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Elektromaqnetisches Drehankerrelais
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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Drehankerrelais
mit einem im Inneren des Spulenkörpers längs der Spulenachse angeordneten, um eine
mittlere Drehachse beweglich gelagerten, stabförmigen Anker, mit an beiden Enden
der Spule angeordneten, mit den Ankerenden Arbeitsluftspalte bildenden Jochen sowie
mit durch den Anker betätigbaren Kontaktfedern, welche mit in einem Grundkörper
verankerten Gegenkontaktelementen zusammenwirken.
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Ein derartiges Relais ist beispielsweise aus der US-PS 3 211 858 bekannt.
Solche Drehankerrelais haben den Vorteil, daß sie gegenüber äußeren Kräften, wie
Stößen und Erschütterungen, sehr unempfindlich sind. Sie eignen sich sehr gut für
größere Kontaktbestückung. Besonders vorteilhaft lassen sich dabei polarisierte
Drehankersysterne verwenden.
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Bei bekannten Drehankerrelais mit innerhalb der Spule liegendem Anker
war die Kontaktbetätigung bisher nur über Betätigungselemente möglich, die jeweils
an den freien Enden des Ankers angebracht waren und die im Grundkörper verankerten
Kontaktfedern betätigten. Diese isolierenden Betätigungselemente erforderten durch
ihre Reibungsverluste gegenüber ihrer Angriffsstelle an den Kontaktfedern eine gewisse
zusätzliche Erregerleistung, andererseits ist bei dem herkömmlichen Aufbau zwischen
den beweglichen Kontaktfedern und den Gegenkontaktelementen kaum eine Reibbewegung
vorhanden, obwohl sie an dieser Stelle zur Prelldämpfung und zur Verhinderung von
Fremdschichtbildung
auf den Kontaktoberflächen gerade bei Relais
mit sehr kleiner Schaltleistung durchaus erwünscht wäre.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Drehankerrelais der eingangs
genannten Art so zu gestalten, daß eine Kontaktfederbetätigung durch den Anker ohne
Betätigungsschieber erfolgt und gleichzeitig eine relativ große Reibbewegung zwischen
den jeweils kontaktgebenden Teilen ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Spulenkörper
einen zwischen zwei axial versetzten Wicklungen angeordneten, seitlich offenen Mittelflansch
besitzt, in welchem ein aus Isolierstoff bestehendes Lagerelemente für den Anker
angeordnet ist, welches mit seitlichen, sich in Radialrichtung der Spule durch die
Öffnungen des Mittelflansches erstreckenden Fortsätzen die parallel neben der Spule
angeordneten Kontaktfedern in starrer Wirkverbindung betätigt.
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Beim erfindungsgemäßen Relais wird also der Drehanker zwar in der
Mitte im Spulenkörper gelagert, durch die Zweiteilung der Wicklung und den nach
den Seiten offenen Mittelflansch wird es aber möglich, daß der Anker über Fortsätze
seitlich von seiner Lagerachse aus dem Spulenkörper herausgreift und in diesem Bereich
fest mit ihm verbundene Kontaktfedern unmittelbar betätigt. Dadurch wird der sonst
unvermeidliche Abrieb zwischen einem Kunststoff-Betätigungsorgan und den beweglichen
Kontaktfedern vermieden, während andererseits die kontaktgebenden Enden der Kontaktfedern
eine beträchtliche Relativbewegung gegenüber den Gegenkontaktelementen ausführen
und damit auch bei sehr kleinen Schaltströmen einer Fremdschichtbildung auf den
Kontaktoberflächen und damit einer Erhöhung der Kontaktwiderstände entgegenwirken.
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Zweckmäßigerweise besitzt das Lagerelement einen Durchbruch zur Steckbefestigung
des Ankers. Zur Lagerung selbst können am Lagerelement Lagerzapfen und im Spulenkörper
Lagerbuchsen oder umgekehrt vorgesehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann das Lagerelement in radialer Richtung durch die Öffnungen des
Mittelflansches in den Spulenkörper eingesteckt und gegebenenfalls in die Lagerelemente
des Spulenkörpers eingerastet werden, während der Anker in axialer Richtung dann
in das Lagerelement eingesteckt wird.
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Die beweglichen Kontaktfedern sind in einer bevorzugten Ausführungsform
in den Fortsätzen des Lagerelementes durch Einstecken oder durch Einbetten verankert.
Diese Fortsätze selbst können mit dem Lagerelement einstückig ausgebildet oder nachträglich
an diesem befestigt sein.
