EP0686989A1 - Bistabile Schaltvorrichtung - Google Patents

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EP0686989A1
EP0686989A1 EP95890099A EP95890099A EP0686989A1 EP 0686989 A1 EP0686989 A1 EP 0686989A1 EP 95890099 A EP95890099 A EP 95890099A EP 95890099 A EP95890099 A EP 95890099A EP 0686989 A1 EP0686989 A1 EP 0686989A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
permanent magnet
yoke
armature
switching device
air gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP95890099A
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English (en)
French (fr)
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EP0686989B1 (de
Inventor
Tibor Dipl.-Ing. Polgar
Rudolf Mikl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tyco Electronics Austria GmbH
Original Assignee
EH Schrack Components AG
Schrack Components AG
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Filing date
Publication date
Application filed by EH Schrack Components AG, Schrack Components AG filed Critical EH Schrack Components AG
Publication of EP0686989A1 publication Critical patent/EP0686989A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0686989B1 publication Critical patent/EP0686989B1/de
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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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/01—Relays in which the armature is maintained in one position by a permanent magnet and freed by energisation of a coil producing an opposing magnetic field
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/02—Non-polarised relays
    • H01H51/04—Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
    • H01H51/12—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in both directions due to the energisation of one or the other of two electromagnets without the storage of energy to effect the return movement
    • H01H51/16—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in both directions due to the energisation of one or the other of two electromagnets without the storage of energy to effect the return movement with intermediate neutral position of rest
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/32—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part

Definitions

  • the invention relates to a bistable switching device with a magnet system consisting of a yoke / core, an armature and at least one permanent magnet, and a control coil, in which the armature is held by means of an armature spring and in a switching position between the armature and a pole face of the yoke / core there is an air gap and the armature is mechanically coupled to a switching element.
  • a permanent magnet with a cross section adapted to the core or the yoke is usually arranged in the region of the core or the yoke.
  • the aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a switching device of the type mentioned in the introduction, in which the permanent magnet in the dropped position of the armature exerts only slight forces on the armature and the energy for reversing between the two states of the switching device is very low.
  • Another object of the invention is to provide a switching device in which the measures for achieving the lowest possible reversing energy can be concentrated in a very small space, so that miniaturization of this switching device can be carried out.
  • this is achieved in a bistable switching device of the type mentioned at the outset in that, in cross section, part of such a cross section is formed from the permanent magnet or magnets in one or more sections of the magnetic circuit formed from the yoke / core and the armature.
  • the permanent magnet is magnetically installed in series with the control coil that surrounds the core. This ensures that the force caused by the permanent magnet in the working air gap of the magnet system can be strengthened or weakened by the control coil, depending on its polarity. Since only a part of the cross-section is formed from the permanent magnet or magnets, there is a leakage flux over the remaining cross-section connected in parallel.
  • a further development of the invention can consist in that the other part of this cross section is formed by an air gap.
  • the proposed solution has the advantage of a very simple construction, which enables simple and cheap manufacture of the switching device according to the invention, since only a permanent magnet has to be introduced into a magnetic circuit cross section in such a way that an air gap remains in part of this cross section.
  • Another variant of the invention can consist in the fact that the air gap is formed annularly around the permanent magnet.
  • annular air gap is graduated in its gap thickness.
  • the part of the cross section can be changed in its magnetic resistance depending on the gradation of the gap thickness.
  • Another embodiment of the invention can consist in that the permanent magnet itself has a full cross section.
  • the further air gap is designed as a cavity in the interior of the permanent magnet.
  • the permanent magnet is one with the circumferential line of the cross section of the magnetic circuit, e.g. of the yoke, has a congruent circumferential line and a constriction of the magnetic circuit, e.g. of the yoke.
  • the permanent magnet is arranged between the pole face of the yoke and a pole plate, with wart-shaped projections of the pole plate extending to the side of the permanent magnet and extending at their highest points on the pole face of the yoke lie on.
  • the magnetic circuit is constricted, so that when the armature has fallen off, the area around the wart-shaped projections becomes magnetically saturated.
  • the permanent magnet is arranged between the pole face of the yoke and a pole plate, an annular elevation of the pole plate surrounding the permanent magnet forming an annular air gap, which annular elevation rests on its end face on the pole face of the yoke.
  • FIG. 1 schematically shows a switching device corresponding to the prior art, in which a permanent magnet 7 is inserted into the yoke in a magnet system formed from a yoke 6, an armature 4, a core 1 and a control coil 2.
  • a permanent magnet 7 is inserted into the yoke in a magnet system formed from a yoke 6, an armature 4, a core 1 and a control coil 2.
  • a permanent magnet used in this way can also be composed of a plurality of permanent magnets.
  • the magnetic flux generated by the permanent magnet 7 can be amplified or weakened via the coil 2 arranged on the core 1 depending on the polarity of the applied voltage.
  • the armature spring 5 holds the armature 4 in the open position against the attractive force of the permanent magnet 7.
  • FIG. 2 shows a detail of a switching device according to the invention, wherein in a section of the magnetic circuit formed from the yoke 6, the armature 4 and the core 1 - seen in cross section - part of such a cross section is formed from the permanent magnet 7 and another Part 20 of the same cross section is fulfilled by a non-magnetic or non-magnetizable material, for example plastic, or medium, for example air.
  • a non-magnetic or non-magnetizable material for example plastic, or medium, for example air.
  • several sections of this type can also be provided and / or several permanent magnets can be arranged in this way.
  • the part 20 of the cross section is designed as an annular space surrounding the permanent magnet 7.
  • the permanent magnet 7 has a full cross section which is smaller than that of the yoke 6. The leakage flux F S occurring when the armature 4 has fallen off runs in this annular gap and thus in turn weakens the attraction force on the armature 4 in the dropped state.
  • FIG. 4 shows a variant of the arrangement of the permanent magnet 7 from FIG.
  • the permanent magnet 7 has a cross section that is smaller than that of the recess 16. This is particularly so to prevent a magnetic short circuit at the edge of the permanent magnet 7.
  • the height of the permanent magnet 7 is greater than the sum of the depths of the two depressions 16. The size of the steps formed in this way by the depressions 16 allows the leakage flux F S to be dimensioned.
  • a front face of a yoke part 6 'or 6' ' is flat, in which case the recess 16 in the other yoke part 6', 6 '' is made correspondingly deep.
  • the part 20 of the cross section is designed as a cavity 18 in the interior of the permanent magnet 7, the outer circumferential line of which corresponds to that of the cross section of the yoke parts 6 ′ or 6 ′′.
  • a stray flux F S is formed in the region of the cavity of the permanent magnet 7.
  • the continuous cavity can have any shape and does not necessarily have to be arranged centrally.
  • the yoke 6 part of the cross section is formed from a permanent magnet 7, another part 20 of the cross section from an air gap and the rest from the yoke material.
  • the permanent magnet 7 has a circumferential line which is essentially congruent with the circumferential line of the cross section of the magnetic circuit, here the yoke 6, and surrounds a constriction of this part of the magnetic circuit 6.
  • the yoke 6 is exposed the parts 6 'and 6' 'together, each of which has a central shoulder in the form of a truncated cone at its end and engages with it in the opening of the permanent magnet 7 and adjoins there with its top surfaces.
  • part 20 of the cross section remains as an air gap, which prevents a magnetic short circuit of the permanent magnet 7.
  • the approaches do not have to be frustoconical, any other form of cross-sectional narrowing is also within the scope of the invention.
  • the area of the extension 19 ′ or 19 ′′ goes into magnetic saturation, so that the field lines of the permanent magnet partially pass through it, but there is no magnetic short circuit.
  • FIG. 8 shows the area of the pole face of the yoke 6.
  • the embodiment shown is that a flat permanent magnet 7 is arranged on the pole face of the yoke 6 so that it only takes up part of the yoke cross-section.
  • a pole plate 21 is placed, which is provided with wart-like projections 22, which protrude into the remaining part of the cross section and have the same height as the permanent magnet 7, which rise on both sides of the permanent magnet 7 and at their highest points on the The pole face of the yoke 6 rest, with an air gap between the warts and the permanent magnet.
  • an annular elevation which rests with its end face on the pole face of the yoke, can be provided around the permanent magnet 7 on the pole plate 21, an annular air gap being provided between the permanent magnet and the annular elevation.
  • FIG. 9 shows an embodiment of the invention, the part 20 of the cross section of a section of the magnetic circuit that is filled with non-magnetic or non-magnetizable material or medium being formed by an air gap.
  • This bistable switching device has an L-shaped core 1, on which a control coil 2 is pushed.
  • An armature 4 lies on a pole face 3 of the core 1 and is held on the core 1 by means of an armature spring 5, which exerts a corresponding restoring force in order to hold the armature 4 in its fallen position shown.
  • a permanent magnet 7 is arranged, which connects the two parts 6 ′ and 6 ′′ of the yoke 6 to one another.
  • the permanent magnet 7 has a smaller cross section than the yoke, which results in 4 stray fluxes F S in this area in the areas of the yoke parts 6 ′, 6 ′′ adjacent to the permanent magnet 7 when the armature has fallen off. This results in a smaller force of attraction on the armature 4 which remains in the open position.
  • the pole face 8 of the yoke 6 interacts with the armature 4 and delimits a working air gap 9. Furthermore, the armature 4 has an attachment 10 which controls a comb 11 which is in contact with a movable contact 12 which is provided with two contact pills 13 Intervention stands. This contact 12 interacts with two fixed contacts 14, 15.
  • the main flux FHS generated by the control coil 2 amplifies or weakens the magnetic flux FHD of the permanent magnet 7, which is magnetized in the axial direction of the yoke 6, depending on the polarity of the control of the control coil 2.

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Abstract

Bistabile elektrische Schaltvorrichtung mit einem aus einem Joch/Kern, einem Anker und mindestens einem Dauermagneten, sowie einer Steuerspule bestehenden Magnetsystem, bei dem der Anker mittels einer Ankerfeder an dem Kern gehalten ist und in einer Schaltstellung zwischen dem Anker und einer Polfläche des Joches/Kernes ein Luftspalt vorhanden ist und der Anker mit einem beweglichen Kontakt mechanisch gekoppelt ist. Damit bei abgefallenem Anker (4) nur geringe Kräfte auf diesen einwirken, ist vorgesehen, daß der Dauermagnet (7) im Joch (6) angeordnet ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine bistabile Schaltvorrichtung mit einem aus einem Joch/Kern, einem Anker und mindestens einem Dauermagneten, sowie einer Steuerspule bestehenden Magnetsystem, bei dem der Anker mittels einer Ankerfeder gehalten ist und in einer Schaltstellung zwischen dem Anker und einer Polfläche des Joches/Kernes ein Luftspalt vorhanden ist und der Anker mit einem Schaltorgan mechanisch gekoppelt ist.
  • Bei solchen Schaltvorrichtungen ist üblicherweise im Bereich des Kernes oder des Joches ein Dauermagnet mit einem dem Kern oder dem Joch angepaßten Querschnitt angeordnet. Dabei ergibt sich stets das Problem, daß bei abgefallenem Anker, d.h. bei großem Arbeitsluftspalt, der Dauermagnet auf den Anker eine erhebliche Kraft ausübt, sodaß eine entsprechend starke Ankerfeder vorgesehen werden muß, um den Anker sicher in der abgefallenen Lage zu halten, wobei auch noch allfällig auftretende Vibrationen berücksichtigt werden müssen. Dies führt aber dazu, daß entsprechend hohe Anzugskräfte erforderlich sind, sodaß entsprechend kräftige Spulen vorgesehen werden müssen, um die Kraft der Ankerfeder zu überwinden.
  • Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Schaltvorrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der der Dauermagnet in der abgefallenen Stellung des Ankers nur geringe Kräfte auf diesen ausübt und die Energie zum Umsteuern zwischen den zwei Zuständen der Schaltvorrichtung sehr niedrig ist.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schaltvorrichtung anzugeben, bei welcher die Maßnahmen zum Erreichen einer möglichst niedrigen Umsteuerenergie auf sehr kleinem Raum konzentriert werden können, sodaß eine Miniaturisierung dieser Schaltvorrichtung durchführbar ist.
  • Dabei ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, diese Maßnahmen auch bei Serienfertigung der Schaltanordnung mit geringem Produktions- und Zeitaufwand und mit hoher Zuverlässigeit durchzuführen.
  • Erfindungsgemäß wird dies bei einer bistabilen Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß in einem oder mehreren Abschnitten des aus dem Joch/Kern und dem Anker gebildeten Magnetkreises - im Querschnitt gesehen - ein Teil eines solchen Querschnitts aus dem oder den Dauermagneten gebildet ist.
  • Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist der Dauermagnet in magnetischer Hinsicht seriell zur Steuerspule eingebaut, die den Kern umgibt. Dadurch ist sichergestellt, daß die vom Dauermagnet im Arbeitsluftspalt des Magnetsystems bedingte Kraft durch die Steuerspule, abhängig von deren Polarität, gestärkt oder geschwächt werden kann. Da nur ein Teil des Querschnitts aus dem oder den Dauermagneten gebildet ist, ergibt sich ein Streufluß über den parallel geschalteten Restquerschnitt. Durch diese Maßnahmen ist es auf einfache Weise durch entsprechende Dimensionierung des Dauermagneten möglich, sicherzustellen, daß bei geschlossenem Anker der Fluß des Dauermagneten überwiegend über die Serienschaltung Joch/Kern und den Anker fließt, wodurch sich eine hohe Haltekraft für den Anker ergibt.
  • Bei offenem Anker, d.h. bei großem Arbeitsluftspalt, ergibt sich ein Fluß des Dauermagneten, der überwiegend in dem Teil des Abschnittes oder der Abschnitte mit erhöhtem magnetischen Widerstand den oben erwähnten Streufluß bewirkt. Dadurch wird die Magnetkraft im Arbeitsluftspalt klein gehalten, sodaß mit relativ schwachen Ankerfedern das Auslangen gefunden wird, wobei jedoch die Rückstellkraft der Ankerfeder die auf den Anker einwirkenden Magnetkräfte bei abgefallenem Anker, bzw. bei großem Arbeitsluftspalt, übersteigen muß.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, daß der andere Teil dieses Querschnitts durch einen Luftspalt gebildet ist.
  • Durch die vorgeschlagene Lösung ergibt sich der Vorteil eines sehr einfachen Aufbaus, der eine einfache und billige Herstellung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ermöglicht, da nur ein Dauermagnet so in einen Magnetkreisquerschnitt eingebracht werden muß, daß in einem Teil dieses Querschnitts ein Luftspalt verbleibt.
  • Eine andere Variante der Erfindung kann darin bestehen, daß der Luftspalt ringförmig um den Dauermagneten ausgebildet ist.
  • Durch diese besonders einfache geometrische Anordnung ergibt sich eine einfache und kostengünstige Herstellung und eine symmetrische Verteilung des Streufeldes, wodurch Inhomogenitäten im Feldverlauf innerhalb des Joches vermieden werden.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung kann sein, daß der ringförmige Luftspalt in seiner Spaltdicke abgestuft ist.
  • Dadurch kann der Teil des Querschnittes je nach Abstufung der Spaltdicke in seinem magnetischen Widerstand verändert werden.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, daß der Dauermagnet selbst einen vollen Querschnitt aufweist.
