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Elektromagnetisches Relais mit mehreren unabhängig voneinander steuerbaren
Ankern für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen Die Erfindung betrifft ein
elektromagnetisches Relais mit mehreren unabhängig voneinander steuerbaren Ankern,
die durch einen Dauermagneten in der Ruhelage festgehalten werden, für Fernmelde-,
insbesondere Fernsprechanlagen.
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Das erfindungsgemäße Relais ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anker
individuell durch den Fluß des Dauermagneten entgegengerichtete Steuerflüsse aus
ihrer Ruhelage lösbar und durch die Kraft mindestens einer mechanischen Feder in
die Arbeitslage überführbar sind und daß alle in der Arbeitslage befindlichen Anker
gemeinsam durch eine elektromagnetisch steuerbare Rückstellvorrichtung wieder in
die Ruhelage zurückführbar sind.
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Bei einem bekannten polarisierten mehrteiligen Relais dieser Art mit
mehreren voneinander unabhängigen Relaissystemen umfaßt eine Mehrzahl von Relaiswicklungen
nebeneinanderliegend ein gemeinsames polarisiertes Magnetsystem als Kern, welches
so ausgebildet ist, daß die Anker der Relaissysteme den Kern gabel- oder ringförmig
umschließen. Dieses mehrteilige Relais wird in seiner Arbeitslage und in seiner
Ruhelage durch einen Permanentmagneten gehalten. Die Steuerung in die Arbeits- oder
Ruhelage geschieht durch entsprechende Polung der Relaiswicklung bzw. Relaiswicklungen.
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Der Relaisanker wird also bei dem bekannten Relais allein durch Umpolen
der Betriebsspannung in die Arbeits- oder in die Ruhelage gesteuert, während bei
der Erfindung hierfür zwei völlig voneinander getrennte Vorrichtungen vorgesehen
sind, nämlich einmal wird der Anker durch Federkraft nach dem kurzzeitigen Aufheben
der Einwirkung des Dauermagneten in die Arbeitslage gebracht, während die Rückführung
in die Ruhelage für alle Anker gemeinsam durch eine getrennte elektromagnetisch
betätigte Rückführungseinrichtung erfolgt.
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Der Vorteil der Trennung dieser beiden Vorgänge liegt darin, daß es
mit dem erfindungsgemäß aufgebauten Relais gelingt, mit minimaler Energie die Steuerung
in die Arbeitslage zu bewerkstelligen, weil als Leistung ja nur die Gegenerregung
zur Aufhebung des Dauermagnetfeldes aufgebracht werden muß. Die erforderliche Umschaltarbeit
leistet eine Feder.
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Im Gegensatz dazu muß bei dem bekannten Relais außer der Entmagnetisierungsarbeit
von dem Steuerimpuls noch zusätzlich die Arbeit aufgewendet werden, die notwendig
ist, um die Schaltfedern zu betätigen. Dieser Vorteil des erfindungsgemäßen Relais
wirkt sich insbesondere bei einer elektronischen Steuerung aus, weil durch die äußerst
geringe erforderliche Leistung der Aufwand erheblich geringer wird. An Hand der
Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
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Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung den vollständigen
Aufbau eines Relais, während Fig. 3 und 4 zwei unterschiedliche Ausführungsformen
der elektromagnetischen Betätigungsmittel, d. h. der Schaltmagnetsysteme, in perspektivischer
Darstellung veranschaulichen.
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Die Schaltmagnetsysteme bestehen, wie besonders klar aus Fig. 3 erkennbar
ist, aus der Jochplatte 1 mit dem abgewinkelten Joch J, der Kernplatte 2 mit den
einzelnen Spulenkernen K, dem Dauermagneten 3 und dem Anker 4. Das Joch J der Jochplatte
1 ist allen Magnetsystemen gemeinsam; diese besteht aus magnetisch weichem Eisen.
Auch die Kernplatte 2 ist allen Magnetsystemen gemeinsam; sie ist, wie Fig.3 zeigt,
kammförmig ausgebildet und besteht ebenfalls aus magnetisch weichem Material. Auf
die Spulenkerne K der Kernplatte 2 sind die Spulen 5 (Fig. 1) aufgesetzt. Jeder
Anker 4 ist, wie Fig. 2 zeigt, an einer der Betätigungskarten 6 befestigt.
Die Betätigungskarten 6 sind mit rasterartigen Durchbrüchen versehen, durch welche
die als Drahtfedern ausgebildeten Kontaktfedern 7 (Fig. 1) des Kontaktfedersatzes
mit ihren freien Enden hindurchragen. Eine Betätigungskarte 6 erfaßt jeweils alle
in einer Spalte übereinanderliegenden Kontaktfedern 7.
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Jeder horizontalen Reihe von Kontaktfedern 7 ist zum Zwecke einer
mehradrigen Durchschaltemöglichkeit einer der Gegenkontakte 8 gemeinsam zugeordnet.
Diese sind als senkrecht zu den Kontakt-. 109 618/107
federn 7 verlaufende
Drähte ausgebildet, die in den beiden Seitenteilen 9 befestigt sind.
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Im nichtdurchgeschalteten Zustand liegen alle Anker 4 am Spulenkern
K und an der Jochplatte 1 an und werden dort durch den von dem Dauermagneten 3 erzeugten
Haftfluß gegen die Kraft der Kontaktfedern 7 im angezogenen Zustand gehalten. Hierbei
werden die Kontaktfedern 7 über die Betätigungskarten 6 von ihren Gegenkontakten
8 abgehoben.
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Wird der Haftfluß in einem der Anker 4 durch Gegenerregung über die
zugehörige Spule 5 aufgehoben, so wird dieser Anker 4 durch die Kraft der Kontaktfedern
7 vom Spulenkern Kund von der Jochplatte 1 abgezogen, und die diesem Anker 4 zugeordneten
Kontaktfedern 7 bewirken einen Kontaktschluß mit den Gegenkontakten B. Nach dem
Abfall des Ankers 4 sind zwischen diesem Anker 4 und dem zugehörigen Kern K sowie
der Jochplatte 1 so große Luftspalte, daß der von dem Dauermagneten 3 erzeugte Haftfluß
auch bei nichterregter Spule 5 praktisch keine Kraft mehr auf diesen Anker 4 ausüben
kann. Der Durchschaltezustand bleibt also ohne Strombedarf aufrechterhalten.
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Wären die einzelnen Schaltmagnetsysteme völlig voneinander getrennt,
so müßte der von der Spule 5 erzeugte Steuerfluß über die beiden Luftspalte vom
Kern K über dem Dauermagneten 3 zur Jochplatte 1 und dann über den Anker 4 zurück
zum Kern K führen. Hierzu wäre eine erhebliche Leistung notwendig, da Dauermagneten
eine schlechte magnetische Leitfähigkeit aufweisen (magnetisch hartes Material).
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Fig. 3 zeigt einen Teil der Anordnung mit gemeinsamer Kern- und Jochplatte.
Es sind drei Kerne K und drei Anker 4 dargestellt. Auf dem mittleren Kern K ist
die Steuerspule 5 durch einige Drahtwindungen angedeutet. Die zu den beiden anderen
Kernen K gehörigen Steuerspulen sind nicht dargestellt.
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Der von dem Dauermagneten 3 bewirkte Haftfluß verläuft in Richtung
der Pfeile OD. Der durch die Steuerspule 5 erzeugte Steuerfluß ist als gestrichelte
Linie eingezeichnet. Durch die magnetische Verbindung der nebeneinanderliegenden
Kerne K und durch die gemeinsame Jochplatte 1 verläuft der Steuerfluß in einem praktisch
geschlossenen Kreis über die benachbarten magnetisch parallel zueinanderliegenden
Anker, wobei der Haftfluß in dem mittleren Anker geschwächt und in den Nachbarankern
verstärkt wird: Durch diese Maßnahme genügen schon sehr kleine Steuerleistungen,
um den betreffenden Anker abzuwerfen. Dieser bewegt sich beim Abwerfen in Richtung
des Pfeiles P.
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Zur Abschaltung einer Verbindung dient der gemeinsame Auslösemagnet,
von dem in Fig. 1 und 2 der E-förmige Kern 10, der Anker 11 und die Auslösespule
12 dargestellt sind. Bei Erregung des Auslösemagneten über die Auslösespule 12 zieht
dieser seinen Anker 11 an. Dieser drückt gegen die Kraft der Kontaktfedern 7 die
jeweils abgefallene Betätigungskarte 6 nach unten und bringt damit den Anker 4 wieder
unter den Einfluß des Dauermagneten 3, so daß dieser nach Abfall des Ankers 11 des
Auslösemagneten durch den Haftfluß in seiner Haftlage wieder festgehalten wird.
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Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Magnetsystems, dessen
Arbeitsweise auf dem gleichen Prinzip beruht wie die Ausführung nach Fig. 3. Der
Dauermagnet 12 ist zwischen den beiden Kernplatten 13 und 14 angeordnet. Diese sind
kammförmig ausgebildet und durch die als Flachelemente ausgebildeten Anker 15 und
18 miteinander verbunden. Die Anker 15 und 18 schließen den magnetischen Kreis für
den Haftfluß hD, der vom Nordpol N des Dauermagneten 12 in Pfeilrichtung über den
die Wicklung 16 tragenden Kern K der Kernplatte 14, den Anker 18 und das Joch J
der Kernplatte 16 zum Südpol S des Dauermagneten 12 verläuft, sowie für den Haftfluß
OD, der vom Nordpol N
des Dauermagneten 12 in Pfeilrichtung über das Joch
J der Kernplatte 14, den Anker 15 und den die Wicklung 17 tragenden Kern K der Kernplatte
16 zum Südpol S des Dauermagneten 12 verläuft.
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An den Kernen der Kernplatten 13 und 14 sind die Steuerwicklungen
16 und 17 angeordnet. Jedem Kern K der Kernplatte 13 steht ein Joch J der Kernplatte
14 gegenüber und umgekehrt. Bei Erregung der Steuerwicklung 16 entsteht der Steuerfluß
für das Abwerfen des Ankers 18. Der magnetische Steuerfluß Ost verläuft über den
zugehörigen Kern K der Kernplatte 14, das daneben angeordnete Joch J dieser Kernplatte
14, den Anker 15, den Kern K und das Joch J der Kernplatte 13 und den Anker
18. über den Dauermagneten 12 kann sich nur ein geringer magnetischer Fluß
ausbilden, da der magnetische Widerstand dieses Kreises sehr groß ist. Im Anker
18 wird der Steuerfluß Ost dem dauermagnetischen Haftfluß OD in gegensinniger Polung
überlagert. Es entsteht eine Schwächung der magnetischen Haltekraft für den Anker
18, der durch die Federkraft der nicht dargestellten Kontaktfedern in Richtung des
Pfeiles P nach oben gesteuert wird. In den danebenliegenden Ankern 15 usw. wird
der Steueriluuß Ost dem dauermagnetischen Haftfluß OD in gleichsinniger Polung überlagert.
Für den Anker 15 ergibt sich daher keine Schwächung, sondern sogar eine Erhöhung
der Haltekraft. Der magnetische Widerstand des Steuerkreises ist sehr klein, da
dieser durch die Parallelanordnung sämtlicherAnkerkreise desSystems gebildet wird.
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Die Spulen 16 und 17 der nebeneinanderliegenden magnetischen Steuerkreise
sind an entgegengesetzten Seiten des Magnetsystems angeordnet. Es ist daher möglich,
daß der ganze Abstand b zwischen dem Kern Kund dem danebenliegenden Joch J einer
Kernplatte 13 bzw. 14 als Wickelraum für die Steuerwicklungen 16 bzw.
17 eines Ankers 15 bzw. 18 ausnutzbar ist.
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Ein Relais, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, kann schaltungstechnisch
verschieden verwendet werden. Die sechs übereinanderliegenden Gegenkontakte 8 können
an eine sechsadrige Leitung angeschlossen sein, auf die die zwölf nebeneinanderliegenden
senkrechten Kontaktfederreihen wahlweise aufgeschaltet werden können. Man kann jedoch
auch einen dreipoligen Schalter mit zwanzig Ausgängen bilden, indem man zwei von
den zwölf Schaltsystemen dazu benutzt, bei gleichzeitiger Durchschaltung eines der
restlichen zehn Schaltsysteme die oberen oder die unteren drei Adern auszuwählen.
Werden zur Adernauswahl drei Schaltsysteme verwendet, so erhält man einen zweipoligen
Schalter mit siebenundzwanzig Ausgängen (drei mal neun). Bei einer Adernauswahl
mit sechs Schaltsystemen ergibt sich schließlich ein einpoliger Schalter mit sechsunddreißig
Ausgängen (sechs mal sechs).
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In diesen Fällen müssen jedoch immer mindestens zwei Schaltsysteme
gleichzeitig geschaltet werden,
nämlich eines zur Durchschaltung
und mindestens eines zur Auswahl der Adern.