EP0651415B1 - Hochfrequenz-Leistungsschalter - Google Patents

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EP0651415B1
EP0651415B1 EP94115729A EP94115729A EP0651415B1 EP 0651415 B1 EP0651415 B1 EP 0651415B1 EP 94115729 A EP94115729 A EP 94115729A EP 94115729 A EP94115729 A EP 94115729A EP 0651415 B1 EP0651415 B1 EP 0651415B1
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EP
European Patent Office
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control coil
reed contact
coil
reed
frequency
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EP94115729A
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English (en)
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EP0651415A1 (de
Inventor
Holger Dr. Dey
Roland Hahn
Friedemann Kombrink
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Telefunken Radio Communication Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
Daimler Benz Aerospace AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/28—Relays having both armature and contacts within a sealed casing outside which the operating coil is located, e.g. contact carried by a magnetic leaf spring or reed

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • One such High frequency circuit breaker is already out of the SU 1109-821-A known.
  • High frequency circuit breakers are used, for example, in Antenna tuners are used to turn on these devices High voltage inductors or capacitors for Adaptation of the antenna to the transmitter or receiver or to be able to switch off.
  • a high-frequency circuit breaker known from DE 37 27 764 A1 has one melted into a glass bulb Reed contact made by a control coil is controlled in a closed electrical Shield housing is housed and the reed contact in surrounds a distance in a ring.
  • the reed contact is at this solution via its protruding from the glass bulb Connection lugs on both ends of a mechanical Device attached consisting of two plate-like Metal discs with rounded bead-like edges, between which contact springs are arranged between which the connection tabs of the reed contact inserted are.
  • the two fastening devices in turn are over High-voltage insulators with a carrier plate connected to ground connected.
  • High-frequency circuit breakers have two with each other coupled reed contacts on the one housing are housed and the two coupled together and electrically shielded control coils that are outside the reed contact housing are arranged on the housing wall.
  • the reed contacts are at high voltage potential and the control coils to reference potential.
  • Reed contact and associated control coil are thus laterally at a certain distance arranged side by side and are operatively connected.
  • the control coils are provided with pole shoes and included a soft iron core or a permanent magnet.
  • a similar arrangement is known from DE-A-1 765 937.
  • printed circuits on both sides are applied to a carrier plate, on the carrier plate upper part connected via a reed contact, that on the top of the carrier plate over the is arranged two circuit parts to be connected and its control coil on the underside of the carrier plate is appropriate.
  • This control coil also has pole shoes on or contains a soft iron core or a permanent magnet.
  • the two reed contacts are over one between them arranged control coil switched on or off at the same time.
  • the object of the invention is a high-frequency circuit breaker of the type mentioned at the beginning create, whose dielectric strength is as high as possible and which is still as simple as possible to set up.
  • a second advantage is that the "side" Arrangement of the control coil next to the reed contact Dielectric strength of the switch against ground is essential is higher than that of comparable conventional circuit breakers.
  • the dielectric strength of the switch is after Mass regardless of whether one or more reed contacts arranged in parallel by the same control coil controlled, i.e. be switched.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of the high-frequency circuit breaker according to the invention.
  • the switch contains (as an example) one in a glass bulb melted-down reed contact 1 on its two Ends each with a high voltage resistant solder connection 2 to an HF air coil at high voltage potential 8 is connected.
  • the two solder connections 2 are (for example) at the coil ends with the Coil 8 connected so that by turning on the reed contact the entire coil 8 can be bridged.
  • the coil 8 can of course also be another electrical component (e.g. an HF capacitor) or another electrical assembly can be provided. Also can be provided with such a reed contact only to bridge part of such a coil.
  • the coil 8 can be at a voltage potential, for example of 10-20 KV and are operated in the MHz range.
  • the coil 8 has terminals 10 and is in an insulating high-voltage resistant support 9.
  • Electromagnetically acting control coil 3-5 on a carrier plate 7 e.g. made of aluminum
  • the control coil is shown in section and consists of a coil winding body 5, in two pole shoes arranged on the front 4 is supported.
  • There is also a inside the coil Coil core 3 is provided, which e.g. consist of soft iron can.
  • the soft iron core is also a permanent magnet coil core can be provided (this is e.g. with the known solution not possible according to DE 37 27 764 A1).
