ES2266657T3 - Rele con nucleo de seccion transversal agrandada. - Google Patents
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Abstract
Relé (1) con un carrete (2) de la bobina, un núcleo (17) que atraviesa el carrete (2) de la bobina y un yugo (3), siendo la superficie (Q2) de la sección transversal del núcleo (17) en la zona de la transición al yugo (3) y en el lado frontal del núcleo (17) que como tal lado frontal está de espaldas al yugo (3) mayor que en la zona central (31) del núcleo (17) que como tal zona central queda rodeada por el carrete (2) de la bobina; caracterizado por el hecho de que el núcleo (17) está formado por al menos dos elementos (19, 20; 19a, 19b, ...) del núcleo.
Description
Relé con núcleo de sección transversal
agrandada.
La invención se refiere a un relé con un carrete
de la bobina, un núcleo que atraviesa el carrete de la bobina y un
yugo, siendo la superficie de la sección transversal del núcleo en
la zona de la transición al yugo y en el lado frontal del núcleo que
como tal lado frontal está de espaldas al yugo mayor que en la zona
central del núcleo que está rodeada por el carrete de la bobina.
Por ejemplo por los documentos
EP-A-202 651,
EP-B-363 976,
EP-B-691 667 y
DE-C-42 32 228 son conocidos relés
que tienen estas características.
En el documento
US-A-3.497.845 está descrito otro
relé que comprende un carrete de la bobina, un núcleo dispuesto en
el carrete de la bobina y un yugo.
En la WO-A-00
24019 está descrita una válvula de seguridad que tiene un elemento
en U que constituye el yugo con el núcleo y presenta un brazo que
constituye el núcleo y un brazo que constituye el yugo, estando el
brazo que constituye el núcleo dispuesto en un carrete de la
bobina.
En todos estos relés, el carrete de la bobina,
el núcleo y el yugo forman un sistema magnético que al tener lugar
la excitación de la bobina produce una conmutación. Durante la
conmutación, al ser excitada la bobina es producida una fuerza
magnética de conmutación que hace que se mueva una armadura. El
movimiento de la armadura es transmitido a un resorte de contacto
que acto seguido cierra o abre contactos.
En los relés que son conocidos según el estado
de la técnica constituyen una desventaja las en parte tan sólo
pequeñas fuerzas de conmutación, o los grandes tamaños de las formas
constructivas cuando son grandes las fuerzas de conmutación.
La invención persigue por consiguiente la
finalidad de mejorar un relé de la clase mencionada al comienzo de
forma tal que con un pequeño volumen constructivo se logren grandes
fuerzas de conmutación.
Esta finalidad es alcanzada para el relé que ha
sido mencionado al comienzo gracias al hecho de que el núcleo está
formado por al menos dos elementos del núcleo.
Esta solución es constructivamente sencilla y
conduce a la obtención de menores formas constructivas del relé en
las que al mismo tiempo se mantiene constante una gran fuerza de
conmutación.
Según el preámbulo de la primera reivindicación,
la zona central del núcleo, que está rodeada por el carrete de la
bobina, presenta una sección transversal reducida que proporciona
espacio para adicionales espiras de la bobina, con lo cual la bobina
puede producir una mayor fuerza magnética. En la zona de transición
entre el yugo y el núcleo y en el lado frontal del núcleo que como
tal lado frontal está de espaldas al yugo la sección transversal
está por el contrario agrandada, con lo cual puede ser conducido un
mayor flujo magnético del núcleo al yugo. Ambas medidas que se
adoptan, o sea el agrandamiento de la sección transversal en la zona
de transición entre el núcleo y el yugo así como la reducción de la
sección transversal y el incremento del espacio disponible para el
arrollamiento en el carrete de la bobina, se complementan mútuamente
de manera óptima para producir una mayor fuerza de conmutación.
El núcleo está según la invención formado por al
menos dos elementos del núcleo.
El rendimiento del relé mejorado de tal manera
puede ser incrementado mediante distintos perfeccionamientos
ventajosos e independientes unos de otros que se aclaran a
continuación.
En caso de que por ejemplo el lado frontal del
núcleo que como tal lado frontal está de espaldas al yugo forme una
superficie polar que coopere con una armadura móvil, según un
ventajoso perfeccionamiento de la invención el área de la superficie
polar puede ser según la invención mayor que la superficie de la
sección transversal en la zona central del núcleo. Gracias a la
incrementada superficie polar actúa en la armadura un mayor flujo
magnético, lo cual garantiza la obtención de grandes fuerzas de
conmutación y la realización de rápidas conmutaciones.
En un perfeccionamiento el núcleo puede estar
también configurado de forma tal que presente unas dimensiones
reducidas en la zona del carrete de la bobina, con lo cual en ambos
extremos del núcleo se dispone de grandes superficies de la sección
transversal para una conducción del flujo magnético con bajas
pérdidas, y al mismo tiempo en la zona de dimensiones reducidas se
dispone de espacio para adicionales espiras de la bobina soportada
por el carrete de la bobina.
El montaje del núcleo en el carrete de la bobina
puede ser simplificado mediante una serie de perfeccionamientos que
son independientes unos de otros.
Los elementos del núcleo pueden estar
configurados de forma tal que puedan ser introducidos
consecutivamente en el carrete de la bobina, con lo cual a pesar del
agrandamiento de la sección transversal es posible un sencillo
montaje, aunque el agrandamiento de la sección transversal del
núcleo encaje posteriormente con el carrete de la bobina.
Al menos dos elementos del núcleo pueden
presentar un agrandamiento de la sección transversal hacia el yugo;
y además pueden presentar un agrandamiento de la sección transversal
hacia la superficie polar al menos dos elementos del núcleo.
Para facilitar el montaje del núcleo en el
carrete de la bobina a pesar del agrandamiento de la sección
transversal, un elemento del núcleo puede estar configurado para que
en esencia se le pueda hacer entrar en el carrete de la bobina. El
elemento del núcleo puede estar en particular configurado para que
se le pueda hacer entrar en el carrete de la bobina cuando ya esté
introducido en el carrete de la bobina el otro elemento del
núcleo.
El montaje del elemento del núcleo puede ser
además facilitado gracias al hecho de que al menos un elemento del
núcleo está configurado en esencia sin destalonados, o sea con una
forma en esencia paralelepipédica. Esta configuración facilita en
particular la introducción del elemento del núcleo en el carrete de
la bobina.
El núcleo puede también constar de una
pluralidad de elementos del núcleo dispuestos unos junto a otros
transversalmente con respecto a la extensión longitudinal del
carrete de la bobina, siendo minimizadas gracias a ello las
potencias de pérdida al ser conectada y/o desconectada la corriente
de excitación de la bobina. En esta configuración los elementos del
núcleo pueden haber sido montados previamente habiendo así quedado
sólidamente unidos unos a otros.
El núcleo o bien al menos un elemento del núcleo
puede estar además configurado de forma tal que forme una sola pieza
con el yugo, para que se mantengan al nivel más bajo posible las
pérdidas al tener lugar el paso del flujo magnético del núcleo al
yugo y para reducir la complicación del trabajo de montaje.
Para poder unir con la máxima eficacia como
módulo enterizo en el montaje el carrete de la bobina y el yugo, en
el caso de un yugo que esté configurado de forma tal que forme una
sola pieza con al menos un elemento del núcleo este elemento del
núcleo puede estar configurado para que se le pueda hacer entrar en
el carrete de la bobina. Mediante la adopción de esta medida el
conjunto modular formado por el carrete de la bobina y el yugo se
realiza mediante la simple introducción del yugo en el carrete de la
bobina. Únicamente el elemento del núcleo que está provisto del
agrandamiento de la sección transversal debe ser introducido en el
carrete de la bobina antes de la introducción del elemento del
núcleo que está previsto en el yugo.
Para minimizar las pérdidas que se producen al
tener lugar el paso del flujo magnético del núcleo al yugo, al menos
un elemento del núcleo puede quedar al menos en contacto con el
yugo, con lo que no existen o son lo menores posible los
entrehierros que deben ser atravesados por el campo magnético.
