DE1190575B - Resonanz-Zungenrelais - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIh

Deutsche Kl.: 21g-4/02

Nummer: 1190 575

Aktenzeichen: W 27812 VIII c/21 g

Anmeldetag: 9. Mai 1960

Auslegetag: 8. April 1965

Die Erfindung betrifft elektromagnetische Relais, insbesondere Resonanz-Zungenrelais.

Derartige Relais werden als normale Bauteile in besonderen Schaltungen verwendet und sprechen nur auf die Frequenz an, die der Eigenfrequenz der Zunge entspricht. Die in Resonanz angeregte Zunge schließt dann einen Kontakt, durch den weitere Steuerfunktionen ausgelöst werden können.

Zungenrelais dieser Art mit Einzelzungen besitzen gewisse Nachteile, weshalb man derartige Zungenrelais auch schon mit zwei, gleichartigen Schwingzungen aus einem magnetischen Werkstoff ausgebildet hat, die, von einer gemeinsamen Einspannung ausgehend, etwa parallel zueinander verlaufen und durch eine in der Nähe angeordnete Magnetspule erregt werden. Um dabei Änderungen der Eigenfrequenz zu verhindern, hat man wenigstens einen der beiden an den Schwingzungen befestigten Kontakte elastisch nachgiebig ausgebildet.

Bei einem bekannten Relais dieser Art sind die Kontakte jedoch nicht an den Enden der Schwingzungen, sondern in der Nähe der Einspannung befestigt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß für einen vorgegebenen Kontaktabstand der zu einer Berührung der Kontakte erforderliche Weg der Zungenenden entsprechend groß gewählt werden muß. Dementsprechend benötigt man dann auch einen entsprechend großen Erregerstrom. Schließlich zeigt das bekannte Relais auch den Nachteil, daß nach einer Berührung der Kontakte die Zungenspitzen noch weiterschwingen und infolgedessen die natürliche Schwingung der Zungen unterbrochen wird.

Es ist zwar auch schon ein Resonanz-Zungenrelais bekanntgeworden, bei dem die Kontakte am Ende der Schwingzungen angebracht sind. Bei diesen bekannten Relais findet jedoch keine besonders gute Selbstreinigung der Kontakte statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Resonanz-Zungenrelais der vorgenannten Art zu verbessern und insbesondere eine einfache und billige Konstruktion zu schaffen, bei der der federnde Kontakt so ausgebildet ist, daß er die Schwingung der Zunge möglichst wenig stört und außerdem eine gute Selbstreinigung aufweist.

Erfindungsgemäß ist dafür vorgesehen, daß der elastische Kontakt als U-förmiger Bügel aus einem elastischen Draht gebildet ist, dessen Schenkel, vom Ende der einen Schwingzunge ausgehend und schräg rückwärts verlaufend, mit dieser einen spitzen Winkel bilden, während der Gegenkontakt ein auf der gegenüberliegenden Innenseite der anderen Zunge befestigter und in Längsrichtung derselben verlaufender Resonanz-Zungenrelais

Anmelder:

The Wurlitzer Company, Chicago, JIl. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. A. Mentzel

und Dipl.-Ing. W. Dahlke, Patentanwälte,

Refrath bei Köln, Frankenforst 137

Als Erfinder benannt:

Ira Morrison Laurien, Williamsville, N. Y.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 11. Mai 1959 (812 281) --

linearer Kontaktdraht ist, so daß beim Schwingen der Zungen der Mittelteil des U-Bügels den linearen Kontaktdraht unter einem etwa rechten Winkel berührt und beim weiteren Durchschwingen sich schabend längs desselben verschiebt.

Durch einen solchen federnden Kontakt, der eine ausgezeichnete Selbstreinigung bewirkt, wird die Schwingung der Zungen, bei fachgemäßer Wahl der Stärke und Elastizität des Drahtbügels, nicht beeinträchtigt und damit die Resonanzfrequenz während des Schwingens nicht verschoben. Dieser Kontaktbügel mit dem linearen Gegenkontakt läßt sich nicht nur außerordentlich einfach und billig herstellen und befestigen, sondern besitzt auch eine sehr kleine Masse.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß die Enden des elastischen Kontaktes auf der rückwärtigen Außenseite der diesen Kontakt tragenden Zunge, vom freien Ende der Zunge abgesetzt, angeordnet und dort befestigt sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung des Resonanz-Zungenrelais,

509 538/313

3 4

F i g. 2 einen Schnitt durch das Relais längs der wird, wirken die Zungen 20 gemeinsam als Kern

Linie 2-2 in F i g. 1 bzw. in F i g. 3, eines Elektromagnets, der diese und die Spule um-

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der faßt. Der magnetische Kreis vom einen Ende des

F i g. 2, Zungenpaares zum anderen verläuft fast vollständig

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung der 5 durch magnetisch leitfähiges Eisen od. dgl., nämlich

oberen Enden der beiden miteinander zusammen- durch die Seitenarme 44 und 45, die Eisenblöcke 14

arbeitenden Zungen, und 18 und die Dauermagnete 58 und 60. Bei der

F i g. 5 eine graphische Darstellung des uner- dargestellten Ausführungsform befindet sich der einwünscht breiten Ziehbereiches bei den bekannten zige Luftspalt zwischen den Nordpolen der Dauer-Zungenpaaren und ίο magnete einerseits und den gegenüberliegenden

F i g. 6 eine entsprechende Darstellung für ein freien Zungenenden andererseits. Wenn nun ein

Zungenpaar gemäß der Erfindung. Wechselstrom durch die Erregerspule geschickt wird,

Bei dem besonders in den F i g. 1 bis 3 dargestell- dann werden in einem bestimmten Zeitpunkt die ten Resonanz-Zungenrelais 10 befindet sich im oberen Enden der Zungen als Nordpole wirken. Ob-Unterteil eine Schraube 12, die durch einen Block 14 15 wohl sich diese gleichnamigen Pole gegenseitig abaus Eisen und eine Scheibe 16 aus Isolierstoff hin- stoßen wollen, werden sie doch noch stärker von den durchragt und in einen weiteren Block 18 aus Eisen außerhalb liegenden Nordpolen der Dauermagnete eingeschraubt ist. Beiderseits der Isolierstoffscheibe abgestoßen, so daß sie sich einander nähern und die 16 sind, in direkter Berührung mit den beiden Eisen- Kontakte 22 und 24 einander berühren. In einem blöcken 14 und 18, zwei Zungen 20 aus Federstahl ao folgenden Zeitpunkt werden die oberen Zungenenden oder einem anderen geeigneten magnetisierbaren Südpole sein. Diese wollen sich als gleichnamige Pole elastischen Werkstoff befestigt. Die Zungen tragen wiederum gegenseitig abstoßen; zusätzlich werden sie an ihren oberen Enden Kontakte 22 und 24, über die noch von den außerhalb befindlichen Nordpolen der weiter unten noch mehr gesagt wird. beiden Dauermagnete angezogen. Infolgedessen

Gegenüber der Schraube 12 sind die beiden Zun- 25 werden die oberen Zungenenden auseinandergebogen

gen durch eine Abstandshülse 26 aus Isolierstoff iso- und die Kontakte 22 und 24 voneinander getrennt.

liert. Die Schraube ist ferner gegenüber dem Eisen- Wenn dann die magnetische Polarität der Zungen

block 14 durch eine Isolierunterlegscheibe 28 isoliert. wieder umgekehrt wird, werden die Kontakte wieder

An den unteren Enden der eingespannten Zungen zur gegenseitigen Berührung gebracht. Das Zusam-

können mit Löchern versehene Lötösen 30 od. dgl. 30 mendrücken der beiden Zungen wird noch durch

vorgesehen sein, die zum elektrischen Anschluß der ihren natürlichen Schwingvorgang verstärkt, wenn sie

Zungen dienen. durch ihre Ruhelage hindurch aus der gespreizten

Das Relais 10 weist ferner eine Hülse 32 aus Iso- Lage zurückkehren, in die sie durch die Dauer-

lierstoff auf, die eine Erregerwicklung 34 mit An- magnete gebracht wurden. Die anfängliche, kurze

Schlüssen 36 trägt, welche durch einen mit der Hülse 35 magnetische Polarisierung in einer Richtung reicht

32 einstückigen Kopf 38 hindurchragen und Vorzugs- nicht aus, um die Zungen so weit zu verbiegen, daß

weise in diesen eingegossen sind. An der Spule be- sich die Kontakte berühren. Vielmehr sind einige

findet sich am unteren Ende ein radial vorspringen- Schwingungen erforderlich, bis sich eine aus-

der Flansch 40. Die Hülse der Spule besitzt ferner reichende Schwingungsamplitude eingestellt hat, die

eine axiale Bohrung 42, durch welche die beiden 40 eine Berührung der Kontakte verursacht. Wenn die

Zungen 20 hindurchragen. Der untere Flansch 40 der Erregerfrequenz nicht etwa der Eigenfrequenz der

Spule ist auf der Oberseite der beiden Eisenblöcke Zungen entspricht, dann wird sich nicht eine aus-

14 und 18 befestigt und dort in geeigneter Weise, reichende Schwingungsamplitude ausbilden können,

beispielsweise durch Verkleben, festgelegt. die zum Schließen der beiden Kontakte ausreicht.

