DE1132218B

DE1132218B - Electromagnetic regulator switch for lighting systems in motor vehicles

Info

Publication number: DE1132218B
Application number: DEU5805A
Authority: DE
Inventors: Leopold Peterlik
Original assignee: Uher & Co Ges fur Appbau
Current assignee: Uher & Co Ges fur Appbau
Priority date: 1958-01-21
Filing date: 1958-12-01
Publication date: 1962-06-28

Description

Elektromagnetischer Reglerschalter für Lichtanlagen von Kraftfahrzeugen Vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Reglerschalter mit zur Herbeiführung einer Überkompensation temperaturabhängig veränderlichem magnetischem Nebenschluß, wobei der magnetische Nebenschluß unmittelbar von der Polplatte des bzw. der Reglerschalter abzweigt und über einen Körper aus einer ferromagnetischen Speziallegierung (Fe-Ni-Legierung) mit temperaturabhängiger Permeabilität zu einem den die zu betätigenden Regelkontakte tragenden Relaisanker gemeinsam mit der Polplatte beeinflussenden Nebenpol führt und der temperaturabhängige magnetische Nebenschluß in Form eines Temperaturkopfes aus der Relaiskappe herausgeführt ist, wobei der Körper aus der ferromagnetischen Speziallegierung außerhalb der Reglerkappe und zwischen aufwärts gebogenen, die Schenkel der Polplatte und des Nebenpols fortsetzenden Eisenleitstücken angeordnet ist, so daß er unmittelbar unter dem Einfluß der Umgebungstemperatur steht, nach Patentanmeldung U 4715 VIIIb / 21 c.Electromagnetic regulator switch for lighting systems in motor vehicles The present invention relates to an electromagnetic regulator switch with for Bringing about an overcompensation of temperature-dependent variable magnetic Shunt, the magnetic shunt directly from the pole plate of the or the regulator switch branches off and over a body from a ferromagnetic Special alloy (Fe-Ni alloy) with temperature-dependent permeability to one the relay armature carrying the control contacts to be operated together with the pole plate influencing secondary pole leads and the temperature-dependent magnetic shunt is led out of the relay cap in the form of a temperature head, the Body made from the special ferromagnetic alloy outside the regulator cap and between upwardly curved, the legs of the pole plate and the secondary pole continue Eisenleitstücke is arranged so that he is directly under the influence of the ambient temperature stands, according to patent application U 4715 VIIIb / 21 c.

Bei den bisher bekannten Ausführungen wurde zur Erreichung eines möglichst geraden Verlaufes der Spannungslinie U=f(t0) zwischen -20 und +30° C erstens eine temperaturabhängig magnetisch veränderliche Eisen-Nickel-Legierung zum Einsatz gebracht, welche bei Kalttemperaturen einen flacheren Verlauf der Blt° C-Linie und einen wesentlich steileren Verlauf in Nähe des Curiepunktes aufweist; zweitens wurde das im Nebenschluß befindliche Eisenleitstück, welches über einen Luftspalt den Winkelanker des Spannungsreglers magnetisch beeinflußt, mit einer Einschnürung versehen, die so dimensioniert ist, daß innerhalb eines Temperaturbereiches, bei welchem die geregelte Spannung annähernd konstant bleiben soll, in der Einschnürung magnetische Sättigung herrscht.In the previously known versions, to achieve a possible the straight course of the voltage line U = f (t0) between -20 and + 30 ° C, firstly one temperature-dependent, magnetically variable iron-nickel alloy used, which at cold temperatures a flatter course of the Blt ° C line and a significantly has a steeper course near the Curie point; second, it was bypassed located iron guide piece, which via an air gap the angle armature of the voltage regulator magnetically influenced, provided with a constriction, which is dimensioned so that within a temperature range at which the regulated voltage is approximately should remain constant, in the constriction there is magnetic saturation.

Das Ziel vorliegender Erfindung besteht darin, mit absoluter Sicherheit einen geraden Verlauf der Spannungskennlinie innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches zu gewährleisten.The aim of the present invention is to be absolutely certain a straight course of the voltage characteristic within a desired temperature range to ensure.

