EP0068280B1 - Magnetisch zu betätigende elektrische Kontaktanordnung - Google Patents
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Classifications
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding
- H01H36/0006—Permanent magnet actuating reed switches
-
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- H01H50/54—Contact arrangements
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- H01H51/284—Polarised relays
Definitions
- the invention relates to a magnetically actuated electrical contact arrangement with a largely closed magnetic circuit.
- This contact arrangement preferably uses a band of a largely amorphous alloy, which can be obtained from a melt by rapid cooling if, for example, in addition to the magnetic material such as iron, cobalt and / or nickel, a metalloid, such as e.g. Boron or silicon is contained in the alloy in an amount of 15 to 25 atomic%.
- a metalloid such as e.g. Boron or silicon is contained in the alloy in an amount of 15 to 25 atomic%.
- Such material is electrically conductive, has good soft magnetic properties and is mechanically hard and thus elastically deformable, so that it also has good spring properties.
- the object of the invention is to simplify such a known arrangement and to make it considerably more sensitive with regard to the response field strengths. According to the invention, this results from the features described in claim 1 and the subclaims.
- FIG. 1 shows the contact arrangement according to the invention, which is designed here as a relay.
- two U-shaped strips 1 and 2 are inserted into one another and surrounded by a coil 3.
- the leg 4 of a band 1 is fastened to the lower side of an insulating piece forming a spacer 6, while the leg 5 of a band 2 is firmly connected to the upper side of the spacer 6.
- the remaining legs 7 and 8 of the bands 1 and 2 are provided with supports 9 and 10 made of an electrically highly conductive and erosion-resistant material, as is customary, for example, with relay contacts.
- the coil 3 When the coil 3 is not energized, there is a gap between the legs 7 and 8 of the strips 1 and 2.
- the two inner legs 4 and 8 are attached to the two sides of an insulating piece forming the spacer 6; the upper leg 5 of the band 2 is fixed relative to the leg 4 of the band 1, for example by attachment to the wall of a housing 15.
- the housing 15 has between the legs 4 and 5 an incision 16 into which a disk-shaped permanent magnet 17 can be inserted. This replaces the winding of the coil 3 in Figure 1, so that the arrangement can serve as a limit switch. It is also possible to pull a tape with individual magnetized sections through it and to achieve this by the contact arrangement being actuated periodically.
- magnetization has the effect that an attractive force occurs between the legs 7 and 8; however, in the exemplary embodiment according to FIG. 2, only the leg 7 will move upwards until the contact is made.
- FIG. 3 shows an embodiment in which the contact arrangement according to the invention can be used as a current sensor in an electrical cable.
- the tapes 1 and 2 are placed in a housing 18 with an inner opening 19 around them.
- An electrical conductor 20 or an electrical cable can be inserted through the inner opening 19, the current of which causes a magnetic field in the bands 1 and 2 and the switching of the contact arrangement in the manner described.
- FIG. 4 shows an arrangement in which the contact arrangement according to the invention acts as a direct current relay with a normally closed contact.
- the insulating spacer 6 consists of an insulating piece with a permanent magnet 21 attached to it.
- the legs 4 and 6 are therefore separated from one another by an insulating layer and a permanent magnet.
- the supports 9 and 10 of the legs 7 and 8 touch one another.
- the flux in the magnetic circuit formed from the bands 1 and 2 is amplified or weakened depending on the direction of the current. Since the strips 1 and 2 are mechanically prestressed in the position shown in FIG. 4, the legs 7 and 8 will move apart from one another when the magnetic flux is weakened, and so the existing contact between the supports will be reached when a certain direct current is reached in the turns of the coil 3 Open 9 and 10.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine magnetisch zu betätigende elektrische Kontaktanordnung mit einem weitgehend geschlossenen magnetischen Kreis.
- Vorzugsweise wird bei dieser Kontaktanordnung Band aus einer weitgehend amorphen Legierung verwendet, die durch schnelles Abkühlen aus einer Schmelze erhalten werden kann, wenn beispielsweise ausser dem magnetischen Material, wie Eisen, Kobalt und/oder Nickel ein Metalloid, wie z.B. Bor oder Silizium in einer Menge von 15 bis 25 Atom-% in der Legierung enthalten ist. Derartiges Material ist elektrisch leitfähig, besitzt gute weichmagnetische Eigenschaften und ist mechanisch hart und damit elastisch verformbar, so dass es ausserdem gute Federeigenschaften besitzt.
- Aus der US-A-3 278 871 ist eine magnetisch betätigbare Schaltanordnung bekannt, bei der elektrisch und magnetisch leitende, halbkreisförmig gebogene Kontaktfedern vorgesehen sind, deren freie Schenkel von je einer Spule umgeben sind und deren andere Schenkel an einem isolierenden Abstandhalter befestigt sind. Je nach Magnetisierungsrichtung der Spulen entstehen an den freien Enden der Kontaktfedern gleiche oder verschiedene magnetische Polaritäten, so dass diese sich abstossen oder anziehen.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige bekannte Anordnung zu vereinfachen und hinsichtlich der Ansprechfeldstärken wesentlich empfindlicher zu machen. Dies ergibt sich erfindungsgemäss durch die im Anspruch 1 und den Unteransprüchen beschriebenen Merkmale.
- Figur 1 zeigt die erfindungsgemässe Kontaktanordnung, die hier als Relais ausgebildet ist. Dazu sind zwei U-förmig gebogene Bänder 1 und 2 ineinander gesteckt und von einer Spule 3 umgeben. Dabei ist der Schenkel 4 eines Bandes 1 an der unteren Seite eines einen Abstandhalter 6 bildenden Isolierstückes befestigt, während der Schenkel 5 eines Bandes 2 mit der oberen Seite des Abstandhalters 6 fest verbunden ist. Die übrigen Schenkel 7 und 8 der Bänder 1 und 2 sind mit Auflagen 9 und 10 aus einem elektrisch gut leitenden und abbrandfesten Material versehen, wie es beispielsweise bei Relaiskontakten üblich ist. Zwischen den Schenkeln 7 und 8 der Bänder 1 und 2 befindet sich bei nicht erregter Spule 3 ein Zwischenraum.
- Wird nun die Spule 3 durch Anlage eines Gleich-oder Wechselstromfeldes erregt, so entsteht in den Bändern 1 und 2 ein magnetischer Fluss und die Schenkel 7 und 8 ziehen sich an, bis sich die Auflagen 9 und 10 berühren und die Bänder 1 und 2 elektrisch miteinander verbinden. Die Bänder 1 und 2 sind über Anschlusspunkte 11 und 12 mit elektrischen Leitern 13 und 14 verbunden, die die Zuleitungen zu der elektrischen Kontaktanordnung darstellen.
- In Figur 2 sind wiederum die Bänder 1 und 2 mit ihren offenen Seiten ineinandergesteckt und mit Anschlusspunkten 11 und 12 zum Anschluss elektrischer Leiter 13 und 14 versehen. Im Gegensatz
- zu Figur 1 sind die beiden inneren Schenkel 4 und 8 an den beiden Seiten eines den Abstandhalter 6 bildenden Isolierstückes befestigt; der obere Schenkel 5 des Bandes 2 ist - beispielsweise durch Befestigung an der Wand eines Gehäuses 15 - gegenüber dem Schenkel 4 des Bandes 1 fixiert. Das Gehäuse 15 besitzt zwischen den Schenkeln 4 und 5 einen Einschnitt 16, in den ein scheibenförmiger Dauermagnet 17 eingeschoben werden kann. Dieser ersetzt die Wicklung der Spule 3 in Figur 1, so dass die Anordnung als Endschalter dienen kann. Es ist weiterhin auch möglich, ein Band mit einzelnen aufmagnetisierten Abschnitten hindurchzuziehen und dadurch zu erreichen, dass die Kontaktanordnung periodisch betätigt wird. Wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 bewirkt eine Magnetisierung, dass zwischen den Schenkeln 7 und 8 eine Anziehungskraft auftritt; allerdings wird sich beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 lediglich der Schenkel 7 nach oben bewegen, bis der Kontakt hergestellt ist.
- Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die erfindungsgemässe Kontaktanordnung als Stromsensor in einem elektrischen Kabel verwendet werden kann. Hierzu sind die Bänder 1 und 2 in einem Gehäuse 18 mit einer inneren Öffnung 19 um diese herumgelegt. Durch die innere Öffnung 19 kann ein elektrischer Leiter 20 bzw. ein elektrisches Kabel gesteckt werden, dessen Strom ein Magnetfeld in den Bändern 1 und 2 und die Schaltung der Kontaktanordnung in der beschriebenen Weise bewirkt.
- Figur 4 zeigt eine Anordnung, bei der die erfindungsgemässe Kontaktanordnung als Gleichstromrelais mit Ruhekontakt wirkt. Im Unterschied zu Figur 1 besteht der isolierende Abstandhalter 6 aus einem Isolierstück mit einem daran befestigten Dauermagneten 21. Die Schenkel 4 und 6 sind also durch eine isolierende Schicht und einen Dauermagneten voneinander getrennt. Dies hat zur Folge, dass bei stromloser Spule 3 die Auflagen 9 und 10 der Schenkel 7 und 8 einander berühren. Lässt man nun einen Strom durch die Spule 3 fliessen, so wird abhängig von der Stromrichtung der Fluss in dem aus den Bändern 1 und 2 gebildeten magnetischen Kreis verstärkt oder abgeschwächt. Da die Bänder 1 und 2 in der in Figur 4 gezeigten Lage mechanisch vorgespannt sind, werden sich bei Abschwächung des magnetischen Flusses die Schenkel 7 und 8 voneinander entfernen und so bei Erreichen eines bestimmten Gleichstromes in den Windungen der Spule 3 den bestehenden Kontakt zwischen den Auflagen 9 und 10 öffnen.
- Bei weiter ansteigendem Gleichstrom in der Spule 3 wird dann die Richtung des Magnetflusses im magnetischen Kreis wieder hergestellt. Diese Anordnung lässt sich also verwenden, um anzuzeigen, ob der Strom in der Spule 3 oder in einem durchgesteckten elektrischen Leiter entsprechend Figur 3 einen bestimmten Bereich einhält oder nicht.
- Wenn man zwei Anordnungen, wie sie in Figur 4 dargestellt sind, nebeneinander anordnet, wobei die Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten 21 verschieden gewählt ist, und wenn man beide Anordnungen mit einer gemeinsamen Spule versieht, so gewinnt man eine Kontaktanordnung mit zwei Kontakten, die bei niedrigem Strom beide geschlossen sind und von denen sich jeweils einer abhängig von der Stromrichtung bei ansteigendem Strom öffnet. Das Gleiche lässt sich auch dann erreichen, wenn man bei gleicher Magnetisierungsrichtung der beiden Dauermagnete 21 den Strom in unterschiedlicher Richtung durch das Innere des aus den Bändern 1 und 2 gebildeten magnetischen Kreises fliessen lässt.
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