DE6907840U

DE6907840U - Elektromagnetisches umschaltrelais mit geschuetztem kontaktsystem.

Info

Publication number: DE6907840U
Application number: DE19696907840
Authority: DE
Inventors: Sauer Hans
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-02-27
Filing date: 1969-02-27
Publication date: 1972-11-30
Also published as: DE1909940A1; DE1909940B2

Description

HANS SAUER 8024 Deisenhofer S. München

FichtenstraBe Telefon (08 HJ 6)32061 Telex 5-29253

Elektromagnetisches Uaischaltrelais mit geschütztem Kontakt system

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Umschaltrelais, bei dem der bewegbare Kontakt aus einer längs durch das Innere des Spulenkörpers verlaufenden Kontaktzunge aus ferromagnetischem Material besteht, an der biegbare Nasen zur einfachen Justierung angeordnet sind. Als weitere Ausführung der Erfindung ist ein Keramikmagnet vorgesehen, der Temperatureinflüsse auf die Erregerspannung kompensiert.

Einzelheiten der Erfindung sind aus den Fig. 11 bis ersichtlich.

Fig.. 11 ist eine Ausführung mit der Möglichkeit zur Kompensation von Temperatureinflüssen und sehr genauer Einstellung der Relaiskenndaten.

Fig. 12 ist ein Schnitt F-F¹ von Fig. 11

Fig,. 13.ist ein Schnitt G-G¹ von Fig. 11

Fig» Ik ist eine Ausführung mit über einem Joch geschlossenen Dauermagnetkreis.

Fig., 15 ist ein Schnitt K-K¹ von Fig. 16

Fig,. l6 ist ein Schnitt H-H¹ von Fig. 15 mit einem Spulenkörper aus in Doppelpfeilrichtung auf magnetisiertem Keramikmagneten.

Fig» 17 zeigt eine Hälfte eines zweigeteilten Spulenkörpers.

Fig.» l8 zeigt die andere Hälfte eines zweigeteilten Spulenkörpers.

Fig. 19 zeigt die Herstellungsmethode von mehreren Spulenkörperhälf ten m'.t darin eingebetteten Polschuhen und Anschlüssen.

Fig. 20 ist ein Schnitt durch den zusammengesetzten Spulenkörper mit darin L2fendlicher KontaktarOrdnung,

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Eakanntlich ist der Widerstand einer Relaisspule und damit die erforderliche Ansprech"eistung um etwa ο , 39 % je °C temperaturabhängig. Ein Relais, welches in einem Umgebungs-Temperaturbereich von -65 bis +125⁰C verwendet wird und bei 100 % Einschaltdauer eine Eigenerwärmung von 60 C hat, arbeitet bei der tief ist-sulässigen Temperatur mit doppelt so hoher Erregerleistung als bei der höchst zulässigen Temperatur. Damit ändern sich zwangsläufig die Ansprech- und Abfallzeiten in oft unerwünschter Weise und auch der Erregerkreis muß diesen Gegebenheiten meist kostspielig angepaßt werden. Es liegt daher nahe, ein Magnetsystem zu schaffen, das die Temperaturabhängigkeit der Relaisspule kompensiert. Dies ist durch die erfindungsgemäße. Anordnung eines Keramikmagneten 26, dessen Koerzitivfeldstärke eine dem Widerstand der Spule 32 (Fig. 13) etwa entsprechende Temperaturabhängigkeit hat und zumindest im Luftspaltbereich mit dem Magnetkreis der Spule entsprechend abgestimmt ist, erreicht. Die hier geforderten Entsprechungen sind, wie aus Fig. 13 ersichtlich, leicht erfüllbar. Dem Keramikmagneten 26 schließt sich ein metallischer Magnet 31t dessen Feldstärke sich im Temperaturbereich von -65 bis +200' C nur unwesentlich ändert, an. Ändert sich beispielsweise die Koerzitivfeldstärke des Keramikmagixeten um 0,5 % je ⁰C und die das metallischen Magneten um 0,02 % je ⁰C, so ist es einleuchtend, daß schon durch ein entsprechendes Verhältnis der Längen beider Magnete eine passende Kräftekompensation durch W^rmeeinfluß erreicht wird. Eine gewisse Kompensation der im Luftspaltbereich wirkenden Dauermagnetkräfta läßt sich auch durch die Dimensionierung der Querschnitte Q der aus ferromagnetischem Metall bestehenden Kontaktteile 27, 28 und der ebenfalls ferromagnetisehen Stellschrauben 29, 30 erreichen.

