CH677162A5

CH677162A5 -

Info

Publication number: CH677162A5
Application number: CH3922/89A
Authority: CH
Inventors: Martino Albertoni
Original assignee: Carlo Cavazzi Electromatic Ag
Priority date: 1989-10-30
Filing date: 1989-10-30
Publication date: 1991-04-15
Also published as: EP0425780B1; EP0425780A2; DE69023882T2; ATE130955T1; DE69023882D1; EP0425780A3; US5084688A

Description

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Descrizione

La presente invenzione riguarda un relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati. Come noto l'estesissimo impiego dei relè in molti campi dell'elet- 5 trotecnica, delle telecomunicazioni, dell'elettronica e in particolare dell'automazione, è dovuto alla versatilità dei numerosi tipi realizzati; in particolare la tendenza dei costruttori di apparecchiature elettroniche che utilizzano oggigiorno questi relè miniatu- 10 rizzati, è quella di ridurre e rendere il più possibile compatto l'ingombro degli stessi.

In particolare la tendenza dei costruttori di apparecchiature elettroniche è soprattutto quella di riuscire, riducendo gli ingombri dei relè, a ridurre il pas- 15 so delle schede elettroniche sulle quali sono montati i relè.

Alla luce di quanto sopra detto ne deriva che i costruttori di relè sono quindi sollecitati a realizzare relè più ridotti di ingombro, soprattutto in altezza, e 20 sempre più sensibili cioè aventi un consumo minore così da ridurre anche gli ingombri dei trasformatori di alimentazione.

Normalmente un circuito magnetico degli attuali relè miniaturizzati presenta un elettromagnete che 25 viene eccitato da una corrente elettrica che percorre la sua bobina in modo da attrarre contro la faccia polare o espansione polare una ancora mobile.

Il movimento dell'ancora viene opportunamente utilizzato per realizzare gli spostamenti desiderati 30 sui contatti.

li ritorno dell'ancora mobile alla posizione di riposo, dopo la cessazione della corrente di eccitazione, viene realizzato mediante una molla e in genere mediante le stesse lamine elastiche porta-contatti 35 del relè.

Chiaramente il numero, la disposizione dei contatti e la sequenza delle manovre variano a secondo degli scopi a cui il relè stesso viene destinato.

Gli attuali relè di potenza, in funzione della realiz- 40 zazione della loro struttura, presentano le espansioni polari esteme alla bobina e/o sagomate in modo tale da generare delle cadute magnetiche nel circuito con l'utilizzo parziale del flusso prodotto dalle bobine e in conseguenza una resa magnetica bassa. 45

Un'altro inconveniente a cui spesso sono soggetti gli attuali relè di tipo miniaturizzato riguarda la difficoltà dì assemblaggio tra il blocco porta-contatti ed il blocco porta-circuito elettromagnetico e la loro taratura. 50

Non da ultimo il dover isolare i contatti dal circuito magnetico mediante distanze superficiali superiori a 8 mm. e rigidità dielettrica superiore ai 4 KV., come richiesto dalla attuale normativa vìgente, implica necessariamente l'impiego di piastrine isolanti che de- 55 terminano talvolta un incremento degli ingombri esterni del relè con tutte le conseguenze che ne derivano.

Un importante scopo della presente invenzione è ideare un relè miniaturizzato di potenza per circuiti 60 stampati che abbia un assorbimento di bobina e un ingombro estremamente contenuti.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è ideare un relè miniaturizzato che pur presentando un ingombro ridotto sìa in grado di utilizzare la totali- 65

tà del flusso magnetico generato dalla bobina.

Non ultimo scopo del trovato è ideare un relè miniaturizzato che, essendo costituito da un numero limitato di pezzi, consenta un assemblaggio semplice e automatizzato dei blocco del circuito magnetico con il blocco dei contatti unitamente ai fatto di presentare un processo di taratura definito da un numero di operazioni inferiori rispetto alla taratura dei relè tradizionali.

Questi scopi vengono raggiunti da un relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati comprendente: un circuito elettromagnetico completo di bobina, un blocco portacontatti munito di azionatore, una copertura di protezione e sigillatura, caratterizzato dal fatto che detto circuito magnetico comprende esclusivamente un elemento di supporto fisso e un elemento ad ancora mobile presentanti le rispettive espansioni polari alloggiate internamente a detta bobina per l'utilizzo di tutto il flusso magnetico generato dalla stessa.