Es sind ferner zwei Anne 44 und 45 aus Eisen 45 Bei der beschriebenen Ausführung hängt die

vorgesehen. Der Arm 44 besteht aus einem vertikal Schwingfrequenz der Zungen nicht nur von der

verlaufenden Flacheisen 46, dessen unteres Ende in Eigenfrequenz derselben ab. Vielmehr üben die

enger Berührung mit dem Eisenblock 18 steht und Dauermagnete 58 und 60 eine verhältnismäßig starke

an dessen oberem Ende auf einer Seite ein abge- Kraft auf die Zungen aus, was zur Folge hat, daß die

winkelter Arm 48 vorgesehen ist, der seitlich an dem 5° Zungen mit einer Frequenz schwingen, die etwas von

Kopf 38 anliegt und mit diesem durch eine Schraube ihrer ursprünglichen Eigenfrequenz abweicht. Die

50 verschraubt ist. In entsprechender Weise besteht Frequenz dieser erzwungenen oder halberzwungenen

der andere Arm 45 aus einem vertikal verlaufenden Schwingungen kann noch etwas dadurch verändert

Flacheisen 52, das unterseitig den Eisenblock 14 be- werden, daß man die Dauermagnete längs ihrer

rührt und von dessen oberem Ende ein abgewinkel- 55 Achsen, d. h. also quer zur Längsrichtung der Zun-

ter Arm 54 ausgeht, der seitlich an dem Kopf 38 an- gen, verschiebt. Sobald die Magnete einmal in die

liegt und mit diesem, beispielsweise durch eine richtige Lage gebracht sind, werden sie in dieser

Schraube (nicht dargestellt), verbunden ist. durch einen geeigneten Kleber od. dgl. festgelegt.

In dem Kopf 38 des Spulenkörpers 32 ist eine U- In F i g. 5 ist die Abhängigkeit der für eine Er-

förmige Quernut 56 vorgesehen, in der zwei kleine, 60 regung der Zungen erforderlichen Amperewindungs-

kreiszylindrische Dauermagnete 58 und 60 befestigt zahl über der Erregerfrequenz bei einem bekannten

sind, die sich jeweils in Berührung mit den Armen Zungenpaar graphisch dargestellt. Der Ansprech-

44 und 45 und beiderseits der oberen Enden der bereich der Zungen ist dabei durch die schraffierte

Zungen 20 befinden. Die Magnete sind so eingesetzt, Fläche 62 dargestellt. Das Relais möge mit einer be-

daß sich gleichnamige Pole, beispielsweise die Nord- 65 stimmten Anzahl von Amperewindungen, die durch

pole, gegenüberstehen. die Ordinate 64 angedeutet ist, betrieben werden.

Wenn die Magnetspule 34 über ihre Anschluß- Dabei beträgt die Frequenzbreite des Ansprechleitungen 36 mit Strom versorgt und dadurch erregt bereiches insgesamt 1,5 % der Nennfrequenz 66.

Selbstverständlich wird der Ansprechbereich bei niedrigeren Amperewindungszahlen schmaler und bei höheren Zahlen entsprechend breiter.

Es zeigte sich nun, daß dann, wenn die Zungen 20 feste Kontakte tragen, bei einer Berührung derselben S die scheinbare Steifigkeit der Zungen steigt; das hat zur Folge, daß sich an den vorgenannten Ansprechbereich 62 noch ein Haltebereich oder Ziehbereich 68 anschließt, der etwa 5 % der Nennfrequenz in dem genannten Beispiel beträgt. Wenn nun die Erregerfrequenz von vornherein in diesen Ziehbereich fällt, wird das Relais nicht ansprechen. Wenn sich aber die Zungen bereits durch Erregung mit einer Frequenz innerhalb des Ansprechbereiches in Schwingung befinden, dann werden sie auch dann noch weiterschwingen, wenn die Frequenz erhöht und schließlich bis in den Haltebereich hinein verschoben wird. Diese Eigenschaft ist selbstverständlich unerwünscht.

