DE3220985A1

DE3220985A1 - Elektromagnetisches drehankerrelais

Info

Publication number: DE3220985A1
Application number: DE19823220985
Authority: DE
Inventors: Alfred 8000 München Heinzl; Rolf-Dieter Dipl.-Phys. 8081 Unterschweinbach Kimpel; Heinz Stadler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-06-03
Filing date: 1982-06-03
Publication date: 1983-12-08
Also published as: EP0096350A3; EP0096350A2; DE3378507D1; US4539540A; EP0096350B1; JPS58216321A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA _{on n} . , , , __

82 P H 4 4 DE

Elektromagnetisches Drehankerrelais

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Drehankerrelais mit einem aus Isolierstoff bestehenden, eine Erregerspule tragenden Grundkörper, in welchem Kontaktanschlußelemente verankert und auf welchem ein Anker etwa mittig drehbar gelagert ist, wobei der Anker zumindest einen langgestreckten ferromagnetischen Stab aufweist, welcher mit seinen freien Enden mit den Polenden eines Spulenkerns Arbeitsluftspalte bildet und welcher in seinem mittleren Bereich eine Lagerelemente enthaltende Umhüllung aus Isolierstoff trägt.

Ein Drehankerrelais dieser Art ist beispielsweise aus der .DE-OS 27 23 430 bekannt. Dieses Relais kann je nach spezieller Ausgestaltung des Ma'gnetkreises und des Ankers mit oder ohne Dauermagneten ungepolt oder gepolt, monostabil oder bistabil arbeiten. Derartige Drehankerrelais sind im allgemeinen relativ empfindlich bei gerinqer Ansprechleistung und wegen der mittigen Ankerlagerung auch weitgehend stoßunempfindlich. Die Betätigung der Kontakte erfolgt bei den bekannten Relais dieser Art über Betätigungsorgane, die mittelbar oder unmittelbar mit dem Anker verbunden sind und auf bewegliche Kontaktfedern einwirken, welche ihrerseits zusammen mit den feststehenden Gegenkontaktelementen im Grundkörper verankert sind. Dabei ist die Reibung des Ankers in seiner Lagerung und insbesondere die Reibung zwischen dem Schieber und den beweglichen Kontaktfedern nicht zu vernachlässigen, während andererseits die lediglich um ihren Einspannpunkt bewegten beweglichen Kontaktfedern an ihren Kontaktstellen praktisch keine Reibung aufweisen.

Pr 1 Fra / 2.6.1982

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Namentlich bei Schwachstrorarelais mit sehr geringer Schaltleistung ist jedoch eine gewisse Reibung an den Kontaktstellen durchaus erwünscht, um einerseits Kontaktprellungen zu dämpfen und andererseits das Entstehen von Fremdschichten auf den Kontaktoberflächen zu vermeiden. Bei Starkstromrelais wird bei Gleichstrombelastung hierdurch eine Spitzenbildung weitgehend verhindert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drehankerrelais der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß an den Kontakten möglichst große Reibwege entstehen, während andererseits sonstiqe Reibverluste bei der Ankerbewegung bzw. bei der Kontaktbetätigung weitgehend vermieden und damit die Erregerleistung des Relais klein gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Relais der einganas genannten Art dadurch gelöst, daß in der Isolierstoff umhüllung des Ankers jeweils parallel zu dem ferromagnetischen Stab bzw. den ferromagnetischen Stäben verlaufende, mit im Grundkörper verankerten Gegenkontakt elementen zusammenwirkende Kontaktfedern befestigt sind.

Bei dem erfindunngsgemäßen Relais sind also die beweglichen Kontaktfedern unmittelbar mit dem Anker verbunden, und zwar so, daß sie seitlich neben den den eigentlichen Anker bildenden ferromagnetischen Stäben und damit auch seitlich neben der Ankerdrehachse verlaufen. Das .bedeutet, daß der Bewegungsmittelpunkt der beweglichen Kontaktfedern nicht mit ihrem Einspannpunkt zusammenfällt und daß durch die hierdurch entstehende Relativbewegung eine merkliche Reibung an den Kontaktstellen erzeugt wird. Die Kontaktfedern werden damit beim Schalten gedämpft, andererseits entstehen jedoch keine Reibungs-Verluste durch einen eiqenen Betätigungsschieber, da die Kontaktfedern fest am Anker eingespannt sind.

