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Polarisiertes Relais
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Die Erfindung bezieht sich auf ein polarisiertes Relais mit einem
eine Wicklung tragenden Spulenkörper und mit einer den Spulenkern bildenden Polblechanordnung
mit zwischenliegendem Dauermagneten, wobei an beiden Spulenenden jeweils zei Polbleche
in Richtung zu einem oberhalb der Spule angeordneten Anker abgewinkelt sind und
mit diesem jeweils Arbeitsluftspalte bilden und wobei über den Anker jeweils in
Kontaktträgern verankerte Kontaktelemente betätigbar sind.
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Ein derartiges Relais ist in einer älteren Patentanmeldung (P 31 40
226.7) bereits beschrieben. Dort ist der Anker in der Spulenmitte um eine senkrecht
zur Spulenachse stehende Achse drehbar gelagert. Ein derartiges Magnetsystem mit
Drehanker ist zwar in vieler Hinsicht vorteilhaft und wirksam. Es stellt jedoch
verhältnismäßig große Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit, da es schwierig
ist, den mittig gelagerten Anker mit seinen beiden Enden jeweils in beiden Endlagen
mit den diagonal gegenüberliegenden Polflächen der Joche exakt zur Anlage zu bringen.
Das gelingt wegen der Überbestimmung des Systems nur bei sehr toleranzarmer Fertigung.
Außerdem verursacht das Drehlager eine nicht unerhebliche Lagerreibung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs genannten Art
zu schaffen, das kompakt und einfach im Aufbau wie in der Montage ist und bei dem
ein Anliegen der beiden Ankerenden an den Kernpolflächen auf einfache Weise erreichbar
bzw. einstellbar ist. Insbesondere sollen
dabei auch einerseits
die Lagerreibung des Ankers vermieden und andererseits Toleranzen zwischen den Kontaktelementen
und dem Anker weitgehend eliminiert werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Anker ein
U-förmiges Ankerblech mit einem langgestreckten, flach über der Spule angeordneten
Mittelteil und mit an beiden Enden jeweils in Richtung zur Spulenachse abgewinkelten
Ankerschenkeln aufweist, über Ankerfedern parallel zur Spulenachse bewegbar gelagert
und mit einem Betätigungsorgan für die Kontaktelemente verbunden ist und daß die
Polbleche jeweils stirnseitig vor dem Spulenende einen mit seiner Polfläche jeweils
zur Spulenachse senkrecht liegenden Polschenkel bilden, wobei an jedem Spulenende
zwei in Axialrichtung der Spule versetzte Polschenkel einen Ankerschenkel unter
Bildung von Arbeitsluftspalten zwischen sich einschließen.
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Beim erfindungsgemäßen Relais liegt also der Anker über der Spule
und ist so gelagert, daß er beim Schalten eine Längsbewegung parallel zur Spulenachse
ausführt. Dabei bewegen sich die abgewinkelten Ankerschenkel jeweils zwischen zwei
senkrecht zur Spulenachse stehenden Polschenkeln an jedem Ende der Spule. Durch
diese Anordnung von Ankerschenkeln und Polschenkeln ist eine gute Einjustierung
der zusammenwirkenden Teile leicht möglich, so daß in jeder Ankerstellung jeweils
in beiden Arbeitsluftspalten ein gutes Aufeinanderliegen von Anker und Polblech
gewährleistet ist.
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Der Anker besitzt in einer zweckmäßigen Ausführungsform eine Ankerplatte
aus Isolierstoff, welche eine Längsnut zur Aufnahme des Ankerblech-Mittelteils sowie
Durchbrüche für die beiden Ankerschenkel besitzt und mittels seitlich angeformter
Nocken gleichzeitig als Betätigungsorgan dient. Die Ankerplatte ist also ein Lagerorgan
für
den Anker und gleichzeitig ein Betätigungsorgan für die Kontaktfedern,
wobei das Ankerblech in einfacher Weise durch Steckbefestigung mit der Ankerplatte
verbunden wird.
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Die Polbleche bilden jeweils zweckmäßigerweise im Spuleninneren Kernschenkel,
welche einen vierpoligen, senkrecht zur Spulenachse polarisierten Dauermagneten
zwischen sich einschließen. In Axialrichtung sind die jeweils miteinander fluchtenden
Kernschenkel so gegeneinander versetzt, daß ein Luftspalt zwischen ihnen verbleibt
und so ein Kurzschluß des Dauermagneten verhindert wird. Die vier Kernschenkel können
mit dem stabförmigen Dauermagnet zunächst zu einer stabilen Einheit, beispielsweise
durch Schweißen, verbunden und dann gemeinsam in einen Schlitz des Spulenkörpers
eingesteckt werden. Dieser Schlitz wird dann durch die Spulenwicklung verschlossen,
wobei zweckmäßigerweise vor dem Aufbringen der Wicklung eine isolierende Abdeckung
in Form einer Folie oder dergleichen eingebracht wird.
