EP0795186A1 - Elektromagnetisches schaltgerät - Google Patents

Elektromagnetisches schaltgerät

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EP0795186A1
EP0795186A1 EP95936948A EP95936948A EP0795186A1 EP 0795186 A1 EP0795186 A1 EP 0795186A1 EP 95936948 A EP95936948 A EP 95936948A EP 95936948 A EP95936948 A EP 95936948A EP 0795186 A1 EP0795186 A1 EP 0795186A1
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EP
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switching device
armature
electromagnetic switching
contact
face
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EP95936948A
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English (en)
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Peter Donhauser
Ralph-Ronald GÖBEL
Gerhard SCHRÖTHER
Norbert SÖRGEL
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/64—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact
    • H01H50/648—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact intermediate part being rigidly combined with armature

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic switching device which has a contact arrangement with a contact slide, a magnetic drive which has a coil body, at least one coil and an armature which is operatively connected to the contact slide, and one for displacing the Contact slide includes a pivot lever about a bearing.
  • Such an electromagnetic switching device is known from DE-PS 37 43 122. It has a magnetic drive with two coils each wound on a coil body, a permanent magnet arranged between them, a lifting armature which penetrates a central bore in the coil body and in the permanent magnet and can be moved back and forth in the axial direction of the coils, and two yoke plates which extend over the outer sides of the coil bodies .
  • the lifting armature is fastened on a guide rod running coaxially to the coils, the ends of which extend through openings left free by the two yoke surfaces.
  • a leaf spring acts with its free end on the end section of the contact slide projecting through the recess in the deflection lever and biases it into its end position when the coil is de-energized.
  • the invention has for its object to provide an electromagnetic switching device of the type mentioned above with a simple structure for assembly, in particular the magnetic drive and the actuation of the contact slide. Another goal is to improve the magnetic drive. This object is achieved by the switching device with the features according to claim 1.
  • An advantageous embodiment of the magnet system equipped with the permanent magnet exists if it is designed in the shape of a horseshoe. It is particularly advantageous if this is formed from a first leg as part of a yoke and a flux plate as a second leg and the disk-shaped permanent magnet rests with its first pole face on the first leg and with its second pole face on the flux plate.
  • rocker is flat.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the switching device according to FIG. 1 in the OFF position
  • FIG. 3 shows a cross section along the line I-I of FIG. 1
  • FIG. 4 shows the top view of a hinged armature of the electromagnetic switching device according to FIG. 1
  • FIG. 5 shows a side view of the hinged anchor according to FIG. 4, 6 shows a flow plate.
  • the electromagnetic switching device shown in the drawing is housed in a housing 10. There are several in the area of the housing 10 shown in FIG. 1.2 below
  • Scarf chambers formed, each of which contains two fixed contacts 11 aligned with one another. From FIG 3 it can be seen that the fixed contacts 11 have solder pins 12 on one side and plug connections 13 on the other side, which protrude through the wall of the housing 10 in the assembled state. The solder pins 12 are used for insertion into a circuit board, not shown, while the plug connections 13 are provided for further connections.
  • a contact slide 14 is provided with a plurality of bridge contacts 16 which are supported by contact pressure springs 15 and which each cooperate with a pair of fixed contacts 11 aligned with one another.
  • the fixed contacts 11 are arranged in such a way and the movable bridge contacts 16 are pretensioned such that they form a total of two normally closed contacts with double interruption and three working contacts with double interruption .
  • a magnetic drive is interrupted in the area of the housing 10 shown in FIG. 1 above. It comprises a coil 18 with a coil body 17, a core 19 and a yoke 20 made of soft iron, a permanent magnet 21 and a flux plate 22.
  • the core 19 is rod-shaped with a round or square cross section and is connected to the coil 17, 18. In the present embodiment, the core 19 is mounted centrally in the bobbin 17. The core 19 protrudes on both sides of the bobbin 17 on the flanges 23, 24.
  • the yoke 20 is connected to the end of the core 19 projecting from the flange 23.
  • the yoke 20 is shaped such that it forms a space parallel to the longitudinal extension of the coil 17.18 runs.
  • the yoke 20 is designed as a bent sheet metal which has an end face 25 at the end facing away from the connection to the core 19, which end face is approximately aligned with the flange 24 of the coil former 17.
  • the disc-shaped permanent magnet 21 with a first 27 and a second pole face 28 and the flux plate 22 are accommodated in the above-mentioned intermediate space, the yoke 20 with its surface facing the coil 17, 18 on the first pole face 27 and the flux plate on the second pole face 28 22 is present.
