DE1033331B - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische Relais, insbesondere auf sogenannte Drahtfederrelais.

Im allgemeinen enthält der magnetische Teil solcher Relais einen Kern mit einem inneren Polschuh und mindestens einem äußeren Polschuh, der von dem inneren Polschuh Abstand hat. Die Polschuhe sind im wesentlichen flach und verlaufen parallel zueinander. Dem Kern ist eine Wicklung zugeordnet, welche bei der Erregung die beiden Polschuhe mit entgegengesetzten Polaritäten magnetisiert. Quer zu den Polschuhen und im Abstand von dem äußeren Polschuh ist ein starrer Anker angeordnet, der bei Erregung der Wicklung in seiner angezogenen Stellung die Polschuhe im wesentlichen überbrückt.

Unter den Betriebseigenschaften, die bei der Bewertung eines Magnetsystems der vorerwähnten Art von besonderer Bedeutung sind, sind die Anzugscharakteristik, z. B. das Verhältnis zwischen der Belastung und der auf den Anker wirkenden Kraft, die Ansprechzeiten, die Schließkraft und das dadurch unter Umständen bedingte Relaisklappern und natürlich der Wirkungsgrad zu nennen.

Bei den bekannten Relais ist die wirksame Polfläche weitgehend konzentriert, so daß ein praktisch festes Hebelverhältnis während der Bewegung des Ankers besteht. Wenn sich der Anker den Polschuhen nähert, nimmt die auf den Anker wirkende Anzugskraft ständig zu, so daß eine maximale Anzugskraft auf den Anker gegen das Ende seines Weges ausgeübt wird. Dies führt sowohl zum Kontaktklappern als auch zu einem übermäßigen Verschleiß. Bei den bekannten Relais tragen die Flächen des Kerns für den Kraftlinienrückfluß zu der auf den Anker wirkenden Anzugskraft nicht oder nur wenig bei-,- .so daß der Wirkungsgrad verhältnismäßig niedrig ist. Außerdem wird bei den bekannten Relais der Wirkungsgrad durch Streufluß beeinträchtigt.

Die Erfindung will die die Leistung und Arbeitsweise elektromagnetischer Relais bestimmenden Eigenschaften verbessern. Insbesondere soll die Anzugsleistung erhöht, das Klappern vermieden und die Abnutzung verringert werden; die Anzugs- und Abfallzeiten sollen verkürzt und die Verwendung dünnerer und geringwertigerer magnetischer Werkstoffe ermöglicht werden; darüber hinaus wird eine Erhöhung des Wirkungsgrades angestrebt.

Zur Verwirklichung dieser Ziele ist bei einem elektromagnetischen Relais der angegebenen Art erfindungsgemäß der Anker ausreichend biegsam, um sich bei Erregung der Relaiswicklung mit Bezug auf den Kern konkav nach außen zu krümmen und quer zu den Polschuhen einen Kontakt zunehmender Größe zwischen sich und den Polschuhen zu bewirken. Darüber hinaus ist der Anker so angeordnet, daß er bei Er-

Elektromagnetisches Relais

Anmelder:

Western Electric Company,
Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. Dr. R. Herbst, Rechtsanwalt,
Fürth (Bay.), Breitscheidstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. Februar 1955

Hubert Kolle Krantz, Rockville Center, N. Y.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

a5 regung der Wicklung von einem relativ nahe an der Ankerlagerung gelegenen Bereich ab bis zu einem von der Ankerlagerung relativ entfernten Bereich fortschreitend mit den Flächen der Polschuhe in Berührung kommt.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Anker aus einem dünnen, im wesentlichen flachen Material zu fertigen und derart mit Ausschnitten auszustatten, daß volle Teile des Ankers Flächen des äußeren Polschuhes und des inneren Polschuhes gegenüberliegen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht eines Relais gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei Teile weggeschnitten sind, um die Polflächen, die Klemmenanordnung und weitere Konstruktionsmerkmale zu zeigen,

Fig. 2 eine Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Relais im Längsschnitt nach der Linie 2-2, gesehen in Richtung der Pfeile,

Fig. 3 eine Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Relais im Querschnitt nach der Linie 3-3 und gesehen in Richtung der Pfeile,

Fig. 4 eine Rückansicht eines Teils des in Fig. 1 gezeigten Relais nach der Linie 4-4 und gesehen in Richtung der Pfeile,

Fig, 5 eine auseinandergezogene Darstellung der Hauptteile des Magnetsystems des in Fig. 1 gezeigten Relais,

809 559/332

Fig. 6 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einige der Hauptteile des magnetischen Systems eines Relais der in Fig. 1 gezeigten allgemeinen Art, wobei ein steifer Anker in dem Augenblick nach der Erregung der Wicklung, jedoch vor der Trennung des Ankers von seinem Begrenzungsanschlag dargestellt ist,

Fig. 7 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einige der Hauptteile des magnetischen Systems eines Relais der in Fig. 1 gezeigten Art, wobei jedoch und 5. Die Anlenkseite des Ankers 4 ist durch zwei Schenkel 35 verlängert, welche mit den entsprechenden Abschnitten der Ankerfeder 5 punktverschweißt sind. Wie ersichtlich, ist der obere Teil der Ankerfeder 5 durch vier Schlitze 42 in fünf Abschnitte unterteilt, um einen vorgeschriebenen Grad von Biegsamkeit zu erzielen. Der obere, normalerweise waagerechte Teil der Ankerfeder 5 ruht auf einem Phenolharzauflageoder Abstandsstück 9 auf. Die Feder 5 und die Anker

ein biegsamer Anker in dem Augenblick nach der Er- io schenkel 35 sind zwischen dem Abstandsstück 9 und

regung, jedoch vor der Trennung des Ankers von seinem Begrenzungsanschlag gezeigt ist,

Fig. 8 in schematischer Darstellung eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein »W-Form«-Kern mit zur Wicklung und zum Kern quer angeordnetem Anker verwendet ist,

Fig. 9 in graphischer Darstellung eine Schar von Belastungskurven eines sogenannten Drahtfederrelais zusammen mit der Anzugskurve für einen steifen oder unbiegsamen Anker in Verbindung mit einem »E-Form«- oder flachen Kern üblicher Art im Vergleich zu der Anzugskurve für einen biegsamen Anker, der in Verbindung mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Kern angeordnet ist, und

Fig. 10 die Belastungskurve eines Drahtfederrelais zusammen mit einer Schar von Anzugskurven für einen biegsamen Anker, aus welcher insbesondere die Ausflachungswirkung ersichtlich ist, die auf die Anzugskurve durch eine Erhöhung der Ankerbiegsamkeit ausgeübt wird.

Aus Fig. 2 und 5, welche das magnetische System des Relais der Fig. 1 darstellen, ergibt sich, daß die Hauptelemente aus dem Anker 4, der Ankerfeder 5, dem unmagnetischen Abstandsstück 3, der Spule 2 und dem Kern 1 bestehen. Der Anker 4 liegt, wenn er sich in seiner angezogenen oder geschlossenen Stellung befindet, an dem unmagnetischen Abstandsstück 3 an, welches seinerseits den Anker 4 von der äußeren PoI-fläche 40 und von der inneren Polfläche 41 trennt. Die Spule 2 ist in dem Ringraum des Kerns 1 unter- *o gebracht. Der Kern 1 kann vorteilhaft aus einem einzigen gezogenen oder gepreßten Stück hergestellt werden. Wie ferner gezeigt, ist mit Ausnahme der Oberseite der Spule 2 diese völlig in dem Kerngebilde 1 eingebettet. Diese Art der Unterbringung der Spule 2 im Kerngebilde 1 ergibt ein magnetisches System von geringer senkrechter Abmessung. Da die Abmessung des magnetischen Systems der wichtigste bestimmende Faktor für die Größe des Relais ist, ist das erwähnte Merkmal besonders bei Relais wünschenswert, welche in Mehrfachkontaktbänken verwendet werden, bei welchen die Einsparung von Raum von ganz besonderer Bedeutung ist. Ein weiterer besonderer Vorteil wird ferner durch die beschriebene Kombination des Kerns und der Spule erzielt. Die Unterbringung der Spule im Kern ergibt einen großflächigen magnetischen Kreis von geringem magnetischem Widerstand, wodurch der Streufluß auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, so daß für einen einwandfreien Betrieb weniger Amperewindungen erforderlich sind. Mit weniger Amperewindungen ist der weitere Vorteil verbunden, daß geringere Wärmemengen abzuleiten sind und der Kern sowie der Anker aus verhältnismäßig geringwertigem magnetischem Material, wie kaltgewalztem Stahl, hergestellt werden können. Ferner können diese Teile dünner und leichter gemacht werden als bei einem Relais, bei welchem der Kern im wesentlichen flach ist.

Die Art und Weise, in welcher der Anker 4 gelagert einem zweiten Phenolharzstück, dem Doppeldrahtblock 8, befestigt. Der Doppeldrahtblock 8 weist eingetiefte Flächen zur Aufnahme der Ankerschenkel 35 auf. Das Abstandsstück 9 liegt auf einem Einbauarm 10 auf. Der untere Teil der Ankerhalterung wird durch einen Eindrahtblock 11 gebildet. Die Ankerhalterung ist mit Hilfe einer oberen Klemmplatte 13, einer unteren Klemmplatte 12 und vier Klammern 14 festgemacht, von denen jede durch die obere Klemmplatte 12, den hinteren Eindrahtblock 11, den Einbauarm 10, das Abstandsstück 9, die Ankerfeder 5, den Doppeldrahtblock 8 und schließlich durch die obere Klemmplatte 13 geführt ist. Die acht Durchbrechungen 43 in der Ankerfeder 5, welche zur Aufnahme der vier Klammern 14 bestimmt sind, sind in Fig. 5 dargestellt. Aus der vorangehenden Beschreibung der Ankerhalterung ergibt sich, daß der Anker an einer Stelle seitlich außerhalb der äußeren Polfläche 40 angelenkt ist, so daß er einen Luftspalt sowohl mit der äußeren Polfläche 40 als auch mit der inneren Polfläche 41 bildet. Ferner ergibt sich aus dem Vorangehenden, daß in der nicht angezogenen Stellung des Ankers der Luftspalt zwischen dem Anker und irgendeinem gegebenen Punkt auf einer der Polflächen sich direkt mit dem Abstand dieses Punktes von der Schwenk- oder Gelenkachse des Ankers verändert.

Nähere Einzelheiten der erwähnten beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung sind in Fig. 1 bis 5 gezeigt, aus welchen sich ergibt, daß das Kontaktende des Ankers 4 auf jeder Seite erweitert ist, so daß der Anker eine T-Form aufweist. Quer zum Ende des Ankers 4 ist auf dem Querstück des »T« eine unmagnetische Doppeldraht-Führungskammschiene 6 angeordnet, die mit Schlitzen versehen ist, um die oberen Doppeldrahtleitungen zu halten. Die Führungskammschiene 6 wird in Auflage am Anker 4 durch eine metallische Federklemme 7 gehalten, die ihrerseits mit dem Anker 4 punktverschweißt ist. Die radialen sektorförmigen Durchbrechungen im Anker 4 dienen dazu, das Gewicht des Ankers zu erleichtern und seine Steifigkeit zu regeln. Die Durchbrechungen sind ferner in ihrem Abstand und in ihrer Größe so bemessen, daß sie dem Anker die gewünschte Leitfähigkeit für den K'räftlinienfluß geben.

Die vierkantigen Einkerbungen 34 in der äußeren Polfläche des Kerns 1 sind für die Aufnahme der beiden Zungen des Trennstücks 3 bestimmt, die rechtwinklig zur Ebene der Polfläche gebogen sind und daher das Trennstück eben auf den Polflächen 40 und 41 des Kerns 1 halten. Die abgerundeten Einkerbungen 33 in der äußeren Polfläche 40 des Kerns 1 sind so ausgebildet, daß sie das Einsetzen der schraubenförmigen Rückzugfedern 26 ermöglichen, wie sich am besten aus Fig. 3 ergibt. Die Wirkungsweise dieser Federn wird nachstehend näher erläutert. Der viereckige Ansatz 32 der äußeren Polfläche des Kerns 1 ist der Ankerbegrenzungsanschlag, welcher für den Eingriff mit der Ankerbegrenzungsanschlagarretierung bestimmt ist. Bei der Aberregung des ma-

und angelenkt ist, ergibt sich am besten aus Fig. 2 70 gnetischen Kreises wird der Anker von den Polflächen

unter der Wirkung der Ankerfeder 5 und der Rückzugschraubenfedern 26 weggeschwenkt, bis der innere untere Teil der Begrenzungsanschlagarretierung 31 am unteren Teil des Ankerbegrenzungsanschlags 32 auftrifft.

Wie bereits erwähnt, wird der obere oder bewegliche Satz der Relaiskontakte 16 von den Enden von zwei Sätzen von Drahtfederleitungen 15 üblicher Art getragen. Die paarweise vorhandenen Federleitungen werden am hinteren Teil des Relais in ihrer Lage durch den Doppeldrahtblock 8 gehalten, welcher aus geschichteten unmagnetischen Abschnitten zusammengesetzt ist, die etwa ein Drittel der Länge der Doppeldrähte 15 umgeben.

Der Verlauf der beweglichen Sätze von Doppeldrahtleitungen 15 ist von den Klemmen am rückwärtigen Ende des Relais durch den Doppeldrahtblock, wobei die Drähte geringfügig gebogen sind, um sie vorzuspannen, so daß eine nach unten gerichtete Kraft wirksam ist, um die Drähte in ihren jeweiligen Schlitzen in der Doppeldraht-Führungskammschiene 6 zu halten. Der weitere Verlauf ist in Fig. 2 gezeigt, welche das Relais in seiner abgefallenen oder nicht erregten Stellung darstellt, wobei die Lücke des offenen Stromkreises zwischen den Doppeldrahtkontakten 16 und den festen Einzeldrahtkontakten 17 vorhanden ist. Jede der fünf Gruppen von sechs Eindrahtleitungen ist durch einen geschichteten Kontakteinstell- und Ausfluchtungsblock 19 aus Phenolharz geführt. Die richtige Ausfluchtung jeder der fünf Gruppen von Eindrahtleitungen und -kontakten wird durch die Ausübung einer Kraft gegen den entsprechenden Ausfluchtungsblock 19 erreicht, um der Gruppe von Eindrahtleitungen den gewünschten Grad an Biegebeanspruchung mitzuteilen. Nach der Hindurchführung durch die Kontakteinstell- und Ausfluchtungsblöcke 19 sind die Eindrahtleitungen im rechten Winkel gebogen und durch den vorderen Eindrahtblock 20, von diesem nach rückwärts unter dem Einbauarm 10 hindurch sowie durch den rückwärtigen Eindrahtblock 11 und in die rückwärtige Eindrahtklemmenanordnung36 geführt,

An dem vorderen Eindrahtblock 20 sind, wie in Fig. 2 gezeigt, zwei Metallklemmen 21 durch Klammern 22 an der Unterseite befestigt. Die Klemmen 21 sind fest gegen die Unterseite des vorderen Eindrahtblocks 20 gespannt, um einen rechteckigen gehäuseförmigen Kunststoffkontaktdeckel 38 zu halten, welcher auf das ganze Kontaktende des Relais aufgesetzt werden kann, um die Kontakte von Staub oder anderen Fremdkörpern frei zu halten. Der Kunststoffdeckel 38 weist auf der Außenseite jeder Seite eine Nut auf, welche die Innenkante jeder der zwei vorderen vorspringenden Spitzen oder Deckelführungen 37 des Einbauarmes 10 aufnimmt. Der Kunststoffdeckel 38 besitzt vier Kunststofftrennwände, von denen jede sich in einem der vier Räume zwischen den Kontakteinstell- und Ausfluchtungsblöcken 19 befindet. Die Kunststofftrennwände erstrecken sich bis zu einer Tiefe zurück, die annähernd gleich der Dicke der Kontakteinstell- und Ausfluchtungsblöcke 19 ist. Die gleichen Klammern 22, welche die Deckelklemmen 21 am vorderen Eindrahtblock 20 befestigen, sind durch den Einbauarm 10 und durch die beiden Federeinstellplatten 23 geführt.

Die Federeinstellplatten 23 haben eine doppelte Funktion. Sie dienen als untere Abstützflächen für die Rückzugschraubenfedern 26 und gleichzeitig zur Einstellung der Rückzugschraubenfedern 26 auf die gewünschte Spannung. Jede Rückzugfeder 26 ist über den kleinen geraden zylindrischen Vorsprung bzw. die Zentrierschulter 24 der Federeinstellplatte 23 geschoben. Das obere Ende jeder Rückzugfeder ist um einen kleinen geraden, nicht gezeigten zylindrischen Vorsprung am Boden des vorderen Abschnitts des Ankers 4 angeordnet und zentriert. Der Anker 4 wird daher gegen die Spannung der Ankerfeder 5 angezogen und drückt dabei die Rückschraubenfedern 26 zusammen. Die Einstellung der Rückzugschraubenfedern 26 geschieht durch Biegen der Federeinstellplatten 23. Dieses Biegen kann am besten dadurch geschehen, daß eine Kraft auf ein kleines spitziges Werkzeug ausgeübt wird, das in eine Bohrung eingesetzt wird, welche in der umgebogenen Lasche 25 der Federeinstellplatte 23 vorgesehen ist.

