DE1126995B - Elektrisches Relais mit hoher Empfindlichkeit und Verwendung desselben - Google Patents

Description

INTERNAT. KL. H 01 Il

DEUTSCHES

PATENTAMT

M 45538 VIII c/21g

ANME LDETAG :

BEKANNTMACH UNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

3. JUNI 1960

5. A P R I L 1962

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Relais mit hoher Empfindlichkeit, das mit geringer Leistung zum Ansprechen gebracht werden kann und dessen Auslöseempfindlichkeit darüber hinaus in weiten Grenzen regelbar ist.

Es sind bereits sogenannte polarisierte Relais bekannt, welche zwei Polstücke besitzen, die mit einem Relaisanker zusammenwirken, wobei der magnetische Fluß in den erwähnten Polstücken die magnetische Induktion einerseits mittels eines Permanentmagneten und andererseits mittels einer Wicklung erzeugt, die durch einen elektrischen Strom durchflossen werden kann. Der durch die Wicklung erregte Magnetfluß erhöht entweder den Magnetfluß der Permanentmagneten oder verringert diesen. Jedoch ist in diesem Relais der magnetische Widerstand des Permanentmagneten derart hoch, daß die elektromagnetische Kraft, welche zur Vernichtung des Magnetflusses des Permanentmagneten in den Polstücken erforderlich ist, die praktisch verfügbaren Werte übersteigt.

Man hat daher in solchen Relais einen magnetischen Nebenschluß zwischen den beiden Polstücken angebracht, durch welchen sich der von der Wicklung erzeugte Magnetfluß schließen kann. Der Magnetfluß des Permanentmagneten schließt sich jedoch ebenso durch diesen Nebenschluß, und die magnetomotorische Kraft an den Enden der Polstücke ist gleich dem Maximum jener zwischen den Anschlußstellen des Nebenschlusses. Das magnetische Material, aus dem der magnetische Nebenschluß besteht, muß im wesentlichen gesättigt sein, um eine ausreichende magnetomotorische Kraft zu ergeben. Daher hängt einerseits die Charakteristik der Wirkungsweise des Relais von der Charakteristik der Magnetisierungskurve des Materials ab, aus welchem der Nebenschluß besteht, welche Charakteristik in der Praxis für jedes Material verschieden ist, und andererseits erfordert, wenn das Material im wesentlichen gesättigt ist, jede Änderung des Magnetflusses eine hohe Amperewindungszahl, d. h. eine hohe magnetisierende Kraft, welche die Herstellung eines Relais mit hoher Empfindlichkeit verhindert. Daher werden solche polarisierte Relais durchweg für Steueranordnungen verwendet, für welche eine hohe Steuerleistung verfügbar ist.

Die Erfindung hat demgegenüber den Zweck, ein polarisiertes Relais zu schaffen, welches mit geringer Kraft, von der Größenordnung einiger -hundert Mikrovolt-Ampere, arbeitet und in Uberwachungsapparaten verwendbar ist und das auch mit einem Thermoelement als Stromquelle betrieben werden kann.

Elektrisches Relais mit hoher Empfindlichkeit und Verwendung desselben

Anmelder:

Robert Moser, St. Gallen (Schweiz), und Jacques Morel, Paris

Vertreter: Dr. K.-R. Eikenberg, Patentanwalt, Hannover, Am Klagesmarkt 10/11

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 8. Juni 1959 und 9. Mai 1960

Robert Moser, St. Gallen (Schweiz),

und Jacques Morel, Paris, sind als Erfinder genannt worden

Das den Gegenstand der Erfindung bildende elektrische Relais besteht aus einem Permanentmagneten mit zwei Polstücken, die mit dem Relaisanker zusammenarbeiten, wenigstens einer elektrischen Wicklung und einem magnetischen Nebenschluß zwischen den Polstücken und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschluß durch zwei plattenartige Teile aus magnetischem Material gebildet ist, welche zwischen sich eine Trennschicht aus unmagnetischem Material oder Luft von geringer Stärke und großer Oberfläche einschließen und wobei die Relaiswicklung ein Polstück oder beide Polstücke zwischen dem magnetischen Nebenschluß und dem Anker umgibt.

