DE1962175A1

DE1962175A1 - Elektrisches Geraet,insbesondere Zungenschalter

Info

Publication number: DE1962175A1
Application number: DE19691962175
Authority: DE
Inventors: Jones James W
Original assignee: COMPAC ENGINEERING Inc
Current assignee: COMPAC ENGINEERING Inc
Priority date: 1968-12-16
Filing date: 1969-12-11
Publication date: 1970-07-09
Also published as: GB1298954A; FR2032296A1; US3651297A

Description

PATENTANWÄLTE O 1 1 P 1 "D DR. CLAUS REINLÄNDER DIPL.-ING. KLAUS BERNHARDT

D-8 MÖNCHEN 60

BÄCKERSTRASSE 3

CQMPAO EITGIiJEERIlIG, INO,
San Jose, California, USA

äHelrsrisches Gerät» insbesondere Zungenschalter

Priorität« 16* Dezember 1968 - U₃S₀Ao - Serolr. 783 912

••^r«ö wi "dl «Jin Zujigenachalter und ein Verfahren zu seiner Her-ί! ΐ all »mg beschrieben, bei dem eine steife Grundplatte vorge-■•eher! wird, um die elektrisch leitenden Elemente abzustützen ;nol ein ^hermal-plastisches Element» das durch Wärme dich"¹; da- mit, verbunden «ird* Ss wird ein Zungenrelais beschrieben» dessen Zungen auf eine steife Keramik-Grundplatte montiert sind "nü die hermetisch dicht in eine Schaltkammer eingeschlossen Bind, indem eine thermal-plastiache AAdeckung dicht am Umfang :.er Grundplatte aufgesetzt wird» beispielsweise durch Erhitzen mit einem Metallstreifen am Umfang oder Ultraechall-Schweißungo 'üine lokale Verformung des Gehäuses stellt den Spalt der Konr.'azt,zunge ein ο Eine .Kontaktzunge let in einer 3chiefgestellten at be positioniert., un* die Z_unge gegen eine andere federnd vor-

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zuspannen, und die Schaltzunge kann mit einem Loch versehen werden, das mit einem Edelmetallkontakt gefüllt

Die Erfindung betrifft allgemein elektrische oder elektronische Bauelemente und insbesondere ein Zungenrelaia und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Trocken-Zungen-Schalter oder -Relais baatehen üblicherweise sue einem Schaltelement in Form einer Zunge» die in eine Zylinderspule eingebaut ist, die ihreraeita in einem Behälter sitzt und geeignete elektrische Anschlüsse und/oder Zuleitungen aufweist» Das übliche Zungenrelais ist also aus einer Heine von getrennt hergestellten Teilen zusammengebaut $ wobei die Herstellungskosten aus den Herstellungskosten für die einzelnen Bauteile und deren Hontage zusammengesetzt sind ο

Allgemein gesagt, betrifft die Erfindung ein elektrisches Gerät aus einer steifen Grundplatte, beispielsweise aus Keramik, mit der elektrisch leitende Elemente getragen werden, and einem thereal-plastisehan. Element, das durch Erhitzen dicht an die Grund platte angesetzt ist, um die Umgebung für die elektris eh leitenden Elemente einzustellen-. Der Auadruck "theraal-plastisch" bezieht sich dabei auf thermoplastische oder hitzehärtbare Werkstoffβ ο Die steife Grundplatte sorgt für die konstruktive Stütze and bildet eine Einrichtung, mit der die elektrisch leitenden Elemente relativ zueinander genau positioniert werden können und das thermal-pis stisch β Element ermöglicht es» die gewünschten Umgebungsbedingungen für die elektrisch leitenden Elemente herzustellen»

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Die Erfindung kann in Verbindung mit elektro-mechanischen Schaltern oder Relais* elektronischen Bauteilen wie Transistoren, Dioden und integrierten Schaltungen und elektrischen Bauteilen wie Potentiometer , Widerständen und Kondensatoren verwendet werden. Bei diesen verschiedenen Ausführungsformen werden elektrische Schaltelemente auf einer festen Grundplatte od »dgl. abgestützt, und das thermal-plastische Element wird unter Wärme dicht mit der Grundplatte verbunden, um die leibenden EIe mente an Ort und Stelle festzulegen und die gewünschten Umgebungsbedingungen für die elektrisch leitenden Elemente festzulegen»

Der Einfachheit halber soll die Erfindung an Hand eines in der i Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, nämlich eines Trocken-Zungen-Relais oder Zungenschalter und des Verfahrens zn seiner Herstellung erläutert werden; es zeigen!

Pig ι eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten Zungenrelais;

Fig Γ eine teilweise geschnittene Aufsicht auf das Gerät nach Figei mit abgenommener Abdeckung;

Fig- 3 eine Stirnansicht des Gerätes nach Fig ο2 entsprechend der Linie 3-3 in Pig.2?

Fig. 4 einen Längsschnitt längs der Linie 4-4 in. Figo2; ' Fig ^c einen.Längsschnitt längs der Linie 5-5 in Fig.2; Fig. 6 einen Querschnitt länge der Linie 6-6 in Fig.2; Fig 7 einen Teilschnitt längs der Linie 7-7 in Fig*4;

Fig 8 perspektivisch das Gerät in einer Darstellung entsprechend Fig.2; und

^rLg 9 perspektivisch eine Zunge gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung=.
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bad

In der Zeichnung ist «in Aneführungsbeiepiel der Erfindung, ei η Zungenrelaie 8, dargestellt, das ein hermetisch abgeschlossenes Gehäuse 9 aufweist, das eine Schaltkammer 10 enthält und aus einer Basic 11, aas einem steifen dielektrischen Werkstoff, beispielweise Tonerdekeraaik, der in noch näher beschriebener Welse in die gewünschte Form spritzgeformt werden kann, und einer Abdeckung 12 aus einem thermal-plastlachen Werkstoff besteht, beispielsweise HyIon mit 30% Glasfüllung, das ebenfalls spritssgeforat ist, und das durch Erhitzen dicht mit der Grundplatte 11 verbunden, anec hließend verformt und im Terformten Zustand fixiert werden kann, um den Abstand der elektrisches Elemente innerhalb des Gehäuses 9 zu kontrollieren, wie noch näher besehrieben wird

ΛΙβ elektrisch leitende Elemente weist das Relais 6 eine Seihe magnetischer Zungen (reed) 13t beispielsweise aus Mekel-Biaen-Legierung 52 auf, darunter eine »normalerweise offene" Zunge 14» eine "gemeinsame", "schwingende" oder "schaltende" Zunge 15» und eine "Spule-" oder Zuleitungs-Zunge 16, die jede mit mehrlagigen diffusen elektrischen Kontakten versehen sind, beispiel weise in einem Wasserstoffofen über einer Hickelplatte diffundiertem Gold= Die Zungen I4f 15 ußd 16 sind elektrisch über eine gemeinsame Yerbinäungsschiene H außerhalb der Sohaltkammer 10 miteinander verbunden.» Sin weiteres elektrisch leitendes Element 18 ist in Farm einer unaagnetieches Zunge (reed) vorgesehen, die eis "normalerweise geschlossene* Zange oder Relaiskontakt dient- Diese kann aus einer Hickel-Silber-Kupfer-Legierung aus etwa 15% liokel, 17% Silber and 65% Kupfer bestehen und im K_ontaktbereicn Bit Gold plattiert sein ο

Eine Spule, insbesondere Zyliaderspule 19» die beispielsweise aus mit Polyurethan isoliertes Kupferdraht besteht, lot üb das Gehäuse 9 in dessen Mittelteil gewickelt, um das Magnetfeld zu erzeugen, mit dem das BeIais 9 geschaltet wird, und

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eine Abdeckung 20, beispielsweise gestanztes und geformtes Mü~ metall ist um die Spule 19 herum vorgesehen«

Die Grundplatte 11 besteht aus einem steifen Dielektrikum und bildet die körperliche Abstützung und Ausrichtungseinriefatung, mit der die ve rsühiedenen Zungen positioniert we rden, während sie gleichzeitig gegeneinander elektrisch isoliert werden« Bei der dargestellten speziellen Ausführungsform, einem zweipoligen Umschaltrelais, «eist die Grundplatte, ein längliches, flaches Bauelement mit zwei Enden 21 und 22 and Seiten 23 und 24 einen Kanal 25 auf, der zwischen den Enden 21 und 22 liegt und sich über die Bodenfläche und die Seiten 23 und 24 aufwärts zur Aufnahme der Wicklungen der Spule 19 erstreckt. Auf der Oberseite, so daß teilweise die Schaltkammer 10 gebildet wird, ist die Grundplatte 11 mit zwei Aussparungen 26 und 27 versehen» die sich in Längsrichtung von der Nähe dee einen Endes 21 bis in die Nähe des zweiten Endes 22 erstrecken und die mit einer TJnterteilungsrippe 28 getrennt sind» An Jedem Ende der Grundplatte befindet sich ein Satz Serben alt rechteckigem. Querschnitt, die sich in die Aussparungen 26 und 27 öffnenο

Das eine Ende 21 der Grundplatte 11 ist mit Kerben 31» 32» 33 und 34 versehen, wobei die Kerben 31 ond 32 ait der ersten Aussparung 26 und die Kerben 33 und 34 »it uer zweiten Aussparung 27 in Verbindung stehen» In ähnlicher Weise sind am zweiten Ende 22 der Grundplatte 11 Kerben 36 und 37 vorgesehen, die Bit der zweiten Aussparung 27 in Verbindung stehen und mit den Kerben 34 bzw α 33 am ersten Ende 21 ausgerichtet sind» Am zweiten Ende 22 stehen weiter Kerben 38 und 39 Bit der ersten Ausspa rung 26 in Verbindung und si nd mit Kerben 32 und 31 am ersten Snde ausgerichtete Die Kerbe 33 am einen Ende und die Kerbe 33 am zwe_J.ten End« «lud etwas weiter als die übrigen Kerben, um die richtige Montage der Zungen in den Kerben zu gewährleisten«

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Durch die Erfindung können zwar die verschiedensten Schaltelemente hergestellt werden, speziell dargestellt ist jedoch - Ώίθ bereits erwähnt -, ein zweipoliges Umschalt-Zungen-Helaia? das wirtschaftlich durch die doppelte Verwendung von Teilen hergestellt werden kann, es ist nämlich am ersten Ende 22 der knind platte 11 eine Montagegruppe 13 aus zusammengehörigen Zungen 14» 15 und 16 vorgesehen, die in den Kerben 32> 33 und U angeordnet sind ο im zweiten Ende 23 der Grundplatte 11 ist eine zweite Zungenmontagegruppe 13' mit Zungen 14^f» 15' und 16' vorgesehen, die in Kerben 37» 3§ b«w_a 39 angeordnet ,'indo Die normalerweise geschlossenen Zungen 18 und 18' sind in den Kerben 31 bzw.ο 36 an den beiden Enden 22 und 23 angeordnet ο

turn. Abstützen der Spulsnzungen 16 bzw α 16* sind Auflage!.lachen 34- und 35 in den Aussparungen 26 und 27 in der Nähe der Kerben 34. und 39 vorgesehen ο

und 38
Me Kerben 33/sind erweitert und darüber hinaus mit Grundflächen 33* bzW;38' versahen, die einwärts abwärts in die zugehörigen /.usaparungen geneigt sind» so daß diese Grundfläche in einer Ebene liegen, die die normalerweise gerschlossenen Kontaktzünden 18 bzw ο 18' schneidet, die vom gegenüberliegenden Ende in etIq Aussparungen hineinreichen*

ücmalerweise geschlossenen Kontaktzungen 18 und 18^; weisen arweitarue !eile 41 und 41 *» die eich seitlich in der zugehörigen Aussparung 26 und 27 unter die benachbarten, normalerweise jffanen Kontaktzungen 14 bzw ο 14* erstrecken, so daß im Bereich iar er weitertsn feile 41 und 41' die Zungen 14 und 18 ebenso wie die Zungen 14' und 18« überdeckt werden»

Me überdeckten Zungen 14 und 18 bzw α 14' und 18' haben eine Länge, die typischerweise kleiner ist als cfi· Hälfte der Länge

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der entsprechenden Aueeparangen 26 und 27» eo daß swei von einander entfernte Kontakte gebildet werden, zwischen denen die Schaltzungen 15 und 15¹ bewegt werden können- Dieee letzteren Zung en 15 und 15^f erstrecken eich im wesentlichen ube.r die ganze Länge der Aussparungen und sind am Abetützungstell in den Kerben 33 bzw.- 38 freitragend gelagert, ao daß sie eich entsprehhend den Magnetfeldem, die durch die Spule 19 erzeugt werden* zwischen der Stellung mit offenem und der mit geschlossenen Kontakt bewegen können ο

Semäß Figc3 und 8 haben die Kerben 32 und 37, durch die die nonnalerweiee offenen Kontakte 14 und 14' hindurchführen, eine kleinere Tiefe als die Kerben 31 und 36, durch die die η 'maler»eise geschlossenen Kontakte 18 und 18' führen, um :, u'ü erweise geschlossenen und die normalerweise cffe-•v uakte im Abstand voneinander zu positionieren, eo daß :»-.* ^c ^Itzunge zwischen diesen liegen kann« Me Kerben 33 ,.:.. naben eine Tiefe, die zwischen der der Serben 32 und 57 urK5 ίθγ der Kerben 31 und 36 liegt.

Die P.. ■< lenzungen 16 und 16* weisen ein Stück 42 auf, das in aia: selbst zorückgefaltet ist und mit einen Lappen 43 ausgestaltet ist, der quer rom Ende absteht und durch eine offu«3f ^ in der Grundplatte 11 dort hindurGhführt, wo die ν <i ier Spule 19 mit den Lappen 43 rerfconden si nü=

■ f-<Je der Zungen der Baugruppen 13 und 13^! weist einen Teil verringerter Breite zwischen dem Zungentftl in den Kerben ui:? im Oehäuse 9 und den zugehörigen Yerbinduagsachienen 17 bi-T» 1?' auöerhalb des Gehftuses auf. In ähnlicher Weise st-iövn die unnagnetischen, normalerweise geschlossenen Kon« - vifet. zungen 18 und 18' einen Teil 46 verringerter Breite mischen de» Zangenteil in den Kerben und innerhalb dee Ge-

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häuaea und einem äußeren, verbreiterten Verbindungsteil 47 aufο Die verjüngten feile 45 and 46 bilden eine bequeme Stelle» Bit der die Schichtteile 17 and 17* abgetrennt «erden können, um d ie einzelnen Kontaktelemente zu bilden«. Die Teile 17 und 17* werden ursprünglich ala Hilfemittel bei der tatsächlichen Her* stellung dee Heiais 8 verwendet.

Bio Abdeckung 12, die über der Oberseite der Grundplatte 11 vorgesehen ist, um die Aueeparungen 26 und 27 zu schließen und die Oberseite der hermetisch dichten Schaltkammer 10 innerhalb des Gehäuses 9 zu bilden» hat die Form einer spritzge formten» flachen Platte, die an der Oberfläche der Seitenteile 24 und 25 und der Hippe 28 anliegt und AnaStζβ 51-54 end 56*59 aufweist, die in die Kerben 31-34 bzw ο 56-39 hineinreichen» oberhalb der darin befindlichen Zungen, so daß eine Itafangeabdichtung 55 zwischen der Grundplatte 11 and der Abdeckung 12 geschaffen wird ο

Wie sich besonders aas Fig. 4 and 7 ergibt» sind die Sahaltzungen 15 and 15' ge._gen die Grundflächen 33* bsw« 38* der Kerben 33 und 38 nach antes abgebogen« nachdem die Grundplatte and die Abdeckung dicht verbunden sind. Biese Biegewirkung auf die Schaltzungen 15 und 15* spannt die fernen Kontaktenden dieser Zungen federnd gegen die normalerweise geschlossenen Kontaktzungen 18 und 18* vor«. Ba die Schaltsangen 15 and 15* aus magnetisches Haterial· bestehen» während die normalerweise geschlossenen Kontaktzangen «as unmagnetischem Werkstoff bestehe n, erzeugt ein elektrischer Strom zwischen den Verbiniangeschienen 17 and 17* der Zungen-Baugruppen 13 und 13* is 4er Spule 19 ein magnetisches feld innerhalb des Gehäuses 9, so daB die Schaltzangen 15 und 15* aufgrund ihrer magnet!achen Eigenschaften zom Kontakt mit den normalerweise offenen magnetischen Kontakt Zungen 14* bzw= 14 «schalten.

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Ea ergibt sich aleo, daß das Gehäuse 9 dee Heiais 8 mit dicht eingebauten Zungen leicht dadurch hergestellt «erden kann» daß zunächst die Grundplatte 11 ausgele gt wird, die normalerweise geschloesenen Kontaktzungen 18 und 18* in die zugehörigen Kerben 31 und 36 gebraoht «erden, die Zungen-Baugruppen 13 und 13* in die zugehörigen Kerben an den beiden Enden der Grundplatte gebraoht werden» die Abdeckung 12 auf die Oberseite der mit den Zungen ausgestatteten Grundplatte gebracht wird und die Abdeckung 12 durch Wärmeeinwirkung dicht mit der Grundplatte 11 verbunden «ird ο

Sine typische F18chengröÖe für ein Zungenrelais der beschriebenen und dargestellten Art ist eine Rabattmarke ο

Die Erfindung ist zwar speziell in Verbindung ait einem zweipoligen Umschalter besehrieben worden» ersichtlich sind der Aufbau und das Herstellungsverfahrn jedoch such auf Schalter für Zungenrelais mit anderer Kontaktbeatückung geeignete Sas Gehäuse kann beispielsweise nur eine einzige Aussparung aufweisen und einen zweipoligen Ausschalter bilden» einen einpoligen Ausschalter oder für irgend eine andere Sahaltaufgabe ausgelegt sein, oder es können mehrere Aussparungen vorgesehen «erden, um andere Sehaltauf gaben zu erfüllen«

Die Erfindung ist ferner in der form beschrieben worden» dafl die normalerweise offene· Zunge» die schwingende Zunge und die Spulenzunge jeder Zungen-Baueinheit elektrisch verbunden sind» selbstverständlich können die Zungen auch gegeneinander isoliert werden» beispielsweise, indes einfach die Terbindungeschiene 17 abgeschnitten wird»

Ferner ist die Erfindung entsprechend der dargestellten Ausführungsforn unter Verwendung einer einsigen Grundplatte und einer einzigen Abdeckung beschrieben worden» so daß nur eine

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minimale Anzahl von Teilen verwendet «erden» jedes dieser Elemente kann 3edoch durch zwei oder mehr Elemente ersetzt werden» Beispielsweise kann die Abdeckung aus zwei Teilen bestehen, von denen das erste die Teile aufweist, die ia die Kerben der Grundplatte hineinreichen, und das zweite einfach eine flache Abdeckplatte ist, wobei alle Elemente gleichzeitig dicht miteinander verbunden werden

