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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.