EP0110162A2 - Electromagnetic relay - Google Patents

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Publication number
EP0110162A2
EP0110162A2 EP83110830A EP83110830A EP0110162A2 EP 0110162 A2 EP0110162 A2 EP 0110162A2 EP 83110830 A EP83110830 A EP 83110830A EP 83110830 A EP83110830 A EP 83110830A EP 0110162 A2 EP0110162 A2 EP 0110162A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
armature
contact
electromagnetic relay
pole
relay according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP83110830A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0110162A3 (en
EP0110162B1 (en
Inventor
Hans Sauer
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.)
SAUER, HANS
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to AT83110830T priority Critical patent/ATE43750T1/en
Publication of EP0110162A2 publication Critical patent/EP0110162A2/en
Publication of EP0110162A3 publication Critical patent/EP0110162A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0110162B1 publication Critical patent/EP0110162B1/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/22—Polarised relays
    • H01H51/2272—Polarised relays comprising rockable armature, rocking movement around central axis parallel to the main plane of the armature
    • H01H51/2281—Contacts rigidly combined with armature

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic relay with at least one permanent magnet provided with pole pieces, a soft magnetic, contact-bearing or -giving armature, which cooperates with its ends with the pole pieces of the permanent magnet or magnets, the pole pieces being electrically insulated from one another and serving as fixed contacts and contact resting forces the permanent magnetic attraction.
  • the invention is based on the object of creating a relay of the type mentioned at the outset which uses the entire available permanent magnetic force as contact force and is nevertheless distinguished by high sensitivity and stability against mechanical loads.
  • this object is achieved in that the anchor ends or the ends of the pole pieces to the magnetic poles facing away are provided with contact springs, the contact springs of-the them genden.Pol noten acro e or form anchor ends of pairs of contacts and in that during the switching process, a contact transfer first through the contact spring ( n) and that after the deflection of the actuated contact spring (s), the contacting end of the armature bears against the pole pieces.
  • the anchor rest force can be selected so that sufficient mechanical stability is given. Since the contact force stored in the springs counteracts the permanent magnetic force, excitation power only needs to be applied for the reduced armature rest force, which is also contact force, in the event of switching.
  • a preferred embodiment of the invention is that the armature is rotatably mounted in the center of the bobbin in one of its axes of gravity. Both ends of the armature can be moved between pole shoes by permanent magnets arranged in the area of the end faces of the coil body.
  • this magnet system is characterized by high shock resistance and low inertia.
  • the simultaneous use of the pole shoes as fixed contacts means a significant simplification, the contact material coverings which may be provided at the same time acting as magnetic separating plates.
  • electrical insulation from the pole shoes is provided, with sintered oxide magnets, e.g. from barium oxide ferrite this is not necessary.
  • the ends of the armature lie against the pole pieces in the form of a line contact through a corresponding degree of freedom in the bearing, whereby provision is made for particularly reliable contacting, irrespective of otherwise provided resilient contacts.
  • An embodiment of the invention further consists in the fact that each end of the armature is widened relative to its central section and that two pole shoes lying next to one another in one plane, electrically insulated from one another, can be bridged electrically and magnetically by attachment of the armature end.
  • a permanent magnet is arranged in each end face of the coil body, in such a way that the two pole ends of the armature interact in each switching position with magnetic poles of the same name of the same name and that a yoke is provided, which has the same-named poles of the two permanent magnets on one side connects with each other.
  • a pole piece can be formed from the yoke for each end of the armature.
  • the contact springs are attached to the ends of the armature and extend transversely to its longitudinal extent.
  • a so-called bridge contact In connection with two pole pieces, which serve as fixed contacts, a working or a normally closed contact with a double break, a so-called bridge contact, is thus realized by a contact spring.
  • the double interruption is particularly advantageous for switching higher voltages or when a high dielectric strength is required between the contacts. Since with such an arrangement with a good armature / contact path ratio, a high percentage of the permanent magnetic attraction can be stored in the contact springs, this means that in connection with the relays according to the European.
  • the arrangement of the contact springs is preferably carried out in such a way that a contact spring is provided at each armature end and that these are each attached to the side of the ends of the armature which faces away from the pole shoes serving as fixed contacts, with which a reliable contact opening is achieved in a simple manner.
  • a contact spring is provided at each armature end and that these are each attached to the side of the ends of the armature which faces away from the pole shoes serving as fixed contacts, with which a reliable contact opening is achieved in a simple manner.
  • an opening to be provided in each pole piece which bears a contact spring on the side facing away from the associated permanent magnet, and for a contact mounted on the contact spring to protrude through this opening and out of the surface of the pole piece facing the armature emerges.
  • Forced contact opening can be realized in that the contact springs are forcibly lifted from the armature or its restoring force when the contact is separated in the immediate vicinity of the contact point.
  • the existing contact position for all contacts of the relay is retained, provided the welded contact point is not torn open by the force of the armature.
  • the tearing of the contact is promoted in that the contact spring is supported during the opening movement either on an edge of the armature end or on the edge of the opening in the pole piece. Since the distance from this support point to the contact point is relatively small in both cases, a stiff spring results, which either ensures that the armature stops or the welded contact breaks open.
  • the contact springs are biased towards the ends of the armature or the pole pieces.
  • the contact force is increased by the pretension from the first moment of contacting, the contact path being increased at the same time.
  • the desired spring preload is caused by warts stamped on the ends of the armature or the pole pieces.
  • an embodiment of the invention is that the contact springs and the areas of the pole shoes or the armature ends that cooperate with them are provided with erosion-resistant, the sections of the armature ends and pole shoes, in which mutual contact takes place, are provided with a noble metal contact material.
  • Tungsten for example, is used as a contact material that is resistant to erosion, and as precious metal gold.
  • the contact arrangement thus created is suitable for switching the smallest voltages and currents as well as large loads. Since the contact point given by the pole ends of the armature and the pole shoes opens in front of the contacts attached to the contact springs, the opening for the noble metal contacts is essentially stress-free and therefore free of wear. A switching arc that may occur only affects the wear-resistant contacts.
  • the entire attraction force of the permanent magnets used is used as a contact force, such that only the end of the armature, at which contact is made, rests against the associated pole shoe (s) and that the opposite end of the armature is separated from the pole shoe (s) associated with it by an air gap.
  • the armature mounting is tolerated so loosely that it does not absorb any contact forces in the end positions.
  • This type of anchor mounting only prevents undesired displacement of the anchor. Otherwise, this can swing out freely between the contact points, so that there are symmetrical relationships with respect to the contact forces at both anchor ends.
  • the electromagnetic relay shown in FIGS. 1-4 has a soft magnetic armature 1, which is rotatably mounted in the center of one of its heavy axes within a two-part coil former 2, 2 '.
  • bearing pins R are provided on the armature and half-shell bearing nests R 'in the coil former halves.
  • the two ends 3, 4 of the armature 1 are movable between pole pieces 5, 5 ', 6 and 7, 7', 8, respectively, of permanent magnets 9, 10 arranged in the region of the end faces of the coil body 2, 2 'and opposite the central section of the armature broadened.
  • the pole shoes 5, 5 'and 7, 7' which are located next to each other in one plane and are electrically insulated from one another, are arranged at a distance d from one another and at the same time serve as fixed contacts. They can easily be bridged electrically as well as magnetically by attaching the armature ends 3 and 4.
  • the end 3 touches the pole pieces 5, 5 'in a line at the point designated by 11 in FIG. 1.
  • the pole pieces 5, 5 'and 7, 7' are provided as fixed contacts with leads 15, 15 'and 17, 17'. Further connections 18, 18 'and 19, 19' are provided for the excitation coil (s) 20.
  • the permanent magnets 9, 10 are arranged in the end faces of the coil body 2, 2 'in such a way that the armature ends 3, 4 cooperate with magnetic poles of the same name in each switching position of the armature 1; in the illustrated case, the armature end 3 via the pole shoes 5, 5 'to the north pole of the permanent magnet 9 and the end 4 via the pole shoe 8 to the south pole of the permanent magnet 10.
  • contact springs 13, 14 are attached extending transversely to the longitudinal extension thereof, on the side facing away from the pole shoes 5, 5 'and 7, 7' serving as fixed contacts. These are preferably double contact springs riveted to the armature ends 3, 4, for example by cold deformation of a projection 16 stamped on the armature 1.
  • the contact springs 13, 14 become in the immediate vicinity due to the widening of the ends 3, 4 of the armature 1 when the contact opens the contact point and thus operated.
  • the contact springs 13, 14 are further biased towards the ends 3, 4 of the armature 1.
  • warts 21 are stamped on the ends 3, 4, which lift the springs 13, 14 off the pole shoes, so that longer contact paths and higher dielectric strength of the contacts result.
  • the warts are formed, for example, after the anchor has been punched out, by embossing the projections 16, that is to say without additional effort.
  • the contact springs 13, 14 at their free ends and the areas of the pole shoes interacting with them with erosion-resistant contact material 22, for.
  • B Tungsten, silver-cadmium oxide or silver-tin oxide, the ends 3, 4 of the armature 1 and the corresponding sections of the pole pieces 5, 5 'or 7, 7' with edemetallic, low-resistance contact material, e.g. Gold or silver.
  • edemetallic, low-resistance contact material e.g. Gold or silver.
  • the clock system can also be provided with a getter which keeps foreign layer-forming substances away from the contacts in the long term. For example, this can involve the evaporation of the plastics used, which is particularly effective in getting rid of the frequently used barium- or strontium oxide-based oxide magnets.
  • Fig. 5 shows the force curve for the relay shown in Fig. 1 to 4 depending on the anchor path s.
  • the anchor path s is on the abscissa, the forces are plotted on the ordinate.
  • the switching position shown in Fig. 1 corresponds to z. B.
  • the course of the permanent magnetic force F 1 is approximately square and has its maximum value both in position b (and a) when the armature end 3 bears against the pole pieces 5, 5 ', in the middle position of the Anchor, this force F 1 becomes zero.
  • the armature is also acted upon by the force F 2 of the prestressed contact spring 13, which counteracts the permanent magnetic force F 1 .
  • the entire tightening force F 1 of the permanent magnets 9, 10 is used as a contact force, in that the largest part is stored in the contact spring 13 as a force F 2 and the remaining force F 3 is used in the contacting by the armature end 3.
  • the force-path curve shown in FIG. 5 shows that in the present relay, with a good ratio of armature path s to contact path k, that is to say a large contact opening, at the same time a large part of the permanent magnetic attraction force F 1 can be stored in the contact springs 13 or 14. This results in high responsiveness with reliable, low-bounce contact.
  • the remaining actuating force F 3 of the armature as armature rest force and contact force at the same time, the maximum contact force is achieved in this embodiment while ensuring the required mechanical stability.
  • the relay shown in FIGS. 6 and 7 also has a soft magnetic armature 1.
  • This is rotatably mounted with loose play in the center of a one-piece coil former 2 in one of its axes of gravity.
  • the bearing is formed, for example, by a convex curvature 40 in the center of the armature and a corresponding concave indentation 41 in the center of the coil body.
  • the armature ends 3, 4 can be moved between pole pieces 5, 6 and 7, 8 by permanent magnets 9, 10 arranged in the region of the end faces of the coil body 2.
  • a contact spring 23, 24, 33, 34 with contacts 27, 37, 28, 38 is attached to each pole piece 5, 6, 7, 8 on the side facing away from the respectively associated permanent magnet 9, 10. As shown in FIG. 7, these are leaf springs which are fastened to the pole shoe with rivets 42. Depending on the cut of the springs, their contacts are connected in parallel and thus act as double contacts.
  • the pole pieces 5, 6, 7, 8 are also provided with openings 25, 26, 35, 36 through which the contacts 27, 28, 37, 38 protrude in order to come into contact with the armature ends 3, 4.
  • This structure gives long spring travel when the contact is made, given by the distance from the contact to the attachment of the spring by the rivet, which makes it possible to store a large part of the available permanent magnetic force and to make the relay sensitive the contact spring 23, 33, 24, 34 from the edge of the opening in the pole piece, so that only a short, stiff spring is effective.
  • the springs 23, 33, 24, 34 can also be biased against the pole pieces 5, 6, 7, 8.
  • the contact springs 23, 33, 24, 34 are also at the free ends of the relay according to FIGS , 37, 38 in the form of riveted, welded contacts or contact inserts.
  • the pole pieces 5, 6, 7, 8 and anchor ends 3, 4 are in the areas in which they lie directly against one another, be it in a planar system as shown in FIG. 6, be it in a line or multiple point contact with provided with noble metallic contact material.
  • the noble metal covering can completely cover the anchor as a galvanically applied layer, since it carries current.
  • the erosion-proof contact 27, 28, 37, 38 also serves as a preliminary contact, and the noble metal contact serves as the main contact, so that the advantages described there also occur here.
  • the loosely tolerated bearing 40, 41 of the armature 1 ensures that the armature 1 can level off between the contact points at its ends 3, 4. This ensures that the armature rests securely on the pole shoes 6, 7 and 5, 8 in each of its end positions. Since the bearing 40, 41 does not absorb any forces, the contact forces are the same at both anchor ends.
  • armature path s a good ratio of armature path s to contact path k, that is to say a large contact opening, is also achieved here, and at the same time a large part of the available permanent magnetic attraction force F 1 can be stored in the contact springs 33, 24 or 23, 34. This results in low-bounce contact with high sensitivity.
  • the remaining actuating force F 3 of the armature determines the mechanical stability of the relay and the level of the response power as armature rest force, since the armature rest force must be overcome when excited. By simultaneously using the anchor rest force as a contact force, it reaches its maximum value.

