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Elektromagnetisches Relais
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit magnetisch steuerbaren Kontakten aus magnetisierbaren, flachen Schaltfedern.
Es ist bereits bekannt, mehrere derartige magnetisch steuerbare Kontakte nebeneinander in einem gemeinsamen Gehäuse anzuordnen, welches aus zwei zusammengeschmolzenen Glasschalen gebildet ist.
Die Fertigung derartiger Gehäuse und die richtige Anordnung der Schaltfedern in einem solchen Gehäuse bereitet jedoch beträchtliche Schwierigkeiten.
Die Erfindung bezweckt einen besonders vorteilhaften und einfachen Aufbau eines Relais mit mehreren, magnetisch steuerbaren Kontakten, welche in einem Schutzgehäuse angeordnet sind.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass bei einem elektromagnetischen Relais mit magnetisch steuerbaren Kontakten aus magnetisierbaren, flachen Schaltfedern die Schaltfedern jedes Kontaktes die Stirnflächen eines rahmenförmigen Trägers durchdringen, dessen Längsflächen parallel zu den schmalen Kanten der Schaltfedern verlaufen. Die Träger mehrerer Kontakte können auf diese Weise nebeneinander geschichtet, miteinander verbunden sein, so dass die Wandungen dieser Träger einen allen Schaltfedern gemeinsamen, sich quer zu diesen erstreckenden Hohlraum bilden. Dieser Hohlraum kann dann durch auf beiden Seiten angeordnete Deckel abgeschlossen werden.
Diese erfindungsgemässe Ausbildung der Schaltfedernhalterung als rahmenförmiger Träger gestattet es, die Schaltfedern mehrerer Kontakte dicht nebeneinander in einem gemeinsamen Raum anzuordnen, der nicht durch parallel zu den Schaltfedern verlaufende Trennwände unterteilt ist.
Die rahmenförmigen Träger können mit Vorteil auch mit parallel zu den Schaltfedern verlaufenden Taschen zur Aufnahme von Beilageteilen ausgerüstet sein. Beilagen aus magnetisierbarem Material sind beispielsweise zweckmässig um die Feldkonzentration an dem wirksamen Luftspalt zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Schaltfedern eines magnetisch steuerbaren Kontaktes zu vergrössern, insbesondere um die zur Beweglichkeit des freien Endes der Schaltfeder vorgesehenen Querschnittsvermin- derung zu überbrücken. Anderseits kann durch Beilagen aus elektrisch leitendem Material der Auf- und Abbau des magnetischen Feldes zur Erzielung einer verzögerten Arbeitsweise beeinfluCt werden.
Der durch nebeneinander geschichtete rahmenförmige Träger der Schaltfedern verschiedener Kontakte gebildete Körper kann zugleich auch den Träger der Spule bilden, welche bei ihrer Erregung das Magnetfeld zur Betätigung der Kontakte erzeugt.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen magnetisch steuerbaren Schaltkontakt in einem rahmenförmigen Träger in perspektivischer Ansicht,
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ger nach Fig. l, Fig. 4 einen Querschnitt durch den Kontaktträger nach Fig. l, Fig. 5 ein Relais mit inneren Kontakten im Längsschnitt, Fig. 6 den Querschnitt eines zehn Kontakte besitzenden Relais mit magnetischen Leitstücken unter Weglassung der Spulenwicklung, Fig. 7 den Querschnitt eines mit 21 Kontakten ausgerüsteten Relais ohne magnetische Leitstücke und unter Weglassung der Spulenwicklung, die Fig. 8 und 9 einen magnetisch steuerbaren Schaltkontakt in einem etwas abgeänderten Kontaktträger in Seitenansicht und im Querschnitt, die Fig.
