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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
elektromagnetisches Relais.
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Eine wichtige Frage, die bei der Auslegung und
Herstellung eines elektromagnetischen Relais auftritt, ist die
Bedeutsamkeit der Einstellung der Belastungscharakteristik
eines Ankeraufbaus des Relais. Wie schematisch in Fig. 4 der
beigefügten Zeichnungen, welche längs der vertikalen Achse
die Kraft auf den Ankeraufbau und längs der horizontalen
Achse die Versetzung des Ankeraufbaus zeigt, dargestellt,
ist es wünschenswert, daß die Belastungskurve des
Ankeraufbaus zwischen die Betätigungscharakteristik (die auf der
Spannung basiert, die auf die Spule des Relais gegeben wird)
und die Rückstellcharakteristik fällt. In der Vergangenheit
wurde jedoch die Einstellung der Belastungskurve eines
elektromagnetischen Relais dieser Art durch Einstellung einer
einzelnen Blattfeder, welche zur Rückstellung des Ankers
verwendet wird, durchgeführt, und dies macht es schwierig,
die Bewegungscharakteristik des Ankers sehr genau strengeren
Anforderungen anzupassen. Ferner kann wegen Abweichungen in
den mechanischen Eigenschaften der Teile, welche
unweigerlich durch Herstellungstoleranzen verursacht werden, und
wegen Montageungenauigkeiten die Lastkurve von der
gewünschten in gewissem Maße abweichen. Und wenn nur eine
Blattfeder zur Rückstellung der Position des Ankeraufbaus
verwendet wird, ist es sehr schwierig, die Feineinstellung
der Belastungscharakteristik in richtiger Weise vorzunehmen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
elektromagnetisches Relais zu schaffen, bei dem die
Feineinstellung der Belastungscharakteristik bequem und einfach
durchgeführt werden kann.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein elektromagnetisches Relais zu schaffen, bei dessen
Einstellung die durch Herstellungstoleranzen und
Montageungenauigkeiten verursachten Schwankungen kompensiert werden
können.
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Die vorliegende Erfindung ist im beigefügten
Patentanspruch 1 definiert.
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Gemäß eines solchen Aufbaus kann, wie später im
einzelnen beschrieben wird, die Arbeitscharakteristik des Relais
in einfacher und praktischer Weise durch Veränderung der
Charakteristiken von zwei Blattfedern eingestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezug auf eine
bevorzugte Ausführungsform und die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, wobei diese lediglich zur Erläuterung und
beispielhaft angegeben und nicht als den Rahmen der
vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise beschränkend anzusehen
sind.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die
den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Relais darstellt;
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Fig. 2 ist eine Draufsicht dieser bevorzugten
Ausführungsform;
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht dieser bevorzugten
Ausführungsform in einer durch die Pfeile XX-XX in Fig. 2
angegebenen Ebene;
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Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, bei der die
Hublänge eines Schaltelementes längs der horizontalen Achse
und die Anzugskraft längs der vertikalen Achse gezeigt ist
und die die Schaltcharakteristik eines gewünschten Relais
wiedergibt;
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Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, bei der
ebenfalls längs der horizontalen Achse die Hublänge eines
Schaltelements und längs der vertikalen Achse die
Anzugskraft gezeigt ist und die die tatsächliche
Schaltcharakteristik des Relais der Fig. 1, 2 und 3 wiedergibt.
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In Fig. 1, 2 und 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Relais dargestellt. Unter Bezug auf
die auseinandergezogene Darstellung der Fig. 1 setzt sich
dieses Relais im wesentlichen aus einem Basisaufbau 201,
einem Elektromagnetaufbau 210, einem Ankeraufbau 220, einem
Paar von Rückstellfedern 230 und 235 und einem äußeren
Gehäuse 340 zusammen.
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Der Basisaufbau 201 weist eine Basis 202, die
einstükkig aus Kunstharz geformt ist, und eine Anschlußplattform
208 auf. In der Basis 202 ist ein Schlitz 203 ausgebildet,
und die Anschlußplattform 208 ist in diesem Schlitz 203 fest
angebracht und weist in ihr angebrachte feststehende
Anschlüsse 209a, 209b und 209c auf. Obere Kontakte 209a',
209b' und 209c' der Anschlüsse 209a, 209b und 209c liegen in
dem Schlitz 203 und in diesem Schlitz 203 sind Massekontakte
206a-206f neben jedem der Anschlüsse 209a, 209b und 209c zu
beiden Seiten von diesen (s. Fig. 2) an seinen Wänden
vorgesehen. Aus der Unterseite der Basis 202 ragen vier
Masseanschlüsse 207 vor, und diese Masseanschlüsse 207 und die
Massekontakte 206a-206f sind über eine dünne, elektrisch
leitende Cu-Ni-Schicht, welche auf der Oberfläche der Basis
202 abgeschieden ist, elektrisch miteinander verbunden.
