DE2023600A1

DE2023600A1 - Miniaturrelais

Info

Publication number: DE2023600A1
Application number: DE19702023600
Authority: DE
Inventors: John Stephens Waynesboro Va. Zimmer (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-05-21
Filing date: 1970-05-14
Publication date: 1970-11-26
Also published as: US3553612A; FR2048549A5; JPS4812695B1; GB1304887A

Description

Patenfonwalie

Dr.-Ing. Wilhelm Reichel

Dipl-Ing. Woligang ßeichel 6240

6 Frankfurt a. M. 1
Parksiraße 13

GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectadyj N.Y. VStA

Miniaturrelais

Die Erfindung bezieht sich auf Relais, insbesondere auf Relais, die kompakt hergestellt werden können.

Die Vervrendung miniaturisierter Relais hat in den vergangenen Jahren eine immer größer werdende Bedeutung bekom- ■ men. Ein Anwendungsfall, in dem sie besonders nützlich sind, ist dort, wo Gewicht und Raum eine bedeutende Rolle spielen, wie z.B. bei der Instrumentenausrüstung in Flugzeugen. Die Erfordernisse für einen einwandfreien Betrieb in Plugzeugen umfassen eine kleine Größe, geringes Gewicht und Zuverlässigkeit unter heftigen Schwingungszuständen. Um ein zuverlässiges Miniaturrelais zu konstruieren, reicht es nicht aus, die Komponenten des Relais so auszuführen, daß sie kleiner sind als die Komponenten bekannter Relais. Größter Wert muß¹ auf die elektrischen und mechanischen Arbeitseigenschaften der Relaiskomponenten gelegt werden.

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In einem typischen herkömmlichen Relais oder Miniaturrelais sind eine Spule und ein Kern mit Polstücken magnetisch in Reihe geschaltet, um einen Anker anzuziehen. Wenn die Spule erregt wird, bewegt sich der Anker, um den magnetischen Kreis zwischen den Polstücken zu schließen, und e^Wird dabei mit dem Kern magnetisch in Reihe geschaltet. Kontaktbetätigungsvorrichtungen sind mit dem Anker mechanisch gekuppelt,' und wenn der Anker durch die magnetische Anziehung gegen den Kern bewegt wird, wird die Schaltfunktion des Relais· ausgeführt. Mit inbegriffen in diese grundlegende Arbeitsweise eines Relais sind Faktoren, die die Relaisgröße beeinflussen. Ein Hauptfaktor ist die Größe des Luftspaltes, durch den hindurch sich der Anker bewegen muß, um mit dem Kern magnetisch in Reihe geschaltet zu werden. Dieser Abstand muß so groß sein, daß die mit dem Anker mechanisch gekuppelte Kontaktbetätigungsvorrichtung die erforderliche Strecke durchläuft, um die Kontakte von einer Stellung in die andere zu bewegen. Wenn ein Relais so aufgebaut wird, daß sich der Anker bei Erregung der Spule über einen kleinen Luftspalt bewegt_s müssen der Anker und die Kontaktbetätigungsvorrichtung einen ausreichend mechanischen Nutzen erbringen, damit sich die Kontaktbetätlgungsvorrichtung über einen so großen Abstand bewegt, daß die Kontakte geschaltet werden. Das durch die Spule erzeugte Magnetfeld muß so leistungsstark sein, daß es den Anker in einer solchen Einrichtung anzieht.

In einem' Relais wird durch einen kleinen Luftspalt nicht nur der Vorteil der Kompaktheit erzielt, sondern man nutzt dadurch auch die durch die Spule erzeugte magneti-. sehe Kraft optimal. Da die Anziehung eines Ankers gegen einen Magnet zum Abstand von dem Magnet in einem umgekehrten quadratischen Verhältnis steht, wird der Anker, je dichter er gegen einen magnetischen Kreis gehalten wird, um so kräftiger angezogen.

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Man hat zwar bereits Schritte unternommen, um den Luftspalt zwischen einem Anker und den Polseiten in "bekannten Miniaturrelais zu verringern, jedoch wurde dieses Relaiskonstruktionsmerkmal bisher nicht oprimal verwirklicht. In allen Anwendungsfallen, in denen irgendein erwünschter Luftspalt zwischen einem Anker und den Polseiten· aufrecht zu erhalten ist, ist es werwünscht, daß enge Toleranzen in der Relaiskohstruktion bei einer Massenfertigung beibehalten werden.