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Abstract

An electromagnetic relay includes at least one permanent magnet provided with pole pieces and a soft magnetic armature the ends of which cooperate with the pole pieces. The pole shoes are electrically insulated from each other and serve as fixed contacts. In the rest position of the armature, contact forces are obtained from the attraction force exerted by the permanent magnet. In order to exploit the total available permanent magnet force as contact force while, at the same time, achieving high responsiveness and resistance to mechanical stresses and shocks, the armature ends or the ends of the pole pieces facing away from the magnet poles are provided with contact springs which cooperate with the respective opposite pole pieces or armature ends to form contact couples so that, when the armature is switched-over, contact is made first through the contact spring or springs and then, upon bending of the actuated contact spring or springs, the respective armature end engages the pole pieces.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit wenigstens einem mit Polschuhen versehenen Dauermagneten, einem weichmagnetischen, kontakttragenden oder -gebenden Anker, der mit seinen Enden mit den Polschuhen des oder der Dauermagnete zusammenwirkt, wobei die Polschuhe elektrisch voneinander isoliert sind und als Festkontakte dienen und Kontaktruhekräfte aus der dauermagnetischen Anzugskraft gewonnen werden.The invention relates to an electromagnetic relay with at least one permanent magnet provided with pole pieces, a soft magnetic, contact-bearing or -giving armature, which cooperates with its ends with the pole pieces of the permanent magnet or magnets, the pole pieces being electrically insulated from one another and serving as fixed contacts and contact resting forces the permanent magnetic attraction.

Relais dieser Art sind aus der deutschen Patentschrift 2 461 884 bekannt. Sie besitzen einen im wesentlichen lagerfreien Anker, der mit als Festkontakte dienenden Polschuhen von Dauermagneten zusammenwirkt. Man erzielt hierbei Kontaktkräfte in Höhe der nutzbaren Dauerflußkräfte, so daß ein hochbelastbares, stoß-und vibrationsfestes Kontaktsystem realisierbar ist. Aus diesen Vorteilen ergibt sich aber auch, daß bei Erregung des Relais ausreichend elektrische Energie zur Verfügung gestellt werden muß, um die Ankerruhekraft, die in diesem Falle der Kontaktkraft entspricht, zu überwinden.Relays of this type are known from German patent specification 2,461,884. They have an essentially bearing-free armature which interacts with pole shoes of permanent magnets which serve as fixed contacts. This achieves contact forces in the amount of the usable continuous flux forces, so that a highly resilient, shock and vibration-resistant contact system can be implemented. From these advantages, however, it also follows that when the relay is excited, sufficient electrical energy must be made available to overcome the armature rest force, which in this case corresponds to the contact force.

Aus der europäischen Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 13 991] list ein anderes elektromagnetisches Relais bekannt, bei dem durch Speicherung eines Teiles der zur Verfügung stehenden Dauermagnetkräfte in den Kontaktfedern die erforderliche Erregerleistung um so kleiner gemacht werden kann, je größer die Kontaktkraft eingestellt ist. Bei insgesamt relativ großen Kontaktkräften läßt sich hierbei eine beachtliche Ansprechempfindlichkeit erzielen. Eine weitere Erhöhung der Kontaktkräfte bzw. Steigerung der Empfindlichkeit würde jedoch zwangsläufig zu einer Verringerung der Ankerruhekraft führen, jener Kraft, mit der die Polenden des Ankers an Polschuhen der verwendeten Dauermagnete anliegen. Hierdurch würde aber die Stabilität des Relais gegen mechanische Beanspruchung auf ein unzulässiges Maß reduziert. Bei diesem bekannten Relais ist somit die aus Gründen der mechanischen Stabilität erforderliche Ankerruhekraft nicht als Kontaktkraft nutzbar.From European patent application publication no. 13 991] list another electromagnetic relay is known, in which the required excitation power can be made smaller by storing a part of the available permanent magnetic forces in the contact springs, the greater the contact force is set. With overall relatively large contact forces, a remarkable sensitivity can be achieved. However, a further increase in the contact forces or increase in sensitivity would inevitably lead to a reduction in the armature resting force, the force with which the pole ends of the armature bear against the pole shoes of the permanent magnets used. This would reduce the stability of the relay against mechanical stress to an impermissible level. In this known relay, the armature rest force required for reasons of mechanical stability cannot therefore be used as a contact force.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Relais der eingangs genannten Art zu schaffen, das die gesamte verfügbare Dauermagnetkraft als Kontaktkraft nutzt und sich dabei trotzdem durch hohe Ansprechempfindlichkeit und Stabilität gegen mechanische Beanspruchungen auszeichnet.The invention is based on the object of creating a relay of the type mentioned at the outset which uses the entire available permanent magnetic force as contact force and is nevertheless distinguished by high sensitivity and stability against mechanical loads.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ankerenden oder die den Magnetpolen abgewandten Enden der Polschuhe mit Kontaktfedern versehen sind, daß die Kontaktfedern mit-den ihnen gegenüberliegenden.Polschuhen oder Ankerenden Kontaktpaare bilden und daß beim Schaltvorgang eine Kontaktgabe zuerst über die Kontaktfeder(n) erfolgt und daß nach erfolgter Durchbiegung der betätigten Kontaktfeder(n) das kontaktgebende Ende des Ankers an den Polschuhen anliegt.According to the invention this object is achieved in that the anchor ends or the ends of the pole pieces to the magnetic poles facing away are provided with contact springs, the contact springs of-the them genden.Polschuhen acro e or form anchor ends of pairs of contacts and in that during the switching process, a contact transfer first through the contact spring ( n) and that after the deflection of the actuated contact spring (s), the contacting end of the armature bears against the pole pieces.

