SE433688B - Elektromagnetiskt, polariserat rele - Google Patents

Description

É 1910636-s 2 glacering sinsemellan för rätt samverkan mellan detaljerna i järn- kretsen, speciellt i ett polariserat relä med dess större känslighet.

Tärningen har även den fördelen att den kan göras helt tät, varigenom t ex: inträngning av gaser i reläet yid fastlödning på kretskort för- ' S hindras.

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.

FIGURBESKRIVNING 10 Fig. 1-4 visar detaljer ingående i järnkretsen i ett relä enligt upp- finningen och ett fördelaktigt anordnande av detaljerna i järnkretsen.

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

Fig. 6 visar ett dragkraftsdiagram för jårnkretsen enligt fig. 5. 15 Fig. 7 visar en fördelaktig plastbelâggning av den i jârnkretsen 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._ 20 Fig. 9a, b och c visar en föredragen utformning av en fjâdergrupp anpassad för samverkan med ingjutningen enligt fig. 8.

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

Fig. 11 visar i större skala en enhet av fjädrar utstansade ur ett 25 metallbleck. ' 10 15 20 2st 30 P00 iÄ lIUALfiY 7910636-5 3 Fig. 1 visar i perspektivvy i järnkretsen ingående kärna 1. Denna år U-formad med ett axelformat livparti 2 och skivformade skänklar 3, 4.

Kärnan är lämpligen framställd genom bockning 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 pä skänklarna 3, 4 utgör kârnans polytor.

Sâsbm framgår av i fig. 2 visad planvy och i fig. 3 visad sidovy sedd frân vänster i fig. 2 år järnkretsens permanentnagnet 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 såsom 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 är 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 är svängbart lagrat omkring en centralt mellan skânklarna 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 långsidor tappar 12 respektive 13, vilka utgör styrningar i ankarlagret. Vidare är ankaret pâ sin översida motsatt lagringen 11 försedd med plastâsar 14, 15 som tjänstgör såsom lyftorgan för rör- liga metallfjädrar för utförande av reläets funktioner, t ex fjädrar anordnade ii __- ~. -; ' en fjädergrupp av det slag som '7910636-5 10 15 20 25 30 i P 4 visas i tig. 9 och 1U. Ankaret har dessutom utskjutande partier 16 respektive 17 vid sina kortsidor och anledningen hårtill skall för- klaras i samband med beskrivningen av utförandet enligt fig. 8, för vilket det i fig. 4 visade ankaret är speciellt utformat.

Ovan har beskrivits järnkretsens principiella och enkla uppbyggnad i ett relä enligt uppfinningen med den U-formade kärnan, medförande bl a permanentmagneten belägen i utrymmet mellan kärnans skänklar samt det stora polytor 6 och 7 och samtidigt läng lindningsdel, med 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 reläet.

Förenklat kan magnetkretsen i ett dylikt relä âskådliggöras på följande sätt med hänvisning till fig. S och 6: a. Ingen ström genom spolen Permanentmagneten lämnar ett flöde Ön. Detta flöde fördelas i ankaret till polgapen P1 och P2. Den kraft med vilken ankaret ligger mot pol~ ytan 6 kan uttryckas: Bmw-of 2 2 Detta ger punkt A i det i fig. 6 visade dragkraftsdiagrammet. Om anka- -ø ret läggs över mot polytan 7 kan kraften med vilken ankaret ligger mot denna polyta uttryckas på samma sätt: ' 2 2 }?(2) 62 I 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 (säankaret i mittläge). Förbindes alla 'punkter utmed ankarets rörelse erhålles dragkraftskurvan A-C. b. Ström pâlagd spolen Strömmen pâläggs i sådan riktning att det producerade spolflödet ös fâr_en riktning enligt fig. 5. I polgap P1 fås då ett totalflöde - (01 - 65) och i polgap P2 ett totalflöde (ßz + 65). Flödet i polgap 1 minskar således medan flödet i polgap P2 ökar. Därmed minskar den _áÖ. 15 20 25 30 7910636-5 5 kraft med vilken ankaret dras mot polytan 6. 2 ' 2 F(1)r- (0 - 65) - (02 + 05) 1 Punkt A flyttas till punkt D. Om man för enkelhetens skull bortser från mättningsfenomen i järnkretsen, parallellförflyttas hela kurvan A-C ned till kurvan D-E.

