DE3340735C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Meßgeräte für elektrische Energie und bezieht sich auf ein Gleichstrom-Tarif-Umschaltrelais mit einem U-förmigen Kern, einer Doppelerregerwicklung, einem schwingenden Anker und einer flachen Feder.

In der Funktion des Tarifumschalters in Mehrtarif-Induktionszählern für elektrische Energie vermittelt das gegenständliche Relais den Antrieb dem Zifferblatt, der dem momentanen Tarif entspricht, wogegen es den anderen bzw. die anderen blockiert. Die elektrische Steuerung des Relais erfolgt gewöhnlich von der Tarif-Umschaltuhr oder dem Tonkommandoempfänger. Das Umschaltrelais besitzt zwei Endpositionen, und zwar in erregtem Zustand der Wicklung mit angezogenem Anker und in unerregtem Zustand mit abgefallenem Anker, der in dieser Lage von einer Feder gehalten wird.

Der Stand der Technik auf dem Gebiet der elektrotechnischen Relais ist schon so stark ausgeforscht, daß gegenüber bekannten Lösungen im fundamentalen magnetischen Schluß keine Neuheiten erwartet werden können, die dabei noch ausgesprochene Vorteile aufweisen würden. Noch immer treten jedoch neue konstruktionsmäßige Lösungen auf, die sich den neuen Funktionsforderungen und der Technologie anpassen und be­ stimmte Vorteile gegenüber bekannten Lösungen besitzen. Die Relais, die bei Doppeltarif-Zifferblättern für eine Tarif­ umschaltung oder in Zählern mit einem Maximumanzeiger für das Blockieren der Kupplung der Meßperiode dienen, verwen­ den in bekannten Ausführungen verschiedenartige magnetische Schlüsse. So sind bekannte Umschaltrelais mit einem drei­ schenkligen Kern und einer zentralen Spule mit einem zwei­ schenkligen Kern, einer Spule und schwingendem Anker; mit einem Hilfsjoch und Dauermagneten als Gegenkraft der elek­ tromagnetischen Erregung; als Spulen im Topf mit Kern und Drehspule; als Elektromagneten mit schwingendem Anker, der von einem Dauermagneten gebildet wird, was nur die bekann­ ten Elektromagnetsysteme der Umschaltrelais sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Relais der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das alle folgenden Eigenschaften besitzt: hohe Betriebszuverlässigkeit, nie­ driges Streufeld des elektrischen Magnetschlusses, Unemp­ findlichkeit gegenüber Einflüssen fremder Magnetfelder, technologische Optimalität in Verbindung mit dem Selbst­ kostenpreis des Artikels und niedriges Gewicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf den U-förmigen Kern, der nahe den Enden seiner beiden Schenkel rechteckige Öffnungen besitzt, wobei ein Schenkel des Kernes am Ende mit zwei Führungsansätzen abgeschlossen ist, ein Spulenkörper mit einer doppelten Erregerwicklung aufgesteckt ist, daß weiterhin auf den Kern ein Anker der­ art aufgelegt ist, daß die Führungsansätze des Kernes in Nuten des Ankers ragen, wobei dessen umgebogene Außenschen­ kel gegen den Spulenkörper gerichtet sind, und daß durch die Öffnungen im Kern ein Mittelschenkel der Feder derart durchgesteckt ist, daß der Mittelschenkel des Ankers, der zwischen den Außenschenkeln liegt, durch die Öffnung des Rahmens der Feder ragt, wobei deren Zunge am Mittelschenkel einschnappend am Schenkel des Kernes eingreift.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung ist im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 den U-förmigen Kern eines Umschaltrelais,

Fig. 2 den Anker des Relais,

Fig. 3 die dreischenklige Mehrzweckfeder des Relais,

Fig. 4 den Doppelspulenkörper des Relais in gestreckter Lage, wie er aus der Spritzgußmaschine kommt, und den zusammengeklappten Spulenkörper mit Wicklun­ gen und

Fig. 5 eine axonometrische Darstellung des Zusammenbaus des Relais.

Das Umschaltrelais 5 besitzt vier Hauptbestandteile, und zwar einen U-förmigen Kern 1, einen besonders geformten An­ ker 2, eine dreischenklige Mehrzweckfeder 3 und einen Doppel­ spulenkörper 4 mit Wicklung 45.

