DE1909940A1 - Electromagnetic changeover relay with protected contact system - Google Patents
Electromagnetic changeover relay with protected contact systemInfo
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Description
Elektromagnetisches Umschaltrelais mit geschütztem Kontaktsystem Die Hauptpatentanmeldung bezieht sich auf gepolte und ungepolte elektromagnetische Umschaltrelais, bei denen durch geeigneten Aufbau des Spulenkörpers und der Kontakte bzw. Electromagnetic changeover relay with protected contact system The main patent application relates to polarized and non-polarized electromagnetic Changeover relays, in which the coil body and the contacts are constructed appropriately respectively.
Kontaktanschlüsse eine Trennung des Kontaktraumes vom Wickelraum und von der Umwelt gewährleistet ist.Contact connections a separation of the contact space from the winding space and guaranteed by the environment.
Das der Hauptpatentanmeldung zugrunde liegende Problem besteht darin, ein Relais zu schaffen, das eine hohe Kontaktsicherheit aufweist, wirtschaftlich herstellbar ist, einstellbare Kenndaten sowie einen guten Wirkungsgrad besitzt und somit kleine Abmessungen hat.The problem underlying the main patent application is To create a relay that has a high level of contact reliability is economical can be produced, has adjustable characteristics and a good degree of efficiency and thus has small dimensions.
Die Lösung dieses Problems wird nach der Hauptpatentanmeldung dadurch erreicht, daß die festen Gegenkontakte unmittelbar an einem Ende des gleichzeitig als Schutzrohr dienenden Spulenkörpers angebracht sind und die Kontaktkraft vor der Sicherung der Einstellglieder von außen einstellbar ist.The solution to this problem is made after the main patent application achieved that the fixed mating contacts directly at one end of the same time serving as a protective tube bobbin are attached and the contact force before the securing of the adjusting elements can be adjusted from the outside.
Durch die Erfindung wird eine vorteilhafte Weiterbildung dieses Relais erzielt, die sich mit der Kompensation von Temperatureinflüssen auf die Erregerspannung, mit anderen Einstellmöglichkeiten von Kontaktkraft und Kontaktabstand und mit besonders wirtschaftlichen Herstellungsmethoden beschäftigt.The invention provides an advantageous development of this relay achieved, which is achieved by compensating for temperature influences on the excitation voltage, with other setting options for contact force and contact spacing and with special economical manufacturing methods.
Fig. 11 ist eine Ausführung mit der möglichkeit zur Kompensation von Temperatureinflüssen und sehr genauer Einstellung der Relaiskenndaten.Fig. 11 is an embodiment with the ability to compensate for Temperature influences and very precise setting of the relay characteristics.
Fig. 12 ist ein Schnitt F-F' von Fig. 11 Fig. 13 ist ein Schnitt G-G t von Fig.11 Fig. 14 ist eine Ausführung mit über einem Joch geschlossenen Dauermagnetkreis.Fig. 12 is a section F-F 'of Fig. 11 Fig. 13 is a section G-G t of FIG. 11 FIG. 14 is an embodiment with a permanent magnetic circuit closed via a yoke.
Fig. 15 ist ein Schnitt K-K' von Fig. 16.FIG. 15 is a section K-K 'of FIG. 16.
Fig. 16 ist ein Schnitt H-H' von Fig. 15 mit einem Spulenkörper aus in Doppelpfeilrichtung aufmagnctisiertem Koramikmagneton.Fig. 16 is a section H-H 'of Fig. 15 with a bobbin Koramic magneton magnetized in the direction of the double arrow.
Fig. 17 zeigt eine Hälfte eines zweigeteilten Spulenkörpere.Fig. 17 shows one half of a two-part bobbin.
Fig. 18 zeigt die andere Hälfte eines zweigeteilten Spu1enkrpers.Fig. 18 shows the other half of a two-part coil body.
Fig; 19 zeigt die Herstellungsmethode von mehreren Spulenkörperhälften mit darin eingebetteten Polschuhen und-Anschlüssen.Fig; 19 shows the method of manufacturing multiple bobbin halves with embedded pole pieces and connections.
Fig. 20 ist ein Schnitt durch den zusammengesetzten- Spulen körper mit darin befindlicher Kontaktanordnung.Fig. 20 is a section through the assembled bobbin with contact arrangement located therein.
Bekanntlich ist der Widerstand einer Relaisspule und damit die erforderliche Ansprechlsistung um etwa 0,39% je °C temperaturabhängig. Ein Relais, welches in einem Umgebungs-Temperaturbereich von -65 bis +1250 C verwendet wird und bei 100% Einschaltdauer eine Eigenerwärmung von 60°C hat, arbeitet bei der tiefetzulässiqen Temperatur mit doppelt so hoher Erregerleistung als bei der höchst zulässigen Temperatur.As is well known, the resistance of a relay coil is the required one Response power of around 0.39% per ° C depending on temperature. A relay that can be used in an ambient temperature range of -65 to +1250 C is used and at 100% Duty cycle has a self-heating of 60 ° C, works with the low-permissible Temperature with twice the excitation power than at the highest permissible temperature.
Damit ändern sich zwangsläufig die Ansprech- und Abfallzeiten in oft unerwünschter Weise und auch der Erreqerkreis muß diesen Gegebenheiten meist.kostspielig angepaßt werden. Es lisgt daher nahe, ein magnetsystem zu schaffen, das die Temperaturabhängigkeit der Relaisspule kompensiert. Dies ist durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Keramikmaqneten 26, dessen Koerzitivfeldstärke eine demWiderstand der Spule 32 (Fig. 13) etwa entsprechende Temperaturabhängigkeit hat und zumindestens im Luftspaltbereich mit dem magnetkreis der Spule entsprechend abgestimmt ist, erreicht. Die hier geforderten Entsprechungen sind, wie aus Fig. 13 ersichtlich, leicht erfüllbar Dem Keramikmagnet 26 schließt sich ein metallischer magnet 31, dessen Feldstärke sich im Temperaturbereich von -65 bis +200 °C nur unwesentlich ändert, an. Ändert sich beispielsweise die Koerzitivfeldstärke des Keramikmagneten um 0,5 je Oc und die des metallischen magneten um 0,02% je OC, so ist es einleuchtend, daß schon durch ein entsprechendes Verhältnis der Längen beider magnete eine passende Kräftekompensation durch Wärmeeinfluß erreicht wird. Eine gewisse Kompensation der im Luftapaltbereich wirkenden Dauermagnetkräfte läßt sich auch durch die Dimensionierung der Querschnitte Q der aus ferromagnetischem metall bestehenden Kontaktteile 27,28 und der ebenfalls ferromagnetischen Stellschrauben 29,30 erreichen, indem nämlich dieser Querschnitt bei einer bestimmten Temperatur, z.B. bei +250C, magnetisch gesättigt ist. Eine solche maßnahme ist vor allem dann angebracht, wenn der zu kompensierende Temperaturbereich nicht sehr groß ist und an Stelle der beiden magnete 26,31 nur ein Keramikmagnet in einem System gemäß Fig. 13 oder zwei gleiche Keramikmagnete 33a, 33b in einem System gemäß Fig. 14 zur Anwendung kommen. Hierbei sind die aus ferromagnetischem material bestehenden Kontaktteile-35,36 mit der Stirnseite des Spulenkörpers 37 in bekannter Weise verbunden. Die Keramikmagnete 3Sa,33b liegen außerhalb des Spulenkörpers 37 an den äußeren Flächen der Kontaktteile 35,36 und berühren die Enden des Joches 34, an dessen mitte die Kontaktzunge 2 stumpf punktgeschweißt ist und dessen freies Ende innerhalb des Spulenkörpers 37 zwischen den Kontaktteilen 35,36 liegt und damit sowohl Kontakt als auch Luftspalt bildet.This inevitably changes the response and fall times in often undesirable way and also the pathogen circuit must these conditions usually. costly be adjusted. It therefore makes sense to create a magnet system that keeps the temperature dependency compensated by the relay coil. This is one by the arrangement according to the invention Ceramic magnets 26, the coercive field strength of which corresponds to the resistance of the coil 32 (Fig. 13) approximately has a corresponding temperature dependence and at least in the air gap area is matched with the magnetic circuit of the coil is achieved. The ones required here As can be seen from FIG. 13, correspondences can be easily fulfilled to the ceramic magnet 26 closes a metallic magnet 31, the field strength of which is in the temperature range changes only insignificantly from -65 to +200 ° C. For example, if the Coercive field strength of the ceramic magnet by 0.5 per Oc and that of the metallic magnet by 0.02% per OC, it is evident that by using a corresponding ratio the lengths of both magnets a suitable force compensation achieved through the influence of heat will. A certain compensation of the permanent magnetic forces acting in the air gap area can also by the dimensioning of the cross-sections Q of the made of ferromagnetic metal contact parts 27, 28 and the ferromagnetic Achieve adjusting screws 29,30 by namely this cross-section at a certain Temperature, e.g. at + 250C, is magnetically saturated. Such a measure is before especially appropriate if the temperature range to be compensated is not very large is and instead of the two magnets 26,31 only one ceramic magnet in one system 13 or two identical ceramic magnets 33a, 33b in a system according to FIG. 14 apply. Here are those made of ferromagnetic material Contact parts-35,36 connected to the end face of the bobbin 37 in a known manner. The ceramic magnets 3Sa, 33b are outside of the bobbin 37 on the outer ones Areas of the contact parts 35,36 and touch the ends of the yoke 34, at its center the contact tongue 2 is butt spot welded and its free end within the Coil body 37 lies between the contact parts 35,36 and thus both contact as well as air gap.
In den Fig. 15,16 ist ein einfaches Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Spulenkörper 38 ein in Doppelpfeilrichtung aufmagnetisierter Keramikmagnet ist. Davon abgesehen ist die für Fig. 14 erfolgte Beschreibung sinngemäß auch für Fig. 16 anwendbar. Die Kontaktzunge 39 durchdringt mit zwei Nasen 40,41 das Joch 42, welches zwei Lappen 43,44 besitzt, womit die Nasen 40,41 verschweißt oder ähnlich fest verbunden sind. Ein Biegen der Lappen 43,44 in die eine oder andere Richtung erwirkt eine Verstellung und damit eine Justierung der Kontaktzunge in die jeweils entgegengesetzte Richtung innerhalb des Spulenkörpers und vor allem gegenüber den beiden Kontaktteilen 45,46.A simple embodiment is shown in FIGS. in which the coil body 38 is a ceramic magnet magnetized in the direction of the double arrow is. Apart from that, the description made for FIG. 14 is also analogous for Fig. 16 is applicable. The contact tongue 39 penetrates the yoke with two noses 40, 41 42, which has two tabs 43, 44, with which the lugs 40, 41 are welded or similar are firmly connected. Bending of the tabs 43,44 in one direction or the other brings about an adjustment and thus an adjustment of the contact tongue in each case opposite direction within the bobbin and especially towards the two contact parts 45,46.
Zum Schaltern hochfrequenter Ströme sind Kontakte mit möglichst kleiner Kapazität gegenüber des geöffneten Cegenkontaktes erfo-rderlich. Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 14 waren die Kontaktflächen glsichzeitig Polflächen. Die Polflächen müssen mit Rücksicht auf dèn magnetischen Wirkungsgrad eine gewisse Größe haben, welche für eine elektrische Kontaktbildung gar nicht erforderlich- ist. Um beiden Forde-rungen, optimaler Polfläche und kleiner Kontaktfläche, gerecht zu werden, ist neben der als Kontakt a-usgebildeten Polfläche F1 noch eine Polfläche r2 zugeordnet, die als elektrisch isolierender K-eramikmagnet praktisch kapazitätsfrei gegenüber Leitern ist.For switching high-frequency currents, contacts with are as small as possible Capacity compared to the open counter contact required. In the exemplary embodiments According to FIGS. 1 to 14, the contact surfaces were also pole surfaces. The pole faces must have a certain size with regard to the magnetic efficiency, which for an electric Contact formation not necessary at all- is. To meet both requirements, optimal pole surface and small contact surface In addition to the pole face F1 formed as a contact, there is also a pole face assigned to r2, which, as an electrically insulating ceramic magnet, has practically no capacitance opposite ladders is.
