EP0178666A2 - Gepoltes elektromagnetisches Relais - Google Patents
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- EP0178666A2 EP0178666A2 EP85113200A EP85113200A EP0178666A2 EP 0178666 A2 EP0178666 A2 EP 0178666A2 EP 85113200 A EP85113200 A EP 85113200A EP 85113200 A EP85113200 A EP 85113200A EP 0178666 A2 EP0178666 A2 EP 0178666A2
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- European Patent Office
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- armature
- core
- relay according
- coil
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H51/00—Electromagnetic relays
- H01H51/22—Polarised relays
- H01H51/2272—Polarised relays comprising rockable armature, rocking movement around central axis parallel to the main plane of the armature
- H01H51/2281—Contacts rigidly combined with armature
Definitions
- the invention relates to a polarized electromagnetic relay of the type specified in the preamble of claim 1.
- An electromagnetic relay is also known from German Offenlegungsschrift No. 3 232 679, which is intended for motor vehicles but is not polarized. and therefore only achieves relatively low contact forces for a given excitation power. As a result of its construction, the relay is also susceptible to vibrations with normal manufacturing tolerances.
- the invention is based on the general object of at least partially eliminating disadvantages such as those which occur in comparable relays according to the prior art.
- a more specific object of the invention can be seen in providing a polarized electromagnetic relay of the type mentioned at the outset, which, with a given volume and essentially cubic overall structure, has the largest possible coil space, is simple to set up and is easy to assemble.
- the intended position of the coil, permanent magnet arrangement and armature relative to each other makes it possible to make the winding space of the coil large given the dimensions of the relay.
- the resulting large number of turns allows a lower current for a given excitation power, which leads to a lower power loss and a higher efficiency of the coil. In other words, to achieve a given magnetic flux through the coil, its power consumption can be reduced.
- the base plate 10 is essentially square and is provided with bores 30 in the area of its four corners for receiving the fixed contact connections 23 to 26. These fixed contact connections are inserted from above, engage with a widened head 31 in an enlarged part of the bore 30 and are anchored by compression from below.
- the upper end of the fixed contact terminals 23 to 26 is as a contact piece, its lower end as behind. Connection pin protruding from the base plate below.
- the base plate 10 also has, on two opposite sides, in the middle between the outer bores 30, further bores 32 for the passage of the coil connections 27, 28.
- the base plate 10 is further provided, as a modification of the illustration according to FIG. 1, with a central bore 33 for the implementation of a contact bridge connection 29 which - as described further below - is provided in the variant according to FIG. 8.
- an upwardly projecting projection 34 is in the center of the base plate 10 forms, which is tapered and forms a perpendicular to the plane of FIG. 1 bearing edge for the contact bridge 21.
- wall elements 35 which project upwards and are provided with openings 36 are also formed on two opposite sides of the base plate 10.
- the coil former 12 carrying the winding 13 has feet 37 formed on the outside of a lower flange, which snap into the openings 36 in the base plate 10.
- the core 14 made of soft magnetic iron runs through the central bore of the coil body 12.
- the upper flange of the bobbin 12 is provided with a central recess 38 into which the upper pole plate 18 and the permanent magnet 15 are inserted.
- the permanent magnet 15 is magnetized in such a way that in its right part in FIG. 1 it has an NS magnetization that runs from bottom to top and in its left part an NS magnetization that runs in the opposite direction from top to bottom .
- L-shaped yoke plates 16, 17, one of which is seen in side view, seen from the inside, in Fig. 4, are attached to the coil body 12 such that they each have a shorter leg on a Half of the permanent magnet 15 rest and run with their longer leg down over the outside of the winding 13, pass through the lower flange of the coil former 12 and protrude somewhat downward from the lower surface thereof.
- the yoke plates 16, 17 are held by recesses 39, into which hook-like projections 40 of the coil body 12 engage, as can be seen from the upper left part of FIG. 1.
- the parts of the two yoke plates 16, 17 running parallel to the axis of the coil body are provided with a central recess 56 running in the axial direction over the entire length of the coil winding.
- This recess 56 allows the coil to be wound to such a diameter that its parts which protrude the most in the lateral direction enter to a certain extent into the recess 56 of the two yoke plates 16, 17.
- the cutout 56 does not impair the magnetic flux, since the lower ends of the pole plates 16 and 17 - as can be seen in FIG. 3 - only face the corresponding surfaces of the generally H-shaped armature 20 only in these areas.
- the elongated lower pole plate 19 shown in FIGS. 5a and 5b engages in a recess 41 provided in the lower coil former flange (FIG. 1) and extends with its larger axis perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1.
- the thickness of the lower pole plate 19 and the vertical The dimensions of the recess 41 are selected such that the pole plate protrudes from the coil former flange by the same amount as the lower ends of the yoke plates 16, 17.
- FIG. 3 a H-shaped contacting bridge 21 of highly conductive spring material is W-shape designed in the example shown in Fig. 1 section, superimposed with their average upwardly facing recess 42 on the of the projection 34 Ockel plate of S 10 formed cutting edge and carries on each of its four arms a contact piece 43 which faces the contact piece provided at the upper end of the fixed contact connections 23 to 26.
- the four lateral ends of the contact bridge 21 are bent upward and each have an opening 44 in this part, which is penetrated by a corresponding nose 45 of the anchor 20 shown in plan view in FIG. 6.
- the contact bridge 21 is featured clamps that their ends try to pull the four lugs 45 of the armature 20 downward according to FIG. 1.
- the armature 20 has a central bore 46 through which the helical compression spring 22 runs, which presses the contact bridge 21 with its lower end against the bearing cutting edge and engages with its upper end in a central bore in the core 14.
- the contact bridge 21 is thus fixed on the bearing cutting edge and, in the variant according to FIG. 8, at the same time a reliable contact between the contact bridge 21 and the contact bridge connection 29 is ensured.
- the compression spring 22 via the core 14 and the lower pole plate 19 firmly connected to it, seeks to push the bobbin 12 away from the base plate 10 so that their mutual latching (feet 37 - FIG. 2 engaging in the openings 36) is pre-tensioned.
- the magnet structure formed by the components 14 to 19 and firmly coupled in itself by the attractive force of the permanent magnet 15 is positioned relative to the coil body 12.
- the compression spring 22 is located on the underside of the lower pole plate 19 ', the central bores in the pole plate 19' and in the core 14 being eliminated. A fixed connection between the lower pole plate 19 'and the core 14 is not necessary in this case.
- the armature 20 can be tilted about a pivot axis perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1 and to the axis of the coil body 12. Its two arms 47 and 48 form an obtuse angle with one another along this pivot axis, so that in each switching position one arm (47 in FIG. 1) is flush with the lower pole plate (19 in FIG. 1) and at the lower end of the relevant yoke plate ( 17 in Fig. 1), while the other arm (48 in Fig. 1) of the armature 20 runs obliquely downwards.
- the armature 20 In the two directions perpendicular to the bobbin axis, the armature 20, as can be seen in FIGS. 2, 3a, 5a and b, is guided by downwardly projecting features 49 of the lower pole plate 19, which engage in corresponding lateral incisions 50 of the armature 20 with play.
- FIG. 3b shows an alternative mounting and guidance of the armature 20.
- the lower end of the core 14 is pressed with a cylindrical rotation into a pole plate 19 'which is partially embedded in the lower flange of the coil body 12.
- the rocker armature 20 is provided with a central bore 46 into which the rotated stump of the core 19 is immersed and is pivotably mounted about an axis 70 perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1.
- Two opposite, side lugs 61 molded onto the coil body 12 engage with play in corresponding incisions 50 in the armature 20 and guide it in the plane of the drawing in FIG. 3b. This type of guidance of the armature 20 in particular facilitates the assembly of the relay.
- the legs 16a / 16b and 17a / 17b on both sides are of an angular configuration with respect to the rocker armature 20.
- the switching contact points 31 for the left and right switching contacts which are formed by the contact pieces 21 attached to the approximately W-shaped, resilient contact bridge and the associated fixed contact connections will.
- the contact bridge 21 is suspended at the two extreme ends of the rocker armature 20.
- a cutting edge is provided which serves as a bearing for the contact bridge 21 and against which the contact bridge is pressed by a compression spring 22 engaging in the core 14.
- the cutouts 51 (FIGS. 3a, 3b) which result in the H shape of the contact bridge 21 and the similarly shaped cutouts 52 of the armature 20 enable the coil connections 27 and 28 to be passed through to the ends of the winding 13.
- the structure described above is of the total about a cube-shaped housing cap 11 covered, the lower edge engages around the base plate 10 and, as indicated at 53 in Fig. 1 and 2, is sealed against this.
- the housing cap 11 has in the region of its lower inner wall protrusions 54 which engage in the openings 36 in the wall elements 35 of the base plate 10 from the outside when the housing cap 11 is fitted as the last assembly step of the relay, shortly before a web formed on the upper inner surface of the housing cap 11 rests on the permanent magnet 15.
- the housing cap 11 is in its upper part in one direction through outer surfaces of the hook-like projections 40 (FIG. 1) and in the other direction Guide ribs 55 (Fig. 2) positioned.
- the left region of the permanent magnet 15 causes a magnetic flux from the N pole via the left yoke plate 17, the left arm 47 of the armature 20, the lower pole plate 19, the core 14 and the upper one Pole plate 18 to the S pole of the permanent magnet 15 from the right area of the permanent magnet 15 and extending over the right yoke plate 16 and the right arm 48 of the armature 20, magnetic flux due to the large air gap between the yoke plate 16 and the armature 20 is substantially less, so that the attraction force caused here is negligible.
- the conditions described are reversed.
- the permanent magnet 15 thus causes the armature 20 to be held securely in its respective position in the unexcited state of the winding 13 and, with the appropriate choice of material and dimensions, generates sufficiently high contact pressures at the closed contacts. If the winding 13 is excited in the position shown in FIG. 1 so that it causes a flooding with an S pole at the upper end and an N pole at the lower end of the core 14, the left arm 47 of the armature 20 becomes thereby penetrating permanent magnetic flux overlaid by an oppositely directed control flow and more or less largely canceled out, while the permanent magnetic flow through the right arm 48 of the armature 20 is amplified by the control flow, so that the armature 20 tilts into its other position.
- the fixed contacts 23 and 26 can be used as normally open contacts with double interruption and the fixed contacts 24 and 25 as normally closed contacts with double interruption.
- the variant shown in FIG. 8 differs from that according to FIG. 1 in that the bearing cutting edge formed by the projection 34 according to FIG. 8 is different from the middle one K ontaktmaschinenanschluß is formed 29th In this case, in addition to the two switching functions mentioned (make contact or normally closed contact), the relay can be operated as a changeover contact, a double contact being available in both switching positions.
- the embodiment of the relay according to FIG. 10 differs from that according to FIG. 1 in that the recess 38 'is arranged eccentrically in the upper flange of the coil body 12, so that the four-pole permanent magnet 15 inserted into the recess 38' is arranged asymmetrically .
- the yoke plate 16' is cranked outwards in its upper part and via an extension 57 extended outwards on the upper flange of the Guide coil body 12 away.
- the permanent magnetic flux has a greater tendency to close via the yoke plate 16 ', so that the armature 20 is pivoted into the position opposite the armature position shown in FIG. 1 when the coil 13 is not excited is. In this way, a monostable switching behavior is realized.
- the one-piece, four-pole permanent magnet 15 and the pole plate 18 of FIG. 10 are replaced by two individual two-pole permanent magnets 58, 59, which are separated from one another by a pole piece 60 resting on the upper end face of the core 14.
- the direction of magnetization of the two permanent magnets 58 and 59 is perpendicular to the coil body axis, so that with each permanent magnet 58, 59 one pole face rests on the central pole piece 60 and the other pole face rests on the respective yoke plate 16 "and 17".
- the permanent magnets 58 and 59 are inserted so that they oppose the pole piece 60 Pole facing.
- the yoke plates 16 ′′ and 17 ′′ are designed as flat plates, but have the in-FIG. 4 shown middle recess 56.
- FIG. 11 shows, similarly to FIG. 10, an embodiment for monostable switching behavior in which the permanent magnet 58 is weaker than the permanent magnet 59.
- the same bistable switching behavior can be achieved by using a symmetrical arrangement with permanent magnets 58 and 59 of the same strength. as is assumed in the exemplary embodiment according to FIG. 1.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein gepoltes elektromagnetisches Relais der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
- Zur Verwendung in der elektrischen Ausrüstung von Kraftfahrzeugen werden an das magnetische System derartiger Relais unter anderem folgende Anforderungen gestellt:
- (a) Bei gegebenem Volumen soll zur Erzielung einer geringen Erregerleistung der für die Relaisspule zur Verfügung stehende Raum möglichst groß sein.
- (b) Trotz geringer Erregerleistung sollen sich hohe Kontaktkräfte erzielen lassen.
- .,(c) Die Relais sollen hinsichtlich der Anzahl an Einzelteilen und ihrer Montage einfach sein und ein kleines Gesamtvolumen aufweisen.
- (d) Die Relais sollen auch in mechanischer Hinsicht unempfindlich gegen Erschütterungen sein, so daß bei Schüttel- und Schockbeanspruchung keine Kontaktzustands- änderungen auftreten.
- Aus dem Buch "Engineers' Relay Handbook",'sponsored by The National Association of Relay Manufacturers, Hayden Book Company, Inc., New York, 1966, Seite 90 ist ein gepoltes elektromagnetisches Relais der eingangs bezeichneten Gattung.bekannt. Zwar ist dort das Relais im wesentlichen nur schematisch dargestellt, doch ergibt sich aus prinzipiellen Überlegungen, daß von den obigen Anforderungen mindestens die unter (a) genannte nicht optimal erfüllt ist. Ferner läßt die schematische Darstellung dieses bekannten Relais nicht erkennen, daß die Anforderungen (b) bis (d) in brauchbarer Weise erfüllt wären.
