DE1299063B

DE1299063B - Verfahren zum Betaetigen elektromagnetischer Schaltanordnungen und Einrichtung zur Durchfuehrung desselben

Info

Publication number: DE1299063B
Application number: DES103543A
Authority: DE
Inventors: Mecklenburg Wolfgang; Nietsch; Dipl-Ing Rudolf; Karrer Korbinian; Adler Manfred
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-04-29
Filing date: 1966-04-29
Publication date: 1969-07-10
Also published as: GB1174644A; JPS5434137B1; DE1299063C2; NL6700186A; AT284249B; BE697756A; CH475646A; SE341744B; US3535596A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum fahrens die Schaltanordnung mit einem den EisenBetätigen elektromagnetischer Schaltanordnungen kreis vormagnetisierenden Dauermagneten ausgemittels kurzer Stromimpulse, deren Zeitdauer kleiner rüstet ist, weil hierbei einerseits der Dauermagnet ist als die Betätigungszeit der Schaltanordnungen. ab einer gewissen Teilbetätigung der Kontakteinrich-

Verfahren der sogenannten Art werden beispiels- 5 rung und automatisch damit einhergehenden Verkleiweise bei Ferreed-Relais angewendet. Hierbei tritt nerung des Arbeitsluftspaltes die restliche volle Bejedoch der Nachteil auf, daß in jedem Falle zwei tätigung der Kontakteinrichtung auch dann überDauermagneten vorhanden sein müssen, von denen nimmt, wenn bis dahin die gespeicherte magnetische zumindest einer durch eine Erregerwicklung bistabil Energie völlig abgeklungen ist und weil ferner der remanent umpolbar ist, und daß zum anderen ver- io Dauermagnet die betätigte Kontakteinrichtung in hältnismäßig hohe Erregerströme erforderlich sind, dieser Schaltstellung hält, so daß der Anwendungsso daß die Steuerschaltmittel entsprechend zu bemes- bereich der Schaltanordnung in einer bei Haftrelais sen sind und hinsichtlich ihrer Lebensdauer nach- bekannten Weise entsprechend erweitert ist.
teilig beansprucht werden. Besonders kurze Impulszeiten, vorzugsweise in der

Diesem Stand der Technik gegenüber wird mit der 15 Größenordnung von Mikrosekunden, lassen sich ervorliegenden Erfindung ein Verfahren aufgezeigt, reichen, wenn gemäß einem Ausführungsbeispiel der mittels dessen elektromagnetische Schaltanordnungen Erfindung zur Durchführung des Verfahrens eine durch einen Kurzzeitimpuls betätigbar sind, welche Einrichtung mit einem Eisenkreis verwendet wird, im Aufbau wesentlich einfacher sind und nur einen der einen senkrecht in eine Trägerplatte eingesetzten bedeutsam kleineren Erregerstrom benötigen als 20 von der Erregerwicklung umschlossenen Stiftkern, bekannte Ferreed-Relais. ferner einen im wesentlichen parallel zur Trägerplatte

Erreicht wird dieses gemäß der Erfindung dadurch, angeordneten, mit dem benachbarten Ende des Stiftdaß die beim Abschalten ders kurzzeitigen Impulse kernes kontaktgebend zusammenarbeitenden, in seivorhandene magnetische Energie in einer zur Be- ner Ruhestellung an einer Gegenlage anliegenden tätigung der Kontakteinrichtung ausreichenden 25 magnetisierbaren Anker und einen vorzugsweise Größe ausschließlich in einem magnetischen Eisen- parallel zum Stiftkern angeordneten Dauermagnet kreis gespeichert wird. enthält. Hierbei sind nämlich besonders vorteilhafte

