DE849134C - Elektromagnetisches Schaltrelais, insbesondere Regler- bzw. Ladeschalter fuer Lichtanlagen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 11. SEPTEMBER 1952

U 462 VIII b\2ic

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft ein mit einem temperaturabhängig veränderlichen magnetischen Nebenschluß zur Temperaturkompensation versehenes Schaltrelais, insbesondere einen Spannungsregler bzw. Ladeschalter für Lichtanlagen von Kraftfahrzeugen, und setzt sich zum Ziel, gegenüber den bekannten Bauarten solcher Geräte eine Verbesserung der Wirkungsweise und zugleich einen günstigeren konstruktiven Aufbau der Einrichtung zur Temperaturkompensation des Schaltrelais zu schaffen, bei der das Kompensationsorgan an einer so günstigen Stelle angeordnet ist, daß der Temperaturfehler möglichst nahe seiner Entstehungsstelle erfaßt und wieder ausgeschaltet wird, somit auch exakter ausgeglichen werden kann.

Es sind bereits elektromagnetische Relais bzw. Regler und Ladeschalter bekannt, bei denen eine mehr oder weniger wirksame Temperaturkompensation ζ. Β. durch Anbringung eines temperaturabhängig veränderlichen magnetischen Neben- ao Schlusses erreicht wird.

So wird gemäß der amerikanischen Patentschrift ι 6o8 872 ein magnetischer Nebenschluß aus einer ferromagnetischen Speziallegierung verwendet, der zwischen den Schenkeln eines U-förmigen Joches angeordnet ist und dabei die Relaisspule konzentrisch umschließt. Dieser Nebenschluß ist also an einer verhältnismäßig schwachen Stelle in den magnetischen Kraftfluß eingeschaltet und bewirkt daher auch nur eine dementsprechend geringe

Beeinflussung der Richtkraft des Elektromagnets Um bei einer derartigen Ausführung eine aus reichende Kompensationswirkung zu erzielen, müßti das ferromagnetische Regelorgan unverhältnismäßig groß sein, was bei den üblichen Bauformen von Reglern und Ladeschaltern für Lichtmaschinen von Kraftfahrzeugen wegen der vorgegebenen gedrungenen Dimensionierung auf grundsätzliche Schwierigkeiten stößt.
ίο Bei dem erfindungsgemäßen elektromagnetischen Schaltrelais werden diese Nachteile dadurch behoben, daß der im Kompensationssinn temperaturabhängig veränderliche magnetische Nebenschluß unmittelbar vom Spulenkern abgezweigt wird und dabei entweder zwischen der Polplatte und der Grundplatte des magnetischen Joches oder zwischen Polplatte und Ankerplatte, also in der eigentlich wirksamen Strecke des magnetischen Kreises angeordnet ist.

Das Kompensationsorgan sitzt also unmittelbar an der empfindlichsten Stelle des magnetischen Kraftflusses, und somit wird eine besonders wirkungsvolle Ausschaltung des Temperaturfehlers unmittelbar an seiner Entstehungsstelle erreicht. Infolgedessen kann das Kompensationsorgan wesentlich kleiner gehalten werden als bei den bekannten Ausführungsformen, wodurch eine raumsparende konstruktive Ausführung ermöglicht wird.

Um den gewünschten Temperaturgang des magnetischen Kraftflusses im Nebenschluß zu erreichen, sind nach der Erfindung verschiedene Ausführungsformen möglich.

Bei beiden oben angeführten Varianten des nach der Lehre der Erfindung ausgestalteten magnetischen Nebenschlusses eines Schaltrelais kann als temperaturempfindliches Regelorgan ein an sich für diesen Zweck bekanntes Element, und zwar entweder ein den Kraftfluß des Nebenschlusses mittelbar steuernder Bimetallstreifen oder auch ein an geeigneter Stelle eingesetzter, unmittelbar wirksamer Teil aus einer ferromagnetischen Speziallegierung der unten näher beschriebenen Art mit temperaturabhängig veränderlicher Permeabilität verwendet werden.

Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist die Temperaturkompensation dadurch besonders wirksam, daß bei den dafür in Betracht kommenden Ausführungsformen Magnetspule und magnetischer Nebenschluß von einer gemeinsamen Doppelschelle aus gut wärmeleitendem Material umschlossen sind, so daß die in der Spule auftretende Wärme dem magnetischen Nebenschluß rasch und ohne Verluste durch Wärmeabstrahlung zugeführt wird.

