EP0072976B1 - Polarisiertes elektromagnetisches Relais - Google Patents

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EP0072976B1
EP0072976B1 EP82107303A EP82107303A EP0072976B1 EP 0072976 B1 EP0072976 B1 EP 0072976B1 EP 82107303 A EP82107303 A EP 82107303A EP 82107303 A EP82107303 A EP 82107303A EP 0072976 B1 EP0072976 B1 EP 0072976B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
relay
permanent magnet
armature
yoke laminations
Prior art date
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Expired
Application number
EP82107303A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0072976A1 (de
Inventor
Rolf-Dieter Dipl.-Phys. Kimpel
Ulf Dipl.-Phys. Rauterberg
Horst Dipl.-Ing. Tamm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to AT82107303T priority Critical patent/ATE14491T1/de
Publication of EP0072976A1 publication Critical patent/EP0072976A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0072976B1 publication Critical patent/EP0072976B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/22—Polarised relays
    • H01H51/2236—Polarised relays comprising pivotable armature, pivoting at extremity or bending point of armature
    • H01H51/2245—Armature inside coil

Definitions

  • the invention relates to a polarized electromagnetic relay with a rod-shaped armature arranged within a coil body approximately along the coil axis and supported on one side in the area of the one coil end, with its free end in the area of the other coil end in the space between two angled yoke plates opposite one another Pole shoes protrude, whereby the yoke sheets - lying side by side over a large area in one plane - are magnetically coupled with two poles of the same name of a four-pole permanent magnet arrangement and the two poles of the permanent magnet assembly facing away from the yoke sheets are connected to one another via a flux sheet extending between the two relay ends parallel to the coil axis and next to the coil winding and are magnetically coupled to the supported end of the armature.
  • Such a relay is known from DE-C-2723220.
  • the permanent magnet arrangement is arranged on the front side in front of the coil body, a ferromagnetic housing cap being used as the flux plate.
  • Additional pole shoes formed on the yoke plates enable particularly good coupling of the control flow, so that the relay can be made very sensitive.
  • this system offers the advantage of using the four-pole permanent magnet arrangement that different switching characteristics of the relay can be set without any design differences simply by subsequently magnetizing or adjusting the two permanent magnet ranges. For example, a monostable or bistable switching behavior, optionally also with different response values in both armature positions, can be set on one and the same fully assembled relay.
  • the object of the invention is to modify this known basic principle of a four-pole magnetic circuit in such a way that even more favorable pole surfaces are obtained by arranging the permanent magnet in the relay even more favorably, with very precise optimization between the contact force achievable by the permanent magnet and by coordinating air gaps parallel to the permanent magnet the response sensitivity that can be achieved by good coupling of the control flow circuit becomes possible.
  • space should be gained for at least two changeover contacts which can be actuated by the armature by means of a favorable arrangement of the magnet system.
  • this object is achieved in that the large-area areas of the two yoke plates also extend parallel to the coil axis and further parallel to the flux plate next to the coil winding, and in that the yoke plates and the flux guide plate form an overlap region in which the permanent magnet arrangement is essentially perpendicular to the coil axis Polarization directions is arranged.
  • the pole faces can be made substantially larger than in the case of front-side coupling, which is particularly advantageous for a longer coil with a smaller cross-section.
  • the arrangement according to the invention of the permanent magnet or magnets next to the coil winding means that the permanent magnet lies above the winding in the radial direction. Seen from the connection side of the relay, this can mean that the magnet lies below, to the side or - according to a preferred embodiment - above the coil.
  • Such a flat magnet the extent of which in the direction parallel to the coil axis is a multiple of the extent in the direction of magnetization (approximately perpendicular to the coil axis), also only slightly increases the overall height of the relay by the arrangement next to or above the coil winding. Since the entire coil length is available for the length of the yoke plates and the flux plate, the overlap area of these parts on the one hand and the pole faces of the permanent magnet on the other hand can be chosen to be optimally large, regardless of spatial restrictions.
  • the excitation circuit can also be coupled very well, since very large areas of the yoke plates and the flux plate face each other in the overlap area and thus form a favorable air gap for the transition of the control flow.
  • the overlap area does not have to be completely filled by the permanent magnet, so that in addition to the permanent magnet, another air gap facilitates the transition of the control flow.
  • a very flat permanent magnet can be used, so that the distance which is decisive for the magnetic resistance of the air gap next to its surface is kept small.
