DE1117760B

DE1117760B - Polarized relay with airtight sealed armature contacts

Info

Publication number: DE1117760B
Application number: DEST13749A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Scheidig; Dipl-Ing Alois Hezel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1958-05-09
Filing date: 1958-05-09
Publication date: 1961-11-23

Description

Polarisiertes Relais mit luftdicht abgeschlossenen Ankerkontakten Die Erfindung betrifft ein Relais mit Kontakten, die in luftdicht abgeschlossenen Gehäusen angeordnet sind und über die der von einer Erregerspule erzeugte Magnetfluß geleitet wird.Polarized relay with hermetically sealed armature contacts The invention relates to a relay with contacts that are hermetically sealed Housings are arranged and over which the magnetic flux generated by an excitation coil is directed.

Die bekannten Kontakte dieser Art bestehen aus einem Glasröhrchen, in dessen Stirnseiten zwei zungenartige Blattfedern eingeschmolzen sind, die an ihren freien Enden innerhalb der Röhre übereinanderliegen, sich aber nicht berühren. Diese Anordnung ist mit einer Spule umgeben. Bei Erregung der Spule bildet sich an den sich überlappenden Enden der Kontaktzungen ein Nord- und ein Südpol, so daß sich die Kontakte aufeinander zu bewegen und den Kontakt schließen. Der zu schließende Stromkreis ist an den aus dem Glasrohr herausragenden Enden angeschlossen. Innerhalb der Magnetspule können mehrere solcher Glasröhrchen angeordnet werden. Die Zungenkontakte haben also die Wirkung eines Kontaktes und eines Ankers normaler Relais. Es sind weiterhin Anordnungen dieser Art bekannt, bei denen die einzelnen Ankerkontakte außerhalb der Erregerspule angeordnet sind. Der erzeugte Magnetfluß wird bei diesen über besondere Leitbleche den Ankerkontakten zugeführt.The known contacts of this type consist of a glass tube, in the end faces two tongue-like leaf springs are melted, which at their free ends lie one above the other within the tube, but do not touch. This arrangement is surrounded by a coil. When the coil is energized, it forms at the overlapping ends of the contact tongues a north and a south pole, so that the contacts move towards each other and close the contact. The one to be closed Circuit is connected to the ends protruding from the glass tube. Within Several such glass tubes can be arranged in the magnet coil. The tongue contacts thus have the effect of a contact and an armature of normal relays. There are further arrangements of this type are known in which the individual anchor contacts are arranged outside the excitation coil. The generated magnetic flux is at these The armature contacts are fed via special guide plates.

Es sind weiterhin polarisierte Relais bekannt, bei denen die einen Umschaltkontakt bildenden Ankerkontakte innerhalb eines Glasrohres angeordnet sind. Bei einer bekannten Anordnung dieser Art werden zwei Drahtfederkontakte stirnseitig in das Glasrohr eingeführt. Ein weiterer Kontakt ragt seitlich in das Glasrohr hinein. Der eine stirnseitig hineinragende Kontaktdraht liegt mit einem freien Ende zwischen den beiden- anderen Kontaktdrähten. An diesem Draht ist ein kleines Eisenstück angeordnet, dem ein außerhalb des Glasrohres befindlicher Dauermagnet gegenübersteht. Durch diesen Dauermagnet wird der bewegliche Kontaktdraht in einer stabilen Endlage an dem seitlich in das Glasrohr hineinragenden Kontakt gehalten. Auf der anderen Seite des Glasrohres, dem Dauermagneten gegenüber, befindet sich die Erregerspule. Bei Stromdurchgang durch diese Spule wird ein Magnetfeld erzeugt, das dem Dauermagneten entgegenwirkt. Dadurch wird die Umschaltung des Kontaktes erreicht. Nach Abschalten der Erregerspule kehrt die Umschaltkontaktfeder in ihre durch den Dauermagneten stabilisierte Ausgangslage zurück.There are also polarized relays known in which the one Switching contact forming armature contacts are arranged within a glass tube. In a known arrangement of this type, two wire spring contacts are on the end face inserted into the glass tube. Another contact protrudes laterally into the glass tube. One of the contact wires protruding at the front lies between one free end the other two contact wires. A small piece of iron is attached to this wire, which is opposite a permanent magnet located outside the glass tube. By this permanent magnet is the moving contact wire in a stable end position held by the contact protruding laterally into the glass tube. On the other hand The excitation coil is located on the glass tube opposite the permanent magnet. at Passage of current through this coil creates a magnetic field, which is the permanent magnet counteracts. This enables the contact to be switched. After switching off the excitation coil returns the changeover contact spring to its through the permanent magnet stabilized starting position.

Diese bekannten Anordnungen besitzen den Nachteil, daß sie verhältnismäßig aufwendig und in ihren Abmessungen groß sind. Insbesondere bei den polarisierten Relais der letztgenannten Art ist die Herstellung der in den Glasrohren befindlichen Kontaktanordnungen schwierig. Es sind weiterhin polarisierte Relais mit Schutzrohrankerkontakten bekannt, die als Umschaltekontakt arbeiten und nur ein einziges Schutzrohr verwenden.These known arrangements have the disadvantage that they are relatively expensive and large in size. Especially with the polarized Relays of the latter type are the manufacture of those located in the glass tubes Contact arrangements difficult. They are still polarized relays with thermowell armature contacts known that work as a changeover contact and only use a single protective tube.

Diese Ausführungsform weist, obwohl sie weniger aufwendig ist, jedoch erhebliche Nachteile auf. Da es sich bei polarisierten Relais um einen Massenartikel handelt, ist es möglich, daß trotz höheren Aufwandes an Einzelteilen die Herstellungskosten erheblich geringer sind, da die Fertigungsmethoden für diese Einzelteile einfacher sind.This embodiment has, although it is less expensive, however significant disadvantages. Since polarized relays are mass-produced items is, it is possible that despite the higher cost of individual parts, the manufacturing costs are considerably lower, as the manufacturing methods for these individual parts are simpler are.

Es sind weiterhin Relais mit Schutzrohrankerkontakten bekannt, bei denen zwischen zwei Schutzrohrankerkontakten ein Dauermagnet angeordnet ist, dessen Magnetisierungsrichtung parallel zu den Kontaktzungen der Schutzrohrankerkontakte verläuft. Mit dieser Anordnung lassen sich aber nur Haft-oder Ruhekontakte ausbilden.There are also known relays with protective tube armature contacts which a permanent magnet is arranged between two protective tube armature contacts, whose Direction of magnetization parallel to the contact tongues of the protection tube armature contacts runs. With this arrangement, however, only adhesive or rest contacts can be formed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und ein polarisiertes Relais mit luftdicht abgeschlossenen Ankerkontakten zu schaffen unter Verwendung der bekannten, besonders einfach herzustellenden Ankerkontakte, die nur als Arbeitskontakte ausgebildet sind. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der zwischen den Schutzrohren der Ankerkontakte angeordnete Dauermagnet flächenpolarisiert ist und einen Dauerfluß erzeugt, der in dem einen Kontakt in der einen Richtung und in dem anderen Kontakt in entgegengesetzter Richtung wirkt, so daß unabhängig von der Richtung des von der Erregerspule erzeugten Magnet-Flusses der über die Ankerkontakte verlaufende Dauermagnetfluß in dem einen Ankerkontakt verstärkt und in dem anderen Ankerkontakt geschwächt wird.The invention is based on the object of avoiding these disadvantages and to create a polarized relay with hermetically sealed armature contacts using the known, particularly easy-to-manufacture anchor contacts, which are only designed as working contacts. In accordance with the invention, this is achieved achieved that the permanent magnet arranged between the protective tubes of the armature contacts is surface polarized and generates a continuous flow in the one contact in acts in one direction and in the other contact in the opposite direction, so that regardless of the direction of the magnetic flux generated by the excitation coil the permanent magnetic flux running over the armature contacts in one armature contact reinforced and is weakened in the other anchor contact.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Dauermagnetanordnung nahe einem Ende der Ankerkontakte angeordnet. Dadurch wird ein polarisiertes Relais geschaffen, dessen Umschaltkontakt zwei stabile Endlagen besitzt. Wird an Stelle eines solchen Dauermagneten gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung eine Anordnung aus zwei entgegengesetzt polarisierten Magneten verwendet, so besteht die Möglichkeit, eine stabile Mittellage des Umschaltkontaktes zu erhalten. Die Ankerkontakte können entweder innerhalb der Erregerspule oder außerhalb derselben wie bei den bisher bekannten Relais mit Ankerkontakten angeordnet sein. In elektrischer Hinsicht sind die einen Enden der beiden Ankerkontakte miteinander direkt verbunden.According to a further embodiment of the invention is the permanent magnet arrangement arranged near one end of the anchor contacts. This creates a polarized relay created whose changeover contact has two stable end positions. Will in place such a permanent magnet according to a further embodiment of the invention an arrangement consists of two oppositely polarized magnets, it is possible to to obtain a stable central position of the changeover contact. The anchor contacts can either inside the excitation coil or outside the same as with the previous ones known relays can be arranged with armature contacts. In electrical terms are one ends of the two armature contacts are directly connected to one another.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einiger in den Fig. 1 bis 7 dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 bis 3 eine Anordnung gemäß der Erfindung mit einem Dauermagneten, Fig. 4 und 5 Anordnungen gemäß der Erfindung, bei denen ein Dauermagnet jeweils nur einem Ankerkontakt zugeordnet ist, Fig.6 eine Anordnung gemäß der Erfindung mit stabiler Mittellage und Fig. 7 eine Anordnung gemäß der Erfindung mit magnetischem Rückschluß.The invention is illustrated below with reference to some in FIGS 7 illustrated embodiments explained in more detail. 1 to 3 show a Arrangement according to the invention with a permanent magnet, FIGS. 4 and 5 arrangements according to the invention, in which a permanent magnet is assigned to only one armature contact 6 shows an arrangement according to the invention with a stable central position, and FIG an arrangement according to the invention with magnetic yoke.

Die in den Figuren dargestellten polarisierten Relais bestehen aus einer Erregerspule 4 mit Spulenkörper 3 und zwei in der Erregerspule 4 angeordneten Ankerkontakten 1 und 2. Diese als Arbeitskontakte ausgebildeten Ankerkontakte 1 und 2 sind jeweils in einem Glasrohr 7 und 9 luftdicht abgeschlossen angeordnet. Diese Ankerkontakte 1 und 2 können auch in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise außerhalb der Erregerspule 4 angeordnet sein. In diesem Falle wird der durch die Spule 4 erzeugte Magnetfluß in ebenfalls bekannter, nicht dargestellter Weise durch magnetische Leitbleche den Kontakten 1 und 2 zugeführt.The polarized relays shown in the figures consist of an excitation coil 4 with bobbin 3 and two arranged in the excitation coil 4 Armature contacts 1 and 2. These armature contacts 1 and 2 are each arranged in a glass tube 7 and 9 so as to be hermetically sealed. These armature contacts 1 and 2 can also be known per se, not shown Way outside of the excitation coil 4 can be arranged. In this case, the the coil 4 generated magnetic flux in a likewise known manner, not shown The contacts 1 and 2 are fed through magnetic baffles.

In den Fig. 1 bis 3 sind die einzelnen Magnetflüsse eingezeichnet, und zwar in Fig. 1 der durch den Dauermagneten 6 erzeugte Dauermagnetfluß (ausgezogene Pfeile). Der Dauermagnet 6 ist flächenpolarisiert, d. h., seine Pole sind den Kontakten 1 und 2 zugewandt. Zweckmäßig werden die Ankerkontakte 1 und 2 so angeordnet, daß zwischen dem Dauermagneten 6 und den Kontakten 1 und 2 ein kleiner Luftspalt besteht. Der Dauermagnetfluß gelangt von der linken Polfläche des Dauermagneten 6 durch einen Luftspalt zum Ankerkontakt 1 und von diesem zum Ankerkontakt 2 und wieder zurück zum Dauermagneten 6, Die Feldverteilung des Dauermagnetflusses von dem Ankerkontakt 1 zum Ankerkontakt 2 nimmt mit der Entfernung vom Dauermagneten 6 ab.The individual magnetic fluxes are shown in FIGS. 1 to 3, namely in Fig. 1 the permanent magnetic flux generated by the permanent magnet 6 (solid Arrows). The permanent magnet 6 is face-polarized, d. i.e. its poles are the contacts 1 and 2 facing. The armature contacts 1 and 2 are expediently arranged so that there is a small air gap between the permanent magnet 6 and the contacts 1 and 2. The permanent magnetic flux passes from the left pole face of the permanent magnet 6 through a Air gap to armature contact 1 and from this to armature contact 2 and back again to the permanent magnet 6, The field distribution of the permanent magnetic flux from the armature contact 1 to armature contact 2 decreases with distance from permanent magnet 6.

Das Magnetfeld des Dauermagneten 6 bewirkt für die vor den beiden Polflächen angeordneten Kontakte 1 und 2 eine entgegengesetzte Vorerregung, die dem Betrag nach zwischen dem tatsächlichen Ansprechwert und dem tatsächlichen Abfallwert der Kontakte 1 und 2 liegt. Durch das Dauermagnetfeld selbst wird also eine Kontaktschließung nicht erreicht.The magnetic field of the permanent magnet 6 causes the two in front of them Pole faces arranged contacts 1 and 2 have an opposite pre-excitation, the the amount between the actual pickup value and the actual dropout value of contacts 1 and 2 is. The permanent magnetic field itself therefore closes the contacts not reached.

Wird nun die Spule 4 von einem Strom durchflossen, so bildet sich ein Magnetfeld in den Ankerkontakten 1 und 2, das je nach Stromrichtung in der Spule 4 einmal in Richtung der gestrichelten Pfeile (Fig. 2) oder der gepunkteten Pfeile (Fig. 3) verläuft. Bei der Flußrichtung in Fig. 2 wird das Dauermagnetfeld am Ankerkontakt 2 durch das erzeugte Erregermagnetfeld verstärkt, während es am Ankerkon-5 takt 1 geschwächt wird. Der Ankerkontakt 1 bleibt somit geöffnet, während Ankerkontakt 2 schließt. Beim Verlauf des Magnetfeldes der Spule 4 in umgekehrter Richtung (Fig. 3) erfolgt eine Feldverstärkung in dem Ankerkontakt 1, dagegen eine Feldschwächung in dem Ankerkontakt 2. In diesem Falle wird der durch die Ankerkontakte 1 und 2 gebildete Umschaltkontakt umgeschaltet, d. h. Kontakt 1 schließt, Kontakt 2 öffnet. Der Umschaltkontakt bleibt danach jeweils in der durch die Richtung des erzeugten Magnetfeldes bestimmten Endlage liegen. Die in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage wird nicht mehr erreicht.If a current flows through the coil 4, it is formed a magnetic field in armature contacts 1 and 2, depending on the direction of the current in the coil 4 once in the direction of the dashed arrows (FIG. 2) or the dotted arrows (Fig. 3) runs. In the direction of flow in Fig. 2, the permanent magnetic field at the armature contact 2 amplified by the generated excitation magnetic field while it is clocking at the armature contact 1 is weakened. The armature contact 1 thus remains open during the armature contact 2 closes. When the magnetic field of the coil 4 runs in the opposite direction (Fig. 3) there is a field strengthening in the armature contact 1, on the other hand a field weakening in armature contact 2. In this case, the armature contacts 1 and 2 formed changeover contact switched over, d. H. Contact 1 closes, contact 2 opens. The changeover contact then remains in the direction generated by the Magnetic field certain end position lie. The starting position shown in FIG is no longer achieved.

In den beiden Ausführungsformen eines polarisierten Relais nach den Fig. 4 und 5 wird eine aus ferromagnetisch weichem Werkstoff bestehende Schiene 5 verwendet. Bei der Anordnung nach Fig. 4 wirkt der Magnetfluß des Dauermagneten nur auf den Ankerkontakt 1. Der von der Spule 4 erzeugte Magnetfluß in Richtung der eingezeichneten Pfeile öffnet den geschlossenen Kontakt 1 durch Feldschwächung und schließt den geöffneten Kontakt 2. Fließt der erzeugte Magnetfluß in entgegengesetzte Richtung, so kann der Fall eintreten, daß beide Ankerkontakte geschlossen sind. Die Reihenfolge des Öffnens und Schließens der Kontakte 1 und 2 ist bei dieser Anordnung unbestimmt. Diese Ungewißheit wird durch eine Anordnung nach Fig. 5 dadurch behoben, daß in der Nähe des anderen Endes der Ankerkontakte 1 und 2 ein zweiter, etwas kleinerer flächenpolarisierter Dauermagnet 8 angeordnet ist. Durch entsprechende Ausbildung der Schiene wird erreicht, däß jeder Dauermagnet nur auf den ihm zugeordneten Kontakt 1 bzw. 2 wirkt. Durch die besondere Führung des Dauermagnetflusses durch die Schiene 5 wird die in den Kontakten 1 und 2 auftretende Durchflutung etwas größer als bei den übrigen Anordnungen.In the two embodiments of a polarized relay according to the FIGS. 4 and 5 show a rail made of a ferromagnetically soft material 5 used. In the arrangement according to FIG. 4, the magnetic flux of the permanent magnet acts only on the armature contact 1. The magnetic flux generated by the coil 4 in the direction of the arrows shown opens the closed contact 1 by weakening the field and closes the open contact 2. The generated magnetic flux flows in opposite directions Direction, it can happen that both armature contacts are closed. The order of opening and closing of contacts 1 and 2 is in this arrangement indefinite. This uncertainty is eliminated by an arrangement according to FIG. 5 in that that near the other end of the armature contacts 1 and 2 a second, somewhat smaller one Surface-polarized permanent magnet 8 is arranged. Through appropriate training the rail is achieved that each permanent magnet only on the contact assigned to it 1 or 2 is effective. Due to the special guidance of the permanent magnetic flux through the rail 5, the flow occurring in contacts 1 and 2 is somewhat greater than at the other arrangements.

Bei der Anordnung nach Fig. ö sind auf einer Seite der Kontakte 1 und 2 zwischen diesen zwei Dauermagneten 10 und 11 mit entgegengesetzter Polarität nebeneinander angeordnet. Dadurch wird der magnetische Kreis dieser beiden Magneten 10 und 11 auf den unteren Bereich der Ankerkontakte 1 und 2 beschränkt, so daß nur ein geringes Streufeld über die Kontaktstellen der Ankerkontakte 1 und 2 gelangt, das jedoch vernachlässigbar klein ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß im Ruhezustand des Relais beide Kontakte 1 und 2 geöffnet sind, d. h. daß der Umschaltkontakt eine stabile Mittellage besitzt. Erst wenn die Spule 4 vom Strom durchflossen wird, schließt der Kontakt 1 oder 2, je nachdem ob die Richtung des erzeugten Magnetflusses im Sinne der punktierten oder gestrichelten Pfeile erfolgt. Beim Abschalten des Spulenstromes haften die beiden Relaiskontakte 1 und 2 nicht, sondern öffnen. Ferner kann zum Zusammenfassen des Streuflusses, der sowohl durch den Dauermagneten als auch durch die Erregerspule erzeugt wird, ein magnetischer Rück schluß in Form zweier die Spule umfassender Joche 12 und 13 erzielt werden. Die Joche 12 und 13 sind mit den Ankerkontakten 1 und 2 elektrisch isoliert und durch die Isolierlagen 15 magnetisch leitend mit den Ankerkontakten 1 und 2 verbunden. An Stelle der einzigen Erregerspule 4 können mehrere Spulen in bekannter, nicht dargestellter Weise angeordnet sein, sofern dies schaltungsmäßig bedingt ist.In the arrangement according to FIG. 6, the contacts 1 and 2 between these two permanent magnets 10 and 11 with opposite polarity are arranged next to one another on one side. As a result, the magnetic circuit of these two magnets 10 and 11 is limited to the lower area of the armature contacts 1 and 2, so that only a small stray field passes through the contact points of the armature contacts 1 and 2, which is, however, negligibly small. This arrangement ensures that both contacts 1 and 2 are open when the relay is idle, that is to say that the changeover contact has a stable central position. Only when the current flows through the coil 4 does the contact 1 or 2 close, depending on whether the direction of the magnetic flux generated is in the sense of the dotted or dashed arrows. When the coil current is switched off, the two relay contacts 1 and 2 do not stick, but open. Furthermore, to summarize the leakage flux that is generated both by the permanent magnet and by the excitation coil, a magnetic return in the form of two yokes 12 and 13 encompassing the coil can be achieved. The yokes 12 and 13 are electrically insulated with the armature contacts 1 and 2 and are connected to the armature contacts 1 and 2 in a magnetically conductive manner by the insulating layers 15. Instead of the single excitation coil 4, several coils can be arranged in a known manner, not shown, if this is required in terms of circuitry.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Polarized relay with two in protective tubes arranged armature contacts, between which a permanent magnet is arranged and their one ends can be electrically connected, characterized in that the between permanent magnets (6, 8, 10) is surface-polarized and generates a continuous flow in the one contact (e.g. 2 in Fig: 2) in one direction and in the other contact (e.g. 1 in Fig.2) acts in the opposite direction, so that regardless of the direction of the The magnetic flux generated by the excitation coil (4) runs over the armature contacts Permanent magnetic flux in one armature contact (z. B. 1 in Fig. 2) and reinforced in the other armature contact (e.g. 2 in Fig. 2) is weakened.

2. Polarized relay according to claim 1, characterized in that the permanent magnet arrangement near one The end of the armature contacts (1, 2) is arranged.

3. Polarized relay according to claim 1 and 2, characterized in that a permanent magnet for each armature contact (1, 2) (6, 8) is provided and that both magnets (6; 8) are magnetically shielded from one another are.

4. Polarized relay according to claim 1, characterized in that the central position of the changeover contact is achieved by two surface-polarized permanent magnets (10, 11) that are oppositely polarized next to each other near one end of the armature contacts (1, 2) are arranged.

5. Polarized relay according to claim 1 to 4, characterized in that that caused by the permanent magnet arrangement (6) on the armature contacts (1, 2) Pre-excitation according to the amount between the pickup value and the dropout value of the armature contacts (1, 2) lies.

6. Polarized relay according to claim 1 to 5, characterized in that that the armature contacts (1, 2) are arranged within the excitation coil (4).

7th Polarized relay according to Claims 1 to 5, characterized in that the armature contacts (1, 2) are arranged outside the excitation coil. Considered publications: USA: Patent Nos. 2,245,391, 2,264,022, 2,289,830; German utility model No.1761294.