DE1514099A1

DE1514099A1 - Relais oder Kleinschuetz zur Verwendung auf Leiterplatten,insbesondere gedruckte Schaltungen

Info

Publication number: DE1514099A1
Application number: DE19651514099
Authority: DE
Inventors: Schmitt Dipl-Ing Karl
Original assignee: Kieninger and Obergfell GmbH and Co
Current assignee: Kieninger and Obergfell GmbH and Co
Priority date: 1965-11-20
Filing date: 1965-11-20
Publication date: 1969-10-02
Also published as: GB1162526A; FR1501358A

Description

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Relais oder Kleinschütz zur Verwendung auf Leiterplatten, insbesondere gedruckten Schaltungen

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Relais oder Kleinschütz zur Verwendung auf Leiterplatten, insbesondere gedruckten Schaltungen.

Bei der Anwendimg gedruckter Schaltungen, die mit elektronischen Bauelementen bestückt sind, hat es sich gezeigt, daß zur Schaltung von Verbrauchern höherer Leistung bzw. höherer Spannung Relais oder Kleinschütze Verwendung finden müssen. In diesem Falle ist der-Aufwand für einen elektronischen übertragerteil in den meisten Fällen nicht gerechtfertigt, da stattdessen die Verwendung eines Relais oder Kleinsehützes mit dem gleichen Erfolg einfacher und billiger ist.. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn bei der Beschaltung des naciigeordne ten Empfängers oder Verbrauchers die Schaithäufigkeit gering ist und·der Blindanteil des

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Verbrauchers klein gehalten werden kann. Dies gilt z.B. für eine elektrische Heizung, die durch einen gegebenenfalls temperaturabhängigen elektronischen Regler an- «net abgeschaltet werden soll. In diesem Falle treten oft Leistungen bis zu einigen. kW auf, die elektronisch nur mit großem Aufwand, beispielsweise durch steuerbare Silizium-Gleichrichter und ähnliche Bauelemente geschaltet werden können.

Eine derartige Lösung hat zwar den Vorteil der Kontakt— freiheit; sie ist aber sehr kostspielig und kann durch den Einsatz eines Heiais oder Kleinschützes umgangen werden.

Die Verwendung von Relais, insbesondere Kieinscmitzen auf Leiterplatten, insbesondere gedruckten Schaltungen, ist an sich bekannt. Hierbei wurde meist so vorgegangen, daß dem Relais bzw. iQeinsciiütz ein bestimmter Stecksoekel zugeordnet war, der auf der Leiterplatte durch Sciiraubung bzw. auf den Leiterbahnen durch Lotung gehaltert war. Die Sockel konnten verhältnismäßig klein ausgestaltet werden, so daß der zusätzliche liaumaufwand nicht allzu groß war. Der Sockel bedeutete jedoch immer noch einen erheblichen finanziellen Aufwand, so daß man gelegentlich dazu überging, anstelle des auf der leiterplatte aufgesetzten Relais ein getrennt im Gestell oder Gerät angeordnetes Melais oder Schütz zu verwenden.

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Eine weitere bekannte Ausführuugsform der Verwendung von Relais oder Kleinschützen auf Leiterplatten, insbesondere gedruckten Schaltungen, bestand darin, daß man sowohl die Lötanschlüsse der Relais- bzw. Sehützspule als auch die Anschlüsse der Kontakte durch verzinnte, verlötbare Stifte verlängerte, die in entsprechende Öffnungen der Leiterplatte eingesetzt und mit entsprechend geführten Leiterbahnen auf der Leiterplatte verlötet werden konnten.

Diese Ausiiiarungsiorm ist zwar einfacher und billiger als die vorgenannte, sie ist jedoch immer noch verhältnismäßig aufwendig, weil die Lötansehlüsse notwendigerweise nochmals in einer Halterung oder Sockelung geführt werden mußten, um die zur Halterung des gesamten Relais in den Verlötungen notwendige Sicherheit und Versteifung zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und stattdessen eine Heiais- bzw. Schützausführung vorzusehen, die sich besonders für den Einsatz in gedruckten Schallungen eignet und sich gegenüber den durch den Stand der Technik bekannt gewordenen Einrichtungen durch be senilere Preisgünstigkeit und Einiachhei IL im Aufbau. auszeichnet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäö dadurch gelöst, daß das lleiais bzw. kleinschütz mit der Leiterplatte, insbesondere gedruckten Schaltung, eine bauliche Einheit bildet, derart,

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daß die Leiterplatte gleichzeitig Träger der wesentlichen Teile des Relais bzw. Schützes ist.

Durch diesen Lösungsweg wird nicht nur eine wesentliche Einsparung an Bauteilen erreicht, sondern auch die räumliche Ausladung des Relais entsprechend vermindert.

Die Erfindung kennzeichnet sich in einer zweckmäßigen Weiterbildung des Erfindungsgedankens insbesondere noch dadurch, daß auf der einen Seite der Leiterplatte, insbesondere gedruckten Schaltung, die Spule mit Kern- und Magnetjoch und auf der anderen Seite der Anker des Relais nebst den dazugehörigen Kontakten angeordnet sind.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Anordnung nach der Erfindung dargestellt.

Es zeigen: ^

Fig. 1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgeniäßen Itelais- bzw. Schutzanordnung nach der Linie a/b der Fig. 2;

Fig. 2 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles C der Fig.l;

Fig. 3 eine Ansicht des Ausführungsbeispieis in Richtung D co

° der Fig. 1:

^ Fig. k die Schnitt- bzw. Aufrißdarstellung einer erfindungs-N> gemäßen Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes nach

*^ der Schnittlinie A/B der Fig. 5;

Fig. 5 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles G der Fi^. ·'<.

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In Fig, i ist mit 1 eine Leiterplatte, bezeichnet, die • ein Relais aufnehmen soll. Das Relais bzw. Schütz bestellt aus einer Spule 2, die von einem Kern 3 getragen wird, der seinerseits durch eine Nietung 4 mit dem Magnetjoch 5 verbunden ist, das an seinem der Nietung entgegengesetzten Ende eine rechtwinklige Verlängerung 6 mit zwei Bohrungen aufweist, mit deren Hilfe das Magnetj och 5 mittels Nieten 7 und 8 mit der Leiterplatte i fest verbunden ist. Der Magnetkern 5 durchdringt durch eine Öffnung 9 die Leiterplatte 1 und wirkt im Erregungsfalle auf die auf der anderen Seite der Leiterplatte angeordnete Ankerfeder Io, die an ihrem Ende 11 durch Nieten 7 und 8 zusammen mit dem Magnetjoch 5 auf der Leiterplatte 1 gehaltert ist. Die Ankerfeder Io besitzt an ihrem vorderen Ende eine Abkröpfung 12 mit einer entsprechenden Verlängerung 13, die eine Kontaktniete 14 trägt, welche im Erregungsfalle mit einer auf der Leiterbahn 15 der Leiterplatte angeordneten Gegenkontaktniete 16 zusammenarbeitet und mit dieser die Kontaktgabe bewerkstelligt.

Ebenso wie die Kontaktniete Ib ist die Ankerfeder Io an ihrem äußeren Ende 11 mit einer Leiterbahn 17 in Verbindung, welche ebenso wie die Leiterbahn 15 zur Stromzuführung an die Kontaktstellen der Nieten Lh und 10 dient.

Die Spule 2 ist mit ihrer Wicklung 18 auf den Magnetkern 3 aufgesteckt und zwischen der Leiterplatte 1 und dem Magnetjoch 5 gehaltert.

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Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Relais nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles C.

In Fig. 2 sind drei Leiterbahnen 19, 2o und 2i eingezeichnet, die an ihren vorderen Enden 22, 23 und 24 die Spulenanscblüsse 25, 26 und 27 aufnehmen, welche in diesen verlötet werden.

Um den magnetischen Übergangswiderstand zwischen dem Teil 6 des Magnetjoches 5 und dem äußeren Ende 11 der Ankerfeder möglichst zu verringern, ist die Ausdehnung der durch den Endteil O des Magnetjochs bzw. den Endteil ii der Ankerfeder Io gebildeten Übergangsquerschnitte möglichst groü gewählt. Auf diese Weise ist trotz des durch die Leiterplatte gebildeten Luftspaltes 28 der magnetische Übergangswiderstand an dieser. Stelle entsprechend gering. Ein weiteres Mittel, um den Übergangswiderstand an dieser Stelle zu verringern liegt darin, die Nieten 7 und 8 mit verhältnismäßig großen Querschnitten auszugestalten und für deren Herstellung einen Werkstoff zu verwenden, der sich durch hohe magnetische Leitfähigkeit auszeichnet. .

Fig. 3 stellt eine Ansicht des lielais nach der Erfindung in Richtung des Pfeiles B der Fig. 1 dar.

In dieser Darstellung ist die Form der Magnetankerfeder 10 besonders deutlich zu erkennen, deren Endteil Ii durch die Nieten 7 und 8 mit der Leiterplatte 1 und dem Magnetjöch 5 fest verbunden ist.

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Die Ankerfeder Io weist Einkerbungen 32 auf, die die Federungseigenschaften erhöhen. Der ungefähr kreisförmige Teil 31 der Ankerfeder Io wird durch den Magnetkern 3 mittels der Spule 2 der Relais- bzw. Schutzeinrichtung beaufschlagt.Das freie Ende 13 der Betätigungsfeder io weist eine Abkröpfung 12 auf, die die beiden Kontakte 14 eines Doppelkontakts trägt. Die Leiterbahn 1? dient als Zuführung zur Magnetankerfeder Io« Das Relais kann wahlweise mit einem Ärbeitskontakt oder mit einem Doppelkontakt bestückt werden.

Die beiden Kontakte 14 arbeiten bei Betätigung des Ke-IaLs auf die Kontakte Ib, an die Leiterbahnen 29 und 3« angeschlossen sind, die entweder zu weiteren auf der Leiterplatte, insbesondere gedruckten Schaltung, angeordneten Bauelementen oder direkt zum Ausgang der Schaltung führen, die als Steckoder Lötverbindung ausgestaltet sein kann.

Fig. 4 stellt eine zweckmäßige Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes dar. Bei dieser Ausfuhrungsform ist das mit 33 bezeichnete Magnetjoch an seinem Ende 35 durch eine Öffnung 3²* der Leiterplatte 1 hindurchgeführt und mittels Mieten 3ü und an deren Unterseite zusammen mit dem Endteil 38 der Betätigungsieder 39 befestigt.

Am anderen Ende ist das Magnetjoch 33 mit einer Abkröpfung ^o verseheu, die in die Lücke 3^ in der Leiterplatte 1 hineinragt und mittels Nieten hl und h2. einen Flachteil 43 trägt, der eine Öffnung k^Ji aufweist, in die das freie Ende 45 der

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Betätigungsfeder 39 ragt. Der Flachteil 43 dient als Endanschlag der Magnetankerfeder 39» die - wie beim ersten Ausführungsbeispiel - gleichzeitig als Kontaktfeder dient. Am freien Ende 45, der Magnetankerfeder 39 ist eine Kontaktniete 46 befestigt, die mit einem Kontaktstück 47 der Leiterbahn 48 arbeitet.

Die Ausiührungsform nach Fig. 4 und 5 hat den Vorteil, daß durch die Durchführung des Magnetjoches 33 auf die der Spule abgewandten Seite der Leiterplatte 1 der in Fig. 1 mit 28 bezeichnete Luftspalt zwischen Magnetjoch und Magnetankerfeder Io praktisch vermieden wird und auf diese Weise ein besonders wirksamer Rückschluß zwischen Magnetkern 3 und Betätigungsfeder 39 erreicht ist.

Desweiteren hat die Ausbildung nach Fig. 4 den Vorteil, daß der Flachteil 43, der vom Magnetjoch 33 gehalten wird und ebenfalls nach der der Spule abgewandten Seite der Leiterplatte 1 durch die Öffnung 34 hindurchgeführt ist, eine Fixierung der Endlagen der Magnetankerfeder 39 darstellt, die gleichzeitig als Kontaktfeder dient. Diese Fixierung der Endlagen vereinfacht vor allen Dingen die Justage des Schützes oder Relais und verringert die Empfindlichkeit des Kontaktsystemes gegen Erschütterungen.

Bei der Kontakteinrichtung nach Fig. 1, die in ihrer Ausführung besonders einfach gehalten ist, kann ebenso wie bei der Kontakteinrichtung nach Fig. 4 eine

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Verringerung der Prellneigung und Erschütterungsempfindlichkeit der Magnetankerfeder lo/39 dadurch erreicht werden, daß die Betätigungsfelder an gewissen Stellen, beispielsweise den Einkerbungen 32 nach Fig. 3_} eine Lackierung mit einem Kunststofflack erfährt, wodurch etwa auftretende Schwingungen der Betätigungsfedern rasch gedämpft werden.

Fig. 5 stellt eine Ansicht der Einrichtung nach Fig. in Richtung des Pfeiles C dar.

Fig. 5 zeigt die Umrisse des Magnetjoches 33 mit seinem Befestigungsteil 35} der nach der anderen Seite der Leiterplatte 1 hindurchgeführt ist. Diese Darstellung zeigt besonders deutlieh, wie das Magnetjoch 33, die Spule 2 und der Kern 3 in der Öffnung 34 der Leiterplatte angeordnet ist. Mittels einer Leiterbahn 49 erfolgt die Stromzuführung zur Magnetankerfeder 39, deren Endteil die Kontaktniete 46 trägt und bei Betätigung der Magnetankerfeder 39 einen Kontaktschluß der Kontaktnieten 47/46 der Leiterbahnen 49 und 48 bewirkt.

Zur weiteren Vereinfachung der Ausführungsbeispiele könnten die Ivontaktnieten 47 und 16 entfallen und stattdessen durch eine entsprechende Endausbildung der Leiterbahn bzw. 48 ersetzt werden. Dies könnte beispielsweisS dadurch geschehen, daß der Endteil der Leiterbahnen 15/48 rhodiniert

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wird oder mit einem anderen korrosionsfesten Kontaktmaterial belegt ist.

In an sich bekannter Weise können die an das Heiais oder Schütz geführten Leiterbahnen am Rande der Leiterplatte als Steck- oder Flachkontakte ausgeführt sein, so daß die Leiterplatte mit dem aufgebrachten Relais und ggf. weiteren» aufgebrachten beispielsweise elektronischen Bauelementen in einen an sich bekannten Sfceckplattenaufbau von elektro- w nischen und elektrischen Geräten eingesetzt werden kann.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung des Erfindungsgegenstandes besteht beispielsweise auch darin, daß der Aufbau des Schützes oder itelais auf der Leiterplatte als selbständige Baueinheit, in besonders zweckmäßiger Ausgestaltung als steckbare Flachbaueinheit, ausgebildet und selbständig in elektronische Geräte und Einrichtungen einsetzbar ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Relais oder Kleinsehütz zur Verwendung auf Leiterplatten, insbesondere gedruckten Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (12, 3, lo) bzw. Kleinschütz mit der Leiterplatte (l), insbesondere gedruckten Schaltung, eine bauliche Einheit bildet, indem die Leiterplatte (l) gleichzeitig Träger der wesentlichen Teile des Relais (12, 3, lo) bzw. Schützes ist.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

ζ eic h η e 1

daß auf der einen Sei te der

Leiterplatte (l) die Spule-(12) mit Kern (3) und Magnetjocli (?■)' und aux der entgegengesetzten Seite der Leiterplatte (l) der Anker (lo) des Relais nebst den dazugehörenden Kontakten (14, lü) angeordnet ist.

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3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge ken η ze ic h net , daß die Leiterplatte (l) von dem Kern (3) der Spule (2) zur Betätigung der auf der entgegengesetzten Seite der Leiterplatte (i) angeordneten Magnetankers (lo) durchdrungen wird.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung des magnetischen Kreiswiderstandes, zwischen dem auf der einen Seite der Leiterplatte (i) angeordneten Magnetjoch (5) und dem auf der anderen Seite angeordneten Magnetanker (io) die gleichzeitig zur Befestigung dienenden Übergangsstellen (7_f 8) zur Erweiterung des wirksamen Übergangsquerschnittes entsprechend vergrößert -sind. (Fig. l).

ltelais nach einem der Ansprüche 1 - 3_f dadurch gekennzeichnet , daß zur Verringerung des magnetischen Kreiswiderstandes das Magnetjoch (33) durch die Leiterplatte (i) hindurchgeführt und mit dem auf dieser Seite der Leiterplatte (l) angeordneten Magnetanker (39) durch Nietung (3b, 37), Kiebung oder Verschrauban mit der Leiterplatte (l) verbunden ist (Fig. k).

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b. Relais nach einem der Ansprüche 1 Ms 51 da du r e h gekennze lehnet , daß die zur Relaisspule (2) "führenden Anschlüsse durch Metallbahnen (19, 2o, 2i) der Leiterplatte (l) gebildet werden und daß die feststehenden Relaiskontakte (16-,. 47) durch Leiterbahnen ggf. mit eingesetzten Kontaktnieten gebildet sind.

7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die aus Leiterplatte (l) Spule (2), Magnetkern (3)_f Magnetjoch (5) und Magnetanker (lo) nebst den Kontakten (16., Lk) bestehende Baugruppe eine selbständige Schalteinheit bildet, die seitlich oder am Umfang mit Lot- und/oder Steckanschlüssen versehen und austauschbar in Anlagen mit Steckaufbau einsetzbar ist.

8. Relais nach einem der Ansprüche i bis 7, d a d u r c h ge k e η η ζ e i ohne t , daß der Magnetanker (I0/39) zur Verhinderung von Vibration und Prellneigung ganz oder teilweise mit einem geeigneten Kunststofflack überzogen ist. '

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