DE2148377B2 - Gepoltes Miniaturrelais - Google Patents

Description

Γ-

Polbleche erzwungenen tatsächlichen Flußrichtung ist ein Flußblech S angeordnet, und vor diesem ist ein angepaßt ist Bekanntlich kann man Magnetwerk- zweiflügeliger Wippanker 6 so gelagert, daß er mit stoffen eine magnetische Vorzugsrichtung einprägen, den Schenkeln 3 α der beiden Polbleche 3 jeweils wenn man sie bereits bei der Herstellung in ein Ma- einen Arbeitsluftspalt bildet. Da die dem Anker zugnetfeld bringt und den Magnetwerkstoff innerhalb S gewandte Seitenfläche Aa des Dauermagneten plandieses Magnetfeldes erkalten läßt Derartig herge- geschliffen ist und die Polbleche 3 jeweils eine sehr stellte Magnetwerkstoffe lassen sich in der Vorzugs- konstante Dicke besitzen, sind die dem Anker zugerichtung erheblich besser aufmagnetisieren ais in den wandten Oberflächen der Polbleche genau in einer dazu senkrechten Richtungen. Bei den bekannten Ebene ausgerichtet so daß die Arbeitsluftspalte ohne Relais ähnlicher Bauart war es bisher höchstens üb- io nachträgliche Justierung bereits symmetrisch und lieh, einen Dauermagneten zu verwenden, dessen ma- gleich ausgebildet sind. Der Anker ist zwischen an gnetische Vorzugsrichtung in Richtung der Längs- federnden Halteplatten 8 fixierten Kugeln 7 gelagert, ausdehnung des Magneten verlief. Für ein Relais, bei welche in die Kalotten seiner Schmalseiten drücken dem an den Enden des Dauermagneten Polbleche und somit eine Art Spitzenlagerung bilden,
seitlich anliegen, ist es deshalb von besonderem Vor-· 15 Das gesamte Magnetsystem sitzt auf einem Sokteil, dem Dauermagneten eine Vorzugsrichtung ein- kel 9, welcher gleichzeitig das Kontaktsystem mit zuprägen, die zwischen den Polen entlang der Längs- zwei Umschaltkontakten trägt In diesem Sockel 9 achse des Magneten verläuft, an den Polen jedoch sind Stifte 10 mittels Glasperlen 11 druckdicht eingezum Anker hin gekrümmt ist. schmolzen. Im Inneren des Relais sind dann diese

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist 20 Stifte mit den jeweils zugehörigen starren Gegenkonvorgesehen, zwischen dem Mittelpol des Dauerma- takten 12, den beweglichen Kontaktfedern 13 und gneten und dem vor ihm gelagerten Anker einmagne- den Spulenanschlüssen 14 verbunden. Diese Spulentisches Flußblech anzuordnen. Bei einer symmetri- anschlüsse 14 befinden sich hierbei auf einer Folie sehen Anordnung des Flußbleches genau in der Mitte 15; nach dem Verlöten zwischen den Anschlüssen 14 zwischen den Polenden des Dauermagneten befindet 25 und den Wicklungsenden der Spule wird diese Folie sich der Anker in Mittelstellung in einem Kräfte- gebogen und an die Spule angelegt. Die Betätigung gleichgewicht. Durch eine Verschiebung des Flußble- der beweglichen Kontaktfedern 13 erfolgt durch den dies aus der Mittellage zum einen oder zum anderen Anker 6 über die Betätigungsstifte 16. Das gesamte Ende des Dauermagneten hin kann dieses Kräfte- Relais wird durch eine Schutzkappe 17 hermetisch gleichgewicht je nach Verschiebungsrichtung zugun- 30 abgeschlossen, welche über das Magnetsystem und sten der links- oder der rechtsdrehenden Kraft verän- die Kontaktanordnung geschoben und mit dem Sokdert werden. Auf diese Weise können bereits bei der kel 9 druckdicht verschweißt wird.
Fertigung Unsymmetrien des Magneten ausgeglichen In der F i g. 2 ist das Magnetsystem des erfin-

werden. Vor allem aber ist durch eine solche unsym- dungsgemäßen Relais noch einmal schematisch darmetrische Anordnung des Flußbleches eine gewollte 35 gestellt, um den Verlauf des Magnetflusses in den Unsymmetrie des Magnetkreises, beispielsweise zum einzelnen Teilen deutlich zu machen. Wiederum sieht Erreichen einer einseitigen Ruhelage, einstellbar. man den Spulenkörper 2 mit den zwei Wicklungen 1,

