DE102004013471B4

DE102004013471B4 - Electromagnetic relay, in particular high-current relays

Info

Publication number: DE102004013471B4
Application number: DE102004013471.5A
Authority: DE
Inventors: Ralf Gollee; Dr. Pietsch Karsten; Joerg Schultheiss
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2021-01-21
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: DE102004013471A1

Abstract

Elektromagnetisches Relais, insbesondere Hochstromrelais (2), mit folgenden Merkmalen:a) Eine Kern-/Jochanordnung (10, 30) besitzt mindestens einen ersten, einen zweiten und einen dritten Schenkel (12, 14, 32;112;114;132);b) der erste Schenkel (12; 112) trägt eine Spule (60);c) ein Anker (20; 120) ist an einer Lagerstelle (L; 100L) in der Nähe einer Polfläche des ersten Schenkels (12; 112) um eine Drehachse schwenkbar gelagert, wobei der Anker (20; 120) auf der einen Seite der Drehachse einen sich zu einem Arbeitsluftspalt erstreckenden Ankerarm (21) und auf der anderen Seite der Drehachse einen Betätigungsarm (23) bildet;d) über das freie Ende des Betätigungsarms (23) hinaus erstreckt sich eine Betätigungsfeder (24), die durch den Anker (20) zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung umschaltbar ist;e) ein beweglicher Kontakt (8; 108) wirkt in der Arbeitsstellung und/oder der Ruhestellung mit mindestens einem auf einem Träger (50) befindlichen Festkontakt (28; 128) zusammen;f) der Anker (20; 120) ist im Wesentlichen flachstückartig ausgebildet;g) mit einem freien Ende der Betätigungsfeder (24; 124) ist der bewegliche Kontakt (8, 108) gekoppelt.Electromagnetic relay, in particular 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 armature (20; 120) is at a bearing point (L; 100L) in the vicinity of a pole face of the first leg (12; 112) around a Axis of rotation mounted pivotably, the armature (20; 120) forming an armature arm (21) extending to a working air gap on one side of the axis of rotation and an actuating arm (23) on the other side of the axis of rotation; d) via the free end of the actuating arm (23) also extends an actuating spring (24) which can be switched between a rest position and a working position by the armature (20); e) a movable contact (8; 108) acts with at least one in the working position and / or the rest position fixed contact (28; 128) located on a carrier (50) ; f) the anchor (20; 120) is essentially flat; g) the movable contact (8, 108) is coupled to a free end of the actuating spring (24; 124).

Description

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

DE 1 255 817 A offenbart ein elektromagnetisches Relais mit auf einem Grundrahmen angeordnetem Magnet- und Kontaktsystem, bei dem eine Erregerspule und ein Kern unabhängig voneinander auf dem Rahmen befestigt sind. Der Grundrahmen besteht aus einer Bodenplatte mit zwei einander gegenüberliegenden, nach oben stehenden Seitenwänden, die je eine schlitzartige Ausnehmung aufweisen, die zur Aufnahme der Flansche des Spulenträgers und somit zur Halterung der Erregerspule dienen. DE 1 255 817 A discloses an electromagnetic relay with a magnet and contact system arranged on a base frame, in which an excitation coil and a core are mounted independently of one another on the frame. The base frame consists of a base plate with two opposing, upwardly projecting side walls, each of which has a slot-like recess that is used to accommodate the flanges of the coil carrier and thus to hold the excitation coil.

JP 2001-068 004 A offenbart ein polares elektromagnetisches Relais mit einem kanalförmigen Eisenkern, einer Spule, einem Permanentmagneten, und einem Wippanker, der auf der Oberfläche des Permanentmagneten gelagert und so angeordnet ist, dass seine beiden Enden an den beiden gegenüberliegenden Polen des Kerns anliegen. Das Relais hat auch eine bewegliche Kontaktfeder, auf der ein beweglicher Kontakt ausgebildet ist, und eine stationären Kontakt, der dem beweglichen Kontakt gegenüber liegt. An jedem Armteil des Ankers ist eine rechteckige Nut ausgebildet, wodurch die Masse des Ankers verringert wird. JP 2001-068 004 A discloses a polar electromagnetic relay with a channel-shaped iron core, a coil, a permanent magnet, and a rocker armature which is supported on the surface of the permanent magnet and is arranged so that its two ends rest on the two opposite poles of the core. The relay also has a movable contact spring on which a movable contact is formed and a stationary contact opposed to the movable contact. A rectangular groove is formed on each arm portion of the armature, thereby reducing the mass of the armature.

