BE1021758B1 - Elektromechanisch relais - Google Patents

Abstract

Elektromechanisch relais Uittreksel Elektromechanisch relais omvattende een drager; een contactlichaam dat beweegbaar gemonteerd is ten opzichte van de drager; ten minste één elektrisch contactelement; ten minste twee spoelen voor het bewegen van het contactlichaam ten opzichte van de drager, om een elektrisch contact tussen het contactlichaam en het ten minste één elektrisch contactelement te verbreken of tot stand te brengen; welk contactlichaam ingericht is om bewogen te worden als gevolg van een magnetisch veld opgewekt door de spoelen; waarbij de spoelen aangebracht zijn op of in de drager en/of op of in het contactlichaam; en waarbij de drager en/of het contactlichaam is vervaard.

Description

Elektromechanisch relais

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een elektromechanisch relais.

Een bekend elektromechanisch relais omvat typisch een spoel die gemonteerd is op een basis vervaardigd uit bijvoorbeeld ijzer (yoke), een ten opzichte van de basis beweegbare armatuur uit magnetisch materiaal, en een met de armatuur verbonden eerste contactelement uit elektrisch geleidend materiaal dat bedoeld is om al dan niet elektrisch contact te maken met een tweede contactelement al naar gelang de spoel bekrachtigd is of niet. Door het sturen van een stroom door de spoel wordt een magnetisch veld opgewekt voor het bewegen van de armatuur zodanig dat het elektrisch contact tussen het contactelement en de contactplaat tot stand gebracht of verbroken wordt. Een dergelijk relais heeft het nadeel weinig compact te zijn, en bijgevolg moeilijk integreerbaar te zijn in elektrische apparaten waarvan het inbouwvolume beperkt is en/of waarvan de inbouwvorm vastligt.

De onderhavige uitvinding heeft als doel een elektromechanisch relais te verschaffen waarvan de vorm aanpasbaar is aan een gewenste inbouwvorm, in het bijzonder een relais dat samen met andere elektronische componenten kan passen in een willekeurige inbouwvorm met een beperkt volume, en meer in het bijzonder een compact relais dat een relatief dunne, platte eenheid kan vormen.

Daartoe omvat een elektromechanisch relais volgens de uitvinding een drager, een contactlichaam dat verbonden is met de drager en beweegbaar gemonteerd is ten opzichte van de drager, ten minste één elektrisch contactelement, en ten minste twee spoelen voor het bewegen van het contactlichaam ten opzichte van de drager, om een elektrisch contact tussen het contactlichaam en het ten minste één elektrisch contactelement te verbreken of tot stand te brengen. Het contactlichaam is ingericht om bewogen te worden als gevolg van een magnetisch veld opgewekt door de ten minste twee spoelen. De ten minste twee spoelen zijn aangebracht op of in de drager en/of op of in het contactlichaam. De drager en/of het contactlichaam zijn vervaardigd uit een elektrisch isolerend materiaal waarop of waarin elektrisch geleidende banen zijn voorzien. Meer in het bijzonder is de drager of het contactlichaam ingericht voor het daarop monteren van elektronische componenten die verbindbaar zijn met de elektrisch geleidende banen.

Uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn inter alia gebaseerd op het inventief inzicht om meerdere spoelen met een relatief kleine hoogte naast elkaar te combineren tussen een drager en een contactlichaam en om aan de drager en/of aan het contactlichaam een bijkomende functie te geven, namelijk het vormen van een montageoppervlak voor elektronische componenten, zoals weerstanden, condensatoren, chips, etc. Op die manier kan een relais verkregen worden met elke gewenste vorm, en in het bijzonder een relatief dun en compact relais dat eenvoudig integreerbaar is in een elektronische schakeling.

Het contactlichaam is verbonden met de drager, en is dus niet zwevend.

Meerdere spoelen zijn bij voorkeur naast elkaar gelegen in een vlak evenwijdig aan de drager en/of het contactlichaam. De assen van de spoelen zijn bij voorkeur in hoofdzaak loodrecht gericht op de drager en/of het contactlichaam. De spoelen kunnen gemonteerd zijn op de drager en/of op het contactlichaam, waarbij bijvoorbeeld ook een eerste spoel gemonteerd kan zijn op de drager en een tweede op het contactlichaam.

De drager en/of het contactlichaam zijn bij voorkeur een printed circuit board (PCB). Het contactlichaam en/of de drager zijn bij voorkeur dunne platen zodanig dat een dun 'samenstel kan worden verkregen. Deze platen kunnen een willekeurige vorm hebben al naar gelang de elektronische inrichting waarin het relais nodig is. Verder kan de vorm van drager verschillend of gelijk zijn aan de vorm van het contactlichaam. De drager heeft bij voorkeur een dikte die kleiner is dan 3 mm. Het contactlichaam heeft bij voorkeur een dikte die kleiner is dan 3 mm.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm is het contactlichaam integraal vervaardigd is uit een magnetisch materiaal, bijvoorbeeld een ijzerlegering. Volgens een variant is het contactlichaam voorzien van zones uit magnetisch materiaal die zodanig aangebracht zijn dat deze kunnen samenwerken met de spoelen, om de magnetische flux te geleiden. Meer in het bijzonder kunnen bijvoorbeeld één of meer permanente magneten voorzien zijn op of in het contactlichaam.

