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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein elektromagnetisches Relais, das in einem industriellen
Gerät,
einem Kraftfahrzeug und dergleichen eingesetzt wird.
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Im allgemeinen ist ein elektromagnetisches Relais
durch einen Kern, eine Spule bzw. einen Spulenträger, in den der Kern eingeführt ist,
eine Wicklung, die auf dem Spulenträger aufgewickelt ist, ein Joch,
das an einem Ende des Kerns befestigt ist, einen Anker, der über eine
Gelenkfeder mit dem Joch gekoppelt ist und mit dem anderen Ende
des Kerns gekoppelt ist, einen beweglichen Kontakt, einen feststehenden
Kontakt, einen Basisblock zum Anbringen der Kontakte an diesem und
dergleichen gebildet. Eine elektromagnetische Baugruppe, die den
Kern, den Spulenträger,
die Wicklung, das Joch, den Anker und dergleichen enthält, ist
an einer vorbestimmten Position mit dem Basisblock angeordnet. Ein
derartiges Relais ist in der EP-A-0 161 473 beschrieben. In diesem
Fall wird nach dem Zusammenbau dieser Elemente eine zwischen ihnen
vorhandene Beziehung ermittelt, um hierdurch eine Belastung des
Ankers zu erfassen, und somit einen ausreichenden Kontaktdruck zwischen
dem beweglichen Kontakt und dem feststehenden Kontakt bei einem
aktiven Betrieb herzustellen.
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In ähnlicher Weise offenbart die
EP-A-0 332 181, die den nächstkommenden
Stand der Technik bildet, ein elektromagnetisches Relais nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Nichtsdestotrotz schwanken die Abmessungen,
die Stärke
und weitere Eigenschaften der Elemente des Relais in der Praxis,
und es schwanken daher ein Kontaktabstand zwischen dem beweglichen
Kontakt und dem stationären
Kontakt, und die Eigenschaft der Ankerbelastung in Abhängigkeit
von dem elektromagnetischen Relais. Als Ergebnis werden der Kontaktabstand
und die Ankerkennlinie unter Berücksichtigung
der Schwankungen jedes der Elemente ausgestaltet.
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Bei dem vorstehend erläuterten
Stand der Technik vergrößert sich
die Größe des Elektromagneten,
das heißt
die Größe des Relais,
da eine Absorptionskraft (Koerzitivkraft) eines Elektromagneten derart
ausgelegt werden muß,
daß sie
eine maximale Ankerbelastungscharakteristik erfüllt. Als Ergebnis hiervon muß die Leistungsaufnahme
vergrößert werden,
um diese erhöhte
Größe des Relais
zu verkraften.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
daher darin, ein elektromagnetisches Relais zu schaffen, das eine
kleine Größe und eine
geringe Verlustleistung besitzt.
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Ein Relais gemäß der vorliegenden Erfindung
ist gekennzeichnet durch die Merkmale, die im kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 1 angegeben sind.
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Die vorliegende Erfindung erschließt sich
anhand der als Beispiel dienenden, nachstehenden Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
noch deutlicher. Hierbei gilt:
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1 zeigt
eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht, in der ein Ausführungsbeispiel des
elektromagnetischen Relais in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist,
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2 zeigt
eine Ansicht eines Längsquerschnitts
des zusammengebauten Relais gemäß 1,
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3 zeigt
eine Ansicht eines in Querrichtung verlaufenden Querschnitts des
zusammengebauten Relais gemäß 1,
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Wicklungsanschlusses gemäß 1,
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5A zeigt
eine perspektivische Ansicht, in der ein erster, zusammengebauter
Zustand des Relais gemäß 1 dargestellt ist,
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5B ist
eine Seitenansicht der 5A,
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6A zeigt
eine perspektivische Ansicht, in der ein zweiter, zusammengebauter
Zustand des Relais gemäß 1 veranschaulicht ist,
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6B ist
eine Seitenansicht der 6A,
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7 ist
eine Ansicht, in der ein dritter, zusammengebauter Zustand des Relais
gemäß 1 dargestellt ist,
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8 zeigt
eine Darstellung, in der ein vierter, zusammengebauter Zustand des
Relais gemäß 1 veranschaulicht ist,
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9 zeigt
eine Ansicht, in der ein fünfter, zusammengebauter
Zustand des Relais gemäß 1 dargestellt ist, und
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10 zeigt
eine graphische Darstellung, in der die Schritte des Zusammenbaus
und die Betriebskennlinie des Relais gemäß 1 veranschaulicht sind.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführunsgsbeispiele
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In den 1, 2 und 3, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigen, bezeichnet das Bezugszeichen X eine Elektromagnetanordnung,
während
Y eine Basisblockanordnung bezeichnet. Weiterhin bezeichnet ein
Bezugszeichen 1 eine Spule bzw. einen Spulenträger, auf
der bzw. dem eine Wicklung 2 gewickelt ist.
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Die Spule 1 weist zwei Kragen 1a und 1c und blockförmige Abschnitte 1c und 1d auf,
die von dem Kragen 1b vorstehen, und es sind Wicklungsanschlüsse 3a und 3b unter
Druck in die blockförmigen Abschnitte 1c und 1d eingeführt. Enden 2a und 2b der
Wicklung 2 sind auf den Oberseiten der Wicklungsanschlüsse 3a und 3b verdreht.
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Das Bezugszeichen 4 bezeichnet
einen Kern, der die Mitte der Spule 1 durchdringt. Hierbei
ist anzumerken, daß nach
der Einführung
eines Endes 4a des Kerns 4 in ein Loch 5a eines
Lochs 5 dieses Ende 4a verstemmt und an dem Joch 4 befestigt wird.
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Das Bezugszeichen 6 bezeichnet
eine Gelenkfeder, die ein Loch 6a aufweist, in das ein
Vorsprung 7a eines Ankers 7 eingeführt ist.
Die Ankeranordnung ist dadurch vervollständigt, daß der Vorsprung 7a verstemmt
wird, und die Elektromagnetanorndung X wird dadurch vervollständigt, daß Vorsprünge 5b des
Jochs 5 in Löcher 6b der
Gelenkfeder 6 eingeführt
werden.
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Nachfolgend wird die Basisblockanordnung
Y erläutert.
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Ein Basisblock 8 enthält eine
im wesentlichen zylindrische, isolierende Barriere 8a,
die eine Öffnung
aufweist, durch die die Elektromagnetanordnung X eingeführt ist.
Weiterhin sind eine bewegliche Kontaktfeder 9, die einen
Kontakt 9a trägt,
und stationäre
Kontaktfedern 10 und 11, die Kontakte 10a und 11a haben,
in den Basisblock 8 durch Vergießen eingefügt. Die stationäre Kontaktfeder 11 weist
einen Anpassungsabschnitt 11b auf, der in einer vorbestimmten
Position durch einen Anschlag 8c, der von dem Basisblock 8 vorsteht, gehalten
wird. Hierdurch ist die Basisblockanordnung Y vervollständigt.
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Das Bezugszeichen 12 bezeichnet
eine Karte des Typs mit zwei parallelen Armen, die zur Übertragung
einer Bewegung des Ankers 7 auf die bewegliche Kontaktfeder 9 dient.
Das heißt,
die Karte 12 weist Hakenabschnitte 12a und 12b,
die durch gekerbte Abschnitte 7b und 7c des Ankers 7 gehalten werden,
vorstehende Abschnitte 12c und 12d, die sich in
Berührung
mit der beweglichen Kontaktfeder 9 befinden, und zwei Armabschnitte 12e und 12f auf, die
die Abschnitte 12a und 12b und die Abschnitte 12c und 12d verkoppeln.
Die Karte 12 ist zum Beispiel aus Kunststoff hergestellt.
Wenn der Anker 7 durch den Kern 4 angezogen wird,
wird die Karte 12 gemäß 2 nach rechts bewegt, und
es wird die bewegliche Kontaktfeder 9 betätigt, so
daß der
bewegliche Kontakt 9a von dem stationären Kontakt 10a getrennt
wird und in Berührung
mit dem stationären
Kontakt 11a gelangt.
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Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen 13 einen
Kasten zur Aufnahme des Körpers
des Relais.
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Wie in 3 im
einzelnen dargestellt ist, sind geneigte Abschnitte 8d und 8e an
dem Basisblock 8 entlang des äußeren Umfangs der Wicklung 2 vorgesehen,
um Räume
zwischen dem Basisblock 8 und der Abdeckung 13 zu
schaffen, in denen die Arme 12e und 12f der Karte 12 angeordnet
sind, wodurch die Größe des Relais
gemäß 1 verringert werden kann.