Se aclara a continuación la invención a base de
distintas formas de realización y a título de ejemplo haciendo
referencia a los dibujos adjuntos. Las distintas características que
se dan en las distintas formas de realización pueden ser además
combinadas independientemente entre sí, como ya se ha expuesto
anteriormente al exponer las distintas configuraciones
ventajosas.
Las distintas figuras muestran lo siguiente:
La Fig. 1, una forma de realización de un relé
en una vista esquemática en perspectiva;
la Fig. 2, una forma de realización de un
carrete de bobina con núcleo y yugo en una vista esquemática en
perspectiva;
la Fig. 3, el núcleo y el yugo de la forma de
realización de la Fig. 2 en una vista esquemática en
perspectiva;
la Fig. 4, una forma de realización de un
elemento del núcleo en una vista esquemática en perspectiva;
la Fig. 5, otra forma de realización de un
elemento del núcleo en una vista esquemática en perspectiva;
la Fig. 6, otra forma de realización de un
elemento del núcleo en una vista esquemática en perspectiva;
la Fig. 7, una forma de realización de un
carrete de la bobina en una vista esquemática en perspectiva;
la Fig. 8, el carrete de la bobina de la Fig. 7
en una vista según la flecha VIII; y
la Fig. 9, una forma de realización de un
carrete de la bobina con elemento del núcleo introducido en una
vista esquemática en perspectiva.
Se describe en primer lugar la forma
constructiva general de un relé haciendo referencia a la Fig. 1.
Un relé 1 presenta una bobina (no representada
en la Fig. 1) que está arrollada sobre un carrete 2 de la bobina, un
yugo 3 y un núcleo (no representado en la Fig. 1) que atraviesa el
carrete 2 de la bobina. El yugo 3 termina en una superficie polar 4
que linda con un entrehierro de trabajo 5. En otras configuraciones
la superficie polar 4 puede estar también configurada en el
núcleo.
El entrehierro de trabajo 5 está dispuesto entre
la superficie polar 4 y una armadura móvil 6. A través de un
elemento de unión 7 que va guiado a lo largo del carrete 2 de la
bobina la armadura 6 está unida a un resorte de contacto 8 de forma
tal que tiene lugar una transmisión del movimiento de dicha
armadura, con lo cual un movimiento de la armadura 6 da forzosamente
lugar a un movimiento del resorte de contacto 8.
El resorte de contacto 8 está a su vez dispuesto
entre dos contactos 9, 10 que están distanciados uno de otro en la
dirección de movimiento del resorte de contacto, pudiendo dicho
resorte de contacto preferiblemente establecer contacto en cada caso
con tan sólo uno de ambos contactos 9, 10. El resorte de contacto 8
está habitualmente sometido a precarga de forma tal que en ausencia
de corriente queda aplicado contra uno de los contactos, y por
ejemplo contra el contacto 10.
Al ser pasada por la bobina una corriente de
excitación, se produce en la superficie polar 4 una fuerza magnética
que atrae a la armadura 6 y tiende a reducir el entrehierro de
trabajo. Debido a ello, la armadura 6 se mueve abandonando su
posición de reposo. A través del elemento de unión 7 este movimiento
es transmitido al resorte de contacto 8. Debido a ello, el resorte
de contacto 8 se mueve asimismo abandonando su posición de reposo, y
es presionado contra el contacto 9.
Los contactos 9, 10, así como el resorte de
contacto 8, están respectivamente provistos de patillas de contacto
11, 12, 13 que están dirigidas hacia el exterior del relé. Las
patillas de contacto 11, 12, 13 pueden estar respectivamente
previstas por parejas.
Los contactos 11, 13 u 11, 12 son cerrados en
dependencia de la posición del resorte de contacto 8. Por ejemplo en
la posición de reposo del resorte de contacto 8 que está
representada en la Fig. 1 están conectados entre sí los contactos 11
y 12 a través del resorte de contacto 8 y del contacto 11.
