DE1274731B

DE1274731B - Magnetisches Haft-Relais

Info

Publication number: DE1274731B
Application number: DE1962L0043346
Authority: DE
Inventors: Albert Schneider; Michel Giron
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1962-10-08
Filing date: 1962-11-01
Publication date: 1968-08-08
Also published as: DE1884965U; CH396210A

Description

Magnetisches Haft-Relais Die Erfindung betrifft ein magnetisches Relais mit einem in einen festen Eisenkern geschalteten Dauermagneten, der in der Ruhestellung des Relais einen Haltekraftfluß für einen Anker liefert, und einer Erregereinrichtung, die durch Verdrängen oder Sperren des Haltekraftflusses diesen Anker zum Abfallen bringt.
Magnetische Relais dieser Art sind bekannt und werden beispielsweise in Fehlerstromschutzschaltern oder in Flammenüberwachungsgeräten für Gas- oder Ölfeuerungen verwendet. Die beim Erregen des Relais auftretende Bewegung des Ankers kann zur Steuerung irgendeiner Vorrichtung benutzt werden. Die Entwicklung solcher Relais geht dahin, ihre Empfindlichkeit zu steigern und ihren Raumbedarf und ihre Herstellungskosten herabzusetzen. Dies ist auch die Aufgabe der Erfindung.
Es sind magnetische Relais dieser Art bekanntgeworden, die außer dem Anker noch einen weiteren Eisenteil aufweisen, der für eine Unterbrechungsstelle in einem im übrigen eisengeschlossenen magnetischen Kreis des Dauermagneten eine bewegbare Brücke bildet.
Das magnetische Relais gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der zuletzt erwähnte bewegliche Eisenteil als Arbeitsanker des Relais dient, während der Anker, der durch Verdrängen oder Sperren seines Haltekraftflusses mittels der Erregereinrichtung zum Abfallen gebracht wird, als Hilfsanker in seiner Abfallstellung für eine Unterbrechung des Eisenkernes eine magnetisch leitende Brücke bildet, die von dem über den Dauermagneten, den festen Eisenkern und den Arbeitsanker führenden Magnetpfad oder von einem Nebenpfad hierzu ein Teilstück bildet.
Der Eisenteil; der eine bewegbare Brücke für eine Unterbrechung in einem im übrigen eisengeschlossenen, magnetischen Kreis des Dauermagneten bildet, hat bei den bekannten Relais lediglich die Aufgabe, durch eine entsprechende Beeinflussung des magnetischen Widerstandes des Magnetkreises die Ansprechempfindlichkeit des Arbeitsankers zu beeinflussen. Er erfüllt also eine Aufgabe, die z. B. für das Justieren elektrischer Meßinstrumente, soweit sie mit einem Permanentmagneten ausgerüstet sind, ganz allgemein üblich ist. Dabei wird bei einem der bekannten Relais der genannte bewegliche Eisenteil von dem Erregerstrom betätigt, um die Ansprechempfindlichkeit des Arbeitsankers in bestimmter Weise dem jeweiligen Erregerstrom anzupassen.
Bei der Erfindung wird demgegenüber dadurch, daß außer dem eigentlichen Arbeitsanker noch ein Hilfsanker vorgesehen ist, gewissermaßen ein zweistufiges Relais mit der Besonderheit geschaffen, daß beide Stufen einen gemeinsamen Dauermagneten und einen gemeinsamen Eisenkern haben und daß die zweite Stufe ausschließlich durch die mechanische Bewegung eines Magnetkreisteiles, nämlich des Hilfsankers, ausgelöst wird. Zum Auslösen des Hilfsankers bedarf es nur einer äußerst geringen Erregerleistung. Der Hilfsanker schließt dann beim Abfallen den über den Arbeitsanker führenden, von dem Dauermagneten magnetisierten Magnetpfad kurz und stellt somit einen magnetischen Schalter dar, der in ähnlicher Weise wie ein elektrischer Schaltkontakt die Gesamtwirkung des Relais erheblich verstärkt.
Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen F i g. 1 bis 3 Ausführungsbeispiele mit zwei Ankern, die magnetisch parallel geschaltet sind, von denen der erste beim Abfallen eine Translationsbewegung ausführt, F i g. 4 bis 7 Ausführungsbeispiele mit zwei magnetisch parallelgeschalteten Ankern, von denen der erste beim Abfallen eine Kippbewegung ausführt, F i g. 8, 9 und 11 weitere Ausführungsbeispiele mit zwei Ankern, von denen der erste beim Abfallen eine Translationsbewegung ausführt; F i g. 10 zeigt eine Abänderung des Relais gemäß der F i g. 9, und F i g. 12 und 13 zeigen zwei Ausführungsbeispiele mit zwei magnetisch in Reihe liegenden Ankern, von denen der erste beim Abfallen eine Kippbewegung ausführt.