In den Fig. 17 bis 20 ist ein besonders wirtschaftliches Herstellungsverfahren dargestellt, wobei der Spulenkörper aus zwei Formteilen 54,55 besteht, in denen die Polschuhe 52,53-die g.leichzeitig als Festkontakte 52a,53a dienen und aunh als Kontaktanschlüsse 52b,53b ausgebildet sind, und der -mittelkontaktanschluß 58 sowie die Spulenanschlüsse 59a,59b,59c,59d eingebettet sind. Das Formteil 54 besitzt mindestens einen Ansatz 56, der mit der Vertiefung 57 des Formteiles 55 eine Passung bildet. Die wirtschaftliche Herstellungsweise dieser maßnahme ist in Fig. 19 dargestellt, indem nämlich mehrere Formteile 54a,54b,54c usw. fortlaufend gebildet werden und die streifenförmig ausgebildeten vorgestanzten und ge-bogenen Polschuhe 52c sowie-der vorgestanzte rnittelkontaktstreifen 58a und die aus Draht oder Blechstreifen bestehenden Spulenanschlüsse 59e,59f, in -an sich bekannter Weise, umspritzt bzw.17 to 20 shows a particularly economical manufacturing process shown, wherein the bobbin consists of two molded parts 54,55, in which the pole shoes 52,53 - which at the same time serve as fixed contacts 52a, 53a and also as Contact terminals 52b, 53b are formed, and the -mittelkontaktanschluss 58 and the coil terminals 59a, 59b, 59c, 59d are embedded. The molded part 54 has at least a projection 56 which forms a fit with the recess 57 of the molded part 55. The economical production method of this measure is shown in Fig. 19, namely, by continuously forming a plurality of molded parts 54a, 54b, 54c, etc., and the strip-shaped, pre-punched and bent pole pieces 52c and -der pre-punched medium contact strips 58a and those made of wire or sheet metal strips Coil connections 59e, 59f, in a manner known per se, encapsulated or
eingepreßt und somit in den einzelnen Formteilen 54a, 54b,54c usw. eingebettet werden. Die Formteile 54a,54b,54c w-erden durch einen einfachen Schneidevorgang voneinander getrennt, wobei die Länge L der Spulen- und Kontaktanschlüsse festgelegt wird.pressed in and thus in the individual molded parts 54a, 54b, 54c, etc. be embedded. The molded parts 54a, 54b, 54c are grounded by a simple cutting process separated from each other, with the length L of the coil and contact connections fixed will.
Sinngemäß in gleicher Weise wird auch das andere Formteil 55 hergestellt.The other molded part 55 is also produced in the same way.
Diese Herstellungsmethode hat noch den Vorteil, daß zwischen den Polschuhen 53 und der magnetkammer 60 eine elektrische Isolierschicht d1 ,d2 vorgesehen werden kann, die aus dem gleichen Isolierwerkstoff, wie die beiden Formteile 54,55, besteht.This manufacturing method still has the advantage that between the pole pieces 53 and the magnet chamber 60, an electrical insulating layer d1, d2 can be provided can, which consists of the same insulating material as the two molded parts 54,55.
Um Gratbildung und Verspannungen zu ver-m-eiden wird die Kontaktzunge 2,51 im chemische-n Ätzverfahren ausgeformt- und mit der Nase 50 des Mittelkontaktanschlusses 58 punktgeschweißt oder hartwerlötet, bevor die beiden Formteile 54,55 zu einem Spulenkörper nach Fig. 20 zusammengefügt werden.The contact tongue is used to avoid burrs and tension 2.51 formed in the chemical-n etching process and with the nose 50 of the center contact connection 58 spot-welded or brazed before the two molded parts 54,55 become one Coil bobbins according to FIG. 20 are assembled.
Nach Verdichten der Trennfuge der beiden -Formteile 54,55 wird der so entstandene Spulenkörper bewickelt und die Enden des Spulendrahtes mit den Spulenanschlüssen 59a,59c, bei einer Spulenwicklung, und zusätzlich noch mit den Spulenanschlü-ssen 59b,59d, bei zwei Spulenwicklungen, verlötet oder punktgeschweißt. Nach Einlegung eines magneten 26 wird das System aufmagnetisiert und im eigenen magnetfeld durch Biegung der aus- Nase 50 und dem daran befestigten Ende der Kontaktzunge 51 bestehenden Einsteligliedes justiert bzw.After compressing the parting line between the two molded parts 54,55, the The resulting coil formers are wound and the ends of the coil wire with the coil connections 59a, 59c, with a coil winding, and additionally with the coil connections 59b, 59d, with two coil windings, soldered or spot-welded. After filing A magnet 26 magnetizes the system and moves it through its own magnetic field Bend of the nose 50 and the attached end of the contact tongue 51 existing Adjustment member adjusted or
durch eine geeignete Einstelivorrichtung eingeste-llt, bevor diese durch die Abdeokkappe 62 vor ungewünschten Zugriffen gesichert wird. Die Abdeckkappe 62 wird nach Evakuierung und Füllung der Kontaktkammer 61 mit«Schutzgas aufgesetzt und verdichtet, bevor die in der Hauptpatentanmeldung beschriebene Einbettung des Relais in Gießharz erfolgt.adjusted by a suitable adjustment device before this is secured by the Abdeokkappe 62 from unwanted access. The cover cap 62 is put on after evacuation and filling of the contact chamber 61 with «protective gas and compressed before the embedding of the described in the main patent application Relay is made in cast resin.
Es gibt viele Anwendungsfälle, bienen eine Schutzgasfüllung oder und eine Einbettung in Gießharz nicht erforderlich ist aber trotzdem eine Sicherung des Einstellgliedes 50 bzw. der Einstellglieder 50,51 gewünscht ist. Dies ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn die zu betätigende Schaltlast einen geringen Lichtbogen erzeugt, die Lebensdauererwartung nicht sehr hoch und ein möglichst niedriger Anschaffungspreis gefragt ist. Die Konzeption der Erfindung erlaubt es dann Arbeitsgänge wie z.B. Schutzgasfüllung und Einbettung in -Gießharz wegzulassen.There are many applications, bees a protective gas filling or and embedding in cast resin is not necessary, but it is still a safeguard of the adjusting member 50 or the adjusting members 50,51 is desired. This is for example useful when the switching load to be actuated generates a low arc, the expected service life is not very high and the purchase price is as low as possible is asked. The conception of the invention then allows operations such as e.g. Omit protective gas filling and embedding in casting resin.
Als weitere Ausbildung der Erf-indung wird für einseitige Ruhelage der Kontaktzunge 51 d-er m-agnet 26 unsymmetrisch zwischen den beiden Polschuhen 52,53 (Fig. 20) angeordnet,um das freie Ende der Kontaktzunge 51 im unerregten Zustand mit dem Polschuh in Berührung zu bringen, an dem der Magnet 26 an-liegt oder dessen trennende Isolierschicht d1 (Fig. 18) wesentlich kleiner ist als die der magnetkammer 60 und dem Polschuh 52 trennende Isolierschicht d2 (Fig. 17 und 20).A further development of the invention is for one-sided rest position the contact tongue 51 of the magnet 26 asymmetrically between the two pole pieces 52,53 (Fig. 20) arranged around the free end of the contact tongue 51 in the de-energized state to be brought into contact with the pole piece on which the magnet 26 rests or its separating insulating layer d1 (Fig. 18) is much smaller than that of the magnet chamber 60 and the pole piece 52 separating insulating layer d2 (FIGS. 17 and 20).
Durch diese erfinderische maßnahme ist ein gewisser Speichereffekt erreicht, indem nämlich ein Teil der dauermagnetischen Anziehungskraft von der natü-rlichen Federcharakteristik der Kontaktzunge 51 aufgenommen wird, die,- bei Erregung der Spule mit der zur Anzugsrichtung des Dauermagnetfeldes entgegengesetzt wirkenden Polarität nicht mehr überwunden zu werden braucht und wodurch der Wirkungsgrad eines Relais mit einseitiger Kontaktruhelage ebenfalls wesentlich verbessert ist.This inventive measure creates a certain memory effect achieved by namely part of the permanent magnetic Attraction of the natural spring characteristics of the contact tongue 51 is taken up, when the coil is excited, it is opposite to the direction of attraction of the permanent magnetic field acting polarity no longer needs to be overcome and thereby the efficiency a relay with one-sided contact rest position is also significantly improved.
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