DE1243271B

DE1243271B - Elektromagnetisches Umschaltrelais mit geschuetztem Kontaktsystem

Info

Publication number: DE1243271B
Application number: DES103130A
Authority: DE
Inventors: Hans Sauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-04-12
Filing date: 1966-04-12
Publication date: 1967-06-29
Also published as: US3477045A; SE342939B; CH478452A; GB1140289A; AT295633B

Description

DEUTSCHES WTTWl· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1243 271

Aktenzeichen: S 103130 VIII c/21 g

Auslegetag: 29. Juni 1967

Die Erfindung betrifft gepolte und ungepolte elektromagnetische Umschaltrelais, bei denen durch geeigneten Aufbau des Spulenkörpers und der Kontakte bzw. Kontaktanschlüsse eine Trennung des Kontaktraumes vom Wickelraum und von der Umwelt gewährleistet und die Kontaktkraft von außen einstellbar ist.

Relais, welche den Raum für die Kontakte vom Wickelraum getrennt haben, sind z.B. unter dem Begriff Schutzrohrkontaktrelais bekannt. Bei diesen ist an den beiden Enden eines Glasrohres gewöhnlich je eine aus ferromagnetischem Werkstoff bestehende Kontaktzunge durch Verschmelzung eingeschlossen. Dadurch ist der Kontaktraum gegen Verunreinigung durch Umwelteinflüsse und insbesondere gegen Niederschlag der von der Spule herrührenden organischen Substanzen geschützt. Dieser Vorteil wird durch folgende Nachteile erkauft:

a) Keine Justiermöglichkeit der Kontakte im zusammengebauten Zustand, was einen großen Streubereich der Anzug- und Abfallwerte zur Folge hat.

b) Relativ hohe Ansprechleistung, weil der Eisenquerschnitt für die Kontaktzunge klein sein muß, um eine Auslenkung der Kontaktzunge ohne zuviel Kraftaufwand zu ermöglichen.

c) Geringe Schaltleistung, weil auch der Leiterquerschnitt und der Kontaktabstand relativ klein sein müssen.

d) Beschränkung im wesentlichen auf Arbeitskontakte, zumal die Ausbildung von Umschaltoder Ruhekontakten zusätzliche Einschränkungen in bezug auf Kontaktkraft, magnetische Flußführung und Wirkungsgrad zur Folge hat und dazu naturgemäß so aufwendig ist, daß an Stelle eines Umschaltkontaktes meistens zwei Schutzrohr-Arbeitskontaktelemente verwendet werden, wobei ein Element mit einem Dauermagneten in Arbeitsstellung gehalten ist und durch eine Spulenerregung mit bestimmter Polarität und Größe zum Abfallen und das andere Kontaktelement zum Anziehen gebracht wird. Ist die Spulenerregung so groß, daß das von ihr erzeugte Magnetfeld wesentlich größer ist als das Dauermagnetfeld, so fällt der Ruhekontakt entweder nicht ab oder er schließt sich wieder nach kurzzeitigem Abfall.

Auch andere Relais, bei denen die Kontakte sowohl gegen organische Ablagerungen der Spulenwicklung als auch gegen die Umweltatmosphäre weitgehend geschützt sind, besitzen zusätzliche Mittel zur Abgrenzung des Kontaktraumes. So benötigt bei·· Elektromagnetisches Umschaltrelais mit
geschütztem Kontaktsystem

Anmelder:

Hans Sauer, München 49, Pfeilweg 7

Als Erfinder benannt:
Hans Sauer, München

spielsweise das in der USA.-Patentschrift 2 675 440 beschriebene Relais ein mit einem Befestigungsflansch versehenes Schutzrohr, zwei Isolierfolien, eine radial einstellbare Verstöpselung, ein Isolierstück, das zwei Kontaktteile voneinander trennt, und außerdem noch die dafür erforderlichen Befestigungsmittel. Solche Relais sind aber noch verhältnismäßig aufwendig und haben ebenfalls den Nachteil, daß der magnetisch wirkungsvollste, innere Spulenraum vom Schutzrohr ausgefüllt ist.

Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Nachteile und gewährleistet darüber hinaus eine günstigere Raumausnutzung. Sie bietet mehr Kontaktsicherheit und einen größeren Anwendungsbereich, weil sie mit gleichen Vorteilen an ungepolten Relais oder gepolten Relais mit ein, zwei oder drei Ruhelagen der Kontaktzunge anwendbar ist und eine Justierung der Kontaktkräfte ermöglicht.

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetischen Umschaltrelais mit gegen Umwelteinflüsse geschütztem Kontaktsystem, bei dem der bewegbare Kontakt aus einer längs durch das Innere des Spulenkörpers verlaufenden Kontaktpumpe aus ferromagnetischem Material besteht.

Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, daß die festen Gegenkontakte unmittelbar an einem Ende des gleichzeitig als Schutzrohr dienenden Spulenkörpers angebracht sind und die Kontaktkraft vor der Sicherung der Einstellglieder von außen einstellbar ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den F i g. 1 bis 10 ersichtlich. In den F i g. 1 bis 5 ist ein gepoltes Relais mit einem Umschaltkontakt dargestellt.

F i g. 1 ist ein Schnitt A-A' von F i g. 2;
F i g. 2 ist die Ansicht Z von F i g. 5:
F i g. 3 ist die Ansicht Y von F i g. 4;

F i g. 4 ist ein Schnitt B-B' von den F i g. 3, 5, und F i g. 5 ist ein Schnitt C-C von F i g. 4.

709 608/316

Claims

Im Ausfiihrungsbeispiel besteht der Spulenkörper 1 aus einem keramischen Werkstoff, der an den Flächen la, Ib, lc, ld, le, If und lg metallisiert ist. Im Inneren des Spulenkörpers 1 befindet sich eine aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehende Kontaktzunge 2, die mit dem Kontaktanschlußteil 3 in bekannter Weise verbunden ist. Am anderen Ende des Spulenkörpers 1 befinden sich Dauermagnete 4, 5, die gleichzeitig als Kontakte dienen und daher mit einer Edelmetallschicht, z. B. Rhodium, galvanisiert und mit aus ferromagnetischem Metall bestehenden Kontaktanschlußteilen 6, 7 hart verlötet, vernietet oder verschweißt sind. An beiden Breitseiten der Kontaktzunge 2 liegt die Justierfeder 8 mit einer durch die Justierschrauben 9, 10 beidseitig einstellbaren Federkraft an. Am Fuße der Kontaktzunge 2 ist die Justierfeder 8 vorzugsweise durch eine Punktschweißverbindung 8 a befestigt. Es ist ein Teil der Erfindung, daß die Justierfeder 8 nicht nur zum Justieren der Anzugs- und Abfallwerte des Relais, sondern auch zur Leitung des magnetischen Flusses und zur Leitung des elektrischen Stromes dient. Zu diesem Zwecke wird die Justierfeder 8 vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Werkstoff hergestellt und mit einem den elektrischen Strom gut leitenden Metall, z. B. Silber, galvanisiert. Durch diese Maßnahme steht ein größerer Leitungsquerschnitt zur Verfügung, so daß entsprechend mehr Strom geleitet und betätigt werden kann als mit den bekannten Schutzrohrkontakten. Die zur Federung dienende Verjüngung der Kontaktzunge 2, die Federstärke h, kann hinsichtlich der Federungseigenschaften mit wesentlich größeren Toleranzen versehen sein als dies bei Schutzrohrkontakten ohne Justierfeder möglich ist. Zwischen den Dauermagneten 4, 5 befindet sich das zur Kontaktzunge 2 gehörende Kontaktteil 2 a, das vorzugsweise geschlitzt ist, um eine sichere Kontaktgabe mit zwei Kontakten zu gewährleisten. Das Kontaktteil 2a ist mit einer Edelmetallschicht, z.B. aus Rhodium oder Gold, versehen. Die Kontaktanschlußstücke 6, 7 sind an ihren oberen Enden 6 a, 7 a abgewinkelt, um den Dauermagnetkreis weitgehend zu schließen. Der Abstandg, Fig. 1, dient zur elektrischen Trennung der beiden Kontaktanschlußstücke 6, 7. Die Spulenwicklung 11 ist im Ausführungsbeispiel mit zwei Spulenanschlußstücken 12, 13, welche mit den metallisierten Flächen lc, Id des Spulenkörpers 1 hart verlötet sind, versehen. Für zwei weitere Anschlüsse sind die metallisierten Flächen la und Ib vorgesehen. Die Kontaktanschlußstücke 6, 7 sind ebenso wie die Spulenanschlußstücke 12 und 13 an den dem Spulenkörper 1 zugewendeten Seiten mit einem Lot versehen, so daß ein Andrücken der Anschlußstücke an die dafür vorgesehenen Flächen des Spulenkörpers 1 bei Lotschmelztemperatur eine luftdichte Verlötung ermöglicht. Nach dem Verlöten der Kontaktanschlußstücke 3, 6, 7 mit dem Spulenkörper 1 wird die Evakuierung und Schutzgasfüllung des Kontaktraumes 14 in bekannter Weise vorgenommen. Anschließend werden die Justierschrauben 9, 10 eingesetzt, damit das Schutzgas nicht zu schnell entweichen kann. Nach der Justierung des Relais werden die Justierschrauben 9, 10 und auch die Verbindungsstelle der Kontaktzunge 2 mit dem Kontaktanschlußstück 3 dicht verlötet. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den F i g. 6 bis 10 dargestellt. Hierbei handelt es sich um ein ungepoltes Relais, bei dem die Ruhekontaktkraft der Kontaktzunge 2 sowie der Kontaktabstand und damit die Anzug- und Abfallwerte des Relais eingestellt werden können. F i g. 6 ist die Ansicht X von F i g. 7; F i g. 7 ist die Ansicht W von F i g. 10, jedoch ohne Einbettung 15; F i g. 8 ist ein Querschnitt F-F' von F i g. 9; F i g. 9 ist ein Querschnitt D-D' von F i g. 10, und Fig. 10 ist ein Querschnitt E-E' von Fig. 9. An Stelle der Dauermagnete 4, 5 in F i g. 5 ist in ίο Fig. 10 ein Weicheisenstück 16, das eine für die elektrischen Kontakte geeignete Oberfläche, z. B. aus Rhodium oder Gold besitzt, vorgesehen. Das gegenüberliegende Kontaktstück 17 ist eine Schraube aus Silber oder rhodiniertem Kupfer, die ihr Gegengewinde im Kontaktanschlußstück 18 hat. Das Kontaktanschlußstück 7 ist mit dem Kontaktstück 16 hart verlötet. Das Kontaktanschlußstück 19 trägt die Kontaktzunge 2 und dient gleichzeitig als Joch. Eine Isolierfolie 20 trennt den Jochschenkel 19 a vom Kontaktanschlußstück 7. Ein Loch 24 (F i g. 6) und ein Ausschnitt 25 im Spulenkörper 1 ermöglichen eine leichte Herausführung der Wicklungsenden zu den Spulenanschlußstücken 12, 13. Die Justierung der Kontaktfeder 21 erfolgt durch zwei Schrauben 22, 23, die vorzugsweise in den Jochschenkeln 19 a und 19 b ihr Gegengewinde haben. Auch die Justierfeder 21 überbrückt die auf die Stärke h verjüngte Strecke der Kontaktzunge 2. Werden die Kontaktstücke 16, 17 mit dem in F i g. 5 dargestellten Dauermagnetkontaktstück 45 ausgetauscht, so erhält man ein gepoltes Relais. Auch dabei wäre entsprechend der Vorspannung der Kontaktfeder 21 nicht nur die bildlich dargestellte Mittelstellung, sondern auch eine einseitige oder zweiseitige Ruhelage der Kontaktzunge 2 ohne weitere Vorkehrungen möglich. Die Ausführung nach den F i g. 6 bis 10 bietet durch die beiden Schenkel 19 a und 19 b eine seitliche magnetische Abschirmung und einen besseren magnetischen Wirkungsgrad als das in den F i g. 1 bis 5 dargestellte System. Selbstverständlich kann die Flußgestaltung durch die beiden Jochschenkel 19 a und 19 b auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 5 angewendet werden. Die Umhüllung 15, die aus Gießharz oder aus einem Thermoplast bestehen kann, schützt die Spule vor mechanischer Beschädigung und kann außerdem als zusätzliche oder als einzige Abdichtung des Relais betrachtet werden, wenn z. B. aus wirtschaftlichen Gründen der Spulenkörper 1 aus einem geeigneten Kunststoff besteht. In diesem Falle könnten die Kontaktanschlüsse angenietet, angeklebt oder über eine Nase des Spulenkörpers gebogen und die Spulenanschlüsse eingepreßt sein. Schließlich könnte für den Spulenkörper noch ein aktiviertes Gettermaterial Verwendung finden, um die Atmosphäre im Kontaktraum auch gegen eine vom Lichtbogen erzeugte Ionisation auf lange Zeit zu schützen. Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches Umschaltrelais mit gegen Umweltseinflüsse geschütztem Kontaktsystem, bei dem der bewegbare Kontakt aus einer längs durch das Innere des Spulenkörpers verlaufenden Kontaktzunge aus ferromagnetischem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Gegenkontakte unmittelbar an einem Ende des gleichzeitig als Schutzrohr dienenden Spulenkörpers angebracht sind und die