  • the control coil 3-5 is also for electrical shielding to the reed contact 1 with a simple metallic Foil 6 (e.g. made of copper) coated.
  • thermoformed hood e.g. made of aluminium be accommodated, whose edges and corners are rounded are ("thermoformed hood").
  • a hood shields everyone Edges and corners of the pole pieces or the control coil from high electrical field strengths to the reed contact from and this reduces the risk of high voltage flashovers (In other words, this hood turns into electrical Avoid excessive field strengths that otherwise occur Corners, edges, etc.).

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Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Leistungsschalter gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Hochfrequenz-Leistungsschalter ist bereits aus der SU 1109-821-A bekannt.
Hochfrequenz-Leistungsschalter werden beispielsweise in Antennenanpaßgeräten eingesetzt, um in diesen Geräten auf Hochspannung liegende Induktivitäten bzw. Kapazitäten zur Anpassung der Antenne an den Sender bzw. Empfänger zu- bzw. abschalten zu können.
Ein aus der DE 37 27 764 A1 bekannter Hochfrequenz-Leistungsschalter weist einen in einem Glaskolben eingeschmolzenen Reed-Kontakt auf, der von einer Steuerspule angesteuert wird, die in einem geschlossenen elektrischen Abschirmgehäuse untergebracht ist und den Reed-Kontakt in einem Abstand ringförmig umgibt. Der Reed-Kontakt ist bei dieser Lösung über seine aus dem Glaskolben herausragenden Anschlußfahnen an den beiden Enden jeweils an einer mechanischen Vorrichtung befestigt, die aus zwei tellerartigen Metallscheiben mit abgerundeten wulstartigen Rändern besteht, zwischen denen Kontaktfedern angeordnet sind, zwischen denen die Anschlußfahnen des Reed-Kontaktes eingesteckt sind.
Die beiden Befestigungsvorrichtungen ihrerseits sind über Hochspannungsisolatoren mit einer an Masse liegenden Trägerplatte verbunden.
Zwischen der Innenringfläche der Ringöffnung des Steuerspulengehäuses und dem konzentrisch darin im Abstand gehaltenen Glaskolben des Reed-Kontaktes ist als Isolator Luft vorhanden, so daß der Reed-Kontakt auch bei hochfrequenten Hochspannungsanwendungen betrieben werden kann, wobei der Abstand zwischen dem Reed-Kontakt und der diesen umgehenden Ringfläche des Abschirmgehäuses der Steuerspule nach den Erfordernissen der gewünschten Hochspannnungsfestigkeit gewählt werden muß. Das Abschirmgehäuse der Spule liegt bei diesem Leistungsschalter an Masse, während der Reed-Kontakt auf Hochspannungpotential liegt.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß der Schalter aus vielen Einzelteilen besteht, die eine aufwendige Montage und hohe Herstellungskosten zur Folge haben. Ferner kann der Reed-Kontakt bei dieser Lösung nicht direkt an dem zu schaltenden Bauteil (z.B. Spule oder Kondensator) befestigt werden und braucht daher isolierende hochspannungsfeste Stützträger. Die Spannungsfestigkeit zur Spulenabschirmung (die auf Masse liegt) wird durch die Geometrie der Ringspule und die Anzahl der von ihr angesteuerten Reedkontakte begrenzt.
Der aus der eingangs genannten SU 1109-821-A bekannte Hochfrequenz-Leistungsschalter weist dagegen zwei miteinander verkoppelte Reed-Kontakte auf, die in einem Gehäuse untergebracht sind und die über zwei miteinander verkoppelte und elektrisch abgeschirmte Steuerspulen angesteuert werden, die außerhalb des Reed-Kontakt-Gehäuses an der Gehäusewand angeordnet sind. Die Reed-Kontakte liegen auf Hochspannungspotential und die Steuerspulen auf Bezugspotential. Reed-Kontakt und zugeordnete Steuerspule sind somit in einem bestimmten Abstand seitlich nebeneinander angeordnet und stehen in Wirkverbindung. Die Steuerspulen sind mit Polschuhen versehen und enthalten einen Weicheisenkern bzw. einen Dauermagneten.