Es ist ferner erwünscht, den Anker in Einbaulage so fest wie möglich zu halten, sobald die Spule erregt ist, um die Relaiskontakte geschlossen zu halten, wenn die Spule erregt ist. Dies wird durch die Anwendung einer doppelten magnetischen Luftspalteinrichtung erleichtert. In der überwiegenden Mehrzahl der bekannten Relais ist eine einfache Luftspalteinrichtung vorgesehen, bei der das eine Ende des Ankers stets mit dem Kern magnetisch verbunden ist. In einer Doppel-Spalteinrichtung ist der Anker außer Eingriff mit den Polstücken, wenn die Spule nicht erregt ist. Wenn die Spule erregt wird, ziehen erste und zweite Polstücke, die mit den gegenüberliegenden Seiten des Kerns magnetisch verbunden sind, den Anker durch erste und zweite Luftspalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Relaiskonstruktion zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Miniaturrelais, das erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch ein Grundteil, das wenigstens zwei betätigbare Kontakte trägt, erste und zweite magnetische Stifnplatten, die die gegenüber-: liegenden Seiten einer kastenähnlichen Vorrichtung bilden und erste und zweite Magnetpolstücke, die von den ersten und zweiten Stirnplatten weg in den Raum zwischen diesen hineinragen, wobei die Polstücke Vorderseiten und

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Rückseiten sowie obere und untere Ränder über und unter den Vorder- und Rückseiten aufweisen, einen Kern, der zwischen den Stirnplatten befestigt und mit den Stirnplatten magnetisch in Reihe geschaltet ist und eine Spule, die auf dem Kern befestigt ist und die elektromagnetische Energie erzeugt, eine Ankereinheit mit einem Anker und einem langgestreckten Hebelarm, wobei der Anker eine Seite aufweist, die· über die entsprechenden Luftspalte in Anlage mit den Frontseiten der ersten und zweiten Polstücke bringbar ist und der langgestreckte. Hebelarm einen Teil zur Betätigung der Kontakte aufweist, * eine nichtmagnetische Vorrichtung, die die Stirnplatten und Polstücke in Abstand voneinander hält und durch eine Vorrichtung, die den Anker so abstützt, daß sich der Anker um eine Achse außerhalb des Bereichs, der durch den Anker begrenzt wird, und quer zu den Frontseiten in Abhängigkeit von der elektromagnetischen Energie dreht, so daß die Frontseite des Ankers mit den Frontseiten des ersten und zweiten Polstückes in Eingriff kommt, um den magnetischen Kreis zwischen diesen Teilen zu schließen. ·

Kurz zusammengefaßt, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Miniaturrelais geschaffen, ~ das für eine Massenfertigung geeignet ist und bei dem ein Anker über einen erwünschten Luftspalt bewegt wird, der miniaturisiert werden kann. Ein Grundteil, auf dem die ■ Kontakte befestigt sind, trägt eine kastenähnliche elektromagnetische Einheit mit Stirnplatten, die die gegenüberliegenden Seiten der kastenähnlichen Einrichtung bilden.¹ Polstücke sind magnetisch und mechanisch einstückig mit den Stirnplatten ausgebildet und ragen in den Raum zwischen diesen. Eine Spule und ein Kern sind so befestigt, daß sie magnetisch in Verbindung mit den Stirnplatten stehen und die elektromagnetische Energie erzeugen. Ein Anker, der außer Eingriff mit den Polseiten der PoI-s.tücke steht, wenn die Spulen nicht erregt sind, ist so

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befestigt, daß er den magnetischen Kreis zwischen den Polseiten schließt, wenn die Spule erregt wird. In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Seiten der Polstücke, die dem Anker zugekehrt sind,'flächenhaft ausgeführt und bilden eine Ebene. Der Anker hat entsprechende Teile, die so in einer Ebene ausgebildet sind,' daß wenn die Spule erregt wird, die gegenüberliegenden Teile der Polstücke und des Ankers über ihren gesamten gegenüberliegenden Flächenbereich in Berührung kommen.

Die Erfindung wird nun an Hand-der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im· Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene Ansicht eines· gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Relais;

Fig. 2 eine Draufsicht des Relais der Fig. 1;

Fig. 3 eine Teil-Seitenansicht des Relais der Fig. 1 von rechts, die die Einzelheiten der Schwenklagervorrichtung zeigt;

Fig..4 eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels, und zwar teilweise aufgeschnitten, um die Einzelheiten der Anker-Vor-' spannvorrichtung und die Einzelheiten der Kontakt-Betätigungsvorrichtung besser zu veranschaulichen;

Fig. 5 eine Teil-Seitenansicht des Relais gemäß Fig 3 von links, die die Einzelheiten der Anker-Anschlagsvorrichtung zeigt;

Fig. β eine Teil-Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden-Erfindung und

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Fig. 7 eine perspektivische Teilansicht der Fig. 6, die die Einzelheiten der Anker-Lagervorrichtung veranschaulicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Relais. In den anderen Figuren, die die Einzelheiten der Konstruktion besonders deutlich veranschaulichen, sind die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet. Es ist ein Grundteil ΪΌ vorgesehen, das zweckmäßig eine rechteckige Form haben kann, und die bevorzugte Ausführungsform trägt die Kontakte in der Relaisvorrichtung. Eine Rinne 11 kann in der oberen Seite des Grundteils ausgearbeitet sein, und zwar mit Abstand von dessen Umfang, um einen Deckel 12 (in Fig. 4 im Querschnitt gezeigt) aufzunehmen, der das Relais hermetisch abschließt. Das Grundteil 10 trägt Kontaktsätze 15, sowie innere undäußere Zuleitungen und Kontakte hierfür. Die Relaisvorrichtung enthält ferner, kurz zusammengefaßt, eine Elektromagneteinheit 20, die die elektromagnetische Energie liefert, sowie eine Ankereinheit 25, die durch die Elektromagneteinheit 20 betätigt wird, um die Kontaktsätze 15 zu schalten.

Die Ankereinheit 25 ist vorzugsweise L-förmig und enthält einen Ankerteil 26 mit- Frontseite 27, die in Berührung mit der erregten Elektromagneteinheit 20 kommt. Die Ankereinheit 25 umfaßt ferner eine Welle 29 und dreht sich um diese. Die Welle 29 weist eine Drehachse auf, die ·. außerhalb der Abmessungen des Ankers 26 liegt. Die Welle 29 sitzt in passenden' Lagern und Abstützvorrichtungen, die noch beschrieben werden. Wenn sich die Ankereinhe.it 25 dreht, betätigt ein Kontakt-Betätigungsteil 31, der am Ende 30 eines langgestreckten Hebelar-

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mes 28 vorgesehen ist, der sich wiederum von dem Teil der Ankereinheit 25 neben der Welle 29 vregerstreckt, " die Kontaktsätze 15 in herkömmlicher Weise.

Die hier interessierenden und nachstehend zu beschreibenden Merkmale umfassen die Aufrechterhaltung eines minimalen Luftspaltes zwischen dem Anker 26 und der Elektromagneteinheit 20, sowie die Ausbildung einer ebenen Fläche von der Seite der Elektromagneteinheit 20, die der Ankerfrontseite 27 gegenübersteht.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht ^Λ in der stabilen, kastenähnlichen Konstruktion der Elektromagneteinheit 20, die am besten aus Fig. 1 und der Draufsicht der Fig. 2 hervorgeht. Die kastenähnliche Elektromagneteinheit 20 wird durch irgendeine geeignete Vorrichtung in Abstand zum Grundteil 10 gehalten. Die passende Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbei-. , · spiels v/eist eine Anzahl von Zapf en 35 auf, die jeweils gegenüber einer Ecke der Elektromagneteinheit 20 befestigt und in dem Grundteil 10 abgestützt sindi

Zwei magnetisch leitfähige Stirnplatten 40 und 42 bilden erste und zweite gegenüberliegende Seiten der kasten- Λ

ähnlichen Vorrichtung. Erste und zweite Polstücke 44 und 46 erstrecken sich von den Rändern der Stirnplatten 40 und 42 weg in den Raum zwischen denselben, um einen Teil der dritten Seite der kastenähnlichen Vorrichtung zu bilden. Die Pols'tücke 44 und 46 sind magnetisch leitfähig und ferner vorzugsweise aus einem Stück mit. den Stirnplatten 40 und 42 hergestellt, sowie senkrecht zu diesen abgebogen. Es handelt sich um diese dritte Seite des Kastens, die die Frontseite 27 des Ankers 26 berührt, wenn die Elektromagneteinheit erregt wird. Das Polstück 44 hat eine Frontseite 41, die dem Anker 26 zugekehrt ist, sowie eine Rückseite 45. In ähnlicher Weise

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hat das Polstück 46 eine Frontseite 43 und eine rückwärtige Seite 47. Die dritte Seite der kastenähnlichen Vorrichtung wird durch eine erste.nichtmagnetische Abstandsvorrichtung vervollständigt, die eine Gegenplatte 51 aufweist, welche vorzugsweise die gleichen vertikalen Abmessungen wie die Polstücke 44 und 46 hat und an deren Rückseiten 45 und 47 befestigt ist. Die kastenähnliche Vorrichtung wird durch eine zweite nichtmagnetische Abstandsvorrichtung vervollständigt, die eine Anschlagsplatte 52.. enthält, welche an den Rändern der Stirnplatte 40 und 42 befestigt ist, die von den Polstücken 44 und 46 abgelegen sind.