Den ävenledes i fig. 6 visade kurvan F-G skall beskrivas längre fram i samband med villkor för erhållande av monstabilt relä.

Med hänvisning till fig. 7 och 8 skall nu beskrivas en fördelaktig utföringsform 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 fâ isolering för spolens lindning och få fäste för lödtabbar. Dessutom kan genom plastbelšngningen skapas polbleck för ankaret bildande ankarets anslagsytor vid till- och frânslaget relä.

Vid plastbeläggningen visad i fig. 7 är 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 kärnans ena skänkel, såsom visat för skänkeln 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 änddel, varigenom viss längdvariation av kärnan tas upp inom plast- verktygets mått. Polytorna 6 och 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 på skänklarnas sidoytor är företrädesvis uppdragna till samma höjd som plastflikarna för att tillsammans med dessa bilda anslagsytor för ankaret. Plastöeläggningen är vidare på utsidan av skänklarna utfor- mad med häl 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, 7919636-s 10 15 20 25 30 35- 6 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 permanentmagneten placerats i hållare (icke visade) inuti tärningen, vilka är utformade och av- passade för korrekt läge av nämnda detaljer. för lagringen av ankaret 10 har tärningens överyta vid motsatta kanter tvâ utskjutande, uppåt välvda vârtor 25 och på ömse sidor om dessa uppskjutande kanter 26, varvid avståndet mellan kanterna 26 är något större än ankarets sido- styrtappar 12 och 13 (se fig. 4). Dessa sidostyrtappar kan, såsom' framgår av fig. 4 vara olika breda liksom i så fall nämnda avstånd mellan kanterna 26 i avsikt att erhålla korrekt placering av ankaret.

Vårtorna 25 bildar lagerlinje för ankarets plana undersida, dvs mot- svarar 11 i fig. 3. Underkanten på de i anslutning till fig. 4 be- . 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 på sina fyra sidoytor, av vilka en, markerad med linjen 28, är förskjuten relativt de övriga. _ Den i tärningen helt ingjutna järnkretsen, bestående av kärnan 1 med sin spole, permanentmagneten 8 och shunten 9, med ankaret 10 placerat i sina lagerstyrningar 25, 26 på tärningens översida bildar en enhet.

Genom förlâggningen av ankaret på utsidan av tärningen kan denna helt utfyllas, så att inuti tärningen icke finns någon hålighet och inga rörliga delar. Detta är väsentligt med de små detaljer det är fråga om vid den eftersträvade miniatyriseringen av reläet. Miniatyriseringen medfön ökat krav på 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 den fördelen att den är helt tät, varigenom inträngning av gaser i Ü tärningen vid fasuaaning pa krerskarr förhindras.

Enheten kan provas med avseende på slagvidd, plaståsarnas 14 och 15 läge över târningens översida vid till- respektive frånslaget ankare samt reläets dragkraft. Tärningens översida kan utgöra ett 0-plan, från vilket utgår alla mått såväl inåt som utåt. 10 15 20 25 30 35 7910636-5 7 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 sammanhâllna i en grupp. En fjäder- grupp är i det följande med hänvisning till fig. 9 exemplifierat beskriven i en utföringsform anpassad till tärningen 23.

Fjädergruppen innefattar en i fig. 9a i planvy visad plastram 29, vilken i fig. 9b och 9c är visad efter sektionerna I-I respektive II-II i fig. 9a. Ramen har i huvudsak samma yttermâtt som tärningen 23. Ramens innermâtt är anpassat för pâsättning av ramen på tärningens 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 tärningens övrigaåsidoväggar. Härigenom säkerställes att fjädergrup- pen blir rätt monterad pâ tärningen. Vid pâmonterad ram vilar stöd- ytor 32, vilka företrädesvis utgöres av en vârta eller liknande i varje hörn, mot tärningens översida 24.

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

I varje par ingår en kort fjäder 33, som härigenom är i det närmaste orörligt infäst, och en läng fjädrande rörlig fjäder 34. Företrädesvis är såsom framgår av fig. 9c de korta fjädrarna 33 ingjutna så att de ligger i ett plan parallellt med ett ptan genom stödytorna 32, medan de långa 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 långa fjädrarna när reläet arbetar. _ Den del av fjädrarna som utskjuter utanför ramen är bockad 900 och utformad till en lödände. Fjädergruppen bildar en enhet som kan mätas och justeras beträffande fjädrarnas läge, kontaktkraft, etc. med de fyra stödytorna 32 som 0-.plana 1910536-s 10 15 20 25 30 35 8 Genom anordnandet av en fjädergrupp såsom ovan beskrivits är 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 pâ en dylik fjädergrupp.

Såsom schematiskt visat i utföringsexemplet enligt fig. 10 är 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 sä anordnade, att vid ena ramväggen finns fyra slutningar S och vid den motstäende ramväggen tvâ slutningar S. Beroende på anka- rets Läge - tillslaget eller frânslaget - erhålles härigenom ett relä med fyra slutningar och tvâ brytningar. Det mittre kontaktfria fjäder- paret, vilket fungerar sâsom kontaktfjädrarna vid påverkan av ankaret, är anordnad att tjänstgöra såsom en extra fjäderbelastning pâ 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 lägges på en enhet såsom visad i fig. 11 utan avskär- ningar efter vridning 1800. Efter ingjutningen av dessa enheter i plastramen 29 bortskäres kantramen 38 och banden 40. De fria lödändar- na 39 belägna utanför ramen 29 nedbockas såsom ovan nämnts och fjäder- gruppen injusteras. Förutom att fjädrarna är sammanhâllna j dessa enheter 37 erhålles även den fördelen att för bildande av fjädergruppen behövs endast utstansas enheter 37 av samma form.

Den principiella uppbyggnaden av ett relä enligt uppfinningen och dess magnetkrets är visad i fig. 5 och 6. Denna grundkonstruktion leder till ett bistabilt relä, i vilket ankaret ligger med permanentmagne- tens kraft lika bra i frânslaget som i tillslaget läge. I en före- dragen utföringsform skall ett relä enligt uppfinningen fungera som ett monostabilt relä, dvs det skall slâ till när ström lâgges pâ spolen och slâ ifrân när strömmen brytes. För att villkoret för ett 10 15 20 25 30 7910636-5 f; 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 ~och 5-5_ Funktionen vid tillslag är härvid: Ankaret ligger mot frånslagssidan eftersom kraften från permanent- magneten (punkt A) som håller ankaret mot frånslagssidan är större än den kraft med vilken fjådergruppen vill trycka ankaret från denna _ sida (punkt F). Om ström läggs på spolen i sådan riktning som nämnts ovan flyttas punkt A till punkt D. Kraften som vill hälla kvar anka- ret mot frånslagssidan (punkt D) är nu mindre än den kraft som fjäder- gruppen har och som vill trycka ankaret mot tillslagssidan. Eftersom ingen punkt på fjäderkarakteristiken skär kurvan D~E kan nu ankaret slå till mot tillslagssidan.

Funktionen vid frånslag är: _ Kraften som håller kvar ankaret mot tillslag_sidan (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 åstadkommes 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 på fjäderkarak~ teristiken skär kurvan A-C, kommer ankaret att slâ ifrån mot frånslags- '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 på ena sidan än på den andra sidan av ankaret, t ex fyra respektive två funktioner såsom illustreras i fig. 10, krävs olika dragkraft vid till- respektive frånslag.