10 und 11 einen Kontaktträger mit Leitstücken aus magnetisierbarem Material in Seitenansicht und im Querschnitt und die Fig. 12, 13 und 14 einen Abschlussdeckel in Seiten-
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ansieht, Längsschnitt und Querschnitt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung sind zwei Schaltfedern 101, 102 in gegenüberliegenden Stirnflächen 103, 104 eines rahmenförmigen Trägers eingebettet, dessen beide Stirnflächen 103, 104 durch Längsflächen 105, 106 miteinander verbunden sind, welche sich parallel zu den schmalen Kanten der Scha1tfedern 101, 102 erstrecken. Das über die Stirnfläche 104 vorragende Ende 107 der Schaltfeder'TOl ist als Lötöse für den elektrischen Anschluss ausgebildet. Ebenso ist das über die Stirnfläche 103 vorragende Ende 108 der Schaltfeder 102 für den elektrischen Anschluss vorbereitet.
Die Schaltfeder 102 besitzt einen mäanderförmigen Teil 109 verminderten Querschnittes, der ihr freies Ende beweglich macht, so dass die schräg zu ihrer Längsausdehnung verlaufende Stirnfläche mit der ebenfalls schräg zur Längsausdehnung der Schaltfeder 101 verlaufenden Stirnfläche dieser Schaltfeder unter dem Einfluss eines Magnetfeldes in kontaktgebende Berührung treten kann.
Werden mehrere derartige Schaltkontakte nebeneinander geschichtet, dann stossen die schmalen Kanten der Wandungen 103 - 106 an die schmalen Kanten der entsprechenden Wandungen des Trägers des benachbarten Schaltkontaktes und können mit diesen in geeigneter Weise, z. B. durch Kleben, verbunden werden. Es entsteht dann zwischen den Wandungen 103 - 106 aller nebeneinander geschichteten Träger ein quer zu den Schaltfedern verlaufender Hohlraum, der an seinen beiden Enden durch geeignete Deck- stücke verschlossen werden kann und sich zur Füllung mit einem Schutzgas od. dgl. eignet.
Die im einzelnen in den Fig. 2 - 4 dargestellten Träger besitzen zur Begrenzung des die Schaltfedern aufnehmenden Raumes 110 im Abstand zu den Aussenrändern der Träger angeordnete Stützflächen 111 und
112, welche nicht voll ausgeführt zu sein brauchen. Diese Stützflächen gestatten die Anordnung von Bei- lagen zu den Schaltfedern in solchem Abstand von diesen, dass die Beweglichkeit der Schaltfedern nicht beeinträchtigt ist. Zum Beispiel kann eine Beilage aus magnetisierbarem Material den Teil der Schalt- feder 102 überbrücken, der die mäanderförmige Querschnittsverminderung aufweist und dadurch zu einer
Verstärkung des magnetischen Flusses über die zur Kontaktgabe geeigneten Stirnflächen der Schaltfedern
101,102 führen.
Ferner kann eine Beilage aus einem Material bestimmter magnetischer Remanenz eine Haftung der einmal miteinander in kontaktgebende Berührung getretenen Stirnflächen der Schaltfedern auch nach Beendigung des erregenden Magnetflusses herbeiführen. Ferner wird eine Beilage aus elektrisch leitendem Material den Auf- und Abbau des magnetischen Feldes verzögern, so dass die Arbeitsweise des einer solchen Beilage benachbarten Kontaktes gegen über an dem ohne diese Beilage ausgerüsteten Kontakten verlangsamt ist.
Die Erfindung gestattet die Schichtung solcher verschieden ausgebildeter Schaltkontakte, so dass die einzelnen Kontakte ein-und desselben elektromagnetischen Relais ein unterschiedliches Arbeitsverhalten aufweisen können.
Bei der in den Fig. 5 und 8 gezeigten Anordnung sind 201 die flachen Schaltfedern, deren Kontaktzungen 202vorne abgeschrägt sind und deren Federwurzeln 203 mäanderförmig ausgebildet sind. Die beiden Zungen ziehen sich bei Stromdurchgang durch die Spule 204 gegenseitig an und bilden an ihren schrä- gen Flächen die Kontaktstelle. Normalerweise wird der Kontakt bei Stromfortfall durch die Federwirkung der mäanderförmigen Federwurzeln sofort wieder geöffnet. Die flachen Schaltfedern 201 sind nach den Fig. 8 und 9 in flache Isolierstücke 205 eingebettet, in deren Fenster 206 die Kontaktzungen frei schwingen können. Die Schaltfedern sind mit den Hömern 207 versehen. Diese bilden einen Teil des magnetischen Eisenkreises und dienen gleichzeitig der Versteifung des sie umgebenden und gleichfalls hörnerartig ausgebildeten Isoliermaterials.
