DE2950243C2

DE2950243C2 - Elektromagnetisches Relais mit Flachanker

Info

Publication number: DE2950243C2
Application number: DE2950243A
Authority: DE
Inventors: Helmut 8206 Högling Schedele
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-12-13
Filing date: 1979-12-13
Publication date: 1985-11-07
Also published as: US4342019A; GB2065374B; DE2950243A1; GB2065374A; FR2471663A1; FR2471663B1; JPS5693235A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnet!- sches Relais mit einem Flachanker, welcher auf einem Jochschenkel mit einer Lagerkante abrollbar gelagert ist und mit einem in der Ebene des Jochschenkels liegenden Polblech einen Arbeitsluftspalt bildet, wobei der Anker über eine Lagerfeder mit dem Joch verbunden ist, welche an der dem Joch zugewandten Seite des Ankers angeordnet ist, in einem bestimmten Abstand von der Lagerkante mit dem Anker verbunden ist und eine Vorspannung auf den Anker erzeugt.

Ein Flächanker mit Lagerfeder ist beispielsweise in der DE-AS 15 64 690 beschrieben. Dort ist eine zweimal abgeknickte Lagerfeder einerseits am Joch, andererseits an der dem Joch abgewandten Seite des Ankers befestigt, so daß zwischen der Lagerkante des Ankers und dem Joch eine unerwünscht hohe Reibung auftritt. Diese Reibung läßt sich zwar dadurch vermindern, daß man die Lagerfeder unmittelbar auf dem Joch zwischen Jochoberfläche und Anker anordnet (DE-PS 20 23 983), doch behindert eine derartig angeordnete Lagerfeder bei bekannten Relais oft den unmittelbaren Kontakt zwischen Anker und Joch, so daß der Magnetkreis nicht optimal geschlossen ist Solange solche Magnetsysteme in Relais mit relativ großen Abmessungen verwendet werden, lassen sich derartige Beeinträchtigungen des Magnetireises durch entsprechende Bemessung des gesamten Magnetsystems ausgleichen. Besonders störend würde sich dieser Umstand jedoch bei einer Miniaturisierung eines solchen Relais auswirken.

Ein Relais mit einem Flachanker der eingangs genannten Art ist aus der DE-AS 10 15 537 bekannt, wobei ebenfalls die Lagerfeder an der dem Joch zugewandten Seite des Ankers angeordnet ist, wobei das den Anker umgreifende Befestigungsende der Lagerfeder in einer Ausnehmung des Jochschenkels liegt. An der Lagerstelle selbst jedoch liegt die Lagerfedei zwischen Anker und Jochschenkel, so daß auch dort der magnetische Übergang zwischen diesen Magnetkreisteilen nicht optimal ist

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais mit einem Flachanker der eingangs genannten Art so zu auszubilden, daß der Anker weitgehend reibungsfrei gelagert ist und gleichzeitig ein optimaler Flußübergang zwischen den einzelnen Teilen des Magnetkreises, also insbesondere zwischen dem Joch und dem Anker, gewährleistet wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lagerfeder im Bereich der Lagerkante des Ankers in einer Ausnehmung des Jochschenkels angeordnet ist und daß die Lagerkante des Ankers direkt auf dem Jochschenkel abrollt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird der Anker auf dem Joch so gelagert, daß seine Lagerkante während der Schaltbewegungen im wesentlichen auf ein und derselben Linie des Joches abrollt und somit keine nennenswerte Reibung erfahrt. Die Lagerfeder bestimmt dabei nicht nur die Lagerkraft des Ankers, sondern auch die Ankerruc.kstellk.lft und gleichzeitig eine Ruhekontaktkraft für die betätigten Kontaktfedern.

Zweckmäßigerweise liegt die Einspannstelle der Lagerfeder in der gleichen Ebene wie die Auflagefläche zwischen Anker und Joch, wobei diese Lagerfeder im Bereich der Lagerkante des Ankers in die Jochausnehmung hineingebogen ist. Dies kann beispielsweise durch zwei in der Richtung wechselnde Knicke erfolgen, wobei durch entsprechende Einstellung dieser Knicke die auf den Anker einwirkenden Kräfte festgelegt werden können.

Besonders reibungsann wird die Ankerlagerung dann, wenn ein bestimmtes Längenverhältnis der Abstände zwischen der Einspannstelle der Lagerfeder, der Lagerkante des Ankers und dem Befestigungspunkt der Lagerfeder am Anker eingehalten wird. Dieses Längenverhältnis soll dabei so eingestellt werden, daß die Tangente an der Lagerfeder in deren BefestigungL'ounkt am Anker in beiden Endlagen des Ankers jeweils durch die Lagerstelle des Ankers auf dem Jochschenkel geht. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist dieses Längenverhältnis so eingestellt, daß der Abstand von der Lagerstelle des Ankers zum Befestigungspunkt der Lagerfeder am Anker doppelt so groß ist wie der Abstand von der Lagerstelle des Ankers zur Einspannstelle der Lagerfeder.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 und 2 die Ankerlagerung eines erfindungsgemäßen Relais mit zwei unterschiedlichen Schaltstellungen des Ankers,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Berechnung der Längenverhältnisse an der Lagerfeder.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt aus einem Relaismagnetsystem mit einem Jochblech 1 sowie einem in der gleichen Ebene liegenden Polblech 2. Auf dem Jochblech 1 ist ein Fiachanker 3 gelagert, der mit dem Polblech 2 einen Arbeitsluftspalt bildet. Der Anker 3 rollt mit seiner Lagerkante 4 auf dem Jochblech 1 ab und wird durch eine Lagerfeder 5 sowohl gehalten als auch vorgespannt. Diese Lagerfeder 5 ist an der Einspannstelle 6 mit dem Jochblech 1 verbunden und trägt am Befestigungspunkt 7 den Anker 3. Beim vorliegenden Beispiel ist sie mit dem Anker vernietet Natürlich kommen auch die üblichen anderen Befestigungsmöglichkeiten, wie Schweißen oder Verschrauben, in Betracht.

Der Anker 3 betätigt über den Schieber 8 die Eigendruckkontakte 9 und 10, welche gegenüber einem festen Mittelkontakt 11 vorgespannt sind. Der Mittelkontakt ist in einem Isolierstoffträger 12 zusammen mit dem Polblech 2 befestigt, während die Kontakte 9 und 10 zusammen mit dem Jochblech 1 und der Lagerfeder 6 von einer Isolierstoffschichtung 13 bzw. einem IsolierstofTkörper getragen werden.

Die Fig. 1 zeigt die Magnetsystemanordnung im Ruhezustand. Dabei erzeugt die Lagerfeder 5 sowohl eine Lagerkraft P₂, eine bestimmte Ankerrückstellkraft />₃ und für die Eigendruckkontaktanordnung eine Betätigungskraft P₄, welche gegen die Kontaktfeder 11 wirkt.

Im Arbeitszustand gemäß Fig. 2 wirken entsprechend die Lagerkraft P₅, die Magnetkraft P₆ und die Betätigungskraft P₁.

Damit der Anker bei Betätigung sowohl auf dem Polblech ais auch auf dem Jochblech flach aufliegen kann, ist die Lagerfeuer 5 in einer Nut 14 des Jochblechs 1 angeordnet. Sie ist mit zwei Knicken in diese Nut hineingebogen. Diese Knicke sind so eingestellt, daß die gewünschten Kräfte im jeweiligen Schaltzustand erzeugt werden.

Zwischen der Einspannstelle 6 der Lagerfeder 5 und der Lagerkante 4 des Ankers einerseits sowie zwischen der Lagerkante 4 und dem Befestigungspunkt 7 des Ankers andererseits sind bestimmte Abstände /, und I₂ festgelegt. Das Verhältnis dieser Abstände /1 und I₂ wird so gewählt, daß die Lagerkante 4 sich bei Betätigung des Ankers praktisch nicht auf dem Jochblech 1 reibt.

