SE433687B - Fjedergrupp for rele - Google Patents

Description

1910635-7 10 15 20 25 Andra kännetecken och fördelar med uppfinningen framgår av efterföl- jande beskrivning och patentkrav, varvid i beskrivningen redogöres för utföringsformer av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar.

FIGURBESKRIWIING Fig. 1-4 visar detaljer ingående i järnkretsen i ett relä enligt upp- finningen och ett fördelaktigt anordnande av detaljerna i järnkretsen.

Fig. 5 visar en principiell uppbyggnad av järnkretsen och flödeskretsar i denna.

Fig. 6 visar ett dragkraftsdiagram för järnkretsen enligt fig. 5.

Fig. 7 visar en fördelaktig plastbeläggning av den i järnkretsen ingående kärnan. ; Fig. 8 visar en föredragen utföringsform av en ingjutning av järn- kretsens kärna, permanentmagnet och shunt samt anordnandet av järn- kretsens ankare efter ingjutningen.

Fig. 9a, b och c visar en föredragen utformning av en fjädergrupp anpassad för samverkan med ingjutningen enligt fig. 8.

Fig. 10 visar ett exempel på en fjädergrupp för utförande av flera reläfunktioner.

Fig. 11 visar i större skala en enhet av fjädrar utstansade ur'ett metallbleck.

Fig. 1 visar i perspektivvy i järnkretsen ingående kärna 1. Denna är U-formad med ett axelformat livparti 2 och skivformade skänklar 3, 4.

Kärnan är lämpligen framställd genomgbockning av en rak detalj. Liv- partiet är i det närmaste kvadratiskt i tvärsnitt, varvid hörnkanterna är avrundat präglade för att närma sig ett runt tvärsnitt. Livpartiet utgör lindningsdel för kärnans spole 5 (se fig. 2 och 3) och de längre sidokantytorna 6, 7 pâ skänklarna 3, 4 utgör kärnans polytor. 10 15 20 25 30 7910635-7 3 \ Såsom framgår av i fig. 2 visad planvy och i fig. 3 visad sidovy sedd frân vänster i fig. 2 är järnkretsens permanentmagnet 8 belägen mellan kärnans skänklar 3; 4 vid sidan om spolen 5 och parallellt med denna.

Vidare anligger permanentmagneten i den visade utföringsformen mot en järnbit 9, vilken tjänstgör sâsom magnetisk shunt för permanentmagne- ten. Utföringsformen visar även, att permanentmagneten och även shunten ligger förskjutna närmare den ena skänkeln 4. Denna förskjut- ning ger en effekt som skall närmare redogöras för längre fram i beskrivningen i samband med åtgärder för bildande av ett monostabilt relä. En Liknande effekt erhålles, när i en utföringsform av kärnan avståndet frân lindningsdelens axelcentrum till respektive polyta âr något olika. Även för denna effekt skall redogöras i samband med nämnda åtgärder.

Fig. 3 illustrerar även placering och lagring av ankare 10 för sam- verkan med polytorna 6, 7. Ankaret âr svângbart lagrat omkring en centralt mellan skänklarna och parallellt med dessa anordnad lager- yta 11, vilken kan vara utformad vid ett hölje omkring kärnan, t ex såsom visat i fig. 8..Ankaret arbetar såsom en gungbräda för anslag mot den ena eller andra polytan.

