ES2198303T3 - Sistema electromagnetico para un rele. - Google Patents
Sistema electromagnetico para un rele.Info
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Abstract
Sistema electromagnético para un relé, con: - un sistema (1) que constituye el núcleo con al menos dos brazos (2; 3; 34; 31; 51; 52), debido a lo cual se tienen al menos una parte (4; 35; 53; 62) que constituye el apoyo de la armadura en un primer brazo (2; 34; 51) y una parte polar (5; 32; 54; 63) en un segundo brazo (3; 31; 52); - una armadura (6; 40; 50; 60) que en la parte (4; 35; 53; 62) que constituye el apoyo de la armadura está apoyada de forma tal que es susceptible de efectuar un movimiento de basculación en torno a una esquina de apoyo (12) y es predispuesta por una fuerza de resorte a adoptar una posición de apertura, estando formado un entrehierro de trabajo (10) entre una superficie polar (8) de la armadura en un extremo libre (7; 41) de la armadura y una superficie polar (9) del núcleo en la parte polar (5; 32; 54; 63); y - una bobina (30) que en un sitio cualquiera del sistema (1) que constituye el núcleo lo rodea; - siendo la superficie polar (8) de la armadura en la zona de su extremo anterior (8a) en la dirección de cierre en esencia perpendicular a una línea de unión (16; 25; 42) con la esquina de apoyo (12); - discurriendo la superficie polar (9) del núcleo de forma tal que es al menos aproximadamente paralela a la superficie polar (8) de la armadura al estar la armadura (6; 40; 50; 60) atraída; - habiendo también en el estado de cierre un entrehierro de trabajo restante (10) entre las superficies polares (8; 9); - habiendo entre una superficie (11; 56; 64) de apoyo de la armadura en la parte (4; 35; 53; 62) que constituye el apoyo de la armadura y la armadura (6; 40; 50; 60) un segundo entrehierro que debido al apoyo de la armadura (6; 40; 50; 60) en esta parte extrema es de forma cuneiforme en la posición en la que la armadura está abierta y desaparece al menos considerablemente en la posición en la que la armadura está cerrada; estando dicho sistema electromagnético caracterizado por el hecho de que la superficie (11; 56; 64) de apoyo de la armadura está realizada con forma abovedada.
Description
Sistema electromagnético para un relé.
La invención se refiere a un sistema
electromagnético para un relé según el preámbulo de la
reivindicación 1.
Un sistema electromagnético de este tipo es
conocido por la US 5.321.377.
Los sistemas electromagnéticos para relés
electromagnéticos para la conmutación de cargas de corriente
continua, como los que son preferiblemente aplicados en vehículos
automóviles, ocasionan molestos ruidos de conmutación en el
habitáculo del vehículo. Para impedir estos ruidos de conmutación,
que se producen ante todo debido al choque de una armadura contra
una superficie polar, es por ejemplo conocida la técnica de emplear
una caja de doble pared con propiedades de insonorización. La
adopción de esta medida conocida resulta aparatosa y costosa,
incrementa el volumen de un relé y ejerce tan sólo un efecto de
amortiguación acústica o aislamiento acústico, mientras que no es
solucionado el problema de la generación del ruido propiamente
dicho. El ruido puede ser además transmitido hacia el exterior a
través de los conductores de conexión. Debido a la utilización de
una caja de doble pared se reduce también la conductibilidad
térmica de la caja, debido a lo cual se ve limitada la
aplicabilidad de un relé de este tipo.
Una solución para impedir que sea producido ruido
es la de utilizar un sistema electromagnético con un amortiguador
para reducir la velocidad de movimiento de la armadura.
Por la EP 0 281 384 B1 es ya conocido un relé en
el que se logra reducir el ruido mediante la reducción de la
velocidad de la armadura. En este relé se acopla un adicional
amortiguador neumático a la armadura y al sistema del resorte de
contacto. En esta forma constructiva resulta desventajoso el hecho
de que debido al amortiguador el relé resulta más complicado, y
además aumenta el espacio requerido para el mismo. También en la US
5.321.377 se persigue minimizar los ruidos en particular por medio
de los contactos.
El objetivo de la presente invención es el de
lograr un sistema electromagnético de la clase descrita al comienzo
que sea de construcción sencilla y presente a pesar de ello un
comportamiento silencioso al efectuar la conmutación.
Según la invención, este objetivo es alcanzado
mediante un sistema electromagnético que presenta las
características de la reivindicación 1. La superficie polar de la
armadura es en la zona de su extremo anterior en la dirección de
cierre en esencia perpendicular a una línea de unión con la esquina
de apoyo, estando atraída la armadura la superficie polar del núcleo
discurre de manera que es al menos aproximadamente paralela a la
superficie polar de la armadura, y estando atraída la armadura
queda un entrehierro entre las superficies polares.
La disposición según la invención es ventajosa
porque el movimiento de la armadura inmediatamente antes de ser
alcanzada la posición de cierre aproxima las superficies polares a
un ángulo que es cada vez más cerrado, con lo cual en la posición
de reposo en el estado de cierre las superficies polares de la
armadura y del sistema que constituye el núcleo quedan paralelas
una a otra.
Se logra una forma constructiva particularmente
sencilla también debido al hecho de que no son necesarios
elementos adicionales para lograr un comportamiento silencioso en
la conmutación.
El movimiento de la armadura queda
preferiblemente limitado mediante un tope que está situado cerca
de la esquina de apoyo. En una configuración ventajosa, esto se
logra de manera particularmente sencilla gracias al hecho de que la
parte que constituye el apoyo de la armadura forma también el
tope.
Se logra una particularmente buena reducción del
ruido cuando al tener lugar el cierre de la armadura el
entrehierro de trabajo entre las superficies polares no se cierra
completamente, o sea cuando queda un entrehierro de trabajo
restante, con lo cual la superficie polar de la armadura y la
superficie polar del núcleo quedan paralelas entre sí.
En las reivindicaciones dependientes están
indicados adicionales detalles y configuraciones de la
invención.
Se aclara a continuación más detalladamente la
invención mediante un ejemplo de realización y a base de los
dibujos. Las distintas figuras muestran lo siguiente:
La Figura 1, un sistema electromagnético según la
invención en una representación en perspectiva;
la Figura 2, la configuración característica de
la superficie polar del núcleo y de la armadura de un sistema
electromagnético según la invención;
la Figura 3, un sistema electromagnético similar
al de la Figura 1, completado mediante una bobina, estando la
armadura representada en dos posiciones finales; y
las Figuras 4-6, adicionales
variantes de realización de sistemas electromagnéticos según la
invención.
Un sistema 1 que constituye el núcleo consta en
un ejemplo de realización según la Figura 1 de un primer brazo 2 y
un segundo brazo 3 que están unidos mediante un elemento
transversal 13. El segundo brazo 3 está a un ángulo obtuso sobre el
elemento transversal 13. Mediante esta disposición en forma de U
se tienen una parte 4 que constituye el apoyo de la armadura en el
primer brazo 2 y una parte polar 5 en el segundo brazo 3. Una
armadura 6 que tiene aproximadamente la forma de una L y está
apoyada en la parte 4 que constituye el apoyo de la armadura de
forma tal que es susceptible de efectuar un movimiento de
basculación en torno a una esquina de apoyo 12 cierra a través de
un entrehierro de trabajo 10 el circuito electromagnético entre la
parte 4 que constituye el apoyo de la armadura y la parte polar 5.
La armadura 6 está dispuesta de forma tal que la rama transversal
de la L, que en la Figura 1 corresponde a un extremo libre 7 de la
armadura, está dirigida hacia el exterior.
La armadura 6 se desvía de la forma de una L
rectilínea por cuanto que en una parte central 15 está doblada
hacia el interior, por lo cual queda formado un acodamiento con
respecto al extremo de la armadura que está situado en la parte 4
que constituye el apoyo de la armadura. En combinación con el
segundo brazo 3 inclinado, la altura constructiva puede ser así
reducida.
El entrehierro de trabajo 10 está situado entre
la parte polar 5, que forma una superficie polar 9 del núcleo, y
el extremo libre 7 de la armadura, que forma una superficie polar 8
de la armadura. En la parte 4 que constituye el apoyo de la
armadura, la armadura 6 queda en la posición de cierre aplicada a
una superficie 11 de apoyo de la armadura que es una superficie que
pertenece a la parte 4 que constituye el apoyo de la armadura. En
la armadura 6 están formados dos salientes 14, de forma tal que la
armadura 6 no puede resbalar en dirección hacia la parte polar 5,
no pudiendo por consiguiente ser atraída por dicha parte polar
hasta quedar plenamente en contacto con la misma. Así está
garantizado que quedará un entrehierro de trabajo restante 10.
Además de evitarse un ruido de golpeo, se impide así que la
armadura 6 quede agarrotada o adherida en la posición de
cierre.
Para lograr un gran rendimiento del circuito
electromagnético, el sistema 1 que constituye el núcleo y la
armadura 6, 40, 50 y 60 están fabricados a base de un material
ferromagnético. Ciertamente es también pensable la utilización de
otros materiales, disminuyendo entonces el rendimiento del
circuito electromagnético si bien se conserva el favorable
comportamiento en materia de ruido.
La Figura 2 muestra esquemáticamente los
elementos esenciales de la invención. La armadura 6 está formada
de tal manera que en la zona de su extremo anterior 8a en la
dirección de cierre la superficie polar 8 de la armadura es en
esencia perpendicular a una línea 25 de unión con la esquina de
apoyo 12, estando dicha línea de unión dibujada con una línea de
trazos en la Figura 2. Estando la armadura 6 atraída, debido a la
disposición de la superficie polar 9 del núcleo y de la armadura 6
la superficie polar 9 del núcleo es aproximadamente paralela a la
superficie polar 8 de la armadura, con lo cual la superficie polar
9 del núcleo es también paralela a la línea de unión 25.
La Figura 2 muestra asimismo esquemáticamente la
disposición de un resorte combinado de apoyo, de reposición y de
contacto 20. Una primera parte 20a de este resorte 20 desempeña la
función de reposición y aplica adicionalmente a presión la armadura
6 contra la esquina de apoyo 12. Gracias a ello se impide que la
armadura 6 se levante en la zona de la esquina de apoyo 12. El
extremo de esta parte 20a está en una fijación 24 fijamente unido a
un elemento inmóvil del sistema, que es por ejemplo una caja que
es convenientemente añadida. Una segunda parte forma el resorte de
contacto 21, que lleva un contacto móvil 22 que en dependencia de
la posición de la armadura 6 coopera en cada caso con uno de los
contactos estacionarios 23.
La Figura 3 representa una ligera variación del
sistema electromagnético de la Figura 1. Un segundo brazo 31
presenta contrariamente al segundo brazo 3 de la Figura 1 un
acodamiento, de forma tal que la parte 31a del brazo que está sobre
el elemento transversal 13 es perpendicular a éste, mientras que
la parte polar 32 forma en una prolongación imaginaria un ángulo
ligeramente obtuso con el elemento transversal 13. Adicionalmente
se muestra en la Figura 3 una bobina 30 que rodea a un primer
brazo 34. La armadura 6 es predispuesta a adoptar una posición de
apertura, y está indicada con 6(I) en esta posición. En esta
posición, las superficies polares 8 y 9 están a un ángulo agudo
\alpha entre sí, con lo cual el entrehierro de trabajo 10 adopta
una forma cuneiforme.
Entre la armadura 6 y la superficie 11 de apoyo
de la armadura hay en la parte 35 que constituye el apoyo de la
armadura un ángulo de apertura 33 que corresponde al ángulo
\alpha entre las superficies polares 8 y 9. Siendo de 6º a 15º,
el ángulo de apertura 33 es comparativamente grande en comparación
con el correspondiente ángulo de un sistema de armadura basculante
convencional, que es típicamente de poco más o menos 5º. Además,
las superficies polares 8 y 9 no se superponen plenamente.
Tan pronto como debido a la excitación de la
bobina 30 es producido un flujo magnético en el sistema
electromagnético, la armadura 6 se mueve en contra de la tensión
del resorte basculando en torno a la esquina de apoyo 12 y yendo
hacia la posición de cierre, debido a lo cual las superficies
polares 8 y 9 se superponen más, y disminuyen el ángulo \alpha y
al mismo tiempo la distancia entre las superficies polares 8 y 9.
En el estado de cierre, las superficies polares 8 y 9 quedan
paralelas y a una distancia definida entre sí, sin tocarse. Debido a
la disminución del ángulo \alpha, al incremento de la
superposición y a la disminución de la distancia entre las
superficies polares 8 y 9 en el cierre, se incrementa marcadamente
y de manera uniforme la inductividad del sistema formado por la
bobina 30 y el sistema 1 que constituye el núcleo. La componente de
fuerza que es producida por el flujo magnético en la dirección de
cierre de la superficie polar 8 de la armadura disminuye en el
cierre debido a la disposición geométrica de la armadura 6 y de la
superficie polar 9 del núcleo. La consecuencia de ambos efectos es
un movimiento de la armadura que es lento en comparación con el
que tiene lugar en el caso de un sistema de armadura basculante
convencional.
El movimiento de la armadura 6 es en este ejemplo
de realización limitado por un tope que es formado por la
superficie 11 de apoyo de la armadura. La superficie 11 de apoyo de
la armadura está configurada de forma tal que es abovedada, para
optimizar su comportamiento como tope. Gracias a este tope y en
combinación con los salientes 14 está garantizado que en el estado
de cierre quedará un entrehierro de trabajo restante 10 entre las
superficies polares 8 y 9. Con ello, en la zona de las superficies
polares 8 y 9 no será producido ruido de conmutación alguno. En la
superficie 11 de apoyo de la armadura se produce un ruido de golpeo,
si bien es cierto que la velocidad de la armadura 6 es aquí
considerablemente menor que en la superficie polar 8 de la
armadura, con lo cual el golpeo de la armadura 6 contra la
superficie 11 de apoyo de la armadura es más silencioso que el
golpeo de una superficie polar de la armadura contra una superficie
polar del núcleo en el caso de un sistema de armadura basculante
convencional.
Adicionalmente, debido al lento movimiento de la
armadura es particularmente poco ruidoso el golpeo de la armadura
6 contra la superficie 11 de apoyo de la armadura, así como el
golpeo de un par de contactos a conectar con la armadura 6.
Un sistema electromagnético según la invención
puede adoptar diversas configuraciones. Tanto el sistema que
constituye el núcleo como la armadura pueden ser optimizados de
forma tal que por ejemplo se logre una forma constructiva
particularmente compacta, o que las superficies polares sean
particularmente grandes, para garantizar un flujo magnético
particularmente bueno. También la configuración de un sistema de
contacto a conectar con la armadura puede influenciar la
configuración de la armadura y del sistema que constituye el
núcleo.
En el ejemplo de la Figura 4 una armadura 40 está
doblada hacia el exterior en una parte central 43 y se desvía así
de la forma de una L rectilínea. La rama transversal de la L, que
corresponde a un extremo libre 41 de la armadura, está dirigida
hacia el interior contrariamente al ejemplo de las Figuras 1 a 3.
A pesar de ello, una línea de unión 42 entre la esquina de apoyo 12
y la superficie polar 9 del núcleo es perpendicular tanto a la
superficie polar 8 de la armadura como a la superficie polar 9 del
núcleo en la posición de cierre.
El ejemplo de la Figura 5 muestra otra posible
configuración de un sistema electromagnético según la invención. La
bobina debe ser dispuesta en un segundo brazo 52. Un primer brazo
51 presenta en su lado exterior un rebaje 55 que coopera con una
armadura 50 con forma de U y forma la esquina de apoyo 12. Así
pues, la armadura 50 está encabalgada sobre el primer brazo 51. El
tope se produce en una superficie 56 de apoyo de la armadura que es
una superficie que pertenece a una parte 53 que constituye el apoyo
de la armadura y que aquí y contrariamente a la superficie 11 de
apoyo de la armadura de las Figuras 1 a 4 es paralela a la
superficie polar 9 del núcleo en una parte polar 54. También en el
ejemplo de realización de la Figura 6 una armadura 60 está
configurada con forma de U. Contrariamente al ejemplo de la Figura
5, la esquina de apoyo 12 y la bobina no dibujada están en el mismo
brazo 2. Otra diferencia es la consistente en la fijación de la
posición de la esquina de apoyo 12, que se produce mediante dos
salientes 61. En combinación con la armadura 60, estos salientes 61
efectúan un agarre en torno a una parte 62 que constituye el apoyo
de la armadura, de forma tal que el sistema que consta de la
armadura 60 y de los salientes 61 queda en la parte 62 que
constituye el apoyo de la armadura aplicado en el estado de cierre
a dos lados y a una esquina formada con un tercer lado. Como en el
ejemplo de la Figura 5, una superficie 64 de apoyo de la armadura es
paralela a la superficie polar 8 de la armadura en una parte polar
63.
Claims (13)
1. Sistema electromagnético para un relé,
con:
- un sistema (1) que constituye el núcleo con al
menos dos brazos (2; 3; 34; 31; 51; 52), debido a lo cual se
tienen al menos una parte (4; 35; 53; 62) que constituye el apoyo
de la armadura en un primer brazo (2; 34; 51) y una parte polar (5;
32; 54; 63) en un segundo brazo (3; 31; 52);
- una armadura (6; 40; 50; 60) que en la parte
(4; 35; 53; 62) que constituye el apoyo de la armadura está
apoyada de forma tal que es susceptible de efectuar un movimiento
de basculación en torno a una esquina de apoyo (12) y es
predispuesta por una fuerza de resorte a adoptar una posición de
apertura, estando formado un entrehierro de trabajo (10) entre una
superficie polar (8) de la armadura en un extremo libre (7; 41) de
la armadura y una superficie polar (9) del núcleo en la parte
polar (5; 32; 54; 63); y
- una bobina (30) que en un sitio cualquiera del
sistema (1) que constituye el núcleo lo rodea;
- siendo la superficie polar (8) de la armadura
en la zona de su extremo anterior (8a) en la dirección de cierre
en esencia perpendicular a una línea de unión (16; 25; 42) con la
esquina de apoyo (12);
- discurriendo la superficie polar (9) del núcleo
de forma tal que es al menos aproximadamente paralela a la
superficie polar (8) de la armadura al estar la armadura (6; 40;
50; 60) atraída;
- habiendo también en el estado de cierre un
entrehierro de trabajo restante (10) entre las superficies polares
(8; 9);
- habiendo entre una superficie (11; 56; 64) de
apoyo de la armadura en la parte (4; 35; 53; 62) que constituye el
apoyo de la armadura y la armadura (6; 40; 50; 60) un segundo
entrehierro que debido al apoyo de la armadura (6; 40; 50; 60) en
esta parte extrema es de forma cuneiforme en la posición en la que
la armadura está abierta y desaparece al menos considerablemente en
la posición en la que la armadura está cerrada;
estando dicho sistema electromagnético
caracterizado por el hecho de que la superficie (11; 56;
64) de apoyo de la armadura está realizada con forma abovedada.
2. Sistema electromagnético según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
superficie polar (8) de la armadura y la superficie polar (9) del
núcleo discurren en esencia rectilíneamente en la dirección de
movimiento de la armadura (6; 40; 50; 60) y estando la armadura
(6; 40; 50; 60) abierta forman un ángulo agudo (\alpha).
3. Sistema electromagnético según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que un
dispositivo situado fuera de la zona de la superficie polar limita
el movimiento de la armadura (6; 40; 50; 60).
4. Sistema electromagnético según la
reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que el
dispositivo que limita el movimiento de la armadura (6; 40; 50; 60)
en el cierre es un tope.
5. Sistema electromagnético según la
reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que el
dispositivo que limita el movimiento de la armadura (6; 40; 50; 60)
en el cierre es un resorte.
6. Sistema electromagnético según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
armadura (6; 40; 50; 60) se sobrepone tan sólo parcialmente sobre el
tope en el cierre.
7. Sistema electromagnético según las
reivindicaciones 1 y 4, caracterizado por el hecho de que
la superficie (11; 56; 64) de apoyo de la armadura forma el tope
para la armadura (6; 40; 50; 60).
8. Sistema electromagnético según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los
ejes longitudinales de la parte (4; 35; 53; 62) que constituye el
apoyo de la armadura y de la parte polar (5; 32; 54; 63) están
situados en el plano de movimiento de la armadura (6; 40; 50;
60).
9. Sistema electromagnético según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los
ejes longitudinales de la parte (4; 35; 53; 62) que constituye el
apoyo de la armadura y de la parte polar (5; 32; 54; 63) no son
paralelos entre sí.
10. Sistema electromagnético según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
armadura (6; 40) está configurada en esencia con forma de L, estando
una parte central (15; 43) realizada de forma tal que está acodada
con respecto a la parte de la armadura (6; 40) que está situada en
la parte (4; 35) que constituye el apoyo de la armadura.
11. Sistema electromagnético según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
armadura (50; 60) está configurada en esencia con forma de U.
12. Sistema electromagnético según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
armadura (6; 40) está configurada con forma de S de tal manera que
en cada una de sus zonas extremas queda formada una superficie en
esencia plana, quedando una de dichas superficies enfrentada a la
superficie polar (9) del núcleo, y quedando la otra de dichas
superficies enfrentada a la superficie (11) de apoyo de la
armadura.
13. Sistema electromagnético según las
reivindicaciones 10 y 12, caracterizado por el hecho de que
las zonas extremas de la armadura (6; 40) forman partes que son en
esencia rectas, estando una de las partes rectas de la armadura (6;
40) situada en un plano que corta a la otra parte recta
aproximadamente en el centro de su extensión longitudinal.
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