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Elektromagnetisches Relais mit Schutzrohrankerkontakten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit Schutzrohrankerkontakten, die durch Anlegen eines dementsprechend gerichteten Impulses an eine Erregerwicklung innerhalb des ma- gnetischen Kreises zum Anzug oder zum Abfall gebracht werden und bei dem innerhalb des magnetischen Kreises ein oder mehrere Dauermagnete angeordnet sind, die in der Lage sind, die geschlossenen Kontakte nach Beendigung des Impulses in angezogener Stellung zu halten.
Es sind elektromagnetische Relais mit Schutzrohrankerkontakten bekannt, denen parallel zu den
Schutzrohrankerkontakten ein Dauermagnet angeordnet ist und die von einer die Schutzrohrankerkontakte und den Dauermagnet gemeinsam umgebenden Erregerwicklung umspannt werden. Diese bekannten Relais, die je nach Magnetisierungszustand des Dauermagneten als Ruhe-oder Haftrelais bezeichnet werden, weisen aber den Nachteil auf, dass durch die die Kontakte und den Dauermagnet gemeinsam umgebende Erregerwicklung ein sehr grosser mittlerer Windungsdurchmesser erreicht wird und dadurch für die Erregerwicklung selbst viel Kupferanteil benötigt wird. Ausserdem muss durch einen dementsprechend hohen Anzugsimpuls bzw. Abwurfimpuls, um das Schalten der Kontakte zu erreichen, das gesamte Kraftlinienfeld des Dauermagneten kompensiert werden.
Dadurch werden für diese bekannten Schutzrohrankerkontaktrelais hohe Anzugswerte benötigt. Dies aber wirkt sich wieder auf die Dimensionierung bzw. die Einbaugrösse der Erregerspulen aus, so dass diese Art von Relais ausserdem noch räumlich viel Platz benötigen.
Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der magnetische Kreis zwei im Bereich der Enden eines die Erregerspule tragenden Weicheisenkernes drehbeweglich gelagerte Anker umfasst, deren freie Enden den Polen des Dauermagneten gegenüberliegen und im Sinne des Abheben von diesem in solcher Stärke federbelastet sind, dass der Dauermagnet nach Beendigung des Ausschaltimpulses in der Lage ist, die Anker im angezogenen Zustand zu halten.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass einer Erregerspule zwei mit ihrem Kern in einer Ebene liegende und je einen Dauermagnet besitzende Schutzrohrankerkontakte zugeordnet sind, wobei die Dauermagnete bezüglich ihres Kraftlinienweges durch den Weicheisenkern der Erregerspule entgegengesetzt gepolt sind und je ein Anker des einen und des ändern Magnetkreises stumpfwinkelig zusammenstossend zu einem Stück zusammengefasst'sind,
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an den beiden Enden eines Dauermagneten zwei Flussleitstücke angebracht sind, die im montierten Zustand innerhalb der Relaisanordnung in Richtung auf die Schutzrohrankerkontakte zeigen.
Die Ausführung nach der Erfindung hat die Vorteile, dass gegenüber den bekannten Ausführungen relativ sehr kleine Anzugswerte benötigt werden und dass der Dauermagnet für das Halten bzw. den Anzug der Schutzrohrankerkontakte nicht mehr abhängig ist von seiner Aufmagnetisierungsstärke. Bei dieser Ausführung kann man Dauermagnete verwenden, die voll aufmagnetisiert sind, da sie von dem anschliessend angebrachten Eisenkreis bei nicht gewolltem Anzug der Schutzrohrankerkontakte magnetisch kurzgeschlossen werden. Ausserdem ergibt sich bei der Anordnung nach Fig. 5 noch der Vorteil, dass beide Seiten einen wechselnden Schaltzustand aufweisen, mit dem innerhalb'einer Schaltungsanordnung besondere Effekte erzielt werden können.
Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Prinzip-
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darstellung eines Relais nach der Erfindung, dessen Schutzrohrankerkontakte sich in abgefallener Position befinden, Fig. 2 den Flussverlauf innerhalb des magnetischen Kreises des Relais beim Anlegen eines Impulses, Fig. 3 den magnetischen Kreis des Relais in der Position, in der die Schutzrohrankerkontakte geschlossen gehalten werden, Fig. 4 den Flussverlauf innerhalb des magnetischen Kreises des Relais beim Anlegen eines Abwurfimpulses und Fig. 5 eine Anordnung bei der in wechselhafter Schaltfolge zwei gegenüber sich befindliche Schutzrohrankerkontakte von einem magnetischen Kreis betätigt werden.
Bei den Relais, die im folgenden beschrieben werden, handelt es sich um eine Type, die bekannt ist als Remanenz- bzw. Haftrelais. Ein Haftrelais kann durch Anlegen eines Arbeitsimpulses gesteuert werden und dieses Relais wird in seiner angezogenen Stellung gehalten auch nach der Beendigung des Arbeitsimpulses. Ausser der Erregerspule weist diese Ausführung eines Haftrelais noch einen Dauermagnet auf, der die Kontakte des Haftrelais in angezogener Stellung hält. Wird das Relais nicht erregt, so wird der magnetische Fluss von den Kontakten abgelenkt, bei Erregung des Relais jedoch ändert der Erregerstrom die magnetischen Kraftlinien so, dass der magnetische Fluss innerhalb des Kontaktkreises wesentlich verstärkt wird. Wird der Erregerstrom jedoch unterbrochen, so werden, wie bereits beschrieben, die Schutzrohrankerkontakte in ihrer angezogenen Stellung gehalten.
Sollen die Kontakte innerhalb des Relais wieder zum Abfall bzw. zum Öffnen gebracht werden, ist es nötig, einen weiteren Strom bzw. Impuls an die Erregerspule zu legen, um innerhalb des magnetischen Kraftlinienfeldes einen Zustand zu erreichen, der dieSchutzrohrankerkontakte abfallen lässt bzw. den magnetischen Kreis so sehr schwächt, dass dieSchutzrohrankerkontakte nicht in ihrer angezogenen Stellung gehalten werden.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Schutzrohrankerkontakt bezeichnet, dem ein Permanentmagnet 2 zugeordnet ist, an dessen Enden sich magnetische Ringe oder Schlingen 2a und 2b befinden. Dieser Dauermagnet 2 ist ausserhalb des Schutzrohres des Schutzrohrkontaktes l, u. zw. in der Höhe des Luftspaltes der beiden Kontaktzungen angeordnet. Der Dauermagnet 2 ist weiterhin an seinen Enden 2a und 2b mit zwei Ankern 5a und 5b, die an einem Drehpunkt 6a und 6b gelagert sind, mit einem Weicheisenkern 4 zu einem geschlossenen magnetischen Kreis verbunden. Auf dem Kern 4 ist eine Erregerwicklung 3 angebracht. Die freien Enden der Anker 5a und 5b liegen in angezogener Stellung auf den Enden 2a und 2b des Dauermagneten 2 auf.
An der andern Seite der Auflagefläche ist jeweils an den freien Enden der Anker 5a und 5b je eine Zugfeder 7a und 7b befestigt, die im abgefallenen Zustand der Anker 5a und 5b dieselben von den Enden 2a und 2b des Dauermagneten 2 abziehen.
Die Fig. 1 zeigt weiterhin den abgefallenen Zustand der Schutzrohrankerkontakte 1 innerhalb des Relais. In diesem Zustand werden die Enden der Anker 5a und 5b durch Remanenz von den Enden 2a und 2b des Dauermagneten 2 angezogen gehalten und stellen dabei einen geschlossenen magnetischen Kreis über den Kern 4 dar. Der vom Dauermagnet 2 erzeugte Fluss innerhalb dieses geschlossenen Magnetkreises wird zum grössten Teil in diesem kurzgeschlossen und der Restfluss bzw. der Streufluss des Dauermagneten 2 in Richtung auf die Kontaktzungen des Schutzrohrkontaktes 1 reicht nicht mehr aus, um diese zum Anzug zu bringen. Der Fluss des Dauermagneten 2 ist nur imstande, die Anker 5a und 5b, wie dies in Fig. 1 auch dargestellt ist, entgegen der Vorspannung der Zugfedern 7a und 7b in angezogenem Zustand zu halten.
