DE1116815B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1116815

INTERNAT. KL. H 01 h ANMELDETAG: 25. SEPTEMBER 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRI FT:

AUSGABE DER PATENTSCHRIFT:

9. NOVEMBER 1961 10. MAI 1962

STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFT

1116 815 (S 65122 VIII c / 21 g)

Die bisher bekannten symmetrischen, gepolten Relais mit zwei Schaltstellungen, insbesondere Ruhelagen, hat man üblicherweise unter Anwendung des Prinzips der magnetischen Brückenschaltung aufgebaut.

Ein anderes Prinzip ist in der Deutschen Auslegeschrift 1 037 593 beschrieben. Bei diesem handelt es sich darum, zwei von jeweils einem Dauernuß durchströmten magnetischen Kreisen einen Steuerfluß zu überlagern, welcher einen Anker diagonal sich kreuzend durchsetzt, wobei in Luftspalten in den beiden magnetischen Kreisen, in welchen der Anker beweglich gelagert ist, Flußüberlagerungen eintreten, die auf der einen Seite des Ankers zu einer Addition von Dauerfluß und Steuerfluß und auf der anderen Seite des Ankers zu einer entsprechendem Subtraktion führen. Dies hat zur Folge, daß der Anker in Richtung auf den Bereich einander summierender Flüsse gezogen wird. Erzeugt wird der Steuerfluß durch eine außerhalb des Systems liegende Erregerwicklung, deren Fluß über besondere Joche dem System zugeführt wird.

Die nachfolgend beschriebene Erfindung zeigt einen Weg, wie symmetrische, gepolte Reilais mit zwei Schaltstellungen mit Hilfe eines sehr einfachen magnetischen Prinzips aufgebaut werden können, das darin besteht, einen von einem Dauerfluß durchströmten magnetischen Kreis mit zwei in dem Kreis einander gegenüberstehenden Luftspalten einen von einer Erregerwicklung stammenden Fluß aufzudrücken, welcher den einen Luftspalt gleichsinnig und den anderen Luftspalt gegensinnig zu dem Dauerfluß durchsetzt, wodurch ein zwischen den Luftspalten angeordneter magnetisierbarer beweglicher Körper entweder in Richtung zu dem einen oder zu dem anderen Luftspalt gezogen wird. Ein solches Relais ist dadurch gekennzeichnet, daß erfindungsgemäß der magnetische Kreis durch zwei Paare von parallel angeordneten Kontaktstücken gebildet ist, zwischen denen jeweils ein magnetisierbares Abstandsstück liegt und die hintereinander unter Wahrung der beiden Luftspalte innerhalb der Erregerwicklung angeordnet sind, wobei mindestens ein· Abstandsstück aus permanentmagnetischem Werkstoff besteht.

Die Ausnutzung von Teilen des magnetischen Kreises als Kontaktstücke ermöglicht einen materialsparenden Aufbau, der sich auch besonders klein ausführen läßt, da die Erregerwicklung das eigentliche Magnetsystem umgibt.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Davon zeigt

Fig. 1 ein Relais im Schnitt von der Seite gesehen,

15

25

3° Symmetrisches, gepoltes Relais mit zwei Schaltstellungen

Patentiert für:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft, Berlin und München

DipL-Phys. Otto A. Thiele und Thomas Zückler,
München,
sind als Erfinder genannt worden

Fig. 2 die magnetische Einwirkung auf den aus einer Kugel bestehenden magnetisierbaren Körper,
Fig. 3 das in der Fig. 1 dargestellte Relais in Draufsicht und