Erfindungsgemäß ist im Hauptast des magnetischen Kreises gleichfalls ein temperaturabhängig veränderliches magnetisches Glied (Eisen-Nickel-Legierung) vorgesehen.According to the invention is also in the main branch of the magnetic circuit a temperature-dependent variable magnetic member (iron-nickel alloy) intended.

Vorteilhafterweise ist das temperaturabhängige Glied im Hauptast des magnetischen Kreises unmittelbar zwischen dem Hauptpol und dem Anker angeordnet.The temperature-dependent element is advantageously in the main branch of the magnetic circuit arranged directly between the main pole and the armature.

Vorzugsweise ist der Hauptpol als Polplatte ausgebildet, auf der das temperaturabhängige Glied von der Mittelachse des Magnetkernes in Richtung der Drehachse des Ankers distanziert angeordnet ist. Vorzugsweise ist zur Verringerung des Luftspaltes zwischen dem Anker und dem Hauptpol am Ende des einen Schenkels des Winkelankers dieser insbesondere durch Anordnung eines Eisenplättchens verstärkt.The main pole is preferably designed as a pole plate on which the temperature-dependent member from the central axis of the magnetic core in the direction of the axis of rotation of the anchor is arranged at a distance. It is preferable to reduce the air gap between the armature and the main pole at the end of one leg of the angle armature this reinforced in particular by the arrangement of an iron plate.

Für Spannungsregler in Kraftfahrzeugen steht zweckmäßigerweise das im Hauptast liegende temperaturabhängige magnetische Glied unter dem Einfluß der durch die Magnetspule des Reglers erzeugten Jouleschen Wärme.For voltage regulators in motor vehicles, the temperature-dependent magnetic member located in the main branch under the influence of the Joule heat generated by the solenoid of the regulator.

Vorteilhafterweise besteht das im Hauptast des magnetischen Kreises liegende temperaturabhängige magnetische Glied aus einer Eisen-Nickel-Legierung, die einen Curiepunkt von etwa 60° C und eine Induktionstemperaturkurve besitzt, die relativ gerade und ab etwa 40° C bis zur Curiepunkt flach verläuft, während das temperaturabhängige magnetische Glied im Kreis des Gegenpoles einen wesentlich geringeren magnetischen Widerstand besitzt als das erstgenannte Material und eine Induktionstemperaturkurve aufweist, die im Bereiche niedriger Temperaturen flacher verläuft als in der Nähe des Curiepunktes, der bei etwa 100° C liegt.This advantageously consists in the main branch of the magnetic circuit horizontal temperature-dependent magnetic member made of an iron-nickel alloy, which has a Curie point of about 60 ° C and an induction temperature curve, which is relatively straight and flat from about 40 ° C to the Curie point, while the temperature-dependent magnetic member in the circle of the opposite pole is essential has lower magnetic resistance than the former material and a Has induction temperature curve that is flatter in the range of low temperatures runs as close to the Curie point, which is around 100 ° C.

Dadurch wirkt innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches der magnetische Fluß im Hauptast dem Nebenschluß entgegen, wodurch sich die beiden temperaturempfindlichen Glieder gegenseitig kompensieren.As a result, the acts within a desired temperature range magnetic flux in the main branch against the shunt, whereby the two temperature-sensitive elements compensate for each other.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, in welcher Ausführungsbeispiele dargestellt sind.Further details of the invention emerge from the drawing, in which embodiments are shown.

Fig. 1 zeigt die Induktionstemperaturkurven zweier Eisen-Nickel-Legierungen, Fig. 2 ein Beispiel eines elektromagnetischen Spannungsreglers und Fig. 3 das mit einer erfindungsgemäßen Anordnung erreichte Ergebnis der Abhängigkeit der geregelten Lichtmaschinenspannung von der Temperatur; Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannungsreglers.Fig. 1 shows the induction temperature curves of two iron-nickel alloys, FIG. 2 shows an example of an electromagnetic voltage regulator and FIG. 3 shows that with an arrangement according to the invention achieved the result of the dependency of the regulated Alternator voltage from temperature; Fig. 4 shows a further embodiment a voltage regulator according to the invention.

