WO2013144218A2 - Gepoltes elektromagnetisches relais und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Abstract

Gepoltes Relais mit Elektromagnet, zweipoligem oder dreipoligem Permanentmagnet (11), Anker (12) und Schalter (20; 30) in und an einem stockwerkartigen Trägerbauteil (40) montiert. Das Trägerbauteil (40) nimmt in einem oberseitigen Hohlraum (41) Magnetflussteile (7, 8, 9) und den Permanentmagneten (11) auf, der aufmagnetisiert wird, während sich der Elektromagnet noch außerhalb des Trägerbauteils (40) befindet. Danach wird der Elektromagnet in ein Schubfach (42) des Trägerbauteils (40) geschoben und die übrigen Teile des Relais werden montiert.

Description

Gepoltes elektromagnetisches Relais und Verfahren zu seiner

Herstellung

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur

Herstellung eines gepolten elektromagnetischen Relais mit Eletromagnet , Permanentmagnet, Anker und betätigbaren

Schalter sowie auf ein so hergestelltes gepoltes,

elektromagnetisches Relais. Hintergrund der Erfindung

Gepolte, elektromagnetische Relais gibt es in der Bauweise mit Dreipol-Permanentmagnet (WO 93/23866) und mit Zweipol- Permanentmagnet (US 4,912,438, US 5,153,543, US 6,670,871 Bl) . In jedem Fall weist der Elektromagnet eine Spule mit Kern und Polschuhen in einem jochförmigen Aufbau auf. Im Falle eines dreipoligen Permanentmagneten ist dieser

Permanentmagnet zwischen den beiden Jochschenkeln oberhalb der Spule und parallel zur Spulenachse angeordnet. Dieser Permanentmagnet kann aus einem aufmagnetisierten Band getrennt und in den Spulenkörper zwischen den beiden

Jochschenkeln eingefügt werden. Im Falle eines zweipoligen Permanentmagneten wird dieser quer zur Spulenachse mit einem Pol in etwa der Mitte des alten Kerns magnetisch angeschlossen (US 4,912,438, US 5,153,543).

Aus US 4,975,666 ist ein gepoltes, elektromagnetisches Relais bekannt, das ein oben offenes Basisgehäuse aufweist, in das ein elektromagnetischer Block mit Spule, Kern und Polschenkel sowie, zwischen den Polschenkeln, ein

Permanentmagnet, und auf den Polschenkel, ein

Armaturenblock mit Anker und Schalterelementen montiert sind. Die Bauweise erlaubt nicht, den zwischen den

Polschenkeln befindlichen Permanentmagneten aus einem unmagnetisierten ferromagnetischen Vorläufer durch

Aufmagnetisierung zu erzeugen, weil dabei die Spule durch zu starke, induzierte Ströme geschädigt werden würde.

Aus DE 195 20 220 Cl ist ein weiteres gepoltes

elektromagnetisches Relais bekannt, bei dem die Spule zusammen mit zwei ferromagnetischen Jochen und einem dazwischen gefügten Dauermagneten von oben in einem

Grundkörper gefügt und mit Vergussmasse fixiert werden. Aufmagnetisieren aus einem unmagnetisierten Vorläufer im Einbauzustand ist nicht möglich.

Es ist auch schon ein Relais mit Zweipol-Permanentmagnet bekannt (US 6,670 871 Bl), der sich parallel zur

Spulenachse erstreckt. Der plattenförmige Permanentmagnet mit Polen an der Oberseite und Unterseite wird in einer Ankerplatte aufgenommen. Der Elektromagnet ist in einem zweiteiligen Gehäuse untergebracht, das ein trogförmiges Unterteil und ein kastenförmiges Oberteil aufweist, an dem sich die Festkontakte der Schalter und die Drehstützen für den Anker befinden. In der isolierenden Ankerplatte sind die beweglichen Kontaktfedern eingebettet. Eine Aussparung in der Ankerplatte dient zur Aufnahme des zweipoligen Permanentmagneten. Ob der Permanentmagnet in der

Ankerplatte eingebettet aufmagnetisiert wird, ist in der Schrift nicht offenbart. Nachteilig ist jedenfalls die große Entfernung des zweipoligen Permanentmagneten vom Kern des Elektromagneten, wodurch sich eine große,

ferromagnetfreie Wegstrecke im geschlossenen

Magnetflusspfad ergibt, was einen großen magnetischen

Widerstand in jeder Stellung des Ankers ergibt.