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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zu beiden Seiten des ferromagnetischen Stabes bzw. der ferromagnetischen Stäbe jeweils eine Kontaktfeder vorgesehen, welche mit ihrem Mittelabschnitt in der Isolier- Stoffumhüllung befestigt ist und mit ihren beiden freien Endabschnitten jeweils wahlweise in Kontakt mit einem oder zwei Gegenkontakten bringbar ist. In einer anderen Ausführungsform können auch zu beiden Seiten des ferromagnetischen Stabes bzw. der ferromagnetischen Stäbe jeweils zwei Kontaktfedern vorgesehen sein, welche sich jeweils von ihrer Befestigungsstelle in der Isolierstoffumhüllung bis annnähernd zum freien Ende des Ankers erstrecken. In diesem Fall erhält man vier voneinander isolierte bewegliche Kontaktfedern, welche je nach Ausbildung der Gegenkontaktelemente auf dem Grundkörper einen Öffner, einen Schließer oder einen Umschaltkontakt bilden können. Die in der Isolierstoffumhüllung des Ankers befestigten Kontaktfedern können jeweils über flexible Leiter, also über Litzen oder flexible Blechfahnen, mit im Grundkörper verankerten Anschlußelementen verbunden sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann aber auch vorgesehen werden, daß die in der Isolierstoffumhüllung des Ankers befestigten Kontaktfedern ohne eigene Anschlußelemente jeweils als Kontaktbrücken zwischen jeweils zwei Gegenkontaktelementen wirken. In diesem Fall läßt sich die flexible Verbindung vom Grundkörper zum beweglichen Anker vermeiden.

Der Anker, der beispielsweise als sogenannter H-Anker mit einem oder mehreren Dauermagneten versehen sein kann, kann in bekannter Weise auf dem Grundkörper zapfengelagert sein, wobei Lagerelemente, also Lagerzapfen oder Lagerbohrungen, in der Isolierstoffumhüllung des Ankers eingeformt sein können. Zur Vermeidung der Lagerreibunq kann der Anker jedoch auch über federnd deformierbare Lagerelemente auf dem Grundkörper gehalten

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sein. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn an den in der Isolierstoffumhüllung befestigten Kontaktfedern Fortsätze angeformt und als Lagerelemente für den Anker auf dem Grundkörper verankert sind. Die Kontaktfedern können dabei mit den Lagerelementen des Ankers und den im Grundkörper verankerten Anschlußstiften jeweils einstückig ausgebildet sein. Dadurch ist das Relais mit besonders wenigen Teilen zu fertigen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes polarisiertes

Drehankerrelais mit Zapfenlagerung, Fig. 2 einen über Federn auf einem Grundkörper gelagerten Anker in schematischer Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt ein Relais mit einem Grundkörper 1, der beispielsweise die Form einer nach unten offenen Wanne besitzen kann. In dem Grundkörper ist eine nicht sichtbare Spule untergebracht, deren stabförmiger Kern 2 jeweils mit seinen freien Enden Arbeitsluftspalte mit einem auf dem Grundkörper gelagerten Anker 3 bildet.

Der Anker 3 besteht aus zwei langgestreckten ferromagnetischen Stäben 4 und 5, deren Enden 4a, 4b sowie 5a und 5b jeweils U-förmig nach unten abgewinkelt sind und mit ihren freien Enden jeweils ein freies Ende des Kerns 2 einschließen. Die ferromagnetischen Stäbe oder Joche 4 und 5 sind durch eine Isolierstoffumhüllung 6 zusammengehalten. In diese Isolierstoffumhüllung ist eine Lagerbohrung 7 einqeformt, mittels derer der Anker auf einem Zapfen 8 des Grundkörpers drehbar gelagert ist. Zwischen den ferromagnetischen Stäben oder Jochen 4 und 5 sind zwei Dauermagnete 9 und 10 angeordnet, durch welche das Relais eine Polarisierung erfährt.

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In der Isolierstoffumhüllung 6 des Ankers sind zu beiden Seiten jeweils zwei Kontaktfedern 11 und 12 sowie 13 und !4 (nicht sichtbar) eingebettet oder sonstwie befestigt/ welche durch jede Ankerbewegung mitgenommen werden und entsprechend wahlweise Kontakt mit den im Grundkörper 1 verankerten Gegenkontaktelementen 15/ 16, 17/ 18, 19/ 20 sowie 21 und 22 geben. Jedes dieser Gegenkontaktelemente ist an der Unterseite des Grundkörpers 1 mit einem Anschlußstift 15a, 16a usw. versehen. Außerdem sind im

1Q Grundkörper 1 Anschlußelemente 23 und 24 mit entsprechenden Anschlußstiften 23a und 24a für die beweglichen. Kontaktfedern 11 und 12 sowie entsprechende, nicht sichtbare Anschlußelemente für die Kontaktfedern 13 und 14 verankert. Weitere Anschlußstifte 25 und 26 sind für die Spulenwicklung vorgesehen. Die beweglichen Kontaktfedern 11 und 12 sind über flexible Litzen 27 und 28 mit ihren Anschlußelementen 23 bzw. 24 verbunden. Es wäre jedoch auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher die in der Isolierstoffumhüllung 6 verankerten Kontaktfedern als Bruckenkontaktelemente ohne eigene Anschlüsse dienen und beispielsweise in jeder Schaltstellung jeweils zwei Gegenkontaktelemente miteinander verbinden, beispielsweise die Kontaktelemente 15 und 18 in einer Schaltstellung sowie die Kontaktelemente 16 und 17 in der anderen Schaltstellung. In diesem Fall wären also die Kontaktfedern 1.1 und 12 in der Isolierstoffumhüllung als ein einziges zusammenhängendes Teil ausgebildet.

Bei Betätigung des Ankers 3 werden die mit ihm verbundenen Kontaktfedern 11, 12, 13 und 14 jeweils um die durch den Zapfen 8 gehende Drehachse bewegt, wobei ihre kontaktgebenden Enden also nicht lediglich eine Kreisbewegung um ihren Einspannpunkt, sondern eine Kreisbewegung um die Ankerdrehachse ausführen. Dadurch ergibt sich an den Kontaktstellen eine vergleichsweise große Reibung, durch die Kontaktprellungen vermieden und evtl. auftre-

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tende Fremdschichten auf den Kontaktoberflächen abgerieben werden. Andererseits tritt keine Reibung an einem Betätigungsorgan auf; da diese Betätigungsorgane normalerweise aus Isolierstoff bestehen, bedeutet ein derartiger Abrieb immer eine Gefahr für die Kontaktoberflächen, die somit hier vermieden ist. Durch die feste Einspannung aller beweglichen Kontaktfedern im Anker ergibt sich auch eine Zwangsführung, d.h., beim Verschweißen eines Kontaktes bleiben durch die starre Kopplung auch alle anderen Kontakte unverändert geschlossen.

Das Relais nach Fig. 1 kann beispielsweise mit einer nur andeutungsweise dargestellten Kappe 29 verschlossen werden. Eine solche Kappe kann in bekannter Weise mit dem Grundkörper dicht verbunden, verklebt oder verschweißt werden.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemaßen Drehankerrelais. Auf einem Grundkörper 31 ist ein Anker 32 mit einem langgestreckten ferromagnetischen Stab 33 angeordnet, der mit seinen beiden Enden jeweils Arbeitsluftspalte gegenüber paarweise angeordneten Kernpolblechen 34 und 35 sowie 36 und 37 bildet. Diese sind Teil eines weiter nicht dargestellten Magnetsystems mit zwei ü-förmigen Kernelementen, die eine Spule tragen und zwischen sich einen Dauermagneten einschließen. Ein derartiges Magnetsystem ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 31 40 226.7 beschrieben.

Der Anker 32 besitzt in seinem Mittelteil eine Isolierstoffumhüllung 38, in welcher jeweils bewegliche Kontaktfedern 39, 40, 41 und 42 durch Einstecken oder Einbetten befestigt sind. Diese beweglichen Kontaktfedern wirken beispielsweise mit im Grundkörper 31 verankerten Gegenkontaktelementen 43, 44, 45 und 46 zusammen, wobei

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natürlich auch mit nicht dargestellten weiteren Gegenkontaktelementen Umschaltkontakte gebildet werden könnten.