Para lograr puntos de contacto definidos en los
contactos 9, 10 y en el resorte de contacto 8, pueden estar
previstos botones de contacto 14, 15, 16 en los contactos 9, 10 y/o
en el resorte de contacto 8.
En la Fig. 2 está representada una forma de
realización del carrete 2 de la bobina con el yugo 3 y el núcleo 17
que atraviesa la bobina, dirigiéndose la dirección de la mirada
oblicuamente a la superficie polar 4.
Para mayor claridad de la visión de conjunto, se
ha omitido la bobina, que es soportada por el carrete 2 de la bobina
en el hueco 18 que discurre en la periferia.
Como puede apreciarse en la Fig. 2, el núcleo 17
presenta dos elementos 19, 20 del núcleo que quedan verticalmente
superpuestos uno sobre el otro transversalmente con respecto a la
dirección en la que discurre la bobina.
El núcleo 17 sobresale del carrete 2 de la
bobina en la dirección longitudinal del carrete 2 de la bobina.
En la Fig. 3 están representados el yugo y el
núcleo 17 en la perspectiva de la Fig. 2 y con el carrete 2 de la
bobina retirado.
Puede apreciarse que un elemento 20 del núcleo
está configurado de forma tal que forma una sola pieza con el yugo
3, mientras que el otro elemento 19 del núcleo está aplicado al yugo
3 y al núcleo 20. En dirección hacia la armadura, en la superficie
frontal 21 del núcleo 17 quedan a ras ambos elementos 19, 20 del
núcleo, para así formar una superficie frontal 21 que es en esencia
plana y puede también servir de superficie polar 4.
Uno de los elementos 19, 20 del núcleo, y
concretamente en la forma de realización de la Fig. 3 el elemento 20
del núcleo que está configurado de forma tal que forma una sola
pieza con el yugo, es en esencia paralelepipédico y no presenta
salientes y/o destalonados.
El otro elemento independiente 19 del núcleo
está en la dirección longitudinal L de la bobina provisto de
agrandamientos 22, 23 de la sección transversal en las respectivas
superficies extremas. Los agrandamientos 22, 23 de la sección
transversal encajan posteriormente con el carrete 2 de la
bobina.
En la zona central del núcleo 17, que está
rodeada por el carrete 2 de la bobina, la sección transversal del
núcleo está reducida con respecto a ambas zonas extremas situadas en
la dirección longitudinal del carrete de la bobina. Con ello queda
formado un hueco 25 que puede ser utilizado como adicional espacio
de arrollamiento para la bobina, con lo cual la bobina presenta un
mayor número y/o densidad de espiras.
En caso de que el núcleo 17 no linde con el
entrehierro de trabajo 5 del relé 1, puede también renunciarse al
agrandamiento 23 de la sección transversal si bien se ve perjudicado
debido a ello el flujo del campo magnético en su paso del núcleo a
la armadura; y naturalmente también la superficie polar 4 formada
por el yugo 3 puede presentar un agrandamiento de la sección
transversal.
Como se aprecia además en la Fig. 3, el plano de
separación 26 entre ambos elementos 19, 20 del núcleo se extiende en
la dirección longitudinal L de la bobina paralelamente al yugo 3. En
el plano de separación 26, así como en la superficie 27 de contacto
a tope entre el agrandamiento 22 de la sección transversal y el yugo
3 las superficies que quedan aplicadas unas a otras están
configuradas de forma tal que son lo más planas y lisas posible.
Gracias a ello se evitan los entrehierros en las zonas de transición
y las pérdidas de flujo magnético.
En las Figs. 4 a 6 están representadas
adicionales formas de realización del elemento 20 del núcleo. En
todos estos elementos 20 del núcleo está agrandada la sección
transversal en ambos extremos 22, 23 situados en la dirección
longitudinal en un plano de sección transversal que se extiende
perpendicularmente a la dirección longitudinal L de la bobina.