Aus der DE-A-1 765 937 ist eine ähnliche Anordnung bekannt. Hier werden gedruckte Schaltungen, die beidseitig auf einer Trägerplatte aufgebracht sind, auf dem Trägerplattenoberteil über einen Reed-Kontakt miteinander verbunden, das auf der Oberseite der Trägerplatte über den beiden zu verbindenden Schaltungsteilen angeordnet ist und dessen Steuerspule auf der Unterseite der Trägerplatte angebracht ist. Auch diese Steuerspule weist Polschuhe auf bzw. enthält einen Weicheisenkern bzw. einen Dauermagneten.
Aus der US-A 3 800 222 ist schließlich eine Reed-Kontakt-Leistungsschalteranordnung bekannt, bei der die Antenne eines Sende/Empfängers über Reed-Kontakte entweder an den Empfänger oder an den Sender angeschlossen wird.
Die beiden Reed-Kontakte werden über eine zwischen ihnen angeordnete Steuerspule gleichzeitig an- oder ausgeschaltet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Hochfrequenz-Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Spannungsfestigkeit möglichst hoch ist und der dennoch möglichst einfach im Aufbau ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 wiedergegeben. Die übrigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
Ein Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß der Schalter nur aus wenigen Teilen - im wesentlichen dem Spulenkörper und dem Reed-Kontakt - besteht, die ohne großen Aufwand montiert werden können.
Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß durch die "seitliche" Anordnung der Steuerspule neben dem Reed-Kontakt die Spannungsfestigkeit des Schalters gegen Masse wesentlich höher ist als bei vergleichbaren herkömmlichen Leistungsschaltern.
Ferner ist die Spannungsfestigkeit des Schalters nach Masse unabhängig davon, ob ein oder mehrere Reed-Kontakte parallel angeordnet werden, die durch dieselbe Steuerspule angesteuert, d.h. geschaltet werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der FIG. 1 näher erläutert. Die Figur zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Leistungsschalters.
Der Schalter enthält (beispielhaft) einen in einem Glaskolben eingeschmolzenen Reed-Kontakt 1, der an seinen beiden Enden jeweils über einen hochspannungsfesten Lötanschluß 2 an eine auf Hochspannungspotential liegende HF-Luftspule 8 angeschlossen ist. Die beiden Lötanschlüsse 2 sind (beispielhaft) jeweils an den Spulenenden mit der Spule 8 verbunden, so daß durch Einschalten des Reed-Kontaktes die gesamte Spule 8 überbrückt werden kann. Anstelle der Spule 8 kann selbstverständlich auch ein anderes elektrisches Bauteil (z.B. ein HF-Kondensator) oder eine andere elektrische Baugruppe vorgesehen werden. Auch kann vorgesehen werden, mit einem solchen Reed-Kontakt nur einen Teil einer solchen Spule zu überbrücken.
Die Spule 8 kann beispielsweise auf einem Spannungspotential von 10-20 KV liegen und im MHz-Bereich betrieben werden. Die Spule 8 weist Anschlußklemmen 10 auf und ist in einem isolierenden hochspannungsfesten Träger 9 gehaltert.
Seitlich neben (bzw. unter) dem Reed-Kontakt 1 ist die als Elektromagnet wirkende Steuerspule 3-5 an einer Trägerplatte 7 (z.B. aus Aluminium) befestigt. Die Steuerspule ist im Schnitt gezeigt und besteht aus einem Spulenwicklungskörper 5, der in zwei stirnseitig angeordneten Polschuhen 4 gehaltert ist. Im Spuleninneren ist ferner ein Spulenkern 3 vorgesehen, der z.B. aus Weicheisen bestehen kann. Zur Reduzierung der Erregerleistung kann aber anstelle des Weicheisenkerns auch ein Dauermagnet-Spulenkern vorgesehen werden (dies ist z.B. bei der bekannten Lösung nach der DE 37 27 764 A1 nicht möglich).
Die Steuerspule 3-5 ist ferner zur elektrischen Abschirmung zu dem Reed-Kontakt 1 mit einer einfachen metallischen Folie 6 (z.B. aus Kupfer) ummantelt.