Dies geschieht dadurch, daß dieser Querschnitt bei einer bestimmten Temperatur, z.E. bei +25 Ό, magnetisch gesättigt ist. Eine solche Maßnahme ist vor allem dann angebracht, wenn der zu kompensierende Temperaturbereich nicht sehr groß ist und an Stelle der beiden Magnete 26, 31 nur ein K3ramikmagnet in einem System gemäß Fig. 13 oder zwei gleiche Keramikmagnete 33 a, 33 b in einem System gemäß Fig. 1A zur Anwendung kommen. Hierbei sind die aus ferromagnetische!!! Material bestehenden Kontaktteile 35, 36 mit der Stirnseite des Spulenkörpers 37 in bekannter Weise verbunden. Die Keramikmagnete 33 a, 33 b liegen außerhalb des Spulenkörpers 37 an den äußeren Flächen der Kontaktteile 35, 36 und berühren die Ein de η des Joches 34, an dessen Mitte die Kontaktzunge 2 stumpf punktgeschweißt ist und dessen freies Ende innerhalb des Spulenkörpers 37 zwischen den Kontaktteilen 35» 36 liegt und damit sowohl Kontakt als auch Luftspalt bildet.

In den Fig. 15» l6 ist ein einfaches Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Spulenkörper 38 ein in Doppelpfeilrichtung auf magnetisierter Keramikmagnet ist. Davon abgesehen ist die für Fig» 14 erfolgte Beschreibung sinngemäß auch für Fig. l6 anwendbar· Die Kontaktzunge 39 durchdringt mit zwei Nasen 40, (ti das Joch 42 _r welches zwei Lappen 43, 44 besitzt, womit die Nasen 40, 4l verschweißt oder ähnlich fest verbunden sind. Ein Biegen der Lappen 43, 44 in die eine oder andere .Richtung erwirkt eine Verstellung und damit eine Justierung der Kontaktzunge in die jeweils entgegengesetzte Richtung innerhalb des Spulenkörpers und vor allem gegenüber den beiden Kontaktteilen 45, 46.

Zum Schalten hochfrequenter Ströme sind Kontakte mit möglichst kleiner Kapazität gegenüber des geöffneten Gegenkontaktes erforderlich.

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Bei den. Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis Ik waren die Kontaktflächen gleichzeitig Polflächen. Die Pol flächen müssen mit Rücksicht auf den magnetischen Wirkungsgrad eine gewisse Größe haben, welche für eine elektrische Kontaktbi Idling gar nicht erforderlich ist. Um beiden Forderungen, optimaler Polfläche und kleiner Kontaktfläche, gerecht zu werden, ist neben der als Kontakt ausgebildeten Polfläche F noch eine Polfläche F₀ zugeordnet, die als elektrisch isolierender Keramikmagnet praktisch kapazitätsfrei gegenüber Leitern ist.

In den Fig. 17 bis 20 ist ein besonders wirtschaftliches Herstellungsverfahren dargestellt, wobei der Spulenkörper aus zwei Formteilen 54, 55 besteht, in denen die Polschuhe 52, 53, die gleichzeitig als Festkontakte 52a, 53a dienen und auch als Kontaktanschlüsse 52b, 53b ausgebildet sind, und der MitteIkontaktanschluß 5& sowie die Spulenanschlüsse 59«, 59b» 59e, 59d eingebettet sind. Das Formteil 54 besitzt mindestens einen Ansatz 56, der mit der Vertiefung 57 des Formteiles 55 eine Passung bildet. Die wirtschaftliche Herstellungsweise dieser Maßnahme ist in Fig. 19 dargestellt, indem nämlich mehrere Formteile 54a, 54b, 54c usw. fortlaufend gebildet werden und die streifenförmig ausgebildeten,vorgestanzten und gebogenen Polschuhe 52 c sowie der vorgestanzte Mittelkontaktstreifen 58a und die aus Draht oder Blechstreifen bestehenden Spulenanschlüsse 59e, 59f» in an sich bekannter Weise, umspritzt, bzw. eingepreßt und somit in den einzelnen Formteilen 54a, 54b, 54c uswo eingebettet werden. Die Formteile 54a, 54b, 54c werden durch einen einfachen Schneidevorgang voneinander getrennt, wobei die Länge L der Spulen- und Kontaktanschlüsse festgelegt wird. Sinngemäß in gleicher Weise wird auch das andere Formteil ^5 hergestellt.

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Diese Herstellungsmethode hat noch den Vorteil, daß zwischen den Polschuhen 53 und der Magnetkammer 60 eine elektrische Isolierschicht d , d_o vorgesehen werden kann, die aus dem gleichen Isolierwerkstoff, wie die beiden Formteile 5^> 55 besteht.

Um Gratbildung und Verspannungen zu vermeiden, wird die Kontaktzunge 2,51 im chemischen Ätzverfahren ausgeformt und mit der Nase 50 des Mittelkontaktanschlusses 58 punktgeschweißt oder hartverlötet, bevor die beiden Formteile 5^» 55 zu einem Spulenkörper nach Fig. 20 zusammengefügt werden»

Nach Verdichten der Trennfuge der beiden Formteile 5^» 55 wird der so entstandene Spulenkörper bewickelt und die Enden des Spulendrahtes mit den Spulenanschlüssen 59a, 59c, bei einer Spulenwicklung, und zusätzlich noch mit den Spulenanschlüssen 59b, 59d» bei zwei Spulenwicklungen, verlötet oder punktgeschweißt. Nach Einleguag eines Magneten 26 wird das System aufmagnetisieri und im eigenen Magnetfeld durch Biegung der aus Nase 50 und dem daran befestigten Ende der Kontaktzunge 51 bestehenden Einstellgliedes justiert, bzw. durch eine geeignete Einstellvorrichtung eingestellt, bevor diese durch die Abdeckkappe 62 vor ungewünschten Zugriffen gesichert wird. Die Abdeckkappe 62 wird nach Evakuierung und Füllung der Kontaktkammer 61 mit Schutzgas aufge setzt und verdichtet, tevor die in der Hauptpatentanmeldung beschriebene Einbettung des Relais in Gießharz erfolgt.

Es gibt viele Anwendungsfälle, bei denen eine Schutzgas-

füllung oder und eine Einbettung in Gießharz nicht er-"C order!:.'-h iso aber trc ozctem eine Sicherung des F.instellgliedes 50 bzw, der Einstellglieder 50, 51 gewünscht ist. Dies ist bei pielsweise dann zweckmäßig, wenn die zu betätigende Schaltlast einen geringen Lichtbogen erzeugt,

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die Lebensdauererwartun^ nicht sehr hoch und ein möglichst niedriger Anschaffungspreis gefragt ist. Die Konzeption der Erfindung erlaubt es dann, Arbeitsgänge wie z.B. Schutzgasfüllung und Einbettung in Gießharz wegzulassen.

Als weitere Ausbildung der Erfindung wird für einseitige Ruhelage der Kontaktzunge 51 der Magnet 26 unsymmetrisch zwischen den beiden Polschuhen 52,53 (Fig. 20) angeordnet, um das freie Ende der Kontaktzunge 51 im unerregten Zustand mit dem Polschuh in Berührung zu bringen, an dem Jer Magnet 26 anliegt oder dessen trennende Isolierschicht d (Fig. 18) wesentlich kleiner ist, als die der Magnetkammer 60 und dem Polschuh 52 trennende Isolierschicht d„ (Fig- 17 und 20).

Durch diese erfinderische Maßnahme ist ein gewisser Speichereffekt erreicht, indem nämlich ein Teil der dauermagnetisehen Anziehungskraft von der natürlichen Federcharakteristik der Kontaktzunge 51 aufgenommen wird, die, bei Erregung der Spule mit der zur Anzugsrichtung des Dauermagnetfeldes entgegengesetzt wirkenden Polarität nicht mehr überwunden zu werden braucht und wodurch der wirkungsgrad eines Relais mit einseitiger Kontaktruhelage ebenfalls wesentlich verbessert ist.

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Claims

Schutzapspriche

1. Elektromagnetisches Umschaltrelais, bei dem der bewegbare Kontakt aus einer längs durch das Innere des Spulenkörpers verlaufenden Kontaktzunge aus ferromagnetischem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Saite der Kontaktzunge (39) biegbare Naser. (4O,4l,5O), bzw. Lappen (43,44) angeordnet sind.

2. Elektromagnetisches Umschaltrelais nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Pol schuhen (52,53) ein Keramikmagnet (26) befindet.

3· Elektromagnetisches Umschaltrelais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikmagnet unsymmetrisch gegenüber den Polschuhen (52,53) angeordnet ist.

4. Elektromagnetisches Umschaltrelais nach Anspruch 1, und 3t dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Polschuhen ein metallischer Magnet (31) und ein Keramikmagnet (26) befindet. E

5· Elektromagnetisches Umschaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden .Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Kontaktteilen (35»36) und den beiden Schenkein des Joches (34) Keramikmagnete befinden und die Kontaktteile mit der Stirnseite des Spulenkörpers (37) verbunden sind. I

6. Elektromagnetisches Umschaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper aus keramischem Maeneteioff besteht.

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7· Elektromagnetisches Umschaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche! dadurch gekennzeichnet, daß neben den metallischen Polflächen (F,) auch eine aus keramischem Magnetwerkstoif bestehend« Polfläche (F₀) der Kontaktzunge (39) gegenübersteht.

8. Elektromagnetisches Utnschaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der als Schutzrohr dienende Spulenkörper aus zwei Hauptxormteilen (5^»55) mit zueinander passendem Ansatz (56) und Vertiefung (57) besteht.

9. Elektromagnetisches Umschaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelkontaktanschluß (i>8) die Spulenanschlüsse (59a,59b,59c,59d) und die Polschuhe (52,53) in den beiden Formteilen (5^,55) eingebettet sind.

10. Elektromagnetisches Umschaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Magnetkammer (60) und Polschuh (52,53) eine aus dem Werkstoff der Formteile (5^,55) bestehende Isolierschicht (d ,d„) besteht.

11. Elektromagnetisches Umschaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekt-nnzeichnet, daß die Polschuhe als vorgestanzte und vorgebogene Streifen (52c), der Mittelkontaktanschluß als vorgestanzter Streifen (58a) und die Spulenanschlüsse (59e,59f) als Streifen oder Drähte in das Formteil (54), in an sich bekannter Weise eingepreßt

. bzw. eingespritzt und anschließend mit der gewünschten Länge L der Anschlüsse voneinander getrennt sind.

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12. Elektromagnetisches Uischaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzunge (5l) mit der Nase (50) des Mittelkontaktanschlusses (58) punktgeschweißt oder hartverlötet ist.

13» Elektromagnetisches Umschaltrelais nac.i einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge der beiden Formteile (52,53) nach dem Zusammenfügen in bekannter Weise verdichtet wird, damit die Kontaktkammer (6l) vom Spulenraum vollkommen getrennt ist.

l4. Elektromagnetisches Umschaltrelais nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellglieder (Nase 50 und damit verbundene Ende der Kontaktzunge 5l) sow:3 die Kontaktkammer (6l) durch eine Abdeckkappe (62) gesichert, bzw. abgedichtet sind.

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