Die Dimensionierung des Nebenschlusses kann dabei so erfolgen, daß bei Normaltemperatur gerade jener Teil des Kraftflusses abgeleitet wird, der den Minimalwert an der oberen Grenze des Temperaturbereiches übersteigt, während dagegen bei dieser selbst keine Ableitung mehr stattfindet.

An Hand der Zeichnung seien nun einige beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Im einzelnen zeigt

Fig. ι eine beispielsweise Ausführungsform eines Schaltrelais mit offenem (unterbrochenem) magnetischem Nebenschluß mit mittels eines Bimetallstreifens temperaturabhängig veränderlichem Luftspalt,

Fig. 2 und 3 einen kombinierten Spannungsregler und Ladeschalter mit einem bimetallgesteuerten magnetischen Nebenschluß in anderer Anordnung in Ansicht bzw. im Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2,

Fig. 4 eine Ausführungsform mit Nebenschluß aus einer Speziallegierung mit temperaturabhängiger Permeabilität,

Fig. 5 eine Variante dieser Ausführungsform mit zweckmäßig unterteiltem magnetischem Nebenschluß, während

Fig. 6 ein anderes, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines aus einer ferromagnetischen Legierung aufgebauten magnetischen Nebenschlusses in Schrägansicht und schließlich

Fig. 7 ein Schaltrelais mit einer noch anderen möglichen Anordnung des Kompensationsorgans darstellt.

In Fig. ι bedeutet 1 die Magnetspule, 2 die Grundplatte des magnetischen Joches, 3 die Polplatte des Spulenkernes und 4 den Anker.

Der magnetische Nebenschluß führt über den seitlichen Ansatz 3' der Polplatte, den Luftspalt 5, das Weicheisenplättchen 6, den zweiten Luftspalt 7, den in einem seitlichen Ansatz 2' der Grundplatte 2 des Joches befestigten Weicheisenstab 8 zum Kern zurück.

Das Weicheisenplättchen 6 ist an dem Stab 8 mittels des Bimetallstreifens 9 befestigt, durch dessen temperaturabhängige Einstellung also hauptsächlich der Luftspalt 5 vergrößert bzw. verkleinert und somit ein entsprechender Teil des Kraftflusses in Abhängigkeit von der Temperatur durch den Nebenschluß abgeleitet werden kann.

Spule ι und Weicheisenstab 8 sind durch die beide Teile umschließende, z. B. kupferne Doppelschelle 10 gut wärmeleitend miteinander verbunden, so daß die Spulentemperatur möglichst unverändert auf den Bimetallstreifen übertragen wird.

In Fig. 2 und 3 bedeutet 1 wieder die auf den mittleren Kern eines dreischenkeligen Joches 2 aufgesetzte Magnetspule eines kombinierten Regierund Ladeschalters. Die Polplatte 3 wird von den beiden symmetrisch angeordneten Ankerplatten 4" und 4 des Reglers bzw. Ladeschalters überdeckt. Die Anzugskraft der Spule wird in üblicher Weise durch einen .den magnetischen Kreis schließenden Luftspalt auf die Anker übertragen. An dieser empfindlichsten Stelle findet nun nach der Erfindung die Kompensation des magnetischen Widerstands durch dessen temperaturabhängige Ablenkung in einem Nebenkreis statt. Dieser besteht aus einem im Abstand des Luftspaltes 5 seitlich neben der Polplatte 3 und den Ankerplatten 4 und 4° angeord· neten Weicheisenteil 6, der von einem Bimetallstreifen 9 gehalten wird. Der infolge der temperaturabhängigen Bewegung desselben veränderliche Luftspalt 5 ist hier in den magnetischen Widerstand des Nebenschlusses zweimal eingeschaltet. Der Weicheisenteil 6 ist zweckmäßig so dimensioniert,

daß er zwischen den beiden Ankerplatten 4 und 4" symmetrisch liegt, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist.

Durch die beschriebene Ausgestaltung des magnetischen Nebenschlusses ergibt sich gegenüber der zuerst beschriebenen Ausführungsform eine wesentliche Vereinfachung und weitere Verkleinerung der erforderlichen Bauelemente.

