DE1514779C - Magnetically controllable armature contact switch - Google Patents

Description

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steuerbares Halbleiterelement Verwendung findet, des Kontaktes K auf einem bestimmten mittleren Teil daß entlang des Verschiebungsweges des Magneten seines Betätigungsweges s. An dieser Stelle sind, wie Flußleitbleche angeordnet sind, die, wenn der Magnet aus den Fig. 2, 3 und 4 entnehmbar ist, Flußleitihnen gegenüber steht, einen magnetischen Fluß über bleche LB angebracht, die einen Teil des Magnetdas Halbleiterelement führen, und daß das Halb- 5 flusses des Dauermagneten BM über das Halbleiterleiterelement für die Dauer der Beeinflussung durch element SH leiten, wodurch dessen elektrischer den magnetischen Fluß einen hohen (bei Reihen- Widerstandswert stark vergrößert wird,
schaltung) bzw. niedrigen (bei Parallelschaltung) Bei ausreichend enger Ankopplung und guter elektrischen Widerstand aufweist. Konzentration des Magnetflusses über das Halbleiter-controllable semiconductor element using place, the contact K in a given middle part of that along the displacement path of the magnet of its actuating path s are. At this point, as Flußleitbleche are arranged which, when the magnet of FIGS. 2, 3 and 4 is removed, Flußleitihnen is opposite, a magnetic flux over plates LB attached, which lead part of the magnet to the semiconductor element, and that the half-flux of the permanent magnet BM conducts over the semiconductor element for the duration of the influence by element SH , whereby its electrical the magnetic flux high (with series resistance value is greatly increased,
circuit) or low (with parallel connection) with sufficiently close coupling and good electrical resistance. Concentration of the magnetic flux over the semiconductor

Ein hierzu verwendbares magnetisch steuerbares io element SH, das dann in einem Feldstärkenbereich Halbleiterelement ist aus dem Artikel von H. Weis s: von 10 bis 15 kG liegt, ändert sich sein Widerstands- »Neue Halbleiterwerkstoffe und -bauelemente, Wider- wert um etwa eine Größenordnung. Die Folge davon Standsänderung im Magnetfeld«, in Siemens-Zeit- ist, daß die Intensität des durch das Halbleiterschrift, 39. Jahrgang, 1965, H. 5, S. 435, bekannt. element SH und den Kontakt K fließenden StromesA magnetically controllable io element SH that can be used for this purpose, which is then in a field strength range semiconductor element from the article by H. Weis s: from 10 to 15 kG, changes its resistance by about one Magnitude. The consequence of this change in the state of the magnetic field "in Siemens time" is that the intensity of the semiconductor writing, 39th year, 1965, issue 5, p. 435, is known. element SH and the contact K current flowing

Durch eine sinnvolle Kombination eines solchen 15 noch vor der Betätigung des Kontaktes K stark ab-By a sensible combination of such a 15 before the actuation of the contact K strongly decreases.

Halbleiterelementes mit einem magnetisch Steuer- sinkt. Dies gestattet es, den für einen bestimmtenSemiconductor element with a magnetic control sinks. This allows the for a particular

baren Kontakt erreicht die Erfindung den Vorteil Kontakt geltenden höchstzulässigen StromstärkewertThe invention achieves the advantage of contact with the maximum permissible current value

eines Schaltens des Kontaktes unter verminderter entsprechend höher zu bemessen. Die Neigung dera switching of the contact under reduced to be dimensioned correspondingly higher. The slope of the

Last, ohne daß die Änderung nach der Zeit des Kontaktstücke zum Verschweißen nimmt ab, weilLoad without the change after the time of the contact pieces to be welded decreases because

Magnetfeldes während der Betätigung des Kontaktes 20 die Belastung des Kontaktes beim SchaltvorgangMagnetic field during the actuation of the contact 20, the load on the contact during the switching process

eine Rolle spielt. geringer ist.plays a role. is less.

^ Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele, an Hand In F i g. 2 ist ein Umschaltkontakt K gezeigt, dessen^ The drawing shows exemplary embodiments, on hand In F i g. 2, a changeover contact K is shown, its

■; ! deren die Erfindung näher erläutert wird. beweglicher, in einem Schutzrohr SR eingeschlosse-■; ! the invention is explained in more detail. movable, enclosed in a protective tube SR

F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Schalter mit ner, tonnenförmiger Teil 1 mit einer Stromzufüh-F i g. 1 shows a switch according to the invention with a barrel-shaped part 1 with a power supply

indirekter durch das Magnetfeld bewirkter Steuerung 25 rungsfeder F ständigen Kontakt hat. In der einenindirect control caused by the magnetic field 25 rungsfeder F has constant contact. In one

des Halbleiterelementes, und Betätigungsstellung hat der Teil 1 Kontakt mit derof the semiconductor element, and the operating position, the part 1 has contact with the

Fig. 2, 3 und 4 zeigen Beispiele für den erfin- Anschlußfahne 2, in der anderen mit der Anschlußdungsgemäßen Schalter mit direkter , durch das fahne 3, nachdem ihn der Betätigungsmagnet BM Magnetfeld bewirkter Steuerung des Halbleiter- in die entsprechende Stellung gebracht hat.
elementes. 30 In den F i g. 3 und 4 sind die Kontakte K alsFig. 2, 3 and 4 show examples of the inven- connection lug 2, in the other with the connection according to the switch with direct, by the flag 3 after it has brought the actuating magnet BM magnetic field control of the semiconductor in the appropriate position.
element. 30 In the F i g. 3 and 4 are the contacts K as

In Fig. 1 ist ein Stromkreis gezeigt, in dem eine Schließkontakte in Schutzrohr SR bekannter Aus-Spannungsquelle Q mit einem Lastwiderstand L, führungsart dargestellt.In Fig. 1, a circuit is shown in which a make contacts in protective tube SR known off-voltage source Q with a load resistor L, shown leadership.

einem Halbleiterelement SH — in diesem Fall ein In den Fig. 2, 3 und 4 ist das Halbleiterelement Schalttransistor — und einem Ankerkontakt K in SH, dessen Widerstandswert von dem Magnetfeld Schutzrohr in Reihe geschaltet ist. Ein Betätigungs- 35 abhängig ist, jeweils in Reihe zum Kontakt K gemagnet BM dient zur Betätigung des Kontaktes K schaltet. Die Flußleitbleche LB sind daher so angedurch Verschieben in Pfeilrichtung. An einer Stelle ordnet, daß das Halbleiterelement SH während der des Verschiebungsweges s ist eine im Steuerstrom- Verschiebung des Magneten BH unter Einfluß des kreis des Transistors SH liegende Spule S angebracht, Magnetfeldes kommt. Im Augenblick des Überganges in der der an ihr vorbeibewegte Dauermagnet BM 40 des Kontaktes K von seiner Ruhe- in seine Arbeitsemen Induktionsspannungsstoß erzeugt. Dieser wird stellung, bzw. von seiner Arbeits- in seine Ruhezur Steuerung des Transistors SH in den sperrenden stellung, weist das Halbleiterelement SH einen hohen Schaltzustand ausgenützt, indem er über ein aus Widerstand auf.a semiconductor element SH - in this case a In Figs. 2, 3 and 4, the semiconductor element is a switching transistor - and an armature contact K in SH, the resistance of which is connected in series by the magnetic field protective tube. An actuation 35 is dependent, in each case in series with contact K gemagnet BM is used to actuate contact K switches. The flux guide plates LB are therefore adjusted by moving them in the direction of the arrow. At one point arranges that the semiconductor element SH during the displacement path s is attached in the control current displacement of the magnet BH under the influence of the circuit of the transistor SH coil S , magnetic field comes. At the moment of the transition in which the permanent magnet BM 40 of the contact K, which is moving past it, generates an induction voltage surge from its rest to its working mode. This is position, or from its working to its rest position to control the transistor SH in the blocking position, the semiconductor element SH has a high switching state, in that it has a resistance.

) j Kondensator C und Widerstand R1 bestehendes Bei Parallelschaltung von Halbleiterelement SH Verzögerungsschaltglied an die Basiselektrode des 45 und Kontakt K, also bei der dualen Anordnung, Transistors SH gegeben wird und diesen in den muß in diesem Augenblick der sonst hohe Widerstand sperrenden Schaltzustand versetzt. Bei seiner weite- des Halbleiterelementes 5Zi erniedrigt werden. Dies ren Fortbewegung betätigt der Dauermagnet BM kann mit der gezeigten Anordnung der Flußleitbleche dann den Ankerkontakt K, der somit in fast strom- LB erreicht werden, wenn ein Halbleiterelement gelosem Zustand schaltet. Bei Parallelschaltung von 50 wählt wird, dessen Widerstandswert sich unter EinKontakt K und Schaltertransistor SH mußte der von fluß eines Magnetfeldes erniedrigt. Bei einem HaIbder Spule S gelieferte Spannungsstoß eine Leitend- leiterelement der in den Ausführungsformen gemäß steuerung des sonst gesperrten Transistors bewirken. Fig. 2, 3 und 4 verwendeten Gattung — also mit Eine solche Anordnung ist von der Bewegungs- Erhöhung des Widerstandswertes bei Einwirkung des geschwindigkeit des Dauermagneten BM abhängig. 55 Magnetfeldes — müßten bei Parallelbetrieb die Fluß-) j capacitor C and resistor R 1 existing With parallel connection of semiconductor element SH delay switching element to the base electrode of 45 and contact K, so in the dual arrangement, transistor SH is given and this must be switched to the switching state, which is otherwise high resistance, at this moment. In its further semiconductor element 5Zi can be lowered. This ren locomotion actuated the permanent magnet BM can with the arrangement of the flux guide plates shown then the armature contact K, which can thus be reached in almost current LB when a semiconductor element switches the disconnected state. If 50 is connected in parallel, the resistance value of which is lower than the one contact K and the switch transistor SH must be reduced by the flow of a magnetic field. In the case of a half-coil S supplied voltage surge, a conductive conductor element which, in the embodiments according to the control of the otherwise blocked transistor, causes. Fig. 2, 3 and 4 type used - so with Such an arrangement is dependent on the increase in movement of the resistance value when the speed of the permanent magnet BM acts. 55 magnetic field - if the flux

Um diesen Einfluß auszuschalten, sieht eine Weiter- leitbleche anders angeordnet sein. Beispielsweise so, bildung der Erfindung ein direkt durch das Magnet- daß sie das Halbleiterelement im wesentlichen nur feld des Betätigungsmagneten BM in seinem Wider- dann dem Magnetfeld aussetzen, wenn sich der standswert steuerbares Halbleiterelement SH vor, wie in seiner Ruhe- oder seiner Arbeitsstellung befindet, dies in F i g. 2 gezeigt ist. Je nach Aufbau und Art 60 Während des Schaltvorgangs wirkt dann kein Magnetder verwendeten Kontakte K, die in verschiedenen feld auf das Halbleiterelement ein und in dieser Zeit-Ausführungsformen in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt spanne weist es daher einen niedrigen Widerstandssind, befindet sich der Betätigungsmagnet BM im wert auf. Das heißt, auch in diesem Fall schaltet Augenblick des Schließens, Öffnens oder Umschaltens der Kontakt K bei verminderter Last.In order to eliminate this influence, a forwarding plate can be arranged differently. For example, the invention creates a direct through the magnet that they expose the semiconductor element essentially only field of the actuating magnet BM in its resistance to the magnetic field when the state value controllable semiconductor element SH is before, such as in its rest or its working position , this in Fig. 2 is shown. Depending on the structure and type 60 During the switching process, no magnet of the contacts K used acts, which are located in different fields on the semiconductor element and in this period of time shown in FIGS. 2, 3 and 4, it therefore has a low resistance the actuation magnet BM increases in value. This means that in this case too, the moment of closing, opening or switching, contact K switches when the load is reduced.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

