-
Elektromagnetisches Starkstromrelais Gegenstand der Erfindung ist
ein elektromagnetisches Starkstromrelais mit einem Umschaltkontakt, das aus einer
Spulenkörper-Magnetkreis-Einheit und einer Kontaktträger-Einheit zusammengesetzt
ist.
-
Aus der Offenlegungsschrift 1 908 269 ist ein Leistungs- oder Starkstromrelais
geringer Bauhöhe bekannt geworden, das im wesentlichen aus einer Spulenkörper-Magnetkreis-Einheit
und einer Kontaktträgereinheit besteht. Der aus Kunststoff gespritzte Spulenkörper
weist an seinem einen Flansch zwei eingespritzte An-Schlußfahnen auf. Der andere
Flansch ist mit Vorsprüngen und Flächen versehen, auf die sich das E-förmige Kernjoch
und der U-förmige Anker auflegen. Ein Teil dieser Flächen dient zugleich dazu, die
Kriechstrecken zwischen den Kontaktfedern und dem Eisenkreis zu vergrößern.
-
Die Xontaktträgereinheit besteht aus einem Isolierstoffteil, in das
zwei längere Konaktschienen und eine kurze Schiene für die Anbringung der Umschaltfeder
eingespritzt sind. Die beiden äußeren längeren Schienen sind am konaktseitigen Ende
abgewinkelt und mit Kontaktnieten versehen. Die eine Schiene ist aus ihrer Ebene
abgekröpft. Die Umschaltkontaktfeder weist einen geradlinig verlaufenden Federschenkel
und einen gekröpften Federschenkel auf, die beide mit Kontaktnieten versehen sind
und die Gegenkontakt2 zangenförmig umfassen. Das Ende der Umschaltkontaktfeder ist
mit der mittleren kurzen Kontaktschiene nachträglich vernietet. Die Federschenkel
der Umschaltkontaktfeder sind vorgespannt. Die Emschaltung erfolgt durch einen relativ
komplizierten Kontiktbetätigungs$chi,eber, der in zwei Aussparungen am U-förmigen
Anker eingreift und mit beiden Federschenkeln zugleich in Verbindung steht.
-
Das Herausfallen dieses Schiebers wird durch eine Aussparung in dem
abgekröpften Schenkel der Feder verhindert, in die ein Vorsprung des Schiebers eingreift.
-
Bei dem bekannten teistungsrelais werden die beiden vormontierbaren
Baueinheiten durch seitlich angebrachte Federklammern zusammengehalten, die sich
an dem Kernjoch und dem Kontaktträger abstützen Bei dieser Bauform ist als nachteilig
anzusehen, daß die nachtrAglich eingenietete Mittelkontaktfeder frei am Boden der
Kontaktkörperwanne liegt und damit nur einen geringen Abstand von der
Relaisspule
aufweist. Zur Verlängerung der Kriechstrecken muß daher die Relaisspule ganz besonders
gut und sorgfältig bandagiert werden. Außerdem führt das Einspritzen der Spulenanschlußfahnen
dazu, daß nur ein geringer Kriechweg zwischen den Anschlußfahnen bzw. -stiften und
dem Kernjoch besteht. Zur Verbesserung der Isolation wurde daher ein aus Kunststoffolie
geformter Körper über einen Teil des Kernjoches geschoben. Weiterhin wird als nachteilig
angesehen, daß der Kontaktweg nicht größer als der Ankerhub ist, so daß mit dieser
Anordnung nur begrenzte Starkstromleistungen erzielbar sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rationell zu fertigendes
Starkstromrelais zu schaffen, das besonders große Kriechwege aufweist und das bei
kleiner Bauhöhe Leistungen von mehreren KW schalten kann. Der mechanische und elektrische
Aufbau soll so gewählt werden, daß die Grundtype des Relais durch nachträgliches
Beschneiden der Anschlußfahnen bzw. Anschlußstfte für verschiedene Montagen und
Anschlußarten geeignet erscheint. Weitere Forderungen sind großer Kontaktweg bei
kleinem Ankerhub, einfach gestaltete Kontaktfedern in justierfreier Montage-, spielfreie
Verbindung zwischen Spulenkörper-Magnetkreis-Einheit und Kontaktträgereinheit, einfache
Ausgestaltung und sichere Lagerung des Kontaktbetätigungsschiebers.
-
Die Erfindung zeichnet sich aus durch die Kombination folgender Merkmale:
Ein U-förmiges Joch ist über eine Feder mit einem I-oder L-förmigen Anker verbunden.
Der Kontaktbetätigungsschieber ist in einer an den einen Spulenkörperflansch angespritzten
Kammer geführt. Der Kontaktbetätigungsschieber greift so an der Mittelfeder des
Kontaktsatzes an, daß das Verhältnis Kontaktweg/ Ankerweg A 1 ist.
-
Die Kontaktfedern sind quer zur Längsachse des Relais an der Stirnseite
der Kontaktträgereinheit angebracht. Die Kontaktstücke des Ruhekontaktes, Umschaltkontaktes
und Arbeitskontaktes, Umschaltkontaktes und Arbeitskontaktes liegen dabei wie üblich
übereinander.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Fig. 1 und 2
einer perspektivischen Zeichnung erläutert.
-
Fig. 1 zeigt die Teile des Relais in auseinandergezogener Darstellung,
Fig. 2 zeigt eine Gesamtansicht. Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
-
Im unteren Teil der Fig. 1 ist mit 1 die Kontaktträgereinheit bezeichnet,
in die Kontaktschienen 2,3>4 eingespritzt sind. Die als AMP-Stecker ausgebildeten
Anschlußenden dieser Schienen liegen in einer Ebene. Die Schienen wurden vor dem
Umspritzen so abgekröpft, daß ihre kontaktseitigen Enden in drei verschiedenen
Ebenen
liegtn. Die Arbeitskontaktschiene 3 ist T-förmig ausgebildet. Der Querbalken 3a
ist an seinem rechten Ende mit Lochern versehen, mit deren Hilfe die Arbeitskontaktfeder
3b von unten her auf dem Querbalken 3a festgenietet wird. Nach unten herausgedrückte
Butzen 12 des Querbalkens 3a dienen dabei als Anschl-ag für die Feder und geben
ihr in ihrer Ruhelage die erforderliche Vorspannung.
-
Der Ruhekontakt 4a ist starr auf das abgekröpfte Ende derXKontaktschiene
4 aufgebracht. Die Umschalt- oder Mittelfeder 2a wird mit dem gelochten Ende der
Kontaktschiene 2 vernietet.
-
Selbstverständlich können anstelle der Nietverbindungen auch Punktschweißverbindungen
vorgesehen sein. Die dargestellten Konaktniete können vorteilhaft durch aufgeschweißte
Kontaktflächen ersetzt werden.
-
Die Kontaktschienen 2, 3, 4 werden vorzugsweise als Schinensätz aus
einem Metallband so herausgestanzt, daß die einzelnen Schienen in Höhe der AMP-Anschlußstecker
durch Querstege miteinander verbunden sind. Die Schienensätze werden dann einer
Spritzgußmaschine zugeführt und erst anschließend voneinander getrennt. Das Annieten
oder Anschweißen der Kontaktfedern bzw. Kontaktstücke erfolgt zweckmssig nach dem
Umspritzen, um die Kontaktflächen vor Verunreinigung zu schützen.
-
3ie Kontaktträgereinheit 1 ist wannenförmig ausgebildet. Sie zeichnet
sich besonders durch hochgezogene Seitenwände la und 1b aus, die nach dem Zusammenbau
die Spule so umgeben, daß außerordentlich große Kriechwege gewährleistet sind. Auf
eine Bandagierung der Spule kann daher verzichtet werden. Die Kontakträgereinheit
ist ferner mit einer Auflagefläche lc versehen, auf der nach den Zusammenbau der
freie Schenkel 5a des Kernjoches ruht. Mit Id ist ein Durchbruch bezeichnet, durch
den der eine Spulenanschlußstift {9a} hindurchgesteckt werden kann. Ein zweiter
Durchbruch für den anderen Stift wird durch die vertikale Wand 1b verdeckt.
-
Das U-förmige Kernjoch 5 bildet zusammen mit dem 1-förmigen Anker
6 und dem Spulenkörper 7 eine Spulenkörper-agnetkreis-Einheit, die für sich vormontiert
und dann erst mit der Kontaktträgereinheit verbunden wird. Der Spulenkörperflansch
7a ist mit einer Aussparung 7b versehen, die den Quersteg des Kernjoches 5 aufnimmt.