I particolari dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita del relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo il trovato illustrata negli uniti disegni di cui:

- la Fig. 1 è una vista in alzato laterale del relè sezionato trasversalmente;

- la Fig. 2 è una vista lungo la linea di sezione II-

II di Fig. 1 ;

- la Fig. 3 è una vista lungo la linea di sezione IH—

III di Fig. 1;

- la Fig. 4 è una vista lungo la linea di sezione IV-

IV di Fig. 1;

- la Fig. 5 mostra schematicamente le fasi di assemblaggio del blocco porta circuito magnetico con il blocco porta-contatti e con una copertura di protezione e sigillatura; e

- le Fig. 6 e 7 mostrano una variante costruttiva del relè secondo il trovato rispettivamente un relè in corrente alternata e un relè bistabìle a magnete permanente.

Con riferimento alle figure sopra descrìtte il relè miniaturizzato secondo il trovato, complessivamente indicato con il numero di riferimento 1, comprende un circuito elettromagnetico 2 completo di bobina 39, un blocco porta-contatti 3 munito di azionatore 25, e una copertura di protezione e sigillatura 4.

II circuito magnetico a bassa caduta magnetica è realizzato in soli due pezzi di ferro puro uno definito da un elemento dì supporto fisso 5 e l'altro definito da un elemento ad ancora mobiie 6.

L'elemento di supporto fisso 5 e l'elemento ad ancora mobile 6 presentano le rispettive espansioni polari 7 ed 8 alloggiate internamente a una bobina 3 in modo da utilizzare tutto il flusso prodotto dalla stessa.

Le espansioni polari 7 ed 8 presentano inoltre ciascuna una superficie inclinata 9 e 10 che risultano dimensionate e tra loro coniugate per contenere al massimo il loro ingombro nonché favorire la miglior resa magnetica del circuito.

Inoltre come già detto per consentire di utilizzare tutto il flusso generato dalla bobina il traferro di at2

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trazione 11 fra dette espansioni polari risulta interno alla bobina 39.

Più in particolare come visibile in Fig, 1 gli elementi ad ancora e di supporto 6 e 5 presentano sostanzialmente una conformazione ad «U» definita da una prima gamba e da una seconda gamba, rispettivamente indicate con 12 e 13, raccordate da una traversa 14.

Vantaggiosamente inoltre, come accennato, sia l'elemento di supporto che l'elemento ad ancora sono interamente realizzati in ferro puro per cui risulta che il circuito magnetico è composto da solo due pezzi anziché tre come avviene normalmente.

La prima gamba 12 dell'elemento di supporto 5 risulta maggiore della sua seconda gamba 13 ed esterna alla bobina 39 mentre la prima gamba 12 dell'elemento ad ancora 6 risulta minore della seconda gamba 13 della stessa ed esterna alla bobina 39.

In particolare le seconde gambe 13 sia dell'elemento di supporto che dell'elemento ad ancora sono inserite da parti opposte di un foro passante 15 nella bobina 39.

Il foro passante 15 presenta opportunamente in sezione una conformazione rettangolare.

L'elemento di supporto 5 è solidale alla bobina grazie al preciso accoppiamento delle sue gambe interne 13 ed esterne 12 con il rocchetto in plastica 40 della bobina.

L'elemento ad ancora risulta inoltre oscillabilmen-te associato all'elemento di supporto tramite un elemento elastico 17 che presenta una sua estremità solidale all'elemento di supporto e l'estremità opposta che si impegna in una nicchia 18 ricavata sull'estremità dell'elemento ad ancora. La nicchia 18 coincide inoltre con l'asse di oscillazione o fulcro dell'elemento ad ancora. La posizione del fluoro dell'elemento ad ancora, esemplificata in Fig. 1 sul dorso dell'elemento di supporto, può anche essere disposta ad esempio, a secondo delle necessità, sull'estremità dell'elemento di supporto sia sul dorso che all'interno dello stesso; in tal caso la lunghezza della gamba 12 dell'elemento ad ancora diventa praticamente nulla.

Nel caso preso ad esempio la particolare posizione del fulcro dell'elemento ad ancora si trova circa ad un terzo della lunghezza della prima gamba dell'elemento di supporto per ottenere un perfetto bilanciamento dell'elemento ad ancora rispetto all'asse di oscillazione.

Vantaggiosamente inoltre la particolare conformazione delle espansioni polari fa sì che la somma dell'area delle sezioni complanari delle espansioni polari, sia dell'elemento di supporto sia dell'elemento ad ancora, risulti uguale lungo l'intera lunghezza delle espansioni polari stesse in modo da realizzare un minimo ingombro con induzione costante nel ferro.

Per ottemperare alle normative vigenti il relè presenta una piastrina di isolamento 19 realizzata in materiale termoplastico atta a realizzare una rigidità dielettrica fra i contatti e il circuito magnetico, di 4 KV. con una distanza superficiale degli stessi superiore a 8mm..