Fig. 4 ein Relais mit einem blockförmigem magnetisierbaren Körper.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Relais wird der magnetische Kreis durch zwei Paare von parallel angeordneten Kontaktstücken 1, 2 und 3, 4 gebildet, zwischen denen jeweils ein aus einem Dauermagneten bestehendes Abstandsstück 5 bzw. 6 liegt. Die beiden Paare von Kontaktstücken 1, 2 und 3, 4 sind in Richtung der Achse der Erregerwicklung 7 hintereinander angeordnet, wobei sie zwischen sich je einen Luftspalt 8 und 9 frei lassen. In dem magnetischen Kreis verläuft also ein Dauerfluß, ausgehend von den beiden Dauermagneten 5 und 6 in der eingezeichneten Pfeilrichtung, der sich dann über die beiden Luftspalte 8 und 9 schließt, wobei die beiden Flüsse in den Luftspalten 8 und 9 jeweils entgegengesetzte Richtung besitzen. Zwischen den Kontaktstücken 1 bis 4 ist ein magnetisierbarer Körper in Form einer Kugel 10 beweglich angeordnet. Mit Hilfe dieser Kugel kann entweder der Luftspalt 8 oder der Luftspalt 9 überbrückt werden.

Diesem Relaisaufbau liegt folgendes Prinzip der magnetischen Wirkungsweise zugrunde: Im Ruhezustand liegt die in der instabilen Mittellage gezeichnete Kugel 10 entweder an den Kontaktstücken 1 und 3 oder 2 und 4 an, so daß also entweder der Luftspalt 8 oder der Luftspalt 9 überbrückt ist. In jeder dieser Lagen wird die Kugel 10 durch die auf sie wirkenden magnetischen Kräfte, hervorgerufen durch den Dauerfluß im magnetischen Kreis, fest-

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gehalten. Wird nun dem Dauerfluß ein durch die Erregerwicklung 7 erzeugter Fluß überlagert, so ergibt sich in dem einen Luftspalt eine Flußverstärkung und in dem anderen Luftspalt eine Flußschwächung. In der Fig. 2 ist diese Überlagerung wiedergegeben. Der Dauerfluß wird durch die mit durchgehender Linie gekennzeichneten Pfeile dargestellt, der, wie ersichtlich, zu beiden Seiten der Kugel 10 jeweils entgegengesetzte Richtung besitzt. Der von der Erregerwicklung 7 stammende Fluß ist durch die gestrichelten Pfeile angedeutet, welcher nur in der einen Richtung die Kugel 10 durchsetzt. Im Falle der eingezeichneten Richtung des von der Erregerwicklung stammenden Flusses ergäbe sich in Anwendung auf die Fig. 1 im Luftspalt 8 eine Flußschwächung und im Luftspalt 9 eine Flußverstärkung, was eine entsprechende Verteilung der Anziehungskräfte in den jeweiligen Luftspalten zur Folge hat, so daß die Kugel 10 an die beiden Kontaktstücke 2 und 4 gezogen wird und damit den Luftspalt 9 überbrückt, wobei gleichzeitig die Kontaktüberbrückung erfolgt. Im Falle einer entgegengesetzten Erregung der Erregerwicklung 7 findet der umgekehrte Vorgang statt, so daß die Kugel 10 an die Kontaktstücke 1 und 3 herangezogen wird.

Fs ergibt sich damit eine Wirkungsweise, bei der das Relais zwei stabile Ruhelagen einnehmen kann. Aus jeder dieser Ruhelagen ist es durch einen Fluß entsprechender Richtung, geliefert durch die Erregerwicklung 7, in die jeweils andere Ruhelage umzuschalten.

Das vorstehend beschriebene magnetische Prinzip besitzt den Vorteil, daß sich der gesamte von der Erregerwicklung aufgebrachte Fluß auf die magnetisierbaren Teile konzentriert, da diese im Inneren der Erregerwicklung untergebracht sind. Infolgedessen können irgendwelche Verluste durch Streuungen nicht eintreten.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß als magnetisierbarer Körper auch ein anders geformtes Organ an Stelle der Kugel 10 verwendet werden kann, worauf weiter unten näher eingegangen wird. Es ist auch möglich, das Relais mit nur einem Dauermagneten auszustatten. In diesem Falle ist dann das andere Abstandsstück zwischen den betreffenden Kontaktstücken aus einem magnetisch weichen Werkstoff her- zustellen. Die Verwendung zweier Dauermagnete führt jedoch zu einem besonders starken Dauerfluß, der entsprechend hohe Kräfte in den Ruhelagen des Relais zur Folge hat.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, dienen die Kontaktstücke 1 bis 4 in ihrer Verlängerung nach außen gleichzeitig als Anschlußstellen 11 bis 14 der Relaiskontakte. Bei diesem Aufbau ist also wahlweise eine Durchschaltung von der Anschlußstelle 11 zur Anschlußstelle 13 oder von der Anschlußstelle 12 zur Anschlußstelle 14 möglich. Faßt man beispielsweise die Anschlußstellen 11 und 12 elektrisch zusammen, so ergibt sich eine Wechselkontaktwirkung.

