DE2118633A1 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL. ING. HANS- PETER GAUGE

P. A.DIPL.ING. H.-P. GAUCER 8 MÜNCHEN 81 EFFNERSTR. 43

8 MÜNCHEN 81

EFFNERSTRASSE 43

TELEFON 0811/934556 » 98O7652 «

TELEGRAMMADRESSE: GAUPAT MÜNCHEN

IHR ZEICHEN: YOUR REF.:

MEIN ZEICHEN; Mot-2270 MY REF.:

DATUM DATE:

^: 16. April 1971

Anwaltsakte: Mat-2270

MATSUSHITA ELECTRIC WOKKS₇ LTD., Osaka (Japan)

"Elektromagnetisches Relais."

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais. Solche Relais bestehen in ihrer herkömmlichen Ausführungsform aus einem Magnetteil und einem Kontaktteil, bei welch letzterem die jeweils ein bewegliches Kontaktstück tragenden, beweglichen Kontaktfedern aus elastisch-federndem, leitfähigem Material bestehen. Die Strombelastbarkeit dieser beweglichen Kontaktfedern ist wegen der zwingenden Wahl eines solchen ihr federndes Verhalten bestimmenden Werkstoffes beschränkt, d.h. es ist

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fUr die herkömmlichen Relais nicht möglich, die Stromaufnahme der beweglichen Kontaktfedern zu erhöhen.

Die bekannten elektromagnetischen Relais besitzen daneben den weiteren Nachteil, daß die beweglichen KontaktstUcke leicht dazu neigen, an den Kontaktstücken der ihnen zugeordneten Festkontakte anzuschmelzen. Es ist dann erforderlich, mittels geeigneter mechanischer Mittel eine solche Schmelzverbindung zwischen zwei Kontaktstücken wieder zu trennen, was wegen der federnden Ausbildung der beweglichen Kontaktfedern oft schwierig ist und meistens zur Folge hat, daß deren Elastizitätsverhalten nachteilig beeinträchtigt wird. Es ist oft auch Überhaupt nicht möglich, miteinander verschmolzene KontaktstUcke mittels solcher mechanischer Mittel wieder zu trennen, so daß das Relais gegen ein neues Relais ausgetauscht werden muß.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässig arbeitendes elektromagnetisches Relais kleiner Baugröße und einfacher Konstruktion zu schaffen, das eine höhere bzw. eine sehr hohe Strombelastbarkeit der beweglichen Kontaktfedern erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß die beweglichen Kontaktfedern des Kontaktteils des Relais durch einen am Magnetanker befestigten Halterahmen gehalten und jeweils durch eine zwischen ihren Enden angreifende, sich an diesem abstutzende Druckfeder gegen eine geradlinig ebene Fläche vorgespannt sind, die unter Bildung eines ersten Drehpunktes zu den zugeordneten Festkontakten hin abgeschrägt ist, und daß jede bewegliche Kontaktfeder an ihrem ihrem Kontaktstück abgewandten Ende unter Bildung eines zweiten Drehpunktes abgebogen ist. Jede bewegliche Kontaktfeder sollte dabei

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aus einem biegesteifen und leitfähigen Plattenmaterial bestehen, und der Halterahmen sollte zweiteilig ausgeführt sein, um eine einfache Montagemöglichkeit fUr die beweglichen Kontaktfedern zu ergeben.

Der untere Rahmenteil der beiden lösbar miteinander verbundenen, insbesondere Miteinander verrasteten Teile des Halterahmens weist dabei zweckmäßig aufrechte und auf Abstand zueinander paarweise angeordnete Wände auf, die in ihren einander zugewandten Flächen Nuten zur Fixierung je einer «it komplementären seitlichen Vorsprüngen versehenen beweglichen Kontaktfeder zwischen den beiden Wänden eines Wandpaares besitzen. Vorzugsweise an dem oberen Rahmenteil des Halterahmens können dabei dann jeweils zwei in Richtung auf die beweglichen Kontaktfedern ausgerichtete Vorsprünge zu beiden Seiten jeder Druckfeder und in der Nähe der beiden Drehpunkte vorgesehen werden, welche, wie noch näher auszuführen sein wird, ein Verschmelzen der Kontaktstucke wirksam zu verhindern vermögen.

Die Vorteile eines derart nach der vorliegenden Erfindung ausgeführten elektromagnetischen Relais ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellter AusfUhrungsbeispiele. Es zeigen: Fig. 1 eine Perspektivansicht des elektromagnetischen Relais in seiner

Gesamtheit,

Fig. 2A eine Schnittansicht des Relais gemäß Fig. 1 im aberregten Zustand des Elektromagneten, Fig. 2B eine der Fig· 2A entsprechende Schnittansicht des Relais im erregten Zustand des Elektromagneten gemäß Fig. 1,

Fig. 3 in Perspektivansicht und auseinandergezogener Darstellung den Halterahmen für die beweglichen Kontaktfedern,

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Fig₀ 4A eine abgewandelte Ausführungsform des Relais gemäß den fig. I bis 3 in einer Teil-Schnittansicht mit Veranschaulichung der Verhältnisse, die bei erregtem Elektromagneten dann vorliegen, wenn das Kontaktstück einer beweglichen Kontaktfeder mit dem zugeordneten Kontaktstück seines Schließ-Festkontaktes verschmolzen ist, und

Fig. 4B eine der Fig* .4A entsprechende Darstellung zur Veranschaulichung der Verhältnisse, die bei aberregtem Elektromagneten dann vorliegen, wenn das Kontaktstück einer beweglichen Kontaktfeder mit dem zugeordneten Kontaktstück seines Üffnungs-Festkontaktes verschmolzen ist·

Das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Relais nach der vorliegenden Erfindung besitzt eine Grund- oder Montageplatte 1 aus Isoliermaterial, mit welcher Anschlußklemmen 2 bis 5 einstückig verbunden sind. An der Anschlußklemme 2 ist das Kontaktstück 6 des Schließ-Festkontaktes und an der Anschlußklemme ist das kontaktstück 7 des Üffnungs-Festkontaktes befestigt, mit denen die Kontaktstücke 10 der jeweils zugeordneten beweglichen Kontaktfeder 9 zusammenarbeiten. Die beweglichen Kontaktfedern 9 sind paarweise angeordnet, zwischen jedem Federpaar ist an der Grundplatte 1 eine Trennwand 8 ausgebildet·

Der Elektromagnet 11 ist Über den einen Schenkel seines im wesentlichen U-förmigen Jochs 12 an der Grundplatte 1 befestigt. Vorsprünge 15 am Ende des anderen Jochschenkels fase η in Kerben 14 eines dadurch an dem Joch 12 drehbeweglich abgestützten Ankers 13 ein, an endseitigen Vor- »prüngen 16 von welchem Zugfedern 17 angreifen, die in Öffnungen 18 des freien Jochschenkels verhakt sind.

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An dem Anker 13 sind fUr die beiden beweglichen Kontaktfedernpaare 9 zwei Halterahmen 39 befestigt, die jeweils aus zwei Teilen 19 und 20 bestehen. Wie insbesondere aus Fig. 3 erkennbar, ist der obere Rahmenteil 20 jedes Halterahmens 39 im Querschnitt 21 im wesentlichen U-förmig, und seine beiden Schenkel sind etwa mittig durch KlemmfUße 22 verlängert, die je in einer Klammnase 23 enden. Der untere Rahmenteil 19 besitzt aufrechte und auf Abstand zueinander paarweise angeordnete Wände 24, 25 und 26, von welchen die mittlere Wand 25 als Doppelwand für die beiden beweglichen Kontaktfedernpaare ausgebildet ist und Aussparungen 27 besitzt, in welche die KlemmfUße 22 des oberen Rahmenteils 20 einfassen, wenn dieser mit dem unteren Rahmenteil 19 verrastet wird, Die Wände bis 26 besitzen also eine Breite, welche dem gegenseitigen Abstand der Schenkel des oberen Rahmenteils 20 entspricht.

Die einander zugewandten Flächen der Wände 24 bis 26 besitzen Nuten 28, 29, 30 und 31, und der untere Rahmenteil 19 ist mit einer geradlinig ebenen Fläche 32 versehen, die zu den F_estkontakten hin unter Bildung eines ersten Drehpunktes α (Fig.2A), wie bei 33 angedeutet, abgeschrägt ist. Die mit seitlichen VorsprUngen 35 in diese Nuten 28 bis 31 der Wände 24 bis 26 einfassenden und dadurch fixierten Kontaktfedern 9 sind jeweils an ihrem ihrem Kontaktstück 10 abgewandten Ende unter Bildung eines zweiten Drehpunktes b (Fig. 2B), wie bei 34 angedeutet, von der geradlinig ebenen Fläche des Bodens 32 weg abgebogen. Eine sich im montierten Zustand am oberen Rahmenteil 20 abstützende Druckfeder 36 spannt jede bewegliche Kontaktfeder 9 nach unten vor, an deren rückwärtigem Ende 34 jeweils ein Leitungsdraht 37 befestigt ist_o In den Fig. 2A und 2B ist noch mit 38 der Kern des Elektromagneten Π bezeichnet.

Unter Hinweis insbesondere auf die Fig. 2A und 2B ist nun von folgender

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Betriebsweise des vorbeschriebenen Relais auszugehen. Ist der Elektromagnet 11 aberregt, dann werden die beweglichen Kontaktfedern 9, wie in Fig. 2A gezeigt, durch ihre Druckfeder 36 int Zusammenwirken mit den Zugfedern 17 an den Drehpunkt α angedruckt, von dem also' eine nach oben gerichtete Kraft ausgeht, welche die Kontaktstücke 10 in eine enge KontaktberUhrung mit den Kontaktstücken 6 des Schließ-Festkontaktes kommen läßt. Wird nun der Elektromagnet 11 erregt, dann zieht dessen Kern 38 den Anker 13 an, so daß es zu einer Trennung der Kontaktstucke 10 von den KontaktsUtcken ό kommt. Die Druckfedern 36 drücken jetzt die beweglichen Kontaktfedern 9 Ober den zweiten rehpunkt b gegen die geradlinig ebene Bodenfläche 32 des unteren Rahmenteils 19, so daß also von diesem Drehpunkt b eine nach unten wirkende Kraft ausgeht, weiche die Kontaktstücke 10 in enge Kontaktberuhrung mit den Kontaktstücken 7 des Öffnungs-Festkontaktes kommen läßt. Im erregten Zustand des Elektromagneten 11 wird also der Angriffspunkt der Druckfedern 36 an der ihnen jeweils zugeordneten beweglichen Kontaktfeder zu dem zweiten Drehpunkt b hin verlagert, während er im aberregten Zustand des Elektromagneten näher an den ersten Drehpunkt α herangerückt ist, um damit diese Betriebsweise für die beweglichen Kontaktfedern 9 au ergeben«

Aufgrund dieser Betriebsweise ist es nun möglich, die beweglichen Kon-

taktfedern 9 aus einem relativ biegesteifen und leitfähigen Plattenmaterial herzustellen, so daß ihr spezifischer Widerstand im Vergleich zu den herkömmlichen, elastisch federnd ausgebildeten Kontaktfedern erheblich herabgesetzt werden kann. Es kann also von einer wesentlich geringeren Wärmeentwicklung in den beweglichen Kontaktfedern ausgegangen werden, mit dem Ergebnis, daß diese jetzt mit einem wesentlich höheren Strom belastet werden können. Es wird also bei Kleinhaltung der Baugröße solcher elektromagnetischer Relais deren Leistungsvermögen erhöht, wobei der Kontaktdruck in Abhängigkeit von der für die Druck

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federn gewählten Federkonstanten in weiten Grenzen variierbar ist. Das erfindungsgemäße Relais läßt sich aufgrund der beschriebenen Konstruktion äußerst einfach zusammenbauen und zu Reparaturzwecken zerlegen, und weil die beweglichen Kontaktfedern biegesteif ausgeführt sind, kann in Falle eines Verschmelzens der KontaktstUcke diese Verschmelzung leicht wieder mittels mechanischer Mittel aufgehoben werden, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung der beweglichen Kontaktfedern besteht«

Wenngleich die Gefahr eines Verschmelzens der KontaktstUcke wegen der vorbeschriebenen Konstruktion des erfindungsgemäßen Relais wesentlich geringer ist als bei den bekannten Konstruktionen, muß mit dieser Gefahr doch gerechnet werden, so daß die Verwirklichung der in den Fig. 4A und 48 dargestellten,nachfolgend näher beschriebenen Einzelheit von Vorteil ist· Gezeigt ist in diesen beiden Fig. die Ausformung von jeweils zwei in Richtung auf die beweglichen Kontaktfedern 9 ausgerichteten Vorsprüngen 40 und 41 an dem oberen Rahmenteil 20 des Halterahmens 39, die zu beiden Seiten jeder Druckfeder 36 und in der Nähe der beiden Drehpunkte α und b vorgesehen sind. Diese VorsprUnge 40 und 41, die selbstverständlich auch an entsprechender Stelle der Wände 24 bis 26 des unteren Rahmenteils 19 ausgeformt sein können, in welchem Falle sie dann unter gleichwertiger Wirkung als Anschläge quer zu den Kontaktfedern 9 oberhalb von diesen liegen, Übernehmen · f folgende Weise die Funktion eines selbstständigen Lb"sens eventuell miteinander verschmolzener KontaktstUcke. Ist das Kontaktstück einer beweglichen Kontaktfeder 9 beispielsweise mit dem Kontaktstück 6 seines zugeordneten Schließ-F_estkontaktes verschmähen, wie dies in Fig· 4A angedeutet ist, dann bedeutet dies unter Hinweis auf die Darstellung gemäß Fig. 2A, daß dann die bewegliche Kontaktfeder durch ihre Druckfeder 36 nicht gegen den Drehpunkt α angedruckt ist. Andererseits drückt aber die Druckfe-

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b ό 4

O L . ; ö b ό 4

der 36 den an der beweglichen Kontaktfeder 9 ausgebildeten Drehpunkt: b an die geradlinig ebene Bodenfläche 32 des unteren Rahmenteils 19 an, so daß eine Erregung des Elektromagneten 11 zur Folge hat, daß die Kontaktstücke 6 und 10 zwangsweise durch die kombinatorische Wirkung der nach unten wirkenden Druckfeder 36, des nach unten wirkenden Vorsprunges 40 und der nach oben am Gelenkpunkt b wirkenden Gegenkraft getrennt werden. Unter Aufrechterhaltung des Punktes b als Drehpunkt für die bewegliche Kontaktfeder kann also dann deren Kontaktstück mit dem Kontaktstück 7 ihres Öffnungs-Festkontaktes auf die anhand der Fig. 2B beschriebene Weise in KontaktberUhrung gebracht werden, so daß also das Relais auf normale Weise erregt wird.

Kommt es andererseits zu einem Verschmelzen des Kontaktstückes 10 einer beweglichen Kontaktfeder mit dem Kontaktstück 7 ihres zugeordneten Offnungs-Festkontakts, dann liegen folgende Verhältnisse vor. Wie aus einem Vergleich der Fig. 2B und 4B erkennbar, bedeutet dies, daß die Druckfeder 36 bei Aberregung des Elektromagneten 11 versucht ist, die Kontaktfeder gegen den Drehpunkt α angedrückt zu halten, was dann zur Folge hat, daß der an der Kontaktfeder ausgebildete Drehpunkt b von der geradlinig ebenen Bodenfläche 32 des unteren Rahmenteils 19 abgehoben wird. Das aufwärts abgebogene hintere Ende der Kontaktfeder 9 kommt dabei in Berührung mit dem anderen Vorsprung 41, so daß dieser also eine bezüglich des Drehpunktes α nach unten wirkende Reaktionskraft auf die Kontaktfeder ausübt, die unterstützt wird durch die gleichfalls nach unten wirkende Kraft der Druckfeder 36. Die bei aberregtem Elektromagneten an dem Anker 13 angreifende Kraft der Zugfedern 17 resultiert in andererseits im Bereich der miteinander verschmolzenen Kontaktstücke in einer bezüglich des Drehpunktes α nach oben gerichteten Reaktionskraft, welche Kräfteverteilung nun zur Folge hat, daß die Kontaktstücke selbstständig gelöst werden. Unter Aufrechterhaltung des Punktes α als Dreh-

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punkt für die bewegliche Kontaktfeder 9 kann also deren Kontaktstück auf die anhand der Fig. 2A beschriebene Weise in die Kontaktberührung mit dem Kontaktstück 6 des zugeordneten Schließ-Festkontaktes gebracht werden, so daß das Relais auf normale Weise in seinen aberregten Zustand zurückgeführt wird.

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Claims (7)

1. JiO 2:18633

   Ansprüche

   Elektromagnetisches Relais, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontaktfedern (9) seines Kontaktteils durch einen am Magnetanker (13) befestigten Halterahmen (39) gehalten und jeweils durch eine zwischen ihren Enden angreifende, sich an diesem abstutzende Druckfeder (36) gegen eine geradlinig ebene Fläche (32) vorgespannt sind, die unter Bildung eines ersten Drehpunktes (a) zu den zugeordneten Festkontakten (6,7) hin abgeschrägt ist, und daß jede bewegliche Kontaktfeder (9) an ihrem ihrem Kontaktstück (10) abgewandten Ende (34) unter Bildung eines zweiten Drehpunktes (b) abgebogen ist.
2. 2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede bewegliche Kontaktfeder (9) aus einem biegesteifen und leitfähigem Plattenmaterial besteht,,
3. 3* Relais nach Anspruch 1 oder Z₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Halterahmen (39) aus zwei lösbar miteinander verbundenen, insbesondere miteinander verrasteten Teilen (19, 20) besteht, von welchen der untere Rahmenteil (19) aufrechte und auf Abstand zueinander paarweise angeordnete Wände (24, 25, 26) aufweist, die in ihren einander zugewandten Flächen Nuten (28 bis 31) zur Fixierung je einer mit komplementären seitlichen Vorsprüngen (35) versehenen beweglichen Kontaktfeder (9) zwischen den beiden Wänden eines Wandpaares besitzen.
4. 4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (13) im Bereich seines einen Endes durch das Joch (12) des Elektromagneten (11) drehbeweglich abgestutzt ist und an ihm wenigstens eine Zugfeder (17) angreift.

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   ORlGlMAL INSPECTED
5. 5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Halterahmen (39) jeweils zwei in Richbtung auf die beweglichen Kontaktfedern (9) ausgerichtete und von diesen einen Abstand einhaltende VorsprUnge (40,41) zu beiden Seiten Jeder Druckfeder (36) und in der Nähe der beiden Drehpunkte (a, b) vorgesehen sind.
6. 6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

   daß die beiden Drehpunkte (a, b) zwischen den jeweiligen Angriffspunkten der beiden VorsprUnge (40, 41) an den beweglichen Kontaktfedern (9) liegen«
7. 7. Relais mindestens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rahmenteil (20) des Halterahmens (39) als im wesentlichen U-förmiger Stulpteil mit dem unteren Rahmenteil (19) verrastet ist.

   Lee/Lite