  • the permanent magnet 21 forms with the yoke 20 and the flux plate 22
  • Pole shoes are a horseshoe-shaped magnet system whose leg formed by the flux plate 22 has an edge surface 29 at its end.
  • the yoke 20, the permanent magnet 21 and the flux plate 22 are held in a plastic carrier 39.
  • the end of the core 19 protruding from the flange 24 of the coil former 17 is widened in a conical shape, as a result of which an enlarged contact surface 30 for creating a hinged armature 31 (FIG. 4) is created.
  • a rivet can advantageously be used as the core 19 with the contact surface 30 enlarged at one end.
  • the hinged anchor 31 has a plate-shaped area 32 with a contact surface 33, which is followed by a web 34 which engages with the contact slide 14: (see FIG. 4).
  • the hinged anchor 31 has a first stamp 35
  • FIG. 5 for bearing against the edge surface 29 of the flux plate 22 and provided with a second embossing 36 for bearing against the end face 25 of the yoke 20 when the coil 18 is de-energized, ie in the OFF position of the switching device shown in FIG. in which the hinged armature 31 is held essentially by the magnetic force of the horseshoe-shaped permanent magnet 20, 21, 22.
  • the hinged armature 31 is on the narrow sides in the area of the first embossing 35 with recesses 37 (see FIG 4) ⁇ see ver.
  • Arms 38 protrude on both sides of the edge surface 29 of the flow plate 22, which engage in the recesses 37 and support the hinged anchor 31 laterally.
  • the hinged armature 31 With coil 18 carrying current, i.e. In the ON position of the switching device according to FIG. 1, the hinged armature 31 bears with its contact surface 33 against the contact surface 30 of the core 19 as a result of the magnetic force of the coil 18 and is also held above its embossment 35 by the edge surface 29 of the flux plate 22 . In this position there is a space between the further embossing 36 of the hinged anchor 31 and the end face 25 of the yoke 20. In the OFF position of the switching device according to FIG.
  • the hinged armature 31 in which the hinged armature 31 is held exclusively by the magnetic force of the permanent magnet 20, 21, 22, the hinged armature 31 tilts over the edge formed by the embossing 35, the contact surfaces 30, 33 are separated from one another and the hinged anchor 31, with its oblique surface formed by the further embossing 36, bears against the end face 25 of the yoke 20.
  • the hinged armature 31 works as a deflection lever which pushes the contact slide 14.
  • the electromagnetic switching device described is a mini contactor suitable for printed circuit board assembly, the drive of which is supported by a permanent magnet.
  • a bi-stable version is also possible in which the two stable ones

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Abstract

Es soll ein Minischütz mit einem für die Montage einfachen Aufbau und verbessertem Magnetantrieb geschaffen werden. Hierzu wird ein Dauermagnet unterstützter Magnetantrieb mit festliegender Spule (18) und darin zentrisch gelagertem Kern (19) vorgesehen, der über einen Anker (31) als Umlenkhebel einen Kontaktschieber (14) betätigt. Bei stromloser Spule (18) wird der Anker (31) im wesentlichen durch einen Dauermagneten (21) gehalten, an dem als Polschuhe an der einen Polfläche (27) ein Joch (20) und an der anderen Polfläche (28) ein Flussblech (22) anliegt. Bei Stromfluss in der Spule (18) bildet sich ein Magnetfeld aus, das den Anker (31) in die dargestellte EIN-Stellung kippt.

Description

Beschreibung
Elektromagnetisches Schaltgerät
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Schaltgerat, das eine Kontaktanordnung mit einem Kontakt¬ schieber, einen Magnetantrieb, der einen Spulenkörper, wenig¬ stens eine Spule und einen mit dem Kontaktschieber in Wirk¬ verbindung stehenden Anker aufweist, und einen zur Verschie- bung des Kontaktschiebers um eine Lagerstelle schwenkbaren Umlenkhebel umfaßt.
Ein derartiges elektromagnetisches Schaltgerät ist aus der DE-PS 37 43 122 bekannt. Es weist einen Magnetantrieb mit zwei jeweils auf einem Spulenkörper gewickelten Spulen, einen dazwischen angeordneten Dauermagneten, einen eine zentrische Bohrung in dem Spulenkörper und im Dauermagnet durchsetzenden und in axialer Richtung der Spulen hin- und herbewegbaren Hubanker sowie zwei über die Außenseiten der Spulenkörper verlaufende Jochbleche auf. Der Hubanker ist auf einer ko¬ axial zu den Spulen verlaufenden Führungsstange befestigt, die mit ihren Enden durch von den beiden Jochflächen freige¬ lassene Öffnungen verläuft.
Die Hin- und Herbewegung des Hubankers wird über zwei Umlenk¬ hebel auf den Kontaktschieber übertragen. Zur schwenkbaren Lagerung der Umlenkhebel um Schwenkachsen dienen am Spulen¬ körper angesetzte vorspringende Führungsteile, zwischen denen das untere Jochblech eingeschoben ist und die Aussparungen in den Umlenkhebeln durchsetzen. Jeder Umlenkhebel ist in beiden
Richtungen längs der Schwenkachse geführt.
An einem Gehäusesockel angeformte Lagerflächen verhindern ein Ausweichen der Umlenkhebel nach außen. Eine Blattfeder wirkt mit ihrem freien Ende auf den durch die Aussparung im Umlenk¬ hebel hindurchragenden Endabschnitt des Kontaktschiebers ein und spannt diesen in seine Endstellung im stromlosen Zustand der Spule vor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagne- tisches Schaltgerät der oben genannten Art mit einem für die Montage einfachen Aufbau, insbesondere des Magnetantriebs und der Betätigung des Kontaktschiebers zu schaffen. Ein weiteres Ziel besteht darin, den Magnetantrieb zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Schaltgerät mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des mit dem Dauermagneten ausgestatteten Magnetsystems besteht, wenn dieses hufeisen¬ förmig ausgeführt ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieses aus einem ersten Schenkel als Teil eines Jochs und einem Flußblech als zweiten Schenkel gebildet ist und der scheibenförmig ausgeführte Dauermagnet mit seiner ersten Polfäche an dem ersten Schenkel und mit seiner zweiten Pol¬ fläche an dem Flußblech anliegt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Wippe plan ausgebildet ist .
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 5 bis 10 zu entnehmen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach¬ stehend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1 einen Längsschnitt durch ein elektromagnetisches
Schaltgerät m der EIN-Stellung,
FIG 2 einen Längsschnitt durch das Schaltgerat gemäß FIG 1 in der AUS-Stellung,
FIG 3 einen Querschnitt längs der Linie I-I der FIG 1, FIG 4 die Draufsicht auf einen Klappanker des elektro¬ magnetischen Schaltgeräts nach FIG 1,
FIG 5 eine Seitenansicht des Klappankers gemäß FIG 4, FIG 6 ein Flußblech.
Das in der Zeichnung dargestellte elektromagnetische Schalt¬ gerät ist in einem Gehäuse 10 untergebracht. In dem in FIG 1,2 unten gezeigten Bereich des Gehäuses 10 sind mehrere
Schal kammern ausgebildet, deren jede zwei miteinander fluch¬ tend angeordnete Festkontakte 11 enthält. Aus FIG 3 ist er¬ sichtlich, daß die Festkontakte 11 zur einen Seite hin Löt¬ stifte 12 und zur anderen Seite Steckanschlüsse 13 aufweisen, die durch die Wandung des Gehäuses 10 im zusammen montierten Zustand hindurchragen. Die Lötstifte 12 dienen zum Einstecken in eine nicht dargestellte Schaltungsplatte, während die Steckanschlüsse 13 für weitere Verbindungen vorgesehen sind. Ein Kontaktschieber 14 ist mit mehreren über Kontaktdruckfe- dem 15 abgestützten Brückenkontakten 16 versehen, die mit je einem Paar von miteinander fluchtenden Festkontakten 11 zu¬ sammenarbei en.
Im Ausführungsbeispiel gemäß FIG 1, das das elektromagneti- sehe Schaltgerät in der EIN-Stellung zeigt, sind die Festkon¬ takte 11 derart angeordnet und die bewegbaren Brückenkontakte 16 derart vorgespannt, daß sie insgesamt zwei Ruhekontakte mit Doppelunterbrechung und drei Arbeitskontakte mit Doppel- Unterbrechung bilden.
