DE1046190B - Polarisiertes Relais mit in einem Gehaeuse eingeschlossener Anker- und Kontaktanordnung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein polarisiertes Relais zum Schalten von Strömen und Spannungen mit in einem evakuierten oder gasgefüllten Gehäuse eingeschlossener Anker- und Kontaktanordnung, bei dem der Anker durch außerhalb des Gehäuses erzeugte magnetische Felder in zwei Kontaktstellungen steuerbar ist.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Relais zu schaffen, das in der Herstellung ökonomisch und beim Betrieb von hoher Leistung und Empfindlichkeit ist, dessen Teile leicht ersetzbar sind und das sehr kurze Schaltzeiten aufweist.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß gemäß der Erfindung der Anker aus zwei parallelen koaxial im evakuierten oder gasgefüllten Gehäuse angeordneten Stäben aus magnetischem Material besteht, die durch Teile aus magnetischem Material in der Nähe ihres Schwerpunktes in Abstand gehalten werden, und daß sich zwischen diesen Stäben ebenfalls in Längsrichtung des Gefäßes eine Blattfeder aus nichtmagnetischem Material befindet, die durch die gleichen Abstandsstücke von diesen getrennt ist, und daß diese Stäbe als Ganzes in der Umgebung des Schwerpunktes aufgehängt sind und durch die Blattfeder getragen werden, daß ferner die Blattfeder am freien Ende Kontakte aufweist, die mit den magnetischen Stäben zwischen den an Stützen aufgebrachten festen Gegenkontakten bewegbar sind, und daß die gesamte Anordnung unter der Einwirkung von Feldern mindestens zweier Permanentmagnete steht, die den vier Enden der parallelen magnetischen Stäbe gegenüberstehen und ein außerhalb des Gefäßes erzeugtes, längs der Achse einwirkendes elektromagnetisches Feld die beweglichen Kontakte steuert.

Durch eine derartige Anordnung wird ein Herstellungsverfahren ermöglicht mit beträchtlichen Materialersparnissen. Das wird durch einfache Formgebung, durch Beschränkung auf nur wenige Teile sowie durch Vermeidung von teueren Materialien erreicht. Eine schnelle Fabrikationsweise ergibt sich durch Benutzung von Verfahren bei üblichen Relais sowie einer einfachen Anordnung der einzelnen Teile innerhalb des Gehäuses.

Die beiden schmalen Stäbe aus magnetischem Material können jeden beliebigen Querschnitt, jedoch vorzugsweise kreissektorförmigen Querschnitt haben. Sie sind in kleinem Abstand voneinander gehalten, um eine leichte Bewegung innnerhalb des zylindrischen Gefäßes zu gestatten. In der Nähe des Schwerpunktes sind diese Stäbe befestigt. Der bewegliche Anker wird im Schwerpunkt durch einen einzigen federnden Materialstreifen, z. B. eine Blattfeder, gehalten. An dem einen Ende dieses Streifens sind die beweglichen Kontakte angebracht, z. B. angeschweißt

mit in einem Gehäuse eingeschlossener
Anker- und Kontaktanordnung

Anmelder:

International Standard Electric
Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität:
Italien vom 11. September und 17. Oktober 1956

Bruno D. Bianco, Mailand,
und Mario Scata, Monza (Italien),
sind als Erfinder genannt worden

oder angenietet, während das andere Ende mit einem Draht verbunden ist, der mit dem Gehäuse verschmolzen ist. Ein Stück des Streifens, und zwar das Teil, das zwischen dem mit dem Draht verschmolzenen Ende und dem Schwerpunkt des Ankers liegt, ist durch zwei C-förmige diametral angeordnete federnde Plättchen eingefaßt, um zu erreichen, daß das System beim Einbau in das Gehäuse gelagert und zentriert und ferner die Länge des sich biegenden Teiles des Streifens begrenzt ist.

Die den Anker bildenden schmalen Stäbe aus magnetischem Material, die im Schwerpunkt durch Abstandsstücke verbunden sind, können aber auch im Schwerpunkt durch einen federnden Ring gelagert sein, der den Anker in der Mitte umgibt. Er wird an zwei Stellen durch die gleichen Niete gehalten, die die beiden parallelen Stäbe und die Abstandsstücke befestigen, während die anderen Teile des federnden Ringes zwei runde Verdickungen aufweisen, die gegen das Innere des Gefäßes drücken und als Drehpunkt für den beweglichen Anker dienen. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den in den Fig. 1 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispielen.

