DE1909940C - Elektromagnetisches Umschaltrelais mit geschütztem Kontaktsystem - Google Patents

Description

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Das I Iauptpatent 1243 271 bezieht sich auf gepulte etwa entsprechende Temperaturabhängigkeit und ist

und ungcpulte elektromagnetische Umschaltrelais, bei zuniindestens im Luftspaltbereich mit dem Magnet-

denen durch geeigneten Aufbau des .Spulenkörpers kreis der Spule entsprechend abgestimmt. Die hier

und der Kontakte bzw. Kontaktansehlüsse eine Tren- geforderten Bedingungen sind, wie aus Fig. 13 cr-

nung des Koiitakirauines vom Wickelraum und von 5 sichtlich, leicht erfüllbar. Dein Keramikinagiiet 26

der Umweh gewährleistet ist. schließt sich ein metallischer MagnclJ!, dessen I^;eLJ-

Das dem liaiiplpatent zugrunde liegende Problem stärke sich im Temperaturbereich von (>5 bis besteht darin, ein Relais zu schallen, das eine hohe 1-200'C nur unwesentlich lindert, an. Ändert sich Kontaktsicherheit aufweist, wirtschaftlich herstellbar beispielsweise die Koerzitivfeldslärkc des Keramikist, einstellbare Kenndaten sowie einen guten Wir- to magneten um O₁S¹Vu je C und die des metallischen kungsgrad besitzt und somit kleine Abmessungen hat. Magneten um 0,02" α je C, so ist es einleuchtend,

Die Lösung dieses Problems wird nach dem Haupt- daß schon durch ein einsprechendes Verhältnis der

patent dadurch erreicht, daß die zwei festen Gegen- Längen beider Magnete eine passende Kräftekom-

kontakte an einem Ende des gleichzeitig als Schutz- pensation durch WärmeeinlluU erreicht wird. Eine

rohr dienenden Spulenkörper so angebracht sind, 15 gewisse Kompensation der im Luftspaltbe^eich wir-

daü sie von dem Schutzrohrgehäuse aufgenommen kenden Daucrmagnetkräfte lüßi sich auch durch die

und stirnseitig mit umschlossen werden, und daß das Dimensionierung der Querschnitte Q der aus ferro-

Schutzrohrgchäuse am anderen Ende die Kontakt- magnetischem Metall bestehenden Kontaktfeile 27,28

zunge trägt, deren Kontaktbetütigungskraft durch und der ebenfalls ferromagnetischen Stellschrauben

eine auf die Konlaktzunge einwirkende, von außen 20 29,30 erreichen, indem nämlich dieser Querschnitt

verstellbare Justierfedereinrichtung — vor der ab- bei einer bestimmten Temperatur, z. B. bei I 25' C,

dichtenden Sicherung der Verstellglieder — von magnetisch gesättigt ist. Eine solche Maßnahme ist

außen einstellbar ist. . vor allem dann angebracht, wenn der zu kompcu-

Durch die Erfindung wird eine vorteilhafte Weiter- sicrcndc Temperaturbereich nicht sehr groß ist und

bildung dieses Relais erzielt, die sich mit der Korn- 25 an Stelle der beiden Magnete 26,31 nur ein Kcramik-

pensation von Temperatureinflüssen auf die Erreger- magnet in einem System gemäß Fig. 13 oder zwei

spannung, mit anderen Einstcllmöglichkeitcn von gleiche Keramikmagnete 33a, 33b in einem System

Kontaktkraft und Kontaktabstand und mit besonders gemäß Fig. 14 zur Anwendung kommen. Hierbei

wirtschaftlichen Herstellungsmethoden beschäftigt. sind die aus ferromagnetische™ Material bestehenden

F i g. 11 ist eine Ausführung mit der Möglichkeit 30 Kontaktteile 35, 36 mit der Stirnseite des Spulen-

zur Kompensation von Temperatureinflüssen und körpers 37 in bekannter Weise verbunden. Die

sehr genauer Einstellung der Rclaiskenndaten; Keramikmagnete 33n, 33ft liegen außerhalb des

Fi g. 12 ist ein Schnitt F-F' von Fig. 11; Spulenkörpers 37 an den äußeren Flächen der Kon-

Fig. 13 ist ein Schnitt G-G' von Fig. II; taktteile 35, 36 und berühren die Enden des Joches

Fig. 14 ist eine Ausführung mit über einem Joch 35 34, an dessen Miltc die Kontaktzunge 2 stumpf

geschlossenen Dauermagnetkreis; punktgeschweißt ist und dessen freies Ende innerhalb

