DE1030461B - Polarisiertes elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 21g 4/01

INTERNAT. KL. H Ol h

PATENTAMT

ANMELDE TA G:

T 12836 VHI c/21 s 5. NOVEMBER 1956

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DEK
AUSLEGESCHRIFT: 2 2. M A I 1 9 5 8

Die Erfindung bezieht sich auf polarisierte elektromagnetische Relais oder ähnliche polarisierte Schaltgeräte, welche einen Anker aufweisen, der so eingerichtet ist, daß ein über den magnetischen Verbundbauteil des Gerätes durch ein Eingangssignal hervo-rgerufener veränderlicher Arbeits- bzw. Steuerfluß darauf zur Einwirkung kommt.

Es ist üblich, für den magnetischen Verbundbauteil des Gerätes eine Nickeleisenlegierung zu verwenden, weil diesen Legierungen eine nur geringe Koerzitivkraft eigentümlich ist, durch welche sichergestellt wird, daß auf den Anker auf Grund des sich daraus ergebenden geringen Restflusses, d. h. des Flusses, der im Verbundbauteil verbleibt, nachdem ein Eingangssignal zu Ende ist bzw. aufgehört hat (Remanenzfluß), nur eine geringe oder gar keine Vorspannungswirkung ausgeübt wird. Eine solche Vorspannungswirkung würde natürlich dann auftreten, wenn der Verbundbauteil aus einem Werkstoff, wie beispielsweise Siliziumeisen, welcher eine verhältnismäßig große Koerzitivkraft besitzt, hergestellt wäre.

Nun sind aber ungünstigerweise solche Nickeleisenlegierungen mit äußerst geringer Koerzitivkraft nicht nur viel kostspieliger als Siliziumeisen,, sondern auch ihre Sättigungsflußdichte, welche etwa 8000 Feldlinien/cm² bzw. Kraftlinien pro Quadratzentimeter oder Gauß beträgt, ist gering und beträgt weniger als die Hälfte der Kraftfluß dichte bei Siliziumeisen. Dadurch unterliegt das magnetische Verbundbauteil des Gerätes einer Begrenzung, und folglich muß dessen Querschnitt, wenn solche Nickeleisenlegierungen verwendet werden, mindestens doppelt so groß wie bei Anwendung von Siliziumeisen sein, vorausgesetzt, daß der gesamte Signalsteuerfluß, welcher durch die erwünschte Ansprechempfindlichkeit des Gerätes bestimmt bzw. festgelegt wird und mit dem gerechnet werden muß, in beiden Fällen der gleiche ist. Dies ist natürlich besonders nachteilig bei Geräten, bei denen der Raum, welcher durch den magnetischen. Verbundbauteil und die Signalwicklung eingenommen ist, beschränkt ist.

Erfindungsgemäß setzt sich der mit der Signalwicklung verkettete magnetische Verbundbauteil eines polarisierten Relais oder eines ähnlichen polarisierten Schaltgerätes zusammen aus einem ersten Teilstück, durch welches hindurch der Hauptanteil des Steuerflusses fließt, und aus einem zweiten Teilstück, welches zum ersten Teilstück in Nebenschluß liegt und aus einem Werkstoff besteht, welcher im Vergleich zum Werkstoff des ersten Teilstückes eine geringe Koerzitivkraft, eine geringe Sättigungsflußdichte und eine starke Permeabilität für die im ersten Teilstück durch den Restfluß hervorgerufene Magnetkraft hat, derart, daß ein solcher Magnetfluß durch Umleitung Polarisiertes elektromagnetisches Relais

Anmelder:

Telephone Manufacturing Company
Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen (Westf.), Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 8. November 1965

Frederick Emil Rommel, London,
ist als Erfinder genannt worden

durch das zweite Teilstück hindurch daran gehindert wird, auf den Anker einzuwirken. Weil der magnetische Verbundbauteil eines derartigen erfindungsgemäßen Schaltgerätes ein Teilstück aufweist, welches aus einem Werkstoff hergestellt ist, der eine große Sättigungsflußdichte hat, kann es einen gegebenen Signalfluß bei geringerer Querschnittsfläche durchleiten, als dies bei einem Verbundbauteil der Fall wäre, der im ganzen aus einem Werkstoff mit einer geringen Sättigungsfluß dichte hergestellt ist. Die starke Koerzitivkraft des ersten Teilstückes ruft jedoch andererseits keine wesentliche Vorspannung des Ankers hervor, weil der Remanenz- oder Restfluß im Teilstück durch diese Kraft nicht durch den Anker hindurch, sondern durch das zweite Teilstück entgegen seiner geringen Koerzitivkraft hindurchgeleitet wird, wobei dieses zweite Teilstück natürlich unter diesen Bedingungen als ein magnetischer Nebenschluß von geringer Relektanz bzw. von geringem magnetischem Widerstand auf Grund seiner hohen Permeabilität wirkt.

Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche des ersten Teilstücks größer als die des zweiten Teilstücks, so daß dann ein magnetischer Verbundbauteil einer gegebenen Querschnittsfläche einen größeren Gesamtfluß durchlassen kann.

Die beiden Werkstoffe, welche für die beiden Teilstücke verwendet werden, bestehen zweckmäßigerweise aus der üblichen Qualität von Weicheisen, wie beispielsweise Siliziumeisen, und einer Nickeleisenlegierung jener Gattung, die die entsprechenden obenerwähnten Eigenschaften besitzt.

809 527/374

Um das zweite Teilstück zu einem äußerst wirkungsvollen Nebenschluß zu gestalten, werden die beiden Teilstücke vorzugsweise für Kontaktberührung miteinander über ihre Gesamtlänge hinweg angeordnet, so daß der magnetische Widerstand zwischen ihnen gering ist.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand von zwei Ausführungsbeispielen solcher Relais und der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigt

Fig. 1 eine diagrammartige Vorderansicht der ersten Ausführungsform eines Relais,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die erste Ausführungsform des Relais, und zwar entlang der Schnittlinie H-II in Fig. 1,

Fig. 3 in räumlicher Darstellung ein Teilstück der zweiten Ausführungsform des Relais, während

Fig. 4 eine Perspektivansicht dieser zweiten. Ausführungsform des Relais, in seine Bestandteile zerlegt, wiedergibt.

Es sei zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Das dargestellte Relais, welches zu der Carpenter-Gattung gehört, die in der deutschen Patentschrift 607 203 beschrieben ist, ist mit einem Anker 1 unteren Teil des Ankers, so daß letzterer nicht mehr im Sinne einer Spannung beeinflußt werden kann.

In den Fig. 3 und 4 wird die zweite Ausführungsform des Relais dargestellt, dessen Magnetkreis ebenfalls zur Carpenter-Gattung gehört und in Übereinstimmung mit der deutschen Patentschrift 872 063 konstruiert worden ist. Der Anker 20 des Relais wird von zwei Federn 21 gehalten, welche vermittels Schrauben (von denen eine bei 22 gezeigt ist) an

ίο Blocken 23 befestigt sind, von denen jeder an einem der beiden Hauptpolstücke 24 a und 24 b des Rahmens befestigt ist. Der Anker 20 trägt an seinem oberen Ende die beweglichen (Arbeits-) Kontakte, von denen einer bei 25 dargestellt ist, welche mit den. (nicht gezeigten) festen (Ruhe-) Kontakten zusammenwirken, die auf den gegenüberliegenden Seiten des Ankers liegen. Mit seinem unteren Ende liegt der Anker zwischen zwei sich gegenüberstehenden Flächen der Polstücke 24 a und 24 b, wobei sich dieses Ende beim Schwingen des Ankers auf diese Flächen zu und von diesen hinweg bewegt.