Die Hörner sind Teilstücke von Spulenflanschen eines Spulenkörpers, wie er, wie später beschrieben, bei der Montage entsteht. Nach beiden Seiten ragen aus dem Isolierstück die Lötschwänze 208 und 209. Um genügend Platz für die Verdrahtung und Einlötarbeit zu erhalten, müssen sie gestaffelt werden, etwa so wie in Fig. 6 und 7 angedeutet. Es werden also im Beispiel drei gleichartige Federn und Isolierstücke, jedoch mit unterschiedlichen Lötschwänzen wie a, b und c benötigt. Die eingebetteten Schaltfedern nach Fig. 8 stellen die Einheit eines Arbeitskontaktes dar. Diese werden nun in beliebiger Anzahl, im Beispiel 21, nebeneinander geschichtet und auf beiden Seiten mit den Deckeln 210 (Fig. 12-14) abgeschlossen. In den Isolierstücken 205 sind Durchgangslöcher 211 und in den Deckeln 210 Sacklöcher 212 vorgesehen.
Beide dienen zur Aufnahme von Fangstiften 213 aus Isoliermaterial. Sie garantieren die genaue Lage der Teile zueinander. Die Einzelteile können mit einem geeigneten Klebemittel fest zusammen verbunden werden. Die Deckel 210 (Fig. 12 - 14) haben die gleiche Grundform wie die Isolierstücke 205, sind jedoch bei 214 geschlossen. Sie sind mit den Halbflanschen 215 versehen, in denen die Lötstifte für die Spulenwicklungen bei 216 angebracht sind. Flache Aussparungen 217 geben den äusseren Kontaktfedern genügend Raum zur freien Bewegung. Nachdem die geschichtetenKontakteinheiten beiderseits gedeckelt sind, entsteht eine geschlossene Kammer 218, in welcher alle Kontakte gemeinsam
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untergebracht sind. Gleichzeitig ergibt sich die Form eines Spulenkörpers, aus dem vorne und hinten die Lötschwänze herausragen.
Der Spulenkörper kann nun mit seinen Wicklungen versehen werden.
Die fertig bewickelte Spule mit den eingeschlossenen Kontakten wird in eine Hülse 219 eingesteckt.
Die Hülse bildet einen Teil des Eisenkreises und dient zur Abschirmung gegen äussere Einflüsse. Auf dem Grunde der Hülse befindet sich eine Platte 220 und am vorderen Ende die Platte 221. Beide Platten sind mit Schlitzen 222 versehen, durch welche die Lötschwänze nach aussen ragen. Die Platte 220 hat Gewindelöcher, die eine Befestigung des Relais auf einer Schiene 223 mittels der Schrauben 224 erlauben. Die Platte 221 bildet den vorderen Abschluss des Relais. Über sie sind die Lappen 225 der Hülse gebogen, so dass Spule und Hülse eine Einheit ergeben.
Für Anlagen, welche mit elektronischen Schaltmitteln betrieben werden sollen, sind Relais mit sehr kurzen Anzugszeiten notwendig. Durch eine Verbesserung des Eisenkreises gelingt es, solche Relais herzustellen. Es muss hiebei Vorsorge getroffen werden, den geringen Eisenquerschnitt der mäanderförmigen Federwurzeln mit nur geringem Luftabstand zu überbrücken und weitere Luftspalte im Eisenkreis zu vermeiden. Zu diesem Zwecke werden zwischen die Kontaktfedern magnetische Leitstücke gemäss Fig. 10 eingefügt. Es sind 226 die Leitstücke, welche in ein Isolierstück 227 eingebettet sind. Die Leitstücke ragen in das Fenster 228 ; sie sind mit den Durchgangslöchern 229 zur Aufnahme der Fangstifte 213 ver- sehen. Das Isolierstück hat dieselbe Form wie die Isolierstücke 205.
