DE672742C - Schnell schaltendes Vakuumkontaktrelais - Google Patents

Schnell schaltendes Vakuumkontaktrelais

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DE672742C
DE672742C DES120413D DES0120413D DE672742C DE 672742 C DE672742 C DE 672742C DE S120413 D DES120413 D DE S120413D DE S0120413 D DES0120413 D DE S0120413D DE 672742 C DE672742 C DE 672742C
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DE
Germany
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vacuum
contacts
fast switching
relay according
wall
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Expired
Application number
DES120413D
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English (en)
Inventor
Otto Roemer
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Publication date
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Priority to DES120413D priority Critical patent/DE672742C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE672742C publication Critical patent/DE672742C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00Electromagnetic relays
    • H01H51/28Relays having both armature and contacts within a sealed casing outside which the operating coil is located, e.g. contact carried by a magnetic leaf spring or reed

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Contacts (AREA)

Description

  • Schnell schaltendes Vakuumkontaktrelais Es sind Vakuumrelais bekanntgeworden, bei denen das gesamte Erregersystem einschließlich der Spule im Vakuumbehälter eingeschlossen ist. In diesen Relais ist aber trotz Verwendung von Sonderbaustoffen das notwendige Vakuum kaum aufrechtzuerhalten. Die bekannten Vakuumschalter, bei denen Eisenanker im Innern der Vakuumbehälter durch den die Wandung des Behälters durchsetzenden Kraftfluß eines Magnetsystems, sei es permanentmagnetisch oder elektromagnetisch, bewegt werden, haben durchweg einen sehr schlecht geschlossenen magnetischer. Kraftlinienweg, so daß auch diese Erregersysteme sehr groß sind und unverhältnismäßig große Erregerenergie erfordern.
  • Weiterhin sind auch Vakuumschalter bekanntgeworden, bei denen die Pole des Erregermagneten durch die Wandung des Vakuumgefäßes in das Innere ragen und auf einen frei beweglichen Anker einwirken, der seinerseits selbst als Gegenkontakt dient. Aber weder diese Einrichtung noch die übrigen bereits aufgezählten gestatten, eine größere Anzahl von Kontakten gleichzeitig und genügend schnell, z. B. zur Verwendung als Kontaktumrichter, mit geringem Energieaufwand zu betätigen. Es werden nun durch die Verwendung der an sich für Luftkontakte bekannten Topfmagnetanordnung alle diese Schwierigkeiten beseitigt und ein schnell schaltendes Vakuumkontaktrelais mit mindestens einem durch die Gefäßwandung hindurchgeführten Erregermagnetpol, bei dem die Wandung des Vakuumgefäßes in einem Luftspalt des Magnetsystems liegt, dadurch geschaffen, daß erfindungsgemäß die zu dem Arbeitsluftspalt, in dem die Wandung des Vakuumgefäßes liegt, gehörende Außenpolfläche in der Bewegungsrichtung des geführten tellerförmigen Ankers, über den oder die Innenpole hinaus verlängert, dicht an der Gefäßwand anliegt und mit dem die Kontakte betätigenden Anker quer zu dessen Bewegungsrichtung auf dem ganzen Hubweg einen sehr engen Spalt für den Magnetfluß bildet. Die tellerförmige Ausbildung des Ankers ermöglicht, den Anker und damit die von ihm betätigten Kontakte mit einem sehr geringen Erregerenergieaufwand einwandfrei in dem oben dargestellten Sinne zu betätigen. Zweckmäßig wird der tellerförmige Anker durch eine Schraubenfeder in die Ruhelage gedrückt. Diese Schraubenfeder wird vorteilhaft recht kurz gehalten, damit der Aufbau des Schaltrelais möglichst gedrungen wird. Der z. B. in einer Mittelbohrung auf einem hochwertigen keramischen Körper geführte Teller kann selbst Kontakt machen; z. B. durch auf seiner Oberfläche angebrachte und mit dieser verschweißte Kontaktstücke, für die selbstverständlich alle bekannten Grundsätze für den vakuumtechnischen Aufbau derartiger Kontakte befolgt werden. Die Anordnung mit einer verhältnismäßig kräftigen Druckfeder gestattet die Anordnung des Relais in jeder Lage, auch auf starken Erschütterungen ausgesetzten Fahrzeugen. Infolge der geringen Massen der beweglichen Relaisteile spricht ein solches Relais -sehr schnell an. Dadurch ist es auch möglich, derartige Relais unter Verwendung zweier an sich für Luftkontakte bekannter, in entgegengesetzter und zeitlich zueinander versetzt auf den Anker wirkender Erregersysteme als Kontaktumrichter zu verwenden. Die verlängerte Außenpo.lfläche des als Topfmagnet ausgeführten Erregermagnets bildet zugleich einen Schutz der Vakuumbehälterwandung gegen mechanische Beanspruchung, insbesondere, weil die zweckmäßig aus vakuumtechnischen -Gründen, z. B. aus vakuumgeschmolzenem Kupfer bestehende Wandung des Vakuumbehälters, da sie im Kraftlinienweg des Elektromagneten liegt, dünn gehalten werden maß, um die allzu starke Beeinträchtigung des Kraftlinienflüsses zu verhindern.
  • Es kann auch eine größer Anzahl z. B. zur Umschaltung von IIochfrequenzkreisen, z. B. in Rundfunkapparaten, benötigter Umschaltkontakte in einem einzigen Vakuumbehälter untergebracht werden, wobei sich der Vorteil geringer Streukapazitäten der Kontakte ergibt; ebenso ist es von besonderem Vorteil, daß hochfrequenztechnisch besonders einwandfreie Umschaltkontakte nach dieser Bauweise ohne Verwendung von Edelmetallen hergestellt werden können. Zur Isolierung der einzelnen I#,'-ontaktstromkreise voneinander erhält der Telleranker eine Isolationsplatte aus hochwertigem, kapazitätsarmem, keramischem Werkstoff, an dem die federnden Kontaktstücke in besonders einfacher Weise durch Vernieten befestigt sind. Bei zwei bis drei Kontakten, die gleichmäßig um die Tellerachse verteilt angeordnet sind, kann die Führung des Tellerankers ein gewisses Spiel aufweisen, so: daß sich der etwas kippbewegliche Telleranker mit etwa gleichem Kontaktdruck auf alle Kontakte auflegt.
  • Der Erregermagnet kann vorteilhaft mit zwei ins Innere des Vakuumgefäßes geführten Polen als Mehrphäsenerregersystem ausgeführt werden. Dabei tragen die beiden Innenpole außerhalb des Gefäßes je die geeigneten Phasenwicklungen, bei Erregung mit einphasigem Wechselstrom erhält dagegen der eine Schenkel nur einen seinen Fluß ganz oder teilweise umfassenden Kurzschlußring.
  • Es kann auch ein einzelner Innenpol für Wechselstromerregung mit einem Kurzschlußring versehen werden, der ebenfalls für Hochvakuumzwecke durch seinen einfachen Aufbau nur aus Leitermaterial brauchbar ist: In den Abbildungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Fig. i bildet i den Kern des Erregermagneten und z den topfförmigen Mantel des Erregermagneten, die über das magnetisch leitende Bödenstück 3 miteinander mechanisch und magnetisch verbunden sind: -, und 3 können aber auch aus einem Stück hergestellt werden. Der Mantel des Erregermagneten schützt die außerhalb des Vakuums befindliche Erregerspule 4. und wird auf das Vakuummetallgefäß aufgeschoben und geeignet befestigt. Die Einführungsstellen des Kernes i sowie die der Kontaktzuleitungen io mit ihren Durchführungstüllen aus keramischem Material sind durch Lötung, insbesondere Hartlötung, vakuumdicht mit der Wandung 5 verbanden. Der zweckmäßig an seinen Enden umgebördelte Telleranker 6 befindet sieh vorzugsweise auch in Ruhe zwecks guten Kraftlinienschlusses bereits innerhalb des einen Pol bildenden Endes des topfförmigen Mantels z. Der Anker kann von dem auch etwa tellerförmig ausgebildeten Polschuh 7 des Kernes i angezogen werden. Dabei wird er zweckmäßig in seiner Bohrung von einem im Polschuh befestigten Zylinder 8 aus keramischem Material geführt. Auf dem Teller 6 sind im einfachsten Fall die Kontaktstücke 9 verschweißt angebracht, die in der Ruhelage mit den festen Kontakten z o Kontakt machen. Die festen Kontakte iö sind durch eine isolierte Durchführung i i hindurchgeführt. Der Teller 6 wird durch eine flache Schraubenfeder in -der Ruhelage gegen die Kontakte gedrückt, wobei sich die Schraubenfeder 1a einmal seitlich an der Umbördelung des Tellerankers und des weiteren am anderen Ende gegen die metallische Gefäßwandung unter Einfügung eines keramischen Ringes 13 mit einer Führungsringnut abstützt. Um den Durchmesser des Schalters, der wesentlich durch den Kontaktabstand der festen Kontakte io bestimmt ist, möglichst gering zuhalten, erfolgt zweckmäßig die Entlüftungsausführung durch eine Bohrung des keramischen Körpers 8 und durch eine entsprechende des magnetischen Kernes i ; der Kern ist in geeigneter Weise an seinem Ende vakuumdicht abgeschlossen.
  • Soll eine größere Anzahl von Kontakten in einem Vakuumgefäß untergebracht werden, so bildet man nach Fig. 2 das Vakuumgefäß mit einer Ausbuchtung aus. In diesem Fall erhält der Anker 6 ein Isolierstück i4., das mit dein Anker zweckmäßig vernietet wird. An dieses Isolierstück 14 werden die Bannfedernden Kontakte g ebenfalls angenietet. Bei zusammengehörigen Kontakten können die entsprechenden Kontaktfedern nach Fig. 2 a aus einem Stück hergestellt, z. B. gestanzt, werden. In der Ausbuchtung können nach außen nach beiden Seiten sowohl für die Ruhe- wie für die Arbeitslage herausgeführte feste Kontakte io angeordnet werden. Es kann zweckmäßig sein, den topfförmigen Mantel durch einen innerhalb des Behälters angebrachten zylindrischen Polschuh zu ergänzen. Bei einer größeren Anzahl federnder Kontakte können die Federn so ausgebildet werden, daß die zweiten kontaktfreien Enden die Aufgabe der Schraubenfeder 12 der Fig. i mitübernehmen, wie das in Fig.3 gezeigt ist. Um für die Wechselkontakte nur je eine Durchführung durch die Behälterwandung zu benötigen, werden zusammengehörige Kontakte 15 und 16 zusammen mit ihren voneinander isolierten Durchführungen koaxial angeordnet, wie das in Fig. 3 a gezeigt ist. Nach Fig. 3 erfolgt die Verbindung der festen und der beweglichen Kontakte innerhalb des Behälters durch Litzenanschlüsse. Nach Fig. 4. werden die Kontakte in ähnlicher Weise wie nach Fig. 2 durch das mehrere Kontakte tragende federnde Ilontaktblech auf dem Anker betätigt.
  • Soll eine derartige Einrichtung als Umrichter, insbesondere als Mehrfachumrichter, Verwendung finden, wobei gleichzeitig z. B. die Wechselrichtung von niedergespanntem Gleichstrom und nach Transformation die Gleichrichtung des hochgespannten Wechselstromes in einem Gefäß stattfinden kann, so wird nach Fig. ,4 der zweckmäßig symmetrisch ausgebildete Anker 6 zwischen zwei selbständigen, zu seinen beiden Seiten angeordneten Elektromagnetsysteinen im Gegentakt erregt. In diesem Fall kann zweckmäßigerweise die Feder 12 fortgelassen werden.

Claims (7)

  1. PATRNTANSPRÜcTiR: i. Schnell schaltendes Vakuumkontaktrelais mit mindestens eineiii durch die Gefäßwandung hindurchgeführten Erregermagnetpol, bei dem die Wandung des Vakuumgefäßes in einem Luftspalt des Magnetsystems liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die zu dem Arbeitsluftspalt, in dem die Wandung des Vakuumgefäßes liegt, gehörende Außenpolfläche in der Bewegungsrichtung des geführten tellerförmigen Ankers, über den Innenpol hinaus verlängert, dicht an der Gefäßwandung anliegt und finit dem die Kontakte betätigenden Anker quer zu dessen Bewegungsrichtung auf dem ganzen Hubweg einen sehr engen Spalt für den Magnetfluß bildet.
  2. 2. Schnell schaltendes Vakuumkontaktrelais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumbehälter außerhalb des ringförmigen Elektromagnetmantels eine Ausbuchtung hat, in die die radial auf dem Teller angeordneten Kontakte hineinragen und durch deren Wandung feste Kontakte, die teils als Arbeits-und teils als Ruhekontakte dienen, hindurchgeführt sind.
  3. 3. Schnell schaltendes Vakuumrelais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an dem tellerförmigen Anker ein insbesondere keramisches Isolierstück angenietet ist, an dem die federnden Kontakte durch Nieten befestigt sind.
  4. Schnell schaltendes Vakuumrelais nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Telleranker vorspannende Feder unter Zwischenlage eines Isolierstückes mit Ringnut sich gegen die Gehäusewandung abstützt.
  5. 5. Schnell schaltendes Vakuumrelais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumausführung durch eine Bohrung der keramischen Führung des Tellers und eine die Fortsetzung bildende Bohrung des Magnetkernes erfolgt.
  6. 6. Schnell schaltendes Vakuumrelais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Kontaktträger mit ihren freien federnden Enden in Ruhe verharrende Teile abstützen und dadurch die Rückstellkraft für den Anker liefern.
  7. 7. Schnell schaltendes Vakuumrelais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte gegenüber dem Gehäuse kapazitätsarm angeordnet sind. B. Schnell schaltendes Vakuumrelais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zusammengehörige Wechselkontakte koaxial zueinander angeordnet sind. g. Schnell schaltendes Vakuumrelais, vorzugsweise zur Verwendung als Umrichter, insbesondere als Mehrfachumrichter, nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker zwischen zwei Erregersystemen angeordnet ist.
DES120413D 1935-11-09 1935-11-09 Schnell schaltendes Vakuumkontaktrelais Expired DE672742C (de)

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