Die elektromagnetische Energie wird durch eine Spuleneinheit ^ erzeugt, die auf einem Kern 56 und zwischen den Stirnplatten 40 und 42 befestigt ist. Die Spule 55 ist zwischen den Stirnplatten 40 und 42 angeordnet, und der Kern 56 sitzt in Öffnungen 57 bzw. 58, die in. den Stirnplatten 40 und 42 ausgearbeitet sind.

Zwei Leitungen 60 und 61 erstrecken sich von der Spule weg zu entsprechenden Anschlußklemmen auf dem Grundteil 10, um die Erregung der Elektromagneteinheit zu ermöglichen.

In der gerade beschriebenen Einheit sind die Polseite 41, die Stirnplatte 42, der Kern.56 und die Polseite 43 alle magnetisch in Reihe geschaltet. Wenn die Spule 55 erregt wird, bewirken die magnetischen Kraftlinien, die von den Polseiten 41 und 43 austreten, die Anziehung des Ankers 26 über die ersten und zweiten Luftspalte zwischen dem Anker und den Polseiten 41 bzw. 43, so daß, wenn die Ankerseite 27 die Polseiten 41 und 43 berührt, der Anker 26 den magnetischen Kreis zwischen diesen Teilen schließt. Diese Anordnung stellt somit einen magnetischen Kreis mit Doppelluftspalt dar.

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Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Anordnung besteht in der Tatsache, daß die Gegenplatte 51 und die Anschlagplatte 52 eine Relativbewegung zwischen den Polstücken 44 und 46 und den Stirnplatten 40 und 42 verhindern. Wenn demzufolge die Elektromagneteinheit 20 erregt wird und die Ankerseite 27 auf den Polseiten 41 und 43 ruht, findet keine Bewegung der Polstücke 44 und 46 sowie der' Stirnplatten 40 und 42 statt, und zwar auch nicht unter heftigen Schwingungszuständen, die zur Verlagerung des Ankers 26 aus seiner Einbaulage führen könnten. Da außerdem die Elektromagneteinheit 20 eine kompakte kastenähnliehe Vorrichtung bildet, kann sie in der Massenfertigung bequem gehandhabt und mit engen Toleranzen hergestellt werden. Es sei bemerkt, daß in der vorliegenden Konstruktion die Spuleneinheit 55 und der Kern 55 in die Elektromagneteinheit 20 eingeführt werden können, nachdem &r übrige Teil der kastenähnlichen Vorrichtung zusammengebaut₀worden ist, wodurch die Herstellung weiter erleichtert wird.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Vorrichtung besteht in der Beibehaltung eines engen Luftspaltes zwischen der Ankerseite 27 und den Polseiten 41 und 43. Obwohl die Ankereinheit 25 auf irgendeine zweckmäßige Art und Weise abgestützt werden kann, bevorzugt man jedoch eine Anordnung, bei .der während des Zusammenbaus der kleinste Toleranzaufbau entsteht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist daher die Ankereinheit 25 an der Elektromagneteinheit 20 befestigt. Aus diesem·Grund ist eine im wesentlichen U-förmige Schwenklagervorrichtung 65 (in Fig. 3 zusammengebaut gezeigt) vorgesehen, die aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist. Ein Querteil 66 ist am unteren Rand der Polstücke 44 und 46 befestigt, und Lagerabstützteile 67 und 68 erstrecken sich von den Enden des Querteils nach unten. Die Welle der Ankereinheit 25 ist in den Lagern 67A und 68A gelagert.

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Um das Relais mit einer maximalen Kompaktheit auszuführen, ist die Ankereinheit 25 so befestigt, daß die An^- . kerseite 27 den Polseiten 41 und 43 zugekehrt ist, und der langgestreckte Hebelarm 28 erstreckt sich zwischen, dem Grundteil 10 und der Elektromagneteinheit 20. Der Kontakt-Betätigungsteil 31 ist an dem Ende 30 des Hebelarmes 28 so angeordnet, daß man einen maximalen mechanischen Nutzen aus der Drehung der Ankereinheit 25 und der Welle 29 in den Lagern 6?A und 68A erzielt.

g. Der Anker 26 wird, wenn die Spule ^ abgeschaltet wird, durch Kontakt-Rückführkräfte und eine Vorspannvorrichtung 70 außer Eingriff mit den Polseiten 41 und 43 gedrückt. Die Vorspannvorrichtung 70 ist gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert und wird nachstehend beschrieben. Ferner ist bei Erregung der Spule ^ eine Streuung der magnetischen Kraftlinien durch Teile des Ankers 26 verhindert, die dessen Anziehung gegen die Polseiten 41 und 43 schwächen würde.

Der erforderliche minimale Abstand, der zwischen der Ankerseite 27 und den Polseiten 41 und 43 aufrechterhalten werden muß, ist derjenige, welcher nötig ist, \i um zu verhindern, daß irgendwelche hervorstehenden Teile oder Unebenheiten an der Fläche jedes Elements einander berühren. Dieser erforderliche Abstand kann gemäß der vorliegenden Erfindung auf ein Minimum reduziert werden, indem die Polseiten 41 und 43 so ausgebildet werden, daß ihre Flächen in einer gemeinsamen Ebene liegen, ferner eine ebene Fläche an der Ankerseite 27 ausgebildet wird und der Anker 26 so ausgefluchtet wird, daß seine Seite 27 die Polseiten 41 und 43 in der gemeinsamen Ebene berührt, Diese planare Anordnung ist auch dadurch vorteilhaft, daß sie einen maximalen Berührungsflächenbereich des Ankers 26 und der Elektromagneteinheit 20 ermöglicht, um den wirksamen magnetischen V/iderstand des magnetischen

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Kreises auf ein Minimum zu drücken. Ferner wird die von dem Elektromagneten erzeugte magnetomotorische Kraft F am wirksamsten genutzt, wie aus der folgenden Gleichung hervorgeht :

0_G ist der verfügbare Kraftfluß im Luftspalt, R ist der magnetische Widerstand bei geschlossenem Spalt (der durch eine ausreichende Pol- und Ankerseitengeometrie auf ein Minimum gedrückt werden kann), χ ist der Spalt zwischen dem Anker und den Pplseiten und A ist der effektive Bereich der gegenüberliegenden Flächen. Große Werte von χ reduzieren den verfügbaren Kraftfluß 0_G bei einem zu Verfügung stehenden F.

Gemäß dem Maxwell * sehen Gesetz-ist die Kraft ρ ' ■ ■

F = -^- . Wenn 0_n reduziert wird (bei ansteigendem χ und 8'jTA «■ . .

einem vorgegebenen F), wird die für die erforderliche mechanische Arbeit nötige Kraft bei großen Luftspalten rasch verkleinert. Aus den vorstehenden Gründen ist die Anwendung schmaler oder enger Luftspalte sehr erwünscht. Dies gewährleistet ferner, daß die Elektromagneteinheit 20 so stark ist, daß sie die Ankereinheit 25 betätigen kann, die infolge des kurzen Weges des Ankers 26 und des längeren Weges des langgestreckten Hebelarmes 28 mit einem hohen Wirkungsgrad arbeitet. Der kastenähnliche Aufbau der Elektromagneteinheit 20 erleichtert ihre Handhabung während der Herstellung der gemeinsamen Ebene der Polseiten 41 und 43, die z.B. durch elektrolytisches Schleifen ausgebildet werden können.

Es wird nun auf die Figuren 1 und 4 Bezug genommen. Die Vorspannvorrichtung 70 weist eine im wesentlichen V-förmige, nichtmägnetische Feder, bzw. Feder mit einem hohen magnetischen Widerstand auf, die in dem Raum zwischen der Gegen-

