EP0147681B1 - Polarisiertes elektromagnetisches Relais - Google Patents

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EP0147681B1
EP0147681B1 EP84114716A EP84114716A EP0147681B1 EP 0147681 B1 EP0147681 B1 EP 0147681B1 EP 84114716 A EP84114716 A EP 84114716A EP 84114716 A EP84114716 A EP 84114716A EP 0147681 B1 EP0147681 B1 EP 0147681B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
relay
armature
contact
basic body
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.)
Expired
Application number
EP84114716A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0147681A1 (de
Inventor
Helmut Dipl.-Ing. Schedele
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
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0147681A1 publication Critical patent/EP0147681A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0147681B1 publication Critical patent/EP0147681B1/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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/58—Electric connections to or between contacts; Terminals
    • H01H1/5805—Connections to printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/14—Terminal arrangements

Definitions

  • the invention relates to a polarized relay with a base body, a coil with coil body and winding attached to the base body, a rod-shaped armature, which is arranged inside the coil body approximately along the coil axis and is supported on one side in the area of a first coil flange, and has a permanent magnet arrangement with two pole plates.
  • Such a relay is known from DE-C-3 132 244.
  • the system described there is very sensitive and has the particular advantage that a corresponding adjustment of the four-pole permanent magnet system enables both a monostable and a bistable switching characteristic to be achieved without any design changes, the response values being able to be obtained within a very narrow tolerance range.
  • the system described there is particularly suitable for very small relays with more than one changeover contact, and a very compact construction is possible.
  • the arrangement of the four-pole permanent magnet over the coil with simultaneous coverage of the contact elements by the pole plates or yokes is very useful for these relays for a compact structure.
  • the object of the invention is to modify and develop a polarized relay of the type mentioned while maintaining the advantageous properties of the known magnet system so that particularly high contact forces can be achieved even at high ambient temperatures for switching large currents and that simple construction is possible in a compact design is and at the same time large insulating distances between the magnet system and the contact elements can be achieved.
  • the permanent magnet arrangement lying on two sides of the coil facing away from one another, each has an arrangement of a pole plate, a narrow section of the flux plate arranged parallel to it and an intermediate space for a two-pole permanent magnet, at least on one side of the coil body a permanent magnet is provided in this space, that the armature with its mounted end is mounted in a recess of the section of the flux plate perpendicular to the coil axis and that in addition to the coil body and the contact connection elements also the flux plate, the two pole plates and the permanent magnet (s ) are plugged into recesses in the base body.
  • the magnetic circuit is improved in that the armature is mounted directly in the flow plate, so that the bearing air gap is reduced to a minimum.
  • the magnet system is structurally modified compared to the known magnet system in such a way that the permanent magnet arrangement is laid into the base body on both sides of the coil, as a result of which the individual parts can be plugged in easily, good insulation through appropriate design of the base body and a compact overall construction of the Relays are possible.
  • the permanent magnet arrangement has been divided into two parts on both sides of the coil.
  • a relatively large magnet length is available in addition to the coil.
  • Alnico magnets can be used which, compared to ceramic magnets, require a greater length in the direction of polarization, but are much less temperature-dependent.
  • the relay therefore maintains high contact forces even when used under high ambient temperatures - in the order of up to 125 ° C.
  • the pole plates are arranged in the same way as in the known system and angled inwards towards the armature.
  • the two permanent magnets are not arranged as seen from the coil on the outside of the pole plates or yokes, but on the side facing the coil, so that the coil lies between two layers of pole plate, permanent magnet and flux plate section.
  • the two permanent magnets which are polarized in opposite directions, can be adjusted independently of one another are so that both a bistable switching behavior and a monostable switching behavior can be achieved by asymmetrical adjustment.
  • a special embodiment is also conceivable in which the permanent magnet on one side of the coil is completely demagnetized or is omitted at all. In this case, the space between the pole plate and the flux plate section can be bridged ferromagnetically, the relay receiving a monostable switching behavior.
  • both the coil body and the permanent magnets, the pole plates and the flux plate are each fastened next to one another in the base body by insertion. Since this construction should be particularly suitable for switching high currents, it is expedient to design this base body as a housing, which encloses the magnet system mentioned both on the bottom side and with four side walls, only one opening for the armature or one of the armature actuable contact slide is left open.
  • the bottom side is expediently cut out in the region of the coil, so that the entire depth of the base body is available for the coil winding within an attached cap.
  • the contact elements are also arranged in the base body, but separately from the housing surrounding the magnet system.
  • the base body expediently forms a further chamber which encloses the contact elements and which has slots on the side for inserting the contact connection elements.
  • the relay has at least one fixed contact element and one movable contact element.
  • a changeover contact or the arrangement of more than one contact pair or changeover contact is also possible, for example by arranging one contact pair on each side of the magnet system.
  • a contact actuation slide could be articulated in its middle part on the armature and actuate a movable contact element with its two ends.
  • the movable contact element in the form of a contact spring is attached to a rigid connection element anchored in the base body. The rest position of such a contact spring can be determined by a stop formed in the housing or by an adjustable extension of the associated connection element.
  • a movable contact spring can also be attached to an extension of the armature.