Ferner sind Aussparungen 7c und 7d vorgesehen, die sich zu durchgehenden vertikalen
Bohrungen verengen. Diese Aussparungen nehmen winkelförmige Spulenanschlußkörper
8 und 9 auf. Diese Anschlußkörper sind aus einem Metallblech so ausgestanzt, daß
längere im Querschnitt etwa quadratische Schenkel 8a und 9a sowie kürzere als AMP-Stecker
ausgebildete Schenkel 8b und 9b entstehen. Ferner sind SpuSenanschlußfahnen 8c und
9c ausgestanzt und abgebogen, die mit V-fdrmigen Schlitzen zur Einführung des Drahtes
versehen sind. Eit 8d und 9d sind rechteckige Aussparungen bezeichnet, denen die
quaderförmigen Erhebungen 7e und 7f entsprechen. Die Sohenkel 8a und -§a sind
ferner
mit Nasen oder Widerhacken derart versehen, daß sie sich beim Einschieben der Spulenanschlußkörper
in die Bohrungen des Flansches 7a festklemmen. In diesem Zustand wird der Spulenkörper
in die Wickelmaschine eingelegt, die automatisch die Drahtenden in die V-Schlitze
der Anschlußfahnen 8c, 9c einführt und dort fest--lötet. Danach werden in einem
einzigen Arbeitsgang die Anschiußfahnen 8c und 9c zur Zugentlastung der Drähte etwa
in die horizontale Lage nach unten gedrückt und die quaderförmigen Erhebungen 7e
und 7f soverformt, daß die Spulenanschlußkörper 8 und 9 unverlierbar fest sitzen.
Durch diese Maßnahmen kann auf die sonst tibliche Verdrillung der Enden von dünnen
Spulendrähten verzichtet werden.
-
An dem vorderen Flansch des Spulenkörpers 7 ist ein Anschlag 7g für
den Anker 6 angespritzt. Eine vertikale Wand 7h und eine horizontale Wand 7i dienen
einer Vergrößerung der Kriechstrecken.
-
Sie sind an der Stelle, an der sie zusammenstoßen, so ausgebildet,
daß eine Ftihrungskammer 7k für den quaderförmigen Kontaktbetatigungsschieber lo
entsteht. Mit 11 ist die Ankerfeder bezeichnet, die winkelförmig ausgebildet und
an der Stoßstelle der beiden Schenkel stark überhöht ist, um einen größeren Federweg
zu erhalten.
-
Die Ankerfeder wird unter solcher Vorspannung auf den freien Kernjochschenkel
5a und den Anker 6 aufgenietet, daß das ein Schneidenlager bildende Ende 6a des
Ankers ständig auf dem hlde des freien Kernjochschenkels 5a aufliegt. Das freie
Ende des Ankers 6 wird im nicht erregten Zustand durch die Mittelkontaktfeder 2a
gegen den Anschlag 7g gedrückt. Zwischen dem freien Kernjochschenkel 5a und der
Ankerfeder 11 wird vor dem Vernieten eine Anti-Klebe-Folie 13 eingelegt, deren Ende
zwischen Ankerende 6a
und dem Jochschenkelende 5a liegt. Die Folie
dient zugleich dazu, die Reibungsverhä.ltnisse zwischen Joch und Anker günstig zu
gestalten.
-
Die Spulenkörperflansche sind an ihrer Unterseite mit hakenförmigen
Ansätzen 71 versehen, die in entsprechende öffnungen im Boden der Kontakttiägereinheit
einrasten und damit eventuelle Einbautoleranzen kompensieren.
-
Die Anschlußteile des dargestellten und beschriebenen Starkstromrelais
sind so ausgebildet, daß durch nachträgliches Beschneiden und Umbiegen der Anschlußstecker
bzw. Stifte vier verschiedene Montage- und Anschlußvariationen geschaffen werden
können. In der Grundausführung werden die aus der Kontaktträgereinheit 1 herausragenden
und als Lötstifte dienenden Schenkel 8a und 9a abgeschnitten, so daß sämtliche Anschlüsse
über die AMP-Stecker getätigt werden. In dieser Ausführung wird das Relais auf einer
Grundplatte montiert, indem es von der Unterseite her auf dieser Grundplatte festgeschraubt
wird. Die Unterseite der Kontaktträgereinheit 1 weist zu diesem Zweck mindestens
ein Schraubenloch und einen Zapfen auf, der in eine Bohrung der Grundplatte einrastet.
