DE2245151A1

DE2245151A1 - Einstellbares relais

Info

Publication number: DE2245151A1
Application number: DE19722245151
Authority: DE
Inventors: Horst Zielasko
Original assignee: Felten & Guilleaume Schaltanl
Current assignee: Felten & Guilleaume Schaltanl
Priority date: 1972-09-14
Filing date: 1972-09-14
Publication date: 1974-03-21
Also published as: FR2200606B1; FR2200606A1

Description

Anmelder: Feiten & Guilleaume Schaltanlagen GmbH 415 Krefeld Am Neuerhof

Pl 4077 5 Köln-Mülheim, den 6. September 1972

Einstellbares Relais

Gegenstand der Erfindung ist ein einstellbares Relais* bestehend aus einem Permanentmagneten mit durch einen spaltfreien Nebenschluß verbundenen Polen und einer oder zwei stromleitenden Spulen auf den Polenden sowie einem unter Federkraft stehenden anliegenden Anker als schaltende Abhebevorrichtung.

Ein ähnliches Relais ist beispielsweise durch USP 1 5J4 753 bekannt. Es weist als funktionelle Merkmale einen Permanentmagneten, zwei Polstücke,, einen spaltfreien Nebenschluß, einen Anker als schaltende Abhebevorrichtung, sowie eine stromleitende Spule auf«

408812/0719

Fl 4077 6. September 1972

Die Funktion derartiger Relais ist klar: Zunächst wird der . Anker durch das Magnetfeld des Permanentmagneten in der Auflageposition festgehalten. Fließt durch die einem Polende aufgesetzte Spule ein Strom, derein dem Permanentfeld entgegen- . > gesetztes Magnetfeld erzeugt, so erfolgt kausal eine Schwächung des Magnetfeldes des Permanentmagneten. Bei Überschreiten einer gewissen Schwelle wird der unter Federkraft stehende Anker abheben und damit einen Schaltvorgang auslösen. Es liegt auf der Hand, das Prinzip für Fehlerstromschutzschalter anzuwenden, wobei mit dieser Aufgabenstellung sofort die Problematik eingeführt ist, daß der Schaltvorgang erst bei und von einer*ganz bestimmt zu wählenden Stärke des Fehlerstroms ausgelöst werden soll und darf.

Daraus folgert, daß die Empfindlichkeit eines solchen Relais einmal von der Feldstärke des Permanentmagneten, andererseits von der Dimensionierung der Spule, bzw. der Spulen, falls man Spulen auf beide Polstücke montiert, abhängt, sowie natürlich von Art und Führung des Nebenschlusses. Drei Faktoren beeinflussen also im Endeffekt die Wirksamkeit und damit den Anwendebereich solcher Relais.

Es liegt auf der Hand, daß sich damit für die Fertigung eine Vielzahl von Produktionsnotwendigkeiten, damit aber auch von Problemen und Schwierigkeiten ergibt. Jedes der Modelle schaltet natürlich nur in einem ihm ganz speziell vorgegebenen Bereich. Jeder neue gewünschte Bereich erfordert neue Berechnungen und Dimensionierungen und damit neue Fabrikationsschritte.

Die Aufgabe lag daher darin, ein Relais obenbezeichneter Art zu schaffen, das für vielseitige verschiedene Anwendungsbereiche dennoch in einfacher Weise in seiner Ansprechempfindlichkeit eingestellt werden kann, und das daher nicht für jeden Bereich eine gesonderte Fertigung und Montage erfordert.

409812/0719

Fl 4077 6. Sepcember 1972

Es wurde nun gefunden,, daß man ein einstellbares Relais, bestehend aus einem Permanentmagneten mit durch einen spaltfreien Nebenschluß verbundenen Polen und einer oder zwei stromleitenden Spulen auf den Polenden sowie einem unter Federkraft stehenden anliegenden Anker als schaltende Abhebevorrichtung schaffen kann, wenn der Permanentmagnet in seiner Feldstärke auf einen Sollwert zur Erzielung eines bestimmten Ansprechstroaies eingestellt bzw. einstellbar ist.

In diesem Zusammenhang ist es dann erfindungsgemäß, wenn zur Einstellung der Feldstärke des Permanentmagneten der den Polstücken fest zugeordnete, anfangs maximal magnetisierte Permanentmagnet durch Annäherung an eine stromdurchflossene Entmagnetisierungsspule bis zur gewünschten Feldstärke abmagnetisiert wird, wobei die Entmagnetxsierungsspule durch Gleich- oder Wechselstrom und gegebenenfalls stufenweise erregt wird,,

Ferner ist es erfindungsgemäß, wenn der anfangs maximal magnetisierte Permanentmagnet zwischen den Polstücken beweglich angeordnet und bis zur gewünschten Feldstärke in den Polstücken durch Verdrehen eingestellt und anschließend befestigt wird«,

Das Prinzip des Magnetsystems ist bekannt. Es basiert auf einem Permanentmagneten mit spaltfreiem magnetischen Nebenschluß, Dieser Permanentmagnet hat die Aufgabe, in der Ruhestellung des Relais einen Haltekraftfluß zum Anziehen des Ankers zu liefern. Die dem Permanentmagneten zugeordneten Polstücke tragen Spulen, die von einem zu kontrollierenden elektrischen Strom durchflossen werden können. Durch einen solchen Strom, falls er fließt, wird bei richtiger Polung in den Spulen ein Magnetfluß erzeugt, der den durch den Permanentmagneten auf einen an den Polen anliegenden Anker ausgeübten Haltekraftfluß vermindert. Das Ansprechen des Relais erfolgt dann so, daß infolge des durch die Spulen fließenden Stromes nach Überschreiten eines bestimm-

A09812/0719

Pl 4077 6. September 1972 -

ten Schwellwertes die vom Permanentmagneten ausgehende Haltekraft so geschwächt wird, daß der unter Vorspannung einer Feder stehende Anker des Relais abfällt. Dabei wird potentielle Energie der Feder frei, die zur Betätigung eines Schaltgeräts dient.'