In een voordelige uitvoeringsvorm is ten minste één verend middel voorzien tussen de drager en het contactlichaam. Het of elk verend middel heeft bij voorkeur een eerste einde dat bevestigd is aan de drager en een tweede einde dat bevestigd is aan het contactlichaam. Door het gebruik van meer dan één spoel en een verende montage van het contactlichaam kan de hoogte van het relais beperkt blijven en/of kan een gewenste hoogte verkregen worden. Het contactlichaam kan echter ook op een andere wijze verend, scharnierend of anderszins beweegbaar opgehangen of gemonteerd zijn ten opzichte van de drager.

Volgens een mogelijke uitvoering is de drager voorzien van een eerste zijde waaraan de ten minste twee spoelen en het contactlichaam zijn voorzien, en van een tweede zijde waarop een elektronische component is bevestigd. Verder kunnen ook op deze eerste zijde één of meer elektronische componenten zijn bevestigd. Verder kunnen één of meer elektronische componenten bevestigd zijn op een zijde van het contactlichaam, of op beide zijden daarvan.

Het ten minste één contactelement kan rechtstreeks aangebracht zijn op de drager aan een zijde die gericht is naar het contactlichaam, maar kan ook op een andere locatie voorzien zijn, bijvoorbeeld op een afstand van de drager, aan de andere kant van het contactlichaam. Het ten minste één contactelement kan bijvoorbeeld tussen twee aangrenzende spoelen bevestigd zijn op de drager.

In voordelige uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn ten minste vier spoelen voorzien welke naast elkaar aangebracht zijn in een vlak tussen de drager en het contactlichaam. Dit zal toelaten om de afstand tussen de drager en het contactlichaam relatief klein te houden, terwijl door de spoelen toch een voldoende grote kracht kan uitgeoefend worden op het contactlichaam zonder dat zeer hoge stromen vereist zijn. De afstand tussen de drager en het contactlichaam, in de toestand waarin het ten minste één contactelement verwijderd is van het contactlichaam, is bij voorkeur kleiner dan 1,5 keer de diameter (l,5*d), nog meer bij voorkeur kleiner dan de diameter, en het meest bij voorkeur kleiner dan 0,75 keer de diameter (0,75*d). Deze afstand is bij voorkeur kleiner dan 10 mm, nog meer bij voorkeur kleiner dan 5 mm.

Het ten minste één elektrisch contactelement kan bijvoorbeeld een veercontact of een bolvormig contact omvatten. Meer algemeen kan het elektrisch contactelement elke willekeurige vorm hebben en kunnen contactelementen van verschillende types gecombineerd worden in één relais.

In een voordelige uitvoering is de drager en/of het contactlichaam een PCB, en is elke spoel gevormd met geleidende banen van de PCB (PCB track coil), waarbij de geleidende banen in meerdere lagen van de PCB voorzien kunnen zijn. Op die manier kan de compactheid van het relais verder worden verhoogd.

In een mogelijke uitvoering is elke spoel voorzien van een kern uit magnetisch materiaal. Verder kan elke spoel omgeven zijn door ten minste één element uit magnetisch materiaal om samen met de spoel en het contactlichaam een magnetische kring te vormen. Een dergelijk element kan bevestigd zijn tegen het contactlichaam of tegen de drager. Verder kan een dergelijk element verend zijn of verend gemonteerd zijn. Indien het contactlichaam als gevolg van het bekrachtigen van de spoel in de richting van de drager beweegt kan een dergelijke verend element uit magnetisch materiaal dan ingedrukt worden.

Volgens een verder ontwikkelde uitvoeringsvorm omvat het relais een bijkomend beweegbaar gemonteerd contactlichaam, een bijkomende drager, en ten minste twee bijkomende spoelen voor het opwekken van een magnetisch veld voor het bewegen van het bijkomend contactlichaam ten opzichte van de bijkomende drager. Hierbij zijn het contactlichaam en het bijkomend contactlichaam naar elkaar toe gekeerd en gelegen tussen de drager en de bijkomende drager. De bijkomende drager bevindt zich op een vaste afstand van de drager, en het ten minste één contactelement is voorzien op of is gevormd door het bijkomend contactlichaam. Op die manier wordt de relaisfunctie dus ingebouwd tussen twee dragers, waarbij twee boven elkaar gelegen stellen spoelen aanwezig zijn tussen de dragers, en waarbij bijkomende elektronische componenten gemonteerd kunnen zijn op de dragers. De dragers zijn bij voorkeur PCB's.

Volgens een andere variant omvat het relais een bijkomende drager op een vaste afstand van de drager. Op de bijkomende drager is ten miste één contactelement voorzien, aan een zijde die gericht is naar een zijde van het contactlichaam. Tussen het contactlichaam en de drager is een beweegbaar gemonteerd tussenlichaam, typisch een tussenplaat, voorzien waarop of waarin ten minste twee bijkomende spoelen zijn aangebracht voor het opwekken van een magnetisch veld voor het bewegen van het contactlichaam ten opzichte van het tussenlichaam. Op die manier kan de afstand tussen het contactlichaam en het ten minste één contactelement (in de open stand) vergroot worden. Ook in deze variant zijn dus twee boven elkaar gelegen stellen spoelen voorzien die bijdragen aan de verplaatsing van het contactlichaam ten opzichte van de drager, en kunnen zowel op de drager als op de bijkomende drager nog andere elektronische componenten zijn voorzien.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm omvat het ten minste één contactelement ten minste een eerste contactelement aan een eerste kant van het contactlichaam en een tweede contactelement aan een tweede kant van het contactlichaam, en is het contactlichaam gemonteerd en ingericht om in een eerste stand elektrisch contact te maken met het eerste contactelement en in een tweede stand met het tweede contactelement. Op die manier kan een wisselschakeling worden gevormd, waarin het contactlichaam afwisselend contact maakt met het eerste contactelement en het tweede contactelement.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm is het contactlichaam beweegbaar tussen een eerste en een tweede stand als gevolg van het opwekken van respectievelijk een eerste en een tweede magnetisch veld met behulp van de ten minste twee spoelen. Voor het verkrijgen van een bistabiel relais kan ten minste één permanente magneet zodanig gemonteerd zijn op de drager en/of op het contactlichaam dat het contactlichaam in de eerste stand wordt gehouden na het wegvallen van het eerste magnetisch veld en/of dat het contactlichaam in de tweede stand wordt gehouden na het wegvallen van het tweede magnetisch veld. Volgens een variant hiervan is het contactlichaam verend gemonteerd ten opzichte van de drager met behulp van ten minste één bistabiel veerelement, waarbij het ten minste één bistabiel veerelement zodanig gemonteerd is dat het contactlichaam in de eerste stand wordt gehouden na het wegvallen van het eerste magnetisch veld en/of dat het contactlichaam in de tweede stand wordt gehouden na het wegvallen van het tweede magnetisch veld.

Volgens een verder ontwikkelde uitvoeringsvorm omvat het ten minste één contactelement een eerste contactelement en een tweede contactelement, en zijn de ten minste twee spoelen zodanig aangebracht dat als gevolg van een selectieve bekrachtiging van één of meer spoelen daarvan het eerste en tweede contactelement selectief contact kunnen maken met het contactlichaam. Op die manier kunnen compacte meervoudige relais worden gebouwd.

De onderhavige uitvinding zal nader toegelicht worden aan de hand van een aantal geenszins beperkende uitvoeringsvoorbeelden van een elektromechanisch relais volgens de uitvinding met verwijzing naar de tekening in bijlage. De tekening toont in:

Figuur 1Δ een schematisch opengewerkt perspectivisch aanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding;

Figuur 1B een schematisch zijaanzicht van de uitvoeringsvorm van figuur IA;

Figuur IC een schematisch bovenaanzicht van de uitvoeringsvorm van figuur IA;

Figuur 2 een schematisch perspectivisch aanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding; Figuur 3 een schematisch perspectivisch aanzicht van een derde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding; Figuur 4 een opengewerkt schematisch perspectivisch aanzicht van een vierde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding;

Figuur 5 een schematisch perspectivisch aanzicht van een vijfde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding; Figuur 6 een schematisch perspectivisch aanzicht van een zesde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding;

Figuur 7 een schematisch perspectivisch aanzicht van een zevende uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding;

Figuren 8A en 8B schematisch een bistabiel veerelement illustreren in twee verschillende standen; en Figuren 9A en 9B schematisch een uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding illustreren in twee verschillende standen.

Een eerste uitvoeringsvorm van een elektromechanisch relais volgens de uitvinding is getoond in figuren 1A-1C. Het relais omvat een drager in de vorm van een PCB 4 waarop een aantal spoelen 1 zijn gemonteerd. De spoelen 1 zijn naast elkaar geplaatst gezien in een vlak evenwijdig aan PCB 4. In het geïllustreerde voorbeeld zijn er zestien spoelen 1 voorzien. Een contactlichaam in de vorm van een contactplaat 3 uit magnetisch materiaal, bijvoorbeeld een ijzerlegering, is beweegbaar gemonteerd ten opzichte van PCB 4 met behulp van een aantal veren 5. Volgens een niet geïllustreerde variant kan het contactlichaam een PCB zijn waarop of waarin één of meer permanente magneten zijn aangebracht. In het geïllustreerde voorbeeld zijn vier veren 5 voorzien tussen PCB 4 en contactplaat 3, welke veren in de hoeken zijn aangebracht. De vakman begrijpt dat meer of minder veren 5 voorzien kunnen zijn, en dat deze op andere posities kunnen zijn aangebracht. Ook kunnen deze veren een bijkomende functie hebben, bijvoorbeeld de functie van een elektrische geleiding tussen de contactplaat 3 en een geleidende baan op PCB 4 die verbonden is met een elektronische component 6 die gemonteerd is op PCB 4. Om de afstand tussen contactplaat 3 en PCB 4 klein te houden zijn de veren bij hun uiteinden bij voorkeur rechtstreeks bevestigd aan enerzijds contactplaat 3 en anderzijds PCB 4.

Het relais omvat verder een aantal elektrische contactelementen hier in de vorm van een pilaarvormig elektrisch geleidend element 2a, en vier verende elektrisch geleidende elementen 2b. Deze contactelementen 2a, 2b zijn bedoeld om contact te maken met de contactplaat 3 in de gesloten stand van het relais. Het aanleggen van een stroom door de spoelen 1 zorgt voor een bewegen van de contactplaat 3 in de richting van de drager 4, om een elektrisch contact tussen contactplaat 3 en contactelement 2a, 2b tot stand te brengen. Volgens een niet geïllustreerde variant is het ook mogelijk dat het relais normaal gesloten is (i.e. dat een elektrisch contact aanwezig is tussen contactplaat 3 en contactelementen 2a, 2b), en dat een bekrachtiging van de spoelen 1 zorgt voor het bewegen van de contactplaat 3, weg van de drager 4, zodanig dat het elektrisch contact wordt verbroken.

