DE2344365C3 - Elektromagnetisches Relais mit Lichtbogenblasung - Google Patents

Description

zusätzlich zu dem den Lichtbogen in Richtung der KontaktberQhrnngsgeraden abdrängenden Löschmagnetfluß ein senkrecht zu den Kontaktberührungsgeraden gerichteter Luftstrom durch eine - an sich bekannte hierzu geeignete Ausbildung und gegenseitige Anordnung der beweglichen und feststehenden Kontaktteile, der Einzelteile des Magnetsystems sowie gegebenenfalls von zusätzlichen Luftführungsflächen herbeigeführt wird.

Die Erzeugung von Luftströmen zum Löschen von Lichtbogen ist an sich, unabhängig von einem magnetischen Biasen, bereits bekannt. So weist ein bekannter elektrischer Schalter (US-PS 25 35 556) eine in einer Luftkammer bewegliche Koibenplatte auf, bei deren Bewegung Luft durch eine Öffnung in eine Kontaktkammer und dort über Kontakte hinweg durch Luftdurchlässe nach draußen bewegt wird. Bei umgekehrter Bewegung der Kolbenplatte tritt dabei ein entgegengesetzt gerichteter Luftstrom auf. Derartige Luftströme verdünnen das Plasma zwischen sich öffnenden Kontakten, so da3 dort vorhandene Lichtbogen schneller erlöschen. Die Kontakte dieses bekannten Schalter -, bestehen dabei in, wie noch erläutert wird, nachteiliger Weise aus Kuppenkontakten.

Ein anderes bekanntes Relais (US-PS 36 88 230) besitzt ebenfalls Einrichtungen zur Erzeugung eines Gasstromes, mittels dessen zwischen den Kontakten entstehende Lichtbogen zum Erlöschen gebracht werden sollen. Auch dieses Relais weist jedoch keine Linienkontakte auf.

Linienkontakte mit als Geraden ausgebildeten Kontaktberührungsflächen, die ständig, also auch während der Schaltbewegung parallel zueinander verlaufen und einen annähernd gleichen Abstand aufweisen, sind an sich bekannt (FR-OS 21 54 480).

Gerade die Verwendung von Linienkontakten und ein magnetisches Verblasen von Lichtbogen entlang deren Kontaktberührungsgeraden bietet sich jedoch für die beschriebene Verwendung eines zusätzlichen Luftstroms, der senkrecht zu den Kontaktberührungsgeraden verläuft, an. Derartige, immer als Geraden ausgebildete Kontaktberührungsflächen zwischen den beweglichen und feststehenden Kontaktteilen aufweisende Linienkontakte verschließen nämlich den Luftkanal für den senkrecht zu den Kontaktberührungsgeraden gerichteten Luftstrom, solange die Lii.jenkontafcte geschlossen sind, und geben einen besonders starken Luftstrom im Augenblick des öffnens der Kontakte frei, der sich fast ausschließlich über die Kontaktgeraden bewegen kann und somit vollständig zur Kühlung der Kontaktflächen und zur Plasmaverdünnung innerhalb der Lichtbogen !.erangezogen wird. Da bei solchen Kontaktberührungsgeraden der Lichtbogen aufgrund des vorgesehenen Löschmagnetflusses schon in Richtung der Kontaktberührungsgeraden verdrängt wird, wird somit durch den senkrecht zu den Kontaktberührungsgeraden verlaufenden Luftstrom erreicht, daß das den Lichtbogen aufrechterhaltende Plasma besonders stark verdünnt wird, weil sich die Geschwindigkeiten der Luft und des magnetisch seitwärts geblasenen Lichtbogens geometrisch addieren. Hierdurch wird der entsprechende Raum auch besser gekühlt, als wenn die Luftströmung in Richtung des wandernden Lichtbogens laufen würde, da hierbei der Luftstrom durch den Lichtbogen gerade im kritischen Bereich stark erwärmt würde. Zugleich würde bei einer solchen Luftströmung auch das Plasma in ungünstiger Welre in Richtung des wandernden Lichtbogens verdrängt. Der zu den Kontaktberührungsgeraden senkrechte Luftstrom läßt sich dabei beispielsweise dadurch erreichen, daß der Luftraum oberhalb und unterhalb des Ankerendes und seitlich daran vorgesehener Kontaktantriebskörper nach oben und unten hin durch zwei entsprechend breite, sich in diesem Bereich in Richtung der Antriebskörper erstreckende Joche des mit einem Drehanker versehenen Relais abgeschlossen ist Somit sind keine zusätzlichen Aufwendungen zur Begrenzung des Luftraumes nach oben und

ίο unten notwendig, da eine solche Begrenzung durch die sowieso notwendigen Joche vorgenommen wird. Für eine noch bessere Führung des Luftstromes kann dabei in einfacher und zweckmäßiger Weise vorgesehen sein, daß der Luftraum zwischen den beiden Jochen in diesem Bereich durch Verbindungsflächen zwischen den Jochen seitlich begrenzt ist Solche Verbindungsflächen können beispielsweise durch einfache, zwischen den Jochen angebrachte Klebefolien oder durch eine Kapselung des Relais gebildet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindt"»g wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnungzeigt in perspektivischer Darstellung ein bistabiles, polarisiertes Haftrelais, bei dem der besseren Obersicht wegen einige Teile weggeschnitten dargestellt sind.

Bei diesem Relais sind zwei konturengleiche, rechteckförmige Flußführungsrahmen 1 und 2 vorgesehen, zwischen denen an gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Permanentmagnet 3 und ein magnetisch leitendes Zwischenstück 4 angeordnet sind. Zwischen den Flußführungsrahmen 1 und 2 ist ein eine Erregerspule 5 tragender Spulenkörper 6 angeordnet, in dem ein Drehanker 7 mittels seiner Drehachse 8 und in dem Spulenkörper eingerasteter Kunststoffscheiben 9 verschwenkbar gelagert ist, so daß seine Enden jeweils mit diagonal gegenüberliegenden Jochteilen in Berührung kommen können.

An jedem Ende des Drehankers 7 sind seitlich jeweils zwei Arme 10 und 11 angebracht, die beispielsweise aus Kunststoff bestehen können und mittels eines in einen jeweils am Ankerende vorgesehenen Schlitz 12 eingesetzten stabförmigen magnetisierbaren Körpers 13 befestigt sind. Jeder dieser Arme 10 bzw. 11 besitzt auf seiner Ober- und seiner Unterseite jeweils eine Kontaktfläche 14 bzw. 15, die somit mit dem Drehanker 7 bewegt werden und die beweglichen Kontakte des Relais darstellen. Jede der Kontaktflächen 14 und 15 liegt dabei einer Kontaktfläche eines Walzenkontaktes 16 einer Kontaktfeder 17 bzw. 18 gegenüber. Die Walzenkontakte 16 stellen die Festkontakte dar. Die Kontaktfedern 17 und 18 sind jeweils zwischen an den Ecken untergebrachten Abscandskörpern 19, 20 und 21 gelagert. Dabei werden die Joche 1 und 2 und die an allen Ecken befindlichen Abstandskörper 19, 20 und 21 mit den zugehörigen Kontaktfedern 17 und 18 durch einen an jeder Ecke des Relais vorgesehenen Niet 22 zusa/nmengepreßt und gehalten.

Für die Stromzuführung zu den beweglichen Kontakten ist jede der Kontaktflächen 14 und 15 mit einer in Längsrichtung des Prehankers liegenden weichen Feder 25 verbunden, die über den jeweils zugehörigen Abstandskörper 20 nach draußen an den Rand des Relais geführt ist. Vor den Kontaktflächen 14 und 15 sind an jedem der Arme 10 bzw. 11 jeweils zwei Permanentmagnete 26 und 27 angebracht, die eine Flußkomponente in Richtung der Kontaktprellen 14 und 15 erzeugen. Diese FluÖkoniponente bewirkt, daß beispielsweise auf einen zwischen der Kontaktfläche 15 und dem Walzenkontakt 16 entstehenden Funken eine Kraft in Richtung der

l.ängsausdehnung des Walzenkontaktes 16 ausgeübt wird, so daß der Funke in Längsrichtung des Walzenkontaktes getrieben wird. Dadurch wird erreicht, daß eine Funkenstrecke nicht an den gleichen Stellen der Kontaktflächen längere Zeit verweilen kann, sondern über die Kontaktflächen wandert, diese somit weniger erhitzt und entsprechend weniger beschädigt. Statt der Anbringung der Permanentmagnete 26 und 27 kann dabei auch der als Stab ausgebildete magnetisierbare Körper 13 als Dauermagnet ausgebildet sein oder bei Ausführung in Weicheisen einen entsprechenden Streufluß erzeugen.

Bei dem gezeigten Aufbau des Relais sind die loche, da sie sämtliche Teile des Relais überdecken, überall relativ breit ausgebildet. Infolgedessen können auch der Drehanker und die Arme 10 bzw. 11 relativ breit ausgebildet werden, so daß bei Verschwenken des Magnetankers eine relativ große Luftmenge verdrängt wird, die sich, insbesondere wenn das Relais seitlich verschlossen ist. von der einen Seite des Ankers zwischen den Kontaktflächen 14 und 15 und den zugehörigen Gegenkontnkten hindurch zur abhebenden Seite des Ankers hin ausgleicht und dabei das Plasma eines Funkens oder Lichtbogens verdünnt sowie die Kontakte kühlt. Auch hierdurch wird eine Beschädigung der Kontakte durch einen Funken oder Lichtbogen in erheblichem Ausmaß verhindert und somit die Lebensdauer der Kontakte selbst sowie des Relais entscheidend verbessert. Bei dieser Anordnung wirken gleichzeitig die Federn 17 und 18 den Umpumpvorgang des Ankers kräftig unterstützend mit. wobei beide (Anker und Federn) eine mechanische Dämpfung erfahren, was für die Lebensdauer des Relais und die Prellsicherheit von besonderem Nutzen ist.

Ein noch größerer Luftstrom quer zu den Walzenkontakten und parallel zu den Kontaktflächen 14 und 15 kann erreicht werden, wenn die Joche 1 und 2 nicht nur an der Seite des Ankerendes beispielsweise mittels einer Folie miteinander verbunden sind, sondern wenn auch auf der Innenseite der Joche eine entsprechende Folie oder isolierende Trennwand angebracht ist. In diesem Fall kann die Luft auf der einen Seite des Ankers und der Arme 10 und 11 bei Bewegung des Ankers nämlich im wesentlichen nur über die Kontaktflächen 14 und 15 und die Walzenkontakic 16 zur anderen Seite des Drehankers und der Arme 10 und 11 gelangen. Dabei wird ein Luftausgleich von oben und unten durch die breiten Joche verhindert, während ein seitlicher Luftausgleich im wesentlichen durch die beispielsweise durch Folien ausgebildeten Verbindungsflächen zwischen den Jochen sehr stark reduziert wird. Bei der Bewegung des Drehankers 7 beispielsweise nach unten kann somit die unterhalb des Drehankerendes und unterhalb der Arme 10 und 11 und der Federn 17 befindliche Luftmenge nur auf dem Wege über die Kontaktflächen 15 und 14 zur oberen Seite des Drehankerendes gelangen.

Es können auch andere als die gezeigte Art von elektromagnetischen Relais mit der beschriebenen Löscheinrichtung ausgerüstet werden. Wichtig ist dabei lediglich. daA dafür gesorgt wird, daß jeweils die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches I angegebene Kontaktanordnung zusammen mit dem entsprechend gerichteten Löschmagnetfluß vorhanden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisches Relais mit einem zu der Kontaktbewegungsrichtung senkrecht verlaufenden Löschmagnetfluß, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zusammenwirkenden beweglichen (Kontaktflächen 14, 15) und feststehenden Kontaktteile (Walzenkontakte 16) an sich bekannte Linienkontakte aufweisen, und daß der Löschmagnetfluß senkrecht zu der Kontaktberührungslinie verläuft

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschmagnetfluß von in der Nähe der zusammenwirkenden beweglichen (Kontaktflächen 14,15) und feststehenden Kontaktteile (Walzenkontakte 16) angeordneten Permanentmagneten (26,27) erzeugt wird.

3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Löschmagnetfluß eine Teilkomponente des jeweils im Anker (7) des Relais erzeugten Magnetflussesist

4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Anker (7) ein den Löschmagnetfluß auf die Kontaktteile (Kontaktflächen 14,15, Walzenkontakte 16) richtender magnetisch leitender Körper (13) verbunden ist

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem den Lichtbogen in Richtung der Kontaktberührungsgeraden abdrängenden Löschmagnetfluß ein senkrecht zu den Kontaktberührungsgeraden gerichteter Luftstrom durch eine - an sich bekannte - hierzu geeignete Ausbildung und gegi¹ .seitige Anordnung der beweglichen (KontaktPächen 14,15) und feststehenden Kontaktteile (Walzenkoir akte 16), der Einzelteile (Anker 7, Kontaktantriebskörper 10, 11, Joche 1,2, Kontaktfedern 17,18) des Magnetsystems sowie gegebenenfalls von zusätzlichen Luftführungsflächen herbeigeführt wird.

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit einem zu der Kontaktbewegungsrichtung senkrecht verlaufenden Löschmagnetfluß bzw. einer in dieser Richtung verlaufenden Magnetflußkomponente.

Derartige Relais sind bekannt. Bei ihnen sind beispielsweise (DE-PS 5 92 767) gesonderte Permanentmagnete als Blasmagnete vorgesehen, durch die der zu der Kontaktbewegungsrichtung senkrecht verlaufender Magnetfluß erzeugt wird. Dabei sind die Kontakte alle als Kuppenkontakte ausgebildet, und die Blasmagnete sind so ausgerichtet, daß durch ihren Magnetfluß auf einen zwischen den Kontakten entstehenden Lichtbogen eine Kraft in Richtung der Längsausdehnungen der Kontaktfedern ausgeübt wird. Aufgrund der Kuppenkontakte muß dabei zum Verblasen eines Lichtbogens ein relativ großer Magnetfluß vorhanden sein, da zum Fortbewegen des Lichtbogens, der im Bereich des kleinsten Abständes zwischen zwei Kuppenkontakten entsteht, unabhängig von der Bewegung der Kontakte die Lichtbogenstrecke zwangsläufig vergrößert werden muß. Zum Verblasen eines Lichtbogens mit den bekannten Anordnungen sind deshalb sehr kräftige und somit voluminöse und teure Permanentmagnete erforderlich, wobei wegen der notwendigen Vergrößerung der Licht-

bogenstrecke zur Erzielung eines Abwandern« des Lichtbogens zu den Randbereichen der Kuppenkontakte nicht einmaJ mit ausreichender Sicherheit gewährleistet ist, daß die Kontakte durch den Lichtbogen nicht zu sehr erhitzt und somit beschädigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Löschung der zwischen den sich trennenden Kontaktteilen eines Relais entstehenden Lichtbogen unter Einsatz weniger aufwendiger Dauermagnete oder anderer Magnetfelderzeuger herbeizuführen.

Dies wird bei einem Relais der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen erreicht

Da die Kontaktberührungsflächen auf diese Weise unabhängig von der Bewegung der Kontakte auf ihrer ganzen Länge den gleichen Abstand zueinander haben und ein Lichtbogen durch den Magnetfluß dazu gezwungen wird, entlang der als Geraden ausgebildeten Berührungsflächen zu wandern, braucht die Lichtbogenstrekke nicht aufgrund der Kontaktausbildung vergrößert zu werden. Zur Verdrängung des Lichtbogens sind somit geringere Kräfte, d.h. geringere Löschmagnetflüsse, notwendig, und das Abwandern des Lichtbogens geschieht zuverlässiger. Der geringere Löschmagnetfluß gestattet dabei zu seiner Erzeugung kleinere und billigere Dauermagnete oder andere Magnetfelderzeuger zu verwenden.

Eine andere Vorveröffentlichung (US-PS 35 88 765) beschreibt auch bereits ein Relais der eingangs genannten Art, bei dem der senkrecht zur Kontaktbewegungsrichtung verlaufende Löschmagnetfluß statt mittels Dauermagneten durch andere Magnetfelderzeuger gebildet wird. Dieser Löschmagnetfluß soll dort nämlich aus einer Streuflußkomponente des durch eine Erregerspule erzeugten, im Anker vorhandenen Magnetflusses bestehen. Dabei sind die in ihrer Längsausdehnung beschränkten Kontakte offenbar in zufälliger und schematischer Weise mit flacher Oberfläche dargestellt. Es erscheint auch zweifelhaft, daß die in einem solchen Relais im Bereich der Kontakte vorhandene Streuflußkomponente groß genug ist zum Verblasen eines Lichtbogens.

Eine zweckmäßige Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß der Löschmagnetfluß von in der Nähe der zusammenwirkenden beweglichen und feststehenden Kontaktteile angeordneten Permanentmagneten erzeugt wird.

Eine in vielen Fällen noch kostensparendere Ausbildung besteht darin, daß der Löschmagnetfluß eine Teilkomponente des jeweils im Anker des Relais erzeugten Magnetflusses ist. Hierbei wird in an sich bekannter Weise völlig auf die Verwendung von Dauermagneten zur Erzeugung des Löschmagnetflusses verzichtet. Die erforderlichen geringen Kräfte zum Verdrängen eines Lichtbogens können dabei auch durch geringe Teilkomponenten eines sowieso vorhandenen Magnetflusses aufgebracht werden, wobei der Lichtbogen trotzdem sicher in Richtung der Kontaktberührungsgeraden abwandert. In einfacher Weise kann dies dabei dadurch erreicht werden, daß mit dem Anker ein den Löschmagnetfluß auf die Kontaktteile richtender magnetisch leitender Körper verbunden ist. Der magnetisch leitende Körper sorgt dabei auf einfache Weise für eine ausreichend starke Magnetflußkomporiente für das Verdrängen eines Lichtbogens.

Ein noch schwächerer Löschmagnetfluß zum Verblasen von Lichtbogen und auf jeden Fall eine noch schnellere Löschung derselben ist dadurch möglich, daß