DE1564124B2 - Relais mit polarisierten magnetgesteuerten Kontakten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Relais mit polarisierten magnetgesteuerten Kontakten zum Schalten und Umschalten elektrischer Stromkreise, bestehend aus mindestens einem beweglichen und zwei festen Kontakten, die in einem evakuierten oder mit Edelgas gefüllten und für den beweglichen Kontakt mit mindestens einer Ausbauchung versehenen Kolben angeordnet und in einem Steuermagnetfeld gelegen sowie mittels Permanentmagneten polarisiert sind.

Ein Relais der eingangs genannten Art ist bereits in der USA.-Patentschrift 2 277 215 beschrieben. Dieses bekannte Relais besitzt jedoch nachteiligerweise nur einen einzigen beweglichen Kontakt, so daß höchstens drei Schaltstellungen möglich sind. Soll mit einem derartigen Relais ein schnelles Schalten erzielt werden, so sind Kontaktprellung sowie damit verbundene hohe Geräuschpegel und ein hoher Verschleiß der Kontakte durch den ungefederten Aufprall des beweglichen Kontaktes auf die starren Kontakte unvermeidlich. Weiter nachteilig ist, daß der bewegliche Kontakt beim bekannten Relais leicht in Schwingungen versetzbar ist, so daß keine hohe Betriebssicherheit gewährleistet werden kann.

In der USA.-Patentschrift 2 060 235 ist ein weiteres Relais beschrieben, welches einen beweglichen Kontakt sowie zwei feste Kontakte besitzt. Der bewegliche Kontakt ist hierbei an dem Anker einer außerhalb des Kolbens befindlichen Magnetspule befestigt. Eine magnetische Steuerung der Kontakte, wie sie bei Relais mit polarisierten magnetischen Kontakten zwecks Verbesserung der Kontaktgabe und Beschleunigung der Schaltfrequenz verwendet wird, ist bei einem derartigen Relais nicht möglich, vielmehr wird der bewegliche Kontakt durch den Anker der Magnetspule gelenkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Relais mit polarisierten magnetgesteuerten Kontakten zum Schalten und Umschalten elektrischer Stromkreise zu schaffen, bei dem selbst bei höchsten Schaltfrequenzen eine geringe Kontaktprellung gewährleistet und die Magnetfelder an den Kontakten konzentriert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der bewegliche Kontakt aus zwei unter Vorspannung gegeneinander gedrückten Blattfedern besteht und daß die festen Kontakte als Wellenfedern ausgebildet sind, die sich mit ihren Biegungsstellen an der Wand des Kolbens abstützen.

Gemäß einer Abwandlung besitzen die Blattfedern des beweglichen Kontaktes einander gegenüberliegende Ausnehmungen, die eine Zone höherer Elastizität festlegen und ein getrenntes sowie gemeinsames Umschalten ermöglichen.

Bei einer weiteren Abwandlung sind zum Öffnen und Schließen der Kontakte Spulen, weiche die beweglichen und festen Kontakte umgeben, sowie Permanentmagnete, die eine lokale Polarisierung der Blattfedern bewirken, vorgesehen.

Eine weitere Abwandlung zeichnet sich dadurch aus, daß zum öffnen und Schließen der Konktakte zwei einzelne Spulen vorgesehen sind, deren Kerne von den festen Kontakten gebildet werden.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die den beweglichen Kontakt bildenden Blattfedern zweiseitig eingespannt und längselastisch ausgebildet. '

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Wicklung einer oder mehrerer Spulen aus hartmagnetischem Werkstoff und wirkt außer als Steuerspulenwicklung als Polarisierungsmagnet.
Durch die Erfindung wird vorteilhafterweise ein universell arbeitendes Relais geschaffen, das mittels geeigneter Steuerspulen und Permanentmagnete ein getrenntes Schalten der Blattfedern des beweglichen Kontaktes ermöglicht, was jede beliebige Verbindung des beweglichen Kontaktes mit den festen Kontakten herzustellen gestattet. Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß das Schaltgeräusch wesentlich herabgesetzt und die Lebensdauer des Relais durch Vermeidung unzulässig hoher mechanischer Stoßbeanspruchungen wesentlich erhöht wird.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Relais mit polarisierten magnetgesteu-

erten Kontakten, bei dem der bewegliche Kontakt aus zwei Blattfedern besteht,

F i g. 2 a einen Querschnitt durch ein Relais gemäß Fig. 1, bei dem die Blattfedern spiralförmigen Aufbau besitzen,

F i g. 2 b und 2 c eine Blattfeder gemäß F i g. 2 a in Vorder- und Seitenansicht,

Fig. 2d eine Schnittansicht des Relais gemäß Fig.2a,

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform eines Relais, bei dem das Ende des beweglichen Kontaktes als Doppelschleife ausgebildet ist.

Ein Relais besitzt gemäß F i g. 1 einen Kolben 1 mit einer T-förmigen Ausbauchung 2, sowie magnetgesteuerte Kontakte. Von den Kontakten sind der Kontakts beweglich und die Kontakte4 und5 feststehend ausgebildet. Der Kontakt 3 ist in der Ausbauchung angeordnet und trägt zwei Blattfedern 6 und 7, die aneinander angedrückt und vorgespannt sind. Die Spannung der Blattfedern wird durch die Größe des Zusammendrückens der verengten Abschnitte 8 und 9 bestimmt und wird derart gewählt, daß eine Kontaktgabe der Blattfedern mit den feststehenden Kontakten 4 und 5 infolge der remanenten Magnetfelder und der Felder polarisierender Magnete ohne das Steuermagnetfeld unmöglich ist.

Die Kontakte 4 und 5 sind als Federn ausgebildet, die an den entgegengesetzten Stirnseiten des Kolbens 1 mit Druckpassung eingesetzt werden.

Somit bilden die Kontakte 4 und 5 mit dem Kontakt 3 ein symmetrisches Differential-Umschaltsystem.

Eine weitere T-förmige Ausbauchung 10 des Kolbens 1 ist für die Evakuierung oder für die Füllung des Kolbens mit einem Edelgas vorgesehen. Die Erregerspulen 11 und 12, die auf dem Kolben 1 symmetrisch so angeordnet sind, daß die Kontakte 4 und 5 zugleich Kerne dieser Spulen darstellen, erzeugen das Steuermagnetfeld.

Die Magnetfelder der Spulen sind um 90° phasenverschoben. Um die Ansprechzeit zu verkürzen, sind zwei ringförmige Permanentmagnete 13 und 14 vorgesehen. Um die Umschaltung der Kontakte als Momentschaltung zu bewirken, können auch remanente Magnetfelder von Spulen 11 und 12 ausgenutzt werden. Die Reibungskraft, die zwischen den Flächen der Blattfedern 6 und 7 entstehen, setzt die Prellwirkung der Kontakte wesentlich herab.

Durch die Polarisationsmöglichkeiten des Relais, welche die Permanentmagnete 13, 14 und 15 oder die Spulen 11, 12, 16 und 17 schaffen, in denen außer dem Steuermagnetfeld auch ein permanentes Magnetfeld erzeugt wird, kann der Leistungsverbrauch für die Steuerung des Relais wesentlich reduziert werden.

Durch eine Erhöhung der magnetischen Feldstärke in der Spule 16 und durch verschiedene Kombinationen aus den Spulen 11, 12 und 16 kann das Schließen der Blattfedern6 und7 mit den Kontakten4 und 5 gesteuert werden.

In F i g. 2 ist ein gegenüber dem Relais gemäß F i g. 1 abgewandeltes Relais dargestellt.

