EP0068280B1

EP0068280B1 - Magnetisch zu betätigende elektrische Kontaktanordnung

Info

Publication number: EP0068280B1
Application number: EP82105222A
Authority: EP
Inventors: Richard Dr. Boll
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1981-06-27
Filing date: 1982-06-15
Publication date: 1988-04-20
Also published as: DE3125346A1; EP0068280A2; ATE33731T1; EP0068280A3; JPS5840722A; DE3278378D1

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.

Claims

1. Magnetisch zu betätigende, elektrische Kontaktanordnung mit zwei magnetisch und elektrisch leitfähigen, einen weitgehend geschlossenen magnetischen Kreis bildenden Kontaktfedern, die je mit einem Schenkel (4, 5) an einander gegenüberliegenden Seiten eines isolierenden Abstandhalters (6) befestigt sind, die mit je einem elektrischen Anschlussleiter (13, 14) verbunden und abhängig von einem sie durchdringenden Magnetfeld unter elastischer Verformung geöffnet oder geschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfedern aus zwei U-förmig gebogenen Bändern (1, 2) bestehen, die mit ihren offenen Seiten ineinandergesteckt sind und dass zwei zu verschiedenen der U-förmig gebogenen Kontaktfedern gehörende Schenkel (7, 8), von denen mindestens einer nicht mit dem isolierenden Abstandhalter (6) verbunden ist, mit Abstand derart nebeneinander liegen, dass sie sich abhängig von der Magnetisierung des durch die Kontaktfedern gebildeten magnetischen Kreises unter elastischer Verformung mindestens eines Bandes (1, 2) berühren oder voneinander lösen.

2. Elektrische Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Abstandhalter (6) befestigten Schenkel (4, 5) der U-förmig gebogenen Bänder (1, 2) im Innern einer elektrischen Spule (3) angeordnet sind.

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmig gebogenen Bänder (1, 2) in einem Gehäuse (18) mit einer von den Bändern umschlossenen Öffnung (19) angeordnet sind und dass durch die Öffnung (19) des Gehäuses ein elektrischer Leiter (10) hindurchgeführt ist.

4. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Schenkel (4, 8) der ineinandergesteckten U-förmigen Bänder (1, 2) an dem Abstandhalter (6) befestigt sind, dass zwischen einem dieser inneren Schenkel (4) und dem benachbarten äusseren Schenkel (5) der ineinandergesteckten U-förmigen Bänder (1, 2) ein Einschnitt (16) in einem Gehäuse (15) der Kontaktanordnung vorgesehen ist, in den ein Dauermagnet (17) eingeschoben werden kann, so dass die aus Dauermagnet und Kontaktanordnung gebildete Einrichtung als Endschalter einsetzbar ist.

5. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der isolierende Abstandhalter (6) aus einem Isolierstück mit daran befestigtem Dauermagnet (21) besteht und dass um die zur Kontaktgabe vorgesehenen Schenkel (7, 8) der ineinandergesteckten Bänder (1, 2) eine elektrische Spule (3) gewickelt ist, wobei die Anordnung derart getroffen ist, dass die zur Kontaktgabe vorgesehenen Schenkel (7, 8) sich bei stromloser Spule (3) durch die vom Dauermagneten (21) erzeugte Induktion unter Vorspannung berühren, sich aber abhängig von der Höhe der Spulenerregung voneinander lösen.

6. Kontaktanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei je mit einem Dauermagneten (21) versehene Kontaktanordnungen mit einer gemeinsamen Spule (3) versehen sind und dass die Magnetisierungsrichtungen der beiden Dauermagnete gegenläufig ist.