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Elektromagnetisches Schaltrelais, insbesondere vereinigter Stromregler,
Spannungsregler und Ladeschalter für Lichtanlagen von Kraftfahrzeugen Die Erfindung
betrifft eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung eines mit Temperaturkompensation
durch einen temperaturabhängigen magnetischen Nebenschluß versehenenelektromagnetischen
Schaltrelais gemäß dem Patent 849 13q., bei dem durch Abzweigung des magnetischen
Nebenschlusses unmittelbar von der Polplatte eine besonders wirksame Kompensation
bei sehr geringem Bauvolumen erreicht wird, und ist insbesondere für solche Relaisanordnungen
bestimmt, bei denen zwei oder mehrere Spulen Verwendung finden, wie dies z. B. bei
Vereinigung von Stromregler, Spannungsregler und Ladeschalter für Lichtanlagen von
Kraftfahrzeugen in einem gemeinsamen Gerät der Fall ist. Bei einer bekannten Ausführungsform
eines derartigen kombinierten Relais werden, drei getrennte Relaisspulen verwendet,
von denen eine mit einer Spannungswicklung versehene Relaisspule den Anker des Spannungsreglers,
eine weitere je eine Spannungs- und Stromwicklung tragende Relaisspule den Anker
des Stromreglers steuert und schließlich die dritte, gleichfalls mit einer Strom-und
einer Spannungswicklung ausgestattete Relaisspule den Anker des Ladeschalters betätigt.
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Weiter hat sich für denselben Verwendungszweck eine Relaisanordnung
als besonders vorteilhaft erwiesen, bei der eine mit einer Spannungs-und einer Stromwicklung
versehene Relaisspule
gleichzeitig die beiden symmetrisch über dem
Spulenkopf angeordneten Anker des Stromreglers sowie des Ladeschalters und eine
zweite, nur eine Spannungswicklung tragende Relaisspule den Anker des Spannungsreglers
steuert.
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Bei beiden Varianten des Aufbaues eines mit dem Ladeschalter vereinigten
Strom- und Spannungsreglers werden die Lichtanlagen von Kraftfahrzeugen bekanntlich
in der Weise geregelt, daß die untereinander in Serie geschalteten Kontakte der
Anker vom Stromregler und Spannungsregler zwischen Anker- und Erregerwicklung eines
normalen Gleichstromnebenschlußgenerators angeordnet sind. Parallel zu diesen Kontakteinrichtungen
liegt ein Widerstand, der beim Offnen von nur einer derselben der Feldwicklung vorgeschaltet
wird und dadurch die Regelung der Spannung der Lichtmaschine auf einen konstanten
@-#'ert herbeiführt. Die vereinigte Regeleinrichtung ist so eingestellt, daß durch
periodisches Aus- und Einschalten des erwähnten Vorwiderstandes in die Feldwicklung
der Lichtmaschine bis zu einer bestimmten Stromstärke durch Betätigung der Kontakte
des Spannungsreglers auf im wesentlichen gleichbleibende Spannung und nach Überschreiten
dieser Stromstärke durch Betätigung der Kontakte des Stromreglers auf abfallende
Spannung geregelt wird.
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Die erforderliche Temperaturkompensation der magnetischen Kraftwirkung
der Relaisspulen erfolgt bei den bisher bekannten Ausführungsformen solcher Geräte
durch gesonderte Organe, insbesondere durch Bimetallstreifen.
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Nach der Erfindung wird bei Schaltrelais mit zwei oder mehreren Spulen
.eine besonders vorteilhafte Temperaturkompensation dadurch erreicht, daß die vorhandenen
Relaisspulen auf einer gemeinsamen, mit den Spulenkernen verbundenen Grundplatte
aus Weicheisen montiert und die Polplatten beider bzw. je zweier benachbarter Spulen
mit einem Teil aus einer an sich bekannten ferromagnetischen Speziallegierung von
temperaturabhängiger Permeabilität magnetisch leitend miteinander verbunden sind.
Als Material für diesen Verbindungsteil haben sich insbesondere die bekannten Fe-Ni-Legierungen
oder Kombinationen einer solchen mit einer unter dem Namen Mone1-metall bekannten
Cu-Ni-Legierung besonders bewährt.
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Aufbau und Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schaltrelais werden
an Hand der Zeichnung erläutert, deren Fig. i eine beispielsweise Ausführungsform
eines mit einem Ladeschalter vereinigten Strom- und Spannungsreglers mit zwei Relaisspulen
darstellt, bei dem also die Anker vom Stromregler und Ladeschalter mit einer gemeinsamen
Spule zusammenwirken; wogegen Fig. 2 eine Ausführungsform mit drei getrennten Relaiseinheiten
zeigt.
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In Fig. i ist die gemeinsame Grundplatte :2 aus Weicheisen zu sehen,
auf der die beiden Spulen 22 und 23 montiert sind. Die Spule 22 trägt eine Spannungswicklung
und über dieser die außen sichtbare Stromwicklung und betätigt zwei symmetrisch
über ihrem freien Ende angeordnete, mit den Schaltkontakten verbundene Anker 24
und 25, von denen z. B. die am Anker 24 angebrachten Kontakte der Stromregelung
dienen und die Kontakte des Ankers 25 den Ladeschalter steuern sollen. Die Spule
23 ist nur mit einer Spannungswicklung versehen und bildet mit ihrem Anker 26 und
den von diesem gesteuerten Regelkontakten den Spannungsregler.
