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Polarisiertes Relais
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Die Erfindung bezieht sich auf ein polarisiertes Relais mit einer
Erregerspule, einem im Spulenkörper parallel zur Spulenachse angeordneten stabförmigen
Anker, einer Dauermagnetanordnung mit zwei Jochpaaren, welche im Bereich der beiden
Spulenenden jeweils ein freies Ankerende unter Bildung von Arbeitsluftspalten zwischen
sich einschließen, sowie mit mindestens einem mit dem Anker verbundenenKontaktbetätigungsorgan,
mit welchem bewegliche, mit in einem Grundkörper verankerten Gegenkontaktelementen
zusammenwirkende Kontaktelemente betätigbar sind.
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Derartige polarisierte Relais sind bekannt (US-PS 3 211 858). Diese
polarisierten Magnetsystem mit vier Arbeitsluftspalten sind magnetisch sehr wirksam
und eignen sich besonders für Relais mit größerer Kontaktbestückung. Ublicherweise
ist der Anker als Drehanker in der Spulenmitte um eine zur Spulenachse senkrechte
Achse drehbar gelagert. Die Kontaktbetätigung erfolgt dabei über einzelne an den
Ankerenden befestigte Betätigungsstifte, wobei der dadurch erreichbare Kontaktweg
in etwa mit dem Ankerhub an den freien Ankerenden übereinstimmt.
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Je kleiner das Relais und damit die Ankerlänge wird, umso geringer
ist auch der Ankerhub und umso geringer wird bei gleichbleibendem Aufbau der mögliche
Kontaktabstand. Dies hat zur Folge, daß der Miniaturisierung des Relais da Grenzen
gesetzt sind, wo ein bestimmter minimaler Kontaktabstand nicht mehr unterschritten
werden darf.
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Aufgabe. der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs genannten Art
so zu gestalten, daß bei gleicher Wirksamkeit
des Magnetsystems
der erzielbare Kontaktabstand im Vergleich zum Ankerhub verhältnismäßig groß wird,
wobei gleichzeitig eine möglichst große Kontaktzahl in einem möglichst kompakten
Gesamtaufbau des Relais untergebracht werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Anker an
seinen beiden Enden jeweils über ein Lagerelement um eine zur Spulenachse parallele,
zu dieser jedoch versetzte Lagerachse schwenkbar gelagert ist und daß ein einziges,
mit beiden Ankerenden verbundenes und die Spule seitlich umgreifendes Kontaktbetätigungsorgan
vorgesehen ist, welches mit mindestens einem parallel zur Spulenachse verlaufenden
Längssteg die seitlich von der Spule angeordneten beweglichen Kontaktelemente betätigt.
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Beim erfindungsgemäßen Relais wird also ein polarisiertes Magnetsystem
mit vier Arbeitsluftspalten auf eine Konstruktion angewendet, bei der der Anker
sich nicht um die eigene Achse dreht, sondern um eine zur Spulenachse parallele
Achse schwenkbar ist. Da die zu betätigenden Kontakte seitlich neben der Spule liegen,
läßt sich durch Wahl der Lage für die Drehachse ein gewünschtes Ubersetzungsverhältnis
vom Ankerhub zum Hub des Betätigungsorgans erzielen. Damit lassen sich auf jeden
Fall Kontaktabstände erreichen, die größer sind als der reine Ankerhub zwischen
den Jochen.
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Zweckmäßigerweise ist der Anker über am Lagerelement angeformte Lagerzapfen
jeweils in Lagerbuchsen des Grundkörpers oder auch des auf dem Grundkörper befestigten
Spulenkörpers gelagert. Das tstigungsorgan ist in einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung als ein die Spule rahmenförmig umschließender Kontaktträger ausgebildet,
welcher im Bereich der Spulenenden jeweils über die Lagerelemente mit dem Anker
gekoppelt ist und mit den
Längsstegen neben der Spulenwicklung jeweils
Brückenkontaktelemente trägt, wobei unter jedem Brückenkontaktelement jeweils zwei
Gegenkontaktelemente im Grundkörper verankert sind. Die Brückenkontaktelemente können
jeweils in Form von Metallblechstreifen in Nuten des Kontaktträgers eingesteckt
seifl. Der zur Kontaktgabe erforderliche Federweg kann nach einem Ausführungsbeispiel
dadurch erzielt werden, daß in den Nuten des Kontaktträgers an der der Kontaktoberfläche
des jeweiligen Brückenkontaktelementes abgewandten Seite jeweils ein elastisches
Dämpfungselement vorgesehen ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Federwirkung
auch an den Gegenkontaktelementen vorgesehen sein, wobei diese jeweils im Bereich
ihrer kontaktgebenden Enden eine U-förmige Biegung aufweisen. Zur Erzielung eines
kompakten Aufbaus sind zweckmäßigerweise die Seitenstege des Kontaktträgers jeweils
unterhalb der Dauermagnetanordnung angeordnet. Die Dauermagnetanordnung kann zur
Erzielung eines flachen Aufbaus durch zwei Dauermagnete gebildet sein, welche zu
beiden Seiten neben der Spule und über den Gegenkontaktelementen bzw. den Längsstegen
des Betätigungsorgans angeordnet sind.
