DE102004013471A1

DE102004013471A1 - High current electromagnetic relay for motor vehicle, has operating spring extending from free end of operating arm of armature with moving contact coupled to free end of spring

Info

Publication number: DE102004013471A1
Application number: DE200410013471
Authority: DE
Inventors: Ralf Gollee; Karsten Dr. Pietsch; Joerg Schultheiss
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: DE102004013471B4

Abstract

The relay has a core/yoke arrangement (10,30), the first limb of which carries a coil (60). An armature (20) is pivotably arranged on a bearing (L) near to a pole surface of the first limb. An operating spring extends from the free end of an operating arm (23) of the armature. A moving contact (8) cooperates with a fixed contact (28) on a carrier. The armature is in the form of a flat piece. The moving contact is coupled to the free end of the operating spring.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais, insbesondere ein Hochstromrelais. Speziell betrifft die Erfindung ein Hochstromrelais für den Einsatz in Kraftfahrzeugen.The The invention relates to an electromagnetic relay, in particular a high current relay. In particular, the invention relates to a high current relay for the Use in motor vehicles.

An elektromagnetische Relais werden je nach Anwendungsgebiet unterschiedliche Anforderungen gestellt. Bei Kraftfahrzeuganwendungen wird zur Unterbringung im Gehäuse z.B. einer Relaisbox beispielsweise eine kompakte Bauweise, speziell eine geringe Bauhöhe gefordert. Außerdem wird bei Kraftfahrzeuganwendungen angestrebt, das Relais so aufzubauen, dass es keine Fehlfunktionen bei äußeren mechanischen Beeinflussungen, beispielsweise Stößen, gibt. Aus der WO 01/06527 A1 ist ein elektromagnetisches Relais des Grundprinzips des Klappankers mit folgenden Merkmalen bekannt:

– eine Kern-/Jochanordnung besitzt einen ersten Schenkel, der durch den Kern gebildet wird, und sie besitzt einen zweiten und einen dritten Schenkel, die durch ein im Querschnitt L-förmiges Joch gebildet werden;
– der Anker dieses Relais ist im Querschnitt L-förmig, die Lagerstelle für den Anker wird an einer Kante des freien Endes des ersten Schenkels (des Kerns) gebildet, der Arbeitsluftspalt wird durch das äußere Ende des einen Abschnitts des "L" einerseits und eine innere Endfläche des L-förmigen Jochs andererseits gebildet. Das dem Arbeitsluftspalt abgewandte Ende des Ankers bildet einen Betätigungsarm;
– auf der dem Kern abgewandten Seite des Ankers ist an diesem eine Betätigungsfeder angebracht, die sich über das freie Ende des Betätigungsarms hinaus erstreckt; und
– am freien Ende der Betätigungsfeder ist ein beweglicher Kontakt gehaltert, der mit einem auf einem Träger gelagerten Festkontakt zusammenwirkt.

Electromagnetic relays have different requirements depending on the area of application. In motor vehicle applications, for example, a compact design, in particular a low overall height, is required for housing in the housing, for example a relay box. In addition, in motor vehicle applications, the aim is to construct the relay in such a way that there are no malfunctions in the case of external mechanical influences, for example impacts. From WO 01/06527 A1 an electromagnetic relay of the basic principle of the hinged anchor is known with the following features:

A core / yoke arrangement has a first leg which is formed by the core, and it has a second and a third leg which are formed by a yoke which is L-shaped in cross section;
- The armature of this relay is L-shaped in cross section, the bearing for the armature is formed on an edge of the free end of the first leg (the core), the working air gap is defined by the outer end of a section of the "L" on the one hand and one inner end face of the L-shaped yoke on the other hand. The end of the armature facing away from the working air gap forms an actuating arm;
- On the side facing away from the core of the armature, an actuating spring is attached to it, which extends beyond the free end of the actuating arm; and
- At the free end of the actuating spring, a movable contact is held, which cooperates with a fixed contact mounted on a carrier.

Weiterhin sind bei dem bekannten elektromagnetischen Relais die Anschlüsse für den Laststromkreis, wie bei einem Steckrelais üblich, aus dem Sockel des Relaisgehäuses etwa parallel zu dem Anker und rechtwinklig herausgeführt. Die damit verbundene beträchtliche Bauhöhe des Relais für mittlere Lasten ist typisch.Farther are the connections for the load circuit in the known electromagnetic relay, as usual with a plug-in relay, from the base of the relay housing approximately parallel to the anchor and led out at right angles. The associated considerable height of the relay for medium loads is typical.

