DE1564205B2 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

führungsteile sind vorzugsweise auf gedruckten Schaltungsplatten angeordnet, die in Koordinatenschaltern Verwendung finden.

Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine abgeschlossene Kontaktanordnung, von der Seite gesehen, aufgeschnitten,

F i g. 2 die Kontaktanordnung nach F i g. 1 in räumlicher Darstellung,

Fig.3 eine Draufsicht auf die Kontaktanordnung, wobei die Abdeckkappe entfernt ist,

Fig.4 eine schematische Darstellung eines elektromagnetischen Mehrfachkontakt-Schwachstromrelais, das zwei Kontaktanordnungen gemäß F i g. 1 und 2 enthält,

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer anderen Relaisform mit Kontaktanordnungen gemäß F i g. 1 und 2,

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Relaisform mit zwei Paaren von Kontaktanordnungen, die auf einer gedruckten Schaltungsplatte angeordnet sind,

F i g. 7 eine Seitenansicht des in F i g. 6 dargestellten Relais und der gedruckten Schaltungsplatte,

F i g. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Relaisform mit zwei Paaren von Kontaktanordnungen,

F i g. 9 eine schematische Darstellung eines Relais mit wiederum abweichender Anordnung der Kontakteinheiten.

In den F i g. 1 bis 3 ist eine Kontaktanordnung gezeigt, die einen Weicheisenring 10 enthält, in dessen Mittelbohrung ein Nickeleisen-Röhrchen 11 mittels eines isolierenden Ringes 12, der z. B. aus Glas bestehen kann, hermetisch eingeschmolzen ist. Das Röhrchen 11 stellt das feste Kontaktteil und ein magnetisches Polstück dar, wobei seine ringförmige Stirnfläche 13 als kontaktgebende Fläche ausgebildet ist. Das andere, bewegliche Kontaktteil besteht aus einem Anker in Gestalt einer elastischen Membran 14 aus elektrisch und magnetisch leitendem Werkstoff, wie z. B. einer Nickel-Eisen-Legierung, die an ihrem Rand am Weicheisenring 10 mittels einer Abdeckkappe 15 gehalten wird, die ihrerseits mit dem Weicheisenring 10 hermetisch verbunden ist. Ein Abstandsring 16 stellt sicher, daß die Membran 14 während ihrer Ruhestellung mit ihrer zentralen Kontaktfläche 18 einen genügend großen Kontaktabstand zu der als Gegenkontakt wirkenden Stirnfläche 13 des Röhrchens 11 einhält. Die Membran 14 ist mit einer Anzahl von Schlitzen 17 versehen, deren Länge sehr viel größer ist als deren Breite, und die dazu dienen, die Elastizität der Membran 14 zu vergrößern und dadurch die aufzuwendende Kraft zur Auslenkung der Kontaktfläche 18 gegen die kontaktgebende Stirnfläche 13 zu verringern. Die Schlitze 17 verlaufen kreisbogenförmig von der zentralen Kontaktfläehe 18 der Membran 14 zu ihrer Randzone 19, so daß die Kontaktfläche 18 über drei schmale, längliche Metallzungen 20 mit dem Weicheisenring 10 in Verbindung steht. Die Abdeckkappe 15 kann aus isolierendem Werkstoff (z. B. Keramik) oder aus Metall bestehen. Vorzugsweise ist sie jedoch aus ferromagnetischem Material hergestellt, z. B. Ferrit oder Magnetwerkstoff, 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 verschlossen. Dieses Verschließen des Röhrchens 11 kann an einer beliebigen Stelle des Fertigungsverfahrens erfolgen. Die Anschlüsse der Anordnung bestehen aus Kontaktstiften (nicht dargestellt), die am Weicheisenring 10 und am Röhrchen 11 befestigt sind und über deren Umfang hinausragen.

Die oben beschriebene Anordnung weist also ein hermetisch verschlossenes Gehäuse auf, das teilweise die Form eines flachen Zylinders hat, wobei die Membran 14 und das Röhrchen 11 in das Gehäuse derart eingeschmolzen sind, daß die Membran 14 in einer diametrischen Ebene des Zylinders liegt und das Röhrchen 11 entlang der Zylinderachse angeordnet ist. Eine solche Kontaktanordnung ist in dem deutschen Hauptpatent 12 57 971 (H. S. Woodhead 4) beschrieben.

