DK145479B - Monostabilt elektromagnetisk vippeankerrelae - Google Patents

Description

(19) DANMARK (W) f\sj/

(12) FREMLÆGGELSESSKRIFT od 145479 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 4966/78 (51) IntCI.3 Η 01 Η 50/24 (22) Indleveringsdag 8. nov. 1978 (24) Løbedag 8. nov. 1978 (41) Aim. tilgængelig 10. maj 1979 (44) Fremlagt 22. nov. 1982 (86) International ansøgning nr.

(86) International indleverlngsdag (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 9. nov. 1977i 2750142, DE

(71) Ansøger SIEMENS AKTIENGESELLSCHAPT, Berlin und Muenchen, 8 Lenchen 2, DE.

(72) Opfinder Rolf-Dieter Kimpel, DE.

(74) Fuldmægtig Internationalt Patent-Bureau.

(54) MonostaMlt elektromagnetisk vippe« ankerrelæ.

Opfindelsen angår et raonostabilt elektromagnetisk vippeanker-relæ med et vippeanker,der er lejret mellem to frie ågben på en elektromagnet, og hvis to ferromagnetiske ankerben er koblet over et fer-romagnetisk midterstykke og hver især med et af ågbenene danner en første arbejdsluftspalte,og hvor der endvidere findes en med ankeret fast forbundet permanentmagnetopstilling,som med hvert af de to åg-HQ ben danner en anden arbejdsluftspalte,som modvirker den første ar- j) bejdsluftspalte.

Sådanne relæer,dog uden permanentmagnetisk anker,kendes fra tysk brugsmønsteret S) skrift nr.l 900 668. I disse kendte relæer tilbagestilles ankrene ved hjælp af særlige ydre kræfter. Hvis man vil anvende et symmetrisk kontaktfjedersæt, kan denne tilbagestilling kun ske ved hjælp af særlige tilbagestillingsfjedre. Bortset derfra er et så- □ 2 145479 dant neutralt magnetsystem også forholdsvis ufølsomt.

Derudover har det også været foreslået at gøre et polariseret vippeankersystem monostabilt, jf. tysk fremlæggelsesskrift nr.

24 54 967. Et sådant relæ har et såkaldt H-anker med to parallelle ferromagnetiske ben og mindst én mellemliggende permanentmagnet.

Til frembringelse af en monostabil koblefunktion er det foreslået at anbringe de ferromagnetiske ben indbyrdes forskudt med et bestemt afsnit af deres længde, således at ulige store polflader på polsko og ankerben ligger over for hinanden. Ved hjælp af denne foranstaltning alene kan der imidlertid ikke sikres en monostabil koblefunktion. Der skal også i dette tilfælde ved hjælp af særlige midler såsom på den ene side anbragte skilleblik og ekstrafjedre frembringes en monostabil karakteristik.

Ved opfindelsen tilsigtes et vippeankerrelæ af den indledningsvis omhandlede art udformet således, at der opnås en éntydigt monostabil koblefunktion uden yderligere tilbagestillingsmidler.

Ifølge opfindelsen løses denne opgave ved et relæ af den indledningsvis omhandlede art ved, at permanentmagnetopstillingen har to polstykker, som forløber parallelt med hvert sit ankerben og over en permanentmagnet er koblet med dette, hvorhos de to permanentmagneter over ankerets midterstykke ligger magnetisk i serie, og at de to polstykker magnetisk ikke er direkte koblet med de hver især over en permanentmagnet med det andet polstykke koblede ankerben.

Herved opnås, at de to polstykker i det væsentlige ligger i serie i fluxkredsen for permanentmagneten eller permanentmagneterne. Ankeret indtager altså sin hvilestilling, hvis de to polstykker ligger an mod ågbenene, således at permanentfluxkredsen kan sluttes over åget.

Den magnetiske usymmetri for dette monostabile relæ bestormes af de magnetiske modstande melion ankerets ferrcmagnetiske midterstykke og de to polstykker. Den til grund for opfindelsen liggende ide realiseres naturligvis også, hvis der mellem polstykkerne og midterstykket i stedet for en gennemgående luftspalte findes et ferromagnetisk mellemstykke, hvis magnetiske modstand sikrer en tilstrækkelig usymme-tri mellem kræfterne. Ligeså skal midterstykkets kobling med de to ankerben vælges på egnet måde, hvorhos der også her kommer forskellige muligheder i betragtning, fra en ferromagnetisk tilkobling til 3 145479 gennemgående luftspalter. Ved dimensioneringen af disse magnetiske modstande, nemlig dels i midterstykket mellem de to ankerben, dels mellem polstykkerne og dette midterstykke, kan der opnås en optimal tilpasning af magnetsystemet efter fjedersættet.

Til bestemte anvendelsestilfælde er imidlertid også en udførelsesform mulig, ved hvilken blot et polstykke er tilkoblet over en permanentmagnet og det andet polstykke er forbundet ferromågne-tisk med midterstykket henholdsvis det tilhørende ankerben. Lejestedet kunne også anbringes forskudt fra midten mellem de to ankerben, hvorhos også længden af ankerbenene og luftspalterne kan være forskellige.