Ankaret utgöres lämpligen av en i huvudsak rektangulär skiva, och kan ha en utformning såsom visat i fig. 4 för samverkan med i fig. 8 visad lagring. I denna utformning utskjuter vid mitten av det rektangulära ankarets lângsidor tappar 12 respektive 13, vilka utgör styrningar i ankarlagret. Vidare är ankaret på sin översida motsatt lagringen 11 försedd med plastâsar 14, 15 som tjänstgör säsom lyftorgan för rör- liga metallfjädrar för utförande av reläets funktioner, t ex fjädrar anordnade i en fjâdergrupp av det slag som visas i fig. 9 och 10. Ankaret har dessutom utskjutande partier 16 respektive 1? vid sina kortsidor och anledningen härtill skall för- klaras i samband med beskrivningen av utföranoet enligt fig. 8, för vilket det i fig. 4 visade ankaret år speciellt utformat. 7910635-7 10 15 20 25 30 4 Ovan har beskrivits järnkretsens principiella och enkla uppbyggnad i ett relä enligt uppfinningen med den U-formade kärnan, medförande bl a stora polytor 6 och 7 och samtidigt lång lindningsdel, med permanentmagneten belägen i utrymmet mellan kärnans skänklar samt det skivformade ankaret lagrat ovanför ett plan genom polytorna och arbe- tande som ett gungbräde mot kärnans ena eller andra polyta.

Denna uppbyggnad möjliggör en väsentlig miniatyrisering av relået.

Förenklat kan magnetkretsen i ett dylikt relä åskådliggöras på följande sätt med hänvisning :su fig. S och 6; a. Ingen ström genom spolen Permanentmagneten lämnar ett flöde öm. Detta flöde fördelas i ankaret till polgapen P1 och P2. Den kraft med vilken ankaret ligger mot pol- ytan 6 kan uttryckas: z' _ 2 F<1>~ø1 øz Detta ger punkt A i det i fig. 6 visade dragkraftsdiagrammet. Om anka- ret läggs över mot polytan 7 kan kraften med vilken ankaret ligger mot denna polyta uttryckas på samma sätt: 2 2 f7(2)^fD2 - 01 Detta ger punkt C i dragkraftsdiagrammet. Punkt B erhålles då kraften som vill dra ankaret mot polytan 6 är lika stor som kraften som vill dra ankaret mot polytan 7 (eäankaret i mittläge). Förbindes alla punkter utmed ankarets rörelse erhålles dragkraftskurvan A-C. a b. Ström pålagd spolen Strömmen påläggs i sådan riktning att det producerade spolflödet øs får en riktning enligt fig. 5. I polgap P1 fås då ett totalflöde (61 - øs) och i polgap P2 ett totalflöde (02 + 05). Flödet i polgap P1 minskar således medan flödet i polgap P2 ökar. Därmed minskar den kraft med vilken ankaret dras mot polytan 6. _. ' r<1>~ <ø1 - øs>2 - (øz + øs>z Punkt A flyttas till punkt D. Om man för enkelhetens skull bortser från måttningsfenomen i järnkretsen, parallellförflyttas'hela kurvan A-C ned till kurvan D-E. 10 15 20 25 30 7910635-7 5 Den ävenledes i fig. 6 visade kurvan F~G skall beskrivas längre fram i samband med villkor för erhållande av nonstabilt relä.

Med hänvisning till fig. 7 och 8 skall nu beskrivas en fördelaktig utforingsform med ovan beskrivna järnkrets, förutom ankaret, ingjuten i plast.

I ett_plastverktyg förses kärnan med en plastbelâggning. Kärnan med plastbeläggningen är i planvy illustrerad i fig. 7. Plastbeläggningen är gjord för att få isolering för spolens lindning och få fäste för lödtabbar. Dessutom kan genom plastbelâggningen skapas polbleck för ankaret bildande ankarets anslagsytor vid till- och frânslaget relä.

Vid plastbeläggningen visad i fig. 7 år livparti 2 helt täckt med plast förutom en smal spalt 18 som bildats genom isoleringen där stödklackar frân plastverktyget haft anliggning mot kärnan 1. Den fria änddelen av kârnans ena skånkel, såsom visat för skânkeln 3, vilken del använ- des för uppstyrning i plastverktyget, är icke plastbelagd. Kärnans andra skänkel 4 är däremot ingjuten för beläggning även av dess fria ånddel, varigenom viss lângdvariation av kärnan tas upp inom plast- verktygets mätt. Polytorna 6 cch 7 saknar plastbeläggning med undan~ tag av en mindre yta, vilken är täckt av en plastflik 19 respektive 20 som utgör ovan nämnda polbleck för ankaret. Plastbeläggningarna pâ skånklarnas sidoytor är företrädesvis uppdragna till samma höjd som plastflikarna för att tillsammans med dessa bilda anslagsytor för ankaret. Plastbeläggningen är vidare på utsidan av skânklarna utfor- mad med hâl 21 respektive 22 för lödtabbar (icke visade).

