DE7047116U - Magnetsystem fur hochempfindlich ein stellbare elektrische Haftrelais - Google Patents
Magnetsystem fur hochempfindlich ein stellbare elektrische HaftrelaisInfo
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Description
Anmelder: Feiten & Guilleaume Schaltanlagen GmbH
415 Krefeld Am Neuerhof
Fl 31916 5 Köln- Mülheim, den l8. Dezember 1970
Dr.H/Wz .
Magnetsystem für hochempfindlich einstellbare elektrische Haftrelais
Die Erfindung betrifft ein Magnetsystem für hochempfindlich einstellbare
elektrische Haftrelais mit einem Dauermagneten, bei dem
die wirksame magnetomotorische Kraft durch Schwenken seiner Nord-SUd-Aohse einstellbar ist und einem Weichelsensystem, das
aus einem magnetischen Hebenschluß zu den Dauermagneten, zwei Polschuhen, von denen einer die Erregerwicklung trägt, und dem
Kippanker besteht.
Derartige hochempfindlich einstellbare elektrische Haftrelais werden in elektrischen Schaltungen benc'tigt, in denen es darauf
ankommt, Schaltvorgänge mit sehr kleinen elektrischen Strömen sicher zu steuern. Sie werden zweckmäßig so aufgebaut, daß ein
Anker durch die von einem Magnetfluß erzeugte Kraft lic angezogenen
Zustand gehalten wird. Ein auf einem Polschuh angeordneter,
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aus diesem und einer Leiterspule bestehender Elektromagnet erzeugt
einen Gegenfluß, durch den die Haftkraft auf den Anker auf- i .srehoben wird, so daß dieser abfällt und den Schaltvorgang auslöst. :
Die Fertigungstoleranzen der Einzelteile eines solchen Relais ) lassen nur eine sehr grobe Einstellung der Haftkraft zu. Daher ]
sollen diese Relais so aufgebaut sein, daß der im Spalt zwischen
Anker und Polschuh wirksame Magnetfluß so einstellbar ist, daß durch die Fertigungstoleranzen sich ergebende Stückschwankungtm
der Haftkraft ausgeglichen werden können. Dieser Ausgleich soll so genau wie möglich erfolgen können.
Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse einen Im Umriß
kreisförmigen Dauermagneten, dessen Nord-Süd-Achse in Richtung eines Kreisdurchmessers liegt, gegenüber einem System von zwei
Pclschuhen so anzuordnen, daß der in diesen Polschuhen und dem ,
Anker erzeugte Fluß durch Schwenken der Nord-Süd-Achse des Magneten
eingestellt werden kann (DT-PS 1 194 056). Diese Einstell- \
mögllchkeit ist aber sehr grob, weil sie den vollen, vom Dauermagneten
erzeugten Fluß betrifft.
Es 1st daher auch schon bekannt, die wirksame magnetomotorische Kraft des Dauermagneten durch einen Weicheisennebensohluß so zu
schwächen, daß nur der relativ kleine Restfluß eingestellt zu werden braucht (DT-PS 1 6^9 196). Bei gleicher prozentualer
Einstellmöglichkeit betrifft eine solche Einstellung dann nur kleine Absolutwerte und wird dadurch absolut gesehen entsprechend
empfindlicher. Wenn der durch den Elektromagneten erzeugte Gegenfluß aber so vermindert werden soll, daß kleinste elektrische
Ströme zu ihrer Erzeugung ausreichen, das Relais also wirklich hochempfindlich 1st, so erweist sich auch diese Anordnung als
nicht ausreichend.
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E3 ist auch in den bekannten Anordnungen schon davon gesprochen
worden, statt eines einzigen mehr als einen bzw. zwei Dauermagnete zu verwenden (DT-OS 1 659 196, DT-AS 1 162 483), cLceh dient
diese Maßnahme nicht zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Relais,
sondern ist im wesentlichen konstruktionsmäßig bedingt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen, in wirtschaftlicher
Weiser herzustellenden Mitteln eine hochempfindliche Einstellung des Magnetsystems zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, Λ'
magnetischen Weg durch denjenigen der beiden Polschu die Erregerwicklung nicht trägt, ein weiterer Dauermagnet .,erhaltet ist, dessen wirksame magnetomotorische Kraft durch Schwenken
seiner Nord-Süd-Achse einstellbar ist.
In der Durchführung des Erfindungsgedankens liegt der erste der
Dauermagneten an der Nebenschlußplatte drehbar an, während der zweite der Dauermagneten im ersten Polschuh drehbar eingesetzt
1st, während der andere Polschuh die Erregerwicklung trägt und bei Fließen eines Stromes durch dieselbe zum Elektromagneten wird.
Weiterhin ist das erfindungsgemäße Magnetsystem so aufgebaut, daß der erste Dauermagnet Über die magnetischen Widerstände des Magnetkreises
im Arbeitsluftspalt des Relais einen stärkeren, grob regelbaren Magnetfluß erzeugt, während der zweite Dauermagnet Über die
magnetischen Widerstände des Magnetkreises hier einen schwächeren Magnetfluß zur Folge hat, so daß dem resultierenden Fluß eine
Haftkraft des Relais entspricht, die den Anker auch bei mechanischer
Erschütterung des Relais sicher hält, aber schon von einem,
durch einen sehr geringen elektrischen Strom in der Erregerwicklung des Elektromagneten erzeugten Gegenfluß aufgehoben wird.
Zweckmäßigerweise liegt der Anker des erfindungsgemäßen Magnetsystems kippbar auf zwei Ankerlagern des einen Polschuhes und
bei?. Ansiehen »pit- seinem keilstumpff8rtni£en Vorderteil auf dem
anderen Polschuh auf.
Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße hochempfindliche Relais so
verwendet, daß es bei seinem Abfallen die Schaltklinke eines Fehlerstromschutzs.chalters auslöst.
mit der Erfindung erzielten Verteile bestehen insbesondere
darin, daß nunmehr verhältnismäßig grobe Fertigungstoleranzen für die Teile des Magnetsystems zugelassen werden können, da
ihre Auswirkung einmal grob, also über einen großen Bereich, durch den ersten Dauermagneten, sodann aber mit großer Feinheit
durch den zweiten Dauermagneten ausgeglichen werden kann. Gröbere Fertigungstoleranzen bedeuten aber eine wirtschaftliche Herstellung. Dies wird noch dadurch unterstützt, daß die verwendeten
Teile herstellungstechnisch günstige Formen besitzen. So lassen sich die kreisrunden Dauermagnete aus Sintermaterial besonders
vorteilhaft fertigen. Die drehbare Lagerung der Dauermagnete ist wegen der Kreisform einfach durchzuführen. Das aus dem Nebenschluß
und den Polschuhen bestehende Weicheisengebilde ist ein einfaches Stanzteil aus Blech gleichmäßiger Wandstärke, desgleichen der
Anker. Alle Teile sind dabei kräftig, so daß das ganze System ein sehr robustes Relais ergibt. Die Kippankeranordnung hat den
besonderen Vorteil, daß bei der Betätigung des Ankers sehr geringe
Reibungskräfte wirksam werden, wodurch die Emfpindlichkeit weiter
erhöht wird. Schließlich ist die nunmehr mögliche, sehr feine Einstellung der Haftkraft überhaupt erst die Vorbedingung dafür,
noch höher empfindliche Relais zu schaffen als sie dem derzeitigen Stand der Technik entsprechen.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.
7C4711618.3.71
Pl 3916 l8c Dezember 1970 - 5 -
Pig. 1 Scheaiatisohs Ansicht des afs
Fig. 2 MZgZ)*.tisches Schaltbild des »*agnetsystems
In der in Fig. 1 dargestellten schematischen Ansicht des Magnetsystems
ist zunächst ein Dauermagnet PMl gezeigt. Dieser liegt
drehbar an einem magnetischen Nebenschluß N_ an, wobei die LuftsplatenLNl
und LN2 entstehen. De^ magnetische Nebenschluß N ist
Teil eines Weicheisenkreises, der weiterhin aus dem linken Polschuh
2. *-i*>d d#5! rechten Polschuh 2 besteht und durch den Anker _A
geschlossen wird.
In dem linken Polschuh I^ ist ein zweiter Dauermagnet PM2 drehbar
eingelassen. Der linke Polschuh I^ wird dadurch in die Teile 11
bis 15 aufgeteilt. Zunächst setzt sich der Querschnitt dss magnetischen
Nebenschlusses N im Unterteil 11 des Polschuhes I^ fort.
Er ist durch eine Ausnehmung geachwächt* Die Teile 12 bis 15
umgeben den drehbaren Dauermagneten PM2. Der linke Polschuh endet
in den beiden Ankerlagern 16 und 17.
Auf den Ankerlagern 16 und 17 liegt der Anker A auf, wobei sich
die Luftspalte LlAl und L1A2 bilden. D.^.e Ankerlager 16 und 17
und die Auflagestelle des Ankers A_ sind in bekannter Weise so
auegebildet, daß der Anker hlnr eine Kippbewegung vollführen kann.
Der zwischen den Ankerlagern 16 und 17 liegende Teil des Ankers A_
ist mit Al bezeichnet. Der Anktr liegt in seinem stumpfkeilförmig
zulaufenden finde auf dem rechten Polschuh 2 auf. Dieser rechte Polschuh 2 trägt eine Drahtwicklung. Wird diese von einem elektrischen
Strom durchflossen, se entsteht der Elektromagnet EM zwischen den Teilen 21 und 22 des rechten Polschuhes.
