DE1020735B - Hochempfindliches elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein hochempfindliches Relais, z. B. Telegrafenrelais, mit Umschaltkontakt, von dem das bewegliche Kontaktglied eine Mittellage zwischen den beiden festen Kontaktgliedern einnimmt. Bei einer bekannten Anordnung dieser Art bilden die Kontaktglieder Teile des Magnetkreises, insbesondere sind die festen Kontakte des Umschaltkontaktes gleichzeitig die Magnetkerne zweier Topfkerne. Die festen Kontaktglieder sind mit dem beweglichen, als Anker ausgebildeten Kontaktglied durch Joche aus magnetischem Material verbunden, sind jedoch elektrisch von den Kontaktgliedern isoliert. Die Kontaktstelle zwischen den Topfkernen liegt in einer Unterdruckkammer. Diese bekannten Relais sind jedoch in ihrer Herstellung teuer, da insbesondere eine Trennung des elektrischen und des magnetischen Kreises nicht möglich ist, ohne daß der Magnetkreis Strecken magnetischen Widerstandes aufweist. Außerdem ist durch die Verwendung zweier ringförmiger Dauermagnete die Anordnung so getroffen, daß das bewegliche Kontaktglied jeweils in der zuletzt eingenommenen Lage verbleibt, wenn der Strom in den Arbeitsspulen abgeschaltet ist. Weiterhin ist in vielen Fällen eine Anwendung dieses bekannten Relais nicht möglich, da es nur mit einem einzigen Umschaltkontakt versehen werden kann.

Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und den Aufwand an Einzelteilen im Verhältnis zu der Kontaktzahl für Relais dieser Art auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch ereicht, daß über das bewegliche Kontaktglied und eines der festen Kontaktglieder ein Magnetkreis vorbestimmter Richtung ständig geschlossen ist und daß diesem Magnetkreis ein weiterer, von mindestens einer Arbeitsspule erzeugter Magnetfluß über das andere feste Kontaktglied derart überlagert ist, daß unter Umkehrung der Richtung des Magnetflusses in dem beweglichen Kontaktglied dieses von dem anderen festen Kontaktglied angezogen wird, und daß nach Fortfall des zusätzlichen Magnetflusses das bewegliche Kontaktglied wieder in seine durch den ständigen Magnetfluß bedingte Ruhestellung umgeschaltet wird. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung sind mehrere die Kontaktglieder eines Umschaltkontaktes tragende Gehäuse nach dem Baukastenprinzip zusammengesetzt. Dabei sind die Magnetspulen und die Arbeitsspulen jeweils für mehrere Kontaktglieder gleicher Art gemeinsam vorgesehen. Die einzelnen Kontaktstellen sind gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung so gestaltet, daß bei elektrischer Kontaktgabe ein magnetischer Widerstand (Luftspalt) vorhanden ist. Zweckmäßig wird, um auftretende Schaltfunken zu vermeiden, das die Kontaktstelle tragende Gehäuse evakuiert und mit Hochempfindliches
elektromagnetisches Relais

Anmelder:
International

Standard Electric Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Stanley H. Towner und Walter M. Sweetenham,

Aldwych, London (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

Stickstoff, einem Edelgas, einem reduzierenden Gas oder einem Gasgemisch gefüllt.

Die Erfindung wird nun im folgenden an Hand einiger in den Fig. 1 bis 12 dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 die perspektivische Ansicht einer Kontakteinheit,

Fig. 2 die Einzelteile der in Fig. 1 dargestellten Kontakteinheit,

Fig. 3 die Verwendung zweier solcher Kontakteinheiten in einem Relais,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform eines Relais mit zwei Kontakteinheiten,

Fig. 5 schematisch den magnetischen Aufbau des in Fig. 3 dargestellten Relais,

Fig. 6 und 7 schematisch den magnetischen Aufbau des in Fig. 4 dargestellten Relais in Ruhe- bzw. Arbeitsstellung des beweglichen Kontaktgliedes,

Fig. 8 die Ansicht einer weiteren Relaisform im Schnitt,

Fig. 9 und 10 schematisch den magnetischen Aufbau des in Fig. 8 dargestellten Relais mit nur einer den ständigen Magnetfluß erzeugenden Magnetspule bzw. zusätzlich mit der Arbeitsspule und

Fig. 11 und 12 die Vorder- und Seitenansicht einer weiteren Relaisform.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Kontakteinheit besteht aus den drei Kontaktgliedern 1, 2, 3 und Gehäuse 4 aus Glas oder anderem Isoliermaterial. Die aus magnetisch leitendem Material bestehenden Glie-

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der I₁ 2, 3 sind in den Figuren als Runddrähte dar- wohnlich dem einen oder anderen Ende der beiden gestellt, können aber auch ohne weiteres flache Form Kontaktglieder zuneigt oder in einigen Fällen sogar besitzen. Das Gehäuse kann in einem Stück her- das kontaktgebende Ende berührt. Bei der beschrie-, gestellt sein oder aus zwei Teilen, wie in Fig. 2, be- benen Methode ist daher eine Anordnung getroffen, stehen, die nach Einlegen der Kontaktglieder 1, 2, 3 5 die unabhängig von der mechanischen Lage der Konmiteinander verklebt werden. Mit Hilfe eines Röhr- taktfedern aller Kontakteinheiten des Relais ist. Diese chens 6 wird der Innenraum des Gehäuses, in dem Kontaktfedern werden durch die magnetische Wirsich die Kontaktstelle befindet, zunächst luftleer ge- kung der Spule einmal von dem einen Pol angezogen, macht und dann, bevor es verschlossen wird, mit im folgenden als Ruhelage bezeichnet, und das andere Stickstoff oder einem Edelgas oder einem reduzieren- io Mal von dem anderen Pol, im folgenden als Arbeits-Gas, wie Wasserstoff oder Kohlenmonoxyd, oder lage bezeichnet, einem Gasgemisch gefüllt. Durch die Erregung der Spulen 7 und 8 werden an

Die Kontaktglieder 1 und 2 liegen mit ihren inne- den inneren Enden der Kontaktglieder 1, 2 ein Nordren Enden axial zueinander und sind im Innern des pol und ein Südpol gebildet, und durch Erregung der Gehäuses 4 durch einen kleinen Luftspalt voneinander 15 polarisierenden Spule 9 bildet sich an den Enden der getrennt. In diesen Luftspalt ragt freibeweglich eine Kontaktfeder 5 ein Nord- oder Südpol aus. Je nach an dem Kontaktglied 3 befestigte Blattfeder 5 aus dieser Polarität wird die Kontaktfeder von dem magnetischem Material hinein. Es ist durchaus mög- Nordpol oder von dem Südpol angezogen. Hch, dem Gehäuse 4 andere Formen zu geben oder es Durch die Spule 9 wird ein gleichbleibender in anderer fabrikatorisch günstiger Weise herzu- 20 Magnetfluß erzeugt, dessen Richtung sich nicht ändert, stellen. Zum Beispiel kann es horizontal geteilt sein Die Umschaltung des Kontaktes von der Ruhelage an Stelle der dargestellten vertikalen Teilung, oder es in die Arbeitslage wird durch Stromumkehr in den kann aus zwei oder mehreren gleichen verschiedenen Spulen 7 und 8 erreicht. Teilen zusammengesetzt sein. An Stelle der Spule 9 kann auch ein Dauermagnet

Das in Fig. 3 dargestellte Relais besteht aus zwei 25 verwendet werden. Bei Relais, die nach dem Prinzip

Umschaltkontakten, die der in Fig. 1 dargestellten einer polarisierenden Magnetberücke arbeiten, ist es

Kontakteinheit entsprechen. Die beiden Gehäuse 4 üblich, die festen Pole dauernd zu polarisieren. Diese

und 4' sind mit ihren Breitseiten zueinandergekehrt Polarität wird zur Betätigung des Ankers ständig

und besitzen einen gemeinsamen äußeren Magnet- umgekehrt. Bei der vorgeschlagenen Anordnung, bei

kreis. Die Spulen 7, 8, 9 sind jeweils über den beiden 30 der die Vormagnetisierung der festen Pole entfällt,

herausstehenden Enden des Kontaktgliedes 1 und 1', wird eine bessere Empfindlichkeit erreicht.

