DE1284515B - Elektrisches Relais - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Relais kann die aufwendige Hebelübersetzung wegfallen, und

mit einem biegbaren Teil aus einem piezoelektrischen der Aufbau wird einfacher.

oder elektrostriktiven Material, an welchem zwei Das erfindungsgemäße Relais ist vor allem deshalb

beim Anlegen einer elektrischen Spannung eine Ver- sehr vorteilhaft, weil es auch Schnappkontakte be-

formung des Teils bewirkende Elektroden angebracht 5 tätigen kann und dabei noch den weiteren Vorteil

sind. aufweist, daß es schon auf einen sehr geringen Strom

Es ist schon ein derartiges Relais bekannt, bei dem anspricht, welcher während einer verhältnismäßig

zwei gegenüberliegende Enden des biegbaren Teils, langen Zeit eine Ladung am Relais aufbaut, oder

das aus piezoelektrischem oder elektrostriktivem aber auch auf einen großen Strom, der während einer

Material besteht, eingespannt sind. Da bei diesem io sehr kurzen Zeit die Elektroden auflädt.

Relais die Arbeitsbewegung der Mitte des biegbaren Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun

Teils jedoch so gering ist, daß sie nicht dazu aus- an Hand der Zeichnungen beispielshalber beschrie-

reicht, einen Kontakt einwandfrei zu betätigen, muß ben. Dabei zeigt

sie erst durch eine Hebelübersetzung auf den Kon- F i g. 1 eine zum Teil aufgeschnittene Seitenansicht

takt übertragen werden. Daraus ergibt sich ein rela- 15 eines elektrischen Relais und

tiv komplizierter und aufwendiger mechanischer Auf- F i g. 2 einen Schnitt durch das elektrische Relais

bau. nach Fig. 1 längs der Linie A-A.

Es ist andererseits auch schon eine thermische F i g. 1 und 2 zeigen zwei multimorphe Elemente

Auslösevorrichtung bekannt, bei der der biegbare 11.4 und 11B, die miteinander durch Metallbügel

Teil aus zwei miteinander verbundenen Bimetallstrei- ao 11C verbunden sind, welche an den beiden einander

fen besteht. Der eine Streifen, durch den ein Strom zugewandten leitenden Schichten auf den beiden

fließt, ist mit dem anderen Streifen, der keinen Strom Elementen HA und 11B angelötet sind. Die Bügel

führt, an einem Ende verbunden. Wenn durch den 11C dienen zugleich als elektrische Anschlüsse für

ersten Streifen große, relativ kurzzeitige Überströme die beiden leitenden Schichten, und einer von ihnen

fließen, wird nur dieser Streifen verbogen und ein 35 ist über eine biegsame Leitung mit der Klemme 17

Sicherheitsmechanismus schon dadurch ausgelöst, verbunden.

während der zweite Streifen unverändert bleibt. Die äußere leitende Schicht des Elements 11^4 ist Wenn durch den ersten Streifen kleine oder mittlere, elektrisch mit der äußeren leitenden Schicht des EIeaber länger andauernde Überströme fließen, wird der ments 11B über einen biegsamen Draht verbunden, zweite Streifen auf eine bestimmte Übertemperatur 30 und die äußere leitende Schicht des Elements 11Λ erwärmt und dadurch verbogen, wodurch der zweite ist an die Klemme 16 angeschlossen.
Streifen den Sicherheitsmechanismus auslöst. Die Das obere Element 11A ist in der Mitte in einem beiden Streifen haben also verschiedene Aufgaben Träger 22 befestigt, der starr am Relaisgehäuse 12 und dienen nicht zur Addition von Arbeitsbewegun- befestigt ist. Die Stellung des Trägers 12 ist in der gen. Solch eine Anordnung mit der beschriebenen 35 Richtung des Pfeils mit Hilfe einer geeigneten AnWirkungsweise ist jedoch nicht mit Streifen aus Ordnung einstellbar, beispielsweise mit Hilfe der darpiezoelektrischem oder elektrostriktivem Material gestellten Schraubverbindung,
möglich. Das obere Ende eines isolierenden Betätigungs-

Es ist ferner ein thermisches Relais bekannt, das stößeis 24 ist an der Mitte des unteren Elements 11B

als biegbaren Teil einen einzigen Bimetallstreifen 40 angebracht, und das untere Ende des Stößels 24 ist

aufweist. Bei diesem Relais ist die Verbiegung des in einem Führungsschlitz 25 des Relaisgehäuses 12

Bimetallstreifens in seiner Mitte so groß, daß sie frei gleitbar.

direkt ohne zusätzliche Hebelübersetzung zum ein- Zwei Kontaktlamellen IAA und 145 werden

wandfreien Schalten eines Kontaktes ausgenutzt wer- durch eine Schnappzugfeder 19, welche mit ihren

den kann. 45 beiden Hakenenden an den Lamellen 14 A und 14 B

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches, auf befestigt ist, in enger Berührung mit dem Stößel 24 Grund des piezoelektrischen oder elektrostriktiven gehalten. Die Feder 19 geht frei durch einen Schlitz Effektes arbeitendes Relais zu schaffen, dessen im Stößel und durch Schlitze in den Kontaktlamel-Arbeitsbewegung groß genug ist, daß mechanisch len hindurch, und das innere Ende jeder Lamelle ist damit verbundene Relaiskontakte direkt betätigt 50 zu einer Schneide geformt, die in einer entsprechenwerden können. den V-förmigen Kerbe des Stößels 24 sitzt. Das