Das Einleiten des Stroms in die Spule 2 geschieht mit Hilfe von zwei Spulenspeisekontakten 28, von denen einer in Fig. 2 dargestellt ist und die unter dem Kern 1 verlaufen. Die Stromzufuhr zu den Kontakten 28 geschieht durch zwei Spulenspeiseleitungen 29, die in Fig. 2 und 3 dargestellt sind. Jede Spulenspeiseleitung liegt an dem zugeordneten Spulenkontakt 28 an und ist parallel zu den verschiedenen Einkontaktdrähten geführt, welche unter dem Relaiseinbauarm 10 und durch den rückwärtigen Eindrahtblock 11 verlaufen. Das Klemmenende einer Spulenspeiseleitung29 ist sowohl in Fig. 2 als auch in Fig. 4 dargestellt.

In der vorangehenden Beschreibung des Ankers 4 wurden dessen Biegungsfähigkeit bzw. Biegeeigenschaften, die als ein Hauptmerkmal der Erfindung bezeichnet wurden, nicht näher erwähnt. Die theoretischen sowie die praktischen Gesichtspunkte zu diesem Merkmal ergeben sich aus Fig. 6, 7, 9 und 10 in Verbindung mit der nachfolgenden Diskussion.

Die traditionelle Übung bei der Konstruktion von Ankern für Relais üblicher Art ergibt starre oder steife Anker, welche während ihrer Bewegung im wesentlichen flach bleiben und sich unter Belastung nicht biegen. Fig. 6 zeigt in schematischer Weise einen steifen Anker 4 üblicher Art in Verbindung mit einem schalenförmigen Magnetkern 1, der mit konzentrischen Polflächen versehen ist, welche einen im wesentlichen ringförmigen Behälter für das Einsetzen der Spule 2 begrenzen. Bei der Anordnung nach Fig. 6 wurde Strom in die Spule 2 eingeleitet, so daß ein Kraftlinienfluß begonnen hat sich aufzubauen und einen Zug auf den Anker 4 auszuüben, wobei jedoch die verstrichene Zeit nicht ausreichend war, um die entgegengesetzt wirkende Federspannung zu überwinden, so daß der Anker immer noch gegen seinen Begrenzungsanschlag 37 anliegt. Wie ersichtlich, bleibt bei der in Fig. 6 dargestellten Art des Relais der Anker 4 während seines ganzen Bewegungsweges von seiner Ruhestellung am Begrenzungsanschlag 37 in seine Schließstellung in einer zu den Polflächen im wesentlichen parallelen Ebene im wesentlichen flach und starr.

Im Gegensatz zu Fig. 6 zeigt Fig. 7 die Wirkungsweise eines biegsamen oder unsteifen Ankers 4. Sonst ist die Konstruktion des Relais im wesentlichen die gleiche wie die des in Fig. 6 gezeigten Relais, und die Zeit, die seit dem Erregen der Spule verstrichen ist, ist die gleiche wie bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform. Der biegsame Anker nach Fig. 7 ist jedoch bereits in der der Ankerachse am nächsten gelegenen Fläche in Richtung zur Polfläche gezogen worden. Der aufgebaute Kraftlinienfluß ist jedoch noch nicht ausreichend gewesen, den Anker 4 von seinem Begrenzungsanschlag 37 wegzuziehen. Dies hat, wie ersichtlich, zu einer ausgeprägten Durch-

biegung des Ankers beim Anziehen entgegen der Federbelastung geführt. Hieraus ergibt sich, daß, wenn der Anker 4 in Fig. 7 sich über seinen Bewegungsbogen bewegt, die Kontaktfläche zwischen dem Anker 4 und der Polfläche oder dem Trennstück 3 progressiv von demjenigen Punkt an der äußeren Polfläche, der der Ankergelenkachse am nächsten gelegen ist, zu demjenigen Punkt an der äußeren Polfläche, der der Ankergelenkachse am weitesten ab-

links des Schnittpunkts der beiden Anzugskurven stellt den bemerkenswerten Vorteil des verbesserten Relais dar, welcher darin besteht, daß die Anzugskraft gegen das Ende des Ankerweges verhältnismäßig

