DE1256116B - Blinkrelais - Google Patents
BlinkrelaisInfo
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Description
AUSLEGESCHRIFT
DeutscheKl.: 74 d-8/04
Nummer: 1256116
Aktenzeichen: D 47211IX d/74 d
J 256 116 Anmeldetag: 10.Mail965
Auslege tag: 7. Dezember 1967
Die Erfindung betrifft ein Blinkrelais, bei dem eine mit einem Kontaktstück vorgesehene, federnd ausgebildete
Kontaktzunge, die aus ferromagnetischem Material besteht, gegenüber den Polen eines Magneten
im Abstand angeordnet ist und die vom Magnetfeld beeinflußte Kontaktzunge bei Überschreiten einer
bestimmten Grenztemperatur ihre Magneteigenschaften verliert und darauf umschaltet.
Es ist bereits ein ThermomagnetschaIter bekannt, bei dem die aus magnetisierbarem Werkstoff hergestellten
Kontaktzungen in einem Röhrchen eingeschmolzen sind. Außerhalb des Röhrchens befindet
sich ein mit Polschuhen versehener Permanentmagnet und zu diesem im magnetischen Nebenschluß ein von
einer Heizspule umgebener Teil von veränderlicher Permeabilität, der beim Überschreiten einer bestimmten
Grenztemperatur seine Magneteigenschaften verliert. Ist daher die Heizspule abgeschaltet, so bildet
der Teil einen Nebenschluß für den Permanentmagneten, und die Kontakte sind geöffnet. Beim Aufheizen
des Teils durch die Heizspule wird die Permeabilität des Teils verringert und damit der Nebenschluß
unwirksam gemacht, so daß der magnetische Fluß des Permanentmagneten nunmehr die Kontaktzungen
durchsetzt und die Kontakte schließen. Bei der bekannten Vorrichtung wird deshalb zwar zum
Schalten ein in Abhängigkeit von der Temperatur seine Magneteigenschaften verändernder Bauteil verwendet,
doch erfolgt das Schalten jeweils beim Ein- und Ausschalten der Heizspule, so daß deshalb der
bekannte Schalter nicht als Blinkschalter geeignet ist. Außerdem erfolgt die Aufheizung des den Nebenschluß
darstellenden Teils indirekt, wodurch die Vorrichtung träge arbeitet. Ferner ist durch die bauliche
Anordnung des Nebenschlusses bedingt, daß auch der Permanentmagnet bzw. seine Polstücke aufgeheizt
werden, wodurch sich der von der Heizspule zu liefernde Wärmebedarf erhöht. Auch ist der beim
Schließen des Schalters aufgebrachte Kontaktdruck gering, da der Magnetfluß nur in dem Bereich der
einander überlappenden Kontaktzungenenden wirksam ist (USA.-Patentschrift 3 008 019).
Ferner ist ein magnetfeldgesteuerter Schalter bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 064 601), bei dem
an einer federnd ausgebildeten Kontaktzunge ein ferromagnetischer Körper angeordnet ist, der bei zunehmender
Temperatur seine Magneteigenschaften verliert und der bei geöffneten Kontakten flach auf
einem Permanentmagneten aufliegt. Auch bei diesen bekannten Schaltern muß dem an der Kontaktzunge
angeordneten Teil von außen her Wärme zugeführt werden, so daß dieser Teil seine magnetischen Eigen-Blinkrelais
Anmelder:
Thompson Industries Inc.,
Indianapolis, Ind. (V. St. A.)
Indianapolis, Ind. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. Η. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg, Neuer Wall 41
Hamburg, Neuer Wall 41
Als Erfinder benannt:
Robert M. Dyksterhouse, Charlevoix, Mich.;
Maurice M. Orlarey,
Walloon Lake, Mich. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. Mai 1964 (366 326)
schäften verliert und der Schalter umschaltet. Sinkt die Temperatur, so wird der Körper veränderlicher
Permeabilität wieder von den Magneten angezogen. Somit ist der Schalter als Blinkrelais nicht geeignet,
da das Aufheizen und Abkühlen zum Betätigen des Schalters von außen her gesteuert werden muß. Dazu
bedarf es eines besonderen Schaltkreises. Ferner vollzieht sich auch das Schalten deshalb verhältnismäßig
träge.
Ferner ist ein Schutzrohrankerkontaktrelais bekannt (deutsche Auslegeschrift 1167 446), bei dem die als
Zungen ausgebildeten Ankerkontakte aus ferromagnetischem Material bestehen, dessen Curiepunkt
im Arbeitstemperaturbereich liegt. Bei Erreichen dieses Temperaturbereiches verliert die Zunge ihre
Magneteigenschaften und schaltet um. Dabei wird die zur Steuerung des Magnetflusses erforderliche Wärme
durch Stromfluß in innerhalb des Schutzrohres und insbesondere an den Zungen befestigten ohmschen
Widerständen oder Halbleiterwiderständen erzeugt, wodurch sich eine Einsparung an Strahlungsleistung
zur thermischen Steuerung ergibt. Auch bei dieser Anordnung wird der Stromfluß in den Widerständen
709 707/164
zur thermischen Steuerung von einem äußeren Schaltkreis gesteuert. Die Widerstände bedürfen auch
eigener Anschlüsse. Als Blinkrelais kann dieses bekannte Relais nicht ohne weiteres Verwendung finden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Blinkrelais zu schaffen und so
auszubilden, daß die unmittelbar einen Bestandteil des Blinkrelais bildende Beheizung selbsttätig das
Öffnen und Schließen der Kontakte verursacht. Dies ist erfindungsgemäß bei einem Blinkrelais der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß der Widerstand der unmittelbar vom zu schaltenden Strom
durchflossenen Kontaktzunge derart bemessen ist, daß sie bei Stromdurchgang die zum Verlust ihrer
Magneteigenschaften erforderliche Temperatur erreicht und somit sich aus der Schließstellung der
Kontakte bewegt.
Dadurch, daß die Kontaktzunge selbst aus einem Werkstoff besteht, der bei Aufheizung seine Magneteigenschaften
verliert, und daß die Kontaktzunge unmittelbar durch den Stromdurchgang aufgeheizt wird,
ergibt sich eine sehr einfache Bauanordnung mit sehr geringer Wärmeträgheit.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann die Kontaktzunge mit ihrem einen Ende fest
eingespannt und an ihrem anderen, freien Ende gegenüber dem Magneten mit einem Kontaktstück
versehen sein. Auch dieses Merkmal dient der baulichen Einfachheit der Anordnung.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Kontaktzunge durch den Magneten
quermagnetisiert sein. Dadurch wird eine saubere Kontaktgabe vermittelt und die Kontaktlebensdauer
dadurch erheblich verlängert, daß das Lichtbogenziehen beim Öffnen des Kontaktes vermieden wird.
Auch wird eine größtmögliche magnetische Anziehungskraft zwischen der Kontaktzunge und dem
Magneten vermittelt. Auch kann sich der Kontaktdruck der Zunge beim Übergang in den nichtmagnetischen
Zustand nicht verringern, so daß ein unbeabsichtigtes öffnen der Kontakte und damit ein Lichtbogenziehen
vermieden ist.
Nach einem weiteren Merkmal kann die Kontaktzunge auf ihrer gesamten Länge von Kraftlinien
durchsetzt sein. Damit ist sichergestellt, daß die größtmögliche Anzahl von Kraftlinien zur Betätigung
der Kontaktzunge zur Verfügung steht. Weitere vorteilhafte Ausbildungformen sind Gegenstand der
restlichen Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf das Relais mit der parallel zu den Polschuhen angeordneten Kontaktzunge,
F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in F i g. 1 mit der Membran, den Polschuhen, der Kontaktzunge
und den Magneten,
F i g. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III mit dem Gehäuse, den beiden Anschlüssen und der
Kontaktzunge,
F i g. 4 einen Schaltkreis mit eingebautem Blinkrelais,
Fig. 5 die Kontaktzunge während der Kontaktgabe und in gestrichelten Linien die Ruhelage der
Kontaktzunge,
F i g. 6 eine Ansicht vom Ende der Kontaktzunge mit eingezeichneten Feldlinien,
F i g. 7 eine perspektivische Ansicht der Kontaktzunge gegenüber dem Magneten mit eingezeichneten
Feldlinien,
F i g. 8 eine Seitenansicht der Kontaktzunge und des einen Polschuhes, wobei der Strom durch die
Zunge in Pfeilrichtung fließt,
F i g. 9 eine Ansicht von der Überlagerung des von dem Magneten und von dem Stromdurchgang durch
die Kontaktzunge erzeugten Feldes,
Fig. 10 eine vergrößerte Darstellung der Kontaktstücke, die magnetisch »rein« gehalten werden,
Fig. 11 eine Endansicht der Kontaktzunge mit gebogenem Querschnitt zur Anpassung an die Feldlinien,
Fig. 12 eine Draufsicht auf die Kontaktzunge nach Fig. 11, wobei die unterbrochenen Linien den
gebogenen Querschnitt der Kontaktzunge darstellen.
Das thermomagnetische Relais nach der Erfindung wird als Blinkrelais verwendet, insbesondere zur Erzeugung
von Blinklicht für Fahrtrichtungsanzeiger von Kraftfahrzeugen. Zusätzlich erzeugt das Blinkrelais
ein hörbares Signal, so daß der Fahrer die Blinkanlage auch akustisch überwachen kann.
In der Zeichnung ist das Blinkrelais 20 in ein Gehäuse 21 eingebaut. Das Gehäuse 21 kann nach
Wunsch aus Blech oder Kunststoff hergestellt sein. Ein positiver Anschluß 22 ist durch den Gehäuseboden 21 gesteckt. Eine blattförmige Kontaktzunge
23 ist an dem Anschluß 22 befestigt und ragt von diesem in der normalen Ruhelage in gerader Richtung
weg. Die Kontaktzunge 23 ist mit einer Federvorspannung versehen, so daß sie nach dem Auslenken
aus der Ruhelage und Loslassen zurück und sogar hinter ihre normale Ruhelage springt. Diese Bewegung
ist in F i g. 5 gezeigt, worin die unterbrochene Linie die Ruhelage der Zunge 23 zeigt. Die Kontaktzunge
23 besteht aus einem Werkstoff, der seine magnetische Anziehungskraft oder Permeabilität beim
Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur, nämlich den Curiepunkt, verliert. Vorzugsweise kann die
Zunge 23 aus einer Nickel-Eisen-Legierung mit 35e/o Ni und 64 %>
Fe (Invar) hergestellt sein. Diese Legierung hat einen verhältnismäßig niedrigen Curiepunkt
bei 280° C, einen verhältnismäßig hohen magnetischen Widerstand mit 82 μΟητηαη und gute
magnetische Permeabilität. Andere Werkstoffe mit ähnlichen Eigenschaften können ebenfalls Verwendung
finden.
Ein Permanentmagnet 24 von rechteckförmiger, schmaler Form ist unterhalb der Kontaktzunge 23 in
einem Abstand und parallel zu ihr angeordnet. Vorzugsweise kann ein Barium-Ferritmagnet Verwendung
finden., doch sind auch andere Permanentmagneten brauchbar. Auch ein Elektromagnet kann Verwendung
finden, wenn sein magnetisches Feld in der nachfolgend beschriebenen Weise verläuft. Der Stabmagnet 24 ist von etwa gleicher Länge wie die Kontaktzunge
23 und weist ein Paar länglicher Polschuhe 25 und 26 auf. Der Magnet 24 kann aber auch ohne
Polschuhe ausgeführt sein.
Die Polschuhe 25 und 26 weisen ebenfalls etwa die gleiche Länge wie die Kontaktzunge 23 auf und sind
parallel und in einem Abstand von ihr unter der Zunge 23 angeordnet. Tatsächlich ist die Kontaktzunge
23 etwas länger als der darunterliegende Magnet 24 und die Polschuhe 25 und 26. Deshalb
soll der Ausdruck »von etwa gleicher Länge« so verstanden werden, daß Magnet und Polschuhe über
den größten Teil der Länge der Zunge 23 wirksam sind; sie brauchen jedoch nicht die gleiche Länge
wie die Kontaktzunge 23 aufzuweisen. Die Längsachse bzw. der größte Querschnitt der Kontaktzunge
23 verläuft somit senkrecht zu dem magnetischen Kraftfeld und wird von der größten Kraftlinienzahl
des sich zwischen den Polschuhen 25, 26 des Magneten 24 erstreckenden Feldes durchsetzt. Der Magnet
24 bzw. die Polschuhe 25, 26 berühren dabei nicht
erzeugt, die zur Erhöhung des Kontaktdruckes wesentlich beiträgt. Diese Kraft erklärt sich aus bekannten
physikalischen Gesetzen. Nach der Fingerregel wird die Richtung des magnetischen Feldes
bestimmt, das um einen Draht beim Fließen des Stromes erzeugt wird. Die Kontaktzunge 23 ist als ein
solcher Draht anzusehen.
F i g. 9, a zeigt die Anordnung der Zunge 23 in solcher Weise, daß ihre Längsachse senkrecht zu den
die Kontaktzunge 23, auch nicht in der in den F i g. 5 io Kraftlinien des Feldes zwischen den Polschuhen 25,
und 8 gezeigten Kontaktstellung. Da die Kontakt zunge 23 den Magneten 24 bzw. die Polschuhe 25, 26
nicht berührt, ist vermieden, daß durch Wärmeleitung die Zunge 23 abgekühlt wird, daß der Kontakt
»klebt« und daß der Kontaktdruck verringert ist.
Das freie Ende der Zunge 23 ist mit dem positiven Kontaktstück27 versehen. Gemäß Fig. 1, 3 und 12
durchsetzt das Kontaktstück 27 die Zunge 23 und bildet eine Nase zur Betätigung der Membran 31.
Eine solche Nase kann jedoch auch ohne Zuhilfe- ao nähme des Kontaktstückes 27 auf der anderen Seite
der Zunge 23 angebracht sein. Das Kontaktstück 27 besteht aus Silber oder einem anderen geeigneten
Werkstoff.
Ein negativer Anschluß 28 mit einem Kontaktstück as 29 ist unterhalb und senkrecht zu der Kontaktzunge
23 befestigt, wobei das Kontaktstück 29 in einem Abstand gegenüber dem positiven Kontaktstück 27
angeordnet ist. Ist die Kontaktzunge 23 magnetisch nicht beeinflußt, so ist sie in ihrer normalen Ruhelage,
wobei die Kontaktstücke 27 und 29 geöffnet sind. Die Kontaktzunge 23 kann aber auch in ihrer
Ruhelage nach rückwärts gebogen sein.
Unter der Wirkung des magnetischen Feldes wird 26 entgegengesetzter Polarität verläuft. In der Draufsicht
gemäß F i g. 9, a haben die Polschuhe 25, 26 etwa gleiche Länge wie die Zunge 23 und verlaufen
parallel zu ihr. Somit sind die Feldlinien beider Magnetfelder im wesentlichen zueinander parallel.
Aus F i g. 9, b, die eine Ansicht des freien Endes der Kontaktzunge zeigt, ist ersichtlich, daß an der oberen Seite der Zunge 23 die Feldlinien des um die Zunge 23 aufgebauten Magnetfeldes in der gleichen ao Richtung wie die Linien des von dem Magneten 24 erzeugten Feldes verlaufen, so daß sie sich verstärken. Auf der unteren Seite der Zunge 23 verlaufen dagegen die Feldlinien in entgegengesetzter Richtung und schwächen sich.
Aus F i g. 9, b, die eine Ansicht des freien Endes der Kontaktzunge zeigt, ist ersichtlich, daß an der oberen Seite der Zunge 23 die Feldlinien des um die Zunge 23 aufgebauten Magnetfeldes in der gleichen ao Richtung wie die Linien des von dem Magneten 24 erzeugten Feldes verlaufen, so daß sie sich verstärken. Auf der unteren Seite der Zunge 23 verlaufen dagegen die Feldlinien in entgegengesetzter Richtung und schwächen sich.
In F i g. 9, c ist das resultierende Feld dargestellt, das sich aus der Überlagerung der Feldverstärkung
oberhalb der Kontaktzunge 23 und der Feldschwächung unterhalb der Zunge 23 ergibt. So verlaufen
die Feldlinien an der Oberseite der Zunge 23 dicht gedrängt, während an der Unterseite die Feldlinien
in entgegengesetzter Richtung verlaufen und ein schwächeres resultierendes Feld ergeben. Die
Feldlinien sind nun nach Faraday mit gespannten, elastischen Bändern vergleichbar, die infolge der
30
die Zunge 23 nach unten gezogen, wobei sich die 35 Spannung Kräfte ausüben. Diese Kräfte sind senkKontaktstücke
27 und 29" schließen. Dies ist in recht zum Kraftlinienverlauf gerichtet. Da auf der
F i g. 5 und 8 gezeigt. Oberseite der Kontaktzunge 23 die Kraftlinienzahl
Wird der Schalter 30 in F i g. 5 geschlossen, so größer als auf der Unterseite ist, versucht die resulfließt
Strom durch die Kontaktzunge 23. Dabei wird tierende Kraft die Kontaktzunge 23 nach unten zum
durch den Stromdurchgang die Kontaktzunge 23 bis 40 Magneten 24 zu drücken.