Durch diese Maßnahme wird die Kontaktkraft auf einfache Weise um die Ankerruhekraft erhöht. Die Ankerruhekraft ist dabei ohne weiteres so wählbar, daß ausreichende mechanische Stabilität gegeben ist. Da die in den Federn gespeicherte Kontaktkraft der Dauermagnetkraft entgegenwirkt, braucht Erregerleistung nur für die somit verringerte Ankerruhekraft, die auch Kontaktkraft ist, im Falle des Schaltens aufgebracht zu werden.This measure increases the contact force in a simple manner by the anchor resting force. The anchor rest force can be selected so that sufficient mechanical stability is given. Since the contact force stored in the springs counteracts the permanent magnetic force, excitation power only needs to be applied for the reduced armature rest force, which is also contact force, in the event of switching.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, daß der Anker innerhalb des Spulenkörpers mittig in einer seiner Schwerachsen drehbar gelagert ist. Beide Enden des Ankers sind dabei zwischen Polschuhen von im Bereich der Stirnseiten des Spulenkörpers angeordneten Dauermagneten bewegbar.A preferred embodiment of the invention is that the armature is rotatably mounted in the center of the bobbin in one of its axes of gravity. Both ends of the armature can be moved between pole shoes by permanent magnets arranged in the area of the end faces of the coil body.

Dieses Magnetsystem zeichnet sich damit auch wegen seines symmetrischen Aufbaus durch hohe Stoßfestigkeit und Trägheitsarmut aus. Die gleichzeitige Verwendung der Polschuhe als Festkontakte bedeutet eine wesentliche Vereinfachung, wobei deren gegebenenfalls vorgesehene Kontaktstoffbeläge zugleich als magnetische Trennbleche wirken. Bei Verwendung metallischer Dauermagnete ist eine elektrische Isolation gegenüber den Polschuhen vorgesehen, bei gesinterten Oxydmagneten,z.B. aus Bariumoxyd-Ferrit ist das nicht erforderlich.Because of its symmetrical structure, this magnet system is characterized by high shock resistance and low inertia. The simultaneous use of the pole shoes as fixed contacts means a significant simplification, the contact material coverings which may be provided at the same time acting as magnetic separating plates. When using metallic permanent magnets, electrical insulation from the pole shoes is provided, with sintered oxide magnets, e.g. from barium oxide ferrite this is not necessary.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß das Anliegen der Enden des Ankers an den Polschuhen in Form einer Linienberührung durch einen entsprechenden Freiheitsgrad im Lager erfolgt, wodurch, unabhängig von anderweitig vorgesehenen federnden Kontakten, Vorsorge für eine besonders sichere Kontaktgabe getroffen ist.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the ends of the armature lie against the pole pieces in the form of a line contact through a corresponding degree of freedom in the bearing, whereby provision is made for particularly reliable contacting, irrespective of otherwise provided resilient contacts.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht ferner darin, daß jedes Ende des Ankers gegenüber dessen Mittelabschnitt verbreitert ist und daß zwei in einer Ebene nebeneinander liegende, elektrisch voneinander isolierte Polschuhe durch Anlagerung des Ankerendes elektrisch als auch magnetisch überbrückbar sind.An embodiment of the invention further consists in the fact that each end of the armature is widened relative to its central section and that two pole shoes lying next to one another in one plane, electrically insulated from one another, can be bridged electrically and magnetically by attachment of the armature end.

Diese Ausbildung des Ankers und Zuordnung der Polschuhe gewährleistet bei einfachen geometrischen Verhältnissen sichere elektrische als auch magnetische überbrückung der Polschuhe.This configuration of the armature and assignment of P olschuhe ensured with simple geometric relationships secure electrical and magnetic bypass of the pole pieces.

Des weiteren ist vorgesehen, daß in jeder Stirnseite des Spulenkörpers jeweils ein Dauermagnet angeordnet ist, derart, daß die beiden Polenden des Ankers in jeder Schaltstellung mit ungleichnamigen Magnetpolen der beiden Magnete zusammenwirken und daß ein Joch vorgesehen ist, welches jeweils gleichnamige Pole der beiden Dauermagnete einseitig miteinander verbindet. Dabei kann aus dem Joch für jedes Ende des Ankers jeweils zugleich ein Polschuh ausgeformt sein.Furthermore, it is provided that a permanent magnet is arranged in each end face of the coil body, in such a way that the two pole ends of the armature interact in each switching position with magnetic poles of the same name of the same name and that a yoke is provided, which has the same-named poles of the two permanent magnets on one side connects with each other. A pole piece can be formed from the yoke for each end of the armature.

Infolge dieses Aufbaues erreicht man, daß sich Dauer- und Erregermagnetfluß in den Luftspalten derart überlagern, daß sich deren Produkt auf die magnetische Kraftwirkung auswirkt. Die resultierende hohe Stellkraft des Ankers sowie die vorab erfolgte federnde Kontaktgabe führen dabei zu einer weitgehenden Unterdrückung bzw. Beherrschung von Kontaktprellungen.As a result of this structure, it is achieved that the permanent and excitation magnetic flux overlap in the air gaps in such a way that their product has an effect on the magnetic force. The resulting high actuating force of the armature and the resilient contact made in advance lead to extensive suppression or control of contact bruises.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Kontaktfedern an den Enden des Ankers quer zu dessen Längserstreckung verlaufend befestigt.According to a further exemplary embodiment, the contact springs are attached to the ends of the armature and extend transversely to its longitudinal extent.

In Verbindung mit je zwei Polschuhen, die als Festkontakte dienen, wird somit durch eine Kontaktfeder jeweils ein Arbeits- oder ein Ruhekontakt mit doppelter Unterbrechung, ein sogenannter Brückenkontakt, realisiert. Die doppelte Unterbrechung ist dabei besonders vorteilhaft zum Schalten höherer Spannungen bzw. wenn.hohe Spannungsfestigkeit zwischen den Kontakten gefordert ist. Da mit einer derartigen Anordnung bei gutem Anker-/Kontaktwegverhältnis ein hoher Prozentsatz der dauermagnetischen Anzugskraft in den Kontaktfedern speicherbar ist, werden hiermit die im Zusammenhang mit den Relais gemäß der europäischen. Patentveroffentlichung 13 991 und der deutschen Patentschrift 2 461 884 zitierten Nachteile vermieden.In connection with two pole pieces, which serve as fixed contacts, a working or a normally closed contact with a double break, a so-called bridge contact, is thus realized by a contact spring. The double interruption is particularly advantageous for switching higher voltages or when a high dielectric strength is required between the contacts. Since with such an arrangement with a good armature / contact path ratio, a high percentage of the permanent magnetic attraction can be stored in the contact springs, this means that in connection with the relays according to the European. Patent publication 13 991 and the German patent 2 461 884 disadvantages cited avoided.

Die Anordnung der Kontaktfedern erfolgt bevorzugt derart, daß an jedem Ankerende eine Kontaktfeder vorgesehen ist und daß diese jeweils auf der Seite der Enden des Ankers befestigt sind, welche den als Festkontakten dienenden Polschuhen abgewandt ist, womit auf einfache Weise eine sichere Kontaktöffnung erreicht wird. Alternativ hierzu kann es auch zweckmäßig sein, daß in jedem Polschuh, der auf der dem zugeordneten Dauermagneten abgewandten Seite eine Kontaktfeder trägt, eine öffnung vorgesehen ist und daß ein auf der Kontaktfeder angebrachter Kontakt durch diese öffnung hindurchragt und aus der dem Anker zugewandten Fläche des Polschuhs hervortritt.The arrangement of the contact springs is preferably carried out in such a way that a contact spring is provided at each armature end and that these are each attached to the side of the ends of the armature which faces away from the pole shoes serving as fixed contacts, with which a reliable contact opening is achieved in a simple manner. As an alternative to this, it can also be expedient for an opening to be provided in each pole piece which bears a contact spring on the side facing away from the associated permanent magnet, and for a contact mounted on the contact spring to protrude through this opening and out of the surface of the pole piece facing the armature emerges.

