DE964703C - Zungenrelais mit Eisenblechkern - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 29. MAI 1957

W18281 VIII c 121g

Die Erfindung bezieht sich auf Relais mit Steuerung des elektromagnetischen Kreises und abgedichteten Zungenschaltern als Kontaktgabeelemente.

Unter abgedichteten Zungenschaltern sollen im vorliegenden Fall solche verstanden werden, bei denen die zur Kontaktgabe dienenden Zungen in zylindrisch geformten Gefäßen aus isolierendem Material dicht eingeschlossen sind.

Relais der erwähnten Art sind an sich bekannt und werden in weitem Umfang auf dem Gebiet der Nachrichtentechnik, besonders in Fernsprechvermittlungsanlagen, verwendet, sowie auch in anderen Anlagen, wie Beleuchtungsanlagen.

Sie sind vorteilhaft, da die Kontakte keiner Korrosion und keinen Betriebsstörungen infolge mangelnder Ausfluchtung oder infolge Ablagerungen von Fremdkörpern auf ihren Oberflächen ausgesetzt sind. Die Schaltelemente werden während der Herstellung ausgefluchtet und in den Gefäßen bleibend abgedichtet, so daß eine nachträgliche Störung der Ausfluchtung oder eine anderweitige Verstellung verhindert wird. Solche Relais haben u. a. den Vorteil einer hohen Ansprechgeschwindig-

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keit. Bei den bekannten Relais gelang die Verwirklichung dieser Vorteile jedoch nicht ohne teilweises Opfer anderer wünschenswerter Eigenschaften. Beispielsweise sind die Relais der letzterwähnten Art allgemein sperriger, teuerer in der Herstellung und etwas weniger empfindlich als ähnliche Relais mit nicht abgedichteten Kontakten.

Die bisher bekannten Relais von der Bauart, auf die sich die Erfindung bezieht, sind sowohl mit ίο innerhalb als auch mit außerhalb der Erregerspule angeordneten abgedichteten Zungenschaltereinheiten gebaut worden. In den Fällen, in denen eine große Anzahl von Schaltereinheiten durch eine Spule gesteuert werden soll, wurde Konstruktionen der Vorzug gegeben, bei welchen die Schaltereinheiten außerhalb der Spule angeordnet sind, da dann eine Spule von höherem Wirkungsgrad verwendet werden kann. Dieser höhere Wirkungsgrad ist möglich, da die Spule kleiner ist (die Öffnung der Spule ist bei denjenigen Konstruktionen kleiner, bei denen die Schalter außerhalb der Spule angeordnet sind), und da sich die erforderliche Erregungsleistung der Spule mit dem Quadrat der mittleren Windungslänge derselben ändert. Wo as nur wenige abgedichtete Schaltereinheiten durch eine Spule zu steuern sind, können sie innerhalb der Erregerspule oder durch diese hindurchragend angeordnet werden, ohne daß deren Größe übermäßig zunimmt.

Bei der Anwendung solcher Vorrichtungen ist eine Anzahl von Faktoren für die praktische Verwendbarkeit und die wirtschaftliche Eignung von besonderer Bedeutung. Zu den wünschenswerten Eigenschaften gehören unter anderem geringe Größe, Einfachheit des Aufbaues, geringe Herstellungskosten und Leichtigkeit des Zusammenbaues sowie eine leichte Zerlegbarkeit für Reparaturen, das Auswechseln von Teilen und zur Wartung. Die bisher bekannten Konstruktionen sind in dieser Hinsicht nicht völlig zufriedenstellend.

Ein Hauptziel der Erfindung ist die Verbesserung von Relais mit abgedichteten Schaltereinkeiten hinsichtlich ihres magnetischen Wirkungsgrades, ihrer Größe, Herstellungskosten und An-Sprechempfindlichkeit und die Anwendung dieser Verbesserungen auf Relais der vorerwähnten Art mit einer Vielzahl abgedichteter, außerhalb des Kerns angeordneter Schaltereinheiten.

Gemäß der Erfindung umfaßt bei einem solchen Relais ein magnetischer Kreis für die Spule mindestens eine Schaltereinheit, die in diesem Kreise mit einem magnetischen Gebilde angeordnet ist, das ein Glied mit einer gekrümmten Fläche aufweist, die die Schaltereinheit teilweise umgibt und diese hält. Zu diesem Zweck ist der Eisenblechkern mit Verlängerungsblechen versehen, die der Krümmung der Gefäße der Schaltereinheiten folgen, wobei diese Verlängerungen, sowohl als Wege für den magnetischen Kraftlinienfluß dienen als auch als Klemmen für die abgedichteten Schaltereinheiten, so daß der Zusammenbau vereinfacht und die Entnahme von Schaltereinheiten zum Auswechseln erleichtert ist.

Die Verlängerungen des Eisenblechkerns sind so geformt, daß sie divergieren und so gekrümmt, daß sie den Oberflächen der Gefäße der Schaltereinheiten genau folgen, wodurch die durch Konstruk tionen der erwähnten Art bedingte Sperrigkeit verringert wird und wirksamere Wege für den magnetischen Erregungsfluß erzielt werden, was zu einer Erhöhung der Empfindlichkeit führt.

Die magnetischen Glieder können aus einem elastischen, flächigen, magnetischen Material ausgestanzt und gepreßt werden, wobei die Schaltereinheiten durch Reibungskraft in ihrer Lage gehalten werden, die zwischen den Enden der magnetischen Glieder und den Schaltern besteht, wodurch sich ein vereinfachter Relaisaufbau ergibt und die Herstellungs- und Wartungskosten verringert werden.