Beim Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 2 ist allerdings der Anker nicht zapfengelagert, sondern über Fortsätze 39a, 40a, 41a und 42a der Kontaktfedern 39, 40, 41 und 42 federgelagert. Diese Fortsätze 39a, 40a, 41a und 42a sind im Grundkörper 31 verankert und bilden gleichzeitig mit angeformte Anschlußstifte 39b, 40b usw. für die beweglichen Kontaktfedern. Diese Fortsätze können auch mäanderförmig ausgebildet sein, um eine bessere Beweglichkeit des Ankers zu ermöglichen. Dadurch ergibt sich eine reibungsfreie Ankerlagerung, verbunden mit den Vorteilen des ersten Ausführungsbeispiels.

9 Patentansprüche
2 Figuren

Claims

Patentansprüche

3220985 -j?- VPA 82 P 1 4 4 4 DE

1J Elektromagnetisches Drehankerrelais mit einem aus Isolierstoff bestehenden, eine Erreqerspule tragenden Grundkörper, in welchem Kontaktanschlußelemente verankert sind und auf welchem ein Anker etwa mittig drehbar gelagert ist, wobei der Anker zumindest einen langqestreckten ferromagnetischen Stab aufweist, welcher mit seinem freien Ende mit den Polenden eines Spulenkerns Arbeitsluftspalte bildet und welcher in seinem mittleren Bereich eine Lagerelemente enthaltende Isolierstoffumhüllung trägt, dadurch gekennzeichnet , daß in der Isolierstoffumhüllung (6; 38) des Ankers (3; 32) jeweils parallel zu dem ferromagnetischen Stab bzw. den ferromagnetischen Stäben (4, 5; 33) verlaufende, mit im Grundkörper (1; 31) verankerten Gegenkontaktelementen (15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22; 43, 44, 45, 46) zusammenwirkende Kontaktfedern (11, 12, 13, 14; 39, 40, 41, 42) befestigt sind.
2. Relais nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß zu beiden Seiten des ferromagnetischen Stabes (33) bzw. der ferromaqnetischen Stäbe (4, 5) jeweils eine Kontaktfeder vorgesehen ist, welche mit ihrem Mittelabschnitt in der Isolierstoffumhüllung befestiqt ist und mit ihren beiden freien Endabschnitten jeweils wahlweise in Kontakt mit einem oder zwei Gegenkontaktelementen bringbar ist.
3. Relais nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß zu beiden Seiten des ferromagnetischen Stabes (33) bzw. der ferromagnetischen Stäbe (4, 5) jeweils zwei JContaktfedern (11, 12; 13, 14; 39, 40; 41, 42) vorgesehen sind, welche sich jeweils von ihrer Befestigungsstelle in der Isolierstoffumhüllung (6; 38) bis annähernd zum freien Ende des Ankers (3; 32) erstrecken.

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4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß die in der Isolierstoffumhüllung (6; 38) des Ankers (3; 32) befestigten Kontaktfedern (11, 12, 13/ 14, 39/ 40, 41, 42) jeweils über flexible Leiter (27, 28, 39a, 40a, 41a, 42a) mit im Grundkörper verankerten Anschlußelementen (23/ 24, 39b, 40b) verbunden sind.
5· Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß die in der Isolierstoffumhüllung des Ankers befestigten Kontaktfedern jeweils ohne eigene Anschlußelemente als Kontaktbrücken zwischen jeweils zwei Gegenkontaktelementen wirken.
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6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a durch gekennzeichnet, daß der Anker (3) mittels an der Isolierstoffumhüllung (6) vorgesehener Lagerelemente (7) auf dem Grundkörper (1) zapfengelagert ist.
7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5/ d a durch gekennzeichnet, daß der Anker (32) über federnd deformierbare Lagerelemente (39a, 40a, 41a, 42a) auf dem Grundkörper (31) gehalten ist.
8. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß an den in der Isolierstoffumhüllung (32) befestigten Kontaktfedern (39, 40, 41, 42) Fortsätze (39a, 40a, 41a, 42a) angeformt und als Lagerelemente für den Anker im Gründkörper verankert sind.

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9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktelemente (39, 40, 41, 42) mit den Lagerelementen (39a, 40a, 41a, 42a) und im Grundkörper (31) verankerten Anschlußstiften (39b, 40b, ...) jeweils einstückig ausgebildet sind.