El plano de sección transversal Q está dibujado
esquemáticamente en la Fig. 4 una vez en la zona central como plano
de sección transversal Q_{1} y una vez en la zona extrema como
plano de sección transversal Q_{2}. Como puede apreciarse, el área
de la sección transversal Q_{2} es mayor que el área de la sección
transversal Q_{1}.
El elemento 19 del núcleo de la Fig. 4 está
racionalmente hecho en una sola pieza y presenta extremos acodados
22, 23. Gracias a una entalla 28 que discurre a todo lo ancho del
elemento 19 del núcleo en las inmediaciones del redondeo 29 del codo
se ve facilitado el doblamiento.
En la Fig. 5 está representado un elemento 19
del núcleo que está constituido por varios elementos individuales
19a, 19b, ... que están dispuestos unos junto a otros. Puede ser
cualquiera el número de elementos 19a, 19b, ... del núcleo
dispuestos unos junto a otros y preferiblemente en contacto entre
sí, habiéndose dibujado en la Fig. 5 a título de ejemplo solamente
cuatro elementos dispuestos unos junto a otros. Son iguales las
superficies de las secciones, o sea los contornos, de los distintos
elementos individuales 19a, 19b, ... del núcleo en un plano situado
en la dirección longitudinal L. Para poder manipular de manera
sencilla el elemento 19 del núcleo en la forma de realización de la
Fig. 5, los elementos 19a, 19b, ... del núcleo están mútuamente
unidos formando así un conjunto monolítico, habiendo sido dicha
unión obtenida por ejemplo mediante pegamiento con adhesivo,
soldadura indirecta o soldadura.
En la forma de realización de la Fig. 6 se trata
de una pieza estampada de metal en la que ambos agrandamientos 22,
23 de la sección transversal están configurados en forma de rampas
estampadas que discurren oblicuamente en la dirección longitudinal L
de la bobina. Como alternativa, el elemento 19 del núcleo puede ser
también fabricado mediante moldeo por inyección.
En la Fig. 7 está representado el carrete 2 de
la bobina, habiendo sido omitidos el núcleo 17 y el yugo 3. El
carrete 2 de la bobina presenta un paso 30 que discurre en la
dirección longitudinal L de la bobina y es abierto en ambos
lados.
En la zona central 31 del carrete 2 de la
bobina, que coincide en esencia con el hueco 18 para la bobina, está
reducida la sección transversal del interior en un plano
perpendicular a la dirección longitudinal L del paso 30, para dejar
sitio para adicionales espiras de la bobina. Hacia ambos entremos
del carrete 2 de la bobina el paso 30 se agranda en una zona 32. La
forma de la zona 32 está además adaptada a la forma del respectivo
agrandamiento 22, 23 de la sección transversal, con lo cual el
elemento 19 del núcleo puede quedar contenido con los agrandamientos
22, 23 de la sección transversal en el paso 30. En el punto en el
que es más pequeña, la sección transversal del paso 30 está
dimensionada de forma tal que aún puede introducirse a través del
paso 30 el agrandamiento 22 de la sección transversal del elemento
19 del núcleo. Al estar dicho elemento del núcleo introducido, los
agrandamientos 22, 23 de la sección transversal encajan
posteriormente con el carrete 2 de la bobina, con lo cual el
elemento 19 del núcleo queda retenido por el carrete de la bobina de
forma tal que en esencia no puede desplazarse.
Como se aprecia en la Fig. 8, en la cual puede
apreciarse el carrete 2 de la bobina de la Fig. 7 visto en la
dirección de la flecha VIII, el agrandamiento de la sección
transversal del paso 30 puede estar configurado de manera distinta
en ambos extremos abiertos, por ejemplo para permitir que en un
extremo el núcleo quede a ras del carrete 2 de la bobina y que en el
otro extremo sobresalga el núcleo 17.