In der F i g. 1 ist mit 1 ein Dauermagnet mit Polen N, S bezeichnet, der zwischen zwei Schenkeln 2, 3 aus magnetisch leitendem Material angeordnet ist. Die Schenkel 2, 3 weisen zwei Polstücke 4, 5 auf, die mit einem ersten Anker 6 zusammenarbeiten. In dem Schenkel 2 ist ein Luftspalt 10 vorgesehen. Der Kraftfluß in dem von den Schenkeln 2,3 und einem zweiten Anker 9 gebildeten Flußweg hält in Ruhestellung des Relais den Anker 9 an den Polschuhen 7, 8 angezogen, und zwar entgegen der Wirkung einer Feder 11. Zwischen den Schenkeln 2, 3 ist ein Nebenschluß 12 angeordnet, in dem zwei Luftspalte 13, 14 vorgesehen sind. Der Nebenschluß 12 weist auf beiden Seiten des Luftspaltes 14 je ein Polende 15 bzw. 16 auf, an denen in Ruhestellung des Relais der erste Anker 6 entgegen der Wirkung einer Feder 17 anliegt. Die beiden von den Luftspalten 13, 14 gebildeten magnetischen Widerstände ergeben gleichsam einen magnetischen Spannungsteiler, von dem, zum Anziehen des Ankers 6, eine magnetische Teilspannung abgegriffen wird. Der Anker 6 liegt in einem Erregerflußweg, der aus dem Nebenschluß 12, dem Luftspalt 14, den Polenden 15, 16 und dem Anker 6 besteht. In diesem Erregerflußweg ist eine Erregerwicklung 18 vorgesehen, beispielsweise auf dem Polende 15, wie es in der F i g. 1 dargestellt ist. Der Kraftfluß 19 verteilt sich in Ruhestellung des Relais auf den Nebenschluß 12, den ersten Anker 6 und den zweiten Anker 9. Diese Teilflüsse sind hintereinander mit 20, 21 und 22 bezeichnet. Wird nun die Erregerwicklung 18 von einem Strom durchflossen, so entsteht im Erregerflußweg 15, 6, 16, 14, 12 bei bestimmter Stromrichtung z. B. der mit 23 angedeutete Erregerfluß. Dieser muß nur den durch das Spannungsteilerverhältnis gegebenen Teilfluß 21 schwächen. Bei einer gewissen Stromstärke sinkt die magnetische Haltekraft auf den Anker 6 unter die Zugkraft der Feder 17. Der Anker 6 fällt demzufolge ab und legt sich an die Polstücke 4, 5, wie dies in der F i g. 1 gestrichelt dargestellt ist. Der Kraftfluß 22 im Flußweg 2, 9, 3 verzweigt sich nun auf die beiden Anker 6 und 9. Da der magnetische Widerstand des Luftspaltes 10 groß gegenüber den anderen im Flußweg 2. 9, 3 vorhandenen magnetischen Widerständen ist, der Kraftfluß 22 somit gewissermaßen eingeprägt ist, sinkt die Flußdichte im Anker 9 in solchem Maße, daß er unter Wirkung der Feder 11 von den Polschuhen 7, 8 abgezogen und in die Arbeitslage bewegt wird. Indem durch die magnetische Spannungsteilung und entsprechende Bemessung dafür gesorgt ist, daß das Verhältnis vom Quadrat des Nutzflusses zu dem Luftspaltquerschnitt beim zweiten Anker 9 größer ist als beim ersten Anker 6, kann auch vom zweiten Anker eine größere mechanische Energie abgenommen werden, als es beim ersten Anker der Fall ist. Es liegt somit eine magnetische Energieverstärkung vor, mit der es nunmehr möglich ist, die Stufe mit dem ersten Anker 6 für die erwünschte niedrige Erregerleistung und, davon unabhängig, die Stufe mit dem zweiten Anker 9 für die erforderliche mechanische Energie auszulegen. Die anfangs erwähnte naturgemäße Verknüpfung dieser beiden Größen bei den bekannten Relais ist daher beim beschriebenen Relais gelöst. Beider Ausführung nach der F i g. 2 sind die im vorgenannten Beispiel verwendeten Federkräfte 11 und 17 durch magnetische Kräfte ersetzt. Zu diesem Zweck ist ein zweiter Nebenschluß vorgesehen, der aus den an den Schenkeln 2, 3 angeordneten Schenkeln 24, 25 besteht, die je einen Polschuh 26 bzw. 27 aufweisen. Für die magnetische Anziehung des ersten Ankers 6 brauchen keine besonderen Vorkehrungen getroffen zu werden. Bei geeigneter Bemessung kann die anziehende Kraft der bereits vorhandenen Polstücke 4, 5 benutzt werden. Aufbau und Wirkungsweise dieses Relais entsprechen im übrigen vollständig demjenigen des in der F i g. 1. dargestellten Ausführungsbeispieles. Der magnetische Zug hat gegenüber dem Federzug den Vorteil, eine kleinere Erregerleistung zu bedingen. Letztere wird nämlich, wie bereits eingangs erwähnt wurde, von der Abreißkraft bestimmt, die in Ruhestellung auf den Anker ausgeübt wird. Diese Abreißkraft ist nun bei gleichbleibender mechanischer Energie, dank des steil ansteigenden Kraft-Weg-Diagramms bei magnetischer Anziehung, kleiner, als es mit einer Feder der Fall ist. In der F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der erste Anker durch eine flexible Blattfeder 6 gebildet ist. Die Blattfeder 6 ist mit ihrem unteren Ende in dem Schenkel 3 befestigt und schmiegt sich, in Ruhestellung des Relais, mit ihrem oberen Ende an das abgeschrägte Polende 15 an, das die Erregerwicklung 18 trägt. Bei Erregung fällt die Blattfeder 6 an ihrem freien Ende ab und legt sich an das abgeschrägte Polstück 4 an. Dies könnte sowohl unter Einfluß des Polstückes 4 selber als auch durch eine Vorspannung der Blattfeder 6 erfolgen. Ebenso wie beim Relais gemäß F i g.1 wird die Flußdichte im Anker 9 kleiner, so daß letzterer von der Feder 11 angezogen wird.
