DE1514719A1

DE1514719A1 - Elektromagnetischer Haftmagnet,insbesondere fuer ein Haftrelais

Info

Publication number: DE1514719A1
Application number: DE19651514719
Authority: DE
Inventors: Theodor Meyer
Original assignee: SCHIELE VERWALTUNGSGMBH
Current assignee: SCHIELE VERWALTUNGSGMBH
Priority date: 1965-01-26
Filing date: 1965-01-26
Publication date: 1969-06-19
Also published as: FR1469247A; DE6610173U; CH452056A

Description

Elektromagnetischer Haftmagnet, insbesondere für ein Haftrelaia

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Haftmagneten, insbesondere "für ein Haftrelais·

3a sind bereits polarisierte Relais baw« elektroiaagnetische Haftrelais bekannt, bei denen der magnetische i'luß eines Dauermagneten sich im Ruhezustand, d.h. im nicht erregten Zustand, einerseits über einen Magnetanker schließt. "Der über den Magnetanke-r sich schließende Magnetfluß reicht aus, um den Anker gegen die Kraft einer !feder :;u halten j er reicht jedoch nicht aus, den abgefallenen Anker anzuziehen. Ist der Anker entweder durch eine entsprechende Krre/iung einer Wicklung oder durch mechanische Betätigung angezogen worden, so ist es mittels einer Gegenerregung in der Auslösewicklung möglich, den Fluß durch den Magnetanker aufzuheben bzw; auf den magnetischen Nebenschluß au verdrängen, so daß der Anker durch die Federkraft oder dergleichen abfällt.

Der magnetische Nebenschluß solcher HelalB könnt entweder aus Uiaen öd-ir aber aus lüisen und einem in Serie geschalteten

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Luftspalt bestehen. Das Vorhandensein eines Luftspaltes hat den Vorteil, daß sich eine im wesentlichen lineare Charakteristik des Nebenschlußweges ergibt. Um nur geringe Streuungen in der Ansprechempfindliehkeit zu erhalten, 1st es bei solchen Relais mit Luftspalt erforderlich, diesen Luftspalt mit sehr niedrigen Toleranzen herausteilen, was die Fertigung außerordentlich erschwert. Außerdem muß die Fläohe des Luftspaltes zum .Erhalten eines verhältnismäßig niedrigen magnetischen Y/iderstandes groß ausgebildet sein. Diese Forderung führt zu verhältnismäßig voluminösen Relais.

Um den erforderlichen Luftspalt des Nebenschlusses herzustellen, ist es bereits bekannt, zwei Platten aus magnetischem Werkstoff, wie Niekeleisen, durch eine Zwischenlage, wie Glimmer, voneinander zu trennen. Nach diesem Zusammensetzen müssen diese Teile jedoch der magnetischen Eigenschaften wegen ausgeglüht werden, und wegen der verhältnismäßig großen Flächen bilden sich leicht Verwerfungen an diesen Platten, so daß der sich ergebende Luftspalt ziemlich ungenau definiert ist. Außerdem können spätere Korrosionsansätze oder sonstige Umgebungseinflüsse den Luftspalt verändern.

Alle diese aufgeführten Schwierigkeiten der bisher bekannten Konstruktionen besitzen neben den bereits erwähnten Nachteilen in der Herstellung den wesentlichen Nachteil, daß die Anspreehempfindlichkeit solcher Relais verhältnismäßig stark schwanken kann. Diese Schwankungen beziehen sich einerseits auf sehr starke Fertigungsstreuungen und andererseits auf Änderung der Daten infolge Alterung. _BAE>

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen Hartmagneten, insbesondere für ein Haftrelais, vorzuschlagen, der auf sehr einfache Weise ohne große Anforderungen an die lertigungetoleranzen hergestellt werden kann. Außerdem ist es wünschenswert, die verhältnismäßig großen Abmessungen der bisher bekannten Anordnungen zu verkleinern.