Fig. 1S ist ein Schnitt K-K' von Fig. 16; des Spulenkörpers 37 zwischen den Kontaktteilen 35,

Fig. 16 ist ein Schnitt H-H' von Fig. IS mit 36 liegt und damit sowohl Kontakt als auch Luftspalt

einem Spulenkörper aus in Doppclpfcilrichtung auf- bildet,

magnctisicrtcm Keramikmagneten; 40 In den Fig. 15, 16 ist ein einfaches Ausführungs-

Fig. 17 zeigt eine Hälfte eines zweigeteilten beispiel dargestellt, bei dem der Spulenkörper38 ein

Spulenkörpers; in Doppslpfeilrichtung aufmagnetisierter Kcramik-

Fig. 18 zeigt die andere Hälfte eines zweigeteilten magnet ist. Davon abgesehen ist die für Fig. 14

Spuicnkürpers; erfolgte Beschreibung sinngemäß auch für Fig. 16

Fig. 19 .zeigt die Herstellungsmethode von men- 45 anwendbar. Die Kontaktzunge39 durchdringt mit

rcren Spulenkörperhälften mit darin eingebetteten zwei Nasen 40,41 das Joch 42, welches zwei Lappen

Polschuhcn und Anschlüssen; 43, 44 besitzt, mit denen die Nasen 40, 41 ver-

F i g. 20 ist ein Schnitt durch den zusammen- schweißt oder ähnlich fest verbunden sind. Ein

gesetzten Spulenkörper mit darin befindlicher Kon- Biegen der Lappen 43, 44 in die eine oder andere

taktanordnung. 5» Richtung erwirkt eine Verstellung und damit eine

Bekanntlich ist der Widerstand einer Relaisspule Justierung der Kontaktzunge in die jeweils entgegen-

und damit die erforderliche Ansprechleistung um gesetzte Richtung innerhalb des Spulenkörpers und

etwa 0,30% je C temperaturabhängig. Ein Relais, vor allem gegenüber den beiden Kontaktteilen45,46.

welches in einem Dmgebungs-Tcmperaturbereich Zum Schalten hochfrequenter Ströme sind Kon-

von 65 bis I 125 C verwendet wird und bei 55 takte mit möglichst kleiner Kapazität gegenüber den

100"/« liinschalldauer eine Eigenerwärmung von geölfnetcn Gegenkontakten erforderlich. Bei den

60' C hat, arbeitet hei der tiefstzulässigen Tempe- AusfUhrungsbcispielennachFig.il bis 14 waren die

rat ti r mit doppell so hoher Erregerleistung als bei der Kontaktflächen gleichzeitig Polflächcn. Die PoI-

höchst/uliissigcn Temperatur. Damit ändern sich flächen müssen mit Rücksicht auf den magnetischen

zwaiigliiulig die Ansprech- und Abfall/.eiten in oft 60 Wirkungsgrad ein-.· gewisse Größe haben, welche für

unerwünschter Weise, und auch der Erregerkreis eine elektrische Kontaklbildung gar nicht erforder-

mtiß diesen Gegebenheiten meist kostspielig angepaßt lieh ist. lim beiden Forderungen, optimaler PoI-

wckIl-i). Es liegt daher nahe, ein Magnetsystem zu Hache und kleiner Kontaktlliiche, gerecht zu werden,

schallVi), das die Temperalurabhängigkcit tier Relais- ist liehen der als Kontakt ausgebildeten Pollläche /·',

spuk: kompensiert. Dies ist erlindungsgemiiß durch ß.5 noch eine Pollläche /■'., angeordnet, die als elektrisch

die Anordnung eines Kcraiuikmagiieleii 26 /wischen isolierender Keramikinagiiet praktisch kapa/iliilsfrci

den l'uKchiilien erreicht. Seine Koer/itivfeldstärke gegenüber Leitern ist.

IhH eine dem Widerstand der Spule 32 (Fig. 13) In den Fig. 17 his 20 ist ein besonders wirl-

