DE3246256C2 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Abstract

Das Relais besitzt einen flachen, mit Kontaktelementen bestückten Sockel (1) sowie eine mit ihrer Achse parallel zum Sockel angeordnete Spule (2, 3) mit einem innerhalb der Spule liegenden Kern (4) sowie einem parallel zum Kern außerhalb der Spule liegenden Joch (5). An beiden Stirnseiten der Spule liegt jeweils ein Anker (8, 9), die mit dem Kern (4) und dem Joch (7) Arbeitsluftspalte bilden und mit ihren freien Enden (8a, 9a) über einen Betätigungsschieber (15) gekoppelt sind. Das Relais ist mit mindestens einem Dauermagneten (12) polarisiert. Durch unterschiedliche Anordnung des Dauermagneten (12) können unterschiedliche Ansprechcharakteristiken, durch unterschiedliche Lagerung der beiden Anker (8, 9) können unterschiedliche Hubübersetzungen erzeugt werden.

Description

Die Erfindung berieht sich auf ein elektromagnetisches Relais gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Relais ist aus der FR-PS 14 04 847 bekannt Allerdings sind bei dem dort beschriebenen Relais weder Anschlußstifte noch irgendwelche Kontaktelemente gezeigt Es ist lediglich allgemein davon die Rede, daß die dort verwendeten beiden Anker an die Enden eines Betätigungselementes angekoppelt sind, welches die nicht dargestellten beweglichen Kontakte tragen soii. Wie diese Kontakte aufgebaut sind, ist weder in der Zeichnung dargestellt noch irgendwie beschrieben.

Aus der DE-AS 11 65 752 ist ein elektromagnetisches Mehrkontaktrelais bekannt, welches nur einen Anker besitzt und nicht polarisiert ist. Dort stehen die feststehenden Kontaktelemente senkrecht in einem Sockel, während die beweglichen Kontaktelemente in einem Schieber verankert sind, der seine Rückstellkraft durch eine zusätzliche Schraubenfeder erhält. Ein Einsatz dieser Kontaktelemente bei einem Relais der eingangs genannten Art erscheint allerdings wenig sinnvoll.

Die DE-OS 27 IS- 870 beschreibt ein ebenfalls nifcht polarisiertes Relais mit einem Anker, bei dem das Magnetsystem und die Kontaktelemente in einer Ebene auf einem Sockel angeordnet sind. Dabei verlaufen zwar die beweglichen Kontaktfedern etwa parallel zur Sockelebene, sie liegen jedoch gleichzeitig in Richtung der Ankerlänge, so daß das Relais in Richtung senkrecht zur Spulenachse eine große Ausdehnung aufweisen muß. Dies führt somit zu einem unerwünscht großen Relaisvolumen.

Aus der DE-AS 18 05 583 ist schließlich ein monostabiles, ungepoltes Relais bekannt, das eine verhältnismäßig hohe Bauform aufweist und deshalb nicht für den Einsatz auf Leiterplatten geeignet ist. Insbesondere sind dort verhältnismäßig lange, senkrecht zur Einbauebene stehende Kontaktfedern vorgesehen, wobei auch die langen Gegenkontaktfedern eine Verriegelung des erreichten Schaiizustandes nicht gestatten, so daß dieses Relais auch in Sicherheitsschaltungen nicht eingesetzt werden kann. Wegen des ungepolten Magnetsystems ist auch die Empfindlichkeit des bekannten Relais noch

verhältnismäßig gering.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zum Einsatz auf Leiterplatten zu schaffen und es mit einer Kontaktanordnung zu versehen, weiche wenig Platz beansprucht und einen kompakten Aufbau des gesamten Relais ermöglicht Dabei soll dieses Relais durch einfache Abwandlungen an verschiedene Anwendungsfälle angepaßt werden können, insbesondere auch für den Einsatz in Sicherheitsschaltungen ausgelegt werden können.

Erfindiingsgemäß "rd diese Aufgabe durch Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst Dabei ist wesentlich, daß der die Kontakteinheit tragende Sockel einen flachen Aufbau besitzt und daß die Kontaktelemente selbst die Bauhöhe nicht wesentlich vergrößern. Durch die Erstreckung der beweglichen Kontaktfedern quer zur Längsrichtung der Spule wird die durch die Spule vorgegebene Breite des Relais voll ausgenutzt während gleichzeitig eine größere Zahl voo Kontakten untergebracht werden kann.

Der Aufbau des Relais ist zur Anpassung an verschiedene Einsatzzwecke durch einfache Abwandlungen sehr variabel. So kann durch die Wahl der Ankerdrehpunkte am Kern oder am Joch jeweils eine andere Ankerübersetzung erreicht werden, wodurch eine optimale Anpassung an die Kontaktanordnung möglich ist. Durch symmetrische oder unsymmetrische Anordnung des Dauermagneten oder auch mehrerer Dauermagneten läßt sich der Magnetkreis symmetrisch oder unsymmetrisch gestalten, wobei durch zusätzliche Maßnahmen, wie unterschiedlich große Polflächen, Trennbleche und Zusatzfedern, auch ein monostabiles Schaltverhalten des Relais eingestellt werden kann. Alle Teile des Relais sind einfach zu fertigen und zu montieren, so daß als weiterer Vorteil eine kostengünstige Herstellung ermöglicht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig.! ein erfindungsgemäß aufgebautes Relais im Schnitt,

F i g. 2 einen Kontaktfedersatz für ein Relais nach F i g. 1 in Aufsicht

F i g. 3 bis 5 abgewandelte Ausführungsformen des Relais von Fig. 1.

Das in F i g 1 dargestellte Relais besi'zt einen flachen, als Kontaktträger ausgebildeten Sockel 1, über welchem ein Spulenkörper 2 mit einer Wicklung 3 mit parallel zum Sockel 1 verlaufender Achse angeordnet ist. Innerhalb des Spulenkörper 2 ist in Axialrichtung ein Eisenkern 4 eingesteckt, der mit beiden Enden jeweils Polflächen 5 "tnd 6 bildet. Über der Spule ist außerdem parallel zum Spulenkern 4 bzw. zum Sockel 1 ein langgestrecktes Joch 7 angeordnet.

Vor den beiden Stirnseiten der Spule ist jeweils ein flacher, plattenförmiger Anker 8 bzw. 9 angeordnet, welche beide über eine Lagerung 10 bzw. 11 am Joch 7 gelagert sind und gegenüber den Kei npolflächen 5 bzw. 6 Arbeitsluftspalte bilden. An einem Ende des Spulenkörpers ist außerdem ein Dauermagnet 12 angeordnet, der mit seiner Polarisierungsrichtung zwischen dem Kern 4 und dem Joch 7 liegt. Dadurch wird die jeweils erreichte Schaltstellung stabilisiert, d. h. der am Kern 4 anliegende Anker wird an der Polfläche 5 bzw. 6 festgehalten, bis über einen Erregerimpuls der eine Anker abgeworfen und der andere angezogen wird.

Die beiden Anker 8 und 9 greifen mit ihren jeweiligen freien Enden 8a bzw. 9a in Ausnehmungen 13 bzw. 14 eines Betätißungsschiebers 15, welcher sich parallel zum Sockel 1 zwischen diesem Sockel und dem Spulenkörper erstreckt und mit nach unten gerichteten Betätigungsnocken 16 auf Kontaktfedern t7 einwirkt Durch die Wahl der Lagerstellen 10 und 11 am Joch 7 und durch die Kopplung der Anker 8 und 9 mit dem Betätigungsschieber 15 liegt die Bewegungsgeometrie und Kraftübertragung auf dem Betätigungsschieber sowie die Größe der Arbeitsluftspalte fest Eine Einstellung des Ankerhubes ist somit allgemein nicht notwendig.

ίο F i g. 2 zeigt als Schnitt aus F i g. 1 eine zwangsgeführte Kontaktanordnung mit vier Schließern und zwei Öffnern. Eine derartige Kontaktbestückung wird in der Steuerungstechnik häufig benötigt Die Kontaktfedern 17 sind an den im Sockel 1 (Fig. 1) verankerten An-Schlußelementen 18 elektrisch leitend befestigt und arbeiten mit den an der gegenüberliegenden Seiten des Sockels verankerten feststehenden Kontaktelementen 19 zusammen. Die Kontaktfedern 17 erstrecken sich also parallel zur Sockelebene quer über die Sockeloberfläche, so daß sich eine niedrige BauvAe ergibt Aus dem Sockel 1 hervorstehende Rippen 20 b'iden zusammen mit der über den Kontaktfedern 17 angeordneten Wand 15a des Betätigungsschiebers 15 und der Schutzkappe 21 jeweils Kammern 22, in denen sich je ein Schaltkon takt befindet

Die Kontaktfedern 17 sind als Eigendruckkontakte jeweils gegenüber den feststehenden Kontaktelementen 19 vorgespannt, während die Betätigungsnocken 16 in der Nähe der Kontaktstellen in einer zur Vorspannung der Kontaktfedern entgegengesetzten Richtung angreifen. Dadurch ergibt sich insgesamt eine Zwangsöffnung der Kontakte, wobei etwa beim Verschweißen eines Kontaktes ein Umschalten des Relais und eine Betätigung der anderen Kontakte nicht mehr möglich ist. Bei dem dargestellten Relais könnten auch andere Kontaktbestückungeii oder Brückenkontakte eingesetzt werden.

