DE1640179A1

DE1640179A1 - Magnetisch betaetigbarer Lamellenschalter

Info

Publication number: DE1640179A1
Application number: DE19661640179
Authority: DE
Inventors: Frank Gerald Frederick
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-10-07
Filing date: 1966-10-01
Publication date: 1970-10-29
Also published as: GB1129357A; JPS44258B1; NL6614174A; US3334320A; FR1498721A; CH460126A

Description

GE llD-1806 (G.F. Prank)
US-Ser.No. 495,657
Piled: October 1, I965

General Electric Company, Schenectady, N.Y., V.St.A.

Magnetisch betätigbarer Lamellenschalter.

Die Erfindung betrifft magnetisch betätigbare Lamellenschalter, insbesondere mit einem vakuumdichten Kolben, ferner mit einer magnetisierbaren und elektrisch leitenden Elektrode, die einen Anschlußteil und einen Elektrodenkontaktteil hat, und einer magnetisierbaren und elektrisch leitenden Schaltlamelle, die auf den Elektrodenkontaktteil zu und von diesem weg beweglich ist und einen sich mit dem Elektrodenkontaktteil überlappenden Lamellenkontaktteil aufweist.

Ein bekannter magnetisch betätigbarer Lamellenschalter enthält einen vakuumdicht abgeschlossenen, rohrförmigen Metallkolben, in dem zwei sich überlappende, magnetisierbare und elektrisch leitende, bewegliche Lamellen im Abstand voneinander angeordnet sind. Die Lamellen können durch Einwirkung eines Magnetfeldes in Berührung miteinander gebracht werden.

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Es sind auch Lamellenschalter mit Umschaltkontakt bekannt, die einen abgeschlossenen, rohrförmigen Kolben enthalten, in deir zwei elektrisch leitende, magnetisierbare Kontakte und eine elektrisch leitende und magnetisierbare bewegliche Lamelle angeordnet sind. Die Lamelle weist einen Kontaktteil auf, der zwischen den festen Kontakten angeordnet ist und sich mit diesen, in Bewegungsrichtung der Lamelle gesehen, überlappt. Die Ruhelage der Lamelle bezüglich der festen Kontakte wird durch einen Permanentmagneten bestimmt und die Bewegung der Lamelle wird durch ein äußeres Magnetfeld gesteuert.

Die Kontakte aller bekannten Lamellenschalter neigen zum Prellen, was wegen der dadurch möglichen Funkenbildung und Beschädigung der Kontaktflächen höchst unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lamellenschalter zu schaffen, bei dem ein Prellen der Kontakte beim Schließen weitestgehend vermieden wird.

Die Ziele der Erfindung werden bei einem magnetisch betätigbaren Lamellenschalter mit mindestens einer magnetisierbaren und elektrisch leitenden Elektrode, die einen Anschlußteil und einen Kontaktteil hat, und einer magnetisierbaren und elektrisch leitenden Schaltlamelle, die auf den Kontaktteil der Elektrode zu und von diesem weg beweglich ist und einen sich mit dem Elektrodenkontaktteil überlappenden Lamellenkontaktteil aufweist, gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Schaltlamelle in einer auf ihrer Bewegungsrichtung senkrecht stehenden Ebene in zwei

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etwa gleich lange, übereinander^-liegende Lamellenteile unterteilt ist, die freie Lamellenkontaktenden aufweisen, welche wenigstens annähernd in Bewegungsrichtung der Schaltlamelle beabstandet sind.

Wenn sich die unterteilte Schaltlamelle des Lamellenschalters gemäß der Erfindung beim Schalten bewegt, legt sich der Lamellenkontaktteil des einen Lamellenteiles an dem entsprechenden Elektrodenkontaktteil an und die beiden Lamellenteile wirken unter weitgehender Verringerung des Kontaktprellens miteinander zusammen.

