DE3813113C2 - Monostabiles elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein monostabiles elek­ tromagnetisches Relais mit einem Anker, einem Permanentmagne­ ten und einer Spule, bei dem der Permanentmagnet an einem zweiteiligen Joch angeordnet ist.

Ein solches Relais wurde z. B. durch die DE-AS 19 26 514 bekannt. Bei diesem bekannten Relais weist das Joch einen gabelförmigen Endbereich auf, bei dem der Steg der Gabel durch den Permanentmagneten gebildet ist, so daß die Zinken ungleichnamig polarisiert sind. Dabei verläuft das an­ dere Ende des Joches, das gleich wie die eine Zinke polari­ siert ist, gegen die ungleichnamig polarisierte Zinke des ga­ belförmigen Endbereiches zu, wobei die Verbindung dieses Endes des Joches mit der gleichnamig polarisierten Zinke ausschließ­ lich in einem ferromagnetischen Material erfolgt. Der Anker dieses Relais ist als zweiflügeliger Drehanker ausgebildet und greift mit seinem einen Ende in den durch die ungleichnamig polarisierten Zinken des einen Endes des Joches gebildeten Luftspalt ein. Weiters ist bei diesem Relais noch ein ein­ stellbarer magnetischer Kurzschluß vorgesehen, der parallel zu dem das freie Ende des Joches durchfließenden magnetischen Fluß liegt und diesen entsprechend schwächt, so daß sich eine stabile Ruhelage für den Anker ergibt.

Bei einem solchen Relais ergibt sich der Nachteil, daß es in der Arbeits- wie auch in der Ruhelage des Relais zu keinem satten Aufliegen des Ankers an den Polflächen kommt, wodurch der Dauermagnetfluß aufgrund des Restluftspaltes nur zu einem geringen Teil wirksam werden kann. Daraus resultiert aber eine entsprechend niedrige Haltekraft, so daß nur relativ geringe Kontaktdrücke aufgebracht werden können.

Weiters führt der Restluftspalt auch dazu, daß sich nur eine sehr geringe Kraftzunahme bei der Bewegung des Ankers gegen den minimalen Luftspalt zu ergibt, wodurch sich die be­ reits erwähnte geringe Haltekraft und damit auch eine geringe Vibrations- und Schockfestigkeit ergibt.

Aus der DE 27 28 629 C2 ist eine Elektromagnetvorrichtung mit einem die Erregerwicklung tragenden U-förmigen Joch und einem einen Dauermagneten tragenden m-förmigen Anker, in welchen die U-Schenkel des Jochs eingreifen, bekannt. Die Schenkel können dabei plan aneinander anliegen. Der Aufbau ist jedoch nicht platzsparend und weist einen hohen Mate­ rialverbrauch auf.

Das monostabile elektromagnetische Drehankerrelais aus der DE 27 50 142 C2 weist eine niedrige Haltekraft und Vibra­ tionsfestigkeit auf, da die Schenkel in der Ruhelage und der erregten Lage nicht plan aneinander anliegen.

Die DE-AS 18 17 557 offenbart ein Relais mit einem U-förmi­ gen Joch, welches unter anderem aus zwei L-förmigen Teilen zusammengesetzt ist. Im Bereich des U-Bogens sind die bei­ den in zur Ebene der U-Form senkrechter Richtung aufeinan­ derliegenden Schenkel dieser L-förmigen Teile in die Öffnung einer Erregerspule eingeführt. Auch dieses Relais ist nicht platzsparend ausgeführt und weist einen hohen Mate­ rialbedarf auf.

Aus der FR-PS 10 80 986 ist es bekannt, bei einem Relais das Joch m-förmig auszugestalten, wobei um den mittleren Schenkel eine Erregerspule gelegt ist, und den Anker U-för­ mig auszuführen, wobei beide Teile mit ihren Schenkel in­ einandergreifen. Dabei ist der Anker entweder seitlich li­ near verschiebbar oder pendelnd angeordnet. Der U-Bogen des Ankers bildet ein Permanentmagnet. Diese prinzipielle An­ ordnung ermöglicht jedoch kein einfach herzustellendes monostabiles Relais, sondern zielt auf den Wechselstrombe­ trieb der Spule ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein monostabiles elektromagnetisches Relais zu schaffen, wel­ ches einen besonders einfachen und platzsparenden Aufbau aufweist.