Diese Maßnahmen weisen deutlich aus, daß sich magnetische Verhältnisse gegeben und ein prellarmes Schaltanordnungen mit äußerst einfachem Aufbau Arbeiten eines massemäßig kleinen und schnell beverwenden lassen, die in der einfachsten Ausfüh- 30 tätigbaren Ankers gewährleistet,
rungsform überhaupt keinen Dauermagneten ent- Die Arbeitsweise einer in vorstehender Weise aushalten, so daß deren Kosten und Platzbedarf einge- gebildeten Schalteinrichtung wird verbessert und spart werden. Auch ist nur ein im Vergleich zu be- gleichzeitig eine raumsparende Bauweise erzielt, kannten Anordnungen erheblich kleinerer Erreger- wenn die Einrichtung mit einem das nicht kontaktstrom erforderlich, so daß die Steuerschaltmittel nur 35 gebende Ende des Stiftkernes und den Anker mawenig beansprucht werden und außerdem schnell gnetisch verbindenden, der Flußrückführung und schalten können. Der Erfassung dieser bedeutsamen gleichzeitig der Schirmung dienenden Joch ausge-Vorteile liegt die Erkenntnis der Beobachtung zu- rüstet ist.

gründe, daß bei der Betätigung einer Schaltanord- Im folgenden wird die Erfindung an Hand der

nung der eingangs genannten Art deren Anker bzw. 40 Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

der bewegliche Teil der Kontakteinrichtung bereits Fig. 1 eine elektromagnetisch betätigbare Schalt-

vom Beginn des Einschaltens des kurzzeitigen Strom- einrichtung im Schnitt,

impulses ab aus der Ruhelage bewegt wird und es Fig. 2 ein Kurvenbild über die Abhängigkeit der nach Abschalten des Stromimpulses lediglich not- Erregerimpulszeit von dessen Leistung,
wendig ist, den Anker bis zu einer vollen Betätigung 45 F i g. 3 ein Schaubild über den Verlauf des kurzweiterhin mit magnetischer Energie zu versorgen, zeitigen Stromimpulses in Bezug zur Zeit,
wobei diese Energie keineswegs in der Anfangsstärke Bei der in F i g. 1 dargestellten Schalteinrichtung aufrechterhalten werden muß, sondern während ist mit 1 eine Trägerplatte bezeichnet, in welche mitder vorgenannten Uberbriickungszeit in dem Maße tels eines Glaspfropfens in an sich bekannter Druckabnehmen darf, in dem sich durch die fortschrei- 50 glaseinschmelztechnik ein magnetisierbarer Stifttende Bewegung des Ankers der Arbeitsluftspalt zu- kern 3 eingesetzt ist, dessen in das Innere eines mit nehmend verkleinert. Es genügt also eine Spei- Schutzgas gefüllten, durch einen auf die Trägercherung der beim Abschalten des kurzzeitigen Strom- platte 1 aufgesetzten Deckel 4 gasdicht abgeschlosimpulses vorhandenen magnetischen Energie aus- senen Kontaktraumes 5 ragendes Ende kontaktschließlich im Eisenkreis der Schaltanordnung, um 55 gebend mit einem magnetisierbaren Anker 6 zusamden durch den Stromimpuls jedenfalls in eine von menarbeitet, der über eine Blattfeder 7 beweglich am der Stromstärke abhängige Anfangsbeschleunigung Deckel 4 gelagert ist. Mit 8 ist eine den Stiftkern 3 versetzten Anker bzw. sonstigen beweglichen Teil der umschließende Erregerwicklung bezeichnet, die auf Kontakteinrichtung in seine Endstellung zu betätigen. einem Spulenkörper 9 aufgebracht ist. Zwischen

Eine solche Speicherung der magnetischen Energie 60 Stiftkern 3 und Anker 6 ist ein magnetisierbares Joch

kann gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung 10 angeordnet, das der Flußrückführung und gleich-

entweder durch Kurzschließen zumindest eines Teiles zeitig als Abschirmung dient. Der Eisenkern ist durch

der Erregerwicklung oder durch Ausrüstung des einen Dauermagnet 12 vorerregt, dessen Kraft jedoch

Eisenkreises mit einer Kurzschlußwicklung oder auch nicht ausreicht, um den abgefallenen Anker 6 zu be-

durch Kurzschließen der Erregerwicklung über eine 65 tätigen. Mit 13 sind Anschlußelemente bezeichnet,

Diode erfolgen. über welche der Stiftkern 3, der Anker 6 und die

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfin- Erregerwicklung 8 elektrisch anschaltbar sind,

dung stellt es dar, wenn zur Durchführung des Ver- Wird auf die Erregerwicklung 8 ein in seiner Wir-