Weiterbildungen, Ausgestaltungen und weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt und in der folgenden Beschreibung erläutert.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 einen Lamellenschalter gemäß der Erfindung mit einem vakuumdichten Gehäuse, das teilweise aufgeschnitten dargestellt ist, und mit Umschaltkontakten, die in ihrer einen Betriebslage dargestellt sind und

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung des Lamellenschalters gemäß der Erfindung in der anderen Betriebslage der S ehaltlamelie.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Lamellenschalter mit Umsehaltkontakt und vakuumdichten Gehäuse, selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch auf andere Arten von Lamellenschaltern anwenden, z.B. Schalter mit Arbeits- oder

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Ruhekontakt. Der dargestellte Schalter enthält einen im wesentlichen zylindrischen, länglichen Kolben 10, der vorzugsweise aus Glas besteht, an den Enden abgeschmolzen ist und die Kontakte des Schalters vakuumdicht gegen die Atmosphäre abschließt. In das in der Zeichnung linke Ende des Kolbens 10 sind zwei Elektroden 11, 12 eingeschmolzen, die aus elektrisch leitendem, magnetisierbarem Material, z.B. einer Niekel-Eisen-Legierung bestehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 11, 12 fest angeordnet und sie arbeiten mit einer als Ganzes mit 13 bezeichneten Schaltlamelle zusammen, auf deren besondere Konstruktion besonders einzugehen sein wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Elektrode 11 einen abgeflachten Kontaktteil 14 innerhalb des Kolbens 10 und einen abgeflachten Teil 15 außerhalb des Kolbens. Der in das Ende des Röhrenkolbens 10 eingeschmolzene Teil der Elektrode 11 ist zylindrisch. An dem abgeflachten Teil 15 ist ein Permanentmagnet ΐβ und an diesem wiederum ein Anschlußteil 17 der Elektrode 11 angebracht. Der Magnet 16 kann z.B. mit den Teilen 15* 17 verschweißt sein, er hat vorzugsweise eine zylindrische Form und besteht aus einem Magnetwerkstoff mit hoher Koerzitivkraft, z.B. einer Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierung. Der Magnet 16, der sich hier außerhalb des Kolbens 10 befindet, ist so angeordnet, daß seine mit N bzw. S bezeichneten Pole nach seiner Magnetisierung in Längsrichtung des Kolbens 10 beabstandet sind. Gewünschtenfalls kann der Magnet 16 Jedoch auch innerhalb des Kolbens 10 angeordnet werden.

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Die Elektrode 12 besteht aus einem Stück und weist einen abgeflachten Kontaktteil 18 innerhalb des Kolbens 10 und einen zylindrischen Anschlußteil 19, der sich außerhalb des Kolbens 10 befindet, auf. Die Elektrode 12 ist wie die Elektrode 11 vakuumdicht in das betreffende Ende des Kolbens 10 eingeschmolzen. Die Kontaktteile 14, 18 sind quer zur Längsachse des Kolbens 10 im Abstand voneinander angeordnet und arbeiten mit der Schaltlamelle IJt zusammen.

Der Magnet 16 und die Schaltlämelle Ij5 liegen hintereinander in einem Magnetkreis für den vom Magneten 16 ausgehenden magnetischen Fluß. Durch den Pluß des Magneten 16 wird die Schaltlamelle an den Elektrodenkontaktteil lK angezogen, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Ein Umschalten der Lamelle zwischen den Kontaktteilen 14 und 18 kann durch ein geeignetes zusätzliches Magnetfeld bewirkt werden, beispielsweise mittels einer den Kolben 10 umgebenden Spulenwicklung 20. Selbstverständlich kann das Umschalten auch durch ein auf andere Weise erzeugtes Magnetfeld bewirkt werden, z.B. mittels eines Permanenmagneten. Wenn die Spulenwicklung 20 durch einen in Pfeilrichtung fließenden elektrischen Strom erregt wird, hebt sich die Schaltlamelle 13 vom Kontaktteil 14 ab und legt sich an den Kontaktteil 18 an, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Bei Unterbrechung des durch die Wicklung 20 fließenden Stromes kehrt die Lamelle \J> wieder in die in Fig. 1 dargestellte Ruhelage zurück. Wenn sich die Schaltlamelle eines bekannten Lamellenschalters an das zugehörige feste Kontaktstück anliegt, tritt ein Kontaktprellen auf, d.h. die Lamelle schwingt bezüglich des festen

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Kontaktstückes, wodurch ihre kinetische Energie vernichtet wird. Durch das Prellen wird der elektrische Kontakt verschlechtert, außerdem besteht die Gefahr einer Funkenbildung und einer Beschädigung der Kontaktflächen. Das Ausmaß des Kontaktprellens hängt bis zu einem gewissen Grade von der Konstruktion ab, es ist jedoch bei allen bekannten Lamellenschaltern mehr oder weniger stark vorhanden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Schaltlamelle 13 gespalten, um ein Prellen beim Anliegen an die Kontaktteile 14 oder 18 weitestgehend zu verhindern. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schaltlamelle I3 längs des größten Teiles ihrer Länge in einer Ebene unterteilt, die wenigstens annähernd senkrecht zur Bewegungsrichtung der Lamelle und der Richtung der Kontaktteile 14, 18 verläuft. Durch diese Unterteilung der Kontaktlamelle entstehen zwei Lamellenteile ungefähr gleicher Länge und praktisch gleicher Eigenfrequenz was hinsichtlich der Verringerung des Kontaktprellen zusammenwirkt.

Vorzugsweise besteht die unterteilte Schaltlamelle aus einem ersten Hauptlame1lenteil 21, der aus einem elektrisch leitenden und magnetisierbaren Material besteht und ein freies Ende 22 innerhalb des Kolbens 10 und ein Anschlußende 23 außerhalb des Kolbens aufweist. Der Lamellenteil 21 ist am rechten Ende des Kolbens 10 gehaltert und erstreckt sich in Längsrichtung des Kolbens bis zu seinem freien Ende 22, das sich zwischen den Kontaktteile^, l8 beim Kontaktteil 14 befindet und sich mit den

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Kontaktteilen überlappt. Die unterteilte Schaltlamelle 13 enthält ferner ein zweites kürzeres ablenkbares Lamellenteil 24, das ebenfalls aus einem elektrisch leitenden und magnetisierbaren Material besteht, an einem Ende an einem vom freien Ende 22 des Lamellenteils 21 beabstandeten Bereich an diesem Lamellenteil befestigt und so angeordnet ist, daß die Lamellenteile 21, 24 in vertikaler Richtung (Fig. 1) fluchten. Das Lamellenteil reicht vom Befestigungsende 25 bis zu den Kontaktteilen 14, 18, wobei sein freies Ende 26 im Abstand vom freien Ende 22 des Lamellenteiles 21 angeordnet ist und sich zwischen den Kontaktteilen 14, 18, dem Kontaktteil 18 benachbart, befindet. Der Lamellenteil 24 ist vorzugsweise durch Schweißen mit dem Lamellenteil 21 verbunden und verläuft im Befestigungspunkt tangential zur Biegungskurve des Lamellenteils 21 wenn das Lamellenteil 21 am Kontaktteil 14 anliegt. Vor der Magnetisierung des Magnets erstrecken sich die beiden Lamellenteile 21, 24 im Abstand von den Kontaktteilen 14, 18 in die Mitte zwischen diese, wobei die freien Enden 22, 26 einen geringen Abstand voneinander haben. Die Lamellenteile 21, 24 können sich in Bezug aufeinander biegen und der Abstand zwischen ihren freien Enden 22, 26 ist nach der Magnetisierung des Magneten 16 und dem Anlegen des Lamellenteiles 21 am Kontaktteil 14 etwas größer als vorher.

Wenn sich die Teile des Schalters in der in Fig. 1 dargestellten Lage befinden und die Spulenwicklung 20 mit einem in Pfeilrichtung fließenden Strom ausreichender Größe gespeist wird,

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verringert der dabei entstehende Magnetfluß den vom Permanentmagneten 16 erzeugten Magnetfluß am Kontaktteil 14 und dem freien Ende 22 des Lamellenteiles 21 soweit, daß die Federkraft des Lamellenteils 21 ausreicht, um das Ende 22 vom Kontaktteil 14 abzuheben. Der durch die Spulenwicklung 20 erzeugte Magnetfluß bewirkt außerdem daß die Schaltlamelle Ij5 vom Kontaktteil 18 angezogen wird, so daß sich schließlich das freie Ende 26 des Lamellenteiles 24 am Kontaktteil l8 anlegt. Im Augenblick der ersten Berührung (Fig. 2) hat die gesamte Schalt lamelle 1J5 eine gewisse kinetische Energie, die vernichtet werden muß. Der Lamellenteil 24 kann in diesem Zeitpunkt einfach als Balken angesehen werden, der am freien Ende durch den Kontaktteil 18 unterstützt ist und am anderen Ende mit dem Lamellenteil 21 verbunden ist. Der Teil des Lamellenteiles 21 zwischen dem Verbindungspunkt mit dem Lamellenteil 24 und seinem freien Ende stellt einen eingeklemmten, frei ausladenden Balken dar. Der Lamellenteil 24 wird daher erheblich rascher schwingen als das Stück des Lamellenteils 21 zwischen der Verbindungsstelle und dem freien Ende 22. Nachdem sich der Lamellenteil 24 am Kontaktteil l8 angelegt hat, bewegt slch'der Lamellenteil 21 infolge seiner kinetischen Energie weiter nach unten und übt daher eine zusätzliche Kraft auf den Lamellenteil 24 aus, die den Kontaktdruck erhöht. Schwingungen des Lamellenteiles 24 werden sehr rasch durch Angreifen des freien Endes 22 des Lamellenteiles 21 am freien Ende 26 des Lamellenteiles 24 gedämpft. Durch die Berührung der beiden Lamellenteile

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wird der überwiegende Teil der kinetischen Energie der Schaltlamelle verbraucht und das Kontaktprellen wird dadurch weitgehend verhindert. Da die Schaltlamelle symmetrisch ist, wirkt sie in gleicher Weise beim Umschalten vom Kontaktteil 18 zum Kontaktteil 14.

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Claims

- ίο - Patentansprüche

1.) Magnetisch betätigbarer Lamellenschalter mit einer magnetisierbaren und elektrisch leitenden Elektrode, die einen Anschlußteil und einen Kontaktteil hat, und einer magnetisierbaren und elektrisch leitenden Schaltlamelle, die auf den Kontaktteil der Elektrode zu und von diesem weg beweglich ist und einen sich mit dem Elektrodenkontaktteil überlappenden Lamellenkontaktteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltlamelle (1^) in einer auf ihrer Bewegungsrichtung senkrecht stehenden Ebene in zwei etwa gleich lange, übereinanderliegende Lamellenteile (21, 24) unterteilt ist, welche freie Lamellenkontaktenden aufweisen, die in Bewegungsrichtung der Schaltlamelle beabstandet sind.

2.) Lamellenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß der zweite Lamellenteil (24) am ersten Lamellenteil (21) an einem von dessen freiem Ende (22) beabstandeten Bereich befestigt ist.

3.) Lamellenschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Lamellenteile (21, 24) wenigstens annähernd die gleiche Eigenschwingungsfrequenz haben.

4.) Lamellenschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3> gekennzeichnet durch zwei elektrisch leitende, magnetisierbare Elektroden (11, 12) die durch einen geschlossenen Kolben

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(10) gehaltert sind und außerhalb des Kolbens gelegene Anschlußteile (17, 19) sowie innerhalb des Kolbens liegende Kontaktteile (14, 18) aufweisen, welch letztere im Abstand voneinander angeordnet sind und mit den zwischen sie erreichenden Kontaktenden (22, 26) der Lamellenteile (21, 24) der Schaltlamelle (I3) zusammenarbeiten, die einen außerhalb des Kolbens gelegenen Anschlußteil (23) hat.

5.) Lamellenschalter nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß an einer Elektrode (11) ein Magnet (l6) montiert ist, dessen Pole (N, S) in Längsrichtung des Kolbens (10) beabstandet sind.

6.) Lamellenschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltlamelle (13) einen an einem festen Teil des Schalters, insbesondere am Kolben (10) gehalterten ersten Lamellenteil (21) und einen zweiten Lamellenteil, dessen eines Ende (25) an einem Bereich des ersten Lamellenteiles (21), der von dessen freiem Ende (22) beabstandet ist, enthält und daß der zweite Lamellenteil (24) an der Befestigungsstelle wenigstens annähernd tangential zu der elastischen Kurve (Biegelinie) des ersten Lamellenteiles (21) verläuft, wenn dieser an dem zugehörigen Elektrodenkontaktteil (14) anliegt.

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