DE1881616U

DE1881616U - Elektromagnetisches relais.

Info

Publication number: DE1881616U
Application number: DE1963L0035268
Authority: DE
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1962-10-08
Filing date: 1963-08-26
Publication date: 1963-10-31
Also published as: CH395335A; DE1279837B

Description

RArB089581 -26.8.63

Pall 1289 1 24

Patentanwalt

0,In₉. AHred Schulze

I A Ή D I S & GYR AG, ZUG (Schweiz)

Elektromagnetisches Relais

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais mit einem Dauermagneten, dessen Kraftfluss über eiüen Anker und über einen Nebenschluss geführt ist und zum Erregen wenigstens eine Erregerspule aufweist.

Elektromagnetische Relais dieser Art sind bekannt und werden beispielsweise in Fehlerstromschutzschaltern oder in Flammenüberwachungsgeräten für Gas- oder Oelfeuerungen verwendet. Die beim Erregen des Relais auftretende Bewegung des Ankers kann zur Steuerung irgendeiner Vorrichtung benutzt werden. Die Entwicklung solcher Auslöserelais geht dahin, ihre Empfindlichkeit zu steigern und ihren

24.9.62/JO/RD ../.

- 2 - 1289 '"'

Raumbedarf und ihre Herstellungskosten herabzusetzen. Insbesondere zwingt der ständig wachsende Einsatz von elektrischen Geräten im Haushalt, in der Industrie und landwirtschaft und bei Bau- und Montagearbeiten zu einer solchen Entwicklung, um Mensch und Tier bei Berührung von unter Spannung stehenden Teilen zu schützen.

Die Erfindung bezweckt ein empfindliches elektromagnetisches Relais zu schaffen, das einfach in der Herstellung ist und nur wenig Raum beansprucht. Sie betrifft ein elektromagnetisches Relais der eingangs erwähnten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Anker als Nebenschluss ausgebildet ist, der einen nichtmagnetiechen Teil aufweist, welcher einen definierten magnetischen Widerstand ergibt, und der Dauermagnet sowohl die Haltekraft liefert,, mit der der Anker im Ruhezustand des Relais angezogen gehalten wird, als auch die Anziehungskraft, mit der der Anker nach Erregung abgerissen wird, und der Erregerflussweg aus einem magnetischen Material geringer Koerzitivkraft besteht.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert*

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines magnetischen Relais,

Pig. 2 einen Seitenriss des Relais gemäss der Pig. 1 und

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des im Relais gemäss den Pig. 1 und 2 verwendeten Joches.

24.9.62/JO/RD ./.

- 3 - 1289 !j

In der Mg. 1 ist mit 1 ein Dauermagnet bezeichnet, dessen ITord- und Südpol mit Ή bzw. S angedeutet sind. Der Dauermagnet 1 weist eine nicht dargestellte Bohrung auf, durch die ein Bolzen 2 hindurchragt, mit dem zwei Polklötze 3» 4 mittels der Mutter 5 an dem Dauermagneten 1 befestigt sind. Die Polklötze 3» 4 weisen je ein Polstück 6 bzw. 7 auf, deren Ausbildung aus der Pig. 2 hervorgeht. Das Ganze, bestehend aus dem Dauermagneten 1 und den Polklötzen 3» 4» ist verschiebbar auf einer Tragplatte 8 angeordnat. Zu diesem Zweck sind in der Tragplatte 8 Schlitze 9> 10 vorgesehen, in denen Einstellschrauben 11 (siehe Pig. 2) verschoben werden können, mit denen die Polklötze 3» 4 an der Tragplatte 8 befestigt sind.

Auf der Tragplatte 8 ist weiter mittels einer Schraube 12 ein Joch 13 angeordnet, das die Polenden 14, 15 aufweist. Das Polende 15 trägt eine Erregerwicklung 16. An den Polenden 14, 15 liegt ein Anker 17 an. Er besteht aus zwei Teilen 18, 19» die durch eine nichtmagnetische Einlage 20 voneinander getrennt sind. Die beiden Teile 18, 19 werden von einem nichtmagnetischen Stift 21, der als Betätigungshebel dient, zusammengehalten.

Der Dauermagnetfluss 22 führt einerseits über die Teile 18, 19 und die Einlage 20, andererseits über das Joch 13« Der Kraftfluss in den Teilen 18, 19 und der Einlage 20 ist in der Pig. 1 mit 23 bezeichnet. Er führt an den Teilen 18, 19» zufolge des von der Einlage gebildeten magnetischen Widerstandes, eine magnetomotorische Kraft

fluss
herbei, die den Haltekraft 24 durch das Joch 13 und die Luftspalte

zwischen den Polenden 14, 15 und den Teilen 18, 19 treibt. Es 24.9.62/JO/ED ./.

- 4 - 1289

ergibt sich, dass die daraus resultierende Anziehungskraft der Polenden 14» 15 bei geeigneter Bemessung.sp gross gemacht werden kann, dass diese die Anziehungskraft der Polstücke 6, 7 überwiegt. Dieser Ruhezustand des Relais, in dem der Anker 17 an den Polenden 14» 15 anliegt, ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Der Anker 17 vereinigt somit in sich sowohl die bekannte Punktion eines Ankers als auch die eines Nebenschlusses, welch letzterer bei den bekannten Relais dazu dient, eine definierte magnetomotorIsehe Kraft zum Anziehen des Ankers hervorzurufen und einen Weg relativ geringen magnetischen Widerstandes zu schaffen, über den sich der Erregerfluss schliessen kann.

Das beschriebene Relais hat folgende Wirkungsweise: Führt die Erregerwicklung 16 Strom, so wird bei einer bestimmten Stromrichtung der erzeugte Erregerfluss 25 den Haltekraftfluss 24 schwächen. Bei einer bestimmten Stromstärke wird die anziehende Kraft der Polstükke 6, 7 überwiegen und der Anker 17 zu diesen herübergezogen.

Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel des beschriebenen Relais ist die Fehlerstromauslb'sung. Zu diesem Zweck kann die Erregerwicklung 16 in an sich bekannter Weise an einen Differentialstromtransformator angeschlossen sein, der bei asymmetrischem Stromfluss gegen Erde, etwa beim Berühren von Geräten oder Leitungen mit fehlerhafter Isolation, einen Fehlerstrom liefert. Der Anker 17 betätigt dann beim Abfallen über den Stift 21 einen nicht dargestellten Auslösemechanismus eines Fehlerstromschutzschalters, der die gefährlichen Teile vom Hetz abschaltet. Der Vorteil dieser Verwendung des beschriebenen Relais ist, dass der Differentialstromtransformator wegen der

24.9.62/JO/RD ./.

- 5 - 1289

verhältnismässig geringen erforderlichen Erregerleistung klein geeine

halten werden kann. Mit einem bestehenden Relais Auslösung bei kleineren Differenzströmen zu bewirken, würde nämlich bedeuten, dass der Differentialstromtransformator voll und ganz für die Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit aufzukommen hätte und daher entsprechend grosser ausgelegt werden müsste. Bei geringen Differenzströmen kommt mä^Fiber bald zu einem erheblichen Aufwand für den Differentialstromtransformator. Dieser Mehraufwand am Differentialstromtransformator lässt sich vermeiden, wenn es, wie beim beschriebenen Relais, gelingt, ein empfindlicheres Relais zu bauen.

Der beim erfindungsgemässen elektromagnetischen Relais zur Anwendung kommende magnetische Zug hat gegenüber dem Federzug den Vorteil, eine kleinere Erregerleistung zu bedingen. Aus theoretischen Ueberlegungen geht nämlich hervor, dass die Abreisskraft F. des Ankers, d. h. jene Kraft, mit der der Anker nach Erregung des Relais abgerissen wird, und die Erregerleistung P«, die aufgebracht werden muss, um die magnetische Anziehungskraft der Polenden 14, 15 unter die Abreisskraft der Polstücke 6, 7 sinken zu lassen, in ei-

³⁵A nem festen Verhältnis stehen. Dieses Verhältnis ^= ist abhängig von dem im Ruhezustand des Relais vorliegenden Luftspalt zwischen dem Anker 17 und den Polenden 14, 15, dem gewünschten Verhältnis von Erreger- zu Haltekraftfluss und, im Falle von Wechselstromerregung, von der Frequenz. Da nun der magnetische Zug ein steil ansteigendes, dagegen eine Feder ein sinkendes Kraft-Weg-Diagramm ergibt, kann bei gleicher mechanischer Energie die Abreisskraft bei magnetischem Zug kleiner sein, als es bei Federzug der Fall ist und somit im ersten Fall auch eine kleinere Erregerleistung genügen.

24..9..62/JO/RD ,/.

- 6 - 1289

Die Anspreehempfindlichkeit let somit bei, magnet is ehern Zug grosser als es bei Federzug der Fall ist.

Bei einer anderen Ausführung ist ein !Fenster 26 in dem Polende des Joches 13 vorgesehen, wie es die Pig. 3 zeigt» Durch das Fenster 26 ist die Erregerwicklung 16 hindurchgefädelt. Das Relais arbeitet in diesem Fall nach dem Prinzip des sogenannten Sperrmagneten. Die bei magnetischer Sättigung einer der Stege 27 j 28 auftretende Verdrängung des Haltekraftflusses aus dem Anker 17 ersetzt dabei die gegenmagnetisierende Wirkung bei der Ausführung genö&s der Fig· 1 und 2.

Im Hinblick auf die relativ grosse Empfindlichkeit des Ralais ist zu beachten, dass sich die Koerzitivkraft des Magnetmaterials, aus dem das Joch 13 und der Anker 17 bestehen, wie eine zusätzliche veränderliche Vormagnetisierung auswirkt, die je nach der magnetischen Vorgeschichte des Materials einen kleineren oder grösseren Ansprechstrom ergibt. Vorzugsweise wird deshalb das Joch 13 und der Anker 17 aus einem Magnetmaterial geringer Koerzitivkraft hergestellt, wie z. B. das unter dem Markennamen Mumetall bekannte Magnetmaterial, um eine geringe Streuung der Ansprechwerte zu erzielen. An die Polklötze 3, 4 werden keine so hohen Anforderungen gestellt. Diese können daher aus billigerem weichmagnetischem Material bestehen. Es ist weiter vorteilhaft, zwischen dem Anker 17 und den Polenden 14, 15 eine Einlage zu verwenden, die etwaiges Klebenbleiben des Ankers nach erfolgter Erregung des Relais, z. B. infolge von Dämpfen, Oelnebel, Staub usw., verhindert* Diese Einlage muss naturgemäss äusserst dünn und flexibel sein, um die Ansprechempfind-

24-9.62/jO/RD ./.

- 7 - 1289

lichkeit des Relais nicht zu sehr zu beeinträchtigen. Als dazu geeignetes Material hat sich beispielsweise eine sehr dünne Kunststofffolie, wie z. B. eine Polyesterfolie, oder vorzugsweise eine Folie aus Polytetrafluorethylen erwiesen.

Obwohl die dargestellten Ausführungsbeispiele nur eine einzige Erregerwicklung aufweisen, können auch zwei oder mehrere vorgesehen sein. Auch ist es selbstverständlich nicht rr.twendig, dass die Erregerwicklung am Polende 15 angeordnet ist, sondern sie kann vielmehr auch an einer anderen Stelle des Joches 13 angeordnet sein.

Dadurch, dass der Anker 17 als Nebenschluss ausgebildet ist und der Dauermagnet 1 sowohl die Haltekraft liefert, mit der der Anker 17 im Ruhezustand des Relais an den Polenden 14» 15 angezogen gehalten wird, als auch die Anziehungskraft, mit der der Anker 17 nach Erregung abgerissen wird, entsteht ein einfach aufgebautes und empfindliches Relais, das nur wenig Raum beansprucht.

Schutzansprüehe

24· 9'62/J(VRD ./.

Claims

3581-26.8-63₁

-8- r^U03JUI <.« 1289

UIDIS *

S C S U f ί A H S P R ü E C H E

1. Elektromagnetisches Relais mit einem Dauermagneten, dessen Kraftfluss über einen Anker und über einen Nebenschluss geführt ist, und zum Erregen wenigstens eine Erregerwicklung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (17) als Nebenschluss ausgebildet ist, der einen nichtmagnetischen Teil (20) aufweist, welcher einen definierten magnetischen Widerstand ergibt, und der Dauermagnet sowohl die Haltekraft liefert, mit der der Anker (17) im Ruhezustand des Relais angezogen gehalten wird, als auch die Anziehungskraft, mit der der Anker (17) nach Erregung abgerissen wird, und der Erregerflussweg (17_y 13) aus einem magnetischen Material geringer Koerzitivkraft besteht.

2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole (N, S) des Dauermagneten (1) je mit einem Polklotz (3 bzw. 4) versehen sind, der ein Polstück (6 bzw. 7) aufweist, das mit dem Anker (17) zusammenarbeitet und ein die Erregerwicklung (16) tragendes Joch (13) mit Polenden (14, t5) vorgesehen

•2.4'9-62/JO/RD ./.

- 9 - 1289 ^;

ist, an denen der Anker (17) im Ruhezustand des Relais anliegt, und der Kraftfluss (22) des !Dauermagneten (1) im Ruhezustand des Relais zum einen Teil (23) über den Anker (17), zum anderen Teil (24) über das Joch (13) geführt ist.

3· Elektromagnetisches Relais nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerwicklung (16) als Sperrwicklung ausgebildet ist.

4· Elektromagnetisches Relais nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anker (17) und seinen Auflagestellen (14, 15)j an denen er im Ruhezustand des Relais anliegt, eine sehr dünne und flexible Einlage aus Kunststoff vorgesehen ist*

5· Elektromagnetisches Relais nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff Polytetrafluorethylen verwendet ist.

4 j^J /' $

24.9-62/JO/RD