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Eine besonders flache Ausführungsform läßt sich dann erzielen, wenn
das Betätigungsorgan annähernd U-förmig ausgebildet ist, wobei lediglich an einer
Seite der Spule ein mit Brückenkontaktelementen versehener Längssteg mit entsprechenden
Gegenkontaktelementen im Grundkörper vorgesehen ist, während sich die beiden Seitenschenkel
des Betätigungsorgans diagonal vor den Spulenenden erstrekken, annähernd in ihrer
Mitte den Anker tragen und mit ihren freien Enden an der den Kontaktelementen gegenüberliegenden
Spulenseite gelagert sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein Relais mit Schwenkanker und Brückenkontakten,
Fig. 2 und 3 zwei verschiedene Ausführungsformen von Brückenkontakten für ein Relais
nach Fig. 1, Fig. 4 ein Gegenkontaktelement für ein Relais nach Fig. 1, Fig. 5 eine
gegenüber Fig. 1 abgewandelte Lagerung des Ankers, Fig. 6 ein Relais mit Schwenkanker
in einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführungsform, Fig. 7 und 8 eine weiter
abgewandelte Ausführungsform eines Relais mit Schwenkanker in zwei Ansichten.
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Das in Fig. 1 dargestellte Relais besitzt einen flachen Grundkörper
1, auf dem ein Spulenkörper 2 mit der Wicklung 3 angeordnet ist. Auf dem Spulenkörper
ist parallel zum Grundkörper 1 ein plattenförmiger Dauermagnet 4 angeordnet, welcher
vier unterschiedlich aufmagnetisierte Dauermagnetbereiche in den vier Ecken besitzt.
Die Magnetisierungsrichtung N - S des Dauermagneten ist in allen Bereichen vertikal
zur Ebene des Grundkörpers gerichtet. Auf dem Dauermagneten 4 liegt eine Flußplatte
5, welche die an der Oberseite liegenden Dauermagnetpole miteinander koppelt.
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An der Unterseite des Dauermagneten 4 sind vier Joche 6 angeordnet,
von denen jedes an der Polfläche eines der Dauermagnetbereiche anliegt. Die Joche
6 sind in der Weise abgewinkelt, daß sie jeweils an beiden Spulenenden paarweise
einander gegenüberstehende Polbleche 6a bilden, so daß zusammen mit dem zwischen
ihnen beweglich angeordneten Anker 7 an beiden Spulenenden zwei Arbeitsluftspalte
entstehen.
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Der Anker 7 ist an beiden Enden über je ein Lagerelement 8 um eine
durch Lagerzapfen 9 gebildete Achse schwenkbar gelagert, wobei er in jeder Schaltstellung
parallel zur
Spulenachse liegt. Die Schwenkachse selbst ist gegenüber
der Spulenachse versetzt, und zwar im Beispiel nach Fig.
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1 nach unten. Die am Lagerelement 8 angeformten Lagerzapfen 9 sind
in einer Lagerschale 10 des Grundkörpers gelagert. Um stets ein flaches Aufliegen
des Ankers auf den Polblechen 6a zu erreichen, sind diese nicht genau senkrecht
zur Grundebene abgewinkelt, sondern etwas schräg gestellt.
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Zu beiden Seiten der Spule sind im Grundkörper 1 mehrere Paare von
Gegenkontaktelementen 11 verankert, welche mit Kontaktbrücken 12 zusammenwirken.
Diese Kontaktbrücken 12 sind in einem Kontaktträger 13 befestigt, welcher rahmenförmig
die Spule umgibt und im vorliegenden Beispiel in einem Stück mit den Lagerelementen
8 und den Lagerzapfen 9 gefertigt ist. Die Kontaktbrücken sind dabei jeweils in
den Längsstegen 13a untergebracht, wodurch der Platz unterhalb der Dauermagnetanordnung
gut ausgenutzt wird. Die Länge der Stege 13b bestimmt den Abstand der Kontaktbrükken
von der Lagerachse und damit auch das Ubersetzungsverhältnis der Kontaktbewegung
gegenüber der Ankerbewegung. Durch die Verwendung von Brückenkontakten wird darüber
hinaus der doppelte Kontaktabstand gegenüber normalen Schaltkontakten erreicht.
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Fig. 2 zeigt die Befestigung einer Kontaktbrücke 12 im Kontaktträger
13. Der Kontaktträger besitzt zu diesem.
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Zweck jeweils zur Seite offene Nuten 14, in welche die plattenförmigen
Kontaktbrücken 12 eingesteckt werden. Um einen bestimmten erforderlichen Federweg
zu gewährleisten, kann beispielsweise im Kontaktträger für die Kontäktbrücken 12
eine elastische Unterlage 15 vorgesehen sein, welche beispielsweise aus Elastomer
besteht. Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Der erforderliche
Federweg kann aber auch durch die Gegenkontaktelemente 11 erreicht werden. In diesem
Fall be-
sitzen die Gegenkontaktelemente, wie in Fig. 1 und in
Fig. 4 dargestellt, in ihrem kontaktgebenden Bereich jeweils eine U-förmige Biegung
11a.