Um klein gebaute polarisierte Relais implementieren zu können, benötigt man sehr starke Permanentmagnete. Solche starken Permanentmagnete stehen mit Anteilen von Seltenen Erden zur Verfügung. Wegen der starken Anziehungskräfte zwischen den Magneten ist jedoch ihre Handhabung aus einem Vorrat von Einzelmagneten schwierig, nicht nur was das Haften der Magneten aneinander angeht, sondern auch die Freihaltung von Spänen und Staubteilen von den Polflächen während des Einbaus. Vom technologischen Standpunkt der Herstellung aus ist es günstiger, ein Materialstück aus einer unmagnetisierten ferromagnetischen Legierung zu verwenden und den „Vorläufer" nach Einbau in das Relais „aufzumagnetisieren" . Aufmagnetisierung an Ort und Stelle mit hohen Feldstärken birgt jedoch die Gefahr in sich, dass andere Komponenten des magnetischen Systems des Relais beschädigt werden, insbesondere die Spule des

Elektromagneten wegen starker, induzierter Spannungen und Strömen .

Kurzbeschreibung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den

Permanentmagneten eines gepolten Relais ohne Gefährdung anderer Relaisteile aufzumagnetisieren . Gemäß Erfindung wird mit einer gesonderten Ausbildung der Komponenten des Relais im Zusammenhang mit besonderen

Herstellungsschritten gearbeitet, so dass die

Aufmagnetisierung des Permanentmagneten gelingt, ohne der Gefahr der Beschädigung der Spule des Elektromagneten zu unterliegen .

Im Einzelnen wird als Komponente des Relais eine

Spulenbaugruppe mit Spule, Kern und Polschuhen

bereitgestellt, ferner auch ein Trägerbauteil, in welchem Magnetflussteile des magnetischen Systems des Relais einbezogen sind, darunter die Polstücke des Elektromagneten und ein Lagerstück des Ankers. Diese Magnetflussteile bestehen aus Weicheisen und werden durch hohe

Magnetfeldstärken nicht beschädigt. Im Zuge der

Magnetflussteile wird in das Trägerbauteil ein einstückiger oder zweistückiger Permanentmagnet-Vorläufer aus

unmagnetisierter, ferromagnetischer Legierung eingebaut, der durch Aufmagnetisierung den Permanentmagneten ergibt. Das Trägerbauteil weist noch einen Aufnahmeraum auf, in den die gesondert hergestellte Spulenbaugruppe, die den

empfindlichen Teil des Elektromagneten darstellt, nach Aufmagnetisierung des Permanentmagneten eingeschoben und montiert wird. Danach werden die übrigen Relaisbauteile zur Komplettierung des Relais montiert, darunter auch die vom Relais betätigten Schalter.

Die Erfindung betrifft auch ein gepoltes

elektromagnetisches Relais, das einen Elektromagneten, eine Polbaugruppe mit Magnetflussteilen und mit einem

Permanentmagneten, ein Trägerbauteil und einen Anker umfasst. Der Elektromagnet umfasst eine Spulenbaugruppe, die mit Spule, Kern und Polschuhen als Baueinheit

konzipiert ist. Das Trägerbauteil ist vorzugsweise

stockwerkartig und umfasst einen oberseitigen Hohlraum als Aufnahmeraum für die Polbaugruppe mit den Magnetflussteilen und dem aufmagnetisierten Permanentmagneten sowie ein mittiges Einschubfach als Aufnahmeraum für die

Spulenbaugruppe. Der Anker des Relais ist relativ zum

Elektromagneten am Trägerbauteil schwenkbar angeordnet und ist mit den beweglichen Schalterelementen verbunden.

Mit dieser Bauweise lassen sich auch kleine und schmale, gepolte Relais hoher Empfindlichkeit herstellen. Durch Modifikationen von Bauteilparametern lassen sich diverse Funktionen gepolter Relais verwirklichen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen sowie den Ansprüchen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten

Ausführungsform eines Relais schräg von oben eine Längsseite und eine Schmalseite bei abgezogener Gehäusehaube einen Längsschnitt durch das Relais der ersten Ausführungsform, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Trägerbauteils schräg von oben und auf eine Längsseite sowie eine Stirnseite,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer

Spulenbaugruppe,

Fig. 5 eine Explosionsdarstellung der Einzelteile des

Relais der ersten Ausführungsform,

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform des Relais in

perspektivischer Ansicht,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch das Relais der Fig. 6, und

Fig. 8 eine Explosionsdarstellung der Einzelteile des

Relais der Fig. 6.

