DE1223459B

DE1223459B - Bistabiles elektromagnetisches Relais

Info

Publication number: DE1223459B
Application number: DET25156A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Polasek
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1962-12-07
Filing date: 1963-11-29
Publication date: 1966-08-25
Also published as: US3261940A; GB1070579A; BE640615A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIh

Deutsche Kl.: 21g-4/01

Nummer: 1223 459

Aktenzeichen: T 25156 VIII c/21 g

Anmeldetag: 29. November 1963

Auslegetag: 25. August 1966

Die vorliegende Erfindung betrifft ein bistabiles elektromagnetisches Relais mit einem Kern aus weichmagnetischem Material mit rechteckiger Hysteresisschleife, einem magnetisch leicht beeinflußten Kontaktelement, das mit dem Kern verbunden ist, und Wicklungen auf dem Kern zur Magnetisierung des Kernes, wenn das Kontaktelement betätigt werden soll, und zur Entmagnetisierung des Kernes, wenn das Kontaktelement freigegeben werden soll.

Es ist bekannt, zwei etwa gleiche, länglich geformte Wicklungen auf einen weichmagnetischen Kern aufzubringen, wobei diese Wicklungen durch Zusammenarbeit die Betätigung, d.h. Schließen, eines mechanisch und magnetisch mit dem Kern verbundenen Kontaktelementes bewirken. Das Freigeben des Kontaktelementes wird durch Änderung des Stromes durch die eine Wicklung erzielt, so daß zwei ungefähr gleiche und einander entgegengerichtete magnetomotorische Kräfte erhalten werden. Bei der Betätigung des Kontaktelementes wird eine gewisse Energiemenge in dem Kern gespeichert, wobei die Hälfte dieser Energiemenge bei der nächsten Betätigung verloren ist. Die Funktion des Relais beruht demnach auf dem Energiegleichgewicht. Ein Nachteil eines Relais dieser Art ist der große Energieverbrauch, der besonders bei Anordnungen auftritt, die eine große Anzahl solcher Relais enthalten, z. B. magnetische Speicher.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Ausschaltung dieses Nachteils. Ein Relais gemäß dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung zur Entmagnetisierung des Kernes eine ungefähre Länge I₂ der Gesamtlänge I₁ -+- U des Kernes zwischen den Verbindungspunkten des Kontaktelementes einnimmt, wobei diese Länge I₂ aus folgender Beziehung erhalten wird:

«2

Φηιαχ . -^2 Φπϊη Ri

wobei Φηιαχ den kleinsten Magnetisierungsfluß durch den Kern bezeichnet, wenn das Kontaktelement betätigt werden soll, Φτηΐη den größten Magnetisierungsfluß durch den Kern bezeichnet, wenn das Kontaktelement freigegeben werden soll, R₁ die Gesamtreluktanz des Kernes bei betätigtem Kontaktelement ist, R₂ die Gesamtreluktanz des Kernes bei freigegebenem Kontaktelement ist, und wobei die Wicklungen im übrigen so dimensioniert sind, daß sie bei Zusammenwirkung den ganzen Kern auf den einen Remanenzpunkt der Hysterese magnetisieren, aber

Bistabiles elektromagnetisches Relais

Anmelder:

Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke und Dipl.-Ing. H. Agular,

Patentanwälte, München 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:

Dr. Karl Polasek, Hagersten (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 7. Dezember 1962 (13 197)

bei Gegenwirkung die Länge I₁ des Kernes auf den einen Remanenzpunkt und die Länge I₂ des Kernes auf den entgegengesetzten Remanenzpunkt der Hysterese magnetisieren.
Die Erfindung wird weiter in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung beschrieben, die schematisch eine Ausführungsform darstellt.

In der Zeichnung wird ein halbkreisförmiger Kern 1 aus weichmagnetischem Material mit rechteckiger Hysteresisschleife gezeigt. Auf dem Kern 1 sind Wicklungen 10 und 11 zur Magnetisierung des Kernes 1 angeordnet, wenn ein Kontaktelement 2-21-22, das mit den Enden des Kernes 1 verbunden ist, betätigt werden soll. Die Wicklung 11 ist notwendigerweise länger als die Wicklung 10. Die Grenzzone zwischen den beiden Wicklungen enthält ein Loch 12 in dem Kern 1, durch das eine Lesewicklung 13 zum Ablesen des Zustandes des Kernes zu einem gegebenen Zeitpunkt führt. Das Kontaktelement 2-21-22 besteht aus einem Kontakt aus magnetischem Material, der in einer Glashülle 2 angeordnet ist, wobei die beiden Kontaktteile dieses Kontaktes mechanisch an den Enden des Kernes 1 befestigt sind. Der Kontakt ist in der Ruhestellung offen. Er wird geschlossen, wenn die Wicklungen 10 und 11 zusammen einen magnetisehen Fluß durch den Kern 1 und die magnetischen Kontaktteile 21 und 22 führen.

Wenn das Kontaktelement freigegeben werden soll, wird die Stromrichtung in der Wicklung 10 geändert. Wenn anfangs der gesamte Kern auf den positiven Remanenzpunkt auf der Hysteresisschleife des Kernmaterials magnetisiert ist, wird der entsprechende Teil des Kernes 1 bei umgedrehter Stromrichtung in der

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Wicklung 10 auf den negativen Remanenzpunkt magnetisiert, was bedeutet, daß dann in der Grenzzone zwischen den Wicklungen das Ferritmaterial eine sehr niedrige Permeabilität, nämlich die Anfangspermeabilität, aufweist,, welche einen Wert zwischen etwa 3 und 5 erreicht. Niedrige Permeabilität bedeutet hohe Reluktanz; d. h. die Grenzzone zwischen den Wicklungen 10 und 11 arbeitet als Luftspalt, so daß der Fluß durch das Kontaktelement wesentlich abnimmt und der Kontakt geöffnet wird. Die Energiemenge, die in dem Teil des Kernes 1 verloren ist, auf dem die Wicklung 10 angeordnet ist, ist direkt der Länge des in Frage kommenden Teiles des Kernes proportional, und diese ist, wie aus der Zeichnung hervorgeht, klein. Hier ist es demnach nicht mehr eine Frage des Energiegleichgewichtes, sondern eher der Steuerleistung mit kleinem Energieverbrauch.

Die für die Entmagnetisierung des Kernes vorgesehene Wicklung 10 nimmt eine ungefähre Länge I₂ der Gesamtlänge des Kernes I₁ + 4 zwischen den Verbindungspunkten des Kontaktelementes 2-21-22 ein, wobei die Länge Z₂ aus der eingangs zitierten Beziehung erhalten wird.

Esperimentelle Versuche haben ergeben, daß der Quotient

das Betätigen des Kontaktelementes zu warten, erhalten werden.

Claims

Patentansprüche:

· ■ 1. Bistabiles elektromagnetisches Relais, bestehend aus einem Kern aus weichmagnetischem Material mit rechteckiger Hysteresisschleife, einem magnetisch leicht beeinflußten Kontaktelement, das mit dem Kern verbunden ist, und aus Wicklungen,

ίο die auf dem Kern zur Magnetisierung des Kernes, wenn das Kontaktelement betätigt werden soll, und zur Entmagnetisierung des Kernes, wenn das Kontaktelement freigegeben werden soll, aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung zur Entmagnetisierung des Kernes eine ungefähre Länge Z₂ der Gesamtlänge Z₁ + 4 des Kernes zwischen den Verbindungspunkten des Kontaktelementes einnimmt, wobei die Länge Z₂ aus der Beziehung erhalten wird:

etwa gleich oder größer als ein Siebentel ist.

In den Fällen, in denen eine Vielzahl von Relais der obenerwähnten Art zusammen verwendet werden, mag es notwendig sein, den Zustand eines bestimmten Relais (betätigt oder freigegeben) schnell und oft herauszufinden. Es ist hierbei vorteilhaft, das Ablesen des Zustandes des Kernes in der Grenzzone zwischen den Wicklungen mit Hilfe einer durch das Loch 12 gehenden Lesewicklung 13 vorzunehmen, in der ein scharf gekennzeichneter Impuls erzeugt wird, wenn das Kontaktelement geschlossen ist. Bei Betätigung des Kontaktelementes wird die Magnetisierung des Kernes in einem Zeitraum von einigen zehn Mikrosekunden bewirkt, während das Schließen des Kontaktes selbst mehrere hundert Mikrosekunden erfordert. Die Information über den Zustand des Relais kann deshalb sehr schnell von dem Kern, ohne auf

, , Φ-min R₁

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ax . -K₂
ΦΊηίη Ίζ

wobei Φ_Μαχ den kleinsten Magnetisierungsfluß durch den Kern bezeichnet, wenn das Kontaktelement betätigt werden soll, Φγη,ΐη den größten Magnetisierungsfluß durch den Kern bezeichnet, wenn das Kontaktelement freigegeben werden soll, R₁ die Gesamtreluktanz des Kernes bei betätigtem Kontaktelement ist, R₂ die Gesamtreluktanz des Kernes bei freigegebenem Kontaktelement ist, und wobei die Wicklungen im übrigen so dimensioniert sind, daß sie bei Zusammenwirkung den ganzen Kern auf den einen Remanenzpunkt der Hysterese magnetisieren, aber bei Gegenwirkung die Länge I₁ des Kernes auf den einen Remanenzpunkt und die Länge 4 des Kernes auf den entgegengesetzten Remanenzpunkt der Hysterese magnetisieren.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern ein Loch für eine Lesewicklung an dem Ende der Entmagnetisierungswicklung nahe dem Mittelabschnitt des Kernes aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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