In de geïllustreerde variant zijn de spoelen 1 op een plat bovenoppervlak van PCB 4 aangebracht, maar deze kunnen ook in holtes in PCB 4 of als geleidende banen van PCB 4 in de vorm van zogenaamde PCB track coils zijn voorzien.

In de variant van figuren 1A-1C zijn de spoelen 1 en de contactplaat 3 voorzien aan een bovenzijde van PCB 4, en is de onderzijde van PCB 4 bedoeld voor het monteren van bijkomende elektronische componenten 6. Het is echter ook mogelijk om bijkomende componenten 6 te voorzien aan een bovenzijde van PCB 4 of op de boven- of onderzijde van contactplaat 3, zie ook de uitvoeringsvorm van figuur 4 die hieronder wordt besproken.

De afstand D (zie figuur 1B) tussen PCB 4 en contactplaat 3 is bij voorkeur relatief klein, bijvoorbeeld kleiner dan 5 mm in de toestand waarin de contactelementen 2a, 2b verwijderd zijn van de contactplaat 3, zodanig dat een compacte dunne unit wordt verkregen. De afstand D is bij voorkeur kleiner dan de diameter d van een spoel.

Volgens een mogelijke uitvoering kunnen de spoelen 1 voorzien zijn van een kern uit magnetisch materiaal. Verder kunnen de spoelen 1 omgeven zijn door ten minste één element uit magnetisch materiaal om de magnetische kring te sluiten.

In het voorbeeld van figuren 1A-1C is elke spoel 1 omgeven door vier balkvormige elementen 8 uit magnetisch materiaal. Om de duidelijkheid van figuur IA niet in het gedrang te brengen zijn deze elementen 8 slecht voor één spoel geïllustreerd. In plaats van vier balkvormige elementen 8 zou ook één kokervormig element voorzien kunnen zijn rond een spoel 1 (zie ook figuur 4), en deze elementen 8 zouden ook bevestigd kunnen zijn aan de contactplaat 3 in plaats van aan PCB 4.

Het in figuren 1A-C geïllustreerd relais is een zogenaamd monostabiel relais, dit wil zeggen een relais waarvan het contactlichaam tijdens het bekrachtigen van de spoelen 1 in een eerste stand (hier een sluitstand) wordt gehouden en terugveert naar een tweede stand (hier de open stand) op het ogenblik dat de bekrachtiging wegvalt. Het is echter ook mogelijk om de variant van figuren 1A-C uit te voeren als een zogenaamd bistabiel relais, dit wil zeggen een relais waarvan de spoelen het contactlichaam kunnen bewegen van een eerste stand naar een tweede stand en omgekeerd (bijvoorbeeld door het omkeren van de richting van de stroom door de spoelen 1), en waarvan het contactlichaam na het wegvallen van de bekrachtiging in de betreffende stand blijft staan. Daartoe kunnen één of meerdere veren 5 uitgevoerd zijn als zogenaamde bistabiele veerelementen, dit wil zeggen veerelementen die na het uit- of inveren in respectievelijk de uitgeveerde of ingeveerde stand blijven staan. Een voorbeeld van een dergelijk veerelement is een bladveer die tijdens het uit/inveren een knikverschijnsel vertoont. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan een dergelijk bistabiel veerelement eenvoudig voorzien worden in het contactlichaam 3, zoals geïllustreerd is in figuren 8A en 8B. De bistabiele veerelementen 15 zijn gevormd door zones van de contactplaat 3 uit te stansen en door een smalle brugzone een blijvende buigende vervorming te geven ter vorming van een bistabiel veerelement 15. In typische uitvoeringsvormen zal de contactplaat 3 voldoende dun en/of elastisch zijn zodanig dat de buigvervormde zone bij een puntkracht naar de andere zijde van de contactplaat springt. Figuren 8A en 8B illustreren één bistabiel veerelement, maar de vakman begrijpt dat meerdere dergelijke veerelementen voorzien kunnen zijn. Figuren 9A en 9B illustreren de werking van een dergelijk bistabiel veerelement. Figuur 9A illustreert de open stand. Wanneer de contactplaat 3 aangetrokken wordt als gevolg van een magnetisch veld opgewekt door de spoel 1, dan wordt het bistabiel veerelement 15 tegen de drager gedrukt en zal het naar zijn omgekeerde vaste positie springen, zie figuur 9B. Hierbij maakt het bistabiel veerelement 15 contact met een tegenoverliggende aanslag 16, zodanig dat de contactplaat 3 tegen de contactelementen 2a gedrukt wordt. De contactplaat 3 zal in deze positie blijven tot opnieuw een magnetisch veld wordt opgewekt dat ervoor zorgt dat de contactplaat 3 omhoog wordt bewogen, weg van de contactelementen 2a. op dat ogenblik keert het bistabiel veerelement terug naar de positie van figuur 2A. Volgens een niet geïllustreerde variant kunnen de bistabiele veerelementen voorzien zijn op de drager.

Volgens een variant kunnen één of meer permanente magneten (niet getoond in figuren 1A-C) zijn voorzien op de drager 4. Voor het bewegen van het contactlichaam van de sluitstand naar de open stand dienen de spoelen 1 zodanig bekrachtigd te worden dat de opgewekte magnetische kracht de magnetische kracht van de permanente magneten kan overwinnen om het contactlichaam van de sluitstand naar de open stand te bewegen. Dit kan bijvoorbeeld verwezenlijkt worden door een voldoende hoge stroom in de omgekeerde richting (in vergelijking met de richting die nodig is om het contactlichaam van de open naar de sluitstand te bewegen) door de spoelen 1 te sturen.

Hoewel hierboven beschreven werd om de spoelen 1 gelijktijdig te bekrachtigen voor het bewegen van het contactlichaam van een sluitstand naar een open stand en omgekeerd, begrijpt de vakman dat het ook mogelijk is om spoelen niet gelijktijdig te bekrachtigen, zodat het contactlichaam 3 bijvoorbeeld gekanteld wordt, en niet alle contacten gesloten worden. De contactelementen 2a, 2b dienen niet elektrisch met elkaar verbonden te zijn, en het afzonderlijk bedienen van de spoelen 1 zal dus toelaten om de contactelementen selectief in contact te brengen met het contactlichaam zodat meerdere onafhankelijke schakelende elektrische kringen kunnen gerealiseerd worden. Hierdoor worden meervoudige schakelacties mogelijk gemaakt, en kan bijvoorbeeld een elektrische wisselschakeling worden verkregen.

Figuur 2 illustreert een tweede uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding. Gelijkaardige onderdelen zijn aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers als in figuur 1.

In de tweede uitvoeringsvorm is een bijkomende beweegbaar gemonteerde contactplaat 3', een bijkomend PCB 4' op een vaste afstand van PCB 4, en een aantal bijkomende spoelen 1' voor het opwekken van een magnetisch veld voor het bewegen van bijkomende contactplaat 3' ten opzichte van bijkomend PCB 4', voorzien. Contactplaat 3 en bijkomende contactplaat 3' zijn naar elkaar toe gekeerd en bevinden zich tussen PCB 4 en PCB 4'. Het ten minste één elektrisch contactelement is hier gevormd als een aantal contactpaden 2c die voorzien zijn op de bijkomende contactplaat 3'. In een dergelijke uitvoering zullen zowel spoelen 1 als bijkomende spoelen 1' bijdragen aan het naar elkaar toe bewegen van contactplaat 3 en bijkomende contactplaat 3'. Op die manier kan de afstand tussen het contactlichaam 3 en de contactelementen 2 vergroot worden. Verder zijn zowel de bovenzijde van PCB 4' als de onderzijde van PCB 4 beschikbaar voor het daarop monteren van elektronische componenten 6.

Het in figuur 2 geïllustreerd relais is een monostabiel relais. Het is echter ook mogelijk om de variant van figuur 2 uit te voeren als een zogenaamd bistabiel relais. Daartoe kunnen één of meerdere veren 5 uitgevoerd zijn als zogenaamde bistabiele veerelementen, zoals beschreven voor de uitvoeringsvorm van figuur 1.

Ook voor de variant van figuur 2 kunnen de spoelen 1 al dan niet gelijktijdig, of groep per groep (bijvoorbeeld per vier), bekrachtigd worden, al naar gelang het wenselijk is om een enkelvoudig of samengesteld meervoudig relais te verkrij gen.

Figuur 3 illustreert een derde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding. Gelijkaardige onderdelen zijn aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers als in figuur 1.

In de derde uitvoeringsvorm is een bijkomend PCB 4' op een vaste afstand van PCB 4 gemonteerd, en is het ten miste één contactelement 2d voorzien op bijkomend PCB 4' aan een zijde die gericht is naar een zijde van de contactplaat 3. Tussen de contactplaat 3 en PCB 4 is een beweegbaar gemonteerde tussenplaat 7, bijvoorbeeld een PCB 7, voorzien waarop meerdere spoelen 1" zijn aangebracht voor het opwekken van een magnetisch veld voor het bewegen van contactplaat 3 ten opzichte van de tussenplaat 7. Op die manier zullen zowel spoelen 1 als bijkomende spoelen 1" bijdragen aan het bewegen van contactplaat 3 in de richting van de elektrische contactelementen 2d. Verder zijn zowel de bovenzijde van PCB 4' als de onderzijde van PCB 4 beschikbaar voor het daarop monteren van elektronische componenten 6.

Het in figuur 3 geïllustreerd relais is een monostabiel relais. Het is echter ook mogelijk om de variant van figuur 2 uit te voeren als een zogenaamd bistabiel relais. Daartoe kunnen één of meerdere veren 5a, 5b uitgevoerd zijn als zogenaamde bistabiele veerelementen, zoals beschreven voor de uitvoeringsvorm van figuur 1. Volgens een variant kunnen permanente magneten voorzien zijn aan de onderzijde van PCB 4', zie ook de variant van figuur 6.

Ook voor de variant van figuur 3 kunnen de spoelen 1 al dan niet gelijktijdig, of groep per groep (bijvoorbeeld per twee of per vier), bekrachtigd worden, al naar gelang het wenselijk is om een enkelvoudig of samengesteld meervoudig relais te verkrijgen.

Figuur 4 illustreert een vierde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding. Gelijkaardige onderdelen zijn aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers als in figuur 1.

In de vierde uitvoeringsvorm bestaat het contactlichaam uit een kadervormig PCB 3. Aan de onderzijde van PCB 3 zijn een aantal zones 18 uit magnetisch materiaal voorzien, welke zones zich uitstrekken boven de spoelen 1. Verder is PCB 3 voorzien van bijkomende contactelementen 13 uit elektrisch geleidend materiaal welke bedoeld zijn om contact te maken met elektrische contactelementen 2b, hier veercontacten, op PCB 4. In de vierde uitvoeringsvorm zijn de spoelen op een afstand van elkaar voorzien op PCB 4 en zijn bijkomende elektrische componenten 6, 6", 6"" aangebracht op de bovenzijde en onderzijde van PCB 4. Verder laat de opening in kadervormig PCB 3 toe om een hoge elektronische component 6" te bevestigen op PCB 4, aangezien deze component 6" door de opening naar buiten kan steken. Verder kunnen bijvoorbeeld ook elektrische componenten 6', 6"' voorzien zijn aan de onderzijde en bovenzijde van PCB 3.

Het in figuur 4 geïllustreerd monostabiel relais kan ook uitgevoerd worden als een zogenaamd bistabiel relais, zoals beschreven voor de uitvoeringsvorm van figuur 1.

Ook voor de variant van figuur 4 kunnen de spoelen 1 al dan niet gelijktijdig, of in groepen, bekrachtigd worden, al naar gelang het wenselijk is om een enkelvoudig of samengesteld meervoudig relais te verkrijgen. Zo kunnen bijvoorbeeld de twee linker spoelen 1 gelijktijdig bekrachtigd worden voor het realiseren van een contact tussen linker contactelement 2b en linker contactelement 13, en de twee rechter spoelen 1 gelijktijdig bekrachtigd worden voor het realiseren van een contact tussen rechter contactelement 2b en rechter contactelement 13, waarbij het bekrachtigen van de linker spoelen 1 onafhankelijk van het bekrachtigen van de rechter spoelen 1 kan gebeuren.

Figuur 5 illustreert een vijfde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding. Gelijkaardige onderdelen zijn aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers als in figuur 1.

In de vijfde uitvoeringsvorm zijn de spoelen 1 relatief hoog en slank in vergelijking met de eerder platte spoelen van de uitvoeringsvormen van figuren 1-4. De veren 5 zijn hier aangebracht rond de spoelen 1. Op die manier wordt een ruimte gecreëerd tussen PCB 3 and PCB 4 waar relatief hoge elektronische componenten 6 ondergebracht kunnen worden. De contactelementen zijn niet geïllustreerd maar kunnen bijvoorbeeld gelijkaardig zijn aan deze van figuren 1A-C of deze van figuur 4.

Figuur 6 illustreert een zesde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding. Gelijkaardige onderdelen zijn aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers als in figuur 1.

In de zesde uitvoeringsvorm is een bijkomend PCB 4' op een vaste afstand van PCB 4, voorzien. Het ten minste één elektrisch contactelement is hier gevormd door een aantal contactpaden 2a, 2d die voorzien zijn op respectievelijk de bovenzijde van PCB 4 en op de onderzijde van bijkomend PCB 4'. Deze contactpaden 2a, 2d zijn bedoeld om samen te werken met overeenstemmende contactpaden 13a, 13d op respectievelijk de onderzijde en bovenzijde van contactlichaam 3. Zowel de bovenzijde van PCB 4' als de onderzijde van PCB 4 zijn beschikbaar voor het daarop monteren van elektronische componenten 6.

Volgens een eerste mogelijkheid zijn de veren 5 zodanig dat de contactpaden 13d in een eerste ruststand contact maken met contactpaden 2d. Door de spoelen 1 te bekrachtigen kan de contactplaat 3 dan bewogen worden naar een tweede stand waarin de contactpaden 13a contact maken met de contactpaden 2a. Op die manier kan een wisselschakeling worden gerealiseerd.

Volgens een tweede mogelijkheid zijn de veren 5 zodanig dat de contactpaden 13d in een intermediare stand geen contact maken met contactpaden 2d en dat de contactpaden 13a geen contact maken met de contactpaden 2a (situatie getekend in figuur 6). Door de spoelen 1 te bekrachtigen in respectievelijk een eerste en een tweede tegengestelde richting kan de contactplaat 3 bewogen worden naar een eerste stand waarin de contactpaden 13d contact maken met de contactpaden 2d, en naar een tweede stand waarin de contactpaden 13a contact maken met de contactpaden 2a.

Verder kunnen permanente magneten 9 voorzien zijn tegen de onderzijde van de drager 4' en/of tegen de bovenzijde van de drager 4 om de contactplaat 3 in de eerste of tweede stand te houden bij het wegvallen van de bekrachtiging.

Figuur 7 illustreert een zevende uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding. Gelijkaardige onderdelen zijn aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers als in figuur 1.

In de zevende uitvoeringsvorm zijn voorzien: - een bijkomend PCB 4' op een vaste afstand van PCB 4; - een bijkomende contactplaat 3' die met behulp van veren 5' verend gemonteerd is ten opzichte van PCB 4', aan de onderzijde daarvan; en - bijkomende spoelen 1' voor het bewegen van contactplaat 3' ten opzichte van PCB 4'.

Het ten minste één elektrisch contactelement is hier gevormd door een aantal contactpaden 2a, 2a' die voorzien zijn op respectievelijk de bovenzijde van PCB 4 en op de onderzijde van bijkomend PCB 4'. Deze contactpaden 2a, 2a' zijn bedoeld om samen te werken met overeenstemmende contactpaden 13a, 13a' op respectievelijk de onderzijde van contactplaat 3 en de bovenzijde van contactplaat 3'. Verder zijn de onderzijde van contactplaat 3' en de bovenzijde van contactplaat 3 voorzien van respectievelijke contactpaden 13b', 13b. Zowel de bovenzijde van PCB 4' als de onderzijde van PCB 4 zijn beschikbaar voor het daarop monteren van elektronische componenten 6.

De veren 5, 5' zijn zodanig dat de contactpaden 13b in een intermediare stand geen contact maken met contactpaden 13b' en dat de contactpaden 13a,13a' geen contact maken met de contactpaden 2a, 2a' (situatie getekend in figuur 7). Door de spoelen 1 te bekrachtigen in respectievelijk een eerste en een tweede tegengestelde richting kan de contactplaat 3 bewogen worden naar een eerste stand waarin de contactpaden 13a contact maken met de contactpaden 2a, en naar een tweede stand waarin de contactpaden 13b contact maken met de contactpaden 13b'. Door de spoelen 1' te bekrachtigen in respectievelijk een eerste en een tweede tegengestelde richting kan de contactplaat 3' bewogen worden naar een eerste stand waarin de contactpaden 13a' contact maken met de contactpaden 2a', en naar een tweede stand waarin de contactpaden 13b contact maken met de contactpaden 13b'. Verder kunnen de spoelen 1, 1' al dan niet gelijktijdig bekrachtigd worden. De vakman begrijpt dat op die manier een veelvoud aan schakelcombinaties gerealiseerd kan worden met een zeer compact relais.

Indien in de variant van figuur 7 de spoelen 1 afwisselend bekrachtigd worden om selectief bepaalde contacten te sluiten of te openen, zullen de contactplaten 3, 3' in bepaalde situaties een gekantelde stand innemen. Om ook in een dergelijke stand een goed contact te realiseren, kunnen de contactelementen 2a, 2a', 13a, 13a', 13b, 13b' bijvoorbeeld een afgeronde vorm hebben, zoals schematisch getoond is in figuur 7.

De hierboven beschreven elektrische contactelementen 2a, 2a', 2b, 2c, 2d kunnen door middel van geleidende banen op het PCB 4 verbonden worden met een circuit waarin de relaisfunctie voorzien moet worden. Op analoge wijze kan contactplaat 3 (eerste, tweede, derde en vijfde uitvoeringsvorm) of contactelementen 13, 13a, 13a', 13b, 13b' (vierde, zesde en zevende uitvoeringsvorm) door middel van een geleidende draad of baan verbonden worden met het circuit waarin de relaisfunctie nodig is. Dit circuit kan gedeeltelijk of volledig voorzien zijn op een drager/PCB 4, 4' of op een contactlichaam/PCB 3.

In de geïllustreerde uitvoeringsvormen zijn de spoelen 1 steeds bevestigd op of in een vaste drager in de vorm van PCB 4. Het is echter ook mogelijk om de spoelen 1 te bevestigen op of in het contactlichaam 3 en om in of op PCB 4 de nodige magnetische zones 18 te voorzien.

De vakman begrijpt dat kenmerken van de verschillende uitvoeringsvormen gecombineerd kunnen worden met elkaar. Zo kan bijvoorbeeld de kadervormige contactplaat van figuur 4 ook gebruikt worden in de uitvoeringsvormen van figuren 1A-C, 2, 3, 5, 6, 7, waarbij de contactelementen uiteraard op locaties dienen te worden voorzien die aangepast zijn aan de elektrisch geleidende zone(s) van het contactlichaam/PCB 3.

De vakman zal begrijpen dat vele modificaties en aanvullingen denkbaar zijn binnen het kader van de onderhavige uitvinding, dat geenszins beperkt wordt door de hierboven gegeven uitvoeringsvoorbeelden. De beschermingsomvang wordt enkel bepaald door de hiernavolgende conclusies.

Claims (24)

