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Polarisiertes Relais mit luftdicht abgeschlossenen Ankerkontakten
Die Erfindung betrifft ein Relais mit Kontakten, die in luftdicht abgeschlossenen
Gehäusen angeordnet sind und über die der von einer Erregerspule erzeugte Magnetfluß
geleitet wird.
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Die bekannten Kontakte dieser Art bestehen aus einem Glasröhrchen,
in dessen Stirnseiten zwei zungenartige Blattfedern eingeschmolzen sind, die an
ihren freien Enden innerhalb der Röhre übereinanderliegen, sich aber nicht berühren.
Diese Anordnung ist mit einer Spule umgeben. Bei Erregung der Spule bildet sich
an den sich überlappenden Enden der Kontaktzungen ein Nord- und ein Südpol, so daß
sich die Kontakte aufeinander zu bewegen und den Kontakt schließen. Der zu schließende
Stromkreis ist an den aus dem Glasrohr herausragenden Enden angeschlossen. Innerhalb
der Magnetspule können mehrere solcher Glasröhrchen angeordnet werden. Die Zungenkontakte
haben also die Wirkung eines Kontaktes und eines Ankers normaler Relais. Es sind
weiterhin Anordnungen dieser Art bekannt, bei denen die einzelnen Ankerkontakte
außerhalb der Erregerspule angeordnet sind. Der erzeugte Magnetfluß wird bei diesen
über besondere Leitbleche den Ankerkontakten zugeführt.
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Es sind weiterhin polarisierte Relais bekannt, bei denen die einen
Umschaltkontakt bildenden Ankerkontakte innerhalb eines Glasrohres angeordnet sind.
Bei einer bekannten Anordnung dieser Art werden zwei Drahtfederkontakte stirnseitig
in das Glasrohr eingeführt. Ein weiterer Kontakt ragt seitlich in das Glasrohr hinein.
Der eine stirnseitig hineinragende Kontaktdraht liegt mit einem freien Ende zwischen
den beiden- anderen Kontaktdrähten. An diesem Draht ist ein kleines Eisenstück angeordnet,
dem ein außerhalb des Glasrohres befindlicher Dauermagnet gegenübersteht. Durch
diesen Dauermagnet wird der bewegliche Kontaktdraht in einer stabilen Endlage an
dem seitlich in das Glasrohr hineinragenden Kontakt gehalten. Auf der anderen Seite
des Glasrohres, dem Dauermagneten gegenüber, befindet sich die Erregerspule. Bei
Stromdurchgang durch diese Spule wird ein Magnetfeld erzeugt, das dem Dauermagneten
entgegenwirkt. Dadurch wird die Umschaltung des Kontaktes erreicht. Nach Abschalten
der Erregerspule kehrt die Umschaltkontaktfeder in ihre durch den Dauermagneten
stabilisierte Ausgangslage zurück.
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Diese bekannten Anordnungen besitzen den Nachteil, daß sie verhältnismäßig
aufwendig und in ihren Abmessungen groß sind. Insbesondere bei den polarisierten
Relais der letztgenannten Art ist die Herstellung der in den Glasrohren befindlichen
Kontaktanordnungen schwierig. Es sind weiterhin polarisierte Relais mit Schutzrohrankerkontakten
bekannt, die als Umschaltekontakt arbeiten und nur ein einziges Schutzrohr verwenden.
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Diese Ausführungsform weist, obwohl sie weniger aufwendig ist, jedoch
erhebliche Nachteile auf. Da es sich bei polarisierten Relais um einen Massenartikel
handelt, ist es möglich, daß trotz höheren Aufwandes an Einzelteilen die Herstellungskosten
erheblich geringer sind, da die Fertigungsmethoden für diese Einzelteile einfacher
sind.
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Es sind weiterhin Relais mit Schutzrohrankerkontakten bekannt, bei
denen zwischen zwei Schutzrohrankerkontakten ein Dauermagnet angeordnet ist, dessen
Magnetisierungsrichtung parallel zu den Kontaktzungen der Schutzrohrankerkontakte
verläuft. Mit dieser Anordnung lassen sich aber nur Haft-oder Ruhekontakte ausbilden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden
und ein polarisiertes Relais mit luftdicht abgeschlossenen Ankerkontakten zu schaffen
unter Verwendung der bekannten, besonders einfach herzustellenden Ankerkontakte,
die nur als Arbeitskontakte ausgebildet sind. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch
erreicht, daß der zwischen den Schutzrohren der Ankerkontakte angeordnete Dauermagnet
flächenpolarisiert ist und einen Dauerfluß erzeugt, der in dem einen Kontakt in
der einen Richtung und in dem anderen Kontakt in entgegengesetzter Richtung wirkt,
so daß unabhängig von der Richtung des von der Erregerspule erzeugten Magnet-Flusses
der über die Ankerkontakte verlaufende Dauermagnetfluß in dem einen Ankerkontakt
verstärkt
und in dem anderen Ankerkontakt geschwächt wird.