Fig. 8 visar i vy motsvarande fig. 3 en ingjutning av kärnan 1, per- .manentmagneten 8 och shunten 9 i en tärning 23 av plast med ett i fig. 4 visat ankare 10 lagrat pâ tärningens översida 24. Kärnan, permanentmagneten och shunten, visade med streckade linjer, ligger ingjutna så att det bildas en helt med plast fylld tärning frånsett de icke av plastflikarna 19, 20 täckta delarna av polytorna 6 och 7 och plastflikarna ligger i tärningens övre plan. Före ingjutningen har kärnan med spolen, shunten och pernanentmagneten placerats i hållare (icke visade) inuti tärningen, vilka år utformade och av- 1910635-7 ' 6 passade för korrekt Läge av nämnda detaljer. För'lagFin§ên'äv'änkärét 10 har tärningens överyta vid motsatta kanter tvâ utskjutande, uppåt välvda vârtor 25 och pâ ömse sidor om dessa uppskjutande kanter 26, varvid avståndet mellan kanterna 26 är något större än ankarets sido- 5 styrtappar 12 och 13 (se fig. 4). Dessa sidostyrtappar kan, såsom X framgår av fig. 4 vara olika breda liksom i så fall nämnda avstånd mellan kanterna 26 i avsikt att erhälla korrekt placering av ankaret.

Vârtorna 25 bildar lagerlinje för ankarets plana undersida, dvs mot- svarar 11 i fig. 3. Underkanten pâ de i anslutning till fig. 4 be- 10 skrivna utskjutande partierna 16 och 17 vid ankarets kortsidor utgör ankarets stopp för rörelsen mot tärningens översida. Av skäl som skall redovisas för i anslutning till fig. 9 har tärningen avsatser 27 pä sina fyra sidoytor, av vilka en, markerad med linjen 28, är förskjuten relativt de övriga. 15 Den i tärningen helt ingjutna järnkretsen, bestående av kärnan 1 med sin spole, permanentmagneten 8 och shunten 9, med ankaret 10 placerat I i sina lagerstyrningar 25, 26 pâ tärningens översida bildar en enhet.

Genom förläggningen av ankaret pâ utsidan av tärningen kan denna helt utfyllas, så att inuti tärningen icke finns någon hålighet och inga 20 rörliga delar. Detta är väsentligt med de små detaljer det är fråga om vid den eftersträvade miniatyriseringen av reläet. Miniatyriseringen 'medför ökat krav pâ detaljernas utformning och korrekt placering sin- semellan för rätt samverkan mellan detaljerna i järnkretsen, speciellt i ett polariserat relä med dess större känslighet. Tärningen har även 25 den fördelen att den är-helt tät, varigenom inträngning av gaser i tärningen vid fastlödning pâ kretskort:förhindras.

Enheten kan provas med avseende pâ slagvidd, plastâsarnas 14 och 15 läge över tärningens översida vid till: respektive fränslaget ankare samt reläets dragkraft. Tärningens översida kan utgöra ett 0-plan, 30 från vilket utgår alla mätt såväl inåt som utât.

