DE2100130A1 - Magnetzungenschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sioh auf einen Magnetzungenschalter (reed-Schalter) mit zwei ferromagnetischen Zungen, die zum größten Teil in einem Röhrchen aus insbesondere G-las hermetisch eingeschlossen sind und je ein eingespanntes und ein freies Ende haben, wobei die beiden freien Enden einander gegenüberstehen und durch gegenseitige magnetische Anziehung aneinander annäherbar sind zur Herstellung eines metallischen Kontaktes zum Schließen eines Stromkreises.

Ziel der Erfindung ist es, die Leistungsfähigkeit eines derartigen Schalters zu verbessern.

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Bei einem üblichen Magnetzungenschalter ist die Leistung, die unterbrochen werden kann, immer ziemlich begrenzt, da die Oberfläche der Kontakte unvermeidbarerweise immer ziemlich klein ist. Die unleugbar ausgezeichneten Ergebnisse, die mit derartigen Schaltkomponenten erreicht wurden, sind auf die benutzten Materialien und die äußerst aufwendige Ausführung der Kontakte zurückzuführen (Gold, Goldbedampfung, Rodium, Platin oder dgl.).

Gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß es möglich ist, die Schaltleistung zu erhöhen, und zwar dadurch, daß die beiden freien Enden der Magnetzungen übliche Linsenkontakte (Kugelkontakte, Sockelkontakte) tragen, von denen der eine und/ oder der andere in einer Vertiefung oder Aussparung des zugehörigen Zungenendes so weit versenkt ist, daß der Abstand der freien Zungenenden nicht vergrößert ist. Bis heute ist es nicht gelungen, auf den Zungen eines üblichen Magnetzungenschalters konventionelle Kontakte anzuordnen, da deren Dicke die Distanz zwischen den Zungen weit über das übliche Maß vergrößern würde, so daß für das Schließen des Kontaktes Magnetfelder von einer so hohen Zahl von Ampäre-Windungen er-* forderlich wären, daß ein derartiger Schalter praktisch unbrauchbar wäre. Gemäß der Erfindung ist es dagegen möglich. Kontakte von üblicher Konstruktion und mit ausreichend grosser Kontaktfläche anzubringen, wobei gleichwohl die Eatfer-

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nung zwischen den sich gegenüberstehenden Flächen so gering ist, daß man keine Magnetfelder mit einer zu hohen Zahl von Ampere-Windungen benötigt.

Vorzugsweise sind die konventionellen Eontakte (Sockelkontakte) seitlich von Flächen umgeben, die dazu dienen, die wechselseitige magnetische Anziehung zwischen den Zungen zu bewirken.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können die seitlich der Kontakte angeordneten magnetisch aktiven Flächen der sich gegenüberstehenden Zungen eine Schrägneigung bezüglich der gemeinsamen Tangentialebene an der Berührungszone der elektrischen Kontakte haben. Diese Ausführungsform bedingt zwar einen aufwendigeren Fabrikationsvorgang, bietet aber bei gleicher Ampere-Windungszahl des Magnetfeldes im Luftspalt eine erheblich gesteigerte Anziehungskraft sowie eine größere Toleranz bei der Kontaktabflachung während

der Lebensdauer des Schalters. ^

Gemäß einer anderen Ausführungsforra weisen beide Zungen— enden eine Versenkung auf, um den elektrischen Kontakt aufzunehmen, wobei jede Versenkung einen Sockelkontakt aufnimmt und ein Profil besitzt, das sich gegen die Öffnung, aus der der aktive Teil des Kontaktes herausragt, verschmälert, um

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die magnetisch, aktiven Flächen zu vergrößern. Gemäß anderen Ausführungsformen weist nur das eine Zungenende eine Versenkung auf, die sowohl den zugehörigen Kontakt als auch einen !eil des vom anderen, nicht versenkten Zungenende getragenen Kontaktes aufnimmt.

Sämtliche genannten Lösungen gestatten es, um die Ampere· windungszahl des für das Kontaktschließen nötigen Magnetfeldes zu reduzieren, die Fläche der Polschuhe maximal zu vergrößern. Nachteile, die sich durch den Magnetkreis und durch die Elastizität der Zungen ergeben, kann man dadurch lösen, daß man die beim Magnetzungenschalter erforderlichen magnetischen und elastischen Funktionen auf getrennte Elemente aufteilt, wie dies in einer gleichzeitigen Patentanmeldung beschrieben wird. Die erfindungsgemäß angegebenen Formgebungen der Polschuhe des Magnetzungenschalters ermöglichen es, an dem Ende jeder Zunge Kontakte von üblicher Bauart und von ausreichender Kontaktfläche anzuordnen, so daß die Leistungsfähigkeit des Magnetzungenschalters insbesondere hinsichtlich der Leistung, die geschaltet werden kann, beträchtlich erhöht wird.