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platte 51 und dem Anker 26 angeordnet ist. Die Feder 70 enthält einen ersten Schenkel 71 mit Vorsprüngen 73 und 74, die von einer Öffnung 75 aufgenommen werden, welche im mittleren Teil der Gegenplatte 51 ausgearbeitet ist, sowie einen zweiten Schenkel 72, der einen an der Ankerseite 27 anliegenden Teil aufweist. Eine' feste Verankerung der Feder 70 wird durch die Vorsprünge 73 und 74 geschaffen, die die Feder gegen eine Bewegung nach oben und unten sichern. Dadurch, daß sich der Schenkel 71 über die Vorsprünge 73 und 74 hinauserstreckt, befinden sich der Fortsatz 71A und der Schenkel 71 in einer Ebene. Dadurch, daß ferner 71 und 71A satt auf die Gegenplatte 51 aufgelegt werden, wird eine Drehbewegung der Feder um eine Achse, die durch die Länge des Schenkels 71 gezogen ist, oder um eine Achse, die quer über die Feder an der Schnittstelle der Vorsprünge 73 und 74 und dem Anfang des Fortsatzes 71A gezogen ist, selbst unter heftigen Schwingungszuständen verhindert. Die Konstruktion ermöglicht eine Freiheit gegenüber der Federdrehung in zwei Dimensionen, sowie eine freie lineare Federbewegung in zwei Dimensionen. Die vorliegende Konstruktion vermeidet das Erfordernis des Anschweißens der Feder 70 in Einbaulage. Dadurch wird nicht nur der Zusammenbau zweckmäßig gestaltet, sondern es wird auch eine gleichförmige Federarbeit bei vielen Relais erhalten, da beim Anschweißen die Gefahr besteht, daß sich die Federeigenschaften verändern. Die zusammendrückbare V-förmige Feder hält sich somit selbst durch die Reibungs- und Druckkräfte, welche durch die mechanischen Vorsprünge, die Anordnung usw. hervorgerufen werden, und sie bildet eine fixierte Vorspannung, die den Ankerhebelarm und das Kontaktbetätigungsglied von den Kontakten weghält, wenn die Spule abgeschaltet und die Vorrichtung Stößen unterworfen ist.

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Die vorliegende;-Erfindung ermöglicht ferner zweckmäßig die Begrenzung des Abstandes des Ankers 26 von dem abgeschalteten Elektromagnet 20, um den erwünschten minimalen Luftspalt aufrecht zu erhalten. Wie vorstehend ausgeführt und in den Figuren 1, 4 und 5 gezeigt ist, · erstreckt sich in der bevorzugten Ausführungsform der Hebelarm 28 unterhalb der Elektromagneteinheit 20. Der langgestreckte Hebelarm 28 ist so angeordnet und ausgebildet, daß sich sein Ende 30 nach oben gegen die Anschlagplatte 52 hinbewegt, wenn sich der Anker 26 von der Elektromagneteinheit 20 wegbewegt. Um die Aufwärtsbewegung des Hebelarmes 28 zu begrenzen und damit den Luftspalt festzulegen, erstreckt sich ein Arm 81, der mit der Anschlagplatte 52 ein Teil bildet, von deren unterem Teil weg, und er enthält einen Anschlag 80, der so angeordnet ist, daß er in Eingriff mit dem Hebelarm 28 kommen kann. Die Anschlagplatte 52 und der Arm 81 sind vorzugsweise aus einem im wesentlichen nicht verformbaren Material hergestellt, so daß die Lage des Ar- · mes 81 eingestellt werden kann, um den erwünschten Luftspalt festzulegen und, sobald dieser eingestellt ist, in Einstellage zu halten.

Zwecks eines besseren Verständnisses der vorliegenden Erfindung sei bemerkt, daß sich die oben beschriebene Konstruktion merklieh von anderen Einrichtungen unterscheidet, in denen enge Luftspalte aufrechterhalten werden. In der üblichen Drehankeranordnung sind zwei Polstücke, die grob betrachtet, den Polstücken 44 und 46 ähnlich sind, über einem Grundteil abgestützt, und' ein Anker ist rund um eine vertikale Achse schwenkbar gelagert, die in der Mitte des Raumes zwischen den Polstücken liegt.. Der Drehanker schließt den magnetischen Kreis zwischen diesen, indem er die Frontseite des einen Polstücks und die Rückseite des anderen Polstücks be-

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rührt. In einer solchen Vorrichtung liegen die-Seiten der Polstücke, die den Anker berühren, nicht in der gleichen Ebene und können nicht einem einzigen Bearbei— tungsvorgang unterworfen werden, durch den eine Fläche für die Ankerauflage geschaffen wird. Ähnlich verhält es sich auch mit den Ankerseiten, die in zwei Ebenen und nicht in einer liegen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der-Erfindung, das in den Figuren 6 und 7 dargestellt ist, wird eine Ankereinheit 125 geschaffen, die der Ankereinheit 25 ähnlich ist, jedoch die Welle 29 nicht enthält. Die Ankereinheit 125 wird in dem gleichen Abstand zur Elektromagneteinheit 20 abgestützt und zwar durch ein Ankereinheit-Drehlager 132 anstelle einer Schwenklagervorrichtung 65. Das Ankereinheit-Drehlager 132 ist ein im wesentlichen L-förmiges Gelenkglied mit einem ersten Schenkel 135, der an der Elektromagneteinheit 20 an einer Stelle unterhalb der Polstücke 44 und 46 befestigt ist, und einem zweiten Schenkel 136, der am Anker 126 befestigt ist. Der Schenkel 135 ist zwischen dem nichtmagnetischen Abstützbügel 137 "eingelegt". Der Bügel 137 ist an den unteren Rändern der Polstücke 44 und 46 festgemacht und quer zu diesen' angeordnet, sowie ferner durch Verschweißen an einem nichtmagnetischen Abstützteil 138. Der Schenkel 136 ist zwischen der Seite 127 des Ankers 126 und einem Abstützteil 139 eingeschoben und an der Ankerseite 127 befestigt. Wenngleich man das Drehlager 132 selbst in.Einbaulage anschweißen könnte, verwendet man doch die Abstützteile 138 und 139, um das Anschweißen des Drehlagers 132 zu vermeiden, damit dessen Federeigenschaften nicht schädlich verändert werden.

Das Ankereinheit-Drehlager 132 ist in Abhängigkeit von der Magnetkraft verformbar, die durch die Elektromagnet-

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einheit 20 auf den Anker 126 ausgeübt wird. Wenn die Spule 55 erregt wird, dreht sich die Ankereinheit 125" um eine Achse, die außerhalb des Umfanges des Ankers 126 liegt, so daß die Ankerseite 127 wie gewünscht in Anlage mit den Polseiten 41 und 43 kommt. Wenn man das Federgelenk verwendet, ist die Feder deformierbar und erzeugt die Rückführkraft anstelle der Feder 70 der Fig. 1. Das Federgelenk bewirkt ferner die Ausrichtung und Aufrechterhaltung der Lage des Ankers 125 in bezug auf die Magneteinheit 20.

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Claims

Patentansprüche

' 1. yteniaturrelais,

gekennzeichnet durch ein Grundteil (10), das wenigstens zwei betätigbare Kontakte (15) trägt, erste (40) und zweite (42) magnetische Stirnplatten, die die gegenüberliegenden Seiten einer kastenähnlichen Vorrichtung bilden und erste (44) und zweite (46) Magnetpolstücke, die von den ersten und zweiten Stirnplatten weg in den Raum zwischen diesen hineinragen, wobei die Polstücke Vorderseiten (41,46) und Rücket Seiten (45,47) sowie obere und untere Ränder über und unter den Vorder- und Rückseiten aufweisen, einen Kern (56), der zwischen den Stirnplatten befestigt und.mit den Stirnplatten magnetisch in Reihe geschaltet ist und eine Spule (55), die auf dem Kern befestigt ist und die elektromagnetische Energie erzeugt, eine Ankereinheit (25) mit einem Anker (26) und einem langgestreckten Hebelarm (28), wobei der Anker eine Seite (27) aufweist, die über die entsprechenden Luftspalte in Anlage mit den Frontseiten der ersten und zweiten Polstücke bringbar ist und der langgestreckte Hebelarm einen Teil (30,31) zur Betätigung der Kontakte aufweist, eine nichtmagnetische Vorrichtung (51,52), die die Stirnplatten und Polstücke in w Abstand voneinander hält und durch eine Vorrichtung (29,67,68,69), die den Anker so abstützt, daß sich der Anker um eine Achse außerhalb des Bereichs, der durch den Anker begrenzt wird, und quer zu den Frontseiten in Abhängigkeit von der elektromagnetischen Energie dreht, so daß die Frontseite des Ankers mit den Frontseiten des ersten und zweiten Polstückes in Eingriff kommt, um den magnetischen Kreis zwischen diesen Teilen zu schließen.

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2. Miniaturrelais nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Vorrichtung eine erste Abstandsvorrichtung (51), die aus einem nichtmagnetischen. Material hergestellt ist, um die Polstücke in Abstand voneinander zu halten, und die ferner so angeordnet ist, daß sie Frontseiten der Polstücke unbedeckt läßt, sowie eine zweite AbStandsvorrichtung (52) aufweist, die aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, um die Ränder der Stirnplatten von den Polstücken in Abstand zu halten,
3. Miniaturrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontseiten der ersten und zweiten Polstücke so ausgebildet sind, daß sie in einer gemeinsamen Ebene liegen, und daß die Frontseite des Ankers eine Fläche enthält, die so ausgebildet ist, daß sie eine weitere Ebene begrenzt und der Anker so ausgefluchtet ist, daß er die Polstücke in der gemeinsamen Ebene berührt.
4. Miniaturrelais nach den Ansprüchen 2 oder 3, gekennzeichnet d u r c h eine im wesentlichen V-förmige, nichtraagnetische, te-? dernde Vorspannvorrichtung (70), die in dem Raum zwischen der ersten Abstandsvorrichtung (51) und dem Anker (25) angeordnet ist, um den Anker um die Achse in einer Drehwinkelstellung vorzuspannen, in der er sich außer Eingriff mit den Polstücken befindet. ·
5. Miniaturrelais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abstandsvorrichtung (51) eine Gegenplatte aufweist, die sich quer zu dem Raum zwischen den Polstücken erstreckt und mit ihren Enden an den Rückseiten der Polstücke befestigt ist sowie eine Öffnung (75) aufweist, die im mittleren Teil der Gegenplatte ausgearbeitet ist und daß der erste Schenkel (71) der Vorspannvorrichtung, eben ist, auf der Gegenplatte aufliegt und

