DE1926514C - Neutrales Klappankerrelais hoher Ansprechempfindlichkeit mit einseitiger Ruhelage des zweiflügeligen Ankers - Google Patents

Description

trägheitsmoment und damit hoher Schaltgeschwindigkeit des Relais nicht erfüllt werden.

In der USA.-Patentschrift 3 013 136 ist auch bereits ein elektromagnetisches Relais mit einseitiger Ruhelage eines zweiflügeligen Drehankers beschrieben, bei welchem die beiden Ankerflügel mit den Jochschenkeln zwei wirksame Luftspalte bilden. Diese bekannte Konstruktion stellt aber im übrigen ein ganz, gewöhnliches neutrales Relais mit einem zweiflügeligen Anker dar, bei welchem lediglich die Rückstellfeder durch einen Dauermagneten ersetzt ist, ohne daß diese¹" Dauermagnet ansonsten eine Verbesserung des Schaltverhaltens mit sich brächte. Da dieser Dauermagnet zudem noch an der Außenseite des Jochs angeordnet ist, kann er bei der Montage des Relais in der Nähe irgendwelcher Eisenteile sehr stark von aulJen beeinflußt werden, so daß ein genau definiertes Schaltverhalten nur schwer zu erreichen ist. Außerdem wirken Erregerfluß und Dauernuß an verschiedenen Stellen auf den Anker, so daß dieser Ankerflügel eine Biegebeanspruchung erfährt, was sich wiederum zumindest als eine gewisse Verzögerung beim Schalten auswirkt. Auch der Ankerijiierschnitt muß im Hinblick auf diese Biegebeanspruchung relativ groß gewählt werden, und diese resultierende große Ankermasse bewirkt nochmals eine Verringerung der Schallschnelligkeit. Ein weiterer Nachteil dieses erwähnten bekannten Relais ergibt sich aus der gekreuzten Führung von Anker und Joch, wobei das Joch durch eine Ausnehmung des Ankers geführt ist. Der Erregerfluß schließt sieh dabei nicht nur, wie angestrebt, über den Arbeitsluftspalt, sondern zum Teil auch berors über diesen zusätzlichen Luftspalt am Kreuzungspunkt zwischen Anker und Joch. Dieser Nebenschluß bewirkt also Erregerverluste, die sich ebenfalls nachteilig fiir die Empfindlichkeit des Relais auswirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Klappankerrelais zu schaden, bei dem unter Beibehaltung eines neutralen Retriebsverhaltens eine erhebliche Empfindlichkeilssteigerung des Relais ohne die obenerwähnten Nachteile eintritt. DaIiL¹I win! neben der erhöhten Ansprechempfindlichkeit die Forderung gestellt, daß die Relaisanordnung noch für eine relativ hohe Schaltfreciuenz geeignet ist. was nur durch eine extreme Verkleinerung des MasseiiträuheiKmoments der beweglichen Teile ermöglicht werden kann

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Relais der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß der Dauermagnet einen der Ankerflügel mit seinen PoI-schuhen zangenförmig umfaßt und daß der diesen Ankerflügel im wesentlichen in Querrichtung durchsetzende Dauerm.ignetfliiß sich im zugehörigen Arbeitsluftspalt mit dem Erregerfluü überlagert. Durch diese erfindungsgemaße Konstruktion wird ein t|iiasigepoltes RcI.iis geschaffen, welches zwar auf Stromstöße wechselnder Richtung jeweils gleich reagiert, durch die Vormagnetisierung des Ankers jedoch eine sehr hohe Ansprechempfindlichkeit aufweist. Durch die Überlageiung \on Erregerfluß unu Dauerlluß im Arbeitsluftspalt wirkt auf den betreffenden Ankerflügel nur ein einz.ges Drehmoment aus dem resultierenden Magnetfluß; der Anker ist also nicht auf Biegung beansprucht und kann deshalb mit geringem Querschnitt ausgeführt werden. Entsprechend wird auch die Masse des Ankers μ ml damitt die Empfindlichkeit des Relais wesentlich günstiger als bei den obenerwähnten bekannten Konstruktionen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Ei findung sichl vor, den durch den Dauermagneten wirksamen Fluß, der sowohl die Rückstellkraft des federlosen Drehankers als auch die Vormagnetisierung erzeugt, einstellbar zu machen. Zweckmäßigerweise wählt man dazu eine dem frei liegenden Polschuh des Dauermagneten zugeordnete ferromagnetische Einstellschraube, die den wirksamen Abstand eines den Dauerfluß führenden Nebenluftspalts bestimmt.

ίο Weitere Einj'.elheiten der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei die Figur in schematischer Darstellung das Elek'iromagnetsystem nach der Erfindung zeigt. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführung eines Klappankerrelais mit Dauermagneten handelt es sich um ein quasigepoltes Elektromagnetsy'.om, welches auf Impulse wechselnder Richtung in gleicher Weise anspricht, wie ein neutrales Rdais. Der Drehanker 1 wird dabei vom Erregeitluß '/>/ und dem Ausgleichsfluß'/', des Dauermagneten 6 in Längsrichtung durchflossen, während der wesentliche Teil des Dauerllusses den Ankerllügei la in Querr^::hlung durchsetzt. Aus diesem Grund kann man in der Praxis den Querschnitt des Drehankers relativ klein halten, wodurch auch sein Massenträgheilsmoment gering bleibt. Auf diese Weise ist es möglich, entsprechend kurze Ansprech- und Hubzeiten für den Drehanker 1 zu erreichen, wodurch sich du erreichbare Schaltfrequenz des Systems wesentlich vcrgrößen. Der Drehanker ist im übrigen mit einer Achse 2 im Schwerpunkt gelagert, wodurch eine Lohe Stoß- und Schüttelfestigkeit erzielt wird. An der Achse 2 befindet sich der elektrische Anschluß c für die Umschahkonlakteinrichtuiig mit den weiteren An-Schlüssen α und b:

Din Rückstellung des Ankers \on der labilen Arbeilslage in die stabile Ruhelage erzeugt der bereits erwähnte Dauermagnet 6. der den Dauerfluß <Λ,, erzeugt. Um diese Rückstellung zu erreichen, ist der dem Dauermagneten 6 am nächsten liegende Ankerflügel la unsymmetrisch zwischen dem Polschuh 4 und dem Jochschenkel 5« derart angeordnet, daß stets die Anzugskraft des Dauermagneten 6 im Hilfsluftspalt 7 höher ist, als im Arbeitsluftspalt 8.';. Beim Auftreten des Eiregerflusses durch Anlegen der Betriebsspannung an die Punkte ν und ν der Erregerwicklung IiI überlagert sich dieser mit dem Dauerlluß. wobei je nach Richtung des ErregeiIltisses eine Schwächung oder Verstärkung des D.iuerflusses in dem dem Ankerflügel 1« nächstgelegencn Arneiisluftspalt 8·! erlolgt. Durch de;i Fortfall der sonst notwendigen Ankei rückstellfeder ist der konstruktive Aufbau des Elektromagnetsvstems relativ einfach. Mit Hilfe einer Einstellschraube 9 kann der über den Nebenluftspall 12 fließende Dauerfluß innerhalb eines bestimmten Bereichs optimal abgeglichen werden.