Da der Betätigungsarm des Ankers relativ kurz ist im Vergleich zu dem Ankerarm, ergibt sich zwar ein gutes Hebelverhältnis zum Schließen bzw. Öffnen der Kontakte, allerdings ist der Anker auch empfindlich für Erschütterungen, da sein Schwerpunkt weit entfernt ist von der Lagerstelle an der Kante des freien Endes des Kerns. Bei einer von außen einwirkenden Stoßbelastung kann es dazu kommen, dass der Anker sich – ohne dass die auf dem Kern sitzende Spule von Strom durchflossen wird – in die Arbeitsstellung bewegt und so fälschlicherweise den Kontakt öffnet oder schließt.There the operating arm of the anchor is relatively short compared to the arm a good leverage ratio to close or open the contacts, but the anchor is also sensitive to vibrations, since its center of gravity is far from the depository at the Edge of the free end of the core. With an external one shock it can happen that the anchor is - without the on the core current is flowing through the seated coil - moved to the working position and so wrong opens the contact or closes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Relais, ins besondere ein Hochstromrelais für Kraftfahrzeuganwendungen, anzugeben, bei dem es auch bei starken Stoßbelastungen nicht zu Fehlfunktionen kommt. Außerdem soll durch den konstruktiven Aufbau der Stromführung erreicht werden, dass auch bei hohen Stromstärken – typischerweise Anlasserstromstärken – Rückwirkungen auf das Magnetsystem vernachlässigbar sind.The The invention is based on the object of an electromagnetic relay, especially a high current relay for automotive applications, To be specified, in which there is no malfunction even with strong shock loads comes. Moreover should be achieved through the constructive structure of the power supply that even at high currents - typically Starter currents - repercussions negligible on the magnet system are.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein elektromagnetisches Relais, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die Merkmale a) – e) des Anspruchs 1 sind mit dem Stand der Technik nach der WO 01/06527 A1 gemeinsam. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass

– die Kern-/Jochanordnung einen vierten Schenkel besitzt, der magnetisch im wesentlichen unwirksam ist, dessen freies Ende die Lagerstelle für den im Wesentlichen flachstückartigen Anker bildet, und der zusammen mit dem Ankerarm den Arbeitsluftspalt bildet; und
– mit einem freien Ende der Betätigungsfeder ist ein Betätiger gekoppelt ist, der etwa parallel zu dem ersten und dem dritten Schenkel der Kern-/Jochanordnung verläuft und endseitig mit dem beweglichen Kontakt gekoppelt ist.

This object is achieved according to the invention by an electromagnetic relay, which has the features of claim 1. The features a) - e) of claim 1 are common to the prior art according to WO 01/06527 A1. In a development of the invention it is provided that

- The core / yoke arrangement has a fourth leg, which is essentially magnetically ineffective, the free end of which forms the bearing point for the essentially flat-plate-type armature and which, together with the armature arm, forms the working air gap; and
- An actuator is coupled to a free end of the actuating spring, which runs approximately parallel to the first and the third leg of the core / yoke arrangement and is coupled at the end to the movable contact.

Die Kern-/Jochanordnung besitzt drei oder vier Schenkel, die im Querschnitt die Form eines Rechtecks oder eines Quadrats bilden, wobei das Ende des dritten Schenkels oder der vierte Schenkel sich mit dem Ankerarm überlappt. Die Drehachse des Ankers ist in der Nähe der Kernpolfläche des ersten Schenkel oder/oder in der Nähe des freien Endes des vierten Schenkels angeordnet, der Betätigungsarm des Ankers verläuft etwa symmetrisch zu dem Ankerarm bezüglich der Lagerstelle. "Im Wesentlichen flachstückartig" soll im vorliegenden Zusammenhang bedeuten, dass der Anker im Großen und Ganzen flächig ausgebildet ist, nur im Bereich seiner Drehachse um einige Grad abgewinkelt ist, um die Bewegung zwischen Ruhestellung und Arbeitsstellung vollziehen zu können. Durch die Ausgestaltung des Ankers kann dieser so gelagert werden, dass seine Drehachse im Wesentlichen mit dem Schwerpunkt der beweglichen Massen der Antriebsseite (Anker, Betätiger, Flachlitze und Kontakte) zusammenfällt. Dies hat speziell bei Kraftfahrzeuganwendungen einen großen Vorteil: Wirken äußere Stoßbelastungen auf das Relais ein, so wirken diese störend, wenn die Belastung zu einem Drehmoment am Anker führt, welches diesen zu kippen trachtet. Durch die Schwerpunktlagerung entsteht in einer derartigen Belastungssituation praktisch kein Drehmoment. Die Kraft wirkt über den Scherpunkt im Bereich der Drehachse auf den Anker, so dass dieser trotz der äußerlichen Krafteinwirkung keinem Drehmoment ausgesetzt wird.The core / yoke arrangement has three or four legs, which in cross-section form the shape of a rectangle or a square, the end of the third leg or the fourth leg overlapping with the armature arm. The axis of rotation of the armature is arranged in the vicinity of the core pole face of the first leg or / or in the vicinity of the free end of the fourth leg, the actuating arm of the armature runs approximately symmetrically to the armature arm with respect to the bearing point. In the present context, "essentially flat-piece-like" is intended to mean that the anchor is largely flat, only angled by a few degrees in the region of its axis of rotation, in order to be able to carry out the movement between the rest position and the working position. Due to the design of the armature, it can be mounted in such a way that its axis of rotation essentially coincides with the center of gravity of the movable masses on the drive side (armature, actuator, flat wire and contacts). This has a major advantage, particularly in motor vehicle applications: If external shock loads act on the relay, they have a disruptive effect if the load leads to a torque on the armature which tends to topple it. Through the The center of gravity bearing produces practically no torque in such a load situation. The force acts on the armature via the shear point in the area of the axis of rotation, so that the armature is not exposed to any torque despite the external force.

Der die Lagerfläche bildende vierte Schenkel kann z.B. eine gestanzte – z.B. ovale – Öffnung aufweisen, die ihn magnetisch unwirksam macht.The the storage area forming fourth leg can e.g. a punched - e.g. oval - have opening, which makes it magnetically ineffective.