Fig. 1 zeigt die Induktionstemperaturkurven zweier Eisen-Nickel-Legierungen; die Kurve a zeigt den geraden Verlauf einer Eisen-Nickel-Legierung mit dem Curiepunkt bei rund 60° C, wobei diese Kurve von 40° C an bis zum Curiepunkt sehr flach verläuft. Dieses Material kommt in der erfindungsgemäßen Ausführung im Hauptast des magnetischen Kreises zur Anwendung. Kurve b zeigt den Verlauf einer Eisen-Nickel-Legierung, bei welcher die Kurve im Bereich der Kalttemperaturen wesentlich flacher verläuft als in der Nähe des Curiepunktes. Außerdem weist, wie Fig.1 zeigt, diese Eisen-Nickel-Legierung einen wesentlich geringeren magnetischen Widerstand auf als das Material nach Kurve a.Fig. 1 shows the induction temperature curves of two iron-nickel alloys; curve a shows the straight course of an iron-nickel alloy with the Curie point at around 60 ° C, with this curve running very flat from 40 ° C to the Curie point. This material comes in the embodiment according to the invention in the main branch of the magnetic Circle to apply. Curve b shows the course of an iron-nickel alloy, at which the curve in the cold temperature range is much flatter than near the Curie point. In addition, as FIG. 1 shows, this iron-nickel alloy has a much lower magnetic resistance than the material according to the curve a.

Fig. 2 zeigt schematisch einen elektromagnetischen Spannungsregler, wobei der elektrische Anschluß dieses Spannungsreglers an eine Lichtanlage für Kraftfahrzeuge mit Bleibatterie und Verbraucher dargestellt ist.Fig. 2 shows schematically an electromagnetic voltage regulator, the electrical connection of this voltage regulator to a lighting system for motor vehicles is shown with lead battery and consumer.

1 ist ein Gleichstromerzeuger mit seiner Feldwicklung 2 und dem zugehörigen Vorwiderstand 3, welcher in Abhängigkeit der Lichtmaschinendrehzahl mittels des Kontaktpaares 15 und 17 periodisch vor das Feld 2 geschaltet wird und in bekannter Weise als Tyrillregler die Felderregung so steuert, daß die geregelte Lichtmaschinenspannung unabhängig von der Drehzahl über einen großen Bereich im wesentlichen konstant bleibt. Das Kontaktpaar 15' und 16 schließt in hohen Drehzahlbereichen in bekannter Weise die Felderregung kurz. 5 stellt den Eisenkern des elektromagnetischen Relais mit der Spannungswicklung 6 dar. Auf dem Magnetjoch 14 ist mit Hilfe einer Blattfeder 12 der winkelförmig abgebogene Regleranker 35 beweglich angeordnet, wobei die Vorspannkraft der Blattfeder 12 den Winkelanker bei stromlosem Relais an den Anschlag anpreßt. Das waagrechte Stück des Winkelankers 35 ist am Ende im Winkel von 45° aufgebogen und bildet mit dem oberhalb angeordneten Eisenleitstück 40 des magnetischen Nebenschlusses den Luftspalt Z. Die am Reglerkern befestigte Polplatte 9 ist im rechten Winkel hochgebogen und ragt zu einem Teil gemeinsam mit dem temperaturabhängig magnetisch veränderlichem Glied 34 sowie mit dem Eisenleitstück 40 aus der Kappe 32 des Spannungsreglers heraus, wobei die Gummimuffe 31 eine elektrisch nicht leitende Dichtung zwischen dem elektrischen Nebenschluß und der Gerätekappe 32 darstellt. Auf der Polplatte 9 befindet sich das temperaturempfmdliche Glied 36 aus einer Eisen-Nickel-Legierung nach Kurve a der Fig. 1.1 is a DC generator with its field winding 2 and the associated Series resistor 3, which depends on the alternator speed by means of the Contact pairs 15 and 17 is switched periodically in front of the field 2 and in known Way as a Tyrill regulator controls the field excitation so that the regulated alternator voltage remains essentially constant over a large range regardless of the speed. The pair of contacts 15 'and 16 closes in a known manner in high speed ranges the field excitation briefly. 5 represents the iron core of the electromagnetic relay with the voltage winding 6. On the magnet yoke 14 is with the help of a leaf spring 12 of the angularly bent regulator armature 35 is movably arranged, the pretensioning force the leaf spring 12 presses the angle armature against the stop when the relay is de-energized. The horizontal piece of the angle anchor 35 is bent up at the end at an angle of 45 ° and forms the magnetic shunt with the iron conductor 40 arranged above the air gap Z. The pole plate 9 attached to the controller core is at right angles bent upwards and partly protrudes magnetically together with the temperature-dependent variable member 34 and with the iron conductor 40 from the cap 32 of the voltage regulator out, with the rubber sleeve 31 an electrically non-conductive seal between the electrical shunt and the device cap 32 represents. On the pole plate 9 is the temperature-sensitive member 36 made of an iron-nickel alloy according to curve a of FIG. 1.

Der übrige Teil des Schaltschemas in Fig.2 entspricht der üblichen Schaltausführung einer Lichtanlage in Kraftfahrzeugen, wobei der Ladeschalter durch die Spannungswicklung 7, die Stromwicklung 7' und das Schalterkontaktpaar 10 dargestellt ist.The remaining part of the circuit diagram in Figure 2 corresponds to the usual Switching version of a lighting system in motor vehicles, with the charging switch through the voltage winding 7, the current winding 7 'and the switch contact pair 10 are shown is.

Die Wirkungsweise der beiden Kompensationsglieder 34 (im Nebenschluß) und 36 (im magnetischen Hauptkreis) geht aus Fig. 3, wie folgt, hervor: Durch geeignete Dimensionierung der beiden Kompensationsglieder 34 und 36, die einander thermomagnetisch entgegenwirken, wird erreicht, daß die geregelte Lichtmaschinenspannung im Temperaturbereich DF praktisch konstant bleibt. Im Temperaturbereich FG überwiegt die thermomagnetische Wirkung des Kompensationsgliedes 34 gegenüber jener des Kompensationsgliedes 36, das im Temperaturbereich FG bereits praktisch seinen Curiepunkt erreicht. Dies hat zur Folge, daß im Temperaturbereich FG die Thermowirkung des Kompensationsgliedes 36 entfällt und das Kompensationsglied 34 allein voll zur Auswirkung kommt. Im Temperaturbereich FG sinkt die Regelspannung mit ansteigender Temperatur nach Kurve C ab.The mode of operation of the two compensation elements 34 (in shunt) and 36 (in the main magnetic circuit) emerges from FIG. 3 as follows: By suitable Dimensioning of the two compensation members 34 and 36, which are thermomagnetically to each other counteract, it is achieved that the regulated alternator voltage in the temperature range DF remains practically constant. In the temperature range FG, the thermomagnetic predominates Effect of the compensation element 34 compared to that of the compensation element 36, which has already practically reached its Curie point in the temperature range FG. this has with the result that in the temperature range FG the thermal effect of the compensation element 36 is omitted and the compensation element 34 alone has its full effect. In the temperature range FG, the control voltage decreases with increasing temperature according to curve C.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung eines elektromagnetischen Spannungsreglers zeigt Fig.4. In dieser Fig. 4 weist der Regleranker 35 keine winkelförmige Abbiegung auf, und das Eisenleitstück 40 ist im rechten Winkel abgebogen, so daß der Regleranker 35 und das Eisenleitstück 40 im Nebenschlußkreis den horizontalen Luftspalt Z bilden. Das Kompensationsglied 36 ist im Gegensatz zur Fig. 2 am äußersten Ende des waagrechten Teiles der Polplatte 9 befestigt. Am Ende des waagrechten Teiles des Reglerankers 35 ist ein Eisenplättchen 41 angeschweißt. Zwischen dem in der Figur angedeuteten Drehpunkt R des Reglerankers und den beiden gegenüberliegenden gedachten Linien, welche jeweils durch das Mittel des Kompensationsgliedes 36 und des Eisenplättchens 41 gezogen sind, ergeben sich zwei Hebellängen L bzw. L, des Reglerankers.Another embodiment of an electromagnetic voltage regulator according to the invention is shown in FIG. In this FIG. 4, the regulator armature 35 has no angular bend, and the iron guide piece 40 is bent at right angles so that the regulator armature 35 and the iron guide piece 40 form the horizontal air gap Z in the shunt circuit. In contrast to FIG. 2, the compensation element 36 is attached to the outermost end of the horizontal part of the pole plate 9. At the end of the horizontal part of the regulator armature 35, an iron plate 41 is welded. Between the pivot point R of the regulator armature indicated in the figure and the two opposing imaginary lines, which are each drawn through the center of the compensation member 36 and the iron plate 41, there are two lever lengths L and L, of the regulator armature.

