DE1035273B

DE1035273B - Schnell schaltendes Relais

Info

Publication number: DE1035273B
Application number: DES41458A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Herbert Wilhelm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-11-05
Filing date: 1954-11-05
Publication date: 1958-07-31

Description

Die Beschleunigung, die einem Relaisanker erteilt werden kann, hängt bei gegebenem Trägheitsmoment der zu bewegenden Teile praktisch nur von der Größe der beschleunigenden Kraft ab. Wenn bei Ausschaltung eines Relais die magnetische Haltekraft verschwindet, steht für die Kontakttrennung normalerweise nur die Rückstellkraft der Kontaktfedern und gegebenenfalls die einer den Anker an seiner Nullstellung fesselnden Feder zur Verfügung. Damit das Relais anzieht, muß die magnetische Anzugskraft während des gesamten Ankerweges die entgegengesetzt wirkende Federkraft, welche den Anker in seiner Ruhelage halten will, überwiegen. Die magnetische Zugkraft nimmt jedoch mit kleiner werdendem Polabstand quadratisch zu, während die Federcharakteristik im wesentlichen linear verläuft. Demzufolge überwiegt die magnetische Zugkraft bei angezogenem Anker die Rückstellkraft der Federn erheblich. Dadurch sind der Geschwindigkeit, mit welcher ein Relais zum Abfallen gebracht werden kann, enge Grenzen gezogen, denn die Rückstellkraft der Feder muß wesentlich kleiner als die magnetische Haltekraft sein.

Es ist bekannt, an Stelle von Federn zur Rückführung des Ankers in seine Ruhelage die magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft von Dauer- oder Elektromagneten zu verwenden. In einem Fall soll damit das Kontaktprellen bei der Rückführung des Ankers in seine Ruhelage vermieden werden. In einem anderen Fall soll dadurch eine Momentschaltung erreicht werden, was aber nur durch Zuhilfenahme zusätzlicher Schraubenfedern und Hemmvorrichtungen möglich war.

Die Geschwindigkeit des Ankerabfalls läßt sich erfindungsgemäß dadurch wesentlich erhöhen, daß der Relaisanker mit feststehenden Magneten zusammenwirkende Magnete trägt, wobei sich deren gleichnamige Pole in der Arbeitsstellung des Ankers mit geringem Luftspalt gegenüberstehen. Dadurch wird bei Abschalten der Anzugskraft der Anker magnetisch abgehoben.

Diese Möglichkeit ist schematisch in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Fig. 3 und 4 zeigen zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung, während Fig. 1 ein Kraftwegdiagramm zur Erläuterung der Erfindung angibt.

Bei den dargestellten Ausführungsformen sind die von dem Relaisanker zu betätigenden Kontakte oder Federsätze der Einfachheit halber weggelassen. In Fig. 2 besitzt der mit der Erregerwicklung E versehene Weicheisenkern die beiden Polschuhe P₁ und P₂, die bei Erregung der Wicklung E den bei O gelagerten Klappanker A entgegen der Kraft einer magnetischen Feder anziehen. Letztere ist schematisch

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Herbert Wilhelm, München,
ist als Erfinder genannt worden

durch zwei Dauermagnete M₁ und M₂ angedeutet, von denen der erstere am Anker und der letztere ortsfest angeordnet ist, jeweils so, daß sich die Magnete mit gleichnamigen Polen gegenüberstehen, den Anker A also abstoßen. Die abstoßende Kraft ist am größten, wenn der Abstand a, den der Anker vom Polschuh P_x hat, am kleinsten ist; sie nimmt nach einer quadratischen Funktion des Abstandes α etwa gemäß dem Verlauf der Kurve F (Fig. 1) ab. Die schraffiert angedeutete Fläche gibt also die beim Abfallen des Ankers frei werdende Energie der magnetischen Feder wieder. Diese ist wesentlich größer als die Energie, die in einer entsprechend abgestimmten mechanischen Feder, welche etwa die durch die gestrichelte Gerade G in Fig. 1 angegebene lineare Charakteristik besitzt, aufgespeichert werden kann. Außerdem kann die Kurve F in iedem Fall der Kurve M, welche den Verlauf der mit zunehmendem Ankerluftspalt quadratisch abfallenden Anzugskraft des Ankers wiedergibt, leicht so angepaßt werden, daß letztere in jeder Ankerstellung die ihr entgegenwirkende Federkraft nur geringfügig überwiegt.

Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 nur das Abfallen des Ankers beschleunigt, das Anziehen jedoch verlangsamt wird, erhält man bei dem in Fig. 3 dargestellten Kipprelais mit Steuerung nach dem Sperrmagnetprinzip eine Vergrößerung sowohl der Rückstellkraft als auch der Anzugskraft und damit eine Beschleunigung des Ankers in beiden Bewegungsrichtungen. Das Relais besteht in bekannter Weise aus zwei gleichartigen Dauermagnetkreisen mit dem Dauermagnet D, den Jochen / und den auf letzteren vorgesehenen Sperrspulen 5" sowie dem zweiarmigen Kippanker K, der bei d_Q beispielsweise mittels einer Torsionsfeder gelagert ist. Die

809 579/381

Dauerflüsse in den beiden Magnetkreisen, welche etwa die durch die Pfeile angedeutete Richtung haben können, werden bei Erregung der einen oder anderen Wicklung S gesperrt, denn die durch die Spule S erzeugte Erregung bewirkt in den zugehörigen Jochen eine örtliche magnetische Sättigung. Bei Erregung der rechten Wicklung S kann sich also der rechte Dauerflußkreis nicht mehr über den Anker schließen, so daß dieser an die Polschuhe des links liegenden Magnetsystems gezogen wird. Dieses bekannte Relais weist nun am Anker A noch zwei Dauermagnete JM₁ und W₂ auf, die mit zwei feststehenden Elektromagneten t'j und e₂ zusammenwirken. Die Wicklungen der letzteren sind mit den Sperrmagnetwicklungen S parallel geschaltet. Wird also in den vorher betrachteten Fällen die rechte Sperrmagnetwicklung S kurzzeitig erregt, so wird gleichzeitig auch die Wicklung des Elektromagnets e₂ erregt, und zwar in dem Sinne, daß dem Pol des Dauermagnets JM₂ ein gleichnamiger Pol des Elektromagnets gegenübersteht. Dadurch wird auf der rechten Seite die Abhebebewegung des Ankers beschleunigt. Auf der linken Seite üben die beiden Dauermagnete D und m_l Anzugskräfte auf den Anker aus, die die Umschaltbewegungen ebenfalls beschleunigen. Die Wicklungen der Hilfsmagnete M₁ und m._z addieren sich also.

Größere Schaltgeschwindigkeiten des Ankers lassen sich bei einem nach dem Sperrmagnetprinzip gesteuerten Kipprelais auch dadurch erzeugen, daß gemäß Fig. 4 den beiden Armen des Ankers A zwei Elektromagnete E₁, E₂ gegenübergestellt werden, deren Wicklungen mit den Sperrmagnetwicklungen S in Reihe oder parallel geschaltet sind, derart, daß der Anker im Augenblick der Sättigung des rechten oder linken Dauerflußkreises angezogen und dadurch die Umschaltung beschleunigt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Schnell schaltendes Relais, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker mit feststehenden Magneten so zusammenwirkende Magnete trägt, daß gleichnamige Pole beider Magnete sich in der Arbeitsstellung des Ankers mit geringem Luftspalt gegenüberstehen.

2. Kippankerrelais nach Anspruch 1 mit Steuerung nach dem Sperrmagnetprinzip, gekennzeichnet durch mit den Sperrmagnetwicklungen (S) parallel oder in Reihe liegende Wicklungen von den Anker (A) im Zusammenwirken mit daran befestigten Dauermagneten (m_v W₂) beeinflussenden Elektromagneten (e_v e₂).

3. Kippankerrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bei symmetrischer Ausbildung beiderseits des beispielsweise in einer Torsionsfeder bestehenden Ankerlagers zwischen den Jochen der beiden Dauermagnetkreise liegende feststehende Elektromagnete mit zusammen mit den Sperrmagnetwicklungen geschalteten Erregerwicklungen und mit diesen Elektromagneten zusammenwirkende Dauermagnete aufweist, die am Anker in gleichen Abständen von dessen Drehachse befestigt sind.

4. Kippankerrelais nach Anspruch 1 mit Steuerung nach dem Sperrmagnetprinzip, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite des Ankers ein Abreißmagnet mit in Reihe oder parallel zur Sperrmagnetwicklung liegenden Erregerwicklungen angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 675 428, 711412;
schweizerische Patentschriften Nr. 213 495,
246.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen