DE1161996B - Verfahren zur Herstellung von Loetanschluessen bei elektromagnetischen Relais - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES W¥W PATENTAMT Internat. KL: HOlIi

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21g-4/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

W 24399 VIII c/21]
5. November 1958
30. Januar 1964

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Lötanschlüssen bei elektromagnetischen Relais, insbesondere bei Relais mit mehreren Schutzrohrankerkontakten. Solche Relais besitzen im allgemeinen eine Grundplatte, auf der die äußeren Anschlüsse mit den inneren Leitern verbunden werden.

Die Erfindung besteht nun darin, daß die Grundplatte des Relais eine Mehrzahl polygonförmiger Vertiefungen aufweist, die zur Aufnahme der Löt- ίο metallkügelchen dienen und in die die äußeren Anschlußteile und die inneren Leiter hineinragen und durch das Lötmetall elektrisch miteinander verbunden werden, und daß das Isoliermaterial der Grundplatte einen wesentlich höheren Schmelzpunkt besitzt als das Lötmetall. Nach ausreichend hoher Erwärmung der Grundplatte werden die zusammengebauten Teile des Relais auf der Grundplatte montiert, wobei die verschiedenen inneren Anschlußdrähte gleichzeitig in die entsprechenden polygonförmigen Vertiefungen der Grundplatte, die das Lötmetall enthalten, hineingesteckt werden.

Die hierbei vorgesehene Verwendung von polygonal geformten Vertiefungen, d. h. von quadratischen, rechteckigen oder vieleckigen Vertiefungen, ermöglicht es, daß das durch das Flußmittel während des Aufheizens erzeugte Gas entweichen kann, da die Ecken der Vertiefungen als Entlüftung dienen.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht noch darin, daß bei Relais mit aus sehr dünnem Draht gewickelten Spulen auf der Seite der Grundplatte ein besonderes Verbindungsstück auf der Wicklung montiert ist, um indirekt die Wicklung mit den in der Grundplatte befestigten Ausgangsleitungen zu verbinden. Die Wicklung ist elektrisch an dem einen Ende des Verbindungsstückes angeschlossen, während das gegenüberliegende Ende des Verbindungsstückes über die Grundplatte mit den Ausgangsleitungen verbunden ist. Das Verbindungsstück kann dabei in Querrichtung etwas verbogen werden, so daß eine relative Bewegung zwischen der Wicklung und der Grundplatte das Verbindungsstück zwar verbiegt, die Wicklungsdrähte aber keinem Zug aussezt, der zum Zerreißen der Drähte führen kann, wie das bisher der Fall war, wenn die Wicklungsdrähte unmittelbar mit den äußeren Anschlüssen verbunden waren.

Die Merkmale und die verschiedenen Vorteile der Erfindung werden leichter verständlich auf Grund der Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren. Dabei zeigt Fig. 1 eine vergrößerte Seitenansicht, teilweise Verfahren zur Herstellung von Lötanschlüssen
bei elektromagnetischen Relais

Anmelder:

Western Electric Company Incorporated,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. K. Boehmert

und Dipl.-Ing. A. Boehmert, Patentanwälte,

Bremen 1, Feldstr. 24

Als Erfinder benannt:

Robert Frank Glore, Scotch Plains, N. J.,

Öle Mogens Hovgaard,

Berkeley Heights Township, N. J.,

George Emery Perreault, White Plains, N. Y,

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 31. Dezember 1957

(Nr. 706 397)

im Schnitt, eines Relais, das zur Herstellung von Lötverbindungen gemäß der Erfindung eingerichtet ist,

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht längs der Linie 2-2 von Fig. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht in verkleinertem Maßstab auf die Grundplatte, die in F i g. 1 im Querschnitt gezeigt ist,

F i g. 4 eine perspektivische Teilansicht der Wicklung und eines Verbindungsstückes, das die Wicklung indirekt mit den Ausgangsleitungen verbindet,

F i g. 5 eine Seitenansicht einer abgewandelten Grundplatte, die dazu dient, das Relais auf einer gedruckten Schaltung zu montieren,

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht längs der Linie 6-6 in Fig. 5.

Betrachtet man insbesondere die F i g. 1 und 2, so sieht man vier in Glas eingeschmolzene Zungenkontaktvorrichtungen 11, die zu einer Gruppe zusammengefaßt sind. Die Schaltkontakte dieser Zungenkontaktvorrichtungen sind in einem hermetisch abgedichteten rohrförmigen Gehäuse 12 eingeschlos-

309 807/309

sen, das beispielsweise aus Glas besteht. Ein inertes jedoch darauf hingewiesen werden, daß auch andere Gas, wie Helium, Argon, Neon, oder ein anderes, Formen der Vertiefungen, wie z. B. dreieckige oder nicht korrodierendes Gas kann in dem Röhrchen rechteckige, in gleicher Weise zufriedenstellend arbeienthalten sein, um die Funkenbildung über der Kon- ten wurden. Wenn die äußeren Anschlußteile 25, wie taktstrecke zu unterdrücken. In jedem Röhrchen sind 5 dargestellt, in die Vertiefungen hineinragen, dann an jedem Ende Kontaktzungen 13 bzw. 14 aus werden kleine Kügelchen Lötmaterial in jeder Vermagnetischem Material mit hoher elektrischer Leit- tiefung angebracht, und die Grundplatte wird anfähigkeit eingeschmolzen, die einander überlappende schließend so ausreichend hoch erwärmt, daß das Kontaktflächen 15 bzw. 16 aufweisen. Die Kontakt- Lötmaterial schmilzt. Die Grundplatte kann aus flächen 15 und 16 können mit Gold oder einem io irgendeinem Isoliermaterial hergestellt sein, wie z. B. anderen Edelmetall plattiert sein, um die Betriebs- aus einer Phenolharzverbindung, die einen wesenteigenschaften der Vorrichtung zu verbessern. lieh höheren Schmelzpunkt hat als das Lötmittel. Die Die vier Zungenkontaktvorrichtungen 11 erstrecken aus der Wicklung und den Zungenkontaktvorrrichsich in gleicher Richtung und werden voneinander tungen bestehende, zusammengebaute Gruppe wird durch eine isolierende Abstandshalterung 17 auf Ab- 15 dann auf den Eckenstützen 33 der Grundplatte bestand gehalten. Eine gemeinsame Wicklung 18 um- festigt, welche kleine Knöpfe 34 aufweisen, die in gibt die Gruppe von Zungenkontaktvorrichtungen nicht dargestellte entsprechende Ausnehmungen im und dient dazu, die Zungenkontakte gleichzeitig zur unteren Endblock 23 eingreifen. Wird die Anord-Steuerung elektrischer Schaltstromkreise zu erregen. nung so montiert, dann erstrecken sich die verschie-Ein metallisches Gehäuse 19 aus magnetischem Ma- 20 denen Ausgangsleitungen der Wicklung und der terial mit geringem magnetischem Widerstand umgibt Zungenkontaktvorrichtungen in ihre entsprechenden die äußere Oberfläche der Wicklung 18. Ein Paar Vertiefungen. Nach dem Abkühlen ergibt sich eine rohrförmiger metallischer Teile 21 aus magnetischem stabile und robuste Konstruktion. Material mit geringem magnetischem Widerstand Ein Kügelchen eines Lötmaterials dehnt sich beim ragt von beiden Enden her eine vorbestimmte Strecke 25 Erwärmen in radialer Richtung aus, behält jedoch weit in das Innere der umwickelten Relaiswicklung auf Grund seiner Oberflächenspannung die runde hinein. An jedem metallischen Teil 21 ist ein End- Form bei. Liegt ein solches Kügelchen in einer runflansch 22 befestigt, der sich an das eine Ende der den Vertiefung, dann bewirkt das Zuführen von Wicklung anlegt und" an seinem Umfang das Gehäuse Wärme, daß das Lötmaterial sich ausbreitet und sich 19 berührt. 30 an die Wände der Vertiefung anlegt. Dadurch wird Die aus Isoliermaterial bestehenden Endblöcke 23 jedoch verhindert, daß das durch das Flußmittel sind an den Enden der Wicklung und der Schalter- während der Erwärmung erzeugte Gas austreten gruppe unmittelbar an den Flansch 22 anschließend kann, wodurch das Lötmittel durch das Gas nach angebracht. Die Blöcke 23 weisen Teile 24 auf, die oben und aus der Vertiefung herausgedrückt wird, in das Innere der rohrförmigen Teile 21 eingreifen 35 Dieses kann in einfachster Weise dadurch überwun- und damit einen Sitz für diese bilden. Auf diese den werden, daß mehreckige Vertiefungen verwendet Weise wird eine axiale Verschiebung der Zungen- werden. Das erwärmte Lötmittel, das die Neigung kontaktvorrichtungen 11 verhindert, und die Vor- hat, seine runde Form beizubehalten, breitet sich richtungen 11 und die Wicklung 18 stellen für den nicht in der Weise aus, daß es auch die Ecken der Lötvorgang eine zusammengehörige Gruppe dar. Die 40 Vertiefung ausfüllt. Dadurch wird eine wirksame Zungen 14 werden gemeinsam unmittelbar an die in Entlüftung in der Nähe jeder Ecke der Vertiefung diesem Ausführungsbeispiel als Stecker ausgebildeten erreicht, so daß das erzeugte Gas entweichen kann, äußeren Anschlußteile 25 in der Grundplatte 26 in Bisher war es allgemein üblich, die Wicklung einer noch zu beschreibenden Weise angelötet, wäh- innerhalb eines Relais elektrisch dadurch anzuschlierend die Zungen 13 in einem Arbeitsgang an die 45 ßen, daß die Wicklungsenden unmittelbar an den Leitungen 27 angelötet werden, die längs des Ge- Ausgangsklemmen angeschlossen wurden. Diese Art häuses nach unten verlaufen und dort an den jeweili- der Herstellung, die verhältnismäßig einfach ist, war gen äußeren Anschlüssen angelötet werden. Isolier- jedoch keinesfalls zufriedenstellend, da sich eine material 28 ist zwischen dem Gehäuse 19 und den Wicklung im Laufe der Zeit etwas zusammenzieht, Leitungen 27 angebracht. Wie in F i g. 1 gezeigt, liegt 50 so daß die dünnen Drähte der Wicklungsdaten einer jeder Leiter 27 am oberen und am unteren Endblock ständig anwachsenden Zugspannung ausgesetzt sind 23 an, um zu verhindern, daß diese aus ihrer Lage und bei anhaltender Schrumpfung die Spulendrähte heraus verschoben werden können. Sind die Zungen eventuell abbrechen oder reißen können. Es ist und die Wicklung mit den äußeren Anschlüssen ver- bereits versucht worden, eine Schlaufe an den Wickbunden, dann wird ein dünnes Rohr aus Isolier- 55 lungsenden vorzusehen, jedoch war das ebenfalls material 29 über die gesamte Anordnung geschoben, nicht vollkommen zufriedenstellend. Diese durch- und das äußere metallische Gehäuse 31 wird durch hängenden Drähte brechen und reißen wesentlich einen einfachen Schränkvorgang auf der Grundplatte leichter ab, wenn sie Vibrationsschwingungen oder befestigt. Stoßen ausgesetzt werden.

Die Grundplatte des Relais, die in F i g. 1 und 3 60 In F i g. 4 ist eine Wicklung und ein Verbindungs-

gezeigt ist, vereinfacht infolge ihrer Ausbildung die stück zur indirekten Verbindung der inneren Leiter

Herstellung der Vorrichtung wesentlich. Diese Grund- mit den äußeren Anschlußteilen dargestellt. Die

platte 26 weist eine Anzahl polygonförmiger, zur Wicklung 18 weist eine große Anzahl von Windungen

Aufnahme von Lötmaterial bestimmter Vertiefungen mit sehr dünnem Draht auf und ist von einer Isola-

auf. In dem dargestellten Fall sind die Vertiefun- 65 tion, beispielsweise aus Zelluloseazetat, umgeben,

gen quadratisch, und es sind insgesamt zehn Ver- Diese Isolation, die zum Schutz der Spulendrähte

tiefungen vorgesehen (zwei für jede Zungenkontakt- gegen Korrosion oder ähnliche Einwirkung verwen-

vorrichtung und zwei für die Wicklung). Es muß det werden muß, ist in erster Linie für die Zusam-

Enden nach den Grundplatten herausgeführt. In gleicher Weise ist an jedem Ende der Wicklung ein Verbindungsstück vorgesehen. Jedes dieser Verbindungsstücke ist gleichartig aufgebaut wie das in 5 Fig. 4 dargestellte Verbindungsstück, mit der Ausnahme, daß nur ein einziger Verbindungsdraht an jedem Ende erforderlich ist. Die Grundplatte 51, die aus Isoliermaterial geformt ist, weist wieder eine Anzahl polygonförmiger, zum Aufnehmen von Löt

hineinpaßt, und die auseinanderstrebenden Enden dieser Kanäle dienen dazu, das Einsetzen der Elemente in die Durchbohrungen zu erleichtern.

Federartige Anschlußteile 55, 56, 57, 58 und 59 sind vorgesehen und weisen Teile 61 auf, die in die entsprechenden Vertiefungen hineinragen, sowie versetzte Enden 62, die nach der auf einer Platte angebrachten gedruckten Schaltung führen. Die Teile 61,

menziehung der Spule in Längsrichtung verantwortlich.

Das Verbindungsstück 41 besteht aus einem Körper 42 aus Isoliermaterial, wie z. B. Zelluloseazetat, der dieselbe Querschnittsfläche wie die Wicklung hat. Der Körper 42 ist so ausgebildet, daß er in Achsrichtung der in F i g. 4 gezeigten Wicklung 18 verhältnismäßig biegsam ist. Die in Achsrichtung der Wicklung gemessene Dicke dieses Körpers ist deshalb

geringer als seine quer zur Achsrichtung gemessene io material bestimmter Vertiefungen 52 auf. Schmale Dicke. Ein erstes Paar fester Drähte mit heraus- Durchbohrungen 53 sind an einem Ende mit den ragenden Abschnitten 44 ist an einer Seite und ein Vertiefungen 52 verbunden und am anderen Ende 54 zweites Paar fester Drähte mit herausragenden Ab- erweitert. Die Durchbohrangen 53 sind zur Aufschnitten 45 ist an der gegenüberliegenden Seite des nähme der Enden der Zungenkontakte oder der VerKörpers vorgesehen. Die sich gegenüberstehenden 15 bindungsdrähte eingerichtet. Jede Durchbohrung ist Abschnitte jedes Drahtes sind miteinander durch ein so gewählt, daß das hindurchtretende Element genau Zwischenstück des gleichen Drahtes verbunden, das
in dem Körper aus Isoliermaterial eingebettet ist. Die
Wicklungsenden 46 werden um das untere Ende der
Drahtteile 44 herumgewickelt und festgelötet, worauf 20
der Rest der Drahtenden 44 abgeschnitten wird,
während die Drahtenden 45 unmittelbar an einem
Paar Ausgangsklemmen angelötet werden. Bei der
Herstellung spart man dadurch Zeit ein, daß man

dieses Verbindungsstück symmetrisch ausführt und 25 die innerhalb der Vertiefung liegen, haben nach die nicht verwendeten überstehenden Drahtteile ab- außen gekrümmte Abschnitte 63, um die Elemente, schneidet, anstatt eine unsymmetrische Anordnung die in die Durchbohrungen eingeführt werden sollen, herzustellen (mit einem kurzen und einem langen I_n diese hineinzuleiten. Beispielsweise sei in F i g. 6 Paar von herausragenden Drahtstücken), und dieses angenommen, daß eine Kontaktzunge in eine der Teil dann so ausrichtet, daß es in der richtigen Lage 30 genau passenden Durchbohrangen 53 hineingesteckt zu den Anschlüssen der Wicklungen liegt. Das Ver- werden soll. Wenn die Zunge längs der Bohrung bebindungsstück 41 wird vorzugsweise am Ende der _wegt wird, so gelangt sie in die Vertiefung in der Wicklung festzementiert. Grundplatte und berührt dann das abgebogene Ende

Die Drähte 43 haben einen wesentlich größeren 63. Diese Ende leitet die Zunge in eine Stellung zwi-Durchmesser als der Draht der Wicklung und können 35 sehen dem Teil 61 der Klemme und der benachbarten damit wesentlich größere Spannungen und Belastun- Seitenwand der Vertiefung. Die federnde Klemme gen ohne Abreißen aushalten. Außerdem kann das wird leicht aus ihrer ursprünglichen Lage verschoben Verbindungsstück in Querrichtung verbogen werden. und liegt daher fest an der Kontaktzunge an, um Ist das Verbindungsstück an die Wicklung anzemen- bereits vor dem Lötvorgang einen Kontakt zu bilden, tiert, dann hat jeder Versuch der Wicklung, sich auf 40 Wäre das Ende 63 nicht, wie dargestellt, abgebogen, Grand eines Schrumpfvorganges in der Wicklung dann könnte gegebenenfalls die eingeführte Zunge an

den Anschlußdraht anstoßen und damit nicht in die Vertiefung eingeführt werden.

Die Anschlüsse 55, 57 und 59, die in die obere

Zugspannungen aushalten, so daß in den meisten 45 Reihe von Vertiefungen 52 hineinragen, bestehen Fällen eine Bewegung dieses Endes der Wicklung jeweils aus einer Anzahl von im rechten Winkel zueinander liegenden Abschnitten, wie dies beispielsweise bei dem Anschlußteil 55 in F i g. 6 gezeigt ist. Die Anschlüsse 56 und 58, die in die untere Reihe

in bezug auf die Grundplatte verändern. Eine solche 50 von Vertiefungen 52 hineinragen, bestehen ebenfalls Bewegung ergibt ein transversales Verbiegen des Ver- aus einer Anzahl von im rechten Winkel zueinander bindungsstückes, was jedoch auf den elektrischen verlaufenden Teilen, sind jedoch notwendigerweise Anschluß der Wicklung an die äußeren Anschlüsse anders aufgebaut als die erstgenannten Anschlußteile, ohne Einfluß ist. Beim Auftreten beträchtlicher Diese letztgenannten Anschlüsse sind bei 58 in Fig. 6 Spannungen kann sich dasjenige Teil des Verbin- 55 gezeigt. Ein Teil des Anschlußteiles 56 ist in F i g. 6 dungsstückes, das in der Nähe der aufwärts stehen- weggebrochen, um den Anschluß 55 deutlicher zu den Drahtenden 45 liegt, von der Wicklung ablösen. zeigen. Die Zungen 14, die in den Vertiefungen in In diesem Fall bewegt sich die gesamte Wicklung von F i g. 5 gezeigt sind, sind in F i g. 6 weggelassen. Wie der Grandplatte weg, und die Wirkung ist die gleiche durch den Anschluß 58 in F i g. 6 gezeigt, weist jeder wie vorher, d. h., es tritt nur eine transversale Ver- 60 der Anschlüsse ein sich nach innen erstreckendes Teil biegung des Verbindungsstückes 41 ein. 60 auf, das sich durch die Grandplatte nach der

In den F i g. 5 und 6 ist eine abgewandelte Grand- gegenüberliegenden Seite dieser Platte erstreckt. Am platte dargestellt, die dazu verwendet werden kann, Ende dieses sich nach innen erstreckenden Teiles 60 das Relais auf einer mit einer gedruckten Schaltung sind Laschen 65 vorgesehen, die im rechten Winkel versehenen Platte zu montieren. In dieser Ausfüh- 65 so umgebogen werden, daß sie an der benachbarten rungsform werden gleichartig aufgebaute Grand- flachen Oberfläche der Grandplatte anliegen, um die platten an beiden Enden des Relais befestigt, und die Anschlußteile in der Grandplatte zu halten. Mit Zungen 13 und 14 werden an ihren entsprechenden dieser Art Grundplatte kann die Herstellung auf ver-

oder aus anderen Gründen zu bewegen, eine Zugspannung auf die Teile 45 der Verbindungsdrähte zur Folge. Die kräftigen Drähte 43 können relativ hohe

verhindert wird. Da jedoch die gegenüberliegenden Enden des Verbindungsstückes und der Wicklung von der Grandplatte frei sind, können sie ihre Lage

schiedene Weise vorgenommen werden. Einmal werden die Zungen und die Verbindungsdrähte des Verbindungsstückes in die entsprechenden Vertiefungen der Grundplatte eingeführt, anschließend werden Kügelchen aus Lötmaterial in jede Vertiefung gebracht und dann erwärmt. Dieses ist genau der gleiche Vorgang, wie er an Hand des Relais nach F i g. 1 beschrieben worden ist. Die Durchlässe 53 passen ausreichend genau um die hineingesteckten Elemente, um zu verhindern, daß durch den Zwischenraum Lötmittel verlorengeht. Sind andererseits die hineingesteckten Relaiselemente in Federkontakt mit den äußeren Anschlußteilen, dann kann ein dünner Strom geschmolzenen Lötzinns an jede Trennfläche gebracht werden, um eine gute elektrische Verbindung zwischen diesen Teilen herzustellen. In diesem Fall brauchen die Durchlässe 53 nicht genau an die hineingesteckten Elemente angepaßt zu sein.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Lötanschlüssen bei elektromagnetischen Relais, insbesondere bei Relais mit mehreren Schutzrohrankerkontakten, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (26, 51) eine Mehrzahl polygonförmiger Vertiefungen (32, 52) aufweist, die zur Aufnahme der Lötmetallkügelchen dienen und in die die äußeren Anschlußteile (25, 55 bis 59) und die inneren Leiter (14, 27, 45) hineinragen und durch das Lötmetall elektrisch miteinander verbunden werden, und daß das Isoliermaterial der Grundplatte (26,51) einen wesentlich höheren Schmelzpunkt besitzt als das Lötmetall.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei einem Relais mit einer aus dünnem Draht gewickelten Spule, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanschlüsse (46) an das eine Ende eines Verbindungsstückes (41) angeschlossen sind, welches an dem Ende der Spule angeordnet ist, an dem sich die Grundplatte befindet, und daß das Verbindungsstück an dem gegenüberliegenden Ende mit in die polygonförmigen Vertiefungen der Grundplatte hineinragenden Anschlußdrähten (43) versehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (41) eine Flächenausdehnung aufweist, die wesentlich größer als seine Dicke ist und im wesentlichen in einer Ebene parallel zur Ebene des Spulenendes liegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (43) des Verbindungsstückes (41) einen wesentlich größeren Durchmesser aufweisen als die Wicklungsenden (46) der Spule.

5. Einrichtung nach Ansprach 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtleitende Teil des Verbindungsstückes (41) aus dem gleichen Material wie die Isolation der Spule (18) besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2167588.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 807/309 1.64 © Bundesdruckerei Berlin