Durch die oben beschriebene Ausgestaltung des Relais ergibt sich weiterhin die vorteilhafte Möglichkeit, einen zusätzlichen Arbeitsluftspalt zwischen der Kernpolfläche an der dem Anker zugewandten Stirnfläche des ersten Schenkels ei nerseits und der der Stirnfläche gegenüber liegenden Fläche des Ankers andererseits zu bilden. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine sehr effiziente Umsetzung der in der Spule wirksamen elektrischen Leistung in mechanische Leistung.By the configuration of the relay described above still results the advantageous way An additional Working air gap between the core pole face on the end face of the armature facing first leg on the one hand and the face of the face opposite the end face To form anchor on the other hand. This configuration results a very efficient implementation of the electrical effective in the coil Performance in mechanical performance.

In einer speziellen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kern der Kern-/Jochanordnung im Querschnitt L-förmig ist, also den ersten und den zweiten Schenkel bildet, während der dritte und der vierte Schenkel durch ein im Querschnitt L-förmiges Joch gebildet werden. Hierdurch kann man das Relais mit einer geringen Anzahl von Einzelteilen herstellen.In a special embodiment it is provided that the core of the core / yoke arrangement in cross section L-shaped is, i.e. forms the first and the second leg, while the third and fourth legs through a yoke with an L-shaped cross section be formed. This allows the relay to be operated with a low Manufacture number of individual parts.

Vorzugsweise befindet sich in dem Kern eine Tasche, in die ein Dauermagnet eingesetzt ist. Dieser Dauermagnet erzeugt eine Magnetkraft im geschlossenen Zustand des den Ankerarm enthaltenden magnetischen Kreises, also in der Arbeitsstellung des Ankers. Der Kraft des Magneten wird durch die elektromagnetische Kraft der Spule entgegen gewirkt, um den Anker in seine Ruhestellung zu bewegen. Man kann den Dauermagneten auch weglassen. Eine solche Ausführungsform stellt dann eine monostabile Variante des Relais dar. Die Kraft zum Halten des Ankers bzw. zum Anziehen des Ankers wird dann ausschließlich durch Erregen der Spule aufgebracht. Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Relais wird auf die Ausbildung der Tasche in dem Kern verzichtet. Der Kern kann direkt mit dem Joch verbunden werden.Preferably there is a pocket in the core into which a permanent magnet is inserted is. This permanent magnet generates a magnetic force when closed State of the magnetic circuit containing the armature arm in the working position of the anchor. The power of the magnet is through the electromagnetic force of the coil counteracts the To move the anchor to its rest position. One can use the permanent magnet also leave out. Such an embodiment then represents a monostable variant of the relay. The force to hold the anchor or to tighten the anchor is then only by Excitation of the coil applied. In this variant of the relay according to the invention there is no formation of the pocket in the core. The core can be connected directly to the yoke.

Der Anker wird vorzugsweise von einer einstückig mit der Betätigungsfeder ausgebildeten Rückstellfeder in seine Ruhestellung vorgespannt. In der Ruhestellung erzeugt die Rückstellfeder die Anlagekraft, die gegen die restlichen durch die Schwerpunktslagerung geringen Beschleunigungskräfte wirken. Befindet sich der Anker in seiner Arbeitsstellung, so wird die Federkraft der Rückstellfeder größer und ist bestrebt, bei fehlendem elektromagnetischem Feld den Anker wieder in seine Ruhestellung zu drängen.The Anchor is preferably made in one piece with the actuating spring trained return spring biased to its rest position. In the rest position it generates Return spring the investment power against the rest due to the center of gravity low acceleration forces Act. If the anchor is in its working position, it will the spring force of the return spring bigger and is endeavors to return the anchor in the absence of an electromagnetic field to push into its rest position.

Angestrebt wird außerdem bei Relais für Kraftfahrzeuganwendungen eine geringe Lastkreis-Rückwirkung. Dies bedeutet: Der bei geschlossenem Relais fließende Laststrom soll möglichst wenig Wirkung auf den Haltemagnetkreis haben. Dies wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung speziell dadurch erreicht, dass der bewegliche Kontakt etwas zurückgesetzt von dem freien Ende einer Flachlitze angeordnet ist, deren Ende mit einem Ende des Betätigers gekoppelt ist, wobei insbesondere der Träger für den Festkontakt die Flachlitze und zwei Lastkreisanschlüsse des Relais in im Wesentlichen derselben Ebene liegen, in der sich der Boden des Relaisgehäuses befindet. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass der Laststrom durch eine Ebene fließt, die mehr oder weniger mit der Symmetrieebene des Haltemagnetkreises zusammenfällt. Hierdurch stehen die Feldvektoren des magnetischen Haltekreises orthogonal zu den Feldvektoren des Lastfelds im Raum. Die Folge ist eine geringere Beeinflussung des Antriebsfelds durch das magnetische Lastfeld. Dies wiederum hat zur Folge, dass höhere Schaltströme geführt werden können, ohne dass dadurch das Magnetsystem störenden Einflüssen ausgesetzt ist.The aim will also in relays for automotive applications a low load circuit feedback. This means: The load current flowing when the relay is closed should be as possible have little effect on the holding magnetic circuit. This will be in one preferred embodiment the invention specifically achieved in that the movable contact reset something is arranged from the free end of a flat strand, the end of which with one end of the actuator is coupled, in particular the carrier for the fixed contact, the flat wire and two load circuit connections of the relay are at essentially the same level as the the bottom of the relay housing located. This configuration ensures that the load current flowing through a plain which more or less with the plane of symmetry of the holding magnetic circuit coincides. hereby the field vectors of the magnetic holding circuit are orthogonal to the field vectors of the load field in space. The result is less interference of the drive field through the magnetic load field. this in turn has the consequence that higher switching currents guided can be without being exposed to disturbing influences is.

Dadurch, dass die Lastkreisanschlüsse in der Ebene des Bodens des Relaisgehäuses oder in einer dazu parallelen Ebene liegen, wird eine flache Bauweise des Relais erzielt.Thereby, that the load circuit connections in the plane of the bottom of the relay housing or in a parallel to it Lie flat, a flat design of the relay is achieved.

Dabei wird besonders bevorzugt, wenn die Kontakte als parallel arbeitende Doppelkontakte ausgeführt sind. Durch den Einsatz von Doppelkontakten lassen sich mit dem Relais sehr starke Ströme schalten und führen, ohne dass ein Verschweißen der Kontakte zu befürchten ist. Der hohe Stromdurchfluss wird noch begünstigt durch Verwendung einer Flachlitze. Der Laststrom geht bei dem erfindungsgemäßen Relais vorzugsweise entlang einer geraden Bahn durch den Laststromkreis. Daher fällt innerhalb des Relais nur relativ wenig Verlustwärme an, die sich leicht abführen lässt.there is particularly preferred when the contacts are working in parallel Double contacts executed are. By using double contacts with the Relay very strong currents switch and lead, without welding of contacts to fear is. The high current flow is further favored by the use of a flat wire. The load current preferably goes along in the relay according to the invention a straight path through the load circuit. Therefore falls within the Relay only relatively little heat loss, which is easy to dissipate.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:in the The following are exemplary embodiments of the Invention explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais; 1 a perspective view of an embodiment of a relay according to the invention;

2 eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Relais von unten; 2 a perspective view of the in 1 relay shown from below;

3 eine Schnittansicht des in 1 gezeigten Relais entlang der Linie III-III mit dem Anker in Ruhestellung; 3 a sectional view of the in 1 Relay shown along the line III-III with the anchor in the rest position;

4 eine Schnittansicht ähnlich wie 3, jedoch mit dem Anker in Arbeitsstellung, und 4 a sectional view similar to 3 , but with the anchor in the working position, and

5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Relais von oben – oder Gehäuse -; 5 a perspective view of another embodiment of the relay according to the invention from above - or housing -;

6 eine mit der Ansicht nach 5 vergleichbare Ansicht, allerdings ohne Gehäuse und ohne Spulenkörper mit Wicklung; 6 one with the view 5 comparable view, but without housing and without bobbin with winding;

7 eine Schnittansicht des in den 5 und 6 gezeigten Relais mit geschlossenen Kontakten; und 7 a sectional view of the in the 5 and 6 Relay shown with closed contacts; and

8 eine Schnittansicht ähnlich wie 7, jedoch bei einem Relais mit geöffneten Kontakten. 8th a sectional view similar to 7 , but with a relay with open contacts.

Das in 2 gezeigte Hochstromrelais 2 für Kraftfahrzeuganwendungen besitzt einen als Schieber oder Schubstange ausgebildeten Betätiger 4, an dessen in 1 unten dargestelltem Ende die Stirnfläche 6a einer Flachlitze 6 gekoppelt ist. In der Nähe der Stirnfläche 6a ist auf der Unterseite der Flachlitze 6 ein beweglicher Kontakt 8 befestigt.This in 2 High current relay shown 2 for motor vehicle applications has an actuator designed as a slide or push rod 4 , at whose in 1 the end face shown below 6a a flat strand 6 is coupled. Near the face 6a is on the bottom of the flat wire 6 a moving contact 8th attached.

Wie weiter unten noch erläutert wird, wird der Betätiger 4 durch Bestromen einer Spule 60 in Pfeilrichtung nach oben bzw. nach unten bewegt, um den beweglichen Kontakt 8 im Arbeitszustand des Relais mit einem ortsfesten Kontakt 28 zusammenzubringen, während in dem Ruhezustand des Relais bei angehobenem Betätiger 4 der bewegliche Kontakt 8 von dem Festkontakt 28 abgerückt ist.As will be explained further below, the actuator 4 by energizing a coil 60 Moved up or down in the direction of the arrow to the movable contact 8th in the working state of the relay with a fixed contact 28 to bring together while the relay is at rest with the actuator raised 4 the moving contact 8th from the fixed contact 28 has moved away.

Links unten neben dem Betätiger 4 erkennt man in 1 eine zweite Stirnfläche der Flachlitze 6. Verdeckt durch den Betätiger 4 befindet sich an dieser Stelle ein mit dem beweglichen Kontakt 8 parallel arbeitender weiterer beweglicher Kontakt, dem ein ebenfalls hier nicht dargestellter Festkontakt zugeordnet ist.At the bottom left next to the actuator 4 can be seen in 1 a second end face of the flat strand 6 , Concealed by the actuator 4 is at this point with the moving contact 8th parallel movable contact, to which a fixed contact, also not shown, is assigned.

Das Relais 2 besitzt einen Boden 42, in dessen Ebene sich zwei Lastkreisanschlüsse 16 und 26 befinden, zwischen denen sich die Flachlitze 6 mit den daran befindlichen beweglichen Kontakten 8 erstreckt.The relay 2 has a bottom 42 , in the level of which there are two load circuit connections 16 and 26 between which there are the flat strands 6 with the movable contacts attached to it 8th extends.