Zwangsweise Kontaktöffnung ist dadurch realisierbar, daß die Kontaktfedern bei Kontakttrennung in unmittelbarer Nähe der Kontaktstelle vom Anker bzw. dessen Rückstellkraft zwangsweise abgehoben sind. Im Falle des Verschweißens von Kontakten bleibt dabei, sofern die verschweißte Kontaktstelle durch die Stellkraft des Ankers nicht aufgerissen wird, die bestehende Kontaktstellung für alle Kontakte des Relais erhalten. Das Aufreißen des Kontaktes wird dabei dadurch begünstigt, daß sich die Kontaktfeder bei der öffnungsbewegung entweder an einer Kante des Ankerendes oder dem Rand der öffnung im Polschuh abstützt. Da in beiden Fällen die Strecke von diesem Abstützungspunkt bis zur Kontaktstelle relativ klein ist, resultiert eine steife Feder, womit entweder ein Stehenbleiben des Ankers oder ein Aufbrechen des verschweißten Kontaktes gewährleistet ist.Forced contact opening can be realized in that the contact springs are forcibly lifted from the armature or its restoring force when the contact is separated in the immediate vicinity of the contact point. In the case of welding of contacts, the existing contact position for all contacts of the relay is retained, provided the welded contact point is not torn open by the force of the armature. The tearing of the contact is promoted in that the contact spring is supported during the opening movement either on an edge of the armature end or on the edge of the opening in the pole piece. Since the distance from this support point to the contact point is relatively small in both cases, a stiff spring results, which either ensures that the armature stops or the welded contact breaks open.

Zur Erzielung höherer Kontaktkräfte ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Kontaktfedern gegenüber den Enden des Ankers bzw. den Polschuhen vorgespannt sind.To achieve higher contact forces, it is provided according to a further embodiment of the invention that the contact springs are biased towards the ends of the armature or the pole pieces.

In diesem Falle ist die Kontaktkraft bereits vom ersten Moment der Kontaktgabe an um die Vorspannung erhöht, wobei zugleich der Kontaktweg vergrößert ist. Die gewünschte Federvorspannung wird dabei durch an den Enden des Ankers bzw. den Polschuhen angeprägte Warzen hervorgerufen.In this case, the contact force is increased by the pretension from the first moment of contacting, the contact path being increased at the same time. The desired spring preload is caused by warts stamped on the ends of the armature or the pole pieces.

Ferner besteht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darin, daß die Kontaktfedern sowie die mit ihnen zusammenwirkenden Bereiche der Polschuhe bzw. der Ankerenden mit abbrandfestem, die Abschnitte der Ankerenden und Polschuhe, in denen eine gegenseitige Anlage erfolgt, mit edelmetallischem Kontaktstoff versehen sind.Furthermore, an embodiment of the invention is that the contact springs and the areas of the pole shoes or the armature ends that cooperate with them are provided with erosion-resistant, the sections of the armature ends and pole shoes, in which mutual contact takes place, are provided with a noble metal contact material.

Als abbrandfester Kontaktstoff findet beispielsweise Wolfram, als edelmetallischer Gold Verwendung. Die somit geschaffene Kontaktanordnung eignet sich sowohl zum Schalten kleinster Spannungen und Ströme als auch großer Lasten. Da die durch die Polenden des Ankers und die Polschuhe gegebene Kontaktstelle vor den an den Kontaktfedern angebrachten Kontakten öffnet, erfolgt die öffnung für die Edelmetallkontakte im wesentlichen spannungs- und somit verschleißfrei. Ein eventuell entstehender Schaltlichtbogen wirkt sich nur an den verschleißfesten Kontakten aus.Tungsten, for example, is used as a contact material that is resistant to erosion, and as precious metal gold. The contact arrangement thus created is suitable for switching the smallest voltages and currents as well as large loads. Since the contact point given by the pole ends of the armature and the pole shoes opens in front of the contacts attached to the contact springs, the opening for the noble metal contacts is essentially stress-free and therefore free of wear. A switching arc that may occur only affects the wear-resistant contacts.

Im Hinblick auf die Erzielung besonders großer Kontaktkräfte ist vorgesehen, daß die gesamte Anzugskraft der verwendeten Dauermagnete als Kontaktkraft genutzt ist, derart, daß nur das Ende des Ankers, an welchem eine Kontaktgabe erfolgt, an dem (den) zugehörigen Polschuh(en) anliegt und daß das gegenüberliegende Ende des Ankers von dem (den) ihm zugeordneten Polschuh(en) durch einen Luftspalt getrennt ist.With a view to achieving particularly large contact forces, it is provided that the entire attraction force of the permanent magnets used is used as a contact force, such that only the end of the armature, at which contact is made, rests against the associated pole shoe (s) and that the opposite end of the armature is separated from the pole shoe (s) associated with it by an air gap.

Man erreicht hiermit, daß sich die an beiden Seiten des Ankers wirksamen Drehmomente gegenseitig unterstützen, so daß die gesamte nutzbare Anzugskraft des gesamten Magnetsystems an die Kontaktstellen des einen Ankerendes übertragen wird. Der Luftspalt an dem einen Ankerende ist dabei ohne weiteres durch entsprechend enge Tolerierung der Ankerlagerung in Spulenmitte realisierbar.It is hereby achieved that the torques effective on both sides of the armature support each other, so that the entire usable tightening force of the entire magnet system is transmitted to the contact points of the one armature end. The air gap at one armature end can easily be realized by appropriately tight tolerance of the armature bearing in the middle of the coil.

Bei einer Ausgestaltung des Relais, bei der in jeder Schaltstellung des Ankers an beiden Ankerenden Kontaktgabe erfolgt, ist die Ankerlagerung so lose toleriert, daß sie in den Endstellungen keine Kontaktkräfte aufnimmt.In one embodiment of the relay, in which contact is made at both armature ends in each switching position of the armature, the armature mounting is tolerated so loosely that it does not absorb any contact forces in the end positions.

Diese Art der Ankerlagerung verhindert lediglich eine unerwünschte Verschiebung des Ankers. Im übrigen kann sich dieser zwischen den Kontaktstellen frei auspendeln, so daß an beiden Ankerenden bezüglich der Kontaktkräfte symmetrische Verhältnisse vorliegen.This type of anchor mounting only prevents undesired displacement of the anchor. Otherwise, this can swing out freely between the contact points, so that there are symmetrical relationships with respect to the contact forces at both anchor ends.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigt:

  • Fig. 1 ein bistabiles elektromagnetisches Relais in Seitenansicht, geschnitten gemäß der Linie C-C' von Fig. 2,
  • Fig. 2 einen Schnitt A-A' von Fig. 1,
  • Fig. 3 einen Schnitt B-B' von Fig. 1,
  • Fig. 4 einen Schnitt D-D' von Fig. 2,
  • Fig. 5 das Kräftespiel des in Fig. 1 bis Fig. 4 abgebildeten gepolten Relais,
  • Fig. 6 ein monostabiles Relais mit beidseitiger Kontaktgabe an beiden Ankerenden in Seitenansicht, geschnitten gemäß der Linie F-F' von Fig. 7 und
  • Fig. 7 einen Schnitt E-E' von Fig. 6.
The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the figures. In detail shows:
  • 1 is a bistable electromagnetic relay in side view, cut along the line CC 'of Fig. 2,
  • 2 shows a section AA 'of Fig. 1,
  • 3 shows a section BB 'of FIG. 1,
  • 4 shows a section DD 'of FIG. 2,
  • 5 shows the play of forces of the polarized relay depicted in FIGS. 1 to 4,
  • Fig. 6 is a monostable relay with bilateral contact at both armature ends in side view, sectioned along the line FF 'of Fig. 7 and
  • 7 shows a section EE 'of FIG. 6.

