DE1021075B

DE1021075B - Polarisiertes Relais

Info

Publication number: DE1021075B
Application number: DEB31296A
Authority: DE
Inventors: Nils Knut Edvard Berglund
Original assignee: NILS KNUT EDVARD BERGLUND
Current assignee: NILS KNUT EDVARD BERGLUND
Priority date: 1953-06-06
Filing date: 1954-06-04
Publication date: 1957-12-19
Also published as: GB766687A; DE1021075C2

Description

Die Erfindung betrifft polarisierte Relais, insbesondere für Telegraphie-, Telephonie- und Signalisierzwecke, zum Herstellen und/oder Unterbrechen elektrischer Strompfade oder zum Durchführen mechanischer Arbeit.

Bei den bekannten polarisierten Relais wirkt gewöhnlich die Rückprall- oder Gegenwirkungskraft während der Bewegung des Ankers hauptsächlich in der Bewegungsrichtung des Ankers. Der Anker ist außerdem häufig in irgendeiner Weise elastisch befestigt, so daß die Federkraft in derselben Richtung wie die Rückprallkraft des Ankers wirkt. Die Kontaktpunkte zwischen dem Anker und den Polschrauben in dem abgehenden Strompfad sind überdies in den bekannten Relais immer gleich.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein möglichst rückprallfreies polarisiertes Relais zu schaffen. Gemäß der Erfindung besteht der Anker aus einem zwischen zwei im Relais ausgestalteten Polschuhen frei getragenen Körper, der durch magnetische Anziehung, abhängig von der Strömungsrichtung des resultierenden Magnetfeldes, zur Berührung mit dem einen oder dem anderen Polschuh versetzbar ist, und die dem Anker zugewandten Oberflächen der Polschuhe sind in mehr oder weniger vollständiger Anpassung an die Ankerform derart ausgebildet, daß nur ein Teil der Rückprall- oder Gegenwirkungskraft in der Bewegungsrichtung des Ankers wirkt.

Weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der an Hand der Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 und 2 schematische Ansichten einer Ausführungsform eines Relais mit kugelförmigem oder zylindrischem Anker,

Fig. 3 eine Ansicht eines Relais, das mit einem zylindrischen Anker versehen und zur Durchführung mechanischer Arbeit entwickelt ist, wobei das Relais von oben oder in Seitenansicht bzw. im Schnitt nach einer Linie A-A dargestellt ist,

Fig. 4a, 4b, 4c Ansichten eines Relais mit einem kugelförmigen oder zylindrischen Anker, von oben oder in Seitenansicht (Fig. 4a), als Schnitt A-A (kugelförmiger Anker, Fig. 4b) und als Schnitt B-B (zylindrischer Anker, Fig. 4c) gesehen,

Fig. 5 a, 5 b, 5 c ein Relais mit einem kugelförmigen oder zylindrischen Anker, von oben (Fig. 5a), im Schnittνί-.-ί (kugelförmig, Fig. 5 b) und im Schnitt B-B (zylindrisch, Fig. 5 c, bzw. mit konkaven zylinderförmigen Aussparungen in den Polschuhen) dargestellt,

Fig. 6 a und 6 b Ansichten eines Relais mit einem kugelförmigen Anker, der bei Bewegung in einer kon-

Anmelder:
Nils Knut Edvard Berglund, Stockholm

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 6. Juni 19S3

Nils Knut Edvard Berglund, Stockholm,
ist als Erfinder genannt worden

kaven, zylinderförmigen Aussparung in dem Permanentmagnet rollt, von oben (Fig. 6 a) bzw. als Schnitt A-A (Fig. 6b) gesehen,

Fig. 7 a und 7 b Ansichten eines Relais mit einem kugelförmigen Anker, der bei Bewegung in einer im allgemeinen V-förmigen Aussparung oder Rinne in dem Permanentmagnet rollt, von oben oder als Innenansicht (Fig. 7 a) bzw. als Schnitt A-A (Fig. 7 b) dargestellt,

Fig. 8a und 8b Ansichten eines Relais mit einem kugelförmigen Anker, bei dem die Polschuhe einen Teil einer kugeligen Kontaktfläche bilden, von oben (Fig. 8 a) bzw. im Schnitt A-A (Fig. 8 b) gesehen,