Detailbeschreibung der Erfindung

Das elektromagnetische Relais ist aus einem Magnetsystem und einem Schaltersystem aufgebaut, die durch

Gehäusebauteile zusammengehalten und geschützt werden. Das Magnetsystem umfasst einen Elektromagneten, der aus einer Spulenbaugruppe 10 (Fig. 4) und Polstücken (Fig. 2) besteht. Die Spulenbaugruppe 10 umfasst eine auf einen Spulenkörper 5 gewickelte Spule 1, einen ferromagnetischen Kern 2 und ferromagnetische Polschuhen 3 und 4, die eine Baueinheit bilden. Der Kern 2 ist mit einem der beiden Polschuhe 3, 4 oder mit beiden Polschuhen einstückig verbunden. Zu dem Magnetsystem gehören noch Magnetflussteile 7, 8, 9, ein Permanentmagnet 11 und ein Anker 12. Die Magnetflussteile 7 und 8 bilden die Polstücke des Elektromagneten. Das Magnetflussteil 9 bildet ein

Lagerstück für den hier als Wippanker ausgebildeten Anker 12. Der Permanentmagnet 11 der ersten Ausführungsform ist zweipolig und zwischen dem Polstück 7 und dem

Magnetflussteil 9 angeordnet, während zwischen den Teilen 8 und 9 sich eine Magnetflussunterbrechung befindet. Es ist auch möglich, die Anordnung von Permanentmagnet und

Magnetflusslücke zu vertauschen. Wichtig ist die

Ausrichtung der Pole des Permanentmagneten zu dem Polstück 7 oder 8 und dem Magnetflussteil 9. Die Magnetflussteile 7, 8, 9 und der Permanentmagnet 11 bilden eine Polbaugruppe. Im dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 4) ist ein

Anschlussblock 6 mit der Spulenbaugruppe 10 verbunden, was im Sinne der Erfindung nicht notwendig ist. Der

Anschlussblock 6 umfasst Schaltsignal-Anschlussstifte 15, 16 mit Abbiegeschenkeln 15a, 16a zur unmittelbaren

Verbindung zu den Wicklungsenden der Spule 1. Ein

Prüfkontakt-Anschlussstift 25 ist gekröpft ausgebildet und kann so zwischen Anschlussblock 6 und Polschuh 3 geklemmt werden . Das in Fig. 4 dargestellte Bauteil ist dafür konzipiert, in einen schubfach-artigen Aufnahmeraum 42 eines

stockwerkartigen Trägerbauteils 40 (Fig. 3) hineingeschoben und montiert zu werden. Zu diesem Zweck weist das Schubfach 42 zwei Hohlraumerweiterungen 43 und 44 auf, um neben der Spulenbaugruppe 10 auch den Anschlussblock 6 aufzunehmen und zu positionieren. Das stockwerkartige Trägerbauteil 40 ist auch zur Aufnahme der Polbaugruppe, also der Magnetflussteile 7,8, 9 und des Permanentmagneten 11 zuständig. Zu diesem Zweck ist ein in Nischen aufgeteilter, ankerseitiger Aufnahmeraum 41 vorgesehen. Die Teile 7, 8, 9 und 11 werden durch Einbetten im Trägerbauteil 40 befestigt. Es kommen verschiedene

Einbettungsverfahren in Betracht, beispielsweise

Umspritzen, Einkleben, Einpressen. Auf der Oberseite des Trägerbauteils 40 ist noch ein Festkontakt 21 vorgesehen, der mit einem Anschlussstift 26 in elektrischer Verbindung steht, der im Trägerbauteil 40 ebenfalls durch Einbetten befestigt ist.

Das Schaltersystem enthält einen Diagnoseschalter 20 und wenigstens einen Lastschalter 30. Der Diagnoseschalter 20 umfasst den Festkontakt 21 und einen beweglichen Kontakt 22, der als Doppelkontakt am gabelförmigen Ende einer Kontaktfeder 23 angebracht ist. Die Kontaktfeder 23 ist am Schenkel 12a des Ankers 12 befestigt und wird von diesem betätigt. Der bewegliche Kontakt 22 stellt die elektrische Verbindung mit dem Anschlussstift 25 her.

In einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist der Prüfkontakt-Anschlussstift 25 in dem Trägerbauteil 40 parallel zum Prüfkontakt-Anschlussstift 26 eingebettet

(nicht dargestellt) und es sind zwei voneinander getrennte Festkontakte auf der Oberseite des Trägerbauteils 40 vorgesehen. In dieser Ausführungsform wird das Ende der Kontaktfeder 23 als ein Brückenkontakt zum Schließen des Schalters 20 benutzt. Der Lastschalter 30 umfasst einen Festkontakt 31 und einen beweglichen Kontakt 32, der auf einer Kontaktfeder 33 sitzt, die über eine Stromschiene 34 an dem Trägerbauteil 40 befestigt ist und darüber hinaus mit einem

Lastanschlussstift 35 in elektrischer Verbindung steht. Der Festkontakt 31 steht mit einem weiteren Lastanschlussstift 36 in leitender Verbindung. Die Betätigung der Kontaktfeder 33 erfolgt über ein elektrisch isolierendes Koppelglied 37, dessen oberes Ende mechanisch mit dem zweiten Schenkel 12b des Ankers 12 verbunden ist. Die mechanische Verbindung kann über eine Überhubfeder 38 erfolgen, wie dargestellt, oder aber durch direkte Verbindung der Enden des Wippankers 12 und des Koppelgliedes 37. Der Anker 12 besitzt neben seinen beiden Schenkeln 12a und 12b noch ein gebogenes Lagerteil 12c, mit dem der Anker auf dem als Lagerstück gebauten Magnetflussteil 9 aufsitzt. Je nach dem Funktionstyp des Relais (monostabil, bistabil) sind die Schenkel 12a, 12b des Ankers 12 unterschiedlich lang und werden mit unterschiedlichen Polspaltweiten durch Federkräfte gehalten. Solche Federkräfte werden durch die Kontaktfeder 23, die Überhubfeder 38 (falls vorhanden) und die Kontaktfeder 33 erzeugt. Die Kontaktfeder 23 ist am Schenkel 12a des Ankers angenietet und besitzt

Federfortsätze 23a und 23b sowie einen Befestigungslappen

23c, der in bestimmter Winkelstellung zwischen Anker 12 und Poloberfläche 7 an dem Lagerstück 9 festgeschweißt ist. Die Überhubfeder 38 ist ähnlich am Schenkel 12b fest genietet und weist ebenfalls Federfortsätze 38a, 38b sowie einen Befestigungslappen 38c auf, der am Lagerstück 9

festgeschweißt ist. Neben der Kraft der Kontaktfeder 33 sind es vor allem die Torsionskräfte der Federschenkel 23b und 38b, die für das Gesamtfederverhalten des Relais verantwortlich sind.

Außer den Federkräften spielt auch die magnetische

Anziehungskraft auf den Anker 12 eine Rolle, ob ein

monostabiles oder ein bistabiles Relais erhalten wird. Für die Anziehungskräfte auf die Schenkel 12a, 12b des Ankers spielen die Stärke des Permanentmagneten 11 und die Größen der Polflächen der Polstücke 7, 8 eine Rolle. Wenn die magnetische Anziehungskraft in einer Endstellung des Ankers größer als die in Abheberichtung wirksame Federkraft und in der anderen Endstellung die magnetische Anziehungskraft kleiner als die Abhebekraft der Federn ist, dann liegt ein monostabiles Relais vor. Wenn dagegen die magnetische

Anziehungskraft in beiden Endstellungen des Ankers größer als die in Abheberichtung wirksame Federkraft ist, liegt ein bistabiles Relais vor.