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In einer anderen Ausführungsform können die Kontaktfedern über einstückig
an ihnen angeformte Anschlußelemente im Grundkörper verankert und jeweils mit ihrem
beweglichen Teil durch Klemmverbindungen in Ausnehmungen der Fortsätze mit dem Lagerelement
verbunden sein. In diesem Fall können zusätzliche elektrische Anschlußelemente,
wie Litzen, für die beweglichen Kontaktfedern eingespart werden, Die Erfindung wird
nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Drehankerrelais in perspektivischer
Darstellung, Fig. 2 ein Lagerelement für den Anker mit Kontaktfedern, Fig. 3 den
Montagevorgang eines Lagerelementes mit Kontaktfedern und Anker in einem Spulenkörper,
Fig. 4 eine ausschnittweise Darstellung eines Spulenkörpers mit einer abgewandelten
Gestaltung des Lagerelementes und der Kontaktfedern,
Fig. 5 den
Montagevorgang eines Spulenkörpers gemäß Fig. 4 mit Lagerelement und Anker auf einem
Grundkörper.
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Fig. 1 zeigt ein Drehankerrelais mit einem flachen Grundkörper 1,
auf welchem ein Magnetsystem mit einem Spulenkörper 2 und zwei axial versetzten
Wicklungen 3 und 4 angeordnet ist. Innerhalb des Spulenkörpers ist entlang der Spulenachse
ein Drehanker 5 mittig gelagert, welcher mit seinen beiden freien Enden jeweils
zwei Arbeitsluftspalte mit den paarweise angeordneten Jochen 6 und 7 bildet. Die
Joche 6 bzw. 7 sind jeweils abgewinkelt ausgebildet und mit ihrem abgewinkelten
Teil in einer gemeinsamen Ebene parallel zur Grundebene des Relais an einen plattenförmigen
Dauermagneten 8 angekoppelt, welcher die gesamte Spule überdeckt. Der Dauermagnet
bildet vier unterschiedlich magnetisierbare Dauermagnetbereiche, welche senkrecht
zur Grundebene des Relais polarisiert sind und jeweils getrennt für sich an eines
der Joche 6 bzw. 7 angekoppelt sind. Eine oben auf dem Dauermagneten 8 liegende
Flußplatte 9 dient zur Kopplung der den Jochen gegenüberliegenden Dauermagnetpole.
Durch entsprechende Magnetisierung der Dauermagnetbereiche erhält der Anker bistabiles
oder auch monostabiles Schaltverhalten. Aufgrund seiner Drehlagerung in der Mitte
liegt er in der einen Endlage an den diagonal gegenüberliegenden Jochen 6 und in
der anderen Endlage an den entsprechend diagonal gegenüberliegenden Jochen 7 an.
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Der Spulenkörper 2 besitzt im Bereich zwischen den beiden Wicklungen
3 und 4 einen Mittelflansch 10, der die Lagerung für den Anker enthält. Das Lagerelement
11 besitzt dabei seitlich durch Öffnungen 12 des Mittelflansches 10 herausragende
Fortsätze 13, welche zur Betätigung von fest verankerten Kontaktfedern 14 und 15
dienen. Mit ihren freien Enden geben diese Kontaktfedern 14 bzw. 15
jeweils
wahlweise Kontakt mit Gegenkontaktelementen 16 bzw. 17, welche mit Anschlußstiften
im Grundkörper 1 verankert sind. Über Anschlußlitzen 18 oder andere flexible Verbindungselemente
sind die beweglichen Kontaktfedern 14 und 15 ebenfalls mit Anschlußelementen 19
im Grundkörper 1 elektrisch verbunden. Schließlich trägt der Grundkörper 1 auch
noch Wicklungs-Anschlußstifte 20.
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Ein Lagerelement 11 für den Anker ist in Fig. 2 dargestellt. Dieses
Lagerelement 11 besitzt eine zentrische Ausnehmung 21 zur Aufnahme des Ankers 5,
der in Axialrichtung eingesteckt wird. An der Ober- und Unterseite ist jeweils ein
Lagerzapfen 22 angeformt, mit dem das Lagerelement 11 im Spulenkörper gelagert werden
kann.