Die Hörner 230 der Leitstücke stehen bei 231 um ein geringes Mass aus dem Isoliermaterial heraus. Die Schichtung für ein Relais mit zehn Ar- beitskontakten erfolgt nach Fig. 6, so dass die Schaltfedern 201 jeweils zwischen den Leitstücken 226 lie- gen. Nach dem Schichten ergibt sich auch hier die Form eines Spulenkörpers, aus dem die Lötschwänze herausragen und zusätzlich die Leitstücke um ein geringes Mass bei 231 vorstehen. Beim fertig montierten Relais nach Fig. 5 besteht nun direkte metallische Verbindung zwischen der Abschirmhülse 219, den beiden Platten 220 und 221 und den Leitstücken 226 bei 231.
Damit wird der magnetische Fluss mit nur geringem Luftspalt zwischen den Schaltfedern 201 und den Leitstücken 226 bei Überbrückung der mäanderförmigen Federwurzeln weitgehend zur Wirkstelle herangebracht und dadurch der gewünschte Effekt erreicht.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Relais eines relaisbetätigten Koordinaten-Schaltfeldes sind 227 die Bandkabel für die Eingänge und 228 für die Ausgänge. Wenn die Bandkabel für die Eingänge waagrecht liegen, dann müssen die Bandkabel für die Ausgänge senkrecht verlaufen, d. h. letztere müssen schleifenförmig verlegt werden.
Für besondere Fälle ist es wünschenswert, dass die Kontakte nach dem Abschalten des Stromes geschlossen bleiben. Sie sollen durch magnetische Haftwirkung solange gehalten werden, bis sie durch einen kurzen Gegenstromstoss abgeworfen werden. Die Haftwirkung kann nun auf einfachste Art dadurch erzielt werden, dass man die Leitstücke aus Material mit bestimmter Remanenz herstellt und der Restmagnetismus genügt, um die Kontakte mit ausreichendem Kontaktdruck geschlossen zu halten.
Die gleichartige Ausformung der Träger für die Schaltfedern und die Leitstücke, sowie der Abschlussdeckel, macht es möglich, durch beliebige Schichtung Relais mit verschiedener Kontaktanzahl und verschiedener Kontaktart (einfachen Arbeitskontakt oder Haftkontakt) oder einer Mischung von beiden Kontaktarten herzustellen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetisches Relais mit magnetisch steuerbaren Kontakten aus magnetisierbaren, flachen Schaltfedern, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfedern (101, 102 ; Fig. l) die Stirnflächen (103,104) eines rahmenförmigen Trägers durchdringen, dessen Längsflächen (105,106) parallel zu den schmalen Kanten der Schaltfedern (101,102) verlaufen.
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Electromagnetic relay
The invention relates to an electromagnetic relay with magnetically controllable contacts made of magnetizable, flat switch springs.
It is already known to arrange several such magnetically controllable contacts next to one another in a common housing which is formed from two glass shells fused together.
The manufacture of such housings and the correct arrangement of the switching springs in such a housing, however, causes considerable difficulties.
The invention aims at a particularly advantageous and simple construction of a relay with several magnetically controllable contacts which are arranged in a protective housing.
This is achieved according to the invention in that, in an electromagnetic relay with magnetically controllable contacts made of magnetizable, flat switch springs, the switch springs of each contact penetrate the end faces of a frame-shaped carrier whose longitudinal surfaces run parallel to the narrow edges of the switch springs. The carriers of several contacts can be layered next to one another in this way, connected to one another, so that the walls of these carriers form a cavity common to all switching springs and extending transversely to them. This cavity can then be closed by covers arranged on both sides.
This inventive design of the switch spring holder as a frame-shaped carrier allows the switch springs of several contacts to be arranged close to one another in a common space which is not divided by partition walls running parallel to the switch springs.
The frame-shaped supports can advantageously also be equipped with pockets, which run parallel to the switching springs, for receiving accessories. Enclosures made of magnetizable material are useful, for example, to increase the field concentration at the effective air gap between the opposite end faces of the switch springs of a magnetically controllable contact, in particular to bridge the cross-section reduction provided for the mobility of the free end of the switch spring. On the other hand, the build-up and breakdown of the magnetic field can be influenced by inserts made of electrically conductive material in order to achieve a delayed operation.
The body formed by stacked frame-shaped supports of the switching springs of different contacts can at the same time also form the support of the coil which, when excited, generates the magnetic field for actuating the contacts.
Some embodiments of the invention are shown in the drawings. 1 shows a magnetically controllable switching contact in a frame-shaped carrier in a perspective view,
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1, FIG. 4 shows a cross section through the contact carrier according to FIG. 1, FIG. 5 shows a relay with internal contacts in longitudinal section, FIG. 6 shows the cross section of a relay with ten contacts with magnetic conductive pieces omitting the coil winding, FIG. 7 shows the cross section of a relay equipped with 21 contacts without magnetic conductive pieces and omitting the coil winding, FIGS. 8 and 9 show a magnetically controllable switching contact in a somewhat modified contact carrier in side view and in cross section, FIG.
10 and 11 show a contact carrier with conductive pieces made of magnetizable material in side view and in cross section and FIGS. 12, 13 and 14 show an end cover in side view.
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looks at, longitudinal section and cross-section.
In the arrangement shown in FIG. 1, two switch springs 101, 102 are embedded in opposite end faces 103, 104 of a frame-shaped carrier, the two end faces 103, 104 of which are connected to one another by longitudinal surfaces 105, 106 which extend parallel to the narrow edges of the switch springs 101 , 102 extend. The end 107 of the switching spring TO1 protruding beyond the end face 104 is designed as a soldering eye for the electrical connection. Likewise, the end 108 of the switching spring 102 protruding beyond the end face 103 is prepared for the electrical connection.
The switching spring 102 has a meandering part 109 of reduced cross-section, which makes its free end movable, so that the end face, which runs obliquely to its longitudinal extent, can make contact with the end face of this switching spring, which is also oblique to the longitudinal extent of the switching spring 101, under the influence of a magnetic field .
If several such switching contacts are layered next to each other, then the narrow edges of the walls 103-106 abut the narrow edges of the corresponding walls of the carrier of the adjacent switching contact and can be connected to these in a suitable manner, e.g. B. by gluing connected. A cavity is then created between the walls 103-106 of all supports that are layered next to one another, running transversely to the switching springs, which can be closed at both ends by suitable cover pieces and which is suitable for filling with a protective gas or the like.
The carriers shown in detail in FIGS. 2-4 have support surfaces 111 and arranged at a distance from the outer edges of the carrier to delimit the space 110 receiving the switch springs
112, which need not be fully executed. These support surfaces allow the arrangement of inserts for the switching springs at such a distance from them that the mobility of the switching springs is not impaired. For example, a shim made of magnetizable material can bridge the part of the switching spring 102 which has the meandering cross-section reduction and thereby becomes a
Amplification of the magnetic flux via the front surfaces of the switch springs that are suitable for making contact
101,102 lead.
Furthermore, an insert made of a material with a certain magnetic remanence can bring about adhesion of the end faces of the switch springs which have once come into contact with one another, even after the exciting magnetic flux has ended. Furthermore, an insert made of electrically conductive material will delay the build-up and breakdown of the magnetic field, so that the operation of the contact adjacent to such an insert is slowed down compared to that of the contacts equipped without this insert.
The invention allows such differently designed switching contacts to be layered, so that the individual contacts of one and the same electromagnetic relay can have different operating behavior.
In the arrangement shown in FIGS. 5 and 8, 201 are the flat switching springs whose contact tongues 202 are beveled at the front and whose spring roots 203 are designed in a meandering manner. The two tongues attract each other when current passes through the coil 204 and form the contact point on their inclined surfaces. Normally the contact is opened again immediately in the event of a power failure due to the spring action of the meandering spring roots. 8 and 9, the flat switching springs 201 are embedded in flat insulating pieces 205, in the window 206 of which the contact tongues can swing freely. The switching springs are provided with horns 207. These form part of the magnetic iron circuit and at the same time serve to stiffen the insulating material that surrounds them and is also horn-like.