Während das Trägerbauteil 40 das Hauptelement des Gehäuses darstellt, gibt es noch einen Gehäuseboden 50 und eine Gehäusehaube 60. Wie in Fig. 1 dargestellt, weist das

Trägerbauteil 40 an seiner dort sichtbaren Frontseite eine Führung 46 zur Führung des isolierenden Koppelgliedes 37 auf. Diese Führung sowie die Oberseite des Relais wird durch die Gehäusehaube 60 des gemäß Fig. 1 montierten

Relais abgedeckt. Entlang der Unterseite des Trägebauteils 40 erstreckt sich ein flacher Hohlraum 45 (Fig. 2), der zur Aufnahme der Lastkontaktfeder 33 und ihres

Bewegungsspielraumes dient und der von dem Gehäuseboden 50 nach unten abgegrenzt wird. In das Bodenteil 50 ist der

Lastkontakt-Anschlussstift 36 eingesteckt und mittels des Festkontakts 31 mit dem Bodenteil vernietet. Auf der Oberseite der Gehäusehaube 60 kann sich ein

Schalter befinden, um die Stellung des Ankers 12 von Hand zu verändern.

Mit den Fig. 6, 7 und 8 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Gleichartige Bauteile zur ersten Ausführungsform werden mit den gleichen Bezugszeichen belegt. Der prinzipielle Aufbau des Relais nach der zweiten Ausführungsform folgt der ersten Ausführungsform, weswegen entsprechende Beschreibungsteile nicht wiederholt werden und nur auf die Unterschiede eingegangen wird.

Bei der zweiten Ausführungsform des Relais ist der

Permanentmagnet 11 aus zwei Teilstücken IIa und IIb und mit einem dazwischen gefügten Magnetflussteil 9 aus Weicheisen ausgeführt und bildet einen dreipoligen Permanentmagneten. Das Teilstück IIa weist die stärkere Koerzitivkraft

gegenüber dem Teilstück IIb auf. Die beiden Teilstücke IIa und IIb weisen zum Magnetflussteil 9 hin die gleiche

Polarität auf, also entweder sind beide dort als Südpol oder als Nordpol ausgebildet, während zu den äußeren Enden des Relais hin dann der insgesamt dreipolige

Permanentmagnet 11 Nordpole oder eben Südpole zeigt. Das Magnetflussteil 9 vermittelt die angrenzende Polarität, beispielsweise Südpol, wenn der Permanentmagnet nach außen Nordpol zeigt, und Nordpol, wenn der Permanentmagnet nach außen Südpol zeigt. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Lagerung des Ankers 12 gegenüber der ersten Ausführungsform abgewandelt, indem eine Kreuzfeder 39 die Lagerung des Ankers 12 auf dem Magnetflussteil 9 übernimmt. Die Kreuzfeder 39 weist Lappen 39a auf, mit denen sie auf dem Magnetflussteil 9 durch Schweißen verbunden ist, ferner einen Torsionssteg 39b und quer dazu einen Stützlappen 39c zur Abstützung des Ankers 12. An der Kreuzfeder 39 kann noch ein weiterer Lappen 39d angesetzt sein, der zur Dämpfung des Aufschlagens des Ankers 12 auf dem Magnetflussteil 8 dient und gleichzeitig dabei gespannt wird, was beim späteren Umschalten des Ankers 12 nützlich ist, da sich der Anker dann leichter vom Magnetflussteil 8 löst. Die Kreuzfeder 39 wirkt als

Torsionsfeder, d. h. es gibt keine Lagerreibung und die Hystereseverluste der Feder 39 sind sehr klein.

Als weitere Variante weist die zweite Ausführungsform eine einstückige Ausbildung von Kontaktfeder 23 und Überhubfeder 38 auf. Die Kontaktfeder 23 ist elektrisch leitend und mit dem elektrisch leitenden Anker 12 verbunden, der wiederum über die elektrisch leitende Kreuzfeder 39 mit dem

elektrisch leitenden Magnetflussteil 9 verbunden ist, das wiederum in elektrisch leitender Verbindung mit dem

Prüfkontaktanschlussstift 25 steht.

Zur Anpassung der Haftkraft des Ankers 12 beim Schenkel 12b an dem Magnetflussteil 8 ist noch ein Zwischenstück 8a aus Blech oder Kunststoff vorgesehen. Wegen der

unterschiedlichen Längen der Schenkel 12a, 12b des Ankers 12 sind nämlich die dort ausgeübten Abhebekräfte

unterschiedlich, was durch die Zwischenlage des Teils 8a etwas ausgeglichen wird.

Das gepolte elektromagnetische Relais wird in neuartiger Art und Weise hergestellt und zusammengesetzt. Die in Fig. 5 und Fig. 8 dargestellten Einzelteile werden teilweise zu Baugruppen zusammengebaut, darunter die in Fig. 4

dargestellte Spulenbaugruppe 10. Diese Spulenbaugruppe umfasst mindestens die Spule 1, den Kern 2 und die

Polschuhe 3 und 4. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gibt es noch einen Spulenkörper 5, an dem ein

Anschlussblock 6 angeflanscht ist, über den die

Verbindungen der Spulenenden zu den Anschlussstiften 15, 16 laufen .

Die in den Fig. 5 und 8 dargestellten Einzelteile umfassen auch ein Trägerbauteil 40, das erfindungsfunktionell an das Herstellungsverfahren des Relais angepasst ist. Das

Trägerbauteil 40 enthält nämlich einen ankerseitigen

Aufnahmeraum 41 für die Magnetflussteile 7, 8, 9 und den Permanentmagneten 11 sowie noch einen schubfachartigen Aufnahmeraum 42 für die Spulenbaugruppe 10. Die

Magnetflussteile 7, 8 und 9 und der Permanentmagnet 11 können als eine Polbaugruppe bezeichnet werden, da sie dem Anker 12 zwei Außenpole und einen Mittenpol darbieten. Die Polbaugruppe wird in den Aufnahmeraum 41 des Trägerbauteils 40 montiert und beispielsweise durch Umgießen befestigt.

Es stellt eine Besonderheit bei der Erfindung dar, dass bei der Montage der Polbaugruppe nicht ein fertiger

Permanentmagnet montiert wird, sondern ein Permanentmagnet- Vorläufer aus unmagnetisierter, ferromagnetischer Legierung mit Anteil von seltenen Erden. Solche Vorläufer-Magnete können mit außerordentlich hohen Koerzitivkräften

„aufmagnetisiert" werden. Zu diesem Zweck muss ein sehr starkes Magnetfeld angelegt werden, das den Vorläufer- Magneten in gewünschter Richtung magnetisiert . Praktisch muss man eine Spule um die Polbaugruppe legen, um die benötigte Feldstärke zu erzeugen. Man kann dies im

eingebauten Zustand der Polbaugruppe in dem Aufnahmeraum 41 des Trägerbauteils 40 bewerkstelligen. Zu beachten ist, dass der Aufnahmeraum 42 für die Spulenbaugruppe 10 leer bleiben kann. Dadurch wird vermieden, dass sich eine hohe Spannung mit einem starken elektrischen Strom in der

Spulenbaugruppe entwickelt, was zu deren Beschädigung führen könnte .

Bei der Aufmagnetisierung der Polbaugruppe ist auf die Art des zu erzeugenden Permanentmagneten Rücksicht zu nehmen. Wenn ein einstückiger zweipoliger Permanentmagnet zu erzeugen ist, was der ersten Ausführungsform des Relais entspricht, genügt die beschriebenen Vorgehensweise. Wenn dagegen ein dreipoliger Permanentmagnet durch

Aufmagnetisierung erzeugt werden soll, geht man in

abgewandelter Weise vor. Man benutzt zwei Vorläufer-Magnet- Teilstücke IIa, IIb zu beiden Seiten des mittleren

Magnetflussteils 9 und in Berührung zu den benachbarten

Magnetflussteilen 7 bzw. 8. Eines dieser Vorläufer-Magnet- Teilstücke, hier das Teilstück IIa, besteht aus einer stärker aufmagnetisierbaren Legierung gegenüber dem anderen Teilstück IIb. Das stärker aufmagnetisierbare Teilstück IIa kann auch kleiner gemacht werden, als das schwächer

aufmagnetisierbare Teilstück IIb. Nach Montage der

Polbaugruppe etwa in der Reihenfolge der Teile 7, IIa, 9, IIb und 8 in dem Aufnahmeraum 41 des Trägerbauteils 40 wird eine Magnetisierung in einer bestimmten Richtung

vorgenommen, wie sie dem stärkeren Teil-Permanentmagnet IIa entspricht. Alsdann wird ein der ursprünglichen

Magnetrichtung entgegen gesetztes, jedoch schwächeres Magnetfeld an die Polbaugruppe angelegt, wobei dieses schwächere Magnetfeld nicht ausreicht, den Teil- Permanentmagnet IIa umzumagnetisieren, jedoch ausreichend ist, den schwächeren Teil-Permanentmagnet IIb

umzumagnetisieren. Dies hat zur Folge, dass sich an dem mittleren Magnetflussteil 9 gleichnamige Pole

gegenüberstehen. Auf diese Weise erhält man einen Gesamt- Permanentmagnet 11 mit zwei gleichnamigen Polen an der Außenseite, also zu den als Polstücke wirksamen

Magnetflussteilen 7 und 8, und einen entgegen gesetzten Pol am mittleren Magnetflussteil 9. Diese Struktur bildet einen dreipoligen Permanentmagneten.

