DE1564844B2 - Magnetisch betaetigter waermeschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetisch betätigten Schalter, der einen zur Steuerung dienenden, unter Federwirkung stehenden Anker aus einem Material aufweist, das bei Erhitzen seine magnetische Permeabilität verliert.

Bei bekannten thermomagnetischen Relais, die mit dem Effekt des Curie-Punktes arbeiten, werden Permanentmagnete benutzt, welche das Relais sehr empfindlich gegen Spannungsänderungen machen; denn je höher die Spannung ist, desto schneller erhitzt sich der Anker mit dem Ergebnis, daß die Zeitspanne, in der der Anker angezogen ist, verkürzt wird, während umgekehrt bei niedrigerer Spannung die Zeitspanne, in der der Anker angezogen ist, verlängert wird. Dies ist besonders dann nachteilig, wenn ein derartiger Schalter dazu benutzt wird, Richtungssignallampen von Kraftfahrzeugen zum Blinken zu bringen.

Dieser Mangel wird nach der Erfindung dadurch beseitigt, daß der Anker, wie an sich bekannt, mit zwei Elektromagneten zusammenwirkt, von denen der eine eine Wicklung mit hohem elektrischen Widerstand und der zweite eine Wicklung mit niedrigem elektrischen Widerstand aufweist, wobei der erste Elektromagnet, wenn er erregt wird, den Anker anzieht und ihn entgegen seiner Federwirkung in eine angezogene Stellung bringt, in der der Stromkreis durch den zweiten Elektromagneten geschlossen und die Wicklung des ersten Magneten überbrückt ist, und der zweite Elektromagnet den Anker in der angezogenen Stellung hält, bis er infolge der durch den Stromdurchfluß hervorgerufenen Erwärmung seine magnetische Permeabilität verliert.

Bei diesem Schalter sorgt also der erste Magnet für die Kraft, um den Anker anzuziehen und in den Stromkreis einzubeziehen. Er schaltet dabei die Energiequelle in Reihe mit dem Verbraucher, beispielsweise die Leuchten eines Kraftfahrzeuges, die zum Blinken gebracht werden sollen. Da die Wicklung dieses Magneten aber einen hohen elektrischen Widerstand hat, wird .verhindert, daß die Lampen leuchten.

Die Wicklung des zweiten Magneten mit dem niedrigen elektrischen Widerstand, die die Wicklung des eisten Magneten überbrückt, wenn der Anker angezogen ist, schaltet einen Leitungsweg mit niedrigem Widerstand ein und bringt dadurch die Lampen zum Leuchten. Dieser Magnet ist stark genug, um den Anker gegen die Kraft seiner Feder in der angezogenen Stellung zu halten. Dabei erhitzt sich der Anker bis zu seinem Curie-Punkt und verliert seine magnetische Permeabilität, so daß er unter der Wirkung seiner Feder abfällt und die Überbrückung der Wicklung des ersten Elektromagneten aufgehoben wird.

Wenn bei diesem Schalter die Betriebsspannung erhöht wird, wächst sowohl die »Anzugskraft« des ersten Magneten als auch die »Haltekraft« des zweiten Magneten. Letzterer würde den Anker länger gegen die Kraft seiner Feder in der angezogenen Lage halten, wenn nicht mit der größeren Betriebsspannung auch der Stromdurchgang durch den Anker wachsen und dieser sich daher schneller auf den Curie-Punkt erwärmen würde, so daß mit dem schnelleren Temperaturanstieg ein schnelleres Abfallen des Ankers erreicht wird. Die Wirkung der größeren Haltekraft des zweiten Magneten und der schnelleren Erwärmung des Ankers heben sieb, hinsichtlich der Dauer, die der Anker in der anuezogenen Lage bleibt, auf, so daß auf diese Weise die Wirkung der erhöhten Spannung im Schalter selbst ausgeglichen wird. Umgekehrt werden bei verringerter Betriebsspannung die Wicklungen des ersten und zweiten Elektromagneten eine geringere Kraft auf den Anker ausüben; der Anker würde daher früher abfallen, er wird sich aber in seiner angezogenen Stellung infolge der geringeren Betriebsspannung langsamer erhitzen und damit die Zeitspanne, bis er abfällt, verlängern, so daß die auf ihn wirkende schwächere Kraft der Elektromagnete durch den langsameren Temperaturanstieg im Anker kompensiert wird.

