CH448271A - Kontakteinrichtung mit Schwingzunge - Google Patents

Description

      Kontakteinrichtung    mit     Schwingzunge       Die Erfindung betrifft eine Kontakteinrichtung mit  wenigstens einer Schwingzunge, welche einseitig in eine  Haltevorrichtung eingespannt ist und die an ihrem freien  Ende eine Schwingmasse trägt. Ein     z.B.    mit der Schwing  zunge verbundenes Kontaktelement berührt bei jeder       Ausschwingung    der Schwingzunge ein gegenüber dem  Kontaktelement angeordnetes Kontaktstück und stellt  dadurch einen elektrischen Kontakt her. Kontakteinrich  tungen dieser Art sind als Resonanzrelais,     Schwingzun-          genunterbrecher    usw. bekannt und finden mannigfache  Anwendungen.

   Für gewisse Anwendungsfälle solcher  Relais ist es wünschenswert, dass die Zeitdauer, während  welcher der elektrische Kontakt geschlossen ist, länger  bemessen ist als die Zeitdauer seines bei erregtem Relais  geöffneten Zustandes. Diese Forderung ist nicht einfach  zu erfüllen, wenn eine einwandfreie und genau definierte  Lage der Schaltpunkte in bezug auf eine     Referenzgrösse     verlangt wird. Als     Referenzgrösse    dient in der Regel die  Frequenz einer Wechselspannung, mit welcher ein Elek  tromagnet erregt wird, dessen Wechselfeld die Schwing  zunge zu stationären Schwingungen anregt.  



  Bei einer Kontakteinrichtung mit wenigstens einer  einseitig eingespannten Schwingzunge, die an ihrem der       Einspannstelle    gegenüberliegenden Ende eine im Kraft  feld eines Elektromagneten angeordnete, permanent ma  gnetisierte Schwingmasse aufweist und die nahe der       Einspannstelle    ein Kontaktelement trägt, das einem mit  einer Haltevorrichtung für die Schwingzunge starr ver  bundenen Kontaktstück gegenüberliegt, ist die gestellte  Aufgabe gemäss der     Erfingung    dadurch gelöst, dass in  einem gemeinsamen Tragrahmen gegenüber einem einzi  gen Elektromagneten zwei Schwingzungen parallel ne  beneinander angeordnet und ihre Kontakte elektrisch  parallel verbunden sind.  



  Ein Ausführungsbeispiel der hier definierten Einrich  tung wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrie  ben.  



  Es zeigen:       Fig.    1 ein Raumbild der Kontakteinrichtung und       Fig.    2 ein Diagramm.    In der     Fig.    1 bedeutet 1 einen Tragrahmen, der aus  Blech oder Kunststoff als einheitlicher Formkörper gebil  det ist. Vorzugsweise besteht der Tragrahmen 1 aus       ferromagnetischem    Werkstoff; einem allenfalls verwen  deten Kunststoff kann also beispielsweise weichmagneti  scher Pulverwerkstoff beigemengt sein. Ein Teil des  Tragrahmens 1 besteht dabei aus möglichst verlustarmem       ferromagnetischem    Werkstoff und bildet einen Kern 2  eines Elektromagneten 3.  



  Am Tragrahmen 1 sind über Isolierplatten 4, 5 und 6  zwei Schwingzungen 7 und 8 aus federelastischem Werk  stoff befestigt, die an ihrem freien Ende je eine Schwing  masse 9 und 10 und nahe der     Einspannstelle,    das bei den  Isolierplatten 4 und 5, je ein Kontaktelement 11 und 12  tragen, deren eines, 12, in der Zeichnung verdeckt ist.  Den Kontaktelementen 11 und 12 liegen im Abstand von  einigen Zehntel Millimetern,     z.B.    von 0,2 bis 0,3 mm,  Kontaktstücke 13 und 14 gegenüber, welche auf einer  zwischen den Isolierplatten 5 und 6 eingespannten elek  trisch leitenden Kontaktplatte 15 befestigt sind; die  Bemessungsangabe für den Kontaktabstand bezieht sich  auf den Ruhezustand der Schwingzungen (7, 8).  



