DE19820458C1 - Magnetsystem für ein elektromagnetisches Relais - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Magnetsystem für ein elektromagnetisches Relais mit einem Kern (11), einem Anker (14), drei inneren Isolationsschichten (1, 2, 3), einer vierten Isolationsschicht (4), welche die drei inneren Isolationsschichten (1, 2, 3) und eine Wicklung (15) umgibt, sowie einer fünften (5) und einer sechsten Isolationsschicht (6). Der Kern (11) weist einen Wicklungsträgerabschnitt (12) und sich daran anschließende Polabschnitte (13a, 13b) auf, wobei der Anker (14) mit den freien Enden der Polabschnitte (13a, 13b) mindestens einen Arbeitsluftspalt bildet. Die drei inneren Isolationsschichten (1, 2, 3) umgeben den Kern (11) mit Ausnahme der an den Anker (14) grenzenden Enden der Polabschnitte (13a, 13b). Dabei bildet mindestens eine der drei inneren Isolationsschichten (1, 2, 3) einen Spulenkörper mit zwei Spulenkörperflanschen. Zwischen den Spulenkörperflanschen ist die Wicklung (15) angeordnet. Die fünfte (5) und die sechste Isolationsschicht (6) sind derart angeordnet, daß die Erregerwicklung (15) an einem dem Anker (14) zugewandten Abschnitt von drei Isolationsschichten (4, 5, 6) umgeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetsystem für ein elektromagne­ tisches Relais mit einem Kern, einem Anker, einem Spulenkör­ per und einer Erregerwicklung.

In DE 196 27 844 C1 ist elektromagnetisches Relais mit einem eingangs genannten Magnetsystem beschrieben. Dabei trägt ein erster Gehäuseteil eine Spule sowie einen die Spule durchset­ zenden, außerhalb der Spule an deren beiden Enden Polab­ schnitte bildenden Kern. In einem zweiten Gehäuseteil sind mindestens ein Federträger sowie mindestens ein Gegenkontakt­ element verankert, wobei der Federträger eine mit dem Gegen­ kontaktelement zusammenwirkende Kontaktfeder trägt. Mit der Kontaktfeder ist ein Anker verbunden, welcher die Polab­ schnitte unter Bildung von Arbeitsluftspalten überbrückt. Die beiden Gehäuseteile sind als annähernd wannenförmige Halb­ schalen aus Kunststoff mit ihren Rändern abdichtend zusammen­ gefügt. Ferner sind die Anschlüsse für die Spulenwicklung und für die Kontaktelemente jeweils durch die Wand ihres zugehö­ rigen Gehäuseteiles nach außen geführt.

Aus DE 30 46 947 C2 ist ein elektromagnetisches polarisiertes Relais bekannt, dessen Magnetkreis mit Ausnahme des Ankers in einen Block aus isolierendem Material eingebettet ist. Vor der Einbettung des Kernes in den Block wird dieser mit einer Kunststoffschicht überzogen, um die Wicklungsspule gegenüber dem Kern zu isolieren, wobei die Polflächen, welche Anschlag­ flächen für den Anker bilden, teilweise mit Kunststoffschich­ ten bedeckt sind. Auch die verbleibenden Seiten eines Joch­ teils sind mit einer Kunststoffschicht bedeckt, während die verbleibenden Seiten des anderen Jochteils lediglich teilwei­ se mit Kunststoffschichten bedeckt sind. Die Kunststoff­ schichten erstrecken sich an den Außen- und an den Innenflä­ chen der Jochteile jeweils bis zur Höhe der Kunststoffschich­ ten auf den Polflächen. Das aus DE 30 46 947 C2 bekannte Re­ lais weist allerdings den Nachteil auf, daß die Isolierungs­ maßnahmen produktionstechnisch relativ aufwendig zu realisie­ ren sind und daß außerdem ein kompakter Relaisaufbau ange­ sichts der verhältnismäßig voluminösen Isolierungsmaßnahmen erschwert ist.

