DE102004016950B3

DE102004016950B3 - Auslöserrelais

Info

Publication number: DE102004016950B3
Application number: DE200410016950
Authority: DE
Inventors: Stefan Seitz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2024-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Auslöserelais mit einem Joch (1) und einem Anker (2) sowie mit einem Permanentmagneten (3), wobei das Joch (1) aus einem Jochschenkel (11), einem Spulenschenkel (12) und einem Lagerschenkel (13) besteht, und wobei der Spulenschenkel (12) eine Auslösespule (4) trägt und der Anker (2) um eine am Lagerschenkel (13) angeordnete Drehachse (21) kippbar ist. Erfindungsgemäß ist der Permanentmangnet mit seiner Längsachse parallel zum Jochschenkel ausgerichtet und unter Bildung eines Luftspaltes zum Spulenschenkel am Lagerschenkel befestigt. Das erfindungsgemäße Auslöserelais, bei dem Sättigungsprobleme im Joch (1) und/oder im Anker (2) wesentlich reduziert werden, ist konstruktiv einfach aufgebaut und einfach herstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Auslöserelais mit einem Joch und einem Anker sowie mit einem Permanentmagneten, wobei das Joch aus einem Jochschenkel, einem Spulenschenkel und einem Lagerschenkel besteht, und wobei der Spulenschenkel eine Auslösespule trägt und der Anker um eine am Lagerschenkel angeordnete Drehachse kippbar ist.

Ein derartiges Auslöserelais ist beispielsweise durch die EP 0 838 830 B1 , DE 101 17 340 C1 sowie durch die EP 1 324 365 A1 bekannt. In den bekannten Fällen ist jeweils ein innerhalb des weichmagnetischen Jochs angeordneter hartmagnetischer Permanentmagnet mit seiner Längsachse parallel zum Spulenschenkel und zum Lagerschenkel des Jochs ausgerichtet und unter Bildung eines Luftspaltes zum weichmagnetischen Anker am Jochschenkel befestigt. Der Spulenschenkel trägt eine Auslösespule, die aufgrund ihres Stromflusses ein magnetisches Feld erzeugt. Das von der Auslösespule erzeugte magnetische Feld steht in Wechselwirkung mit dem Feld des Permanentmagneten in einem weichmagnetischen Eisenkreis, der vom Joch und vom Anker gebildet wird und der ein magnetfeldleitendes Element bildet. Wird das magnetische Feld des Permanentmagneten durch das von der Auslösespule erzeugte magnetische Feld geschwächt, dann wird durch die Federkraft einer Auslösefeder der Anker geöffnet, womit es zur Auslösung kommt. Beim Kippen des Ankers um seine Drehachse vergrößert sich der Luftspalt zwischen dem Permanentmagneten und dem Anker. Damit erhöht sich der magnetische Widerstand im magnetischen Kreis. Der Permanentmagnet wird dadurch stark beansprucht und kann entmagnetisiert werden. Wird der Permanentmagnet jedoch zur Vermeidung der Entmagnetisierung mit beiden Polflächen auf das weichmagnetische Eisen gelegt, so kommt es zu sehr starken Nebenschlussfeldern. Um hieraus resultierende Sättigungseffekte zu vermeiden, ist der Querschnitt des Jochs und des Ankers entsprechend groß auszuführen. Das Hauptfeld ist dabei recht schwach ausgeprägt.

Ergänzend wird auf die DE 42 28 520 C2 verwiesen, wonach ein Verfahren zur Herstellung von kunststoffgebundenen Dauermagnetformteilen durch zweistufiges Pressen einer Mischung von Magnetpulver und Kunststoffbinder in einem Werkzeug offenbart ist, bei dem mindestens der erste Pressvorgang in einem Magnetfeld durchgeführt wird, wobei das erste Pressen in einem ersten Werkzeug bei Raumtemperatur und das zweite Pressen zur weiteren Formgebung in einem zweiten Werkzeug bei einer erhöhten Temperatur, bei der der Presskörper plastisch verformbar ist, erfolgt.

Aufgrund der eingangs beschriebenen Anordnung des Permanentmagneten teilt sich der magnetische Fluss bei den bekannten Auslöserelais jeweils in zwei Magnetkreise auf, die im Anker und im Jochschenkel jeweils zueinander entgegengesetzte Flussrichtungen aufweisen.

Bei solchen Anordnungen kann es je nach Größe und Lage des hartmagnetischen Permanentmagneten leicht zu unerwünschter Sättigung im weichmagnetischen Joch und im weichmagnetischen Anker kommen, insbesondere bei der Überlagerung der magnetischen Felder mit dem bei der Auslösung durch die Auslösespule erzeugten magnetischen Feld.

Um unerwünschte Sättigungseffekte zu vermeiden, ist unter Umständen der Einsatz von so genannten Nebenschlussfolien erforderlich. Nebenschlussfolien dienen zum Einstellen definierter Luftspalte und definierter Abstände in Trennebenen des Eisenkreises zur gezielten Beeinflussung des vom Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein konstruktiv einfach aufgebautes und einfach herstellbares Auslöserelais zu schaffen, bei dem Sättigungsprobleme im Joch und/oder im Anker wesentlich reduziert werden und die Entmagnetisierung des Permanentmagneten beim Öffnen des Ankers verhindert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Auslöserelais gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Das Auslöserelais gemäß Anspruch 1 weist ein Joch und einen Anker sowie einen Permanentmagneten auf, wobei das Joch aus einem Jochschenkel, einem Spulenschenkel und einem Lagerschenkel besteht, und wobei der Spulenschenkel eine Auslöse spule trägt und der Anker um eine am Lagerschenkel angeordnete Drehachse kippbar ist. Erfindungsgemäß ist der Permanentmagnet mit seiner Längsachse parallel zum Jochschenkel ausgerichtet und unter Bildung eines Luftspaltes zum Spulenschenkel am Lagerschenkel befestigt.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Permanentmagneten treten im Anker und im Jochschenkel nur magnetische Flüsse mit einheitlichen Flussrichtungen auf, wodurch Sättigungseffekte stark reduziert werden. Außerdem wird dadurch erreicht, dass nur der für die eigentliche Funktion Halten/Auslösen notwendige magnetische Fluss über den Anker zu führen ist und nicht Teile des Nebenflusses.

Weiterhin bleibt aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung des Permanentmagneten der Luftspalt auch beim Kippen des Ankers konstant. Damit ändert sich der magnetische Widerstand in dem vom Joch und vom Anker gebildeten weichmagnetischen Eisenkern nur unwesentlich. Die aus dem Stand der Technik bekannten Sättigungseffekte im Joch und/oder im Anker werden bei dem erfindungsgemäßen Auslöserelais stark reduziert. Das Joch und der Anker können deshalb mit geringeren Querschnitten ausgeführt werden. Darüber hinaus ist in der Regel ein Aufbau mit einer Nebenschlussfolie nicht mehr erforderlich. Durch die geringere Baugröße des weichmagnetischen Jochs kann die Größe des erfindungsgemäßen Auslöserelais reduziert werden. Die im Allgemeinen nicht mehr erforderliche Nebenschlussfolie vereinfacht die Herstellung des erfindungsgemäßen Auslöserelais.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Auslöserelais ohne Gehäuse in der Zeichnung näher erläutert.
Das in der Zeichnung dargestellte Auslöserelais weist ein weichmagnetisches Joch 1 und einen weichmagnetischen Anker 2 sowie einen hartmagnetischen Permanentmagneten 3 auf.
Das Joch 1 besteht aus einem Jochschenkel 11, einem Spulenschenkel 12 und einem Lagerschenkel 13. Der Spulenschenkel 12 trägt eine Auslösespule 4.
Der Anker 2 ist um eine zwischen diesem und dem Lagerschenkel 13 angeordnete Drehachse 21 kippbar.
Erfindungsgemäß ist der Permanentmagnet 3 mit seiner Längsachse parallel zum Jochschenkel 11 ausgerichtet und unter Bildung eines Luftspaltes zum Spulenschenkel 12 am Lagerschenkel 13 befestigt.
Bei dem gezeigten Auslöserelais erzeugt jeweils die Auslösespule 4 aufgrund ihres Stromflusses ein magnetisches Feld. Das von der Auslösespule 4 erzeugte magnetische Feld steht in Wechselwirkung mit dem Feld des Permanentmagneten 3 in einem weichmagnetischen Eisenkreis, der jeweils vom Joch 1 und vom Anker 2 gebildet wird und der ein magnetfeldleitendes Element bildet. Wird das magnetische Feld des Permanentmagneten 3 durch das von der Auslösespule 4 erzeugte magnetische Feld geschwächt, dann wird durch die Federkraft einer Auslösefeder 5 der Anker 2 geöffnet, womit es zur Auslösung kommt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Permanentmagneten treten im Anker 2 und im Jochschenkel 11 nur magnetische Flüsse mit gleichen Flussrichtungen auf. Ein erster Teil FL1 des magnetischen Flusses fließt über den Spulenschenkel 12, der die Auslösespule 4 trägt, zum Anker 2 und weiter zum Lagerschenkel 13. Ein zweiter Teil FL2 des magnetischen Flusses fließt ebenfalls über den Spulenschenkel 12 und dann weiter über den Jochschenkel 11 zum Lagerschenkel 13. Ein weiterer Teil, in der Zeichnung nicht dargestellt, ist Streufluss.
Durch die Anordnung des Permanentmagneten 3 wird bei dem erfindungsgemäßen Auslöserelais erreicht, dass nur der für die eigentliche Funktion Halten/Auslösen notwendige magnetische Fluss über den Anker zu führen ist. Beim Öffnen des Ankers 2 ändert sich der magnetische Widerstand für den Permanentmagneten 3 nur unwesentlich.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann sowohl ein Permanentmagnet aus reinem hartmagnetischen Werkstoff als auch ein Permanentmagnet aus einem Kunststoffmaterial mit hartmagnetischen Partikeln eingesetzt werden.

Claims

Auslöserelais mit einem Joch (1) und einem Anker (2) sowie mit einem Permanentmagneten (3), wobei das Joch (1) aus einem Jochschenkel (11), einem Spulenschenkel (12) und einem Lagerschenkel (13) besteht, und wobei der Spulenschenkel (12) eine Auslösespule (4) trägt und der Anker (2) um eine am Lagerschenkel (13) angeordnete Drehachse (21) kippbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (3) mit seiner Längsachse parallel zum Jochschenkel (11) ausgerichtet und unter Bildung eines Luftspaltes zum Spulenschenkel (12) am Lagerschenkel (13) befestigt ist.
Auslöserelais nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (3) aus einem Kunststoffmaterial mit hartmagnetischen Partikeln besteht.