Wie in den 3 und 4 besser zu sehen ist, liegen die Lastkreisanschlüsse 16 und 26, die Flachlitze 6, der bewegliche Kontakt 8 (bzw. die beweglichen Kontakte 8) und der Festkontakt 28 (bzw. die beiden Festkontakte) im Wesentlichen in einer Ebene. Der Stromdurchfluss durch den Lastkreis ist also nur kurz, dementsprechend gering ist die Erwärmung im Bereich des Relais.As in the 3 and 4 the load circuit connections are easier to see 16 and 26 who have favourited Flat Strand 6 , the moving contact 8th (or the moving contacts 8th ) and the permanent contact 28 (or the two fixed contacts) essentially in one level. The current flow through the load circuit is therefore only short, so the heating in the area of the relay is correspondingly low.

Wie weiterhin in 1 zu erkennen ist, steht auf dem Boden (Sockel) 42 ein Träger 50 mit vier Füßen 51–54. Auf dem Träger 50 ist ein Spulenkörper 62 mit der Spule 60 angeordnet (siehe 4).As continues in 1 can be seen stands on the floor (base) 42 A carrier 50 with four feet 51 - 54 , On the carrier 50 is a bobbin 62 with the coil 60 arranged (see 4 ).

Wie in 3 und 4 zu sehen ist, wird ein magnetischer Haltekreis gebildet durch die Spule 60, einen Kern 10, bestehend aus einem ersten Schenkel 12 und einen zweiten Schenkel 14, die im Querschnitt die Form eines "L" bilden, und ein Joch 30 mit einem dritten Schenkel 32 und einem vierten Schenkel 34, wobei zwischen der Spule 60 und dem vierten Schenkel 34 des Jochs 30 ein Ankerarm 21 eines Ankers 20 liegt. Die untere Kante der freien Stirnfläche des vierten Schenkels 34 des Jochs 30 bildet eine Lagerstelle L, die in 3 durch einen Kreis umschlossen ist. Diese Lagerstelle L bildet eine Drehachse des Ankers 20 und fällt in etwa mit dem Schwerpunkt des Ankers 20 zusammen. Links von dem Schwerpunkt bzw. der Lagerstelle L besitzt der Anker 20 einen Betätigungsarm 23. Durch eine gestanzte, ovale Öffnung 33 ist der vierte Schenkel magnetisch unwirksam gemacht.As in 3 and 4 can be seen, a magnetic holding circuit is formed by the coil 60 , a core 10 consisting of a first leg 12 and a second leg 14 which form the shape of an "L" in cross-section and a yoke 30 with a third leg 32 and a fourth leg 34 , being between the coil 60 and the fourth leg 34 of the yoke 30 an anchor arm 21 an anchor 20 lies. The lower edge of the free face of the fourth leg 34 of the yoke 30 forms a bearing L, which in 3 is surrounded by a circle. This bearing point L forms an axis of rotation of the armature 20 and falls roughly with the center of gravity of the anchor 20 together. The anchor has to the left of the center of gravity or the bearing point L. 20 an operating arm 23 , Through a punched, oval opening 33 the fourth leg is magnetically ineffective.

Auf der Oberseite des Betätigungsarms 23 des Ankers 20 ist durch Nieten eine Rückstellfeder 22 und damit einstückig eine Betätigungsfeder 24 befestigt. Die Rückstellfeder 22 besteht aus zwei Armen, deren Enden unten an dem Gehäuse 40 des Relais 2 anliegen. Die einarmige Betätigungsfeder 24 ragt über das freie Ende des Betätigungsarms 23 des Ankers 2 hinaus und ist mit dem oberen Ende des Betätigers 4 gekoppelt.On the top of the operating arm 23 of the anchor 20 is a return spring due to rivets 22 and thus an actuating spring in one piece 24 attached. The return spring 22 consists of two arms, the ends of which are at the bottom of the housing 40 of the relay 2 issue. The one-arm actuation spring 24 protrudes over the free end of the operating arm 23 of the anchor 2 out and is with the top end of the actuator 4 coupled.

In dem in 3 gezeigten Zustand ist die Spule 60 des Haltemagnetkreises nicht von Strom durchflossen. Daher wird der Anker 20 in seiner Ruhestellung durch die Arme der Ankerfeder 22 gehalten. Die stabile geschlossene Lage der 4 (Arbeitsstellung) wird durch die Magnetkräfte eines in 2 erkennbaren Dauermagneten 18 gehalten, der in eine Tasche 19 eingesetzt ist, die in dem zweiten Schenkel 14 des Kerns 10 ausgebildet ist.In the in 3 shown state is the coil 60 of the holding magnetic circuit is not traversed by current. Hence the anchor 20 in its rest position by the arms of the anchor spring 22 held. The stable closed position of the 4 (Working position) is determined by the magnetic forces in 2 recognizable permanent magnet 18 kept the one in a pocket 19 is inserted in the second leg 14 of the core 10 is trained.

Wenn die Spule 60 zum Umschalten des Relais von Strom durchflossen wird, kippt der Anker 20 in die in 4 gezeigte Arbeitsstellung, mit der Folge, dass die Betätigungsfeder 24 den Betätiger 4 nach unten drückt und damit das freie Ende der Flachlitze 6 und damit den daran angebrachten beweglichen Kontakt 8 nach unten gegen den Festkontakt 28 drückt. Nach Ende des Stromschlusses durch die Spule 60 kippt auf Grund der Rückstellfeder 22 der Anker 20 wieder in seine in 3 gezeigte Ruhestellung.If the coil 60 when current flows through to switch the relay, the armature tilts 20 in the in 4 shown working position, with the result that the actuating spring 24 the actuator 4 presses down and thus the free end of the flat strand 6 and thus the movable contact attached to it 8th down against the fixed contact 28 suppressed. After the end of the current through the coil 60 tilts due to the return spring 22 the anchor 20 back into its in 3 shown rest position.

Wie im Einzelnen in 3 gezeigt ist, wird ein erster Arbeitsluftspalt gebildet durch die Jochpolfläche 36 auf der dem Ankerarm 21 zugewandten Seite des vierten Schenkels 34 des Jochs 30 und durch die obere Fläche des Ankerarms 21.As detailed in 3 is shown, a first working air gap is formed by the yoke pole surface 36 on the the anchor arm 21 facing side of the fourth leg 34 of the yoke 30 and through the top surface of the anchor arm 21 ,

Ein weiterer Arbeitsluftspalt 12a wird gebildet durch die Kernpolfläche, das ist die obere Stirnfläche des ersten Schenkels 12 des Kerns 10, und durch die dieser oberen Stirnfläche des ersten Schenkels 12 gegenüber liegende Unterseite des Betätigungsarms 23 des Ankers 20.Another working air gap 12a is formed by the core pole face, which is the upper end face of the first leg 12 of the core 10 , and through this upper end face of the first leg 12 opposite underside of the operating arm 23 of the anchor 20 ,

Ein Vergleich der 3 und 4 ergibt, dass die beiden Arbeitsluftspalte nur sehr schmal sind, gleichzeitig eine große Überlappung zwischen dem Ankerarm 21 und dem vierten Schenkel 34 des Jochs 30 gegeben ist. Hierdurch arbeitet das Relais sehr effizient. Durch die enge Nachbarschaft oder Deckung von Drehachse und Schwerpunkt des Ankers 20 wird erreicht, dass bei in 3 nach oben und nach unten einwirkenden Stoßbeeinflussungen auf das Relais der Anker in seiner jeweiligen Lage nicht gestört wird, da die Kräfte kein Drehmoment im Ankerarm 21 bzw. im Betätigungsarm 23 hervorrufen.A comparison of the 3 and 4 shows that the two working air gaps are only very narrow, at the same time there is a large overlap between the anchor arm 21 and the fourth leg 34 of the yoke 30 given is. As a result, the relay works very efficiently. Due to the close proximity or coverage of the axis of rotation and the center of gravity of the anchor 20 is achieved that in 3 upward and downward impact on the relay of the armature in its respective position is not disturbed because the forces have no torque in the armature 21 or in the actuating arm 23 cause.

Das magnetische Feld des Haltemagnetkreises wird durch das durch den Stromfluss im Laststromkreis (Anschlüsse 16, 26, Flachlitze 6) erzeugte Magnetfeld praktisch nicht gestört.The magnetic field of the holding magnetic circuit is determined by the current flow in the load circuit (connections 16 . 26 , Flat wire 6 ) generated magnetic field practically not disturbed.

Bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Stromführung über die Flachlitze 6. Hierdurch gibt sich eine nicht ganz so günstige Verteilung der beweglichen Massen in Bezug auf den Drehpunkt des Ankers.In the first exemplary embodiment of the invention described above, the current is routed via the flat wire 6 , This results in a not quite as favorable distribution of the moving masses in relation to the pivot point of the armature.

Im folgenden soll eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, die bezüglich der wirksamen Beschleunigungskräfte günstiger ist. Bei dieser weiteren Ausführungsform der Erfindung wird auch ein vergleichsweise günstiges Hebelverhältnis bezüglich der Kontaktstelle erreicht, damit einhergehend eine hohe Kontaktkraft, mithin ein verringerter Durchgangswiderstand für den Strom.in the the following is a second embodiment be described of the invention, which is more favorable in terms of the effective acceleration forces. In this further embodiment the invention is also a relatively favorable leverage ratio with respect to Contact point reached, which is accompanied by a high contact force, consequently a reduced volume resistance for the current.

Die weitere Ausführungsform der Erfindung ist in ähnlichen Ansichten wie die erste Ausführungsform dargestellt. Die 5 bis 8 zeigen die weitere Ausführungsform, wobei gleiche und ähnliche Bauteile mit jeweils gegenüber der ersten Ausführungsform um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind.The further embodiment of the invention is shown in views similar to the first embodiment. The 5 to 8th show the further embodiment, the same and similar components with each compared to the first embodiment 100 raised reference numerals are provided.

5 zeigt das Relais in perspektivischer Ansicht oder Gehäuse. Man erkennt den Spulenkörper 160, aus dem der erste Schenkel 112 der Kern-/Jochanordnung ragt, mit dem rechtwinklig der zweite Schenkel 114 verbunden ist. Der dritte Schenkel 132 schließt an den mit dem zweiten Schenkel 114 verbunde nen Dauermagneten 118 an und ist mit zwei Füßen in den Sockel oder Boden 142 eingelassen, wobei sich der Anker 120 zwischen die beiden Füße des dritten Schenkels 132 erstreckt. 5 shows the relay in a perspective view or housing. You can see the bobbin 160 from which the first leg 112 the core / yoke arrangement protrudes with the second leg at right angles 114 connected is. The third leg 132 connects to the one with the second leg 114 connected permanent magnet 118 on and is with two feet in the base or floor 142 recessed, with the anchor 120 between the two feet of the third leg 132 extends.