In dem in FIG 1 oben gezeigten Bereich des Gehäuses 10 ist ein Magnetantrieb untergebrach . Er umfaßt eine Spule 18 mit einem Spulenkörper 17, einen Kern 19 sowie ein Joch 20 aus Weicheisen, einen Dauermagneten 21 und ein Flußblech 22. Der Kern 19 ist stangenförmig mit rundem oder eckigem Querschnitt ausgebildet und mit der Spule 17,18 verbunden. Im vorliegen¬ den Ausführungsbeispiel ist der Kern 19 im Spulenkörper 17 zentrisch gelagert. Der Kern 19 steht zu beiden Seiten des Spulenkörpers 17 an den Flanschen 23,24 über. Mit dem am Flansch 23 vorragenden Ende des Kerns 19 ist das Joch 20 ver¬ bunden. Das Joch 20 ist derart geformt, daß es unter Bildung eines Zwischenraums parallel zur Längsausdehnung der Spule 17,18 verläuft. Das Joch 20 ist als gebogenes Blech ausge¬ führt, das an dem von der Verbindung zum Kern 19 abgewandten Ende eine Stirnfläche 25 aufweist, die mit dem Flansch 24 des Spulenkörpers 17 angenähert fluchtet. In dem vorbezeichneten Zwischenraum ist der scheibenförmige Dauermagnet 21 mit einer ersten 27 und einer zweiten Polfläche 28 sowie das Flußblech 22 untergebracht, wobei an der ersten Polfläche 27 das Joch 20 mit seiner der Spule 17,18 zugewandten Fläche und an der zweiten Polfläche 28 das Flußblech 22 anliegt. Der Dauer- magnet 21 bildet mit dem Joch 20 und dem Flußblech 22 als
Polschuhe ein hufeisenförmiges Magnetsystem, dessen durch das Flußblech 22 gebildeter Schenkel an seinem Ende eine Randflä¬ che 29 aufweist. Die Halterung des Jochs 20, des Dauermagne¬ ten 21 und des Flußblechs 22 erfolgt in einem Kunststoffträ- ger 39.
Das am Flansch 24 des Spulenkörpers 17 vorstehende Ende des Kerns 19 ist kegelförmig erweitert, wodurch eine vergrößerte Anlagefläche 30 zur Anlage eines Klappankers 31 (FIG 4) ge- schaffen ist. Vorteilhafterweise läßt sich als Kern 19 mit an einem Ende vergrößerter Anlagefläche 30 ein Niet verwenden. Der Klappanker 31 weist einen plattenför igen Bereich 32 mit einer Anlagefläche 33 auf, an den sich ein m t dem Kontakt¬ schieber 14 in Eingriff stehender Steg 34 anschließt: (siehe FIG 4) . Der Klappanker 31 ist mit einer ersten Prägung 35
(siehe FIG 5) zur Anlage an der Randfläche 29 des Flußblechs 22 und mit einer zweiten Prägung 36 zur Anlage an der Stirn¬ fläche 25 des Jochs 20 bei stromloser Spule 18 versehen, d.h. in der gemäß FIG 2 dargestellten AUS-Stellung des Schaltge- räts, in der der Klappanker 31 im wesentlichen durch die Ma¬ gnetkraft des hufeisenförmigen Dauermagneten 20,21,22 gehal¬ ten ist. Der Klappanker 31 ist an den Schmalseiten im Bereich der ersten Prägung 35 mit Ausnehmungen 37 (siehe FIG 4) ver¬ sehen. An beiden Seiten der Randfläche 29 des Flußblechs 22 stehen Arme 38 (siehe FIG 6) vor, die in die Ausnehmungen 37 ein¬ greifen und den Klappanker 31 seitlich abstützen.
Die Anlagefläche 30 am Kern 19 und die Randfläche 29 am Flu߬ blech 22 fluchten vorzugsweise miteinander (siehe FIG 1) . Die Stirnfläche 25 am Joch 20 zur Anlage des Klappanker 31 bei nicht stromdurchflossener Spule 18 ist gegenüber der gedach¬ ten Verbindungslinie zwischen der Anlagefläche 30 und' der Randfläche 29 des Flußblechs 22 in Richtung der Spule 18 zu¬ rückversetzt.
Bei stromdurchflossener Spule 18, d.h. in EIN-Stellung des Schaltgeräts gemäß FIG 1, liegt der Klappanker 31 in Folge der Magnetkraft der Spule 18 mit seiner Anlagefläche 33 an der Anlagefläche 30 des Kerns 19 an und ist weiterhin ober¬ halb seiner Prägung 35 durch die Randfläche 29 des Flußblechs 22 gehalten. In dieser Stellung besteht zwischen der weiteren Prägung 36 des Klappankers 31 und der Stirnfläche 25 des Jochs 20 ein Zwischenraum. In die AUS-Stellung des Schaltge¬ räts gemäß FIG 2, in der der Klappanker 31 ausschließlich durch die Magnetkraft des Dauermagneten 20,21,22 gehalten wird, kippt der Klappanker 31 über die durch die Prägung 35 gebildete Kante, wobei die Anlageflächen 30,33 voneinander getrennt werden und sich der Klappanker 31 mit seiner durch die weitere Prägung 36 gebildeten schrägen Fläche an die Stirnfläche 25 des Jochs 20 anlegt. Der Klappanker 31 arbei¬ tet hierbei als Umlenkhebel, der den Kontaktschieber 14 ver¬ schiebt.
Das beschriebene elektromagnetische Schaltgerät ist ein für die Leiterplattenmontage geeignetes Minischütz, dessen An¬ trieb durch einen Dauermagneten unterstützt ist. Neben der in FIG 1,2 gezeigten monostabilen Ausführung ist auch eine bi- stabile Ausführung möglich, bei der die beiden stabilen
Schaltstellungen jeweils durch Umkehr des Spulenstromes rea¬ lisierbar sind. Der Aufbau ist durch eine besonders günstige Lage des Dauermagneten im Eisenkreis gekennzeichnet, der zu¬ gleich auch eine kompakte Bauweise ermöglicht. Im Unterschied zu anderen bekannten Magne Systemen kann bei der vorliegenden Halterung des Klappankers auf eine Ankerandruckfeder verzich¬ tet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnetisches Schaltgerät, umfassend eine Kontaktan¬ ordnung mit einem Kontaktschieber (14) , einen Magnetantrieb (17,18,19,20,21,22,31), der einen Spulenkörper (17), wenig¬ sten eine Spule (18) und einen mit dem Kontaktschieber (14) in Wirkverbindung stehenden Anker aufweist, und einen zur Verschiebung des Kontaktschiebers (14) um eine Lagerstelle schwenkbaren Umlenkhebel, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , daß der Anker als Wippe (31) ausgeführt ist, die zur Verschiebung des Kontaktschiebers (14) dient und die den Kontaktschieber (14) im stromlosen Zustand mit Hilfe eines mit einem Dauermagneten (21) ausgestatteten Magnet¬ systems in der AUS-Stellung der Kontaktanordnung hält, und daß der Dauermagnet (21) derart im Kreis des magnetischen
Hauptflusses des Magnetantriebs (17,18,19,20,21,22,31) ange¬ ordnet ist, daß er die Kraftwirkung des Magnetantriebs zum Lagewechsel des Ankers (31) in den EIN-Zustand des Schalt¬ geräts unterstützt.
2. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das mit dem Dauermagneten (21) ausgestattete Magnetsystem hufeisen¬ förmig ausgeführt ist.
3. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das huf¬ eisenförmige Magnetsystem aus einem ersten Schenkel als Teil eines Jochs (20) und einem Flußblech (22) als zweitem Schenkel gebildet ist und der scheibenförmig ausgeführte Dauermagnet (21) mit seiner ersten Polfläche (27) an dem ersten Schenkel und mit seiner zweiten Polfläche (28) an dem Flußblech (22) anliegt.
4. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorangehen¬ den Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wippe (31) plan ausgebildet ist.
5. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorangehen¬ den Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lagerstelle zwei eine Wippkante bildende Anlageflä¬ chen (33,35) aufweist.
6. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorangehen¬ den Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Anker (31) im stromlosen Zustand mit seiner Anlage¬ fläche (35) an einer Stirnfläche (29) des Flußblechs (22) an- liegt.
7. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorangehen¬ den Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Anker (31) ein Plattenteil (32) mit der Anlagefläche (33) aufweist, an das sich ein mit dem Kontaktschieber (14) in Eingriff stehender Steg (34) anschließt, wobei das Plat¬ tenteil (31) mit einer die zweite Anlagefläche (35) bildenden Prägung versehen ist.
8. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß das Plattenteil (31) im Bereich der Anlageflä¬ che (35) mit seitlichen Ausnehmungen (37) versehen ist, in die an beiden Seiten der Stirnfläche (29) vorstehende Arme (38) eingreifen.
9. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der voran¬ gehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß im Spulenkörper (17) ein Kern (19) mit einer ersten Anlagefläche (30) zur Anlage des Ankers (31) zentrisch fest gelagert ist, und daß die erste Anlagefläche (30) und die Stirnfläche (29) gegenüber der dem Anker (31) zugewandten Stirnseite des Spulenkörpers (17) vorstehen und miteinander fluchten und daß eine Stirnfläche (25) am Joch (20) zur Anlage des Ankers (31) bei nicht stromdurchflossener Spule (18) gegenüber der gedachten Verbindungslinie zwischen der ersten Anlagefläche (30) und der Stirnfläche (29) des Flu߬ blechs (22) in Richtung der Spule (18) zurückversetzt ist.
10. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Kern ein Niet (19) vorgesehen ist.
EP95936948A 1994-11-30 1995-11-22 Elektromagnetisches schaltgerät Expired - Lifetime EP0795186B1 (de)

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DE4442674 1994-11-30
DE4442674 1994-11-30
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