In den Fig. 4 und 5 ist ein Schaltrelais dargestellt, dessen magnetischer Nebenschluß einen gesohlossenen Eisenweg aufweist und nach der Erfindung im wesentlichen aus einer zwischen den Ansätzen 3' der Polplatte und 2' des Magnetgestelles eingespannten Säule 11 aus einer ferromagnetischen Speziallegierung besteht, die eine derart tempe-

»5 raturabhängige Magnetisierungslinie aufweist, daß ihre magnetische Sättigung von etwa —50 ° an mit steigender Temperatur abnimmt und schließlich bei etwa 100 bis 120⁰ völlig verschwindet. Als ferromagnetische Speziallegierung kann jede der bekann-

ao ten Fe-Ni-Legierungen, mit verschiedenen Curie-Punkten, oder auch eine Kombination derselben mit l>ekannten Cu-Ni-Legierungen verwendet werden. Die Kupferschelle 10 hat die gleiche Funktion wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1.

Fig. 5 zeigt eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 4, bei der die Nebenschlußsäule zum Zweck der Einsparung der kostspieligen Speziallegierung derart unterteilt ist, daß nur der obere, von der Doppelschelle 10 umschlossene Teil 12 aus der ferromagnetischen Speziallegierung und der untere Teil 13 aus gewöhnlichem Weicheisen besteht.

Fig. 6 zeigt eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung, bei der der die Kompensation bewirkende magnetische Nebenschluß wieder zwisehen Polplatte 3' und den Ankerplatten 18 und 19 des Reglers bzw. Ladeschalters wirksam ist und aus einem seitlich derselben auf einem Ansatz der Polplatte 3' befestigten Teil 14 aus einer ferromagnetischen Legierung mit den oben beschriebenen magnetischen Eigenschaften besteht. Diese Montage ist starr, der Luftspalt zwischen Kompensationsorgan 14 und Ankerplatten bleibt konstant und kann beliebig gering sein. Die Wirkungsweise ist ohne weiteres klar.

Bei der in Fig. 6 dargestellten, bevorzugten Ausgestaltung dieser Variante der Erfindung wird der wirksame Kraftfluß des Nebenschlusses durch einen auf dem Kompensationsorgan 14 befestigten, die Ankerplatte als Gegenpol von oben übergreifenden Polschuh 15 aus Weicheisen gegen diese geschlossen. Dieser Polschuh ist an seinem Ende 16 winkelförmig nach unten gebogen und greift in einen Querschlitz der Ankerplatte 18 des Reglerankers ein. Durch diese Formgebung ist die Konstanz des Luftspaltes zwischen Polschuh 15 und Ankerplatte 18 in allen Stellungen der letzteren und dadurch die gewünschte Beeinflussung auf den Regleranker auch dann noch gewährleistet, wenn dieser sehr stark in Richtung zur Magnetspule angezogen ist. Um den magnetisciien Netenschluß im gewünschten Sinn zu leiten, müssen selbstverständlich die Luftspalte zwischen Ankerplatte 18 und Teil 14 bzw. Polschuh 15 ein Mehrfaches desjenigen zwischen dem abgewinkelten Ende 16 und den Seitenwänden des Schlitzes der Ankerplatte 18 betragen'.

Der Polschuh 15 ist weiter an der dem Ladeschalter zugekehrten Seite mit einer Nase 17 versehen, an die dessen nach oben vorgespannter Anker 19 anschlägt. Dadurch wird erreicht, daß bei Stromdurchfluß der Magnetspule der Schalteranker 19 bei niedriger Temperatur durch die Verzögerungswirkung der Haltekraft des magnetisierten Anschlags 17 später, bei ansteigender Temperatur hingegen infolge der nachlassenden und endlich schwindenden Haltekraft ohne Verzögerung angezogen wird. Der Schalteranker schließt also im gesamten, durch die Kompensationseinrichtung erfaßten Temperaturbereich bei gleicher Spannung.

Zum Zweck der raschen Überleitung der Wärme des Magnetkernes von der Spule zum magnetischen Nebenschluß kann vorzugsweise der obere Spulenflansch 21 aus gut wärmeleitendem Material, z. B. Aluminium, ausgeführt sein.

Einen besonders einfachen Aufbau des Relais mit Temperaturkompensation des magnetischen Widerstands erhält man nach der Erfindung schließlich dadurch, daß direkt in einen Luftspalt des magnetischen Kreises ein Teil aus einer ferromagnetischen Legierung der bereits erwähnten Art eingesetzt ist.

In Fig. 7 ist eine zweckmäßige Ausführungsform dieser Variante der Erfindung zu sehen, bei der dieser temperaturempfindliche Teil 20 auf dem Schenkel des magnetischen Joches 2 befestigt ist.