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Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Dauermagnetanordnung
nahe einem Ende der Ankerkontakte angeordnet. Dadurch wird ein polarisiertes Relais
geschaffen, dessen Umschaltkontakt zwei stabile Endlagen besitzt. Wird an Stelle
eines solchen Dauermagneten gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung eine Anordnung
aus zwei entgegengesetzt polarisierten Magneten verwendet, so besteht die Möglichkeit,
eine stabile Mittellage des Umschaltkontaktes zu erhalten. Die Ankerkontakte können
entweder innerhalb der Erregerspule oder außerhalb derselben wie bei den bisher
bekannten Relais mit Ankerkontakten angeordnet sein. In elektrischer Hinsicht sind
die einen Enden der beiden Ankerkontakte miteinander direkt verbunden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand einiger in den Fig. 1 bis
7 dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 bis 3 eine
Anordnung gemäß der Erfindung mit einem Dauermagneten, Fig. 4 und 5 Anordnungen
gemäß der Erfindung, bei denen ein Dauermagnet jeweils nur einem Ankerkontakt zugeordnet
ist, Fig.6 eine Anordnung gemäß der Erfindung mit stabiler Mittellage und Fig. 7
eine Anordnung gemäß der Erfindung mit magnetischem Rückschluß.
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Die in den Figuren dargestellten polarisierten Relais bestehen aus
einer Erregerspule 4 mit Spulenkörper 3 und zwei in der Erregerspule 4 angeordneten
Ankerkontakten 1 und 2. Diese als Arbeitskontakte ausgebildeten Ankerkontakte 1
und 2 sind jeweils in einem Glasrohr 7 und 9 luftdicht abgeschlossen angeordnet.
Diese Ankerkontakte 1 und 2 können auch in an sich bekannter, nicht dargestellter
Weise außerhalb der Erregerspule 4 angeordnet sein. In diesem Falle wird der durch
die Spule 4 erzeugte Magnetfluß in ebenfalls bekannter, nicht dargestellter Weise
durch magnetische Leitbleche den Kontakten 1 und 2 zugeführt.
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In den Fig. 1 bis 3 sind die einzelnen Magnetflüsse eingezeichnet,
und zwar in Fig. 1 der durch den Dauermagneten 6 erzeugte Dauermagnetfluß (ausgezogene
Pfeile). Der Dauermagnet 6 ist flächenpolarisiert, d. h., seine Pole sind den Kontakten
1 und 2 zugewandt. Zweckmäßig werden die Ankerkontakte 1 und 2 so angeordnet, daß
zwischen dem Dauermagneten 6 und den Kontakten 1 und 2 ein kleiner Luftspalt besteht.
Der Dauermagnetfluß gelangt von der linken Polfläche des Dauermagneten 6 durch einen
Luftspalt zum Ankerkontakt 1 und von diesem zum Ankerkontakt 2 und wieder zurück
zum Dauermagneten 6, Die Feldverteilung des Dauermagnetflusses von dem Ankerkontakt
1 zum Ankerkontakt 2 nimmt mit der Entfernung vom Dauermagneten 6 ab.
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Das Magnetfeld des Dauermagneten 6 bewirkt für die vor den beiden
Polflächen angeordneten Kontakte 1 und 2 eine entgegengesetzte Vorerregung, die
dem Betrag nach zwischen dem tatsächlichen Ansprechwert und dem tatsächlichen Abfallwert
der Kontakte 1 und 2 liegt. Durch das Dauermagnetfeld selbst wird also eine Kontaktschließung
nicht erreicht.
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Wird nun die Spule 4 von einem Strom durchflossen, so bildet sich
ein Magnetfeld in den Ankerkontakten 1 und 2, das je nach Stromrichtung in der Spule
4 einmal in Richtung der gestrichelten Pfeile (Fig. 2) oder der gepunkteten Pfeile
(Fig. 3) verläuft. Bei der Flußrichtung in Fig. 2 wird das Dauermagnetfeld am Ankerkontakt
2 durch das erzeugte Erregermagnetfeld verstärkt, während es am Ankerkon-5 takt
1 geschwächt wird. Der Ankerkontakt 1 bleibt somit geöffnet, während Ankerkontakt
2 schließt. Beim Verlauf des Magnetfeldes der Spule 4 in umgekehrter Richtung (Fig.
3) erfolgt eine Feldverstärkung in dem Ankerkontakt 1, dagegen eine Feldschwächung
in dem Ankerkontakt 2. In diesem Falle wird der durch die Ankerkontakte 1 und 2
gebildete Umschaltkontakt umgeschaltet, d. h. Kontakt 1 schließt, Kontakt 2 öffnet.
Der Umschaltkontakt bleibt danach jeweils in der durch die Richtung des erzeugten
Magnetfeldes bestimmten Endlage liegen. Die in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage
wird nicht mehr erreicht.
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In den beiden Ausführungsformen eines polarisierten Relais nach den
Fig. 4 und 5 wird eine aus ferromagnetisch weichem Werkstoff bestehende Schiene
5 verwendet. Bei der Anordnung nach Fig. 4 wirkt der Magnetfluß des Dauermagneten
nur auf den Ankerkontakt 1. Der von der Spule 4 erzeugte Magnetfluß in Richtung
der eingezeichneten Pfeile öffnet den geschlossenen Kontakt 1 durch Feldschwächung
und schließt den geöffneten Kontakt 2. Fließt der erzeugte Magnetfluß in entgegengesetzte
Richtung, so kann der Fall eintreten, daß beide Ankerkontakte geschlossen sind.
Die Reihenfolge des Öffnens und Schließens der Kontakte 1 und 2 ist bei dieser Anordnung
unbestimmt. Diese Ungewißheit wird durch eine Anordnung nach Fig. 5 dadurch behoben,
daß in der Nähe des anderen Endes der Ankerkontakte 1 und 2 ein zweiter, etwas kleinerer
flächenpolarisierter Dauermagnet 8 angeordnet ist. Durch entsprechende Ausbildung
der Schiene wird erreicht, däß jeder Dauermagnet nur auf den ihm zugeordneten Kontakt
1 bzw. 2 wirkt. Durch die besondere Führung des Dauermagnetflusses durch die Schiene
5 wird die in den Kontakten 1 und 2 auftretende Durchflutung etwas größer als bei
den übrigen Anordnungen.
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Bei der Anordnung nach Fig. ö sind auf einer Seite der Kontakte 1
und 2 zwischen diesen zwei Dauermagneten 10 und 11 mit entgegengesetzter
Polarität nebeneinander angeordnet. Dadurch wird der magnetische Kreis dieser beiden
Magneten 10 und 11 auf den unteren Bereich der Ankerkontakte 1 und 2 beschränkt,
so daß nur ein geringes Streufeld über die Kontaktstellen der Ankerkontakte 1 und
2 gelangt, das jedoch vernachlässigbar klein ist. Durch diese Anordnung wird erreicht,
daß im Ruhezustand des Relais beide Kontakte 1 und 2 geöffnet sind, d. h. daß der
Umschaltkontakt eine stabile Mittellage besitzt. Erst wenn die Spule 4 vom Strom
durchflossen wird, schließt der Kontakt 1 oder 2, je nachdem ob die Richtung des
erzeugten Magnetflusses im Sinne der punktierten oder gestrichelten Pfeile erfolgt.
Beim Abschalten des Spulenstromes haften die beiden Relaiskontakte 1 und 2 nicht,
sondern öffnen. Ferner kann zum Zusammenfassen des Streuflusses, der sowohl durch
den Dauermagneten als auch durch die Erregerspule erzeugt wird, ein magnetischer
Rück schluß in Form zweier die Spule umfassender Joche 12 und 13 erzielt werden.
Die Joche 12 und 13 sind mit den Ankerkontakten 1 und 2 elektrisch isoliert und
durch die Isolierlagen 15 magnetisch leitend mit den Ankerkontakten 1 und 2 verbunden.
An
Stelle der einzigen Erregerspule 4 können mehrere Spulen in bekannter, nicht dargestellter
Weise angeordnet sein, sofern dies schaltungsmäßig bedingt ist.