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schaflliches Herstellungsverfahren dargestellt, wobei der Spulenkörper aus zwei Formteilcn 54, 55 besteht, in denen die PoSschuhc 52,53. die gleichzeitig als Festkoutakte 52t/, 53« dienen und auch als Konlaktanschlüsse52/>, 53 b ausgebildet sind, und der MillelkoniaklanschliiU 58 sowie die Snulenaiischliisse S9a, 5¹J /», 59 <·, 5'J</ eingebettet sind.Das Formteil 54 besitzt mindestens einen Ansatz 56, der mit der entsprechenden Vertiefung des Formteile 55 eine l'assuii» bildet. Die wirtschaftliche Herstelluiigsweise dieser Maßnahme ist in Fig. \^l) dargestellt, indem nämlich mehrere Formteile 54a, 54Λ, 54c usw. fortlaufend gebildet werden und die streifenförmig ausgebildeten vorgesfanzleii und gebogenen Polschuhe 52c sowie der vorgestauzte MittclkontakislrcifcnSHn und die aus Draht oder Blechstreifen bestehenden Spuleiianschlüsse 59t·, 59/, in an sich bekannter Weise, unispritzt bzw. eingepreßt und somit in den einzelnen Forinteilen 54«, 546, 54c usw. eingebettet werden. Die Formteile 54«, 546, 54c werden durch einen einfachen Schneidevorgang voneinander getrennt, wobei die Länge L der Spulen- und Kontaktanschlüsse festgelegt wird, Sinngemäß in gleicher Weise wird auch das andere Formteil 55 hergestellt.

Diese I lerstellungsmethode hat noch den Vorteil, daß zwischen den Polschuhcn 53 und der Magnetkammer 60 eine elektrische Isolierschicht </,,</., vorgesehen werden kann, die aus dem gleichen Isolierwerkstolf wie die beiden Formteile 54, 55 besteht.

Um Gratbildung und Verspannungen zu vermeiden, wird die Kontaktzunge 2, 51 im chemischen Ätzverfahren ausgeformt und mit der Nase 50 des Mittelkontaktanschlusses 58 punktgeschweißt oder hartverlötet, bevor die beiden Formteile 54,55 zu einem Spulenkörper nach F i g. 20 zusammengefügt werden.

Nach Abdichten der Trennfuge der beiden Formteile 54,55 wird der so entstandene Spulenkörper bewickelt und die Enden des Spulendrahtes werden mit den Spulenanschlüssen 59a, 59c, bei einer Spulenwicklung, und zusätzlich noch mit den Spulenanschlüssen 59Λ, 59rf, bei zwei Spulenwicklungen, verlötet oder punktgeschweißt. Nach Einlegung eines Magneten 26 wird das System aufmagnetisiert und im eigenen Magnetfeld durch Biegung der aus Nase 50 und dem daran befestigten Ende der Kontaktzunge 51 bestehenden Einstellgliedes justiert bzw. durch eine geeignete Einstellvorrichtung eingestellt, bevor diese durch die Abdeckkappe 62 vor ungewünschten Zugriffen gesichert wird. Die Abdeckkappe 62 wird nach Evakuierung und Füllung der Kontaktkammer 61 mit Schutzgas aufgesetzt und abgedichtet, bevor die in der Hauptpatentanmeldung beschriebene Einbettung des Relais in Gießharz erfolgt.

Es gibt viele Anwendungsfülle, bei denen eine Schutzgasfüllung oder/und eine Einbettung in Gießharz nicht erforderlich ist, aber trotzdem eine Sicherung des Einstellgliedes 50 bzw. der Einstellgliedcr 50, 51 gewünscht ist. Dies ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn die zu betätigende Sehalllast einen geringen Lichtbogen erzeugt, die Lchensdaiiererwartung nicht sehr hoch und ein möglichst niedriger Anschaffungspreis gefragt ist. Die Konzeption der Erfindung erlaubt es dann, Arbeitsgänge wie z. B. Schiitzgasfiilliing und Einbettung in Gießharz wegzulassen.

Als weitere Ausbildung der Lrliiidung wird für

einseitige Ruhelage der Kontaktzunge 51 der Magnet unsymmetrisch zwischen dca beiden Polschuhen 52, 53 (F i g. 20) angeordnet, um das freie Ende der Kontaktzunge 51 im anerregten Zustand mit den Polschuh in Berührung zu bringen, an dem !ι.τ Magnet 26 anliegt oder dessen trennende Isolierschicht </, (Fig. 18) wesentlich kleiner ist als die dir.· Magnetkammer 60 und den Polschuh 52 trennende Isolierschicht (I₁ (Fig. 17 und 20).

ίο Durch diese erfinderische Maßnahme ist ein gewisser Speicherelfekt erreicht, indem nämlich ein Teil der dauermagnetischen Anziehungskraft von der natürlichen Federcharakteristik der Kontaktzunge 51 aufgenommen wird, die, bei Erregung der Spule mit der zur Anzugsrichtung des Dauermagnetfeldes entgegengesetzt wirkenden Polarität nicht mehr überwunden zu werden braucht und wodurch der Wirkungsgrad eines Relais mit einseitiger Kontaktruhelage ebenfalls wesentlich verbessert ist.