  Die beiden Schwingzungen 7 und 8 weisen an ihrem  zwischen den Isolierplatten 4 und 5 eingespannten Ende  eine elektrisch leitende Verbindung auf. Vorzugsweise  sind beide Schwingzungen aus einem einheitlichen Stück  federelastischen, elektrisch leitenden Werkstoffes gebil  det, wobei der Werkstoff an der     Einspannstelle    zusam  menhängt. Ebenfalls leitend verbunden mit beiden  Schwingzungen 7 und 8 ist eine Anschlussfahne 16, die  als Stromzuführung für die beiden Kontaktelemente 11  und 12 dient. Ebenso weist die Kontaktplatte 15 eine  Anschlussfahne 17 auf. Zwei Schrauben 18 und 19 oder  ähnliche Befestigungselemente dienen dem Zusammen  halt der zuletzt beschriebenen Teile.  



  Die     Schwingmassen    9 und 10 sind permanent magne  tisch polarisiert und bestehen vorzugsweise aus     kunst-          harzgebundenem        Pulvermagnetwerkstoff    oder aus Ma  gnetkeramik. Um die gegenseitige Beeinflussung der      magnetisch polarisierten Schwingmassen 9 und 10 weitge  hend auszuschalten, ist zwischen den beiden Schwing  massen 9 und 10 ein Schirmblech 20 angeordnet, das  beispielsweise am     Spulenkörper    des Elektromagneten 3  befestigt sein kann.  



  Anstatt die beiden Schwingmassen 9 und 10 als  Dauermagnete auszubilden, ist es auch möglich, zu  beiden Seiten des     Schwingzungenpaares    7, 8 je einen  Dauermagneten 21 und 22 am Tragrahmen 1 oder am       Spulenkörper    des Elektromagneten 3 zu befestigen, allen  falls mittels einer bekannten Klebeverbindung. Bei geeig  neter Ausbildung des     Spulenkörpers    des Elektromagne  ten 3 und/oder des Tragrahmens 1 können diese Dauer  magnete 21 und 22 ohne Anwendung zusätzlicher Befe  stigungsmittel in Aussparungen oder dergleichen im  Tragrahmen 1 oder zwischen Tragrahmen 1 und Spulen  körper gehalten werden. Die Schwingmassen 9 und 10  bestehen dann aus weichmagnetischem Werkstoff und  werden durch die Flüsse der Dauermagnete 21 und 22  polarisiert.

   Infolge der hierbei herrschenden Feldgeome  trie ist die gegenseitige     Beieinflussung    der beiden bei  spielsweise entgegengesetzt polarisierten Schwingmassen  9, 10 nicht erheblich, so dass das Schirmblech 20  entfallen kann. Aus der konstruktiven Gestaltung der  Schwingzungen 7, 8 und der Kontaktplatte 15 innerhalb  der     Einspannstelle    ergibt sich eine elektrische Parallelver  bindung der aus den Kontaktelementen 11 und 12 mit  den ihnen gegenüberliegenden Kontaktstücken 13 und 14  gebildeten     Tastkontakte    23 und 24.  



  Wird der Tragrahmen aus     ferromagnetischem    Werk  stoff hergestellt, so dient er auch als magnetische Ab  schirmung des Schwingsystems gegen     Fremdfeldeinflüsse.     Um das     Anschwingen    zu erleichtern, sind die Schwing  zungen 7, 8 bzw. die Schwingmassen 9, 10 gegenüber dem  Kern 2 des Elektromagneten 3 in Schwingungsrichtung  leicht versetzt angeordnet.  



  Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Kontaktein  richtung dient das Diagramm der     Fig.    2. Der dargestellte  Kurvenzug zeigt den zeitlichen Verlauf der als Speise  spannung für den Elektromagneten 3     (Fig.    1) dienende  Wechselspannung, die in der Regel einem Wechselspan  nungsnetz mit einer Netzfrequenz von     z.B.    50 Hz ent  nommen wird.

   Durch geeignete, an sich bekannte Ab  stimmung der Schwingzungen 7 und 8 auf die Erregerfre  quenz und deren Phasenlage     derart,    dass das Schliessen  und öffnen eines     Tastkontaktes    23; 24 jeweils bei zwei  aufeinanderfolgenden Maxima der Erregerwechselspan  nung erfolgt, lässt sich beispielsweise eine Kontakt  schliessungsdauer einstellen, die gerade der Dauer einer  Periode der Erregerwechselspannung entspricht. Wegen  des sehr geringen Kontaktabstandes ist der     Tastkontakt     23 bzw. 24 annähernd während der Dauer einer Halbpe  riode einer Schwingung der zugehörigen Schwingzunge  geschlossen und während der anderen Halbperiode geöff  net.

   Beispielsweise wird der von der Schwingzunge 7  betätigte     Tastkontakt    23 beim Spannungsmaximum 25       (Fig.2)    schliessen und beim Spannungsmaximum 26  wieder öffnen. Dieses Kontaktspiel wiederholt sich bei  den Spannungsmaxima positiver Zählrichtung 27 und 28  sowie 29 und 30 und so     fort.    Ist die Schwingmasse 10  beispielsweise entgegengesetzt magnetisch polarisiert wie  die Schwingmasse 9, so schwingen beide Schwingzungen  7 und 8 mit einem Phasenunterschied, welcher der Dauer  einer halben Periode der Erregerwechselspannung ent  spricht.

   Die Schaltpunkte des von der Schwingzunge 8       gesteuerten        Tastkontaktes    24 liegen mithin bei den    Spannungsmaxima negativer Zählrichtung, die in der       Fig.2    mit 31 bis 35 bezeichnet sind. Die schraffierten  Felder in der     Fig.    2 deuten die Zeitdauer an, während  welcher die     Tastkontakte    23 und 24 geschlossen sind, und  zwar gehören die Felder auf der positiven     Diagrammhälf-          te    beispielsweise zum     Tastkontakt    23, die Felder im  negativen Bereich zum     Tastkontakt    24.  



  Durch die elektrische Parallelverbindung der     Tast-          kontakte    23 und 24 ergibt sich nun ein Kontaktschluss  vom positiven Spannungsmaximum 25 bis zum negativen  Spannungsmaximum 32. Damit entspricht die Zeitdauer,  während welcher die Anschlussfahnen 16 und 17 durch  mindestens einen der     Tastkontakte    23 und 24 leitend  verbunden sind, der Zeitdauer von eineinhalb Perioden  der Erregerwechselspannung, während die Kontaktunter  brechung bei erregtem Elektromagneten 3 nur eine     halbe     Periodendauer der Erregerwechselspannung beträgt.

   Das  Verhältnis der Kontaktdauer zur Kontaktpause erreicht  hier also einen Wert von 3 : 1, wenn die Eigenschwin  gungszahl der beiden Schwingzunge 7 und 8 halb so gross  ist wie die Frequenz der Erregerwechselspannung, im  vorliegenden Beispiel also 25 Hz.  



  Bei einer Abstimmung der Schwingzungen 7 und 8  auf eine Eigenschwingungszahl, die ein Drittel der Fre  quenz der Erregerwechselspannung beträgt, also bei  spielsweise auf 16     3/3        Hz,    lässt sich die gewünschte  Verlängerung der Kontaktdauer erzielen, wenn die bei  den Schwingmassen 9 und 10 gleichgerichtet magnetisch  polarisiert werden. In diesem Fall ist das Schirmblech 20  nicht vorzusehen. Wegen der abstossenden Wirkung der  beiden gleichpolarisierten Schwingmassen 9 und 10  schwingen die beiden Schwingzungen 7 und 8 nicht in  Phase.

   Infolge des Phasenunterschiedes der Schwingun  gen der Schwingzungen 7 und 8 schliessen sich die       Tastkontakte    23 und 24 mit einem zeitlichen Abstand  von einer Periodendauer der Erregerwechselspannung,  und jeder der beiden     Tastkontakte    23 und 24 bleibt für  die Dauer von eineinhalb Perioden der Erregerwechsel  spannung geschlossen. Mithin ist während einer Zeitdau  er, die zweieinhalb     Perioden    der Erregerwechselspannung  entspricht, mindestens einer der     Tastkontakte    23 und 24  geschlossen, beispielsweise also für 50 Millisekunden,  während nur innerhalb einer Halbperiode der Erreger  wechselspannung beide     Tastkontakte    gleichzeitig geöffnet  sind.

   Das Verhältnis der Kontaktdauer zur Kontaktpause  beträgt bei diesem Beispiel also 5 : 1.  



  Bei beiden besprochenen Beispielen ist es ohne Be  lang, ob der Schaltzyklus des einen der beiden     Tastkon-          takte    23, 24 dem Schaltzyklus des anderen     Tastkontaktes     vor- oder nacheilt; dies bleibt dem Zufall überlassen, so  dass statistisch jede der beiden     Tastkontakte    22 und 24  fünfzig Prozent der Ein- und Ausschaltvorgänge über  nimmt, wodurch eine gleichmässige Kontaktbelastung  und     -abnützung    sichergestellt ist.  



  Die Vorteile der beschriebenen Kontakteinrichtung  kommen besonders zur Geltung bei deren     Verwendung     als     Tastschalter    zum periodischen Anschalten eines elek  trischen Schwingungskreises an ein     Wechselstrom-Ener-          gieverteilungsnetz    zum Zwecke der Erzeugung von Ton  frequenzsignalen, die in bekannten     Fernwirkeinrichtun-          gen    als Steuersignale benützt werden. Bei dieser Anwen  dung wird durch das günstige Einschaltverhältnis der  Kontakteinrichtung eine Verlängerung der Signalimpulse  erzielt, was eine wesentliche Erhöhung des     Energieeinhal-          tes    der einzelnen Signale bedeutet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Kontakteinrichtung mit wenigstens einer einseitig eingespannten Schwingzunge, die an ihrem der Einspann stelle gegenüberliegenden Ende eine im Kraftfeld eines Elektromagneten angeordnete, permanent magnetisierte Schwingmasse aufweist und die nahe der Einspannstelle ein Kontaktelement trägt, das einem mit einer Haltevor richtung für die Schwingzunge starr verbundenen Kon taktstück gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass in einem gemeinsamen Tragrahmen (1) gegenüber einem einzigen Elektromagneten (3) zwei Schwingzungen (7, 8) parallel nebeneinander angeordnet und ihre Kontakte (23, 24) elektrisch parallel verbunden sind. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass jede der Schwingzungen (7; 8) an ihrem freien Ende eine magnetisch polarisierbare Schwingmasse (9 bzw. 10) trägt. 2. Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Schwingmassen (9, 10) gleich polarisierte Dauermagnete sind. 3. Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Schwingmassen (9, 10) gegensätzlich polarisierte Dauer magnete sind. 4. Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen beiden Schwingmassen (9, 10) ein Schirm blech (20) angeordnet ist. 5.

   Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingmassen (9, 10) aus weichmagnetischem Werk stoff bestehen und dass zu beiden Seiten des Schwingzun- genpaares (7, 8) je ein Dauermagnet (21, 22) angeordnet ist. 6. Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 2, 3 und 5, dadurch gekennzeich net, dass als Dauermagnete (21, 22) solche aus kunstharz- gebundenem Pulvermagnetwerkstoff oder aus kerami schem Magnetwerkstoff dienen. 7.

   Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 2, 3, 5 und 6, dadurch gekennzeich net, dass die Dauermagnete (21, 22) in Aussparungen des Tragrahmens (1) und/oder eines Spulenkörpers des Elek tromagneten (3) ohne Anwendung zusätzlicher Befesti gungsmittel gehalten sind. B.

   Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass jede der Schwingzungen (7, 8) ein mit dieser elektrisch leitend verbundenes Kontaktele ment (11, 12) aufweist, welches nahe einer Einspannstelle (4, 5) der jeweiligen Schwingzunge (7 bzw. 8) angeordnet ist und welches je einem Kontaktstück (13 bzw. 14) im Ruhezustand der Schwingzunge (7 bzw. 8) im Abstand von einigen Zehntel Millimetern unter Bildung je eines Tastkontaktes (23 bzw. 24) gegenüberliegt. 9. Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ab stand zwischen Kontaktelement (11 bzw. 12) und zugehö rigem Kontaktstück (13 bzw. 14) im Ruhezustand der Schwingzungen (7, 8) 0,2 bis 0,3 Millimeter beträgt. 10.

   Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die beiden Schwingzungen (7, 8) aus einem einheitlichen Stück federelastischen Werk stoffes bestehen und im Bereich ihrer Einspannstelle (4, 5) zusammenhängen. 11. Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kontaktstücke (13 bzw. 14) auf einer elektrisch leitenden Kontaktplatte (15) angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden sind. 12. Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (1) als einheitlicher Formkörper aus ferromagnetischem Werk stoff gebildet ist. 13. Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (1) aus Kunststoff besteht. 14.

   Kontakteinrichtung nach Patentanspruch I und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erregung des Elektromagneten (3) eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz dient und dass die Schwingzungen (7, 8) auf eine Eigenschwingungszahl von 25 Hz abgestimmt sind. 15. Kontakteinrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erre gung des Elektromagneten (3) eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz dient und die Schwingzungen (7, 8) auf eine Eigenschwingungszahl von 16 #/3 Hz abgestimmt sind.

   PATENTANSPRUCH II Verwendung der Kontakteinrichtung nach Patentan spruch I als Tastschalter zum periodischen Anschalten eines elektrischen Schwingungskreises an ein Wechsel strom-Energieverteilungsnetz zum Zwecke der Erzeu gung von Tonfrequenz-Signalen.