DE1564205A1 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

• Elektromagnetisches Relais

  Zusatz.zu ]?atent.#..(Aktenz.-:--J 30 236-VIIIe/21g)

  Die Erfindüng-betrifft ein elektromagnetisches Relais mit mehreren Kontaktanordnungeng deren Kerne unlösbar in gEgen die Kerne elektrisch#isolierte,Träger eingesetzt sind und deren die Trä-.ger durchdx:Lngende freier Kernen.den zusammen mit einem gegenüberstehenden Teil federgelagerterv magnetisierbärer Anker die Kontakte des Relais bilden:, wobei die magnetisch und el ektrisch lei-.tenden Kerne aus Röhrchen bestehene.die gleichzeitig zum Evakuieren der Kontaktkammern oder zum FUllen derselben mit einem-,an sich--bekannten Schutzgas dienen und deren den Kontaktstellen abgewandte . Enden hermetisch verschloss en sind na'ch Patent..-.-..* (Akteiazeichen: J 30 236 VI,IIe/21g).
• Der Erfindung liegt die-Aufgabe zu Grundel'vorteilhafte Mehrkontaktrelaisanordnungen mit dem elektromagnetischen-Relais nach. dem Haui)-t-Patent...I.(Aktenzeichen: J 30 236 VIIIc/21g)--zu schaf--fen. Besonderer Wert gelegt wird hierbei auf Anwendungsbereiche in-Fernsprechvermittlungseinrichtungeng -tee.z.B.-Koordinatenschaltern.-.Erfindungsgemäse wird dies dadurch erreichtg dase die Kontaktanordnungen paarwje:#se--nebeheinanderliegendx paärweise einander spiegelbildlich gegenüberstöhendt doppelt-a-paarweise p hintereinander oder doppelt-paarweise nebeneinander.mit geeigneten Jochen oder Flussführungsplatten in magnetischer Reibenächaltung an,-,eordnet sind. Gemäss einer Ausbildung nach der Erfindung sind zwei Kontaktanordnungen mit ihren gegeneinander gerichteteng-parallel nebenein." ander liegenden festen Kontaktteilen innerhalb einer Erregerepule angeordnet,und ein U-förmiges magnetisches Joch verbindet die beiden beweglichen Xontaktteile de«r Kontaktanordnungen magnetisch miteinander.
• Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind je zwei Paare einander mit ihren festen Kontaktteilen spiegelbildlich gegen-* überstehender Kontaktanordnungenp deren feste Kontalüeile#jeiveili3 paarweise von einer Erregerspule ums-ohlossen sind,'hintereinander angeordnet.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind je zwei Paare einander mit ihr'en festen Kontaktteilen spiegelbildlich gegenüberstehender Kontaktanordnungeng deren feste Kontaktteile jeweils paarweise von einer Erregerspule umschlossen sindy nebeneinander angeordnet, und je zwei bewegliche Kontaktteile zweier verschiedener Paare sind durch Flussführungsplatten magnetisch verbunden. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass je zwei Paare einander mit ihren festen Kontaktteilen spiegelbildlich gegenüberstehender Kontaktanordnungen hintereinander angeordnet sind und dase eine einfache Erregerspule-beide Kontaktpaare umgibt.
• Gemäas einer weiteren Ausbildung nach der Erfindung sind zwei Kontakt*anordnungen einander mit ihren beweglichen Kontaktteilen spiegelbildlich gegenüberstehend innerhalb eines U-förmigen Jö-, chese das die beiden festen Kontaktteile-magnetisch miteinander verbindet, angeordnetg und jedes feste Kontaktteil ist von einer Erregerspule umschlossen.
