DE1923840A1 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

DR-INQ. DIPL.-INQ. M SC. ". DIP·· .-PHVS. DR. DIPU-PHYS. HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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8.5.1969

Ital.Pat.anmeld. Ho.37054A/68

Texas Instruments Incorporated, Dallas, Texas, ' U.S.A.

Elektromagnetisches Relais

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit einem Gestell, auf dem mindestens ein stationärer Kontakt befestigt ist, der mit mindestens einem beweglichen Kontakt zusammenwirkt, der auf einem hülsenartigen Träger sitzt, der hintereinander einen aus magnetisierbarem Material bestehenden Kern verschiebbar und eine gegen einen Anschlag am Hülsenende und gegen den Kern anliegende Feder trägt und auf einem im Gestell befestigten Führungsstift axial durch das Magnetfeld einer auf dem Gestell angeordneten, den Träger im Abstand umgebenden Spule zur Schließung der Kontakte verschiebbar ist. Derartige Relais .werden beispielsweise für das automatische Ein*- und Ausschalten von Elektromotoren verwendet.

Die Wirkungsweise ist dabei wie folgt.

V/enn die Spule von einem bestimmten Strom durchflossen wird, wird der Kern in die magnetische Mitte 4er.Spule hineingezogen und wirkt während dieser Bewegung über eine Feder auf

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eine bewegliche Kontaktbrücke, die gegen die feststehenden Kontakte gedruckt wird und damit die gewünschte elektrische Verbindung herstellt.

Während der Verschiebung des Kernes steigert sich seine Geschwindigkeit bis zum Auftreffen, worauf dann nach mehrfachem Rückprall infolge des harten Auftreffens der beweglichen Kontakte auf die feststehenden Kontakte die Schwingungen-des 'Kernes aufhören und dieser in einer lage stehenbleibt, in der alle Kräfte im Gleichgewicht sind, nämlich die Magnetkraft, die Federkraft, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Schwerkräfte, und .die Kqntaktanpreßkraft.

Die vorerwähnte Bewegung mit ihrem Rückprall ruft Beschädigungen an den Kontakten hervor, die abgesehen von einem hohen Materialverschleiß an den Kontakten durch die Bildung von Lichtbogen entstehen, die außerdem noch empfindliche Rundfunkstörungen bewirken können und das ruhige Anlaufen des Motors stören.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Relais zu schaffen, bei dem ein Rückprall der beweglichen Kontakte vermieden wird. Diese Aufgabe wird bei dem eingangs erwähnten Relais gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kern so ausgebildet ist, daß die magnetische Anziehungskraft während einer ungefähr bis zur Berührung der Kontakte dauernden er-Bten Phase unter Erzeugung einer kleinen Geschwindigkeit verhältnismäßig klein ist und sich während der zweiten, bis zum Stillstand des Kernes unter entsprechendem Zusammendrücken der Feder dauernden Phase auf die volle Anziehungskraft erhöht, wie sie zum Erreichen des gewünschten Kontaktdruckes erforderlich ist. Durch diese Form des Kernes kann die Masse

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desselben so verteilt werden, daß die gewünschte Kennlinie entsteht und die Bewegung des Kernes bis zum Auftreffen der Kontakte so langsam ist, daß ein Rückprall vermieden wird, worauf die Magnetkraft entsprechend verstärkt wird.

Vorzugsweise ist während der ersten Phase des Kernes die magnetisch beeinflußte Masse entsprechend klein, während in der ^weiten Phase die magnetisch beeinflußte Masse des Kernes sich ganz wesentlich vermehrt, bis der Kern dann in seine Endstellung und damit in die des Kräftegleichgewichtes gelangt.

Die Wirkung eines derartig geformten Kernes besteht darin, daß im Augenblick des Kontaktschlusses der Kern eine möglichst geringe Geschwindigkeit hat, während durch die Einwirkung der magnetischen Kraft auf den mit seiner gesamten Masse in seine Gleichgewichtsstellung bewegten Kern eine hohe Druckkraft auf die Kontakte gewährleistet wird.

Hierdurch wird ein scharfer und harter Zusammenprall der beweglichen Kontaktemit den feststehenden Kontakten vermieden, so daß ein Rückprall vermieden wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung enthält. In der Zeichnung z£igen:

Fig. 1 das erfindungsgeraäße Relais in Ruhestellung, Fig. 2 das Relais an Ende der- ersten Phase, Fig. 3 das Relais in der Endstellung der zweiten Phase, Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform des Kernes.

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Diejenigen Teile, die im allgemeinen in bekannten und üblichen Relais enthalten sind, sind auf den Pig. 1, 2 und 3 mit leicht gezogenen Linien dargestellt.

Auf einem Gehäuseteil 1 sind stationäre Kontakte 2 und 3 an Anschlußstücken 4 und 5 befestigt. Ferner ist ein Gehäuseteil 21, auf dem die Spule 6 aufgewickelt ist, mit dem Ge-'häuseteil 1 durch einen mit einem Kopf versehenen Stift 7 und eine auf das Stiftenede aufgesetzte Buchse 8 zusammengehalten. Alle diese Teile sind gewöhnlich aus nichtmagnetischem Material hergestellt.

Auf dem Stift 7 sitzt verschiebbar eine Hülse 9, die eine Brücke 10 mit den beweglichen Kontakten 11 und 12 sowie eine Feder 13 und einen Kern 14 trägt und als Baueinheit vor dem Einbau hergestellt wird. Im allgemeinen sind auch die Feder 13 und die Hülse 9 aus niclrt magnetischem Material.

Gemäß der Erfindung hat der bewegliche Kern 14 nach den Fig. 1, 2 und 3 eine äußere Ringausnehmung 15» während der Kern nach Fig. 4 eine innere Ringausnehmung 16 hat. Obgleich die Form dieser beiden Ausnehmungen unterschiedlich ist, ist ihre Wirkung genau die gleiche.

Während der Anfangsbewegung (siehe Fig. 1 und 2) v/irkt die Hauptanzugskraft der Spule nur auf die Zone 17 des Kernes 14, bis ungefähr die Stellung nach ,Fig. 2 erreicht ist, in der die beweglichen Kontakte 11 und 12 gegen die feststehenden Kontakte 2 und 3 mit ganz kleinem Druck anliegen. Erst danach v/irkt sich die Anziehungskraft der Spule wesentlich auch auf die Zone 18 des Kernes 14 aus, wodurch die Gegen-

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kraft der Feder 13 überwunden wird und der Kern sich so in die in Pig. 3 dargestellte Gleichgewichtsstellung bewegt. Auf diese Art wird die Auftreffkraft der Brücke 10 gegen die feststehenden Kontakte 2 und 3 auf ein Minimum herabgesetzt, und zwar so stark, daß keinerlei Rückstoß und damit keine Kontaktunterbrechung erfolgen kann'. In der Gleichgewichtsstellung nach Pig. 3 wirkt sich die Anziehungskraft der Spule auf den Kern 14 voll aus, so daß dann der gewünschte feste Kontaktdruck erzielt wird.

Während im konventionellen Relais die Kurve der magnetischen Anziehungskraft auf den Kern progressiv ansteigt, zeigt diese Kurve im Relais nach der Erfindung eine plötzliche Veränderung der Steigung in der Phase unmittelbar nach erfolgtem Kontaktschluß derart, daß der Kontaktschluß noch mit relativ geringer Geschwindigkeit erfolgt, während anschließend die Druckkraft auf die beiden Kontakte auf einen Höchstwert mindestens wie in einem konventionellen Relais ansteigt.

Die vorliegende Erfindung wurde im Zusammenhang mit einer bestimmten Ausführungsform (H-förmiger Querschnitt) beschrieben, .doch kann diese Konstruktion noch im Sinne dsr Erfindung abgeändert werden, ohne daß die gewünschte Wirkung verloren geht.

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   Γ 1 .j Elektromagnetisches Relais mit einem Gestell, auf dem ^-^ mindestens ein stationärer Kontakt befes-tigt ist, der mit mindestens einem beweglichen Kontakt zusammenwirkt, der auf einem hülsenartigen Träger sitzt, der hintereinander einen aus magnetisierbarem Material bestehenden Kern verschiebbar und eine gegen einen Anschlag am Hülsenende und gegen den Kern anliegende Feder trägt und auf einem im Gestell befestigten Führungsstift axial durch das Magnetfeld einer auf dem Gestell angeordneten, den !Präger im Abstand umgebenden Spule zur Schließung der Kontakte verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (18) so ' ausgebildet ist, daß die magnetische Anziehungskraft während einer ungefähr bis zur Berührung der Kontakte (2, 3»

   12, 13) dauernden ersten Phase unter Erzeugung einer kleinen Geschwindigkeit verhältnismäßig klein ist und sich während der zweiten, bis zum Stillstand des Kernes (18) unter entsprechendem Zusammendrücken der Feder (13) dauernden Phase auf die volle Anziehungskraft erhöht, wie sie zum Erreichen des gewünschten Kontaktdruckes erforderlich ist.

   2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der ersten Phase der die Anzugskraft im wesentlichen bestimmende, dem Inneren der Spule (6) am nächsten liegende Teil des Kernes (18) verhältnismäßig klein ist und anschließend der zuerst außerhalb der Spule (6) liegende Teil des Kernes (18) eine wesentlich größere Masse hat.

   3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet', daß der Kern (18) die Form einer Glocke hat.

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   4. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (18) im wesentlichen die Form eines Hohlzylinders hat, der in dem der Spule (6) zu gerichteten Bereich eine Ringausnehraung (15) hat.

   5. Relais nach Anspruch 4ι dadurch gekennzeichnet, daß die Ringausnehmung (15) außen so angeordnet ist, daß der der Spule (6) zu gerichtete, stehengebliebene Teil (17) wesentlich, vorzugsweise um ein Vielfaches, größer als der der Spule (.6) abgekehrte !eil ist.

   6. Relais nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Ringausnehmung (15) einen rechteckigen Querschnitt hat.

   7. Relais nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der der Spule (6) zu gerichtete Teil des Kernes (18) in seiner Stärke schwächer als der der Spule (6) abgekehrte Teil ist.

   8. Relais nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringausnehmung an der Innenseite des Kernes (18) angebracht .ist. .-"

   9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ring-. ausnehmung (16) einen rechteckigen Querschnitt hat und vorzugsweise ungefähr der halben Länge des Kernes (18) entspricht. .

   10. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei stationäre Kontakte (2, 3) im Abstand angeordnet sind, mit denen zwei bewegliche Kontakte

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   (13» 12) zusammenwirken, die auf einer von der Hülse (9) getragenen Kontäkfbrticke (10) befestigt sind.

   11. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Schraubenfeder (13) ist. ' -■ ■ *

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