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Schwachstromrelais
Die Erfindung betrifft ein besonders für Fersprechanlagen geeignetes Schwachstromrelais, bei dem eine Kontaktzunge zwischen zwei festen Kontakten hin-und herbeweglich ist und alle Kontaktträger einschliesslich dieser Zunge aus ferromagnetischem Material bestehen, wobei diese Kontakte und die Kontaktzunge in einem zwei Permanentmagnete enthaltenden magnetischen Vorspannungskreis liegen und die Bewegung der Kontaktzunge durch Zusammenwirken der magnetischen Vorspannung gleichbleibender Richtung mit einem magnetischen Steuerfluss veränderbarer Richtung erfolgt ; insbesondere kann die Erfindung bei Relaisausführungen mit gekapselter Kontaktanordnung angewendet werden.
Relais der beschriebenen Gattung können nach Art eines bistabilen Flip-Flop-Kreises betrieben und durch einen kurzzeitigen Steuerimpuls in den einen Schaltzustand gebracht werden, um sodann in diesem Zustand so lange zu verharren, bis ein gegensinniger Steuerimpuls eintrifft, der den andern Schaltzustand herbeiführt.
Bei bekannten Relais der einleitend angegebenen Art (vgl. die brit. Patentschrift Nr. 631, 713 und die USA-Patentschrift Nr. 2, 277, 215) liegen die Permanentmagnete gleichsinnig gepolt in einem Vorspannungskreis, der nicht über die bewegliche Kontaktzunge geschlossen ist, sondern unter Umgehung dieser Kontaktzunge den Spalt zwischen den beiden festen Kontakten durchsetzt. Die den Steuerfluss erzeugende Wicklung ist somit vom Magnetisierungsfluss umschlossen und es ist daher nicht möglich, die Steuerwicklung beliebig gross auszuführen, weil dies eine Vergrösserung des Weges des Vormagnetisierungsflusses zur Folge hätte, so dass weder die Kontaktkräfte erhöht, noch die Umschaltzeit verkürzt werden würde.
Dieser Nachteil wird beim erfindungsgemässen Schwachstromrelais dadurch vermieden, dass jeder der festen Kontakte in Serie mit der beweglichen Kontaktzunge in einem eigenen Zweig des magnetischen Vorspannungskreises liegt, der nur je einen der Permanentmagnete enthält, wobei die beiden Zweigflüsse zumindest über einen Teil der Kontaktzunge gleichsinnig in deren Längsrichtung verlaufen, und dass die beiden Permanentmagnete ihrerseits gegenpolig in Serie in einem elektromagnetischen Steuerkreis liegen, über den der Steuerfluss verläuft, so dass bei der Erregung des Steuerkreises jeweils der Fluss in einem Zweig des Vorspannungskreises geschwächt und im andern Zweig verstärkt wird.
Bei dieser Relaisbauweise ist die Dimensionierung des Wickelraumes weitgehend unabhängig von der Grösse der Magnete und sie kann daher leicht optimal erfolgen. Dadurch ergeben sich die Vorteile einer höheren Kontaktkraft bei kleiner Erregung und einer kurzen Umschlagzeit. Wegen der hohen Kontaktkraft ist das Prellen der Kontakte geringer. Der Steuerfluss durchsetzt die Kontaktzunge nicht in deren Längsrichtung und induziert daher nur minimale Störspannungen. Das Relais ist infolgedessen weitgehend frei von Schalt-bzw. Kontaktgeräuschen. Es ist daher beispielsweise als Koppelelement in Fernsprechanlagen anwendbar.
Vor Inbetriebnahme des Relais liegt die bewegliche Kontaktzunge an einem beliebigen festen Kontakt an und wird an diesem durch den magnetischen Vorspannungskreis, der dem betreffenden
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festen Kontakt zugeordnet ist, festgehalten. Der erste einlangende elektrische Steuerimpuls bewirkt einen magnetischen Fluss, der je nach seiner Polung den magnetischen Fluss im erwähnten Vorspannungskreis verstärkt oder schwächt. Im ersteren Falle bleibt die bewegliche Kontaktzunge am festen Kontakt haften, wogegen im zweiten Falle der magnetische Fluss im Vorspannungskreis des andern festen Kontaktes soweit verstärkt wird, dass die Kontaktzunge zu diesem andern Kontakt hingezogen wird und hernach an diesem Kontakt auch nach Aufhören des Steuerimpulses haften bleibt.
Durch den ersten Steuerimpuls wird also nach der Inbetriebnahme eines solchen Relais der beweglichen Kontaktzunge eine eindeutige, von der Polarität des Steuerimpulses abhängige Lage erteilt. Bei Relais mit mehreren Kontaktsätzen aus festen Kontakten und beweglichen Kontaktzungen und gemeinsamen magnetischen Kreisen nehmen demnach nach dem ersten Steuerimpuls alle Kontaktzungen die richtige Lage ein, selbst wenn sie vorher willkürliche Lagen bezüglich der zugeordneten festen Kontakte eingenommen haben.
Besonders geeignet ist die erfindungsgemässe Relaisbauweise im Hinblick auf die ausschliesslich magnetische Kontaktsteuerung für Relais mit gekapselter Kontaktanordnung. In der mit einem Schutzgas gefüllten Kontaktkapsel kann sich dabei eine Vielzahl von Kontaktgruppen befinden, die gemeinsame magnetische Kreise aufweisen und nach Bedarf als Um-, Ein-oder Ausschalter geschaltet werden können. Die gegebenenfalls mit gutleitendem Metall, wie Gold, überzogenen ferromagnetischen Kontaktträger, die vorzugsweise aus Kovar bestehen, sind bei solchen Relais in die aus Glas, Keramik oder anderem Isoliermaterial bestehende Kontaktkapsel eingeschmolzen. Die permanentmagnetischen Vorspannungskreise und der elektromagnetische Steuerkreis befinden sich vorzugsweise ausserhalb der Kontaktkapsel.