diesem verbundenen Polflächen und einem biegsamen Anker ergeben haben. Wie ersichtlich, ist die obere Kurve konkav nach unten gekrümmt, geht am kritischen Punkt der Belastungskurve in einem beträchtlichen Abstand vorbei, und es findet bei der Annäherung an die Schließstellung oder an den Nullpunkt des Ankerweges keine scharf ansteigende Zunahme der Anzugskraft in Gramm statt. Die von den beiden Kurven teilweise eingeschlossenen Flächen gelegen ist, fortschreitet. Der Anker 4 schließt daher io können als Verbesserungsflächen bezeichnet werden, mit einer Art Rollbewegung quer zu den Polflächen, Die gestrichelte Fläche rechts vom Schnittpunkt der bis er in seinem geschlossenen oder angezogenen Zu- beiden Kurven zeigt die beträchtliche Erhöhung der stand zur Ruhe kommt und wieder gerade oder eben Anzugskraft über den größten Teil des Ankerweges, wird, wie er es vor der Erregung der Spule war. Die der bei einem Relais erzielt wird, welches die Merk-Wirkung der Durchbiegung des Ankers besteht in 15 male der Erfindung aufweist. Die schraffierte Fläche einer Veränderung der üblichen Verhältnisse zwischen
dem Ankerspalt und der Ankerbewegung, zwischen
der Ankerbewegung und dem wirksamen Zug und
zwischen dem Zug und den Lasthebelarmen. Alle

diese Wirkungen können zur Schaffung eines Relais- 20 klein gehalten wird. Der hierbei erzielte unterankers ausgenutzt werden, bei welchem die Anzugs- scheidende Vorteil ist dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristik sich eng der Belastungscharakteristik Ausübung der Betätigungskraft auf die Last mehr der annähert. Bewegung eines Schaukelstuhls ähnlich ist als der

Es ist bekannt, daß die Kraftlinienkonzentration im eines Hammerschlags. Dieser Vorteil spiegelt sich in Luftspalt eines Relais umgekehrt proportional zur 25 einer geringeren Ankerendgeschwindigkeit und in Länge des Luftspaltes ist. Daher liegt anfänglich der einem verringerten Schlag des Ankers bei dessen wirksame Anzugmittelpunkt des Magnets verhältnis- Schließbewegung wieder. Ferner werden diese Vormäßig nahe der Ankergelenkachse in der nicht an- teile mit kürzeren Anzugs- und Abfallzeiten je gezogenen Stellung des Ankers, unabhängig davon, ob Amperewindungswert erzielt. Die Fläche zwischen der Anker steif oder biegsam ist. Beim biegsamen 30 den beiden Kurven rechts ihres Schnittpunktes stellt Anker bewegt sich jedoch der wirksame Anzugsmittel- die erhöhte Anzugskraft dar, welche die Folge der punkt des Magnets rasch von der Achse weg, wenn kürzeren Anzugszeit des beschriebenen Relais ist. Die der Anker sich zu seiner angezogenen Stellung bewegt. Fläche zwsichen den beiden Kurven links ihres Aus diesem Grunde kann anfänglich Vorteil aus einem Schnittpunktes stellt den Überschuß des Kraftlinienkurzen Hebelarm vom Gelenkpunkt zum Anzugs- 35 flusses dar, der beim Stromloswerden von Relais übmittelpunkt gezogen werden, was ein hohes Hebel- licher Bauart vor dem Abfallen des Ankers aufverhältnis zum Belastungsarm ergibt, während für das
Ende der Bewegung der Vorteil eines niedrigen Hebelverhältnisses zum Belastungsarm aufrechterhalten
bleibt.

Die Größen für diese neuen Verhältnisse ergeben
sich aus Fig. 9 und 10. Die in Fig. 9 gezeigte Kurvenschar kann als Beispiel für ein Mehrfachkontakt-Drahtfederrelais dienen. Die untere Belastungskurve
ist diejenige, welche aus dem Betrieb mit einem Draht- 45 fläche und einen biegsamen Anker aufweist. Aus federrelais mit 200 Amperewindungen bei einem Fig. 10^p ist ebenfalls ersichtlich, in welcher Weise die flachen »Ε-Kern« und einem steifen Anker erhalten Verwendung eines biegsamen Ankers dazu beiträgt, worden ist. Wie ersichtlich, weist die Kurve eine kon- den Anzugskurvenverlauf zu verbessern. Die gekave Krümmung nach oben auf. Sie schneidet die strichelte Linie stellt die Belastungskurve eines Mehr-Kurve für maximale Belastung annähernd am 50 fachkontakt-Drahtfederrelais dar. Die Anzugskurvenkritischen Punkt, an welchem der Knick in der Be- schar ist aus Werten aufgetragen, die beim Betrieb lastungskurve der Ankerschließstellung am nächsten eines Relais gemäß der Erfindung erhalten wurden. gelegen ist, und steigt bei der Annäherung an die Die Abweichungen der drei Anzugskurven sind durch Schließstellung bzw. an den Nullpunkt der Anker- Veränderungen der Dicke und damit der Biegsamkeit bewegung auf außerordentlich hohe Werte an. Die im 55 der Ankers bedingt. Die Kurve, bei der die maximale wesentlichen exponentiell Charakteristik der Kurve Anzugskraft bei etwa 1140 g liegt, wurde aus Werten ergibt sich aus den konstruktiven Merkmalen des Re- aufgetragen, die beim Betrieb eines Relais mit einer lais üblicher Bauart. Es wird daher eine kleine Kraft Ankerdicke von 1 mm erhalten wurden. Eine maxibei großen Luftspalten ausgeübt und eine ständig zu- male Anzugskraft von etwa 950 g wurde mit einem nehmende Kraft, wenn sich der Anker dem Kern 60 Anker von 1 mm Dicke und eine maximale Anzugs

gehoben werden muß. Die Fläche links des Schnittpunktes der beiden Kurven entspricht daher der schnelleren Abfallzeit eines Relais gemäß der Erfin-40 dung.

Die Anzugskurven der Fig. 9 zeigen klar die große Verbesserungsfläche des Anzugskurvenverlaufs, welche bei einem Relais erzielt wird, das sowohl einen schalenförmigen Kern mit einer konzentrischen Pol

nähert. Der Hebelarm, über welchen die Kraft wirkt,
bleibt ebenfalls über den ganzen Weg des Ankers jm
wesentlichen konstant. Daher nähert sich, wie sich aus
Fig. 9 klar ergibt, die Anzugskurve nicht der Belastungskurve.

Die obere Kurve in Fig. 9 wurde aus Werten aufgetragen, die sich beim Betrieb eines Drahtfederrelais
von 200 Amperewindungen und mit einem magnetischen System der vorangehend beschriebenen Art,

kraft von etwa 85Og mit einem Anker von einer Dicke von 0,71 mm erzielt. In jedem Fall war das Material des Ankers kalt gewalzter Stahl. Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß eine wichtige Eigen-65 schaft des biegsamen Ankers darin besteht, daß die überschüssige Anzugskraft, die gegen das Ende des Ankerweges bei einem steifen Anker üblicher Art auftritt, begrenzt wird, d. h. daß, bezogen auf die graphische Darstellung, die Kurve abgeflacht wird.

d. h. mit einem schalenförmigen Kern mit fest mit 70 Außerdem können, wie sich ebenfalls aus dem Voran-

gehenden ergibt, verschiedene Grade der Ankerbiegsamkeit dazu verwendet werden, die Anzugskurve der Belastungskurve anzupassen, die sich aus der jeweiligen Relaiskonstruktion ergibt.

Die beschriebene neuartige Gestaltung des Kerns ermöglicht ferner Abänderungen, durch welche bei besonderen Konstruktionsformen die Anzugskurve eines Relais in stärkerem Maße der Belastungskurve angepaßt werden kann als bei den bisher bekannten Relais. Es wurde festgestellt, daß eine Veränderung der Polfläche durch Veränderung der gesamten Form oder Größe der Grundkonstruktion oder durch Einkerbungen oder durch Durchbrechungen der Polfläche eine wesentliche Wirkung auf den Verlauf der Anzugskurve hat. Eine weitere Beeinflussung der Anzugskurve kann bei einem solchen Relais durch die Veränderung des anfänglichen Spalts oder Raums zwischen dem Anker und demjenigen Abschnitt der Polfläche, der der Ankergelenkachse am nächsten gelegen ist, erreicht werden. Diese Veränderung kann leicht dadurch erzielt werden, daß die Lage oder Ebene der Ankergelenkachse oberhalb der Ebene der Polflächen so verlagert wird, daß die gewünschte Wirkung für die Gestaltung der Anzugskurve erreicht wird.

Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit für die Anzugskurve besteht beispielsweise darin, daß die Steifigkeit des Ankers in Längsrichtung oder in Querrichtung oder in beiden Richtungen durch Rippen oder umgebogene Abschnitte und durch Drosselung oder Neuverteilung der nutzbaren Kraftlinienwege im Anker oder im Kern durch Veränderung der Querschnittsfläche des magnetischen Materials an beliebigen Stellen im Relais verändert wird.

Obwohl die in Fig. 5 gezeigte beispielsweise Ausführungsform des Kerns 1 besonders geeignet ist, den Beschränkungen hinsichtlich Form und Raum und den sonstigen konstruktiven Erfordernissen einer gegebenen Relaisanlage Rechnung zu tragen, ist die Erfindung jedoch nicht auf diese besonders dargestellte Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise sind bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform mehrere Merkmale der Erfindung vorhanden. Obwohl der Querschnitt durch die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform dem Querschnitt der in Fig. 5 gezeigten Ausfüh- rungsform im wesentlichen ähnlich ist, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ein geradliniger Kern statt eine ringförmige Ausbildung vorgesehen, so daß sie als »W-Form« bezeichnet - werden kann. Der größere Teil der Spule ist zwar im wesentlichen von den schalenförmigen Eintiefungen des Kerns eingeschlossen, jedoch sind die Enden der elliptischen Spule außerhalb des Kerns.

Besondere konstruktive Anforderungen hinsichtlich Ankergewicht, Biegsamkeit und Leitfähigkeit für den Kraftlinienfluß können beispielweise zur Ausbildung des Ankers mit den gezeigten Schlitzen 4 A führen. Bei dieser Ausführungsform befindet sich die Schwenkachse des Ankers 4 in seitlichem Abstand vom Kern 1. Obwohl die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform von der in Fig. 5 dargestellten Anordnung ziemlich abweicht, sind die vorteilhaften Merkmale der Erfindung beibehalten.

Der in Fig. 5 gezeigte schalenförmige Kern läßt außerdem noch weitere Gestaltungsmöglichkeiten zu. Beispielsweise braucht der Kern nicht unbedingt rund zu sein, sondern kann quadratisch, rechteckig, elliptisch oder von einer anderen den jeweiligen Raumverhältnissen angepaßten Form sein. Es ist ferner nicht erforderlich, daß der Kern aus einem einzigen Stück durch Ziehen hergestellt wird. Bei den gleichen Gesamtabmessungen läßt sich ein größerer Raum für die Wicklung und eine größere mittlere Polfläche durch die Verwendung eines mit Schultern versehenen Mittelbolzens od. dgl., der eingesetzt statt durch einen Ziehvorgang ausgebildet wird, erzielen. Der Kopf des Bolzens kann gegebenenfalls je nach der erforderlichen Größe für die mittlere Polfläche erweitert sein.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens beliebige Abänderungen erfahren, beispielsweise um eine stärkere Beeinflussung des elektromagnetischen Verhaltens eines Relais oder einer ähnlichen Vorrichtung für das Erzielen der gewünschten Betriebseigenschaften zu erreichen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches Relais, dessen Magnetkern mit einem inneren Polschuh und mindestens einem sich von dem inneren Polschuh im Abstand befindlichen äußeren Polschuh ausgebildet ist, wobei der Anker quer zu den Polschuhen und im Abstand von dem äußeren Polschuh angeordnet und in der Nähe des äußeren Polschuhes schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker ausreichend biegsam ist, um sich bei Erregung der Relaiswicklung mit Bezug auf den Kern konkav nach außen zu krümmen und quer zu den Polschuhen einen Kontakt zunehmender Größe zwischen sich und den Polschuhen zu bewirken.

2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker so angeordnet ist, daß er bei Erregung der Wicklung von einem relativ nahe an der Ankerlagerung gelegenen Bereich ab bis zu einem von der Ankerlagerung relativ entfernten Bereich fortschreitend mit den Flächen der Polschuhe in Berührung kommt.

3. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker aus einem dünnen, im wesentlichen flachen Material mit Ausschnitten besteht, wobei volle Teile des Ankers Flächen des äußeren Polschuhes und des inneren Polschuhes gegenüberliegen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 255 640.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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