DE728968C

DE728968C - Electromagnetic relay with piston magnet

Info

Publication number: DE728968C
Application number: DEL104257D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinrich List
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1941-05-14
Filing date: 1941-05-14
Publication date: 1942-12-07

Description

Elektromagnetisches Relais mit Kolbenmagnet Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais mit Kolbenmagnet. Bei derartigen Relais wird sehr häufig die Forderung gestellt, daß sie hohe Kontaktdrucke zum Schalten großer Stromstärke, hohe Ansprechgeschwindigkeiten, geringes Gewicht und geringe Leistungsaufnahmen sowie große Sicherheit gegen äußere Beschleunigungskräfte aufweisen sollen.Electromagnetic Relay with Piston Magnet The invention relates relies on an electromagnetic relay with a piston magnet. With such relays the requirement is very often that they have high contact pressures for switching large amperage, high response speeds, light weight and low Have power consumption and great security against external acceleration forces should.

Bei den bisher bekannten Relaisbauarten wurden die hohen Kontaktdrucke und die Erschütterungssicherheit vornehmlich durch entsprechend hohe Belastungen erreicht. Um trotzdem !d@.en Verbrauch verhältnismäßig gering zu halten, wurde der magnetische Rückschluß sehr sorgfältig ausgebildet. Diese Maßnahmen setzten aber gleichzeitig das Gewicht des Relais herauf, so daß der Vorteil des hohen Kontaktdrucks und der Erschiitterungssicherheit wettgemacht wurde durch die notwendige Gewichtsvermehrung. Es Avar daher- überraschend, festzustellen, daß auch auf entgegengesetztem Wege Relaisbauarten möglich sind, die den Vorteil .des hohen Kontaktdruckes und der großen Sicherheit gegen Erschütterungen verbinden mit dem Vorteil des geringen Gewichts und der geringen Leistungsaufnahme. Diese Vorteile werden dadurch erreicht, @daß dem Anker und dem Kern des Kolbenmagneten, dessen Luftspalt von der Magnetspule umschlossen wird, ganz bestimmte, eng begrenzte Abmessungen- gegeben werden. Erfindungsgemäß beträgt bei einem Durchiniesser des Ankers und des Kerns von höchstens 3 mm das Verhältnis der von Ader Magnetspule umgebenen Kernlänge zum Kerndurchmesser mindestens 15 : I, zweckmäßig 40 . I.In the case of the relay designs known up to now, the high contact pressures and the shock resistance were primarily achieved through correspondingly high loads. In order to keep consumption relatively low, the magnetic yoke was designed very carefully. At the same time, however, these measures increased the weight of the relay, so that the advantage of the high contact pressure and the shock resistance was offset by the necessary increase in weight. It was therefore surprising to find that relay designs are also possible in the opposite direction, which combine the advantage of high contact pressure and great security against vibrations with the advantage of low weight and low power consumption. These advantages are achieved in that the armature and the core of the piston magnet, the air gap of which is enclosed by the magnet coil, are given very specific, narrowly defined dimensions. According to the invention, with a diameter of the armature and the core of at most 3 mm, the ratio of the core length surrounded by the magnetic coil to the core diameter is at least 15 : 1, expediently 40. I.

In dem dünnen und damit leichten Kern des Relais nach der Erfindung tritt unter dem Einfluß der Magnetwicklung schon bei schwachen Strömen eine sehr hohe magnetische Flußdichte auf, die Abis zur Sättigung des Kerns führen kann. Dadurch wird das iMaterial des Kerns bis zur Grenze ausgenutzt. Überraschenderweise ist es bei dieser Bauart von verhältnismäßig geringer Bedeutung, ob ein Eisenrückschluß für den Kern vorhanden ist oder nicht, da infolge der fast punktförmigen Magnetpole die Streuung außerhalb Ader Spule sehr groß und damit der magnetische Widerstand Ader Luftrückführung relativ gering wird.In the thin and therefore light core of the relay according to the invention Under the influence of the magnet winding, a very low current occurs even with weak currents high magnetic flux density, the abis to saturation of the core can lead. As a result, the iMaterial of the core is used to the limit. Surprisingly it is of relatively little importance with this type of construction whether an iron back yoke for the core is present or not, as a result of the almost punctiform magnetic poles the scatter outside the coil is very large and thus the magnetic resistance The air return is relatively low.