Andererseits ist eine derart ausgebildete und einen elektromagnetischen Kreis steuernde Vorrichtung besonders vorteilhaft, wenn eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Kontakten durch eine einzige Spule gesteuert werden soll. Vorteilhafterweise ist die Anordnung der Kontaktgabevorrichtungen innerhalb einer Öffnung des Mittelteiles der Spule, d. h. des Kerns, vorgesehen. Eine solche Konstruktion hat zur Folge, daß im wesentlichen der gesamte induzierte Kraftlinienfluß durch die Schaltereinheiten hindurchgeht, so daß die größtmögliche Empfindlichkeit der Schaltereinheiten verwirklicht werden kann. Hierbei ist jedoch keine wirksame Erweiterung für die Unterbringung einer großen Anzahl von Schaltereinheiten möglieh, da die Spule hierdurch übermäßig groß werden würde. Bei einer Vergrößerung der Spulenöffnung würde die mittlere Windungslänge entsprechend zunehmen und damit der Wirkungsgrad und die Empfindlichkeit verringert werden. Wenn eine verhältnismäßig kleine Zahl von Kontaktgabevorrichtungen durch eine einzige Spule gesteuert werden soll, können diese innerhalb des Kernes angeordnet werden, ohne daß dieser dadurch übermäßig vergrößert und ohne daß der magnetische Widerstand über den Mindestbetrag hinaus, der durch die Schalter hereingebracht wird, erhöht wird. Diese Konstruktion ist besonders vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung, da sie die Verwendung neuartiger magnetischer Gebilde ermöglicht, welche in Zusammenwirkung mit der Spule und den Schaltereinheiten ein zusammengebautes Relais bilden, dessen Teile durch das Einsetzen der abgedichteten Schaltereinheiten in die Spule und durch besonders geformte Enden des magnetisehen Gebildes zusammengehalten werden, wobei die abgedichteten Schaltereinheiten wie Keile wirken, welche die Relaisteile im zusammengebauten Zustand halten. Diese neuartige Konstruktion ist besonders zur Herstellung und zum Zusammenbau auf maschinellem Wege für die Großserienherstellung geeignet, was eine beträchtliche Kosteneinsparung gegenüber den bisher bekannten Relais der erwähnten Art ermöglicht.

Das elektromagnetische Gebilde ist für das Zu- 125, sammenwirken mit einer Vielzahl von Schalterein-

heiten so ausgebildet und angeordnet, daß sich ein magnetisch wirksames und in seinem Aufbau einfaches Relais ergibt.

Ferner wird das magnetische Gebilde aus Abschnitten bestehend hergestellt, die leicht mit der Erregerspule und mit den abgedichteten Schaltereinheiten zusammengebaut werden können und im zusammengebauten Zustand durch Reibungskräfte gehalten werden, wobei die abgedichteten Zungen-Schaltereinheiten nach Art von Keilen wirken, wodurch sowohl der Zusammenbau als auch das Zerlegen erleichtert wird.

Bei einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung besteht das magnetische Gebilde aus zwei ähnlichen Abschnitten, von denen jeder einen mittleren U-förmigen Teil aufweist und mit Endteilen von rinnen- oder trogförmiger Gestalt versehen ist, wobei die Mittelteile so ausgebildet sind, daß sie auf der Spule sitzen und durch Reibung *o auf dieser haftenbleiben, während die Endteile so gestaltet sind, daß sie an den Schaltereinheiten Reibungsangriff haben. Die beiden Abschnitte können auf die Spule einander gegenüberliegend aufgesetzt werden, so daß sie zylindrische Elemente bilden, von denen jedes eine der Schaltereinheiten umgreift und sich von den Mittelteilen erstreckt, welche ein mit der Spule magnetisch eng gekoppeltes Joch bilden. Die abgedichteten Zungenschaltereinheiten wirken als Keile und werden zwischen die zylindrischen Elemente und den Kern der Spule eingesetzt, um diese Teile im zusammengebauten Zustand zu halten.

Die vorangehenden und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be-Schreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. ι eine Vorderansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht im waagerechten Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform,

Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 1,

Fig. 5 eine teilweise auseinandergezogene Darstellung des Eisenblechkerns,

Fig. 6 vier zusammengefügte Kernteile mit ihren gekrümmten Enden,

Fig. 7 eine schaubildliche Darstellung einer einen elektromagnetischen Kreis steuernden Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 8 eine teilweise auseinandergezogene schaubildliche Darstellung der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung, welche das Verhältnis der Wicklung, der magnetischen Glieder und der Schaltereinheiten zeigt.

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Figuren gleiche Teile. Wie gezeigt, besteht das Relais aus drei Hauptteilen, nämlich der Spule 1, dem aus den Elementen oder Gliedern 2, 3 und 4 bestehenden magnetischen Teil und aus einer Anzahl abgedichteter Zungenschaltereinheiten 5. Jeder dieser Hauptteile wird nachfolgend näher beschrieben, worauf die Be-Schreibung der verschiedenen Einzelteile erfolgt. Abschließend wird der Zusammenbau und das Zusammenwirken der Teile näher erläutert.

Die Spule 1 kann von bekannter Konstruktion sein und kann aus einer Vielzahl von Lagen bestehen, wobei jede Lage Windungen aus einem geeigneten hochleitfähigen Material, beispielsweise aus Silber-, Kupfer- oder Aluminiumdraht besteht. Jede Lage ist vorzugsweise von den benachbarten Lagen durch ein geeignetes Isoliermaterial, z. B. durch imprägniertes Papier oder durch Lagen aus Celluloseacetat, getrennt. Die Zahl der Windungen und die Abmessungen des Drahtes hängen von der Betriebsspannung ab. Beispielsweise kann eine Erregerspule zur Verwendung in einem Relais mit zehn abgedichteten Schaltereinheiten und für eine Betriebsspannung von 50 Volt zwischen den Klemmen sechsundsiebzig Lagen aufweisen, von denen jede durch 460 Windungen aus Kupferdraht gebildet wird, so daß insgesamt 34 960 Windungen vorhanden sind.