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Claims (15)

Patentansprüche:

1. Llektromagnctischcs Umschaltrclafs mit gegen Umweltseinflüsse geschütztem Kontaklsystem, bei dem der bewegbare Kontakt aus einer

as längs durch das Innere des Spulenkörpers verlaufenden Kontaktzunge aus ferromagnetische!!! Material besieht, nach Patent 1243 271, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Polschuhen (52,53) ein Keramikmagnet (26) befindet.

2. Elektromagnetisches Umschaltrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikmagnet unsymmetrisch gegenüber den Polschuhcn (52,53) angeordnet ist.

3. Elektromagnetisches Umschaltrelais nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Polschuhen ein metallischer Magnet (31) und ein Keramikmagnet (26) befindet.

4. Elektromagnetisches Umschaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte (Q) durch einen sich zwischen den Polschuhen befindlichen Keramikmagnet bei 25° C

Umgebungstemperatur magnetisch gesättigt sind.

5. Elektromagnetisches Umschaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Kontaktteilen (35, 36) und den beiden Schenkeln des Joches (34) Keramikmagnete (33 ω, 336) befinden und die Kontaktteile mit der Stirnseite des Spulenkörpers (37) verbunden sind.

6. Elektromagnetisches Umschaltrtlais nach einem oder mehreren der vorstehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulen körper aus keramischem Magnetwerkstoff besteht.

7. Elektromagnetisches Umschaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben den metallischen Polfläche:i (F₁) auch eine aus keramischem Magnetwerkstoff bestehende Polfliiche (F.,) der Kontaktzunge (39) gegenübersteht.

8. l-lcktromagnclisdics Umschaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Schul/röhr dienende Spulenkörper aus /wei Hauplfoniitcilcii (54,55) mit zueinander passendem Ansatz (56) uiul Vertiefung (57) bestellt.

9. nieklromagnelischcs IJinscliiiltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da(.t der Miltelkonlaklanschluß(58), die Spulenanschliisse (59</, 59 ft, 59c, 59(I) und die Polsclnilic (52, 53) in den beiden Forinteilen (54, 55) eingebettet sind.

10. Hlektromagnclisehes IJmscnaltrclais nach einem oder mehreren der vorstellenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Magnetkamnier (<i< >) und Polschuh (52, 53) eine in aus dem Werkstoff der Formteile (54,55) bestehende Isolierschicht (</,, d,,) bestellt.

11. F.lcklromugnetisclies Umschallrclais nach einem oder mehret en dei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe als vorgestanzte und voigcbogonc Streifen (52r), dcrMillclkonlnktanschluß als vorgestanzter Streifen (58a) und die Spuleiianschlüsse (59c, 59/) als Streifen oder Drähte in das Formteil (54), in an sich bekannter Weise eingepreßt bzw. »o¹ eingespritzt und anschließend mit der gewünschten Länge (L) der Anschlüsse voneinander getrennt sind.

12. Hlcklromagnelischcs Relais nach einem

oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierung der Kontaktzunge (39) durch Biegen von Nasen (40, 41, 50) erfolgt.

13. lilektiomagnclisches llinschalliclais nach einem oder mehreren der vorteilenden Ansprüche, (ladiiich gekennzeichnet, dal.i die Konlaklzungc (5!) mit der Nase (50) des Miltelkontuklanschlusscs (58) punktgcschwcißt oder harlveilötet ist.

N. Hlcklromagnclischcs Omschallrclais nach einem oder incliiereii der. voislchciiilcn Anspiiiche, daduich gekennzeichnet, (IaLl die Trennfuge zwischen den beiden Foimteilen (54.55) nach dem Zusammenfügen in bekannler Weise abgedichtet wild, damit die Kontaktkammer (61) vom Spulenraum vollkommen getrennt ist.

15. !Elektromagnetisches Umschallielais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinsteügücdcr (Nase 50 und das damit verbundene linde der KontaklzungcSI) sowie die Kontaktkammer (61) durch eine Abdeckkappe (62) gesichert bzw. abgedichtet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ErRänzuJiprsblatt zur Patentschrift ITr. 19 09 WO

KL. H 01 h Gr. 51 - 28 ausgesehen am Zl. J^i to/«

fr.DPK 21 g, 4/01 3a 03.08.72

Gemäß der am 30.04.79 eingegangenen Verzichtserklärung ■ist auf die Ansprüche 1 bis 7 und 12 versichtet worden.