  • Dadurch können handelsübliche Formen von Dauermagneten für die Produktion eingesetzt werden.
  • Weiters kann vorgesehen sein, daß der weitere Luftspalt als Hohlraum im Inneren des Dauermagneten ausgebildet ist.
  • Durch diese Merkmale ist sichergestellt, daß sich ein Streufluß bei abgefallenem Anker ergibt, wobei sich dieser durch den Luftspalt im Hohlraum des Dauermagneten ausbildet.
  • Schließlich besteht eine weitere Ausführungsform der Erfindung darin, daß der Dauermagnet eine mit der Umfangslinie des Querschnitts des Magnetkreises, z.B. des Joches, kongruente Umfangslinie aufweist und eine Einschnürung des Magnetkreises, z.B. des Joches umgibt.
  • Durch diese Merkmale kommt es aufgrund der Einschnürung des Magnetkreises zu Sättigungserscheinungen im Material des Magnetkreises, die in ihrer Wirkung gleich einem Streufluß sind.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Dauermagnet zwischen der Polfläche des Joches und einer Polplatte angeordnet ist, wobei sich seitlich des Dauermagneten durch einen Luftspalt beabstandete, warzenförmige Vorsprünge der Polplatte erstrecken, die an ihren höchsten Stellen auf der Polfläche des Joches aufliegen.
  • Auf diese Weise kommt es zu einer Einschnürung des Magnetkreises, sodaß bei abgefallenem Anker der Bereich um die warzenförmigen Vorsprünge in die magnetische Sättigung geht.
  • Daneben entsteht auch im verbleibenden Luftspalt ein Streufeld, sodaß über eine Kombination aus Einschnürung und Luftspalt die Feldlinien des Dauermagneten geschlossen sind.
  • In diesem Zusammenhang kann weiters vorgesehen sein, daß der Dauermagnet zwischen der Polfläche des Joches und einer Polplatte angeordnet ist, wobei eine ringförmige Erhebung der Polplatte unter Ausbildung eines ringförmigen Luftspaltes den Dauermagneten umgibt, welche ringförmige Erhebung an ihrer Stirnseite auf der Polfläche des Joches aufliegt.
  • Auch hier liegt eine Kombination aus einem ringförmigen Luftspalt und einer Einschnürung des Magnetkreises vor, sodaß zum einen der Dauermagnet nicht kurzgeschlossen ist zum anderen aber bei abgefallenem Anker die Feldlinien des Dauermagneten sich schließen können.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Fig. 1 schematisch eine bistabile Schaltvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
    • Fig. 2 bis 8 verschiedene Ausführungsformen der Anordnung des Dauermagneten im Bereich des Magnetkreises; und
    • Fig.9 schematisch eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung.
  • In Fig. 1 ist schematisch eine dem Stand der Technik entsprechende Schaltvorrichtung dargestellt, bei der in einem aus einem Joch 6, einem Anker 4, einem Kern 1 und einer Steuerspule 2 gebildeten Magnetsystem ein Dauermagnet 7 in das Joch eingesetzt ist. Es können aber auch mehrere solcherart eingesetzte Dauermagneten, sei es im Joch, im Kern und/oder im Anker, vorgesehen sein. Auch kann ein solcherart eingesetzter Dauermagnet aus mehreren Dauermagneten zusammengesetzt sein. Der vom Dauermagneten 7 erzeugte Magnetfluß kann über die auf dem Kern 1 angeordnete Spule 2 je nach Polarität der angelegten Spannung verstärkt oder geschwächt werden. Zum Aufrechterhalten zweier stabiler Zustände hält die Ankerfeder 5 in der offenen Stellung den Anker 4 gegen die anziehende Kraft des Dauermagneten 7. Erst bei Anlegen einer Steuerspannung an die Spule 2, deren erzeugter Magnetfluß jenen des Dauermagneten 7 verstärkt geht der Anker 4 in die andere stabile Positon unter Überwindung der wirkenden Federkraft über, wo er vom Dauermagneten 7 gehalten wird. Um wieder in die offene Stellung zu gelangen, muß eine entgegengesetzte Steuerspannung angelegt werden, die den Magnetfluß des Dauermagneten soweit abschwächt, daß der Anker 4 abfallen kann.