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im fol- parallel dazu den Dauermagneten 4 und als magnetigenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher sehe Verbindung dieser Teile die beiden winkelförerläutert. Es zeigt 40 migen Polbleche 3. Diese Polbleche liegen mit ihren

F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Relais mit Magnet- Schenkeln 3 α und 3 b jeweils auf einer Seitenfläche system und Kontaktfedersatz, des Dauermagneten und auf den Spulenflanschen

Fig. 2 und 3 das Magnetsystem eines erfindungs- plan auf, bilden aber mit den Stirnflächen des Dauergemäßen Relais mit dem magnetischen Flußverlauf magneten jeweils einen Luftspalt 18. Durch diese in schematiseher Darstellung, 45 Konstruktion wird einerseits zwar ein sehr guter ma-

F i g. 4 eine Anordnung zum Aufmagnetisieren gnetischer Übergang zwischen Spulenkern, Polblech eines erfindungsgemäßen Relais-Magnetsystems. und Dauermagnet erreicht, andererseits müssen aber

Die F i g. 1 zeigt eine Spule 1 mit zwei Wicklun- Spulenkörper und Dauermagnet in ihrer Länge nicht gen, die auf einen Spulenkörper aufgebracht sind. aufeinander abgestimmt sein, so daß sich eine teuere. Dieser Spulenkörper ist als Drehteil in einem Stück 50 toleranzarme Fertigung erübrigt. Der Anker 6 wird aus Weicheisen gefertigt und weist neben dem hier bei der Montage vor dem Flußblech 5 montiert; danicht sichtbaren Kern zwei Spulenflansche 2 α und an bei wird durch die Einstellung des Funktionsluftspaljeder Stirnseite außerdem einen Zapfen 2 b zur Befe- tes 19 zwischen Anker und Flußblech sowie durch stigung der Polbleche 3 auf. Parallel zur Spule er- die Ausrichtung der Polblechschenkel 2>a und des streckt sich ein stabförmiger Daueimagnet 4, der an 55 Flußbleches 5 nach dem Dauermagnet 4 gewährleiseinen beiden Enden jeweils einen Nordpol und in stet, daß der Anker 6 immer definiert mit einem seiner Mitte einen Südpol besitzt. Die Enden dieses Ende auf der Polfläche eines Schenkels 3 α aufliegt. Dauermagneten werden von den Polblechen 3 win- Die Arbeitsluftspalte 20 a und 20 ft zwischen den kelförmig umfaßt, wobei jeweils ein Schenkel 3 a Ankcrflügeln und den Polblechen sind also ohne eines Polbleches 3 auf der plangeschliffenen Seiten- C-. nachträgliche Justierung festgelegt,
fläche 4 α des Dauermagneten flach aufliegt und mit In seiner Wirkungsweise gleicht das Magnetsystem

diesem verschweißt ist. Der zweite Schenkel 3 b des grundsätzlich dem bereits bekannter gepolter Syjeweiligen Polbleches 3 liegt dagegen flach und form- sterne. Der Dauerfluß 21 teilt sich derart über die schlüssig auf der Stirnseite des zugehörigen Spulen- beiden Arbeitsluftspalte 20 a und 20 b auf, daß er in flansches la auf und ermöglicht somit einen guten 6₅ einem in gleicher Richtung zum Steuerfluß 22, im magnetischen Übergang vom Spulenkern zum Pol- anderen Luftspalt jedoch gegensinnig zu diesem blech. überlagert wird. Durch die dreipolige Aufmagnetisie-

Vor dem Südpol in der Mitte des Dauermagneten rung kann der Dauermagnet als aus einem linken