  • the contact spring is designed as a contact bridge or connected to a connection element via a flexible feed line.
  • a contact actuator is at the free end of the armature, i.e. coupled to the end opposite the bearing.
  • the magnet system can also be arranged such that the armature with its mounted end penetrates the flux plate and has an angled extension in the extension of this end, which actuates a contact spring indirectly or directly.
  • Fig. 1 shows the principle of the magnet system for a relay according to the invention.
  • An elongated, rod-shaped armature 2 is arranged in a coil 1, which is only indicated schematically.
  • a permanent magnet 3 or 4 is arranged on both sides of the coil, the polarization of which is directed between a pole plate 5 or 6 and a narrow section 7a or 7b of a flux plate 7.
  • the two magnets have opposite polarization directions.
  • the two pole plates 5 and 6 each have inwardly angled sections 5a and 6a on the mutually facing edges, which form mutually parallel pole surfaces. In the working air gap thus formed, the free end 2a of the armature 2 can be switched.
  • the opposite end 2b of the armature 2 is mounted in a section 7c of the flux plate 7 perpendicular to the coil axis, the armature resting in a recess 7d, so that a good transition of the magnetic flux between the flux plate 7 and the armature 2 is ensured.
  • the permanent magnets 3 and 4 and the flux plate sections 7a and 7b are thus arranged on both sides of the coil and attached to the pole plates 5 and 6 on the side to which the pole surface sections 5a and 6a are also angled. This results in a flat structure of the magnet system, so that it can be used in a compact body.
  • a bobbin 12 with a winding 13 is arranged in a base body 11, a rod-shaped armature 14 being arranged approximately along the axis in the axial cavity 12a of the bobbin.
  • a permanent magnet 15 or 16 is arranged, on the opposite polar surfaces of which a pole plate 17 or 18 abuts on one side.
  • pole plates 17 and 18 lie on the pole faces in a common plane and are provided in the region of the coil flange 12b with inwardly angled sections 17a and 18a which enclose the free end 14a of the armature between them and in this way form a working air gap 19 in which the armature goes back and forth is movable here.
  • the pole faces of the two magnets 15 and 16 opposite the pole plates are each covered with a section 20a or 20b of a flux plate 20, which is angled at the end and has a section 20c perpendicular to the coil axis, in which the armature 14 is supported with its end 14b is.
  • the flux plate section has a recess 21 for receiving the armature, the end 14b of which is tapered in order to enable a switching movement in the bearing.
  • the armature is secured by an integrally formed shoulder 14c, which rests on an invisible embossing of the flux plate section 20c.
  • the entire magnet system i.e. the coil body 12 with the winding 13 and the armature 14, the permanent magnets 15 and 16, the pole plates 17 and 18 and the flux plate 20, are surrounded all around by side walls 22, 23, 24 and 44 of the base body 11, which stand vertically on the floor 11.
  • the base 11a has a recess 11b, so that the base body 11 need not be wider than the diameter of the coil winding.
  • the base body forms contact surfaces for plug-in fastening and positioning of these individual parts.
  • the flux plate 20 is fixed between the side walls 22, 23 and 24 and the contact shoulders 25 and 26, as are the permanent magnets 15 and 16 between the walls 23 and 24 on the one hand and the walls 27 and 28 with the contact shoulders 27a and 28a positioned.
  • the pole plates 17 and 18 are also supported laterally on the walls 23 and 24, while their angled sections 17a and 18a lie between the contact surfaces 29 and 30 of the bobbin flange 12b and with the inside of a nose-shaped elevation 31 of the base body 11 and support a nose 32 of the bobbin 12. This also determines the size of the working air gap.
  • the intermediate wall 23 also forms an insulation between the magnet system and a contact chamber 33, which is also formed in the base body and contains a fixed contact element 34 with a connecting element 35 and a contact spring 36 with a connecting element 37.
  • the two contact connection elements 35 and 37 are fastened by inserting them into grooves in the coil body from two opposite sides. They each form connector pins 38 in a grid with the coil connector pins 39 as well as receptacle connectors (Faston plug) 40.
  • the contact spring 36 is actuated by a slide 41 which is attached to the free armature end 14a with a recess 42 and the end with a further recess 43 the contact spring 36 includes.
  • the contact slide 41 slides on a guide surface 44 of the base body or in a guide channel.
  • the slide 41 is secured by projections 45 of a protective cap 46 made of insulating material. Because the opening 47 for the armature lies in the side wall 48 of the base body, there is a large insulating distance between the magnet system and the contact element.
  • the relay is installed in a simple manner using plug-in technology.
  • the wound bobbin 12 is connected to the flux plate 20, the insulating bushings 49 for the connecting pins 39 being inserted through recesses 50 in the flux plate section 20c.
  • the flux plate with the coil body is inserted into the base body 11, the permanent magnets 15 and 16 and the pole plates 17 and 18 are attached.
  • the connecting element 35 with the contact element 34 is introduced from the same side, whereas the contact connecting element 37 is inserted and fastened into the base body from the opposite side.
  • the armature 14 is inserted into the coil tube 12a and stored, and then the contact slide 41 is pushed onto the armature and onto the contact spring 36.
  • the protective cap 46 the parts are secured and insulated in the base body 11.