Zur Erhöhung der mechanischen Steifigkeit und zur Erweiterung des Schaltfrequenzbereichs des Relais besteht der bewegliche Kontakt aus zwei sich berührenden, spiralförmig ausgebildeten Blattfedern 18 und 19. Die Blattfedern 18, 19 weisen gemäß den Fig. 2a, 2b, 2c, 2d eine Längsspannung auf; ihre Enden sind in den Ausbauchungen 20 und 21 des Kolbens 22 befestigt.

Anstatt der flachen, spiralförmigen Blattfedern können auch zwei oder drei dünne Lamellen verwendet werden. Die Lamellen müssen eine gewisse Beschränkung der Bewegung in allen Richtungen besitzen und frei in einer Längs- und Querrichtung zueinander gleiten können. Die Steuer- und Polarisationsfelder können nach der bereits oben angeführten Methode erzeugt werden.

In F i g. 3 ist ein Relais dargestellt, in dem ein beweglicher Kontakt 23 als eine zusammengepreßte Doppelschleife ausgebildet ist; ein Ende 24 dieser Doppelschleife ist verlängert und zwischen zwei feststehenden Kontakten 25 und 26 angeordnet, indem es mit einem von diesen feststehenden Kontakten, z. B. mit dem Kontakt 26 geschlossen ist.

Der Kontaktdruck und die Empfindlichkeit des Relais wird durch die Stärke des Zusammendrückens der Schleifenseiten bestimmt.

Unter Einwirkung des Steuermagnetfeldes einer Erregerspule 27 wird der Kontakt 23 von dem Kontakt 26 abgehoben und mit dem Kontakt 55 geschlossen. Wenn eine Erregerspule 28 ein kleines permanentes Magnetfeld besitzt, erfolgt ein sprungartiger Kontaktschluß der Kontakte 23 und 25, d. h., durch die Steuerung dieses Magnetfeldes kann die Momentschaltung des Relais geändert und eine prellfreie magnetische Dämpfung der Kontakte erzielt werden. Im Relais, das in F i g. 3 gezeigt ist, können Polarisationsmöglichkeiten wie im Relais nach Fig. 1 erzeugt werden. Für die Erzeugung des Steuermagnetfeldes können anstatt Erregerspulen auch Permanentmagnete verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Relais mit polarisierten magnetgesteuerten Kontakten zum Schalten und Umschalten elektrischer Stromkreise, bestehend aus mindestens einem beweglichen und zwei festen Kontakten, die in einem evakuierten oder mit Edelgas gefüllten und für den beweglichen Kontakt mit mindestens einer Ausbauchung versehenen Kolben angeordnet und in. einem Steuermagnetfeld gelegen sowie mittels Permanentmagneten polarisiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt.(3) aus zwei unter Vorspannung gegeneinander gedrückten Blattfedern (6, 7) besteht und daß die festen Kontakte (4, 5) als Wellenfedern ausgebildet sind, die sich mit ihren Biegungsstellen an der Wand des Kolbens (1) abstützen.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (6, 7) des beweglichen Kontaktes (3) einander gegenüberliegende Ausnehmungen (8, 9) besitzen, die eine Zone höherer Elastizität festlegen und ein getrenntes sowie gemeinsames Umschalten ermöglichen.

3. Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen und Schließen der Kontakte Spulen (11, 12, 16, 17), welche die beweglichen und festen Kontakte umgeben, sowie Permanentmagnete (13, 14, 15), die eine lokale Polarisierung der Blattfedern (6, 7) bewirken, vorgesehen sind.

4. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen und Schließen der Kontakte zwei einzelne Spulen (11, 12) vorgesehen sind, deren Kerne von den festen Kontakten (4, 5) gebildet werden.

5. Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den beweglichen Kontakt bildenden Blattfedern (18, 19) zweiseitig eingespannt und längselastisch ausgebildet sind (F i g. 2 a bis 2 c)..

6. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung einer oder mehrerer Spulen aus hartmagnetischem Werkstoff besteht und außer als Steuerspulenwicklung als Polarisierungsmagnet wirkt.