Die Berechnung des Längenverhältnisses I₂:I^ soll nachfolgend anhand der Fig. 3 erläutert werden. Dort sind schematisch die Lagerfeder 5, der Anker 3 und der Jochschenkel 1 dargestellt. Die Lagerfeder 5 ist an der Stelle Ceingespannt und wird an der Stelle B (entspricht dem Befestigungspunkt 7) ausgelenkt. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß lediglich eine Kraft Pan der Auslenkstelle B auf die Feder einwirkt. A ist die Lagerstelle des Ankers auf dem Jochschenkel.

Wird nun eine Feder mit der Länge /um den Betrag /1 vorgespannt, so entsteht an der Auslenkstelle B ein Neigungswinkel der Tangente gegenüber der Einspannlinie der Feder, der dem Winkel a\ (Wechselwinkel) an der Lagerstelle A gleich ist. Wird die Feder weiter um den Betrag -df ausgelenkt, so entsteht an der Auslenkstelle B ein Neigungswinkel, der dem Winkel ü₂ an der Lagerst^Ile A entspricht.

Für die beiden Winkel a\ und a₂ bei verschiedener Auslenkung der Feder ergibt sich aus den Formeln für die elastische Biegelinie bzw. für die Durchbiegung eines einseitig eingespannten Trägers folgende BeZiehung·

tan a\

und analog

i/(/-x)dx
0 _ 3/,

J [f (/-x)djr]dχ

2·/

_ 3Ui+Af) 2·/

Daraus ergibt sich: tan Ur₂ - tan a

2-1 ' Aus Fig. 3 gilt die geometrische Beziehung:

tan	A . ,	h *ZAf*	tane₂ - -^¹	+ Af
^ffl h ' Durch Einsetzen A+Af A	2 ·.' 3	erhält man: *ZAf*	h
h Af _	-/	*2-1*
h 1
*I₂ 2*

Mit der Beziehung / = /, + I₂ ergibt sich

Wird dieses Längenverhältnis von 1:2 für die Lagerstelle des Ankers annähernd eingehalten, so erhält man ein sehr reibarmes Ankerlager, wenn an der Auslenkstelle eine Kraft P einwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Relais mit einem Flachanker, welcher auf einem Jochschenkel mit einer Lagerkante abrollbar gelagert ist und mit einem in der Ebene des Jochschenkels liegenden Polblech einen Arbeitsluftspalt bildet, wobei der Anker über eine Lagerfeder mit dem Joch verbunden ist, welche an der dem Joch zugewandten Seite des Ankers angeordnet ist, in einem bestimmten Abstand von der Lagerkante mit dem Anker verbunden ist und eine Vorspannung auf den Anker erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfeder (S) im Bereich der Lagerkante (4) des Ankers in einer Ausnehmung (14) des Jochschenkels (1) angeordnet ist und daß die Lagerkante (4) des Ankers (3) direkt auf dem Jochschenkel (1) abrollt.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Lagerfeder (S) parallel zur Oberfläche des Jochschenkels (1) eingespannt und in die Ausnehmung (14) des Jochschenkels hineingebogen ist

3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfeder (5) im Bereich der Ausnehmung (14) des Jochschenkels (1) einen zweifachen Knick besitzt.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (V₁) zwischen der Einspannstelle (Q der Lagerfeder (5) und der Lagers/j?l!e (A) des Ankers (3) auf dem Jochschenkel einerseits sowie der Abstand (I₂) zwischen der Ankeriagerstelle \A) unä der Auslenkstelle (B) am Befestigungspunkt (J) der Lagerfeder (3) am Anker (3) andererseits in eineui derartigen Verhältnis gewählt ist, daß die Tangente an der Lagerfeder (S) in deren Befestigungspunkt am Anker in jeder Schaltstellung des Ankers (3) durch die Lagerstelle (A) des Ankers (3) auf dem Jochschenkel (1) geht.

5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (I₂) von der Lagerstelle (A) des Ankers (3) zur Auslenkstelle (B) am Befestigungspunkt (7) doppelt so groß ist wie der Abstand (Z₁) von der Lagerstelle (A) des Ankers (3) zur Einspannstelle (Q der Lagerfeder (5).