  • the contact 51 of the movable contact spring 36 rests in the rest state on a support 52 which is designed as a bent extension of the connecting element 37.
  • the rest position of the contact spring can be adjusted by bending this support 52.
  • FIG. 5 A modified version compared to FIG. 2 shows the detailed representation of FIG. 5.
  • the contact 51 is supported on a stop 53, which is formed on the base body 11 from insulating material. Otherwise, this relay is constructed exactly like the one previously described.
  • 7 to 10 show a schematic representation of various modifications of the relay according to the invention.
  • 7 has a base body 61, a coil body 62 with a winding 63, an armature 64 and permanent magnets 65 and 66.
  • Pole plates 67 and 68 are arranged as previously described, as is a flux plate 69.
  • Two fixed contact elements, 70 and 71, between which a contact spring 72 is movable, are anchored in the base body 61.
  • the armature has an angled and cranked extension 73, onto which an insulating slide 74 is attached or sprayed on.
  • the armature 84 has a base body 81, a coil body 82 with winding 83, an armature 84 and permanent magnets 85 and 86.
  • Two Pole plates 87 and 88 and a flux plate 89 are arranged upside down in the base body 81 compared to the previous constructions.
  • the armature 84 is mounted in a breakthrough in a similar manner as previously in the flow plate 89, but it is extended beyond this end supported and provided with an angled extension 90 which actuates a contact spring 92 via a slide 91.
  • a fixed contact element 93 is anchored with its connecting element as well as a connecting element for the contact spring 92 in the base body 81.
  • FIG. 9 shows a structure similar to that of FIG. 8, but with two fixed contact elements 94 and 95 anchored in the base body 81, between which a movable contact spring 96 can be switched.
  • This movable contact spring 96 is fixedly connected to the armature extension 90 via an insulating block 97, so that a loosely movable slide with its friction is eliminated.
  • FIG. 10 A further modification is shown in FIG. 10.
  • a magnet system with a coil body 102, a winding 103 and an armature 104 is shown in a base body 101.
  • a permanent magnet 105 is arranged on one side of the coil body, while two pole plates 107 and 108 and a flux plate 109 are provided symmetrically in accordance with the previous exemplary embodiments.
  • the base body 101 forms with a guide bar 110 together with the protective cap 111 a guide channel in which balls 112 are movably arranged for contact actuation.
  • These balls 112 made of insulating material are sized and numbered so that they fill the distance between the armature 104 and a contact spring 113 exactly in order to switch this contact spring 113 between two mating contact elements 114 and 115.
  • the actuating balls 112 can be provided, for example, in two slightly different sizes, so that different combinations and thus different actuating units can be formed by appropriate selection from these two sizes.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein polarisiertes Relais mit einem Grundkörper, einer auf dem Grundkörper befestigten Spule mit Spulenkörper und Wicklung, einem innerhalb des Spulenkörpers etwa längs der Spulenachse angeordneten, im Bereich eines ersten Spulenflansches einseitig gelagerten, stabförmigen Anker, einer Dauermagnetanordnung mit zwei Polblechen, welche in einer gemeinsamen, zur Spulenachse parallelen Ebene angeordnet, vor dem zweiten Spulenflansch an den einander zugewandten Kanten rechtwinklig abgebogen sind und mit den abgebogenen Enden das freie Ankerende unter Bildung von Arbeitsluftspalten einschließen, weiterhin mit einem parallel zu den Polblechen angeordneten und mit diesen den bzw. die Dauermagnet(e) einschließenden Flußblech, welches im Bereich des ersten Spulenflansches einen senkrecht zur Spulenachse stehenden Abschnitt bildet, sowie mit mindestens einem im Grundkörper neben dem Spulenkörper verankerten freistehenden Kontaktelement und mindestens einem durch den Anker betätigbaren, mit dem feststehenden Kontaktelement zusammenwirkenden beweglichen Kontaktelement.