Die Regelung der Empfindlichkeit wird dadurch erreicht, daß man den Magnetfluß, der in dem Relais durch den Permanentmagneten erregt wird, verändert, und zwar vorzugsweise, indem man die Pole des Magneten relativ zu den Polstücken verstellt, am so die Stärke des Hauptflusses des Relais zu ändern,

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oder indem man einen magnetischen Nebenschluß vorsieht, der fest oder regelbar ist, um den Magnetfluß durch den Anker des Relais zu verändern.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform besitzt jedes Polstück an seinem Ende, das mit dem Anker zusammenwirkt, einen verkleinerten Durchmesser, wobei die Endflächen poliert sind, derart, daß sich zwischen dem Anker und den Endflächen ein Luftspalt von einigen Mikron ergibt, und besitzt ferner an seinem dem Anker entgegengesetzten Ende einen Körper von größerem Durchmesser, auf welchen eine Platte aus einem hochmagnetischen Metall fest aufgesetzt ist, welche den Nebenschluß bildet und eine Oberfläche besitzt, die bedeutend größer ist als die Oberfläche der Polstückenden, wobei ferner diese Platte eine Öffnung aufweist, welche den Durchtritt des anderen Polstückes unter Belassung eines beträchtlichen Luftspaltes gestattet. Die Platten sind überdies in der Längsrichtung gegeneinander versetzt

eine runde Schale entsteht. Auf jedem Polstück 1 ist eine Platte aus Weicheisen 4 fest aufgesetzt, welche eine Polmasse bildet. Jede Platte 4 enthält eine Öffnung 5, durch welche das andere Polstück 1 mit Spiel hindurchtritt. Zwischen den beiden Platten ist eine Glimmerscheibe 6 eingelegt, und die durch die beiden Platten 4 und die Glimmerscheibe 6 gebildete Einheit ist durch Kupfernieten 7 zusammengehalten. Diese Anordnung gestattet das übliche Ausglühen mit hoher Temperatur nach der Bearbeitung, um die besten magnetischen Eigenschaften zu erhalten.

Der Magnet 8 ist ein Permanentmagnet von im wesentlichen zylindrischer Form, der in die Schale 3 eingesetzt ist und sich auf die Enden der Polstücke

15 stützt. Der Anker 9 ist aus magnetisch hochwertigem Material gebildet und liegt am anderen Ende der Polstücke. Die Windungen der Wicklung 10 sind auf einem Polstück oder auf beiden Polstücken 1 zwischen den Polmassen 4 und den Enden der Polstücke, und werden nach Bearbeitung und Einpassung unter 20 die mit dem Anker zusammenwirken, angebracht.
Zwischenlage einer dünnen Schicht aus unmagneti- Der Permanentmagnet 8 erzeugt einen Gesamt-

schem Material aufeinandergelegt. Die Nebenschlußplatten mit der unmagnetischen Zwischenschicht werden miteinander und mit einer weiteren Platte aus magnetfluß, von dem je ein Teil sich über die Polstücke 1 bzw. die Polmassen 4 schließt. Die Größe dieses Magnetflusses kann durch Drehung des Ma-

unmagnetischem Metall mittels Niete aus unmagne- 25 gneten 8 in der Schale 3 verändert werden. Wenn die

tischem Material verbunden. Der Permanentmagnet ist teilweise bogenförmig, axial durchbohrt und durch ein unmagnetisches, mit Gewinde versehenes Stück, das in ein Muttergewinde der Plattenbohrung eingeschraubt ist, festgehalten.

In der Anwendung des Relais auf einen Schalter und zur Sicherung der Rückstellung des Relais ist der Anker mit dem Polstück mittels einer elastischen Lamelle verbunden, deren Bewegung durch das Öffnen des Schalters freigegeben wird und wobei die Verstellung dieser Lamelle durch ein darauf befestigtes Reguliergewicht gebremst wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele des Relais und verschiedener Anwendungen desselben unter Bezug auf die Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die Polstücke einer ersten schematischen Ausführungsform des Relais,

Fig. 2 eine Ansicht des Relais von unten gemäß Fig. 1 ohne elektrische Wicklung,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der auseinandergenommenen Einzelteile des Relais einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch die Polstücke des Relais gemäß Fig. 3 im montierten Zustand,

Fig. 5 Kurven zur Erklärung des Unterschiedes eines Relais mit eisengeschlossenem Nebenschluß gegenüber einem Relais mit einem Nebenschluß mit Luftspalt,

Fig. 6 das elektrische Schaltschema eines Relais gemäß der Erfindung, das ein übliches Relais ersetzt und in einen Fehlerstromsicherheitsschalter eingebaut ist,

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Relais nach Fig. 3 und 4, das in einen Schalter eingebaut ist, der sich in geschlossener Stellung befindet, und

Fig. 8 eine Anordnung eines Relais gemäß der Erfindung zum automatischen Absperren einer Gasleitung beim Erlöschen der Flamme.

