DE1169587B

DE1169587B - Magnetic switching device with permanently magnetized armature

Info

Publication number: DE1169587B
Application number: DES82705A
Authority: DE
Inventors: Richard Siepmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-12-04
Filing date: 1962-12-04
Publication date: 1964-05-06

Description

Magnetische Schaltvorrichtung mit dauermagnetisiertem Anker Zusatz zum Patent: 1125 547 Das Hauptpatent bezieht sich auf eine magnetische Schaltvorrichtung mit dauermagnetisiertem Anker, wobei der Anker aus einer definierten Mittelstellung heraus, abhängig von der Richtung des Steuerflusses, nach zwei verschiedenen Richtungen schaltbar ist.Magnetic switching device with permanently magnetized armature Addition to patent: 1125 547 The main patent relates to a magnetic switching device with permanently magnetized armature, whereby the armature can be switched in two different directions from a defined central position, depending on the direction of the control flux.

Bei der Vorrichtung nach dem Hauptpatent wird eine spontan kippende, also nicht schleichende Bewegung des Ankers und damit ein schnelles Schalten dadurch erzielt, daß der Mittelstellungsbereich des Ankers in an sich bekannter Weise durch unter Federdruck stehende Anschläge begrenzt ist, so daß der Anker erst bei einem diesen Federdruck überwindenden Erregerfluß bzw. einer davon erzeugten Stellkraft geschaltet wird, und daß der durch den Dauermagneten erzeugte Fluß bzw. die davon erzeugte Stehkraft einerseits und die Charakteristik der auf die Anschläge wirkenden Feder andererseits derart bemessen sind, daß die der elektromagnetisch zu erzeugenden Stellkraft entgegenwirkende Differenz dieser Kräfte mit dem aus der Ruhelage erfolgenden Ankerausschlag abnimmt.In the device according to the main patent, a spontaneously tilting, So there is no creeping movement of the armature and thus rapid switching achieved that the central position of the armature in a known manner is limited under spring pressure stops, so that the anchor only at one this spring pressure overcoming excitation flow or an actuating force generated thereby is switched, and that the flux generated by the permanent magnet or that of it generated standing force on the one hand and the characteristics of the one acting on the stops Spring on the other hand are dimensioned such that the to be generated electromagnetically Actuating force counteracting the difference between these forces and that resulting from the rest position Anchor deflection decreases.

Beim Ansprechen einer derartigen magnetischen Schaltvorrichtung muß also erst eine bestimmte, vorher eingestellte Größe des Erregerflusses erreicht sein, bevor sich der Anker in Bewegung setzt. Erst dann erfolgt ein Kippvorgang in eine der Endlagen der Schaltvorrichtung, wobei die Richtung der Kippbewegung durch die Richtung des Erregerflusses bestimmbar ist. Dieses Kippverhalten des Ankers gilt sowohl für den Anzugs- als auch für den Abfallvorgang.When such a magnetic switching device responds so only a certain, previously set size of the excitation flow is reached before the anchor starts moving. Only then does a tilting process take place in one of the end positions of the switching device, the direction of the tilting movement can be determined by the direction of the pathogen flow. This tilting behavior of the anchor applies to both the tightening and the dropping process.

Bei dieser im Hauptpatent beschriebenen Anordnung treten jedoch dann Schwierigkeiten auf, wenn der Erregerfluß sich langsam verringert und damit auch die Kontaktkraft nur langsam abnimmt. Bei langsamer Verkleinerung des Erregerflusses sinkt nämlich die Kontaktkraft stetig, bis der Wert Null erreicht ist, wobei die Ankerbewegung erst beim Öffnendes Kontaktes beginnt. Bei einem derartigen Betriebsverhalten entsteht zwangsweise eine schleichende Kontaktunterbrechung, die zu einer Zunahme des Kontaktwiderstandes und damit einer Erwärmung der Kontaktstelle während des Öffnungsvorgangs führt. Unter ungünstigen Verhältnissen kann es dabei sogar zu einer Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten kommen. Die letztgenannten Erscheinungen führen zwangsweise zu einer erheblichen Vergrößerung des Kontaktverschleißes.In this arrangement described in the main patent, however, then occur Difficulties arise when the flow of excitation slowly decreases and thus also the contact force decreases only slowly. With slow reduction of the excitation flow namely, the contact force steadily decreases until the value zero is reached, with the Armature movement only begins when the contact opens. With such an operating behavior there is inevitably a gradual break in contact, which leads to an increase the contact resistance and thus a heating of the contact point during the Opening process leads. Under unfavorable conditions it can even lead to a Arcing occurs between the contacts. The latter phenomena inevitably lead to a considerable increase in contact wear.

