DE1080228B - Resonanzrelais - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Resonanzrelais mit einer einzigen federnden Zunge, wobei zur Schwingungsanregung ein elektromagnetisches Wechselfeld dient, dem ein konstantes, von einem Dauermagneten herrührendes Gleichfeld derart überlagert ist, daß die Überlagerung lediglich in der Nähe des Arbeitsluftspalts erfolgt.

Durch die Verwendung von solchen Systemen, bei denen dem Erregerfeld noch ein Dauermagnetfeld überlagert wird, kann man bekanntlich die Ansprechempfindlichkeit bei Resonanzrelais erheblich erhöhen. Um eine optimale Wirkung zu erzielen, muß jedoch dafür gesorgt weiden, daß die magnetischen Widerstände der einzelnen Flußkreise möglichst klein gewählt sind. Im Dauermagnetkreis bildet bei Resonanzrelais vor allem die federnde Zunge den größten magnetischen Widerstand. Man hat nämlich bei der Materialauswahl für die Zunge vor allem auf diejenigen Konstanten Rücksicht zu nehmen, die das mechanische Schwingungsverhalten beeinflussen. So muß die Zunge aus einem Material mit kleinem Temperaturkoeffizienten bestehen, und die Dicke des Materials wird durch die gewünschte Sollfrequenz der Zunge bestimmt. Bei dem meist sehr dünnen Federmaterial tritt oft schon bei geringem magnetischem Fluß eine Sättigung auf. Wollte man die federnde Zunge dicker machen, um diesem Nachteil zu begegnen, so müßte zwangsweise das gesamte Relais in seinen Abmessungen größer gewählt werden, was in den meisten Fällen unerwünscht ist. Aus diesen Gründen muß die federnde Zunge wegen ihres großen magnetischen Widerstandes für die Einbuße an Empfindlichkeit des Resonanzrelais verantwortlich gemacht werden.

Die Erfindung zeigt einen Weg, wie es auf einfache Weise möglich ist, den Widerstand des über die federnde Zunge geführten magnetischen Kreises zu verkleinern, ohne dabei die Arbeitsweise und Betriebskonstanz der Zunge zu verändern. Ausgehend von der eingangs bezeichneten Bauart eines Resonanzrelais, das eine Überlagerung des Erregerflusses durch einen Dauerfluß aufweist, sieht die Erfindung vor, daß die im magnetischen Dauerflußkreis liegende federnde Zunge mindestens über einen Teil ihrer Länge durch ihr gegenüber feststehende, magnetisch bessere Leiter kurzgeschlossen ist. Durch diesen magnetischen Kurzschluß werden eine wesentliche Flußverstärkung im Dauerflußkreis und damit eine Empfindlichkeitssteigerung des gesamten Systems erzielt.

Macht man diese magnetischen Leiter einstellbar, so läßt sich auf einfache Weise die Ansprechempfindlichkeit in gewissen Grenzen verändern. Wenn es sich um ein Resonanzrelais handelt, bei dem eine Dämpfung des schwingenden Systems erwünscht ist, um

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Josef Fischer, Martin Aidn, Alois Ruhland

und Dipl.-Ing. Albert Überschuß, München,

sind als Erfinder genannt worden

die Ansprechkurve in bestimmter Weise zu verändern, so ist es möglich, die die federnde Zunge kurzschließenden magnetischen Leiter derart zu bemessen und anzuordnen, daß sie zugleich als Prallflächen zum Erreichen einer Luftdämpfung der federnden Zunge dienen. Sollte die damit erzielte Dämpfung noch nicht ausreichen, so kann man ohne weiteres noch zusätzliche Prallflächen an einer anderen Stelle längs der ■Zunge vorsehen. Diese können naturgemäß aus magnetisch nichtleitendem Material gewählt sein.

Um die Empfindlichkeit des Resonanzrelais noch weiter zu steigern, ist es vorteilhaft, zum Erreichen eines geringen magnetischen Widerstandes im Eisenkern des Elektromagnetsystems die Kernbleche mit überlappenden Stoß stellen zu schichten.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht zur weitgehenden Ausschaltung des Einflusses von Fremdfeldern eine magnetisch leitende Abschirmkappe vor. Damit das Aufstecken dieser Abschirmkappe ohne Änderung der Kennwerte des Relais möglich ist, wird der Träger des schwingenden Systems zur Verhinderung von Streufeldern zweckmäßigerweise aus magnetisch leitendem. Material hergestellt.

Um die Kontaktanordnung des Relais unabhängig von der Länge der Zunge, die durch die Eigenfrequenz bestimmt wird, in einer immer gleichen Weise anbringen zu können, ist diese zwischen dem Dauermagneten und den Polschuhen des Erregerkreises angeordnet. Eine wesentliche Erhöhung der Schüttel- und Stoßfestigkeit des Relais läßt sich im übrigen dadurch erreichen, daß das schwingende System des Relais durch zwei Kegelstumpffedern mit progressivem Kraftanstieg an dem Träger gehaltert ist. Diese Aufhängung bewirkt, daß bei auftretenden Stößen und Er-

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schütterungen die Auslenkamplitude des aufgehängten Systems infolge Zunahme der Federsteifigkeit gegenüber einer normalen Federaufhängung mit linearem Kraftanstieg 'geringer ist und daß mit veränderter Amplitude des aufgehängten Systems sich auch die Eigenfrequenz der Federn ändert, so daß Resonanzerscheinungen unterbunden werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigt

Fig. 1 die schaubildliche Darstellung des Resonanzrelais,

Fig. 2 ebenfalls schaubildlich die Anbringung der Federaufhängung des Relais im Schnitt.

In der in Fig. 1 gezeigten Darstellung ist mit 5 das Elektromagnetsystem bezeichnet, das zur Schwingungsanregung der federnden Zunge 2 dient. Die Länge der federnden Zunge 2, die mit der Kontaktanordnung 3 zusammenarbeitet, wird je nach der gewünschten Sollfrequenz gewählt. Die federnde ao Zunge 2 führt den durch den Dauermagneten 4 erzeugten Dauerfluß zum Arbeitsluftspalt 6. Durch die Wechselwirkung des Erregerflusses wird die Zunge 2 angeregt und bewirkt bei der Kontaktanordnung 3 eine intermittierende Kontaktgabe. Zur Verstärkung des von dem Dauermagneten 4 herrührenden Gleichfeldes ist die im Dauerflußkreis liegende federnde Zunge 2 durch zu dieser parallel liegende magnetische Leiter 1 über einen Teil ihrer Länge kurzgeschlossen. Das Gleichfeld verläuft daher vom Dauermagneten 4 bzw. den Eisenklötzen 13 über die federnde Zunge 2 und vor allem über die parallel liegenden magnetischen Leiter 1 über den Arbeitsluftspalt 6 in die Joche des Elektromagnetsystems 5. Von hier schließt sich der Dauerfluß über den aus magnetisch leitendem Material gefertigten Träger 9. Durch die magnetischen Leiter wird die federnde Zunge 2 weitgehend magnetisch kurzgeschlossen, so daß sich ein hoher magnetischer Widerstand der Zunge nur noch unwesentlich auswirkt. Es entsteht daher eine Flußverstärkung im Dauerflußkreis, die eine Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit des Relais bewirkt.

Durch den magnetischen Rückschluß über den Träger 9 ist der Dauermagnetkreis so gut geschlossen, daß beim iVufstecken der magnetisch leitenden Abschirmkappe 10 nur noch sehr geringe Flußänderungen im Arbeitsluftspalt 6 auftreten und somit Änderungen der Kennwerte des Relais weitgehend ausgeschaltet werden können. Die Abschirmkappe 10 dient besonders zur Ausschaltung des Einflusses von Fremdfeldern und soll bewirken, daß vor allem die Frequenzkonstanz und Empfindlichkeit des Relais nicht geändert werden. Zur Erhöhung der Luftdämpfung für tiefe Frequenz sind noch Prallflächen in Form von zwei Winkelstücken 11 vorgesehen, die aus magnetisch nichtleitendem Material gefertigt sind. Zum hermetischen Abschluß des Relais wird der mit Glasdurchführungen versehene Stecksockel 14 mit der Schutzkappe 10 dicht verlötet.

Die schwingende Zunge 2, die Kontaktanordnung 3, «o der Dauermagnet 4 und das Elektromagnetsystem 5 des Erregerkreises sind in eine U-förmige Wanne 12 eingebaut. Während die federnde Zunge 2 mit dem .eingenieteten Schaltkontakt 2a je nach der gewünschten Sollfrequenz verschieden lang ausgeführt ist, befindet sich das Elektromagnetsystem 5 und die Kontaktanordnung 3 für sämtliche üblicherweise benutzten Zungenlängen an der gleichen Stelle. Die federnde Zunge 2 ist zwischen zwei Eisenklötzen 13 eingelötet und diese Eisenklötze sind wiederum an der U-förmigen Wanne 12 gehaltert. Der Dauermagnet 4 wird durch ein Halteblech, das in die Schichtung des Kontaktsatzes der Kontaktanordnung 3 eingelegt ist, befestigt. Dieses Halteblech hält nicht nur den Dauermagneten 4, sondern ist zugleich als Lötanschluß für den Kontakt 2 α vorgesehen. Der Gegenkontakt besteht aus einem dünnen Kontaktdraht, der an einem freigeschnittenen Lappen eines Trägerbleches angelötet und gegen eine Sicke vorgespannt ist. Die Vorspannung des Kontaktdrahtes kann durch Biegen des am Trägerblech befindlichen Lappens eingestellt werden. Die Sicke ist so ausgebildet, daß der Kontaktdraht durch seine Vorspannung immer im Sickengrund liegt und daher eine immer gleichbleibende Lage zum Kontakt der federnden Zunge 2 einnimmt.