Wenn jauch u. LT. eine .günstige Wirkung des Rückschlusses vorhanden sein kann., so wird diese doch in vielen Fällen durch die nicht unerhebliche Gewichtszunahme wieder ausgeglichen. Es kann sogar-der magnetische Nebenschluß so beträchtlich werden, daß die Induktionsdichte im Arbeitsluftspalt sinkt und somit nur'eine ungünstige Wirkung eintritt. Je nach den Umständen :des Relais wird daher ein Eisenrücksahluß angebracht sein oder nicht. Da der gering gewählte Luftspalt vollkommen von der Spule eingeschlossen wird, ist trotz der geringen Oberfläche der Pole die Ausweitung des Flusses im Luftspalt sehr gering. Diese Erscheinung, zusammen mit der hohen magnetischen Flußdichte, bewirkt nun, daß auf den Anker eine relativ hohe Anzugskraft wirkt und weiter, -da.ß der Anker mit großer Kraft gegen den Kern gezogen wird. Dieser Zug läßt sich durch geeignete Führung als Kontaktdruck ausnutzen. Infolge der Bauart nach der Erfindung liegen die Spitzendrucke außerordentlich hoch. Es lassen sich beispiels1weise bei einem Kern von 2 inm Durchmesser ohne Schwierigkeiten Drucke von 16o gr/.mm2 erreichen, die, als Kontaktdruck verwendet, Kontakte selbst für große Stromstärken zu schließen: gestatten.If yes and LT. there is a beneficial effect of the inference can be., in many cases this is due to the not inconsiderable weight gain balanced again. Even the magnetic shunt can become so considerable that the induction density in the working air gap drops and thus only an unfavorable one Effect occurs. Depending on the circumstances: the relay will therefore be an iron return nut be appropriate or not. Since the small selected air gap is completely different from the Coil is enclosed, is the expansion despite the small surface area of the poles of the flow in the air gap is very low. This appearance, along with the high magnetic flux density, now causes a relatively high attraction force on the armature acts and further, -that the anchor is pulled with great force against the core. This train can be used as contact pressure by suitable guidance. As a result the design according to the invention, the peak pressures are extremely high. It can be easily done with a core of 2 m in diameter, for example Achieve prints of 16o gr / .mm2 which, when used as contact print, contacts themselves to close for high currents: allow.

Die Abmessungen des Kerns ergeben auch eine sehr dünne und verhältnismäßig lange Bauart der Magnetwicklung, die durch ,ihre Form eine Reihe von Vorteilen mit sich bringt. Infolge des geringen Durchmessers des Kerns wird auch der Durchmesser -der Magnetspule sehr gering. Dadurch aber w ird die Drahtlänge je Windung sehr gering, so daß der Ohmsche Widerstand der Spüle und damit der Kupferverlust sehr klein wird. Bei der Länge des Kerns sind nur wenige Windungslagen notwendig, um die notwendigen Amperewindungen unterzubringen, und die einzelnen Windungen liegen hauptsächlich nebeneinander, statt, wie sonst üblich, übereinander. Dies zusammen mit der geringen Drahtlänge einer jeden Windung bringt aber :einen geringen O'hmschen Widerstand und damit eine geringe Wattaufnahme der Magnetspule mit sich.The dimensions of the core also make it very thin and proportionate long design of the magnet winding, which, due to its shape, has a number of advantages brings itself. As a result of the small diameter of the core, the diameter also becomes -the solenoid is very low. But this makes the wire length per turn very large low, so that the ohmic resistance of the sink and thus the copper loss is very high becomes small. With the length of the core, only a few turns are necessary to accommodate the necessary ampere turns, and the individual turns are mainly next to each other instead of, as usual, on top of each other. This together with the short wire length of each turn, however, brings: a short O'hmian Resistance and thus a low watt consumption of the solenoid with it.

Die Vorteile der langen und dünnen Spule sind so groß, daß hier ohne wesentliche Nachteile auch Drähte aus Aluminium, das zweckmäßigerweise elektrolytisch oxydiert ist, verwendet werden können, ohne daß der Verbrauch dadurch alIzusehr steigen würde. Durch die gute Ausnutzung der 'Magnetspule tritt gleichzeitig auch eine wesentliche Verringerung des Gewichts der Spule ein. Außerdem ist die Kühlung einer solchen ,langen und dünnen Spule außerordentlich gut.The advantages of the long and thin coil are so great that here without major disadvantages also include wires made of aluminum, which are expediently electrolytic is oxidized, can be used without the consumption too much would rise. Due to the good utilization of the 'magnetic coil occurs at the same time a substantial reduction in the weight of the spool. Also is the cooling such a long and thin coil is extremely good.

Der Anker ist ebenfalls infolge des geringen Durchmessers sehr leicht. Vorteilhaft ist die Länge des Ankers so gehalten, daß der Luftspalt im oberen Drittel der Magnetspule liegt. Es ergibt sich eine sehr hohe Ansprechempfindlichkeit, da die Rückholfeder .nur schwach zu sein braucht. Weiter ist auch die Ansprechempfindlichkeit infolge des geringen Ankergewichts ebenfalls sehr groß. Vor allem aber zeigt das Relais eine große Unempfindlichkeit gegen: äußere Beschleunigungskräfte. Versuche haben ergeben, daß Relais nach dieser Bauart selbst bei Beschleunigungskräften von dem ioo fachen der Erdbeschleunigung einwandfrei arbeiten.The anchor is also very light due to its small diameter. The length of the armature is advantageously kept so that the air gap is in the upper third the solenoid is located. There is a very high sensitivity because the return spring only needs to be weak. Next is also the responsiveness also very large due to the low anchor weight. But above all, it shows Relays are very insensitive to: external acceleration forces. try have shown that relays of this type even with acceleration forces of 100 times the acceleration due to gravity work perfectly.

Das geringe Ankergewicht, die hohe magnetische Flußdichte im dünnen Magnetkern und die geringe Aufweitung des Flusses im Luftspalt sowie die gute Ausnutzung der Spule bei geringem eigenem Widerstand ermöglichen es, bei diesem Relais schon mit Bruchteil eines Watt :ein sicheres JAnsprechen und einen sehr höhen Kontaktdruck zu erreichen.The low armature weight, the high magnetic flux density in the thin Magnetic core and the small widening of the flux in the air gap as well as the good utilization the coil with little resistance of its own make it possible with this relay with a fraction of a watt: a sure response and a very high contact pressure to reach.

Die Erfindung sei an einem @usfiihrungsbeispiel erläutert, das ein Doppelrelais mit zwei Magnetsystemen nach der Erfindung darstellt. y Die Kerne ia, ib und die Anker 2" 21, sind von Magnetspulen 3Q, 3b umgeben. Die Kerne können durch Schrauben d.", .4bb in ihrer Länge verschoben werden, wodurch die Luftspalte 5., 5b verändert werden können. Die Anker 2Q, 2b sind durch einen doppelarmigen Hebel6 gehaltert, der sich um den Drehpunkt 7 im kleinenWinkel drehen kann. Der doppelarmige Hebel 6 trägt einen weiteren Hebelarm S, der nnit seinem kugelförmig verbreiterten Ende g bei Stromlosigkeit beider Magnetspulen zwischen den Kontakten iou, lob steht. Die Kontakte io,, lob sind federnd in der Halterung 12 eingespannt. Die Gegenkontakte ii", IIb sind starr ausgeführt. Die Anordnung ist so getroffen, daß das Ende g des Arms ä de Kontaktfedern ioü, lob etwas unterhalb der Kontakte trifft. Bei Erregung der einen Magnetspule wird der Anker an den Kern herangezogen, dadurch -wird der Hebel6 um den Punkt 7 geschwenkt und der mit Hebel 6 starr verbundene Hebel 8 preßt nun den entsprechend federnden Kontakt ioa oder iob gegen seinen starren Kontakt i IQ bzw. I Ib. Dadurch, .daß der Kontakt i ia, I Ib starr angeordnet ist und die Kontakte ioa und Iob in der Nähe des Kontaktes selbst von dem Hebelende 9 des Hebelarms 8 getroffen werden, ist die Verbindung sehr :starr, so daß praktisch der ganze Anpreßdruck zwischen Magnetanker und Magnetkern voll auf .die Kontakte übertragen wird. Die genaue Einstellung kann durch .die Schrauben 4" d.b vorgenommen werden. Die Federn Ioa, Iob sind gleichzeitig als Rücks:tellfedern ausgebildet, .doch können natürlich auch besondere kückholfedern verwendet werden. Alle Teile dieses Relais bis .auf Anker und Kern sind aus unmagnetischem Material hergestellt und können daher entsprechend leicht gehalten werden.The invention will be explained using an exemplary embodiment, which is a Represents double relay with two magnet systems according to the invention. y The kernels ia, ib and the armature 2 "21, are surrounded by magnetic coils 3Q, 3b. The cores can through Screws d. ", .4bb are shifted in their length, whereby the air gaps 5., 5b can be changed. The anchors 2Q, 2b are by a double-armed lever6 supported, which can rotate about the pivot point 7 at a small angle. The double-armed Lever 6 carries a further lever arm S, which widened with its spherical shape At the end of g, when both magnet coils are de-energized, between the contacts iou, lob stands. The contacts io ,, lob are resiliently clamped in the holder 12. The mating contacts ii ", IIb are rigid. The arrangement is made so that the end g of the Arms ä de contact springs ioü, lob hits something below the contacts. When excited One of the solenoids pulls the armature to the core, which causes the Lever 6 pivoted around point 7 and the one with lever 6 rigidly connected Lever 8 now presses the corresponding resilient contact ioa or iob against its rigid one Contact i IQ or I Ib. Because the contact i ia, I Ib is rigidly arranged and contacts ioa and iob near the contact itself from the lever end 9 of the lever arm 8 are taken, the connection is very: rigid, so that practical the entire contact pressure between the magnet armature and magnet core fully on .the contacts is transmitted. The exact setting can be made using the 4 "screws will. The feathers Ioa, Iob are at the same time designed as back: plate feathers, .However, special return springs can of course also be used. All parts this relay up to. the armature and core are made of non-magnetic material and can therefore be held easily.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electromagnetic relay with piston magnet, the air gap of which is enclosed by the magnetic coil, characterized in that with a diameter of the armature and the core of at most 3 mm, the ratio of the core length surrounded by the magnetic coil to the core diameter is at least 1 5 : 1, expediently 40: i is.

2. Electromagnetic relay according to claim i, characterized characterized in that the working air gap in the upper third of the magnet coil. lies.

3. Electromagnetic relay according to claim i and 2, characterized in that The position of the core in the coil can be adjusted by means of a screw. q ..

Electromagnetic Relay according to Claims 1 to 3, characterized in that a Lever transfers the armature tension to the contact pressure.

5. Electromagnetic relay according to claim i b.is q., characterized in that the contact springs at the same time serve as return springs.

6. Electromagnetic relay according to claim i to 5, characterized marked that the winding consists of electrolytically oxidized aluminum.

7. Electromagnetic double relay according to claim i, characterized in that the contact springs keep the two anchors in the middle position when at rest.