809 698/380

Fig. 1 a zeigt einen vergrößerten Längsschnitt des Relais, während

Fig. 1 b einen Schnitt längs der Linie a~a der Fig. 1 a wiedergibt.

Fig. 2 gibt eine Darstellung eines etwas abgeänderten Ausführungsbeispiels des unteren Teiles des Ankers. Diese Anordnung soll Prellungen der Blattfeder dämpfen.

Fig. 3 ist eine vergrößerte perspektivische Wiedergabe der Anordnung gemäß der Erfindung vor dem Einbau in das Gehäuse, während

Fig. 4 einen Querschnitt eines festen Kontakts zeigt, der an dem einen Ende mit einem Draht verschweißt ist, der durch das Gehäuse führt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kontakt durch einen rechteckigen schmalen Stab gebildet, anstatt kreisförmig ausgeführt.

Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des Gehäuses mit den beweglichen Teilen und den festen Kontakten des Relais in leicht abgeänderter Form zu der in Fig. 1 gezeigten Anordnung.

Fig. 6 gibt einen Schnitt längs der Linie b-b der Fig. 5 wieder und Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie c-c.

Fig. 8 wiederum ist eine perspektivische Ansicht der Anordnung vor dem Einbau in das Gehäuse.

Fig. 9 und 10 zeigen eine vorteilhafte Ausführungsform der Blattfeder in Längs- und Querschnitt, während Fig. 11 die magnetische Anordnung wiedergibt.

Gemäß Fig. 1 enthält das Relais im wesentlichen folgende Teile:

Ein Gehäuse I₃ gewöhnlich aus Glas mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt, zwei gerade schmale Stäbe 2 und 3 aus magnetischem Material mit vorzugsweise kreissektarförmigem Querschnitt, eine Blattfeder 4 aus nichtmagnetischem Material, die an dem einen Ende einen Doppelkontakt 5 trägt und mit dem anderen Ende mit einer Zuleitung 6, die durch das Gehäuse führt, vernietet ist_x ferner zwei Kontakte 7 und 8, die mit den vakuumdicht durch das Gehäuse geführten Drähten 9 und 10 verschweißt sind. Zwei sich gegenüber angeordnete Formstücke 11 und 12 aus nichtmagnetischem, federndem Metall fassen gemäß Fig. 1 a und Fig. 3 einen Teil der Blattfeder 4 ein. Die gebogenen Ränder 11 und 12 drücken gegen das Gehäuseinnere und tragen den beweglichen Teil, welcher sich koaxial zur Gehäuseachse erstreckt, und begrenzen die Schwingungsamplituden des Ankers. Die beiden magnetischen Stäbe 2 und 3 werden in der ISTähe ihres Schwerpunktes durch zwei Teile 13 und 14 aus magnetischem Material in Abstand gehalten, die auch die Blattfeder 4 zwischen sich halten sowie die beiden Niete 15 und 16, die diese Teile befestigen. Ein Einsatzstück 17 aus elastischem Material, z.B. Silikon,, ist auf der Blattfeder4 in der Nähe der Enden der Stäbe 2 und 3 und des beweglichen Kontaktes 5 aufgebracht, um Prellungen an den festen· Kontakten zu dämpfen·.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung, durch die derartige Prellungen vermieden werden, indem nämlich zwei Blattfedern 19 und 20 vorgesehen sind,, die gegen die Innenseite der Stäbe 2 und 3 an ihrem dem beweglichen Kontakt 5 benachbarten Ende drücken. Fig. 3 zeigt den Aufbau der Anordnung, wie er in das zylindrische Glasgefäß' eingeführt wird. In Fig. 4 ist eine etwas, abgeänderte Form der festen Kontakte T und 8 wiedergegeben, die in Form eines rechtwinkligen Stäbchens aus elektrisch gut leitendem·, jedoch, unmagnetisehem Material ausgebildet sind, mir. eine Einwirkung des äußeren Magnetfeldes auf die Stromzuführungen 9 und 10 zu verhindern, die im allgemeinen aus magnetischem Material bestehen, um ihren Ausdehnungskoeffizient dem des Glases anzupassen. In Abänderung des in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiels zeigt Fig. 5 ein Relais, in dem das bewegliche System eine andere Aufhängung aufweist. Wie aus den Fig. 5, 6, 7 und 8, deren Teile die gleichen Bezugszeichen aufweisen wie die vorhergehenden Figuren, hervorgeht, unterscheidet sich diese Anordnung