Der Dauermagnet 12 teilt seinen Fluß in zwei 7eilflüsse, die die Arbeitsluftspalte parallel durchsetzen, während der Erregerfluß die Arbeitsluftspalte in Reihe durchfließt. Durch die bekannte Flußüberlagerung in den Arbeitsiuftspalten ist das Magnetsystem stromrichtungsempfindlich. Der Magnetkreis besitzt keine Nebenluftspalte und ist daher sehr streuarm.

Die asymmetrische Anordnung des Dauermagneten bei dem Relais gemäß F i g. 1 bewirkt eine magnetische Unsymmetrie, so daß an der Po!fläche 5 immer eine größere Haltekraft als an der Polfläche 6 entsteht. Dieses Magnetsystem ist daher bevorzugt für monostabile Relais geeignet Durch Einflußfaktoren, wie unterschiedlich große Polflächen. Trennbleche, Zusatzfederr und dergl., läßt sich die Unsymmetrie in bekannter Weise s'eigorr. oder mindern.

Das Relais von Fig. 1 ist mit einer Schutzkappe 21 versehen, welche am Sockel 1 anliegt und gegenüber diesem abgedichtet werden kann. Um schädliche Substanzen und Gase innerhalb des Gehäuses von den Kontakten fernzuhalten, ist außerdem ein Getter 23 vorgesehen, der zur günstigen Raumausnutzung in einer dem Dauermagnet 12 gegenüberliegenden Tasche des Spulenkörpers 2 angeordnet ist.

F i g. 3 zeigt eine gegenüber F i g. 1 sowohl in der Anordnung des Dauermagneten als auch in der Lagerung der Anker abgewande'te Ausführungsform. Dort ist ein

μ Spulenkörper 32 verwendet, der die Wicklung in zwei axial versetzte Abschnitte 33a und 33b unterteilt. Zwischen den beiden Wicklungsabschnitten ist ein Raum für einen Dauermagneten 12 vorgesehen, der somit symme-

trisch im gesamten Magnetkreis liegt. Dieser Aufbau eignet sich in Verbindung mit einer symmetrischen Kontaktanordnung bevorzugt für bistabile Relais.

Weiterhin ist beim Relais nach Fig.3 ein Joch 37 unterhalb der Spule zwischen dieser und dem Sockel 1 5 angeordnet, an dessen Enden die beiden Anker 38 und 39 gelagert sind. Die Lagerpunkte der Anker liegen somit bei dieser Ausführungsform zwischen den Polflächen an den Enden 38b bzw. 39b und den mit dem Betätigungsschieber 15 in Eingriff befindlichen Anker- 10 enden 38a bzw. 39a. Dadurch ergibt sich ein völlig anderes Übersetzungsverhältnis als bei dem Relais nach Fig. 1. Definiert man die Wegübersetzung i als Quotient von Schieberhub zu Ankerhub an der Polfläche, dann ergibt sich, daß beispielsweise das Aufbauprinzip 15 nach F i g. 1 für eine Wegübersetzung von i > 2 geeignet ist. Der Aufbau von F i g. 3 ist dagegen für Wegübersetzungen von i < i geeignet.

F i g. 4 zeigt eine weitere Abwandlung in der Dauermagnetanordnung wie in der Ankerlagerung. In diesem Fall sind an dem Spulenkörper 42 mit der Wicklung 43 zwei Dauermagnete 12a und 12i> angeordnet, die getrennt magnetisierbar sind. Ist beispielsweise der Dauermagnet 126 entmagnetisiert, dann ist das Magnetsystem unsymmetrisch und entspricht der Ausführung nach F i g. 1. Ist jedoch der Magnet 12a entmagnetisiert, dann ist das Magnetsystem in umgekehrter Richtung unsymmetrisch. Sind beide Magnete gleich stark magnetisiert, dann ist das Magnetsystem symmetrisch und entspricht der Ausführung nach F i g. 3. Damit sind beide Seiten getrennt magnetisch abgleichbar, und es können magnetische und mechanische Toleranzen des Relais ausgeglichen werden. Diese Anordnung nach F i g. 4 eignet sich wegen der unterschiedlichen Abgleichmöglichkeiten gleichermaßen gut für monostabile und bista-

Das Joch 47 ist gemäß F i g. 4 wiederum zwischen der Spule und dem Sockel angeordnet. Dagegen sind die beiden Anker 48 und 49 nunmehr an den Enden des Spulenkerns 44 drehbar gelagert. Dieses Konzept eignet sich somit besonders für Wegübersetzungen in der Größenordnung zwischen 1 und 2.

Speziell für Wegübersetzungen von i » 1 eignet sich die Ausführungsform nach Fig.5, bei der die beiden Anker 5« und 59 in der Nähe ihres Schwerpunktes an den Enden des Kerns 54 gelagert sind und jeweils mit einem Ende 586 bzw. 596 Arbeitsluftspalte gegenüber dem oberhalb der Spule angeordneten Joch 57 bilden sowie mit ihrem jeweiligen anderen Ende 58a bzw. 59a am Betätigungssciiieber 15 angreifen.

Die in den F i g. 1 sowie 3 bis 5 angegebenen unterschiedlichen Dauermagnetanordnungen können mit den in den Fig. 1 sowie 3 bis 5 gezeigten unterschiedlichen Anordnungen des Joches sowie der Ankerdrehpunkte beliebig kombiniert werden, so daß sich eine Vielzahl von Relaistypen mit dem selben Grundkonzept in Anpassung an die jeweils gestellte Schaltaufgabe erzielen läßt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches Relais mit einem mindestens eine Wicklung tragenden Spulenkörper, mit einem innerhalb des Spulenkörpers angeordneten, mit beiden Enden je eine Polfläche bildenden Kern, einem außerhalb der Spule parallel zur Spulenachse angeordneten Joch sowie mit zwei flachen, jeweils stirnseitig vor einem Ende der Spule angeordneten, jeweils um eine in der durch eine Polfläche des Kerns gebildeten Ebene liegende Achse schwenkbar gelagerten Ankern, die mit dem Kern und dem Joch jeweils Arbeitsluftspalte bilden, im Gegentakt zueinander bewegbar sind und mit ihren freien Enden mit einem parallel zur Spulenachse bewegbaren Betätigungsschieber für bewegliche Kontaktelemente einer unterhalb der Spule angeordneten Kontaktanordnung id Eingriff sind, ferner mit mindestens einem mit sekar Polarisierungsrichtung zwischen dem Kern und dem Joch angeordneten Dauermagneten, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kontaktanordnung einen flachen, in einer zur Spulenachse parallelen Ebene liegenden Sockel (1) umfaßt, in welchem feststehende Kontaktelemente (19) und Anschlußelemente (18) für bewegliche Kontaktfedern (17) einander in zwei Reihen gegenüberstehend senkrecht zur Sockelebene verankert sind,

daß die an den Anschlußelementen (18) befestigten Kontaktfedern (17) sich jeweils parallel zur Sockelebene und senkrecht zur Be%/egungsrichtung des Betätigungsschiebers (IS) in Richtung auf ein zugehöriges feststehendes Kontakte ;ment (19) erstrekken und mit jeweils am Betätigungsschieber (15) angeformten Betätigungsnocken (16) in Eingriff sind, wobei der Kontakthub sowohl durch die Lagerung der beiden Anker (8,9; 38,39; 48,49; 58,59) am Kern (4; 44; 54) oder am Joch (37) als auch durch den Angriffspunkt der Betätigungsnocken an den Kontaktfedern (17) wählbar ist

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anker (8, 9) jeweils mit einem Ende an dem bezüglich der Spulenachse dem Sockel

(1) gegenüberliegenden Joch (7) gelagert sind.

3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anker (38, 39) an dem zwischen Spulenkörper (32) und Sockel (1) angeordneten Joch (37) gelagert sind.

4. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anker (48, 49) am Kern (44) gelagert sind und Arbeitsluftspalte mit dem zwischen dem Spulenkörper (42) und dem Sockel (1) liegenden Joch (47) bilden.

5. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anker (58,59) annähernd in ihrer Schwerachse am Kern (54) gelagert sind und mit dem dem Sockel (1) bezüglich der Spulenachse gegenüberliegend angeordneten Joch (57) Arbeitsluftspalte bilden.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (12) asymmetrisch an einem Ende des Spulenkörpers (2) neben der Wicklung (3) angeordnet ist.

7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (12) etwa im Mittelbereich des Spulenkörpers (32) zwischen zwei axial versetzten Wicklungsbereichen

(33a, 33b) angeordnet ist

8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Spulenkörpers (42) jeweils ein Dauermagnet (12a, 126) angeordnet ist

9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsnocken (16) an den einzelnen, gegenüber ihren zugehörigen feststehenden Kontaktelementen (19) vorgespannten beweglichen Kontaktelementen (17) an der den feststehenden Kontakteiementen (19) zugewandten Seite in der Nähe der Kontaktstellen angreifen.

10. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zusammengehörigen feststehenden und beweglichen Kontakteiementen im Sockel (1) vorstehende Rippen (20) angeordnet sind, welche zusammen mit einer über den Kontaktelementen (17,18,19) angeordneten Wand (15a,} des Betätigungsschiebers (15) und einer über den Sockel gestülpten Schutzkappe (21) Kontaktkammern bilden.