Såsom tidigare beskrivits i anslutning till fig. 4 tjänstgör ankarets 10 plastâsar 14, 15 såsom lyftorgan för rörliga metallfjädrar för ut- förande av reläets funktioner. Fig. 9 och 10 visar en fördelaktig _utföringsform av dylika fjädrar sammanhållna i en grupp. En fjäder- 35 grupp är i det följande med hänvisning till fig. 9 exemplifierat öeskriven i en utföringsform anpassad till tärningen 23. ~' 10 15 20 25 30 7910635-'7 ' 7 Fjädergruppen innefattar en i fig. 9a i planvy visad plastram 29, vilken i fig. 9b och 9c är visad efter sektionerna I~l respektivel a II-II i fig. 9a. Ramen har i huvudsak samma yttermâtt som tärningen 23. Ramens innarmâtt är anpassat för pâsättning av ramen på târningens avsatser 27, 28, varvid ramen har en kortare sidovägg 30 som fyller ut den kortare avsatsen 28 i tärningens ena sidovägg, medan ramens övriga sidoväggar 31 är lika långa och fyller ut avsatserna 2? i târningens övrigaflsidoväggar. Härigenom säkerställas att fjädergrup- pen blir rätt monterad på tärningen. Vid pämonterad ram vilar stöd- vtor 32, vilka företrädesvis utgöres av en vârta eller liknande i varje hörn, mot tärningens översida 24.

I I tvâ motstâende sidoväggar hos ramen är ett antal plana metallfjädrar genomgående ingjutna, vilka är riktade mot varandra för överlappning parvis. I fig. 9a år för enkelhetens skull endast ett sådant par visat.

I varje par ingår en kort fjäder 33, som hårigenom år i det närmaste orörligt infäst, och en läng fjädrande rörlig fjäder 34. Företrâdesvis år såsom framgår av fig. 9c de korta fjädrarna 33 ingjutna sä att de ligger i ett plan parallellt med ett plan genom stödytorna 32, medan de lânga fjädrarna är ingjutna så att de bildar vinkel med nämnda plan.

Fig. 9c visar även kontakter 35 och 36 på mot varandra vända ytor vid de fria ändarna hos den korta respektive långa fjädern. Det med en fjädergrupp samverkande ankaret förskjuter, när ett relä arbetar, de långa fjädrarna till kontakt med de korta fjädrarna. Vid t ex det ovan beskrivna ankaret 10 påverkar dess plastâsar de lânga fjädrarna när reläet arbetar.

Den del av fjädrarna som utskjuter utanför ramen är bockad 90° och utformad till en lödände. Fjâdergruppen bildar en enhet som kan mätas och justeras beträffande fjädrarnas läge, kontaktkraft, etc. med de fyra stödytorna 32 som 0-linje.

Genom anordnandet av en fjädergrupp såsom ovan beskrivits år fjäder- paren anordnade bredvid varandra i ett strax ovanför ett ankare be- läget plan och kan efter påverkan av ankaret utföra flera funktioner.

Fig. 10 ger ett exempel på en dylik fjädergrupp. 7910635-7 ' 10 15 20 25 30 ss' 8 Såsom schematiskt visat i utföringsexemplèt enligt fi~. 10 år sju fjäderpar anordnade i fjädergruppen i plastramen 29. Härvid saknar det mittre fjäderparet kontakter, medan övriga fjäderpar har kontak- ter 35 och 36. Kontaktfunktionerna för dessa kontaktförsedda fjäder- par är så anordnade, att vid ena ramväggen finns fyra slutningar S- och vid den motstående ramväggen två slutningar S. Beroende på anka- rets läge - tillslaget eller frånslaget - erhålles härigenom ett relä med fyra slutningar och tvâ brytningar. Det mittre kontaktfria fjäder- paret, vilket fungerar såsom kontaktfjädrarna vid påverkan av ankaret, år anordnad att tjänstgöra såsom en extra fjäderbelastning på ankaret vid tillslag.

Fig. 11 visar i förstorad skala en enhet 37 av sju fjädrar utstansade ur ett metallbleck, varvid fjädrarna är sammanhâllna av en kantram 38, till vilken fjädrarnas lödändar 39 är anslutna, och av band 40. Figu- ren illustrerar även med streckprickade linjer plastramens 29 place- ring vid i denna ingjuten enhet. För att bilda i fig. 10 visade fjäder- par avskäres i en utstansad enhet fjädrarna efter streckad linje 41 och denna enhet läggas på en enhet såsom visad i fig. 11 utan avskär- ningar efter vridning 1800. Efter ingjutningen av dessa enheter i plastramen 29 bortskâres kantramen 38 och banden 40. De fria lödêndar- na 39 belägna utanför ramen 29 nedbockas såsom ovan nämnts och fjäder- gruppen injusteras. Förutom att fjädrarna är sammanhâllna i dessai enheter 37 erhålles även den fördelen att för bildande av fjâdergruppen behövs endast utstansas enheter 37 av samma form.

Den principiella uppbyggnaden av ett relä enligt uppfinningen och dess magnetkrets är visad i fig. S och 6. Denna grundkonstruktion leder till ett bistabilt relä, i vilket ankaret ligger med permanentmagne~ tens kraft lika bra i frånslaget som i tillslaget läge. I en före- dragen utföringsform skall ett relä enligt uppfinningen fungera som ett monostabilt relä, dvs det skall slå till när ström lâgges pâ spolen och slå ifrân när strömmen brytes. För att villkoret för ett monostabilt relä skall uppfyllas, skall fjädergruppens karakteristik rymmas inom området mellan kurvorna A-C och D¿E i det i fig. 6 visade dragkraftsdiagrammet, dvs fjäderkarakteristiken skall t_ex ha en pla- cering i diagrammet som visas med kurvan F-G, där alla punkter på fjäderkarakteristiken ligger mellan kurvorna A-C eller D-E. 10 15 20 25 30 7910635-7 9 Funktionen vid tillslag är härvid: Ankaret ligger mot frânslagssidan eftersom kraften frân permanent- magneten (punkt A) som häller ankaret mot frânslagssidan är större än den kraft med vilken fjädergruppen vill trycka ankaret frân denna sida (punkt F). Om ström läggs pâ spolen i sådan riktning som nämnts ovan flyttas punkt A till punkt D. Kraften som vill hålla kvar anka- ret mot frânslagssidan (punkt D) är nu mindre än den kraft som fjäder- gruppen har och som vill trycka ankaret mot tillslagssidan. Eftersom ingen punkt pâ fjäderkarakteristiken skär kurvan D-E kan nu ankaret åts fm mot tiuslagssidan.

'Funktionen vid frânslag är: Kraften som häller kvar ankaret mot tillslagssidan (punkt E) är större än fjädergruppens kraft som vill trycka ifrån ankaret (punkt G). Kopp- las strömmen bort kommer punkt E att flyttas till punkt C. Kraften som åstadkommas av permanentmagneten och som vill hålla kvar ankaret mot tillslagssidan är nu mindre än fjädergruppens kraft (punkt G) som vill trycka ifrån ankaret. Eftersom ingen punkt pâ fjäderkarak- teristiken skär kurvan A-C, kommer ankaret att slâ ifrån mot frânslags- sidan.

Det bistabila läget pâverkas genom att placera magneten 8 och/eller shunten 9 osymmetriskt i förhållande till kärnan 1, såsom t ex visas i fig. 2 och 3. Dragkraften blir då olika stor vid polytorna 6 och 7.

Genom att belasta ett ankare, t ex ankaret 10 med flera funktioner pâ ena sidan än på den andra sidan av ankaret, t ex fyra respektive tvâ funktioner såsom illustreras i fig. 10, krävs olika dragkraft vid till- respektive frânslag.

Genom att införa extra fjäder utan kontakter, t ex det mittre fjäder- paret i fig. 10, erhålles en tillsatsbelastning, varigenom fjäder- gruppskaraktäristiken kan formas till god överensstämmelse med drag- kraftkurvornas form och en extra belastning erhållas på den sida av ankaret där flera funktioner finns.

Genom att för polytorna välja olika tjocklek pâ polblecken, t ex f 7919635-7 10 15 '10 plastflikarna 19 och 20 visade i fig. 7 och som följd därav ha olika avstånd från Lindningsdelens 2 axelcentrum till polytorna 6 och 7 såsom beskrivits i samband med fig. 3, ändras dragkraften vid till- respektive frânslag.