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.

Depending on the area of application, different requirements are placed on electromagnetic relays. In motor vehicle applications, for example, a compact design, especially a low overall height, is required for accommodation in the housing, for example a relay box. In addition, in motor vehicle applications, the aim is to design the relay in such a way that there are no malfunctions in the event of external mechanical influences, for example impacts. From the WO 01/06527 A1 is an electromagnetic relay of the basic principle of the hinged armature 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 cross-sectionally L-shaped yoke;
- The armature of this relay is L-shaped in cross-section, the bearing point for the armature is formed on an edge of the free end of the first leg (the core), the working air gap is formed by the outer end of one section of the "L" on the one hand and one inner end surface 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 of the armature facing away from the core, an actuating spring is attached to it, which extends beyond the free end of the actuating arm; and
- A movable contact is held at the free end of the actuating spring and 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.Furthermore, in the known electromagnetic relay, the connections for the load circuit, as is usual with a plug-in relay, are led out of the base of the relay housing approximately parallel to the armature and at right angles. The associated considerable overall 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.Since the armature's actuating arm is relatively short compared to the armature arm, there is a good lever ratio for closing and opening the contacts, but the armature is also sensitive to vibrations because its center of gravity is far away from the bearing point at the edge of the free end of the core. In the event of an external shock load, the armature may move into the working position - without current flowing through the coil on the core - and thus falsely open or close the contact.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Relais, insbesondere 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 invention is based on the object of specifying an electromagnetic relay, in particular a high-current relay for motor vehicle applications, in which malfunctions do not occur even in the event of strong shock loads. In addition, the design of the current conduction should ensure that even with high currents - typically starter currents - repercussions on the magnet system are negligible.

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 with the prior art according to the WO 01/06527 A1 together. In a development of the invention it is provided that

the core / yoke arrangement has a fourth leg, which is magnetically essentially ineffective, the free end of which forms the bearing point for the essentially flat-piece-like 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 anchor arm. The axis of rotation of the armature is arranged in the vicinity of the core pole surface of the first leg and / 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” is intended to mean that the armature is by and large planar, is only angled by a few degrees in the area of its axis of rotation in order to be able to move 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 stranded wire and contacts). This has a great advantage especially 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 tilt it. Due to the center of gravity, there is 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 it is not subjected 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 fourth leg forming the bearing surface can, for example, be punched - for example oval

- Have opening that 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 einerseits 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.The above-described configuration of the relay also provides the advantageous possibility of forming an additional working air gap between the core pole face on the armature face of the first leg on the one hand and the armature face opposite the face on the other. This configuration results in a very efficient conversion of the electrical power effective in the coil into mechanical power.

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 is L-shaped in cross section, i.e. forms the first and second legs, while the third and fourth legs are formed by a yoke with an L-shaped cross section. This allows the relay to be manufactured with a small 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.There is preferably a pocket in the core into which a permanent magnet is inserted. This permanent magnet generates a magnetic force in the closed state of the magnetic circuit containing the armature arm, that is, in the working position of the armature. The force of the magnet is counteracted by the electromagnetic force of the coil in order to move the armature into its rest position. You can also leave out the permanent magnet. Such an embodiment then represents a monostable variant of the relay. The force for holding the armature or for tightening the armature is then applied exclusively by exciting the coil. In this variant of the relay according to the invention, the formation of the pocket in the core is dispensed with. 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 armature is preferably biased into its rest position by a return spring formed in one piece with the actuating spring. In the rest position, the return spring generates the contact force that acts against the remaining acceleration forces, which are low due to the center of gravity. If the armature is in its working position, the spring force of the return spring is greater and strives to force the armature back into its rest position in the absence of an electromagnetic field.

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.A low load circuit reaction is also aimed for in relays for motor vehicle applications. This means: The load current flowing when the relay is closed should have as little effect as possible on the holding magnetic circuit. In a preferred embodiment of the invention, this is specifically achieved in that the movable contact is arranged somewhat set back from the free end of a flat stranded wire, the end of which is coupled to one end of the actuator Relays lie in essentially the same plane as the bottom of the relay housing. This configuration ensures that the load current flows through a plane that more or less coincides with the plane of symmetry of the holding magnetic circuit. As a result, the field vectors of the magnetic holding circuit are orthogonal to the field vectors of the load field in space. The consequence is that the drive field is less influenced by the magnetic load field. This in turn means that higher switching currents can be carried without the magnet system being exposed to disruptive influences.

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.Because the load circuit connections lie in the plane of the bottom of the relay housing or in a plane parallel to it, 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.It is particularly preferred if the contacts are designed as double contacts working in parallel. By using double contacts, the relay can handle very high currents Switching and guiding without having to worry about welding of the contacts. The high current flow is enhanced by the use of a flat strand. In the relay according to the invention, the load current preferably goes through the load circuit along a straight path. Therefore, there is only relatively little heat loss within the relay, which can be easily dissipated.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Relais;
2 eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Relais von unten;
3 eine Schnittansicht des in 1 gezeigten Relais entlang der Linie III-III mit dem Anker in Ruhestellung;
4 eine Schnittansicht ähnlich wie 3, jedoch mit dem Anker in Arbeitsstellung, und
5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Relais von oben - oder Gehäuse -;
6 eine mit der Ansicht nach 5 vergleichbare Ansicht, allerdings ohne Gehäuse und ohne Spulenkörper mit Wicklung;
7 eine Schnittansicht des in den 5 und 6 gezeigten Relais mit geschlossenen Kontakten; und
8 eine Schnittansicht ähnlich wie 7, jedoch bei einem Relais mit geöffneten Kontakten.

In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

1 a perspective view of an embodiment of a relay according to the invention;
2 a perspective view of the in 1 relay shown from below;
3 a sectional view of the in 1 relay shown along the line III-III with the armature in the rest position;
4th a sectional view similar to 3 , but with the anchor in working position, and
5 a perspective view of a further embodiment of the relay according to the invention from above - or housing -;
6th one with the view 5 comparable view, but without housing and without coil formers with winding;
7th a sectional view of the in the 5 and 6th shown relay with closed contacts; and
8th a sectional view similar to 7th , but for 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 shown high current relays 2 for motor vehicle applications has an actuator designed as a slide or push rod 4th at whose in 1 the end shown below 6a a flat strand 6th is coupled. Near the face 6a is on the underside of the flat strand 6th 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 2 mit einem ortsfesten Kontakt 28 zusammenzubringen, während in dem Ruhezustand des Relais 2 bei angehobenem Betätiger 4 der bewegliche Kontakt 8 von dem Festkontakt 28 abgerückt ist.As will be explained below, the actuator 4th 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 2 with a fixed contact 28 bring together while in the idle state of the relay 2 with the actuator raised 4th 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.Bottom left next to the actuator 4th can be seen in 1 a second end face of the flat strand 6th . Concealed by the actuator 4th there is a movable contact at this point 8th Another movable contact operating in parallel, to which a fixed contact, also not shown here, 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 owns a bottom 42 , in the level of which there are two load circuit connections 16 and 26th are between which the flat braid is located 6th with the movable contacts located on 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 2.As in the 3 and 4th can be seen better, the load circuit connections are 16 and 26th , the flat strand 6th , the moving contact 8th (or the moving contacts 8th ) and the permanent contact 28 (or the two fixed contacts) essentially in one plane. The current flow through the load circuit is therefore only short, and the heating in the area of the relay is correspondingly low 2 .

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 continued in 1 can be seen, is 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 4th ).

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 4th 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 14th that form an "L" shape in cross section and a yoke 30th with a third leg 32 and a fourth leg 34 , being between the coil 60 and the fourth leg 34 of the yoke 30th an anchor arm 21st an anchor 20th lies. The lower edge of the free face of the fourth leg 34 of the yoke 30th forms a bearing L, which in 3 is enclosed by a circle. This bearing point L forms an axis of rotation of the armature 20th and falls roughly with the center of gravity of the anchor 20th together. The anchor has left of the center of gravity or the bearing point L 20th an actuator arm 23 . Through a punched, oval opening 33 the fourth leg is made 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 top of the actuator arm 23 of the anchor 20th is a return spring through rivets 22nd and thus an actuating spring in one piece 24 attached. The return spring 22nd consists of two arms, the ends of which are at the bottom of the housing 40 of the relay 2 issue. The one-armed actuating spring 24 protrudes over the free end of the actuating arm 23 of the anchor 2 out and is with the top of the actuator 4th 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 The condition shown is the coil 60 of the holding magnetic circuit does not have current flowing through it. Hence the anchor 20th in its rest position by the arms of the armature spring 22nd held. The stable closed position of the 4th (Working position) is activated by the magnetic forces of an in 2 recognizable permanent magnets 18th kept that in a pocket 19th is used in the second leg 14th of the core 10 is trained.

Wenn die Spule 60 zum Umschalten des Relais 2 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.When the coil 60 to switch the relay 2 is traversed by electricity, the anchor tilts 20th in the in 4th Working position shown, with the result that the actuating spring 24 the actuator 4th pushes down and with it the free end of the flat strand 6th and thus the movable contact attached to it 8th down against the fixed contact 28 presses. After the end of the current connection through the coil 60 tilts due to the return spring 22nd the anchor 20th back in 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 in detail in 3 is shown, a first working air gap is formed by the yoke pole surface 36 on the anchor arm 21st facing side of the fourth leg 34 of the yoke 30th and through the top surface of the anchor arm 21st .

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 face of the first leg 12 opposite underside of the actuating arm 23 of the anchor 20th .

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 2 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 2 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 4th shows that the two working air gaps are only very narrow, at the same time a large overlap between the armature arm 21st and the fourth leg 34 of the yoke 30th given is. This is how the relay works 2 very efficient. Due to the close proximity or coincidence of the axis of rotation and the center of gravity of the anchor 20th it is achieved that with in 3 upward and downward impact influences on the relay 2 the anchor is not disturbed in its respective position, since the forces do not have any torque in the anchor arm 21st 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 generated by the current flow in the load circuit (connections 16 , 26th , Flat strand 6th ) 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 conducted via the flat stranded wire 6th . This results in a not quite as favorable distribution of the movable 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 following a second embodiment of the invention will be described, which is more favorable with regard to the effective acceleration forces. In this further embodiment of the invention, a comparatively favorable leverage ratio with respect to the contact point is also achieved, along with a high contact force, and 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 similar views as the first embodiment. The 5 to 8th show the further embodiment, the same and similar components with each being compared to the first embodiment 100 increased reference numerals are provided.

5 zeigt das Relais 2 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 verbundenen 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 2 in perspective view or housing. You can see the coil body 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 closes with the one with the second leg 114 connected permanent magnets 118 and has 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 Spulenkörper 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 2.As in particular in 6th can be seen, has the leg 112 holding the bobbin 160 takes up a smaller width than the second leg 114 and the associated permanent magnet 118 . The third leg 132 extends over the entire width of the base 142 of the relay 2 .

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 6th you can see the actuating spring 124 and the subsequent return spring elements 122 . In 6th one also recognizes the training with parallel working double contacts at the points K1 and K2 . As in the first embodiment, the current is conducted via the two load circuit connections 116 and 126 who have favourited paired contacts 108 and 128 in the places K1 and K2 and the flat strand 106 .

Die Schnittansicht der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Relais 2 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 2 stromlos ist.The sectional view of the second embodiment of the relay according to the invention 2 after 7th leaves the depository 100L at 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 stranded wire 106 that have two moving contacts on their underside 108 carries that according to 7th in contact with two fixed contacts 128 stand when the winding of the relay 2 is currentless.

8 zeigt das Relais 2 im nicht bestromten Zustand, in welchem die beweglichen Kontakte 108 von den feststehenden Kontakten 128 abgerückt sind. 8th shows the relay 2 in the de-energized state in which the movable contacts 108 of the permanent 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 2 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 2 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 2 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 2 können also hohe Schaltströme im Lastkreis geführt werden.As in 7th is shown, is the bearing point 100L and thus the axis of rotation of the armature 120 at the edge of the free face of the first leg 112 . This point is the axis of rotation of the armature 120 is by appropriate design of the relay according to the invention 2 also essentially the location of the center of gravity of the movable masses on the drive side. In the second embodiment, the movable masses include the armature 120 , the operating spring 124 , the flat strand 106 and the moving contacts 108 . (In the first embodiment, the actuator is 4th also part of the masses moved together with the armature.) In both embodiments of the relay according to the invention 2 is the load current supply, these are essentially the connections 16 and 26th in the first embodiment or 116 and 126 in the second embodiment and the flat current networks 6th or. 106 with the movable contacts arranged thereon 28 or. 128 , in the plane of symmetry of the magnet system. This symmetry of the magnet system is in the 7th and 8th essentially the level that passes through the two load circuit connections 116 and 126 is determined. This plane is perpendicular to the first leg 112 the core / yoke arrangement. With this embodiment of the relay according to the invention 2 run the vectors of the electric field of the load current essentially spatially orthogonal to the vectors of the magnetic field, which through the on the first leg 120 the core / yoke assembly seated coil assembly is generated. These geometrical relationships, which are also implemented in the first embodiment, ensure that even high switching currents cannot exert any or essentially no interfering influences on the magnet system. Despite the flat design of the relay 2 high switching currents can therefore 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 2 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 ( 18th or. 118 ). You can also leave out this permanent magnet and connect the core directly to the yoke, for example. This creates a monostable variant of the relay according to the invention 2 receive. In this case, the attraction 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 spool (60); c) an armature (20; 120) is mounted pivotably about an axis of rotation at a bearing point (L; 100L) in the vicinity of a pole face of the first leg (12; 112), the armature (20; 120) on one side of the The axis of rotation forms an armature arm (21) extending to a working air gap and an actuating arm (23) on the other side of the axis of rotation; d) an actuating spring (24) extends beyond the free end of the actuating arm (23) and can be switched between a rest position and a working position by the armature (20); e) a movable contact (8; 108) interacts in the working position and / or the rest position with at least one fixed contact (28; 128) located on a carrier (50); f) the armature (20; 120) is designed essentially like a flat piece; g) the movable contact (8, 108) is coupled to a free end of the actuating spring (24; 124).

Relay (2) Claim 1 , characterized by the features: f) the core / yoke arrangement (10, 30) has a fourth leg (34), which is magnetically essentially ineffective, the free end of which is the bearing point (L) for the essentially flat-piece-like armature (20) forms, and which together with the armature arm (21) forms a working air gap; and g) an actuator (4) is coupled to a free end of the actuating spring (24) and runs approximately parallel to the first and third legs (32; 132) of the core / yoke arrangement (10, 30) and at the end with the movable contact (8) is coupled.

Relay (2) Claim 2 , in which the axis of rotation of the armature (20) with the common center of gravity of the armature (20) and the masses of the actuator (4) moved together with the armature (20), the movable contact (8; 108) and one with the actuator ( 4) coupled flat strand (6; 106) coincides.

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

Relay (2) Claim 3 or 4th , characterized in that the first and the second leg (12, 14) of the core / yoke arrangement (10, 30) by a core (10) which is L-shaped in cross section, and the third and the fourth leg (32, 34) be formed by a cross-sectionally L-shaped yoke (30).

Relay (2) Claim 5 , characterized in that a permanent magnet (18) is inserted into a pocket (19) located in the core (10).

Relay (2) after one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the relay (2) is designed as a monostable relay (2), in particular the core (10) is connected directly to the yoke (30).

Relay (2) after one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the actuating spring (24; 124) is formed in one piece with a return spring (22; 122) which biases the armature (20; 120) into the rest position.

Relay (2) after one of the Claims 1 to 8th , in which the conductor tracks of the load current guide have a movable conductor, in particular a flat stranded wire, (6; 106), the end of which is coupled to the free end of the actuating spring (24; 124).

Relay (2) Claim 9 , characterized in that the carrier (50) for the fixed contact (28; 128), the movable conductor (6; 106) and two load circuit connections (16, 26) of the relay (2) lie in substantially the same plane in which the bottom (42) of a relay housing (40) is located.

Relay (2) Claim 10 wherein the movable contact (8; 108) is arranged somewhat set back from the free end of the movable conductor (6; 106).

Relay (2) after one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the contact points are designed as double contacts working in parallel.