Das Relais gemäß den Fig. 1 und 2 enthält zwei Polstücke 1, die fest in eine Platte 2 aus Rotkupfer eingesetzt sind, deren Rand umgebördelt ist, so daß Pole des Magneten 9 sieh in Übereinstimmung mit der Achse der Polstücke 1 befinden, ist der im magnetischen Kreis über die Polmassen geschlossene Magnetfluß ein Maximum, und er ist Null, wenn die Verbindungslinie der Pole des Magneten 8 auf der Achse der Polstücke senkrecht steht.

Der Magnetfluß, der sich über die Polmassen 4 und deren durch die Glimmerscheibe gebildeten Spalt schließt, erzeugt eine magnetomotorische Spannung, welche einen Magnetfluß ergibt, welcher über die Polstücke 1 und den Anker 9 verläuft und eine Funktion des magnetischen Widerstandes des Magnetkreises und der erwähnten magnetomotorischen Spannung ist.

Schließlich erzeugt die Wicklung 10 in dem Kreis, der durch die Polstücke 1, die Polmasse 4 und den Anker 9 gebildet ist, einen Magnetfluß, welcher entweder gegen oder in gleicher Richtung mit dem durch die magnetomotorische Kraft erzeugten Magnetfluß wirken kann, je nachdem, welche Anwendung erwünscht ist. Wenn dieser durch die Wicklung erzeugte Magnetfluß entmagnetisierend wirkt, kann man sowohl durch passende Wahl der Werte des magnetischen Kreises als auch der Materialien ein Minimum von magnetischem Widerstand erzielen, so daß nur eine sehr geringe entmagnetisierende Kraft erforderlich ist und ebenso eine sehr geringe Impedanz, wobei der Schwellenwert des Magnetflusses in der Nähe von Null liegt.

Dieses Ergebnis erzielt man, wenn man für eine besondere Qualität der Endflächen der Polstücke und des Ankers sorgt, um so den Luftspalt zwischen den Polstücken und dem Anker in der Anlagestellung auf einige Mikron, vorzugsweise auf 2 Mikron, zu verringern, und indem man einen magnetischen Nebenschluß mit Luftspalt von im Verhältnis zur Fläche der Polstückenden großer Oberfläche und einen sehr kleinen Luftspalt in der Größenordnung von fünfzig bis einigen hundert Mikron verwendet.

Um in bekannten Relais mit magnetischem Nebenschluß ohne Luftspalt den für das Klebenbleiben des Ankers nötigen Magnetfluß zu erhalten, ist es nötig, einen magnetischen Nebenschluß zu verwenden, der

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sich in der Nähe des Sättigungspunktes befindet. Es tall einen Ansatz 11 von vergrößertem Querschnitt,

ergibt sich daraus, daß die nötige Energie für eine um die Gesamtheit des Magnetflusses mit geringer

richtige Wirkung in diesem Fall viel größer ist. Induktion hindurchtreten zu lassen, wogegen der

Wenn man die Luftspalte des Ankers mit einer Teil 12 den Wicklungskern bildet und etwas geringe-Stärke von 2 Mikron und einer Oberfläche von 5 ren Querschnitt besitzt und der Endteil 13 einen

0,05 cm² wählt und der Nebenschluß einen Luftspalt noch kleineren Querschnitt aufweist, um an der End-

von 100 Mikron und eine Oberfläche von 5 cm² be- fläche eine erhöhte Induktion und damit eine erhöhte

sitzt und wenn die nötige Induktion zur Erzielung Anziehungskraft zu erzeugen. In dem hier geschilder-

einer gewünschten Anziehungskraft für den Anker ten Ausführungsbeispiel beträgt zahlenmäßig die

5000 Gauß beträgt, dann ergibt sich, daß der Magnet- io Oberfläche 0,05 cm². Die Endfläche des Teiles 13 ist

fluß in dem die Luftspalte enthaltenden Magnetkreis poliert. Jedes Polstück ist fest in eine Scheibe 14 aus

des Ankers 5000 · 0,05 = 250 Maxwell sein muß. magnetisch hochwertigem Metall eingesetzt. Die eine

Der durch den Permanentmagneten erzeugte Ma- Scheibe 14 a ist auf dem Ansatz 11 so befestigt, daß gnetfluß verteilt sich auf den Nebenschluß und auf ihre untere Fläche sich rechts von der unteren Fläche den Polstück-Ankerkreis in Abhängigkeit von den ma- 15 des Ansatzes befindet. Die andere Scheibe 14 b liegt gnetischen Widerständen; wenn jedoch die magneti- mit ihrer unteren Fläche im Abstand von der gleische Durchlässigkeit der verwendeten Materialien sehr chen Unterfläche, wobei der Abstand der Scheiben hoch ist, braucht man nur die magnetischen Wider- im vorangehend beschriebenen Beispiel 100 Mikron stände der Lufspalte der beiden Kreise zu berücksich- beträgt. Die Scheiben 14 besitzen an den diametral tigen. Diese magnetischen Widerstände betragen für den ao dem Ansatz gegenüberliegenden Stellen je eine Boh-Ankerkreis 0,0004:0,05 = 0,008 und für den Neben- rung 15, deren Durchmesser etwas größer ist als schlußkreis 0,01:5 = 0,002. Der Magnetfluß wird der Durchmesser des Ansatzes, und eine zentrale daher in dem Nebenschluß viermal höher sein als Bohrung 16 für den Durchtritt des später beim Ankerkreis und daher 1000 Maxwell betragen bei sohriebenen Ankerbolzens sowie Bohrungen 17 für einer Induktion von 1000:5 = 200 Gauß. 25 Niete.

Die magnetomotorische Kraft an den Anschluß- Eine Scheibe 18 aus unmagnetischem Material von stellen des Nebenschlusses muß daher 0,8 · 1000 ■ 100 Mikron Dicke und dem gleichen Durchmesser 0,002 und die für die Polstücke erforderliche, gleich wie die Scheiben 14 sowie mit diametral gegenübergroße, 0,8 · 250 · 0,008 = 1,6 Amperewindungen be- liegenden Bohrungen 19 mit dem Durchmesser der tragen. 30 Ansätze 11 und den Löchern 20 und 21, welche den

Um den Fluß im Anker zu vernichten, ist es nötig, Löchern 16 und 17 entsprechen, liegt unmittelbar auf

durch den Nebenschluß einen Magnetfluß von der Scheibe 14«. Sie nimmt in der Bohrung 19 den

250 Maxwell hindurchgehen zu lassen, welcher vor- Ansatz 11 des zugehörigen Polstückes auf. Man

her in dem erwähnten Anker durch den Permanent- montiert darauf anschließend die Scheibe 14 b,

magneten erzeugt wurde, jedoch muß dieser Magnet- 35 welche das zugehörige Polstück trägt, deren Teile 13

fluß in dem Luftspalt des Nebenschlusses erzeugt und 12 durch die Scheibe 18 und die Scheibe 14 a

werden sowie in den in Serie liegenden Luftspalten hindurchgehen, wobei jener Teil des Ansatzes 11,

des Ankers, also in einem Kreis, der einen totalen welcher von der Scheibe 14 b absteht, in die Bohrung

magnetischen Widerstand von 0,01 besitzt, so daß die 15 der Scheibe 14 a mit Spiel eingreift,

gesamte magnetomotorische Kraft, welche nötig ist, 40 Die so vereinigten Teile bilden den magnetischen

gleich ist 0,8 · 250 · 0,01 = 2 Amperewindungen. Teil der Polstücke und den Nebenschluß des Relais.

Wenn man ein gleichwertiges Relais betrachtet mit Sie sind festgelegt und miteinander verbunden durch einem Nebenschluß aus magnetischem Material mit Verbindungsniete aus unmagnetischem Material, der Magnetisierungskurve b gemäß der Fig. 5, muß welche in die Löcher 17 und 21 eingesetzt sind und man, um an den Anschlußstellen des Nebenschlusses 45 welche sie weiterhin mit einer Tragplatte 22 aus Alueine magnetomotorische Kraft von 1,6 Amperewin- minium verbinden. Die Tragplatte besitzt Bohrungen düngen zu erhalten, mit einem Magnetfluß im Neben- 23 für den Durchtritt der Ansätze 11 und eine zenschluß von 1000 Maxwell arbeiten. Um durch diesen trale, mit Muttergewinde versehene Bohrung 24, die Nebenschluß einen zusätzlichen Magnetfluß von den Bohrungen 16 und 20 entspricht.
250 Maxwell hindurchzuführen, benötigt man gemäß 50 Ein Permanentmagnet 25, der in seinem kreisförder Kurve 4,9 Amperewindungen. migen Umfangsteil einen Durchmesser besitzt, der