2 und 2', 3 und 3' angeordnet. Der äußere Magnet- Eine andere Wirkungsweise soll nun an. Hand der

kreis wird durch die Joche 10 und 11 geschlossen. Fig. 6 und 7 näher beschrieben werden. Sie entspricht

Das eine Ende 12 des Joches 10 ist abgebogen und der Anordnung des in Fig. 4 gezeigten Relais. Dabei

ragt in die Spule 7 hinein und ist durch die Isolier- 35 stellt Fig. 6 den sogenannten Ruhezustand und Fig. 7

platte 13 gegen die Kontaktglieder 1 und 1' isoliert. den sogenannten Arbeitszustand dar. Um die Kon-

Diese Isolierplatte 13 bildet jedoch einen niedrigen taktfeder 5 im Ruhezustand zu halten, wird die Spule

magnetischen Widerstand zwischen dem Joch 10 und 16 erregt, die zur Vormagnetisierung oder Polarisie-

den Gliedern 1 und 1'. Das andere Ende 14 des Joches rung dient. Dadurch wird in der linken Hälfte des

10 ragt in derselben Weise in die Spule 9 ein und ist 40 Eisenkreises ein Magnetfluß, beispielsweise in Pfeilgegen die Kontaktglieder 3 und 3' elektrisch isoliert richtung, erzeugt. L^Tm die Kontaktfeder 5, den Anker durch die Platte 15. In gleicher Weise ragt das Joch des Systems, in ihre Arbeitsstellung zu bringen,

11 mit seinen Enden in die Spulen 8 und 9 und ist werden zusätzlich die Spulen 17 und 18 erregt. Durch ebenfalls gegen die Kontaktglieder elektrisch isoliert. die erste wird ein Magnetfeld erzeugt, das dem der

Das in Fig. 4 dargestellte Relais besitzt ebenfalls 45 Spulel6 entgegenwirkt und dieses so weit abschwächt, zwei der in Fig. 1 gezeigten Kontakteinheiten, die daß die Kontaktfedern durch den von der Spule 18 in wie beim Relais der Fig. 3 zueinander angeordnet der rechten Hälfte des Eisenkreises erzeugten Magnetsind. Die Spulenanordnung ist jedoch so getroffen, fluß von dem Kontaktglied2 angezogen werden. Durch daß zwei Spulen 16 und 17 über den Kontaktglie- entsprechende Dimensionierung der Spulen 17 und 18 dem 1, 1' angeordnet sind, \vährend die dritte Spule 50 kann die Arbeitsweise dieses Relais den verschiedenen 18 die Glieder 2 und 2' umgibt. Der magnetische Betriebsbedingungen angepaßt werden. Kreis wird durch zwei Brückenglieder 19, 20 ge- Eine weitere Relaisanordnung mit nur zwei Spulen schlossen, die die Kontaktglieder 3, 3' mit den GHe- ist in Fig. 8 dargestellt. Hierbei wird der magnetische dern 1, 1' einerseits und 2, 2' andererseits magnetisch Kreis zwischen den Kontaktgliedern 1 und 3 einer verbinden und mit Hilfe der Isolierplatten 21 bis 24 55 Kontakteinheit 4 über das Joch 25 und zwischen den elektrisch voneinander trennen. Diese Isolierplatte Kontaktgliedern 2 und 3 über das Joch 26 geschlossen, bildet nur einen kleinen magnetischen Widerstand. Die beiden Joche 25 und 26 sind von den Kontakt-Ein Relais kann außer den in der Figur dargestellten gliedern 1, 2, 3 mittels der Platten 29, 30, 31, 32 zwei Umschaltkontakten noch mit weiteren solchen elektrisch isoliert. Diese Platten bilden nur einen ge-Umschaltkcntakteu versehen werden. 60 ringen magnetischen Widerstand zwischen den ver-

Die Wirkungsweise des Relais der Fig. 3 sei nun schiedenen Kontaktgliedern und den Jochen.

an Hand des schematisch in Fig. 5 dargestellten Die magnetisierende Spule 27 umschließt das äußere,

Magnetkreises eines der mehrfach vorhandenen Um- freie Ende des Kontaktgliede.-. 1 und das eine Ende

schaltkontakte näher erläutert. des Joches 25. Die Arbeitsspule 28 dagegen umschließt

Im Ruhezustand des Relais befindet sich die Kon- 65 die Kontakteinheit 4. Die Wirkungsweise ist in den

taktfeder 5 in der Mittellage zwischen den freien Fig. 9 und 10 veranschaulicht. Wenn sich das Relais

Enden der beiden Kontaktglieder 1 und 2. Diese in seiner normalen oder Ruhelage befindet, ist nur die

ideale Lage einzuhalten ist insbesondere bei einer polarisierende Spule 27 erregt. Der dadurch gebildete

Massenfertigung schwierig. Es ergibt sich in der Magnetfluß ist in Fig. 9 eingezeichnet. Ein Neben-

Praxis daher, daß die Kontaktfeder 5 sich für ge- 70 pfad bildet sich auch über die rechte Hälfte 26 des

Eisenkreises aus. Jedoch ist der magnetische Widerstand dieses Pfades relativ hoch infolge der vielen Luftspalte. Da der Magnetfluß über das Joch 25 somit größer ist, wird die Kontaktfeder 5 von dem Kontaktglied 1 angezogen.

Durch die Spule 28 wird ein Magnetfluß erzeugt, der die gleiche Richtung wie der Fluß, der von der Spule 27 gebildet wird, besitzt. Da nun die Kontaktfeder 5 innerhalb der Spule 28 angeordnet ist, kann der in dem Polschuh erzeugte Fluß nicht in die Kontaktfeder 5 eintreten, sondern verläuft über den Polschuh 26. Außerdem verläuft der von der Spule 28 erzeugte Fluß nur in der rechten Hälfte des Eisenkreises, so daß in diesem Teil des Eisenkreises eine Verstärkung auftritt, durch die die Kontaktfeder 5 von dem Kontaktglied 2 angezogen wird und das Relais in seine Arbeitslage eingeschaltet wird. Mit der Abschaltung des Stromes in der Spule 28 werden wieder die in Fig. 9 dargestellten magnetischen Bedingungen hergestellt und die Kontaktfedern in die sogenannte Ruhelage gebracht, d. h. sie wird vom Kontaktglied 1 angezogen.

Bei den in den Fig. 11 und 12 dargestellten Relais sind die Kontaktglieder 1, 2, 3 und die Kontaktfeder 5 in einem Glaskolben 33 untergebracht. Die Kontaktglieder sind durch die Grundplatte 34 hindurchgeführt. Die Kontaktglieder 1 bis 3 sind außen durch ein E-förmiges Joch 35 magnetisch miteinander gekoppelt, das sie in der vorher beschriebenen Weise jedoch elektrisch voneinander trennt. Wie Fig. 12 zeigt, ist ein Joch 35 für jeweils zwei Kontakteinheiten 1, 2, 3 und 1', 2', 3' vorgesehen. Durch die Spule 36, 37, 38, die jeweils die Kontaktglieder 1 und 1', 2 und 2', 3 und 3' umschließen, ergibt sich eine Wirkungsweise des Relais, die der in Fig. 3 gezeigten entspricht. Eine derartige Kontakteinheit mit Glaskolben kann jedoch auch für ein Relais verwendet werden, dessen Aufbau dem in Fig. 4 dargestellten Relais entspricht.

Für ein gutes Arbeiten derartiger Relais ist es vorteilhaft, während der Kontakte einen kleinen Luftspalt zwischen der Kontaktfeder 5 und den Polen der Kontaktglieder 1 und 2 aufrechtzuerhalten, beispielsweise mit Hilfe eines Plättchens aus nichtmetallischem Material, wie es bei Elektromagneten als sogenanntes Klebblech bekannt ist. Während bei den beschriebenen Beispielen zwei Kontakteinheiten je Relais vorgesehen waren, ist es durchaus denkbar, nur eine Kontakteinheit oder auch mehr als zwei Einheiten zu verwenden. Außerdem sind mit den Kontaktgliedem 1, 2, 3 auch verschiedene für die Verwendung des Relais geeignete Umschaltkombinationen möglich. An Stelle der voTmagnetisierenden Spule, durch deren Magnetfeld die Kontaktfeder in ihre sogenannte Ruhelage gebracht wird, kann in allen beschriebenen Relaisanordnungen ein Dauermagnet, insbesondere mit hoher Koerzitivkraft, verwendet werden.

Claims (11)

Patentansprüche: 60

1. Hochempfindliches elektromagnetisches Relais mit Umschaltkontakt, von dem das bewegliche Kontaktglied eine Mittellage zwischen den beiden festen Kontaktgliedern einnimmt, insbesondere Telegrafenrelais, dessen Kontaktglieder Teile des Magnetkreises bilden und dessen feste Kontaktglieder außerhalb des die Kontaktstelle umschließenden Gehäuses durch mindestens ein Joch magnetisch mit dem beweglichen Kontaktglied verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß über das bewegliche Kontaktglied (3, 5) und eines der festen Kontaktglieder (z. B. 1) ein Magnetkreis vorbestimmter Richtung ständig geschlossen ist und daß diesem Magnetkreis ein weiterer, von mindestens einer Arbeitsspule (z. B. 28, Fig. 8) erzeugter Magnetfluß über das andere feste Kontaktglied (z. B. 2) derart überlagert ist, daß unter Umkehrung der Richtung des Magnetflusses in dem beweglichen Kontaktglied (3, 5) dieses von dem anderen festen Kontaktglied (z. B. 2) angezogen wird, und daß nach Fortfall des zusätzlichen Magnetflusses das bewegliche Kontaktglied (5) wieder in seine durch den ständigen Magnetfluß bedingte Ruhestellung umgeschaltet wird.

2. Hochempfindliches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ständige Magnetfluß durch eine Magnetspule (z. B. 9 in Fig. 5) erzeugt wird.

3. Hochempfindliches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ständige Magnetfluß von einem Dauermagnet erzeugt wird.

4. Hochempfindliches Relais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere die Kontaktglieder (1, 2, 3) eines Umschaltkontaktes tragende Gehäuse nach dem Baukastenprinzip zusammengesetzt sind und daß die Magnetspule (z. B. 9 in Fig. 5) und die Arbeitsspulen (z. B. 8, 7 in Fig. 5j jeweils für mehrere Kontaktglieder gleicher Art (z. B. 1, 1' in Fig. 3) gemeinsam vorgesehen sind.

5. Hochempfindliches Relais nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Joche (z. B. 10 und 11 in Fig. 3) von den Kontaktgliedern (1, 2, 3) jeweils durch eine Platte (z. B. 13 und 15 in Fig. 3) elektrisch isoliert sind, deren magnetischer Widerstand jedoch geringer ist.

6. Hochempfindliches Relais nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstellen so ausgebildet sind, daß bei elektrischer Kontaktgabe ein restlicher magnetischer Widerstand verbleibt.

7. Hochempfindliches Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kontaktstellen des beweglichen Kontaktgliedes (5) und/oder an den festen Kontaktgliedern (1, 2) Trennbleche aus nichtmagnetischem Material angeordnet sind.

8. Hochempfindliches Relais nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) als Glasrohre ausgebildet ist (Fig. 11 und 12j.

9. Hochempfindliches Relais nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) aus Keramik oder einem anderen Isolierstoff hergestellt ist.

10. Hochempfindliches Relais nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) evakuiert ist.

11. Hochempfindliches Relais nach Anspruchs und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) mit Stickstoff oder einem Edelgas oder einem reduzierenden Gas oder einem Gasgemisch gefüllt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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