  • the two pole shoes are formed on the sides of the yoke plates facing the coil axis and are bent on the end face of the coil body in the direction of the free armature end, parallel to the flat side of the armature. They also face the armature with their flat sides and thus form large pole faces overlapping with the armature.
  • the yoke plates themselves expediently lie between the permanent magnet arrangement and the coil winding, so that the bent pole shoes do not overlap with the magnet or with the flux plate.
  • the flux plate arranged on the outside above the permanent magnet can, according to the available experience, be relatively thin and allows a good coupling of outer pole pieces for the adjustment of the two permanent magnet areas.
  • contact surfaces are expediently provided on the coil former. Furthermore, it is expedient if lugs are formed on the coil flanges, by means of which the pole shoes are pressed against the contact surfaces. When assembling the yoke plates, the two pole shoes can thus be inserted between the contact surfaces and the lugs.
  • pins can also be formed on the coil flanges. It is expedient if these pins of the thermoplastic coil body grip through holes in the flow plate and are deformed to form rivet heads.
  • the permanent magnet arrangement with the yoke plates and the flux plate is wider than the coil diameter, so that a space for contact elements is formed below the yoke plates on both sides of the coil.
  • This space is expediently closed off on the underside of the relay by a base body in which the contact connections are anchored.
  • This base body made of insulating material can furthermore have a central recess for receiving the coil body with a precise fit, so that a precise distance between the pole faces of the pole shoes and the contact elements actuated by the armature is ensured.
  • the relay is expediently closed by a cap made of insulating material, which is put over the coil and forms a circumferential sealing gap with the base body.
  • the magnet system shown schematically in FIGS. 1 and 2 has a flat permanent magnet 1 with the two oppositely polarized magnet regions 1a and 1b.
  • One of the two yoke plates 2 and 3 is coupled to each of these magnetic regions 1a and 1, while the opposite poles of the permanent magnet arrangement are coupled to a flux plate 4.
  • Bent pole pieces 2a and 3a are formed on each of the yoke plates 2 and 3 and enclose the end 5a of a rod-shaped armature 5 to form a working air gap 6.
  • the armature is arranged in a coil 7 along the coil axis and is supported at its other end 5b; the angled leg 4a of the flow plate 4 is coupled to this anchor end 5b to form a small air gap 8.
  • the overlap area can also be chosen to be larger than the pole faces of the permanent magnet 1.
  • the yoke plates 2 and 3 can be brought up to the leg 4a of the flux plate in order to achieve a small air gap 9a. If necessary, a bent tab 3b can also be provided on the yoke plates 2 or 3 in order to further reduce the air gap 9 or 9a.
  • the air gaps 8 and 9 are to be optimized so that the sensitivity is as large as possible, but the permanent magnetic force is not yet weakened too much by the secondary air gap 9.
  • the air gap 8 should be as small as possible, in any case significantly smaller than the air gap 9. The smaller the air gap 9, the smaller the permanent magnetic attraction force acting on the armature, but the greater the sensitivity.
  • FIG. 3 to 5 show a relay designed according to the invention in different views.
  • This relay is built on a base body 11 and closed with an insulating protective cap 12.
  • the edge joint 13 between the base body and the cap is sealed with casting resin 14, the bushings of coil connecting pins 15 also being sealed.
  • On the base body 11 sits in a precisely fitting recess 16, a coil body 17 with the winding 18, which is delimited on the end face by the two coil flanges 19 and 20.
  • a rod-shaped armature 21 extends along the coil axis within the coil body and is supported on the coil flange 20 with its end 21 b and can perform switching movements between two pole pieces 22 and 23 with its free end 21 a.
  • contact surfaces 25 and 26 are provided on the coil former 17, against which the pole shoes 22 and 23 are pressed by lugs 27 and 28 formed on the coil flanges.
  • the pole shoes 22 and 23 are each part of the two yoke plates 29 and 30, which are parallel to the coil axis and to above the coil Base body 11 extend.
  • the region 31a thus forms a large pole area with respect to the yoke plate 29, while the permanent magnet region 31b has a large pole area in common with the yoke plate 30.
  • the pole faces of the four-pole permanent magnet arrangement facing away from the yoke plates are covered by a flux plate 32, which both couples the two permanent magnet regions 31a and 31b to one another and also couples the two regions to the armature end 21b via the angled leg 32a.
  • the control flow circuit is also largely closed via this flow plate 32.
  • An air gap 33 which is favorable for the flow transition and which also continues in addition to the permanent magnet 31, is formed by the large areas which are opposed by the yoke plates 29 and 30 on the one hand and by the flow plate 32 on the other hand. Due to the size of the overlap of the yoke plates 29 and 30 and the flux plate 32 on the one hand and the distance which is determined by the thickness of the permanent magnet, this air gap 33 can be set so that the desired permanent magnetic force is available on the one hand and a high sensitivity on the other hand of the magnet system is achieved, ie a low excitation power is required.
  • the armature is fastened in a carrier 34 which is mounted in bearing bushes 36 by means of molded-on bearing pins 35. These bearing bushes are each formed by two resilient holding arms 37 which are molded onto the coil flange 20.
  • the armature is thus held in a bearing in a defined manner via the carrier 34, so that the armature end 21 has a precisely defined air gap with respect to the flow plate leg 32a.
  • This air gap 38 can be kept very small and very constant, since the armature end 21b only covers a very short distance during the switching movement, so that even when the flux plate leg 32a is in direct contact, only a small amount of friction occurs.
  • the carrier 34 also contains a center contact spring 39 on both sides, which are rigidly connected to the armature via the carrier and participate in its switching movements without the need for a separate contact slide.
  • the free end 39a of these center contact springs alternately makes contact with one of the mating contact elements 40 or 41.
  • the center contact springs 39 are each connected to a connecting pin 43 via a wire 42.
  • the mating contact elements 40 and 41 are each anchored directly in the base body 11.
  • the two yoke plates 29 and 30 are pushed onto the coil body 17 in such a way that the pole shoes 22 and 23 are positioned between the contact surfaces 25 and 26 on the one hand and the lugs 27 and 28 on the other hand.
  • the yoke plates 29 and 30 rest on shoulders 44 and 45 of the coil flanges 19 and 20, respectively. They are fixed together with the permanent magnet 31 and the flux plate 32 by two pins 46 and 47, which are molded onto the thermoplastic coil body 17. These pins 46 and 47 are inserted through recesses 48 and 49 of the flow plate 31 and deformed over the flow plate into rivet heads 46a and 47a.
  • the characteristic of the relay is then set by applying external magnetic fields.
  • the two permanent magnet regions 31 and 31b can be magnetized and adjusted by applying pole pieces to the flux plate 32 or to the cap 12 above the flux plate 32 so that different response values for both armature positions and, depending on the choice, a monostable or a bistable switching behavior are generated .
  • a relay is obtained in which the same construction parts can be used for different designs and in which the entire assembly can be carried out independently of the subsequent relay characteristic.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein polarisiertes elektromagnetisches Relais mit einem innerhalb eines Spulenkörpers etwa längs der Spulenachse angeordneten stabförmigen, im Bereich des einen Spulenendes einseitig gelagerten Anker, der mit seinem freien Ende im Bereich des anderen Spulenendes in den Raum zwischen zwei von Jochblechen abgewinkelten einander gegenüberstehenden Polschuhen ragt, wobei die Jochbleche - grossflächig in einer Ebene nebeneinanderliegend - mit zwei ungleichnamigen Polen einer vierpoligen Dauermagnetanordnung magnetisch gekoppelt sind und die beiden von den Jochblechen abgewandten Pole der Dauermagnetanordnung über ein sich zwischen den beiden Relaisenden parallel zur Spulenachse und neben der Spulenwicklung erstreckendes Flussblech miteinander und an das gelagerte Ende des Ankers magnetisch gekoppelt sind.
