DE1235430B - Koinzidenzrelais - Google Patents

Description

DEUTSCHES WTTWl· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 g - 4/01

Nummer: 1 235 430

Aktenzeichen: St 21532 VIII c/21 g 1 235 430 Anmeldetag: 9. Januar 1964

Auslegetag: 2. März 1967

Die Erfindung betrifft ein Koinzidenzrelais mit einem in Bewegungsrichtung nahezu richtkraftfrei gelagerten Anker, der mindestens eine Ruhelage aufweist, mit Erregerwicklungen, deren koinzidente Durchflutung infolge der Überlagerung eines Teiles der entstehenden Flüsse in den Umsteuerluftspalten den Anker aus einer stabilen Ruhelage wegbewegt und mit mindestens einem Dauermagneten, der zur Erzeugung von Haltefluß für die Ankerruhekraft in Halteluftspalten dient. to

Solche Relais, für deren Wirkungsweise die Stromkoinzidenz in den beiden Erregerwicklungen wesentlich ist, finden z. B. Anwendung in matrixartig aufgebauten Schaltfeldern, in deren Kreuzungspunkten die Relais als bistabile oder monostabile Schaltelemente angeordnet sind. Bei Verwendung von bistabilen Relais, sogenannten Haftrelais, haben derartige Matrixschalter eine Speicherwirkung und dienen unter anderem in der Fernsprechselbstanschlußtechnik als Gruppen- und Leitungswähler zum Verbindungsaufbau.

Koinzidenzrelais mit zwei Erregerwicklungen, die gemeinsam auf einen Anker wirken und wobei sich die Kraftkomponenten beider Wicklungen entsprechend ihrem jeweiligen Richtungssinn addieren oder subtrahieren, sind bereits bekannt. Hier müssen die Teilströme in den Erregerwicklungen verhältnismäßig genau bemessen werden, um die Koinzidenzbedingung sicherzustellen, d.h., um eine fehlerhafte Verstellung des Ankers durch Beaufschlagung nur einer Erregerwicklung mit genügender Sicherheit auszuschließen. Diese im Interesse hoher Betriebssicherheit zu stellende Forderung führt bei den bekannten Relais infolge der einzuhaltenden Toleranzen zu einem erhöhten Herstellungsaufwand.

Weiterhin sind bereits Koinzidenzrelais der genannten Art bekanntgeworden, bei denen die Kraftkomponenten beider Erregerwicklungen durch Ausnutzung der Sättigung des im magnetischen Kreis verwendeten Werkstoffes in bezug auf mögliche Überhöhungen des Erregerstromes begrenzt werden. Dies führt jedoch hinsichtlich des zu verwendenden Werkstoffes zu besonderen Anforderungen an den Verlauf der Magnetisierungskennlinie, die hierfür einen ausgesprochenen Knick aufweisen muß. Auch bei Erfüllung dieser Forderung sind jedoch darüber hinaus die den stabilen Ankerstellungen zugeordneten Rückstellkräfte verhältnismäßig engen Toleranzen zu unterwerfen, weil die Kraftkomponenten jeder der beiden Erregerwicklungen bei Überschreiten der Rückstellkraft grundsätzlich eine Umschaltung des Ankers herbeiführen können.

Koinzidenzrelais

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

AJs Erfinder benannt:
Wolfgang Grobe, Ludwigsburg

Ausgehend von Koinzidenzrelais mit Federrichtkraft, mit elektromagnetischer Haltekraft und mit permanentmagnetischer Haltekraft liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Koinzidenzrelais zu schaffen, bei dem jeder Teilerregerstrom für sich, ohne Rücksicht auf seine Größe, keine Stellungsänderung des Ankers hervorruft. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die über dem Ankerzweig der Anordnung befindliche Erregerspule einen Fluß bewirkt, der sich auf Umsteuer- und Halteluftspalte verteilt und in den Halteluftspalten von solcher Größe und Richtung ist, daß bei jeder Ankerstellung der Haltefluß des Dauermagneten während der Umsteuerung weitgehend kompensiert wird.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die von beiden Erregerwicklungen hervorgerufenen Kraftkomponenten sich nicht in ihrer Richtung mehr oder weniger ungestört vektoriell addieren, sondern erst durch ihre Zusammenwirkung die gewünschte Stellkraft auf den Anker ausüben. Die beiden Erregerwicklungen für sich haben dagegen noch keine störende, von der Richtung der Strombeaufschlagung der Erregerwicklung abhängige Kraftwirkung auf den Anker.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koinzidenzrelais mit zwei Ankerruhelagen ist für die Haltung der beiden stabilen Ankerstellungen ein Magnetkreis mit einem Verzweigungsabschnitt sowie mit einem Luftspalt je Flußzweig vorgesehen, wobei jeweils einer der beiden Luftspalte in einer zugeordneten stabilen Ankerstellung magnetisch leitend überbrückt ist. Auf diese Weise wird gegenüber an sieh ebenfalls verwendbaren mechanischen RückStelleinrichtungen für die beiden stabilen Ankerstellungen eine Verminderung der bewegten Kraftübertragungselemente und somit eine Erhöhung der Betriebssicherheit erzielt.