• Die-Kontaktanordnungen.p Erregerspulen und Flussführungsteile sind vorzugsweise auf gedruckten Schaltungsplatten angeordne-t, die in Koordinatenschaltern Verwendung finden. Die Erfindung wird qn Hand von Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine abgeschlos.-2ene Kontaktanordnung, von der Seite gesehen, aufgeschnitten; Fig. 2 die Kontaktanordnung nach Fig. 1 in räumlicher Darstellung; Fig. 3 'eine Draufsichtauf die Kontaktanordnungg wobei die Abdeckkappe entfernt ist; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines elektromagnetischEn Lehrfachkontakt-Schwachstromrelais, das zwei Kontaktanordnungen gemäss Fig. 1 und 2 enthält; Fig. 5 eine schematische Dzwstellung einer-anderen Relaisform mit Kontaktanordnungen gemäss Fig. 1 und 2; Fig. 6.eine schematische Darstellung einer weiteren Relaisform mit zwei Paaren von Kontaktanordnungeng die auf einer gedruckten Schaltungsplatte angeordnet sindj Figv 7 eine Seitenansicht des in Fig. 6 dargestellt.en Relais und der gedruckten Schaltungsplatte; Figv 8 eine-schematische Darstellung einer weiteren.Relaisform mit zwei Paaren,von Kontaktanordnungen; Fig-. 9 eine schemtische Darstellung eines Relais mit wiederum abweichender Anordnung der Kontakteinheiten.
• In den Fig. 1 bis 3 ist eine Kontaktanordnung gezeigtp die einen Vleicheisenring 10 enthält, in dessen Mittelbohrung`ein Nickeleisen-Röhrchen 11 mittels eines isolierenden Ringes 12, der z.Be aus Glas bestehen kann, hermetisch eingeschmolzen ist. Das Röhrchen 11 stellt das feste Erontaktteil und ein magneti---sches I>olstück dar, '..,obei:seine ringförmige Stirnfläche 13 als kontaktgebende Fläche au sgebildet ist. Das andere, bewegliche Kö taktteil bes-teht aus einem Anker in Gestalt kner elast-ischen il.-,embran--.l4 aus elektrisch und magnetisch leitendem Werkstoff, wie z.B. einer Nickel-Eisen-Legierung, die an ihrem Hand am Weichei--senring 10 mittels einer #Ilbdeckkappe 15 gehalten wird, die ihrerseits mit dem Weicheisenring 10 hermetisch verbunden ist.- Ein Abs-ta...dsrin-- 16 stellt sicher, dass die 1Jembran 14-vjährend ihrer -Ruhes.tellung mit ihrer zentrale n Kontaktfläche 18 einen genügend g.rossen Kontaktabstand zu der alä Gegenkontakt wirkenden Stirnfläche 13 des Röhrcherß 11 einhglt. Die Inembran 14 ist mit einer Anzahl von Schlitzen 17'verseheng deren Länge sehr viel grösser ist als deren Breite, und die dazu didnen,-die Elastizität der L'embran 14 zu vergrössern und dadurch die aufzuwendende Kraft zur Auslenkung der Kontaktfläche 18 gegen die kontaktgebende 2tirnfläche 13 zu verringern.. Die Schlitze 17 verlaufen kreisbogenförmig von der zentralen Kontakt-L-"läche 18 der Liembran 14 zu ihrer Randzone 19, so dass die Kontaktfläche 18 übe;c.d--e#kchmale, längliche Metallzungen 20 mit dem Weicheisenring 10 in Verbindung steht. Die-Abdeckkappe 15 kann aus isolierendem Werkstoff (z.B. Keramik) oder aus Letall bestehen. Vorzugsvieise.ist sie jedoch aus ferromagnetischem i,.aterial hergestellt, z.B. Ferrit oder il.Tajnetwerkstoff,- weil- dadurch der effektive Fluss- im Luftspalt zwischen Anker und'festem Kontaktteil vergrössert und die Leistungsfähigkeit der Anordnung verbessert wird. Das Röhrchen 11 ist an seinem der Kontaktstelle abgewandten Ende 21 hermetisch verschloss'en. Dieses Verschliessen des Röhrchens 11 kann an einer beliebigen Stelle des Tiertigungsverfahrens erfolgen. Die