Der Erfindungsgegenstand ist dadurch gekennzeichnet» daß der zylindrische Kern des Haftmagneten aus magnetisch leitendem Material einen Teil kleineren und einen Teil größeren Durchmessers hat, daß der Teil größeren Durchmessers als Nebenschluß dient und in einer zylindrischen Hülse aus magnetisch leitendem Material befestigt ist, während auf dem Teil kleineren Durchmessers einer» seits an dem Ankerende die Auslösewicklung und andererseits der Dauermagnet sitzen» und daß der Magnetanker mit der Bndfläche der zylindrischen Hülse und der Endfläche des Kernteiles kleineren Durchmessers zusammenarbeitet.

Der erfindungsgeiiäße elektromagnetische Haftmagnet besitzt Tor allem den wesentlichen Vorteil, daß er ohne weitere Hilfselemente» wie z.B. Nieten, Schrauben oder dergleichen, auskommt. Die Auslösewicklung kann auf einem Spulenkörper fertig gewickelt werden und braucht lediglich auf den zylindrischen Teil aufgesteckt zu werden. Dieses war bei bekannten Konstruktionen unter Umständen nicht möglich, wenn die Auslösewicklung in ein geschlossenes Fenster des Bisenkerns eingebracht werden mußte. Außerdem besitzt die erfindungsgemäße Konstruktion den Vorteil, daß aus nur wenigen Teilen eine Reihe von verschiedenen Haftmagnetkonstruktionen hergestellt

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werden kann.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zylindrischen Seil großen Durchmessers des Kerns und der zylindrischen Hülse eine Schicht aus magnetisch nicht leitendem Material vorgesehen ist· Biese Schicht bildet den Luftspalt für den magnetischen Nebenschluß. Vorzugsweise ist die Schicht aus magnetisch nicht leitendem Material auf den zylindrischen Teil großen Durchmessers des Kerns aufgebracht. Das Aufbringen erfolgt in vorteilhafter Weise auf galvanischem Wege, und zwar besteht die aufgebrachte Schicht vorzugsweise aus einem Metall» z.B. aus Kupfer.

Biese Ausbildung des Luftspaltes zwischen dem zylindrischen Seil großen Durchmessers und der umgebenden zylindrischen Hülse hat den Vorteil» daß eine sehr.große Oberfläche des Luftspaltes bei kleinstem Volumen erreioht wird· Der Luftspalt ist dabei genau definiert und kann sich nicht verändern, weil eine Korrosion der betreffenden flächen des magnetisch leitfähigen Materials durch den Überzug sicher verhindert wird· Ein Nachbehandeln der einzelnen Teile durch Nachglühen ist nicht erforderlich*

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen in Verbindung mit den Figuren und der Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen·

Der Brfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher .erläutert* Es zeigent

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Flg. 1 den Erfindungsgegenstand sohematisch im Schnitt,

fig. 2 die zylindrische Hülse der Anordnung der Figur 1 im Schnitt und um 9o° gegenüber der Figur 1 verdreht,

Fig. 3 eine Aueführungsform des Erfindungsgegenstandes mit Dauermagnet und eingezeichnetem Magnetfluß,

Fig. 4 eine Anordnung wie in der ^igur 3, jedoch mit einem Elektromagneten anstelle des Dauermagneten,

Flg. 5 eine andere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes mit einem Dauermagneten,

Fig. 6 eine Anordnung wie in der Figur 5, jedoch mit einem Elektromagneten anstelle des Dauermagneten,

Fig. 7 eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes mit einem aatial magnetisieren Dauermagneten und

Fig. 8 eine Anordnung wie in der Figur 7, jedoch mit einem axial wirkenden Elektromagneten anstelle des Dauermagneten·

Der in der Figur 1 gezeigte Haftmagnet besteht aus einem zylindrischen Kern 2, der aus einem Seil kleineren Durchmessers und einem Seil größeren Durchmessers besteht. Der größere Teil des Kerns ist an seinem Umfang mit einer Sdaicht 3 aus magnetisch nicht leitendem Material überzogen. Diese Schicht kann z.B. aus Kupfer bestehen und auf galvanischem V/ege aufgebracht sein. Auf diesen größeren Teil des Kerns 2, d.h. auf die Überzugeschioat 3, iat die zylindrische Hülse 6 aus magnetisch leitfähigem Material

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aufgeschrumpft oder auf andere geeignete Weise, z.B. durch Kleben, befestigt·

. Diese Hülse ist in der *'igur 2 im Schnitt gezeigt. Um durch hohe Spannungen beim &uf schrumpf en die Permeabilität des magnetisch leitenden Materials nicht zu verschlechtern, sind an dieser Aufschrumpfungsstelle in dem Zylindermantel Schlitze bzw. andere geeignete Aussparungen 16 angebracht·

Auf den 'feil kleineren Durchmessers des Kerns 2 ist ein radial magnetisierter Dauermagnet 4 aufgeschoben und durch Kleben oder dergleichen fixiert. Auf der dem Magnetanker 7 zugekehrten Seite des Kerns 2 ist schließlich die Auslösewicklung 5 angebracht.

Zwischen dem Anker 7 und der Auslösespule 5 i3t eine Druckfeder 8 angedeutet, die den Anker von den Endpolen dea Kerns 2 und der Hülse 6 fort drückt. Die gesamte Baueinheit ist in einem Gehäuse untergebracht, das an dem unteren .inde 1 unigebördelt ist. Das Magnetsystem wird auf diese -ieise zwischen einem .bsatz 17 in dem Gehäuse und dieser Umbördelung gehalten. Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, und die Umbördelung geschieht vorteilhafterweise unter Anwendung von Wärme. Durch eine .Bohrung im Gehäuse 12 1st eine üetätigungsachse 9 des Ankere nach außen geführt. Außerdem wird der ^ub dea Ankers 7 durch Ansätze 11 begrenzt.

Die Figur 3 zeigt nun die Punktion der in der i?igur 1 abgebildeten Anordnung. Im linken Teil der ifigur 3 sind die magnetischen Kraftlinien bei angezogenem Anker ohne 3rre_f;un ■ der Auslöseapule und im rechten ¹J)eil im angezogenen Zustand'bei einer fie-enerre^ung

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in der Auslösespule 5 gezeigt. Es ist zu sehen, daß der Magnetfluß der unter Gegenerregung stehenden Auslösespule 5 den Magnet-XIuS des Dauermagneten 4 im Bereich des Ankere 7 aufhebt. Der Anker 7 fällt also unter Einwirkung der Kraft der Feder 8 (Figur 1) ab.

Di· Figur 4 seigt eine der Figur 3 ähnliche Anordnung, bei der der radial magnetisiert· Dauermagnet 4 durch einen Elektromagneten, der aus den Kernen 15 und den Spulen 14 besteht, ersetzt ist. Durch diesen Elektromagneten 14, 15 ist es möglich, eine weitere ( Steuergröße in die Anordnung einzubringen·

Die Figur 5 zeigt ein Ausführungebeispiel der Erfindung alt einem radial magnetisieren Dauermagneten 4a, der im unteren Seil der Anordnung in der Hülse 6 befestigt ist· Der !Teil größeren Durchmessers des Kerns 2a befindet sich etwa in der Mitte des Kerns und dient in gleicher Weise wie bei der Figur 3 als magnetischer Nebenschluß. Die Figur 6 zeigt die entsprechende Lösung mit einem Elektromagneten 14a, 15a anstelle eines Dauermagneten.

Bei der Lösung der l'igur 7 ist im unteren Teil der Anordnung ein in Achsrichtung magnetisierter Dauermagnet 4b gezeigt, dessen magnetischer Weg ausserdem durch das scheibenförmige Teil?, das auch den Boden des Teiles 6 sein kann, aus magnetisch leitendem Material geschlossen wird.

Der den magnetischen Nebenschluß bildende Teil 2b befindet sich ebenfalls etwa in der Mitte der Anordnung, kann aber auch zwecks

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besserer Raumausnutzung glockenförmig über den Magneten - mit ~ gewissem radialen Abstand - gesogen sein. Dadurch kann dieses System wesentlich kürzer gebaut werden, ohne an wirksamer Fläche für den Nebenschluß zu verlieren« Die Figur 8 zeigt die der Figur entsprechende Lösung mit einem Elektromagneten 14b-15b.