Bei dem vorliegenden Relais wird der Haltebereich ao dadurch auf einen außerordentlich schmalen Betrag reduziert, daß man den einen der beiden an den Zungen angebrachten Kontakte elastisch befestigt. So ist beispielsweise bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführung an einer der beiden Zungen 20 ein Kontakt 22 befestigt, der durch einen in der Mittellinie der Zunge an ihrem oberen Ende weich oder hart angelöteten oder angeschweißten Draht gebildet wird. Dieser Draht kann aus irgendeinem geeigneten Kontaktwerkstoff bestehen und ist starr mit seiner Zunge verbunden. Im Unterschied dazu ist der Gegenkontakt 24 als U-förmiger Bügel ausgebildet, dessen horizontal verlaufendes Querstück 70 einen Abstand von seiner Zunge 20 besitzt und der anderen Zunge näher liegt. Beiderseits des Querstückes 70 befinden sich zwei aufwärts ragende Seitenarme 72, die bei 74 um die Oberkante der Zunge 20 herumgebogen und auf der Rückseite dieser Zunge bei 76 abwärts geführt sind. Die unteren Enden dieser abwärts geführten Haltebügel 76 sind bei 78 mit der Rückseite der Zunge verschweißt oder hart oder weich verlötet.

Der Kontakt 24 ist also flexibel ausgeführt, da sich sowohl seine beiden Arme 72 verbiegen als auch das Querstück 70 in der Mitte etwas durchbiegen können. Auch an den abgebogenen Stellen 74 kann eine Biegung erfolgen, und schließlich können die abwärts ragenden Teile 76 etwas von der Rückseite der Zunge abgebogen werden, da der gesamte Kontakt 24 aus einem elastischen Draht hergestellt ist. Bei Verwendung eines solchen elastischen Kontaktes ergibt sich eine Arbeitsweise gemäß der graphischen Darstellung in F i g. 6. Hier sind die entsprechenden Kurven mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 5, zur Unterscheidung jedoch mit einem zusätzlichen Index a, versehen. Auch hier beträgt der Ansprechbereich 62 α wieder 1,5 % des Nennwertes der Eigenfrequenz 66 a, wenn man auf dem Arbeitsniveau 64 a arbeitet. Der Haltebereich 68 α ist jedoch hier auf etwa 0,5 % verringert. Das bedeutet also eine Verringerung im Verhältnis 10 :1 und macht den Haltebereich oder Ziehbereich praktisch bedeutungslos. Während die Einführung von Schwingzungenpaaren gegenüber einzelnen Schwingzungen bei Zungenrelais bereits den Vorteil einer verringerten Rückwirkung auf die Einspannung, einer verringerten Stoßempfindlichkeit und einer verbesserten Frequenzstabilität erbrachte, bringt die beschriebene Einführung eines elastischen Kontaktes eine weitere Verbesserung der Zungenrelais in Richtung auf eine Verminderung bzw. fast vollständige Beseitigung des Haltebereiches, der sich an den Ansprechbereich anschließt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Resonanz-Zungenrelais mit zwei gleichartigen Schwingzungen aus einem magnetischen Werkstoff mit einer vorbestimmten Eigenfrequenz, die, von einer gemeinsamen Einspannung ausgehend, etwa parallel zueinander verlaufen, sowie einer in der Nähe der Zungen angeordneten Magnetspule, die zur Erregung der Zungen von einem Wechselstrom durchflossen wird, dessen Frequenz etwa gleich der Eigenfrequenz der Zungen ist, wobei wenigstens einer der beiden an den Schwingzungen befestigten Kontakte elastisch nachgiebig ist, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Kontakt als U-förmiger Bügel (24) aus einem elastischen Draht ausgebildet ist, dessen Schenkel (72), vom Ende der einen Schwingzunge (20) ausgehend und schräg rückwärts verlaufend, mit dieser einen spitzen Winkel bilden, während der Gegenkontakt (22) ein auf der gegenüberliegenden Innenseite der anderen Zunge befestigter und in Längsrichtung derselben verlaufender linearer Kontaktdraht ist, so daß beim Schwingen der Zungen der Mittelteil (70) des U-Bügels den linearen Kontaktdraht (22) unter einem etwa rechten Winkel berührt und beim weiteren Durchschwingen sich schabend längs desselben verschiebt.

2. Zungenrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (76) des elastischen Kontaktes (24) auf der rückwärtigen Außenseite der diesen Kontakt tragenden Zunge, vom freien Zungenende abgesetzt, angeordnet und dort befestigt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 562461;
USA.-Patentschrift Nr. 2471594;
Sonderdruck aus »ETZ«, 78. Jhrg., Heft A 21,
1957, S. 768 bis 771.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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