Um den Kontaktaufbau starr zu. halten und gleichzeitig die Kontakte vor äußeren Einflüssen zu schützen, sind die Kontaktstücke I bis 4 an ihrer der Kontaktstelle abgewandten Seite in ein Glasgehäuse 15 eingeschmolzen. Dieses Glasgehäuse schließt den Innenraum des Relais hermetisch ab; es wird zweckmäßig mit einem Schutzgas gefüllt, um einer Korrosion der Kontakte entgegenzuwirken.

Der gesamte Aufbau ist durch einen magnetisierbaren Blechmautel 16 eingehüllt, der das Relais

einerseits vor mechanischer Beschädigung schützt und andererseits eine magnetische Rückführung des an den Anschlußstellen 11 bis 14 austretenden Erregerflusses ermöglicht.

Das in der Fig. 1 dargestellte Relais ist in Draufsicht in der Fig. 3 wiedergegeben. Wie ersichtlich, handelt es sich bei diesem Beispiel um ein Relais mit drei Kontakten, das die gemeinsame Erregerwicklung 7 enthält, so daß alle drei Kontakte gleichzeitig betätigt werden können. Bei dem dargestellten Relaisaufbau reichen die Dauermagnete 5 und 6 jeweils über alle drei Kontakte. Es ist aber auch möglich, die Dauermagnete einzeln pro Kontakt vorzusehen und von Kontakt zu Kontakt umgekehrt zu polen, wodurch sich eine entsprechend unterschiedliche Betätigungsrichtung der Kontakte bei gleicher Erregungsrichtung ergibt.

Als magnetisierbarer Körper eignet sich auch besonders ein Klotz mit Oberflächenteilen, welche auf entsprechende Gegenflächen an den Kontaktstücken passen. Bei einer derartigen Ausführungsform ergibt sich eine besonders große Kontaktfläche. Außerdem verringert sich der magnetische Widerstand, da sich der magnetisierbare Körper und die Kontaktstücke mit relativ großer Polfläche gegenüberstehen.

Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 4. Zwischen den beiden Paaren von Kontaktstücken 17/18 und 19/20 ist im Bereich von deren Luftspalten 21 und 22 ein als magnetisierbarer Körper dienender Klotz 23 dargestellt, dessen den Kontaktstücken 17 und 19 bzw. 18 und 20 zugewandte Flächen entsprechend dem Aufbau der Kontaktstücke parallel zueinander liegen. An diesen Stellen besitzt der magnetisierbare Körper jeweils eine Schicht 24 aus Kontaktwerkstoff. Je stärker diese Schicht ist, um so mehr gehen die Ruhekräfte, welche in den beiden Endlagen des magnetisierbaren Körpers 23 wirken, zurück, wodurch die Ansprechempfindlichkeit des Relais, welche durch die das Umkippen des magnetisierbaren Körpers 23 bewirkende elektrische Energie bestimmt ist, entsprechend gesteigert wird. Zwischen den Kontaktstücken 17 bis 20 liegt ein Isolierstoffstreifen 25, welcher sich von den Kontaktstücken 17/18 bis zu den Kontaktstücken 19/20 erstreckt. Er besitzt in der Mitte des Relais eine Aussparung 26, welche als Führung des magnetisierbaren Körpers 23 dient. Der Isolierstoffstreifen 25 bewirkt automatisch eine genaue Festlegung des Abstandes der Kontaktstücke 17 und 18 bzw. 19 und 20, deren Justierung dadurch.überflüssig ist. Insbesondere kann der Isolierstoffstreifen 25 aus einem keramischen Werkstoff bestehen, so daß man das ganze Relais auch hohen Temperaturen aussetzen kann. In den Isolierstoffstreifen 25 sind noch beiderseits des magnetisierbaren Körpers 23 die beiden Dauermagnete 27 und 28 eingelassen, deren Polung durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet ist. Dieser Aufbau wird von der Erregerwicklung 29 umschlossen, von deren Erregungsrichtung es abhängt, in welche Lage der magnetisierbare Körper 23 gezogen wird. Das. diesem Relais zugrunde liegende magnetische. Prinzip entspricht völlig dem an Hand der Fig. 2 beschriebenen.

Zwecks Verringerung seiner Masse kann man den magnetisierbaren Körper hohl ausbilden. An Stelle dessen ist es auch möglich, ihn mit einer Zwischenschicht aus einem Werkstoff geringen spezifischen Gewichts zu versehen, die gleichzeitig die beiden den

Claims (6)

Kontaktstücken zugewandten Seiten gegeneinander isoliert. Hierdurch wird verhindert, daß bei einem evtl. Verkanten eines als Klotz ausgebildeten magnetisierbaren Körpers ein unerwünschter Schluß zwischen den auf beiden Seiten des Isolierstoff-Streifens 25 angeordneten Kontaktstücken entsteht. Der vorstehend beschriebene Aufbau gestattet auch die Einhaltung einer mittleren, kontaktgabefreien Lage als Ruhestellung, wenn man den magnetisierbaren Körper an einer Feder anbringt, welche gegenüber den Kräften der Dauermagnete stark genug ist, um den magnetisierbaren Körper in der Mitte zwischen den beiden Endstellungen festzuhalten. Ist eine solche Feder jedoch so schwach, daß trotz ihrer Wirkung der magnetisierbare Körper immei wieder in eine kontaktgebende Stellung als Ruhelage zurückkehrt, so läßt sich durch entsprechende Einstellung der Federkraft die Empfindlichkeit des Relais regulieren. 20 PATENTANSPRÜCHE:

1. Symmetrisches, gepoltes Relais mit zwei Schaltstellungen und einem von einem Dauerfluß durchströmten magnetischen Kreis mit zwei in dem Kreis einander gegenüberstehenden Luftspalten, zwischen denen ein magnetisierbarer Körper beweglich angeordnet ist, und einer Erregerwicklung, deren Fluß den einen Luftspalt gleichsinnig und den anderen Luftspalt gegensinnig zu dem Dauerfluß durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis durch zwei Paare von parallel angeordneten Kontaktstücken (1, 2; 3, 4) gebildet ist, zwischen denen jeweils ein magnetisierbares Abstandsstück (5, 6) liegt und die hintereinander unter Wahrung der beiden Luftspalte (8, 9) innerhalb der Erregerwicklung (7) angeordnet sind, wobei mindestens ein Abstandsstück aus permanentmagnetischem Werkstoff besteht.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierbare Körper (10) Kugelform besitzt.

3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierbare Körper aus einem Klotz (23) mit Oberflächenteilung besteht, welche auf entsprechende Gegenflächen an den Kontaktstücken (17, 18, 19, 20) passen.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Luftspalten (8, 9) abgewandten Enden der Kontaktstücke (1, 2; 3, 4) die elektrischen Anschlußstellen (11, 12; 13, 14) der Relaiskontakte bilden.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktaufbau in einem hermetisch abschließenden Gehäuse (15), insbesondere aus Glas oder Keramik, untergebracht ist.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Paare von Kontaktstücken (17/18, 19/20) durch einen sich über beide Paare erstreckenden Isolierstoffstreifen (25) getrennt sind, in welchen zwischen jeweils ein Paar von Kontaktstücken ein Dauermagnet (27, 28) eingelassen ist und der eine Ausnehmung (26) zwischen den beiden Luftspalten (21, 22) besitzt, in welcher der magnetisierbare Körper (23) geführt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 037 593,
1021075.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 105 738/319 1t). (209 576/266 5. 62)