DE2365664A1 - Elektromagnetisches relais - Google Patents

Description

300/262

EIiMEG- Elektro-Mechanik ambH

Elektromagnetisches Relais

Die Erfindung "betrifft ein elektromagnetisches Relais mit von einem Anker "betätigten Loskontakten, die mit Festkontakten zusammenarbeiten.

So gut wie alle Arten von elektromagnetischen Relais besitzen einen solchen Aufbau, "bei dem ein Anker in Form eines Klappankers, Drehankers od„ dgl. aufgrund einer elektrischen Erregung magnetisch umgeschaltet wird und dabei Loskontakte betätigt, die sich beim Umschalten des Ankers von entsprechenden Festkontakten lösen oder mit solchen in elektrisch leitende Verbindung kommen. Sowohl die Loskontakte als auch die Festkontakte sind dabei in der Regel an Kontaktfedern angebracht. Die Loskontakte können dabei über vom Anker beeinflußte Betätigungsbrücken od_o dgl„ bewegt werden.

5098A2/OA59

23656S4

Bei allen solchen Relais, insbesondere aber bei denen, durch die hohe Leistungen geschaltet werden, tritt beim Öffnen der Kontakte eine Funkenstrecke auf, durch die die Kontaktoberflächen zerstört werden» Eine solche Zerstörung der Kontakte setzt die lebensdauer der Relais in sehr starkem Maße herab, da einerseits Kontakte mit zerstörter Oberfläche nicht mehr in sicherer Weise einen ausreichend kleinen Übergangswiderstand gewährleisten, zum anderen durch den Kontakirahbrand aber auch alle übrigen Werte des Relais in erheblichem Umfang beeinflußt werden. S₀ sind bei abgebrannten Kontakten beispielsweise die Kontaktdrücke verringert. Außerdem wird bei abgebrannten Kontakten durch die Kontaktfedern aber auch eine geringere Energie gespeichert, so daß die durch die Federkräfte bewirkte .oder beeinflußte Ankerbewegung verlangsamt wird, was wiederum - je nach Bauart - zu langsameren Kontaktöffnungsgeschwindigkeiten und somit"zu erhöhtem Kontaktabbrand führen kann oder andere Nachteile mit sich bringt«

Eine Funkenstrecke zwischen sich öffnenden Kontakten eines Relais macht, insbesondere wenn sie zeitlich lange andauert und eine große.Stromstärke, führt, ein solches Relais alsa sehr schnell unbrauchbar. Bis zu einem gewissen Grade kann man einen so bewirkten Kontaktabbrand dadurch verlangsamen, daß man hochwertiges Kontaktmaterial verwendet. Dieses hat jedoch naturbedingt seine G-renzen, so daß tatsächlich die Lebensdauer eines Relais und dessen Zuverlässigkeit in allererster Linie, davon abhängt, wieweit es gelingt, das Entstehen von längandauernden, starken Funkenstrecken zwischen sich öffnenden Kontakten zu vermeiden. Das gesamte Relais oder zumindest die Kontakte in einer Schutzgasatmosphäre zu kapseln, bietet in dieser und anderer Hinsicht Vorteile, ist jedoch aufwendig und deshalb u„ a. aus wirtschaftlichen Gründen nicht immer möglich.

* — 3 —

50 9 8 42/ 0 459

Die -vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein elektromagnetisches Relais zu schaffen, "bei dem der Kontaktabbrand in einfacher Weise wesentlich herabgesetzt wird«

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anker und/oder die Loskontakte oder sie tragende Elemente dergestalt breit ausgebildet und zusammen mit den Pestkontakten dergestalt angeordnet sind, daß bei Bewegung der Loskontakte eine Luftströmung zur Kühlung und Plasmaverdünnung zwischen den sich öffnenden Los- und Pestkontakten entsteht„ Durch einen solchen kräftigen Luftstrom wird, das Entstehen eines Punkens oder Lichtbogens sowie sein P_ortbestand ebenfalls bedeutend erschwert.