The horns are parts of the coil flanges of a bobbin, as it is produced during assembly, as described later. The soldering tails 208 and 209 protrude from the insulating piece on both sides. In order to obtain sufficient space for the wiring and soldering work, they must be staggered, roughly as indicated in FIGS. 6 and 7. So in the example three springs and insulating pieces of the same type are required, but with different solder tails such as a, b and c. The embedded switch springs according to FIG. 8 represent the unit of a normally open contact. Any number of these, in example 21, are now layered next to one another and closed on both sides with the covers 210 (FIGS. 12-14). Through holes 211 are provided in the insulating pieces 205 and blind holes 212 are provided in the covers 210.
Both serve to accommodate catch pins 213 made of insulating material. They guarantee the exact position of the parts to one another. The individual parts can be firmly joined together with a suitable adhesive. The covers 210 (FIGS. 12-14) have the same basic shape as the insulating pieces 205, but are closed at 214. They are provided with the half flanges 215 in which the soldering pins for the coil windings at 216 are attached. Flat recesses 217 give the outer contact springs enough space to move freely. After the layered contact units are capped on both sides, a closed chamber 218 is created in which all contacts are common
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are housed. At the same time, the result is the shape of a bobbin from which the solder tails protrude at the front and back.
The coil body can now be provided with its windings.
The fully wound coil with the enclosed contacts is inserted into a sleeve 219.
The sleeve forms part of the iron circle and serves as a shield against external influences. At the bottom of the sleeve is a plate 220 and at the front end the plate 221. Both plates are provided with slots 222 through which the solder tails protrude outwards. The plate 220 has threaded holes which allow the relay to be fastened to a rail 223 by means of the screws 224. The plate 221 forms the front end of the relay. The tabs 225 of the sleeve are bent over them, so that the coil and sleeve result in a unit.
For systems that are to be operated with electronic switching means, relays with very short pick-up times are necessary. By improving the iron circuit, it is possible to manufacture such relays. Care must be taken here to bridge the small iron cross-section of the meandering spring roots with only a small air gap and to avoid further air gaps in the iron circle. For this purpose, magnetic conductive pieces according to FIG. 10 are inserted between the contact springs. There are 226 the conducting pieces which are embedded in an insulating piece 227. The guide pieces protrude into the window 228; they are provided with the through holes 229 for receiving the catch pins 213. The insulating piece has the same shape as the insulating pieces 205.
The horns 230 of the conductive pieces protrude at 231 by a small amount from the insulating material. The layering for a relay with ten working contacts takes place according to FIG. 6, so that the switching springs 201 each lie between the conducting pieces 226. After the layering, the shape of a coil body results here too, from which the solder tails protrude and additionally the Guide pieces protrude a little at 231. In the fully assembled relay according to FIG. 5, there is now a direct metallic connection between the shielding sleeve 219, the two plates 220 and 221 and the conductive pieces 226 at 231.
The magnetic flux is thus largely brought to the point of action with only a small air gap between the switching springs 201 and the guide pieces 226 when the meandering spring roots are bridged, and the desired effect is thereby achieved.
In the relay of a relay-operated coordinate switch panel shown in FIG. 5, 227 are the ribbon cables for the inputs and 228 for the outputs. If the ribbon cables for the entrances are horizontal, then the ribbon cables for the exits must be vertical; H. the latter must be laid in loops.
In special cases it is desirable that the contacts remain closed after the power has been switched off. They should be held by magnetic adhesion until they are thrown off by a brief countercurrent surge. The adhesive effect can now be achieved in the simplest way by making the conducting pieces from material with a certain remanence and the residual magnetism is sufficient to keep the contacts closed with sufficient contact pressure.
The similar shape of the carrier for the switch springs and the guide pieces, as well as the cover plate, makes it possible to create relays with different numbers of contacts and different types of contact (simple working contact or adhesive contact) or a mixture of both types of contact by any layering.
PATENT CLAIMS:
1. Electromagnetic relay with magnetically controllable contacts made of magnetizable, flat switch springs, characterized in that the switch springs (101, 102; Fig. 1) penetrate the end faces (103,104) of a frame-shaped carrier whose longitudinal surfaces (105,106) parallel to the narrow edges of the Shift springs (101,102) run.