  • Ein derartiges Relais ist aus der DE-C-2723220 bekannt. Dort ist die Dauermagnetanordnung stirnseitig vor dem Spulenkörper angeordnet, wobei eine ferromagnetische Gehäusekappe als Flussblech verwendet wird. An den Jochblechen ausgebildete zusätzliche Polschuhe ermöglichen dabei eine besonders gute Kopplung des Steuerflusses, so dass das Relais sehr empfindlich gemacht werden kann. Dazu bietet dieses System durch die Verwendung der vierpoligen Dauermagnetanordnung vor allem auch den Vorteil, dass ohne konstruktive Unterschiede allein durch nachträglich unterschiedliches Aufmagnetisieren bzw. Abgleichen der beiden Dauermagnetbereiche verschiedene Schaltcharakteristiken des Relais eingestellt werden können. So kann bei ein und demselben fertig montierten Relais wahlweise ein monostabiles oder ein bistabiles Schaltverhalten, gegebenenfalls auch mit unterschiedlichen Ansprechwerten in beiden Ankerstellungen, eingestellt werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, dieses bekannte Grundprinzip eines vierpoligen Magnetkreises so abzuwandeln, dass durch noch günstigere Anordnung des Dauermagneten im Relais noch grössere Polflächen gewonnen werden, wobei durch Abstimmung von Luftspalten parallel zum Dauermagneten eine sehr genaue Optimierung zwischen der durch den Dauermagneten erzielbaren Kontaktkraft und der durch gute Kopplung des Steuerflusskreises erzielbaren Ansprechempfindlichkeit möglich wird. Ausserdem soll durch günstige Anordnung des Magnetsystems Raum für mindestens zwei vom Anker betätigbare Umschaltkontakte gewonnen werden.
  • Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die grossflächigen Bereiche der beiden Jochbleche sich gleichfalls parallel zur Spulenachse und ferner parallel zum Flussblech neben der Spulenwicklung erstrecken und dass die Jochbleche und das Flussführungsblech dort einen Überlappungsbereich bilden, in welchem die Dauermagnetanordnung mit im wesentlichen zur Spulenachse senkrechten Polarisierungsrichtungen angeordnet ist.
  • Durch die erfindungsgemässe Anordnung der vierpoligen Dauermagnetanordnung, die zweckmässigerweise durch einen einzigen Magneten gebildet wird, neben der Spulenwicklung können die Polflächen wesentlich grösser ausgeführt werden als bei stirnseitiger Ankopplung, was insbesondere bei einer längeren Spule mit kleinerem Querschnitt günstig ist. Die erfindungsgemässe Anordnung des bzw. der Dauermagneten neben der Spulenwicklung besagt, dass der Dauermagnet in Radialrichtung über der Wicklung liegt. Von der Anschlussseite des Relais aus gesehen kann dies bedeuten, dass der Magnet unterhalb, seitlich oder - entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform - über der Spule liegt. Dadurch können die Vorteile von sehr flachen Magneten mit sehr kleiner Ausdehnung in Vorzugsrichtung, beispielsweise von Ferritmagneten, gut ausgenutzt werden.
  • Ein derartig flacher Magnet, dessen Ausdehnung in Richtung parallel zur Spulenachse ein Mehrfaches zur Ausdehnung in Magnetisierungsrichtung (etwa senkrecht zur Spulenachse) beträgt, vergrössert auch die Bauhöhe des Relais durch die Anordnung neben bzw. über der Spulenwicklung nur wenig. Da für die Länge der Jochbleche und des Flussbleches die ganze Spulenlänge zur Verfügung steht, können der Überlappungsbereich dieser Teile einerseits und die Polflächen des Dauermagneten andererseits ohne Rücksicht auf räumliche Beschränkungen optimal gross gewählt werden.
  • Neben der guten Kopplung des Dauermagnetkreises durch grosse Polflächen kann aber auch der Erregerkreis sehr gut gekoppelt werden, da im Überlappungsbereich sehr grosse Flächen der Jochbleche und des Flussbleches einander gegenüberstehen und damit einen günstigen Luftspalt für den Übergang des Steuerflusses bilden. Der Überlappungsbereich muss dabei nicht völlig vom Dauermagneten ausgefüllt sein, so dass neben dem Dauermagneten noch ein weiterer Luftspalt den Übergang des Steuerflusses erleichtert. Wie erwähnt, kann ein sehr flacher Dauermagnet verwendet werden, so dass der für den magnetischen Widerstand des Luftspaltes neben seiner Fläche massgebende Abstand gering gehalten wird. Zur Verringerung des magnetischen Widerstandes dieses Luftspaltes zwischen den Jochblechen und dem Flussblech können an diesen Teilen auch zusätzliche Lappen angeformt sein, die im Bereich neben dem Dauermagneten noch eine Verringerung des Abstandes und damit noch einen besseren Flussübergang ermöglichen. Da dieser Luftspalt auch für den Dauermagneten einen Nebenschluss bildet, wird er nur so klein gewählt, dass noch genügend Dauerfluss zur Erzeugung der Haltekräfte für den Anker zur Verfügung steht. Im Einzelfall wird man also optimieren zwischen der geforderten und vom Dauermagneten erzeugten Kontaktkraft und der durch einen guten Schluss des Steuerflusskreises erzielbaren Ansprechempfindlichkeit des Relais.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Polschuhe an den Spulenachse zugwandten Seiten der Jochbleche angeformt und an der Stirnseite des Spulenkörpers in Richtung auf das freie Ankerende, parallel zur Flachseite des Ankers, abgebogen. Sie stehen damit auch dem Anker mit ihren Flachseiten gegenüber und bilden somit grosse mit dem Anker überlappende Polflächen. Die Jochbleche selbst liegen zweckmässigerweise zwischen der Dauermagnetanordnung und der Spulenwicklung, so dass die abgebogenen Polschuhe sich nicht mit dem Magneten oder mit dem Flussblech überschneiden. Das aussen über dem Dauermagneten angeordnete Flussblech kann nach den vorliegenden Erfahrungen ralativ dünn sein und gestattet eine gute Ankopplung von äusseren Polschuhen zum Abgleich der beiden Dauermagnetbereiche.