Wie insbesondere in 6 zu erkennen ist, hat der Schenkel 112, der den Spu lenkörper 160 aufnimmt, eine geringere Breite als der zweite Schenkel 114 und der damit verbundene Dauermagnet 118. Der dritte Schenkel 132 erstreckt sich über die gesamte Breite des Sockels 142 des Relais.As especially in 6 you can see the thigh 112 that the bobbin 160 takes up a smaller width than the second leg 114 and the associated permanent magnet 118 , The third leg 132 extends across the entire width of the base 142 of the relay.

In 6 erkennt man die Betätigungsfeder 124 und die daran anschließenden Rückstellfeder-Elemente 122. In 6 erkennt man auch die Ausbildung mit parallel arbeitenden Doppelkontakten an den Stellen K1 und K2. Die Stromführung erfolgt hierbei ebenso wie bei der ersten Ausführungsform über die beiden Lastkreisanschlüsse 116 und 126, die paarweisen Kontakte 108 und 128 an den Stellen K1 und K2 und die Flachlitze 106.In 6 you can see the actuating spring 124 and the adjoining return spring elements 122 , In 6 you can also see the training with parallel double contacts at positions K1 and K2. As in the first embodiment, the current is conducted via the two load circuit connections 116 and 126 , the paired contacts 108 and 128 at points K1 and K2 and the flat wire 106 ,

Die Schnittansicht der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Relais nach 7 lässt die Lagerstelle 100L an der Kante der Kernpoolfläche des ersten Schenkels 112 der Kern-/Jochanordnung erkennen. Die Betätigungsfeder ist an ihrem freien Ende gekrümmt ausgebildet und steht in Verbindung mit einem Endbereich der Flachlitze 106, die auf ihrer Unterseite zwei bewegliche Kontakte 108 trägt, die gemäß 7 in Kontakt mit zwei Festkontakten 128 stehen, wenn die Wicklung des Relais stromlos ist.The sectional view of the second embodiment of the relay according to the invention 7 leaves the depository 100L on the edge of the core pool area of the first leg 112 recognize the core / yoke arrangement. The actuating spring is curved at its free end and is connected to an end region of the flat wire 106 that have two movable contacts on their bottom 108 wears according to 7 in contact with two fixed contacts 128 stand when the winding of the relay is de-energized.

8 zeigt das Relais im nicht bestromten Zustand, in welchem die beweglichen Kontakte 108 von den feststehenden Kontakten 128 abgerückt sind. 8th shows the relay in the de-energized state, in which the movable contacts 108 from the fixed contacts 128 have moved away.

Wie in 7 dargestellt ist, befindet sich die Lagerstelle 100L und damit die Drehachse des Ankers 120 an der Kante der freien Stirnseite des ersten Schenkels 112. Diese Stelle der Drehachse des Ankers 120 ist durch entsprechende Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Relais auch im wesentlichen die Stelle des Schwerpunkts der beweglichen Massen der Antriebsseite. Zu den beweglichen Massen gehören bei der zweiten Ausführungsform der Anker 120, die Betätigungsfeder 124, die Flachlitze 106 und die beweglichen Kontakte 108. (Bei der ersten Ausführungsform ist der Betätiger 4 ebenfalls Bestandteil der zusammen mit dem Anker bewegten Massen.) Bei beiden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Relais befindet sich die Laststromführung, das sind im wesentlichen die Anschlüsse 16 und 26 bei der ersten Ausführungsform bzw. 116 und 126 bei der zweiten Ausführungsform und die Flachstromnetze 6 bzw. 106 mit den daran angeordneten beweglichen Kontakten 28 bzw. 128, in der Symmetrieebene des Magnetsystems. Diese Symmetriebene des Magnetsystems ist in den 7 und 8 im wesentlichen die Ebene, die durch die beiden Lastkreisanschlüsse 116 und 126 festgelegt wird. Diese Ebene steht senkrecht auf dem ersten Schenkel 112 der Kern-/Jochanordnung. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Relais verlaufen die Vektoren des elektrischen Feldes des Laststroms im wesentlichen räumlich orthogonal zu den Vektoren des Magnetfeldes, welches durch die auf dem ersten Schenkel 120 der Kern-/Jochanordnung sitzenden Spulenanordnung erzeugt wird. Diese Geometrieverhältnisse, die auch bei der ersten Ausführungsform realisiert sind, bewirken, dass auch hohe Schaltströme keine oder im wesentlichen keine störenden Einflüsse auf das Magnetsystem ausüben können. Trotz der flachen Bauweise des Relais können also hohe Schaltströme im Lastkreis geführt werden.As in 7 is shown, the bearing point 100L and thus the axis of rotation of the armature 120 on the edge of the free end face of the first leg 112 , This point of the axis of rotation of the armature 120 is by appropriate design of the relay according to the invention essentially the location of the center of gravity of the moving masses of the drive side. In the second embodiment, the moving masses include the armature 120 , the actuation spring 124 who have favourited Flat Strand 106 and the moving contacts 108 , (In the first embodiment, the actuator is 4 likewise part of the masses moved together with the armature.) In both embodiments of the relay according to the invention there is the load current guidance, that is essentially the connections 16 and 26 in the first embodiment or 116 and 126 in the second embodiment and the flat current networks 6 respectively. 106 with the movable contacts arranged on it 28 respectively. 128 , in the plane of symmetry of the magnet system. This plane of symmetry of the magnet system is in the 7 and 8th essentially the level through the two load circuit connections 116 and 126 is set. This plane is perpendicular to the first leg 112 the core / yoke arrangement. The vectors of the electrical run through this embodiment of the relay according to the invention The field of the load current is essentially spatially orthogonal to the vectors of the magnetic field, which are caused by those on the first leg 120 the core / yoke arrangement is generated coil arrangement. These geometric relationships, which are also implemented in the first embodiment, have the effect that even high switching currents can have no or essentially no disruptive influences on the magnet system. Despite the flat design of the relay, high switching currents can be carried in the load circuit.

