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Elektromagnetisches Schnellrelais
Für manche Zwecke, wie z. B. für die Gitter- schne1labschaltung von Stromrichtern, sind Relais mit sehr kurzer Eigenzeit erforderlich. Die Eigenzeit eines Relais hangt vor allem von der im Ansprechfalle dem Anker erteilten Beschleunigung ab. Eine hohe Beschleunigung wird durch geringes Gewicht des Ankers und durch Verwendung von Elektromagneten hoher Zugkraft erzielt. Es ist auch schon bekannt, die Eigenzeit eines Relais dadurch herunterzudrücken, dass an Stelle von Rückzugfedern eine Haltespule mit konischem Kempol verwendet wird, deren Zugkraft mit wachsender Entfernung des Ankers aus der Ruhestellung rasch abnimmt und daher die Ankerbewegung wesentlich weniger hemmt, als die mit zunehmender Ankerbewegung zunehmende Kraft einer Rückzugfeder.
Gegenstand der Erfindung ist ein elektro- magnetisches Schnellrelais mit einer von der vorerwähnten abweichenden, zur Erzielur. g extrem kurzer Abschaltzeiten besonders geeigneten Halte- magnetanordnung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der dem Haltemagneten zugeordnete Teil des Ankers im festgehaltenen Zustand einen im magnetischen Kreis des Haltemagneten vorge- sehenen Luftspalt überbrückt, dessen Breite gegenüber dem Ankerhub so gering ist, dass bei
Entfernung des Ankers aus der Ruhestellung nur ein schwacher Streufluss in den Hubweg hineinreicht.
Während bei der bekannten An- ordnung eine Spule mit einem geradlinigen stabförmigen, am Ende konischen Eisenkern zum
Festhalten des Ankers dient, weist bei der erfindungsgemässen Anordnung der Haltemagnet einen fast ganz in sich geschlossenen, lediglich durch einen oder mehrere schmale Luftspalte unterbrochenen Eisenkern auf.
Es wird auf diese
Weise erreicht, dass sich einerseits, wenn der
Luftspalt des Magneten in der Ruhelage des
Ankers durch diesen überbrückt wird, ein besonders starkes Feld und damit auch eine hohe
Haltekraft ergibt und dass anderseits bei sich abhebendem Anker die Zugkraft äusserst rasch abnimmt, nicht nur, weil der gesamte Feldfluss wegen der Zunahme des magnetischen Wider- standes abnimmt, sondern vor allem deshalb, weil die den Anker durchsetzenden, die Zugkraft erzeugenden Kraftlinien dem sich entfernenden Anker wegen der geringen Breite des von den feststehenden Teilen des Haltemagnelcn ge- bildeten Luftspaltes kaum folgen, sich vielmehr bereits bei geringer Ankerentfernung vorwiegend über diesen Luftspalt kurzschliessen, da er einen Kraftlinienpfad geringeren magnetischen Widerstandes darstellt.
Der die Zugkraft erzeugende, durch den Anker gehende Teil des magnetischen Flusses nimmt also äusserst rasch ab. Die Breite des Luftspaltes beträgt vorzugsweise nur einen kleinen Bruchteil des Ankerhubes.
Erfindungsgemäss lässt sich die Steilheit des Zugkraftabfalles noch weiter dadurch verstärken, dass im magnetischen Kreise des Haltemagneten zwei oder mehrere zum Festhalten des Ankers verwendete Luftspalte in Reihe angeordnet sind, denen je ein aus magnetischem Material be- stehendes, von den anderen Stücken magnetisch isoliertes Stück des Ankers zugeordnet ist.
Hebt sich bei einer solchen Anordnung der Anker in einem gegebenen Ausmasse vom Haltemagneten ab, so beträgt die vom Ankerfluss zu durch- setzende Luftstrecke statt dem Zweifachen das
Vierfache bzw. das 2n-fache der Ankerentfernung, wenn n die Zahl der in Reihe geschalteten Luft- spalte des Haltemagneten ist. Es ergibt sich demzufolge eine besonders rasche Abnahme des
Flusses bzw. der Zugkraft.
Eine weitere Möglichkeit, den Zugkraftabfall bei der erfindungsgemässen Anordnung noch zu verstärken, besteht darin, den oder die im ma- gnetischen Kreise des Haltemagneten einge- schalteten Luftspalte keilförmig zu gestalten oder allgemeiner so auszuführen, dass die Breite des
Luftspaltes nicht einheitlich ist. Der hiebei dem
Anker zugeordnete breitere Teil des Luftspaltes weist dann eine entsprechend geringere Kraft- liniendichte auf, wobei sich jedoch, wenn der
Anker am Haltemagneten anliegt, nach wie vor eine hohe Haltekraft ergibt.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Schnellrelais. Die Fig. 2 und 3 zeigen Aufriss bzw. Grundriss des beim
Relais laut Fig. 1 verwendeten zweiteiligen
Ankers.
In Fig. I bedeutet 1 den Haltemagneten,
2 seine Wicklung und 3 den dem Haltemagneten
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zugeordneten Teil des Ankers. Der Ankerteil 3 enthalt zwei magnetisch wirksame, voneinander magnetisch getrennte Plättchen 4, die bei festgehaltenem Anker je einen der im magnetischen Kreis des Haltemagneten hintereinanderliegenden keilförmigen Luftspalte 9 überbrücken. Selbst der breiteste Teil dieser durch die Einfügung des Zwischenstückes 8 in den Kreis des Haltemagneten gebildeten Luftspalte ist, wie ersichtlich, wesentlich kleiner als der Ankerhub. Die
Luftspalte können selbstverständlich mit festem unmagnetischem Material ausgefüllt sein.
Der Betätigungsmagnet ist mit 5, seine Wicklung mit 6 bezeichnet. Seine Pole stehen denen des
Haltemagneten gegenüber. Der Eisenkörper des
Betätigungsmagneten ist zweckmässigerweise ge- blättert ausgeführt, damit ein möglichst steiler
Feldanstieg stattfinden kann. Desgleichen kann auch der Haltemagnet geblättert sein. Der dem
Betätigungsmagneten zugeordnete Ankerteil 7 ist von dem dem Haltemagneten zugeordneten
Ankerteil 3 magnetisch getrennt und enthält zweckmässig als magnetisch wirksame Teile hoch- kantgestellte Lamellen 10. Durch geeignete Wahl der Anzahl, der Abmessungen und des gegen- seitigen Abstandes dieser Lamellen lässt sich erreichen, dass trotz geringen Gewichtes des
Ankers die auf diesen vom Betätigungsmagneten geübte Zugkraft gross ist, d. h. dass dem beweg- lichen Teil des Relais die grösstmögliche Be- schleunigung erteilt wird.
Der Ankerteil 3 ist mit dem Ankerteil 7 gelenkig verbunden, u. zw. derart, dass er sich im Ruhe- zustande des Relais stets ganz genau an die
Polflächen des Haltemagneten anlegen kann, unabhängig von der Genauigkeit der mechanischen
Ausführung des Relais. Hiedurch werden von
Zufälligkeiten abhängige Schwankungen der
Haltekraft weitgehend vermieden, was für das richtige Arbeiten des Relais sehr wesentlich sein kann. Der Anker des Relais ist bei 11 drehbar gelagert und betätigt mittels des Hebels 12 die
Kontaktfeder 13. Die Bezugszeichen der Fig. 2 und 3 entsprechen denen der Fig. l.
In Fig. l ist sowohl der Haltemagnet als auch der Betatigungsmagnet als Elektromagnet dar- gestellt. Es ist jedoch auch möglich, an Stelle eines der beiden Elektromagneten, insbesondere an Stelle des sonst etwa mit konstantem Strom erregten Haltemagneten einen permanenten
Magneten zu verwenden. Ist der Betätigungs- magnet ein permanenter Magnet oder ein mit konstantem Strom erregter Elektromagnet, so erfolgt die Auslösung des Relais zweckmässig in der Weise, dass der Betätigungsstrom den
Magnetismus des in diesem Falle mit Gleichstrom vorzumagnetisierenden Haltemagneten schwächt.
Sind beide Magneten als Elektromagnete aus- gebildet, so ist es auch möglich, den Betätigungstrom auf beide Magnete in entgegengesetztem
Sinne einwirken zu lassen.
Durch die Verwendung von permanent- magnetischem Material beim Aufbau des Be- tätigungsmagneten kann in einfacher Weise die bei manchen Anwendungsfällen des Relais sich ergebende Forderung erfüllt werden, dass der bewegliche Teil auch nach Verschwinden des Überstromes bzw. des Betätigungsstromes in der Ansprechlage festgehalten wird. Dadurch soll z. B., wenn etwa das Relais zur Gitterschnellabschaltung von Stromrichtern dient, ein fortwährendes Ein-und Ausschalten des Stromrichters, verursacht durch einen jedesmaligen Rückgang des Relais nach dem Wirksamwerden der Gittersperrung, verhindert werden. Dass der Betätigungsmagnet ganz oder zum Teil aus permanent-magnetischem Material besteht. schliesst seine Ausbildung als Elektromagnet nicht aus.
Zwecks Ermöglichung des erfordert- lichen sehr raschen Anstieges des Feldes empfiehl es sich hiebei, auch das permanent-magnetisch, Material zu blättern. Statt den Betätigungsmagneten selbst zum Festhalten des Ankers in der Ansprechlage zu verwenden, kann man u diesem Zwecke auch einen gesonderten, z. B. in unmittelbarer Nachbarschaft des Betätigungmagneten angeordneten und gegebenenfalls auf denselben Anker wie dieser wirkenden permanenten Magneten vorsehen. Die Rückführung des beweglichen Teiles in die Ruhelage kann beispielsweise durch Verstärkung des Feldes des Haltemagneten erfolgen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetisches Schnellrelais mit min- destens einem Haltemagneten und einem Be- tätigungsmagneten, insbesondere für die Gitter- schnellabschaltung von Stromrichtern, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Haltemagneten zugeordnete Teil des Ankers im festgehaltenen
Zustand einen im magnetischen Kreis des Halte- magneten vorgesehenen Luftspalt überbrückt, dessen Breite gegenüber dem Ankerhub so gering ist, dass bei Entfernung des Ankers nur ein schwacher Streufluss in den Hubweg hineinreicht.
2. Elektromagnetisches Schnellrelais nach An- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im magnetischen Kreis des Haltemagneten zwei oder mehrere zum Festhalten des Ankers verwendete
Luftspalte in Reihe angeordnet sind.
3. Elektromagnetisches Schnellrelais nach An- spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem
Luftspalt je ein gesondertes, aus magnetischem
Material bestehendes Stück des Ankers zugeordnet ist, das von den übrigen Stücken magnetisch getrennt ist.
4. Elektromagnetisches Schnellrelais nach An- spruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem magnetischen Kreis des Halte- magneten eingeschaltete Luftspalt eine nicht einheitliche Breite aufweist, also z. B. keilförmig ist, wobei der Anker vom Streufelde des breiteren
Teiles des Luftspaltes beeinflusst wird.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.