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Seitlich sind jeweils als Federträger dienende Fortsätze 13 angeordnet,
welche zweckmäßigerweise getrennt hergestellt, dabei mit den Kontaktfedern 14 und
15 bestückt und dann mit dem Lagerelement 11 verbunden werden. Die Kontaktfedern
14 und 15 können in die Fortsätze 13 eingebettet sein. Die Verbindung der Fortsätze
13 mit dem Lagerelement 11 wird anhand der Fig. 3 noch näher erläutert.
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Fig. 3 zeigt die Montage des Ankers und der Kontaktfedern am Spulenkörper.
Gezeigt ist der Mittelflansch 10 des Spulenkörpers mit den andeutungsweise dargestellten
Spulenwicklungen 3 und 4. Die beiden Wicklungen werden aufeinanderfolgend aufgebracht,
wobei nach Fertigstellung der einen Wicklung der Wickelvorgang kurz unterbrochen,
der Draht 23 über eine Rille 24 des Mittelflansches 10 gezogen und dann auf der
anderen Seite des Mittelflansches 10 weiter gewickelt wird In die seitliche Öffnung
12 des Mittelflansches 10 wird zunächst das Lagerelement 11 in radialer Richtung
eingesteckt, wobei die Lagerzapfen 22 in Lagerbohrungen 25 des
Spulenkörpers
einrasten. Dann wird der Anker 5 in Axialrichtung durch das Spulenrohr 3a in die
Ausnehmung 21 des Lagerelementes 11 eingesteckt. Der Anker wird durch Preßsitz gehalten,
evtl. kann auch eine Prägung an der Mittelpartie des Ankers zur zusätzlichen Sicherung
vorgesehen werden. Die als Federträger ausgebildeten Fortsätze 13 werden mit ihren
Bohrungen 26 auf die Zapfen 27 des Lagerelementes 11 aufgesteckt und durch Warm-
oder Ultraschallverformen der Zapfen 27, beispielsweise mittels der Stempel 28,
fixiert.
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In den Fortsätzen bzw. Federträgern 13 sind wie im vorhergehenden
Beispiel jeweils bewegliche Kontaktfedern 14 bzw. 15 verankert. In Abwandlung gegenüber
Fig. 2 sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 die Kontaktfedern 14 bzw. 15
jeweils mit einstückig angeformten Verlängerungen 14a bzw. 15a versehen, welche
in den Grundkörper eingesteckt werden können und gleichzeitig als elektrische Anschlußelemente
für die Kontaktfedern 14 bzw. 15 dienen.
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Fig. 4 zeigt in einem Detailausschnitt des Spulenkörpers mit Spule
3 und 4 nach der Montage des Lagerelementes 11 im Mittelflansch 10 sowie der Kontaktfedern
14 und 15.
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Gegenüber Fig. 3 sind die Kontaktfedern mit ihren angeformten Anschlußelementen
14a und 15a noch etwas abgewandelt. Sie besitzen zum Ausgleich von Längsbewegungen
zusätzliche Abschnitte 14b bzw. 15b sowie weitere Abschnitte 14c und 15c zum Ausgleich
von Querbewegungen.
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Eine weitere Abwandlung ist in Fig. 5 dargestellt. Im Mittelflansch
10 des Spulenkörpers wird ein abgewandeltes Lagerelement 31 mit einer Ausnehmung
32 für den Anker sowie mit Lagerzapfen 33 eingerastet. An dem Lagerelement 31 sind
beiderseits Fortsätze 34 und 35 angeformt, welche zur unmittelbaren Betätigung der
Kontaktfedern 36 und 37 dienen.
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Die Kontaktfedern 36 und 37 sind mit ihren angeformten Anschlußelementen
36a bzw. 37a im Grundkörper 1 verankert. Nach dem Einsetzen des Lagerelementes 31
sowie des Anker 5 in den bewickelten Spulenkörper wird dieser auf den Grundkörper
1 aufgesetzt, wobei die Fortsätze 34 bzw.
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35 jeweils so auf die Kontaktfedern 36 bzw. 37 gesetzt werden, daß
die Kontaktfedern in die Schlitze 38 eingeführt werden. Zur Erzielung eines Festsitzes
zwischen Kontaktfedern und Lagerelement sind an den Kontaktfedern jeweils Begrenzungslappen
39 herausgebogen, welche an den Fortsätzen 34 bzw. 45 zur Anlage kommen oder sich
in den Schlitzen 38 verspreizen. Dadurch wird eine Reibung des Lagerelementes 31
an den Federn vermieden oder zumindest minimiert. Im übrigen ist das Relais genauso
aufgebaut wie in Fig. 1 dargestellt.
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5 Patentansprüche 5 Figuren