- Aus der deutschen Offenlegungschrift Nr. 3 232 679 ist ferner ein elektromagnetisches Relais bekannt, das zwar für Kraftfahrzeuge bestimmt, jedoch ungepolt ist . und daher bei gegebener Erregerleistung nur verhältnismäßig geringe Kontaktkräfte erzielt. Infolge seines Aufbaus ist das Relais außerdem bei üblichen Fertigungstoleranzen anfällig für Erschütterungen.
- Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde, Nachteile, wie sie bei vergleichbaren Relais nach dem Stand der Technik auftreten, mindestens teilweise zu beseitigen . Eine speziellere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, ein gepoltes elektromagnetisches Relais der eingangs genannten Gattung anzugeben, das bei vorgegebenem Volumen und im wesentlichen würfelförmigem Gesamtaufbau größtmöglichen Spulenraum aufweist, einfach aufzubauen und problemlos zu montieren ist.
- Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegeben.
- Die danach vorgesehene Lage von Spule, Dauermagnetanordnung und Anker relativ zueinander erlaubt es, bei vorgegebenen Abmessungen des Relais den..Wickelraum der Spule groß zu machen. Die dadurch ermöglichte große Windungszahl gestattet bei gegebener Erregerleistung einen geringeren Strom, was zu einer geringeren Verlustleistung und einem höheren Wirkungsgrad der Spule führt.. Anders ausgedrückt, läßt sich zur Erzielung einer vorgegebenen magnetischen Durchflutung der Spule deren Leistungsaufnahme verringern. ,
- Die Weiterbildungen der Erfindung nach den Ansprüchen 2, 3 und 7 beziehen sich auf unterschiedliche Ausführungen der Dauermagnetanordnung, wobei die Gestaltung nach den Ansprüchen 2 und 3 wegen der geringeren Anzahl an Einzelteilen für den Magnetaufbau und die Ausgestaltung nach Anspruch 7 im Hinblick auf die unabhängige Einstellbarkeit einer Ruhelage des Ankers von Vorteil ist. Die Ansprüche 4 und 8 enthalten dabei Maßnahmen zur Erzielung eines monostabilen Schaltverhaltens. Die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 5 und 10 dienen der weiteren Vesselbesserung des Magnetflusses. Die Merkmale der Ansprüche 6, 11,12, 14 und 15,dienen dazu, die verschiedenen Einzelteile des Relais mit möglichst einfachen Mitteln relativ zueinander zu positionieren. Die Ansprüche 9 und 13 sind vom Standpunkt einer weiteren Vergrößerung des Spulenwickelraums von Vorteil.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
- Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein gepoltes elektromagnetisches Relais gemäß der Schnittlinie I-I nach Fig. 3a;.
- Fig. 2 einen Längsschnitt durch das gleiche Relais gemäß der Schnittlinie II-II der Fig. 3a;
- Fig. 3a einen Querschnitt durch das Relais gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 1;
- Fig. 3b einen Querschnitt durch ein Relais entsprechend der Schnittlinie III-III in Fig. 1, wobei Lagerung und Führung des Ankers gegenüber Fig. 3a alternativ ausgebildet sind;
- Fig. 4 eine Seitenansicht einer Jochplatte ;
- Fig. 5a eine Schnittdarstellung und Fig. 5b eine Draufsicht auf die untere Polplatte;
- Fig. 6 eine Draufsicht auf den Anker;
- Fig. 7a einen Schnitt und Fig; 7b eine Draufsicht auf die Sockelplatte;
- Fig. 8 und 9 Varianten des Relais in der Fig. 1 ähnlichen Darstellungen des unteren Teils des Relaisaufbaus; und
- Fig. 10 und 11 weitere Varianten des Relais in der Fig. 1 ähnlichen Darstellungen des oberen Teils des Relaisaufbaus.
- Wie aus Fig. 1 besonders klar ersichtlich, ist das Relais aus folgenden Bauteilen aufgebaut:
- 10 - Sockelplatte
- 11 - Gehäusekappe
- 12 - Spulenkörper
- 13 - Wicklung
- 14 - Kern
- 15 - Dauermagnet
- 16, 17 - Jochplatten
- 18 - obere Polplatte
- 19 - untere Polplatte
- 20 - Anker
- 21 - Kontaktbrücke
- 22 - Druckfeder
- 23 bis 26 - Festkontaktanschlüsse
- 27, 28 - Spulenanschlüsse
- Wie aus Fig. 1 bis 3 und 7b hervorgeht, ist die Sockelplatte 10 im wesentlichen quadratisch und im Bereich ihrer vien Ecken mit Bohrungen 30 zur Aufnahme der Festkontaktanschlüsse 23 bis 26 versehen. Diese Festkontaktanschlüsse werden von oben her eingesetzt, greifen dabei mit einem verbreiteten Kopf 31 in einen vergrößerten Teil der Bohrung 30 ein und werden durch eine Stauchung von unten her verankert. Das obere Ende der Festkontaktanschlüsse 23 bis 26 ist als Kontaktstück, ihr unteres Ende als nach. unten aus der Sockelplatte herausragender Anschlußstift geformt. Die Sockelplatte 10 weist ferner an zwei gegenüberliegenden Seiten mittig zwischen den äußeren Bohrungen 30 weitere Bohrungen 32 zur Durchführung der Spulenanschlüsse 27, 28 auf. Gemäß Fig. 7a und 7b ist die Sockelplatte 10 ferner in Abwandlung von der Darstellung nach Fig. 1 mit einer zentrischen Bohrung 33 zur Durchführung eines Kontaktbrückenanschlusses 29 versehen, der - wie weiter unten beschrieben - in der Variante nach Fig. 8 vorgesehen ist.
- Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist mittig an der Sockelplatte 10 ein nach oben ragender Vorsprung 34 angeformt, der zugespitzt ist und eine senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 verlaufende Lagerschneide für die Kontaktbrücke 21 bildet. Gemäß Fig. 7a und 7b sowie der rechten Hälfte von Fig. 2 sind ferner an zwei gegenüberliegenden Seiten der Sockelplatte 10 nach oben ragende Wandelemente 35 angeformt, die mit Durchbrüchen 36 versehen sind.
- Der die Wicklung 13 tragende Spulenkörper 12 weist, wie aus dem rechten Teil von Fig. 2 ersichtlich, an der Außenseite eines unteren Flansches angeformte Füße 37 auf, die in die Durchbrüche 36 der Sockelplatte 10 einrasten. Durch die zentrische Bohrung des Spulenkörpers 12 verläuft der Kern 14 aus weichmagnetischem Eisen. Der obere Flansch des Spulenkörpers 12 ist mit einer zentrischen Vertiefung 38 versehen, in die die obere Polplatte 18 und auf dieser der Dauermagnet 15 eingelegt sind. Wie in Fig. 1 angedeutet, ist der Dauermagnet 15 derartig magnetisiert, daß er in seinem in Fig. 1 rechten Teil eine von unten nach oben verlaufende N-S-Magnetisierung und in seinem linken Teil eine entgegengesetzt dazu von oben nach unten verlaufende N-S-Magnetisierung aufweist.
- Die ebenfalls aus Weicheisen bestehenden, im Ausführungsbeispiel L-förmigen Jochplatten 16,17, von denen eine in Seitenansicht, von innen gesehen, in Fig. 4 dargestellt ist, sind derart an dem Spulenkörper 12 eingehängt, daß sie jeweils mit ihrem kürzeren Schenkel auf einer Hälfte des Dauermagneten 15 aufliegen und mit ihrem längeren Schenkel über die Außenseite der Wicklung 13 nach unten verlaufen, den unteren Flansch des Spulenkörpers 12 durchsetzen und gegenüber dessen unterer Fläche etwas nach unten herausragen. Im oberen Bereich des Spulenkörpers werden die Jochplatten 16, 17 durch Rücksprünge 39.gehalten, in die - wie aus dem linken oberen Teil der Fig. 1 ersichtlich - hakenartige Anformungen 40 des Spulenkörpers 12 eingreifen.
- Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die parallel zur Achse des Spulenkörpers verlaufenden Teile der beiden Jochplatten 16, 17 mit einer über die gesamte Länge der Spulenwicklung in Axialrichtung verlaufenden zentrischen Aussparung 56 versehen. Diese Aussparung 56 gestattet es, daß die Spule auf einen derartigen Durchmesser gewickelt werden kann, daß ihre in seitlicher Richtung am weitesten herausragenden Teile bis zu einem gewissen Grad in die Aussparung 56 der beiden Jochplatten 16, 17 eintreten. Die Aussparung 56 beeinträchtigt den Magnetfluß nicht, da die unteren Enden der Polplatten 16 und 17 - wie aus Fig. 3 ersichtlich - ohnehin nur in diesen Bereichen den entsprechenden Flächen des generell H-förmig gestalteten Ankers 20 gegenüberstehen.
- Die in Fig. 5a und 5b gezeigte längliche untere Polplatte 19 greift in eine im unteren Spulenkörperflansch vorgesehene Vertiefung 41 (Fig. 1) ein und verläuft mit ihrer größeren Achse senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1. Die Dicke der unteren Polplatte 19 und die vertikale Abmessung der Vertiefung 41 sind so gewählt, daß die Polplatte gegenüber dem Spulenkörperflansch um das gleiche Maß herausragt wie die unteren Enden der Jochplatten 16, 17.
- Die gemäß Fig. 3aH-artig geformte Kontaktbrücke 21 aus hoch-leitfähigem Federmaterial ist in dem in Fig. 1 gezeigten Schnitt W-formig gestaltet, lagert mit ihrer nach oben weisenden mittleren Vertiefung 42 auf der von dem Vorsprung 34 der Sockelplatte 10 gebildeten Lagerschneide und trägt an ihren vier Armen jeweils ein Kontaktstück 43, das dem am oberen Ende der Festkontaktanschlüsse 23 bis 26 jeweils vorgesehenen Kontaktstück gegenübersteht.
- Die vier seitlichen Enden der Kontaktbrücke 21 sind nach oben gebogen und weisen in diesem Teil jeweils einen Durchbruch 44 auf, der jeweils von einer entsprechenden Nase 45 des in Fig. 6 in Draufsicht gezeigtezAnkers 20 durchsetzt wird. Die Kontaktbrücke 21 ist derart vorgespannt, daß ihre Enden die vier Nasen 45 des Ankers 20 gemäß Fig. 1 nach unten zu ziehen suchen.
- Der Anker 20 weist eine zentrische Bohrung 46 auf, durch die die schraubenförmige Druckfeder 22 verläuft, die mit ihrem unteren Ende die KontaktbrücKe 21 gegen die Lagerschneide drückt und mit ihrem oberen Ende in eine zentrische Bohrung im Kern 14 eingreift. Somit wird die Kontaktbrücke 21 auf der Lagerschneide fixiert und in der Variante nach Fig. 8 gleichzeitig eine sichere Kontaktgabe zwischen der Kontaktbrüeke 21 und dem Kontaktbrückenanschluß 29 gewährleistet.
- Ferner sucht die Druckfeder 22, über den Kern 14 und die fest mit ihm verbundene untere Polplatte 19 den Spulenkörper 12,von der Sockelplatte 10 wegzudrücken, so daß deren gegenseitige Verrastung (in die Durchbrüche 36 eingreifende Füße 37 - Fig. 2) vorgespannt wird. Dadurch wird auch der von den Bauteilen 14 bis 19 gebildete, durch die Anziehungskraft des Dauermagneten 15 in sich fest gekoppelte Magnetaufbau gegenüber dem Spulenkörper 12 positioniert.
- In der in Fig. 9 gezeigten alternativen Ausführung liegt die Druckfeder 22 an der Unterseite der unteren Polplatte 19', wobei die zentrischen Bohrungen in der Polplatte 19' und im Kern 14 entfallen. Eine feste Verbindung zwischen der unteren Polplatte 19' und dem Kern 14 ist in diesem Fall nicht erforderlich.
- Der Anker 20 ist um eine zur Zeichenebene der Fig. 1 und zur Achse des Spulenkörpers 12 senkrechte Schwenkachse kippbar. Seine beiden Arme 47 und 48 bilden längs dieser Schwenkachse einen stumpfen Winkel miteinander, so daß in jeder Schaltstellung der eine Arm (47 in Fig. 1) bündig an der unteren Polplatte (19 in Fig. 1) sowie am unteren Ende der betreffenden Jochplatte (17 in Fig, 1) anliegt, während der andere Arm (48 in Fig. 1) des Ankers 20 schräg nach unten verläuft. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung zieht der linke Arm 47 des Ankers 20 die Kontaktbrücke 21 von den Festkontaktanschlüssen 23 und 26 weg, während der rechte Arm 48 den entsprechenden rechten Teil der Kontaktbrücke 21 freigibt, so daß dort die Kontaktstücke 43 an den Festkontaktanschlüssen 24 und 25 anliegen.
- In den beiden Richtungen senkrecht zur Spulenkörperachse wird der Anker 20, wie in Fig. 2, 3a, 5a und b ersichtlich, durch nach unten ragende Ausprägungen 49 der unteren Polplatte 19 geführt, die mit Spiel in entsprechende seitliche Einschnitte 50 des Ankers 20 eingreifen.
- Fig. 3b zeigt eine hierzu alternative Lagerung und Führung des Ankers 20. Das untere Ende des Kerns 14 ist dabei mit einer zylindrischen Andrehung in eine Polplatte 19' eingepreßt, die in den unteren Flansch des Spulenkörpers 12 teilweise eingelassen ist. Der Wippenanker 20 ist mit einer zentrischen Bohrung 46 versehen, in die der angedrehte Stumpf des Kerns 19 taucht, und ist um eine zur Zeichenebene der Fig. 1 senkrechte Achse 70 schwenkbar gelagert. Zwei einander gegenüberliegende, am Spulenkörper 12 angespritzte seitliche Nasen 61 greifen mit Spiel in entsprechende Einschnitte 50 des Ankers 20 ein und führen diesen in der Zeichenebene der Fig. 3b. Diese Art der Führung des Ankers 20 erleichtert insbesondere die Montage des Relais.