Durch die Erfindung wird eine wesentliche VerbesseTung der im Hauptpatent angegebenen magnetischen Schaltvorrichtung erreicht, die den Anwendungsbereich der Schaltvorrichtung auch- auf solche Fälle erweitert, in denen der Erregerfluß für die Sehaltvorrrichtung sich beim Abschaltvorgang nicht sprunghaft, sondern langsam verkleinert. Dies ist sowohl bei sich verkleinerndem Erregerstrom eines derartig aufgebauten Relais als auch bei einem von der Schaltvorrichtung sich langsam entfernenden Dauermagneten der Fall.The invention is a substantial improvement in the main patent specified magnetic switching device reached the scope of the Switching device also extended to those cases in which the excitation flow for the Sehaltvorrrichtung does not jump abruptly during the shutdown process, but slowly scaled down. This is the case with a decreasing excitation current built-up relay as well as one slowly moving away from the switching device Permanent magnets the case.

Ein unter diesen Verhältnissen trotzdem wirkende Sprungcharakteristik des Ankers läßt sich bei einer Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art dadurch erreichen, daß für die beiden Auslenkrichtungen des Ankers eine Hilfsfeder vorgesehen ist, welche den mit dem Ankerkontakt zusammenwirkenden Gegenkontakt trägt, und die Hilfsfeder derart angeordnet ist, daß die Kontakte bereits vor dem Erreichen der Endlage des Ankers schließen und dadurch bei Rückführung des Ankers erst nach Zurücklegung eines bestimmten Ankerweges öffnen.A jump characteristic that still works under these conditions of the armature can be in a device of the type described in more detail achieve that an auxiliary spring is provided for the two directions of deflection of the armature is, which carries the counter contact cooperating with the anchor contact, and the Auxiliary spring is arranged so that the contacts before reaching the Close the end position of the armature and therefore only after the armature has been retracted after it has been moved back open a certain anchor path.

Auf diese Weise ist bei Beginn der Rückführung des Ankers noch eine bestimmte Kontaktkraft vorhanden, und das Öffnen der Kontakte erfolgt erst dann, wenn der Anker schon eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht hat. Zum Zeitpunkt der öffnung der Kontakte ist bereits eine bestimmte Kraft auf den Anker wirksam, so daß die Bewegung des Ankers relativ schnell erfolgt. Eine schleichende Kontaktöffnung kann nicht auftreten, daher entsteht auch ein wesentlich geringerer Kontaktverschleiß.This way, when the armature begins to return, there is still one more certain contact force is present, and the contacts are only opened when when the anchor has already reached a certain speed. At the time When the contacts open, a certain force is already effective on the armature, so that the armature moves relatively quickly. A creeping contact opening cannot occur, which means that there is significantly less contact wear.

Zweckmäßigerweise läßt sich die Hilfsfeder, vorzugsweise durch Stellschrauben, einstellbar machen. Bei geeigneter Einstellung ist zu erreichen, daß die von der Hilfsfeder herrührende Kontaktkraft bis zum öffnen des Kontaktes fast in gleicher Größe erhalten bleibt und erst im Augenblick des öffnens der Kontakte den Wert Null besitzt. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei die Zeichnung in schematischer Darstellung die Anordnung der Einzelteile der Schaltvorrichtung zeigt.Appropriately, the auxiliary spring, preferably by means of adjusting screws, make adjustable. With a suitable setting it can be achieved that the The contact force resulting from the auxiliary spring is almost the same until the contact is opened Size is retained and only the value zero at the moment the contacts are opened owns. Further details of the invention emerge from the Description of an exemplary embodiment, the drawing being a schematic representation shows the arrangement of the individual parts of the switching device.

Die magnetische Schaltvorrichtung ist auf dem Isolierstoffkörper J befestigt, und zwar zwischen den Kontaktböcken B 1 und B 2. Unter den Kontaktbökken sind die vorgespannten Kompensationsfedern F sowie die Hilfsfedern FH befestigt. Die Federn F und FH können mittels Stellschrauben hinsichtlich Federdruck und Anschlagstellung verstellt werden. Die Kompensationsfedern F tragen die vom Anker A betätigten Kontakte KA, während die Hilfsfedern FH die Gegenkontakte K1' bzw. K2' besitzen.The magnetic switching device is fastened on the insulating body J, namely between the contact blocks B 1 and B 2. The pretensioned compensation springs F and the auxiliary springs FH are fastened under the contact blocks. The springs F and FH can be adjusted in terms of spring pressure and stop position by means of adjusting screws. The compensation springs F carry the contacts KA actuated by the armature A, while the auxiliary springs FH have the mating contacts K1 'and K2'.

Die Gegenkontakte K 1' bzw. K 2' sind dabei nicht, wie bei bekannten Ausführungsformen, starr mit dem Kontaktbock verbunden, sondern federnd angebracht. Die Anfangslage und Vorspannung der Hilfsfedern FH ist mit den Stellschrauben St 3 und St 5 einstellbar, während die Endstellung mit der Stellschraube St2 festgelegt werden kann. Die vorgespannten Kompensationsfedern F, auf denen sich die vom Anker betätigten Kontakte KA befinden, sind gegenüber den Hilfsfedern FH isoliert. Die Lage und Vorspannung der Kompensationsfedern F wird mit den Stellschrauben St 1 und St 4 eingestellt.The mating contacts K 1 'and K 2' are not, as in known embodiments, rigidly connected to the contact block, but rather attached resiliently. The initial position and preload of the auxiliary springs FH can be adjusted with the adjusting screws St 3 and St 5, while the end position can be set with the adjusting screw St2. The preloaded compensation springs F, on which the contacts KA actuated by the armature are located, are isolated from the auxiliary springs FH. The position and preload of the compensation springs F is set with the adjusting screws St 1 and St 4 .

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß bei Auslenkung des mit einem Anschlagbügel versehenen Ankers A von der Mittellage aus in Richtung auf eine der Endlagen der Schaltvorrichtung erst die Vorspannung der Kompensationsfeder FH überwunden werden muß, bis eine Ankerbewegung einsetzen kann. Hat die Ankerbewegung begonnen, dann kommt nach einem bestimmten Verstellweg des Ankers bzw. der Kompensationsfeder eine Berührung zwischen dem Ankerkontakt K4 und - bei einer Auslenkung nach links - dem Gegenkontakt K 1' zustande. Nun wird aber die Ankerbewegung noch fortgesetzt, bis der Gegenkontakt K 1' den Anschlag der Stellschraube St2 berührt. Bei Beginn der Rückstellung des Ankers A in die Mittellage bleiben die Kontakte K 1' und KA noch mit einer bestimmten Kraft geschlossen und öffnen sich erst, wenn der Anker einen bestimmten Weg in Richtung auf die Mittellage zurückgelegt hat. Dies hat den Vorteil, daß dann der Anker bereits eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht hat, so daß keine schleichende Kontaktöffnung mit den sich daraus ergebenden Nachteilen möglich ist. Es bleibt also bis zum öffnen der Kontakte eine bestimmte Kontaktkraft erhalten. Die Kontaktkraft erreicht erst dann sehr schnell den Nullwert, wenn die Kontakte sich öffnen.From the drawing it can be seen that when the armature A, which is provided with a stop bracket, is deflected from the central position in the direction of one of the end positions of the switching device, the bias of the compensation spring FH must first be overcome before armature movement can begin. Once the armature movement has begun, after a certain adjustment path of the armature or the compensation spring, there is contact between the armature contact K4 and - in the case of a deflection to the left - the mating contact K 1 '. But now the armature movement is continued until the mating contact K 1 'touches the stop of the adjusting screw St2. At the beginning of the return of the armature A to the central position, the contacts K 1 ' and KA still remain closed with a certain force and only open when the armature has covered a certain distance in the direction of the central position. This has the advantage that the armature has already reached a certain speed so that no creeping contact opening with the disadvantages resulting therefrom is possible. A certain contact force remains until the contacts open. The contact force only reaches zero very quickly when the contacts open.

Der federnde Gegenkontakt bewirkt daher, daß die Ankerbewegung nicht erst beim öffnen des Kontakts beginnt, sondern daß diese Bewegung bereits eingeleitet ist. Aus diesem Grund besitzen Schaltvorrichtungen dieser Art eine größere Kontaktsicherheit, und daher ist auch ein wesentlich geringerer Kontaktverschleiß auch dann zu erwarten, wenn der Erregerfluß eines mit dieser Schaltvorrichtung versehenen Relais sich nur langsam verkleinert. Die beschriebene Vorrichtung verhindert daher eine schleichende Kontaktschließung und Öffnung des Kontakts auch dann, wenn die Erregung des Systems nicht durch Rechteckimpulse, sondern durch langsames Ansteigen bzw. Verkleinern des Erregerflusses erfolgt.The resilient mating contact therefore has the effect that the armature does not move only begins when the contact opens, but that this movement has already been initiated is. For this reason, switching devices of this type have greater contact reliability, and therefore a significantly lower contact wear is also to be expected, if the excitation flow of a relay equipped with this switching device is only slowly reduced in size. The device described therefore prevents creeping Contact closure and opening of the contact even when the excitation of the system not by square-wave pulses, but by slowly increasing or decreasing of the pathogen flow takes place.

Claims

Claims: 1. Magnetic switching device with permanently magnetized armature, z. B. polarized relay, with the armature from a defined central position, depending on the direction of the excitation flow in two different directions and the central position range of the armature is limited by stops under spring pressure, so that the armature only when this spring pressure overcoming excitation flow is switched, and that the flux generated by the permanent magnet on the one hand and the characteristics of the spring acting on the stops on the other hand are dimensioned such that the difference of these forces counteracting the electromagnetically generated standing force decreases with the armature deflection resulting from the rest position according to patent 1125 547, characterized in that an auxiliary spring (FH) is provided for each of the two Auslenkriehtungen of the armature (A) , which carries the counter-contact (K 1 'or K2') cooperating with the armature contact (KA) and the auxiliary spring (FH) in this way is arranged that the contacts (KA / K1 'or KA / K2') be close before the end position of the armature (A) is reached and, when the armature is returned, only open after a certain armature path has been covered.

2. Magnetic switching device according to claim 1, characterized in that that the auxiliary springs (FH), preferably by means of adjusting screws (St2, .St3 and St5), are adjustable.