Das in Fig. 1 - 4 dargestellte elektromagnetische Relais besitzt einen weichmagnetischen Anker 1, der innerhalb eines zweiteiligen Spulenkörpers 2, 2' mittig in einer seiner Schwerachsen drehbar gelagert ist. Beispielsweise sind hierzu am Anker Lagerzapfen R und in den Spulenkörperhälften halbschalige Lagernester R' vorgesehen. Die-beiden Enden 3, 4 des Ankers 1 sind zwischen Polschuhen 5, 5', 6 bzw. 7, 7', 8 von im Bereich der Stirnseiten des Spulenkörpers 2, 2' angeordneten Dauermagneten 9, 10 bewegbar und gegenüber dem Mittelabschnitt des Ankers verbreitert. Somit sind die jeweils in einer Ebene nebeneinander liegenden, elektrisch voneinander isolierten Polschuhe 5, 5' bzw. 7, 7' im Abstand d voneinander angebracht und dienen zugleich als Festkontakte. Sie sind durch Anlagerung des Ankerendes 3 bzw. 4 problemlos elektrisch als auch magnetisch überbrückbar. Das Ende 3 berührt dabei die Polschuhe 5, 5' an der in Fig. 1 mit 11 bezeichneten Stelle in einer Linie. Entsprechendes gilt für das Ende 4. Die Polschuhe 5, 5' bzw. 7, 7' sind als Festkontakte mit herausgeführten Anschlüssen 15, 15' bzw. 17, 17' versehen. Weitere Anschlüsse 18, 18' bzw. 19, 19' sind für die Erregerspule(n) 20 vorgesehen. Die Dauermagnete 9, 10 sind in den Stirnseiten des Spulenkörpers 2, 2' derart angeordnet, daß die Ankerenden 3, 4 in jeder Schaltstellung des Ankers 1 mit ungleichnamigen Magnetpolen zusammenwirken; im dargestellten Fall das Ankerende 3 über die Polschuhe 5, 5' mit dem Nordpol des Dauermagneten 9 und das Ende 4 über den Polschuh 8 mit dem Südpol des Dauermagneten 10. Ein Joch 12, aus dem die Polschuhe 6, 8 ausgeformt sind, verbindet jeweils gleichnamige Pole der beiden Dauermagnete 9, 10, im vorliegenden Fall die Südpole.The electromagnetic relay shown in FIGS. 1-4 has a soft magnetic armature 1, which is rotatably mounted in the center of one of its heavy axes within a two-part coil former 2, 2 '. For example, bearing pins R are provided on the armature and half-shell bearing nests R 'in the coil former halves. The two ends 3, 4 of the armature 1 are movable between pole pieces 5, 5 ', 6 and 7, 7', 8, respectively, of permanent magnets 9, 10 arranged in the region of the end faces of the coil body 2, 2 'and opposite the central section of the armature broadened. Thus, the pole shoes 5, 5 'and 7, 7', which are located next to each other in one plane and are electrically insulated from one another, are arranged at a distance d from one another and at the same time serve as fixed contacts. They can easily be bridged electrically as well as magnetically by attaching the armature ends 3 and 4. The end 3 touches the pole pieces 5, 5 'in a line at the point designated by 11 in FIG. 1. The same applies to the end 4. The pole pieces 5, 5 'and 7, 7' are provided as fixed contacts with leads 15, 15 'and 17, 17'. Further connections 18, 18 'and 19, 19' are provided for the excitation coil (s) 20. The permanent magnets 9, 10 are arranged in the end faces of the coil body 2, 2 'in such a way that the armature ends 3, 4 cooperate with magnetic poles of the same name in each switching position of the armature 1; in the illustrated case, the armature end 3 via the pole shoes 5, 5 'to the north pole of the permanent magnet 9 and the end 4 via the pole shoe 8 to the south pole of the permanent magnet 10. A yoke 12, from which the pole shoes 6, 8 are formed, connects in each case eponymous poles of the two permanent magnets 9, 10, in the present case the south poles.

An den Enden 3, 4 des Ankers 1 sind quer zu dessen Längserstrekkung verlaufend jeweils Kontaktfedern 13, 14 befestigt, und zwar auf der Seite, die den als Festkontakten dienenden Polschuhen 5, 5' bzw. 7, 7' abgewandt ist. Bevorzugt handelt es sich dabei um an den Ankerenden 3, 4 angenietete Doppelkontaktfedern, beispielsweise durch Kaltverformung eines am Anker 1 angeprägten Vorsprungs 16. Die Kontaktfedern 13, 14 werden wegen der Verbreiterung der Enden 3, 4 des Ankers 1 bei Kontaktöffnung in unmittelbarer Nähe der Kontaktstelle und somit zwangsweise betätigt. Beim Verschweißen eines Kontaktes bleibt damit, sofern die Schweißstelle nicht durch die Stellkraft des Ankers 1 aufgerissen wird, der Schaltzustand für alle Kontakte des Relais erhalten. Zur Erhöhung der Kontaktkraft sind die Kontaktfedern 13, 14 ferner gegenüber den Enden 3, 4 des Ankers 1 vorgespannt. Hierzu sind an den Enden 3, 4 Warzen 21 (Fig. 3) angeprägt, die die Federn 13, 14 von den Polschuhen abheben, damit größere Kontaktwege und höhere Spannungsfestigkeit der Kontakte bewirken. Die Anformung der Warzen geschieht beispielsweise, nachdem der Anker ausgestanzt ist, mit der Anprägung der Vorsprünge 16, also ohne zusätzlichen Aufwand.At the ends 3, 4 of the armature 1, contact springs 13, 14 are attached extending transversely to the longitudinal extension thereof, on the side facing away from the pole shoes 5, 5 'and 7, 7' serving as fixed contacts. These are preferably double contact springs riveted to the armature ends 3, 4, for example by cold deformation of a projection 16 stamped on the armature 1. The contact springs 13, 14 become in the immediate vicinity due to the widening of the ends 3, 4 of the armature 1 when the contact opens the contact point and thus operated. When a contact is welded, the switching state for all contacts of the relay is maintained, provided the welding point is not torn open by the actuating force of the armature 1. To increase the contact force, the contact springs 13, 14 are further biased towards the ends 3, 4 of the armature 1. For this purpose, warts 21 (FIG. 3) are stamped on the ends 3, 4, which lift the springs 13, 14 off the pole shoes, so that longer contact paths and higher dielectric strength of the contacts result. The warts are formed, for example, after the anchor has been punched out, by embossing the projections 16, that is to say without additional effort.

Im-Hinblick auf universelle Verwendbarkeit sind beim dargestellten Relais die Kontaktfedern 13, 14-an ihren freien Enden sowie die mit ihnen zusammenwirkenden Bereiche der Polschuhe mit abbrandfestem Kontaktstoff 22, z. B: Wolfram, Silber-Kadmiumoxyd oder Silber-Zinnoxyd, die Enden 3, 4 des Ankers 1 sowie die korrespondierenden Abschnitte der Polschuhe 5, 5' bzw. 7, 7' mit edeimetallischem, niederohmigem Kontaktstoff, z.-B. Gold oder Silber versehen. Beim Schließen der Kontakte erfolgt dabei Kontaktgabe zuerst über die verschleißfesten Kontakte 22, die somit als Vorkontakte dienen, beim öffnen unterbrechen diese verschleiß. festen Kontakte 22 zuletzt. Das Schließen und öffnen der Edelmetallkontakte, die als Hauptkontakte in erster Linie für die Stromführung vorgesehen sind, erfolgt damit im wesentlichen spannungsfrei und somit kontaktschonend. Aus diesem Grunde ist diese Kontaktanordnung sowohl zum Schalten niedriger Ströme und Spannungen als auch hoher Lasten geeignet. Hinzu kommt, daß durch hohe Kontaktkräfte sowie Kontaktreibung der an den Kontaktfedern 13, 14 angebrachten abbrandfesten Kontakte 22 über die Lebensdauer weitgehend gleichbleibende Kontakteigenschaften erzielt werden.With regard to universal usability in the relay shown, the contact springs 13, 14 at their free ends and the areas of the pole shoes interacting with them with erosion-resistant contact material 22, for. B: Tungsten, silver-cadmium oxide or silver-tin oxide, the ends 3, 4 of the armature 1 and the corresponding sections of the pole pieces 5, 5 'or 7, 7' with edemetallic, low-resistance contact material, e.g. Gold or silver. When the contacts are closed, contact is first made via the wear-resistant contacts 22, which thus serve as pre-contacts, and when they open, they interrupt wear. fixed contacts 22 last. The closing and opening of the noble metal contacts, which are primarily intended as main contacts for current conduction, is thus essentially stress-free and therefore gentle on the contacts. For this reason, this contact arrangement is suitable for switching low currents and voltages as well as high loads. In addition, high contact forces and contact friction of the erosion-proof contacts 22 attached to the contact springs 13, 14 achieve largely constant contact properties over the service life.

Einen Beitrag zu guten Langzeiteigenschaften liefert auch die Abdichtung des Relais mit Vergußmittel 39 (Fig. 1, 3). Neben der Möglichkeit, das Relais mit Schutzgas zu füllen, läßt sich hierdurch das Eindringen von Flußmitteln bei der maschinellen Lötung oder von Lösungsmitteln beim Ultraschallreinigen verhindern. Das durch all diese Maßnahmen schon nahezu perfekte Kontaktsystem kann schließlich noch mit einem Getter versehen sein, der fremdschichtbildende Substanzen langfristig von den Kontakten fernhält. Beispielsweise kann es sich hierbei um Ausdünstungen der verwendeten Kunststoffe handeln, die besonders wirkungsvoll von den häufig verwendeten Oxydmagneten auf Barium- oder Strontiumoxydbasis gegettert werden.Sealing the relay with casting compound 39 (FIGS. 1, 3) also makes a contribution to good long-term properties. In addition to the possibility of filling the relay with protective gas, this also prevents the penetration of flux during machine soldering or of solvents during ultrasonic cleaning. The almost perfect con through all these measures Finally, the clock system can also be provided with a getter which keeps foreign layer-forming substances away from the contacts in the long term. For example, this can involve the evaporation of the plastics used, which is particularly effective in getting rid of the frequently used barium- or strontium oxide-based oxide magnets.