Da die nötige Leistung in den beiden Fällen dem etwas größer ist als der Abstand der äußersten

Quadrat der Amperewindungszahl proportional ist, Punkte der Ansätze 11, ist auf diese aufgesetzt und

besitzen die Leistungen in dem vorliegenden Fall das wird durch eine federnde Unterlagsscheibe 26 verrie-

Verhältnis von 4: 24, d. h. daß die Leistung im Falle 55 gelt, welche durch einen unmagnetischen Bolzen 27

eines eisengeschlossenen Nebenschlusses sechsmal gehalten wird, der durch eine zentrale Bohrung des

größer ist. Magneten in die Muttergewindebohrung 24 einge-

Im übrigen ist es mit einem magnetischen Wider- schraubt ist. Das Bolzenstück 27 ist axial durchbohrt

stand in Form eines Luftspaltes leicht, dessen Wert und dient als Führung für den Ankerbolzen. Der Ma-

zu regeln, weil er von der Oberfläche und der Stärke 60 gnet 25 ist um den Bolzen 27 drehbar und durch die

des Luftspaltes abhängt, während man bei einem Unterlagsscheibe 26 in seiner Lage fixiert,

magnetischen Widerstand im magnetischen Material Die Wicklungen 28 sind auf die Bolzen 12 aufge-

an die Materialeigenschaften gebunden ist, die nicht wickelt und in Serie geschaltet. Sie werden durch

gleichbleibend sind und nur durch die thermische Be- eine Spulenhalteplatte 29 in ihrer Lage fixiert, die

handlung geändert werden können, wie dies immer 65 aus plastischem Material besteht und die Enden der

für Relais von hoher Qualität erforderlich ist. Polstücke umgreift, wobei ein Endstück 13 frei

In der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 bleibt. Sie besitzt zwei Zapfen 30, welche als Füh-

besitzen beide Polstücke aus hochmagnetischem Me- rung für den Anker dienen, und ihre Außenfläche

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besitzt rund um die Bohrung des Ankers eine kreis- geschlossenen Magnetkreis 44 besteht, auf welchem

formige Ausnehmung, um einen Platz für die Auf- Wicklungen 45 des Nulleiters bzw. eines oder zweier

nähme der Basis einer konischen Spiralfeder 31 zu Phasenleiter in Gegenschaltung montiert sind. Wenn

bilden. die Amperewindungen, welche durch jede der Wick-

Der Ankerbolzen 32 durchquert axial die oben be- 5 hingen erzeugt werden, gleich groß und einander ent-

schriebenen Elemente 29, 14, 18, .22, 25, 26 und 27. gegengerichtet sind, so ist der magnetische Kreis 44

Er trägt an seinem Ende an der Seite der Palstücke des Transformators vollkommen ohne Magnetfluß,

den Anker 33 aus magnetisch hochwertigem Mate- Aber im Falle einer Störung des Gleichgewichtes,

rial. Sein anderes Ende weist eine Rille 34 auf, in z. B. durch einen Erdstrom 46 in einem der Kreise, welche ein Haltescheibchen 35 eingreift. io erzeugt der resultierende Magnetfluß in dem magne-

Das so entstandene hochempfindliche Relais löst tischen Kreis eine gegenelektromotorische Kraft in

einwandfrei bei einer Leistungsaufnahme in der dem Sekundärkreis 47, welche auf die Wicklung 10

Größenordnung von 400 Mikrovolt-Ampere aus. Das des damit verbundenen Relais einwirkt und daher die

Relais hat einen Platzbedarf von ungefähr 2,5 cm Auslösung desselben bewirkt. Durchmesser und 2,5 cm Lange» und seine An- *$ In der dargestellten Ausführungsform ist die Wick-

ziehungskraft liegt in der Größenordnung von 100 g. lung des Transformators durch mehrdrähtige Kabel

Um ein solches Relais für die Rückstellung durch gebildet, wobei die einzelnen Abschnitte jedes der

die Auslösung eines Schalters brauchbar zu machen, Einzeldrähte durch eine Klemmschiene 48 in Serie

bringt man eine elastische Lamelle 36 an, welche bei geschaltet sind. Diese Art der Durchführung ist be-

37 seitlich an der Tragplatte angreift, sich auf das ao sonders im Falle einer Wicklung zweckmäßig, die

ankerseitige Ende des Bolzens 32 stützt und an ihrem eine große Anzahl von Windungen aufweist. In der

freien Ende durch ein Trägheitsgewicht 38 belastet verwendeten Darstellung sind dreidrähtige Kabel ge-

ist. Die Krümmung der Lamelle 36 ist derart, daß sie zeichnet, jedoch können diese eine beliebige Anzahl

einen Druck auf die Endflächen der Polstücke gegen von Drähten enthalten.

die Wirkung der Feder 31 ausübt. Sie besitzt außer- 25 Der Sicherheitsschalter zur Anzeige von Fehler-

dem einen Kupplungsfinger 39. strömen ist durch einen Kontrollkreis für die richtige

In der Fig. 6 ist ein Anwendungsbeispiel eines Wirkungsweise des Relais ergänzt, welcher im übrihochempfindlichen Relais der oben beschriebenen gen auch die seiner Belastung entsprechende Er-Art in einem Sicherheitsschalter dargestellt, welcher hitzung des Transformators überprüft. Dieser Konmit Erdschlußfehlstrom arbeitet. Schaltungsanord- 30 trollkreis enthält zwischen einem Punkt eines der nungen, welche durch einen Transformator betätigt Drähte für die Erregung des Transformators 44 und werden, wobei man die durch einen Fehlstrom aus- einem Punkt eines anderen Drahtes dieses Transforgelöste Störung des Gleichgewichtes zwischen dem mators einen Abzweigkreis 49 mit einem Widerstand Nulleiter und einer Phase verwendet, sind im Prm- 50, der dem Schwellwert der garantierten Funktion zip bekannt, aber diese Anordnungen verwenden teils 35 des Relais entspricht, und einen Schalter 51, bestehend Elektromagnete, teils Magnetrelais mit permanenten aus einer Kontaktfeder aus Bimetall, welche an der Magneten der bekannten Art, welche verschiedene Oberfläche des Transformators montiert ist und Nachteile aufweisen. Die ersteren benötigen eine durch einen Druckknopf 52 gesteuert werden kann, hohe Magnetisierungskraft, und der Schwellwert des Wenn man den Kontakt 51 durch den Druckknopf Magnetflusses erzeugt in der Wicklung eine gegen- 40 52 von Hand schließt, ergibt sich durch den Widerelektromotorische Kraft, welche so groß ist, daß der stand 50 ein Fehlerstrom, der jenem Strom entinduktive Widerstand ein Vielfaches des Ohmschen spricht, bei welchem das Relais auslösen soll. Im Widerstandes betragen kann. Die Größe des Stromes Falle einer übermäßigen Erhitzung infolge Überzur Erzielung des Anziehens des Ankers ist mit lastung des Transformators schließt der Bimetall-Rücksicht auf die magnetisierende Kraft und den 45 streifen 51 automatisch den Kontakt und erzeugt den induktiven Widerstand mit der Empfindlichkeit un- Fehlerstrom, welcher das Relais auslöst, vereinbar, welche nötig ist, um Fehlerströme festzu- Die Fig. 7 zeigt schematisch die Kombination eines stellen, die für den Menschen gefährlich sind. Die Relais nach den Fig. 3 und 4 mit einem Schalter, zweitgenannten Relais arbeiten mit einem Magnet- der nach dem Prinzip der Fig. 6 arbeitet. Die Konfluß, der den Magnetfluß des permanenten Magneten 50 takte 60 des Schalters sind durch ein Kniegelenk 61, vernichtet, aber dieser entgegenwirkende Magnetfluß, 62, dessen Elemente bei 63 miteinander gelenkig verweicher den permanenten Magneten nicht durchdringt, bunden sind, in Kontakt gehalten, und die Streckung verlangt eine sehr hohe Entmagnetisierungskraft, da bzw. Ausbiegung des Kniegelenkes ist durch eine lotdie Koerzitivkraft im allgemeinen sehr hoch ist. Die- rechte Stange 64 gesteuert, welche durch eine Feder ser entgegenwirkende Magnetfluß bildet sich nur 55 65 im Sinne der Auslösung beeinflußt wird und in durch Fehlerströme bei einem hohen magnetischen ihrer Stellung durch eine Sperrklinke 66 gehalten Widerstand, welcher bei dieser zweiten bekannten wird. Die Sperrklinke 66 hat die Tendenz, durch die Relaisgruppe den Schutz gegen Fehlerströme von ge- Feder 67 ausgeklinkt zu werden, welche auf einen ringer Stärke nicht erreichen läßt. Sie sind daher gekrümmten Hebel 68 einwirkt, der an der Achse 79 für das Feststellen von Fehlerströmen in der Größe 60 montiert ist und die Sperrklinke 66 in ihrer Bewevon einigen Milliampere nicht verwendbar. gung hemmt. Der Feder 67 wird durch die Ein-Das beschriebene hochempfindliche Relais ge- rastung des Endes 69 des Hebels 68 an der Nase 70 stattet die Lösung dieses Problems. Zu diesem einer Platte 71 entgegengewirkt, wodurch eine Feder Zwecke wird der Anker 9 des Relais (Fig. 6) mit der 72 im Eingriff gehalten wird. Die Platte 71 besitzt Schaltstange 41 des Schalters 42 fest verbunden und 65 einen Ausschnitt, durch welchen der Ankerbolzen 32 wirkt gegen die Kraft einer Öffnungsfeder 43. Zur des Relais hindurchgeht, wobei die Seheibe 35 an Speisung des Relais dient ein Transformator für dem äußeren Ende des Bolzens mit den Rändern die-Fehlerströme, welcher in bekannter Weise aus einem ses Ausschnittes zusammenwirkt. Ein Bügel 74, der

bei 63 gelenkig gelagert ist, greift am Finger 39 der elastischen Lamelle 36 des Relais an.

In der Fig. 7 ist die Anordnung in Ruhestellung dargestellt, wobei der Schalter geschlossen ist. Der Anker 33 des Relais ist durch die Induktion des Permanentmagneten 25 angezogen. Die elastische Lamelle 36 ist vom Anker 33 durch den Bügel 74 abgehoben, der durch die Gelenkstelle 63 festgehalten wird. Wenn der Auslösestrom, der von der Wicklung 47 nach Fig. 6 geliefert wird, die Wicklung 28 durchfließt, wird der Magnetfluß im Anker periodisch vernichtet. Die Feder 31 (Fig. 3) stößt den Anker 33 ab und bringt über die Stange 32 und die Scheibe 35 die Platte 71 zum Ausschwingen, wodurch die Nase 69 des Hebels 68 freigegeben wird, so daß dieser die Sperrklinke 66 auslöst. Der unter der Wirkung der Feder 65 geöffnete Schalter und der gegen das Relais hin verstellte Bügel 74 geben die Lamelle 36 frei, welche den Relaisanker zum Schließen bringt. Die Geschwindigkeit der Schließung ist indessen durch die Trägheit des Trägheitsgewichtes 38 begrenzt, wodurch ein Prellen des Ankers auf den Polstücken verhindert wird. Die Feder 72 hat die Platte 71 zurückgestellt, und der Hebel 68 ist wieder in die Einschaltlage gelangt, und zwar beispielsweise durch den Stoß eines Plättchens 75, das auf dem Bolzen 64 befestigt ist. Wenn man den Schalter wieder schließt, zieht der Bügel 74 von neuem die elastische Lamelle 36 zurück, und wenn der Auslösestrom des Relais nicht mehr vorhanden ist, befindet sich das Ganze wieder im Anfangszustand. Der Schalter ist im vorstehenden in rein schematischer Form beschrieben, kann aber natürlich jeden beliebigen Typ solcher Schalter besitzen.

Das Relais kann auch, wie Fig. 8 zeigt, zur Steuerung eines Gassicherheitsventils unter Verwendung eines Thermoelementes benutzt werden. Der Anker 9 des Relais ist durch eine Stange 80 mit der Spindel 81 eines Ventils 82 verbunden, welches unter der Wirkung der Feder 83 die Gaszufuhr 84 zum Brenner85 schließt. Dieses Ventil ist an dem zum Hahn 86 absteigenden Leitungsteil angebracht, und seine Spindel bildet zugleich einen Druckknopf 87, welcher die öffnung des Ventils zur Entzündung des Gases gestattet, wobei gleichzeitig der Anker 9 an die Polstücke 1 gelegt wird. Die Wicklung 10 des Relais wird durch ein Thermoelement 88 gespeist, welches sich neben der Flamme des Brenners 85 befindet. Der anfängliche Magnetfluß des Relais, welcher sich aus der magnetomotorischen Spannung des Luftspaltes 6 der Pole 4 ergibt, reicht nicht aus, um den Anker gegen die Wirkung der Feder 83 festzuhalten. Die Wicklung 10 ist indessen so angebracht, daß sie einen Magnetfluß erzeugt, der den anfänglichen Magnetfluß unterstützt, und zwar durch die Wirkung des Stromes, der von dem Thermoelement 88 erzeugt wird, das durch den Brenner geheizt ist. Der durch die thermoelektrische Energie erzeugte Magnetfluß, der sich über die Polmassen und den Luftspalt schließt, ist hierzu ausreichend hoch.

Im Falle eines zufälligen Erlöschens des Brenners wird das Thermoelement kalt, und die thermoelektrische Energie verschwindet. Dadurch ist das Relais nur mehr durch den anfänglichen Magnetfluß erregt, der zum Festhalten des Ankers nicht ausreicht. Infolgedessen schließt sich das Ventil 82 und bleibt geschlossen, wenn die Flamme des Brenners 85 erlöscht.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:
   !.Elektrisches Relais mit hoher Empfindlichkeit, bestehend aus einem Permanentmagneten mit zwei Polstücken, die mit dem Relaisanker zusammenarbeiten, wenigstens einer elektrischen Wicklung und einem magnetischen Nebenschluß zwischen den Polstücken, dadurch ge kennzeichnet, daß der Nebenschluß durch zwei plattenartige Teile aus magnetischem Material gebildet ist, die zwischen sich eine Trennschicht aus unmagnetischem Material oder Luft von geringer Stärke und großer Oberfläche einschließen, wobei die Wicklung des Relais ein Polstück oder beide Polstücke zwischen dem magnetischen Nebenschluß und dem Anker umgibt.
2. 2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Empfindlichkeit durch Bemessung des Magnetflusses erzielt ist, welcher in dem Relais durch den Permanentmagneten erzeugt wird.
3. 3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Empfindlichkeit des Relais durch Verstellung der Pole des Permanentmagneten gegenüber den Polstücken erzielt wird.
4. 4. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Polstück an seinem mit dem Anker zusammenarbeitenden Ende einen kleineren Durchmesser besitzt und daß die Endflächen poliert sind, derart, daß zwischen ihnen und dem Anker ein Luftspalt von nur einigen Mikron besteht.
5. 5. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Polstück an seinem dem Anker entgegengesetzten Ende einen Ansatz von größerem Durchmesser aufweist, auf welchen eine Platte von magnetisch hochwertigem Metall aufgesetzt ist, die zur Bildung des magnetischen Nebenschlusses dient und eine Oberfläche aufweist, welche wesentlich größer ist als die Endflächen der Polstücke, wobei diese Platten eine Öffnung aufweisen, welche den Durchtritt des jeweils anderen Polstückes unter Belassung eines beträchtlichen Luftspaltes gegenüber dem anderen Polstück aufweisen und die in der Längsrichtung gegeneinander versetzt sind, damit sie nach der Bearbeitung und dem Anpassen unter Zwischenlage einer dünnen Schicht aus unmagnetischem Material aufeinandergelegt werden können.
6. 6. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußplatten mit der unmagnetischen Zwischenschicht aneinander und mit einer weiteren Platte aus unmagnetischem Material durch Niete aus unmagnetischem Material befestigt sind.
7. 7. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen kreisförmige Permanentmagnet axial durchbohrt und durch Verschraubung mittels eines unmagnetischen Elementes an einer Platte festgehalten ist.
8. 8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais an einen Sicherheitsschalter angebaut und durch einen Fehlerstrom-Transformator gespeist ist, wobei der Fehlerstrom im Transformator einen Magnetfluß erzeugt, der einen Strom erregt, welcher in dem Relais zur Erzeugung eines Magnetflusses

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   verwendet wird, der dem magnetischen Feld, welches durch den Anker geht, und der im Eisen des Kreises wirkenden Koerzitivkraft entgegenwirkt.
9. 9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker an die Kontaktfläche

   der Polstücke durch eine federnde Lamelle herangeführt ist, deren Bewegung durch die Auslösung des Schalters freigegeben wird, wobei die Verstellung dieser Lamelle durch ein daran befestigtes Trägheitsgewicht gebremst wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen