NO781244L - Elektromagnetisk rele. - Google Patents

Description

Elektromagnetisk rele.

Foreliggende oppfinnelse angår et elektromagnetisk relé med to, i magnetisk henseende seriekoblede innkapslede kontakter, hvilke kontakter er formagnetisert av en felles permanent magnet, og som videre kan betjenes ad magnetisk vei over minst én operasjonsvikling, og hvor hver kontakt omfatter en flat kapsel med en plan grunnplate med en innsatt poldel og et tallerkenformet deksel, hvis utoverbøyede kant har et flensformet fremspring som er fast forbundet med grunnplaten,

og hvor hver kontakt er forbundet med et flatt anker som ved hjelp av en ankerfjær er festet til dekselet slik at det både ligger rett overfor en del av poldelen og en del av grunnplaten.

Fra tysk patent nr. 2 104 258 er det tidligere kjent et elektromagnetisk relé med to innkapslede kontakter. Hver kontakt omfatter en plan grunnplate, i hvilken det er festet en lang stiftformet kjerne ved hjelp av en glassforsegling. De stiftformede kjernene til begge kontaktene ligger parallelt med hverandre og er omsluttet av en operasjonsvikling. Ved slike reléer er det både vanskelig og kostbart å anbringe de lange stiftkjernene ved innsmeltning. Videre må operasjons-viklingen på grunn av parallelliteten til de to stiftkjernene, anbringes på et spolelegeme med oval kjerne og får derfor en forholdsvis stor midlere viklingslengde. Av denne grunn forhøyes det nødvendige plassbehov for disse reléer vesentlig. Lagerholdet av releene blir også

noe vanskeliggjort i og med at mekaniske påkjenninger på de utstikkende stiftkjernene lett kan føre til skader i glassforseglingen.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et elektromagnetisk relé som er enkelt å fremstille, som har et lite plassbehov og som ut fra få elementer kan oppbygges til mange ulike relétyper.

Dette oppnås ved å utforme det elektromagnetiske relé i overens-stemmelse med de nedenfor fremsatte patentkrav.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppinnelse, vises til nedenstående detaljerte beskrivelse av enkelte utførelseseksempler,

samt til de ledsagende tegninger,, hvor:

Fig. 1 viser et elektromagnetisk relé med to kontakter som vender mot hverandre med sine bæreplater, i tverrsnitt, Fig. 2 viser et tverrsnitt av reléet i henhold til fig. 1 langs linjen AB,

Fig. 3 viser en ytterligere utførelse av reléet i henhold til

fig. 1 og 2 sett fra siden,

Fig. 4 viser reléet i henhold til fig. 3 i et sideriss som står vinkelrett på risset vist i fig. 3 og delvis vist i snitt. Fig. 5, 6 og 7 viser en tredimensjonal perspektivfremstilling av ulike magnetisk ledende, utstansede organer for bruk i reléene i henhold til fig. 3 og 4, Fig. 8 viser et elektromagnetisk heftrelé med to kontakter som har sine deksler vendt mot hverandre, vist i tverrsnitt, Fig. 9 viser en ytterligere utførelse av heftreléet i henhold til fig. 8 ved et gjennomskåret sideriss. Fig. 1 og 10 viser et elektromagnetisk relé som omfatter to innkapslede kontakter 21, 22 med sine bæreplater vendt mot hverandre. Hver av de innkapslede kontakter på figurene omfatter en plan bære-plate 2, 3, 4, og et tallerkenformet deksel 1. Kanten til dekslet 1 er langs periferien fast forbundet med bæreplaten, enten på en støvtett måte eller helt hermetisk. Denne forbindelsen kan f.eks. utføres ved hjelp av en ringformet sveisefuge. Grunnplaten til kontakten består av en ringformet ytre del 2 og av en skiveformet indre del 3 som er forbundet med hverandre ved hjelp av en glassring 4 som er montert under bruk av en i og for seg kjent glass/metall forseglingsmetode, på en slik måte at overflatene til de to delene ligger i samme plan, i hvert fall på innsiden av bæreplaten. Den indre skiveformede del 3 er fortrinnsvis anbragt eksentrisk i den ytre ring 2. Ankeret 5 er utformet som en flat komponent og er festet til innsiden av dekslet 1 ved hjelp av en armaturfestefjær 6, og ligger således rett imot både et parti av^den indre skiveformede del 3 og et parti av den ytre ringformede del 2. For> å kunne kompensere for produksjons eller slitasjetoleranser, kan overflaten til ankeret 5 ved de partier som skal samarbeide med den indre skiveformede del 3, være forsynt med et fremspring i form av en vulst f.eks. med sfærisk overflate. Mellom de to bæreplater for kontaktene 21, 22 er det anbragt en permanentmagnet 23, og en elektromagnet som er magnetisk sett seriekoblet med kontaktene 21, 22. Elektromagneten består av en magnetisk ledende tapp 24 og av en magnetiserende vikling 25 og står magnetisk sett i forbindelse med de indre, ski<y>eformede deler 3 til kontaktene 21 og 22. Permanent-

magneten 23 er anbragt ved siden av elektromagneten, og dens poler er magnetisk sett forbundet med hver sin av de motstående ytre, ringformede deler 2. Avstanden mellom de motsatt rettede bæreplater er valgt slik at det i gapet eller mellomrommet 26 mellom de to bæreplater, vil fås en shunt-karakteristikk for permanentmagneten 23 og en seriekarakteristikk for elektromagneten 24, 25. I tverrsnittet vist i figur 2 er shuntarealet indikert ved referansenummer 27.

Den samme relékonstruksjon som vist i fig. 1 kan benyttes for å

gi ulike relétyper. Permanentmagneten 2 3 frembringer i magnetkretsen en forspenning av reléet og størrelsen av denne forspenning er avhengig av dimensjonene til magneten og av dens magnetisering så vel som av magnetkretsens utførelse i reléet. I de tilfeller hvor den magnetiske forspenning er mindre enn den påkrevde holdekraft vil man få et nøy-tralt relé med redusert verdi på strømstyrken for tilslag og utkobling. Dersom den magnetiske forspenningen er større enn holdeverdien, blir reléet av den bistabile type. Dersom endelig den magnetiske forspenning på grunn av permanentmagneten 23 overskrider tilslagsenergise-ringen for det nøytrale reléet, så vil det fås et relé med hvilekontakt. Disse tre relétyper kan fås ved å endre magnetiserihgen til den permanente magnet, og f.eks. ved å benytte permanentmagneter med ulike tverrsnitt. Fig. 3 og 4 viser ytterligere utførelser av elektromagnetiske reléer som også omfatter to kontakter 28 og 29 med deres bæreplater vendt mot hverandre. Til hver av de mot hverandre vendende overflater i den indre, skiveformede del 3 er det sveiset et magnetisk ledende, utstanset metallelement 30 eller 31. De utstansede metallelementer 30 eller 31 er anbragt vinkelrett i forhold til grunnplatenes plan, og er dessuten anbragt nær inntil hverandre og omgis av en felles magnetiserende vikling 32. De utstansede metallelementer 30, 31 er dessuten hver forsynt med en forlengelse som tjener som er loddeflik 33 eller 34 for å lede strøm til kontaktene 28 og 29. Den andre elektriske forbindelse £il kontaktene 28, 29 er etablert på samme måte som beskrevet ovenfor ved hjelp av en loddeflik festet til dekslet 1. Figurene 5, 6 og 7 viser ulike typer magnetisk ledende utstansede metallelementer 35, 36 og 37 utstyrt med loddefliker eller kontakt-klemmer 38, 39 og 40, som er egnet for bruk i reléer av typen vist i fig. 3 og 4. Vinkelpartiene til metallelementene 35, 36, 37 som er sveiset fast til de indre, skiveformede deler 3 i kontaktene er vist med referansetall 41, 42 og 43.

I reléene med de mot hverandre vendte bæreplater som er vist i figurene 1 til 4 er de ytre deler 2 laget av et magnetisk ledende materiale og dekslene er laget av et umagnetisk materiale. Dekslene 1 kan imidlertid også være laget av et magnetisk materiale.

Virkemåten for releene vist i fig. 1 til 4 vil nå bli beskrevet for det tilfelle at permanentmagneten 23 er dimensjonert for bruk i et magnetisk heftrelé. Når kontaktene f.eks. 21, 22 er åpne, vil hoved-mengden av den permanente magnetiske fluks fra 23 flyte over shunten (luftgap 26) mellom de to bæreplater gjennom luften. Hvis det som følge av en kortvarig energisering av magnetiseringsvikling 25 (fig. 1) eller 32 (fig. 3 og 4) frembringes en magnetisk fluks i serie med permanentmagnetens fluks 23, og derfor vil en stor magnetisk fluks flyta gjennom ankrene 5 og tiltrekke disse til bæreplatene. På grunn av seriekoblingen av kontaktene f.eks. 21, 22 (fig. 1) hva magnet-fluksen angår, vil alltid begge kontaktene 21, 22 lukkes. Ankeret 5 legges flatt inn til grunnplaten. Ankrene 5, frigjøres som en reaksjon på en kortvarig energisering av magnetiseringsviklingen i motsatt retning.

Fig. 8 viser et elektromagnetisk heftrelé med tp innkapslede kontakter 44 og 45 som er arrangert slik at deres deksler vender mot hverandre. Mellom de to dekslene 1 til kontaktene 44 og 4 5 er det anbragt en permanentmagnet 23 og en elektromagnet. Elektromagneten består av en magnetisk ledende tapp 24, og av en magnetiserende spole (vikling) 25. Den magnetiserbare tappen 24 er anbragt omtrent koak-sielt med de indre, skiveformede delene 3 til de motsatt anbragte kontakter. Ved siden av elektromagneten befinner permanentmagneten 2 3 seg og denne er magnetisk koplet med en pol til hvert av dekslene 1.

De indre, skiveformede deler til de to kontaktene 44 og 45 er magnetisk koblet til hverandre ved hjelp av et magnetisk ledende organ 46 som omgir de to kontaktene 44, 45 på en U-formet måte. I kontaktene 44, 45 er de ytre, ringformede delene 2 så vel som dekslene 1^ laget av et umagnetisk materiale.

Den magnetiske fluks til de lukkede kontakter 44, 45 går fra den

indre del 3 til ankeret 5 og forlater kontakten 44 eller 4 5 ved slutten av ankerets*1 festefjær 6 gjennom det ikke-magnetiske deksel 1. Tilslags kraften skyldes derfor i dette tilfelle ikke den opprinnelige spenning, men den magnetiske forspenning, og dette vil klart fremgå av følgende

forklaring av den magnetiske fluksvei i den åpne kontakt. I den åpne tilstand for kontaktene 44, 45 vil hoveddelen av fluksen til permanentmagneten 23 gå gjennom shuntkoblingen, det vil si gjennom ankrene 5 og den magnetisk ledende tapp 24. Dersom det som reaksjon på en kortvarig energisering av magnetiseringsviklingen 25 frembringes en magnetisk fluks i tappen 24 og denne fluksen er rettet i motsatt retning av

fluksen til permanentmagneten, så vil fluksen til permanentmagnet 23 forskyves og deretter flyte gjennom luftgapene mot de indre, skiveformede deler 3 og tilbake over de magnetisk ledende organer 46.

Som en følge av dette blir de fri ender til ankrene 5 tiltrukket av de indre skiveformede deler 3, og vil dermed innta en skråstilling.