Die Aufhängung des schwingenden Systems erfolgt über die in Fig. 2 im Schnitt dargestellten Kegelstumpffedern 15a und 15 b. Die resultierende Kraft-Weg-Kennlinie der beiden gegeneinander vorgespannten Kegelstumpffedern ist auf die Masse des schwingenden Systems derart abgestimmt, daß die Eigenfrequenz immer nur einen Bruchteil der Arbeitsfrequenz des Relais beträgt. Durch Kegelstumpffedern mit Rechteckquerschnitt laßt sich ein für die Aufhängung günstiger progressiver Kraftanstieg erreichen. Dieser kommt dadurch zustande, daß bei Auslenkungen in senkrechter Richtung ein kontinuierliches Anliegen der Windungen der Federn an der Isolierplatte 8 erfolgt. Bei Auslenkungen in seitlicher Richtung entsteht der nichtlineare Kraftanstieg durch das Anliegen der Windungen untereinander. Die beiden Kegelstumpf federn 15 a und 15 b sind an die Isolierplatten 8 durch Umbiegen der frei stehenden Lappen befestigt. Die innere Windung der Kegelfeder 15 α ist auf Federmitte gebogen und wird in einen geschlitzten Stift 17 geführt, während die obere Feder 15 b in eine geschlitzte, zügig einstellbare Stiftschraube 18 greift, über die eine entsprechende Einstellung der Federn möglich ist.

Das Elektromagnetsystem 5 des Erregerkreises ist zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten aus mehreren Kernblechen mit überlappender Stoßstelle geschichtet. Als Schutz gegen Beschädigung und zugleich als Befestigung für die Spule 5 α des Elektromagnetsystems 5 sind die geschichteten Kernbleche beiderseits mit entsprechenden Deckblechen versehen. Durch die Vorspannung des oberen Deckbleches wird die Spule 5 α dabei federnd gehalten.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Resonanzrelais mit einer einzigen federnden Zunge, wobei zur Schwingungsanregung ein elektromagnetisches Wechselfeld dient, dem ein konstantes, von einem Dauermagneten herrührendes Gleichfeld derart überlagert ist, daß die Überlagerung lediglich in der Nähe des Arbeitsluftspaltes erfolgt, dadurch, gekennzeichnet, daß die im magnetischen Dauerflußkreis liegende federnde Zunge (2) mindestens über einen Teil ihrer Länge durch ihr gegenüber feststehende, magnetisch bessere Leiter (1) kurzgeschlossen ist.

2. Resonanzrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzschließenden Leiter (1) in ihrem Abstand zur federnden Zunge (2) einstellbar angeordnet sind.

3. Resonanzrelais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzschließenden Leiter (1) derart bemessen und angeordnet sind,

daß sie zugleich als Prallflächen zum Erreichen einer Luftdämpfung der federnden Zunge (2) dienen.

4. Resonanzrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen eines geringen magnetischen Widerstandes im Eisenkern des Elektromagnetsystems (5) die Kernbleche mit sich überlappenden Stoßstellen geschichtet sind.

5. Resonanzrelais nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur weitgehenden Ausschaltung des Einflusses von Fremdfeldern auf die Frequenzkonstanz und Empfindlichkeit eine magnetisch leitende Abschirmkappe (10) vorgesehen ist.

6. Resonanzrelais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (9) des ganzen Relaissystems zur Verhinderung von Streufeldern aus magnetisch leitendem Material besteht und damit das Aufstecken der Abschirmkappe (10) ohne Änderung der Kennwerte ermöglicht ist.

7. Resonanzrelais nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung (3) zwischen dem Dauermagneten (4) und den Polschuhen des Erregerkreises (5) angebracht ist.

8. Resonanzrelais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung (3) mit der federnden Zunge (2) eine in das Relais geschlossen einsetzbare Baueinheit bildet.

9. Resonanzrelais nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingende System durch zwei Kegelstumpffedern mit progressivem Kraftanstieg (15 a, 15 V) an dem Träger (9) gehaltert ist.

10. Resonanzrelais nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Toleranzausgleich und zur Lageneinstellung des schwingenden Systems mindestens eine Kegelstumpffeder (15 V) mittels Schraube (18) einstellbar ist (Fig. 2).

11. Resonanzrelais nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingende System eine zusätzliche Masse (7) aufweist, welche das Gewicht der Kontaktanordnung ausgleicht und im Sinne der Auswuchtung des Systems wirksam ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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