AT402581B - Gepoltes elektromagnetisches relais - Google Patents

Description

AT 402 581 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein gepoltes elektromagnetisches Relais mit einem zweiteiligen mindestens drei Schenkel aufweisenden Magnetgestell, mit einem Permanentmagneten, einer Spule und einem im Querschnitt U-förmigen Anker, der zwischen die Schenkel des Magnetgestelles eingreift.

Bekannte derartige Relais weisen einen sehr komplizierten Aufbau auf. Meist ist dabei eine Platte mit einem die Spule durchsetzenden, parallel zu besagter Platte verlaufenden Kern über einen Steg verbunden. Weiters sind Schenkeln vorgesehen, die unter Zwischenlage von Permanentmagneten an der Platte festgelegt sind und beabstandet vom Spulenkern verlaufen. Der Anker ist U-förmig ausgebildet und greift zwischen die beiden Schenkel ein; der Spulenkern ist somit ebenfalls vom Anker Übergriffen.

Eine andere Ausgestaltungsvariante wurde durch die AT-PS-370 558 bekannt. Hier ist eine längliche Luftspule vorgesehen, in deren von der Wicklung umschlossenen Hohlraum ein parallel zur Spulenlängs-Achse verlaufender, stabförmiger Permanentmagnet eingebracht ist, welcher quer zur Spulenachse dreifach aufmagnetisiert ist. Parallelverlaufend zu besagtem Magneten ist ein ebenfalls stabförmiger Anker vorgesehen, der in seiner Quer-Symmetrieachse verkippbar gelagert ist. Durch Zusammenwirken des Permanent-magnet-Flußes und des Spulenflußes wird der Anker zwischen seinen beiden Endstellungen, in denen jeweils ein Endabschnitt des Ankers an einem der Permanentmagnet-Pole anliegt, hin- und herbewegt. Sämtliche zur Betätigung eines Kontaktes notwendigen Bauteile müssen hier im Inneren der Spule angeordnet werden, was einerseits eine geometrisch große Spule und andererseits einen aufwendigen Zusammenbau bedingt.

Aus der EP-B1-70 717 wurde ein ungepoltes Relais mit Luftspule bekannt. Der Eisenkreis dieses Relais ist aus zwei U-förmigen Jochen gebildet, wobei jedes Joch mit einem Schenkel in den Spulenhohlraum hineinragt, während der zweite Schenkel außerhalb der Spule verläuft. Die Joche ragen durch unterschiedliche Spulenstirnseiten in die Spule hinein und sind so ausgebildet, daß sich die äußeren Schenkeln berühren, die im Spuleninneren verlaufenden Schenkel hingegen einen Luftspalt zwischen sich freilassen. Im Spuleninneren ist weiters ein an seinem ersten Ende verschwenkbar gelagerter, in etwa parallel zur Spulenlängsachse verlaufender Anker vorgesehen. Es wird hier zwar eine für die Montage vorteilhafte Ausgestaltung des Eisenkreises eines Relais angegeben, eine Möglichkeit der Ausgestaltung eines gepolten Relais kann diesem Dokument allerdings nicht entnommen werden.

Ziel der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und sich für bistabile und monostabile Ausführungsformen eignet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Magnetgestell, wie an sich bekannt, zwei im wesentlichen U-förmige Joche aufweist, daß die U-förmigen Joche gleich ausgerichtet nebeneinander angeordnet sind, wobei deren jeweils innere Schenkel die Spule durchsetzen und deren jeweils äußere Schenkel die Spule umfassen, daß zwischen den die Spule durchsetzenden inneren Schenkeln der Permanentmagnet angeordnet ist, der mit jeweils einem Pol an jeweils einem Joch anliegt, und daß die inneren Schenkel vom U-förmigen Anker umfaßt sind.

Auf diese Weise ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau des Magnetgestelles, der aus zwei identen U-förmigen Bauteilen besteht. Dabei können diese unter Zwischenlage des Permanentmagneten leicht in die Spule eingesetzt werden, wodurch sich ein entsprechend geringer Montageaufwand ergibt.

Dabei kann weiters vorgesehen sein, daß der in an sich bekannter Weise als flaches Plättchen ausgebildete Permanentmagnet normal zu seiner Längsachse magnetisiert ist.

Dadurch kann der Durchmesser der Spule relativ klein gehalten werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß in den beiden Schaltstellungen des Ankers die Schenkel an jeweils einem inneren und einem äußeren magnetisch gleich orientierten Schenkel der beiden Joche satt anliegen.

Bei dieser Ausführungsform ergibt sich bei jeder stabilen Endstellung des Ankers ein geschlossener magnetischer Kreis. Damit weist diese Ausführungsform ein bistabiles Verhalten auf.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß einer der beiden Schenkel des Ankers schmäler als der andere ist.

Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß es nur in einer Lage zu einem geschlossenen magnetischen Kreis ohne nennenswerten Luftspalt kommt. In dieser Lage ergibt sich die stabile Lage des Ankers, in der er durch den vom Permanentmagneten erzeugten magnetischen Fluß gehalten wird. Wird dieser Fluß bei Erregung der Spule entsprechend geschwächt bzw. kommt es dabei zu einer Umpolung des magnetischen Flusses so springt der Anker um, wobei der eine Schenkel des Ankers an dem entsprechenden mittleren Schenkel des Magnetgestelles zur Anlage kommt. Dabei verbleibt jedoch zwischen der Außenseite des einen Schenkels des Ankers und Innenseite des einen äußeren Schenkels des Magnetgestelles ein Luftspalt. Dadurch kann der Anker nach Unterbrechung des Stromflusses durch die Spule nicht mehr in dieser Lage gehalten werden und kehrt in seine Ruhelage zurück, wobei dies noch durch eine entsprechende Vorspannung des Ankers mittels einer Feder unterstützt werden kann. 2

Claims (4)

1. AT 402 581 B Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 und 2 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais und Fig.3 und 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais. Bei beiden Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Relais weist das Magnetgestell 1 zwei idente U-förmige Joche 2,2' auf. Die einen Schenkel 3,3' dieser Joche 2,2' sind in eine Spule 4 eingeschoben, wobei die äußeren Schenkel 5,5' der Joche 2,2' an der Außenseite der Spule 4 verlaufen. Zwischen den inneren Schenkeln 3,3' der Joche 2,2' ist ein im wesentlichen plättchenförmiger Permanentmagnet 6 eingelegt. Der im Querschnitt ebenfalls U-förmige Anker 8 übergreift die beiden inneren Schenkel 3,3’ der beiden Joche 2,2’ und greift zwischen die äußeren Schenkel 5,5' der beiden Joche 2,2' bzw. des Magnetgestelles 1 ein. Aufgrund der magnetischen Durchflutung des Magnetgestelles 1 durch den Permanentmagnet 6 legt sich der Anker 8 mit einem seiner beiden Schenkel 9,9' an der Innenseite eines äußeren Schenkels 5,5’ des Magnetgestelles 1 an, wobei der zweite Schenkel 9,9’ des Ankers 8 an einem Innenschenkel 3,3' der Joche 2,2' anliegt. Dabei weist der Anker 8 eine Abmessung über seine beiden Schenkel 9,9' auf, die dem lichten Abstand der äußeren Schenkel 5,5’ des Magnetgestelles 1 entspricht. Dabei entspricht der lichte Abstand der Schenkel 9,9' des Ankers 8 dem Abstand der gleichgerichteten Seiten 10, bzw. 11 eines äußeren Schenkels 5,5' und eines mittleren Schenkels 3,3’ des Magnetgestelles 1. Dadurch ergibt sich, wie ein Vergleich der Fig. 1 und 2 zeigt, daß sich in beiden Endstellungen des Ankers 8 ein geschlossener magnetischer Kreis ohne nennenswerte Luftspalte ergibt, damit ergibt sich ein bistabiles Betriebsverhalten des Relais. So bleibt der Anker 8 aufgrund des Magnetflusses 4>m des Permanentmagneten 6 z.B. in der in der Fig.1 dargestellten Lage. Wird nun die Spule 4 erregt, so wirkt der von der Spule 4 verursachte Fluß Φ5ρ dem Magnetfluß ΦΜ des Permanentmagneten 6 entgegen und schwächt diesen so weit bis der Anker 8 nicht mehr gehalten werden kann und umspringt, wodurch sich die in der Fig.2 dargestellte Lage des Ankers 8 ergibt. Nach dem Ende der Erregung der Spule verbleibt der Anker 8 in der entsprechenden Stellung, bis die Spule 4 mit umgekehrter Polarität erregt wird. Die Ausführungsform nach den Fig.3 und 4 unterscheidet sich von jener nach den Fig.1 und 2 lediglich dadurch, daß ein Schenkel 9' des Ankers 8' dünner als dessen anderer Schenkel 9 ist. Dabei entspricht der lichte Abstand der beiden Schenkel 9,9' dem Abstand der gleichgerichteten Seiten 10, bzw. 11 eines äußeren Schenkels 5,5’ und eines mittleren Schenkels 3,3' des Magnetgestelles 2. Allerdings weist der Anker 8' eine den lichten Abstand der äußeren Schenkel 5,5' unterschreitende Breite auf, sodaß in einer Stellung des Ankers 8' ein Luftspalt 12 im magnetischen Kreis verbleibt, wie dies aus einem Vergleich der Fig.3 und 4 ersichtlich ist. Bei Erregung der Spule 4 kommt es zu einem Umspringen des Ankers 8' aufgrund der Schwächung des Flusses des Permanentmagneten 6 durch den von der Spule 4 erzeugten Fluß Φβρ, wie dies bereits erläutert wurde. Nach Beendigung der Spulenerregung kann jedoch der Anker 8' aufgrund des Luftspaltes 12 nicht in der in der Fig.4 dargestellten Lage gehalten werden, sodaß der Anker 8' wieder in seine Ausgangslage nach der Fig.3 zurückkehrt. Der plättchenförmige Permanentmagnet 6 ist quer zu seiner Längsachse magnetisiert. Der Magnet 6 kann im wesentlichen den Abmessungen der Außenseite der Schenkel 3,3' entsprechen, jedoch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, die Dimensionierung des Magneten wird nämlich vom Energieinhalt des verwendeten Materials beherrscht. Patentansprüche 1. Gepoltes elektromagnetisches Relais mit einem zweiteiligen mindestens drei Schenkel aufweisenden Magnetgestell, mit einem Permanentmagneten, einer Spule und einem im Querschnitt U-förmigen Anker, der zwischen die Schenkel des Magnetgestelles eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetgestell (1), wie an sich bekannt, zwei im wesentlichen U-förmige Joche (2,2') aufweist, daß die U-förmigen Joche (2,2') gleich ausgerichtet nebeneinander angeordnet sind, wobei deren jeweils innere Schenkel (3,3') die Spule (4) durchsetzen und deren jeweils äußere Schenkel (5,5') die Spule (4) umfassen, daß zwischen den die Spule durchsetzenden inneren Schenkeln (3,3') der Permanentmagnet (6) angeordnet ist, der mit jeweils einem Pol an jeweils einem Joch (2,2') anliegt, und daß die inneren Schenkel (3,3') vom U-förmigen Anker (8) umfaßt sind.
2. 2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise als flaches Plättchen ausgebildete Permanentmagnet (6) normal zu seiner Längsachse magnetisiert ist. 3 AT 402 581 B
3. 3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Schaltstellungen des Ankers (8) die Schenkel (9,9') an jeweils einem inneren und einem äußeren magnetisch gleich orientierten Schenkel (3,5’ oder 3’,5) der beiden Joche (2,2') satt anliegen.
4. 4. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Schenkel (9,9') des Ankers (8') schmäler als der andere ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4