  • Ein derartiges Relais ist aus der DE-C-3 132 244 bekannt. Das dort beschriebene System ist sehr empfindlich und hat den besonderen Vorteil, daß durch entsprechenden Abgleich des vierpoligen Dauermagnetsystems sowohl eine monostabile als auch eine bistabile Schaltcharakteristik ohne konstruktive Änderung erreicht werden kann, wobei die Ansprechwerte in einem sehr engen Toleranzbereich erhalten werden können. Das dort beschriebene System eignet sich insbesondere für sehr kleine Relais mit mehr als einem Umschaltkontakt, wobei ein sehr kompakter Aufbau möglich ist. Die Anordnung des vierpoligen Dauermagneten über der Spule bei gleichzeitiger Überdeckung der Kontaktelemente durch die Polbleche bzw. Joche ist bei diesen Relais für einen kompakten Aufbau sehr sinnvoll. Jedoch bringt diese Konstruktion Probleme mit sich, wenn ein solches System zum Schalten hoher Ströme verwendet werden soll, da dann die erforderlichen Isolierstrecken zwischen Kontaktelementen und dem Magnetsystem zusätzliche Maßnahmen erfordern. Außerdem ist die dort verwendete flache Magnetanordnung - ohne die Bauhöhe zu vergrößern - praktisch nur mit einem Keramikmagneten ausführbar, dessen starker Temperaturgang beim Einsatz unter hohen Umgebungstemperaturen zu einer starken Verminderung der Kontaktkraft führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein polarisiertes Relais der eingangs genannten Art unter Beibehaltung der vorteilhaften Eigenschaften des bekannten Magnetsystems so abzuwandeln und weiterzubilden, daß zum Schalten großer Ströme besonders hohe Kontaktkräfte auch bei hohen Umgebungstemperaturen erzielt werden können und daß in kompakter Bauweise eine einfache Montage möglich ist und gleichzeitig große Isolierstrecken zwischen dem Magnetsystem und den Kontaktelementen erzielt werden können.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dauermagnetanordnung an zwei voneinander abgewandten Seiten der Spule liegend jeweils eine Anordnung aus einem Polblech, einem parallel dazu angeordneten schmalen Abschnitt des Flußbleches und einem dazwischenliegenden Raum für einen zweipoligen Dauermagneten aufweist, wobei zumindest auf einer Seite des Spulenkörpers ein Dauermagnet in diesem Raum vorgesehen ist, daß der Anker mit seinem gelagerten Ende in einer Ausnehmung des zur Spulenachse senkrechten Abschnitts des Flußbleches gelagert ist und daß neben dem Spulenkörper und den Kontaktanschlußelementen auch das Flußblech, die beiden Polbleche und der bzw. die Dauermagnet(e) in Ausnehmungen des Grundkörpers steckbar befestigt sind.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Relais ist also einerseits der Magnetkreis dadurch verbessert, daß der Anker unmittelbar im Flußblech gelagert ist, so daß der Lagerluftspalt auf ein Minimum verringert wird. Dadurch können hohe Kontaktkräfte für Starkstromkontakte erzielt werden. Andererseits ist das Magnetsystem konstruktiv gegenüber den bekannten Magnetsystem in der Weise abgewandelt, daß die Dauermagnetanordnung zu beiden Seiten der Spule in den Grundkörper hinein verlegt ist, wodurch eine leichte Steckbefestigung der Einzelteile, eine gute Isolierung durch entsprechende Gestaltung des Grundkörpers und dabei eine kompakte Gesamtkonstruktion des Relais möglich werden.
  • Die Dauermagnetanordnung ist dabei in zwei Teile beiderseits der Spule unterteilt worden. So steht für die beiden Dauermagnete neben der Spule jeweils eine verhältnismäßig große Magnetlänge zur Verfügung. Damit können Alnico-Magnete verwendet werden, die gegenüber den Keramik-Magneten zwar eine größere Länge in Polarisierungsrichtung erfordern, dafür aber wesentlich weniger temperaturabhängig sind. Das Relais behält deshalb auch beim Einsatz unter hohen Umgebungstemperaturen - in der Größenordnung bis 125°C noch hohe Kontaktkräfte. Die Polbleche sind zwar in gleicher Weise wie bei dem bekannten System angeordnet und zum Anker hin nach innen abgewinkelt. Jedoch sind die beiden Dauermagnete nicht wie dort von der Spule aus gesehen an der Außenseite der Polbleche oder Joche angeordnet, sondern an der der Spule zugewandten Seite, so daß die Spule zwischen zwei Schichtungen von Polblech, Dauermagnet und Flußblechabschnitt liegt.
  • Die beiden Dauermagnets, die in einander entgegengesetzter Richtung polarisiert sind, können unabhängig voneinander abgeglichen werden, so daß sowohl ein bistabiles Schaltverhalten als auch durch unsymmetrischen Abgleich ein monostabiles Schaltverhalten erzielt werden kann. Denkbar ist dabei auch eine spezielle Ausführungsform, bei der der Dauermagnet an einer Seite der Spule völlig entmagnetisiert oder überhaupt weggelassen ist. In diesem Fall kann der Raum zwischen dem Polblech und dem Flußblechabschnitt ferromagnetisch überbrückt sein, wobei das Relais ein monostabiles Schaltverhalten erhält.
  • Wie erwähnt, sind sowohl der Spulenkörper als auch die Dauermagnete, die Polbleche und das Flußblech jeweils nebeneinander in dem Grundkörper durch Einstecken befestigt. Da diese Konstruktion speziell für das Schalten hoher Ströme geeignet sein soll, ist es zweckmäßig, diesen Grundkörper als Gehäuse auszubilden, welches das erwähnte Magnetsystem sowohl an einer Bodenseite als auch mit vier Seitenwänden umschließt, wobei lediglich ein Durchbruch für den Anker bzw. einen vom Anker betätigbaren Kontaktschieber offengelassen ist. Außerdem ist die Bodenseite zweckmäßigerweise im Bereich der Spule ausgenommen, so daß für die Spulenwicklung die gesamte Tiefe des Grundkörpers innerhalb einer aufgestülpten Kappe zur Verfügung steht. Die Kontaktelemente sind dabei ebenfalls in dem Grundkörper, jedoch von dem das Magnetsystem umschließenden Gehäuse getrennt angeordnet. Zweckmäßigerweise bildet der Grundkörper hierzu eine weitere, die Kontaktelemente umschließende Kammer, welche seitlich Schlitze zum Einstecken der Kontaktanschlußelemente aufweist.
  • Das Relais besitzt mindestens ein feststehendes Kontaktelement und ein bewegliches Kontaktelement. Möglich ist aber auch ein Umschaltkontakt oder auch die Anordnung von mehr als einem Kontaktpaar oder Umschaltkontakt, beispielsweise durch Anordnung von jeweils einem Kontaktpaar am jeder Seite des Magnetsystems. Im diesem letzteren fall könnte beispielsweise ein Kontaktbetätigungsschieber in seinem Mittelteil am Anker angelenkt sein und mit seinen beiden Enden jeweils ein bewegliches Kontaktelement betätigen. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Relais ist das bewegliche Kontaktelement in Form einer Kontaktfeder an einem starren, im Grundkörper verankerten Anschlußelement befestigt. Die Ruhestellung einer solchen Kontaktfeder kann durch einen im Gehäuse ausgebildeten Anschlag oder auch durch einen justierbaren Fortsatz des zugehörigen Anschlußelementes festgelegt werden. In einer anderen Ausführungsform kann eine bewegliche Kontaktfeder auch an einem Fortsatz des Ankers befestigt sein. In diesem Fall ist die Kontaktfeder als Kontaktbrücke ausgebildet oder über eine flexible Zuleitung mit einem Anschlußelement verbunden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Kontaktbetätigungsorgan am freien Ende des Ankers, d.h. an dem dem Lager gegenüberliegenden Ende angekoppelt. Das Magnetsystem kann aber auch derart angeordnet sein, daß der Anker mit seinem gelagerten Ende das Flußblech durchdringt und in Verlängerung dieses Endes einen abgewinkelten Fortsatz besitzt, welcher eine Kontaktfeder mittelbar oder unmittelbar betätigt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1 die Prinzipdarstellung eines Magnetsystems für ein erfindungsgemäßes Relais ohne Kontaktelemente,
    • Fig. 2 bis 5 eine konstruktive Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais in verschiedenen Ansichten,
    • Fig. 6 ein Detail aus Fig. 2 in abgewandelter Ausgestaltung,
    • Fig. 7 bis 10 abgewandelte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Relais in teilweise schematisierter Darstellung.
  • Fig. 1 zeigt das Prinzip des Magnetsystems für ein erfindungsgemäßes Relais. In einer nur schematisch angedeuteten Spule 1 ist ein langgestreckter, stabförmiger Anker 2 angeordnet. Zu beiden Seiten der Spule ist jeweils ein Dauermagnet 3 bzw. 4 angeordnet, deren Polarisierung zwischen einem Polblech 5 bzw. 6 und jeweils einem schmalen Abschnitt 7a bzw. 7b eines Flußbleches 7 gerichtet ist. Die beiden Magnete haben dabei entgegengesetzte Polarisierungsrichtungen. Die beiden Polbleche 5 und 6 besitzen an den einander zugewandten Kanten jeweils nach innen abgewinkelte Abschnitte 5a bzw. 6a, welche parallel zueinander einander gegenüberstehende Polflächen bilden. In dem dadurch gebildeten Arbeitsluftspalt ist das freie Ende 2a des Ankers 2 umschaltbar. Das entgegengesetzte Ende 2b des Ankers 2 ist in einem zur Spulenachse senkrechten Abschnitt 7c des Flußbleches 7 gelagert, wobei der Anker in einer Ausnehmung 7d ruht, so daß ein guter Übergang des Magnetflußes zwischen dem Flußblech 7 und dem Anker 2 gewährleistet ist. Die Dauermagnete 3 bzw. 4 und die Flußblechabschnitte 7a und 7b sind also beiderseits der Spule angeordnet und an den Polblechen 5 bzw. 6 jeweils an der Seite angesetzt, zu der auch die Polflächenabschnitte 5a und 6a hin abgewinkelt sind. Dadurch ergibt sich ein flacher Aufbau des Magnetsystems, so daß dieses in einen Grundkörper im kompakter Form eingesetzt werden kann.
  • In den Fig. 2 bis 5 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais dargestellt. In einem Grundkörper 11 ist ein Spulenkörper 12 mit einer Wicklung 13 angeordnet, wobei in dem axialen Hohlraum 12a des Spulenkörpers ein stabförmiger Anker 14 etwa längs der Achse angeordnet ist. Zu beiden Seiten neben dem Spulenkörper 12 ist jeweils ein Dauermagnet 15 bzw. 16 angeordnet, an deren ungleichnamigen Polflächen an einer Seite jeweils ein Polblech 17 bzw. 18 anliegt. Diese beiden Polbleche 17 und 18 liegen auf dem Polflächen in einer gemeinsamen Ebene und sind im Bereich des Spulenflansches 12b mit nach innen abgewinkelten Abschnitten 17a und 18a versehen, welche das freie Ende 14a des Ankers zwischen sich einschließen und auf diese Weise einen Arbeitsluftspalt 19 bilden, in welchem der Anker hin und her bewegbar ist. Die den Polblechen gegenüberliegenden Polflächen der beiden Magnete 15 und 16 sind mit jeweils einem Abschnitt 20a bzw. 20b eines Flußbleches 20 bedeckt, welches am Ende abgewinkelt ist und einen senkrecht zur Spulenachse stehenden Abschnitt 20c besitzt, in welchem der Anker 14 mit seinem Ende 14b gelagert ist. Der Flußblechabschnitt besitzt dabei eine Ausnehmung 21 zur Aufnahme des Ankers, dessen Ende 14b konisch abgeschrägt ist, um eine Schaltbewegung im Lager zu ermöglichen. In Axialrichtung ist der Anker durch eine angeformte Schulter 14c gesichert, welche an einer nicht sichtbaren Prägung des Flußblechabschnitts 20c anliegt.
  • Das gesamte Magnetsystem, also der Spulenkörper 12 mit der Wicklung 13 und dem Anker 14, die Dauermagnete 15 und 16, die Polbleche 17 und 18 und das Flußblech 20, sind ringsum von Seitenwänden 22, 23, 24 und 44 des Grundkörpers 11 umgeben, welche auf dem Boden 11 senkrecht stehen. Im Bereich der Spule weist der Boden 11a eine Ausmehmung 11b auf, so daß der Grundkörper 11 nicht breiter als der Durchmesser der Spulenwicklung zu sein braucht. Außerdem bildet der Grundkörper jeweils Anlageflächen zur Steckbefestigung und Positionierung dieser einzelnen Teile. So ist das Flußblech 20 zwischen den Seitenwänden 22, 23 und 24 sowie den Anlageschultern 25 und 26 festgelegt, ebenso sind die Dauermagnete 15 und 16 zwischen den Wänden 23 bzw. 24 einerseits und den Wänden 27 bzw. 28 mit dem Anlageschultern 27a bzw. 28a positoniert. Die Polbleche 17 und 18 stützen sich ebenfalls seitlich an den Wänden 23 und 24 ab, während ihre abgewinkelten Abschnitte 17a bzw. 18a zwischen den Anlageflächen 29 und 30 des Spulenkörperflansches 12b liegen und sich mit der Innenseite an einer nasenförmigen Erhebung 31 des Grundkörpers 11 sowie an einer Nase 32 des Spulenkörpers 12 abstützen. Dadurch wird auch die Größe des Arbeitsluftspalts festgelegt.
  • Die Zwischenwand 23 bildet auch eine Isolierung zwischen dem Magnetsystem und einer Kontaktkammer 33, welche ebenfalls in Grundkörper gebildet ist und ein feststehendes Kontaktelement 34 mit einem Anschlußelement 35 sowie eine Kontaktfeder 36 mit einem Anschlußelement 37 enthält. Die beiden Kontaktanschlußelemente 35 und 37 sind durch Einstecken in Nuten des Spulenkörpers von zwei entgegengesetzten Seiten befestigt. Sie bilden jeweils Anschlußstifte 38 im Raster mit dem Spulenanschlußstiften 39 sowie Steckhülsenanschlüsse (Faston-Stecker) 40. Die Kontaktfeder 36 wird durch einem Schieber 41 betätigt, welcher mit einer Ausnehmung 42 auf das freie Ankerende 14a aufgesteckt ist und mit einer weiteren Ausnehmung 43 das Ende der Kontaktfeder 36 umfaßt. Der Kontaktschieber 41 gleitet auf einer Führungsfläche 44 des Grundkörpers bzw. in eimem Führungskanal. In der entgegengesetzten Richtung wird der Schieber 41 durch Vorsprünge 45 einer aus Isolierstoff bestehenden Schutzkappe 46 gesichert. Dadurch daß der Durchbruch 47 für den Anker in der Seitenwand 48 des Grundkörpers liegt, ergibt sich zwischen dem Magnetsystem und dem Kontaktelement eine große Isolierstrecke.
  • Die Montage des Relais erfolgt in einfacher Weise in Stecktechnik. Zunächst wird der bewickelte Spulenkörper 12 mit dem Flußblech 20 verbunden, wobei die isolierenden Durchführungen 49 für die Anschlußstifte 39 durch Ausnehmungen 50 des Flußblechabschnitts 20c gesteckt werden. Danach wird das Flußblech mit dem Spulenkörper in den Grundkörper 11 eingesetzt, die Dauermagnete 15 und 16 sowie die Polbleche 17 und 18 werden aufgesteckt. Ebenso wird das Anschlußelememt 35 mit Kontaktelement 34 von der gleichen Seite aus eingebracht, dagegen wird das Kontaktanschlußelement 37 von der entgegengesetzten Seite her in den Grundkörper eingeführt und befestigt. Der Anker 14 wird in das Spulenrohr 12a eingeführt und gelagert, und dann wird der Kontaktschieber 41 auf den Anker und auf die Kontaktfeder 36 aufgesteckt. Durch Aufstecken der Schutzkappe 46 werden die Teile im Grundkörper 11 gesichert und isoliert.
  • Wie in Fig. 2 dargestellt, ruht der Kontakt 51 der beweglichen Kontaktfeder 36 im Ruhezustand auf einer Auflage 52, welche als abgekröpfte Verlängerung des Anschlußelementes 37 ausgebildet ist. Durch Biegen an dieser Auflage 52 kann die Ruhestellung der Kontaktfeder justiert werden.