ίο von der bisherigen lediglich durch Teil 22, das gemäß Fig. 6 und 8 aus einem federnden Streifen besteht und die beiden Stäbe 2 und 3 in der Mitte wie einen Ring umgibt, die durch zwei Niete 15 und 16 mit den anliegenden Stäben 2 und 3, der Blattfeder 4 und den beiden Abstandsstücken 13 und 14 befestigt ist, und mittels zweier kreisförmiger oder halbkreisförmiger Auswuchtungen 23 und 24 gegen das Innere des Gefäßes 1 drückt. Auf diese Weise wird für das bewegliche System eine Lagerung geschaffen.

An den beiden Enden der Blattfeder 4 sind geeignete flache Federchen 19, 20 und 25,26 vorgesehen, wie Fig. 7 und 8 zeigen. Die ersteren dämpfen die Prellungen an den beweglichen Kontakten und könnten durch einen Ring aus elastischem Material (Silikon) ersetzt werden. Die Blattfedern 25 und 26 sollen Prellungen des Streifens 4 verhindern und gleichzeitig den Anker halten. Fig. 8 zeigt die gesamte Anordnung in der Form, wie sie in das zylindrische Gefäß eingeführt wird, nachdem die beiden Zuleitungen, die die festen Kontakte 7 und 8 tragen, mit dem Gefäß verschmolzen sind. Nachdem die Kontakte zentriert sind, müssen noch zum Schluß die Zuleitung 6 verschmolzen und das Gefäß evakuiert und/oder mit einem tragen Gas gefüllt werden.

Eine weitere vorteilhafte Äusführungsform der Anordnung wird darin gesehen, die die Stäbe unterstützende Blattfeder durch eine federnde Lamelle zu ersetzen, die in der Nähe oder im Schwerpunkt angebracht ist und insgesamt aus sehr gut leitfähigem Material: besteht. Die elektrischen Kontakte, die in früheren Ausfuhrungsbeispielen an den Enden der Blattfeder angebracht waren, können auf diese Weise fehlen.

Eine derartige Ausführungsfarm sei an Hand der Fig. 9 und 10 naher erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichem Bezügszeichen wie in früheren Figuren versehen. Zwischen den die Stäbe 2 und 3 in Abstand haltenden Magnetstücke 13 und 14 befindet sich die Lamelle 4, die in diesem Falle keine elektrischen Kontakte trägt Das leitfähige Material führt den Strom bei Kontaktschluß zu jeweils einem der festen Kontakte 7 oder 8,. die wie in früheren Ausführungsbeispielen auf den Enden der Zuleitungen 9 und 10 aufgebracht sind.

Das nichtfreie Ende der Lamelle ist mit dem Drahtö am Ende des Gefäßes elektrisch verbunden, z. B. durch Niete. Die beiden Stäbe 2 und 3, die Abstandsstücke 13 und 14 und die Lamelle 4 werden in ihrer Mitte, durch zwei Niete 15 und 16 zusammengehalten. Wie Fig.. 10 zeigt,, hat die Lamelle an dem einen nicht freien Ende eine Rechteckform, während das zwischen den festen Kontakten 7 und 8 befindliche TeriJ abgerundet ist. In kleinem Abstand vom Ende dfer Lamelle weist die Lamelle zwei Kerbe auf,

6g in die ein Ring 17 aus elastischem Material,, z. B. Silikon, eingelegt ist. Dieser Ring ist zwischen den Enden der beiden magnetischen Stäbe 2 und 3 eingedrückt und soll Prellungen der Lamelle vermeiden.
Die Lamelle 4 ist — wie in früheren Ausführungsbeispielen — zur Befestigung an die magnetischen

Stäbe sowie zur Halterung der beiden C-förmigen Streifen 11 und 12 mit Löchern versehen.

Die Lamelle besteht aus gut leitfähigem Material, z. B. aus reinem Silber oder einer Silberlegierung. Sie kann durch einen einfachen Schneidprozeß hergestellt werden.

Es ist selbstverständlich, daß die Form und das Material der Lamelle nicht auf die angegebene Weise beschränkt sind.

Wie Fig. 11 zeigt, besteht die Magnetanordnung aus Permanentmagneten 31 und 32. Über diese sind vier Polschuhe 27, 28, 29 und 30 gestülpt, die im rechten Winkel zur Längsachse des Gehäuses angeordnet und dicht an die Gefäßwand herangeführt sind. Der Magnetfluß wird vom Nordpol N eines jeden Magneten durch die Enden der magnetischen Stäbe 2 und 3 hindurch zum Südpol 6* geführt. Eine Justierung des beweglichen Ankers wird durch geeignete Einstellung der Abstände der Magnete vom Gefäß vorgenommen. Wenn die Spule 33, die den mittleren Teil des Gefäßes umgibt, durch einen veränderlichen elektrischen Strom erregt wird, polarisieren sich die Enden des Ankers jeweils um. In Wechselwirkung mit dem permanentmagnetischen Feld ergibt sich dann eine entsprechende Bewegung des Ankers zu einem ^a5 der festen Kontakte hin.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Polarisiertes Relais mit in einem Gehäuse eingeschlossener Anker- und Kontaktanordnung, dessen Anker durch außerhalb des Gehäuses befindliche Magnete in zwei Kontaktstellungen steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker aus zwei parallelen koaxial im evakuierten oder gasgefüllten Gehäuse angeordneten Stäben aus magnetischem Material besteht, die durch Teile aus magnetischem Material in der Nähe ihres Schwerpunktes in Abstand gehalten werden, und daß sich zwischen diesen Stäben ebenfalls in Längsrichtung des Gefäßes eine Blattfeder aus nichtmagnetischem Material befindet, die durch die gleichen Abstandsstücke von diesen getrennt ist, und daß diese Stäbe als Ganzes in der Umgebung des Schwerpunktes aufgehängt sind und durch die Blattfeder getragen werden, daß ferner die Blattfeder am freien Ende Kontakte aufweist, die mit den magnetischen Stäben zwischen den an Stützen aufgebrachten festen Gegenkontakten bewegbar sind, und daß die gesamte Anordnung unter der Einwirkung von Feldern mindestens zweier Permanentmagnete steht, die den vier Enden der parallelen magnetischen Stäbe gegenüberstehen und ein außerhalb des Gefäßes erzeugtes, längs der Achse einwirkendes elektromagnetisches Feld die beweglichen Kontakte steuert.

2. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder mit dem nicht freien Ende mit einem Stromzuführungsdraht verbunden ist, der in der Gefäßwand eingeschmolzen ist.

3. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Blattfeder von zwei Plättchen aus elastischem Material eingefaßt ist.

4. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden magnetischen Stäbe, die beiden magnetischen Abstandsstücke und die Blattfeder durch zwei Niete zusammengehalten werden.

5. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Teil der Blattfeder ein Ring aus elastischem Material, beispielsweise aus Silikon, angebracht ist, der zwischen die beiden magnetischen Stäbe gepreßt ist.

6. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Gehäuse führende Stromleitung gegenüber den beweglichen Kontakten mit festen Gegenkontakten versehen sind, die aus kleinen Stäbchen von nichtmagnetischem, aber gut leitfähigem Material gebildet werden.

7. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt der Mittellinie des beweglichen Systems zusammenfällt und der Stützpunkt des Systems über dieser Mittellinie liegt.

8. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus den beiden parallelen Stäben, den beiden Abstandsstücken und der Blattfeder bestehende System im Schwingungszentrum von einem Ring aus elastischem Material umgeben ist.

9. Polarisiertes Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring mit dem beweglichen System durch Niete verbunden ist, die seinerseits auch die das bewegliche System bildenden Teile zusammenhalten, und an zwei sich gegenüberliegenden Stellen mit kreis- oder halbkreisförmigen Auswuchtungen versehen ist, die federnd gegen das Gehäuse drücken und für das bewegliche System eine Lagerung bilden.

10. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare von Polschuhen von Permanentmagneten das Gehäuse derart umgeben, daß ein gleichförmiger magnetischer Fluß durch die Enden des beweglichen Systems verläuft.

11. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den mittleren Teil des Gehäusemantels eine Erregerspule umgibt, die bei Stromänderung die beweglichen Kontakte derartig steuert, daß jeweils ein .Schluß mit einem ruhenden Kontakt eintreten kann.

12. Polarisiertes Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder aus einem gut leitfähigen Material besteht und keine besonders ausgebildeten elektrischen Kontakte aufweist.

13. Polarisiertes Relais nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder aus reinem Silber oder einer Silberlegierung besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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