Bei einer anderen Ausführung ist der Haltemagnetkreis aus einem erregenden Magnet und an dessen

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Polflächen angesetzten weichmagnetischen Leitjochen aufgebaut, innerhalb deren der Verzweigungsabschnitt des Haltemagnetkreises angeordnet ist, während der von einer der Erregerwicklungen für die Ankerverstellung in den Luftspalten des Verzweigungsabschnittes hervorgerufene Magnetfluß zu den Magnetflußanteilen des Haltemagnetkreises in diesen Luftspalten entgegengesetzt gerichtet ist. Auf diese Weise wird die durch Beaufschlagung einer Erregerwicklung auf den Anker ausgeübte HaItekraft für die stabilen Ankerstellungen während des Umschaltevorganges herabgesetzt oder gänzlich aufgehoben und somit eine beträchtliche Verbesserung der Ansprechempfindlichkeit des Relais erreicht.

Für die letztgenannte Ausführung kann das Relais derart gestaltet werden, daß ein an die Luftspalte des Verzweigungsabschnittes angrenzender Teil der Leitjoche des Haltemagnetkreises als Relaisanker ausgebildet ist und in die Luftstrecke eines weiteren Magnetkreises für die Ankerverstellung eingreift. Durch diese Zusammenfassung von magnetischen Flußleitelementen ergibt sich im vorliegenden Fall eine besonders raumsparende Konstruktion.

In der Praxis hat die Überlagerung des Haltemagnetflusses mit jeweils einem der Erregerfiüsse für die Ankerverstellung eine im allgemeinen unwesentliche, jedoch gelegentlich störend in Erscheinung tretende Richtkraft auf den Anker zur Folge. Letzteres gilt besonders dann, wenn die Haltekraft vorbereitend für eine Ankerverstellung durch einen Erregerfluß herabgesetzt wird. Wenn also eine gänzliche Entkopplung des Haltemagnetkreises von den Erregerkreisen für die Ankerverstellung nicht vorgesehen ist, so empfiehlt es sich, den Verzweigungsabschnitt der Leitjoche des Haltemagnetkreises als gabelförmigen Anker auszubilden, dessen Bügelabschnitt mit den angrenzenden Leitjochendflächen sowohl des Haltemagnetkreises als auch des eine der Erregerwicklungen tragenden Magnetkreises für die Ankerverstellung je einen Doppelluftspalt bildet. Damit ergibt sich eine besonders günstige Führung des aus dem Anker verdrängten Haltemagnetflusses und eine Verminderung der hierdurch bedingten, unter Umständen entgegen der gewünschten Ankerverstellung gerichteten Kraftkomponente.

Bei der letztgenannten Ausführung ist wiederum eine Vereinfachung der Konstruktion dadurch erzielbar, daß mindestens ein Abschnitt des Ankers innerhalb einer der Erregerwicklungen für die Ankerverstellung angeordnet ist.

Gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung ist für die Erregung des aus einem weichmagnetischen Kern und ebensolchen Leitjochen aufgebauten Haltemagnetkreises ein Elektromagnet vorgesehen, dessen Erregerstrom vorbereitend für eine Ankerverstellung schaltbar ist. Dadurch wird die Haltekraft für die stabilen Ankerstellungen während des Umschaltvorganges und somit auch der Ansprechstrom des Relais herabgesetzt.

Koinzidenzrelais der vorgeschlagenen Art sind insbesondere zum Aufbau von matrixartigen Schaltfeldern für die Zwecke der Fernsprechselbstanschlußtechnik geeignet. In diesem Zusammenhang ergeben sich durch Anwendung einiger in der Relaistechnik an sich bekannter Maßnahmen besondere Vorteile. Demgemäß können z.B. die Leitjoche des Haltemagnetkreises gleichzeitig als kontaktgebende Elemente des Relais ausgebildet sein.

Eine Weiterbildung der letztgenannten Ausführung besteht darin, daß die verzweigten Abschnitte der Leitjoche des Haltemagnetkreises bzw. des Ankers gegeneinander elektrisch isoliert und als getrennte Kontraktträger ausgebildet sind.

Endlich sind einige der besonders einfach aufgebauten Ausführungen des Koinzidenzrelais bevorzugt für eine Unterbringung der kontaktgebenden Elemente in einer geschlossenen Schutzgasatmosphäre ίο geeignet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sicli aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Hierin zeigt

Fi g. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Relais,

Fig. 2 den Feldverlauf in den Luftspalten des Haltemagnetkreises des Relais nach F i g. 1,

F i g. 3 a bis 3 b den Feldverlauf im Luftspalt des Magnetkreises für die Ankerverstellung bei Beaufschlagung jeweils einer Erregerspule in drei verschiedenen Betriebszuständen,

Fig. 4a und 4b den zu Fig. 3a bis 3b entsprechenden Feldverlauf für die gleichzeitige Strombeaufschlagung beider Erregerspulen.,

F i g. 5 eine zweite Ausführung des Relais,
F i g. 6 den Feldverlauf in den Luftspalten des Relais nach Fig. 5,

F i g. 7 eine weitere Ausführung des Relais,

F i g. 8 a bis 8 b den Feldverlauf in den Luftspalten des Relais nach F i g. 7, für drei verschiedene Betriebszustände und

F i g. 9 eine besondere Ausbildung des Ankers für das Relais nach F i g. 7, während

Fig. 10 eine Ausführung des Relais nach Fig. 5 für die Verwendung in Matrixschaltern wiedergibt.

Das Relais nach F i g. 1 besteht aus einem kräftefrei gelagerten, als zweiarmiger Hebel ausgebildeten Anker 1, aus Erregerspulen 2 und 3 für die Ankerverstellung, von denen letztere einen Weicheisenkern 4 aufweist, sowie aus einem Haltemagnetkreis 5. Der Weicheisenkern 4 trägt Leitjoche 6 mit Polschuhen Ta, 7b und Luftspalt 8, in den der obere, innerhalb der Erregerspule 2 frei schwenkbare Ankerabschnitt 9 eingreift. Der Haltemagnetkreis 5 wirkt auf den unteren Ankerabschnitt 10 und besteht aus einem Dauermagneten 11 mit angesetzten, doppelbügelförmigen Leitjochen 12 und 13. Letztere gehen in Polschuhe 12a, 12 b und 13 a, 13 b über, die je einen Luftspalt 14 a bzw. 14 b bilden.

Aus diesem Aufbau des Relais ergibt sich die an Hand der Fig. 2, 3a bis 3b sowie 4a und 4b näher erläuterte Arbeitsweise. Die in den magnetischen Leitelementen dieser Figuren angedeuteten Linien und Richtungspfeile deuten die entsprechenden Magnetflüsse an. Gleiches gilt für die Felder in den Luftstrecken der Magnetkreise.

Der Haltemagnetkreis 5 ist von den Magnetfeldern der Erregerspulen 2, 3 vollständig entkoppelt und somit in seiner Kraftwirkung auf den Anker von ersteren unabhängig. Der über die Leitjoche 12 und 13 an die Polschuhe 12a, 12b und 13a, 13& gelangende Fluß des Dauermagneten 11 bildet in den Luftspalten 14 a und 14 & je ein Streufeld gleicher Intensität aus, sofern sich der Anker in einer zu beiden Luftspalten symmetrischen Mittelstellung befindet. Der Dauermagnetkreis, als dessen Verzweigungsabschnitt die Leitjoche 12, 13 mit ihren Luftspalten

zu betrachten sind, besitzt hierbei einen maximalen magnetischen Kreiswiderstand und somit einen Größtwert der potentiellen Energie. Diese Mittelstellung des Ankers ist somit instabil. Bei der in F i g. 2 gezeigten Endstellung des Ankers ist dagegen der Widerstand des durch die Joche 12 a, 13 a gebildeten magnetischen Zweiges durch Überbrückung des Luftspaltes 14 a auf ein Minimum gebracht, während der Widerstand 2 der Joche 12 b, 13 b gegenüber der Mittelstellung des Ankers nicht mehr wesent-Hch erhöht ist. Demgemäß befindet sich das gesamte System in der Ankerendstellung in einem Zustand geringerer potentieller Energie gegenüber der Ankermittelstellung. Infolge der Symmetrie des gesamten Haltemagnetkreises bezüglich der Ankermittelstellung gilt das gleiche für die zu Fig. 2 entgegengesetzte Ankerendstellung. Der Haltemagnetkreis übt also beiderseits der Mittelstellung eine immer zu der nächstgelegenen Endstellung gerichtete Kraft auf den Anker aus und wirkt somit als bistabiles Halteorgan für diese beiden Ankerruhelagen.

Der Verlauf der auf den oberen Ankerabschnitt 9 wirkenden Magnetfelder ist in F i g. 3 a bis 3 c und 4 a, 4 b angedeutet. Zunächst entfällt infolge des weichmagnetischen Charakters des Kernes 4 bei fehlender Erregung der Spulen 2 und 3 jede Kraftwirkung auf den Anker, außer der des Haltemagnetkreises 5. Das Relais hat daher die gewünschte Speicherwirkung. Bei Beaufschlagung nur der Erregerspule 3 ergibt sich in der Mittelstellung des Ankers etwa der in F i g. 3 b angedeutete Feldverlauf im Luftspalt 8. Dieser bedingt wegen des hierbei auftretenden maximalen magnetischen Widerstandes des Luftweges eine Instabilität dieser Ankerstellung. In der Ankerendstellung gemäß F i g. 3 a übernimmt dagegen der am Polschuh 7 a anliegende Anker einen Teil des Magnetflusses in seiner Längsrichtung und bewirkt damit eine gegenüber der Mittelstellung stärkere Verkürzung des freien Luftweges. Außerdem wirkt der Anker sozusagen als vergrößerte Polschuhendfläche und bewirkt so eine Querschnittsvergrößerung des Luftspaltfeldes, d. h. ebenfalls eine Verminderung des magnetischen Widerstandes der Luftstrecke. Da beide Ankerendstellungen wegen der Symmetrie der Anordnung gleichwertig sind, gilt gleiches auch für die zu F i g. 3 a entgegengesetzte Stellung. Die Strombeaufschlagung der Erregerspule 3 für sich besitzt daher noch keinerlei Richtwirkung auf den Anker, sondern bewirkt — gleichsinnig zum Haltemagnetkreis — lediglich eine Stabilisierung der Ankerendstellung. Außerdem ist auch die Richtung der einzelnen Spulenerregungen für sich ohne Wirkung, da der Feldverlauf in Luftspalt und Anker wegen des weichmagnetischen Charakters des Kreises von der Flußrichtung unabhängig ist.

Das gleiche gilt gemäß dem in F i g. 3 c für eine willkürliche Flußrichtung im Ankerabschnitt 9 angedeuteten Feldverlauf im Luftspalt auch für alleinige Strombeaufschlagung der Erregerspule 2, und zwar für beliebige Stromrichtung. Das beschriebene Ausführungsbeispiel erfüllt also in vollkommener Weise die gestellte Anforderung, wonach Einzelerregung beliebiger Stärke keine Ankerverstellung zur Folge haben soll. Eine Richtwirkung auf den Anker kommt gemäß dem in Fig. 4a und 4b angedeuteten Feldverlauf erst durch gleichzeitige Erregung beider Spulen zustande. Nach F i g. 4 a wird der vom Polschuh 7 a geführte Fluß von dem in dieser Stellung

anliegenden und durch Spule 2 gleichsinnig erregten Ankerabschnitt 9 aufgenommen und unter Einschaltung des Ankerendes als Eisenweg über eine große Feldauftrittsfläche und das Streufeld 15 an den Polschuh Ib weitergeleitet. Diese Ankerstellung bedeutet gegenüber der Ankerstellung gemäß Fig. 4b einen günstigeren Weg für den magnetischen Fluß. Somit stellt die Endlage des Ankerabschnittes 9 am Polschuh 7 a bei der als Beispiel gewählten Paarung der Spulenerregungen ein Minimum der potentiellen Energie dar, dem das System zustrebt. Die dadurch bedingte Kraftwirkung auf den Anker wird ersichtlich durch Richtungsumkehr jeweils eines von beiden Erregerströmen umgekehrt und steht somit in einer multiplikativen Abhängigkeit vom Richtungsvorzeichen der Einzelerregungen.

Bei der Ausführung nach F i g. 5 ist der Haltemagnetkreis mit den Magnetkreisen der Erregerspulen 16 und 17 für die Ankerverstellung baulich vereinigt. Dadurch wird nicht nur eine bedeutende konstruktive Vereinfachung, sondern auch die einarmige Gestaltung des Ankers 18 und damit eine Verminderung der beim Schaltvorgang zu bewegenden Masse, d. h. eine Verringerung der Ansprechzeit erzielt. Der Haltemagnetkreis ist wieder aus einem Dauermagnet 19 mit angesetzten Leitjochen 20 und 21 sowie je einem Luftspalt 22«, 226 aufgebaut. Im Falle fehlender Erregung der Spulen 16 und 17 wirkt dieser Haltemagnetkreis dann entsprechend der in F i g. 1 und 2 dargestellten Anordnung. Das Relais hat daher ebenfalls die gewünschte Speicherwirkung.

Haltemagnetkreis und Erregerkreise sind bei dieser Anordnung jedoch nicht mehr entkoppelt, sondern überlagern sich sowohl bei der Beaufschlagung beider wie auch nur einer der beiden Erregerspulen. Für den erstgenannten Fall ergibt sich für beispielsweise angenommene Stromrichtungen in den Spulen etwa der in F i g. 6 angedeutete Feldverlauf, wenn die Wirkung des Dauermagneten 19 nicht berücksichtigt wird. Demzufolge sind hier die Leitjoche 20 und 21 bis auf Streufelder in den Luftspalten 22 a und 22 & lediglich als parallelgeschaltete Flußzweige der Erregerspule 17 mit je einem besonderen Luftspalt 23 bzw. 24 zu betrachten. Letztere nehmen den frei beweglichen Anker 18 auf und wirken dann entsprechend dem aus Kern 4, Leitjochen 6 und Luftspalt8 gebildeten Magnetkreis in Fig. 1, wobei die Abweichung lediglich in einer Längsaufteilung der Leitjoche besteht. Gleiches gilt dann für die Wirkung der Erregerspule 16 im Vergleich zur Erregerspule 2 in F i g. 1 sowie für den Einfluß der Ankerstellung auf den magnetischen Widerstand der Luftstrecke 23 und 24. Es ergibt sich somit ebenfalls die gewünschte Richtwirkung auf den Anker in multiplikativer Abhängigkeit von den beiden einzelnen Erregerströmen.

Tatsächlich ruft allerdings der Fluß der Erregerspule 17 durch Überlagerung mit den in den parallelen Jochabschnitten 20 und 21 gegenläufigen Fluß des Dauermagneten 19 bereits eine Unsymmetrie des Feldes in den Luftspalten 23 und 24 hervor, die zu einer koinzidenzfreien Richtkraft führt. Die unerwünschte Richtkraft kann aber durch geeignete Bemessung des gesamten Systems im allgemeinen in zulässigen Grenzen gehalten werden. In bezug auf alleinige Erregung der den Anker erregenden Spule 16 tritt aus Symmetriegründen keine Richtkraft auf.

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F i g. 7 zeigt eine Ausführung des erfindungsgemäßen Relais mit erhöhter Ansprechempfindlichkeit. Zu diesem Zweck ist der in einem Lager 25 kräftefrei bewegliche Anker 26 in den Haltemagnetkreis einbezogen. Letzterer besteht aus einem Dauermagneten 27 mit festen Leitjochen 28 und 29, von denen letztere das Lager 25 bildet. Anker 26 ist an seinem oberen Ende gabelförmig aufgespalten und umfaßt das Leitjoch 28 unter Bildung eines Doppelluftspaltes. Joch 28 besteht z. B. aus zwei gegeneinander elektrisch isolierten Blechen und dient gleichzeitig als Kontaktträger für getrennte, den beiden Bügelabschnitten des Ankers gegenüberliegende Festkontakte 30 (in F i g. 7 ist nur einer der Kontakte 30 sichtbar).

Der Anker 26 ist ebenfalls elektrisch leitend sowie mit Kontakten 31 versehen und dient z. B. als Wechselkontakt des so gebildeten Umschalters. Im einzelnen empfiehlt sich in diesem Fall die Ausbildung des Kontaktankers gemäß F i g. 9. Hierbei sind die Kontakte 31 zu beiden Seiten des Ankerblechs angeordnet, so daß wegen der meist ohnehin gegebenen geringen Schwenkbarkeit des Ankers um seine Längsachse eine sichere Zweipunktauflage der KontakteSl am gegenüberliegenden Kontakt 30 gewährleistet ist (Doppelkontakte). Die Stromzuführung zum Anker 26 erfolgt über eine biegeweiche, praktisch kraftfreie Blattfeder 32. Ferner ist der Anker wie bei den vorhergehenden Ausführungen innerhalb einer Erregerspule 33 angeordnet. Die zweite Erregerspule 34 hat einen bügeiförmigen Kern 35, dessen Endabschnitte als Leitjoche 36 ausgebildet sind und den Bügelabschnitt des Ankers 26 unter Bildung zweier äußerer Luftspalte 37 a, 37 b umfassen. So entsteht insgesamt ein vierfach unterteilter Luftspalt, in dessen einzelnen Luftstrecken sich die verschiedenen Magnetflüsse überlagern.

Aus F i g. 8 a bis 8 c ergibt sich folgende Wirkungsweise der Anordnung: Ohne Erregung der Spulen 33 und 34 bildet sich eine Feldverteilung etwa gemäß Fig. 8a aus. Demzufolge tritt der Fluß des Dauermagneten 27 in der angedeuteten Ankermittelstellung über den zwischen Ankerbügel und dem innenliegenden Leitjoch 28 gebildeten inneren Doppelluftspalt zum Anker und in geringerem Maß auch als Streufluß <P_DSt über den äußeren Doppelluftspalt 37 a, 37& unter Umgehung des Ankers zum Leitjoch 29. Der magnetische Widerstand des gesamten Systems hat in dieser Stellung ein Maximum, wogegen in beiden Ankerendstellungen ein geringerer Wert vorliegt. Beide Endstellungen sind daher stabil, und das Relais hat somit ohne jegliche Erregung Speicherwirkung.

In F i g. 8 b wird zunächst die Überlagerung des von der Spule 33 (Ankerspule) erzeugten Flusses zum Haltemagnetkreis betrachtet. Für die Richtung dieses Spulenflusses Φ_Εί kommt bei vorliegender Ausführung nur die innerhalb des Ankers zum Haltemagnetfluß <P_D entgegengesetzte in Betracht. Dadurch wird der innere Doppelluftspalt annähernd feldfre; und die Ankerhaltekraft aufgehoben oder zumindest stark herabgesetzt. Beide Flüsse schließen sich nun über die Streufelder 0_r:is+ ^un(J &DSt über den Außenraum und über den Dauermagnetzweig. Die derart bewirkte Herabsetzung der Ankerhaftung in den Endstellungen ist als Vorbereitung für den mit gleichzeitiger Erregung beider Spulen erfolgenden Schaltvorgang zu betrachten.

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Wenn nach F i g. 8 c zum Fluß Φ,:_Λ der Ankerspule der Fluß <%, der Spule 34 tritt, so ergibt sich bei den beispielsweise angenommenen Flußrichtungen durch Addition der Felder im Luftspalt 37 & und durch Subtraktion der Felder im Luftspalt 37a eine Richtkraft, die den Anker in seine rechte Endstellung treibt. Entsprechend Umgekehrtes gilt für umgekehrte Flußrichtung in der Spule 34.

Die Erregung des Haltemagnetkreises kann im übrigen grundsätzlich auch mit Hilfe eines Elektromagneten an Stelle eines Dauermagneten bewirkt werden. Es ergibt sich dann weiter die Möglichkeit, vorbereitend für eine Ankerverstellung die Halteerregung abzuschalten und somit die Ansprechempfindlichkeit des Relais zu erhöhen.