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das bieg- äußere Ende jeder Lamelle 14^4 und 145, das einen

bare Teil in seiner Mitte fest eingespannt ist, daß geeigneten elektrischen Kontakt bildet oder, trägt,

wenigstens ein weiteres biegbares Teil desselben Auf- liegt normalerweise an einem feststehenden Kontakt

baues parallel zu dem ersten Teil angeordnet ist, daß 55 18 B bzw. 18 D an, oder an entsprechenden Anschlä-

die biegbaren Teile an ihren Enden paarweise mit- gen, die im Gehäuse gebildet sind, wenn lediglich

einander verbunden sind, daß mit der Mitte des wei- ein Schalter mit Arbeitskontakten benötigt wird,

teren biegbaren Teils ein Betätigungsglied verbunden Die beiden Elemente HA und 11B sind so pola-

ist, daß das Betätigungsglied mit elektrischen Kon- risiert, daß beim Anlegen einer geeigneten Spannung

takten derart verbunden ist, daß diese bei einer be- 60 zwischen den Klemmen 16 und 17 die Elemente in

stimmten linearen Bewegung des Betätigungsglieds entgegengesetzten Richtungen abgebogen werden, so

betätigt werden, und daß die biegbaren Teile so ge- daß sich die äußeren Enden des Elements 11Λ in

schaltet sind, daß sie sich beim Anlegen der elektri- F i g. 1 nach unten bewegen, während sich die äuße-

schen Spannung entgegengesetzt verformen. ren Enden des Elements 11B in F i g. 1 nach oben

Erst durch diesen Aufbau, bei dem sich die Arbeits- 65 bewegen. Dadurch wird der Stößel 24 axial nach

bewegungen der einzelnen biegbaren Teile zu einer unten um den doppelten Betrag der Bewegung ver-

Gesamtarbeitsbewegung addieren, wird es möglich, schoben, welche jedes der freien Enden des EIe-

die Relaiskontakte direkt zu betätigen. Dadurch ments 11A und des Elements 115 einzeln ausführt.

Dadurch werden die Lagerpunkte der Kontaktlamellen nach unten bewegt, bis die Mittellinie der Zugfeder 19 nicht mehr unter diesen Lagerpunkten, sondern über diesen Lagerpunkten verläuft. Dann schnappen die beiden Kontaktlamellen 14 A und 14 B nach oben um, bis ihre freien Enden an den feststehenden Kontakten 18 A bzw. 18 C anliegen (oder an entsprechenden Anschlägen, welche im Relaisgehäuse angebracht sind).

Die aus den Elementen 11A und 11B in Fig. 1 to und 2 bestehende langgestreckte Anordnung kann zur Erzielung einer größeren Bewegung und eines größeren Drucks dadurch abgeändert werden, daß Paare von Elementen der dargestellten Form aufeinandergestapelt werden, wobei jeweils benachbarte Paare miteinander dadurch verbunden werden, daß das untere Paar mit dem darüberliegenden Paar am Mittelpunkt des oberen Elements befestigt wird. Wahlweise kann auch jedes der Elemente 11A und HjB in Fig. 1 und 2 durch einen Stapel aus einer ao beliebigen Anzahl solcher Elemente ersetzt werden.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform kehren die Relaiskontakte in ihre Ausgangsstellung zurück, wenn die an die multimorphen Elemente angelegte Spannung abgeschaltet wird und die Klem- »5 men dieser Elemente kurzgeschlossen werden oder wenn eine entgegengesetzt gepolte Spannung angelegt wird. Wenn die Spannung auf Null verringert wird, die Klemmen jedoch nicht kurzgeschlossen werden, kehrt das Relais in seine Ruhestellung nach einer zeitlichen Verzögerung zurück, welche durch einen an die Klemmen angeschlossenen geeigneten Widerstand gesteuert werden kann. Dabei ist zu beachten, daß das Betätigungsglied praktisch kapazitiv und nicht induktiv ist wie bei elektromagnetischen Relais, so daß ein wesentlicher Vorteil darin besteht, daß es durch einen sehr kleinen Strom betätigt werden kann, welcher im Verlauf einer verhältnismäßig langen Zeit eine Ladung im Relais aufbaut,, oder auch durch einen größeren Strom, der während einer sehr kurzen Zeit angelegt wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrisches Relais mit einem biegbaren Teil aus einem piezoelektrischen oder elektrostriktiven Material, an welchem zwei beim Anlegen einer elektrischen Spannung eine Verformung des Teils bewirkende Elektroden angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß das biegbare Teil (UA) in seiner Mitte fest eingespannt ist, daß wenigstens ein weiteres biegbares Teil (11 B) desselben Aufbaus parallel zu dem ersten Teil {HA) angeordnet ist, daß die biegbaren Teile (11A, 11 B) an ihren Enden paarweise miteinander verbunden sind, daß mit der Mitte des weiteren biegbaren Teils (11 B) ein Betätigungsglied (24) verbunden ist, daß das Betätigungsglied (24) mit elektrischen Kontakten (14 A, 14 B) derart verbunden ist, daß diese bei einer bestimmten linearen Bewegung des Betätigungsglieds betätigt werden, und daß die biegbaren Teile (11 A, HB) so geschaltet sind, daß sie sich beim Anlegen der elektrischen Spannung entgegengesetzt verformen.

2. Elektrisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (24) einen gleitbar gelagerten Stößel (24) aufweist, der mit der Mitte des weiteren biegbaren Teils (11 B) verbunden ist, daß zwei drehbar gelagerte Kontaktarme (14 A, 14B) von dem Stößel (24) quer zur Biegerichtung der Teile (11A, 11 B) wegragen und daß jeweils eine Feder (19) mit den Kontaktarmen (14 Λ, 14 B) verbunden ist, daß sie eine Schnappbewegung der Kontaktarme (14 A, 14 B) bei einer bestimmten Betätigungsbewegung des Stößels (24) über eine Mittelebene hinaus bewirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen