EP1577920A1 - Electromagnetic trip relay - Google Patents
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- H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
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- H01H71/32—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part
- H01H71/321—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements
- H01H71/323—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part characterised by the magnetic circuit or active magnetic elements with rotatable armature
Definitions
- the invention relates to a trigger relay with a soft magnetic Yoke and a soft magnetic anchor and with a hard magnetic permanent magnet, wherein the yoke a yoke leg, a coil leg and a bearing leg and wherein the coil leg is a trip coil carries and the anchor around a bearing leg arranged Tilting axis is tiltable.
- Such a trigger relay is for example by the DE 101 17 340 C1 and EP 1 324 365 A1.
- the known cases are each one within the soft magnetic Yoke arranged hard magnetic permanent magnet with its longitudinal axis parallel to the coil leg and the bearing leg aligned with the yoke and forming a Air gap to the soft magnetic anchor attached to the yoke leg.
- the coil leg carries a trip coil, due to their current flow generates a magnetic field.
- the magnetic field generated by the trip coil interacts with the field of the permanent magnet in a soft magnetic Iron circle formed by the yoke and anchor is and forms a magnetic field conducting element. Will that be magnetic field of the permanent magnet by that of the trip coil weakened magnetic field, then becomes opened by the spring force of a release spring of the anchor, what it triggers.
- EP 1 177 565 B1 z. B. in each case an electromagnetic Relay known in which called the core assembly Yoke and / or the anchor is made of a plastic, the soft magnetic particle (ferromagnetic powder) contains.
- the electrically conductive ones can also be used Parts be made of a plastic that is an electric contains conductive powder.
- Object of the present invention is a constructive easy to set up and easy to install trip relay to create saturation problems in the yoke and / or in the Anchor reliably avoided.
- the trip relay according to claim 1 has a soft magnetic Yoke and a soft magnetic anchor and a hard magnetic permanent magnets, wherein the yoke a yoke leg, a coil leg and a bearing leg and wherein the coil leg is a trip coil carries and the anchor around a bearing leg arranged Tilting axis is tiltable.
- the permanent magnet consists of a plastic material with hard magnetic particles and lies outside on the yoke leg.
- the permanent magnet is made of a plastic-bonded Magnetic material is made and outside of the yoke leg is applied, results in a large area distributed arrangement of hard magnetic permanent magnets.
- the plastic-bound Permanent magnet compared to the known ones Permanent magnets are magnetically weaker. Due to the lower flux density in the permanent magnet at simultaneously distributed over a large area arrangement of the hard magnetic Permanent magnets become saturation problems in soft magnetic Yoke and in soft magnetic anchor reliable avoided.
- the soft magnetic yoke can thus be dimensioned smaller become.
- the permanent magnet is made of a plastic-bonded Magnetic material is made and outside of the yoke leg is present, are within the scope of the invention, a variety of configurations possible. So z. B. in one embodiment the trip relay according to claim 2, the permanent magnet a Base plate for the yoke.
- the permanent magnet forms at least partially a housing for the trip relay. Be part of the case or the whole case directly made of plastic with magnetisable (hard magnetic) particles made, so eliminates the need to be fastened in the release relay Permanent magnet.
- the housing provides in this embodiment the permanent magnet for generating the required Magnetic field dar.
- the housing takes over additionally to its mechanical protective function also the function of Field generation.
- the a variant of the embodiment according to claim 3 is a arranged on the coil legs, the tripping coil bearing Spool in the housing, at least partially forms the permanent magnet integrated. This is also the Spool in the generation of the necessary magnetic field included.
- the permanent magnet is located on at least one outer side of the yoke leg completely and on at least one outer side of the coil leg and on at least one outer side of the bearing leg at least partially.
- the embodiments described above show the great Flexibility of the measure according to the invention, the permanent magnet from a plastic-bonded magnetic material too finished.
- This is the permanent magnet, especially in a Production by injection molding, on production technology simple manner adaptable to the respective requirements.
- the tripping relays illustrated in FIGS. 1 to 3 each have a soft magnetic yoke 1 and a soft magnetic Anchor 2 and a hard magnetic permanent magnet on.
- the permanent magnet is in the trigger relay according to FIG 1 denoted by 31 and in the embodiment according to FIG 2 with 32. In the embodiment shown in FIG. 3, the permanent magnet has the reference numeral 33.
- the yoke 1 each consists of a yoke leg 11, a Coil legs 12 and a bearing leg 13.
- the coil leg 12 each carries a trip coil 4th
- the armature 2 is in each case one between this and the bearing leg 13 arranged rotation axis 21 tiltable.
- the permanent magnets 31, 32, 33 of a Plastic material with hard magnetic particles lie on the outside of the yoke leg 11 at.
- the permanent magnet 31 forms a base plate for the Yoke 1.
- the permanent magnet 31 at least partially a housing (not shown in FIG 1) forms for the trip relay.
- the tripping coil 4th carries, in the housing, at least partially the permanent magnet 31 and 32 or 33 forms, is integrated.
- the bobbin and the case are for clarity not shown in the Figures 1 to 3.
- the permanent magnet is located 32 on an outer side of the yoke leg 11 completely. Furthermore, the permanent magnet 32 is located on an outer side of the coil leg 12 and on an outer side of the bearing leg 13 partially on.
- the permanent magnet encloses 33 the yoke leg 11 completely. Further encloses the permanent magnet 33 the coil legs 12 and the Bearing leg 13 to a predetermined length completely.
- FL1 is the flow line that is the magnetic Flow from the permanent magnet 31 or 32 or 33 through the coil legs 12 and the trip coil 4 and by the anchor. 2 and the bearing leg 13 back to the permanent magnet 31 and 32 and 33, respectively. So this is the Main flow for the hold function in the idle state of the trip relay.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Auslöserelais mit einem weichmagnetischen Joch und einem weichmagnetischen Anker sowie mit einem hartmagnetischen Permanentmagneten, wobei das Joch aus einem Jochschenkel, einem Spulenschenkel und einem Lagerschenkel besteht, und wobei der Spulenschenkel eine Auslösespule trägt und der Anker um eine am Lagerschenkel angeordnete Drehachse kippbar ist.The invention relates to a trigger relay with a soft magnetic Yoke and a soft magnetic anchor and with a hard magnetic permanent magnet, wherein the yoke a yoke leg, a coil leg and a bearing leg and wherein the coil leg is a trip coil carries and the anchor around a bearing leg arranged Tilting axis is tiltable.
Ein derartiges Auslöserelais ist beispielsweise durch die DE 101 17 340 C1 sowie durch die EP 1 324 365 A1 bekannt. In den bekannten Fällen ist jeweils ein innerhalb des weichmagnetischen Jochs angeordneter hartmagnetischer Permanentmagnet mit seiner Längsachse parallel zum Spulenschenkel und zum Lagerschenkel des Jochs ausgerichtet und unter Bildung eines Luftspaltes zum weichmagnetischen Anker am Jochschenkel befestigt. Der Spulenschenkel trägt eine Auslösespule, die aufgrund ihres Stromflusses ein magnetisches Feld erzeugt. Das von der Auslösespule erzeugte magnetische Feld steht in Wechselwirkung mit dem Feld des Permanentmagneten in einem weichmagnetischen Eisenkreis, der vom Joch und vom Anker gebildet wird und der ein magnetfeldleitendes Element bildet. Wird das magnetische Feld des Permanentmagneten durch das von der Auslösespule erzeugte magnetische Feld geschwächt, dann wird durch die Federkraft einer Auslösefeder der Anker geöffnet, womit es zur Auslösung kommt.Such a trigger relay is for example by the DE 101 17 340 C1 and EP 1 324 365 A1. In The known cases are each one within the soft magnetic Yoke arranged hard magnetic permanent magnet with its longitudinal axis parallel to the coil leg and the bearing leg aligned with the yoke and forming a Air gap to the soft magnetic anchor attached to the yoke leg. The coil leg carries a trip coil, due to their current flow generates a magnetic field. The The magnetic field generated by the trip coil interacts with the field of the permanent magnet in a soft magnetic Iron circle formed by the yoke and anchor is and forms a magnetic field conducting element. Will that be magnetic field of the permanent magnet by that of the trip coil weakened magnetic field, then becomes opened by the spring force of a release spring of the anchor, what it triggers.
Durch die Anordnung eines einzelnen diskreten Permanentmagneten kann es je nach Größe und Lage des hartmagnetischen Permanentmagneten zu unerwünschter Sättigung im weichmagnetischen Joch und im weichmagnetischen Anker kommen. Um unerwünschte Sättigungseffekte zu vermeiden, ist unter Umständen der Aufbau magnetischer Nebenschlüsse und der Einsatz von so genannten Nebenschlussfolien erforderlich. Nebenschlussfolien dienen zum Einstellen definierter Luftspalte und definierter Abstände zur gezielten Beeinflussung des vom Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes.By the arrangement of a single discrete permanent magnet It may vary depending on the size and location of the hard magnetic permanent magnet to undesirable saturation in soft magnetic Yoke and come in soft magnetic anchor. To unwanted It is possible to avoid saturation effects the construction of magnetic shunts and the use of such shunt foils required. Shunt films are used to set defined air gaps and defined Distances to the targeted influence of the permanent magnet generated magnetic field.
Durch die EP 1 177 565 B1 ist z. B. jeweils ein elektromagnetisches
Relais bekannt, bei dem das als Kernanordnung bezeichnete
Joch und/oder der Anker aus einem Kunststoff besteht,
der weichmagnetische Partikel (ferromagnetisches Pulver)
enthält. Neben den magnetisch leitfähigen Teilen des Relais
können optional auch noch die elektrisch leitfähigen
Teile aus einem Kunststoff gefertigt sein, der ein elektrisch
leitfähiges Pulver enthält.By
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein konstruktiv einfach aufgebautes und einfach herstellbares Auslöserelais zu schaffen, bei dem Sättigungsprobleme im Joch und/oder im Anker zuverlässig vermieden werden.Object of the present invention is a constructive easy to set up and easy to install trip relay to create saturation problems in the yoke and / or in the Anchor reliably avoided.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Auslöserelais gemäß
Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The object is achieved by a trip relay according to
Das Auslöserelais gemäß Anspruch 1 weist ein weichmagnetisches
Joch und einen weichmagnetischen Anker sowie einen
hartmagnetischen Permanentmagneten auf, wobei das Joch aus
einem Jochschenkel, einem Spulenschenkel und einem Lagerschenkel
besteht, und wobei der Spulenschenkel eine Auslösespule
trägt und der Anker um eine am Lagerschenkel angeordnete
Drehachse kippbar ist.The trip relay according to
Erfindungsgemäß besteht der Permanentmagnet aus einem Kunststoffmaterial mit hartmagnetischen Partikeln und liegt außen am Jochschenkel an.According to the invention, the permanent magnet consists of a plastic material with hard magnetic particles and lies outside on the yoke leg.