Zur Erzeugung eines solchen kräftigen Luftstromes ist in zweckmäßiger Weise vorgesehen, daß die Loskontakte als Kontaktflächen auf mit dem Ankerende starr verbundenen Kontaktantriebskörpern angebracht sind und der Luftraum oberhalb und unterhalb des Ankerendes und der Kontaktantriebskörper nach oben und unten hin abgeschlossen ist. Auf diese Weise wird die bei Ankerbewegung auf der einen Seite des Ankers und der Antriebskörper verdrängte Luft im wesentlichen dazu benutzt, den auf der anderen Seite des Ankers und'der Kontaktantriebskörper 'entstehenden Luftunterdrück auszugleichen. Da der Luftraum nach oben und unten hin abgeschlossen ist, kann ein solcher Ausgleich nicht aus der Umgebungsluft erfolgen,' wobei unter Umständen sich keine oder nur eine geringe Luftströmung parallel zu den Kontaktflächen ausbilden würde.

Zu einer weiteren Vergrößerung eines solchen, zu den Kontaktflächen parallelen Luftstromes ist es vorteilhaft, daß der Luftraum oberhalb und unterhalb des Ankerendes und der Kon-

- 4 - ■ 5 0 9842/0459

— A- -

taktantriebskörper bis auf eine Seite weitgehend auch nach allen Seiten hin dergestalt abgeschlossen ist, daß "bei Ankerbewegung ein Luftausgleich zwischen Oberseiten und Unterseiten des Ankers und der Kontaktantriebskörper im wesentlichen nur an der einen freien Seite der Kontaktantriebskörper erfolgen kann. Auf diese Weise wird erreicht,.daß der Luftausgleich zwischen einer Seite des Ankers und der Antriebskörper und der' anderen Seite des Ankers und der Antriebskörper im wesentlichen nur in einer oder zwei analogen Strömungsrichtungen erfolgt und somit eine kräftige Strömung in einer ■ bestimmten Richtung parallel zu den Kontaktflächen erzeugt wird. Eine solche Strömung kühlt selbstverständlich einen Lichtbogen oder Funken in besonders starkem Maße ab und verdünnt auch entsprechend das zur Aufrechterhaltung eines Funkens oder Lichtbogens notwendige Plasma in besonders starkem ■ Maße. In vorteilhafter Weise wird dabei die vom-Anker entfernteste Seite für den Luftausgleich freigelassen, da sich somit für den Ausgleich der Luft von einer Seite zur anderen Seite ein größtmöglichster Weg und somit eine größtmöglichste Luftgeschwindigkeit ergibt. D^es ,bewirkt entsprechend auch ein optimales "Ausblasen" eines Lichtbogens oder 3?unk.ens,

Bei der Verwendung von länglichen Kontakten -" beispielsweise Linienkontakten - werden diese in zweckmäßiger und vorteilhafter Weise so ausgerichtet, daß ihre Längsausdehnung sich in Richtung der für den Luftausgleich freigelassenen Seite erstreckt. Solche länglichen Kontakte verschließen den Luftraum auf dieser ganzen Seite, solange die Kontakte geschlossen sind, und geben einen besonders starken Luftstrom im Augenblick des Öffnens der Kontakte frei, der sich fast ausschließlich zwischen den Berührungslinien ausgleichen kann

- 5 509842/0459

2365364

— 5 —

und somit nahezu vollständig zur Kühlung der Kontaktflächen und zur Plasmaverdünnung von Öffnungsfunken herangezogen wird.

Ein "besonders einfach, ohne zusätzlichen Aufwand geführter luftstrom läßt sich dadurch erreichen, daß der Luftraum oberhalb und unterhalb des Ankerendes und der Kontaktantriebskörper nach oben und unten hin durch zwei entsprechend breite, sich in diesem Bereich in !Richtung der Antriebskörper erstreckenden Joche des mit einem Drehanker versehenen Relais abgeschlossen ist. Hier sind also keine zusätzlichen Aufwendungen zur Begrenzung des Luftraumes nach oben und unten notwendig, da eine solche Begrenzung durch die sowieso notwendigen Joche vorgenommen wird_o 3?ür eine noch bessere !üh~ rung des Luftstromes ist dabei in einfacher und zweckmäßiger Weise vorgesehen, daß der Luftraum zwischen den beiden Jochen in diesem Bereich durch Yerbindungsflächen zwischen den Jochen seitlich begrenzt ist. Diese "Verbindungsflächen können beispielsweise durch einfache, zwischen den Jochen angebrachte Klebefolien oder durch eine Kapselung des Relais erreicht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in perspektivischer Darstellung ein,bistabiles, polarisiertes Haftrelais, bei dem der besseren Übersicht wegen einige Teile weggeschnitten dargestellt sind.

Bei diesem Relais sind zwei konturengleiche, als rechteokförmige Ringe ausgebildete Joche 1 u. 2 vorgesehen, zwischen denen an gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Permanentmagnet 3 und ein magnetisch leitendes Zwischenstück 4 angeordnet sind. Im Bereich zwischen den R^ngöffnungen der Joche 1 u. 2 ist ein eine Erregerspule 5 tragender Spulen-

- 6 509-842/0459

2365864

körper 6 angeordnet, in dem ein Drehanker 7 mittels seiner Drehachse 8 und in dem Spulenkörper eingerasteter Kunststoffscheiben 9.verschwenkbar gelagert ist, so daß seine Enden jeweils' mit diagonal.gegenüberliegenden Jochteilen in Berührung kommen können, ,

In jedem Ende des Drehankers 7 sind seitlich jeweils zwei Kontaktantriebskörper 10 u. 11 angebracht, die beispielsweise aus Kunststoff bestehen können und mittels eines in einen jeweils am AnkerendlT vorgesehenen Schlitz 12 eingesetzten Stabes 13 befestigt sind. Jeder dieser Kontaktantriebskörper 10 bzw« 11 besitzt auf seiner Ober- und seiner Unterseite jeweils eine Kontaktfläche 14 bzw. 15, die somit mit dem Drehanker 7 bewegt werden und Loskontakte darstellen. Jede der Kontaktflächen 14 u. 15 liegt dabei einer Kontaktfläche eines Walzenkontaktes 16 einer Kontaktfeder 17 bzw- 18 gegenüber. Die Walzenkontakte 16 stellen dabei die Festkontakte dar. Diese Kontaktfedern 17 u. 18 sind jeweils zwischen an den Ecken untergebrachten Abstandskörpern 19, 2Ou. 21 gelagert. Dabei werden die Joche 1 u. 2 und die an allen Ecken befindlichen Abstandskörper 19, 2Ou. 21 mit den zugehörigen Kontaktfedern 17 u, 18 durch einen an jeder Ecke des Relais Torgesehenen Niet 22 zusammengepreßt und gehalten«

Für die Stromzuführung zu den Loskontakten ist jede der Kontaktflächen 14 u. 15 mit einer langen, in Längsrichtung des Drehankers liegenden weichen Feder 25 verbunden, die über den jeweils zugehörigen Abstandskörper 20 nach draußen an den Rand des Relais geführt ist.

Bei dem gezeigten Aufbau des Relais sind die Joche, da sie sämtliche Teile des Relais überdecken, überall relativ breit

— 7 —

509842/0459

2365864

ausgebildet. Infolgedessen können auch, der Drehanker und die Kontaktantriebskörper relativ breit ausgebildet werden, so daß bei Verschwenken des Magnetankers eine relativ große Luftinenge verdrängt wird, die sich, insbesondere wenn das Relais seitlich verschlossen ist, von der einen Seite des Ankers zwischen den Kontaktflächen 14 u« 15 und den zugehörigen Gegenkontakten hindurch zur abhebenden Seite des Ankers hin ausgleicht und dabei das Plasma eines Funkens oder Lichtbogens verdünnt sowie die Kontakte kühlt. Hierdurch wird eine Beschädigung der Kontakte durch einen Funken oder Lichtbogen in erheblichem Ausmaße verhindert und somit die Lebensdauer der Kontakte selbst sowie des Relais entscheidend verbessert. Bei dieser Anordnung wirken gleichzeitig die Federn 17 u. 18, den.Umpumpvorgang des Ankers kräftig unterstützend, mit, wobei beide (Anker und Federn) eine mechanische Dämpfung erfahren, was für die Lebensdauer des Relais und die Prellsicherheit von besonderem Hutzen ist.

Ein noch größerer Luftstrom quer zu den Walzenkontakten und parallel zu den Kontaktflächen 14 u. 15 kann erreicht werden, wenn die Joche 1 u. 2 nicht nur an der Seite des Ankerendes beispielsweise mittels einer Folie miteinander verbunden sind, sondern wenn auch auf der Innenseite der Joohe eine entsprechende Folie oder isolierende Trennwand angebracht ist. In diesem Falle kann die Luft auf der einen Seite des Ankers und der Kontaktantriebskörper bei Bewegung des Ankers nämlich im wesentlichen nur über die Kontaktflächen 14 u, 15 und die Walzenkontakte 16 zur anderen Seite des Drah'ankers und der Kontaktantriebskörper gelangen. Dabei wird ein Luftausgleich von oben und unten durch die breiten Joche verhindert, während ein seitlicher Luftausgleich im wesentlichen

509842/0459

durch die "beispielsweise durch Folien gebildeten Yerbindungsflachen zwischen den Jochen sehr stark reduziert wird. Bei der Bewegung des Drehankers 7 beispielsweise nach unten kann somit die unterhalt des Drehankerendes und unterhalt der Kontaktantriebskörper und der Federn 17 "befindliche Luftmenge nur auf dem Wege über die Kontaktflächen 15 u. 14 zur oberen Seite des Drehankerendes gelangen.

Es -versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel "beschränkt ist. Es können auch alle anderen Arten von elektromagnetischen Relais erfindungsgemäß ausgebildet werden. Wichtig ist dabei lediglich, daß dafür gesorgt wird, daß aufgrund der Ankerbewegung ein Luftstrom erzeugt wird, der über die Kontaktflächen der sich öffnenden Kontakte streicht.

- 9 50 98 42/045 9

Claims (1)

1. Pat entansprüche

   Elektromagnetisches Relais mit von einem A_nker betätigten Loskont.akten, die mit Festkontakt en zusammenarbeiten, dadurch, gekennzeichnet, daß der Anker (7) und/oder die Loskontakte oder sie tragende Elemente dergestalt "breit ausgebildet und zusammen mit den Festkontakten dergestalt angeordnet sind, daß "bei Bewegung der Loskontakte eine Luftströmung zur Kühlung und Plasmaverdünnung zwisehen den sich öffnenden Los- und Festkontakten entsteht.

   2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Loskontakte als Kontaktflächen (14»15) auf mit dem Ankerende starr verbundenen Kontaktantriebskörpern angebracht sind und der Luftraum oberhalb und unterhalb des Ankerendes und der Kontaktantriebskörper nach oben und unten hin abgeschlossen ist.

   3. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftraum oberhalb und unterhalb des Ankerendes und der Kontaktantriebskb'rper (10,11) bis auf eine Seite weitgehend auch nach allen Seiten hin dergestalt abgeschlossen ist, daß bei Ankerbewegung ein Luftausgleich zwischen Ober- und Unterseiten des Ankers (7) und der Kontaktantriebskörper (10,11) im wesentlichen nur an der einen freien Seite der Kontaktantriebskörper erfolgen kann.

   - 10 -

   509842/0 459

   Elektromagnetisches Relais nach Anspruch.3, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Anker (7) entfernteste Seite freigelassen wird für den Luftausgleich₀

   5ο Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei länglichen Kontakten deren Läng saus dehnung sich in Richtung der für den Luftausgleich freigelassenen Seite erstreckt.

   6. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftraum oberhalb und unterhalb des Ankerendes und der Kontaktantriebskörper nach oben und unten hin durch zwei entsprechend breite,; sich in diesem Bereich in Richtung der Antriebskörper erstrekkende Joche (1,2) des mit einem Drehanker (7) versehenen Relais abgeschlossen ist.

   7ο Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 6 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftraum zwischen den beiden Jochen (1,2) in diesem Bereich durch Verbindungsflächen zwischen den Jochen seitlich begrenzt ist,.

   50 98 42/0459

   ORIGINAL INSPECTED