Opfindelsen er i det følgende forklaret nærmere på grundlag af et udførelseseksempel under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser opbygningen af et magnetsystem til et monostabilt polet vippeankerrelæ, fig. 2 fluxforløbet i det i fig. 1 viste magnetsystem, og fig. 3 et diagram over kraft/vej-forløbet for et relæ med et magnetsystem som vist i fig. 1.

Fig. 1 viser magnetsystemet til et monostabilt vippeankerrelæ. Det indeholder en aktiveringsspole 1, hvis kerne 2 danner to ågben 3 og 4. I midten mellem enderne af ågbenene 3 og 4 er der på en aksel 5 anbragt et anker 6, som omfatter to symmetrisk i forhold til akslen 5 anbragte ankerben 7 og 8 samt et ferro-magnetisk midterstykke 9. Dette midterstykke 9 er over koblingsflader 9a og 9b på passende måde forbundet magnetisk med ankerbenene 7 og 8. Alt efter, hvordan karakteristikken for magnet kredsen skal se ud, kan eksempelvis ankerbenene 7 og 8 sammen med midterstykket 9 være af et jernstykke, eller koblingsfladerne 9a og 9b kan i et andet tilfælde være udformet som luftspalter.

Ankerbenet 7 danner med ågbenet 3 en arbejdsluftspalte SI, og ankerbenet 8 danner med ågbenet 4 en tilsvarende arbejdsluft- spalte S2. Ved aktivering af spolen 1 bliver altså ankerbenene 7 og 8 tiltrukket mod de over for beliggende ågben 3 og 4.

Til tilbagestilling af ankeret tjener to permanentmagneter 11 og 12, som er anbragt på ankerbenene henholdsvis 7 og 8, og som hver for sig bærer et med det tilhørende ankerben parallelt polstykke henholdsvis 13 og 14. Disse polstykker omfatter altså sammen med det parallelle ankerben omtrentlig som en tang hver for sig enden af det tilhørende ågben henholdsvis 3 og 4. Polstykket 13 4 145479 danner med ågbenet 3 en yderligere luftspalte S3, og polstykket 14 danner med ågbenet 4 en yderligere luftspalte S4. De to permanentmagneter 11 og 12 er polariseret således, at de over ankeret 6's midterstykke 9 ligger magnetisk i serie.

Fig. 2 viser fluxforløbet og overlejringen mellem aktiverings-flux og permanentmagnetflux i et magnetsystem som vist i fig. 1.

Her betegner 01 den af spolen frembragte aktiveringsflux. Den er tegnet som en optrukket linie. 011, der er tegnet som en stiplet linie, betegner den af permanentmagneten 11 frembragte permanent-flux, medens 012, der er tegnet som en punkteret linie, betegner den af permanentmagneten 12 frembragte permanentflux. Som det fremgår af fig. 2, opstår magnetsysternets asymmetri ved, at der i arbejdsluftspalterne på hvilesiden, altså i luftspalterne S3 og S4, altid foreligger en større permanentflux end i arbejdsluftspalterne SI pg S2 på ankerets arbejdsside. På hvilesiden adderer de to delfluxe 011 og 012 fra permanentmagneterne sig til hinanden, og på arbejdssiden subtraheres de fra hinanden. De magnetiske modstande Ri mellem ankerets midterstykke 19 og polstykkerne henholdsvis 13 og 14 bestemmer denne asymmetri. Sammen med den magnetiske modstand R2 i midterstykket 19's symmetrizone (området omkring lejestedet) og magnetiseringstilstandene af magneterne 11 og 12 skal disse magnetiske modstande Ri dimensioneres således, at der opstår en optimal tilpasning efter fjedersættet. De magnetiske modstande RI og R2 kan både være luftspalter og jerntværsnit af egnet dimension.

Ved variation af de magnetiske modstande Ri og R2 kan man frembringe alle mellemtrin mellem et monostabilt magnetsystem og et bistabilt magnetsystem. Dette sidstnævnte ekstremtilfælde, hvor midterstykket 19 deles op og forbindes med polstykkerne, svarer til det kendte H-anker i et bistabilt polet system og er dermed ikke genstand for den foreliggende opfindelse.

Kraft/vej-forløbet for det i figurerne 1 og 2 viste magnetsystem er vist i fig. 3. Kraften P er tegnet som funktion af vejen f. Magnetsystemkurverne er betegnet med m, og fjedersætkurven er betegnet med f. Fjedersættet er opbygget fuldstændig symmetrisk, og kurven f går altså gennem nulpunktet nøjagtigt i midten mellem hvilesiden R og arbejdssiden A. Så længde der ikke frembringes nogen aktivering ved hjælp af spolen, gælder magnet-systemkurven m (0=0). Denne magnetkraftkurve ligger altså over