Die F i g. 4 zeigt ein Paar abgeschlossener Kontaktanordnungen 41,42 von der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Art, deren feste Kontaktteile jeweils parallel nebeinander liegen. Eine einfache Erregerspule 43 umschließt die beiden festen Kontaktteile und ein U-förmiges magnetisches Joch 44 vervollständigt den magnetischen Kreis für die beiden dargestellten Kontaktanordnungen. Die magnetischen Hauptflußpfade durch die zwei Anordnungen, die über das feste Kontaktteil und das bewegliche Kontaktteil jeder Anordnung verlaufen, liegen in Serie, und das magnetische Joch 44 verbindet die beweglichen Kontaktteile der beiden Anordnungen.

In F i g. 5 sind zwei Paare abgeschlossener Kontaktanordnungen gezeigt, wobei in jedem Paar die festen Kontaktteile einander in koaxialer Lage zugewandt sind und beide Paare mit jeweils einem beweglichen 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 abgeschlossenen Kontaktanordnungen 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.

Nach den F i g. 6 und 7 sind zwei Paare abgeschlossener Kontaktanordnungen nebeneinander angeordnet, wobei die zwei festen Kontaktteile eines jeden Paares einander in koaxialer Lage zugewandt sind. Je eine Erregerspule 61, 62 umgibt die festen Kontaktteile eines Paares; beide Erregerspulen 61, 62 sind in Serie geschaltet, obwohl eine Parallelschaltung ebenfalls möglich ist. Zwei Flußführungsplatten 63, 64 aus Magnetwerkstoff mit niedriger Reluktanz liegen jeweils seitlich neben zwei beweglichen Kontaktteilen der Kontaktanordnungen verschiedener Paare. Wenn die Abdeckkappen der abgeschlossenen Gehäuse nicht aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sind, müssen die Flußführungsplatten 63,64 von den Abdeckkappen durch andere Mittel elektrisch isoliert werden. Jede Flußführungsplatte 63, 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 abgeschlossenen Kontaktanordnungen verklebt werden oder die Flußführungsplatten und die abgeschlossenen Kontaktanordnungen werden durch Vergießen vereinigt.

Die F i g. 6 und 7 zeigen weiterhin, wie das eben beschriebene Relais in einem Kreuzpunktschalter verwendet werden kann, der z. B. bei Fernsprechvermittlungseinrichtungen Anwendung findet. Eine Anzahl

von Relais ist in einer koordinatenmäßigen Matrix angeordnet und auf einer gedruckten Schaltungsplatte angebracht, auf die einige der zum Durchschalten der Kreuzungspunkte benötigten Leiterbahnen aufgebracht sind. Es wird vorausgesetzt, daß bei jeder Schalterbetätigung eine Vierdrahtleitung durch die Matrix durchzuschalten ist. Die gedruckte Schaltungsplatte ist auf einer Seite mit parallelen Leiterbahnen in Fünfergruppen bedruckt, und die Relais sind auf der anderen Seite der Platte in Reihen angeordnet, so daß jede Reihe einer Gruppe von fünf Leiterbahnen zugeordnet ist.

Die F i g. 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 70. Das Relais ist durch Anschlußstifte befestigt, die von den beiden Enden der doppelten Erregerspule, von den vier festen Kontaktteilen 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 Leiterbahnen 71 auf der anderen Seite der Platte verlötet, die die Eingangsleiter der Relaisreihe 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 Platte und sind je mit einem von vier Ausgangsleitern verbunden (nicht gezeigt), die in der Form von an 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 Anschlußtift 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 anderen Ende der doppelten Erregerspule erstreckt sich ebenfalls 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 Verdrahtungen oder Bandkabel liegt darin, die gedruckte Schaltungsplatte auf beiden Seiten mit aufgedruckten Leiterbahnen zu versehen, die alle nötigen Anschlüsse für die Schalteranordnung enthalten.