  • In Fig.2 ist ein Detail einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung dargestellt, wobei in einem Abschnitt des aus dem Joch 6, dem Anker 4 und dem Kern 1 gebildeten Magnetkreises - im Querschnitt gesehen - ein Teil eines solchen Querschnitts aus dem Dauermagneten 7 gebildet ist und ein anderer Teil 20 desselben Querschnitts von einem unmagnetischen bzw. nicht magnetisierbaren Werkstoff, z.B. Kunststoff, oder Medium, z.B. Luft, erfüllt ist. Es können aber auch mehrere Abschnitte dieser Art vorgesehen sein und/oder mehrere Dauermagnete auf diese Art angeordnet sein. Durch diesen Teil 20 des Querschnittes ist einerseits bei geöffnetem Anker 4 ein über diesen Teil geschlossener Magnetkreis mit dem Streufluß FS hergestellt, sodaß ein Teil des vom Dauermagneten 7 ausgehenden Magnetflusses FHD über diesen Teil 20 des Querschnitts verläuft und somit nicht zur anziehenden Kraft auf den Anker 4 beiträgt. Damit kann aber die rückhaltende Feder 5 schwächer dimensioniert werden und es wird auch die nötige Umsteuerenergie für die Spule 2 geringer. Die Abschnitte mit Dauermagneten und erhöhtem magnetischen Widerstand können an beliebiger Stelle innerhalb des magnetischen Kreises vorgesehen sein. Der von der Steuerspule 2 erzeugbare Magnetfluß ist mit FHS bezeichnet.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Teil 20 des Querschnittes als ein den Dauermagneten 7 umgebender Ringraum ausgebildet. Der Dauermagnet 7 weist dabei gemäß einer anderen Variante der Erfindung einen Vollquerschnitt auf, welcher kleiner als der des Joches 6 ist. Der bei abgefallenem Anker 4 auftretende Streufluß FS verläuft in diesem ringförmigen Spalt und schwächt somit wiederum die Anziehungskraft auf den Anker 4 im abgefallenen Zustand.
  • Die Fig. 4 zeigt eine Variante der Anordnung des Dauermagneten 7 aus Fig. 3. Dabei ist der z.B. als Luftspalt ausgebildete Ringraum 20 in seiner Spaltdicke abgestuft. Die einander zugekehrten Stirnflächen der Jochteile 6' und 6'' sind mit je einer zentralen Vertiefung 16 versehen, in der der Dauermagnet 7 gehalten ist. Dabei weist der Dauermagnet 7 einen Querschnitt auf, der kleiner als jener der Vertiefung 16 ist. Dies insbesondere deshalb, um am Rand des Dauermagneten 7 einen magnetischen Kurzschluß zu verhindern. Außerdem ist die Höhe des Dauermagneten 7 größer als die Summe der Tiefen der beiden Vertiefungen 16. Durch die Größe der solcherart durch die Vertiefungen 16 gebildeten Stufen kann der Streufluß FS dimensioniert werden.