El paso 30 está configurado de forma tal que al
estar introducido el elemento 19 del núcleo con los agrandamientos
22 y 23 de la sección transversal queda un espacio libre 33 que
atraviesa el carrete 2 de la bobina y tiene una anchura
prácticamente constante del interior. Tras la introducción del otro
respectivo elemento 19 del núcleo puede hacerse que entre en el
espacio libre 33 el otro elemento 20 del núcleo. Al estar retenido
mediante los agrandamientos 22, 23 de la sección transversal, el
elemento 19 del núcleo ya no puede ser retirado del paso 30 mientras
esté introducido el otro elemento 20 del núcleo. Mediante un encaje
a presión del elemento 20 del núcleo, el núcleo puede quedar
firmemente retenido en el carrete de la bobina. Para ello, la
sección transversal del elemento 20 del núcleo es algo mayor que la
sección transversal del espacio libre 33.
Se describe brevemente a continuación el proceso
de montaje de un relé según la invención.
Primeramente se introduce en el relé el elemento
19 del núcleo, que está provisto de al menos un agrandamiento 22, 23
de la sección transversal. En cuanto los agrandamientos 22, 23 de la
sección transversal están encajados en su correspondiente
agrandamiento 32 del paso, se hace que entre en el espacio 33 que
queda el otro elemento 20 del núcleo.
Según que los agrandamientos 22, 23 de la
sección transversal estén configurados monolíticamente en el yugo 3
o en el elemento independiente 19 del núcleo, se introduce
primeramente en el paso 30 el yugo 3 o el elemento 19 del núcleo. A
continuación se introduce el elemento 20 del núcleo que como tal
elemento presenta una forma en esencia paralelepipédica.
Claims (11)
1. Relé (1) con un carrete (2) de la bobina, un
núcleo (17) que atraviesa el carrete (2) de la bobina y un yugo (3),
siendo la superficie (Q_{2}) de la sección transversal del núcleo
(17) en la zona de la transición al yugo (3) y en el lado frontal
del núcleo (17) que como tal lado frontal está de espaldas al yugo
(3) mayor que en la zona central (31) del núcleo (17) que como tal
zona central queda rodeada por el carrete (2) de la bobina;
caracterizado por el hecho de que el núcleo (17) está formado
por al menos dos elementos (19, 20; 19a, 19b, ...) del núcleo.
2. Relé (1) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el núcleo (17) está
configurado con dimensiones reducidas en la zona del carrete (2) de
la bobina.
3. Relé (1) según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado por el hecho de que un elemento (20) del núcleo
está configurado en esencia de forma tal que puede ser introducido
en el carrete (2) de la bobina.
4. Relé (1) según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por el hecho de que un elemento
(20) del núcleo está configurado de forma tal que está en esencia
exento de destalonados.
5. Relé (1) según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por el hecho de que el yugo (3)
está configurado de forma tal que forma una sola pieza con uno de
los elementos (19, 20) del núcleo.
6. Relé (1) según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por el hecho de que el elemento
(19, 20) del núcleo que está previsto en el yugo (3) formando una
sola pieza con el mismo está configurado con forma en esencia
paralelepipédica.
7. Relé (1) según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por el hecho de que el elemento
(19, 20) del núcleo que está previsto en el yugo (3) formando una
sola pieza con el mismo está configurado de forma tal que puede ser
introducido cuando esté ya introducido en el carrete (2) de la
bobina el otro elemento (19, 20) del núcleo.
8. Relé (1) según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por el hecho de que están
previstos al menos dos elementos (19, 20; 19a, 19b, ...) del núcleo
cuya sección transversal (Q_{2}) está configurada de forma tal que
se agranda hacia el yugo (3).
9. Relé (1) según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por el hecho de que están
previstos al menos dos elementos (19, 20; 19a, 19b, ...) del núcleo
cuya sección transversal (Q_{2}) está configurada de forma tal que
se agranda hacia la superficie polar (4).
10. Relé (1) según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por el hecho de que el elemento
(19, 20) del núcleo, que es al menos uno, queda en contacto con el
yugo (3).
11. Relé (1) según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por el hecho de que el
agrandamiento (22, 23) de la sección transversal del núcleo (17),
que como tal agrandamiento es al menos uno, encaja posteriormente
con el carrete (2) de la bobina.
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