F i g. 10 zeigt endlich in schematischer Darstellung die Ausbildung eines Koinzidenzrelais nach der Erfindung für die Anwendung in Matrixschaltern mit durchgehenden Stromleitern für die Zeilen und Spalten — sogenannten Langspulen — sowie mit ebenfalls eine ganze Relaisreihe (Zeile oder Spalte) überdeckendem Haltemagneten. Der Aufbau des Relais entspricht grundsätzlich demjenigen nach F i g. 5. wobei Erreger- und Haltemagnetflüsse in den Luftstrecken des Systems überlagert sind. Im einzelnen ist der Anker 38 kräftefrei schwenkbar mittels einer weichen Blattfeder 39 gelagert, die gleichzeitig als Stromzuführung zum Anker dient. Letztere ist audi hier als Kontaktanker (Kontakte nicht dargestellt) ausgebildet. Der Anker wird beispielsweise von dem angedeuteten Abschnitt einer Zeilenlangspule 40 erregt und greift mit seinem oberen Endabschnitt in die Luftspalte zwischen den magnetischen Leitjochen 41a, 416 und 42 a, 42 b ein. Diese Leitjoche sind paarweise in der Ebene des Ankerbleches nebeneinanderliegend angeordnet und umgreifen mit ihren oberen abgewinkelten Endabschnitten ebenfalls paarweise einen stabförmigen Dauermagneten 43. Letzterer überdeckt ebenfalls eine ganze Reihe, und zwar eine die Langspule 40 senkrecht kreuzende Matrixspalte. Die Flußrichtung im Magnet 43 ist gemäß Richtungspfeil 44 senkrecht zu den oberen Endabschnitten der Leitjoche 41a, 41 b und 42 a, 42 b orientiert und erzeugt daher in den Luftspalten 45 und 46 je ein Magnetfeld in Richtung der Pfeile 47 und 48. Diese Luftspaltfelder werden in den Ankerendstellungen vom oberen Ankerabschnitt überbrückt, wodurch in der zu F i g. 2 bzw. 6 erläuterten Weise die Haltung des Ankers in seinen beiden Endlagen bedingt ist.

Ferner ist parallel zum Dauermagnet 43 eine Langspule 49 entsprechend einer die Langspule 40 senkrecht überkreuzenden Matrixspalte angeordnet. Die beiden übereinanderliegenden Spulenseiten der Langspule 49 sind oberhalb bzw. unterhalb der oberen Endabschnitte der Leitjoche 41a, 41b und 42 a, 42 b angeordnet und erzeugen daher bei Strombeaufschlagung jeweils in den nebeneinanderliegenden Jochen 41a und 42 a bzw. 41 b und 42 b gleichgerichtete Magnetflüsse. Diese überlagern sich in den Luftspalten 50 und 51, die von den Jochpaaren 41 a, 41 b bzw. 42a, 42b gebildet werden, und erzeugen entsprechend zu der an Hand von Fig. 6 erläuterten Wirkungsweise die Ankerrichtkraft. Dabei entsprechen sich im einzelnen die Luftspalte 22 a und 45, 22b und 46, 23 und 50 sowie 24 und 51.

Die einzelnen Leitjoche der Erregerspulen sind elektrisch gegeneinander isoliert und können mit

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einer entsprechenden Anzahl von Kontakten besetzt sein. Bei einer derartigen Ausführung empfiehlt sich insbesondere auch die Anordnung der kontaktgebenden Elemente des Relais innerhalb einer geschlossenen Schutzgasatmosphäre. Abschließend ist zu bemerken, daß die Erfindung keineswegs auf bistabile Relaisanordnungen beschränkt ist. Vielmehr kann die multiplikative Koinzidenzwirkung, z.B. auch bei Relais mit einer Ruhelage und einer mechanisch instabilen Arbeitsstellung des Ankers, verwirklicht werden. Solche Anordnungen entsprechen den beschriebenen Ausführungen im wesentlichen bis auf die Halteeinrichtungen für die Ankerendstellungen. Patentansprüche:

1. Koinzidenzrelais mit einem in Bewegungsrichtung nahezu richtkraftfrei gelagerten Anker, der mindestens eine Ruhelage aufweist, mit Erregerwicklungen, deren koinzidente Durchflutung infolge der Überlagerung eines Teiles der entstehenden Flüsse in den Umsteuerluftspalten den Anker aus einer stabilen Ruhelage wegbewegt, mit mindestens einem Dauermagneten, der zur Erzeugung von Haltefluß für die Ankerruhekraft in Halteluftspalten dient, dadurch gekennzeichnet, daß die über dem Ankerzweig der Anordnung befindliche Erregerspule (33) einen Fluß bewirkt, der sich auf Umsteuer- (zwischen Teil 26 und 35) und Halteluftspalte (zwischen Teil 26 und 28) verteilt und in den Halteluftspalten von solcher Größe und Richtung ist, daß bei jeder Ankerstellung der Haltefluß des Dauermagneten während der Umsteuerung weitgehend kompensiert wird.

2. Koinzidenzrelais nach Anspruch 1, mit zwei Ankerruhelagen, dadurch gekennzeichnet, daß für die Haltung der beiden stabilen Ankerstellungen ein Magnetkreis (5) mit einem Verzweigungsabschnitt (12, 13) sowie mit einem Luftspalt (14 a, 14 b) je Flußzweig vorgesehen ist und daß jeweils einer der beiden Luftspalte in einer zugeordneten stabilen Ankerstellung magnetisch leitend überbrückt ist.

3. Koinzidenzrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltemagnetkreis (5) zwei im wesentlichen parallele, bügeiförmige Leitjoche (12, 13) aufweist und da der den Haltemagnetkreis erregende Magnet (11) mit seinen Polflächen mit je einem der beiden Bügel-Scheitel der Leitjoche (12,13) verbunden ist.

4. Koinzidenzrelais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Erregerwicklungen (17) für die Ankerverstellung auf dem die Bügelscheitel der Leitjoche (20, 21) verbindenden Erregermagneten (19) mit quer zu dessen Magnetisierungsrichtung verlaufender Flußrichtung angeordnet ist.

5. Koinzidenzrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltemagnetkreis aus einem erregenden Magneten (27) und an dessen Polflächen angesetzten weichmagnetischen Leit-

jochen (28, 29) aufgebaut ist, innerhalb deren der Verzweigungsabschnitt des Haltemagnetkreises angeordnet ist, und daß der von einer der Erregerwicklungen für die Ankerverstellung in den Luftspalten des Verzweigungsabschnittes hervorgerufene Magnetfluß zu den Magnetflußanteilen des Haltemagnetkreises in diesen Luftspalten entgegengesetzt gerichtet ist.

6. Koinzidenzrelais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein an die Luftspalte des Verzweigungsabschnittes angrenzender Teil der Leitjoche des Haltemagnetkreises als Relaisanker (26) ausgebildet ist und in die Luftstrecke (37 a, 37 b) eines weiteren Magnetkreises (35) für die Ankerverstellung eingreift.

7. Koinzidenzrelais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzweigungsabschnitt der Leitjoche des Haltemagnetkreises als gabelförmiger Anker (26) ausgebildet ist, dessen Bügelabschnitt mit den angrenzenden Leitjochendflächen sowohl des Haltemagnetkreises als auch des eine der Erregerwicklungen tragenden Magnetkreises (35) für die Ankerverstellung je einen Doppelluftspalt bildet.

8. Koinzidenzrelais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abschnitt des Ankers (26) innerhalb einer der Erregerwicklungen (33) für die Ankerverstellung angeordnet ist.

9. Koinzidenzrelais nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erregung des aus einem weichmagnetischen Kern und ebensolchen Leitjochen aufgebauten Haltemagnetkreis ein Elektromagnet vorgesehen ist, dessen Erregerstrom vorbereitend für eine Ankerverstellung abschaltbar ist.

10. Koinzidenzrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker und/oder die Leitjoche der Magnetkreise als kontaktgebende Elemente des Relais ausgebildet sind.

11. Koinzidenzrelais nach einem der Ansprüche 2 bis 8 oder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verzweigten Abschnitte der Leitjoche des Haltemagnetkreises bzw. des Ankers gegeneinander elektrisch isoliert und als getrennte Kontaktträger ausgebildet sind.

12. Koinzidenzrelais nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die kontaktgeben den Elemente des Relais in einer geschlossenen Schutzgasatmosphäre angeordnet sind.

13. Koinzidenzrelais nach einem der vorhergehenden Ansprüche für matrixförmig aufgebaute Schaltfelder, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Erregerspulen (40,49) für die Ankerverstellung als Abschnitte von zeilen- und spaltenförmig angeordneten Stromleitern ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1133 825;
USA.-Patentschrift Nr. 1228 097.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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