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und einem rechten Teilmagnet 4 α und 4 b bestehend Teilmagneten 4 a. Zusätzlich zum magnetischen betrachtet werden, deren Flüsse sich im Flußblech 5 Widerstand des weiter entfernt liegenden Luftspalzum Gesamtnutzfluß vereinigen. Dabei nimmt der tes müssen aber noch der Eisenwiderstand des Kereine Teilfluß seinen Weg direkt über das zugehörige nes 2 und des Polbleches 3 sowie die beiden Über-Polblech und den anliegenden Ankerflügel zum 5 gangswiderstände gerechnet werden, wodurch sich Flußblech, während der andere Teilfluß über den der Gesamtwiderstand in diesem Parallelzweig erweiteren Weg durch den Kern und das entfernte Pol- höht. Da sich die Flüsse im umgekehrten Verhältnis blech ebenfalls über den gleichen Ankerflügel in das der Widerstände aufteilen, erhält jeder Arbeitsluft-Flußblech eintritt. Die Flußrichtung innerhalb der spalt 20 α und 20 b den größeren Dauerflußanteil sei-Teilmagnete verläuft nicht parallel zur Längsachse io nes ihm direkt benachbarten Teilmagneten. Eine des jeweiligen Magneten, sondern längs der einge- Schwächung der Induktion nur eines Teilmagnezeichneten gekrümmten Linie 21, deren Winkel zur ten 4 α oder 4 ft verändert darum vorzugsweise den Längsachse an den die Polschuhe bildenden Weichei- Fluß des ihm direkt benachbarten Luftspaltes 20 a senteilen 3a maximal 90° betragen kann. Bei Ver- bzw. 20 b. Da für den anderen Teilmagneten sinngewendung von Dauermagnetmaterial mit erforderli- 15 maß das gleiche gilt, lassen sich die Dauerflüsse in eher Vorzugsrichtung ist eine optimale Ausnutzung den Arbeisluftspalten weitgehend unabhängig vondann gegeben, wenn die Vorzugsrichtung 23 dieses einander verändern, wodurch in einfacher Weise die Magneten der durch den Flußverlauf 21 sich erge- Ansprechwerte der Relais nach der Montage symmebenden Richtung angepaßt ist. irisch eingestellt werden können.

Zur Erklärung der Arbeitsweise des Magnetsy- ao Eine weitere Möglichkeit zum Ausgleich von Unsterns geht man davon aus, daß sich der Anker 6 in Symmetrien oder zu ihrer festen Einstellung, beieiner der beiden möglichen Endstellungen befindet. spielsweise für ein einseitig arbeitendes gepoltes Ma-Der weitaus größte Teil des Dauermagnetflusses 21 gnetsystem, besteht darin, das Flußblech in einem gedurchsetzt den geschlossenen Arbeitsluftspalt 20 b. wissen Bereich auf dem Magneten zu einem der PoI-Ein Umschalten des Ankers 6 in die andere Endlage 25 bleche hin zu verschieben.

erfolgt, wenn durch den Steuerfluß 22 die auf den Bei einer symmetrischen Anordnung des Flußble-

Anker wirkende resultierende Kraft umgekehrt wird. ches 5 wirkt infolge des im Funktionsluftspalt 19 be-

Dies erreicht man mit einem in der Erregerspule 1 er- findlichen Feldes auf den Anker 6 eine Kraft, deren

zeugten Steuerfluß 22 geeigneter Größe, der so ge- Wirkungslinie bei Mittelstellung des Ankers durch

richtet sein muß, daß er im geschlossenen Luftspalt 30 den Drehpunkt führt. Mit einer Lageänderung des

20 b dem Dauerfluß 21 entgegengerichtet, also kraft- Flußbleches 5 verschiebt sich auch diese Wirkungsli-

vermindernd wirkt, im offenen Luftspalt 20 α den nie, so daß auf den Anker ein zusätzliches Drehmo-

hier vorhandenen kleineren Dauerflußanteil jedoch ment ausgeübt wird.

verstärkt. In der anderen Lage des Ankers 6 stellt Durch den dargestellten Aufbau des Magnetsy-

sich bei einem symmetrischen Aufbau des Magnetsy- 35 stems ist es weiterhin möglich, den Magneten 4 erst

stems sinngemäß die gleiche Dauerflußverteilung sein. nach dem vollständigen Zusammenbau des Magnet-

Zu beachten ist dabei, daß sich die Richtung des systems optimal aufzumagnetisieren, wie dies in

Dauerflusses im Kern 2 während der Ankerbewegung F i g. 4 dargestellt ist. Dies ist deswegen vorteilhaft,

umkzhrt. Die maximale Induktion im Kern wird je- weil durch manche Verbindungstechniken, beispiels-

weils in den Endlagen erreicht. Da nur ein kleiner 40 weise die elektrische Widerstandsschweißung, ein vor-

Anteil des Gesamtnutzflusses über den Kern geführt her aufmagnetisierter Magnet geschwächt würde. Das

wird, kann dessen Querschnitt zugunsten des Wickel- Aufmagnetisieren läßt sich vorteilhaft durchführen,

volumens relativ klein gehalten werden. wenn man alle drei Pole des Magneten 4 direkt mit

Bei den bisherigen Betrachtungen wurde vernach- Weicheisenteilen 24 und 25 verbindet. Hierdurch

lässigt, daß die beiden Teilmagnete 4 a und 4 ft mit 45 wird gewährleistet, daß beim Ankoppeln des zum

unterschiedlichen Anteilen zum Dauerfluß 21 in den Aufmagnetisieren notwendigen Außenmagnetfeldes

beiden Arbeitsluftspalten beitragen. Zum besseren 26 im Magneten diejenige Flußrichtung erzwungen

Verständnis zeigt F i g. 3 das Magnetsystem mit nur wird, bei der im fertigen Magnetsystem eine optimale

einem Teilmagneten 4 α und Mittelstellung des An- Abgabe des Dauerflusses an die Arbeitsluftspalte

kersö. Beide Arbeitsluftspalte liegen parallel zum 50 erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 ankommt, den zur Verfugung stehenden Raum Patentansprüche: genau auszunutzen und keinerlei Verluste im Magnetkreis zuzulassen.

1. Gepoltes Miniaturrelais mit einer Erreger- Die deutsche Offenlegungsschrift 2014247 bespüle und einem parallel zur Spule angeordneten 5 schreibt weiterhin ein Relais, welches an Stelle der stabförmigen Dauermagneten, welcher an beiden zwei Dauermagneten mit Zwischenstück einen einzi-Enden gleichnamige Pole und in seiner Mitte gen dreipoligen Dauermagneten besitzt. Der magnetieinen gemeinsamen Gegenpol aufweist, sowie mit sehe Übergang vom Spulenkern auf die Polschuhe einem vor dem Gegenpol gelagerten Wippanker, dürfte aber hierbei keineswegs optimal sein, da die der an seinen beiden Enden jeweils mit einem der io Spulenflansche aus Isolierstoff bestehen und der Spu-Dauermagnetpole bzw. einem am Dauermagnet lenkern mit den Polschuhen jeweils nur eine relativ anliegenden Polschuh einen Arbeitsluftspalt bil- kleine Berührungsfläche aufweist Außerdem ist es det, dadurch gekennzeichnet, daß die bei dieser Konstruktion sehr schwierig, die beiden magnetische Vorzugsrichtung (23) des Dauer- Seitenflächen der Polschuhe, die mit dem Anker die magneten (4) jeweils der durch Polbleche (3, 5) 15 beiden Arbeitsluftspalte bilden, in eine Ebene zu erzwungenen tatsächlichen Flußrichtung ange- bringen, um genau definierte und symmetrische Luftpaßt ist spalte zu erreichen. Wenn auch für die Polschuhe ein

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn- unmagnetischer Träger verwendet wird, so muß doch zeichnet, daß die magnetische Vorzugsrichtung bei der Fertigung eine Justiervorrichtung vorhanden (23) des Dauermagneten (4) zwischen den Polen ao sein, um die Polschuhe bei der Befestigung auf dem entlang der Längsachse des Magneten (4) ver- Träger zunächst in einer Ebene auszurichten.

läuft, an den Polen (N, S, N) jedoch zum Anker In der deutschen Auslegeschrift 1 614 709 ist wei-

(6) hin gekrümmt ist. terhin ein Relaisaufbau angedeutet, bei welchem die

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- Polschuhe einen dreipoligen Dauermagneten winkelkennzeichnet, daß ein zwischen dem Mittelpol (S) 25 förmig umfassen. Allerdings handelt es sich hierbei des Dauermagneten (4) und dem Anker (6) vor- nicht um eine praktische Auführungsform, sondern gesehenes Flußblech (5) aus der Mittellage zu eher um eine grundsätzliche Andeutung über den einem Ende des Dauermagneten (4) hin verscho- Aufbau eines solchen Magnetsystems. So wird einerben angeordnet ist. seits ein ganz speziell geformter Dauermagnet darge-

30 stellt, andererseits ist über die fertigungstechnische Verbindung zwischen Spulenkern, Polschuhen und

Dauermagnet nichts ausgesagt. Eine Abstimmung aller Einzelteile ohne Toleranzen derart, daß sämtliche Berührungsflächen wie in der dargestellten Weise

Die Erfindung bezieht sich auf ein gepoltes Minia- 35 aufeinander liegen, dürfte jedoch nur mit einem unturrelais mit einer Erregerspule und einem parallel wirtschaftlichen Arbeitsaufwand möglich sein,
zur Spule angeordneten stabförmigen Dauermagne- Schließlich ist in der USA.-Patentschrift

ten, welcher an beiden Enden gleichnamige Pole und 3 079 478 ein gepoltes Relais beschrieben, bei dem in seiner Mitte einen gemeinsamen Gegenpol auf- die Polschuhe einerseits eng ·&η magnetisch leitenden weist, sowie mit einem vor dem Gegenpol gelagerten 40 Spulenflanschen anliegen und andererseits mit abge-Wippanker, der an seinen beiden Enden jeweils mit winkelten Enden einen stabförmigen, dreipoligen einem der Dauermagnetpole bzw. einem am Dauer- Dauermagneten umfassen. Da die Polbleche an der magnet anliegenden Polschuh einen Arbeitsluftspalt dem Anker zugewandten Seitenfläche des Dauermabildet. gneten flach aufliegen, können die Arbeitsluftspalte

Ein Aufbau mit einem zweiflügeligen Anker wird 45 sehr genau und zueinander symmetrisch hergestellt bereits für Kleinrelais in verschiedenen Formen be- werden. Durch diese Anordnung wird ein relativ gunutzt. In der deutschen Patentschrift 1019 383 wird ter magnetischer übergang auch zwischen toleranzunter anderem eine Ausführungsform beschrieben, behafteten Bauelementen ermöglicht, da die PoI-bei welcher zwei entgegengesetzt gepolte Dauerma- bleche an der Seitenfläche des Dauermagneten formgnete parallel zur Spule angeordnet sind und an ihren 50 schlüssig und flach aufliegen. Längenunterschiede gleichnamigen äußeren Polenden jeweils von den zwischen der Spule und dem Dauermagneten spielen Jochschenkeln winkelförmig umfaßt werden. Der keine Rolle, da an den Stirnseiten des Dauermagne-Anker ist hierbei auf einer Polplatte gelagert, ten von vornherein je ein Luftspalt vorgesehen ist. welche zwischen den beiden einander zugewandten, Ein gewisser Nachteil dieser Konstruktion besteht jeebenfalls gleichnamigen Polen der Dauermagnete an- 55 doch darin, daß der Hauptanteil des Dauerflusses geordnet ist. Allerdings werden dort keine näheren nicht an den Stirnseiten des Magneten austreten Angaben darüber gemacht, wie der magnetische kann, sondern zu den Polblechen seitlich herausge-Übergang zwischen dem Spulenkern und den Jochen, führt wird. Die Wirkung des Dauermagneten kann außerdem zwischen den Jochen und den einzelnen dabei im Verhältnis zu seiner Größe nicht voll ausge-Dauermagneten möglichst günstig gestaltet werden 60 nutzt werden, was bei extrem kleinem Relais durchkann. Fertigungstechnisch ist es ziemlich aufwendig, aus eine Rolle spielt.

die Dauermagneten mit ihrem Zwischenstück und den Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenübei

Spulenkern, die alle mit Toleranzen behaftet sind, in darin, die genannten Nachteile zu vermeiden und be ihrer Länge derart aufeinander abzustimmen, daß an einer Relaiskonstruktion der eingangs erwähnten Ar allen Berührungsstellen nur ein geringer magneti- 65 eine optimale Ausnutzung des Magnetkreises und de! scher Widerstand vorhanden ist. Dieses Problem ge- Dauermagneten zu erreichen. Dies wird erfindungs winnt aber um so mehr Bedeutung, je kleiner das Re- gemäß dadurch erreicht, daß die magnetische Vor lais gebaut werden soll, da es dann vor allem darauf zugsrichtung des Dauermagneten jeweils der durcl