Genom att införa extra fjäder utan kontakter, t ex det mittre fjäder- paret i fig. 10, erhålles en tillsatsbelastning, varigenom fjäder- .-...._WV.~_-._. .- - I 7910636-5 10 15 20 10 gruppskaraktäristiken kan formas till god överensstämmelse med drag- kraftkurvornas form och cn extra belastning erhållas pâ den sida av ankaret där flera funktioner finns.

Genom att för polytorna välja olika tïocklek pâ polblecken, t ex ' 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- qespektive frânslag.' Sammanfattningsvis har reläet givits monostabil funktion genom vid- tagande av någon eller kombination av nâgra av åtgärderna att - permanentmagneten är osymmetriskt placerad, - permanentmagnetens shunt är osymmetriskt placerad, ~ kontaktfjäderbelastningen är osymmetrisk, - _icke kohtaktförande fjäderpar är anordnat, - polblecken är olika tjocka, ~ permanentmagneten är snedmagnetiserad, ~ ankarlagret år osymmetriskt placerat mellan poljtorna.

De här nämnda metoderna var för sig eller i samverkan användes för att 1 av den bistabila grundkonstruktionen göra ett monostabilt relä. Sam- tidigt användes de för att få en god anpassning mellan kurvornas lut- ning och därmed medge ökade tillverkningstoleranser.

Claims (5)

10 10 1910636-5 11 P T E T K R V 1 Elektromagnetiskt, polariserat relä vars järnkrets utom ankaret är ingjuten, innefattande en spolförsedd kärna med polytor, ett med polytorna samverkande ankare samt en permanentmagnet anordnade i en tärning varvid ankaret är lagrat vid tärningen för tillslag och frân- slag mot och från polytorna, k ä n n e t e c k n a t av att kärnan (1) och permanentmagneten (8) är ingjutna i tärningen (23) på sådant sätt att före ingjutningen är kärnan (1) försedd med en beläggning av plast för isolering av spolens (5) lindning och för bildande av polytorna (6, 7) delvis täckande skikt (19, 20) utgörande anslagsytor (polbleck) för ankaret (10).

2 Relä enligt krav 1, varvid kärnan (1) är i huvudsak U-formad med axelformat livparti (2) och från livpartiet utgående skänklar (3, 4), varvid spolen (5) är lindad omkring livpartiet och varvid ät samma häll vända sidokantytor (6, 7) pâ skänklarna utgör polytor, k ä n n e t e c k- n a t av att plastbeläggningen även täcker den ena skänkelns (4) övriga I sidor och åtminstone delvis den andra skänkelns (3) motsvarande sidor, varvid plastbeläggningen pä skänklarnas (3, 4) utsidor.är utformade för att bilda fästen (21, 22) för lödtabbar och varvid företrädesvis plast- beläggningen på skänklarnas (3, 4) utsida och insida sträcker sig upp till nivå med nämnda täckande skikt (19, 20) på polytorna (6, 7).

3 Relä enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda täckande skikt (19, 20) pâ polytorna (6, 7) ligger i plan med nämnda tärningssida.

4 Relä enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att polytorna (6, 7) utsträcker sig invid och parallellt med tvâ motstâende kanter hos nämnda tärningssida, och att ankaret (10) har en breddutsträckning i huvudsak överensstämmande med polytornas (6, 7) längd och är såsom en gungbräda lagrat omkring en med polytorna i huvudsak parallel axel (25).

5 Relä enligt nâgot av kraven 2-4, k ä n n e t e c k n a t av att permanentmagneten (8) är belägen mellan kärnans skänklar (3, 4). 7910636-5 12 6 ReLä enLigt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att permanent- magenten (8) är beLägen närmare kärnans ena skänkel (4). 7 Relä enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att en magnetisk shunt är ingjuten i tärningen (23) antíggande mot den sida av permanentmagneten (8) som är vänd från ankaret (10).