Hohe Kontaktkraft ergibt sich insbesondere daraus, daß z. B. bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung nur das Ende 3 des Ankers 1, an dem die Kontaktgabe erfolgt, an den zugehörigen Polschuhen 5, 5' anliegt. Das gegenüberliegende Ankerende 4 ist'dabei vom Polschuh 8 durch den Luftspalt g getrennt. Hierdurch erreicht man, daß. sich die an beiden Ankerenden 3, 4 wirkenden Drehmomente ad- \dieren, womit die Anzugskraft beider Dauermagnete 9, 10 für die Kontaktgabe am einen Ankerende 3 genutzt ist.High contact force results in particular from the fact that z. B. in the switching position shown in Fig. 1, only the end 3 of the armature 1, at which contact is made, is applied to the associated pole pieces 5, 5 '. The opposite armature end 4 is thereby separated from the pole piece 8 by the air gap g. In this way you achieve that. the torques acting on both armature ends 3, 4 are added, whereby the attraction force of both permanent magnets 9, 10 is used for making contact at one armature end 3.

Fig. 5 zeigt den für das in Fig. 1 bis.4 dargestellte Relais gültigen Kraftverlauf in Abhängigkeit vom Ankerweg s. Der Ankerweg s ist auf der Abszisse, die auftretenden Kräfte sind auf der Ordinate aufgetragen. Die in Fig. 1 gezeigte Schaltstellung entspricht z. B. der Position b in Fig. 5. Der Verlauf der dauermagnetischen Anzugskraft F1 ist etwa quadratisch und hat sowohl in der Position b (als auch a) beim Anliegen des Ankerendes 3 an den Polschuhen 5, 5' ihren Maximalwert, bei Mittelstellung des Ankers wird diese Kraft F1 zu Null. Auf den Anker wirkt in der Position b noch die Kraft F2 der vorgespannten Kontaktfeder 13, die der Dauermagnetkraft F1 entgegengerichtet ist.Fig. 5 shows the force curve for the relay shown in Fig. 1 to 4 depending on the anchor path s. The anchor path s is on the abscissa, the forces are plotted on the ordinate. The switching position shown in Fig. 1 corresponds to z. B. The position b in Fig. 5. The course of the permanent magnetic force F 1 is approximately square and has its maximum value both in position b (and a) when the armature end 3 bears against the pole pieces 5, 5 ', in the middle position of the Anchor, this force F 1 becomes zero. In position b, the armature is also acted upon by the force F 2 of the prestressed contact spring 13, which counteracts the permanent magnetic force F 1 .

Da in dieser Kontaktstellung b das Ende 4 des Ankers 1 um den Luftspalt g vom Polschuh 8 abgehoben ist, ist die verbleibende Kraft F3 die.Stellkraft des Ankers, mit der das Ende 3 an den Polschuhen 5, 5' anliegt. Somit ist im vorliegenden Fall die gesamte Anzugskraft F1 der Dauermagnete 9, 10 als Kontaktkraft genutzt, indem der größte Teil in der Kontaktfeder 13 als Kraft F2 gespeichert ist und die verbleibende Kraft F3 in der Kontaktgabe durch das Ankerende 3 genutzt ist.Since in this contact position b the end 4 of the armature 1 is lifted from the pole piece 8 by the air gap g, the remaining force F 3 is the actuating force of the armature with which the end 3 bears against the pole pieces 5, 5 '. Thus, in the present case, the entire tightening force F 1 of the permanent magnets 9, 10 is used as a contact force, in that the largest part is stored in the contact spring 13 as a force F 2 and the remaining force F 3 is used in the contacting by the armature end 3.

Beim Umschalten in die Schaltstellung a wird zunächst der Kontaktweg k zurückgelegt, wobei die vorgespannte Kontaktfeder 14 mit den Polschuhen 7, 7' in Kontakt tritt. Bei Erreichen der Stellung a herrschen dann entsprechend des symmetrischen Aufbaus die gleichen Verhältnisse wie in Stellung b. Das Relais nach Fig. 1 bis 4 verhält sich also bistabil.When switching to the switching position a, the contact path k is first covered, the prestressed contact spring 14 coming into contact with the pole shoes 7, 7 '. When position a is reached, the conditions are the same as in position b, depending on the symmetrical structure. The relay according to FIGS. 1 to 4 behaves bistably.

Der in Fig. 5 dargestellte Kraft-Wegverlauf zeigt, daß beim vorliegenden Relais bei einem guten Verhältnis von Ankerweg s zu Kontaktweg k, also großer Kontaktöffnung, zugleich ein großer Teil der dauermagnetischen Anzugskraft F1 in den Kontaktfedern 13 bzw. 14 speicherbar ist. Dies bewirkt hohe Ansprechempfindlichkeit bei zuverlässiger, prellarmer Kontaktgabe. Durch die Nutzung der verbleibenden Stellkraft F3 des Ankers als Ankerruhekraft und Kontaktkraft zugleich, wird bei diesem Ausführungsbeispiel das Maximum an Kontaktkraft bei gleichzeitiger Gewährleistung der geforderten mechanischen Stabilität erzielt.The force-path curve shown in FIG. 5 shows that in the present relay, with a good ratio of armature path s to contact path k, that is to say a large contact opening, at the same time a large part of the permanent magnetic attraction force F 1 can be stored in the contact springs 13 or 14. This results in high responsiveness with reliable, low-bounce contact. By using the remaining actuating force F 3 of the armature as armature rest force and contact force at the same time, the maximum contact force is achieved in this embodiment while ensuring the required mechanical stability.

Das in Fig. 6 und 7 dargestellte Relais besitzt ebenfalls einen weichmagnetischen Anker 1. Dieser ist innerhalb eines einteiligen Spulenkörpers 2 mittig in einer seiner Schwerachsen mit losem-Spiel drehbar gelagert. Die Lagerung wird beispielsweise durch eine konvexe Wölbung 40 in Ankermitte und eine korrespondierende konkave Einprägung 41 in Spulenkörpermitte gebildet. Die Ankerenden.3, 4 sind zwischen Polschuhen 5, 6 und 7, 8 von im Bereich der Stirnseiten des Spulenkörpers 2 angeordneten Dauermagneten 9, 10 bewegbar.The relay shown in FIGS. 6 and 7 also has a soft magnetic armature 1. This is rotatably mounted with loose play in the center of a one-piece coil former 2 in one of its axes of gravity. The bearing is formed, for example, by a convex curvature 40 in the center of the armature and a corresponding concave indentation 41 in the center of the coil body. The armature ends 3, 4 can be moved between pole pieces 5, 6 and 7, 8 by permanent magnets 9, 10 arranged in the region of the end faces of the coil body 2.

Während die Polschuhe 6 und 7 unmittelbar an den Dauermagneten 9, 10 anliegen, sind die Polschuhe 5 und 8 von diesen durch einen Luftspalt 1 getrennt. Dies hat zur Folge, daß sich dieses Relais monostabil verhält. Die Dauermagnete 9, 10 sind dabei in den Stirnseiten des Spulenkörpers so angeordnet, daß die Ankerenden in jeder Schaltstellung mit ungleichnamigen Magnetpolen zusammenwirken. In der dargestellten Ruhelage des Ankers wird das Ankerende.3 über den Polschuh 6 vom Südpol des Dauermagneten 9 und das Ankerende 4 über den Polschuh 7 vom Nordpol des Dauermagneten 10 angezogen. Bistabiles Verhalten wie beim Relais nach Fig. 1 bis 4 wäre hier durch größere Dauermagnete 9, 10 erzielbar, an denen auch die Polschuhe 5, 8 anliegen. Da die Polschuhe 5, 6, 7, 8 auch bei diesem Ausführungsbeispiel als Festkontakte dienen, sind sie mit herausgeführten Anschlüssen 15, 17 versehen. Weitere Anschlüsse 19, 18 sind für die Erregerspule 20 vorgesehen.While the pole pieces 6 and 7 are in direct contact with the permanent magnets 9, 10, the pole pieces 5 and 8 are separated from them by an air gap 1. As a result, this relay behaves monostably. The permanent magnets 9, 10 are arranged in the end faces of the coil body so that the armature ends cooperate with magnetic poles of the same name in each switching position. In the rest position of the armature shown, the armature end. 3 is moved over the pole shoe 6 from the south pole of the permanent magnet 9 and that The armature end 4 is attracted to the north pole of the permanent magnet 10 via the pole shoe 7. Bistable behavior as in the relay according to FIGS. 1 to 4 could be achieved here by means of larger permanent magnets 9, 10, against which the pole pieces 5, 8 also rest. Since the pole pieces 5, 6, 7, 8 also serve as fixed contacts in this exemplary embodiment, they are provided with connections 15, 17 which are led out. Further connections 19, 18 are provided for the excitation coil 20.