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Fig. 5 zeigt eine Detaildarstellung eines Relais, bei dem gegenüber
Fig. 1 die Lagerung des Ankers abgewandelt ist.
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In diesem Fall ist oberhalb des Ankers am Spulenkörper 16 eine Lagerschale
17 (an beiden Spulenenden) ausgebildet, in welcher ein Lagerzapfen 18 des Lagerelementes
19 gelagert ist. Das Lagerelement 19 ist analog zu Fig. 1 mit einem rahmenförmigen
Kontaktträger 20 verbunden.
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Fig. 6 zeigt ein Relais mit flacher Bauweise. Auf einem Grundkörper
21 ist auch in diesem Fall ein Spulenkörper 22 angeordnet, in welchem ein Anker
23 über ein Lagerelement 24 mit Lagerzapfen 25 schwenkbar gelagert ist.
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Das Lagerelement 24 besitzt auch in diesem Fall einen rahmenförmigen
Kontaktträger 25 sowie Lagerzapfen 26, welche in Lagerschalen 27 des Grundkörpers
liegen.
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Zur Verringerung der Bauhöhe ist gegenüber Fig. 1 die Dauermagnetanordnung
nicht oberhalb des Spulenkörpers 22, sondern seitlich vom Spulenkörper in Gestalt
zweier stabförmiger Dauermagnete 28 vorgesehen. Diese Dauermagnete 28 sind mit ihren
jeweils zwei Dauermagnetbereichen analog zu Fig. 1 über vier Joche 29 an die vier
Arbeitsluftspalte gegenüber dem Anker 23 angekoppelt. Durch die gewählte Abbiegung
der Joche nach oben ergibt sich eine geringe Streuung parallel zum Arbeitsluftspalt.
Die den Jochen gegenüberliegenden Dauermagnetpole sind durch ein rahmenförmiges
Flußblech 30 miteinander gekoppelt.
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Durch die stirnseitige Ansicht von Fig. 6 ist der niedrige und kompakte
Aufbau des Relais besonders deutlich zu erkennen. Seitlich der Spule liegen die
Dauermagnete und unter den Dauermagneten jeweils die Längsstege des rah-
menförmigen
Kontaktträgers 25, welche an ihrer Unterseite mit Kontaktbrücken 31 versehen sind,
welche ihrerseits wiederum mit Gegenkontaktelementen 32 des Grundkörpers 21 zusammenwirken.
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Einen noch flacheren Aufbau besitzt das Relais gemäß Fig.
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7 und 8. Es besitzt einen Grundkörper 41, auf welchem ein Spulenkörper
42 angeordnet ist. Auch in diesem Fall besteht die Dauermagnetanordnung aus zwei
beiderseits der Spule angeordneten langgestreckten und flachen Dauermagneten 43,
welche jeweils zwei unterschiedlich abgleichbare Dauermagnetbereiche aufweisen (in
der stirnseitigen Ansicht von Fig. 7 und Fig. 8 ist jeweils nur ein Dauermagnetbereich
zu sehen). Über den Dauermagneten ist ein rahmenförmiges Flußblech 44 angeordnet.
Unterhalb eines jeden Dauermagnetbereiches sind Joche 45 und 46 jeweils an beiden
Spulenenden angeordnet. Diese Joche sind in Richtung auf den innerhalb des Spulenkörpers
liegenden stabförmigen Anker 47 jeweils unterschiedlich abgekröpft, so daß sie für
den Anker an jedem Spulenende zwei übereinander liegende Arbeitsluftspalte 48 bilden.
Der Anker führt also beim Schalten jeweils eine Vertikalbewegung über seine ganze
Länge zwischen den paarweise an beiden Spulenenden angeordneten Jochen. 45 und 46
bzw. deren abgekröpfte Polschenkel 45a und 46a aus.
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Zur Lagerung des Ankers und als Kontaktbrückenträger dient ein etwa
U-förmiges Lagerelement 49, dessen Mittelteil sich als Längssteg 49a neben der Spule
bzw. neben dem Dauermagneten 43 auf einer Seite der Spule erstreckt und Brückenkontakte
50 trägt, welche mit im Grundkörper 41 verankerten Gegenkontaktelementen 51 zusammenwirken.
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Die Seitenteile 49b des Lagerelementes 49 verlaufen jeweils diagonal
vor der Stirnseite des Spulenkörpers 42 und tragen etwa in ihrer Mitte jeweils ein
Ende des Ankers 47. An der dem Längssteg 49a gegenüberliegenden
Seite
des Spulenkörpers 42 sind die Seitenteile 49b über angeformte Lagerzapfen 52 jeweils
in Lagerschalen 53 des Grundkörpers 41 gelagert. Fig. 8 zeigt eine stirnseitige
Ansicht dieses Relais, während Fig. 7 ebenfalls eine stirnseitige Ansicht auf den
Spulenkörper bzw. auf die Joche zeigt, wobei der Seitenteil 49b des Lagerelementes
49 entfernt ist.
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10 Patentansprüche 8 Figuren