1. Conclusies

   1. Elektromechanisch relais omvattende: - een drager (4); - een contactlichaam (3) dat beweegbaar gemonteerd is ten opzichte van de drager; - ten minste één elektrisch contactelement (2a;2b;2c;2d); - ten minste twee spoelen (1) voor het bewegen van het contactlichaam ten opzichte van de drager, om een elektrisch contact tussen het contactlichaam en het ten minste één elektrisch contactelement te verbreken of tot stand te brengen; welk contactlichaam (3) ingericht is om bewogen te worden als gevolg van een magnetisch veld opgewekt door de ten minste twee spoelen; waarbij de ten minste twee spoelen aangebracht zijn op of in de drager (4) en/of op of in het contactlichaam (3); en waarbij de drager en/of het contactlichaam - is vervaardigd uit een elektrisch isolerend materiaal waarop of waarin elektrisch geleidende banen zijn voorzien, en - is ingericht voor het daarop monteren van elektronische componenten die verbindbaar zijn met de elektrisch geleidende banen.
2. 2. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het contactlichaam (3) en de drager (4) plaatvormig zijn.
3. 3. Elektromechanisch relais volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de drager (4) en/of het contactlichaam (3) een printed circuit board (PCB) is.
4. 4. Elektromechanisch relais volgens één der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de ten minste twee spoelen naast elkaar zijn geplaatst, gezien in een vlak evenwijdig aan de drager en/of het contactlichaam.
5. 5. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de of elke spoel een as heeft die loodrecht gericht is op de drager en/of op het contactlichaam.
6. 6. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het contactlichaam - integraal vervaardigd is uit een magnetisch materiaal; of - zones uit magnetisch materiaal omvat; en/of - voorzien is van één of meer permanente magneten.
7. 7. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ten minste één verend middel (5;5a,5b) voorzien is tussen de drager (4) en het contactlichaam (3).
8. 8. Elektromechanisch relais volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het of elk verend middel (5;5a,5b) een eerste einde heeft dat bevestigd is aan de drager (4) en een tweede einde dat bevestigd is aan het contactlichaam (3).
9. 9. Elektromechanisch relais volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat het of elk verend middel (5;5a,5b) ingericht Is om een elektrisch geleidend pad te vormen tussen de drager en het contactlichaam.
10. 10. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de drager (4) voorzien is van een eerste zijde (41) en van een tweede zijde, waarbij een elektronische component (6,6",6"") is aangebracht op de eerste en/of op de tweede zijde; en/of dat het contactlichaam (3) voorzien is van een eerste zijde en een tweede zijde, waarbij een elektronische component (6', 6"') aangebracht is op de eerste en/of op de tweede zij de.
11. 11. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ten minste één contactelement (2a,2b) een contactelement omvat dat rechtstreeks aangebracht is op een bovenvlak van de drager (4) aan een zijde die gericht is naar het contactlichaam (3) .
12. 12. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het contactlichaam voorzien is van ten minste één elektrische contactzone die bedoeld is om samen te werken met het ten minste één contactelement.
13. 13. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het relais ten minste vier spoelen omvat.
14. 14. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de afstand (D) tussen de drager (4) en het contactlichaam (3), in de toestand waarin het ten minste één contactelement verwijderd is van het contactlichaam, kleiner is dan 5 mm.
15. 15. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ten minste één elektrisch contactelement een veercontact (2b) omvat.
16. 16. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de drager (4) en/of het contactlichaam een PCB is, en dat elke spoel gevormd is met geleidende banen van de PCB (PCB track coil).
17. 17. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat elke spoel voorzien is van een kern bestaande uit magnetisch materiaal.
18. 18. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat elke spoel (1) omgeven is door ten minste één element (8) uit magnetisch materiaal om samen met de spoel een magnetische kring te vormen.
19. 19. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, verder omvattende een bijkomend beweegbaar gemonteerd contactlichaam (3'), een bijkomende drager (4'), en ten minste twee bijkomende spoelen (1') voor het opwekken van een magnetisch veld voor het bewegen van het bijkomend contactlichaam (3') ten opzichte van de bijkomende drager (4'), waarbij het contactlichaam en het bijkomend contactlichaam naar elkaar toe gekeerd zijn en gelegen zijn tussen de drager (4) en de bijkomende drager (4'), waarbij de bijkomende drager (4') op een vaste- afstand van de drager (4) gemonteerd is, waarbij het ten minste één contactelement (2c) voorzien is op of gevormd is door het bijkomend contactlichaam (3').
20. 20. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, verder omvattende een bijkomende drager (4') op een vaste afstand van de drager (4), op welke bijkomende drager het ten miste één contactelement (2d) is voorzien aan een zijde die gericht is naar een zijde van het contactlichaam (3), waarbij tussen het contactlichaam (3) en de drager (4) een beweegbaar gemonteerd tussenlichaam (7) is voorzien waarop of waarin ten minste twee spoelen (1") zijn aangebracht voor het opwekken van een magnetisch veld voor het bewegen van het contactlichaam (3) ten opzichte van het tussenlichaam (7).
21. 21. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ten minste één contactelement ten minste een eerste contactelement (2a) aan een eerste kant van het contactlichaam (3) en een tweede contactelement (2d; 13b') aan een tweede kant van het contactlichaam omvat, en dat het contactlichaam (3, 13a, 13d; 3, 13a, 13b) gemonteerd en ingericht is om in een eerste stand elektrisch contact te maken met het eerste contactelement (2a) en in een tweede stand met het tweede contactelement (2d; 13b').
22. 22. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat contactlichaam beweegbaar is tussen een eerste en een tweede stand als gevolg van het opwekken van respectievelijk een eerste en een tweede magnetisch veld door de ten minste twee spoelen, en dat ten minste één permanente magneet zodanig gemonteerd is op de drager en/of op het contactlichaam dat het contactlichaam in de eerste stand wordt gehouden na het wegvallen van het eerste magnetisch veld en/of dat het contactlichaam in de tweede stand wordt gehouden na het wegvallen van het tweede magnetisch veld.
23. 23. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ten minste één contactelement een eerste contactelement en een tweede contactelement omvat, en dat de ten minste twee spoelen zodanig aangebracht zijn dat als gevolg van een selectieve bekrachtiging van één of meer spoelen daarvan het eerste en tweede contactelement selectief contact kunnen maken met het contactlichaam.
24. 24. Elektromechanisch relais volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het contactlichaam (3) verend gemonteerd is ten opzichte van de drager (4) met behulp van ten minste één bistabiel veerelement.