Da bei dem Schalter nach der Erfindung unterschiedliche Konstruktionswerte für die beiden Elektromagnete zugrunde gelegt werden können, sind auch verschiedene Werte für die »Haltekraft« und die »Anzugskraft« möglich. Das Einstellen des Schalters auf eine gewünschte Frequenz und ein gewünschtes Hell-Dunkel-Verhältnis bei Verwendung dieses Schalters für Blinkleuchten ist dadurch erleichtert.

Von besonderem Vorteil ist bei dem Schalter nach j der Erfindung auch sein einfacher Aufbau mit nur ' einem einzigen beweglichen Teil, der eine lange Lebensdauer auch bei hoher Belastung der Kontakte sichert.

Bei einem bekannten, magnetisch betätigten Schutzrohrankerkontaktrelais mit thermischer Steuerung sind im Magnetkreis Teile aus temperaturabhängigem, ferromagnetischem Material enthalten. Dieses wird durch Permanentmagnete oder das Feld einer Wicklung erregt. Die zur Steuerung des Magnetflusses erforderliche Wärme wird durch besondere Bauelemente innerhalb des Schutzrohres erzeugt. Nach Einschalten der Wärmequelle heizen sich die Zungen der Kontakte auf, so daß sie unmagnetisch werden und die Kontakte unter dem Einfluß der auf sie einwirkenden Federkräfte betätigt werden. Mittel, mit denen der Einfluß von Spannungsänderungen auf den Schaltzeitpunkt kompensiert werden können, sind bei diesem bekannten Relais nicht vorgesehen. Es ist auch eine Blinksignaleinrichtung bekannt, bei der zwei abwechselnd erregte Magnete auf einen gemeinsamen, zu einem stumpfen Winkel gebogenen Anker einwirken und den um seinen Scheitel kippbar gelagerten Anker abwechselnd in die eine oder andere Schaltstellung bringen. Von der Temperaturabhängigkeit des ferromagneiischen Materials wird hierbei nicht Gebrauch gemacht.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel nach den Ansprüchen an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schalter, bei dem der Anker sich in der nicht angezogenen Stellung befindet;

Fig. 2 zeigt den Schalter gemäß Fig. 1 bei angezogenem Anker.

Der in der Zeichnung dargestellte Schalter weist eine Basis 2 aus Isoliermaterial, wie z. B. Phenolharz, auf, die zwei Anschlußkontaktc 4 und 6 trägt, die in die Basis eingegossen sind. Der Anschlußkontakt 4 trägt oberhalb der Basis 2 einen leitenden Stift 8, mit dem jeweils ein Ende der Wicklungen 10 und 12 leitend verbunden ist. Die Wicklung 10, die einen geringen Widerstand und relativ wenige Windungen aufweist, ist um einen U-förmigen Kern 14 gewickelt. Die Wicklung 12, die einen relativ großen Widerstand und eine relativ große Anzahl von Windungen aufweist, ist auf einen srößeren U-förmiaen Kern 18

gewickelt. Ein aus einem Metall mit relativ niedriger Curie-Temperatur gebildeter Anker 22, z. B. aus einer Nickeleisenlegierung, die unter dem Handelsnahmen NILVAR erhältlich ist, oder aus einer Nickelstahllegierung, die unter dem Handelsnahmen INVAR erhältlich ist, ist an seinem unteren Ende beweglich an einem durch den Anschlußkontakt 6 gestützten Halteteil 24 angebracht. Der Anker 22 weist eine Federvorspannung auf, die den Anker in der in Fig. 1 gezeigten, nicht angezogenen Stellung zu halten sucht. Wenn der Anker angezogen wird, kommt der von ihm getragene Kontakt 26 an einen festen Kontakt 28 zur Anlage, der auf einem Haltearm 30 befestigt ist. Der Haltearm 30 ist isoliert auf der Basis 2 befestigt.

Das andere Ende der Wicklung 10 ist über den Haltearm 30 leitend mit dem Kontakt 28 verbunden und das andere Ende der Wicklung 12 ist mit dem Kern 18 verbunden, der in leitendem Kontakt mit dem Halteteil 24 steht.