zum Curiepunkt erwärmt, worauf die Zunge 23 ihre magnetische Anziehungskraft verliert. Sobald dies
eintritt, wird das von dem Magneten 24 erzeugte Magnetfeld wirkungslos, so daß die Zunge 23 nach
rückwärts in ihre Ruhelage springt und die Kontaktstücke 27 und 29 sich öffnen. Damit endet auch der
Stromdurchgang. Die Zunge 23 kühlt sich hierauf unter den Curiepunkt ab und gewinnt ihre magnetische
Anziehungskraft wieder. Dann wird durch das
Magnetfeld der Schaltkreis wieder geschlossen. Dieser 50 insbesondere aus einer NiFe-Legierung, kann jedoch
Zyklus wiederholt sich beliebig oft. Die Blinkanlage nur bei verhältnimäßig niedrigen Flußdichten gearbeitet
in der gewünschten Weise. sättigt werden. So ist die von dem Magneten 24 auf
Das Relais nach der Erfindung vermittelt einen die Kontaktzunge 23 ausgeübte Anziehungskraft
hohen Kontaktdruck, hat eine hohe Lebensdauer und sehr klein, wodurch auch der Kontaktdruck klein ist,
eine sichere Arbeitsweise, da das Ziehen von Licht- 55 so daß die Kontaktlebensdauer gering und die Störbögen
praktisch ausgeschlossen ist. Da der Kontakt- anfälligkeit hoch ist.
druck hoch ist, kann auch eine Kontaktzunge mit Deshalb soll das Relais offensichtlich zwei miteingrößerer
Federvorspannung Verwendung finden. ander unvereinbaren Erfordernissen genügen: einer-Somit
vermittelt die Kontaktzunge beim Nachlassen seits muß die Zunge 23 schmal und dünn sein, also
ihrer magnetischen Anziehungskraft eine saubere und 60 einen kleinen Querschnitt haben, um für eine Koneinwandfreie
Kontakttrennung. Kommt die magne- taktgabe von etwa 60 ibs 120 Zyklen pro Minute
tische Wirkung wieder zur Geltung, so erfolgt auch schnell aufgeheizt und abgekühlt werden zu können,
das Schließen der Kontaktstücke schnell und ein- wobei die Belastung nur 4 Ampere bei 12 Volt bewandfrei,
da der Kontaktdruck ohnehin groß ist. tragen kann, während andererseits die Zunge 23 einen
In F i g. 9 ist gezeigt, wie das vom Stromdurchgang 6$ großen Querschnitt aufweisen soll, um zur Erzielung
durch die Kontaktzunge 23 erzeugte Magnetfeld sich einer hohen Anziehungskraft eine möglichst große
mit dem von dem Magneten 24 erzeugten Feld Feldlinienzahl aufnehmen zu können. Nur dann läßt
überlagert und somit eine nach unten gerichtete Kraft sich ein hoher Kontaktdruck erreichen, der von
Auf diese Weise erzeugt der durch die Kontaktzunge 23 fließende Strom um die Zunge 23 ein
Magnetfeld, das sich mit dem von dem Magneten 24 erzeugten Feld in der gezeigten Weise überlagert.
Die Kontaktzunge 23 soll ferner nur eine geringe Stärke aufweisen, damit sie ausreichenden elektrischen
Widerstand bietet und schnell die Temperatur (etwa in einer Sekunde bei Raumtemperatur) des
Curiepunktes erreicht. Eine dünne Kontaktzunge,
Claims (6)
1. Blinkrelais, bei dem eine mit einem Kontaktstück versehene, federnd ausgebildete Kontaktzunge,
die aus ferromagnetischem Material besteht, gegenüber den Polen eines Magneten im
Abstand angeordnet ist und die vom Magnetfeld beeinflußte Kontaktzunge bei Überschreiten einer
bestimmten Grenztemperatur ihre Magneteigenschaften verliert und darauf umschaltet, dadurch
gekennzeichnet, daß der Widerstand der unmittelbar vom zu schaltenden Strom durchflossenen Kontaktzunge (23) derart bemessen
ist, daß sie bei Stromdurchgang die zum Verlust ihrer Magneteigenschaften erforderliche
Temperatur erreicht und somit sich aus der Schließstellung der Kontakte (27, 29) bewegt.
2. Blinkrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzunge (23) mit
ihrem einen Ende fest eingespannt und an ihrem freien Ende gegenüber dem Magneten (24) mit
einem Kontaktstück (29) versehen ist.
3. BlinkrelaisnachAnspruchl oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzunge (23) durch
den Magneten (24) quermagnetisiert ist.
4. Blinkrelais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kontaktzunge (23) auf ihrer gesamten Länge von Kraftlinien durchsetzt ist.
5. Blinkrelais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Magnet (24) mit Polschuhen (25, 26) versehen ist, die im Abstand und mit ihrer gesamten Länge
parallel zu der Kontaktzunge (23) angeordnet sind.
6. Blinkrelais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kontaktzunge (23) mit einer Federvorspannung versehen ist.
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US366326A US3290630A (en) | 1964-05-11 | 1964-05-11 | Flasher switch employing a permanent magnet and a switch blade composed of a curie point material |
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