Weiterhin sind Vorsprünge 8f und 8f' und
Vorsprünge 8g und 8g'
jeweils an den geneigten Abschnitten 8d und 8e des
Basisblocks 8 vorgesehen, um hierdurch die Positionen der
Arme 12e und 12f zu definieren. In diesem Fall
ist es nicht notwendig, daß die
Arme 12e und 12f der Karte 12 durch die
bewegliche Kontaktfeder 9 gehalten werden, wie es in 2 gezeigt ist.
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Nachfolgend wird eine Montage des
Relais gemäß 1 erläutert.
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Zunächst wird, wie in 4 gezeigt ist, der Wicklungsanschluß 3a (3b)
vorbereitet. Zwei Abschnitte 31, 32 des Wicklungsanschlusses 3a (3b), die
im folgenden als Quetschungen
31 und 32 bezeichnet
werden, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind, sind zur Vergrößerung der
Festigkeit der Einführung
des Wicklungsanschlusses 3a (3b) in den Spulenkörper 1 vorgesehen.
In diesem Fall wird die Quetschung 31 zum vorläufigen Festhalten
des Wicklungsanschlusses 3a (3b) an der Spule 1 eingesetzt,
und es wird die Quetschung 32 zum permanenten Fixieren
des Wicklungsanschlusses 3a (3b) an der Spule 1 verwendet.
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Es ist anzumerken, daß die Quetschungen 31 und 32 entlang
des gesamten äußeren Umfangs des
Wicklungsanschlusses 3a (3b) vorgesehen sein können und
daß der
Radius der Quetschung 32 in diesem Fall größer ausgelegt
ist als die Quetschung bzw. der Quetschabschnitt 31.
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Nachfolgend werden die Wicklungsanschlüsse 3a und 3b unter
Druck in die Spule 1 eingeführt, wie dies in den 5A und 5B gezeigt ist, die eine vorläufige Fixierung
der Wicklungsanschlüsse 3a und 3b an
der Spule 1 veranschaulichen, und es wird die Einführungsstärke in diesem
Fall durch den Quetschabschnitt 31 aufrecht erhalten. In
diesem Zustand wird die Wicklung 2 auf die Spule 1 gewickelt und
es werden Enden 2a und 2b, die Verlängerungen der
Wicklung 2 darstellen, unter Verwendung der Düse (nicht
gezeigt) auf den Oberseiten 33 der Wicklungsanschlüsse 3a und 3b verdreht.
In diesem Fall ist es aufgrund des Raums, der die Oberseiten 33 der Wicklungsanschlüsse 3a und 3b umgibt,
einfach, den Vorgang der Wicklung und Verdrillung durchzuführen.
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Nachfolgend werden, wie es in den 6A und 6B gezeigt ist, die eine permanente Fixierung
der Wicklungsanschlüsse 3a und 3b an
der Spule 1 zeigen, die Wicklungsanschlüsse 3a und 3b unter
Druck weiter in die Spule 1 eingeführt und es wird als Ergebnis
hiervon die Einführungsfestigkeit
bzw. Einführungsstärke durch
die Quetschung bzw. den Quetschabschnitt 32 aufrecht erhalten.
Es ist somit einfach, den Wicklungsblock gemäß der Darstellung in den 6A und 6B in dem Kasten 13 unterzubringen,
da die Höhe
des Wicklungsblocks klein ist.
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Wie in den 5A und 5B und
in den 6A und 6B gezeigt ist, ist ein Abstand
l1 zwi schen einer Wicklungsrille 1e der
Spule 1 und dem Startpunkt der Verdrillung des Endes 2a (2b)
der Wicklung 2 an einer vorläufigen Position (5A und 5B) ungefähr gleich groß wie ein
Abstand l2 zwischen der Wicklungsrille 1e der
Spule 1 und dem Startpunkt der Verdrillung des Endes 2a (2b)
der Wicklung 2 an einer permanenten Position (6A und 6B), und es ist demzufolge die Flexibilität der Enden 2a und 2b der Wicklung 2 gering.
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Wenn der verdrillte Abschnitt der
Enden 2a und 2b der Wicklung 2 gelötet wird,
wird der Lötvorgang
dennoch nicht auf einer oder mehreren Wicklungen derselben durchgeführt, um
hierdurch die vorstehend erwähnte
Flexibilität
bei einem geeigneten Maß zu
halten.
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Nachfolgend werden, wie in 7 gezeigt ist, die bewegliche
Kontaktfeder 9 und die stationären Kontaktfedern 10 und 11 unter
Druck oder durch Vergießen
in den Basisblock 8 eingeführt, um hierdurch die Basisblockanordnung
Y zu erhalten. Weiterhin wird der Kern 4 in die Spule 1,
auf der sich die Wicklung 2 befindet, eingeführt und
bei dem Joch 5 verstemmt, um hierdurch einen Wicklungsblock
X' zu vervollständigen.
In diesem Fall ist ein definierter Abstand A (siehe auch 2) zwischen der Oberseite des
Kerns 4 und dem Ende der Spule 1 definiert und es
kann daher die Spule 1 relativ zu dem Kern 4 und dem
Joch 5 um den Spalt A bewegt werden.
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Danach wird der Vorsprung 7a des
Ankers 7 in das Loch 6a der Scharnierfeder 6 eingeführt und es
wird anschließend
der Vorsprung 7a verstemmt, um hierdurch eine Ankeranordnung
X" zu vervollständigen.
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Weiterhin werden die Vorsprünge 5b des Jochs 5 in
die Gelenkfeder 6 eingepaßt, um hierdurch die Elektromagnetanordnung
X zu vervollständigen.
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Um die Karte 12 an der Elektromagnetanordnung
X zu montieren, werden die Passabschnitte 12a und 12b in
die gekerbten Abschnitte 7b und 7c des Ankers 7 eingepaßt. 8 zeigt die Karte 12 in
montiertem Zustand.
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Nachfolgend wird, wie in 9 gezeigt ist, die Elektromagnetanordnung
X unter Druck in die Öffnung 8a des
Basisblocks 8 der Basisblockanordnung Y eingeführt. Es
ist anzumerken, daß die
Karte 12 in 9 nicht
gezeigt ist. Wie in 9 dargestellt ist,
wird ein Zustand, bei dem der Anker 7 an dem Kern 4 anhaftet
oder angeklebt ist, durch die Vorrichtung (nicht gezeigt) aufrecht
erhalten, und es wird der Elektromagnet X allmählich unter Druck in den Basisblock 8 eingeführt. Dies
bedeutet, daß die
Elektromagnetanordnung X gleitend in die Basisblockanordnung Y eingeführt wird,
während
der Kragen 1a der Spule 1 und die vier Vorsprünge 5c des
Jochs 5 in Berührung
mit dem Vorsprung (Führung) 8a und
den Vorsprüngen
(Führungen) 8h des
Basisblocks stehen. Als Ergebnis befinden sich die Vorsprünge 12c und 12d der
Karte 12 mit der beweglichen Kontaktfeder 9 in
Berührung,
wenn die Verlagerung D des Ankers 7 (die auch der Verlagerung
des Elektromagneten X gegenüber
dem Basisblock 8 entspricht) zu einem Wert D0 wird,
wie es in 10 gezeigt
ist. Wenn die Elektromagnetanordnung X weiter unter Druck in den
Basisblock 8 eingeführt
wird, wird die bewegliche Kontaktfeder 9 durch die Vorsprünge 12c und 12d entlang
der Richtung der Einführung
der Elektromagnetanordnung X bewegt. Als Ergebnis wird die Verlagerung
D des Ankers 7 auf D1 vergrößert und
es wird daher die Belastung L der beweglichen Kontaktfeder 9 auf
L1 vergrößert. In
diesem Zustand wird die Verlagerung D des Ankers 7 allmählich vergrößert, wenn die
Elektromagnetanordnung X weiter in den Basisblock 8 eingeführt wird,
und es wird demzufolge auch die Belastung L der beweglichen Kontaktfeder 9 allmählich vergrößert. Wenn
die bewegliche Kontaktfeder 9 dann in Berührung mit
der stationären
Kontaktfeder 11 gelangt, sind die Verlagerung D des Ankers 7 und
die Belastung L der beweglichen Kontaktfeder 9 jeweils
D2 bzw.L2, wie dies
in 10 gezeigt ist. Zu diesem
Zeitpunkt wird der Vorgang der Einführung der Elektromagnetanordnung
X zeitweilig angehalten und es wird die Elektromagnetanordnung X
anschließend
in den Basisblock 8 mit einer definierten Verlagerung ΔD unter Bezugnahme
auf die Verlagerung D2 eingeführt, und
es ist als Ergebnis die Verlagerung D4 des
Ankers 7 festgelegt. Auch wenn die Elektromagnetanordnung
X an dem Basisblock 8 anhaftet, werden die Vorsprünge 5c des
Jochs 5 in diesem Fall an den Seitenlöchern 8b des Basisblocks 8 verstemmt
oder werden mit Hilfe eines Klebmittels an diesen angeklebt, um
hierdurch die Kontaktkraft zwischen der Elektromagnetanordnung X und
dem Basisblock 8 zu vergrößern.
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Der Kasten 13 wird dann
an der oberen Seite des zusammengebauten Relais gemäß 9 montiert und es ist der
Vorgang des Zusammenbaus abgeschlossen.
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Die Betriebsweise des zusammengebauten Relais
wird ebenfalls unter Bezugnahme auf 10 erläutert.
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Ein Zustand (D, L) = (Do, 0) entspricht
einem Zustand, bei dem der Anker 7 nicht betätigt ist,
das heißt
bei dem der Kern 4 nicht erregt ist. In diesem Zustand
befindet sich der bewegliche Kontakt 9a in Berührung mit
dem stationären
Kontakt 10a. Auf der anderen Seite entspricht ein Zustand
(D, L) = (D4, L4) einem
Zustand, bei dem der Anker 7 betätigt ist, das heißt bei dem
der Kern 4 erregt ist. In diesem Zustand befindet sich
der bewegliche Kontakt 9a in Berührung mit dem stationären Kontakt 11a.
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Wenn ein Strom in die Wicklung 2 eingespeist
ist, wird (D, L) von (D0, 0) zu (D4, L4) bewegt. Im
einzelnen wird die bewegliche Kontaktfeder 9a von dem stationären Kontakt 10a getrennt,
wenn der Anker 7 an den Kern 4 angezogen wird,
um hierdurch die Verlagerung D des Ankers 7 von D0 auf D1 zu ändern. Wenn
die Verlagerung D des Ankers 7 anschließend zu D2 wird,
befindet sich der bewegliche Kontakt 9a in Berührung mit
dem stationären
Kontakt 11a. Als Ergebnis wirkt die bewegliche Kontakt 9 dem Federdruck
der stationären
Kontaktfeder 11 entgegen und es wird demzufolge die Verlagerung
D des Ankers 7 von D2 auf D3 geändert,
um hierdurch die Belastung L des Ankers 7 rasch von L2 auf L3 zu vergrößern. In
diesem Zustand (D, L) = (D3, L3)
ist die stationäre
Kontaktfeder 11 von dem Anschlag 8c des Basisblocks 8 getrennt,
und es wird der bewegliche Kontakt 9a weiter gegen den
stationären
Kontakt 11a gedrückt,
um hierdurch einen abschließenden
Zustand (D, L) = (D4, L4)
zu erhalten. In diesem abschließenden
Zustand findet sich der Anker 7 in vollständigem Kontakt
mit dem Kern 4, und die Verlagerung D des Ankers 7, das
heißt
die Verlagerung des beweglichen Kontakts 9a wird angehalten.
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In 10 ist
die Verlagerung ΔD
als eine Kontaktfolge bezeichnet, die einen Übergang von einem Punkt, bei
dem der bewegliche Kontakt 9a in Berührung mit dem stationären Kontakt 11a gelangt,
zu einem Punkt bezeichnet, bei dem der Anker 7 in engen
Kontakt mit dem Kern 4 gelangt. Die Größe ΔD dieser Kontaktfolge gewährleistet
einen Kontakt zwischen den Kontakten 9a und 11a selbst
dann, wenn diese Kontakte abgerieben sein sollten. Es ist anzumerken,
daß die
Belastung L des Ankers 7 am größten ist, wenn die Verlagerung
D des Ankers 7 zwischen D2 und
D4 liegt.
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Wie vorstehend erläutert, kann
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung die Größe ΔD der Kontaktfolge dadurch sicher
gestellt werden, daß die
Schwankung jedes Elements während
eines Montagevorgangs absorbiert wird, um hierdurch die Belastung
des Ankers zu minimieren, weil eine relative Position der Elektromagnetanordnung
relativ zu der Basisblockanordnung eingestellt werden kann. Daher
kann die Absorptionskraft des Kerns kleiner ausgelegt werden, um
hierdurch die Größe des Elektromagneten
zu verringern, das heißt
die Größe des elektromagnetischen
Relais zu verkleinern. Weiterhin verringert die Verkleinerung der
Größe des Elektromagneten
die Energie, die in dem elektromagnetischen Relais verzehrt wird.