Außerdem ist es möglich, den Abstand zwischen den Zungen und den Polschuhen derart zu bemessen, daß man das Schließen des Schalters bei einem Magnetfeld mit einer

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Ampe*re-Windungszahl erhält, die nicht größer ist als die, die bei üblichen Magnetzungenschaltern erforderlich ist. Außerdem ist es möglich, die direkte Berührung zwischen den beiden Polschuhen und damit die Abreibung von ferromagnetischem Material in der Kontaktzone zu vermeiden. Man vermeidet hierdurch die Ansammlung von kleinen leuchen dieses Materials in der Zone des stärksten Magnetfeldes (und damit in der Kontaktzone), wodurch die Lebensdauer des Schalters bedeutend verlängert wird. Schließlich ist es möglich, das Verhältnis- der Abstände zwischen den Polschuhen bei offenem und geschlossenem Schalter in elastischerer Weise festzulegen, wodurch das Verhältnis zwischen den beim Öffnen bzw. beim Schließen des Schalters erforderlichen Ampere-Windungszahlen des Magnetfeldes weniger starr festgelegt ist als bei üblichen Magnetzungenschaltern.

Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. %

Fig. 1 bis 6 zeigen schematisoh Ausführungsforraen von Magnetzungenschaltern, bei denen die Erfindung angewendet werden kann·

Pig, 7, 8 und 9 zeigen drei mögliche Ausführungsformen der M*gnetzungenenden und der von ihnen getragenen üb-

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lichen Kontakte.

Gemäß Pig. 1 erstrecken sich innerhalb eines Glaskolbens 1 zwei ferromagnetische Zungen 3 und 5, die an den Enden 1A des Glaskolbens eingeschmolzen sind und aus diesen Enden herausragen, um Anschlüsse 3A und 5A für die elektrische Verbindung zu bilden. Ein derartiger Schalter ei* kann mit einem Permanentraagnetischen 7 oder mit einem (andeutungsweise dargestellten) Elektromagneten 9 zusammenwirken, dessen Kraftlinien längs der Zungen 3 und 5 konzentriert werden, die in Serie miteinander einen magnetischen Strompfad von hoher Permeabilität bilden. Da die beiden Zungen 3 und 5 sich mit ihren inneren Enden teilweise überlappen, wird zwischen diesen ein Luftspalt 10 gebildet, wobei die Enden der Zungen entgegengesetzte Polarität annehmen. Hieraus folgt, daß bei Vorhandensein eines magnetischen Plusses die Zungen 3 und 5 einander anziehen und infolge Biegung mindestens einer der Zungen miteinander in metallische Berührung treten und so einen elektrischen Stromweg bilden. In Fig. 2 ist mit 11 der Kolben und mit 13, 15 die ferromagnetischen, sich teilweise überlappenden Zungen bezeichnet, die den luftspalt I bilden und von elastischen Organen 13E bzw. 15E getragen werden, die an den Enden des Kolbens 1 eingeschmolzen sind und mit ihrem freien Ende die Zungen 13 und 15 nahe dem Luftspalt I stützen. In Pig. 3 sind die einzelnen Teile

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mit den gleichen Bezugsζeichen versehen wie in Fig. 2 und die Anordnung ist der nacht Pig. 2 vollkommen äquivalent, abgesehen von der Positionsumkehr der elastischen Halterungen der Magnetzungen. Gemäß Pig. 4 ist in dem Kolben 11 eine ferromagnetische Zunge 113 vorgesehen, die direkt in ein Ende des Kolbens eingeschmolzen ist, sowie eine Zunge 15» die von einem elastischen Organ 15E getragen wird, entsprechend den Ausführungsformen nach Pig. 2 und 3. In Pig. 5 und 6 ist mit 21 eine Halterung bezeichnet (die aus Glas ä

oder einem entsprechenden isolierenden Material bestehen kann), die die beiden äußeren Drahtanschlüsse trägt und die Einspannung für die beiden Zungen darstellt. Die Zungen 23 und 25 werden bei der Anordnung gemäß Pig. 5 von zwei elastischen Organen 23E und 25E getragen, die an der Halterung 21 eingespannt sind und mit ihren freien Enden die Zungen 23 und 25 bei deren Überlappungszone, d.h. bei dem Luftspalt I stützen. Insbesondere die Zunge 25 ist im wesentlichen als Portsetzung der elastischen Halterung 25B _s ausgebildet. Mit 27 ist eine Kapsel oder ein Becher (aus Glas, unmagnetischem Metall oder dgl.) bezeichnet, das an dem Sockel 21 nach der metallischen Montierung der elektrischen, elastischen und magnetischen Organe angeschweißt werden kann. Bei der Ausführungsform nach Pig. 6 ist die magnetische Zunge 123, die der Zunge 23 entspricht, direkt in den Halterungssockel 21 eingebettet.

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Um den elektrischen Kontakt zu gewährleisten, ist gemäß den in 3?ig. 7, 8 und 9 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung die Verwendung von normalen Sockel- oder Mnsenkontakten vorgesehen, die an den sich gegenüberstehenden und den Luftspalt bildenden Enden der Magnetzungen angeordnet sind.

Gemäß Pig. 7 ist die eine ferromagnetische Zunge 33 an ihrem Ende eben, während die andere Magnetzunge 35 eine Tersenkung 35A aufweist, die einen Kontaktsockel 37 vollständig aufnehmen kann. Auf der Zunge 33 ist gegenüber der Versenkung 35A ein Kontaktsockel 39 angeordnet. Die Anordnung ist derart, daß zu beiden Seiten der Versenkung 35A, d.h. zu beiden Seiten der Kontaktsockel 37, 39 zwei Luftspalte I.. und Ip gebildet werden, wobei diese Luftspalte etwa ebenso weit von der Versenkung entfernt sind wie die aktiven Zonen der Sockelkontakte 37 und 39.

Gemäß Pig. 8 sind die sich gegenüberstehenden Enden der ferromagnetischen Zungen 43, 45 im Querschnitt symmetrisch mit Einsenkungen 43A und 45A geformt, die entsprechende Sockelkontakte 47 und 49 aufnehmen. Die Einsenkungen 43A und 45A sind so tief, daß die wirksamen Kuppen der Sookelkontakte 47 und 49 gerade eben aus den sich gegenüberliegenden Flächen der Zungen herausragen, die zu beiden Sei-

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tea der Sockelkontakte die Luftspalte I^ und I^ "bilden. Die Einsenkungen 43A und 45A sind gegen ihre Öffnung am Luftspalt derart verengt, daß die die Luftspalte I, und I^ bildenden Flächen vergrößert werden.

Bei der Ausführungsform nach 3?ig. 9 ist die Magnetzunge 51» die den Sockelkontakt 53 trägt, in dem Bereich, wo sie der anderen Zunge gegenübersteht, mit zwei sohräg nach außen und gegen die andere Zunge geneigten Seitenflanschen ™ 51A versehen. Diesen Seitenflanschen 51A liegen entsprechend geneigte Seitenflansche 55A der anderen Zunge 55 gegenüber. Letztere weist eine Einsenkung 55B auf, die einen Sockelkontakt 57 vollständig und in der Schließstellung teilweise auch den Sockelkontakt 53 aufnimmt. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß bei Abnützung der Sockelkontakte der Luftspalt I langer innerhalb der gewünschten Werte bleibt als bei den anderen Ausführungsformen· (|

Auf jeden Pail gestatten die Ausführungsforraen nach ]?ig· 7 bis 9 die Verwendung von normalen elektrischen Kontakten, ohne daß die magnetische Punktion des Schalters beeinträchtigt wird.

Die dargestellten Ausführungeformen sind nur als nicht einschränkende Beispiele zu verstehen, wobei Änderungen und Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung raöglioh. sind·

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Claims (5)

1. to

   Patentansprüche

   1,) Magnetzungenschalter mit zwei ferromagnetischen Zungen, die zum größten !eil in einem Röhrchen aus insbesondere Glas hermetisch eingeschlossen sind und je ein eingespanntes und ein freies Ende haben, wobei die beiden freien Enden einander gegenüberstehen und durch gegenseitige magnetische Anziehung aneinander annäherbar sind bis zur Herstellung eines metallischen Kontaktes zum Schließen eines Stromkreises, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Zungen übliche Sockelkontakte (Linsenkontakte) (37, 39; 47, 49; 53, 57) tragen, von denen der eine und/oder andere in einer Vertiefung oder Aussparung des zugehörigen Zungenendes so weit versenkt ist, daß der Abstand der freien Zungenenden nicht vergrößert wird.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sockelkontakte (37, 39; 47, 49; 53, 57) seitlich von Flächen (33, 35, 43, 45, 51A, 55A) umgeben sind, die dazu dienen, die gegenseitige magnetische Anziehung zwischen den Zungen zu bewirken.
3. 3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -

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   kennzeichnet, daß die magnetisch wirksamen Seitenflächen (51A, 55A) der Magnetzungen bezüglich der gemeinsamen Tangentialebene in der Berührungszone der elektrischen Kontakte (53, 57) geneigt angeordnet sind.
4. 4. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Magnetzungen je eine Einsenkung aufweist, die je einen Sockelkontakt (47, 49) aufnimmt, und daß jede Einsenkung ein Profil hat, das sich gegen die Öffnung, aus der die Arbeitsfläche des Sockelkontaktes (47, 49) hervorragt^ verengt, um die magnetisch wirksame Fläche (43» 45) zu vergrößern.
5. 5. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Magnetzungen eine Einsenkung aufweist, die sowohl den zugehörigen Sockelkontakt (37) als auch einen Seil des von der ohne Einsenkung ausgebildeten anderen Magnetzunge getragenen Eontaktes (39) aufnimmt.

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