Der Magnetkern 2 besteht aus sich ergänzenden im wesentlichen L-förmigen Blechen 3 und 4, aus einem geeigneten magnetischen Material wie Weicheisen. Das Blech 3 unterscheidet sich vom Blech 4 nur in der Lange seines Kernschenkels, die übrigen Schenkel beider Bleche sind mit geeigneten Winkeln gebogen und an ihren Enden so geformt, daß sie elastisch an der Oberfläche der Schaltergefäße anliegen und diese sicher in ihrer Lage halten. Wie Fig. 5 zeigt, wird der Kern: 2 dadurch gebildet, daß abwechselnd ein Blech mit einem langen Kernschenkel α und ein Blech mit einem kurzen Kernschenkel b aneinanderliegen und der lange Kernschenkel α jeweils Stoßverbindung mit einem kurzen Kernschenkel b hat, und umgekehrt. Auf diese Weise ergibt jede Gruppe von vier aneinander anliegenden Blechen ein H-förmiges Gebilde, bei welchem die unteren und oberen Außenschenkel der verschiedenen Bleche sich in entgegengesetzten Richtungen erstrecken, so daß sie an den Schaltereinheiten anliegen, wobei sie entsprechend der Lage der Schalteremheiten gebogen und geformt sind. Wie insbesondere in Fig. 6 dargestellt ist, wiederholt sich die beschriebene Anordnung für je vier Bleche, so daß eine abwechselnde Versetzung der Stoß stellen durch das ganze Blechpaket erhalten wird, wodurch der magnetische Widerstand verringert wird. Die Bleche werden mit der beschriebenen abwechselnden Anordnung aufeinandergelegt und durch Haltebolzen 16 und Muttern 32 zusammengespannt. Außerdem dienen die magnetischen Glieder 2, 3 und 4 als Wege geringen magnetischen Widerstands für die Weiterleitung des durch die Spule 1 induzierten Kraftflusses durch die Spule zu den einzelnen Schaltereinheiten zur Bildung eines Erregungsflusses, wobei der magnetische Fluß von dem geschichteten Kern 2 über die divergierenden Glieder 3, die die Glieder 3 und die Zungen 7 trennenden Luftspalte, über die Zungen (und über die die Zungenkontakte

trennenden Luftspalte, wenn die Kontakte geöffnet sind), die Luftspalte an den entgegengesetzten Enden der Schaltereinheiten über die magnetischen Teile 4 und zurück zum geschichteten Kern 2 verläuft.

Die magnetischen Kraftlinienwege durch den Kern 2 können bei der Betrachtung der Glieder 29 und 30 in Fig. 5 sowie der an diesen anliegenden Teile verfolgt werden. Ein offenbarer magnetischer Kraftlinienweg, welcher die Glieder 29 und 30 verbindet, verläuft über den feinen Luftspalt an der Stoßstelle zwischen diesen Gliedern. Andere und weniger offenbare Wege sind durch gestrichelte Pfeile angedeutet. Einer dieser Wege verläuft über den feinen Luftspalt zwischen den aneinander anliegenden Kontaktflächen der Glieder 29 und 28 über den senkrechten Abschnitt des Gliedes 28 an der anliegenden Stoßstelle zwischen den Gliedern

29 und 30 vorbei und über den feinen Luftspalt, der die benachbarten Flächen der Glieder 28 und

30 trennt. Ein weiterer paralleler Kraftlinienweg verläuft über den feinen Luftspalt, der die benachbarten Flächen der Glieder 29 und 28 trennt, über den senkrechten Abschnitt des Gliedes 28, den feinen Luftspalt an der Stoßstelle zwischen den Gliedern 28 und 27, in den senkrechten Abschnitt des Gliedes 27 und über den feinen Luftspalt, der die benachbarten Flächen der Glieder 27 und 30 trennt. Andere ähnliche parallele Wege bestehen über ähnliche geschichtete Glieder, die ebenfalls den Gliedern 29 und 30 benachbart sind, jedoch an deren entgegengesetzter Seite anliegen. Die sich wiederholende Versetzung der geschichteten Glieder ergibt ähnliche magnetische Kraftlinienwege um jede Stoßstelle herum mit Ausnahme der zwei äußeren Stoßstellen, und für diese bestehen im wesentlichen ähnliche Wege über die äußeren Halteglieder 26. Durch diese oder ähnliche Anordnungen wird ein magnetischer Weg von geringem magnetischem Widerstand erzielt.

