Ungepoltes Kleinstrelais mit Umschaltkontaktvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf ein ungepoltes Kleinstrelais mit einem innerhalb eines Solenoids be wegbaren zweiflügeligen Anker und einer von einem Ankerflügel betätigten Umschaltkontaktvorrichtung.
Bei Kleinstrelais ist es vor allem von Bedeutung, dass die Reibung des Ankers auf ein Mindestmass verringert wird, um noch genügend grosse Kontakt kräfte zu erhalten. Dies hängt vor allem damit zusam men, dass bei Verkleinerung der Abmessungen eines Relais auch das zur Verfügung stehende Volumen für die Erregerwicklung nur gering ist. Um eine Anker kraft zu erzeugen, die übliche Kontaktkräfte bewirkt, muss daher vielfach die Erregerleistung des Relais erhöht werden. Geringe Kontaktkräfte führen näm lich bekanntlich zu hohen Übergangswiderständen, ausserdem ist dann das Relais relativ stossempfind- lich.
Kleinstrelais, die in der Regel in Serienfertigung hergestellt werden, sollen im übrigen mit relativ wenig Einzelteilen aufgebaut werden können, so dass die Herstellungskosten gering sind. Dabei muss versucht werden, die verwendeten Einzelteile möglichst ein fach zu gestalten, trotzdem soll aber eine den Betriebs verhältnissen angepasste Änderung, beispielsweise hinsichtlich des Kontaktmaterials, ohne wesentlichen Eingriff in die Relais-Konstruktion möglich sein.
Diese Forderungen werden nach der Erfindung dadurch weitgehend erfüllt, dass bei einem Relais der eingangs näher bezeichneten Art zur Lagerung des Ankers die Aussenkante eines innerhalb des Solenoids angebrachten Polschuhs dient, wobei als Gegenlage ein unmagnetisches Gabelstück vorgesehen ist. Ausser- dem ist an einem Ankerflügel eine den Mittelkontakt bildende Kontaktfeder mit einem aufgeschweissten drahtförmigen Kontaktelement vorgesehen, das be- triebsmässig zwischen dem Ruhekontakt und den Ar beitskontakt umschaltbar ist.
Dabei ist es vorteilhaft, dass sich die Ankerfeder mit einer Schlaufe an einer Warze des Ankers abstützt. Eine zweckmässige Ausführungsform der Erfin dung sieht dabei vor, dass die Ankerfeder neben der Lagefixierung zum Erzeugen der Ruhekontaktkraft und der Ankerrückstellkraft dient. Ausserdem kann die Ankerfeder zugleich als zusätzliche Stromzufüh rung für den Mittelkontakt verwendet werden. Die Erfindung erfüllt unter diesen Voraussetzungen weit gehend die Forderungen, die an ein serienmässig her stellbares Kleinstrelais gestellt werden.
Es wird dabei eine reibarme Lagerung des Ankers durch eine Biege feder erreicht, die gleichzeitig noch die erwähnten an deren Aufgaben übernimmt. Ausserdem wird durch die im Schwerpunkt gelagerte geringe Ankermasse und durch die das Kontaktelement tragende Kontakt feder, die als Mittelkontakt dient, eine weitgehend prellarme Kontaktgabe erzielt.
Durch die Tatsache, dass an der Kontaktfeder ein drahtförmiges Kontaktelement befestigt ist, wird er reicht, dass sich bei einer gewünschten Änderung des Kontaktwerkstoffes die Federkonstante der Kontakt vorrichtung nicht ändert und dadurch auch bei Ver wendung anderer Kontaktwerkstoffe mit gleichen Kontaktkräften zu rechnen ist.
Es ist also jederzeit möglich, den Verwendungszweck eines Kleinstrelais der beschriebenen Art und damit den Kontaktwerk stoff hinsichtlich der sekundär zu schaltenden Kreise zu wechseln, ohne dass dabei andere Kennwerte für das Relais gültig sind. Es ist nämlich dabei lediglich erforderlich, ein anderes -Kontaktelement vorzusehen, die eigentliche Kontaktfeder bleibt für jeden Betriebs fall gleich.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus nachfolgen der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Er findung.
Es zeigen: Fig. 1 die Ausführung des Elektromagnetsystems im Schnitt, Fig. 2 eine mit dem Bezugszeichen A versehene Einzelheit nach Fig. 1 in vergrösserter Darstellung.
Das in der Fig. 1 dargestellte ungepolte Elektro- magnetsystem in Kleinstbauweise besteht im wesent lichen aus einem Sockel 1, bei dem über eine Druck- glaseinschmelzung 2a Sockelstifte 3a, 3b und 3c ange bracht sind.
An den Enden der Sockelstifte 3a und 3b befindet sich starre Edelmetall-Kontaktrollen, und zwar der Ruhekontakt 4a und der Arbeitskontakt 4b. Am Anker 5 ist die Kontaktfeder 6a aus Federwerk- stoff angebracht, an der sich das eigentliche draht- förmige, aufgeschweisste Kontaktelement 6b aus Kon taktwerkstoff befindet. Dadurch ist gewährleistet, dass trotz Verwendung verschiedener Kontaktwerkstoffe die Federkonstante des Kontaktsystems gleich ist,
was sonst bei bekannten Ausführungen nur durch ent sprechende Ausbildung des Kontaktdrahtes entspre chend der Werkstoffkennwerte möglich ist.
Als Ankerlagerung ist, wie in Fig. 2 noch ver- grössert dargestellt, ein Schneidemager gewählt, des sen Schneide 13 vom Polschuh 14 gebildet wird. Das Gegenlager besteht aus dem Anker 5 und dem unma- gnetischen Gabelstück 16 (Fig. 1). Es dient zur seit lichen Fixierung des Ankers 5. Eine unmagnetische Ankerfeder 7 aus Federdraht wird in einen Schlitz 18 am Polschuh 14 eingehängt und stützt sich an einer Warze 19 des Ankers 5 ab.
Die Ankerfeder <B>7</B> ist als Biegefeder mit einer Schlaufe 7a für die erforderliche Anpassung an die magnetische Kraft-Weg-Charakte- ristik ausgebildet. Die Ankerfeder hat eine Reihe Be dingungen zu erfüllen, die nicht nur mit der reibar men Ankerbewegung und der Erzeugung der erfor derlichen Ruhekontaktkraft des Ankers zusammen hängen, sondern sie soll auch als Ankerrückstellfeder wirksam sein.
Darüber hinaus dient sie als zusätzliche Stromzuführung für den Mittelkontakt, der als äus- seren Anschluss den Sockelstift 3c besitzt.
Die Spulenanschlüsse 8 sind mittels einer Druck- glasdurchführung 2b hermetisch dicht in die Fluss führungsplatte 9 eingeschmolzen. Der der Flussfüh- rungsplatte 9 zugehörige Polschuh 15, der mit einer unmagnetischen Metallhülse 10 an der Stelle 9a her metisch dicht verbunden ist, bildet mit dem Anker 5 den Arbeitsluftspalt 5b, während der am anderen Ende des Ankers 5 wirksame Arbeitsluftspalt die Be zeichnung 5a trägt.
Die unmagnetische Metallhülse 10 dient gleichzeitig als Spulenkörper, auf dem sich iso liert die Erregerwicklung 11 befindet.
Das Elektromagnetsystem besteht fertigungsmäs- sig aus zwei Baugruppen, wobei die eine Baugruppe die Kontaktanordnung mit Anker umfasst, während die andere Baugruppe die Erregerwicklung mit Pol schuh aufweist. Die Polschuhflächen werden bei der Montage parallel zueinander ausgerichtet. Durch die Verbindung der beiden Baugruppen an der Stelle 20 wird gleichzeitig der hermetische Abschluss des Kon taktraums erzielt, der frei von organischen Stoffen ist.
Die aus Weicheisen bestehende Hülse 12 dient, wie gestrichelt angedeutet, als magnetischer Rück- schluss für das Elektromagnetsystem und führt den Erregerfluss, sie hat aber gleichzeitig die Aufgabe eines mechanischen Schutzes für das Relais. An den Stellen 21 kann zusätzlich ein hermetischer Abschluss der Erregerwicklung 11 zur Vermeidung von Elektro- lyse-Erscheinungen vorgesehen werden.
Da die Weich- @eisenhülse 12 das Spannungspotential der Mittelkon- taktfeder 6a bzw. des Mittelkontakts 6b aufweist, ist zur Isolation des gesamten Kleinstrelais ein Isolier schlauch 17 vorgesehen.
Das Kleinstrelais arbeitet weitgehend lageunabhängig und ist weitgehend stoss- und schüttelfest, da der An ker 5 im Schwerpunkt gelagert ist. Durch die nur kleine Ankermasse und der angepassten Steifigkeit der Mit telkontaktfeder 6a wird in Verbindung mit einem vor gesehenen Überhub, bei dem also der Ankerhub grösser ist, als der Kontakthub, eine weitgehend prellarme -Kontaktgabe erreicht.
Non-polarized miniature relay with changeover contact device The invention relates to a non-polarized miniature relay with a two-winged armature which can be moved within a solenoid and a changeover contact device actuated by an armature wing.
In the case of small relays, it is particularly important that the friction of the armature is reduced to a minimum in order to obtain sufficiently high contact forces. This is mainly due to the fact that when the dimensions of a relay are reduced, the volume available for the field winding is only small. In order to generate an armature force that causes the usual contact forces, the excitation power of the relay must therefore be increased in many cases. It is well known that low contact forces lead to high contact resistance, and the relay is then relatively sensitive to shock.
Small relays, which are usually manufactured in series, should also be able to be built with relatively few individual parts, so that the manufacturing costs are low. An attempt must be made to make the individual parts used as simple as possible, but a change adapted to the operating conditions, for example with regard to the contact material, should be possible without significant interference in the relay construction.
According to the invention, these requirements are largely met in that, in a relay of the type described in detail at the outset, the outer edge of a pole piece attached within the solenoid serves to support the armature, a non-magnetic fork piece being provided as a counter-support. In addition, a contact spring, which forms the center contact and has a welded-on wire-shaped contact element, is provided on an armature wing, which can be switched operationally between the normally closed contact and the working contact.
It is advantageous that the armature spring is supported with a loop on a boss of the armature. An expedient embodiment of the invention provides that the armature spring, in addition to fixing the position, is used to generate the rest contact force and the armature restoring force. In addition, the armature spring can also be used as an additional power supply for the center contact. Under these conditions, the invention largely fulfills the requirements that are made of a miniature relay that can be adjusted in series.
It is achieved a low-friction storage of the armature by a flexible spring, which also takes over the other tasks mentioned. In addition, the low anchor mass stored in the center of gravity and the contact spring carrying the contact element, which serves as a central contact, achieves a largely low-bounce contact.
Due to the fact that a wire-shaped contact element is attached to the contact spring, it is sufficient that the spring constant of the contact device does not change with a desired change in the contact material and the same contact forces can therefore also be expected when using other contact materials.
It is therefore possible at any time to change the intended use of a miniature relay of the type described and thus the contact material with regard to the secondary switching circuits without other parameters being valid for the relay. It is only necessary to provide a different contact element, the actual contact spring remains the same for every operating case.
Further details emerge from the following description of an embodiment of the invention.
1 shows the embodiment of the electromagnet system in section, FIG. 2 shows a detail according to FIG. 1 provided with the reference symbol A in an enlarged representation.
The very small, non-polarized magnet system shown in FIG. 1 consists essentially of a base 1, in which base pins 3a, 3b and 3c are attached via a pressure glass seal 2a.
At the ends of the base pins 3a and 3b there are rigid precious metal contact rollers, namely the normally closed contact 4a and the normally open contact 4b. The contact spring 6a made of spring material, on which the actual wire-shaped, welded-on contact element 6b made of contact material is located, is attached to the armature 5. This ensures that the spring constant of the contact system is the same despite the use of different contact materials,
which is otherwise only possible with known designs by appropriately training the contact wire accordingly to the material properties.
As shown in an enlarged manner in FIG. 2, a cutter bearing is selected as the armature bearing, the cutting edge 13 of which is formed by the pole shoe 14. The counter bearing consists of the armature 5 and the non-magnetic fork piece 16 (FIG. 1). It is used to fix the armature 5 since union. A non-magnetic armature spring 7 made of spring wire is hooked into a slot 18 on the pole piece 14 and is supported on a protrusion 19 of the armature 5.
The armature spring <B> 7 </B> is designed as a spiral spring with a loop 7a for the necessary adaptation to the magnetic force-displacement characteristics. The armature spring has to meet a number of conditions that are not only related to the reibar men armature movement and the generation of the required break contact force of the armature, but it should also be effective as an armature return spring.
In addition, it serves as an additional power supply for the center contact, which has the base pin 3c as an external connection.
The coil connections 8 are hermetically sealed in the flow guide plate 9 by means of a pressure glass feed-through 2b. The pole shoe 15 belonging to the flux guide plate 9, which is meticulously tightly connected to a non-magnetic metal sleeve 10 at the point 9a, forms the working air gap 5b with the armature 5, while the working air gap effective at the other end of the armature 5 is labeled 5a .
The non-magnetic metal sleeve 10 also serves as a bobbin on which the field winding 11 is isolated.
In terms of production, the electromagnetic system consists of two subassemblies, one subassembly comprising the contact arrangement with armature, while the other subassembly has the field winding with pole shoe. The pole shoe faces are aligned parallel to each other during assembly. By connecting the two assemblies at point 20, the hermetic closure of the contact space, which is free of organic substances, is achieved at the same time.
The sleeve 12, which is made of soft iron, serves, as indicated by dashed lines, as a magnetic return circuit for the electromagnetic system and guides the excitation flow, but at the same time has the task of mechanical protection for the relay. At the points 21, a hermetic closure of the excitation winding 11 can also be provided to avoid electrolysis phenomena.
Since the soft iron sleeve 12 has the voltage potential of the central contact spring 6a or the central contact 6b, an insulating hose 17 is provided to isolate the entire miniature relay.
The miniature relay works largely in a position-independent manner and is largely shock and shake-proof, since the armature 5 is mounted in the center of gravity. Due to the only small armature mass and the adapted stiffness of the telkontaktfeder 6a, a largely low-bounce contact is achieved in conjunction with an overstroke, in which the armature stroke is greater than the contact stroke.