An jedem Polschuh 5, 6, 7, 8 ist auf der dem jeweils zugeordneten Dauermagneten 9, 10 abgewandten Seite eine Kontaktfeder 23, 24, 33, 34 mit Kontakten 27, 37, 28, 38 angebracht. Wie Fig. 7 zeigt, handelt es sich dabei um Blattfedern, die mit Nieten 42 am Polschuh befestigt sind. Entsprechend dem Zuschnitt-der Federn sind deren Kontakte parallelgeschaltet und wirken somit als Doppelkontakte. Die Polschuhe 5, 6, 7, 8 sind ferner mit öffnungen 25, 26, 35, 36 versehen, durch die die Kontakte 27, 28, 37, 38 hindurchragen, um mit den Ankerenden 3, 4 in Kontakt zu treten.A contact spring 23, 24, 33, 34 with contacts 27, 37, 28, 38 is attached to each pole piece 5, 6, 7, 8 on the side facing away from the respectively associated permanent magnet 9, 10. As shown in FIG. 7, these are leaf springs which are fastened to the pole shoe with rivets 42. Depending on the cut of the springs, their contacts are connected in parallel and thus act as double contacts. The pole pieces 5, 6, 7, 8 are also provided with openings 25, 26, 35, 36 through which the contacts 27, 28, 37, 38 protrude in order to come into contact with the armature ends 3, 4.

Durch diesen Aufbau erhält man bei der Kontaktgabe lange Federwege, gegeben durch die Strecke vom Kontakt bis zur Befestigung der Feder durch den Niet, die es ermöglichen, einen Großteil der verfügbaren Dauermagnetkraft zu speichern und das Relais empfindlich zu machen..Bei Kontaktöffnung hingegen stützt sich die Kontäktfeder 23, 33, 24, 34 an der Kante der Öffnung im Polschuh ab, so daß nur eine kurze, steife Feder wirksam ist. Im Falle eines Kontaktverschweißens bedeutet dies, daß der Anker stehen bleibt, sofern seine Stellkraft nicht ausreicht, die Schweißstelle auf- zureißen...Hierbei bliebe der Schaltzustand für alle Kontakte des Relais erhalten. Zur Erhöhung der Kontaktkraft und weiteren Steigerung der Empfindlichkeit des Relais können die Federn 23, 33, 24, 34 ferner gegenüber den Polschuhen 5, 6, 7, 8 vorgespannt sein.This structure gives long spring travel when the contact is made, given by the distance from the contact to the attachment of the spring by the rivet, which makes it possible to store a large part of the available permanent magnetic force and to make the relay sensitive the contact spring 23, 33, 24, 34 from the edge of the opening in the pole piece, so that only a short, stiff spring is effective. In the case of contact welding, this means that the armature remains stationary, provided that its actuating force is insufficient to tear open the welding point ... The switching status for all contacts of the relay would be retained. To increase the contact force and further increase the sensitivity of the relay, the springs 23, 33, 24, 34 can also be biased against the pole pieces 5, 6, 7, 8.

Entsprechend dem in Fig. 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel sind auch beim Relais nach Fig. 6 und 7 die Kontaktfedern 23, 33, 24, 34 an ihren freien Enden sowie die mit ihnen zusammenwirkenden Bereiche der Ankerenden 3, 4 mit abbrandfesten Kontakten 27, 28, 37, 38 in Form von Niet-, Schweißkontakten oder Kontakteinlagen versehen. Im übrigen sind die Polschuhe 5, 6, 7, 8 und Ankerenden 3, 4 in den Bereichen in denen sie direkt aneinander anliegen, sei es in einer flächenhaften Anlage wie in Fig. 6 dargestellt, sei es in einer Linien- oder Mehrfachpunktberührung, mit edelmetallischem Kontaktstoff versehen. Der edelmetallische Belag kann den Anker, da dieser stromführend ist, als galvanisch aufgetragene Schicht vollkommen bedecken. Wie beim in Fig. 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel dient auch hier der abbrandfeste Kontakt 27, 28, 37, 38 als Vorkontakt, der edelmetallische als Hauptkontakt, so daß die dort geschilderten Vorteile auch hier eintreten.According to the exemplary embodiment described in FIGS. 1 to 4, the contact springs 23, 33, 24, 34 are also at the free ends of the relay according to FIGS , 37, 38 in the form of riveted, welded contacts or contact inserts. For the rest, the pole pieces 5, 6, 7, 8 and anchor ends 3, 4 are in the areas in which they lie directly against one another, be it in a planar system as shown in FIG. 6, be it in a line or multiple point contact with provided with noble metallic contact material. The noble metal covering can completely cover the anchor as a galvanically applied layer, since it carries current. As in the exemplary embodiment described in FIGS. 1 to 4, the erosion-proof contact 27, 28, 37, 38 also serves as a preliminary contact, and the noble metal contact serves as the main contact, so that the advantages described there also occur here.

Durch die lose tolerierte Lagerung 40, 41 des Ankers 1 ist gewährleistet, daß dieser sich zwischen den Kontaktstellen an seinen Enden 3, 4 auspendeln kann. Damit ist gewährleistet, daß der Anker in jeder seiner Endstellungen sicher an den Polschuhen 6, 7 bzw. 5, 8 anliegt. Da das Lager 40, 41 keine Kräfte aufnimmt, sind die Kontaktkräfte an beiden Ankerenden gleich.The loosely tolerated bearing 40, 41 of the armature 1 ensures that the armature 1 can level off between the contact points at its ends 3, 4. This ensures that the armature rests securely on the pole shoes 6, 7 and 5, 8 in each of its end positions. Since the bearing 40, 41 does not absorb any forces, the contact forces are the same at both anchor ends.

Darüber hinaus erreicht man auch hier ein gutes Verhältnis von Ankerweg s zu Kontaktweg k, also große Kontaktöffnung, wobei zugleich ein Großteil der verfügbaren dauermagnetischen Anzugskraft F1 in den Kontaktfedern 33, 24 bzw. 23, 34 speicherbar ist. Dies bewirkt prellarme Kontaktgabe bei hoher Ansprechempfindlichkeit. Die verbleibende Stellkraft F3 des Ankers bestimmt als Ankerruhekraft die mechanische Stabilität des Relais und die Höhe der Ansprechleistung, da die Ankerruhekraft bei Erregung überwunden werden muß. Durch gleichzeitige Nutzung der Ankerruhekraft als Kontaktkraft erreicht diese ihren Maximalwert.In addition, a good ratio of armature path s to contact path k, that is to say a large contact opening, is also achieved here, and at the same time a large part of the available permanent magnetic attraction force F 1 can be stored in the contact springs 33, 24 or 23, 34. This results in low-bounce contact with high sensitivity. The remaining actuating force F 3 of the armature determines the mechanical stability of the relay and the level of the response power as armature rest force, since the armature rest force must be overcome when excited. By simultaneously using the anchor rest force as a contact force, it reaches its maximum value.

Claims (15)