Die Funktion der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Wenn ein Pol einer Energiequelle mit dem Anschlußkontakt 4 verbunden ist und zwischen den Anschlußkontakt 6 und den anderen Pol der Energiequelle eine Lampenbelastung geschaltet wird, fließt Strom vom Anschlußkontakt 4 über den Stift 8, die Wicklung 12, den Kern 18 und den Anschlußkontakt 6 zum Verbraucher. Der durch diesen Stromkreis fließende Strom reicht infolge der relativ hochohmigen Wicklung 12 nicht aus, um die Lampen der Belastung zum Leuchten zu bringen.

Der durch die Wicklung 12 fließende Strom erzeugt eine magnetische Kraft im U-förmigen Kern 18, die den Anker 22 anzieht und dabei den am Anker befestigten Kontakt 26 zur Anlage an den Kontakt 28 bringt, wie in F i g. 2 gezeigt ist. Daraufhin fließt Strom vom Anschlußkontakt 4 über den Stift 8 durch die Wicklung 10, den Haltearm 30, die Kontakte 28 und 26, den Anker 22, den Anschlußkontakt 6 zum Verbraucher. Die Wicklung 10 bildet einen niederohmigen Nebenschluß für die Wicklung 12. Der durch die Wicklung 10 und den Anker 22 fließende Strom reicht aus, um den Anker zu erhitzen und seine Temperatur auf den Curie-Punkt anzuheben. Der Strom reicht auch aus, um zu bewirken, daß die Lampen der Belastung leuchten.

Wenn die magnetischen Eigenschaften des Ankers 22 bei steigender Temperatur nachlassen und einen Punkt erreichen, an welchem die Federvorspannung im Anker stärker ist als die magnetische Anziehung, die durch den U-förmigen Kern 14 auf den Anker

ausgeübt wird, schnappt der Anker in die in Fig. 1 gezeigte Stellung zurück, wodurch der Stromkreis und die Überbrückung der Wicklung 12 geöffnet werden. Dadurch wird die Spule 12 wieder erregt, wobei sie eine magnetische Kraft im U-förmigen Kern erzeugt, welche den Anker wieder anzieht, sobald er sich genügend abgekühlt und seine magnetischen Eigenschaften zurückgewonnen hat. Auf diese Weise wiederholt sich der Vorgang.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Magnetisch betätigter Schalter, der einen zur Steuerung dienenden, unter Federwirkung stehenden Anker aus einem Material aufweist, das bei Erhitzen seine magnetische Permeabilität verliert, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (22), wie an sich bekannt, mit zwei Elektromagneten (12,18; 10,14) zusammenwirkt, von denen der eine eine Wicklung (12) mit hohem elektrischem Widerstand und der zweite eine Wicklung (10) mit niedrigem elektrischem Widerstand aufweist, wobei der erste Elektromagnet (12,18), wenn er erregt wird, den Anker (22) anzieht und ihn entgegen seiner Federwirkung in eine angezogene Stellung bringt, in der der Stromkreis durch den zweiten Elektromagneten (10,14) geschlossen und die Wicklung (12) des ersten Magneten (12,18) überbrückt ist, und der zweite Elektromagnet (10,14) den Anker (22) in der angezogenen Stellung hält, bis er infolge der durch den Stromdurchfluß hervorgerufenen Erwärmung seine magnetische Permeabilität verliert.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder des Ankers (22) ihn in der nicht angezogenen Stellung zu halten sucht.

3. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen feststehenden Kontakt (28), der mit einem am Anker (22) angeordneten beweglichen Kontakt (26) zusammenwirkt, wobei der feststehende Kontakt (28) mit dem einen Ende der einen niedrigen Widerstand aufweisenden Wicklung (10) und der bewegliche Kontakt (26) mit einem Anschlußkontakt (6) des Schalters verbunden ist, und wobei das andere Ende der niederohmigen Wicklung (10) mit einem zweiten Anschlußkontakt (4) des Schalters verbunden ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußkontakte (4, 6) des Schalters mit den beiden Enden der hochohmigen Wicklung (12) des ersten Elektromagneten (12,18) verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen