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Elektromaglletiselhe VorriehtuMS.
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung, insbesondere ein polarisiertes Relais, mit einem durch eine Spule erzeugten magnetischen Kreis für den veränderlichen Fluss und zwei zu dem
Anker parallel liegenden Kreisen für den stetigen magnetischen Fluss. Hiebei sind die zwei parallelen
Kreise derart zueinander angeordnet, dass ihre gleichnamigen Pole der einen Polarität sich an den Arbeits- luftspalt, in welchem der Anker schwingt, gegenüberstehen, während die der andern Polarität in dem schwingenden Anker vereinigt sind.
Die Güte eines polarisierten Systems hängt zum grossen Teil immer von der magnetischen Symmetrie der polarisierenden magnetischen Kreise ab. denn jede Unsymmetrie der auf den Anker wirkenden magnetischen Kräfte führt zu Verzerrungen bei der Übermittlung der Zeichen infolge des einseitigen
Arbeitens des Ankers. Besonders bei der Verwendung solcher Systeme als polarisierte Empfangsrelais in der modernen Telegraphie, z. B. der SchneIItelegraphie auf langen Leitungen, sind Verzerrungen dieser
Art im Empfangssystem selbst sehr nachteilig und können einen ordnungsgemässen Betrieb in Frage stellen.
Es ist weiterhin bei der Konstruktion derartiger empfindlicher magnetischer Systeme sehr darauf zu achten, dass die anfangs erreichte magnetische Symmetrie auch während des Betriebes immer erhalten bleibt, d. h. dass die Störanfälligkeit des polarisierten Systems sehr gering ist. So sind z. B. die an einer
Fernleitung, insbesondere an einer Freileitung, liegenden Telegraphenrelais oft hohen Spannungsstössen oder anhaltenden einseitig gerichteten Störströmen ausgesetzt, die durch Fremdbeeinflussung der Leitungen entstehen und zur Überbelastung des magnetischen Systems führen. Ebenso müssen die Relais auch dann ihre Symmetrie behalten, wenn sie für die einseitige Haltung des Ankers ständig in Leitungs-oder lokalen
Stromkreisen vom Ruhestrom durchflossen werden, wie es in den Telegraphen-Duplexschaltungen durchweg der Fall ist.
Bei den bereits bekannten polarisierten Relaissystemen der oben beschriebenen Art wurde die
Symmetrie zum Teil dadurch erreicht, dass der polarisierende Fluss in den beiden parallelen magnetischen
Kreisen durch einen für beide Kreise gemeinsamen Magneten erzeugt wird. Magnetisch bilden sich hier die polarisierenden Kreise bei entsprechender symmetrischer Konstruktion und Dimension der weiteren
Teile gleich stark aus und werden auch bei einseitiger magnetischer Beanspruchung gleichmässig beein- trächtigt, was den permanenten Fluss im allgemeinen anbelangt.
Hinsichtlich des veränderlichen Flusses (Arbeitswechselfluss) sind diese Systeme aber insofern sehr nachteilig aufgebaut, als der Kreis des ver- änderlichen Flusses, der zum grössten Teil zwecks Erreichung eines kleinen Widerstandes aus Weich- eisen besteht, auf seiner gesamten Wegstrecke von dem stetigen Fluss der permanenten magnetischen
Kreise überlagert ist. Durch eine Vormagnetisierung der Weicheisenwege entstehen zunächst beachtliche
Verluste durch die Hysterese. Weiter lässt die Magnetisierfähigkeit des Eisens erheblich nach. wodurch die empfindliche Verzerrungsfreiheit sehr ungünstig beeinträchtigt wird.
Zur Vermeidung dieser Nachteile der Vormagnetisierung, die gerade bei der modernen Telegraphen- teehnik für die einwandfreie Impulsübertragung sehr ins Gewicht fallen, sind bereits magnetische Systeme vorgeschlagen, die sich von den genannten Systemen in dem magnetischen Aufbau dadurch unterscheiden, dass der Kreis für den veränderlichen Fluss teilweise ausserhalb der permanenten magnetischen Kreise
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verläuft. Hiebei ist jedoch immer noch eine teilweise Überlagerung der Flüsse im Weieheisenkreis vorhanden.
Durch entsprechende Dimensionierung der Weicheisenteile, die weiterhin vom permanenten Fluss durchflossen werden, könnten zwar die noch bestehenden Fehler verringert und die Nachteile der Vormagnetisierung durch grosse Querschnittsbemessung der Weicheisenteile zurückgedrängt werden, wenn ihnen nicht durch die auf den Weicheisenkern aufzubringende Spule hinsichtlich der sogenannten Kupferverluste Grenzen gesetzt wären. Diese bekannte Anordnung hat jedoch neben der nur teilweisen Lösung der Frage der Vormagnetisierung weiterhin den grossen Nachteil, der in der Eigenart der Konstruktion begründet ist, dass die beiden permanenten magnetischen Kreise durch zwei permanente Magnete, wovon je einer seitlich an den Weicheisenkreis angreift, erzeugt werden.
Es können also wiederum die eingangs erwähnten Nachteile der Unsymmetrie eintreten, indem bei einseitiger magnetischer Beanspruchung des Systems die beiderseitigen permanenten Magnete ungleichmässig geschwächt werden können, wobei aber auch bereits bei der Fabrikation damit zu rechnen ist, dass die Dauermagnete sich trotz modernster Materialbearbeitung durchaus nicht immer magnetisch gleich stark ausbilden lassen bzw. bezüglich ihrer Permanenz nicht gleichwertig sind.
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, die den einen und andern bekannten Systemen anhaftenden Vorteile unter Vermeidung sämtlicher genannten Nachteile in einem System neuer magnetischer Konstruktion zusammenzufassen, um dabei ein besonders empfindliches verzerrungsfreies und wenig störungsanfälliges Relais zu schaffen. Dies wird dadurch erreicht, dass der stetige polarisierende
Fluss in den parallelen Kreisen durch einen für beide Kreise gemeinsamen Magneten erzeugt wird und im wesentlichen unabhängig von dem magnetischen Kreis für den Wechselfluss verläuft.
Vorteilhaft werden die beiden parallelen Kreise für den stetigen magnetischen Fluss derart angeordnet, dass dieser
Fluss vollständig unabhängig von dem Kern der Spule und dem eigentlichen magnetischen Teil (Weich- eisenteil) des veränderlichen Flusses verläuft, so dass die gemeinsame Wegstrecke des veränderlichen und des stetigen Flusses sehr kurz ist. Zur Bildung der gleichnamigen Pole für den Arbeitsluftspalt wird das eine Polende des permanenten Magneten als Gabel ausgebildet, in deren Gabellücke der Anker schwingt.
Hiebei können die gleichnamigen, sich am Arbeitsluftspalt gegenüberliegenden Pole ausserhalb des magnetischen Kreises für den wechselnden Fluss gebildet werden und in diese an seinen durch den
Arbeitsluftspalt sich bildenden Polenden so eingreifen, dass die gemeinsame Wegstrecke des wechselnden und des polarisierenden Flusses auf eine sehr kurze Strecke herabgesetzt wird.
Um eine Bearbeitung des permanenten Magneten an seinem einen Polende nicht erforderlich zu machen, wird gemäss der weiteren Erfindung das eine Polende des permanenten Magneten mit mag- netischen Ansatzstücken versehen, so dass dieser Pol in zwei Polschuhe gleichnamiger Polarität aufgeteilt ist, die den Anker des Relais umschliessen. Um den gemeinsamen Weg für den permanenten und den Weehselfluss zur Beseitigung unnötiger Vormagnetisierung im Weicheisenkreis möglichst geringzuhalten, können die Polschuhe der permanenten Magneten, dessen Gabelung ausserhalb des Weicheisenkreises erfolgt, direkt den Arbeitsluftspalt bilden und zwischen die Polschuhe des getrennt geführten Weich- eisenmagneten und den Relaisanker eingeschoben werden.
Da die an dem einen Polende gebildete Gabel bzw. der über sie verlaufende magnetische Weg parallel zum Arbeitsluftspalt liegt, so dass der über den Arbeitsluftspalt zu führende Wechselfluss des Weicheisenkreises über diesen Weg einen Nebenschluss finden könnte, muss zur Vermeidung dieses schädlichen Nebenschlusses der magnetische Widerstand des sich über die Gabel bildenden Weges gross sein. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Gabel durch magnetische Ansatzstücke aus Weicheisen gebildet ist. Der magnetische Widerstand kann dadurch erhöht werden, dass die Ansatzstücke durch die Luftspalte quer zur Flussrichtung des stetigen polarisierenden Flusses unterteilt sind und dass bei Verwendung von Ansatzstücken aus Weicheisen diese durch den polarisierenden Kraftfluss hoch gesättigt werden.
Die Luftspalte ist dann für den stetigen Fluss parallel und für den Wechselfluss hintereinander geschaltet. Die magnetischen Ansatzstücke, die durch einen Luftspalt aufgeteilt sind, können einstellbar angeordnet sein, so dass durch Veränderung des Luftspaltes eine magnetische Einstellung des Relais erreicht werden kann. Die räumliche Anordnung der magnetischen Kreise zueinander kann so getroffen sein, dass die beiden Ebenen, in welchen die beiden stetigen magnetischen Flüsse verlaufen, senkrecht zu der Ebene des veränderlichen Flusses stehen.
In der Fig. 1 ist die Erfindung in schematischer Darstellung, in den Fig. 2-4 an Hand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein polarisiertes Relais, bei dem der veränderliche Fluss durch die Spule Sp, welche auf den Weicheisenkern K aufgebracht ist, erzeugt wird. Der permanente Magnet P, welcher die beiden magnetischen Kreise für den stetigen polarisierenden Fluss bildet, ist an seinem Südpol S mit zwei Polschuhen S'ausgebildet, welche den permanenten Fluss in unmittelbarer Nähe des Ankers A dem veränderlichen Fluss zuführen.
Der Kreis für den veränderlichen Fluss wird ausser dem Kern K von den beiden Schenkeln L und den Verbindungsstücken M gebildet. Diese beiden Verbindungsstücke M, welche den Arbeitluftspalt bilden, worin der Anker. A schwingt, dienen als Zuleitungsstücke der beiden parallelen Kreise für den stetigen polarisierenden Fluss. Der Verlauf dieser beiden parallelen Kreise für den stetigen polarisierenden Fluss ist nun folgender :
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Vom Nordpol N des permanenten Magneten P nach dem Südpol, von dort nach rechts und links über die Schenkel 0 nach den beiden Südpolen S'und so über die Verbindungsstücke M, über den
Anker A, nach dem Nordpol N zurück.
Aus der Darstellung ist ohne weiteres zu ersehen, dass durch die erfindungsgemässe Ausbildung der stetige polarisierende Fluss in den parallelen Kreisen nur durch einen für beide Kreise gemeinsamen permanenten Magneten P erzeugt wird und fast vollständig unabhängig von dem magnetischen Kreis für den veränderlichen Fluss verläuft. Die gemeinsame Wegstrecke des veränderlichen und des polari- sierenden Flusses ist somit auf die Verbindungsstücke M und den Arbeitsluftspalt beschränkt.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anordnung gezeigt, u. zw. ist ein polarisiertes Relais dargestellt, bei welchem der veränderliche Fluss durch die Spule 1, welche auf dem Weicheisenkern 2 aufgebracht ist, erzeugt wird. Der stetige permanente Fluss wird durch den permanenten Magneten 3 hervorgerufen. Dieser ist an seinem Südpol S mit zwei Polschuhen 4 versehen, wodurch die beiden parallelen Kreise für den stetigen polarisierenden Fluss gebildet werden.
Der Anker 5 ist mit Uberbrückungspolschuhen 6 versehen und durch eine Halterung 7 auf dem Nord- pol N befestigt. Der Anker 5 und die Kontakte 8 sind mit einer gasdichten Patrone 9 umgeben. Innerhalb der Patrone rechts und links von dem Anker in entsprechender Höhe mit den beiden Südpolen der parallelen stetigen Flüsse befinden sich Polsehuhstücke 10, die den polarisierenden Gleichfluss in den Weg des veränderlichen Flusses leiten. Die Polschuhstüeke-M und die Polschuhe 4 sind annähernd gesättigt, wodurch einerseits der Einfluss einer Magnetschwäehung auf den Gleichfluss im Arbeitsluftspalt verringert, anderseits die Streuverluste des veränderlichen Flusses über die Polschuhstücke-M klein gehalten werden.
Der gemeinsame Weg für den stetigen und den veränderlichen Fluss ist weitgehend verkürzt.
In Fig. 3 und 4 ist ein ähnliches Relais in Vorder-und Seitenansicht dargestellt. Hiebei wird der Gleichfluss ebenfalls nur von einem einzigen permanenten Magneten 11 gebildet, der an seinem Südpol durch ein mittels der Schrauben 12 einstellbares Weicheisenjoch 13 in zwei gleich grosse Polschuhe 14 aufgeteilt wird. Diese Polschuhe 14 umschliessen die Patrone 15, in welcher sich der Anker 16 mit der Kontaktanordnung 17 befindet. Der veränderliche Fluss wird hier durch die Spule 18 erzeugt und über den Weicheisenteil 19 zu dem Arbeitsluftspalt geleitet. Innerhalb der Patrone 15 befinden sich besondere Verbindungsstücke 20, die den veränderlichen Fluss zu dem Anker 16 leiten.
Diese Verbindungsstücke stellen gleichzeitig die gemeinsame Wegstrecke für den stetigen und den veränderlichen Fluss dar. wobei der stetige Fluss von den Polschuhen 14 über besondere Verbindungsstücke 21 zu dem vom veränderlichen Fluss durchflossenen Polschuh 20 geleitet wird und von dort über den Anker nach dem Nordpol verläuft.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetische Vorrichtung, insbesondere polarisiertes Relais, mit einem durch eine Spule erzeugten magnetischen Kreis für den veränderlichen Fluss und zwei parallelen magnetischen Kreisen für den stetigen polarisierenden Fluss, wobei die zwei parallelen Kreise derart zueinander angeordnet sind, dass ihre gleichnamigen Pole der einen Polarität sich an dem Arbeitsluftspalt, in welchem der Anker schwingt, gegenüberstehen, und die der andern Polarität in dem schwingenden Anker vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der stetige polarisierende Fluss in den parallelen Kreisen durch einen für beide Kreise gemeinsamen Magneten erzeugt wird und im wesentlichen unabhängig von dem magnetischen Kreis für den veränderlichen Fluss verläuft.