Gemäß einer speziellen Ausfuhr ungsform der Erfindung gemäß Pig ο 9 können Kontakts mit eitr^em hoher Lebensdauer für dia ZungenrelaiB-Montage der beschriebenen Art dadurch verfügbar gemacht werden, daS ein Loch oder ein Ausschnitt 62 in der Schaltzunge 15* vorgesehen wird und der Ausschnitt mit einen Edelmetall 63 gefüllt wird» beispielsweise Platin, das dann als Schließ- und Öffnunga-Kontakt dient« Za Falle eines Umschaltrelais der beschriebenen Art bildet dieser ffietallkontskt 63 den Schaltkontakt für beide Stellunger.,

ooo/ Patentansprüche 009828/1595

Claims

C 11 P 1 D

Patentansprüche

Elektrisches Gerät Bit eines Gehäuse, insbesondere Zungenschalter, der wenigsten· zwei Sehaltzungen aufweist, die in das Gehäuse ragen und deren Stellungen so geändert werden können, daß ein elektrischer Kreis geöffnet und geschlossen wird, und eine Schaltspule aufweist, die um das Gehäuse gewickelt ist, um heia Anlegen eines elektrischen Stroms die StellungaKnderang herbeizuführen, dadaroh gekennzeichnet, daß «ine steife, keramische Grundplatte als Träger für die elektrisch leitenden Elemente Torgesehen ist und ein thermalplastiaohes Element dicht mit der Grundplatte verbunden ist, um die Umgebung für iie elektrisch leitenden Elemente festzulegen*

Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grund-· platte und das thermsl-plastisohe Element eine Kammer bilden und in einem die Kammer umgebenden Bereich durch lärme dicht miteinander verbunden sind·

Gerät nach Anspruch 2* dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Elemente wenigstens ein Paar Schaltzungen aufweisen, die durch den Dichtungsbereieh in die Kammer hineinführen, wobei die relative lage der Zungen innerhalb der Kammer zum Offnen and Schließen eines elektrischen Kreises verladerber istο

Gerät nach Ansprach 3* dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ei ne der Zungen einen innerhalb 4er Kammer befindlichen Teil aufweist, der mit einem Edelmetall gefüllt ist, um den

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Koatakt mit eier änderen Zunge zuia Öffnen und Schließ m öee Kreises herzustellenc

^lj Gerä-^;; noch Anspruch 2, 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet·, daß die Grundplatte im Diehtrngsbereich wenigotene eine Kerbe üufweiH"*;, in eier eine der Zungen aufgenommer! und positioniert, irjt« und daß die Gmndflache (uieeer Herbe ir> einer Ebsne liegt, die die Zunge unter feinem spitzen Winkel ficln-iidetf en daß die eine Zunge gegen die Grundfläche dw Kerbe der Grundplatte mit den» thermal-jJactiachen Elensflni; gehalten \vt5 gegen die andere Zunge fedftrrsd vorgespannt' rird

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bia 5» mit zwei normaler-Tiaiae geochlosaenen Zungen, «enigstena einer normalerweiee offenen Zunge, nenigetene einer Sohaltzunge und wenigetena einer Spulenzunge, dadurch gekennzeichnet_s daß öae Gehäuse eine flache, steife keramische Srundplatte mit wenigstens zwei Auaeparungan aufweist, die nebeneinander in eier Längsrichtung verlaufen, daß eine der normalerweise offenen Zungen von einem Ende in eine der Aussparungen hineinführt und über wenigstens einem Teil einer normalerweise geschlossenen Zunge liegt, die Spulen- und die Schaltz&Ege am gleichen Ende in die andere Aussparung hineinführen, wobei das freie Ende der Sehaltzunge mit einem Teil der anderen normalerweise geschlossenen Zunge in Kontakt steht, eins normalerweise offene Zange in das andere Ende der anderen Aussparung hineinführt und über wenigstens einem Teil der anderen normalerweise geschlossenen Zunge liegt, und die Spulen- und Schaltzange in des andere Ende der einen Aussparung führt, wobei das freie Snde der SchaItzunge mit dem Teil der einen normalerweise geschlossenen Zunge in Berührung steht, wobei die eine Spulenzunge mit einem Ende der Relaiaspule und die andere Spulenzunge mit dem anderen Ende der Helais-Spole verbunden sind ο

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