Anstelle der in den Figuren gezeigten einstigen Auslösewioklung 5 können selbstverständlich mehrere, mit je einer Wicklung versehene Spulen axial hintereinander angeordnet sein· Außerdem ist es möglieh, eine einzige Spule mit mehreren Wicklungen vorzusehen·

Der Auslösepunkt des erfindungsgemäßen Magneten kann entweder durch Verschieben des Dauermagneten oder durch Verkürzen bzw. Abdrehen des zylindrischen !Peil größeren Durchmessers des Kerns 2 erfolgen. Bei den Ausführungen nach Fig. 5-6 kann auch zur Veränderung des Ansprechpunktes eine verschiebbare Scheibe unter der Stirnseite des Teiles 6 und 2 dienen· Ist anstelle des Dauermagneten ein Elektromagnet vorhanden, so kann der Auslösepunkt auf einfache Weise durch Verändern der Erregung dieses Elektromagneten eingestellt werden·

Das gesamte Magnetsystem 1st nach außen in magnetischer Hinsicht vollkommen geschlossen, so daß eine Beeinflussung benachbarter 'feile nicht erfolgen kann.

Der erfindungsgemäße elektromagnetische Haftmagnet kann vorzugsweise für Haftrelais verwendet werden, insbesondere als Auslöser in Fehlstromschutzschaltungen, bei denen es besonders wegen der nur geringen zur Verfugung stehenden Aualöseleistungen auf

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äußerste Empfindliohkeit bei gleichzeitig robustem Aufbau ankommt»

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Claims

1. Elektromagnetisoher Haftmagnet, Insbesondere für ein Haftrelais, mit einem Bauermagneten, dessen magnetischer I¹IuS sich im Ruhestand einerseits über einen magnetisohen Nebenschluß und andererseits über einen Magnetanker schließt, und bei dem mittels einer Auslöse wicklung durch Gegenerregung der Fluß durch den Magnetanker aufgehoben bzw· auf den magnetisohen Nebenschluß verdrängt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Kern (2) aus magnetisch leitendem Material einen Teil kleineren und einen Teil größeren Durchmessers hat, daß der l'eil größeren Durchmessers ala Nebenschluß dient und in einer zylindrischen Hülse (6) aus magnetisch leitendem Material befestigt ist, während auf dem Teil kleineren Druckmessers einerseits an dem Ankerende die Auslösewicklung (5) und andererseits der Dauermagnet (4) sitzen, wobei der Magnetanker (7) im Bereich der Endfläche der zylindrischen Hülse (6) und der Endfläche des Kernteiles (2) kleineren Durchmessers liegt.

2. Elektromagnetischer Haftmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem zylindrischen Teil großen Durchmessers des Kerns (2) und der zylindrischen Hülse (6) eine Schicht (5) aus magnetisch nicht leitendem Material vorgesehen ist.

3· Blektromagnetischer Haftmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennze i ohne t , daß die Schicht (3) aus magnetisch nicht leitendem Material auf den zylindrischen Teil großen Durohmessers des Kerns (2) aufgebracht ist.

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4· Elektromagnetischer Haftmagnet naoh Anspruch 5 d a d u r c h gekennzeichnet, daß die magnetisch nicht leitende Schicht (z.B. Kupfer) auf galvanischem Wege aufgebracht ist«

V 5· Elektromagnetischer Haftssegnet naoh Anspruch 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Hüls« (6) auf den mit einem nicht leitenden Materials überzogenen Seil des Kerne (2) aufgeschrumpft, geklebt oder auf eine sonstige geeignete Weise befestigt ist·

6* Elektromagnetischer Haftmagnet naoh Anspruch 5, dadurch ge k e nn ζ ei ohn et _f daß die auf dem überzogenen Teil des Kerns (2) aufgeschrumpfte zylindrische Hülse(6) an dieser Stelle Schlitze (16) oder sonstige Aussp -arungen hat»

7· Elektromagnetischer Haftmagnet nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i ohne t , daß der den magnetischen Nebenschluß bildende Teil des Kernes (2) an dem des Magnetanker (7) gegenüberliegenden Ende der Hülse (6) und der Dauermagnet (4) zwischen dem bildenden Teil und der Auslösewicklung (5) angeordnet ist (figur 3)·

8, Elektromagnetischer Haftmagnet nach Anspruch 1, d a d u r eh gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (4a) an dem dem Magnetanker (7) gegenüberliegenden Ende der Hülse (6) und der den magnetischen Nebenschluß bildende Teil zwischen dem Dauermagneten (4a) und dem Anker (7) bzw. der Spule (5) angeordnet ist (Figur 5). BAD ORIGINAL

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9· Elektromagnetiaoher Hartmagnet nach Anspruch I₉ daduroh gekennzeichnet , daß der den Nebenschluß bildend· !Teil (2b) des Kernes (2) den Dauermagneten (4b) mit radialem Spiel glockenförmig übergreift.

Ioi Elektromagnetischer Haftmagnet nach Anspruch 7 oder 8, d a durch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet radial magnetisiert ist (Figuren 3 und 5).

11· Elektromagnetischer Haftmagnet nach Anspruch 7 oder 8» dadurch gekennzeichnet, daß der !Dauermagnet axial magnetisiert ist (Figur 7)·

12· Elektromagnetischer Haftmagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Dauermagnet als gleichstromerregter Elektromagnet (14* 15) auegebildet 1st (Figuren 4» 6 und 8).

13· Elektromagnetischer Haftmagnet nach Anspruch 12, dadurch

gekennzeichnet , daß der als Elektromagnet ausgebildete Dauermagnet als zweiter Steuereingang ausgenutzt wird.

14· Elektromagnetischer Haftmagnet nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der als Elektromagnet ausgebildete Dauermagnet zur Auslösung des Haftmagneten ausgenutzt wird·

15· Elektromagnetischer Haftmagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Auslösewicklungen vorgesehen sind. _BAq

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_f Elektromagnetiseher Haftmagnet nach Anspruch 15» d a - '■ d u roh gekennzeichnet , daß mehrere Auslöse-.wicklungen auf einem Spulenkern vorgesehen sind·

17. Elektromagnetischer Haftmagnet nach Anspruch 15» d ad u r ca g e k en η zeichnet , daß mehrere mit je einer Wicklung versehene Spulen axial hintereinander angeordnet sind.

18· Elektromagnetischer Haftmagnet nach einem oder mehreren der

Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, " daß der Dauermagnet (4) zum Einstellen des Auslösepunktes verschiebbar ist.

19. Elektromagnetischer Haftmagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 — 17, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Nebenschluß zum einstellen des Auslösepunk— tes durch Verkürzen bzw. Abdrehen einstellbar ist.

20. Elektromagnetischer Haftmagnet nach einem oder mehreren der | Ansprüche 13'- 17» d a d u r c h gekennzeichnet daß zum Einstellen des Auslösepunktes die Erregung des als Elektromagnet ausgebildeten Dauermagneten veränderbar ist.

21. Elektromagnetischer Haftmagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet d u r c h ein um das Magnetsystem angeordnetes Gehäuse aus thermoplastischem Kunststoff, das am Ende unter Ί'/ärmeeinwirkung

umgebördelt 1st.

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22. Elektromagnetischer Haftmagnet nach Anspruch 2I₉ dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Anschlag (ll) zum Begrenzen des Ankerhubes hat«

23. Elektromagnetischer Haftmagnet nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse Hippen zum Führen des Ankers hat. ■

24« Slektromagnetischer Haftmagnet nach einem oder mehreren der " vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet _f daß das Magnetsystem nach außen auch magnetisch völlig geschlossen ist·

25, Elektromagnetischer Haftraagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Anker (7) und der Auslösespule (5) eine Druckfeder (8) vorgesehen ist.

26. JSlektromagnetlscher Haftinagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Auslöser in Fehlstromachutzschaltungen oder anderen Schutzschaltungen·

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