I tilfellet med en motsatt rettet energisering av magnetiseringsviklingen 25 blir ankrene tiltrukket av dekslet 1. Med henblikk på dette magnetiske forhold vil det være en fordel at dekslene 1 er laget av et svært tynt, ikke-magnetisk materiale.

Fig. 9 viser en ytterligere utførelse av et magnetisk heftrelé som består av to innkapslede kontakter 47 og 48 med deres deksler 1 vendt mot hverandre. Mellom de to dekslene er det anbragt en permanentmagnet 23 og en magnetisk ledende stav 24. Denne staven 24 er festet praktisk talt koaksialt med de indre, skiveformede deler 3 og er festet til dekslene som vender mot hverandre. Permanentmagneten 3 befinner seg ved siden av staven 24 og er magnetisk koblet til de to dekslene 1. De indre, skiveformede delene 3 er magnetisk forbundet med hverandre ved hjelp av et magnetisk ledende organ 49 som omgir de to kontaktene 47, 48 på en U-formet måte. Den sentrale del av det U-formede magnetiske ledende organ 49 omfatter to parallelt utragende armer 50, 51 på hvilke det er arrangert hver sin spole 52 og 53 som påvirkes av ulike koordinater X eller Y i en krysspunktmatrise.

De ytre deler 2 og dekslene 1 til de to kontakter 47 og 48 er laget av et ikke-magnetisk materiale.

Det magnetiske heftrelé i henhold til fig. 9 påvirkes på følgende måte. I dets åpne tilstand går hoveddelen av fluksen fra permanentmagneten 23 gjennom ankrene 5 og den magnetisk ledende staven 24 som befinner seg mellom de to dekslene 1. Dersom begge spolene 52 og 53 blir utsatt for en kortvarig energisering i samme retning, og derved frembringer en magnetisk fluks i serie med permanentmagneten 23, så vil fluksen som går gjennom ankrene 5 i retning mot de indre, skiveformede deler 3 intensiveres, og dermed forårsake at kontaktene 47 og 48 lukkes. Dersom bare, en av spolene f.eks. 52, energiseres, så vil den magnetiske fluks som frembringes av denne spole, kortsluttes over det andre benet 51. Kontaktene 47 og 48 blir bare påvirket ved en samtidig energisering av begge spolene 52 og 53. Følgelig vil reléet bare opereres når det styres samtidig av de to koordinatene X og Y, f.eks. fra en krysspunktmatrise. Fluksen fra permanentmagneten 2 3 gjør at ankrene 5 fastholdes i begge posisjoner.

I reléene som er vist i fig. 1 til 4 og fig. 8 og 9 er de to motsatt vendte kontakter isolert fra hverandre ved hjelp av isolerende folie eller ved hjelp av et egnet plastbelegg.

Claims (15)

1. Elektromagnetisk relé med to, i magnetisk henseende seriekoblede, innkapslede kontakter, hvilke kontakter er formagnetisert av én felles permanentmagnet, og som videre kan betjenes, ad magnetisk vei, over minst én operasjonsvikling, og hvor hver kontakt omfatter en flat kapsel med en plan grunnflate med en innsatt poldel og et tallerkenformet deksel hvis utoverbøyede kant har et flensformet fremspring som er fast forbundet med grunnplaten og hvor hver kontakt er forbundet med et flatt anker som ved hjelp av en ankerfjær er festet til dekselet slik at det både ligger rett overfor en del av poldelen og rett overfor en del av grunnplaten omkring poldelen, karakterisert ved at hver poldel som er innsatt i grunnplaten, består av en skive (3) som i det vesentlige har samme tykkelse som selve grunnplaten (2), at polskiven (3) og grunnplaten (2), på den siden som vender mot ankeret (5), ligger i samme plan, og at de to kontaktene (f.eks. 21,

22 i fig. 1 eller 47, 48 i fig. 8) vender to like sider (dvs. enten grunnplatesidene eller dekselsidene, som vist i fig. 1, henholdsvis fig. 8) mot hverandre, og at permanentmagneten (23) er anordnet mellom de mot hverandre rettede sider.

2. Elektromagnetisk relé ifølge krav 1, karakterisert ved at en magnetisk ledende tapp (24) som bærer magnetviklingen (25), er arrangert rett imot de indre skiveformede poldeler (3) som vender mot hverandre.

3. Elektromagnetisk relé ifølge krav 1, karakterisert ved at det til overflatene til hver av de indre skiveformede poldeler (3) som vender mot hverandre, er festet magnetisk ledende,, utstansede metalldeler (30, 31) som er arrangert tett inntil hverandre og vinkelrett på bæreflatene, og som er omgitt av en felles magnetiserende vikling (32).

4. Elektromagnetisk relé ifølge krav 3, karakterisert ved at minst én av de utstansede metalldeler (f.eks. 30) er utstyrt med en loddeflik eller kontaktklemme (33) for å muliggjøre en radiell, elektrisk tilkobling til de innkapslede kontakter (28, 29).

5. Elektromagnetisk relé ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at avstanden mellom de to mot hverandre vendende bæreplater er valgt slik at det i gapet eller mellomrommet (26) mellom de to bæreplatene fås en shuntkarakteristikk for permanentmagneten (23) og en seriekarakteristikk for elektromagneten (24, 25).

6. Elektromagnetisk relé ifølge krav 5, karakterisert ved at den magnetiske feltstyrke til permanentmagneten (23) er dimensjonert slik at man får et nøytralt relé.

7. Elektromagnetisk relé ifølge krav 5, karakterisert ved at den magnetiske feltstyrke til permanentmagneten (23) er dimensjonert slik at man får et bistabilt relé.

8. Elektromagnetisk relé ifølge krav 5, karakterisert ved at den magnetiske feltstyrke til permanentmagneten (23) , er valgt slik at det fås et hvilekontakt relé.

9. Elektromagnetisk heftrelé ifølge krav 1, karakterisert ved at en magnetisk ledende tapp (24) er anbragt omtrent koaksialt i forhold til de indre skiveformede deler (3) og støter inn mot dekslene (1) som vender mot hverandre.

10. Elektromagnetisk heftrelé ifølge krav 9, karakterisert ved at permanentmagneten (23) er anbragt med sine poler langsmed den magnetisk ledende tappen (24) slik at polene ligger inn mot hvert sitt av dekslene (1) som er arrangert mot hverandre.

11. Elektromagnetisk heftrelé ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at de indre poldelene (3) av de to kontaktene (44, 45) er magnetisk forbundet med hverandre ved hjelp av et organ (46) som leder magnetisk, fluks og som omgir de to kontaktene (44 , 45) på en U-formet måte.

12. Elektromagnetisk heftrelé ifølge et av kravene 9-11, karakterisert ved at den magnetisk ledende tappen (24) bærer en magnetiserende spole eller vikling (25).

13. Elektromagnetisk heftrelé ifølge et av kravene 9-11, karakterisert ved at den sentrale delen av det U-formede fluksledende organ (49), består av to parallelle ben (50, 51) og at det på hvert av disse er arrangert en spole (52 eller 53) som hver styres av forskjellige koordinater (X eller Y), f.eks. fra en kryss-punkt matriks.

14. Elektromagnetisk relé ifølge et hvilket som helst av kravene 1 - 13, karakterisert ved at de indre skiveformede deler (3) og*/eller dekslene (1) til de individuelle innkapslede kontaktene (f.eks. 16 og 17) er forsynt med loddefliker eller kontakt-klemmer (14, 15) for å føre de elektriske forbindelser radielt ut fra kontaktene (16, 17).

15. Elektromagnetisk relé ifølge et av kravene 1-14, karakterisert ved at de strømførende deler av to motsatt arran-gerte kontakter (21, 22) er skilt fra hverandre ved hjelp av isolerende folie eller et egnet plastbelegg.