Claims

kung dem Dauermagnetfluß gleichgerichteter Stromimpuls über eine Zeitdauer gegeben, weiche kleiner ist als die eigentliche zur Betätigung des Ankers 6 betätigte Ansprechzeit der Schalteinrichtung, so wird nach dem Abschalten des Impulses die von ihm hervorgerufene magnetische Energie im Eisenkreis durch Erzeugung von Wirbelstrom gespeichert. Dabei ist der Eisenkreis derart bemessen, daß der in ihm entstehende Wirbelstrom eine solche Größe und einen solchen zeitlichen Verlauf hat, daß die vorerwähnte eigentliche Ansprechzeit der Schalteinrichtung überbrückt und der Anker 6 betätigt wird. Dabei wird der Anker 6 von der gespeicherten magnetischen Energie bereits ab Beginn des Einschaltens des kurzzeitigen Stromimpulses aus seiner Ruhelage bewegt, so daß sich der Arbeitsluftspalt 11 zunehmend verkleinert. Ist letzterer genügend klein, so reicht die Kraft des Dauermagneten 12 aus, um den Anker 6 vollends zu betätigen. Hierbei kann, wie aus der F i g. 3 ersichtlich ist, der abklingende Wirbelstrom so noch bis zur vollen Betätigung des Ankers 6 wirksam sein, d. h. der von ihm im Eisenkreis erzeugte Magnetfluß gleichgerichtet mit dem Dauermagnetfluß zusammenwirken. Dies ist aber keineswegs unbedingt erforderlich, sondern es muß die gespeicherte Energie as lediglich so lange wirksam sein, bis der Anker 6 den kritischen Kippunkt überwunden hat, d. h. im Zuge der Bewegung des Ankers der Arbeitsluftspalt so klein geworden ist, daß der Dauermagnetfluß zur vollen Betätigung allein ausreichend ist. Ist der Anker voll betätigt, so wird er durch den Dauermagnetfluß weiterhin so lange in dieser Schaltstellung gehalten, bis durch einen erneuten Stromimpuls entgegengesetzter Polarität der Dauermagnetfluß aufgehoben wird und der Anker unter der Wirkung der Blattfeder 7 in seine Ruhelage zurückkehrt. F i g. 2 läßt erkennen, daß die Impulszeit für das Ansprechen und Abfallen der Schalteinrichtung von der Größe des kurzzeitigen Stromimpulses abhängig ist, und zwar wird die Impulszeit um so kürzer, je größer der Impulsstrom ist. Die F i g. 3 zeigt den Stromverlauf über der Zeit, wobei ersichtlich ist, daß die mit tan bezeichnete eigentliche Ansprechzeit der Schalteinrichtung um ein Vielfaches größer sein kann als die Zeitdauer des kurzzeitigen Erregerstromimpulses. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betätigen elektromagnetischer Schaltanordnungen mittels kurzer Stromimpulse, deren Zeitdauer kleiner ist als die Betätigungszeit der Schaltanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Abschalten der kurzzeitigen Impulse vorhandene magnetische Energie in einer zur Betätigung der Kontakteinrichtung ausreichenden Größe ausschließlich in einem magnetischen Eisenkreis gespeichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherung der magnetischen Energie durch Kurzschließen zumindest eines Teiles der Erregerwicklung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung der magnetischen Energie im Eisenkreis zumindest eine Kurzschlußwicklung vorgesehen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherung der magnetischen Energie durch Kurzschließen der Erregerwicklung über eine Diode erfolgt.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltanordnung mit einem den Eisenkreis vormagnetisierenden Dauermagnet ausgerüstet ist.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltanordnung einen Eisenkreis besitzt, der einen senkrecht in eine Trägerplatte eingesetzten, von der Erregerwicklung umschlossenen Stiftkern, ferner einen im wesentlichen parallel zur Trägerplatte angeordneten, mit dem benachbarten Ende des Stiftkernes kontaktgebend zusammenarbeitenden, in seiner Ruhestellung an einer Gegenlage anliegenden magnetisierbaren Anker, und einen vorzugsweise parallel zum Stiftkern angeordneten Dauermagneten enthält (Fig. 1).

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltanordnung mit einem das nicht kontaktgebende Ende des Stiftkernes und den Anker magnetisch verbindenden, der Flußrückführung und gleichzeitig der Abschirmung dienenden Joch ausgerüstet ist (F i g. 1).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen