DE2054475A1

DE2054475A1 - Elektromagnetisches Relais

Info

Publication number: DE2054475A1
Application number: DE19702054475
Authority: DE
Inventors: Emanuel London Frydman
Original assignee: PYE TMC Ltd
Current assignee: PYE TMC Ltd
Priority date: 1969-11-11
Filing date: 1970-11-05
Publication date: 1971-07-01
Also published as: NL7016334A; BE758718A; FR2069216A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein" elektromagnetisches Relais mit einem magnetischen Schaltkreis, der durch ein flaches E-förmiges Joch, dessen Mittelschenkel mit einer Erregungswicklung versehen ist, und einen im wesentlichen flachen U-förmigen Anker, der auf den äusseren Schenke Ln des E-förmigen Joches drehbar an geordnet ist, gebildet wird.

Relais der beschriebenen Art werden im a Llgemeinen als "flache" Relais bezeichnet, und zwar wegen der fLachen Bauart des Ankers und Joches und sie werden insbesondere dort eingesetzt, wo die Gesamthöhe gering

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sein muss, beispielsweise auf Platten mit gedruckter Verdrahtung. Ein weiterer Vorteil dieser Art von Relais ist, dass die Anordnung der Einzelteile zur Erhaltung einer geringen Oberfläche optimal durchgeführt sein kann.

Bekannte Relais dieser Art weisen zwei Hauptmachteile auf: Klirren der Kontakte und Unzugänglichkeit derselben wenn das Relais montiert ist. Klirren der Kontakte ^ tritt auf, wenn zwei Kontaktfedern Kontakt machen, d.h.

bei einem sogenannten Schliessrelais, nachdem der Kontakt in erster Instanz geschlossen ist, und bei einem sogenannten Dffnungsrelais, nachdem der Kontakt in erster Instanz unterbrochen ist, und wird dadurch verursacht, dass

a) die Kontaktfedern zurückfedern und

b) der Anker zurückfedert, nachdem er gegen

einen Anschlag gestossen ist. Im allgemeinen tritt Klirren infolge dieser beiden Effekte eher beim Unterbrochen des Kontaktes als beim SchLiessen des Kontaktes auf. Die Un-

W zugänglichkeit der Federn und Kontakte ist eine Folge der Tatsache, dass sich die Kontaktfedern an derselben Seite des Gofüges aus Anker und Joch befinden wie die Anschlussstifte bzw. -zungen (wobei letztere meistens ei non Toil bzw. eine Verlängerung dor Kontaktfedern bilden)» so dass in montierter Lage dos Rotaia, beinplelswoiso auf einer Platte; mit gedruckter Verdrahtung, die Kontaktfuilern und Kontakte durch das Gofüge aus Anker und Joch vni'stotkt ww ilen und für Kontroll- bzw. Nachrege 1 arbo I ten nicht zug I ich sind.

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Die Erfindung bezweckt, die genannten Nachteile auszuschalten und ein Relais der beschriebenen Art zu schaffen, das sich auf einfache Weise montieren lässt und folglich für Massenfertigung geeignet ist.

Die Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, dass jeder der Schenkel des U-förmigen Ankers in der Nähe des freien Endes mit einer Ausnehmung versehen ist, die mit einer in der Nähe eines Endes gegenüber dem Joch fest i angeordneten Feder zusammenarbeitet, die in der Nähe eines anderen Endes einen ersten Teil hat, der sich bis in eine der Ausnehmungen des Ankers erstreckt um den Anker an seinem Platz zu halten, sowie einen zweiten Teil, der sich, wenigstens in einer der Schaltstellungen des Relais, an einem Rand der Ausnehmung des betreffenden Schenkels des Ankers zur Erhaltung eines scharnierenden Kontaktes mit dem Joch abstützt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist

in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden ™

näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine massstäbliche Darstellung eines erfindungsgemässen flachen Relais,

Fig. 2 eine massstäbliche Darstellung eines magnetischen Schaltkreises in einem Relais nach Fig. 1,

Fdg. 3 eine massstäbliche Darstellung der isolierenden Basis des Relais in dem Relais nach Fig. 1,

Fig. h eine Darstellung in vergrössertem Massstab eines Teils der in Fig.2 dargestellten Ankerrückstellfeder,

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Fig. 5 eine Darstellung in vergrössertem Massstab des in Fig. 1 und 2 dargestellten Ankers,

Fig. 6 einen Schnitt durch ein Relais nach Fig. 1,

Fig. 7 einen Schnitt durch ein Relais nach Fig. 6 gemäss der Linie 7-7»

Fig. 8 eine Übersicht der Einzelteile des fc Relais in einem Schnitt gemäss der Linie 8-8 in Fig. 6,

Fig. 9 einen Schnitt gemäss der Linie 9-9 in Fig. 6,

Fig. 10 eine Darstellung in vergrössertem Massstab einer in Fig. 1 dargestellten Klemme,

Fig. 11 eine Darstellung in vergrössertem Massstab des in Fig. 1 dargestellten Keiles,

Fig. 12 eine massstäbliche Darstellung der in Fig. 1 dargestellten Erregungswicklung,

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines ^ Teiles der Relaiskonstruktion,

Fig. Ik eine massstäbliche Darstellung einer Zwischenlagscheibe,

Fig. 15 eine schematische Darstellung des Ankers in Ruhelage,

Fig. 16 eine schematische Darstellung des Ankers in Betriebslage.

Das flache Relais nach den Fig. 1, 2 und hat einen magnetischen Schaltkreis, der durch ein flaches

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E-förmiges Joch 1 mit einem Mittelschenkel 1a, auf dem eine Wicklung 2 angeordnet ist, gebildet wird. Der magnetische Schaltkreis wird durch einen flachen U-förmigen Anker 3 geschlossen, der gelenkig auf dem Joch 1 mittels einer Federklemme k angeordnet ist, die zwei Aufgaben hat, und zwar bildet sie für den Anker ein Scharnier und sie hält den Anker an seinem Platz. Ein besonderer Vorteil der Verwendung der Federklemme k nach der Erfindung besteht darin, dass beim Zusammenbauen des Relais der Anker leicht an seinem Platz gebracht und auf seinem Platz gehalten werden kann. Das Joch ist in einem vertieften Teil einer elektrisch isolierenden Basis 5 angeordnet, welche Basis aus Kunststoff besteht und mit einem Befestxgungsvorsprung 6 versehen ist, der gemietet werden kann. Wenn die Wicklung erregt wird, wird der Anker 3 zum Joch 1 angezogen und diese Bewegung wird mit te Ls eines kartenförmigen Kupplungselementes 8 auf die Federn 7 übertragen, wie dies in Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Die Federn 7 sind mit elektrischen Kontakten versehen, die mit auf halbstarren Federn 9 und 10 angeordneten Kontiikten zusammenarbeiten. Die Federn 9 und 10 gehören zu den Anschlüssen 11 bzw. 12 in Fig.1. Die geschmeidigen Federn 7 gehören zu den Anschlüssen 13, die an der gegenüberliegenden Seite des Re La is in durseiben Ebene wie die Anschlüsse 14 der Wicklung oder in einer sich parallel dazu erstreckenden Ebene liegen.

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Die Anordnung der Wicklungs- und Federanschlüsse an gegenüberliegenden Seiten des Relais, getremil durch den magnetischen Schaltkreis, erleichtert die Montage des Relais auf einer Platte 1 "5, beispielsweise einer Platte mit gedruckter Verdrahtung, wie dies in Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Ein Schutzdeckel 16, vorzugsweise aus durchsichtigem elektrisch isolierendem Material, der eng um die vier Seiten des Relais passt, lässt sich entfernen um zu

* den Federn 7» 9 und 10 zu gelangen, wenn das Relais Wartungsarbeiten bedarf.

Die mit zwei klauenförmigen Vorsprüngen versehene Federklemme k ist zwischen dem Joch 1 und dem Anschlussstreifen 18 der Wicklung angeordnet. Zwei Vorsprünge 6 der aus Kunststoff bestehenden Basis 5 dienen dazu, das Joch 1, die Federklemme k und den Anschlussstreifen 18 an ihrem Platz zu halten, wobei diese Teile je mit entsprechenden Platzbestimmungslöchern versehen

fc sind. Die klauenförmigen Vorsprunge ka. der Federklemme h passen in Ausnehmungen 3a im Anker 3 und drücken auf diese Weise den Anker gegen das Joch, und zwar in der eingeschalteten sowie ausgeschalteten Lage des Relais.

In bezug auf die in Fig. 3 dargestellte isolierende Basis 5 sei bemerkt, dass diese Basisausnehmungen 17 für· die Federn 0 und Ausnehmungen 20 für die Federn aufwe Lht.

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In einer Öffnung 9 in der Basis 5 liegt die

Wicklung 2, die durch einen Vorsprung 21 und einen Hinter— rand 22 gegen axiale Bewegungen gesichert ist. Im Raum zwischen einem Rand 23 der Öffnung 19 und der Vorderseite des Körpers der Wicklung ist das kartenförmige Kupplungselement 8 vorgesehen, wie dies in Fig. 6 und dargestellt ist.

Fig. 8 zeigt, dass die halbstarren Federn 9 (

und 10 an einem Ende des Relais angeordnet und mittels Schrauben Zh auf ihrem Platz befestigt sind. Die Federn 9 und 10 werden durch einen elektrischen Isolator 25 voneinander getrennt. Die obere Klemmplatte 26 hat zwei rohrförmige Vorsprünge 27, die durch in allen Teilen des Stapels vorgesehene Löcher hindurchragen und die Schrauben 2k gegen die Federn 9 und 10 isolieren. Die Schrauben, die vorzugsweise selbstschnexdende Schrauben sind, werden in die rohrförmigen Vorsprünge 27 eingeschraubt, wodurch die unterschiedlichen Teile zu einem gedrängten Ganzen zusammengefügt werden und jeder rohrförmige Vorsprung in eine Büchse 28 in der Basis 5 gedrückt wird. Wie Fig. 1 und 8 zeigen, sind die Anschlusszungen der Federn 9 und derart an der betreffenden Stirnfläche des Relais angeordnet, dass eine elektrische Verbindung zwischen benachbarten Federn vermieden wird. Dazu ist die Basis der Feder 10 breiter gemacht als die der Feder 9» so dass die Zunge die Feder 9 nicht überlappt.

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Fig. 9 zeigt, dass die Basis 5 auch dazu verwendet wird, die Federn 7 mittels eines Vorsprunges 29 und der in Fig. 3 dargestellten Ausnehmung 20 an ihren Platz zu bringen und sie dort zu halten. Der Vorsprung 29 passt in ein Loch in der Feder 7. Die auf der Basis 5 angeordneten Teile werden an dem in Fig. 9 dargestellten Ende des Relais mittels einer Federklemme 30 und eines isolierenden Teiles 31 mit einem vorderen Rand 32, der in Fig. 11 dargestellt ist, festgeklemmt. Nachdem das Joch 1, die Federklemme k und der Wicklungsanschlussstreifen 18 an einer Seite der Basis 5 und die Feder 7 an der anderen Seite derselben angeordnet sind, wird eine Federklemme 30 angeordnet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, und der Keil 31 wird unter die in Fig. 10 dargestellten abgewinkelten Enden 33 der Klemme 30 gedrückt, wodurch das Gefüge zu einem gedrängten Ganzen zusammengeklemmt wird.

Fig. 12 zeigt, dass die Wicklung 2 aus einem fc Körper 3k und einer oder mehreren Wicklungen besteht, die auf die in Fig. 6 dargestellte Weise mit Anschlusselementen lk verbunden sind. Die dem kartenförmigen Kupplungselement 8 zugewandte Oberfläche des Körpers 3** kann mit geeigneten Vorsprüngen 3k versehen sein, um im Betrieb des Relais die Reibung möglichst klein zu machen. Ein auf derselben Oberfläche des Körpers vorgesehener Nocken 36 bildet den Anschlag für den Anker 3·

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Wegen der geringen mechanischen Trägheit der beweglichen Teile und der geringen elektrischen Induktivität weisen die Kontakte von Kleinstrelais der beschriebenen Art eine Klirrneigung auf. Dieses Klirren tritt insbesondere beim Unterbrechen auf, wie obenstehend beschrieben wurde, wenn die bewegliche Feder 7 durch die Kontaktfedern 9 gehemmt wird. Um den Klirreffekt einigermassen zu verringern ist es günstig, das Abwerfen des i

Ankers dadurch zu verlangsamen, dass ein elektrischer Shunt um den Kern des Relais angeordnet wird. Dies kann am leichtesten mit Hilfe eines Zwischenlagringes 37» der auf die in Fig. 6 und 13 dargestellte Weise angeordnet ist, erhalten werden. Auf dem Schenkel 1a des Joches 1 nach Fig. 2 wird zunächst ein Zwischenlagring und danach die Wicklung 2 angeordnet. Die beiden Teile passen in die Öffnung 19 in der Basis 5 und der Vorsprung 21 derselben vermeidet, dass sie sich in axialer Richtung verschieben können.

Die verzögernde Wirkung des Zwischenlagringes 35 vergrössert die Verzögerung beim Offnen der Kontakte mehr als die beim Schliessen derselben. Im Falle von Impulsrelais kann es wichtig sein, dass die zum Schliessen der Kontakte erforderliche Zeit ebenso lang ist, wie die zum Offnen derselben und zum Ausgleich kann dann noch ein kupferner Zwischonlagring 38 am gegenüberliegenden Ende der Wicklung angeordnet worden, wie dies in Fig. 13 dargestellt ist. Da bei diesem Zwischonlagring für ο Inori

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Anschlag fur den Anker gesorgt werden muss, ist es günstig, diesen Anschlag aus einem Vorsprung 39 des Zwischenlagringes bestehen zu lassen, wie in Fig. 1*1 dargestellt. Wenn der Zwischonlagring 38 vorhanden ist, kann der Anschlag 35 ani Spulenkörper 3k fortbleiben.

Die Wirkung des Ankers wird verbessert, wenn

die Enden der Schenkel des U in geringem Masse (weniger als fc 10°) abgewinkelt sind, so dass der Scharnierpunkt etwas einwärts (d.h. in Richtung der Ausnehmungen 3a) von den Enden abzuliegen kommt. Dies ist in Fig. 15 dargestellt, welche Figur zeigt, dass mit dem Anker in Ruhelage, das abgewickelte Ende des Ankers 3 flach am Joch 1 anliegt, und dass die Federklemme k an den Stellen a_ und b_ an diesem Ende ^O angreift, so dass der Anker in der dargestellten Lage gehalten wird. In dieser Lage liegt das andere Ende des Ankere vorzugsweise frei vom kartenförmigen Kupplungs- · element 8. Wenn der Kontakt geörffnet wird, kehrt der Anker in die dargestellte Lage zurück. Wenn der Anker sich durch diese Lage hindurch weiter bewegt, übt die Feder k eine Rückstellkraft aus, nur an der Stelle a_, die versucht, den Anker in die dargestellte Lage zurückzubewegen und die Bewegungsenergie des Ankers aufnimmt. Auf diese Weise schlägt der Anker nicht über das Element 8 gegen die beweglichen Kontaktfedern und dadurch verursacht er keinen Klirreffekt. Es hat sich herausgestellt, dass bei dieser Ausbildung der Anschlag ausserhalb der Bahn des Ankers liegt und somit nur als Hilfsmittel bei der Montage

dient. 109027/1359

Fig. 16 zeigt den Effekt des abgewinkelten Endes *iO des Ankders 3» wenn sich die Kontakte im geschlossener '-age befinden. Wie ersichtlich, versucht die bei b_ auf den Anker ausgeübte Kraft nun diesen Anker um den Punkt £ als Scharnierpunkt in die Ruhelage zurückzubringen .

Es sei bemerkt, dass die Ausnehmungen 3a» die in Fig. 5 als Einschnitte im Aussenrand des Ankers dargestellt sind, auch die Form von Löchern im Ankerkörper " aufweisen können, oder, was weniger günstig ist, die Form von Vertiefungen. Erforderlich ist nur, dass die Ausnehmungen so gross und tief sind, dass sie die klauenförmigen Vorsprünge der Federklemme k festhalten. Weiter sei bemerkt, dass die Federklemme k auch die Form zweier gesonderter Klemmen statt die zweier miteinander verbundener Klemmen aufweisen kann, obschon letzteres bevorzugt wird, weil dabei der Abstand zwischen den beiden Klemmen und ihre Lage gegenübereinander genauer sein können (weil sie g aus nur einem Teil ausgestanzt sind), während auch die Befestigung einfacher ist.

Das beschriebene Relais kann mühelos zusammengebaut werden; es ist von einer gedrängten Bauart und stossbeständig und alle wirksamen Teile sind vor mechanischer Beschädigung geschützt. Der abnehmbare Deckel schützt vor Staub und Metallteilchen, welche die elektrische Wirkung beeinträchtigen konnten. Wenn der Deckel entfernt ist,sind die Federn und Kontakte leicht zugänglich.

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Infolge der Tatsache, dass die beweglichen
Federn von den anderen Federn auf einer gemeinsamen
isolierenden Basis getrennt montiert sind und durch die Anordnung der Anschlüsse für die Wicklung an gegenüberliegenden Enden des Relais ist die elektrische Isolierung gut und die Durchschlagkennlinie der betreffenden elektrischen Teile hoch.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE;

1 J Elektromagnetisches Relais mit einem raagnetischen Schaltkreis, der durch ein flaches E-formiges Joch,dessen Mittelschenkel mit einer Erregungswicklung versenen ist, und einen im wesentlichen flachen U-förmigon Anker gebildet ist, der auf den äusseren Schenkeln des E-förmigen Joches angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Schenkel des U-förmigen Ankers in der Nähe des freien Endes mit einer Ausnehmung versehen ist, die mit einer in der Nähe eines Endes gegenüber dem Joch ' fest angeordneten Feder zusammenarbeitet, welche Feder in der Nähe eines anderen Endes einen ersten Teil hat, der sich bis in eine der Ausnehmungen des Ankers erstreckt um den Anker an seinem Platz zu halten und einen zweiten Teil, der sich, wenigstens in einer der Schaltstellungen des Relais, an einem Rand der Ausnehmung des betreffenden Schenkels des Ankers zur Erhaltung eines schariiierenden Kontaktes mit dem Joch abstützt.

2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte erste Teil der Feder klauenförmig ist.

3. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1

oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Schenkel des U-förmigen Ankers in der Nähe der betreffenden Ausnehmung um einen Winkel, der 10° nicht überschroifcot, abgewinkelt sind.

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k, Elektromagnetisches Relais nach Anspruoh 3, dadurch gekennzeichnet, dass in ausgeschalteter Lage des Relais das genannte abgewickelte Ende der beiden Schenkel des Ankers mit einer flachen Seite am Joch anliegt, wahrend sich die betreffende Feder am äussersten Rand des entsprechenden Schenkels des Ankers abstützt. 5· Elektromagnetisches Relais nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass in eingeschalteter Lage des Relais die einem Schenkel des Ankers entsprechende Feder sich nur am äussersten Rand des betreffenden Schenkels des Ankers abstützt.

6. Elektromagnetisches Relais nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Federn einen Teil eines U-förmigen Ganzen bilden, wobei sich jeder Schenkel in der Nähe seines freien Endes an einem Rand der Ausnehmung des betreffenden Schenkels des U-förmigen Ankers abstützt.

7· Elektromagnetishes Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmige Feder an ihrer von den zwei freien Enden abgewandten Seite am Joch befestigt ist.

8. Elektromagnetisches Relais nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais eine Basis aus isolierendem Material enthält, wobei an der einen Seite der Basis das Joch und der Anker angeordnet sind, wahrend sich an der anderen Seite der Basis durch den Anker betätigte Kontaktfedern befinden.

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9. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfedern mittels eines kartenförmigen Kupplungselementes mit dem Anker gekuppelt sind.

10. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 8 oder 9t dadurch gekennzeichnet, dass sich die elektrischen Ansbhlüsse der Erregungswicklung und die Kontaktfedern an derselben Seite der Basis befinden wie das Joch.

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