Es ist klar, daß nicht nur die Blattfeder 6, sondern auch der Anker 9 unter magnetischem Zug stehen könnte. Die Feder 11 fällt dann weg, wie es bei der Ausführung gemäß F i g. 2 der Fall ist.
Führt der Anker 6 in den oben erörterten Ausführungsformen beim Abfallen eine Translationsbewegung aus, bei den folgenden vier Ausführungsbeispielen vollbringt er eine Kippbewegung.
In der F i g. 4 ist der Dauermagnet mit 1 bezeichnet, dessen Nord- und Südpol mit N bzw. S angedeutet sind. Die Pole N, S sind über Luftspalte 28, 29 mit Schenkeln 2,3 aus magnetisch leitendem Material verbunden. Die Schenkel 2,3 weisen je eine Auflage für einen Kippanker 6 auf. Die Auflage des Schenkels 3 besteht aus einem Polstück 4, die Auflage des Schenkels 2 aus zwei Polenden 15,16. Zwischen diesen ist auf dem Schenkel 2 eine Erregerwicklung 18 vorgesehen. Die Schenkel 2, 3 weisen an ihrem unteren Ende je einen Polschuh 7 bzw. 8 auf, an denen in Ruhestellung des Relais ein zweiter Anker 9, entgegen der Wirkung einer Feder 11, angezogen gehalten wird. Der Kraftfluß vom Dauermagneten 1 verläuft einerseits über den Anker 6, andererseits über den Anker 9. Die beiden Teilflüsse sind mit den Kraftlinien 21 bzw. 22 angedeutet. Der Kraftfluß 21 durchfließt die Polenden 15,16 je zur Hälfte und schließt seinen Weg über einen Luftspalt 30, das Polstück 4 und den Schenkel 3. In der dargestellten Ruhestellung des Relais wird derKippanker 6 zufolge des Kraftflusses 21 an den Polenden 15,16 gehalten. Führt die Erregerwicklung 18 Strom, so wird der Kraftfluß 21 je nach der gerade herrschenden Stromrichtung im unteren oder oberen Polende 15 oder 16 durch den Erregerfluß geschwächt, der auf seinem eigenen Weg nur einen geringen magnetischen Widerstand vorfindet. Der Erregerfluß ist für eine bestimmte Stromrichtung in der F i g. 4 mit 23 angedeutet. Dabei wird der Kraftfluß im Polende 16 verstärkt und im Polende 15 geschwächt. Der Kippanker 6 fällt daher mit seinem oberen Ende ab und legt sich an das Polstück 4 an. Der Kippanker ist in dieser Lage gestrichelt dargestellt. Bei entgegengesetzter Stromrichtung fällt das untere Ende des Kippankers 6 ab. Da die Summe der magnetischen Widerstände der Luftspalte 28 und 29 groß gegenüber den anderen magnetischen Widerständen ist, die der Gesamtfluß des Dauermagneten 1 vorfindet, ändert dieser Gesamtfluß sich beim Abfallen des Kippankers 6 nur verhältnismäßig wenig. Weil der magnetische Widerstand des Flußweges 2, 6, 4 bei abgefallenem Kippanker kleiner geworden ist, wird somit der Kraftfluß 21 größer und der Kraftfluß 22 kleiner geworden sein. Dies hat zur Folge, daß die Kraft der Feder 11 nunmehr überwiegt, so daß der Anker 9 abfällt. Statt eines einzigen Polstückes 4 könnten auch zwei Polstücke vorgesehen sein, an die sich dann jeweils nur eine bestimmte Seite des Ankers anlegt. Bei der Ausbildung des Relais gemäß F i g. 5 ist im Polende 15 ein Fenster 31 vorgesehen, durch das die Erregerwicklung 18 hindurchgefädelt ist. Das Relais arbeitet nach dem Prinzip des sogenannten Sperrmagneten. Bei Erregung tritt eine Sättigung in einem der Stege 32 oder 33 auf, derzufolge der Kraftfluß aus dem Polende 15 verdrängt wird, so daß der Kippanker an diesem Ende abfällt. Sowohl bei der Ausführung nach F i g. 5 als auch bei derjenigen gemäß F i g. 4 spricht das Relais unabhängig von der Stromrichtung an. Bei der Ausführung gemäß F i g. 5 fällt jedoch der Kippanker 6 stets mit demselben Ende ab, was unter Umständen einen konstruktiven Vorteil ergibt.
Die Ausführung gemäß F i g. 6 zeigt eine andere Ausbildung des Relais gemäß F i g. 4, bei dem als Kippanker zwei Blattfedern 6 vorgesehen sind, von denen in der F i g. 4 nur eine sichtbar ist. Die eine Blattfeder ist am Polende 15, die andere am Polende 16 befestigt. Je nach der Stromrichtung in der Erregerwicklung 1.8 fällt die eine oder andere Blattfeder 6 an ihrem freien Ende ab und legt sich an den Polschuh 4, der dazu abgeschrägte Kanten 34, 35 aufweist. Die Wirkungsweise entspricht derjenigen des Relais gemäß F i g. 4. Soll die Blattfeder 6 jeweils nur am selben Ende abfallen, so kann wieder eine Sperrwicklung 18 vorgesehen werden, wie es die F i g. 7 zeigt. Diese entspricht im übrigen vollständig der F i g. 6, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt. Sind bei den vorerwähnten Ausführungsbeispielen die beiden Flußwege durch die Anker 6, 9 in bezug auf den Dauermagneten 1 gewissermaßen magnetisch parallel geschaltet, bei den zwei folgenden Ausführungsformen des Relais liegen beide Flußwege in Reihe, in dem Sinn, daß sie ganz oder teilweise vom selben Kraftfluß durchflossen werden. In der F i g. 8 ist der Dauermagnet mit 1 bezeichnet. Er ist zwischen den Schenkeln 2, 3 angeordnet, in denen Luftspalte 10 bzw. 36 vorgesehen sind. Der Schenkel 3 weist auf beiden Seiten des Luftspaltes 36 je ein Polende 15 bzw. 16 auf, welche Polenden in Ruhestellung des Relais den ersten Anker 6 angezogen halten. Das Polende 15 trägt eine Erregerwicklung 18. An den Schenkeln 2, 3 sind weiter zwei Polschuhe 7, 8, die einen zweiten Anker 9 angezogen halten, und zwei Polstücke 4, 5 vorgesehen. Die Anker 6, 9 stehen unter Zug einer Feder 17 bzw. 11. Führt die Erregerwicklung 18 Strom, so wird bei bestimmter Stromrichtung der Kraftfluß im Anker 6 geschwächt. Letzterer fällt ab und wird von der Feder 17 an die Polstücke 4, 5 gezogen. Wie bei den Ausführungen nach F i g. 1, 2 und 3 wird dadurch der Kraftfluß durch den Anker 9 verringert, der unter Einfluß der Feder 11 abgerissen wird. Statt durch eine Feder 11 kann die Abreißkraft für den Anker 9 auch vom Dauermagneten 1 geliefert werden, wie dies an Hand der F i g. 2 erläutert ist. Eine solche Ausführung zeigt die F i g. 9, bei der zwei zusätzliche Schenkel 24, 25 vorgesehen sind, deren Polschuhe 26 bzw. 27 eine Zugkraft auf den Anker 9 ausüben. Ihre Arbeitsweise entspricht im übrigen derjenigen der F i g. B.
Es ist vorteilhaft, die beiden Anker im Relais gemäß der F i g. 9 als Blattfeder auszubilden, wie in der Ausführung gemäß der F i g. 10 gezeigt wird. Die Blattfedern 6 und 9 sind mit ihrer einen Seite in dem Schenkel 3 fest angeordnet. Eine nichtmagnetische Einlage 36 ersetzt den Luftspalt 36 in der Ausführung gemäß der F i g. 9. In der Ruhestellung des Relais ist das freie Ende der Blattfeder 6 an dem abgeschrägten Polende 15, das freie Ende der Blattfeder 9 an dem abgeschrägten Polschuh 7 angeschmiegt. Bei Erregung des Relais fällt die Blattfeder 6 ab und legt sich an das Polstück 4 an. Die Blattfeder 9 fällt dadurch ab und legt sich an den Polschuh 26. In dieser Arbeitslage des Ankers 9 ist der Kraftfluß des Dauermagneten 1 größer, als es beim Anliegen dieses Ankers an dem Polschuh 7 der Fall ist. Dies rührt davon her, daß für den vom Dauermagneten 1 ausgehenden Fluß der magnetische Widerstand im ersteren Fall kleiner ist als im letzteren Fall, in dem ja der Kraftfluß nicht mehr über den relativ großen magnetischen Widerstand des Luftspaltes 10 geführt wird. Der magnetische Spannungsabfall an der nichtmagnetischen Einlage 36 ist wegen des größeren Kraftflusses im ersteren Fall ebenfalls größer als im letzteren Fall und somit geeignet, die Biegekraft der Blattfeder 6 und die nunmehr verhältnismäßig geringe Anziehungskraft des Polschuhes 4 zu überwinden.
Diese Ausführung hat also den Vorteil, daß der erste Anker 6 selbsttätig wieder in seine Ausgangslage kommt. Ein weiterer Vorteil gegenüber der Ausführung gemäß der F i g. 9 ergibt sich daraus, daß der Erregerflußweg nunmehr aus einem einzigen Stück angefertigt werden kann, da der Luftspalt 36 an der in F i g. 9 dargestellten Stelle weggefallen ist.
Eine weitere Ausbildung ist in der F i g. 11 dargestellt. Hierbei wird der Anker 6 nach Erregung durch die Feder 11 an die Polstücke 4, 5 gelegt. Der magnetische Widerstand, durch den der Kraftfluß 22 getrieben werden muß, wird demzufolge kleiner. Dies hat eine Vergrößerung des Kraftflusses 22 zur Folge, da ja die treibende magnetomotorische Kraft gleichbleibt, so daß der Anker 9 von den Polschuhen 7, 8 angezogen wird.
Im folgenden werden noch zwei Ausführungsbeispiele gezeigt, bai denen beide Anker, ebenfalls wie bei den drei letzteren Ausbildungen, magnetisch gesehen in Reihe liegen, der erste Anker 6 jedoch beim Abfallen eine Kippbewegung ausführt. In der F i g. 11 zeigt 1 einen Dauermagneten, der zwischen zwei Schenkeln 2, 3 angeordnet ist. Der Schenkel 2 weist, wie beim Relais gemäß F i g. 4, eine Erregerwicklung 18 und zwei Polenden 15,16 mit abgeschrägten Kanten zur Auflage des Kippankers 6 auf. Am Schenkel 3 sind ein abgeschrägtes Polstück 4 und zwei Polschuhe 7, 8 vorgesehen. Die Polschuhe 7, 8 arbeiten mit dem zweiten Anker 9 zusammen. Bei Erregung des Relais fällt der Kippanker 6 an jenem Ende ab, an dem der Kraftfluß 21 durch den Erregerfluß geschwächt wird. Der magnetische Widerstand des Flußweges 2, 6, 4, 3 wird dadurch kleiner, die Flußdichte im zweiten Anker 9 somit größer, so daß letzterer nunmehr von den Polschuhen 7, 8 angezogen wird. Es ist naturgemäß möglich, auch bei dieser Ausführung das Prinzip des Sperrmagneten zu verwenden, damit der Kippanker 6 stets am selben Ende abfällt. Eine solche Ausbildung stellt die F i g. 12 dar, bei der die Sperrwicklung 18 in derselben Weise angeordnet ist, wie es die F i g. 7 zeigt. Ihre Wirkungsweise entspricht im übrigen derjenigen des Relais gemäß F i g. 11. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des beschriebenen Relais ist die Fehlerstromauslösung. Die Erregerwicklung wird an einen Differentialstromtransformator angeschlossen, der bei asymmetrischem Stromfluß gegen Erde, etwa beim Berühren von Geräten oder Leitungen mit fehlerhafter Isolation, einen Fehlerstrom liefert. Der Haltekraftfluß durch den ersten Anker 6 wird demzufolge geschwächt und fällt unter Einfluß des Feder- und/oder magnetischen Zuges ab. Der zweite Anker 9 betätigt darauf in nicht dargestellter Weise den Auslösemechanismus des Schutzschalters, der die gefährlichen Teile vom Netz abschaltet. Die Rückstellung der Anker kann in irgendeiner Weise, die hier nicht erörtert werden soll, erfolgen. Wegen der großen Empfindlichkeit des beschriebenen Relais ist dem Erregerflußweg besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Die Koerzitivkraft des hierfür zur Verwendung kommenden Magnetmaterials wirkt sich wie eine zusätzliche veränderliche Vormagnetisierung aus, die je nach der magnetischen Vorgeschichte des Materials einen kleineren oder größeren Ansprechstrom ergibt. Vorzugsweise wird deshalb für die Teile, die diesen Erregerflußweg bilden, ein weichmagnetisches Material sehr geringer Koerzitivkraft verwendet, so daß eine geringe Streuung der Ansprechwerte erzielt wird. An die übrigen Flußwege werden keine so hohen Anforderungen gestellt. Sie können daher aus billigerem weichmagnetischem Material bestehen.
Obwohl die besprochenen Ausführungsbeispiele nur zwei Anker aufweisen, könnten auch mehrere vorgesehen sein, die je den Kraftfluß im folgenden Anker steuern, so daß eine mehrstufige Verstärkung entsteht. Obschon es vorteilhaft ist, den Kraftfluß im zweiten bzw. den folgenden Ankern vom selben Dauermagneten herzuleiten, der den Haltekraftfluß für den ersten Anker liefert, kann er auch von einem zusätzlichen Dauermagneten oder elektromagnetisch erzeugt werden. Weiter kann in allen Ausführungsbeispielen, bei denen die Abreißkraft der Anker von einer Feder geliefert wird, diese Kraft durch eine magnetische Anzugskraft ersetzt werden, und umgekehrt. Ferner können Feder- und magnetische Anzugskraft kombiniert werden. Auch können alle Ausführungen mit gewöhnlicher Erregerwicklung, insofern dies bereits nicht in einer Abänderung dargestellt worden ist, mit einer Sperrwicklung versehen sein. Des weiteren kann das Relais auch auf nichtelektrischem Weg erregt werden. So kann z. B. bei den Ausführungen nach den F i g. 1, 2, 3 und 8, 9, 11 zum Erregen des Relais ein zusätzlicher, bewegbar angeordneter Nebenschluß vorgesehen werden, mit dem der Haltekraftfluß vom ersten Anker 6 abgeleitet wird, so daß dieser Anker abfällt. Bei den Ausführungen nach den F i g. 4, 5, 6, 7 und 12, 13 kann z. B. ein zusätzlicher bewegbar angeordneter Dauermagnet vorgesehen werden, der zum Erregen an den Schenkel 2 in der Nähe der Polenden 15,16 herangeführt wird, derart, daß der Haltekraftfluß 21 im ersten Anker 6 entweder am oberen oder unteren Ende geschwächt wird. Die Auslösung kann somit mechanisch eingeleitet werden, indem der Nebenschluß bzw. der Dauermagnet in die richtige Lage gebracht wird. Dazu ist nur ein geringer Kraftaufwand erforderlich, da ja im Relais eine Verstärkung stattfindet. Allen Ausführungen ist jedoch gemeinsam, daß zumindest eine magnetische Verstärkeranordnung vorgesehen ist, die einen Anker aufweist, der von einem durch den ersten Anker gesteuerten Kraftfluß durchflossen ist. Dieser Kraftfluß hält den zweiten Anker in Ruhestellung des Relais in einer ersten Lage angezogen, wie dies bei den Ausführungen gemäß den F i g. 1 bis 9 der Fall ist, oder aber dieser Kraftfluß ist in Ruhestellung des Relais zu klein, um den zweiten Anker aus seiner Ruhelage herauszuziehen, wie es bei den Ausführungen gemäß den F i g. 11, 12 und 13 der Fall ist.
Der große Vorteil der Erfindung ist, daß sie erstmals einen Weg zeigt, um die Empfindlichkeitsgrenze, der die bekannten Relais unterworfen sind, zu durchbrechen. Es ist daher möglich, mit Erregerleistungen auszukommen, die nur Bruchteile von denjenigen sind; welche die empfindlichsten bekannten Relais erfordern. Dies bringt bei der oben erörterten vorzugsweisen Anwendung des beschriebenen Relais für Fehlerstromauslösung den Vorteil mit sich, daß der Differentialstromtransformator dank der geringen erforderlichen Erregerleistung auch kleiner gehalten werden kann. Um mit einem bekannten Relais eine Auslösung bei kleineren Differentialströmen zu bewirken, müßte der Differentialstromtransformator voll und ganz für die erwünschte Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit aufkommen und daher entsprechend größer ausgelegt werden. Bei den angestrebten sehr geringen Differenzströmen kommt man dann aber bald zu einem untragbaren Aufwand für den Differentialstromtransformator. Dieser Mehraufwand am Differentialstromtransformator läßt sich vermeiden, wenn es, wie beim beschriebenen Relais, gelingt, das Relais empfindlicher zu gestalten. Als weiter vorteilhaft erweist sich das erfindungsgemäße Relais dadurch, daß der für Kleben infolge Dämpfe, Ölnebel, Staub usw. empfindliche erste Anker nach außen hermetisch abgeschlossen werden kann, da kein mechanischer Betätigungshebel mehr von außen zugeführt zu werden braucht, mit dem ein Auslösemechanismus zu betätigen ist. Der erste Anker kann dann von außen mittels eines Dauermagneten zurückgestellt werden. Insbesondere eignen sich für diesen hermetischen Abschluß die Ausführungen gemäß den F i g. 11, 12 und 13, da bei diesen eine vollständige Absperrung der zum Kleben neigenden Ankerteile vorgesehen werden kann. Die Gehäuse, die hier für die Absperrung sorgen, sind strichpunktiert angegeben. Bei den anderen Ausführungen wird nur der erste Anker mit seiner unmittelbaren Umgebung, wie es beispielsweise in der F i g. 2 strichpunktiert dargestellt ist, oder es wird, ebenso wie in den F i g. 11, 12 und 13, das ganze Relais mit Ausnahme des letzten Ankers abgeschlossen. In letzterem Fall muß dafür gesorgt werden, daß der Teil des Gehäuses zwischen dem letzten Anker und den mit diesem zusammenarbeitenden Polschuhen aus sehr dünnem Material besteht, um die Empfindlichkeit nicht zu beeinträchtigen. Auch kann dem Klebenbleiben durch Anwendung einer sehr dünnen und flexiblen Kunststoffeinlage zwischen dem ersten Anker und den mit diesem zusammenarbeitenden Polenden entgegengewirkt werden. Die Einlage kann z. B. aus einer Polyesterfolie oder vorzugsweise aus einer Folie aus Polytetrafluoräthylen bestehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Magnetisches Relais mit einem in einen festen Eisenkern geschalteten Dauermagneten, der in der Ruhestellung des Relais einen Haltekraftfluß für einen Anker liefert, einer Erregereinrichtung, die durch Verdrängen oder Sperren des Haltekraftflusses diesen Anker zum Abfallen bringt, und einem weiteren Eisenteil, der eine bewegbare Brücke für eine Unterbrechung in einem im übrigen eisengeschlossenen magnetischen Kreis des Dauermagneten bildet, d a -durch gekennzeichnet, daß der bewegliche Eisenteil (9) als Arbeitsanker des Relais dient, während der Anker (6), der durch Verdrängen oder Sperren seines Haltekraftflusses mittels der Erregereinrichtung zum Abfallen gebracht wird, als Hilfsanker in seiner Abfallstellung für eine Unterbrechung des Eisenkerns eine magnetisch leitende Brücke bildet, die von dem über den Dauermagneten (1), den festen Eisenkern und den Arbeitsanker (9) führenden Magnetpfad oder einem Nebenpfad hierzu ein Teilstück bildet.
2. Magnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Eisenschenkel (2,3) je mit ihrem einen Ende an den Polen (N, S) des Dauermagneten (1.) anliegen und an ihrem anderen Ende je einen Hauptpol (7, 8) und einen Hilfspol (4, 5) bilden, von denen die Hauptpole dem Arbeitsanker (9) gegenüberstehen, und daß die beiden Eisenschenkel (2, 3) durch ein von einem Luftspalt (14) unterbrochenes eisernes Joch (12) verbunden sind, das beiderseits des Luftspaltes (14) Pole (15,16) aufweist, von denen einer die Entmagnetisierungswicklung (18) trägt, und die dem Hilfsanker (6) derart gegenüberstehen, daß letzterer, in seiner Bewegungsrichtung gesehen, zwischen diesen Polen (15,16) und den Hilfspolen (4, 5) liegt.
3. Magnetisches Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eisenschenkel (2) zwischen dem Joch (12) und dem den Hauptpol (7) und den Hilfspol (4) tragenden Ende durch einen Luftspalt (10) unterbrochen ist.
4. Magnetisches Relais nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Eisenschenkel (2, 3) in der Nähe des Anschlusses des Joches (12) eiserne Zweigstücke (24, 25) angesetzt sind, die in Polen (26, 27) enden, welche den Hauptpolen (7, 8) derart gegenüberstehen, daß der Arbeitsanker (9), in seiner Bewegungsrichtung gesehen, zwischen den Hauptpolen (7, 8) und den Polen (26, 27) der Zweigstücke (24, 25) liegt (F i g. 2).
5. Magnetisches Relais nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsanker (6) schwenkbar an dem einen Schenkel (3) befestigt ist, daß nur der andere Schenkel (2) einen ausgeprägten Hilfspol (4) aufweist und daß an dem Joch (12) nur ein die Entmagnetisierungswicklung (18) tragender Pol (15) vorgesehen ist, wobei das schwenkbare Ende des Hilfsankers (6), in seiner Bewegungsrichtung gesehen, zwischen dem Hilfspol (4) und dem Jochpol (15) liegt (F i g. 3).
6. Magnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei je an einer Polfläche (N, S) des Dauermagneten (1) anliegende Eisenschenkel (2,3) einerseits in Hauptpolen (7,8) enden, die dem Arbeitsanker (9) gegenüberstehen, andererseits das andere Ende des einen Schenkels (2) in verschiedener Entfernung von dem Dauermagneten (1) zwei dem anderen Schenkel (3) zugekehrte Polvorsprünge (15, 16) aufweist, denen etwa in ihrer Mitte ein entsprechender Polvorsprung (4) des anderen Schenkels (3) gegenübersteht, wobei die Entmagnetisierungswicklung (18) den Eisenweg zwischen der Ansatzstelle des dem Dauermagneten näher liegenden Vorsprungs (16) an dem ersten Schenkel (2) und dem Ende des zweiten Polvorsprungs (15) dieses Schenkels ganz oder zum Teil umfaßt und der Hilfsanker (6) an dem Ende des erstgenannten Polvorsprungs (16) schwenkbar befestigt und so bemessen ist, daß er in seiner einen Grenzstellung außerdem an dem zweiten Polvorsprung (15) desselben Schenkels (2), in seiner anderen Grenzstellung jedoch an dem Polvorsprung (4) des anderen Schenkels (3) anliegt (F i g. 4).
7. Magnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei je mit ihrem einen Ende an den Polen (N, S) des Dauermagneten (1) anliegende Eisenschenkel an ihrem anderen Ende je einen Hauptpol (7, 8) und einen Hilfspol (4, 5) bilden, von denen die Hauptpole (7, 8) dem Arbeitsanker (9), die Hilfspole (4, 5) dem Hilfsanker (6) gegenüberstehen, und daß beiderseits eines den einen Schenkel (3) unterbrechenden Luftspaltes (36) an demselben Schenkel (3) Polvorsprünge (15,16) angebracht sind, von denen der dem Dauermagneten (1) näher liegende Polvorsprung (15) die Entmagnetisierungswicklung (18) trägt, und die eine solche Lage aufweisen, daß sie in der Verlängerung der Hilfspole (4, 5) von der entgegengesetzten Seite her wie diese Hilfspole (4, 5) dem Hilfsanker (6) gegenüberstehen (F i g.
8). B. Magnetisches Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel (2) in dem für seinen Haupt- und Hilfspol (7 bzw. 4) gemeinsamen Teil von einem Luftspalt (10) unterbrochen ist und daß sowohl an diesem gemeinsamen Teil, und zwar, von dem Dauermagneten (1) aus gemessen, vor dem Luftspalt (10) als auch an dem anderen Schenkel in der Nähe von dessen Haupt- und Hilfspol (8 bzw. '5) eiserne Zweigstücke angesetzt sind, welche in den Polen (26,27) enden, die dem Arbeitsanker (9) von der entgegengesetzten Seite her gegenüberstehen wie die Hauptpole (7, 8 in F i g. 9).
9. Magnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Polflächen (1I, S) des Dauermagneten (1) zwei eiserne Schenkel (2, 3) -anliegen, von denen der .eine Schenkel (3) auf der dem Dauermagneten (1) abgewandten Seite eines ihn unterbrechenden Luftspaltes (36) den Hilfsanker (6) und den Hauptanker (9), beide als Schwenkanker ausgebildet, -trägt, daß ferner der die beiden Anker (6, 9) tragende Schenkel (3) auf .der anderen Seite des Luftspaltes (36) einen von der Entmagnetisierungswicklung (18) umschlossenen Polvorsprung (15) trägt, während an dem in ein Polende (26) mündenden anderen Schenkel (2) unter Zwischenfügung eines Luftspaltes (10) ein dem Polende (26) gegenüberliegender Hauptpol (7) und ein. - dem Polvorsprung (15) des ersten Schenkels (3) gegenüberliegender Hilfspol (4) angebracht sind, wobei -das schwenkbare Ende des Hilfsankers (6) zwischen dem Polvorsprung (15) und dem Hilfspol-(4), das schwenkbare -Ende des: Hauptankers (9) zwischen dem Hauptpol (7) und dem Polende (26) liegt, und zwar derart, daß -sie in der Ruhestellung an dem Polvorsprung (15) bzw. an dem Hauptpol (7), ' in der Arbeitsstellung: an dem Hilfspol (4) bzw. an dem Polende (26) anliegen (F i g.10).
10. Magnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Eisenschenkel (2, 3), die je mit einem Ende an den Polen (N, S) des Dauermagneten (1) anliegen, gemeinsam mit einem. von beiden Schenkeln durch je einen Zwischenraum getrennten eisernen Zwischenstück (4, 8) .so angeordnet sind, daß das freie Ende (7) des einen Schenkels (2) mit dem benachbarten freien Ende (8) des Zwischenstücks dem Arbeitsanker (9)- gegenüberstehende Hauptpole; das freie Ende (5) des anderen Schenkels (3) mit dem ihm benachbarten" Ende (4) des Zwischenstücks dem Hilfsanker (6) gegenüberstehende Hilfspole bilden und daß die beiden Schenkel (2, 3) durch ein von einem Luftspalt unterbrochenes eisernes Joch (12) verbunden sind, das beiderseits des Luftspaltes Pole (16, 15) aufweist, von denen einer die Entmagnetisierungswicklung (18) trägt und die dem Hilfsanker (8) auf der entgegengesetzten Seite wie die Hilfspole (4; 5) gegenüberstehen (F i g. 11).
11. Magnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Eisenschenkel (2, 3), die je mit einem Ende an den Polen (N, S) des Dauermagneten (1) anliegen, gemeinsam mit einem von beiden Schenkeln durch je einen Zwischenraum getrennten eisernen Zwischenstück (4, 8) so angeordnet sind, daß das freie Ende (7) des einen Schenkels (3) mit dem benachbarten freien Ende (8) des Zwischenstücks dem Arbeitsanker (9) gegenüberstehende Hauptpole bildet, während das andere freie Ende (4) des Zwischenstücks einen Hilfspol bildet; der zwei am Ende des anderen Schenkels (2) und in einiger Entfernung davon an demselben Schenkel (2) angebrachten Polvorsprüngen (15 bzw. 16) etwa in der Mitte gegenübersteht, wobei die Entmagnetisierungswicklung (18) den Eisenweg zwischen der Ansatzstelle des dem Dauermagneten (1) näher liegenden Polvorsprungs (16) und dem Ende des zweiten Polvorsprungs (15) ganz oder zum Teil umfaßt und der Hilfsanker (6) an dem Ende des erstgenannten Polvorsprungs (16) schwenkbar befestigt und so bemessen ist, daß er in seiner einen Grenzstellung mit seinem freien Ende an dem zweiten Polvorsprung (15), in seiner anderen Grenzstellung jedoch an dem Hilfspol (4) anliegt (F i g.12).
12. Magnetisches Relais nach Anspruch 6 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Dauermagneten (l.) weiter entfernte Polvorsprung (15) des den schwenkbaren Hilfsanker (6) tragenden Schenkels (2) eine fensterartige Ausnehmung (31) aufweist, und daß die Entmagnetsierungswicklung (18) von den beiden die Ausnehmung (31) zwischen sich einschließenden Stegen (32,33) nur den einen Steg (32) umschließt (F i g. 5).
13. Magnetisches Relais nach einem der Ansprüche 5, 6, 9 und 12; dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbare Hilfs- bzw. Arbeitsanker (6 bzw. 9) als einseitig fest eingespannte Feder aus magnetischem Werkstoff ausgebildet ist.
14. Magnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Erregereinrichtung ein zusätzlicher, bewegbar angeordneter eiserner Nebenschluß -für den Haltekraftfluß des Hilfsankers (6) dient.
15. Magnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Erregereinrichtung ein zusätzlicher; bewegbar angeordneter Dauermagnet dient, der in der dem erregten Zustand des Relais zugeordneten Stellung den Haltekraftfluß für den Hilfsanker (6) schwächt.
16. Magnetisches Relais nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hilfsanker (6) und den Auflagestellen (15, 16) des Eisenkerns, an denen er in der Ruhestellung des Relais anliegt, eine sehr dünne und flexible Zwischenschicht aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen, vorgesehen ist.
17. Magnetisches Relais nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsanker (6) durch ein Gehäuse nach außen abgeschlossen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 912 721; schweizerische Patentschrift Nr. 311081; französische Patentschrift Nr. 877 440.