Fig. 9 a und 9b Ansichten eines Relais mit einem kugelförmigen Anker, bei dem der Permanentmagnet einen Teil einer kugeligen Kontaktfläche bildet, von oben (Fig. 9 a) bzw. als Schnitt A-A (Fig. 9 b) dargestellt,

Fig. 10 a und 10 b ein Relais mit einem kugelförmigen Anker, bei dem die Polschuhe und der Permanentmagnet teilweise kugelige Kontaktflächen bilden, von oben (Fig. 10 a) und im Schnitt A-A (Fig. 10 b) gesehen,

Fig. 11a, Hb und Hc Ansichten eines Relais mit einem kugelförmigen bzw. zylindrischen Anker, von oben (Fig. Ha), im Schnitt A-A (kugelförmig, Fig. Hb) und im Schnitt B-B (zylindrisch, Fig. lic) gesehen und mit konkaven Aussparungen in den Polschuhen und teilweise konkaven und teilweise ebenen Aussparungen in dem Permanentmagnet,

70S 810/250

Fig. 12 a, 12b und 12 c Ansichten eines Relais mit einem Anker, der eine ebene Stirnfläche mit zwei parallelen und zwei relativ abfallenden Flächen und Polschuhe mit entsprechenden Flächen hat, von oben (Fig. 12 a oder 12 c) und im Schnitt A-A (Fig. 12b) gesehen.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen als frei getragenen Körper angeordneten Anker, der in diesem Falle aus einer Kugel aus magnetischem

der Polschuhe 25 und 26 mit r_i bezeichnet. Der Radius r_i ist in diesem Falle etwas größer als der Radius r„. Der Mittelpunkt des zuletzt erwähnten Radius ist mit Bezug auf die Mitte des Ankerkörpers so angeordnet, daß der Kontaktpunkt zwischen dem Anker und den Polschuhen auf der Oberfläche liegt, die von dem Permanentmagnet des Ankers weggerichtet ist.

In den Fig. 6 a und 6 b ist eine Ausführungsform

Material besteht. Die Bezugsziffer 2 bezeichnet einen io eines Relais schematisch dargestellt. Dieses Relais Permanentmagnet üblicher Form, während 3 und 4 hat einen kugeligen Ankerkörper 27 und konkav Polschuhe sind, die auf ihren Kontaktflächen 5 mit zylindrische Kontaktflächen der Polschuhe 28 und 29

gegen den Anker. Außerdem hat die Kontaktfläche des Permanentmagnets 2 mit dem Ankerkörper eine konkave zylindrische Form. Der Radius des Ankerkörpers

dem Ankerkörper 1 mit demselben oder im wesentlichen demselben Krümmungsradius wie die Ankerkugel konkav ausgebildet sind.

Die obere Fläche des in Fig. 2 dargestellten Permanentmagnets sowie die dem Anker der Polschuhe 3., 4 zugewandte Fläche sind mit Kontaktmaterial überzogen, das auf wenigstens zwei von den

ist mit r₅ und der Krümmungsradius der konkaven

während des Transportes durch Seitenteile 6 gesichert, die bevorzugt aus durchsichtigem Material hergestellt sind.

Oberfläche des Permanentmagnets mit r₆ bezeichnet. Die beiden Radien r₅ und r_e können gleich sein. Der Krümmungsradius der konkaven Kontaktflächen der

drei Oberflächen gegen seine Tragteile isoliert ist. 20 Polschuhe 28, 29 mit dem Ankerkörper ist mit r₄ be-Der Anker 1 ist gegen Herausfallen aus seiner Lage zeichnet. Er kann gleich oder größer als r₅ sein.

In den Fig. 7 a und 7 b ist ein kugelförmiger Ankerkörper 30 zwischen konkaven Kontaktflächen der Polschuhe 31, 32 dargestellt. Die Kontaktfläche des Das Relais arbeitet in der folgenden Weise: Wenn 25 Permanentmagnets mit dem Ankerkörper ist in diesem der Permanentmagnet 2 die Polarität gemäß Fig. 2 Falle als V-förmige Aussparung oder Rinne mit zwei erhält, wird der permanente Fluß durch einen der in schrägen ebenen Flächen 33, 34 ausgebildet. Die Konder Figur dargestellten Flußpfade 7, 8 geschlossen. taktpunkte zwischen dem Ankerkörper 30 und dem In der dargestellten Richtung eines von einer Steuer- Permanentmagnet bewegen sich während der Ankerspule 9 α erzeugten Steuerflusses 9 b arbeitet der per- 30 bewegung auf zwei geraden Linien, manente Fluß 8 mit dem Steuerfluß zusammen (auf In den Fig. 8 a und 8b ist der Ankerkörper als