Anschlüsse der Anordnung-bestehen aus Kontaktstiften (nicht darges,tellt), die am Weicheisenring 10 und am Röhrchen 11 befestigt sind und über deren Umfang hinausragen. Die oben beschriebene Anordnung weist also ein hermetisch'verschlossenes GehLuse auf, das teilweise die Form eines flachen Zy- linders hat, wobei die L.'embran 14 und das Röhrchen 11 in das Gehäuse derart eingeschmolzen sind, dass die 1,lembran-14 in einer diametrischen Ebene des Zylinders liegt und das Röhrchen 11 entlang der Zylinderachse angeordnet ist. Eine solche Kontaktanordnung ist in-der deutschen Patentanmeldung Nr. J 30 2369 VIIIc/21g (11.d.'#'loodhead 4) beschrieben, Die Pig. 4 zeigt ein Paar abgeschiossener Kontaktanordnungen 41, 42 von der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Art, deren feste Kontaktteile jeweils parallel nebeneinander liegen. Eine einfache Erregerspule 43 umschliesst die beiden festen Kontaktteile und ein U-förmiges magnetisches Joch 44 vervollständig-L- den magnetischen Kreis für die beiden dargestellten Kontaktanordnungen. Die magnetischen Hauptflusspfade durch die zwei £',nordnungen, die über das feste Kontaktteil und das beviegliche Kontaktteil jeder -.',nordi.ung verlaufen, liegen in Serie, und das magnetische Joch 44 verbindet die bevieglichen Kontaktteile der beiden Anordnungen. In Fi---. 5 sind zwei iaare abgeschlossener Kontaktanordnungen gezeigt, -,-jobei in jedem j?aar die festen Kontaktteile einander in .:oaxialer Lage zugewandt sind und beide r-aare mit jeweils einem bevieglichen Kontaktteil aneinander anstossend hintereinander liegen..Je eine Erregerspule 51, 52 umgibt ein Paar der festen Kontaktteile; beide Erregerspulen 51, 52 sind in Serie geschaltet. Die abgeschlosoenen 'L-'ontaktanordnungen und die Spulen können in der dargestellten Zusammenstellung z.B. durch Vergiessen gehalten werden. Anschlussstifte 53 können dazu dienen,-das Relais z.B. mit einer gedruckten Schaltungsplatte zu verbinden. Die magnetischen Hauptflusspfade durch alle vier Kontaktanordnungen liegen in Serie.
• ach den Fig. 6 und 7 sind zwei Paare abgeschlossener Kontaktanordnungen nebeneinander angeordnetg viobei die zwei-festen Kontaktteile eines jeden Paares-einander in koaxigler Lage zugewandt sind. Je eine Erregerspule 61, 62 umgibt die festen Kontaktteile eines Paares; beide Errdgerspulen 61, 62-sind-in-Serie"geschaltet..-obwohl eine Parallelscha Itung ebenfalls möglich is-t. Zwei Flussführungqplatten 63, 64 aus .'1,-£agnetwerkstoff mit niedriger Reluktanz liegen jeweils seitlich neben zwei beweglicher! Kontaktteilen--der Kontaktanordnungen verschiedener Paare. Wenn die Abdeckkappen der abgeschlossenen Gehäuse-nicht aus elektribch isolierendem Material hergestellt sind, müssen die.Flussführungsplatten 63, 64 von den Abdeckkappendurch andere Mittel elektrisch isoliert worden. Jede--Flussführungsplatte 639 64 verbindet zwei bewegliche Kontaktteile verschiedener Kontaktpaare in der dargestellten Weise.. Das Relais kann durch die beiden Flussführungsplatten 63, 64 zusammengehalten werden, indem diese mit den abgesehlossenen Kontaktanordnungen verklebt werden oder die Flussführungsplat-ten#und die abgeschlossenen Konta#ktanordnungen werden. durch Vergiessen vereinigt. Die Fig. 6 und 7-zeigenvieiterhingwi.e das eben beschriebene Relais in einem Kreuzpunktschalter verwende-t werden kannp der I z.B.