Nach der Herstellung des Permanentmagneten 11 kann die Spulenbaugruppe 10 ungefährdet in den schubfachartigen Aufnahmeraum 42 montiert werden.

Es werden nunmehr die sonstigen Einzelteile zur

Komplettierung des Relais montiert. Dazu gehören der Anker 12 mit seinen Federn 23, 28 bzw. 39, der Lastschalter 30 zusammen mit dem Koppelglied 37 und die Gehäuseteile 50 und 60.

Mit dem neuen Relais können viele Funktionalitäten eines gepolten Relais verwirklicht werden, indem die Größe, die Anordnung und die Parameter von einzelnen Bauteilen

modifiziert werden. Es können starke Permanentmagnete verwendet werden, ohne dass es zu Komplikationen bei der Montage des Relais kommt, indem der Permanentmagnet durch Aufmagnetisierung in dem Trägerbauteil gewonnen wird, da dieses zum Zeitpunkt der Aufmagnetisierung keine

gefährdeten Bauteile, wie etwa die Magnetspule, enthält. Die Relais können sehr klein gebaut werden, da man

Permanentmagnete mit großer Koerzitivkraft erzeugen kann.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner definieren die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines gepolten

elektromagnetischen Relais mit Elektromagnet,

Permanentmagnet (11), Anker (12) und betätigbaren Schalter (20, 30), umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen einer Spulenbaugruppe (10), die eine Spule (1) mit Kern (2) und Polschuhen (3, 4) als Baueinheit umfasst ;

b) Bereitstellen eines Trägerbauteils (40) mit einem ankerseitigen Aufnahmeraum (41) für eine Polbaugruppe (7, 8, 9, 11) und einem schubfachartigen Aufnahmeraum (42) für die Spulenbaugruppe (10);

c) Montage der Polbaugruppe (7, 8, 9, 11) mit

Magnetflussteilen (7, 8, 9) und mit unmagnetisiertem

Vorläufer-Permanentmagneten in den ankerseitigen

Aufnahmeraum (41);

d) Aufmagnetisierung des Vorläufer-Permanentmagneten innerhalb der Polbaugruppe bei leerem Einschubfach (42) zum Erhalt des Permanentmagneten (11);

e) Montage der Spulenbaugruppe (10) in den

schubfachartigen Aufnahmeraum (42);

f) Montage der übrigen Relaisbauteile zur Komplettierung des Relais.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zur Bereitstellung eines dreipoligen Permanentmagneten (11),

wobei Schritt c) die Montage zweier ungleich stark

aufmagnetisierbaren Vorläufermagnet-Teilstücke (IIa, IIb) zwischen drei Magnetflussteilen (7, 8, 9) der Polbaugruppe (7, 8, 9, 11) aufweist, und

wobei Schritt d) die folgenden Unterschritte umfasst: dl) Aufmagnetisieren beider Vorläufermagnet-Teilstücke (IIa, IIb);

d2) Ummagnetisieren des schwächeren Vorläufermagnet- Teilstückes (IIb) in der Weise, dass sich gleichnamige Pole der aufmagnetisierten Teilstücke (IIa, IIb) an dem sie trennenden Magnetflussteil (9) gegenüberstehen.

3. Gepoltes, elektromagnetisches Relais, umfassend:;

- ein Trägerbauteil (40), das stockwerkartig einen

ankerseitigen Aufnahmeraum (41), einen schubfachartigen Aufnahmeraum (42) und einen lastkontaktseitigen

Aufnahmeraum (45) aufweist;

- eine Polbaugruppe (7, 8, 9, 11) mit Magnetflussteilen (7, 8, 9), die ein mittiges Magnetflussteil (9) und beidseitig Polstücke (7, 8) bilden, und mit einem Permanentmagneten (11) zwischen wenigsten einem der Polstücke und dem

mittigen Magnetflussteil (9), wobei die Polbaugruppe (7, 8, 9, 11) in dem ankerseitigen Aufnahmeraum (41) des

Trägerbauteils (40) aufgenommen ist;

- eine Spulenbaugruppe (10), die eine Spule (1) mit Kern

(2) und Polschuhen (3, 4) als Baueinheit umfasst und Teile eines Elektromagneten bildet sowie in dem schubfachartigen Aufnahmeraum (42) aufgenommen ist;

- einen Anker (12), der an der Polbaugruppe (7, 8, 9, 11) und relativ zu dieser schwenkbar angeordnet ist und mit beweglichen Schalterelementen (23, 33) verbunden ist.

4. Relais nach Anspruch 3,

wobei der lastkontaktseitige Aufnahmeraum (45) des

Trägerbauteils (40) einen Lastschalter (30) beherbergt und durch einen Gehäuseboden (50) abgeschlossen ist.

5. Relais nach Anspruch 4, wobei der Gehäuseboden (50) wenigstens einen Festkontakt (31) des Lastschalters (30) und, zusammen mit dem Trägerbauteil (40), Anschlussstifte (15, 16, 25, 26, 35, 36) haltert.

6. Relais nach einem der Ansprüche 3 bis 5,

wobei der Elektromagnet ein U-förmiges Joch (2, 3, 4) mit angrenzenden, Polstücke bildenden Magnetflussteilen (7, 8) umfasst,

wobei der Anker (12) als Wippanker mit einem ersten und einem zweiten Schenkel (12a, 12b) ausgebildet ist, der sich auf einem mittigen Magnetflussteil (9) abstützt und mit jeweils einem seiner Schenkel (12a, 12b), zusammen mit dem mittigen Magnetflussteil (9) und jeweils einem der als Polstücke wirksamen Magnetflussteile (7, 8), einen

geschlossenen, magnetspaltarmen Magnetflusspfad bildet, und wobei jeder der Schenkel (12a, 12b) einen beweglichen Kontakt (22, 32) je eines Schalters (20, 30) betätigt.

7. Relais nach Anspruch 6,

wobei ein erster, als Diagnoseschalter (20) nutzbarer

Schalter von einem Festkontakt (21) am Trägerbauteil (40) und einem beweglichen Kontakt (22) an einer ersten

Kontaktfeder (23) gebildet wird, die an dem ersten Schenkel (12a) des Wippankers (12) befestigt ist, und wobei ein zweiter, als Lastschalter (30) nutzbarer Schalter von einem Festkontakt (31) am Gehäuseboden (50) und einem beweglichen Kontakt (32) an einer zweiten Kontaktfeder (33) gebildet wird, die über ein elektrisch isolierendes Koppelglied (37) mit dem zweiten Schenkel (12b) des Wippankers (12) in mechanischer Verbindung steht.

8. Relais nach Anspruch 7,

wobei das Trägerbauteil (40) eine Führung (46) für das isolierende Koppelglied (37) aufweist, und wobei eine

Gehäusehaube (60) das Trägerbauteil (40) mit Übergreifen des Gehäusebodens (50) umschließt.

9. Relais nach einem der Ansprüche 3 bis 8,

wobei der Permanentmagnet (11) einstückig ist und mit einem Pol am mittigen Magnetflussteil (9) und mit dem anderen Pol an einem der als Magnetpolewirksamen Magnetflussteile (7, 8) angrenzt.

10. Relais nach einem der Ansprüche 3 bis 8,

wobei der Permanentmagnet (11) zwei Teilstücke (IIa, IIb) bildet, die sich mit gleichnamigen Polen an dem mittigen Magnetflussteil (9) gegenüberstehen, um insgesamt einen dreipoligen Permanentmagneten (11) zu bilden.

11. Relais nach Anspruch 10,

wobei eines der Teilstücke (IIa) eine stärkere

Koerzitivkraft gegenüber dem anderen Teilstück (IIb) aufweist .

12. Relais nach Anspruch 11,

wobei das Teilstück (IIa) mit der stärkeren Koerzitivkraft ein kleineres Volumen einnimmt als das Teilstück (IIb) mit der schwächeren Koerzitivkraft .