Der U-förmige Kern 1 besitzt in seinen beiden Schenkeln ge­ gen die Spitze zu ausgestanzte rechteckige Öffnungen 12, die als Lager des Mittelschenkels 31 der Mehrzweckfeder 3 vorgesehen sind. Die Spitze eines der Schenkel des Kernes 1 ist mit Ansätzen 11 in ein Lager des Ankers 2 umgeformt. In den Ansätzen 11 wird mit formentsprechenden Nuten 22 der Anker 2 eingefangen. Damit wird für den Anker eine Längs- und Querausweichung verhindert, ein funktionelles Schwingen des Ankers ist jedoch erlaubt.

Der Anker 2 weist eine flache Form auf und ist aus niedrig koerzitivem weichmagnetischen Material ausgestanzt und be­ sitzt folgende Formmerkmale: einen verbreiterten Ankerteil, der von Ansätzen 23 gebildet ist, der dem Aufliegen von äußeren Schenkeln 32 der Mehrzweckfeder 3 dient; Nuten 22, die für das Einfangen des Ankers 2 zwischen die Ansätze 11 des Kernes 1 bestimmt sind; einen dreischenkligen Abschluß­ teil mit gebogenen Außenschenkeln 21, die zum Formieren des Magnetfeldes des Luftspalts in abgefallenem Zustand beitra­ gen.

Die dreischenklige Mehrzweckfeder 3 ist aus nichtferromag­ netischem Federungsmaterial ausgestanzt und besitzt mehrere Funktions- sowie Formmerkmale. Der Mittelschenkel 31 der Fe­ der 3 wird beim Zusammenbau des Umschaltrelais durch die Öffnungen 12 des Kernes 1 durchgesteckt und fixiert dadurch den Doppelspulenkörper 4 bzw. die zweiteilige Erregerwick­ lung 45. Eine durchgestanzte Zunge 34 des Mittelschenkels 31 wird nach dem Einsetzen durch die Öffnungen 12 federnd ausgebogen und an den Kernschenkel eingehakt, wodurch er die Feder 3 in der richtigen Lage fixiert und ein unbeab­ sichtigtes Herausfallen bzw. Verschieben der Feder 3 verhin­ dert. Die äußeren Schenkel 32 lehnen sich an die Ansätze 23 des Ankers 2 an, drücken mit ihrer eigenen Federkraft an den Anker 2 und stellen dadurch eine Gegenkraft der elektro­ magnetischen Kraft dar. Der Begrenzungsrahmen 33 der Feder 3, durch den in zusammengebautem Zustand der Mittelschenkel des Ankers 2 durchgesteckt ist, begrenzt den Hub des Ankers 2 unter dem Einfluß der äußeren Federschenkel 32 und be­ stimmt dadurch den Luftspalt in unerregtem Zustand des Re­ lais. Durch Änderung des Winkels, unter welchem der Rahmen 33 gegenüber dem Mittelschenkel 31 umgebogen ist, kann der maximale Luftspalt in unerregtem Zustand eingestellt werden. Eine Zunge 35 auf der unteren inneren Seite des Rahmens 33 begrenzt den Hub des Ankers 2 in angezogener Lage, d. h. in erregtem Zustand, da an ihm der Mittelschenkel des Ankers 2 anliegt und dadurch den Luftspalt in angezogenem Zustand bestimmt. Dieser Luftspalt kann mit einer Umbiegung, d. h. Umkrümmung der Zunge 35 eingestellt werden, ähnlich wie der Luftspalt im abgefallenen Zustand des Relais durch Umbiegung des Rahmens 33 eingestellt werden kann.

Der Doppelspulenkörper 4 ist aus thermoplastischem Werkstoff aus einem Stück und in gestrecktem Zustand gefertigt. In der Mitte besitzt er Doppelseitenwände 41, die jedoch mit einer verdünnten Wand 42 nur an einem Rand verbunden sind, was eine Umbiegung in einen Zusammensatz von zwei parallelen Spulenkörpern ermöglicht. Ein solcher gestreckter Spulenkör­ per ermöglicht ein automatisches Wickeln zweier Wicklungen, was sein wesentliches Merkmal und sein wesentlicher Vorteil ist. Die Außenseitenwände 46 und 47 besitzen an Seitenrän­ dern Nuten für das Einsetzen von Kontaktzungen, die für das Anlöten des Anfangs und des Endes der Doppelwicklung dienen. Nach der Bewicklung eines Teiles des Spulenkörpers 4 wird beim Aufwickeln auf den zweiten Teil des Spulenkörpers 4 ohne Unterbrechung des Wicklungsdrahtes in demselben Wicklungssinn übergegangen. Nach beendeter Bewicklung der beiden Teile des Spulenkörpers 4 und dem Anlöten der Drahtenden wird der Spulenkörper 4 von der Wickelmaschine abgenommen und um die Verbindungswand 42 derart umgebogen, daß zwei parallele Er­ regerwicklungen erhalten werden. An den äußeren Seitenwän­ den 46 und 47 ist an den später gebildeten Kontakträndern eine Verbindung 43 vorgesehen, die als eine Feder und eine Nut ausgeführt ist, die sich nach dem Umbiegen des bewickel­ ten Spulenkörpers 4 gegenseitig einfangen - einhaken, so daß die doppelte Erregerwicklung 45 eine für das Einsetzen des Kernes 1 geeignete Einheit bildet.