  • Dabei kann als eine Variante auch vorgesehen sein, eine Stirnfläche eines Jochteiles 6' bzw. 6'' eben auszubilden, wobei dann die Vertiefung 16 im anderen Jochteil 6', 6'' entsprechend tief ausgebildet ist.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Fig.5 ist der Teil 20 des Querschnitts als Hohlraum 18 im Inneren des Dauermagneten 7 ausgebildet, dessen äußere Umfangslinie jener des Querschnittes der Jochteile 6' bzw. 6'' entspricht. Dabei bildet sich bei abgefallenem Anker 4 im Bereich des Hohlraumes des Dauermagneten 7 ein Streufluß FS aus. Der durchgehende Hohlraum kann beliebig in seiner Form ausgebildet und muß nicht unbedingt zentrisch angeordnet sein. In Fig. 6 ist in einer weiteren Variante der Erfindung in einem Abschnitt des Magnetkreises, hier des Joches 6, ein Teil des Querschnittes aus einem Dauermagenten 7, ein weiterer Teil 20 des Querschnittes aus einem Luftspalt und der Rest aus dem Jochmaterial gebildet.
  • Bei der in einem Längsschnitt dargestellten Ausführungsform nach Fig. 7 weist der Dauermagnet 7 eine im wesentlichen mit der Umfangslinie des Querschnittes des Magnetkreises, hier des Joches 6, kongruente Umfangslinie auf und umgibt eine Einschnürung dieses Teils des Magnetkreises 6. Das Joch 6 setzt sich aus den Teilen 6'und 6'' zusammen, die jeweils an ihrem Ende einen zentrischen Ansatz in Form eines Kegelstumpfes aufweisen und mit diesen in den Durchbruch des Dauermagneten 7 eingreifen sowie dort mit ihren Deckflächen aneinandergrenzen. Zwischen den Innenwänden des Durchbruches und den beiden Ansätzen 19'und 19'' der Jochteile 6' bzw. 6'' verbleibt ein Teil 20 des Querschnittes als Luftspalt, der einen magnetischen Kurzschluß des Dauermagneten 7 verhindert. Dabei müssen die Ansätze keinesfalls kegelstumpfförmig ausgebildet sein, jede andere Form der Querschnittseinengung liegt genauso im Rahmen der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform geht bei abgefallenem Anker 4 der Bereich des Ansatzes 19' bzw. 19'' in die magnetische Sättigung, sodaß die Feldlinien des Dauermagneten zum Teil durch diesen hindurchgehen, es aber nicht zu einem magnetischen Kurzschluß kommt.
  • In Fig. 8 ist der Bereich der Polfläche des Joches 6 dargestellt. Die gezeigte Ausführungsform besteht darin, daß ein flacher Dauermagnet 7 auf der Polfläche des Joches 6 so angeordnet ist, daß dieser nur einen Teil des Jochquerschnitts einnimmt. Auf den Dauermagneten 7 ist eine Polplatte 21 aufgesetzt, welche mit in den verbleibenden Teil des Querschnitts ragenden, warzenförmigen Vorsprünge 22 mit der gleichen Höhe wie der Dauermagnet 7 versehen ist, die sich zu beiden Seiten des Dauermagneten 7 erheben und an ihren höchsten Stellen auf der Polfläche des Joches 6 aufliegen, wobei ein Luftspalt zwischen Warzen und Dauermagnet besteht. Anstelle der Warzen 22 kann auch eine ringförmige Erhebung, die mit ihrer Stirnseite auf der Polfläche des Joches aufliegt, um den Dauermagneten 7 auf der Polplatte 21 vorgesehen sein, wobei ein ringförmiger Luftspalt zwischen Dauermagneten und ringförmiger Erhebung vorgesehen ist. Dabei entsteht im abgefallenen Zustand des Ankers 4 einerseits ein Streufeld FS und andererseits geht der Bereich um die warzenförmigen Erhebungen 22 bzw. um die ringförmige Erhebung in die Sättigung, sodaß die Feldlinien des Dauermagenten geschlossen sind, sich jedoch kein magnetischer Kurzschluß ergibt.
  • In Fig. 9 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wobei der von unmagnetischem bzw. nicht magnetisierbarem Material bzw. Medium erfüllte Teil 20 des Querschnitts eines Abschnitts des Magnetkreises durch einen Luftspalt gebildet ist. Diese erfindungsgemäße bistabile Schaltvorrichtung weist einen L-förmigen Kern 1 auf, auf dem eine Steuerspule 2 aufgeschoben ist. An einer Polfläche 3 des Kernes 1 liegt ein Anker 4 auf, der mittels einer Ankerfeder 5 an dem Kern 1 gehalten ist, welche eine entsprechende Rückstellkraft aufbringt, um den Anker 4 in seiner dargestellten abgefallenen Lage zu halten.
  • Im Bereich des mit dem Kern 1 verbundenen Joches 6, das bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform zweiteilig ausgebildet ist, ist ein Dauermagnet 7 angeordnet, der die beiden Teile 6' und 6'' des Joches 6 miteinander verbindet. Dabei weist der Dauermagnet 7 gemäß einer Variante der Erfindung einen kleineren Querschnitt als das Joch auf, wodurch sich in den an den Dauermagneten 7 angrenzenden Bereichen der Jochteile 6', 6'' bei abgefallenem Anker 4 Streuflüsse FS in diesem Bereich ergeben. Dadurch ergibt sich eine kleinere Anziehungskraft auf den in der offenen Position verharrenden Anker 4.
  • Die Polfläche 8 des Joches 6 wirkt mit dem Anker 4 zusammen und begrenzt einen Arbeitsluftspalt 9. Weiters weist der Anker 4 einen Ansatz 10 auf, der einen Kamm 11 steuert, der mit einem beweglichen Kontakt 12, der mit zwei Kontaktpillen 13 versehen ist, in Eingriff steht. Dieser Kontakt 12 wirkt mit zwei festen Kontakten 14, 15 zusammen.
  • Der von der Steuerspule 2 erzeugte Hauptfluß FHS verstärkt oder schwächt den Magnetfluß FHD des Dauermagneten 7, der in axialer Richtung des Joches 6 magnetisiert ist, je nach der Polarität der Ansteuerung der Steuerspule 2.

Claims (9)

1. Bistabile elektrische Schaltvorrichtung mit einem aus einem Joch/Kern, einem Anker und mindestens einem Dauermagneten, sowie einer Steuerspule bestehenden Magnetsystem, bei dem der Anker mittels einer Ankerfeder gehalten ist und in einer Schaltstellung zwischen dem Anker und einer Polfläche des Joches/Kernes ein Luftspalt vorhanden ist und der Anker mit einem Schaltorgan mechanisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oder mehreren Abschnitten des aus dem Joch (6)/Kern(1) und dem Anker (4) gebildeten Magnetkreises - im Querschnitt gesehen - ein Teil eines solchen Querschnitts aus dem oder den Dauermagneten gebildet ist.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Teil (20) dieses Querschnitts durch einen Luftspalt gebildet ist.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt ringförmig um den Dauermagneten (7) ausgebildet ist.
4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Luftspalt in seiner Spaltdicke abgestuft ist.
5. Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (7) selbst einen vollen Querschnitt aufweist.
7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt als Hohlraum im Inneren des Dauermagneten (7) ausgebildet ist.
8. Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (7) eine mit der Umfangslinie des Querschnittes des Magnetkreises, z.B. des Joches (6) kongruente Umfangslinie aufweist und eine Einschnürung des Magnetkreises, z.B. Joches (6) umgibt.
9. Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (7) zwischen der Polfläche des Joches (6) und einer Polplatte (21) angeordnet ist, wobei sich seitlich des Dauermagneten durch einen Luftspalt beabstandete, warzenförmige Vorsprünge (22) der Polplatte (21) erstrecken, die an ihren höchsten Stellen auf der Polfläche des Joches (6) aufliegen.
10. Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (7) zwischen der Polfläche des Joches (6) und einer Polplatte (21) angeordnet ist, wobei eine ringförmige Erhebung der Polplatte (21) unter Ausbildung eines ringförmigen Luftspaltes den Dauermagneten (7) umgibt, welche ringförmige Erhebung an ihrer Stirnseite auf der Polfläche des Joches (6) aufliegt.
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