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Die Ankerfedern sind zweckmäßigerweise als Blattfedern ausgebildet,
welche jeweils im Bereich der Spulenflansche im Spulenkörper verankert sind, sich
senkrecht zur Grundebene erstrecken und mit ihren freien Enden in Ausnehmungen der
Ankerplatte eingreifen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind dabei
die Ankerfedern jeweils als freigeschnittene Schenkel einstückig mit im Spulenkörper
verankerten Spulenanschlußfahnen ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist beiderseits
der Spulenwicklung jeweils ein Kontaktträger vorgesehen, welcher zwischen den beiden
Spulenflanschen mittels einer Bodenplatte befestigt ist und sich senkrecht zur Bodenplatte
erstrekkende Kontaktelemente trägt. Dabei können die Kontaktträger mittels angeformter
Haltestege in Nuten des Spulenkörpers einsteckbar befestigt sein, wobei die Einsteck-
richtung
zur Bewegungsrichtung des Ankers senkrecht steht. Auf diese Weise wirkt sich die
Einstecktiefe nicht in Toleranzen gegenüber dem längs der Spulenachse bewegten Anker
aus. Zweckmäßigerweise sind die Kontaktträger jeweils mit Trennwänden gegenüber
der Spulenwicklung versehen. Falls notwendig, könnte auch der zwischen den Trennwänden
und den Bodenplatten der Kontaktträger sowie den Spulenflanschen gebildete Raum
mit Vergußmasse ausgefüllt werden, um die Spulenwicklung gegenüber den Kontaktelementen
und gegenüber dem Anker zusätzlich zu isolieren, Ausdünstungen der Spule gegenüber
den Kontakten zu vermeiden und die Wärmeableitung der Spule zu verbessern. Die am
Spulenkörper steckbar.befestigten Kontaktträger können wahlweise mit unterschiedlichen
Kontakteinheiten bestückt werden. So können beispielsweise beiderseits der Spule
jeweils ein Umschaltkontakt oder zwei Einzelkontakte oder gegebenenfalls auch zwei
Umschaltekontakte vorgesehen werden. Entsprechend der Kontaktbestückung muß natürlich
die Ankerplatte mit angepaßten Betätigungsnocken versehen sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 die wesentlichen Teile eines erfindungsgemäßen
Relais in Explosionsdarstellung, Fig. 2 bis 4 verschiedene Schnittdarstellungen
eines zusammengebauten Relais nach Fig. 1, Fig. 5 und 6 zwei abgewandelte Kontaktträger
für ein Relais nach Fig. 1.
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Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Relais besitzt einen Spulenkörper
1 mit einer nur schematisch dargestellten Wicklung 2, die zwischen den beiden Spulenflanschen
3 und 4 aufgebracht wird. An den Spulenflanschen sind jeweils Sockelteile 5 und
6 angeformt, die das Relais zum Teil zur Grundebene hin abschließen. Der Spulenkörper
weist
einen vom Flansch 3 bis zum Flansch 4 durchgehenden Schlitz
7 auf, in welchem eine Dauermagnet-Polblechanordnung 8 einsteckbar ist. Diese besteht
aus vier Polblechen 9, 10, 11 und 12, deren Kernschenkel 9a, 10a, 1.1a und 12a einen
stabförmigen Dauermagneten 13 zwischen sich einschließen und mit diesem über Schweißpunkte
14 verbunden sind. Der Dauermagnet ist in Querrichtung, also senkrecht zur Spulenachse,
polarisiert, und zwar an beiden Enden jeweils in unterschiedlicher Richtung, so
daß vier Pole entstehen, an denen jeweils einer der Kernschenkel 9a, 10a, 11a und
12a anliegt. Die an einer Seite des Dauermagneten 13 jeweils miteinander fluchtenden
Kernschenkel 9a und 10a bzw. 11a und 12a sind in Axialrichtung versetzt, so daß
zwischen ihnen ein Luftspalt 15 gebildet wird, der einen Kurzschluß des Dauermagneten
verhindert. Außerhalb der Spule besitzt jedes der Polbleche einen Polschenkel 9b,
10b, lib bzw. 12b, deren Polflächen jeweils in einer zur Spulenachse senkrechten
Ebene liegen.
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Der Anker besteht aus einem ferromagnetischen Ankerblech 16 sowie
einer Ankerplatte 17 aus Isolierstoff. Das Ankerblech 16 ist U-förmig ausgebildet.
Es liegt mit seinem Mittelteil 16a in einer Längsnut 18 der Ankerplatte 17, während
die senkrecht zur Spulenachse abgewinkelten Ankerschenkel 19 und 20 durch Durchbrüche
21 und 22 der Ankerplatte 17 gesteckt sind. Jeder der Ankerschenkel 19 und 20 liegt
zwischen zwei nebeneinander liegenden, jedoch in Axialrichtung versetzten Polschenkeln,
also der Ankerschenkel 19 zwischen den Polschenkeln 9b und 11b und der Ankerschenkel
20 zwischen den Polschenkeln lOb und 12b. Die Ankerschenkel sind durch einen mittleren
Einschnitt 23 bzw. 24 jeweils in zwei Abschnitte 19a und 19b bzw. 20a und 20b unterteilt,
so daß jeweils ein Ankerabschnitt mit einem Polschenkel zusammenwirkt. Die Polschenkel
sind jeweils um mehr als die Ankerdicke in Axialrichtung versetzt, so daß eine Transversalbewegung
des
Ankers in Axialrichtung beim Schalten möglich ist. Somit liegt
in der einen Endlage des Ankers der Ankerabschnitt 19a am Polschenkel 11b und der
Ankerabschnitt 20a am Polschenkel 12b an, während in der anderen Ankerlage der Ankerabschnitt
19b am Polschenkel 9b und der Ankerabschnitt 20b am Polschenkel 10b anliegt.
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Der Anker ist mit seiner Ankerplatte 17 auf Ankerfedern 25 gelagert,
welche jeweils beiderseits des Ankers im Bereich der Spulenflansche 3 und 4 im Spulenkörper
befestigt sind und mit ihren freien Enden 25a in Ausnehmungen 26 der Ankerplatte
17 eingreifen. Mittels abgebogener Befestigungslappen 25b sind sie dabei zusätzlich
in den Ausnehmungen 26 verrastet und verspannt (siehe Fig. 2 und 3). Die Ankerfedern
25 sind jeweils als freigeschnittene Schenkel von Spulenanschlußfahnen 27 ausgebildet,
welche einen weiteren Schenkel 27a zum Anwickeln der Spulenenden aufweisen. Mit
den Ankerfedern 25 wird somit eine reibfreie, schwebende Ankerlagerung ermöglicht.
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Beiderseits der Spulenwicklung 2 ist im Spulenkörper 1 jeweils ein
Kontaktträger 28 von der Seite her eingesteckt. Der Kontaktträger 28 wird dabei
mit seitlich angeformten Führungsstegen 29 in Führungsnuten 30 der Sokkelteile 5
und 6 eingeschoben. Der in Fig. 1 dargestellte Kontaktträger besitzt einen Umschaltkontakt
mit einem Mittelkontaktelement 31 und zwei beweglichen Kontaktfedern 32 und 33,
zwischen denen ein Betätigungsnocken 34 der Ankerplatte 17 eingreift. Die Kontaktelemente
31, 32 und 33 sind zur Spule hin durch eine Trennwand 35 isoliert, die von einem
Spulenflansch 3 bis zum anderen Spulenflansch 4 reicht. Die von beiden Seiten eingesteckten
Kontaktträger 28 bilden mit ihrem Bodenteil 28a und den Trennwänden 35 gemeinsam
mit den Spulenflanschen 3 und 4 einen weitgehend geschlossenen Raum um die Spule,
der gegebenenfalls auch mit Vergußmasse ausgefüllt werden kann.
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Über den durch den Spulenkörper 1 und die beiden Kontaktträger 28
gebildeten Grundkörper des Relais wird nach der Montage des Ankers eine Kappe 36
aus Isolierstoff gestülpt, welche seitlich an den Sockelteilen 5 und 6 sowie an
den Bodenteilen 28a der Kontaktträger anliegt und ein geschlossenes Gehäuse bildet,
dessen Fugen auf der Bodenseite gegebenenfalls durch Gießharz abgedichtet werden
können.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsformen
des Federträgers 28. So ist in Fig. 5 ein Federträger 37 dargestellt, der in Abwandlung
zum Federträger 28 einen Öffner- und einen Schließerkontakt mit zwei feststehenden
Kontaktelementen 38 und zwei beweglichen Kontaktfedern 39 enthält. Fig. 6 zeigt
einen Kontaktträger 40, der in weiterer Abwandlung zwei Umschaltekontakte mit zwei
Mittelkontakten 41 und zwei Paare von Gegenkontaktfedern 42 und 43 aufweist. Ansonsten
sind diese Kontaktträger 37 bzw. 40 in gleicher Weise aufgebaut und montiert wie
der Kontaktträger 28 von Fig. 1.
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Entsprechend der Anzahl und Anordnung der Kontaktelemente müssen
natürlich die Betätigungsnocken 34 der Ankerplatte gegebenenfalls ebenfalls abgewandelt
werden.
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10 Patentansprüche 6 Figuren
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