1 2 verhältnis — Verhältnis von Sperrwiderstand zu Patentansprüche: Durchlaßwiderstand — beschränkt. Um diese Nachteile beider zu vermeiden, ist es1 2 ratio - ratio of blocking resistance to claims: forward resistance - limited. To avoid these disadvantages of both, it is 1. Magnetisch steuerbarer Ankerkontaktschal- bekannt, einen metallischen Kontakt mit einem ter, dadurchgekennzeichnet, daß ihm in 5 Halbleiterelement zu verbinden, das bei Kontaktbekannter Weise ein Halbleiterelement zugeord- betätigung bezüglich seiner Leitfähigkeit so steuerbar net ist, das bei Kontaktbetätigung bezüglich ist, daß der Kontakt unter verminderter Strbmlast seiner Leitfähigkeit so beeinflußbar ist, daß der schaltet. So beschreibt die deutsche Auslegeschrift Kontakt unter verminderter Stromlast schaltet, 1 138 473 eine Anordnung, in der dem Nutzkontakt und daß die Steuerung der Leitfähigkeit des io (Arbeitskontakt) eines Relais die Schaltstrecke eines Halbleiterelements (SH) durch das Feld des Transistors parallel geschaltet ist. Der Transistor ist Magneten (BM) während dessen Bewegung von normal gesperrt. Bei Ansteuerung des Relais wird der der Ruhe- in die Arbeitslage bzw. umgekehrt Transistor jedoch über einen Hilfskontakt des Relais, erfolgt. der vor dem Nutzkontakt schließen und nach dem1. Magnetically controllable Ankerkontaktschal- known, a metallic contact with a ter, characterized in that to connect it in 5 semiconductor element, which is associated with a known contact manner a semiconductor element actuation with regard to its conductivity so controllable net that is with respect to contact actuation that the Contact under reduced Strbmlast its conductivity can be influenced so that it switches. For example, the German Auslegeschrift Kontakt under reduced current load switches, 1 138 473 describes an arrangement in which the useful contact and that the control of the conductivity of the io (working contact) of a relay, the switching path of a semiconductor element (SH) is connected in parallel through the field of the transistor. The transistor is magnet (BM) locked during its normal movement. When the relay is activated, the transistor is switched from rest to working or vice versa via an auxiliary contact of the relay. the close before the use contact and after the 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 Nutzkontakt öffnen muß, leitend gesteuert. Der zeichnet, daß an einem Punkt des Verschie- Nutzkontakt schaltet daher unter sehr "geringem bungsweges (s) des Magneten (BM) eine Induk- Stromfluß, während der Transistor nach Schließen tionsspule (S) so angeordnet ist, daß sie beim des Nutzkontaktes praktisch kurzgeschlossen ist und Vorbeibewegen des Magneten (BM) einen Induk- daher nicht überlastet wird.2. Switch according to claim 1, characterized must open 15 useful contact, conductively controlled. It shows that at one point of the shift, the useful contact switches an induction current flow under very little bungsweges (s) of the magnet (BM) , while the transistor after closing tion coil (S) is arranged so that it is practical at the useful contact is short-circuited and moving the magnet (BM) past an inductor is therefore not overloaded. tionsstromstoß erzeugt, der ein als elektronischer 20 Eine hierzu duale Lösung wäre die Reihenschal-Schalter (z. B. Schalttransistor) ausgebildetes tung von Kontakt und Halbleiter; der Halbleiter Halbleiterelement (SH) kurzzeitig sperrend (bei müßte dann allerdings während der Kontaktbetäti- ^ Reihenschaltung) bzw. leitend (bei Parallelschal- gung hochohmig gesteuert werden. IJP20 A dual solution for this would be the series switch (e.g. switching transistor) formed by contact and semiconductor; the semi-conductor semi-conductor element (SH) temporarily blocking (but would then have to be controlled with high resistance during the contact actuation- ^ series connection) or conductive (with parallel connection. IJP tung) steuert. Sowohl bei der bekannten als auch bei der dazution) controls. Both with the known and with the one 3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 35 dualen Lösung ist die Sicherstellung der zeitgerechten zeichnet, daß als Halbleiterelement ein an sich Steuerung des Halbleiters ein.schwieriges Problem,
bekanntes, in seinem elektrischen Widerstands- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter der wert durch ein Magnetfeld steuerbares Halbleiter- eingangs geschilderten Art anzugeben, bei dem dieses element (SH) Verwendung findet, daß entlang des Problem auf einfache, zuverlässig arbeitende und Verschiebungsweges (s) des Magneten (BM) Fluß- 30 wenig aufwendige Art gelöst ist.3. Switch according to claim 1, characterized in 35 dual solution is to ensure the timely draws that a semiconductor element in itself control of the semiconductor ein.schwieriges problem,
known, in its electrical resistance object of the invention is to specify a switch of the type described at the beginning, which can be controlled by a magnetic field, in which this element (SH) is used that along the problem a simple, reliably working and displacement path ( s) of the magnet (BM) flux is solved in a less complicated manner. leitbleche (LB) angeordnet sind, die, wenn der Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Magnet (BM) ihnen gegenüber steht, einen dem Kontakt in an sich bekannter Weise ein Halbmagnetischen Fluß über das Halbleiterelement leiterelement zugeordnet ist, das bei Kontaktbetäti- (SH) führen, und daß das Halbleiterelement für gung bezüglich seiner Leitfähigkeit so beeinflußbar die Dauer der Beeinflussung durch den magne- 35 ist, daß der Kontakt unter verminderter Stromlast tischen Fluß einen hohen (bei Reihenschaltung) schaltet, und daß die Steuerung der Leitfähigkeit des bzw. niedrigen (bei Parallelschaltung) elektrischen Halbleiterelementes durch das Feld des Magneten Widerstand aufweist. während dessen Bewegung von der Ruhe- in dieguide plates (LB) are arranged, which when the, the invention is characterized in that magnet (BM) is opposite them, a contact in a known manner one field magnetic flux is associated ladder element on the semiconductor element, the at Kontaktbetäti- (SH ) and that the conductivity of the semiconductor element can be influenced in such a way that the duration of the influence by the magnetic 35 is so that the contact switches a high (with series connection) flow under reduced current load, and that the control of the conductivity of the or low (when connected in parallel) electrical semiconductor element has resistance due to the field of the magnet. during its movement from rest to 4. Schalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch Arbeitslage bzw. umgekehrt erfolgt,
gekennzeichnet, daß ein bewegbarer Magnet (BM) 40 Der Halbleiter ist somit in der Ruhestellung des mehrere Kombinationen von metallischen Kon- ■ Magneten (bei der der Kontakt nicht unter seinem takten (K) und Halbleiterelementen (SH) steuert. Einfluß steht) und in dessen Arbeitsstellung (in der4. Switch according to claim 2 or 3, characterized in the working position or vice versa,
characterized in that a movable magnet (BM) 40. The semiconductor is thus in the rest position of the several combinations of metallic contact ■ magnets (in which the contact is not under its clock (K) and semiconductor elements (SH) . Influence) and in its working position (in the er den Kontakt betätigt hält) nicht beeinflußt. Während der Verschiebung des Magneten, während derhe keeps the contact actuated) is not affected. During the displacement of the magnet, during the 45 die Kontaktbetätigung erfolgt, verändert der Halbleiter unter Einfluß des Magnetfeldes seine Leitfähigkeit so, daß der Kontakt unter geringer Last schaltet.45 the contact is actuated, the semiconductor changes under the influence of the magnetic field its conductivity so that the contact switches under low load. Die Erfindung betrifft einen magnetisch Steuer- Hierzu ist kein Hilfskontakt notwendig, und die baren Ankerkontaktschalter. zeitliche Abstimmung ist einfach zu gewährleisten. Es sind Kontakte bekannt, die schließen, öffnen 50 Eine Weiterbildung der Erfindung sieht bei einem oder umschalten (je nachdem, ob es sich um einen solchen Schalter vor, daß an einem Punkt des Ver-Arbeits-, Ruhe- oder Wechselkontakt handelt), so- Schiebungsweges des Magneten eine Induktionsspule bald sie unter die Wirkung eines Magnetfeldes korn- so angeordnet ist, daß sie beim Vorbeibewegen des men, das von einem zwischen einer Ruhe- und einer Magneten einen Induktionsstromstoß erzeugt, der Arbeitsstellung bewegbaren Magneten erzeugt wird. 55 ein als elektronischer Schalter (z. B. Schalttransistor) Solche Kontakte sind vielfach in einem Schutzrohr ausgebildetes Halbleiterelement sperrend (bei Reihenangeordnet und als Ankerkontakte bezeichnet. schaltung) bzw. leitend (bei Parallelschaltung) steuert. Wenn ein solcher Kontakt — wie z. B. auch jeder Auf diese Weise kann beispielsweise ein Schaltandere Relaiskontakt — wiederholt unter Last ge- transistor indirekt durch das Magnetfeld des Beschaltet wird, ist seine Lebensdauer durch Funken- 60 tätigungsmagneten gesteuert werden. Da der Kontakt bildung und Verschweißneigung beeinträchtigt. Bei noch während der Verschiebung dieses Magneten Auftreten von Kontaktprellungen kommen diese Er- betätigt wird, genügt es, wenn der Schalttransistor scheinungen verstärkt zur Wirkung. nur während einer bestimmten, kurzen Zeitspanne Um die sich bei metallischen Kontakten ergeben- leitend (bei Parallelschaltung) bzw. sperrend (bei den Schwierigkeiten zu umgehen, ist es bekannt, 65 Reihenschaltung) gesteuert wird.
Halbleiterelemente als Schalter zu verwenden. Diese Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß zeigen zwar nicht die erwähnten Nachteile, doch ist als Halbleiterelement ein an sich bekanntes, in seinem ihr Anwendungsbereich durch ihr schlechtes Schalt- elektrischen Widerstandswert durch ein MagnetfeldThe invention relates to a magnetic control. For this purpose, no auxiliary contact is necessary, and the armature contact switch ble. Timing is easy to ensure. There are known contacts that close, open 50. A further development of the invention provides for a switch or switch (depending on whether it is such a switch that is at a point of the working, break or changeover contact), so - Shift path of the magnet an induction coil soon it is arranged under the action of a magnetic field grain so that it is generated when moving past the men, which generates an induction current surge between a resting and a magnet, the working position movable magnet. 55 an electronic switch (e.g. switching transistor). Such contacts are often in a protective tube formed semiconductor element blocking (in series and referred to as armature contacts. Circuit) or conductive (in parallel) controls. If such a contact - such as In this way, for example, a switching other relay contact - repeatedly under load transistor is connected indirectly through the magnetic field of the transistor, its service life is controlled by spark actuating magnets. Since the contact affects the formation and the tendency to weld. If contact bruises occur while this magnet is being moved, it is activated, it is sufficient for the switching transistor to take effect more intensely. only during a specific, short period of time In order to avoid the conductive (with parallel connection) or blocking (in the case of difficulties, it is known to 65 series connection) that results from metallic contacts.
To use semiconductor elements as switches. A further development of the invention provides that although it does not show the disadvantages mentioned, it is a semiconductor element which is known per se and in its area of application due to its poor switching electrical resistance value due to a magnetic field