  • Um einen vorgegebenen Abstand zwischen den beiden Polschuhen, der dem Ankerhub entspricht, einzuhalten, sind zweckmässigerweise am Spulenkörper Anlageflächen vorgesehen. Weiterhin ist es zweckmässig, wenn an den Spulenflanschen Nasen angeformt sind, durch die die Polschuhe gegen die Anlageflächen gedrückt werden. Bei der Montage der Jochbleche können somit die beiden Polschuhe zwischen die Anlageflächen und die Nasen eingesteckt werden. Zur Befestigung der Jochbleche sowie der Dauermagnetanordnung mit dem Flussblech können weiterhin an den Spulenflanschen Zapfen angeformt sein. Dabei ist es zweckmässig, wenn diese Zapfen des thermoplastischen Spulenkörpers durch Bohrungen des Flussbleches greifen und zur Bildung von Nietköpfen verformt sind.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Relais ist die Dauermagnetanordnung mit den Jochblechen und dem Flussblech breiter als der Spulendurchmesser, so dass unterhalb der Jochbleche beiderseits der Spule ein Raum für Kontaktelemente gebildet wird. Dieser Raum wird zweckmässigerweise an der Unterseite des Relais durch einen Grundkörper abgeschlossen, in welchem die Kontaktanschlüsse verankert sind. Dieser aus Isolierstoff bestehende Grundkörper kann weiterhin eine mittige Ausnehmung zur passgenauen Aufnahme des Spulenkörpers besitzen, so dass ein genauer Abstand zwischen den Polflächen der Polschuhe und den durch den Anker betätigten Kontaktelementen gewährleistet wird. Das Relais wird zweckmässigerweise durch eine Kappe aus Isolierstoff geschlossen, die über die Spule gestülpt ist und mit dem Grundkörper einen ringsum verlaufenden Dichtungsspalt bildet.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1 und 2 eine schematische Darstellung des Magnetkreises für ein erfindungsgemässes Relais,
    • Fig. 3 bis 5 ein erfindungsgemäss gestaltetes Relais in drei Ansichten.
  • Das in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Magnetsystem besitzt einen flachen Dauermagneten 1 mit den beiden entgegengesetzt gepolten Magnetbereichen 1a und 1b. An jeden dieser Magnetbereiche 1a und 1 ist eines der beiden Jochbleche 2 und 3 angekoppelt, während die entgegengesetzten Pole der Dauermagnetanordnung an ein Flussblech 4 angekoppelt sind. An den Jochblechen 2 und 3 sind jeweils abgebogene Polschuhe 2a und 3a angeformt, welche das Ende 5a eines stabförmigen Ankers 5 unter Bildung eines Arbeitsluftspaltes 6 umfassen. Der Anker ist in einer Spule 7 längs der Spulenachse angeordnet und mit seinem anderen Ende 5b gelagert; an dieses Ankerende 5b ist der abgewinkelte Schenkel 4a des Flussbleches 4 unter Bildung eines kleinen Luftspaltes 8 angekoppelt.
  • Zwischen den Jochblechen 2 und 3 einerseits und dem Flussblech 4 andererseits besteht ein weiterer Luftspalt 9, dessen magnetischer Widerstand von der Grösse der einander gegenüberstehenden Flächen und von ihrem Abstand (Dicke des Dauermagneten) abhängt. Dabei kann der Überlappungsbereich auch grösser gewählt werden als die Polflächen des Dauermagneten 1. Die Jochbleche 2 und 3 können bis an den Schenkel 4a des Flussbleches herangeführt werden, um einen kleinen Luftspalt 9a zu erzielen. Gegebenenfalls kann an den Jochblechen 2 bzw. 3 auch ein abgebogener Lappen 3b vorgesehen werden, um den Luftspalt 9 bzw. 9a weiter zu verringern. Bei einem bestimmten Relais sind die Luftspalte 8 und 9 so zu optimieren, dass die Empfindlichkeit möglichst gross, die Dauermagnetkraft aber durch den Nebenluftspalt 9 noch nicht zu stark geschwächt wird. Der Luftspalt 8 soll dabei so klein wie möglich, auf jeden Fall wesentlich kleiner als der Luftspalt 9 sein. Je kleiner der Luftspalt 9 wird, desto kleiner ist die auf den Anker wirkende dauermagnetische Anzugskraft, desto grösser ist aber auch die Empfindlichkeit.
  • Die Fig. 3 bis 5 zeigen in verschiedenen Ansichten ein erfindungsgemäss gestaltetes Relais. Dieses Relais ist auf einem Grundkörper 11 aufgebaut und mit einer isolierenden Schutzkappe 12 verschlossen. Die Randfuge 13 zwischen Grundkörper und Kappe ist mit Giessharz 14 abgedichtet, wobei auch die Durchführungen von Spulenanschlussstiften 15 mit abgedichtet sind. Auf dem Grundkörper 11 sitzt in einer passgenauen Ausnehmung 16 ein Spulenkörper 17 mit der Wicklung 18, die durch die beiden Spulenflansche 19 und 20 stirnseitig begrenzt wird. Innerhalb des Spulenkörpers erstreckt sich längs der Spulenachse ein stabförmiger Anker 21, der mit seinem Ende 21 b am Spulenflansch 20 gelagert ist und mit seinem freien Ende 21a Schaltbewegungen zwischen zwei Polschuhen 22 und 23 ausführen kann.
  • Um die Breite des Arbeitsluftspaltes 24 zwischen den beiden Polschuhen 22 und 23 genau festzulegen, sind am Spulenkörper 17 jeweils Anlageflächen 25 und 26 vorgesehen, gegen die die Polschuhe 22 bzw. 23 durch an den Spulenflanschen angeformte Nasen 27 und 28 gedrückt werden.
  • Die Polschuhe 22 und 23 sind jeweils Teil der beiden Jochbleche 29 bzw. 30, welche sich oberhalb der Spule parallel zur Spulenachse und zum Grundkörper 11 erstrecken. Auf diesen Jochblechen 29 und 30 liegt ein flacher und ebenfalls langgestreckter Dauermagnet 31 mit zwei entgegengesetzt gepolten Dauermagnetbereichen 31a a und 31b. Der Bereich 31a bildet somit eine grosse Polfläche gegenüber dem Jochblech 29, während der Dauermagnetbereich 31b eine grosse Polfläche mit dem Jochblech 30 gemeinsam hat. Die von den Jochblechen abgewandten Polflächen der vierpoligen Dauermagnetanordnung sind durch ein Flussblech 32 abgedeckt, welches sowohl die beiden Dauermagnetbereiche 31a und 31 b aneinander koppelt als auch die beiden Bereiche über den abgewinkelten Schenkel 32a an das Ankerende 21 b ankoppelt.
  • Über dieses Flussblech 32 wird ausserdem der Steuerflusskreis weitgehend geschlossen. Durch die grossen Flächen, die sich von den Jochblechen 29 und 30 einerseits und vom Flussblech 32 andererseits gegenüberstehen, wird ein für den Flussübergang günstiger Luftspalt 33 gebildet, der sich auch neben dem Dauermagneten 31 noch fortsetzt. Durch die Grösse der Überlappung der Jochbleche 29 und 30 und des Flussbleches 32 einerseits und durch den Abstand, der durch die Dicke des Dauermagneten bestimmt wird, lässt sich dieser Luftspalt 33 so einstellen, dass einerseits die gewünschte Dauermagnetkraft zur Verfügung steht und andererseits eine hohe Empfindlichkeit des Magnetsystems erzielt wird, d.h. es wird eine geringe Erregerleistung benötigt.
  • Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Anker in einem Träger 34 befestigt, welcher über angeformte Lagerzapfen 35 in Lagerbuchsen 36 gelagert ist. Diese Lagerbuchsen werden jeweils von zwei federnden Haltearmen 37 gebildet, die am Spulenflansch 20 angeformt sind. Über den Träger 34 wird also der Anker definiert in einem Lager gehalten, so dass das Ankerende 21 einen genau definierten Luftspalt gegenüber dem Flussblechschenkel 32a besitzt. Dieser Luftspalt 38 kann sehr klein und sehr konstant gehalten werden, da das Ankerende 21b bei der Schaltbewegung nur einen sehr kurzen Weg zurücklegt, so dass selbst bei direktem Anliegen des Flussblechschenkels 32a nur eine geringe Reibung auftritt. Es wäre aber auch möglich, den Anker durch den Flussblechschenkel 32a im Lager, beispielsweise in einem Schneidenlager zu halten, wobei der Flussblechschenkel 32a unmittelbar oder gegebenenfalls über eine Folie am Ankerende 21b angreifen würde. Da also der Luftspalt 38 sehr klein ist, ergibt sich eine gute Kopplung sowohl des Dauermagnetkreises als auch des Steuerflusskreises des Relais.
  • Im Ausführungsbeispiel enthält der Träger 34 ausserdem beiderseits je eine Mittelkontaktfeder 39, welche über den Träger starr mit dem Anker verbunden sind und dessen Schaltbewegungen mitmachen, ohne dass ein eigener Kontaktschieber erforderlich wäre. Das freie Ende 39a dieser Mittelkontaktfedern gibt dabei abwechselnd Kontakt mit einem der Gegenkontaktelemente 40 oder 41. Über eine Litze 42 sind die Mittelkontaktfedern 39 jeweils mit einem Anschlussstift 43 verbunden. Die Gegenkontaktelemente 40 und 41 sind jeweils unmittelbar im Grundkörper 11 verankert.
  • Bei der Montage des Magnetsystems werden die beiden Jochbleche 29 und 30 so auf den Spulenkörper 17 geschoben, dass die Polschuhe 22 und 23 zwischen den Anlageflächen 25 und 26 einerseits und den Nasen 27 und 28 andererseits positioniert werden. Die Jochbleche 29 und 30 liegen auf Absätzen 44 und 45 der Spulenflansche 19 bzw. 20 auf. Sie werden gemeinsam mit dem Dauermagneten 31 und dem Flussblech 32 durch zwei Zapfen 46 und 47 fixiert, welche an dem thermoplastischen Spulenkörper 17 angeformt sind. Diese Zapfen 46 und 47 werden durch Ausnehmungen 48 bzw. 49 des Flussbleches 31 gesteckt und über dem Flussblech zu Nietköpfen 46a bzw. 47a verformt.
  • Nach der Montage der Schutzkappe 12 wird dann die Charakteristik des Relais durch Anlegen von äusseren Magnetfeldern eingestellt. Dabei können die beiden Dauermagnetbereiche 31 und 31b durch Anlegen von Polschuhen an das Flussblech 32 bzw. an die Kappe 12 über dem Flussblech 32 so aufmagnetisiert und abgeglichen werden, dass unterschiedliche Ansprechwerte für beide Ankerlagen und je nach Wahl ein monostabiles oder ein bistabiles Schaltverhalten erzeugt werden. Auf diese Weise erhält man ein Relais, bei dem für unterschiedliche Ausführungen jeweils gleiche Konstruktionsteile verwendet werden können und bei denen die gesamte Montage unabhängig von der späteren Relaischarakteristik durchgeführt werden kann.