In Hinsicht auf die angegebene technische Beschreibung lie­ gen die Vorteile des erfindungsgemäßen Relais im Vergleich mit bekannten Lösungen darin, daß folgendes erreicht wurde: ein magnetisch günstigerer Schluß als bei einfacher Spule, eine höhere Durchschlagspannung, da auf die einzelne Spule nur eine Hälfte der Spannung entfällt, eine technologisch einfache Konstruktion mit wenigen Bauteilen, für die Montage sind keine besonderen Vorrichtungen bzw. Hilfsvorrichtungen erforderlich, eine herabgesetzte Empfindlichkeit auf den Ein­ fluß fremder Magnetfelder, die Einstellung der Luftspalte, falls notwendig, ist einfach und der Anker ist stoßunempfind­ lich und braucht keine Schmierung.

Der einfache Aufbau des Tarif-Umschaltrelais erfordert tat­ sächlich keine Montagebeschreibung, die mit Messungen be­ stätigte Funktionsfähigkeit entspricht den gesetzten Forde­ rungen, weswegen auch dessen Verwendung in der Industrie nicht fraglich ist.

Claims (3)

1. Gleichstrom-Tarif-Umschaltrelais mit einem U-förmigen Kern, einer Doppelerregerwicklung, einem schwingenden Anker und einer flachen Feder, dadurch gekennzeichnet, daß auf den U-förmigen Kern (1), der nahe den Enden seiner beiden Schenkel rechteckige Öffnungen (12) besitzt, wobei ein Schenkel des Kernes (1) am Ende mit zwei Führungsan­ sätzen (11) abgeschlossen ist, ein Spulenkörper (4) mit einer doppelten Erregerwicklung (45) aufgesteckt ist, daß weiterhin auf den Kern (1) ein Anker (2) derart aufgelegt ist, daß die Führungsansätze (11) des Kernes (1) in Nuten (22) des Ankers (2) ragen, wobei dessen umgebogene Außenschenkel (21) gegen den Spulenkörper (4) gerichtet sind, und daß durch die Öffnungen (12) im Kern (1) ein Mittelschenkel (31) der Feder (3) der­ art durchgesteckt ist, daß der Mittelschenkel des An­ kers (2), der zwischen den Außenschenkeln (21) liegt, durch die Öffnung des Rahmens (33) der Feder ragt, wo­ bei deren Zunge (34) am Mittelschenkel (31) einschnap­ pend am Schenkel des Kernes (1) eingreift.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die doppel­ te Erregerwicklung (45) am doppelten Spulenkörper (4) in dessen ausgestreckter Lage aufgewickelt ist, wobei der Spulenkörper (4) eine doppelte Mittelwand besitzt, deren Hälften (41) am oberen Rand mit einer verdünnten Wand (42) verbunden sind, und daß er weiter Außenwände (46, 47) besitzt, die am gleichliegenden Rand des Spu­ lenkörpers (4) ein Verbindungsstück (43) besitzen, das aus einer Feder und einer Nut besteht.

3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei­ schenklige Mehrzweckfeder (3) aus nichtferromagneti­ schem Federmaterial ausgeführt ist, wobei die Feder (3) an einer Seite einen Mittelschenkel (31) und zwei Außen­ schenkel (32) besitzt, daß am Ende des Mittelschenkels (31) eine Zunge (34) ausgeführt ist, wobei das andere Ende der Feder (3) in Form eines Rahmens (33) in bezug auf die Ebene der Schenkel (31, 32) gebogen ist, und daß ebenfalls aus der Ebene der Schenkel (31, 32) eine Zunge (35) gebogen ist, die in die Öffnung des Rahmens (33) reicht.