Die Aufgabe wird durch die Patentansprüche 1 und 3 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Ein erfindungsgemäßes Relais zeichnet sich dadurch aus, daß bei einem gattungsgemäßen Relais der er­ ste Jochteil zwei voneinander distanzierte Abwinkelungen auf­ weist, von denen die eine L-förmig und die andere U-förmig ausgebildet ist, wobei der vorzugsweise verschwenkbar gehal­ tene Anker mit seinem einen Endbereich zwischen die Schenkel der U-förmigen Abwinkelung eingreift und der abgewinkelte Schenkel der L-förmigen Abwinkelung an dem Permanentmagneten anliegt und die Spule den die beiden Abwinkelungen verbinden­ den Abschnitt des ersten Jochteiles umgibt.

Dies ermöglicht einen sehr schmalen Aufbau des Ma­ gnetsystems und ist daher besonders für beengte Platzverhält­ nisse von Vorteil.

Um bei einem solchen Magnetsystem bereits separat hergestellte Spulen verwenden zu können kann weiters vorgese­ hen sein, daß der die beiden Abwinkelungen verbindende Ab­ schnitt des ersten Jochteiles in dessen Querschnittsebene un­ terteilt ist und jeder dieser Teile eine Abwinkelung aufweist, wobei diese Teile nach dem Einschieben in die Spule miteinan­ der verbindbar sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der weitere Polflächen aufweisende Abschnitt ein von einem sich unter dem ersten L-förmigen Abschnitt hindurch erstreckenden zweiten L-förmigen Abschnitt aufragender Schenkel, welcher gemeinsam mit dem einen Schenkel des ersten L-förmigen Abschnittes den einen Luftspalt begrenzt.

Gemäß Anspruch 3 ist bei einem gattungsgemäßen Relais vorgesehen, daß die Spule an einem balkenartigen Ab­ schnitt des ersten Jochteiles angeordnet ist, der einen L-förmigen Abschnitt, dessen einer Schenkel an dem Permanent­ magneten anliegt und dessen zweiter Schenkel einen Luftspalt begrenzt, mit einem weitere Polflächen aufweisenden Abschnitt verbindet, welcher gemeinsam mit dem einen Schenkel des ersten L-förmigen Abschnittes den einen Luftspalt begrenzt.

Auf diese Weise läßt sich ein sehr flaches Magnetsy­ stem bauen. Dabei können die beiden L-förmigen Abschnitte mit dem balkenartigen Anschnitt, auf den eine vorgefertigte Spule aufgeschoben werden kann, z. B. durch Nietungen sehr einfach miteinander verbunden werden, wodurch sich eine sehr einfache Herstellung eines solchen Magnetsystems ergibt.

In diesem Zusammenhang kann weiters vorgesehen sein, daß der Anker zwei Schenkel aufweist, die in die beiden Luft­ spalte eingreifen und eine mit dem von der Spule umgebenen Be­ reich des ersten Teiles des Joches verbundene Zunge über­ greifen, wobei der Anker verschiebbar gehalten ist.

Weiters kann auch vorgesehen sein daß der Anker zwei Schenkel aufweist, die in die beiden Luftspalte eingreifen und eine mit dem von der Spule umgebenen Bereich des ersten Teiles des Joches verbundene Zunge übergreifen, wobei der Anker über eine Zunge pendelnd an einer Achse gehalten ist, die vorzugs­ weise an einem Jochteil gehalten ist.

In beiden Fällen ergibt sich eine in konstruktiver Hinsicht sehr einfache Lösung und im letzteren Falle auch ge­ ringe Reibungsverluste bei der Bewegung des Ankers. Im Falle der Ausbildung des Ankers als Schiebeanker ist es möglich den Anker zu einer satten Anlage an den Polflächen des Joches zu bringen, wodurch eine besonders hohe Haltekraft erreicht wer­ den kann.

Außerdem ergeben sich durch diese Maßnahmen besonders günstige Verhältnisse für die Führung des magnetischen Flus­ ses.

Im Hinblick auf einen einfachen mechanischen Aufbau eines solchen Relais kann vorgesehen sein, daß die von den Schenkeln des Ankers übergriffene Zunge des ersten Jochteiles von einer Abwinkelung dieses Teiles absteht und die Spule trägt. Dabei kann der erste Jochteil durch eine Platte gebil­ det sein, die an zwei einen rechten Winkel einschließenden Rändern in der gleichen Richtung verlaufende Abwinkelungen aufweist, von denen die eine eine Polfläche trägt und die an­ dere mit der Zunge, z. B. durch eine Nietung verbunden ist, wo­ bei die Spule einfach auf die Zunge aufgeschoben werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher er­ läutert.

Dabei zeigt Fig. 1a und 1b zwei Varianten eines mono­ stabilen Relais mit ortsfestem Joch und Schiebe- bzw. Pendel­ anker im nicht erregten und erregten Zustand, Fig. 2a und 2b eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais und Fig. 3a, 3b eine Variante eines Relais mit Drehankerantrieb, wobei der Permanentmagnet im Joch angeordnet ist.

In den Fig. 1a und 1b ist ein Schiebeanker 2 darge­ stellt und mit strichlierten Linien, als Variante dazu, ein für einen Pendelanker 2′ vorteilhafte Anlenkung angedeutet. Dabei zeigt die Fig. 1a den unerregten und Fig. 1b den erreg­ ten Zustand des Relais.

Dieses Einteilung gilt auch bei den übrigen Figuren, so daß die mit dem Zusatz "a" versehenen Figuren stets die Verhält­ nisse bei nicht erregter Spule und die mit dem Zusatz "b" ver­ sehenen Figuren den erregten Zustand der Spule wiedergeben.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1a und 1b be­ steht das Joch 1 aus zwei Teilen 1a und 1b. Der Teil 1a ist an seiner Vorderseite zu einer Polfläche 5 hochgebogen und in Richtung der Kante dieser Abwinkelung verlängert und durch eine weitere Abwinkelung 21 abgeschlossen, in der eine Zunge 10 gehalten ist. Auf dieser Zunge 10 ist die Spule 4 aufgeschoben.

Die Zunge 10 bildet im Bereich ihres freien Endes weitere Polflächen 6, 6′, die mit der Polfläche 5 einen Luft­ spalt 8 begrenzt, wobei bei unerregter Spule 4 beide Polflä­ chen die gleiche Polarität aufweisen, da der gesamte Teil 1a des Joches 1 satt auf einer Polfläche 31 des Permanentmagneten 3 aufliegt.

Der zweite Teil 1b des Joches 1 ist L-förmig ausge­ bildet und liegt satt an der weiten Polfläche 32 des Permanentmagneten 3 an. Dadurch ergeben sich zwei Luftspalte 8 und 9 von denen einer im nicht erregten Zustand der Spule 4 von zwei gleichnamig gepolten Polflächen 5, 6′ und der andere von zwei ungleichnamig gepolten Polflächen 6, 7 begrenzt ist.

In diese beiden Luftspalte 8, 9 greift der Anker 2, bzw. 2′ mit seinen die Zunge 10 übergreifenden Schenkeln 40, 41 ein, wobei letzterer als Pendelanker ausgebildet ist und an einer Zunge 33 aus Kunststoff gehalten ist, die an einer Achse 22 schwenkbar befestigt ist, die an dem Jochteil 1a ge­ halten und ein Pendeln des Pendelankers 2′ ermöglicht. In bei­ den Fällen ergeben sich bei nicht erregter Spule 4 die in der Fig. 1a dargestellte Ruhelage und bei erregter Spule die in Fig. 1b dargestellte Arbeitslage.

Einer der Abschnitte 23, 24 der Abwinkelung 21 kann dabei weggelassen werden.

Die aus den Fig. 2a und 2b ersichtliche Ausführungs­ form zeichnet sich durch ein besonders flaches Magnetsystem aus. Bei diesem weist der erste Jochteil 1a einen L-förmigen Abschnitt 26 auf, dessen einer Schenkel die Polfläche 5 trägt und dessen zweiter Schenkel an dem Permanentmagnet 3 bzw. an dessen Polfläche 31 anliegt.

Dieser Abschnitt 26 ist über einen balkenartigen Ab­ schnitt 28, der die Spule 4 trägt, mit einem weiteren L-förmigen Abschnitt 29 verbunden und ist in dessen Abwinke­ lung 21′ gehalten. Zweckmäßigerweise ist der balkenartige Ab­ schnitt 23 mit den beiden, in einem Winkel von 90° zueinander angeordneten L-förmigen Abschnitten 26, 29 durch Nietungen verbunden. Der Abschnitt 26 liegt über dem Abschnitt 29, der sich unter diesem hindurch er­ streckt. Im Bereich des freien Endes des Abschnittes 29 ragt ein mit seiner Schmalseite auf diesem aufstehender Schenkel 25 auf, der die Polflächen 6, 6′ trägt.

Der Jochteil 1b liegt an der zweiten Polfläche 32 des Permanentmagneten 3 an und ist L-förmig ausgebildet.

Dabei greift der Anker 2, der wie schon anhand der Fig. 1 erläutert als Schiebe- oder Pendelanker ausgebildet sein kann, sowohl in den durch die gleichnamig gepolten Pol­ flächen 5, 6 begrenzten Luftspalt 8 als auch in den durch die ungleichnamig gepolten Polflächen 6, 7 begrenzten Luftspalt 9 ein. Es ergibt sich daher die gleiche Funktion, wie bei der Ausführungsform nach der Fig. 1.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 3a und 3b sind an den Enden des Jochteiles 1a, der z. B. zur Erleichterung der Montage, bzw. zur Ermöglichung der Verwendung einer vorgefer­ tigten Spule 4 aus den Teilen 1c und 1d besteht, L- bzw. U-förmige Abwinkelungen 15, 16 angeordnet. Dabei liegt der freie Schenkel der L-förmigen Abwinkelung 15 an der einen Pol­ fläche 31 des Permanentmagneten 3 an. Der zweite Teil 1b des Joches liegt an der zweiten Polfläche 32 des Permanentmagne­ ten 3 an.

Dabei begrenzt der Jochteil 1b mit dem Schenkel 17 des Jochteiles 1b einen Luftspalt 9, der von ungleichnamig po­ larisierten Polflächen 6, 7 begrenzt ist. Der von gleichnamig polarisierten Polflächen 5, 6 begrenzte Luftspalt 8 wird durch die U-förmige Abwinkelung 16 gebildet.

Die Spule sitzt auf den Schenkeln der Teile 1c und 1d des Jochteiles 1a, die gegebenenfalls durch den Spulenkörper der Spule 4 zusammengehalten werden können. Dabei sind diese Schenkeln in der Querschnittsebene des Jochteiles 1a geteilt.

Der Anker selbst ist um den Drehpunkt 14 verschwenk­ bar und greift mit seinen beiden Endbereichen in die Luft­ spalte 9 ein. Damit ergeben sich auch bei dieser Ausführungs­ form ähnliche Verhältnisse wie bei dem bisher erläuterten Re­ lais.

Claims (9)

1. Monostabiles elektromagnetisches Relais mit einem An­ ker, einem Permanentmagneten und einer Spule, bei dem:

• - der Permanentmagnet an einem zweiteiligen Joch ange­ ordnet ist,
• - der eine Teil (1a) des zweiteiligen Joches (1) zwei einander gegenüberliegende Polflächen (5, 6) glei­ cher Polarität aufweist, welche einen Luftspalt (8), in den der Anker (2) mit einem ersten Abschnitt ein­ greift, begrenzen,
• - der zweite Teil (1b) des Joches (1) eine Polfläche (7) der anderen Polarität aufweist, die einer Pol­ fläche (6) des ersten Teiles (1a) des Joches (1) ge­ genüberliegt und mit dieser einen zweiten Luftspalt (9) begrenzt, in den der unpolarisierte Anker (2) mit seinem zweiten Abschnitt eingreift, wobei die Spule (4) an dem ersten Jochteil (1a) angeord­ net ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Jochteil (1a) zwei voneinander distan­ zierte Abwinkelungen (15, 16) aufweist, von denen die eine L-förmig und die andere U-förmig ausgebildet ist, wobei der verschwenkbar gehaltene Anker (2) mit seinem einen Endbereich zwischen die Schenkel der U-förmigen Abwinkelung (16) eingreift und der ab­ gewinkelte Schenkel der L-förmigen Abwinkelung (15) an dem Permanentmagneten (3) anliegt und die Spule (4) den die beiden Abwinkelungen (15, 16) verbindenden Ab­ schnitt des ersten Jochteiles (1a) umgibt.

2. Monostabiles Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden Abwinkelungen (15, 16) verbindende Abschnitt des ersten Jochteiles (1a) in dessen Quer­ schnittsebene unterteilt ist und jeder dieser Teile (1c, 1d) ei­ ne Abwinkelung (15, 16) aufweist, wobei diese Teile nach dem Einschieben in die Spule (4) miteinander verbindbar sind.

3. Monostabiles elektromagnetisches Relais mit einem An­ ker, einem Permanentmagneten und einer Spule, bei dem:

• - der Permanentmagnet an einem zweiteiligen Joch ange­ ordnet ist,
• - der eine Teil (1a) des zweiteiligen Joches (1) zwei einander gegenüberliegende Polflächen (5, 6) glei­ cher Polarität aufweist, welche einen Luftspalt (8), in den der Anker (2) mit einem ersten Abschnitt ein­ greift, begrenzen,
• - der zweite Teil (1b) des Joches (1) eine Polfläche (7) der anderen Polarität aufweist, die einer Pol­ fläche (6) des ersten Teiles (1a) des Joches (1) ge­ genüberliegt und mit dieser einen zweiten Luftspalt (9) begrenzt, in den der unpolarisierte Anker (2) mit seinem zweiten Abschnitt eingreift, wobei die Spule (4) an dem ersten Jochteil (1a) angeord­ net ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (4) an einem balkenartigen Abschnitt (10, 28) des ersten Jochteiles (1a) angeordnet ist, der ei­ nen L-förmigen Abschnitt (26), dessen einer Schenkel an dem Permanentmagneten (3) anliegt und dessen zweiter Schenkel einen Luftspalt (8) begrenzt, mit einem weite­ re Polflächen (6, 6′) aufweisenden Abschnitt verbindet, welcher gemeinsam mit dem einen Schenkel des ersten L- förmigen Abschnittes (26) den einen Luftspalt (8) be­ grenzt.

4. Monostabiles Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Polflächen (6, 6′) aufweisende Ab­ schnitt ein von einem sich unter dem ersten L-förmigen Abschnitt (26) hindurch erstreckenden zweiten L-förmi­ gen Abschnitt (29) aufragender Schenkel ist, welcher gemeinsam mit dem einen Schenkel des ersten L-förmigen Abschnittes (26) den einen Luftspalt (8) begrenzt.

5. Monostabiles Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der Anker (2) zwei Schenkel (40, 41) aufweist, die in die beiden Luftspalte (8, 9) eingreifen und einem mit dem von der Spule (4) umgebenen Bereich des ersten Teiles (1a) des Joches (1) verbundene Zunge (10) über­ greifen.

6. Monostabiles Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der Anker (2) verschiebbar gehalten ist.

7. Monostabiles Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (2′) über eine Zunge (33) pendelnd an einer Achse (22) gehalten ist, die vorzugsweise an einem Jochteil (1a, 1b) gehalten ist.

8. Monostabiles Relais nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der balkenartige Abschnitt (10, 28) des ersten Jochteiles (1a) von einer Abwinkelung (21, 21′) dieses Teiles absteht.