Der dem Ankerflügel la des Drehankers I gegenüberliegende Ankerflügel lh arbeitet wie bei einem üblichen neutralen Klappankerrelais. Das auf diesen Ankerflügel 1 b wirksame Drehmoment ist zwar wegen der hier fehlenden Vormagnetisierung geringer, es ist aber mit dem Drehmoment des anderen Ankerflügels 1« gleichsinnig, so daß sich in jedem Fall beide Drehmomente addieren. Das gilt sowohl für den Fall, daß die auf die Erregeispule 11 wirksamen Steuerimpulse positiv oder auch negativ sind. Infolge der überlagerung des Eiregerflusses mit dem Dauer-

fluß in nur einem der beiden Arbeitsliiftspalte wird je nach Richtung der wirksamen Steuerimpulse die Ansprechr-rregung des Elektromagnetsystems allerdings verschieden sein. Dieser scheinbare Nachteil läßt sich jedoch bei Auswcrteschaltungen in vorteilhafter Weise verwenden, wenn beispielsweise c wert des positiven Steuerimpulses kleiner ist Ansprechcmpfindlichkeit, der Istwert des ne; Steuerimpulses aber die Ansprcchempfmdlichl reicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

verhalten verlassen wird, wodurch eine Auslese hin- Patentansprüche: sichtlich der Stromrichtung der auf das Relais wir kenden Steuerimpulse zwangläufig entsteht.

1. Neutrales Klappankerrelais mit Weicheisen- Andererseits ist es zwar bei elektromagnetischen kern und einseitiger Ruhelage des zweiflügeligen 5 Relais bereits bekannt, zur Erhöhung des Wirkungs-Drehankers, wobei der Anker mit dem einen grades und damit der Ansprechempfindlichkeit den Ankerflügel der Außenseite des einen Joch- Klappanker nicht nur mit einem Flügel zu versehen, Schenkels und mit dem anderen Ankerflügel der sondern zweiflügelig auszuführen, da sich bei entInnenseite des anderen Jochschenkels gegenüber- sprechender Flußführung dann zwei Arbeitsluftspalte steht und somit zwei Arbeitsluftspalte bildet, in io ausbilden, die sich hinsichtlich der auf den Anker denen sich die bei Erregung wirksamen Dreh- betriebsmäßig wirkenden Drehmomente dann untermomente gegenseitig unterstützen, wobei außer- stützen. Bei gleichem wirksamem Hub des Ankers dem die Rückstellkraft für den Anker durch entsteht dann bei einer bestimmten Erregung aneinen Dauermagneten erzeugt wird, dadurch nähernd eine Verdopplung des Drehmoments, bzw. gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (6) 15 die Ansprecherregung des Systems erhöht sich dabei einen der Ankerflügel (1 a) mit seinen Polschuhen in entsprechender Weise.

(4, 5 a) zangiförmig umfaßt und daß der diesen Es ist auch bereits bekannt, die Rückstellkraft

Ankerflügel (la) im wesentlichen in Querrich- eines federlosen Ankers durch einen Dauermagneten

lung durchsetzende Dauermagnetfluß ('/·>«) sich zu erzeugen, wodurch sich die Verwendung einer

im zugehörigen Arbeitsluftspalt (8a) mit dem 20 besonderen Rückstellfeder für den Anker erübrigt.

Erregerfluß (</>,.) überlagert. Bei gepolten elektromagnetischen Relais ist es ferner

2. Neutrales Klappankerrelais nach An- bekannt, daß mindestens ein Dauermagnet eine Vorspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wirk- magnetisierung des Ankers bzw. bestimmter Teile same Fluß des Dauermagneten (6) über einen des Erregerflußkrt;ses übernimmt, wodurch sich eine Nebenluftspalt (12) innerhalb eines bestimmten 25 Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit gegenüber Bereichs einstellbar ist. gleichartigen Systemen ohne Vormagnetisierung er-

3. Neutrales Klappankerrelais nach An- gibt. Der Nachteil dieser letztgenannten Anordnung spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- liegt aber, bezogen auf die Aufgabenstellung Vorstellung des Nebenluftspalts '12) durch eine im liegender Erfindung darin, daß das Relaissystem Jochschenkel (5 a) des Weicheisenkerns (5) be- 30 durch den Dauermagneten ein gepoltes Vehalten erfindliche ferromagnetische Sc: raube (9) erziel- hält, so daß Impulse wechselnder Richtung nicht bar ist. mehr in gleicher Weise, wie beim neutralen System,

ausgewertet werden können.

Es sind ferner bereits elektromagnetische Relais 35 mit einem Drehanker bekanntgeworden, bei denen sich zwei den beiden Ankerflügeln zugeordnete Luftspalte ergeben. Beipielsweise ⁷.cigt die USA.-Patentschrift 3 317 871 ein derartiges System, wobei jedoch nur ein wirksamer Arbeitsluftspalt für den Dreh-

Die Erfindung bezieht sich auf ein neutrales 40 anker vorhanden ist. Der andere Luftspalt ist da-Klappankerrelais mit Weicheisenkern und einseitiger gegen als inaktiver Arbeitsluftspalt zu werten, da Ruhelage des zweiflügeligen Drehankers, wobei der das dort auftretende Drehmoment sich mit dem Anker mit dem einen Ankerflügel der Außenseite Drehmoment des anderen Ankerflügels nicht addiert, · des einen Jochschenkels und mit dem anderen sondern sogar subtrahiert. Dadurch kann — obwohl Ankerflügel der Innenseite des anderen Jochschen- .15 zwei Luftspalte an den Ankerfiügeln zu den Jochkels gegenübersteht und somit zwei Arbeitsluftspalte Schenkeln vorhanden sind — nicht von einer Empbildet, in denen sich die bei Erregung wirksamen findliehkeitssteigerung gesprochen werden, di^ durch Drehmomente gegenseitig unterstützen, wobei außer- den zweiflügeliger. Drehanker erreicht wird. Bei der dem die Rückstellkraft für den Anker durch einen erwähnten Ausführungsform ist auch ein Dauer-Dauermagneten erzeugt wird. 50 magnet vorhanden, der die Rückstellkraft für den Bekanntlich versteht man unter einem neutralen federlosen Drehanker erzeugt. Dieser Dauermagnet Relais eine durch Impulse steuerbare Schaltanord- befindet sich aber, zumindest bei einer bestimmten nuiig, bei der unabhängig von der Stromrichtimg der Peking des F.rregerstroms, innerhalb des Erreger-Steuerimpulse ein gleichartiges Ansprechen der flußkrcises.

Schaltanordnung erfolgt. Neutrale Relais, insbeson- 55 Man kann bei dieser bekannten Anordnung auch dere Klappankerrelais mit Weicheisenkern und ein- davon ausgehen, daß der Dauermagnet zur Empseitiger Ruhelage des Ankers, stellen in der Relais- findliehkeitssteigerung auch eine Vormagnetisierung tcchnik die am häufigsten verwendete Ausführimgs- des Erregerkreises erzeugt, doch ist hierbei der Anform dar. Ihr Einsatz ist jedoch dann in Frage ge- kerflügel im wesentlichen in Längsrichtung vom stellt oder überhaupt nicht mehr möglich, wenn der- 60 Dauerfluß durchsetzt. Dies hat den schwerwiegenden artige Relais für Aufgaben benutzt werden sollen, Nachteil, daß zur Vermeidung von Süttigungserscheibei denen eine relativ hohe Ansprcchcmpfindlichkeit nungen der Querschnitt des Drehankers entsprechend verlangt wird. Für derartige Verwendungszwecke be- groß dimensioniert werden muß, so daß ein relativ nutzt man daher häufig gepolte Relais, bei denen großes Trägheitsmoment für den Anker entsteht, durch eine Vormagnetisierung bestimmter Fluß- 65 Da aber die Größe des Trägheitsmoments bestimkreise jine Empfnullichkeitssteigerung erreicht wird. mend für die betriebsmäßig erzielbare Schaltfrequenz Nichteilig ist dabei jedoch, daß bei diesen bekannten eines derartigen Relais ist, kann auch die in der Anordnungen zwangläufig das neutrale Arbeits- Regel gestellte Forderung nach kleinem Massen-