Der Erfindung liegt daher das Ziel zugrunde, eine sichere Trennung von Last- und Erregerkreis eines Relais zu realisie­ ren, welche gleichzeitig eine kompakte Relaisbauweise er­ laubt.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch ein Magnetsystem für ein elektromagnetisches Relais mit

• - einem Kern, welcher einen Wicklungsträgerabschnitt und sich daran anschließende Polabschnitte aufweist,
• - einem Anker, welcher mit den freien Enden der Polabschnitte mindestens einen Arbeitsluftspalt bildet,
• - drei inneren Isolationsschichten, welche den Kern mit Aus­ nahme der an den Anker grenzenden Enden der Polabschnitte umgeben, wobei mindestens eine der drei inneren Isolations­ schichten einen Spulenkörper mit zwei Spulenkörperflanschen bildet,
• - einer zwischen den Spulenkörperflanschen angeordneten Wick­ lung,
• - einer vierten Isolationsschicht, welche die drei inneren Isolationsschichten und die Wicklung umgibt, sowie
• - einer fünften und einer sechsten Isolationsschicht, welche derart angeordnet sind, daß die Erregerwicklung an einem dem Anker zugewandten Abschnitt von drei Isolationsschich­ ten umgeben ist, erreicht.

Im Gegensatz zu bisherigen Lösungen ist durch das erfindungs­ gemäße Magnetsystem speziell bei Netzrelais kein separater Kamm oder Schieber notwendig, welcher die Ankerbewegung auf die Kontaktelemente überträgt, um eine VDE-gerechte Isolie­ rung zwischen Last- und Erregerkreis zu ermöglichen. Dadurch daß mindestens eine der drei inneren Isolationsschichten ei­ nen Spulenkörper bildet, ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise. Die Dicke der einzelnen Isolationsschichten beträgt im Wicklungsbereich jeweils zwischen 0,1 mm und 0,2 mm, um eine ausreichende Durchschlagfestigkeit der Isolationsschich­ ten gewährleisten zu können. Die einzelnen Isolationsschich­ ten bestehen vorzugsweise aus thermoplastischen Werkstoffen und sind durch Spritzgießen gebildet. Alternativ dazu ist es möglich, die inneren Isolationsschichten aus thermoplasti­ schen Werkstoffen zu bilden, während die äußere Isolations­ schicht aus einem Glasfaserwerkstoff besteht.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein elektromagnetisches Relais mit einem herkömmli­ chen Magnetsystem,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Spulenachse des Relais ge­ mäß Fig. 1, wobei sich die Schnittebene senkrecht zur Grun­ debene des Relais erstreckt,

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Magnetsystem ohne Anker, wel­ ches sich für ein Relais gemäß Fig. 1 und 2 eignet,

Fig. 4 die Einzelheit A gemäß Fig. 3.

In den Fig. 1 und 2 ist als Beispiel für ein Relais mit einem herkömmlichen Magnetsystem ein aus DE 196 27 844 C1 be­ kanntes elektromagnetisches Relais dargestellt, wobei sich dieses Relais von seinem Aufbau für die Verwendung eines er­ findungsgemäßen Magnetsystems eignet. Ein erster Gehäuseteil 10 trägt eine Spule sowie einen die Spule durchsetzenden, au­ ßerhalb der Spule an deren beiden Enden Polabschnitte 13a und 13b bildenden Kern 11. In einem zweiten Gehäuseteil 20 sind ein Federträger 21 sowie zwei Gegenkontaktelemente 22 und 23 verankert, wobei der Federträger 21 eine mit den Gegenkon­ taktelementen 22 und 23 zusammenwirkende Kontaktfeder 24 trägt. Mit der Kontaktfeder 24 ist ein Anker 14 verbunden, welcher die Polabschnitte 13a und 13b unter Bildung von Ar­ beitsluftspalten überbrückt. Die beiden Gehäuseteile 10 und 20 sind als annähernd wannenförmige Halbschalen aus Kunst­ stoff mit ihren Rändern abdichtend zusammengefügt. Ferner sind die Anschlüsse 21a, 22a, 23a, 32a und 33a für die Erre­ gerwicklung 15 und für die Kontaktelemente 21, 22 und 23 je­ weils durch die Wand ihres zugehörigen Gehäuseteiles 10 bzw. 20 nach außen geführt.