Claims (16)

1. Polarisiertes elektromagnetisches Relais mit einem innerhalb eines Spulenkörpers (17) etwa längs der Spulenachse angeordneten stabförmigen, im Bereich des einen Spulenendes einseitig gelagerten Anker (5, 21), der mit seinem freien Ende im Bereich des anderen Spulenendes in den Raum zwischen zwei von Jochblechen (2, 3; 29, 30) abgewinkelten, einander gegenüberstehenden Polschuhen (2a, 3a; 22, 23) ragt, wobei die Jochbleche (2, 3; 29, 30) - grossflächig in einer Ebene nebeneinanderliegend - mit zwei ungleichnamigen Polen einer vierpoligen Dauermagnetanordnung (1; 31) magnetisch gekoppelt sind und die beiden von den Jochblechen (2, 3; 29, 30) abgewandten Pole der Dauermagnetanordnung (1; 31) über ein sich zwischen den beiden Relaisenden parallel zur Spulenachse und neben der Spulenwicklung (7, 18) erstreckendes Flussblech (4; 32) miteinander und an das gelagerte Ende des Ankers (5, 21) magnetisch gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die grossflächigen Bereiche der beiden Jochbleche (2, 3; 29, 30) sich gleichfalls parallel zur Spulenachse und ferner parallel zum Flussblech (4; 32) neben der Spulenwicklung (7; 18) erstrecken und dass die Jochbleche (2, 3; 29, 30) und das Flussführungsblech (4; 32) dort einen Überlapppungsbereich (9; 33) bilden, in welchem die Dauermagnetanordnung (1; 31) mit im wesentlichen zur Spulenachse senkrechten Polarisierungsrichtung angeordnet ist.
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Polschuhe (2a; 3a; 22, 23) an den der Spulenachse zugewandten Seiten der Jochbleche (2, 3; 29, 30) angeformt und an der Stirnseite des Spulenkörpers (17) in Richtung auf das freie Ankerende (5a; 21a), parallel zur Flachseite des Ankers (21), abgebogen sind.
3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Überlappungsbereich (9; 33) der Jochbleche (2, 3; 29, 30) und des Flussbleches (4; 32) im wesentlichen über die gesamte Spulenlänge erstreckt.
4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnetanordnung (1; 31) einstückig ausgebildet ist.
5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Dauermagnetanordnung (1; 31) in parallel zur Spulenachse verlaufender Richtung ein Mehrfaches ihrer Dicke in Magnetisierungsrichtung beträgt.
6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnetanordnung (1; 31) nur einen Teil des Überlappungsbereiches (9; 33) ausfüllt und dass daneben ein zusätzlicher Luftspalt (9, 91; 33) zwischen den Jochblechen (2, 3; 29, 30) und dem Flussblech (4; 32) gebildet ist.
7. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Luftspalt (9a) zwischen den Jochblechen (2, 3) und dem Flussblech (4) durch an einen dieser Teile angeformte Lappen (3b) gebildet ist.
8. Relais nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der an den Anker (5, 21) magnetisch angekoppelte Teil (4a; 32a) des Flussbleches (4; 32) mit dem Ankerende (5b; 21b) einen Luftspalt (8; 38) bildet, der wesentlich kleiner als der zwischen den Jochblechen (2, 3; 29, 30) und dem Flussblech (4; 32) bestehende Luftspalt (9; 33) ist.
9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussblech mittelbar oder unmittelbar am Lagerende (21b) des Ankers (21) anliegt und diesen in seiner Lagerung hält.
10. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochbleche (2, 3; 29, 30) jeweils zwischen der Dauermagnetanordnung (1; 31) und der Spulenwicklung (7; 18) angeordnet sind.
11. Relais nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochbleche (29, 30) auf den Spulenflanschen (19, 20) aufliegen und durch am Spulenkörper (17) angeformte Zapfen (46, 47) gehalten sind.
12. Relais nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Spulenflanschen angeformten Zapfen (46, 47) in Durchbrüchen (48, 49) des Flussbleches (32) vernietet sind.
13. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (22, 23) durch Anlageflächen (25, 26) des Spulenkörpers (17) in einem vorgegebenen Abstand gehalten und durch am Spulenflansch (19) angeformte Nasen (27, 28) gegen die Anlageflächen (25, 26) gedrückt werden.
14. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die über der Spule (18) angeordneten Jochbleche (29, 30) breiter sind als der Spulendurchmesser und dass in dem von den Jochblechen (29, 30) überdeckten Raum beiderseits der Spule vom Anker (21) betätigbare Kontaktelemente (39, 40, 41) angeordnet sind.
15. Relais nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (17,18) von einem Grundkörper (11) aus Isolierstoff getragen wird, der eine mittige Ausnehmung (16) zur passgenauen Aufnahme des Spulenkörpers (17) besitzt und in welchem beiderseits Kontaktanschlüsse (40, 41, 43) verankert sind.
16. Relais nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzkappe (12) aus Isolierstoff über den Spulenkörper gestülpt ist und mit dem Grundkörper (11) eine abdichtbare Fuge bildet.
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