F i g. 8 zeigt zwei Paare von abgeschlossenen Kontakteinrichtungen, wobei in jedem Paar die festen Kontakteile einander in koaxialer Lage zugewandt sind und beide Paare mit jeweils einem beweglichen Kontaktteil aneinander anstoßend hintereinander liegen. Eine einfache Erregerspule 80 umgibt beide Paare der Kontaktanordnungen. 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 F i g. 5 gezeigten Relais aufgebaut.

Bei den bisher beschriebenen Relais war das Paar - oder waren die Paare von abgeschlossenen Kontaktariordnungen jeweils so ausgebildet, daß die beiden festen Kontaktteile nahe beinander lagen, so daß eine einfache Erregerspule beide festen Kontaktteile umschließen konnte. Es könnte jedoch notwendig sein, die Kon-

ι·:> takteinheiten in umgekehrter Zusammenstellung anordnen zu müssen. F i g. 9 zeigt ein Paar abgeschlossener Kontakteinheiten, die mit den Gehäusen Rücken an Rücken angeordnet sind. Dieses Relais weist zwei Erregerspulen 91, 92, eine für jede Einheit, und ein U-för-

-,■■■ miges, 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

ic Hauptflußpfad durch alle Kontakte, d. h. durch das feste Kontaktteil und durch das bewegliche Kontaktteil jeder Einheit, in Serie liegen, unterstützt die Arbeitsweise des Relais. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Ansprechen des empfindlichsten Einzelkontak-

;.<; tes die Reluktanz des magnetischen Kreises des Relais 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 Ansprechcharakteri-

w stik; kleiner als der Bereich, der mit verschiedenen Einfachkontakten erreicht werden kann. Eine ähnliche Verbesserung tritt bei der Abfallcharakteristik auf. Der erste abfallende Kontakt vergrößert die Reluktanz des magnetischen Kreises und unterstützt dadurch das Abis fallen der empfindlicheren Kontakte des Relais.

Die abgeschlossenen Kontaktanordnungen, die in den Relaisausbildungen nach der Erfindung benutzt werden, müssen nicht unbedingt genau gleich wie die in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Kontaktanordnungen ausge-

bildet sein. Sie sollten jedoch folgende Haupteigenschaften aufweisen: Ein hermetisch abgeschlossenes Gehäuse, eine flache, elastische Membran aus elektrisch und magnetisch leitendem Werkstoff, die in das Gehäuse entlang einer Randzone eingeschmolzen ist und einen sich nach innen erstreckenden Anker aufweist, der ein bewegliches Kontaktteil bildet, und ein festes Teil aus elektrisch und magnetisch leitendem Werkstoff, das ebenfalls in das Gehäuse eingeschmolzen ist und ein Kontaktteil und magnetisches Polstück

>o bildet, das mit dem beweglichen Kontaktteil zusammenarbeitet.

Vorzugsweise wird bei dieser Art abgeschlossener Kontakte ein Teil des Gehäuses in Form einer Abdeckkappe aus ferromagnetischem Material ausgeführt, 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

f>o von Mehrfachkontaktrelais können selbstverständlich auch solche Kontakteinheiten Anwendung finden, deren festes Kontaktteil aus einem ferromagnetischen Stab besteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche: net sind, die in Koordinatenschaltern Verwendung finden.

1. Elektromagnetisches Relais mit mehreren Kontaktanordnungen, deren Kerne unlösbar in gegen die Kerne elektrisch isolierte Träger eingesetzt sind und deren die Träger durchdringende freie Kernenden zusammen mit einem gegenüberstehenden Teil federgelagerter, magnetisierbarer Anker die Kontakte des Relais bilden, wobei die magnetisch und elektrisch leitenden Kerne aus Röhrchen bes.tehen, die gleichzeitig zum Evakuieren der Kontaktkammern oder zum Füllen derselben mit einem an sich bekannten Schutzgas dienen und deren den Kontaktstellen abgewandte Enden hermetisch verschlossen sind nach Hauptpatent 12 57971, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnungen (z. B. 41, 42) paarweise nebeneinanderliegend, paarweise einander spiegelbildlich gegenüberstehend, doppelt-paarweise hintereinander oder doppelt-paarweise nebeneinander mit geeigneten Jochen (44, 93) oder Flußführungsplatten (63, 64) in magnetischer Reihenschaltung angeordnet sind.