- Abweichend vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a sind zur Erzielung genügend großer Polflächen der Jochplatten 16, 17 gegenüber dem Wippenanker 20 die beidseitigen Schenkel.16a/16b und 17a/17b winkelförmig ausgebildet. Unterhalb der Schenkel 16a/16b sowie 17a/17b der Jochplatten 16, 17 befinden sich die Schaltkontaktstellen 31 für den linken und den rechten Schaltkontakt, welche durch die an der etwa W-förmig gebogenen, federnden Kontaktbrücke 21 angebrachten Kontaktstücke und die jeweils dazugehörenden Festkontaktanschlüsse gebildet werden. An den beiden äußersten Enden des Wippenankers 20 ist die Kontaktbrücke 21 eingehängt. Am oberen Ende eines mittleren Festkontaktanschlusses ist eine Schneide vorgesehen, die als Lager für die Kontaktbrücke 21 dient und gegen die die Kontaktbrücke durch eine in den Kern 14 eingreifende Druckfeder 22 gedrückt wird.
- Die die H-Form der Kontaktbrücke 21 ergebenden Ausschnitte 51 (Fig.3a,3b) und die ähnlich geformten Ausschnitte 52 des Ankers 20 ermöglichen die Durchführung der Spulenanschlüsse 27 und 28 zu den Enden der Wicklung 13. Der oben beschriebene Aufbau ist von der insgesamt etwa eine Würfelform ergebenden Gehäusekappe 11 abgedeckt, deren unterer Rand die Sockelplatte 10 umgreift und, wie bei 53 in Fig. 1 und 2 angedeutet, gegenüber dieser abgedichtet ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, weist die Gehäusekappe 11 im Bereich ihrer unteren Innenwand nach innen ragende Vorsprünge 54 auf, die beim Aufsetzen der Gehäusekappe 11 als letztem Montageschritt des Relais von außen her in die Durchbrüche 36 in den Wandelementen 35 der Sockelplatte 10 eingreifen, kurz bevor ein an der oberen Innenfläche der Gehäusekappe 11 angeformter Steg auf dem Dauermagnet 15 aufliegt.Gegenüber dem Spulenkörper 12 ist die Gehäusekappe 11 in ihrem oberen Teil in einer Richtung durch Außenflächen der hakenartigen Anformungen 40 (Fig. 1) und in der anderen Richtung durch Führungsrippen 55 (Fig. 2) positioniert.
- In der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung bewirkt bei unerregter Wicklung 13 der linke Bereich des Dauermagneten 15 einen Magnetfluß vom N-Pol über die linke Jochplatte 17, den linken Arm 47 des Ankers 20, die untere Polplatte 19, den Kern 14 und die obere Polplatte 18 zum S-Pol des Dauermagneten 15. Demgegenüber ist der vom rechten Bereich des Dauermagneten 15 ausgehende und über die rechte Jochplatte 16 und den rechten Arm 48 des Ankers 20 verlaufende Magnetfluß infolge des großen Luftspaltes zwischen der Jochplatte 16 und dem Anker 20 wesentlich geringer, so daß die hier bewirkte Anziehungskraft vernachlässigbar ist. In der nicht-dargestellten anderen Schaltstellung sind die beschriebenen Verhältnisse umgekehrt. In beiden Schaltstellungen bewirkt somit der Dauermagnet 15, daß der Anker 20 in seiner jeweiligen Stellung im unerregten Zustand der Wicklung 13 sicher gehalten wird, und erzeugt bei entsprechender Materialwahl und Dimensionierung ausreichend hohe Kontaktdrücke an den geschlossenen Kontakten. Wird in der in Fig. 1 gezeigten Stellung die Wicklung 13 so erregt, daß sie eine Durchflutung mit einem S-Pol am oberen und einem N-Pol am unteren Ende des Kerns 14 bewirkt, so wird dadurch der den linken Arm 47 des Ankers 20 durchsetzende DauermagnetfluB durch einen entgegengesetzt gerichteten Steuerfluß überlagert und mehr oder weniger weitgehend aufgehoben, während der Dauermagnetfluß durch den rechten Arm 48 des Ankers 20 durch den Steuerfluß verstärkt wird, so daß der Anker 20 in seine andere Stellung kippt. Nach Abfall der Wicklung bleibt der Anker durch den Dauermagnetfluß in dieser Stellung gehalten. Zur Erzielung einer monostabilen Schaltcharakteristik kann eine in den Zeichnungen nicht-dargestellte zusätzliche Feder vorgesehen sein, die bei nicht-erregter Wicklung 13-den Anker 20 beispielsweise in die in Fig. 1 gezeigte Schaltstellung zurückstellt.
- Bei monostabilem Betrieb können beispielsweise die Festkontakte 23 und 26 als Arbeitskontakte mit Doppelunterbrechung und die Festkontakte 24 und 25 als Ruhekontakte mit Doppelunterbrechung eingesetzt werden.
- Die in Fig. 8 gezeigte Variante unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß die von dem Vorsprung 34 gebildete Lagerschneide gemäß Fig. 8 von dem mittleren Kontaktbrückenanschluß 29 geformt wird. In diesem Fall ist zusätzlich zu den beiden genannten-Schaltfunktionen (Arbeitskontakt oder Ruhekontakt) der-Betrieb des Relais als Umschaltkontakt möglich, wobei in beiden Schaltstellungen ein Doppelkontakt zur Verfügung steht.
- Die Ausführungsform des Relais nach Fig. 10 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß die Vertiefung 38' im oberen Flansch des Spulenkörpers 12 exzentrisch angeordnet ist, so daß der in die Vertiefung 38' eingesetzte, vierpolige Dauermagnet 15.asymmetrisch angeordnet ist. Um einen genügenden Luftspalt zwischen der Jochplatte 16' und dem entgegengesetzten Pol des Dauermagneten 15 und der Polplatte 18 zu gewährleisten, ist in dieser Ausführungsform die Jochplatte 16' in ihrem oberen Teil nach außen gekröpft und über einen nach außen verlängerten Ansatz 57 am oberen Flansch des Spulenkörpers 12 hinweggeführt. Infolge der asymmetrischen Anordnung des Dauermagneten 15 hat der Dauermagnetfluß die größere Tendenz, sich über die Jochplatte 16' zu - schließen, so daß der Anker 20 bei nicht-erregter Spule 13 in diejeniger Stellung verschwenkt wird, die der in Fig. 1 gezeigten Ankerstellung entgegengesetzt ist. Auf diese Weise ist ein monostabiles Schaltverhalten realisiert.
- In der Ausgestaltung nach Fig. 11 sind der einstückige, vierpolige Dauermagnet 15 und die Polplatte 18 der Fig. 10 durch zwei einzelne zweipolige Dauermagnete 58, 59 ersetzt, die durch ein an der oberen Stirnfläche des Kerns 14 anliegendes Polstück 60 voneinander getrennt sind. In diesem Fall verläuft die Magnetisierungsrichtung der beiden Dauermagnete 58 und 59 senkrecht zur Spulenkörperachse, so daß bei jedem Dauermagneten 58, 59 die eine Polfläche an dem mittleren Polstück 60 und die andere Polfläche an der betreffenden Jochplatte 16" bzw. 17" anliegt. Die Dauermagnete 58 und 59 sind so eingesetzt, daß sie dem Polstück 60 entgegengesetzte Pole zuwenden. Die Jochplatten 16" und 17" sind in Gegensatz zu der Darstellung nach Fig. 4 als ebene Platten ausgeführt, weisen aber die in-Fig. 4 gezeigte mittlere Aussparung 56 auf.
- In Fig. 11 ist ähnlich wie in Fig. 10 eine Ausführung für monostabiles Schaltverhalten gezeigt, bei der der Dauermagnet 58 schwächer ist als der Dauermagnet 59. Durch Verwendung einer symmetrischen Anordnung mit gleich starken Dauermagneten 58 und 59 läßt sich das gleiche bistabile Schaltverhalten erzielen, wie es in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 angenommen ist.
-
- 10 Sockelplatte
- 11 Gehäusekappe
- 12 Spulenkörper
- 13 Wicklung
- 14 Kern
- 15 Dauermagnet
- 16, 17 Jochplatten
- 18 obere Polplatte
- 19, 19' untere Polplatte
- 20 Anker
- 21 Kontaktbrücke
- 22 Druckfeder
- 23 bis 26 Festkontaktanschlüsse
- 27, 28 Spulenanschlüsse
- 29 Kontaktbrückenanschluß
- 30 Bohrungen
- 31 Schaltkontaktstellen
- 32 weitere Bohrungen
- 33 zentrische Bohrung
- 34 Vorsprung
- 35 Wandelemente
- 36 Durchbrüche
- 37 angeformte Füße
- 38 zentrische Vertiefung
- 39 Rücksprünge
- 40 hakenartige Anformungen
- 41 Vertiefung
- 42 mittlere Vertiefung
- 43 Kontaktstück
- 44 Durchbruch
- 45 Nase
- 46 zentrische Bohrung
- 47, 48 Arme des Ankers
- 49 Ausprägungen
- 50 seitliche Einschnitte
- 51, 52 Ausschnitte
- 53 Abdichtung
- 54 Vorsprünge
- 55 Führungsrippen
- 56 Aussparung
- 57 Ansatz
- 58, 59 Dauermagnete
- 60 Polstück
- 61 seitliche Nasen
- 70 Achse
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet ,
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