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sich über die Öffnung (75) erstreckt, um eine'Drehung. der Vorspanhvorrichtung zu verhindern,-"-unddaß -der -^:V....- · Schenkel ferner einen Vorsprung (73,74) enthält;'"der-■■ -■-■'■ von der Öffnung aufgenommen ist, um die:Vorspännvorrieh*--■ tung in Einbaulage zu halten, wodurch eine" Reiativbewe- * gung zwischen der federnden Vorspannvorrichtung und -der Gegenplatte verhindert ist.' · ''
6. Miniaturrelais nach Anspruch 2, . . dadurch gekennzeichnet,.

daß die Abstützvorrichtung ein im wesentlichen U-förmi~ ges Stützlager (65) aufweist, das aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist und einen. Querteil --■ ^: ' · (66) aufweist, der an den unteren Rändern .der Polstücke parallel zur Drehachse des Ankers befestigt ist,- und von dessen Enden erste (67) und zweite (68) Arme-nach.unten, '■ ragen, von denen ein jeder ein Lager (67A,68A)"„enthält,., und daß eine Welle (29) an der Ankereinheit befestigt . : ist, deren Enden in den Lagern untergebracht sind,
7. Miniaturrelais nach Anspruch 2, dadurch g *e k e ri η ζ e i c h η e t , daß die Abstützvorrichtung eine Gelenkvorrichtung (135)· ^: aufweist, die aus einem im wesentlichen L-förmigen Glied (136) besteht, das aus einem nichtmagnetisehen Material hergestellt ist und einen ersten Schenkel (138), der an den unteren Rändern der Polstücke abgestützt ist, sowie einen zweiten Schenkel (139) aufweist, der an der Ankereinheit befestigt ist, daß die Ankereinheit in bezug auf die Gelenkvorrichtung ausgefluchtet und hierdurch so elastisch vorgespannt ist, daß die Frontseite des Ankers in Abstand zu den Polseiten gehalten wird, wenn die Spule abgeschaltet ist, und daß der Anker auf die elektromagnetische Energie anspricht, wenn die Spule erregt wird, um das Gelenk zu verformen, damit die Frontseite des Ankars die BYontsaiten der Polstücke berühren kann. ■

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8. Miniaturrelais nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (28) zwischen der Elektromagneteinheit und dem Grundteil beweglich gelagert ist und die zweite Abstandsvorrichtung (52) eine Anschlagplatte (80,81) aufweist, die zwischen den Rändern der Stirnplatten befestigt ist, die von den Polstücken abgelegen sind, wobei die Anschlagplatte die Bewegung der Ankereinheit begrenzt, wenn die Spule abgeschaltet wird, um den Luftspalt zwischen dem Anker und den Polstücken festzulegen.
9. Miniaturrelais nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (28) so geformt ist, daß sein Ende (30) einen größeren Abstand vom Grundteil hat als die Spule, um den Abstand von dem Grundteil zur Spule sehr klein zu halten und die Betätigung der Kontakte (15) zu ermöglichen, die zwischen dem Ende des Hebelarmes- und dem Grundteil angeordnet sind. ·
10. Miniaturreläis nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte in einem geringeren Abstand von der Spule angeordnet sind als der Hebelarm und die Stirnplatten mit einem größeren Abstand zum Grundteil als die Kontakte befestigt sind. ·
11. Miniaturrelais nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagneteinheit in einem Deckel (12) hermetisch verschlossen ist, der an der oberen Seite des Grundteils befestigt ist, und daß sich die elektrischen Leitungen (60,61) für die Vorrichtung zur Erzeugung der elektromagnetischen Energie sowie die Leitungen für die Kontakte von der anderen Seite des Grundteils wegerstrecken.

Fu/Gu .

009848/1636