Dadurch, dass der Permanentmagnet aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial gefertigt ist und außen am Jochschenkel anliegt, ergibt sich eine großflächig verteilte Anordnung des hartmagnetischen Permanentmagneten. Damit kann der kunststoffgebundene Permanentmagnet im Vergleich zu den bekannten Permanentmagneten magnetisch schwächer ausgebildet werden. Durch die geringere Flussdichte im Permanentmagneten bei gleichzeitig großflächig verteilter Anordnung des hartmagnetischen Permanentmagneten werden Sättigungsprobleme im weichmagnetischen Joch und im weichmagnetischen Anker zuverlässig vermieden. Das weichmagnetische Joch kann somit kleiner dimensioniert werden. Darüber hinaus ist eine Konstruktion mit magnetischem Nebenschluss und Nebenschlussfolie nicht mehr erforderlich, da aufgrund der großflächigen Verteilung der hartmagnetischen Partikel keine besonderen Anforderungen an die Lagetoleranzen des Permanentmagneten mehr gestellt werden müssen. Durch die geringere Baugröße des weichmagnetischen Jochs kann die Größe des erfindungsgemäßen Auslöserelais reduziert werden. Die nicht mehr erforderliche Nebenschlussfolie vereinfacht die Herstellung des erfindungsgemäßen Auslöserelais.As a result, the permanent magnet is made of a plastic-bonded Magnetic material is made and outside of the yoke leg is applied, results in a large area distributed arrangement of hard magnetic permanent magnets. Thus, the plastic-bound Permanent magnet compared to the known ones Permanent magnets are magnetically weaker. Due to the lower flux density in the permanent magnet at simultaneously distributed over a large area arrangement of the hard magnetic Permanent magnets become saturation problems in soft magnetic Yoke and in soft magnetic anchor reliable avoided. The soft magnetic yoke can thus be dimensioned smaller become. In addition, a construction with magnetic shunt and shunt foil no longer required because of the large-scale distribution of Hard magnetic particles no special requirements the position tolerances of the permanent magnet are made more have to. Due to the smaller size of the soft magnetic Yoke can reduce the size of the trip relay according to the invention become. The no longer required shunt foil simplifies the production of the tripping relay according to the invention.
Dadurch, dass der Permanentmagnet aus einem kunststoffgebundenen
Magnetmaterial gefertigt ist und außen am Jochschenkel
anliegt, sind im Rahmen der Erfindung eine Vielzahl von Ausgestaltungen
möglich. So bildet z. B. bei einer Ausgestaltung
des Auslöserelais nach Anspruch 2 der Permanentmagnet eine
Grundplatte für das Joch.As a result, the permanent magnet is made of a plastic-bonded
Magnetic material is made and outside of the yoke leg
is present, are within the scope of the invention, a variety of configurations
possible. So z. B. in one embodiment
the trip relay according to
Gemäß einer Ausgestaltung nach Anspruch 3 bildet der Permanentmagnet zumindest teilweise ein Gehäuse für das Auslöserelais. Werden Teile des Gehäuses oder das ganze Gehäuse direkt aus Kunststoff mit magnetisierbaren (hartmagnetischen) Partikeln hergestellt, so entfällt der im Auslöserelais zu befestigende Permanentmagnet. Das Gehäuse stellt bei dieser Ausführungsform den Permanentmagneten zur Erzeugung des benötigten Magnetfeldes dar. Somit übernimmt das Gehäuse zusätzlich zu seiner mechanischen Schutzfunktion auch die Funktion der Felderzeugung. According to one embodiment according to claim 3, the permanent magnet forms at least partially a housing for the trip relay. Be part of the case or the whole case directly made of plastic with magnetisable (hard magnetic) particles made, so eliminates the need to be fastened in the release relay Permanent magnet. The housing provides in this embodiment the permanent magnet for generating the required Magnetic field dar. Thus, the housing takes over additionally to its mechanical protective function also the function of Field generation.
Nach einer in Anspruch 4 beschriebenen Ausführungsform, die
eine Variante zur Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 darstellt,
ist ein am Spulenschenkel angeordneter, die Auslösespule tragender
Spulenkörper in dem Gehäuse, das zumindest teilweise
den Permanentmagneten bildet, integriert. Damit ist auch der
Spulenkörper in die Erzeugung des notwendigen Magnetfeldes
mit einbezogen.According to an embodiment described in
Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 5 liegt der Permanentmagnet
an wenigstens einer Außenseite des Jochschenkels
vollständig und an wenigstens einer Außenseite des Spulenschenkels
und an wenigstens einer Außenseite des Lagerschenkels
zumindest teilweise an.In an embodiment according to
Die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen zeigen die große Flexibilität der erfindungsgemäßen Maßnahme, den Permanentmagneten aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial zu fertigen. Damit ist der Permanentmagnet, insbesondere bei einer Herstellung im Spritzgussverfahren, auf fertigungstechnisch einfache Weise an die jeweiligen Erfordernisse anpassbar.The embodiments described above show the great Flexibility of the measure according to the invention, the permanent magnet from a plastic-bonded magnetic material too finished. This is the permanent magnet, especially in a Production by injection molding, on production technology simple manner adaptable to the respective requirements.
Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Auslöserelais in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung, jeweils ohne Gehäuse:
- FIG 1
- eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auslöserelais,
- FIG 2
- eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auslöserelais,
- FIG 3
- eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auslöserelais.
- FIG. 1
- A first embodiment of the tripping relay according to the invention,
- FIG. 2
- a second embodiment of the tripping relay according to the invention,
- FIG. 3
- A third embodiment of the tripping relay according to the invention.
Die in den FIG 1 bis 3 dargestellten Auslöserelais weisen jeweils
ein weichmagnetisches Joch 1 und einen weichmagnetischen
Anker 2 sowie einen hartmagnetischen Permanentmagneten
auf. Der Permanentmagnet ist bei dem Auslöserelais gemäß FIG
1 mit 31 bezeichnet und bei der Ausgestaltung gemäß FIG 2 mit
32. Bei der in FIG 3 gezeigten Ausführungsform weist der Permanentmagnet
das Bezugszeichen 33 auf.The tripping relays illustrated in FIGS. 1 to 3 each have
a soft
Das Joch 1 besteht jeweils aus einem Jochschenkel 11, einem
Spulenschenkel 12 und einem Lagerschenkel 13. Der Spulenschenkel
12 trägt jeweils eine Auslösespule 4.The
Der Anker 2 ist jeweils um eine zwischen diesem und dem Lagerschenkel
13 angeordnete Drehachse 21 kippbar.The
Erfindungsgemäß bestehen bei den in den FIG 1 bis 3 gezeigten
Auslöserelais die Permanentmagneten 31, 32, 33 aus einem
Kunststoffmaterial mit hartmagnetischen Partikeln und liegen
außen am Jochschenkel 11 an.According to the invention consist in those shown in Figures 1 to 3
Trigger relay, the
Bei den in den FIG 1 bis 3 gezeigten Auslöserelais erzeugt
jeweils die Auslösespule 4 aufgrund ihres Stromflusses ein
magnetisches Feld. Das von der Auslösespule 4 erzeugte magnetische
Feld steht in Wechselwirkung mit dem Feld des Permanentmagneten
31 bzw. 32 bzw. 33 in einem weichmagnetischen
Eisenkreis, der jeweils vom Joch 1 und vom Anker 2 gebildet
wird und der ein magnetfeldleitendes Element bildet. Wird das
magnetische Feld des Permanentmagneten 31 bzw. 32 bzw. 33
durch das von der Auslösespule 4 erzeugte magnetische Feld
geschwächt, dann wird durch die Federkraft einer Auslösefeder
5 der Anker 2 geöffnet, womit es zur Auslösung kommt.In the tripping relay shown in Figures 1 to 3 generated
in each case the
Bei dem in FIG 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Auslöserelais
bildet der Permanentmagnet 31 eine Grundplatte für das
Joch 1. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich,
dass der Permanentmagnet 31 zumindest teilweise ein Gehäuse
(in FIG 1 nicht dargestellt) für das Auslöserelais bildet. In the embodiment of the tripping relay shown in FIG
the
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass ein am Spulenschenkel
12 angeordneter Spulenkörper, der die Auslösespule 4
trägt, in dem Gehäuse, das zumindest teilweise den Permanentmagneten
31 bzw. 32 bzw. 33 bildet, integriert ist. Der Spulenkörper
und das Gehäuse sind aus Gründen der Übersichtlichkeit
in den FIG 1 bis 3 nicht dargestellt.In the context of the invention, it is possible that one on the
Bei der Ausführungsform gemäß FIG 2 liegt der Permanentmagnet
32 an einer Außenseite des Jochschenkels 11 vollständig an.
Weiterhin liegt der Permanentmagnet 32 an einer Außenseite
des Spulenschenkels 12 und an einer Außenseite des Lagerschenkels
13 teilweise an.In the embodiment according to FIG 2, the permanent magnet is located
32 on an outer side of the
Bei der Ausführungsform gemäß FIG 3 umschließt der Permanentmagnet
33 den Jochschenkel 11 vollständig. Weiterhin umschließt
der Permanentmagnet 33 den Spulenschenkel 12 und den
Lagerschenkel 13 auf eine vorgegebene Länge vollständig.In the embodiment according to FIG. 3, the permanent magnet encloses
33 the
In den FIG 1 bis 3 sind die Schemen der von den Magnetfeldern erzeugten Flüsse eingezeichnet.In Figures 1 to 3, the schemes of the magnetic fields generated rivers drawn.
Mit FL1 ist die Flusslinie bezeichnet, die den magnetischen
Fluss vom Permanentmagneten 31 bzw. 32 bzw. 33 durch den Spulenschenkel
12 und die Auslösespule 4 sowie durch den Anker 2
und den Lagerschenkel 13 zurück zum Permanentmagneten 31 bzw.
32 bzw. 33 beschreibt. Hierbei handelt es sich also um den
Hauptfluss für die Haltefunktion im Ruhezustand des Auslöserelais.FL1 is the flow line that is the magnetic
Flow from the
Mit FL2 ist die Flusslinie bezeichnet, die den magnetischen
Fluss beschreibt, der ausschließlich im Joch 1 sowie im Anker
2, und somit nicht im Permanentmagneten 31 bzw. 32 bzw. 33,
geführt ist. Hierbei handelt es sich um den Erregerfluss der
Auslösespule 4 bei Fehlerstromauslösung.With FL2 the flow line is designated, which is the magnetic
The river describes exclusively in the
Mit FL3 ist die Flusslinie bezeichnet, die den magnetischen
Fluss beschreibt, der ausschließlich im Permanentmagneten 31
bzw. 32 bzw. 33 und damit nicht durch die Auslösespule 4 geführt
ist. Es handelt sich hierbei um den Nebenfluss.With FL3 the flow line is designated, which is the magnetic
River describes that exclusively in the permanent magnet 31st
or 32 or 33 and thus not guided by the
Dadurch, dass die Permanentmagneten 31, 32, 33 außen am jeweiligen
Jochschenkel 11 anliegen - und nicht wie bei den bekannten
Auslöserelais innerhalb des Jochs 1 angeordnet sind -
tritt kein Nebenfluss FL 3 im Anker 2 auf. Damit kann mit weniger
magnetisch wirksamen Material der benötigte Hauptfluss
FL 1 erzeugt werden. Die Permanentmagneten 31, 32, 33 können
somit kompakter ausgeführt werden, wodurch die Baugröße des
Auslöserelais verringert werden kann. Darüber hinaus werden
Sättigungsprobleme im Joch 1, durch die der Erregerfluss FL2
in der Auslösespule 4 geschwächt wird, und/oder Sättigungsprobleme
im Anker 2 zuverlässig vermieden.Characterized in that the
Durch die Integration des Magneten im Gehäuse oder in der Grundplatte oder im Spulenkörper kann Bauvolumen gespart werden.By integrating the magnet in the housing or in the Base plate or in the bobbin construction volume can be saved.
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