(Selbstverständlich berührt diese elektrisch leitende
Schicht nicht die feststehenden Anschlüsse 209a, 209b und
209c).
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Der Elektromagnetaufbau 210 weist einen Spulenkern 212
auf, durch dessen Mitte ein Eisenkern 211 eingesetzt ist und
auf dem eine Spule 217 gewickelt ist. Der Spulenkern 212 ist
mit einem Jochteil 219 verbunden, welches an jedem seiner
Enden zwei nach oben abragende Polstücke 219a und 219b
aufweist, welche beidseits des entsprechenden vorstehenden
Endes des Eisenkerns 211 angeordnet sind. Im einzelnen
erfolgt die Verbindung zwischen dem Spulenkern 212 und dem
Jochteil 219 durch Plattformteile 213, die an beiden Enden
des Spulenkerns 212 angebracht sind und die nach oben
abragenden Polstücke 219a, die in Schlitze 213a in den
Plattformteilen 213 eingesetzt werden, wobei die Innenflächen der
Polstücke 219b mit den Außenflächen von Seitenabschnitten
213b der Plattformteile 213 in Berührung gebracht werden.
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Die Spulenanschlüsse 218, 218 sind fest auf den
Plattformteilen 213 angebracht und ragen von dort durch geeignete
Löcher in der Basis 212, die nicht im einzelnen gezeigt
sind, nach unten ab.
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Der Ankeraufbau 220 weist einen Körper 221 auf, welcher
einstückig aus Kunstharz geformt ist, wobei an jedem Ende
dieses Körpers 221 in Rahmenabschnitten 222 zwei
Plattenteile 226a und 226b sowie ein diese überbrückender
Permanentmagnet 227 angebracht sind, so daß sie eine C-Form
definieren, wobei die Orientierungen der Permanentmagneten 227,
227 entgegengesetzt zueinander sind. Ferner sind isolierte
Kontaktträgerteile 228, 228 in Löcher 223, welche im Körper
221 gebildet sind, eingesetzt, und jeder dieser
Kontaktträgerteile 228 trägt ein Paar von federnden Kontaktstücken
229a und 229b, welche sich zu seinen beiden Seiten
erstrekken. Der Ankeraufbau 220 ist so angeordnet, daß an jedem
seiner Enden die Plattenstücke 226a und 226b in die
erwähnten Zwischenräume eingesetzt sind, die zwischen dem Ende des
Eisenkerns 211 und den Polstücken 219a und 219b definiert
sind, wobei dazwischen ein gewisses Spiel verbleibt. Der
Ankeraufbau 220 wird durch zwei Blattfedern 230 und 235 so
in dieser Stellung gehalten, daß er in Querrichtung über
eine bestimmte Strecke in den Richtungen A und A' (s. Fig.
2) gegen eine durch diese Federn erzeugte Rückstellkraft
hin- und herbewegbar ist.
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Die Blattfeder 230 ist dadurch an der Basis 202
befestigt, daß ihr Mittelabschnitt 231 in einem in der Basis 202
ausgebildeten Schlitz 205a eingesetzt ist, und daß ihre
Endabschnitte 232 in im Körper 221 des Ankeraufbaus 220
ausgebildete Schlitze 224 eingesetzt sind. Andererseits ist
die Blattfeder 235 am Ankeraufbau 220 dadurch befestigt, daß
haken- bzw. kerbenförmige Abschnitte 236 an ihrem
Mittelabschnitt (deren Kerbenform sich in der Längsrichtung der
Blattfeder 235 erstreckt) lose auf entsprechende Vorsprünge
225 gesetzt sind, welche auf dem Körper 221 des Ankeraufbaus
220 ausgebildet sind, und daß ihre Endabschnitte 237, 237 in
Schlitze 205b eingesetzt sind, die in der Basis 202
ausgebildet sind. Die Federkräfte der Blattfedern 230 und 235
sind durch die jeweiligen Linien (P) und (Q) in Fig. 5
gegeben, welche eine graphische Darstellung ist, bei der die
Hublänge des Ankeraufbaus 220 gegen die durch die
elektromotorische Wirkung des Elektromagnetaufbaus 210 darauf
angewandte Kraft aufgetragen ist: Die Kurve der Federkraft der
Feder 230 ist eine gerade Linie, und die Kurve der
Federkraft der Feder 235 ist eine gerade Linie, welche in ihrer
Mitte einen Knick aufweist. Die rechte Basislinie α in Fig.
5 zeigt die Situation, in der der Ankeraufbau 220
vollständig in A'-Richtung ausgelenkt ist, während entsprechend die
linke Basislinie β die Situation zeigt, in der er
vollständig in A-Richtung ausgelenkt bzw. verschoben ist.
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Insbesondere besteht, wenn die elektromagnetische Spule
217 von der Stromquelle getrennt wird, da bei dieser
bestimmten Ausführungsform der Eisenkern 211 des
Elektromagnetaufbaus 210 magnetisiert ist, eine anziehende Kraft
zwischen den beiden Endflächen der Eisenspule 211 und den
Plattenteilen 226b, 226b, während zwischen den Endflächen des
Eisenkerns 211 und den Plattenteilen 226a, 226a eine
abstoßende Kraft besteht, wodurch der Ankeraufbau 220 sich in
Richtung des Pfeiles A' in Fig. 2 bewegt, so daß die beiden
Enden des federnden Kontaktstückes 229a mit den Kontakten
209b' und 209c' in Berührung kommen, während die beiden
Enden des federnden Kontaktstücks 229b mit den
Massekontakten 206a und 206b in Berührung kommen und sich dabei etwas
verbiegen. Wenn andererseits die Elektromagnetspule 217 an
die Stromquelle angeschlossen ist, besteht eine anziehende
Kraft zwischen den beiden Endflächen des Eisenkerns 211 und
den Plattenstücken 226a, 226a, während eine abstoßende
Kraft zwischen den Endflächen des Eisenkerns 211 und den
Plattenstücken 226b, 226b besteht, wodurch der Ankeraufbau
220 sich in Richtung des Pfeiles A in Fig. 2 bewegt, so daß
die zwei Enden des federnden Kontaktstücks 229b mit den
Kontakten 209a' und 209c' in Berührung kommen, während die
zwei Enden des federnden Kontaktstücks 229a mit den
Massekontakten 206d und 206f in Berührung kommen und sich dabei
etwas verbiegen.
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Mit anderen Worten bewegt sich bei dieser bevorzugten
Ausführungsform der Ankeraufbau 220 in Richtung der Pfeile A
und A' entsprechend der Energieversorgung oder
Nicht-Energieversorgung der Spule 217 hin und her und schaltet die
Kontakte 209a' und 209c' sowie 209b' und 209c'. Die
Gesamtbelastungskurve ist durch die Kurve (X) in Fig. 5 definiert,
die sich aus einer Kombination der Kurven (P) und (Q),
welche die Federkräfte der Federn 230 und 235 darstellen, und
der Kurven (R) und (S), welche die Federkräfte der federnden
Kontaktstücke 229a und 229b darstellen, zusammensetzt. Die
resultierende Belastungskurve (X) ist so geformt, daß sie,
wie die in Fig. 4 dargestellte ideale Belastungskurve (C),
zwischen der Betätigungscharakteristik (A) und der
Rückstellcharakteristik (B) liegt.
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Im einzelnen kann die Einstellung der Belastungskurve
(X) dieses Relais durch Einstellung der Eigenschaften der
Blattfedern 230 und 235, welche von ihren Verbiegungswinkeln
abhängen, durchgeführt werden. Wie in Fig. 5 zu sehen, ist
der Kurve (P) der Federkraft der Blattfeder 230 effektiv
eine gerade Linie, und die Einstellung der Stärke dieser
Feder hat die Wirkung, daß die Belastungskurve (X) nach oben
bzw. nach unten verschoben wird. Andererseits ist die Kurve
(Q) der Federkraft der Blattfeder 235 effektiv eine gerade
Linie, welche in der Mitte der Hublänge des Ankeraufbaus 220
geknickt ist, und die Einstellung der Stärke dieser Feder
hat die Wirkung, daß der Neigungswinkel der Belastungskurve
(X) bestimmt wird. Daher kann durch Einstellung der
Eigenschaften dieser Federn die Charakteristik des Relais
geeignet eingestellt werden.
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Da die Blattfeder 235 nur lose an den Ankeraufbau 220
gekoppelt ist, indem ihre hakenförmige Mittelabschnitte 236
lose auf Vorsprünge 225 des Körpers 221 gesetzt sind, kann
sich, selbst wenn die Kräfte der Federabschnitte auf beiden
Seiten der Feder 235 etwas verschieden sind, die Feder 235
entsprechend diesem Ungleichgewicht etwas verrücken, indem
sich die haken- bzw. kerbenförmigen Abschnitte 236 auf den
Vorsprüngen 225 seitlich verrücken, und so wird, selbst wenn
die Blattfeder 235 unregelmäßig oder asymmetrisch ist, die
parallele Orientierung des Ankeraufbaus 220 bezüglich der
Spule 217 und dem Kern 211 aufrechterhalten.