Fig. 2 zeigt das magnetische Schaltbild des Magnatsystems. Der
Dauermagnet PMl erzeugt die tragnetisohe Durchflutung oder magnetomotorische
Kraft(3pM1. Diese bewirkt das Fließen feines niagne-
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tischen Teilflusses zunächst über den magnetischen Widerstand
RLN1 und ^LNg durch den magnetischen Nebenschluß j£ mit dem magnetischen
Widerstand PL,. Der magnetische Wido~3cand R ist dabei
allgemein bestimmt durch die Gleichung:
R = λ
M9
worin 1 die Länge des betreffenden Teilstückes und q der Flächen inhalt seines Querschnittes ist.
ist die Permeabilität des Materials dieses Teilstückes, wobei it
dessen relative Permeabilität und α die Permeabilität des leeren
Raumes ist.
Ein weiterer Teilfluß fließt unter der Wirkung der Durchflutung (^?pM1 in die Polschuhe I^ und ,2. Im linken Polschuh I^ fi idert er
zunächst den magnetischen Teilwiderstand R-. vor. Dieser wird durch die im Eisen dieses Polschuhes vorgesehene Ausr.ehim.ng in
seiner Größe eingestellt. Sodann führt der Weg dieses Flusses rund um den zweiten Dauermagneten PM2 herum. Die Teilstücke
dieses Weges haben die magnetischen Widerstände R12 bis R1C*
Dem durch die Durchflutung(@L - erzeugten Fluß überlagert sich
hi* aber ein zweiter Fluß, der durch die von dem zweiten Dauernd -^n erzeugte Durchflutung{fc5pM2 erzeugt wird. Da der Magnet
PM2 drehbar ist, ist dieser Anteil wiederum einstellbar. Der
Gesamtfluß durchsetzt das Teilstück 15 und gabelt sich sodann, da der linke Polschuh in die beiden Ankerlager 16 und 17 ausläuft.
Hier findet er den magnetischen Widerstand Rj.. und RrAp
der beiden Luftspalte zwischen den Ankerlagern und dem Anker vor und durchsetzt sodann das die beiden Ankerlager überdeckende
Teilstück Al des Ankers mit dem magnetischen Widerstand RA1♦ Von
dort laufen zwei Teilflüsse durch die magnetischen Widerstände R.. und R.p der Teilstücke Al und A2 zur stumpfkeiifö'rmigen Spitze
des Ankers.
Pl yjiS l8. Dezember 1970 - 7 -
Der ·;■ -5 Teil dec von dei Dur-hflutun.^ (h)™-. erzeugton Flusses
f.lieLx oer die magnetischen Teil ilderstä. de R2- und FL^ des
rechten Folschuhes 2. In diesem ist der Au siöseiIuS wirksam, der
durch die vcn dem Elektromagnet an EM erzeugte Durchflvtung^™
bewirkt wird. Die auf den Anker des Magnetaystems ausgeübte Kraft
wird durch den aus allen Tei.lfl aasen resultierenden Gesamtfluß
bestiiamt, der im Luftspalt LA^ zwischen Ankerlager X und recntem
Polschuh 2 wlncsam wird. Bei derartigen Relais wird der Anker
zunäohst zua Aufliegen auf dem »chten Polschuh gebracht. Die
durch die Dauermagnete erzeugten Flüsse bewirken, daß er in
diesem Zustand, auf dem Polschuh haftet, auch entgegen einer z.B
den Anker von den Polen wegziehtncle;t Kraft einer Spiralfeder.
Die magnetomotorische KreftQ?,-. des ElekXKOmagneten EM bewirkt
bei richtiger Polung einen üe?enfluß, der diese Haftung aufhebt,
so daß di« Perter den Anker abziehen kann und das Relais auslöst.
Sie ergibt sich aus dere Produkt der Windungszahl der Spule mit don sio durchfließenden Strom, ^e kleiner der Strom ist, der zur
Auslösung genügt, desto empfindlicher ist das Relais, desto mehr Kommt es nber auch darauf en, d-ß die Haltekraft auf den Anker
genau einstellbar 1st. Da sie sehr klein ist, würde die normalerweise durch einen Dauermagneten erzeugte Durchflutung zu groß
sein, wsnn dieser Magnet voll in den Weicheisenkreis eingeschaltet
würde. Daher verwendet «nan nur einen Teil des erzeugten Flusses,
Indern man den Nebenschluß N für den Magnoten PMl vorsieht.
Durch Schwenken dür Nord-SUd-Achse dieses Magnaten ist die Größe
der wirksamen Durchflutung ©pM1 zwar einstellbar. Die im Luftspalt
bei LAS benötigte Haftkraft muß aber um so genauer einstellbar
sein, Je kleiner sie ist. Es zeigt '"ich, da£ die Einstellung
durch Verschwenken des Magneten PMl zu grob ist. Wird
ein bestimmter Schwellwert unter3jhritten, so haftet der Anker
nicht mehr, insbesondere wenn das Relais mechanischen Erschütterungen
ausgesetzt 1st. Bei zu grober Einstellmöglichkeit muß die Haftkraft daher so groß eingestellt werden, daß eine entsprechende
Sicherheit besteht. Demlt aber w4rJ das Gerät entsprechend unempfindlich.
Fl 3916 18. December 1^70 - 8
In der berchriebenen erfindungsgeraäSan Anordnung ist in don Zug
des einen der beiden, durch dio von dem Magneten PMl erzeugte
Durchf lu*-.ung bewirkten, Teilflüsse ein zweiter einstellbarer
Magnet PM2 so eingesc altet, daß er, wiederum unter Anordnung
von Nebenschlüssen, einen verhältnismäßig kleinen und dah« sehr
ger.au einstellbaren Gegenfiuß erzeugt, mit dessen Hilfe die Haltekraft so genau über dem Schwellvrert liegend eingestellt werden
kann, daß der zur Auslösung notwendige Strom auf einöm Mindestwert
gehalten werden kann, das Gerät also hcOhstempfindlich
wird.
Das Magnetsystem wird, wie aus dem Gesagten hervorgeht, mit Hilf·
des Dauermagneten PKl grob und nach Fixierung desselben durch den zweiten Magneten euf Höchstempfindlichkeir ei.gestellt.
Claims (1)
- Pl J>9Vo l8. Dezember 1970 - 1 -Anspruchs;1. Magnetsystem für hochempfindlich einstellbare elektrische Haftrelais mit einem Dauermagneten, bei dem die wirksame magnetomotorische Kraft durch Schwenken seiner Nord-Süd-Achse einstellbar 1st und einem Weicheisensystem, das aus einem magnetischen Nebenschluß zu dem Dauermagneten, zwei Polschuhen, von denen einer die Erregerwicklung tragt, und dem Kippanker besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in den magnetischen Weg durch denjenigen der beiden Polschuhe, der die Erregerwicklung nicht trägt, ein weiterer Dauermagnet eingeschaltet ist, dessen wirksame magnetomotorische Kraft durch Schwenken seiner Nord-Süd-Achse einstellbar ist.2. Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i c h η e t, daß der erste der Dauermagneten (PMl) an der Tebenschlußplatte (N) drehbar anliegt, während der zweite der Dauermagnete (PM2) im ersten Polschuh (Ij drehbar eingesetzt ist, während der andere Polschuh (2) die Erregerwicklung trägt und bei Schließen eines Stromes durch dieselbe zum Elektromagneten (EM) wird.\ Z>. Magnetsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn- < zeichnet, daß der vom ersten Dauermagneten (PMl) überdie magnetischen Widerstände (R) des Mignetkreises im Arbeitsluftspalt (LA2) des Relais einen stärkeren, grob regelbaren Magnetfluß erzeugt, während der vom zweiten Dauermagneten (PM2) über die magnetischen Widerstände (R) des Magnetkreises hier einen schwächeren Magnetfluß zur Folge hat, so daß dem resv.ltierenden Fluß eine Haftkraft des Relais entspricht, die den Anker auch bei mechanischer Erschütterung des Relais sioher hält, aber schon nuf einen, durch einen sehr geringen elektrischen Strom der Erregerwicklung des Elektromagneten (EM) erzeugten Qegenfluß aufgehoben wird./7. Fl 3916 18. December 1970 - 2 -4. Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker kippbar auf zwei Ankerlagern (16, 17) des einen 'olschuhes (l_) und in angezogenem Zustand mit seinem kei!stumpfförmigen Vorderteil auf dem andere* Polschuh (2', aufliegt.c. Magnet system nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais bei seinem Abfallen die Schaltklinke eines Fehlerstromschutzschalters auslöst.
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Families Citing this family (3)
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AT378862B (de) * | 1984-03-05 | 1985-10-10 | Felten & Guilleaume Ag Oester | Haltemagnetausloeser |
FR2596577B1 (fr) * | 1986-03-28 | 1993-04-30 | Serd Soc Et Realisa Disjonct | Declencheur polarise |
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1970
- 1970-12-21 DE DE2062885A patent/DE2062885C3/de not_active Expired
- 1970-12-21 DE DE7047116U patent/DE7047116U/de not_active Expired
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Publication number | Publication date |
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DE2062885A1 (de) | 1972-06-22 |
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