Alternativ oder ergänzend zu der Folienabschirmung kann die gesamte Steuerspulenanordnung einschließlich der Polschuhe im Inneren einer dünnen Blechhaube z.B. aus Aluminium untergebracht werden, deren Kanten und Ecken abgerundet sind ("Tiefziehhaube"). Eine solche Haube schirmt alle Kanten und Ecken der Polschuhe bzw. der Steuerspule von hohen elektrischen Feldstärken zum Reed-Kontakt ab und verringert dadurch die Gefahr von Hochspannungsüberschlägen (mit dieser Haube werden mit anderen Worten elektrische Feldstärkeüberhöhungen vermieden, die sich sonst an Ecken, Kanten usw. ausbilden würden).
Diese Anordnung von Reed-Kontakt 1 einerseits und Steuerspule 3-5 andererseits zeichnet sich dadurch aus,
  • daß der Reed-Kontakt 1 direkt an dem zu schaltenden Bauteil (hier beispielhaft: an der Spule 8) befestigt werden kann, was bei dem bekannten Leistungsschalter DE 37 27 764 A1 nicht möglich ist; (selbstverständlich kann der Leistungsschalter nach FIG. 1 bei Bedarf auch an isolierenden hochspannungsfesten Stützträgern befestigt werden);
  • daß die Spannungsfestigkeit des Reed-Kontaktes zum Massepotential (Bezugspotential) unabhängig von der Zahl der angesteuerten Reed-Kontakte ist und nur vom Abstand der Reed-Kontakte zu der Steuerspule 3-5 bzw. zu den Polschuhen 4 abhängt;
  • daß eine Erwärmung des Reed-Kontakts 1 aufgrund von Wirbelstromverlusten der Steuerspule 3-5 nicht auftreten kann;
  • daß eine Erwärmung der Spulenabschirmung 6 aufgrund von Wirbelstromverlusten, die der Strom des Schalters im Spulengehäuse erzeugt, nicht auftreten kann;
  • daß insbesondere bei Verwendung von mehreren von derselben Steuerspule angesteuerten Reed-Kontakten dennoch die Außenmaße des Schalters klein gehalten werden können im Vergleich zur bekannten Lösung nach DE 37 27 764 A1.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern vielmehr auch auf andere übertragbar ist. So ist es z.B. möglich, mehrere in Serie (und gegebenenfalls parallel) geschaltete Reed-Kontakte über dieselbe Steuerspule anzusteuern, d.h. zu schalten.

Claims (4)

  1. Hochfrequenz-Leistungsschalter, mit mindestens einem in einem Glaskolben eingeschmolzenen Reed-Kontakt (1-2) und mit mindestens einer elektrisch abgeschirmten Steuerspule (3-5), wobei der mindestens eine Reed-Kontakt (1-2) auf Hochspannungspotential liegt und die mindestens eine Steuerspule (3-5) auf Bezugspotential, insbesondere Masse liegt und wobei die mindestens eine Steuerspule (3-5) in Wirkverbindung mit dem ihr jeweils zugeordneten mindestens einen Reed-Kontakt (1-2) steht, und wobei die mindestens eine Steuerspule (3-5) in einem Abstand neben dem ihr jeweils zugeordneten mindestens einen Reed-Kontakt (1-2) angeordnet ist und mit Polschuhen (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspule (3-5) zur elektrischen Abschirmung mit einer metallischen Folie (6), vorzugsweise einer Folie aus Kupfer ummantelt ist und daß die mit Polschuhen (4) versehene Steuerpule (3-5) von einem vorzugsweise aus Aluminium gefertigten Gehäuse mit runden Ecken und Kanten umgeben ist.
  2. Hochfrequenz-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspule (3-5) einen Weicheisenkern oder einen Dauermagneten als Spulenkern (3) enthält.
  3. Hochfrequenz-Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspule (3-5) vorzugsweise mit ihren Polschuhen (4) auf einer Platte (7), vorzugsweise auf einer metallischen Platte, insbesondere auf einer Platte aus Aluminium befestigt ist.
  4. Hochfrequenz-Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reed-Kontakt (1-2) an seinen beiden Enden jeweils mit einem hochspannungsfesten Lötanschluß (2) versehen ist.
EP94115729A 1993-10-29 1994-10-06 Hochfrequenz-Leistungsschalter Expired - Lifetime EP0651415B1 (de)

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