DE3823186A1 - Elektromechanisches relais - Google Patents
Elektromechanisches relaisInfo
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Relais
zur Betätigung wenigstens eines Arbeitsstromkreises
über ein mit elektrischen Kontaktfedern in Eingriff
bringbares mechanisches Stellglied, das durch ein vom
Schaltstrom aktivierbares Betätigungselement beauf
schlagbar ist.
Neben elektromagnetischen Relais, bei denen die Betäti
gung der im Arbeitsstromkreis liegenden Schaltvorrich
tung mittels einer vom Schaltstrom durchflossenen
Relaisspule erfolgt, sind bereits Relais bekannt, bei
denen die zur Betätigung erforderliche Stellkraft auf
mechanische Weise erzeugt wird. Dies ist beispielsweise
bei den sogenannten Thermorelais der Fall, in denen die
Formänderungskraft eines Bimetallstreifens zur Betäti
gung eines Stellgliedes ausgenutzt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie eine
hohe Schaltleistung bei gleichzeitig großer Zuver
lässigkeit und geringem konstruktiven Aufwand ermög
licht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Relais
gelöst, bei dem das Betätigungselement aus einem
Werkstoff mit Formgedächtniseigenschaft besteht und daß
ein Rückstellelement vorgesehen ist, dessen Wirkungs
richtung derjenigen des Betätigungselementes entgegen
gerichtet ist.
Dieser Werkstoff, bei dem es sich vorzugsweise um eine
Legierung auf der Basis von Metallen, wie Nickel und
Titan handelt, besitzt die Eigenschaft, daß er nach
einer voraufgegangenen mechanischen Verformung bei
einer Erwärmung seine ursprüngliche Form einnimmt. Im
Fall des erfindungsgemäßen Relais wird die Erwärmung
dadurch erzielt, daß das Betätigungselement vom Schalt
strom durchflossen wird.
Das Relais nach der Erfindung zeichnet sich dabei nicht
nur durch eine extrem hohe Schaltlastspielzahl aus, die
es ohne Funktionsstörungen auszuführen vermag, sondern
es ermöglicht außerdem die gleichzeitige Betätigung
einer vergleichsweise großen Zahl von Kontaktpaaren
über nur ein Stellglied bzw. Betätigungselement. Das
führt wiederum dazu, daß das erfindungsgemäße Relais
eine deutliche Verbesserung des Verhältnisses von
Gewicht zu Funktion gegenüber herkömmlichen elektri
schen Schaltvorrichtungen gemäß dem Gattungsbegriff
erbringt.
In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge
mäßen Relais weist das Betätigungselement die Form
In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge
mäßen Relais weist das Betätigungselement die Form
einer vom Schaltstrom durchflossenen Spirale auf, die
mit ihrem einen Ende fest mit dem Relaisgehäuse ver
bunden ist und deren freies Ende auf das Stellglied
wirkt.
Zur Rücksetzung des Stellgliedes in die Ausgangsstel
lung, d.h. bei Nichtanliegen eines Schaltstromes, ist
in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung eine der
Richtung der Formänderungskraft des Betätigungselemen
tes entgegengerichtet wirkende Rückstellfeder vorge
sehen. Es ist aber im Rahmen der Erfindung auch mög
lich, zur Erzeugung der Rückstellkraft ein zweites
Betätigungselement aus einem Werkstoff mit Formge
dächtniseigenschaft einzusetzen.
Im folgenden soll die Erfindung anhand zweier in der
Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher
erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein Schalt
relais,
Fig. 2 einen horizontalen Schnitt gemäß II-II
durch die in Fig. 1 dargestellte Anordnung
und
Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch ein zweites
Relais.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Relais
sind in einem im wesentlichen aus zwei konzentrisch
übereinanderliegend angeordneten Kammern bestehenden
Gehäuse 1 eine Vielzahl von Schaltkontakten 2, 3, 4,
elektrische Anschlüsse 5, 6 für den Arbeitsstrom, ferner
Anschlüsse 7 und 8 für den Schaltstrom, ein Stellglied
9 sowie ein Betätigungselement 10 angeordnet. Die
Schaltkontakte 2 bis 4 sind, jeweils zu Einheiten
zusammengefaßt, kreisförmig in der unteren Kammer 11
des Gehäuses 1 verteilt angeordnet, wobei im Fall des
vorliegenden Ausführungsbeispiels insgesamt sieben
derartige Einheiten vorgesehen sind.
Wie insbesondere aus der Darstellung gemäß Fig. 1 zu
ersehen ist, sind die eigentlichen Kontakte 2 bis 4
über bogenförmige Kontaktfedern 12 bis 14 mit den
zugehörigen Arbeitsstromanschlüssen 5, 6 bzw. 15 ver
bunden, deren äußere, freie Enden am Stellglied 9 unter
Vorspannung anliegen. Letzteres weist die Form eines
Stempels auf und stützt sich über eine an einem Schaft
16 anliegende Druckfeder 17, die über einen zylindri
schen Ansatz 18 gehaltert ist, am Boden der Kammer 11
ab.
In den Schaft 16 des Stellgliedes 9 ist eine Stange 19
eingesetzt, die sich in die obere Kammer 20 des Ge
häuses 1 erstreckt und an ihrem oberen Ende einen
Kolben 21 trägt. Die Stange 19 ist in einer zylin
drischen Führung 22 gehaltert, die integraler Bestand
teil des Gehäuses 1 ist. An der Außenfläche dieser
Führung liegt das Betätigungselement 10 an, das die
Form einer Spirale aufweist und daß aus einem Werkstoff
mit Formgedächtniseigenschaft, in diesem Fall einer
Titan-Nickel-Legierung, besteht. Die Spirale 10, die
über Leitungen 24 und 25 sowie über eine in der Figur
nicht sichtbare, ebenfalls gewendelte ausgebildete
Rückleitung mit den Schaltstromanschlüssen 7 und 8
verbunden ist, ist mit ihrem einen, in der Zeichnung
unteren Ende, am Boden der Kammer 20 des Gehäuses 1
befestigt, während ihr freies Ende kraftschlüssig mit
dem Kolben 21 verbunden ist.
Vervollständigt wird die Anordnung durch einen seitlich
an das Gehäuse 1 angeformten Ansatz 26, mit dem das
Relais in eine in der Zeichnung nicht dargestellte
Schaltschiene einsetzbart ist, sowie durch einen mit
dem Gehäuseboden verbundenen Sockel 27, der aus einem
gummielastischen Material besteht und der entsprechende
Ausnehmungen für die zu den Schalt- und Arbeitsstroman
schlüssen führenden Zuleitungen 28 bis 31 aufweist.
Das in Fig. 3 dargestellte zweite Relais unterscheidet
sich von der vorstehend beschriebenen Anordnung dahin
gehend, daß bei diesem Relais die Rückstellfeder 117 in
diesem ebenfalls, koaxial zum spiralförmigen Betäti
gungselement 110 liegend, in der oberen Kammer 120 des
Gehäuses 101 angeordnet ist. Die Rückstellfeder 117 ist
dabei wiederum als Druckfeder ausgebildet und liegt mit
ihrem in der Zeichnung oberen Ende am Boden des Kolbens
121 an. Zur Fixierung der Rückstellfeder 117 ist eine
zylindrische Ausnehmung 132 der Führung 122 vorgesehen,
an deren Boden sich die Feder mit ihrem anderen Ende
abstützt. Wie die Figur ferner zeigt, dient die Rück
stellfeder 117 zugleich als Anschlußleitung für die
Rückführung des durch das Betätigungsfeld 110 fließen
den Schaltstromes.
Sowohl die äußere Form des Gehäuses 101 mit dem Ansatz
126 als auch das Innere der unteren Kammer 111 sind,
mit Ausnahme der hier nicht vorhandenen, unmittelbar
auf das Stellglied 109 wirkenden Druckfeder, identisch
zu dem anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Anord
nung aufgebaut. Dementsprechend ist auch der nach
folgend beschriebene Funktionsablauf in beiden Relais
gleich.
Die Betätigung der Relais erfolgt, indem über die
Schaltstromzuleitungen ein Strom durch die Spirale 10
bzw. 110 gesandt wird. Diese Spirale befindet sich in
der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Position in
einem gegenüber ihrer ursprünglichen, d.h. bei ihrer
Herstellung eingestellten Form, in einem verzerrten
Zustand, indem sie durch die Kraft der Druckfeder 17
bzw. 117 gedehnt wird. Das Fließen des Schaltstromes
bewirkt eine Erwärmung der Spirale 10 bzw. 110, die
dazu führt, daß diese nunmehr ihre ursprüngliche,
kontraliierte Form einnimmt. Dabei wird, gegen die
Kraft der Rückstellfeder 17 bzw. 117, der Kolben 21
bzw. 121 und über die Stange 19 bzw. 119 das Stellglied
9 bzw. 109 in Richtung auf den Sockel 27 bzw. 127
bewegt.
Das Stellglied 9 bzw. 109 nimmt bei dieser Bewegung die
Kontaktfedern 14 bzw. 114 mit und trennt dadurch zu
nächst die Kontaktpaare 2 und 4 bzw. 102 und 104, um
anschließend die Kontakte 4 bzw. 104 zur Anlage an die
Kontakte 3 bzw. 103 zu bringen. Dieser Schaltzustand
bleibt solange aufrechterhalten, bis durch eine Unter
brechung des Schaltstromes die aus der Formgedächtnis
eigenschaft des Betätigungselementes 10 bzw. 110 soweit
nachläßt, daß die Kraft der Rückstellfeder 17 bzw. 117
überwiegt und die Anordnung wieder in ihre in den
Fig. 1 und 3 dargestellte Ausgangsposition über
führt.
Bezugszeichenliste
101, 1 Gehäuse
2-4 Schaltkontakte
5, 6 Arbeitsstromanschlüsse
7, 8 Schaltstromanschlüsse
109, 9 Stellglied
110, 10 Betätigungselement
111, 10 untere Kammer
12-14 Kontaktfedern
15 Arbeitsstromanschluß
16 Schaft
117, 17 Druckfeder
18 Ansatz
119, 19 Stange
120, 20 obere Kammer
121, 21 Kolben
122, 22 Führung
23 Spirale
126, 26 Ansatz
28-31 Zuleitungen
132 Ausnehmung
2-4 Schaltkontakte
5, 6 Arbeitsstromanschlüsse
7, 8 Schaltstromanschlüsse
109, 9 Stellglied
110, 10 Betätigungselement
111, 10 untere Kammer
12-14 Kontaktfedern
15 Arbeitsstromanschluß
16 Schaft
117, 17 Druckfeder
18 Ansatz
119, 19 Stange
120, 20 obere Kammer
121, 21 Kolben
122, 22 Führung
23 Spirale
126, 26 Ansatz
28-31 Zuleitungen
132 Ausnehmung
Claims (7)
1. Elektromechanisches Relais zur Betätigung wenig
stens eines Arbeitsstromkreises über ein mit
elektrischen Kontaktfedern in Eingriff bringbares
mechanisches Stellglied, das durch ein vom Schalt
strom aktivierbares Betätigungselement beaufschlag
bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Betäti
gungselement (10, 110) aus einem Werkstoff mit
Formgedächtniseigenschaft besteht und daß ein
Rückstellelement (17, 117) vorgesehen ist, dessen
Wirkungsrichtung derjenigen des Betätigungselemen
tes (10, 110) entgegengerichtet ist.
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Betätigungselement (10, 110) als stromdurch
flossene Spirale ausgebildet ist, deren eines Ende
am Gehäuse (1, 101) fixiert ist und deren anderes
Ende kraftschlüssig mit dem Stellglied (9, 109)
verbunden ist.
3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Betätigungselement (10, 110) aus einer
Legierung auf der Basis von Metallen, wie Titan und
Nickel besteht.
4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (17, 117)
als Druckfeder ausgebildet ist.
5. Relais nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Stellglied (9, 109) kreis
förmig ausgebildet und über eine Stange (19, 119)
sowie einen Kolben (21, 121) mit dem Betätigungsele
ment (10, 110) verbunden ist.
6. Relais nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Rückstellfeder (17) am Stellglied
(9) anliegt.
7. Relais nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Rückstellfeder (117) konzentrisch
zur Spirale (110) angeordnet ist und am Kolben
(121) anliegt.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3823186A DE3823186A1 (de) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Elektromechanisches relais |
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Family Applications (1)
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EP (1) | EP0349758A3 (de) |
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- 1988-07-08 DE DE3823186A patent/DE3823186A1/de active Granted
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- 1989-07-07 US US07/376,613 patent/US4949061A/en not_active Expired - Fee Related
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Prospekt der Fa Toki "Toki Biometal Wire" ausgegeben auf der productronica 1987(10.11.87) * |
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JPH0254823A (ja) | 1990-02-23 |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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