Die erste Halbschale 10 ist durch Umspritzen der Spule und die zweite Halbschale 20 durch Umspritzen des Federträgers 21 der Gegenkontaktelemente 22 und 23 gebildet. Die am Federträ­ ger 21 befestigte Kontaktfeder 24 ist L-förmig und besitzt einen ersten Federschenkel 25, der sich stirnseitig vor der Spule erstreckt, sowie einen zweiten Federschenkel 26, der sich seitlich neben der Spule unterhalb des Ankers 14 er­ streckt und einen beweglichen Kontakt 27 trägt. Der abge­ kröpfte Anker 14 bildet mit seinen Enden jeweils Arbeits­ luftspalte mit zwei Polflächen 16a und 16b der Polabschnitte 13a und 13b, die Teil eines U-förmigen Kerns 11 sind, wobei aber der Polabschnitt 13b aus der Kernebene nach oben abge­ kröpft ist.

Bei der Herstellung wird zunächst die Spule gewonnen, indem der Wicklungsträger 12 des Kerns 11 mit thermoplastischem Kunststoff umspritzt wird, wodurch ein Spulenkörper 31 gebil­ det wird. Die Polabschnitte 13a und 13b werden dabei freige­ halten. Außerdem werden in den Spulenkörper 31 zwei Spulenan­ schlußelemente 32 und 33 eingespritzt. Dabei bleiben nicht nur die nach außen gerichteten Anschlußstifte 32a und 33a sondern auch die inneren, zur Kontaktierung der Wicklungsen­ den bestimmten Verbindungsflächen frei von der Einbettung. Danach wird die Erregerwicklung 15 zwischen den Spulenkörper­ flanschen auf den Spulenkörper 31 aufgebracht. Anschließend wird die gesamte Spule nochmals umspritzt, um so die erste Halbschale 10 zu gewinnen. Die Polflächen 16a und 16b der Polabschnitte 13a und 13b bleiben auch von dieser Umspritzung frei, während die übrigen Teile, insbesondere auch die Spu­ lenwicklung 15, in den Kunststoff der ersten Halbschale 10 eingebettet werden. Die Spulenanschlußstifte 32a und 33a sind in dieser erneuten Einbettung dicht nach außen geführt, wo sie gemäß Fig. 1 nach unten abgewinkelt sind. Beim Umsprit­ zen des Federträgers 21 sowie der Gegenkontaktelemente 22 und 23 bleibt ein Hohlraum für die Spule und für die bewegliche Anker-Kontaktfedereinheit freigespart. Die Gegenkontaktele­ mente 22 und 23 besitzen dabei jeweils einen dicht zur Außen­ seite geführten Anschlußstift 22a bzw. 23a, während im Inne­ ren jeweils ein Festkontaktabschnitt 22b bzw. 23b mit einer Edelmetall-Kontaktschicht 22c bzw. 23c versehen ist.

Fig. 3 zeigt den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Magnet­ systems ohne Anker, welches sich beispielsweise für ein Re­ lais gemäß Fig. 1 und 2 eignet und eine VDE-gerechte Tren­ nung von Erreger- und Lastkreis ermöglicht. Der Magnetkreis weist einen Kern 11 mit zwei sich an einem Wicklungsträgerab­ schnitt 12 des Kerns 11 anschließenden Polabschnitten 13a und 13b auf. Wie beim Magnetsystem des Relais gemäß Fig. 1 und 2 ist ein erster Polabschnitt 13a plan, während der zweite Polabschnitt 13b nach oben abgekröpft ist, wobei der abge­ kröpfte Teil des zweiten Polabschnittes 13b in der Schnitt­ darstellung gemäß Fig. 3 nicht wiedergegeben ist. Zwischen den Spulenkörperflanschen ist eine Erregerwicklung 15 ange­ ordnet.

Eine zusätzliche vierte, die Erregerwicklung 15 sowie die dritte Isolationsschicht 3 umgebende Isolationsschicht 4 stellt eine äußere Isolationsschicht dar. Eine besonders hohe mechanische Belastbarkeit ergibt sich, wenn die äußere Isola­ tionsschicht 4 aus einem glasfasergefüllten Kunststoff be­ steht. Sie kann jedoch auch, wie die übrigen Isolations­ schichten, aus einem thermoplastischen Werkstoff bestehen und durch Spritzgießen gebildet sein. An einem dem Anker 14 zuge­ wandten Abschnitt sind zwischen der Erregerwicklung 15 und der äußeren Isolationsschicht 4 eine fünfte 5 und eine sech­ ste Isolationsschicht 6 angeordnet. Alternative dazu wäre möglich, die fünfte 5 und die sechste Isolationsschicht 6 auf die vierte Isolationsschicht 4 aufzubringen. In jedem Fall ist sowohl der Kern 11 als auch der Anker gegenüber der Erre­ gerwicklung 15 jeweils durch eine dreikomponentige Isolati­ onsschicht getrennt (siehe auch Fig. 4). Bei Bemessung der einzelnen Isolationsschichten mit einer Mindestdicke von etwa 0,1 mm ist eine ausreichende Durchschlagsfestigkeit der ein­ zelnen Isolationsschichten gewährleistet, so daß speziell bei Netzrelais durch die erfindungsgemäße Anordnung auf die Ver­ wendung eines Schiebers bzw. Betätigers verzichtet werden kann.

Claims (4)

1. Magnetsystem für ein elektromagnetisches Relais mit

• 1. einem Kern (11), welcher einen Wicklungsträgerabschnitt (12) und sich daran anschließende Polabschnitte (13a, 13b) aufweist,
• 2. einem Anker (14), welcher mit den freien Enden der Polab­ schnitte (13a, 13b) mindestens einen Arbeitsluftspalt bil­ det,
• 3. drei inneren Isolationsschichten (1, 2, 3), welche den Kern (11) mit Ausnahme der an den Anker (14) grenzenden Enden der Polabschnitte (13a, 13b) umgeben, wobei mindestens eine der drei inneren Isolationsschichten (1, 2, 3) einen Spu­ lenkörper mit zwei Spulenkörperflanschen bildet,
• 4. einer zwischen den Spulenkörperflanschen angeordneten Wick­ lung (15),
• 5. einer vierten Isolationsschicht (4), welche die drei inne­ ren Isolationsschichten (1, 2, 3) und die Wicklung (15) um­ gibt, sowie
• 6. einer fünften (5) und einer sechsten Isolationsschicht (6), welche derart angeordnet sind, daß die Erregerwicklung (15) an einem dem Anker (14) zugewandten Abschnitt von drei Iso­ lationsschichten (4, 5, 6) umgeben ist.

2. Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolati­ onsschichten (1, 2, 3, 4, 5, 6) aus thermoplastischen Werk­ stoffen bestehen und durch Spritzgießen gebildet sind.

3. Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Isolationsschichten (1, 2, 3; 5, 6) aus thermoplastischen Werkstoffen bestehen und durch Spritzgießen gebildet sind, während die äußere Isolationsschicht (4) aus einem glasfaser­ gefüllten Kunststoff besteht.

4. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Isolationsschichten (1, 2, 3, 4, 5, 6) im Wicklungsbe­ reich zwischen 0,1 mm und 0,2 mm beträgt.