• bei Fernsprechvermittlungseinrichtungen Anwendung findet. Eine Anzahl von Relais ist in-einer koordinatenmässigen Matrix ange-,6rdnet und auf einer gedruckten Schaltun'splatte angebracht, auf 9 die einige der zum Durchschalten der Kreuzungspunkte benötigten Leiterbahnen aufgebracht sind. Es wird vorausgesetztg dass,bei jeder Schalterbetätigung eine Vierdrahtleitung durch die Uatrix (lurchzuschalten ist. Die gedruckte Schaltungs-Platte ist-auf einer-Seite mit parallelen Leiter'4ahnen in Fünfe,rgruppen bedruckt, und die Relais sind auf der anderen Seite der Platte in Reihen angeordnet, so dass jede Reihe einer Gruppe von fünf Leiterbahnen-zugeordn.et ist..
• Die-,'r,ig.#6 und 7-zeigen einen Teil der gedruckten Schaltungsplatte 70 mit.einer Gruppe von fünf parallelen Leiterbahnen 71 auf einer Seite und einem Relais auf der anderen Seite der Schaltungsplatte-7C), Das Relais ist durch Anschlussstifte befestigt, die von den beiden Enden der doppelten Erregerspule, von den vier festen Koi.taktteilen und von den vier Platten, die die beweglichen 'Kontaktteile tragen, herausragen. Die vier Anschlussstifte 72 der vier festen Kontaktteile ragen durch die Platte hindurch und sind mit vier der fünf parallelen Leiterbalinen 71 auf der anderen Seite der Platte verlötet, die die Eingangsleiter der Reiaisreibe darstellen. In jeder Reihe sind die abgeschlossenen Kontaktanordnungen der Relais, die die gleiche numerische Lage einnehmen, mit der gleichen Leiterbahn 71 verbunden. Die vier Anschlussstifte 73 der beweglichen Kontaktteile erstrecken sich ebenfalls durch die 1,latte und-sind je mit einem von vier Aus-,angsleitern-verbunden (nicht gezeigt), die in der Form vonan sich bekannten Draht- oder Bandkabeln ausgeführt sein.können. Die Relais mit der gleichen numerischen Lage in jeder Reihe sind mit der gleichen Gruppe von vier Ausgangsleitern verbunden. Ein Anschlussstift 74 ragt von einem Ende der doppelten Erregerspule durch die Platte hindurch und ist mit der fünften der fünf `parallelen Leiterbahnen 71 auf der anderen Seite der Platte verlötet. Dieses' Ende der doppelten Erregerspule-eines jeden Relais in der gleichen Reihe ist mit derselben Leiterbahn verbunden. Ein Anschlussstift 75 vom andereii Ende der doppelten Erregerspu" le erstreckt sich ebenfall.s durch die Platte und ist mit einem Leiter in Form einer an sich bekannten Verdrahtung oder eines Teiles des gleichen Bandkabels verlötet, das die vier Ausgangsleiter trägt. Die doppelten Erregerspulen der Relais.mit der gleichen numerischen Lage in-jeder Reihe sind-mit.dem selben Draht- oder Bandkabel verbunden. Eine andere-Möglichkeit als die .Anwendung an sich bekannter Verdrahtuhgen oder Bandkabel liegt darin, die gedruckte Schaltungsplatte auf beiden Seiten mit aufgedruckten Leiterbahnen zu verseheng die alle nötigen Anschlüsse für die Schalteranordnung enthalten. Fig. 8 zeigt zwei Paare von abgeschlossenen Kontakteinrichtungen, wobei in jedem Paar-die festen Kontaktteile'einander in ko-#axialer Lage zugewandt sind, und beide Paare mit jeweils einem beweglichen Kontaktteil aneinander anstossend hintereinander liegen. Eine einfache Erregexspule 80-umgibt beide Paare derKontaktanordnungen. Die abgeschlossenen Kontakte und die Spule können in der dargestellten Anordnung z.B. vergossen werden,'und die Kontaktstifte-81 können zur Befestigung des Relais z.B. auf'einer gedruckten Schaltungsplatte benutzt werden. Abgesehen von der Spulenanordnung ist dieses Relais ganz ähnlich dem in Fig.5 gezeigten Relais aufgebaut. Bei den bisher beschriebenen Relais war das Paar oder waren die Paare von abgeschlossenen Kontaktanordnungen jeweils so ausgebildet,. dass-die beiden festen Kontaktteile nahe beieinander lagen, so-dass eine einfache Erregerspule beide festen Kontaktteile umschliessen konnte.. Es könnte jedoch, n otwendig sein, die Kontakteinheiten in umgekehrter Zusammenstellung anordnen zu müssen.. Fig. 9 zeigt ein Paar abgeschlossener Kontakteinheiten,.die mit den Gehäusen Rücken an Rücken angeordnet sind. Dieses Relais weist zwei Erregerspulen 91, 9 2, eine für jede Einheit, und ein U-förmigesq magnetisches Joch 93 auf, das die'zwei festen Kontaktteile verbindet.-Die besonderen Anordnungen von abgeschlossenen Kontakteinheiten ! innerhalb eines Vielfachkontaktrelais der oben beschriebenen Art, wobei der magnetische Hauptflusspfad durch alle Kontakteg d.h. durch das feste Kontaktteil und durch das. bewegliche Kontaktteil jeder Einheit, in Serie liegen, unterstützt die Axbeitsweise des Relais. Ein Vorteil diese r Anordnung besteht darin. -dass das :Insprechen des empfindlichsten Einzelkontaktes- die Reluktanz des magnetischen Kreises des Reläs herabsetzt und dadurch die zum Ansprechen der übrigen Kontakte verfügbare Magnetomotorische Kraft vergrössert. Dieser Vorgang pflanzt sich-fort und ergibt einen sehr kleinen Bereich für die Ansprechcharakteristik; kleiner als der Bereich, Ü'er mit verschiedenen Einfachkontakten erreicht vierden kann. Eine ähnliche-Verbbsserüng tritt bei der Abfallcharakteristik auf. ber erste abfallende Xontakt vergrössert die Reluktanz des magnetischen Kreises und unterstützt dadurch das'Abfallen der empfindlicheren Kontakte des Relais. Die abgeschlossenen Kontaktanordnüngeng die in den Relaisausbildungen nach der Erfindung benutzt vierdeng müssen nicht unbedingt genau gleich wie die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Kontaktanordnungen ausgebildet sein. Sie sollten jedoch folgende Haupteigenschaften aufweisen: Ein hermetisch abgeschlossenes Gehäusep eine flachet elastische Lembran aus elektrisch und magnetisch leitendem Vlerkstoffg die in das Gehäuse entlang einer Randzone eingeschmolzen ist und einen sich nach innen erstreckenden Anker aufweiste- der ein bewegliches Kontaktteil bildet, und ein festes Teil aus elektrisch und magnetisch leitendem Werkstoh, das ebenfalls in das'Gehäuse eingeschmoizen ist und.ein Kontaktteil und magnetisches Polstück bildetg das mit dem beweglichen Kontaktteil zusammenarbeitet. Vorzugsweise wird bei dieser Art abgeschlossener Kontakte ein Teil des Gehäuses in Form einer Abdeckkappe aus ferromagnetischem Material ausgeführty die eine Seite der Membran abschliesst und ein weiteres flussführendes Teil zur Verstärkung-des Effektivflusses im luftspalt zwischen Anker und festem Kontaktteil bildet. Bei den beschriebenen verschiedenen Ausbildungen von Lehrfachkontaktrelais können selbstverständlich auch-solche Kontakteinheiten Anwendung finden, deren festes Kontaktteil aus einem ferromagnetischen Stab besteht.

Claims (1)

1. !#atentansprüche zz:tromägnetische s Relais mi nehre#en r Köritaktanordnungen, 0.#a eren Kerne unlösbar in-gegän die*Kerne elektrisch isolierte' Träger*eingesetzt'sind und Deinen die Träger durchdringende freie KerRenden zusa.-.imen Wit el'nem gege . nüberstehenden Teil federgelager'ter, magnetibierbärer Anker die Kontakte des-Re- lais bilden, viobei die magnetisch und elektrisch leitenden Kerne aus Röhrchen 'bestehen, die gleichzeitig zum Evakuie- ren der Kontaktkammern o'der'-zum Füllen derselben mit einem an sich bekannten Schutzgas dienen und der-en d-en Kontaktstel- len abgewandte-Endenhermetischlverschlossensind nach-Patent... (AI"-tenieichen#:-J-30 236-'VIIIc/219)9 dadurch'gekennzeichnet, dass die - Kontaktanordnungen' (2. - B. 419 42) paarvieise-n-ebenein- anderliegend-,.paärv#eise-einander spiegelbildlich gegenüber- stehend, doppelt paarweise hintereinander oder-doppelt-pa'ar- weise nebeneinander mit gee'igneten Jochen (44, 93.) oder -Fluss- führungsplatten (63, 64) ininagnetischer Reihenschaltüng an- geordnet-sind-. -2. Elektromagnetisches Relais nach-Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet" d-,ass.zwei Kontaktanordnungen (419 42) mit ihren ge- geneinander gerichteten, parallel nebeneinander liegenden fe- st.en Kontaktteilen innerhalb'diner Erregprspule (43) angeord- net-sind und dass ein U-förmige»s magnetisches Joch (44) die beiden beweglichen Köntaktteile der Kontaktanordnungen (41942) magnetisch-miteinander verbindet-. 3.-Blektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass je zwei Paare einander mit ihren feszt-en Kon- taktteildn spiegelbildlich gegenüberstehender Kontaktanord- hungeng-deren . fest.e.'-Kon-taktteile jeweils paarweise von einer Erregers . pule (5-1,p .52) umschlassen sind, hintereinander änge- ordnet si-nde 4. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Paare einander mit ihren festen Kontaktteilen spiegelbildlich gegenüberstehender Kontaktanordnungen, deren feste Kontaktteile jeweils paarweise von einer Erregerspule (61, 62) umschlossen sind, nebeneinander angeordnet sind und dass je zwei beviegliche Kontaktteile zweier verschiedener Paare durch Flussführungsplatten (63, 64) magnetisch verbunden sind. 5. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je-zwei Paar einander mit ihren festen Kontaktteilen spiegelbildlich gegenüberstehender Kontaktanordnungen hintereinander ahgeordnet sind und dass eine einfache Erregerbpule (80) beide Kontaktpaare umgibt. 6. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kontaktanordnungen einander mit ihren bevieglichen Kontaktteilen spiegelbildlich gegenüberstehend innerhalb eines U-förmigen Joches (93), das die beiden»festen'Kontalztteile magnetisch miteinander verbindet, angeordnet sind und daso jedes feste Kontaktteil von einer Erregerspule (91, 92) umschlossen ist. 7. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanordnungen, Erregerspulen und Flussführungsteile auf gedrudzten Schaltungsplatten (z.B. 70) angeordnet sind, die in Koordinatenschaltern Verwendung finden. Verzeichnis der v*erwendeten Bezeichnungen Bezugs- Ursprungssproche D/E übersetzung E/D -zeichen 10 mild steel annulus ";i(--,icheisenring 11 nickel-iron tube Nickeleisen-Röhrchen 12 annular seal isolierender Ring 13 end face Stirnfläche 14 flat resilient plate MEmbran '15 cap Abdeckkappe 16- spring-.ring Abstandsring 17 slot Schlitz 18 contact*making area Kontaktfläche ig peripheral area Randzone 20 tongues of metal Lietallzungen 21 end Ende 41 contact device Kontaktanordnung 42 43 energising coil Erregerspule 44 -yoke Joch 51 energising coil Erreger'apule 52 53 contaet pin Anschlusastift 61 energising coil Erreg.erepule 62 -63 plate Flussfährungspla:tte 64 70 printed wIring board gedruckte Schaltungsplatte .71 conduotor Leiterbahn 72 contaet pin Anschlussstift 73- Verzeichnis der verwendeten Bezeichnungen Bezug$- Ursprungssproche D/E übersetzung E/D zeichen 74 contaet pin Anschlusastift 75 88 80 energising coil Erregerspule 81 c6ntact pin Anschlusestift 91 energising coil Erregerspule 92 93 yoke Joch