegeben. Es zeigt
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Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform des Relais,
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Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Hauptjochanordnung des Relais nach Fig. 1,
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Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Ankeranordnung des Relais nach Fig. 1,
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Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Relais nach Fig. 1 im zusammengebauten Zustand, jedoch ohne Gehäuse,
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Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht des Relais nach Fig. 1 zur Veranschaulichung eines dessen Magnetkreise,
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Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des Hauptjoches einer zweiten Ausführungsform des Relais,
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Fig. 7 eine schematische Seitenansicht der zweiten Ausführungsform des Relais,
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Fig. 8 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Hauptjochanordnung für das Relais,
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Fig. 9 einen Querschnitt durch eine Einzelheit der Hauptjochanordnung nach Fig. 8 im zusammengebauten Zustand,
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Fig. 10 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer dritten Ausführungsform der Hauptjochanordnung des Relais,
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Fig. 11 einen Schnitt durch eine Einzelheit der dritten Ausführungsform der Hauptjochanordnung nach Fig. 10 im zusammengebauten Zustand,
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Fig. 12 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer vierten Ausführungsform der Hauptjochanordnung des Relais,
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Fig. 13 einen Schnitt durch eine Einzelheit der vierten Ausführungsform der Hauptjochanordnung nach Fig. 12 im zusammengebauten Zustand.
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In den Fig. 1 bis 8 ist das Relais in einer ersten Ausführungsform dargestellt. Das Hauptjoch 1 ist L- förmig ausgebildet und umfaßt einen ersten oder senkrechten Schenkel 1 a, in dessen Mitte ein Loch 10 vorgesehen ist. Eine zylindrische Erregerspule 2 ist über dem Loch 10 angeordnet. In der Erregerspule 2 befindet sich ein Eisenkern 3. Ein Lappen 11 am einen Ende des Eisenkerns 3 sitzt reibschlüssig in dem Loch 10. Das Hauptjoch 1 umfaßt weiterhin einen zweiten oder waagerechten Schenkel 1 b, der von dem einen Ende des ersten Schenkels 1 a unter einem zumindest annähernd rechten Winkel abgeht. Die Oberflächen des ersten Schenkels 1 a und des zweiten Schenkels 1 b, die einander zugewandt sind, werden nachfolgend als die inneren Oberflächen bezeichnet. Umgekehrt werden die anderen, nicht einander zugewandten Oberflächen dieser beiden Schenkel nachfolgend als die äußeren Oberflächen bezeichnet. Der zweite Schenkel 1 b erstreckt sich über die Erregerspule 2. Die Erregerspule 2 ist als zweilagige Wicklung auf einem Spulenkörper 2 a aufgebaut. Jede Wicklung ist mit ihren beiden Enden einzeln mit Spulenanschlüssen 12 a bis 12 d verbunden. Auf der äußeren Oberfläche des zweiten Schenkels 1 b ist ein Dauermagnet 4 befestigt. Die beiden Großflächen des Dauermagneten 4, die parallel zu der äußeren Oberfläche des zweiten Schenkels 1 b liegen, werden nachfolgend als die obere und die untere Großfläche des Dauermagneten 4 bezeichnet, wobei die untere Großfläche des Dauermagneten 4 der äußeren Fläche des zweiten Schenkels 1 b am nächsten ist. Auf der oberen Großfläche des Dauermagneten 4 ist ein Hilfsjoch 5 befestigt, das eine Ankerlagerung 5 a an seinem von dem ersten Schenkel 1 a abgewandten Ende hat. Die zwei Flächen des Hilfsjoches 5, die parallel zu der oberen Großfläche des Dauermagneten 4 liegen, werden nachfolgend als die obere und die untere Fläche des Hilfsjoches 5 bezeichnet, wobei die untere Fläche des Hilfsjoches 5 der oberen Fläche des Dauermagneten 4 am nächsten liegt. Die Kraftlinien des Magneten 4 verlaufen im wesentlichen in der Richtung der langen Achse des ersten Schenkels 1 a des Hauptjoches 1, also rechtwinklig zu dem zweiten Schenkel 1 b. Über entsprechende Löcher 14 a, 14 b und 14 c in dem zweiten Schenkel 1 b des Hauptjoches 1 sind der Dauermagnet 4 und das Hilfsjoch 5 jeweils mit dem Hauptjoch 1 verbunden, usw. mittels nichtmagnetischer Niete 13. Eine Hauptjochverlängerung 8 in L-Form erstreckt sich von dem selben Ende des ersten Schenkels 1 a des Hauptjoches 1, von dem auch der zweite Schenkel 1 b abgeht. In dem dargestellten Beispiel ist die Hauptjochverlängerung 8 aus dem zweiten Schenkel 1 b herausgestanzt. Die Hauptjochverlängerung 8 umfaßt einen ersten Abschnitt, der von dem selben Ende des ersten Schenkels 1 a des Hauptjoches 1 ausgeht, an dem auch der zweite Schenkel 1 b ansetzt, jedoch den ersten Schenkel 1 a in gleicher Richtung fortsetzt. Im wesentlichen rechtwinklig zu diesem Abschnitt der Hauptjochverlängerung geht von dessen freiem Ende ein zweiter Abschnitt ab, verläuft also in der gleichen Richtung wie der zweite Schenkel 1 b des Hauptjoches 1. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der Hauptjochverlängerung haben also in gleicher Weise innere und äußere Flächen wie die Schenkel 1 a, 1 b des Hauptjoches 1. Der Anker 6 ist an der Ankerlagerung 5 a des Hilfsjoches 5 schwenkbar gelagert und trägt einen beweglichen Kontakt 15 a. Der Anker 6 hat ein oberes und ein unteres Ende, wobei das obere Ende dasjenige ist, das der Ankerlagerung 5 a des Hilfsjoches 5 am nächsten liegt und in dieser gelagert ist. Der Anker 6 hat eine innere und eine äußere Fläche, wobei die innere Fläche diejenige ist, die der inneren Oberfläche des ersten Schenkels 1 a des Hauptjoches 1 zugewandt ist. Das freie (nicht befestigte) Ende des Eisenkerns 3 liegt somit der inneren Fläche des Ankers 6 gegenüber. Der bewegliche Kontakt 15 a ist an der äußeren Fläche des Ankers 6 angebracht. Eine L-förmige Ankerverlängerung 7 geht rechtwinklig von dem oberen Ende des Ankers 6 aus und endet über dem Hauptjoch 1 einschließlich der Hauptjochverlängerung 8 gegenüber der äußeren Fläche des zweiten oder horizontalen Abschnittes 8 a der Hauptjochverlängerung 8. Auf der äußeren Fläche des Ankers 6 ist eine T-förmige bewegliche Kontaktfeder 15 angebracht, die mit einem Kunstharz an einer Halterung 16 festgelegt ist, die ihrerseits mit dem Anker 6 verbunden ist. Beide Enden des waagerechten Teils der beweglichen Kontaktfeder 15 tragen jeweils einen beweglichen Kontakt 15 a und 15 b, von denen jeder einem Festkontakt 17 a bzw. 17 b gegenübersteht. Die Festkontakte 17 a und 17 b sind auf Festkontaktanschlüssen 18 a und 18 b angeordnet. Eine Grundplatte 19, die aus Kunstharz bestehen kann, dient als Träger für das Hauptjoch 1, die Spulenanschlüsse 12 a bis 12 d und die Festkontaktanschlüsse 18 a und 18 b. Ein Gehäuse 20, das ebenfalls aus Kunstharz bestehen kann, umschließt die auf der Grundplatte 19 befestigten, vorstehend beschriebenen Relaisbauteile.
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Bei der in den Fig. 1 bis 8 beschriebenen Ausführungsform des Relais wird die Größe der sich gegenüberstehenden Flächen des zweiten Abschnittes 8 a der Hauptjochverlängerung 8 und der Ankerverlängerung 7, also die Größe der tatsächlich zur Auflage aufeinander kommenden Flächen, durch die Länge b 1 des zweiten Abschnittes 8 a der Hauptjochverlängerung 8 bestimmt, vgl. Fig. 5. Eine geeignete Auslegung des Oberflächenbereiches der äußeren Fläche des zweiten Abschnittes 8 a der Hauptjochverlängerung 8 ergibt einen niedrigen magnetischen Widerstand zwischen der Auflagefläche der Ankerverlängerung 7 und der Hauptjochverlängerung 8. Hierdurch wird die magnetische Anziehungskraft in der stabilen Lage A in Fig. 5 erhöht, also ein sicheres Verharren des Ankers in dieser Lage erzielt.
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Die Fig. 6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der der Dauermagnet 4 an der inneren Fläche des zweiten oder waagerechten Schenkels 1 b des Hauptjoches 1 festgelegt ist, während das Hilfsjoch 5 an der unteren Fläche des Dauermagneten 4 befestigt ist. In dieser Ausführungsform ist in der Mitte des zweiten Schenkels 1 b des Hauptjoches 1 ein Ausschnitt 21vorgesehen, in welchem Ausschnitt die Ankerverlängerung 7 in der stabilen Lage A zu liegen kommt. Hierdurch ergibt sich gegenüber der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Vorteil einer geringeren Bauhöhe des Relais.
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Fig. 8 zeigt eine andere Ausbildung der Hauptjochanordnung, bei welcher die äußere Oberfläche des zweiten Schenkels 23 des Hauptjoches 22 eine Vertiefung oder Ausnehmung 24 hat, in der der Dauermagnet 25 aufgenommen und festgelegt ist. Die obere Fläche des Dauermagneten 25 trägt das Hilfsjoch 26. Die Befestigung erfolgt mittels Nieten 30 aus nichtmagnetischem Werkstoff, die durch entsprechende Löcher 27, 28 und 29 in dem zweiten oder horizontalen Schenkel 23 des Hauptjoches 22, dem Dauermagnet 25 und dem Hilfsjoch 26 hindurchreichen, sodaß der Dauermagnet 25, das Hilfsjoch 26 und das Hauptjoch 22 gemäß der Teilschnittdarstellung der Fig. 9 miteinander verbunden sind.
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Fig. 10 zeigt eine weitere Abwandlung der Hauptjochanordnung bei der eine Platte 33 aus einem schmelzbaren Werkstoff wie etwa Kunstharz an der inneren Oberfläche des zweiten oder waagerechten Schenkels 32 des Hauptjoches 31 angeordnet ist und an ihrer Oberseite (d. h. derjenigen, die der inneren Oberfläche des zweiten Schenkels 32 zugewandt ist) eine Anzahl von Stiften 34 aus schmelzbarem Werkstoff trägt. Diese Stifte 34 reichen durch entsprechende Löcher 37, 38, 39 in dem zweiten Schenkel 32 des Hauptjoches 31, dem Dauermagnet 35 und dem Hilfsjoch 36 hindurch. Wie Fig. 11 zeigt, sind das Hauptjoch 31, der Dauermagnet 35 und das Hilfsjoch 36 durch Schmelzen und Verformen der außen überstehenden Teile der Stifte 34 miteinander verbunden.
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Eine weitere Möglichkeit zur Verbindung der Bestandteile der Hauptjochanordnung ist in Fig. 12 dargestellt. Hierbei haben die Niete 37 aus nichtmagnetischem Werkstoff einen breiten Kopf am einen Ende eines Mittelabschnittes 38 und einen dünnen Zapfen 39 am anderen Ende ihres Mittelabschnittes 38. Das Hilfsjoch 40 ist mit Löchern 41 versehen, die einen kleinen Durchmesser etwa entsprechend demjenigen der durch sie hindurchreichenden Zapfen 39 haben. Hingegen sind in dem zweiten Schenkel 43 des Hauptjoches 42 und in dem Dauermagnet 44 Löcher 45 und 46 mit großem Durchmesser vorgesehen, in welche die Mittelabschnitte 38 der Niete 37 passen. Die Dicke des Dauermagneten 44 zuzüglich der Dicke des zweiten oder waagerechten Schenkels 43 entspricht dem Wert l 1, der etwas kleiner als die Länge l 2 des Mittelabschnittes 38 eines Niets 37 ist. Gemäß der Teilschnittdarstellung in Fig. 13 reicht daher der Niet 37 mit seinem Mittelabschnitt 38 nur durch die Nietlöcher 45 und 46 hindurch, der Zapfen 39 hingegen durch das Nietloch 41 in dem Hilfsjoch 40. Der Durchmesser des Mittelabschnittes 38 des Niets 37 ist so gewählt, daß er nicht durch das Nietloch 41 paßt. Der Unterschied in den Dicken bzw. Längen l 1 und l 2 führt dazu, daß das Hilfsjoch 40 bei zusammengebauter Hauptjochanordnung in Abstand von dem Dauermagnet 4 gehalten ist.