Es ist ohne weiteres einzusehen, daß mit der erfindungsgemäßen Kompensationseinrichtung bei einem geringstmöglichen Aufwand an Bauvolumen nicht nur ein in jeder Hinsicht ausreichendes Konstanthalten des Anzugsmomentes¹ und damit des Schalteffektes, wie z.B. der zu regelnden Spannung, sondern bei entsprechender Dimensionierung der Kompensationsorgane (Bimetallstreifen bzw. ferromagnetischer Nebenschluß) insbesondere auch eine Über- oder LTnterkompensation des Temperaturfehlers und somit eine Einstellung bzw. Spannungsregelung nach einem vorgegebenen Funktionsverlauf, z. B. mit steigender Temperatur leicht absinkende Spannung, erzielt werden kann.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektromagnetisches Schaltrelais mit Temperaturkompensation durch einen temperaturabhängig veränderlichen magnetischen Nebenschluß, insbesondere Spannungsregler bzw. Ladeschalter für Lichtanlagen von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kompensation bewirkende magnetische Nebenschluß von der Polplatte (3) abgezweigt ist.

2. Relais nach Anspruch 1, bei dem die Regelung des magnetischen Nebenschlusses mittels eines Bimetallstreifens erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Nebenschluß aus einem an einem seitlichen Ansatz (3') der Polplatte (3) im Abstand eines veränderlichen Luft-

Spaltes (5) anschließenden Weidieisenplättchen (6) und einem an einem seitlichen Ansatz (2') der Grundplatte des vorzugsweise dreischenkeligen magnetischen Joches (2) befestigten S Weicheisenstab 8 besteht, an dem das Weich-

eisenplättchen (6) mittels eines Bimetallstreifens (9) befestigt ist (Fig. 1).

3. Relais nach Anspruch 1, bei dem die Regelung des magnetischen Nebenschlusses mittels

ίο eines Bimetallstreifens erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Nebenschluß aus einem im Abstand eines veränderlichen Luftspaltes (5) seitlich neben der Polplatte (3) und der bzw. den Ankerplatten (4 bzw. 4") von einem Bimetallstreifen gehaltenen Weioheisenteil (6) besteht (Fig. 2 und 3).

4. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit geschlossenem Eisenweg ausgebildete magnetische Nebenschluß aus einer mit den seitlichen Ansätzen (3' und 2') von Polplatte und Grundplatte starr verbundenen Säule (11) aus einer an sich bekannten ferromagnetischen Speziallegierung mit im Kompensationssinn temperaturabhängig veränderlicher Per- meabilität besteht (Fig. 4).

5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Nebenschluß aus einem vorzugsweise an die Polplatte (2') anschließenden Teil (12) aus ferromagnetischem Spezialstahl und einem Weicheisenteil (13) besteht (Fig. 5).

6. Relais nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Spule (1) und Nebenschluß (8 bzw. 11 bzw. 12) von einer gemeinsamen, eng anliegenden Metallschelle (10) aus gut wärmeleitendem Material umschlossen sind (Fig. 1, 4, 5).

7. Relais nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschelle (10) den wirksamen Teil (12) des Nebenschlusses umschließt (Fig. 5).

8. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Nebenschluß aus einem auf dem seitlichen Ansatz (3') der Polplatte befestigten Teil (14) aus einer ferromagnetischen Speziallegierung mit temperaturabhängiger Permeabilität und einem auf diesem Teil (14) befestigten, die Ankerplatte (18) als Gegenpol von oben übergreifenden Polschuh (15) aus Weicheisen besteht (Fig. 6).

9. Relais eines Spannungsreglers nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (16) des Polschühes (15) winkelförmig abgebogen ist und in eine schlitzförmige Ausnehmung des Reglerankers (18) eingreift, wodurch der wirksame Luftspalt zwischen Polschuh und Anker in allen Stellungen desselben unverändert bleibt (Fig. 6).

10. Relais eines Ladeschalters nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,, daß der Polschuh (15) seitlich mit einem aufgebogenen Anschlag (17) versehen ist, an welchem der Anker (19) des Ladeschalters so lange haftet, bis die Anzugskraft der Spule überwiegt und ein klickartiger Anzug des Ladeschalterankers erfolgt (Fig. 6).

11. Relais nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Spulenflansch (21) der Magnetspule (1) aus gut wärmeleitendem Material, wie z. B. Aluminium, besteht (Fig. 6).

Angezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 1 608 872.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Q 5341 9.52