-
Das Spritzwerkzeug für die Kontaktträgereinheit 1 ist so ausgebildet,
daß die Durchbrüche 1d zunächst durch eine Preßhaut verschlossen sind. Sie wird
bei der Endmontage nur dann durchstoßen, wenn die Stifte 8a und 9a unbeschnitten
sind und dem Spulenananschluß
dienen. In allen anderen Ausführungsformen
ergeben sich durch die stehendgebliebene Preßhaut größere Kriechwege.
-
In einer zweiten Ausführungsform werden nachträglich die AMP-Stecker
8b und 9b.abgeschnitten und die Kont'aktschienen 2, 3, 4 so beschnitten und nach
unten abgebogen, daß das Relais liegend in eine Leiterplatte eingelötet werden kann.
-
In einer dritten Ausführungsform werden die Stifte 8a und 9a abgetrennt
und sämtliche AMP-Stekcer so beschnitten, daß das Relais stehend mit einer Leiterplatte
verlötet werden kann.
-
Eine weitere Variante besteht darin, daß man die AMP-Stecker 8b und
9b abschneidet, die Anschlußstifte 8a und 9a mit einer Leiterplatte verlötet und
die Kontaktzuführungen über AMP-Stecker realisiert.
-
Das Beschneiden der Anschlüsse für die verschiedenen Einbaumöglichkeiten
erfolgt nach Fertigstellung der beiden Einheiten und vor-ihrem Zusammenbau. Hierdurch
läßt sich die Zahl der Bauteilvariantenklein halten und die Lagerhaltung verbilligen.
Derartige Maßnahmen haben erheblichen Einfluß auf die Fertigungsrationalisierung
und den Preis, wie folgendes Beispiel zeigen möge: Wenn die Spulenkörper-Magnetkreis-Einheit
für 8 verschiedene Spannungen ausgelegt ist und die Spulenkörper vor dem Wickeln
wahlweise mit 3 verschiedenen Anschlußfahnen auszurüsten wären, so
ergäben
sich allein für diese Einheit 24 Varianten. Das nachträgliche Beschneiden verringert
diese Zahl auf 8.
-
Ähnliches gilt für die Kontaktträgereinheit, die j-a mit unterschiedlichen
Kontaktlegierungen für hohe Schaltleistung, aggressive Atmosphäre etc. ausgerüstet
sein kann.
-
Bei diesem Ausführungsprogramm sind außer dem Werkzeugsatz für die
Herstellung des Relais lediglich einfache Sonderwerkzeuge erforderlich, mit deren
Hilfe die Anschlußteile so abgeändert werden, daß ein vielseitiger Einsatz möglich
ist.
-
Die wesentlichsten Vorteile der neuartigen Konstruktion sind darin
zu sehen, daß unter optimaler Raumausnutzung große Schaltleistungen und Kriechwege
realisierbar sind. Die in ihrem Aufbau einfachen Kontaktfedern sind frei am Kopfende
des Relais so angebracht, daß sie gut zugänglich sind und eine große Stromwärme
abgeführt werden kann. Der verwendete 1- oder L-förmige Anker hat ein kleines Trägheitsmoment,
so daß das Relais hohe Beschleunigungswerte ohne Fehlschaltung verträgt. Die gewählte
Hebelübersetzung vom Anker auf die Mittelkontaktfeder ist insofern überraschend
vorteilhaft1 as die Ankerhaltekraft quadratisch mit wachsendem Luftspalt zurückgeht,
während sie über das Übersetzungsverhältnis linear in die Kontaktkraft eingeht.
Dies hat zur Folge, daß man bei vorgeschriebenem Kontaktdruck und Kontaktabstand
die Amperewindungszahl mit wachsendem Übersetzungsverhältnis verkleinern kann.
-
Mit anderen Worten sind bei gleichen Gesamtabmessungen höhere Schaltleistungen
realisierbar.
-
Die Kriechwege sind so reichlich bemessen, daß das Relais als Trennglied
gegen eigensichere Kreise verwendet werden kann. In diesem Falle wird mit Hilfe
eines Butzens 14 eine Erdungsfahne an das Kernjoch 5 angenietet.
-
11 Seiten Beschreibung 16 Ansprüche