  • Eine abgewandelte Ausführung gegenüber Fig. 2 zeigt die Detaildarstellung von Fig. 5. Dort ist der Kontakt 51 an einem Anschlag 53 abgestützt, welcher aus Isolierstoff am Grundkörper 11 angeformt ist. Ansonsten ist dieses Relais genauso aufgebaut wie das vorher beschriebene.
  • Die Fig. 7 bis 10 zeigen in schematischer Darstellung verschiedene Abwandlungen des erfindungsgemäßen Relais. So besitzt das Relais gemäß Fig. 7 einen Grundkörper 61, einem Spulenkörper 62 mit einer Wicklung 63, einen Anker 64 sowie Dauermagnete 65 und 66. Polbleche 67 und 68 sind wie vorher beschrieben angeordnet, ebenso ein Flußblech 69.
  • Im Grundkörper 61 sind zwei feststehende Kontaktelement, 70 und 71 verankert, zwischen denen eine Kontaktfeder 72 bewegbar ist. Zur Kontaktbetätigung besitzt der Anker einen abgewinkelten und gekröpften Fortsatz 73, auf den ein Isolierstoffschieber 74 aufgesteckt oder aufgespritzt ist.
  • Das Relais von Fig. 8 besitzt einen Grundkörper 81, einen Spulenkörper 82 mit Wicklung 83, einen Anker 84 und Dauermagnete 85 und 86. Zwei Polbleche 87 und 88 sowie ein Flußblech 89 sind gegenüber den vorhergehenden Konstruktionen umgedreht im Grundkörper 81 angeordnet. Der Anker 84 ist in ähnlicher Weise wie vorher im Flußblech 89 in einem Durchbruch gelagert, er ist jedoch über dieses gelagerte Ende hinaus verlängert und mit einem abgewinkelten Fortsatz 90 versehen, der über einen Schieber 91 eine Kontaktfeder 92 betätigt. Ein feststehendes Kontaktelement 93 ist mit seinem Anschlußelement ebenso wie ein Anschlußelement für die Kontaktfeder 92 im Grundkörper 81 verankert.
  • Fig. 9 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie Fig. 8, wobei allerdings im Grundkörper 81 zwei feststehende Kontaktelemente 94 und 95 verankert simd, zwischen denen eine bewegliche Kontaktfeder 96 umschaltbar ist. Diese bewegliche Kontaktfeder 96 ist über einen Isolierstoffblock 97 fest mit dem Ankerfortsatz 90 verbunden, so daß ein lose beweglicher Schieber mit seiner Reibung entfällt.
  • Eine weitere Abwandlung zeigt Fig. 10. Dort ist in einem Grundkörper 101 ein Magnetsystem mit einen Spulenkörper 102, einer Wicklung 103 und einem Anker 104 dargestellt. Weiterhin ist ein Dauermagnet 105 an einer Seite des Spulenkörpers angeordnet, während zwei Polbleche 107 und 108 sowie ein Flußblech 109 entsprechend den vorherigen Ausführungsbeispielen symmetrisch vorgesehen sind. Der Grundkörper 101 bildet mit einer Führungsleiste 110 zusammen mit der Schutzkappe 111 einen Führungskanal, in welchem Kugeln 112 zur Kontaktbetätigung beweglich angeordnet sind. Diese aus Isolierstoff bestehenden Kugeln 112 sind in ihrer Größe und Anzahl so bemessen, daß sie den Abstand zwischen dem Anker 104 und einer Kontaktfeder 113 genau ausfüllen, um diese Kontaktfeder 113 zwischen zwei Gegenkontaktelementen 114 und 115 umzuschalten. Die Betätigungskugeln 112 können beispielsweise in zwei geringfügig unterschiedlichen Größen vorgesehen sein, so daß durch entsprechende Auswahl aus diesen beiden Größen unterschiedliche Kombinationen und damit unterschiedliche Betätigungseinheiten gebildet werden können. Bei der Montage des Relais wird also zunächst der genaue Abstand zwischen Anker und Kontaktfeder ermittelt, und entsprechend wird aus den Kugeln mit geringfügig unterschiedlichem Durchmesser die benötigte Kombination ausgewählt.

Claims (16)

1. Polarisiertes Relais mit einem Grundkörper (11, 61, 81, 101), einer auf dem Grundkörper befestigten Spule mit Spulenkörper (12; 62, 82, 102) und Wicklung (1, 13, 63, 83, 103), einem innerhalb des Spulenkörpers etwa längs der Spulenachse angeordneten, im Bereich eines ersten Spulenflansches (12c) einseitig gelagerten, stabförmigen Anker (2, 14, 64, 84, 104), einer Dauermagnetanordnung mit zwei Polblechen (5, 6; 17, 18; 67, 68; 87, 88; 107, 108), welche im einer gemeinsamen, zur Spulenachse parallelen Ebene angeordnet sind, vor dem zweiten Spulenflansch (12b) an den einander zugewandten Kanten rechtwinkelig abgebogen sind und mit den abgebogenen Enden (5a, 6a; 17a, 18a) das freie Ankerende (2a; 14a) unter Bildung von Arbeitsluftspalten einschließen, einem parallel zu den Polblechen angeordneten und mit diesen den bzw. die Dauermagneten einschließenden Flußblech (7; 20; 69; 89; 109), welches im Bereich des ersten Spulenflansches (12b) einen senkrecht zur Spulenachse stehenden Abschnitt (7c; 20c) bildet, sowie mit mindestens einem im Grundkörper (11; 61, 81, 101) neben dem Spulenkörper (12, 62, 82, 102) verankerten feststehenden Kontaktelement (34; 70, 71, 93, 114, 115) und mindestens einem durch den Anker (14, 64, 84, 104) betätigbaren, mit dem feststehenden Kontaktelement zusammenwirkenden beweglichen Kontaktelement (36; 72, 92, 96, 113), dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetanordnung an zwei voneinander abgewandten Seiten der Spule (1; 12,13; 62, 63; 82, 83; 102, 103) liegend jeweils eine Anordnung aus einem Polblech (5, 6;17,18; 67, 68; 87, 88; 107,108), einem parallel dazu angeordneten schmalen Abschnitt (7a, 7b; 20a, 20b) des Flußbleches (7; 20) und einem dazwischenliegenden Raum für einen zweipoligen Dauermagneten (3, 4; 15, 16; 65, 66; 85, 86; 105) aufweist, wobei zumindest auf einer Seite des Spulenkörpers ein Dauermagnet in diesem Raum vorgesehen ist, daß der Anker (2; 14, 64, 84, 104) mit seinem gelagerten Ende (2b; 14b) in einer Ausnehmung (21) des zur Spulenachse senkrechten Abschnitts (7c; 20c) des Flußbleches (7; 20; 69, 89,109) gelagert ist und daß neben dem Spulenkörper (12; 62, 82, 102) und den Kontaktanschlußelementen (35, 37) auch das Flußblech (7; 20; 69; 89,109), die beiden Polbleche (5, 6;17,18; 67, 68; 87, 88; 107, 108) und der bzw. die Dauermagnet(e) (3, 4; 15, 16; 65, 66; 85, 86; 105) in Ausnehmungen des Grundkörpers (11, 61, 81,101) steckbar befestigt sind.
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß zu beiden Seiten des Spulenkörpers (12; 62; 82) in die genannten Räume zwischen Flußblechabschnitten (7a, 7b; 20a, 20b) und Polblechen (5, 6; 17, 18) jeweils ein Dauermagnet (3,4; 15, 16; 65, 66; 85, 86) angeordnet ist.
3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite des Spulenkörpers, auf der kein Dauermagnet angeordnet ist, das Polblech mit dem gegenüberliegenden Flußblechabschnitt ferromagnetisch verbunden ist.
4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (11) ein die Spule (12, 13) mit einem Bodenteil (11a) sowie mit vier Seitenwänden (23, 24, 48) mit Ausnahme eines den Durchgriff des Ankers (14) bzw. eines Kontaktbetätigungsschiebers ermöglichenden Durchbruches (47) umschließendes Gehäuses bildet.
5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (47) in einer von den Kontaktelementen (34, 36) abgewandten Gehäuseseite (48) vorgesehen ist.
6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (14) mit seinem freien Ende (14a) in eine Ausnehmung (42) eines kartenförmigen Schiebers (41) greift, der seinerseits an einer im Grundkörper (11) verankerten Kontaktfeder (36) angreift.
7. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsschieber (41) auf einer Führungswand (44) des Grundkörpers (11) geführt und an der entgegengesetzten Seite durch Vorsprünge (45) einer über den Grundkörpers (11) gestülpten Schutzkappe (46) gesichert ist.
8. Relais nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhestellung der beweglichen Kontaktfeder (36) durch eine am Grundkörper (11) angeformte Auflagerippe (53) festgelegt ist.
9. Relais nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhestellung der beweglichen Kontaktfeder (36) durch eine justierbare, an ihrem Anschlußelement (37) angeformte Auflage (52) festgelegt ist.
10. Relais nach eines der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Grundkörper (11) senkrecht zur Axialrichtung der Spule und zu den Polflächen der Dauermagnete (15, 16) eingesteckten Teile des Magnetsystems durch eine in Axialrichtung der Spule aufgesteckte Schutzkappe (46) gesichert sind.
11. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (84) mit seinem gelagerten Ende die Ausnehmung des Flußbleches (89) durchdringt und auf der dem Spulenkörper (82) abgewandten Seite des Flußbleches (89) einen abgewinkelten, einstückig angeformten Kontaktbetätigungsschenkel (90) aufweist.
12. Relais nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbetätigungsschenkel (90) in zum Anker (84) parallele Richtung gebogen und mit einer Isolierstoffummantelung (97) versehen ist.
13. Relais nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Isolierstoffummantelung (97) ein bewegliches Kontaktelement (96) verankert ist.
14. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Grundkörper (101) und Schutzkappe (111) ein Führungskanal gebildet ist, in welchem ein oder mehrere Betätigungselemente (112) im den Abstand zwischen Ankerende und Kontaktfeder eingepaßt sind.
15. Relais nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungselemente Kugeln (112) aus Isolierstoff vorgesehen sind.
16. Relais nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (112) unterschiedliche Durchmesser besitzen.
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