La piastrina di isolamento 19 è associata ad una basetta 20 in materiale isolante, e più precisamente anch'essa in materiale termoplastico, su cui sono montati i porta-contatti fissi 21 e un porta-contatto mobile 22 al quale è solidalmente connessa, con una sua prima estremità, mediante saldatura o rìvettatu-ra, una lamina elastica 23 che supporta in una posizione sostanzialmente di estremità un contatto mobile 24 tra i contatti fissi 21.

Chiaramente il blocco porta-contatti 3 sopra descritto si riferisce ad esempio ad un relè con un solo contatto in deviazione ma, come ovvio per un tecnico del ramo, la stessa tipologia costruttiva vale anche per due contatti in deviazione montati affiancati sulle basette portacontatti e azionati dallo stesso azionatore 25.

Il relè inoltre comprende dei mezzi di comando per trasformare il moto rotatorio della seconda gamba 13 dell'elemento ad ancora 6 in un moto transitorio dell'azionatore 25 della lamella elastica 23 per lo spostamento del contatto mobile 24 tra i contatti fissi.

Più precisamente i mezzi di comando comprendono un canale di guida 26, presentante in sezione una conformazione tronco-conica, che risulta associato alla basetta 20.

Internamente al canale di guida 26 è scorrevole l'organo azionatore 25 che è connesso in modo articolato alla seconda gamba 13 dell'elemento ad ancora che è guidato dalla parte più stretta del canale 26 in adiacenza all'estremità delle lamelle 23.

La connessione tra l'estremità della seconda gamba dell'elemento ad ancora e l'organo azionatore avviene tramite dei mezzi di connessione automatica e più precisamente tramite un organo a scìvolo 27, presente sulla parte superiore dell'organo azionatore, definente con quest'ultimo una sede di trattenimento girevole 28.

Internamente alla sede 28 si innestano a scatto due ingrossamenti coassiali 29 che risultano tra loro contrapposti e che si sviluppano lateralmente dalle estremità della seconda gamba dell'elemento ad ancora.

Questa soluzione tecnica permette vantaggiosamente di consentire all'organo azionatore di translare in modo rettilineo all'interno del canale di guida con un attrito pressoché nullo.

Inoltre quanto sopraddetto consente in modo estremamente semplice di associare il blocco porta circuito con il blocco porta-contatti, come visibile in Fig. 5, con un semplice movimento di translazione longitudinale in modo da accopiare i due blocchi per compenetrazione sfruttando opportuni elementi ad incastro visibili in Fig. 3 e costituiti dalle alette 16 ricavati sull'elemento di supporto e dalle corrispondenti scanalature ricavate sulla piastrina di isolamento per garantire una stabile posizione relativa nel tempo dei due blocchi.

In ultimo, come visibile sempre in Fig, 5, i due blocchi verranno ricoperti da una copertura di protezione 4 e quindi sigillati mediante una congrua quantità di resina sigillante.

Va in ultimo detto che la struttura del relè oggetto del trovato consente un ulteriore importantissimo vantaggio e cioè consente una taratura semplificata del fine corsa della lamella elastica 23.

In sostanza sì esegue la taratura operando sem-

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plicemente una eventuale deformazione sull'estremità delia seconda gamba 13 dell'elemento ad ancora 6 in modo da ottenere la forza prevoluta del contatto mobile su quello fìsso.

Il funzionamento del relè miniaturizzato di potenza secondo il trovato appare evidente da quanto descritto ed illustrato; in particolare quando il blocco porta-circuito magnetico è connesso con il blocco porta-contatti l'estremità della seconda gamba 13 dell'eleménto ad ancora 6 si impegna a scatto ed in modo articolato con l'organo azionatore 25 il quale traslando, come già detto senza attrito, all'interno del canale di guida 26 agirà sulle estremità della lamina elastica 23.

Quando la bobina 39 viene percorsa da corrente l'elemento ad ancora 6 viene attratto dall'elemento di supporto 5 e ruotando attorno all'asse di fulcro 18 compie in corrispondenza dell'estremità della seconda gamba 13 una corsa dì lavoro trasferendo il movimento, tramite l'organo azionatore 25, all'estremità della lamina elastica 23 eseguendo la commutazione dei contatti.

Si è in pratica constatato come il relè miniaturizzato dì potenza secondo il trovato risulti particolarmente vantaggioso per presentare un ingombro estremamente ridotto soprattutto in altezza e risultare estremamente sensibile e quindi a basso consumo così da consentire di ridurre gli ingombri dei trasformatori di alimentazione.

Inoltre il circuito magnetico realizzato in due soli pezzi (un elemento di supporto fisso ed un elemento ad ancora mobile) presentando espansioni polari opportunamente sagomate e poste all'interno della bobina favorisce la miglior resa magnetica del circuito perchè questo presenta meno cadute magnetiche e inoltre viene utilizzato tutto il flusso prodotto dalla bobina.

In ultimo il relè risulta conforme alle norme vigenti in materia in quanto l'isolamento che si viene a generare tra il circuito magnetico e il blocco contatti risulta essere con rigidità dielettrica superiore a 4 KV e con una distanza superficiale fra le parti metalliche degli stessi di 8mm. pur mantenendo un ingombro esterno estremamente ridotto.

Nelle figure 6 e 7 sono inoltre rappresentati due relè, secondo il trovato, il primo in corrente alternata ed il secondo bistabile a magnete permamente, dove con il numero 40 (Fig. 6) è stata indicata una spira cortocircuitale e in Fig. 7 con 50 un magnete permanente e con 51 il traferro.

In pratica i materiali impiegati nonché le dimensioni potranno essere qualsiasi a secondo delle esigenze e dello stato della tecnica.

Hivendicazioni

1. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati comprendente: un circuito elettromagnetico completo di bobina (39), un blocco portacontatti (3) munito di azionatore (25), una copertura di protezione e sigillatura (4), caratterizzato dal fatto che detto circuito magnetico comprende esclusivamente un elemento di supporto fisso (5) e un elemento ad ancora mobile (6) presentanti le rispettive espansioni polari (7, 8) alloggiate internamente a detta bobina

(39) per l'utilizzo di tutto il flusso magnetico generato dalla stessa.

2. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette espansioni polari (7, 8) di detto elemento di supporto (5) e detto elemento ad ancora (6) presentano ciascuna una superficie inclinata (9, 10) per il contenimento del loro ingombro.

3. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il traferro (11) di attrazione fra dette espansioni polari è interno a detta bobina per l'utilizzo di tutto detto flusso generato dalla stessa.

4. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti elementi ad ancora e di supporto presentano sostanzialmente una conformazione ad «U» definita da una prima gamba (12) e da una seconda gamba (13) raccordate da un traverso (14), detti elementi essendo realizzati interamente in ferro puro.

5. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta prima gamba (12) di detto elemento di supporto è maggiore di detta seconda gamba (13) ed esterna a detta bobina (39) e che detta prima gamba di detto elemento ad ancora è minore di detta seconda gamba ed esterna a detta bobina.

6. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che dette seconde gambe (13) rispettivamente di detto elemento di supporto e di detto elemento ad ancora sono inserite da partì opposte di un foro passante (15) di detta bobina.

7. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la somma dell'area della sezioni complanari di dette espansioni polari, di detti elementi di supporto e ad ancora, è uguale lungo l'intera lunghezza delle stesse per realizzare una induzione costante.

8. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento ad ancora è osdllabilmente associato a detto elemento di supporto tramite un elemento elastico (17).

9. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto elemento elastico presenta una estremità solidale a detto elemento di supporto e l'estremità opposta impegnantesi con una nicchia (18) di detto elemento ad ancora coincidente con l'asse di oscillazione dello stesso,

10. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto blocco portacontatti comprende una basetta (20) in materiale isolante presentante porta-contatti fissi (21) e un porta-contatto mobile (22) al quale è solidalmente connessa, con una sua prima estremità, una lamella elastica (23) supportante un contatto mobile (24) tra detti contatti fissi (21).

11. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di comprendere una piastrina di isolamento (19) associata a detta basetta (20) per l'isolamento di

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detti contatti fissi e mobile da detto circuito magnetico.

12. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di comando (25, 26) per la trasformazione del moto rotatorio di detta seconda gamba di detto elemento ad ancora in un moto traslatorio di detto azionatore di detta lamella elastica.

13. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando comprendono un canale di guida (26), associato a detta basetta, internamente al quale è scorrevole detto organo azionatore (25) di detta lamina elastica, detto organo azionatore essendo connesso a detta seconda gamba di detto elemento ad ancora.

14. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un primo blocco di supporto dì detto circuito magnetico, detto primo blocco essendo associabile longitudinalmente a un secondo blocco di supporto comprendente detta basetta (10), detto organo azionatore (25), detta piastrina di isolamento (19) e detto canale di guida (26), essendo inoltre previsti mezzi di connessione automatica (27,28, 29) tra detta seconda gamba di detto elemento ad ancora e detto organo azionatore.

15. Relè miniaturizzato di potenza per circuiti stampati secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di connessione comprendono un organo a scivolo (27) solidale a detto organo azionatore e definente con quest'ultimo una sede di trattenimento girevole (28) di due ingrossamenti coassiali (29) e contrapposti sviluppantisi lateralmente dalla estremità di detta seconda gamba di detto elemento ad ancora.

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