2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kontaktanordnungen (41, 42) mit ihren gegeneinander gerichteten, parallel nebeneinander liegenden festen Kontaktteilen innerhalb einer Erregerspule (43) angeordnet sind und daß ein U-förmiges magnetisches Joch (44) die beiden beweglichen Kontaktteile der Kontaktanordnungen (41, 42) magnetisch miteinander verbindet.

3. 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 (51,52) umschlossen sind, hintereinander angeordnet sind. ·

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 bewegliche 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 angeordnet sind und daß eine einfache Erregerspule (80) beide Kontaktpaare umgibt.

6. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kontaktanordnungen einander mit ihren beweglichen Kontaktteilen spiegelbildlich gegenüberstehend innerhalb eines U-förmigen Joches (93), das die beiden festen Kontaktteile magnetisch miteinander verbindet, angeordnet sind und daß 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 gedruckten Schaltungsplatten (z. B. 70) angeord-Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais

ίο mit mehreren Kontaktanordnungen, deren Kerne unlösbar in gegen die Kerne elektrisch isolierte Träger eingesetzt sind und deren die Träger durchdringende freie Kernenden zusammen mit einem gegenüberstehenden Teil federgelagerter, magnetisierbarer Anker

is die Kontakte des Relais bilden, wobei die magnetisch und elektrisch leitenden Kerne aus Röhrchen bestehen, die gleichzeitig zum Evakuieren der Kontaktkammern oder zum Füllen derselben mit einem an sich bekannten Schutzgas dienen und deren den Kontaktstellen abgewandte Enden hermetisch verschlossen sind nach Hauptpatent 12 57 971.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vorteilhafte Mehrkontaktrelaisanordnungen mit dem elektromagnetischen Relais nach dem Hauptpatent 12 57 971 zu schaffen. Besonderer Wert gelegt wird hierbei auf Anwendungsbereiche in Fernsprechvermittlungseinrichtungen, wie z. B. Koordinatenschaltern. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kontaktanordnungen paarweise nebeneinanderliegend, paarweise einander spiegelbildlich gegenüberstehend, doppeltpaarweise hintereinander oder doppelt-paarweise nebeneinander mit geeigneten Jochen oder Flußführungsplatten in magnetischer Reihenschaltung angeordnet sind.

Gemäß einer Ausbildung nach der Erfindung sind zwei Kontaktanordnungen mit ihren gegeneinander gerichteten, parallel nebeneinander liegenden festen Kontaktteilen innerhalb einer Erregerspule angeordnet, und ein U-förmiges magnetisches Joch verbindet die beiden beweglichen Kontaktteile der Kontaktanordnungen magnetisch miteinander.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind je zwei Paare einander mit ihren festen Kontaktteilen spiegelbildlich gegenüberstehender Kontaktanordnungen, deren feste Kontaktteile jeweils paarweise von einer Erregerspule umschlossen sind, hintereinander angeordnet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind je zwei Paare einander mit ihren festen Kontaktteilen spiegelst) bildlich gegenüberstehender Kontaktanordnungen, deren feste Kontaktteile jeweils paarweise von einer Erregerspule umschlossen sind, nebeneinander angeordnet, und je zwei bewegliche Kontaktteile zweier verschiedener Paare sind durch Flußführungsplatten ma-

.S5 gnetisch verbunden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß je zwei Paare einander mit ihren festen Kontaktteilen spiegelbildlich gegenüberstehender Kontaktanordnungen hintereinander angeordnet sind und daß eine einfaehe Erregerspule beide Kontaktpaare umgibt.

Gemäß einer weiteren Ausbildung nach der Erfindung sind zwei Kontaktanordnungen einander mit ihren beweglichen Kontaktteilen spiegelbildlich gegenüberstehend innerhalb eines U-förmigen Joches, das die

&5 beiden festen Kontaktteile magnetisch miteinander verbindet, angeordnet, und jedes feste Kontaktteil ist von einer Erregerspule umschlossen.

Die Kontaktanordnungen, Erregerspulen und Fluß-