Die Erfindung und weitere Merkmale derselben werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Fig. l und 2 schematisch und teilweise geschnitten dargestellt sind.
In Fig. 1 ist eine im wesentlichen prismatische Kontaktkapsel-l-aus Glas, Keramik od. dgl. erkennbar, die mit Schutzgas gefüllt ist. Der Gasdruck des Schutzgases wird zweckmässig so gewählt,
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vorzugsweise Kovar, eingeschmolzen, zwischen welchen die Kontaktzunge nach Art eines Umschalters hin-und herbeweglich ist. Beiderseits der Kontaktzunge--2--sind an der Aussenseite der Kapsel - -1-- prismatische Permanentmagnete --5, 6-- angeordnet, u. zw. so, dass gleichnamige Pole dieser Permanentmagnete einander zugekehrt sind. Die Endteile --3c bzw. 4c--der festen Kontaktstücke --3, 4-- sind über ferromagnetische Jochteile--3b bzw. 4b--mit den Permanentmagneten-5 bzw. 6--gekoppelt.
Die über die Permanentmagnete hinaus verlängerten freien Enden--3a, 4adieser Jochteile dienen als elektrische Anschlüsse. Jeder der Permanentmagnete-5, 6- erzeugt einen magnetischen Vorspannungsfluss für die bewegliche Kontaktzunge-2--, dessen Kreis über die Kontaktzunge und den zugeordneten festen Kontakt-3 bzw. 4-geschlossen ist. Die beiden Vorspannungswege sind in Fig. l mit-V und V-bezeichnet.
Wenn in der gleichen Kontaktkapsel mehrere Kontaktgruppen der dargestellten Art untergebracht sind, so wird zweckmässig für die Permanentmagnete--5, 6-- ein hochisolierendes Magnetmaterial, z. B. Koerox, verwendet, damit ohne Anwendung einer elektrischen Isolierschicht ein Kurzschluss zwischen den Jochteilen--3b, 4b-- verschiedener Kontaktgruppen und den Permanentmagneten --5, 6-- vermieden werden kann.
An der Aussenseite der Jochteile--3b, 4b-- ist je eine Isolierfolie--7, 8-- angeordnet und an der Aussenseite jeder dieser Isolierfolien liegt ein Schenkel--9a bzw. 9b--eines U-förmigen Elektromagneten--9--an, der mit Hilfe einer Steuerwicklung--10--alternierend mit der einen bzw. mit der andern Polung erregt werden kann. Der magnetische Steuerfluss--S--verläuft zwischen
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eindeutig definiert wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind einander entsprechende Teile wie in Fig. 1 bezeichnet.
Die festen Kontaktstücke-3, 4- sind bei diesem Ausführungsbeispiel in Längsrichtung der
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4b-- dieserPermanentmagnete-5, 6- angeordnet. Zwischen den beiden Permanentmagneten ist ferner ein ferromagnetischer Steg --2e-- angeordnet, der in die Kontaktkapsel hineinragt. Die bewegliche Kontaktzunge --2-- bildet wieder einen äusseren elektrischen Anschlussteil --2a-- und einen blattfederartigen Teil --2b--j im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Fig. l hat sie aber einen
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der einen Schaltstellung am festen Kontakt --3-- dargestellt, wobei eine Zinke an einem Vorsprung des Kontaktstückes --3-- anliegt und die andere Zinke nahe dem Stegteil--2e--zu liegen kommt.
Der magnetische Steuerkreis--S--und die Vorspannungskreise--V und V--sind auch in Fig. 2 angedeutet und es ist erkennbar, dass bei der dargestellten Polung des Steuerkreises der Vorspannungsfluss--V--verstärkt und der Vorspannungsfluss--V--geschwächt wird. Bei Umkehrung der Polung des Steuerkreises kehrt sich das Stärkeverhältnis der Vorspannungsflüsse um und die Kontaktzunge --3--- schaltet auf den andern festen Kontakt --4-- um.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele lassen natürlich im Rahmen der Erfindung noch
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--3c, 4c-- derPATENTANSPRÜCHE :
1. Schwachstromrelais, bei dem eine Kontaktzunge zwischen zwei festen Kontakten hin-und herbeweglich ist und alle Kontaktträger einschliesslich dieser Zunge aus ferromagnetischem Material bestehen, wobei diese Kontakte und die Kontaktzunge in einem zwei Permanentmagnete enthaltenden magnetischen Vorspannungskreis liegen und die Bewegung der Kontaktzunge durch Zusammenwirken der magnetischen Vorspannung gleichbleibender Richtung mit einem magnetischen Steuerfluss veränderbarer Richtung erfolgt, insbesondere in einer Ausführung mit gekapselter Kontaktanordnung,
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Kontaktzunge in einem eigenen Zweig des magnetischen Vorspannungskreises (V, V') liegt, der nur je einen der Permanentmagnete (5, 6) enthält, wobei die beiden Zweigflüsse zumindest über einen Teil der Kontaktzunge (2b)
gleichsinnig in deren Längsrichtung verlaufen, und dass die beiden Permanentmagnete (5, 6) ihrerseits gegenpolig in Serie in einem elektromagnetischen Steuerkreis (S) liegen, über den der Steuerfluss verläuft, so dass bei der Erregung des Steuerkreises jeweils der Fluss in einem Zweig (z. B. V) des Vorspannungskreises geschwächt und im andern Zweig (z. B. V) verstärkt wird.