Die gestrichelten Linien innerhalb des magnetischen Kreises der Fig. l'und die an diesen befindlichen Pfeile zeigen den Flussverlauf und die Flussrichtung innerhalb des. magnetischen Kreises und auch den Fluss- verlauf und die Richtung des Streuflusses des Dauermagneten 2 in Richtung auf die Kontaktzungen des Schutzrohrkontaktes 1.
Wird, wie in Fig. 2 gezeigt, an die Erregerspule 3 ein Impuls angelegt, der einen magnetischen Fluss innerhalb des magnetischen Kreises erzeugt, der dem vom Dauermagnet 2 erzeugten magnetischen Fluss entgegengesetzt gerichtet ist, wird die Remanenz innerhalb des geschlossenen magnetischen Kreises nach Fig. 1 aufgehoben und die Anker 5a und 5b werden unter der Vorspannung der Zugfedern 7a und 7b von den Enden 2a und 2b des Dauermagneten 2 abgezogen. Da sich bei abgezogenen Ankern 5a und 5b an den freien Enden der Anker dieselbe Polarität ausbildet wie dies bereits bei dem Dauermagnet 2 der Fall ist, konzentriert sich nun der magnetische Fluss des Dauermagneten, der nicht mehr durch den magnetischen Kreis kurzgeschlossen ist, nur auf die Kontaktzungen innerhalb des Schutzrohrankerkontaktes 1.
Dieser Fluss wird richtungsmässig durch den durch den an die Erregerspule angelegten Impuls erzeugten Fluss innerhalb der Kontaktzungen des Schutzrohrankerkontaktes unterstützt, so dass dieser gemeinsame Fluss, erzeugt durch den Dauermagneten 2 und durch den an die Erregerspule 3 angelegten Impuls erzeugten Fluss ausreicht, die Schutzrohrankerkontakte des Relais zu schliessen.
In Fig. 3 ist die Beendigung des an die Erregerspule 3 angelegten Impulses zustandsmässig dargestellt.
Der durch den Dauermagneten 2 erzeugte Fluss reicht in diesem Zustand aus, die Schutzrohrankerkontakte 2 in ihrer geschlossenen Stellung zu halten.
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Fig. 4 zeigt den Zustand des Relais, der nötig ist, die Schutzrohrankerkontakte wieder zum Abfall zu bringen. Um dies zu erreichen, wird ein Impuls mit gegenüber dem Beispiel nach Fig. 2 in entgegengesetzter Stromrichtung an die Erregerspule 3 angelegt, der einen magnetischen Fluss erzeugt, der innerhalb des Flusspfades der Kontaktzungen des Schutzrohrankerkontaktes 1 dem magnetischen Fluss des Dauermagneten 2 entgegengesetzt ist und dadurch diesen innerhalb der Kontaktzungen aufhebt, so dass die Schutzrohrankerkontakte zum Abfall gebracht werden. Innerhalb des Dauermagneten 2 hat der durch die Erregerwicklung 3 erzeugte Fluss dieselbe Richtung, so dass die Anker Ha und 5b in Richtung auf den Dauermagnet 2 von beiden Seiten her angezogen werden.
Dadurch entsteht nach Beendigung des an die Erregerwicklung 3 angelegten Impulses dieselbe Schaltposition des Relais bzw. dieselben magnetischen Verhältnisse, wie bereits nach dem Beispiel in Fig. 1 beschrieben. Die Anker 5a und 5b werden auch nach Beendigung des Impulses von dem Dauermagnet 2 angezogen gehalten, so dass der Dauermagnet 2 im wesentlichen flussmässig kurzgeschlossen wird und der Rest- bzw. Streufluss des Dauermagneten 2 in Richtung auf die Kontaktzungen nicht ausreicht, um die geöffneten Kontaktzungen wieder zu schliessen.
In dem bisher beschriebenen Beispiel nach Fig. 1 - 4 ist in den Figuren jeweils nur ein Schutzrohrankerkontakt gezeichnet. Im praktischen Ausführungsfall eines solchen Relais aber werden in Höhe des Dauermagneten 2 bzw. dessen Enden 2a und 2b zwei oder mehr Schutzrohrankerkontakte 1 angeordnet, die in dem bisher beschriebenen Sinn zusammen öffnen und schliessen.
Fig. S zeigt eine Ausführung eines Haftrelais nach der Erfindung, bei der die Schutzrohrankerkontakte
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sind. Die Anker. 5c und 5d sind in diesem Falle etwas angewinkelt, so dass, wenn die eine Seite kurzgeschlossen ist, zwangsläufig die andere Seite des magnetischen Kreises geöffnet ist. Dadurch ergibt sich für die Betätigung der auf beiden Seiten angeordneten Schutzrohrankerkontakte 1 und l'eine analoge Folge, dit. daraus besteht, dass die Kontakte der einen Seite geschlossen sind, während die Kontakte der andern Seite je nach Stellung der Anker 5c und 5d bzw. je nach kurzgeschlossenem oder geöffnetem Teil des magnetischen Kreises geöffnet sind und umgekehrt. Bei dieser Anordnung sind innerhalb des magnetischen Kreises die zwei mit.
Polschuhen 2a, 2b und 2a', 2b'ausgestatteten PermanentIDagnete 2 und 2' in entgegengesetzter Richtung polarisiert, so dass ein an die gemeinsame Erregerwicklung 3 angelegter Impuls zwangsläufig auf der einen Seite eine Öffnung und auf der andern Seite eine Schliessung der Kontakte hervorruft. Die Anker 5c und 5d sind natürlich voneinander getrennt und drehbar gelagert, wie bisher beschrieben, mit dem einen Unterschied, dass nach dem Beispiel, wie in Fig. 5 gezeigt, ein Anker 5c und 5d verwendet wird, der zwei freie Enden aufweist und auf beide Teile des magnetischen Kreises durch seine Abwinkelung im Drehpunkt unterschiedlich einwirkt. Die beidenAnkerteile 5c und 5d nach der An-
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Schutzrohrankerkontaktrelais, wie bisher beschrieben, sind besonders für die Verwendung in automa- tischenTelephonanlagenalsKreuzpunktelemente geeignet. Jeder Kreuzpunkt in einer Schalterreihe, durch den eine Verbindung zwischen den inneren Reihen und den äusseren Reihen hergestellt werden kann, kann je einen einzelnen Schutzrohrankerkontakt für jede Verbindung aufweisen. Von diesen Schutzrohrankerkontakten kann jeder Kontakt so gesteuert werden, wie dies in den Beispielen nach Fig. 1-4 beschrie- ben ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetisches Relais mit Schutzrohrankerkontakten, die sich durch Anlegen eines gerichteten Impulses an eine Erregerwicklung innerhalb des magnetischen Kreises schliessen oder öffnen und bei dem der magnetische Kreis einen im Bereich der Kontaktstelle und parallel zum Schutzrohr liegenden in Längsrichtung gepolten Dauermagneten enthält, der in der Lage ist, die geschlossenen Kontakte nach Beendigung des Einschaltimpulses in angezogener Stellung zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Kreis zwei im Bereich der Enden eines die Erregerspule tragenden Weicheisenkernes (4) drehbeweglich gelagerte Anker (5a und 5b, oder 5c und 5d) umfasst, deren freie Enden den Polen des Dauermagneten (2 oder 2') gegenüberliegen und im Sinne des Abhebens von diesem in solcher Stärke federbelastet sind,
dass der Dauermagnet (2 oder 2') nach Beendigung des Ausschaltimpulses in der Lage ist, die Anker (5a und 5b, oder 5c und 5d) im angezogenen Zustand. zu halten.