1. Elektromagnetisches Relais mit wenigstens einem mit Polschuhen (5, 6, 7, 8) versehenen Dauermagneten (9, 10), einem weichmagnetischen, kontakttragenden oder -gebenden Anker (1), der mit seinen Enden mit den Polschuhen (5, 6, 7, 8) des oder der Dauermagnete (9, 10) zusammenwirkt, wobei die Polschuhe (5, 6, 7, 8) elektrisch voneinander isoliert sind und als Festkontakte dienen und Kontaktruhekräfte aus der dauermagnetischen Anzugskraft gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet , daß die Ankerenden (3, 4) oder die den Magnetpolen abgewandten Enden der Polschuhe (5, 6, 7, 8) mit Kontaktfedern (13, 14 bzw. 23, 24, 33, 34) versehen sind, daß die Kontaktfedern (13, 14 bzw. 23, 24, 33, 34) mit den ihnen gegenüberliegenden Polschuhen (5, 5', 7, 7') oder Ankerenden (3, 4) Kontaktpaare bilden, und daß beim Schaltvorgang eine Kontaktgabe zuerst über die Kontaktfeder(n) (13, 14 bzw. 23, 24, 33, 34) erfolgt und daß nach erfolgter Durchbiegung der betätigten Kontaktfeder(n) das kontaktgebende Ende des Ankers (3 bzw. 3, 4) an den Polschuhen (5, 5' bzw. 6, 7) anliegt.1. Electromagnetic relay with at least one permanent magnet (9, 10) provided with pole pieces (5, 6, 7, 8), a soft magnetic, contact-carrying or -giving armature (1), the ends of which are connected to the pole pieces (5, 6, 7, 8) of the permanent magnet or magnets (9, 10) cooperate, the pole shoes (5, 6, 7, 8) being electrically insulated from one another and serving as fixed contacts and contact rest forces being obtained from the permanent magnetic attraction, characterized in that the armature ends (3, 4) or the ends of the pole shoes (5, 6, 7, 8) facing away from the magnetic poles are provided with contact springs (13, 14 or 23, 24, 33, 34) such that the contact springs (13, 14 or 23, 24, 33, 34) form pairs of contacts with the pole shoes (5, 5 ', 7, 7') or armature ends (3, 4) opposite them, and that during the switching process, contact is first made via the contact spring (s) (13, 14 or 23, 24, 33, 34) and that after the deflection of the actuated contact spring (s), the contacting end d the armature (3 or 3, 4) rests on the pole pieces (5, 5 'or 6, 7). 2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Anker (1) innerhalb des Spulenkörpers (2, 2') mittig in einer seiner Schwerachsen drehbar gelagert ist.2. Electromagnetic relay according to claim 1, characterized in that the armature (1) within the coil body (2, 2 ') is rotatably mounted centrally in one of its axes of gravity. 3. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Anliegen der Enden (3 bzw. 3, 4) des Ankers (1) an den Polschuhen (5, 5' bzw. 6, 7) in Form einer Linienberührung erfolgt.3. Electromagnetic relay according to claim 1 or 2, characterized in that the abutment of the ends (3 or 3, 4) of the armature (1) on the pole pieces (5, 5 'or 6, 7) takes place in the form of a line contact . 4. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Ende (3, 4) des Ankers (1) gegenüber dessen Mittelabschnitt verbreitert ist und daß zwei in einer Ebene nebeneinander liegende, elektrisch voneinander isolierte Polschuhe (5, 5', 7, 7') durch Anlagerung des Ankerendes (3, 4) elektrisch als auch magnetisch überbrückbar sind.4. Electromagnetic relay according to one of claims 1 to 3, characterized in that each end (3, 4) of the armature (1) is widened relative to the central portion thereof and that two pole shoes (5, 5) lying next to one another in one plane are electrically insulated ', 7, 7') can be bridged electrically as well as magnetically by mounting the armature end (3, 4). 5. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß in jeder Stirnseite des Spulenkörpers (2, 2') jeweils ein Dauermagnet (9, 10) angeordnet ist, derart, daß die beiden Enden (3, 4) des Ankers (1) in jeder Schaltstellung mit ungleichnamigen Magnetpolen zusammenwirken, und daß ein Joch (12) vorgesehen ist, welches jeweils gleichnamige Pole der beiden Dauermagnete (9, 10) einseitig miteinander verbindet.5. Electromagnetic relay according to one of claims 1 to 4, characterized in that a permanent magnet (9, 10) is arranged in each end face of the coil body (2, 2 '), such that the two ends (3, 4) of Armature (1) cooperate with magnetic poles of the same name in each switching position, and that a yoke (12) is provided which connects the poles of the same name of the two permanent magnets (9, 10) on one side with each other. 6. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß aus dem Joch (12) für jedes Ende (3, 4) des Ankers (1) jeweils ein Polschuh (6, 8) ausgeformt ist.6. Electromagnetic relay according to claim 5, characterized in that from the yoke (12) for each end (3, 4) of the armature (1) each has a pole piece (6, 8) is formed. 7. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktfedern (13, 14) an den Enden (3, 4) des Ankers (1) jeweils quer zu dessen Längserstreckung verlaufend befestigt sind.7. Electromagnetic relay according to one of claims 1 to 6, characterized in that the contact springs (13, 14) at the ends (3, 4) of the armature (1) are each mounted to extend transversely to its longitudinal extent. 8. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß an jedem Ankerende (3, 4) eine Kontaktfeder (13, 14) vorgesehen ist und daß diese Kontaktfedern jeweils auf der Seite der Enden (3, 4) des Ankers (1) befestigt sind, welche den als Festkontakten dienenden Polschuhen (5, 5', 7, 7') abgewandt ist.8. Electromagnetic relay according to claim 7, characterized in that a contact spring (13, 14) is provided at each armature end (3, 4) and that these contact springs are each attached to the side of the ends (3, 4) of the armature (1) are facing away from the pole shoes (5, 5 ', 7, 7') serving as fixed contacts. 9. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß in jedem Polschuh (5, 6, 7, 8), der auf seiner vom Anker (1) abgewandten Seite eine Kontaktfeder (23, 24, 33, 34) trägt, eine Öffnung (25, 26, 35, 36) vorgesehen ist, und daß ein auf der Kontaktfeder (23, 24, 33, 34) angebrachter Kontakt (27, 28, 37, 38) durch diese Öffnung (25, 26, 35, 36) hindurchragt und aus der dem Anker (1) zugewandten Fläche der Polschuhe (5, 6, 7, 8) hervortritt.9. Electromagnetic relay according to one of claims 1 to 6, characterized in that in each pole piece (5, 6, 7, 8), on its side facing away from the armature (1), a contact spring (23, 24, 33, 34) carries, an opening (25, 26, 35, 36) is provided, and that a contact (27, 28, 37, 38) attached to the contact spring (23, 24, 33, 34) through this opening (25, 26, 35, 36) protrudes and emerges from the surface of the pole shoes (5, 6, 7, 8) facing the armature (1). 10. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktfedern (13, 14) (23, 24, 33, 34) bei Kontakttrennung in unmittelbarer Nähe der Kontaktstelle vom Anker (1) bzw. dessen Rückstellkraft zwangsweise abgehoben sind.10. Electromagnetic relay according to one of claims 1 or 9, characterized in that the contact springs (13, 14) (23, 24, 33, 34) in the event of contact separation in the immediate vicinity of the contact point from the armature (1) or its restoring force is forcibly lifted are. 11. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktfedern (13, 14) (23, 24, 33, 34) gegenüber den Enden (3, 4) des Ankers (1) bzw. den Polschuhen (5, 6, 7, 8) vorgespannt sind.11. Electromagnetic relay according to one of claims 1 to 10, characterized in that the contact springs (13, 14) (23, 24, 33, 34) opposite the ends (3, 4) of the armature (1) or the pole pieces ( 5, 6, 7, 8) are biased. 12. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzielung der Federvorspannung an den Enden (3, 4) des Ankers (1) bzw. den Polschuhen (5, 6, 7, 8) Warzen (21) angeprägt sind.12. Electromagnetic relay according to claim 11, characterized in that to achieve the spring bias at the ends (3, 4) of the armature (1) or the pole pieces (5, 6, 7, 8) warts (21) are stamped. 13. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 1.2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktfedern (13, 14) (23, 24, 33, 34) sowie die mit ihnen zusammenwirkenden Bereiche der Polschuhe (5, 5', 7, 7') bzw. der Ankerenden (3, 4) mit abbrandfestem, die Abschnitte der Ankerenden (3, 4) und die Bereiche der Polschuhe (5, 5', 7, 7' bzw. 5, 6, 7, 8), in denen eine gegenseitige Anlage erfolgt, mit edelmetallischem Kontaktstoff versehen sind.13. Electromagnetic relay according to one of claims 1 to 1.2, characterized in that the contact springs (13, 14) (23, 24, 33, 34) and the regions of the pole shoes (5, 5 ', 7, 7') which cooperate with them ) or the armature ends (3, 4) with erosion-resistant, the sections of the armature ends (3, 4) and the areas of the pole shoes (5, 5 ', 7, 7' or 5, 6, 7, 8) in which mutual contact takes place, are provided with precious metal contact material. 14. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß nur das Ende (3, 4) des Ankers (1), an welchem eine Kontaktgabe erfolgt, an dem (den) zugehörigen Polschuh(en) (5, 5', 7, 7') anliegt und daß das gegenüberliegende Ende (4, 3) des Ankers (1) von dem (den) ihm zugeordneten Polschuh(en) (8, 6) durch einen Luftspalt (g) getrennt ist.14. Electromagnetic relay according to one of claims 1 to 13, characterized in that only the end (3, 4) of the armature (1), at which contact is made, on the associated pole shoe (s) (5, 5 ', 7, 7') and that the opposite end (4, 3) of the armature (1) is separated from the pole shoe (s) (8, 6) assigned to it by an air gap (g). 15. Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß in jeder Schaltstellung des Ankers (1) an beiden Ankerenden (3, 4) Kontaktgabe erfolgt und daß die Ankerlagerung so lose toleriert ist, daß sie in den Endstellungen des Ankers (1) keine Kräfte aufnimmt.15. Electromagnetic relay according to one of claims 1 to 13, characterized in that in each switching position of the armature (1) at both armature ends (3, 4) contact is made and that the armature bearing is tolerated so loosely that it is in the end positions of the armature (1) absorbs no forces.
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