Die Signalwicklung 29 des Relais sitzt auf einem waagerechten schichtförmigen Kern 30, welcher an beiden Enden an je einem entsprechenden senkrechten

versehen, der bei 2 schwenkbar ist und an seinem ag Schenkel 31 befestigt ist. Jeder dieser Schenkel 31 ist oberen Ende die beiden beweglichen Kontakte an seinem oberen Ende vermittels Schrauben 32 an (Arbeitskontakte) 3α und 3 b trägt, welche jeweils mit dem einen der beiden Polstücke 24 des Rahmens befesten Kontakten (Ruhekontakten) 4a und 45 zu- festigt. Jeder der polarisierten Dauermagnete 33, sammenwirken. Ein Schwenkbolzen 2 des Ankers welche in gestrichelten Linien in Fig. 3 angedeutet sitzt in dem Luftspalt 5 zwischen den beiden Nord- 30 sind, des Relais ist an einem senkrechten Silizium

polflächen der beiden Dauermagnete 7 a und 7 b, deren gegenüberliegende bzw. entgegengesetzte Pole in direkter Kontaktberührung mit den oberen Enden eines Magnet-Verbundbauteiles 8 stehen. Dieser Verbundbauteil 8 weist zwei Polstücke bzw. Polschuhe 8 A und 85 auf und ist aus drei, gleichartig geformten Schichtkörpern 8 a, 8 b und 8 c (s. Fig. 2) aufgebaut, wobei der Schichtkörper 8 b zwischen den. beiden anderen Schichtkörpern und in direkter Berührung mit diesen über ihre Gesamtlänge hinweg angeordnet ist. Das untere Ende des Ankers 1 liegt im Arbeitsluftspalt 10, welcher sich zwischen den Stirnflächen der Polstücke 8A und 8B befindet. Die Signalwicklung 11 des Relais ist um den waagerechten Kern 8 C des Magnet-Verbundbauteiles gewickelt.

Bei derartigen Relais, die bisher gemäß Fig. 1 konstruiert worden sind, besteht der Verbundbauteil 8 aus einem einzelnen Werkstoff, woraus sich dann der eine oder andere der bereits erwähnten Nachteile entwickelt. Wenn dieser Verbundbauteil aus Siliziumeisen hergestellt ist, so bewirkt die große Koerzitivkraft dieses Werkstoffes, daß große Restflüsse über den Luftspalt 10 von einem nach dem anderen Polstück fließen, woraus sich eine Vorspannung des Ankers ergibt.

Um diese Vorspannung zu verhindern oder wenigstens wesentlich zu verringern, bestehen nur zwei der drei Schichtkörper8a, 8b, 8c, welche den Verbundbauteil 8 mit seinen Polstücken 8 A, 8 B bilden, aus Siliziumeisen, während der dritte Schichtkörper, d. h. der mittlere, 8b, aus einer Nickeleisenlegierung besteht. Auf Grund der geringen Koerzitivkraft des letzteren Werkstoffes und dessen hoher Permeabilität für Magnetfelder einer Größenordnung, welche von dem Restmagnetismus der Siliziumeisenschichten 8 α und 8 c hervorgerufen wird, verläuft der Fluß, der durch diesen Restmagnetismus erzeugt wird, welcher sonst den Luftspalt 10 durchqueren würde, jetzt über die Schicht 8 & von einer Polfläche nach der anderen. Somit bestehen jetzt keine Kraftfelder mehr am eisenschaft 34 befestigt, welcher bei 35 an dem einen der Polstücke 24 befestigt ist. Die Schäfte 34 dienen dazu, die Ruhekontakte des Relais zu halten, wie dies in der vorerwähnten Patentschrift beschrieben ist. Die beiden Polstücke 24 werden durch Schrauben, von denen eine bei 36 gezeigt ist, in genauer gegenseitiger Beziehung zueinander gehalten, wobei die Schrauben durch beide Polstücke und nichtmagnetische Lagerbuchsen 37 hindurchführen.

Soweit entspricht der Aufbau des Relais dem der vorerwähnten Patentschrift. Somit verläuft der Fluß, welcher einen Stromweg aufweist, der dem des Relais gemäß Fig. 1 ähnlich ist, vom Kern 30 her, den einen Schenkel Sl hinauf, das eine Polstück 24a entlang, über den Luftspalt zwischen den beiden Bauteilen 24, durch das untere Ende des Ankers hindurchgehend, und dann zurück zum Kern 30 über das Polstück 24 b und den anderen Schenkel 31. Der durch die Magnete 33 hervorgerufene Polarisierungsfluß verläuft abwärts in Längsrichtung des Ankers 20, wobei der eine Anteil des Flusses über das Polstück 24 a nach dem einen Magnet zurückkehrt, während der andere Anteil über das Polstück 24 & nach seinem Magnet zurückkehrt. Bisher wurden die Polstücke 24, der Kern 30 und die Schenkel 31 aus Siliziumeisen hergestellt, was, wie bereits erwähnt, eine Vorspannung des Ankers zur Folge hatte. Eine solche Vorspannung wird von den Polstücken 24, dem Kern 30 und den Schenkeln 31 hervorgerufen, welche als ein einzelner schwacher Magnet wirken, dessen Pole bei 40 und 41 angedeutet sind, wobei der von diesen Magneten erzeugte Fluß den Luftspalt zwischen den Polstücken 24 durchquert. Um die Wirkung zu verhindern oder wenigstens beträchtlich zu verringern, werden die Polstücke 24, der Kern 30 und die Schenkel 31 teilweise aus Siliziumeisen und teilweise (bis zur Hälfte der Geßamtquerschnittsfläche) aus der vorgenannten bekannten Nickeleisenlegierung hergestellt. Somit ist jedes der Polstücke 24 aus zwei Schichtkörpern 24a', 24 a" oder 24&', 24 b" gefertigt, von denen der innere,

24α', 24 ί>', aus Nickeleisen und der äußere, 24a", 24&", aus Siliziumeisen besteht. Gleichzeitig sind der eine der drei den Schenkel 31 bildenden Schichtkörper und der eine der drei den Kern. 30 bildenden. Schichtkörper aus Nickeleisen, während die restlichen Schichtkörper aus Siliziumeisen bestehen. Die Nickel eisenschichten sind jeweils bei 31' und 30' angezeigt. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Luftspalt zwischen den Polstücken 24 von dem Fluß von den Enden 40 und 41 her umgangen wird, wobei dieser Fluß die Nickeleisenschichtkörper 24a', 24&', 30' und 31' durchsetzt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Polarisiertes elektromagnetisches Relais oder ähnliches polarisiertes Schaltgerät mit einem Anker, auf welchen ein durch ein Eingangssignal hervorgerufener veränderlicher Steuerfluß zur Einwirkung kommt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mit der Signal wicklung verkettete Magnetverbundbauteil aus zwei Teilstücken zusammensetzt, wobei der Hauptanteil des Steuerflusses das erste Teilstück durchfließt oder durchsetzt und das zweite Teilstück zum ersten Teilstück im Neben-Schluß liegt und aus einem Werkstoff besteht, welcher im Vergleich zum Werkstoff des ersten Teilstückes eine geringe Koerzitivkraft, eine geringe Sättigungsflußdichte und eine hohe Permeabilität für die durch den Restfluß im ersten Teilstück hervorgerufene Magnetkraft hat, derart, daß ein solcher Restfluß durch Umleitung durch das zweite Tailstück hindurch daran gehindert wird, auf den Anker einzuwirken.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des ersten Teilstückes größer als die des zweiten Teilstückes ist.

3. Schaltgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teilstück aus Silizium eisen gefertigt ist.

4. Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teilsrück aus einer Nickeleisendegierung besteht.

5. Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilstücke über ihre Gesamtlänge hinweg miteinander in Kontaktberührung sind.

6. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundbauteil schichtförmig aufgebaut ist und jeder der besagten Teilstücke einen oder mehrere Schichtkörper aufweist und daß der Anker in einem Luftspalt liegt, welcher von Schichtkörpern begrenzt wird, die aus dem gleichen Werkstoff wie das zweite Teilstück angefertigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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