Kugel 35 dargestellt. Die Kontaktfläche des Permanentmagnets ist hierbei eben, aber die. Kontaktflächen der Polschuhe 36 und 37 sind konkav und bilden einen Teil einer Kugelfläche mit einem Radius r₈, der gleich oder größer als der Radius r₇ des Ankerkörpers 35 ist. In Fig. 8 b ist ein Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 8 a dargestellt.

In Fig. 9 a und 9 b ist der Ankerkörper als Kugel

Querschnitt oder als ein anderer Körper ausgebildet 40 38 gezeigt. Die Kontaktfläche 39 des Permanentsein, der frei zwischen den Polschuhen einer geeig- magnets bildet hier einen Teil einer konkaven Kugelneten Form getragen werden kann. fläche. Die Kontaktflächen der Polschuhe 40 und 41

Eine andere Ausführungsform eines Relais gemäß sind ebenfalls konkav.

der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt und mit einem In den Fig. 10 a und 10b ist der Ankerkörper als

zylindrischen Ankerkörper 13 versehen, der zwischen 45 Kugel 42 ausgebildet. Die Kontaktfläche des Pereinem Permanentmagnet 14 und Polschuhen 15 bzw. 16 manentmagnets ist in diesem Falle so angeordnet, daß angeordnet ist. Die Kontaktflächen der Polschuhe mit der Anker, wenn er seitlich aus seiner Mittelstellung dem Anker sind konkav zylindrisch. in einer Richtung bewegt wird, in einem zylindrischen

Der Ankerkörper 13 wird von einer Mittelwelle 17 Kanal 43 verschoben wird, dessen Endteile in einer durchdrungen, die mittels eines Gabelteiles 18 in der 50 teilweise zylindrischen Fläche enden, die der Anker-Lage ist, die auf Grund der Änderungen des Steuer- oberfläche genau entspricht. Die Kontaktfläche des

Permanentmagnets ist in dem Schnitt A-A dargestellt, der den zylindrischen Mittelteil des Kanals 43 veranschaulicht (Fig. 10b), und der Kanal 43 ist in Fig. 10c perspektivisch dargestellt.

Da die Polschuhe 45 und 46 außerdem konkav kugelige Kontaktflächen haben, paßt die Ankerkugel 42 in ihren Endstellungen entweder zu der kugeligen Kontaktfläche des Polschuhes 45 und dem Kanal in kann massiv oder eine hohle Schale sein. Der Zylinder ⁶° dem Permanentmagnet oder zu der kugeligen Kontakt-20 kann ebenfalls massiv oder ein hohles Rohr sein. fläche des Polschuhes 46 und dem Kanal in dem Per-

der rechten Seite der Figur). Der Fluß 7 und der Fluß 9& sind jedoch zueinander entgegengesetzt (auf der linken Seite der Figur), so daß der kugelförmige Anker 1 nach rechts bewegt wird.

Außer der obenerwähnten kugeligen Form des Ankers (der eine massive Kugel oder eine Kugelschale sein kann) kann der Anker als massiver Zylinder oder als zylindrisches Rohr, als Prisma mit trapezförmigem

flusses durch die Steuerspulenwicklung bzw. der Änderungen des resultierenden Steuerflusses von dem Anker 13 ausgeführte mechanische Arbeit auf irgendeinen geeigneten Mechanismus zu übertragen.

In den Fig. 4a bis 4c sind zwei Ausführungsformen dargestellt, die einen kugelförmigen Ankerkörper 19 (Fig. 4a, 4b) bzw. einen zylindrischen Ankerkörper 20 (Fig. 4 a, 4c) haben. Die Kugel 19

Der Krümmungsradius des Ankerkörpers 19 bzw. 20 ist mit r_± und der Krümmungsradius der Kontaktflächen der Polschuhe 21, 22 gegen den Körper mit r., bezeichnet. Die Radien i\ und r₂ können gleich sein.

In den Fig. 5 a bis 5 c sind zwei Ausführungsformen mit einem kugelförmigen Ankerkörper 23 (Fig. 5 a, 5 b) und einem zylindrischen Ankerkörper 24 (Fig. 5 a, 5 c) dargestellt. Der Krümmungsradius der Kugel 23 oder

inanentmagnet.

In den Fig. Ha bis Hc ist ein Relais mit einer Ankerkugel 47 (Fig. 11a, lib) bzw. mit einem Ankerzylinder 48 (Fig. 11a, lic) dargestellt. Die Kontaktfläche des Permanentmagnets ist hierbei an dem Mittelteil 49 eben, bildet aber andererseits einen Teil einer zylindrischen Fläche 50, deren Achse senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Ankerkörpers

des Zylinders 24 ist mit r₃ und der Krümmungsradius 70 verläuft. Während der Kontaktbewegung rollt der

Ankerkörper zuerst auf einer ebenen Fläche an dem Mittelteil, aber in seinen Endstellungen paßt sich der Anker der zylindrischen Fläche an, wo er Kontakt längs einer Linie in einer Ebene (kugelförmiger Ankerj oder über einen großen Teil der zylindrischen Oberfläche (zylinderförmiger Anker) gibt. Die Polschuhe 51 und 52 sind mit konkaven zylindrischen Kontaktflächen versehen.

Schließlich veranschaulichen die Fig. 12 a bis 12 c zwei Beispiele von Relais mit Ankerkörpern 53 bzw. 54. Diese Körper sind Polyeder oder als Kegelstumpf ausgebildet. Die Kontaktflächen der Polschuhe 55, 56 bzw. 57, 58 sind eben, konkav oder konvex abhängig von der Ankerform, und ihr Neigungswinkel gegen die Horizontalebene ist praktisch gleich dem Neigungswinkel der entsprechenden Ankeroberfläche. Zwischen der Grundfläche 59 und 60 der Ankerkörper und der Kontaktfläche des Permanentmagnets sind zwei Kugeln 61 angeordnet, um die Reibung während der Kontaktbewegungen des Ankerkörpers zu vermindern. Die Relais gemäß der Erfindung sind nicht auf die Ausführungsformen des Ankerkörpers und der Kontaktfläche der Polschuhe und des Permanentmagnets beschränkt, die in den Fig. 1 bis 12 c dargestellt sind. Es ist im Gegenteil eine große Anzahl anderer Kombinationen der erwähnten Relaisteile möglich. So kann der in den Fig. 10a, 10b dargestellte Permanentmagnet mit Polschuhen gemäß den Fig. 9 a, 9b kombiniert werden, oder die in den Fig. 10a, 10b gezeigten Polschuhe können mit einem Permanentmagnet nach den Fig. 6 a, 6 b oder 7 a, 7 b zusammengestellt werden. Weitere Kombinationen sind im Rahmen der Erfindung möglich.

Selbstverständlich kann der Ankerkörper auch jede andere Form als frei getragener Körper annehmen. Er kann als Spulenkörper oder als symmetrischer Umdrehungskörper mit einer Parabel, Hyperbel, Teilellipse oder irgendeiner anderen Kurve als Erzeugenden geformt sein.

Die dem Anker zugewandte Oberfläche des Permanentmagnets kann auch eben ausgebildet sein, und die Bauarten der Aussparungen für den oben beschriebenen Anker können, anstatt in einem Körper zwischen dem Permanentmagnet und dem Anker angeordnet, auch an der obenerwähnten ebenen Fläche des Permanentmagnets angebracht sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Polarisiertes Relais, im besonderen für TeIegraphie-, Telephonic- und Signalisierzwecke, zum Herstellen und/oder Unterbrechen elektrischer Strompfade oder zum Durchführen mechanischer Arbeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker aus einem zwischen zwei im Relais ausgestalteten Polschuhen frei getragenen Körper besteht, der durch magnetische Anziehung, abhängig von der Strömungsrichtung des resultierenden Magnetfeldes, zur Berührung mit dem einen oder dem anderen Polschuh versetzbar ist, und daß die dem Anker zugewandten Oberflächen der Polschuhe in mehr oder weniger vollständiger Anpassung an die Ankerform derart ausgebildet sind, daß nur ein Teil der Rückprall- oder Gegenwirkungskraft in der Bewegungsrichtung des Ankers wirkt.

2. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker Kugelform hat (massive Kugel oder Kugelschale, Fig. 1, 2, 4a, 4b bis lla, lib).

3. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker zylindrisch ist (massiver Zylinder oder Rohr, Fig. 1, 2, 3, 4 c, Sc, lic).

4. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker prismatisch oder kegelstumpfförmig mit einem trapezförmigen Querschnitt ist (Fig. 12 a bis 12 c).

5. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Polschuhe mit dem Anker konkav zylindrisch mit einem Radius (r₂) sind, der im wesentlichen gleich dem Radius des Ankers ist (r_v Fig. 4 a, 4 b bzw. 4 a, 4 c).

6. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktoberflächen der Polschuhe mit dem Anker konkav zylindrisch mit einem Radius (r₄) sind, der etwas größer als der Radius (r₃) des Ankers ist, und daß sein Mittelpunkt so mit Bezug auf den Ankermittelpunkt angeordnet ist, daß der Kontaktpunkt zwischen dem Anker und den Polschuhen auf der Ankeroberfläche liegt, die von dem Permanentmagnet weggerichtet ist (Fig. 5 a, 5 b bzw. 5 a, 5 c).

7. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen des Ankers gegen den Permanentmagnet eben sind (Fig. 2, 3, 4a bis 4c, 5 a bis 5 c, 8 a, 8b, 12 a bis 12 c).

8. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (r_e) einer konkaven zylindrischen Oberfläche des Permanentmagnets angenähert gleich dem Radius (r₅) des Ankers ist und daß die Achse der zylindrischen Oberfläche in der Bewegungsrichtung des Ankers angeordnet ist und der Kontakt des Ankers mit dem Permanentmagnet gegen die genannte Oberfläche des Permanentmagnets erfolgt (Fig. 6 a, 6 b).

9. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche des Permanentmagnets als V-förmiger Kanal oder Rinne ausgebildet ist, so daß der Kontakt des Ankers mit dem Permanentmagnet längs zweier geraden Linien erfolgt (Fig. 7 a, 7 b).

10. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Anker zugewandte Oberfläche der Polschuhe ein Teil einer konkaven Kugelfläche mit einem Radius (r₈) ist, der gleich dem Ankerradius oder größer als dieser ist (r₇, Fig. 8 a, 8b).

11. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktoberfläche des Permanentmagnets mit dem Anker ein Teil einer Kugeloberfläche ist (Fig. 9a, 9b). .

12. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche des Ankers gegen den Permanentmagnet so ausgebildet ist, daß der Anker während seiner seitlichen Bewegung aus der Mittellage in beiden Richtungen in einem zylindrischen Kanal oder einer Aussparung (43) rollt, der bzw. die an beiden Enden durch einen Teil einer Kugeloberfläche abgeschlossen sind, die sich der Oberfläche (42) des Ankers anpaßt (Fig. 10 a, 10b, 10 c).

13. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktoberfläche des Ankers gegen den Permanentmagnet an dem Mittelteil eben ist, aber sonst einen Teil einer zylindrischen Oberfläche bildet, deren Achse senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Ankers in solcher Weise verläuft, daß der Anker zuerst auf einer ebenen Oberfläche rollt, sich aber

in seinen entsprechenden seitlichen Lagen der zylindrischen Oberfläche anpaßt, wo er auf einem großen Teil der zylindrischen Oberfläche (zylindrischer Anker, Fig. 11a und lic) oder längs einer Linie in einer Ebene (kugelförmiger Anker, Fig. 11a und lib) Kontakt gibt.

14. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktoberflächen der Polschuhe eben, konkav oder konvex gemäß der Form des Ankers sind und daß ihr Neigungswinkel gegen die Horizontalebene gleich dem Winkel der entsprechenden Ankeroberflächen ist (Fig. 12a, 12b, 12c).

15. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1 und 2, 1 und 3 oder 1 und 4 kombiniert mit den Ansprüchen 8, 9, 11, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Anker zugewandte Oberfläche des Permanentmagnets eben ist und daß die Aussparungen für den Anker in einem getrennten Körper ausgebildet sind, der an dieser ebenen Oberfläche angebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 543 039, 577 924;
USA.-Patentschrift Nr. 2 306 169.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

® 709 810/250 12.57