In diesem System obliegt der magnetische Nebenschluß nach Lage und Dimensionierung der Funktion, die Empfindlichkeit des Relais zu steigern, d.h. seine Ansprechbarkeit in einen erwünscht niedrigen Bereich zu bringen. Damit ist ein solches Magnetsystem befähigt, eine Erregerleistung von 10" VA in eine mechanische Arbeit von mehreren Pond pro Zentimeter freizugeben. *

Bei der Herstellung derartiger magnetischer Systeme ist natürlich zu beachten, daß alle weichmagnetischen Teile - also Polstücke, magnetischer Nebenschluß, nicht aber der Anker - in an sich bekannter V/eise aus weichmagnetischem Material wie durch Glühen unter Schutzgas entspannten Fe-Ni-Legierungen zur Erzielung einer niedrigen Koerzitivkraft und einer hohen Permeabilität hergestellt werden.

Die Figur zeigt als ein Beispiel ein solches Relais im Querschnitt. Dabei bedeuten

1 den Permanentmagneten,

2 die beiden Polstücke,

3 den Nebenschluß,

4 den Anker,

5 die befestigte Halteachse für den Anker 4,

6 die auf der Halteachse 5 aufsitzende Schraubenfeder für den Anker 4,

7 die auf den Polstücken 2 aufsitzenden, gegebenenfalls stromdurchflossenen Spulen.

409812/0719 orkmnal. inspected

Pl 4077 6. September 1972 -"ff- _ _ 1_ -> ο ι r λ γ; «ι

_____ ___ 4.4LtO I O I

In Ausgangsstellung liegt durch die Kraft des Permanentmagneten 1 der Anker 4 auf den beiden Polstücken 2 auf. Fließt nunmehr ein Strom durch eine oder beide Spulen 7$ so erfolgt eine Schwächung des Magnetfeldes des Permanentmagneten, so daß unter der Einwirkung der Kraft der auf der Halteachse 5 aufsitzenden Schraubenfeder der Anker 4 abhebt und damit - nicht dargestellt - die Schaltbewegung des Relais ausführt.

Zunächst wird erfindungsgemäß der Permanentmagnet in bekannter Weise auf 6000 bis 8000 Gauss maximal magnetisiert. Von diesem Wert ausgehend wird nun entsprechend der Ansprechempfindlichkeit mit Hilfe einer Entmagnetisierungsspule durch deren Erregerstrom auf jede gewünschte und erforderliche Feldstärke abmagnetisiert. In der Regel wird die Abmagne"tisierung bis zu einem Bereich von 3000 bis 5000 Gauss erfolgen. Dabei hängt die Wahl des Erregerstroms natürlich stark von Form, Windungszahl und Eisenanordnung ab, was sich jedoch im Einzelfall leicht empirisch feststellen läßt. Als Zeitraum für die Abmagnetisierung genügen wenige Millisekunden.

Ist der Permanentmagnet nicht, wie vorstehend angenommen, fest mit den Polstücken verbunden, sondern drehbar beweglich montiert^ so kann er zur Abschwächung der magnetischen Feldstärke in den Polstücken erfindungsgemäß bis zur Einstellung der gewünschten Feldstärke durch Verdrehen eingestellt und anschließend befestigt werden. Dies bedingt allerdings ein kompliziertes und aufwendigeres Fertigungsverfahren, mag aber unter Umständen auch eine wenn auch umständlichere Lösung des Problems liefern,,

Das erfindungsgemäß einstellbare Relais erreicht im gewünschten Empfindlichkeitsbereich eine hohe Präzision und gestattet auch bei individuellen Wünschen ein einfaches, einheitliches Fertigungsverfahren.

409812/0719

CWKWNAL INSPECTED

Claims

Pl 4077 6. September 1972 Patentansprüche:

1./Einstellbares Relais, bestehend aus einem Permanentmagneten J

mit durch einen spaltfreien Nebenschluß verbundenen Polen und einer oder zwei stromleitenden Spulen auf den Polenden sowie einem unter Federkraft stehenden anliegenden Anker als schaltende Abhebevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (1) in seiner Feldstärke auf einen Sollwert zur Erzielung eines bestimmten Ansprechstromes eingestellt bzw. einstellbar ist.

2. Einstellbares Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Feldstärke des Permanentmagneten (1) der den Polstücken (2) fest zugeordnete, anfangs maximal magnetisierte Permanentmagnet (1) durch Annäherung an eine stromdurchflossene Entmagnetisierungsspule bis zur gewünschten Feldstärke abmagnetisiert wird, wobei die Entmagnetisierungsspule durch Gleich- oder Wechselstrom und gegebenenfalls stufenweise erregt wird.

3. Einstellbares Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der anfangs maximal magnetisierte Permanentmagnet (1) zwischen den Polstücken (2) beweglich angeordnet und bis zur gewünschten Feldstärke in den PolstUcken (2) durch Verdrehen eingestellt und anschlies· send befestigt wird.

409812/0719