Bei den beiden oben beschriebenen Ausführungsformen enthält die Kern-/Jochanordnung einen Dauermagneten (18 bzw. 118). Man kann diesen Dauermagneten auch weglassen und den Kern z.B. direkt mit dem Joch verbinden. Hierdurch wird eine monostabile Variante des erfindungsgemäßen Relais erhalten. Die Anziehkraft bzw. Haltekraft wird in diesem Fall ausschließlich durch die Erregung der Spule erzeugt.In the two embodiments described above, the core / yoke arrangement contains a permanent magnet ( 18 respectively. 118 ). You can also omit this permanent magnet and connect the core directly to the yoke, for example. In this way, a monostable variant of the relay according to the invention is obtained. In this case, the pulling force or holding force is generated exclusively by the excitation of the coil.

Claims

Electromagnetic relay, especially high current relay ( 2 ) with the following features: a) a core / yoke arrangement ( 10 . 30 ) has at least a first, a second and a third leg ( 12 . 14 . 32 ; 112 ; 114 ; 132 ); b) the first leg ( 12 ; 112 ) carries a coil ( 60 ); c) an anchor ( 20 ; 120 ) is at a storage location (L; 100L ) near a pole face of the first leg ( 12 ; 112 ) pivoted about an axis of rotation, the armature ( 20 ; 120 ) on one side of the axis of rotation an anchor arm extending to the working air gap ( 21 ) and an operating arm on the other side of the axis of rotation ( 23 ) forms; d) over the free end of the actuating arm ( 23 ) extends an actuation spring ( 24 ) caused by the anchor ( 20 ) can be switched between a rest position and a working position; e) a moving contact ( 8th ; 108 ) acts in the working position and / or the rest position with at least one fixed contact located on a carrier ( 28 ; 128 ) together; f) the anchor ( 20 ; 120 ) is essentially flat-shaped; g) with a free end of the actuating spring ( 24 ; 124 ) is the moving contact ( 8th . 108 ) coupled.

Relay according to Claim 1, in which the axis of rotation of the armature coincides with the common center of gravity of the armature ( 20 ) and the masses moving with it coincide.

Relay according to Claim 1 or 2, characterized by the features: f) the core / yoke arrangement has a fourth leg ( 34 ), which is essentially magnetically ineffective, the free end of which is the bearing point (L) for the essentially flat piece-like armature ( 20 ) and that together with the anchor arm ( 21 ) forms a working air gap; and g) with a free end of the actuating spring ( 24 ) is an actuator ( 4 ) coupled, which is approximately parallel to the first and the third leg of the core / yoke arrangement ( 10 . 20 ) runs and ends with the movable contact ( 8th ) is coupled

Relay according to claim 1, 2 or 3, characterized in that an additional working air gap ( 12a ) between the core pole face on the armature ( 20 ) facing end face of the first leg ( 12 ) and the face of the anchor opposite the end face ( 20 ) is formed.

Relay according to claim 3 or 4, characterized in that the first and the second leg of the core / yoke arrangement by a cross-sectionally L-shaped core ( 10 ), and the third and fourth leg ( 32 . 34 ) through an L-shaped yoke ( 30 ) are formed.

Relay according to claim 5, characterized in that in a in the core ( 10 ) pocket ( 19 ) a permanent magnet ( 18 ) is used.

Relay according to one of Claims 1 to 5, characterized in that that the relay is designed as a monostable relay, in particular the core is directly connected to the yoke.

Relay according to one of claims 1 to 6, characterized in that the actuating spring ( 24 ; 124 ) in one piece with a return spring ( 22 ; 122 ) is formed, which the anchor ( 20 ; 120 ) biased to the rest position.

Relay according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the load current guide consists of movable and fixed contacts and the parts connected to these contacts ( 6 . 16 . 26 ; 106 . 116 . 126 ) are arranged in the plane of symmetry of the magnet system, so that the field vectors of the load current in space are orthogonal to the field vectors of the magnet system.

Relay according to one of claims 1 to 8, characterized in that the carrier for the fixed contact ( 28 ; 128 ), e.g. as a flat strand ( 6 ; 106 ) trained movable conductors and two load circuit connections ( 16 . 26 ) of the relay ( 2 ) are in essentially the same plane as the floor ( 42 ) of a relay housing ( 40 ) is located.

Relay according to one of Claims 1 to 9, characterized in that that the contact points are designed as parallel double contacts.

Relay according to one of Claims 9 to 11, in which the conductor tracks of the load current guide have a movable conductor, in particular a flat strand ( 6 ; 106 ), the end of which is connected to the free end of the actuating spring ( 24 ; 124 ) is coupled.