Sammanfattningsvis har reläet givits monostabil funktion genom vid- tagande av någon eller kombination av nâgra av åtgärderna att P permanentmagneten är osymmetriskt placerad, L permanentmagnetens shunt år osymmetriskt placerad, - kontaktfjäderbelastningen är osymmetrisk, - icke kontaktförande fjäderpar är anordnat, - polblecken är olika tjocka, Å - permanentmagneten är snedmagnetiserad, - ankarlagret är osymmetriskt placerat mellan polytorna.

De här nämnda metoderna var för sig eller i samverkan användes för att av den bistabila grundkonstruktionen göra ett monostabilt relä. Sam- tidigt användes de för att fâ en god anpassning mellan kurvornas lut- ning och därmed medge ökade tillverkningstoleranser.

Claims (5)

10 7910635-7 11 PATENTKRAV 1 Fjädergrupp för relä med en järnkrets, i vilken ingår åtminstone en polyta och med polytan samverkande ankare för tillslag och frånslag mot och från polytan, varvid fjädergruppen innefattar hållare för bredvid varandra monterade och av ankaret påverkade fjädrar, k ä n n e t e c k n a d av att hållaren utgöres av en. ram (29 och av fjädrarna (33, 34) är raka och ingjutna genomgående i ramen parvis, varvid i varje par ingär en fjäder ingjuten genom en av ramens sidoväggar och en med denna fjäder samverkande, i linje Liggande fjäder ingjuten genom annan sidovägg av ramen och varvid i varje par fjädrarna bildar vinkel med varandra och är på mot varandra vända ytor vid de fria ändarna, vilka överlappar varandra, försedda med kontakter (35, 36).

2 Fjädergrupp enligt krav 1, k äln n e t e c k n a d av att av de i varje par anordnade fjädrarna (33, 34) inskjuter innanför ramen (29) den ena fjädern (33) ett relativt den andra fjädern kortare stycke, varvid den är i princip orörligt infäst, medan den längre andra fjädern (34) är fjädrande rörlig till kontakt med den korta fjädern vid påverkan av ankaret (10).

3 Fjädergrupp enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a d av att den korta fjädern (33) ligger i ett plan parallellt med ett i förhållande till ankaret (10) bestämt upplagsplan för ramen (29) och att den längre fjädern bildar med upplagsplanet nämnda vinkel.

4 Fjädergrupp enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda upplagsyta utgör nollplan, från vilket fjädrarnas (33, 34) läge och kontaktkraft mätes och justeras.

5 Fjädergrupp enligt något av kraven 2-4, k å n n e t e c k - n~a d av att åtminstone ett av paren fjädrar (33, 34) saknar kontak- ter (35, 36). 6 _ Fjädergrupp enligt något av kraven 2é5, k ä n n e t e c k - n a d av att vid den ena av ramens (29) nämnda sidoväggar är flera korta fjädrar (33) anordnade än vid motstâende sidovâgg. 7910635-7 12 7 Fjädergrdpp enligt krav 5 och 6, k ä n n e t e c k n a d av att den kortare fjädern (33) i paret fjädrar som saknar kontakter är ingjuten vid den sidovägg där flertalet korta fjädrar är anordnade. 8 Fjädergrüpp enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att fjädrarna (33, 34) är utstansade ur ett metall- bleck och fasthâllna till en enhet (37) av en runtomgâende kantram (38), och att efter ingjutning av fjädrarna i ramen (29) bortklippes kantramen (38). 9 Fjädergrupp enligt krav 2 och 8, k ä n n e t e c k n a d av att de utstansade enheterna (37) har samma form med från motsatta sidor av kantramen (37) lika långt inskjutande fjädrar, varvid, för bildande av nämnda par fjädrar (33, 34)_med kortare och längre fjäd- rar, fjädrarna i en enhet (37) avklippes (41) och denna enhet efter omvändning 1800 lägges pâ en enhet (37) av ursprdnglig form. __... ...___-