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Die Polplatten 22' und 23' der beiden Relaisspulen 22 und 23 sind
nun an den einander zugekehrten Seiten abgewinkelt und nach der Erfindung mit einem
Teil 27 aus einer bekannten ferromagnetischen Speziallegierung von temperaturabhängiger
Permeabilität miteinander verbunden. Diese Verbindung soll magnetisch gut leitend
sein, also keinen Luftspalt aufweisen. Auf diese Weise entsteht ein geschlossener
Eisenweg, der der Reihe nach von der Grundplatte 2, dem Kern der Spule 22, ihrer
Polplatte 22', dem Verbindungsstück 27, der Polplatte 23' und schließlich dem Kern
der Spule 23 gebildet wird. Dieser Kreis bildet nun gleichzeitig für jede der beiden
Spulen einen magnetischen Nebenschluß zum jeweiligen, über die Anker verlaufenden
magnetischen Hauptkreis jedes einzelnen Relais; der die Temperaturkompensation für
Relaissysteme der Spule 22 bewirkende magnetische Nebenschluß führt also über den
Kern der Spule 23 und umgekehrt, wobei für die Kompensation beider Relais nur ein
einziger Teil 27
aus dem hochwertigen, kostspieligen Spezialmaterial erforderlich
ist.
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Die Wicklungen der Spulen 22 und 23 müssen natürlich zur Aufrechterhaltung
des magnetischen Flusses im Nebenschlußkreis so gewickelt sein, daß an den benachbarten
Spulenenden, also z. B. an den Polplatten 22' und 23', ungleiche Pole nebeneinander
zu liegen kommen.
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Fig.2 zeigt eine zweckmäßige Anwendung der Erfindung auf einen Relaissatz
mit drei getrennten Relaissystemen. Die mit einer Spannungswicklung versehene Spule
23.mit der Polplatte 23' bildet hier mit dem Anker 26 wieder den Spannungsregler;
die mit der Polplatte 28' versehene Spule 28 trägt je eine Spannungs- und eine Stromwicklung
und steuert den Anker 2q. des Stromreglers; die gleichfalls mit einer Spannungs-
und einer Stromwicklung versehene Spule 29 mit der Polplatte 29' und dem Anker 25
bildet schließlich den Ladeschalter. Die Kerne der drei Spulen sind wieder in die
gemeinsame Grundplatte 2 eingesetzt.
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Die Ausbildung der Polplatten und die Anordnung der zwischen je zwei
benachbarten Polplatten 23' und 28' bzw. 28' und 29' eingesetzten, aus der bereits
erwähnten ferromagnetischen Speziallegierung bestehenden, temperaturempfindlichen
Teile 27 entsprechen grundsätzlich den bereits an Hand von Fig. i beschriebenen
Teilen 27. Es werden hier zwei, wiederum wechselweise wirksame, magnetische Nebenschlußkreise
gebildet, deren einer über die Kerne der Spulen 23 und 28 und deren andere über
die Kerne der Spulen 28 und 29 verlaufen. Die Schaltung der Spulenwicklungen muß
wieder
so erfolgen, daß ungleiche Pole nebeneinanderliegen.
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Bei Betrachtung der Wirkungsweise der gesamten Relaisanordnung ist
zu beachten, daß die Permeabilität des temperaturempfindlichen Teiles bei normalen
Verhältnissen etwa ein Zehntel derjenigen des Weicheisens beträgt, so daß über den
magnetischen Nebenschluß jeder Relaisspule nur ein Teil des in ihr erzeugten, die
Steuerung des Ankers bewirkenden magnetischen Kraftflusses abgeleitet und dadurch
natürlich eine Schwächung des Anzugsmomentes auf den jeweiligen Anker um den entsprechenden
Bruchteil herbeigeführt wird. Dieser im Nebenschluß abgezweigte Anteil des Kraftflusses
ist bei niedrigen Temperaturen mit Rücksicht auf die bei diesen niedrigen Temperaturen
sich ergebende hohe magnetische Leitfähigkeit der Legierung des Teiles 27 am höchsten
und nimmt bei ansteigender Temperatur infolge der dabei auftretenden Abnahme des
magnetischen Leitvermögens der obenerwähnten Speziallegierungen ständig ab, bis
er schließlich bei Erreichung des Curiepunktes der Temperatur (1oo bis 12o° C) auf
Null sinkt. Es ist daher durch entsprechende Dimensionierung des Teiles 27 hinsichtlich
seiner Länge und seines Querschnittes, bezogen auf den Weg des magnetischen Kraftflusses
im 1 ebenschlußkreis, ohne weiteres möglich, sowohl den durch die Joulesche Wärme
hervorgerufenen, unter dem Namen Kupferfehler bekannten Temperaturgang äußerst wirksam
und zuverlässig zu kompensieren als auch darüber hinaus die Relaiswirkung in einer
bestimmten gewünschten Temperaturabhängigkeit zu regeln, z. B. derart, daß die Regelung
der Ladeeinrichtung der Lichtmaschine so erfolgt, daß die Batterie des Fahrzeuges
in Anpassung an, die herrschenden Betriebsbedingungen im Winter mit hohem Strom
und im Sommer mit geringerem aufgeladen wird.
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Es ist ohne weiteres klar, daß sich die erfindungsgemäße Einrichtung
zur Temperaturkompensation nicht nur durch ihre konstruktive Einfachheit, die auch
keinen zusätzlichen Raum erfordert, sondern auch durch ihre Exaktheit auszeichnet.