Die abgedichteten Schaltereinheiten 5 (vgl. Fig. 4) haben die Form eines zylindrischen Gefäßes 8 aus elektrisch isolierendem unmagnetischem Material, wie Glas, in welches sich zwei Zungen 7 von im wesentlichen entgegengesetzten Enden erstrecken. Diese Zungen 7, welche aus magnetischem Material, z. B. Weicheisen, bestehen und die mit einem anderen Material überzogen sein oder Edelmetallkontaktflächen haben können, sind so angeordnet, daß sie sich an ihren inneren Enden, die beim Fehlen eines magnetischen Kraftlinienflusses durch einen geringen Abstand voneinander- getrennt sind, überlappen. Durch das Induzieren eines magnetischen Kraftlinienflusses in den Zungen werden die Enden aneinander zur Anlage gebracht, wodurch ein elektrischer Strompfad über die Schaltereinheit von der einen Elektrode 6 zur entgegengesetzten Elektrode 6' geschlossen wird. Für den. Zusammenbau der vorgenannten Hauptteile und als Stütze für die verbindenden Klemmen sind Stütz- und Hilfsglieder erforderlich. Die Stützglieder 11 sind den Enden der Wicklung ι unmittelbar benachbart angeordnet und können aus einem beliebigen geeigneten unmagnetischen Material, wie Phenolharz, bestehen. Diese Stützglieder sind mit Bohrungen für das Einsetzen der abgedichteten Zungenschalter 5 und der Klemmen 9 der abgedichteten Schaltereinheiten versehen. Das untere Stützglied weist ebenfalls Bohrungen zur Aufnahme von Klemmen 15 auf, von denen zwei für jede Spulenwicklung erforderlich sind. Leitende Glieder 10, von denen zwei zur Verbindung der Elektroden 6 und 6' der abgedichteten Schaltereinheiten mit den Klemmen 9 vorgesehen sind, können mit den Elektroden verlötet oder mit den Klemmen 9 und den Stützgliedern 11 vernietet sein. In ähnlicher Weise können Leitungen von der Spule 1 mit den Klemmen 15 verlötet werden, welche ebenfalls mit dem Stützglied 11 vernietet sein können. Die abgedichteten Schaltereinheiten 5 sind in zwei Gruppen unterteilt, die auf entgegengesetzten Seiten der Erregungsspule 1 angeordnet sind. Die gekrümmten Vormagnetisierungsglieder 12 umgeben die Schaltereinheiten teilweise, erstrecken sich längs deren Achsen über den größten Teil des Abstandes zwischen den beiden Stützgliedern 11 und können aus einem geeigneten dauermagnetischem Material hergestellt sein. Die äußeren Vormagnetisierungsglieder können durch eine beliebige geeignete Vorrichtung, z. B. durch Kitt oder Streifen 13, welch letztere in Schlitzen der Stützglieder 11 sitzen, in ihrer Lage gehalten werden, während die inneren Glieder durch die Schaltereinheiten selbst in ihrer Lage gehalten werden können. Die Verwendung von Vormagnetisierungsgliedern ermöglicht eine Veränderung der Betriebseigenschaften der Zungenschaltereinheiten, so daß sich Schaltereinheiten mit normal geschlossenen Kontakten und Schaltereinheiten mit magnetisch selbsthaltenden Kontakten außer den nicht vormagnetisierten Schaltereinheiten ergeben, die normal offene Kontakte haben. Normal geschlossene Kontakte sind solche, die geschlossen sind, wenn die Spule stromlos ist, und offen sind, wenn die Spule erregt ist, während magnetisch selbsthaltende Kontakte solche sind, die geschlossen bleiben, nachdem die Spule erregt worden ist, und durch einen Rückstellimpuls von entgegengesetzter Polarität, der durch die Spulenwicklung zugeführt wird, in die Offenstellung zurückgebracht werden. Die magnetisch selbsthaltenden Kontakte bleiben so lange offen, bis die Spule' mit der richtigen Polarität von neuem erregt wird. Es können entweder normal geschlossene oder magnetisch selbsthaltende Kontakte durch die Verwendung ähnlich geformter Glieder erzielt werden, wobei -der Unterschied in den Betriebseigenschaften durch einen Unterschied in der Stärke der ausgeübten Koerzitivkraft verursacht wird. Ein Vormagnetisierungsglied mit einer mäßigen Koerzitivkraft wird verwendet, um iao eine Selbsthaltung der Kontakte nach dem Schließen zu erzielen, während ein Glied mit einer starken Koerzitivkraft verwendet wird, um normal geschlossene Kontakte zu erhalten. Die Polaritäten der Vormagnetisierungsglieder 12 müssen entsprechend der Polarität der Erregungsspule angeord-

net sein, wobei das Arbeitsprkizip wie folgt ist: Bei normal geschlossenen Kontakten muß der durch die dauermagnetischen Vormagnetisierungsglieder 12 induzierte Kraftlinienfluß von entgegengesetzter Polarität wie der durch die Spule 1 induzierte Kraftlinienfluß sein, damit die Erregung der Spule praktisch zu einer Aufhebung des Kraftlinienflusses in den Zungen 7 führen kann, so daß sich diese trennen können. Bei magnetisch selbsthaltenden Kontakten muß die Polarität des durch die dauermagnetischen Vormagnetisierungsglieder 12 induzierten Kraftlinienflusses die gleiche sein wie diejenige des durch die Erregerspule induzierten Flusses, damit der eine Fluß den anderen beim Schließen der Kontakte unterstützt. Bei magnetisch selbsthaltenden Kontakten darf der durch die dauermagnetischen Vormagnetisierungsglieder 12 erzeugte Kraftlinienfluß nicht so stark sein, daß er das Schließen der Kontakte bewirkt. Da jedoch ein viel geringerer Kraftlinienfluß erforderlich ist, die Kontakte geschlossen zu halten, als sie zu schließen, müssen die dauermagnetischen Vormagnetisierungsglieder 12 so konstruiert sein, daß sie einen ausreichenden Kraftlinienfluß haben, um die Kontakte in der geschlossenen Stellung zu halten, nicht jedoch zu schließen, wenn sie offen sind. Die Spule ι ist im allgemeinen so ausgelegt, daß sie einen für die Sättigung der Zungen ausreichenden Kraftlinienfluß liefert, jedoch keinen zusätzlichen Vormagnetisierungsfluß. Bei denjenigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen magnetisch selbsthaltende Kontakte vorgesehen sind, geschieht die Rückstellung durch Umkehrung der Polarität des durch die Spule induzierten magnetischen Kraftlinienflusses, um eine ausreichende Verringerung des resultierenden Kraftlinienflusses herbeizuführen, damit sich die Zungen oder Kontakte voneinander trennen können. Wenn die Vormagnetisierungsmittel für einen oder mehrere der magnetisch selbsthaltenden Schaltereinheiten derart sind, daß sie eine Polarität liefern, die derjenigen der anderen entgegengesetzt ist, ist der Rückstellimpuls für die anderen der Erregungsimpuls für die entgegengesetzt polarisierten Schaltereinheiten, und umgekehrt.

Wie bereits erwähnt, sind die abgedichteten Zungenschaltereinheiten 5 in zwei Gruppen auf entgegengesetzten Seiten der Erregerspule 1 angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist es erforderlich, daß alle Schaltereinheiten einer Giuppe ähnliche Betriebseigenschaften hallen, d. h. daß alle normal offen, alle normal geschlossen oder alle magnetisch selbsthaltend sind. Der Grund hierfür ergibt sich aus einer Betrachtung der rechten Gruppe der abgedichteten Schaltereinheiten, gesehen in Fig. 2, die zusätzlich durch die Bezugsziffern 18. 19, 20, 21, 22, 23, 24 und 25 gekennzeichnet sind. Für eine Vormagnetisierung der Schaltereinheiten 18 und 19 müssen zwei Vormagnetisierungsglieder 12 vorgesehen sein. Das innere Glied 12 führt jedoch zu einer halben Vormagnetisierung der Schaltereinheit 20. Für das einwandfreie Arbeiten der letzteren muß ein zusätzliches Glied für das Erzielen einer vollen Vormagnetisierung eingebaut werden. Wenn dieses zusätzliche Glied eingebaut ist, ergibt sich eine volle Vormagnetisierung für die·Schaltereinheit 20, wobei jedoch gleichzeitig eine halbe Vormagnetisierung für die Schaltereinheiten 21 und 22 erzielt wird, was den Einbau eines weiteren Vormagnetisierungsgliedes erforderlich macht. Eine ähnliche Unsymmetrie ergibt sich durch den Zusatz jedes Vormagnetisierungsgliedes, bis das äußerste Glied anschließend an die Schaltereinheiten 24 und 25 hinzugefügt wird. Hieraus ergibt sich, daß es erforderlich ist, daß alle Schaltereinheiten in einer Gruppe die gleiche Vormagnetisierung haben. Zwischen den Gruppen kann jedoch jede beliebige Kombination von Kontakten vorgesehen werden, z. B. kann die eine Gruppe lauter normal offene Kontakte und die andere Gruppe lauter geschlossene Kontakte enthalten, oder es kann die eine Gruppe lauter normal geschlossene Kontakte und die andere Gruppe lauter magnetisch selbsthaltende Kontakte aufweisen, oder es kann die eine Gruppe lauter normal offene Kontakte und die andere Gruppe lauter magnetisch selbsthaltende Kontakte enthalten, oder es können beide Gruppen nur normal offene Kontakte oder normal geschlossene Kontakte oder lauter magnetisch selbsthaltende go Kontakte aufweisen.

Es kann jedoch eine Abänderung der Vormagnetisierungsglieder 12 in der Weise vorgesehen werden, daß sich eine gesonderte Vormagnetisierung für jede Schaltereinheit ergibt, was die Verwendung von Kontaktgabegliederu von verschiedenen Betriebseigenschaften innerhalb einer gegebenen Gruppe ermöglicht. Diese Abänderung bedingt die Veränderung der Form der Vormagnetisierungsglieder 12 in der Weise, daß sie für jede Schaltereinheit gesonderte Zylinder bilden. Auf diese Weise kann jede Schaltereinheit gesondert vormagnetisiert und, wie bereits erwähnt, ohne Vormagnetisierungsglied verwendet werden, so daß sie normal arbeitet, oder in einem zylindrischen Glied von hoher Koerzitivkraft eingeschlossen sein, so daß sie normal geschlossen ist, oder in einem zylindrischen Glied von mittlerer Koerzitivkraft eingeschlossen sein, so daß sie magnetisch selbsthaltend ist.

Derart hergestellte Relais mit lauter normal offenen Kontakten können mit erhöhter Empfindlichkeit durch eine Veränderung der Form der umgreifenden Elemente 3 und 4 ausgestattet werden. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird die Breite dieser Elemente und ihre Lage zu den Schaltereinheiten 5 durch den Betrag des für die Betätigung einer Schaltereinheit erforderlichen Kraftlinienflusses bestimmt, wobei der Kraftlinienfluß seinerseits eine Funktion der Zahl der Windungen der Erregerspule 1, des Widerstandes des magnetischen Kreises und der durch die Vormagnetisierungsglieder 12 ausgeübten Koerzitivkraft ist. Wenn Vormagnetisierungsglieder vorgesehen sind, bestehen zwei Quellen für die Koerzitivkraft, nämlich die Erregerspule und die Vormagnetisierungsglieder. Jede Quelle weist parallele

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magnetische Kreise für die Induktion des Magnetflusses auf. So besitzt die Spule einen magnetischen Kreis vom Kern 2 über das magnetische Glied 3, die Luftspalte zu den Schalterzungen", die Zungen selbst, die Luftspalte zu den Gliedern 4 und wieder zurück über die magnetischen Glieder 4 zum Spulenkern 2, ferner einen weiteren magnetischen Kreis, der vom Kern 2 über die oberen magnetischen Glieder 3, die Luftspalte und das Stützglied 11, welche die inneren waagerechten Flächen 16 (Fig. 4) der Glieder 3 von den waagerechten Flächen 17 der Vormagnetisierungsglieder 12 trennt, dieVormagnetisierungsglieder 12 und entsprechende Teile des magnetischen Kraftlinienweges zurück zum Kern verläuft. Wegen dieser parallelen Wege wird der Abstand zwischen den vorerwähnten waagerechten Flächen wesentlich größer gemacht als der Abstand von den Gliedern 4 zu den Schalterzungen, was zur Folge hat, daß der Weg von den Gliedern zu den Zungen einen wesentlich geringeren magnetischen Widerstand hat als der Weg von den Gliedern 4 zu den Vormagnetisierungsgliedern, so daß der Hauptteil des durch die Spule induzierten magnetischen Kraftlinienflusses daher dem Weg des geringsten magnetischen Widerstandes über die Schalterzungen folgt und die Zungenkontakte schließt.

In ähnlicher W^reise haben die dauermagnetischen Vormagnetisierungsglieder 12 parallele magnetische Kreise zur Induktion eines magnetischen Kraftlinienflusses, von denen der eine offensichtlich ist und über die Schaltereinheiten verläuft, während der andere seinen Weg über das magnetische Gebilde und über die letztbeschriebene Bahn verläuft, da er ein magnetischer Kreislauf für den durch die Spule induzierten Kraftlinienfluß ist. Da der in dem letzteren magnetischen Kreis induzierte Kraftlinienfluß keine Vormagnetisierung hervorbringt, ist es erwünscht, einen Luftspalt zwischen den Flächen 16 und 17 vorzusehen, der von wesentlich größerer Länge als die Luft- und Glasspalte zwischen den Vormagnetisierungsgliedeni 12 und den Schalterzungen 7 ist. wodurch der Vormagnetisierungsfluß in den Schalterzungen konzentriert wird. Daher ist es bei den beschriebenen Konstruktionen, wenn vormagnetisierte Schaltereinheiten verwendet werden sollen, erforderlich, die Magnetkörperendglieder 3 und 4 so auszubilden und einzubauen; daß ihre Enden 16 von den Enden 17 der Vormagnetisierungsglieder 12 durch einen verhältnismäßig beträchtlichen Abstand voneinander getrennt sind. Eine solche Konstruktion verhindert eine wesentliche Vergrößerung der Breite (Fig. 4) der Magnetkörperendglieder 3 und 4 und damit der Innenflächenbereiche, von welchen aus der magnetische Kraftlinienfluß seinen Weg über den Luftspalt zu den Schalterzungen nehmen muß, wie vorangehend erläutert. Da der Hauptteil des Widerstandes des Gesamterregungskreises an den vorerwähnten Spalten zwischen den Gliedern 3, 4 und den Zungen vorhanden ist, und da sich der magnetische Widerstand jedes Spalts umgekehrt mit dem Bereich der Flächen an den Enden des Spalts ändert, wird eine weitere wesentliche Herabsetzung des Widerstandes des magnetischen Kreises verhindert.

Durch die Erkenntnis, daß, wie vorangehend beschrieben, ein verringerter Widerstand des Erregungskreises zu einer erhöhten Betriebsempfindlichkeit führt, läßt sich durch die Ausschaltung der Nebenschlußkraftlinienwege durch die Vormagnetisierungsglieder 12 bei Konstruktionen mit lauter normal offenen Kontakten Vorteil ziehen. In diesem Fall können die Magnetkörperenden 3 und 4 längs der Achsen der Schalterenden in Richtung zu deren Mitte wesentlich verbreitert werden, um die Flächenbereiche, benachbart diesen Luftspalten, zu vergrößern und damit einen verringerten magnetischen Widerstand für den magnetischen Kreislauf herbeizuführen. Dieser verringerte magnetische Widerstand wirkt sich in einer Verringerung der Zahl der Amperewindungen der Erregerspule, welche für den Betrieb der Schaltereinheiten erforderlich ist, aus.

Bei der in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform sind vier abgedichtete Zungenschaltereinheiten 35 in einer Erregungsspule 36 üblicher Art so angeordnet, daß ihre Enden aus der Spule herausragen. Die abgedichteten Zungenschaltereinheiten können je die Form eines zylindrischen Gefäßes 37 aus einem elektrisch isolierenden unmagnetischen Material, beispielsweise Glas, haben, das zwei Zungen 38 umgibt, die sich in das Gefäß 37 von entgegengesetzten Enden erstrecken. Die Zungen 38, die aus magnetischem Material, wie Weicheisen, bestehen und mit einem anderen Material überzogen sein oder Edelmetallkontaktflächen haben können, sind so angeordnet, daß sie sich an ihren inneren Enden, welche normalerweise einen geringen Abstand voneinander haben, überlappen. Durch das Induzieren eines magnetischen Kraftlinienflusses in den Zungen durch die Spule 36 ziehen sich die Enden gegenseitig an, und da die Zungen sehr biegsam sind, bewegen sich ihre inneren Enden in Richtung zueinander, bis sie sich treffen, wodurch ein elektrischer Pfad durch die Schaltereinheit von der einen Elektrode 39 zur entgegengesetzten Elektrode 39 geschlossen wird.

Die Enden der abgedichteten Zungenschaltereinheiten 35 sind von angepaßten zylinderförmigeu Gliedern 40 umgeben, welche jeweils einen Teil von zwei gleichartigen magnetischen Gebilden 41 bilden, die vorzugsweise aus einem beliebigen geeigneten und elastischen, flächigen, magnetisierbar«! Material herausgestanzt sind. Eine solche Herstellung der Glieder ist wirtschaftlich besonders vorteilhaft, da sie billige Massenproduktion ermöglicht. Die Form der magnetischen Gebilde 41 ist besonders wichtig, da gerade diese Form zusammen mit der Form der abgedichteten Schaltereinheiten 35 die Selbsthaltung der Zungen ergibt, wie nachstehend näher erläutert wird.

Bei der in Fig. 8 gegebenen Darstellung sind eines der magnetischen Gebilde 41 und die beiden diesem zugeordneten Schaltereinheiten 35 aus der Spule 36 herausgenommen, während das andere

magnetische Glied und die beiden diesem zugeordneten Schaltereinheiten in der Spule angeordnet dargestellt sind. Für das Herausnehmen eines der magnetischen Gebilde müssen die Schaltereinheiten an den Enden herausgezogen werden, und zwar nicht nur, weil die Spule das Herausziehen in einer anderen Richtung verhindern würde, sondern auch, weil die Abmessung 43 (Fig. 8) geringer ist als der doppelte Durchmesser der Schaltereinheiten, und ferner, weil die Glieder 40 so gestaltet sind, daß sie die Schaltereinheiten teilweise umgeben. Aus der Zeichnung ergibt sich, daß, wenn die Spule nicht durch das eine magnetische Gebilde und die diesem zugeordneten Schalter eingeschlossen wäre, trotzdem eine Sicherung der Schaltereinheiten innerhalb des magnetischen Gebildes bestehen würde, da, obwohl die erste Schaltereinheit in das magnetische Gebilde von der Seite oder vom Ende des Gebildes eingeführt werden kann, die zweite Schaltereinheit nur vom Ende eingeführt werden kann. Wenn die zweite Schaltereinheit eingesetzt ist, sind diese und die erste Schaltereinheit innerhalb der zylinderförmigen Glieder 40 gesichert, da die Kanten, zwischen welchen die Abmessung 43 gerechnet ist, ausreichend weit um die Schaltereinheiten gebogen sind, so daß sich ein fester Sitz ergibt, wenn beide Schaltereinheiten eingebaut sind. Hieraus ergibt sich ferner, daß, wenn die Schaltereinheiten am Gebilde gesichert sind, das Gebilde in ähnlicher Weise mit den Schaltereinheiten verriegelt ist; d. h., das Gebilde kann von den Schaltereinheiten (wenn beide Schaltereinheiten eingesetzt sind) nur durch endweises Verschieben längs der Achse der Schaltereinheiten getrennt werden. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der engen Passung der zylinderförmigen Glieder 40 auf den abgedichteten Schaltereinheiten 35 ergibt, besteht darin, daß eine Reibungskraft zwischen den magnetischen Gliedern und den Schaltereinheiten wirksam ist, welche jeder Kraft entgegenwirkt, die das Bestreben hat, die Schaltereinheiten herauszuziehen. Obwohl diese Kraft nicht groß genug ist, das Herausziehen völlig zu verhindern, reicht sie jedoch aus, eine unbeabsichtigte Trennung, wenn kein besonderer Kraftaufwand erfolgt, zu verhindern.

Wenn nun die Spule wieder eingesetzt wird, muß diese, wie ersichtlich, in die mit Formpassung ausgebildete Ausnehmung des magnetischen Gebildes eingebracht werden, bevor die abgedichteten Schalter eingebaut werden, so daß der Basisabschnitt 44 des magnetischen Gebildes unmittelbar an der einen Seite der Spule anliegt und die versetzten Abschnitte42des magnetischen Gebildes an den Enden der Spule eng anliegen. Der Betrag der durch die Abschnitte 42 zwischen dem Basisabschnitt 44 und den zylindrischen Abschnitten 40 herbeigeführten Versetzung wird durch die Dicke der Spulenwicklung bestimmt und ist im wesentlichen gleich dieser, damit eine einwandfreie 'Ausfluchtung der zylinderförmigen Glieder 40 und der Spulenöffnung erzielt werden kann. Wenn die durch die Abschnitte 42 erreichte Versetzung wesentlich größer ajs die Dicke der anliegenden Spulenwicklung ist, j wird der Basisabschnitt 44 nach dem Zusammenbau nicht fest in Anlage an der Seite der Spule gehalten, während, wenn die Versetzung wesentlich geringer als die Dicke der benachbarten Spulenwicklung ist, sich die Schaltereinheit und der innere Teil der Spule stören, wenn die Schaltereinheit eingesetzt werden soll, so daß der Zusammenbau unmöglich ist.

In ähnlicher Weise hängt die Breite des Basisabschnitts 44 des magnetischen Gebildes von der Breite der Seite der Spule ab, so daß diese ausreichend groß sein muß, damit eine enge Passung der versetzten Abschnitte 42 an den Spulenenden erzielt werden kann.

Die Spule selbst wird vorzugsweise mit einem Silber-, Kupfer- oder Aluminiumdraht oder einem Draht aus einem anderen hochleitfähigen Material gewickelt, wobei die Lagen der Wicklung voneinander durch ein beliebiges geeignetes Material, wie imprägniertes Papier, Celluloseacetat oder PoIyäthylenterephthalat, getrennt sind, wobei die Verwendung des letzteren besonders vorteilhaft ist. Die besondere Form der Spule ist nicht kritisch, mit der Ausnahme, daß sie in entsprechender Weise die Abmessungen des magnetischen Gebildes, wie vorangehend beschrieben, bestimmt. Geeignete Klemmen oder Leitungen 45 können zur Herstel- g₀ lung von Verbindungen zur Spule von einer nicht gezeigten Betriebsspannungsquelle vorgesehen sein. Die Zahl der erforderlichen Drahtwindungen verändert sich in Abhängigkeit von dem Betrag der Betriebsspannung und des Betriebsstroms. Eine Spule, die beispielsweise für eine Quelle von 20 Volt Gleichstrom gewickelt ist, weist 191 Windungen in jeder von 67 Lagen auf, was insgesamt 12 797 Windungen ergibt.

Der Zusammenbau des Relais kann in der Weise geschehen, daß zuerst die beiden magnetischen Gebilde 41 und die Spule 36 in der in der Zeichnung gezeigten Weise miteinander vereinigt werden und dann die vier abgedichteten Zungenschalter durch die zylinderförmigen Glieder 40 an einem Ende der magnetischen Gebilde durch die Spule eingesetzt und dann in die zylinderförmigen Glieder am entgegengesetzten Ende der magnetischen Gebilde eingesetzt werden.

Das Auseinandernehmen des Relais kann in ahnlicher Weise in der umgekehrten Reihenfolge geschehen. Die abgedichteten Schaltereinheiten müssen zuerst entfernt werden, um die übrigen Teile aus ihrer Verbindung lösen zu können. Nach dem Herausnehmen der Schaltereinheiten können die magnetischen Teile aus der Spule ausgebaut werden, womit die Zerlegung beendet ist.

Der Zusammenbau bzw. das Zerlegen kann daher, wie \"orangehend erläutert, in außerordentlich einfacher Weise geschehen und erfordert in keiner Weise das Festziehen, Befestigen oder Lockern von Bolzen, Schrauben, Muttern u. dgl. Wegen dieses Merkmals ist der Erfindungsgegenstand besonders zur Massenherstellung geeignet und läßt sich mit geringen Kosten zusammenbauen. In gleicherweise ist das einfache Zerlegen ein großer Vorteil, da es

das Auswechseln unbrauchbar gewordener Bauelemente durch Prüf- oder Wartungspersonal in einfacher und rascher Weise ermöglicht.

Es bestehen zwei Hauptkreise für den magnetischen Kraftlinienfluß, der durch die Erregerspule induziert wird, und jeder dieser Kreise umfaßt ein magnetisches Gebilde 41, die beiden diesem zugeordneten abgedichteten Zungenschalter 35 und die Quelle für den magnetischen Kraftlinienfluß,

d. h. die Spule 36. Die elektrischen Verbindungen zu jeder Schaltereinheit können durch Befestigungen von Leitern an den Elektroden 39, welche an den Schalterenden vorgesehen sind, hergestellt werden. Die Kontakte werden bei der Erregung der Erregerspule 36 in der vorangehend beschriebenen Weise betätigt.

Claims (12)

Patentansprüche: 20

1. Zungenrelais mit einer Erregerspule, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetischer Kreis für die Spule mindestens eine Schaltereinheit umfaßt, die in diesem Kreis mit einem magnetischen Gebilde angeordnet ist, das ein Glied mit einer gekrümmten Fläche aufweist, die die Schaltereinheit teilweise umgibt und diese hält.

2. Relais nach Anspruch 1 mit einer Anzahl in dem magnetischen Kreis angeordneter abgedichteter Schaltereinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Gebilde geformte Glieder mit gekrümmten Flächen an ihren Enden aufweist, welche die Schaltereinheiten teilweise umgeben und diese halten.

3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinheiten magnetisch parallel und axial parallel angeordnet sind und jede Schaltereinhert im magnetischen Kreis in Reihe geschaltet ist.

4. Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaltereinheit außerhalb der Spule angeordnet ist und das magnetische Gebilde mit seiner gekrümmten Fläche an seinem Ende an der Schaltereiriheit anliegt und diese festhält.

5. Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Gebilde ein Glied aufweist, das innerhalb der Spule angeordnet ist und sich aus dieser heraus erstreckt, wobei der überstehende Teil an seinen Enden das Glied mit der gekrümmten Fläche trägt.

6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Spule gelagerte magnetische Glied durch eine Vielzahl von Blechen gebildet wird.

7. Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Gebilde ferner Vormagnetisierungsmittel aufweist, die anliegend an jeder Schaltereinheit angeordnet sind, um diese nach dem Stromloswerden der Spule und bis letztere einen magnetischen Kraftlinienfluß von einer gegebenen entgegengesetzten Polarität induziert, in ihrer eingeschalteten Stellung zuhalten.

8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Gebilde ferner Vormagnetisierungsmittel aufweist, die anliegend an jeder Schaltereinheit angeordnet sind, um diese einzuschalten und in ihrer eingeschalteten Stellung zu halten, bis die Spule einen Kraftlinienfluß von einer gegebenen Polarität induziert, wobei die Vormagnetisierungsmittel so angeordnet sind, daß sie das-Öffnen der Schaltereinheit bewirken, wenn die Erregerspule einen Kraftlinienfluß hervorruft.

9. Relais nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Gebilde fernesVormagnetisierungsmittel für jeden Schalter der erwähnten Anzahl aufweist, wobei bestimmte Vormagnetisierungsmittel von der einen Polarität und andere von der entgegengesetzten Polarität sind und der Kraftlinienfluß erstgenannter Vormagnetisierungsmittel die ihnen zugeordneten Schalter nach dem Erregen und Aberregen der Spule in ihrer eingeschalteten Stellung halten, während die Verringerung des Kraftlinienflusses in den anderen Vormagnetisierungsmitteln bewirkt, daß die diesen zugeordneten Schalter aus ihrer eingeschalteten Stellung gleichzeitig mit 'der Erregung und Aberregung der Spule freigegeben werden.

10. Relais nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule eine Öffnung aufweist und jede Schaltereinheit durch die Spulenöffnung hindurchragt.

11. Relais nach Anspruch 10 mit einer An zahl Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß d.'S magnetische Gebilde zwei U-förmige Glieder außerhalb der Spule aufweist, deren halbzylinderförmige Enden die Schaltereinheiten auf ihren entgegengesetzten Seiten teilweise umgeben.

12. Relais nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der U-förmigen GIkder einen ebenen Basisteil und zwei rechtwinklige Verlängerungen aufweist, die nach der gleichen Richtung zeigen, sowie Endabschnitte im rech ten Winkel zu jeder Verlängerung, -welche im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen, sich jedoch in entgegengesetzte Richtungen erstrecken.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 609 710/280 11.56 (709 524/233 5. 57)