Es ist bekannt, daß bei kompensierten Spannungsreglern die Kompensation in der Regel so erfolgt, daß entweder in der Aufhängefeder 12 oder einer am Regleranker separat angeordneten Vorspannfeder ein Bimetallplättchen mit eingebaut ist, welches, sich bei zunehmender Erwärmung in entgegengesetzter Richtung zur Vorspannung krümmt und die Vorspannkraft des gesamten Systems verringert wird und somit der durch die Joulesche Wärme entstehende Kraftlinienfluß ausgeglichen wird.It is known that with compensated voltage regulators the compensation usually takes place in such a way that either in the suspension spring 12 or one on the regulator armature separately arranged preload spring a bimetal plate is built in, which, curves in the opposite direction to the preload as the temperature increases and the pretensioning force of the entire system is reduced and thus that of the Joule heat generated line of force flow is balanced.

Damit wird wohl die an einem Kontaktpaar gesteuerte Regelspannung im wesentlichen konstant gehalten, es wird jedoch nicht vermieden, daß bei hohen Betriebstemperaturen die geregelte Spannung am unteren Kontakt und die geregelte Spannung am oberen Kontakt wesentlich weiter auseinander liegen als am Beginn der Betriebszeit oder bei Kalttemperaturen. Dies hat zur Folge, daß in der Regel mit zunehmender Betriebszeit die geregelte Spannung am unteren Kontakt, also bei voller Belastung der Maschine, sehr stark abfällt, was einen Leistungsverlust der Lichtanlage zur Folge hat.In this way, the control voltage controlled on a pair of contacts is kept essentially constant, but it is not avoided that at high operating temperatures the regulated voltage on the lower contact and the regulated voltage on the upper contact are significantly further apart than at the beginning of the operating time or at cold temperatures. As a result, as the operating time increases, the regulated voltage at the lower contact, i.e. when the machine is fully loaded, drops very sharply, which results in a loss of power in the lighting system.

Die erfindungsgemäße Ausführung des Relais nach Fig.4 hat die Aufgabe, sowohl die Spannung am unteren als auch die Spannung am oberen Kontakt im Temperaturbereich DF nach Fig. 3, also im geraden Stück der geregelten Spannungen möglichst nahe beisammen und gleich hoch zu halten.The embodiment of the relay according to the invention according to Figure 4 has the task of both the voltage at the lower and the voltage at the upper contact in the temperature range DF according to Fig. 3, so in the straight section of the regulated voltages as close together as possible and keep it high.

Am Beginn der Betriebszeit sowie im Arbeitsbereich der Kalttemperaturen werden die vom Eisenkern 5 austretenden Kraftlinien ungefähr in Höhe der gedachten Linie S aus der Kernplatte austreten und über den durch das wärmeempfindliche Glied 36 verengten Luftspalt Y in den Regleranker 35 und über diesen weiter in den senkrechten Teil des Joches 14 weiter fließen.At the beginning of the operating time as well as in the working range of cold temperatures the lines of force exiting from the iron core 5 are approximately at the level of thought Line S to emerge from the core plate and over through the thermosensitive member 36 narrowed air gap Y in the regulator armature 35 and via this further into the vertical Part of the yoke 14 continues to flow.

Bei einer gleichen Länge des Hebelarmes L ist die Größe des Drehmomentes am Regleranker abhängig von der Größe des Kraftlinienfiusses im Hauptast. Findet nun bei zunehmender Temperatur durch die Joulesche Wärme eine Verringerung des Kraftlinienflusses statt, so entsteht ebenfalls eine Verringerung des Drehmomentes.If the length of the lever arm L is the same, the size of the torque is on the regulator anchor depending on the size of the force line fiow in the main branch. Finds now with increasing temperature due to the Joule heat a decrease in the flux of the lines of force instead, there is also a reduction in torque.

Wenn jedoch das wärmeempfindliche Glied 36 bei zunehmender Temperatur in zunehmendem Maße seine magnetische Leitfähigkeit verliert, so wird an dieser Stelle der Luftspalt Y immer größer und erreicht in Nähe des Curiepunktes des wärmeempfindlichen Gliedes 36 seinen größten Wert. Da sich die Kraftlinien den kürzesten Weg suchen, wird der Kraftlinienübergang zwischen Spulenkern und Regleranker in Höhe der gedachten Achse T verlaufen, weil an dieser Stelle durch das Eisenplättchen 41 eine konstante Verengung des Luftspaltes Y vorhanden ist. Die durch die Joulesche Wärme aufgetretene Verminderung des Kraftlinienflusses, also der Kraft P, wird durch die so geschilderte Verlängerung des Hebelarmes L1 kompensiert und das Drehmoment des Reglerankers unverändert beibehalten. Dies hat, wie bereits erwähnt, zur Folge, daß die geregelten Spannungen am oberen sowie am unteren Kontakt über den ganzen Temperaturbereich FG nahe beieinander bleiben.However, if the heat sensitive member 36 increases with the temperature increasingly loses its magnetic conductivity, so will this Place the air gap Y always larger and reaches near the Curie point of the heat-sensitive Link 36 its greatest value. Since the lines of force are looking for the shortest path, the line of force transition between the coil core and the regulator armature is equal to the imaginary Axis T run because at this point through the iron plate 41 a constant Narrowing of the air gap Y is present. The one caused by the Joule heat Reduction of the line of force flow, i.e. the force P, is caused by the above Extension of the lever arm L1 compensated and the torque of the regulator armature unchanged maintained. As already mentioned, this has the consequence that the regulated voltages at the upper and lower contact over the entire temperature range FG close to one another stay.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electromagnetic regulator switch for lighting systems of motor vehicles with temperature-dependent to bring about an overcompensation variable magnetic shunt, the magnetic shunt being immediate branches off from the pole plate of the controller switch or switches and via a body a ferromagnetic special alloy (Fe-Ni alloy) with temperature-dependent Permeability to a relay armature carrying the control contacts to be actuated together with the pole plate, the secondary pole that can be influenced leads and the temperature-dependent one magnetic shunt led out of the relay cap in the form of a temperature head is, the body made of the ferromagnetic special alloy outside the regulator cap and between upwardly curved, the legs of the pole plate and the secondary pole continue Eisenleitstücke is arranged so that he is directly under the influence of the ambient temperature stands, according to patent application U 47l5 VIII b / 21c, characterized in that im The main branch of the magnetic circuit is also variable as a function of temperature magnetic member (iron-nickel alloy; 36) is provided.

2. Control switch according to claim 1, characterized in that the temperature-dependent member (36) in the main branch of the magnetic circuit directly between the main pole (9) and the Anchor (35) is arranged.

3. Regulator switch according to claim 1 or 2, characterized in that that the main pole is designed as a pole plate (9) on which the temperature-dependent Member (36) from the central axis of the magnetic core (5) in the direction of the axis of rotation of the Armature (35) is arranged at a distance.

4. Regulator switch according to claim 3, characterized characterized in that to reduce the air gap between the armature (35) and the main pole at the end of one leg of the angle armature this particular through Arrangement of an iron plate (41) is reinforced.

5. Controller switch after one or more of claims 1 to 4, characterized in that the main branch lying temperature-dependent magnetic member (36) under the influence of the Joule heat generated by the solenoid of the controller.

6. Regulator switch to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the main branch of the magnetic circuit lying temperature-dependent magnetic member (36) an iron-nickel alloy, which has a Curie point of about 60 ° C and a Has induction temperature curve that is relatively straight and from about 40 ° C to Curie point runs flat, while the temperature-dependent magnetic member (34) has a much lower magnetic resistance in the circle of the opposite pole than the former material and has an induction temperature curve which is im Area of lower temperatures is flatter than in the vicinity of the Curie point, which is around 100 ° C.