DE2632126B1

DE2632126B1 - Polarisiertes Miniaturrelais

Info

Publication number: DE2632126B1
Application number: DE2632126A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kobler; Horst Tamm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-07-16
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1977-10-06
Also published as: FR2358741B1; JPS5312069A; ATA506777A; GB1550027A; AT370558B; US4160965A; FR2358741A1; JPS596465B2; DE2632126C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein polarisiertes Miniaturrelais mit einem innerhalb des SpulenwickelkörperS: vorgesehenen Schaltraum, in welchem ein Drehanker zur Betätigung mindestens einer Kontaktfedereinheit angeordnet ist.

Durch die Anordnung des Ankers und der Arbeitsluftspalte im Spulenrohr können gegenüber einer Anordnung des Ankers außerhalb des Spulenkörpers die Eisenquerschnitte bei gleicher Empfindlichkeit des Relais verringert werden. Außerdem kann ein im Spulenrohr angeordnetes Magnet- und Kontaktsystem auf einfache Weise abgedichtet werden. Bei einem bekannten Relais dieser Art (DT-AS 23 18 812) besteht der Spulenkörper aus zwei Teilen, welche formschlüssig miteinander verbunden sind und auf diese Weise den Schaltraum abdichten. Allerdings ist hierbei der Anker in beiden Spulenkörperhälften gelagert, so daß das Magnetsystem erst dann funktionsfähig ist, wenn der den Deckel bildende Spulenkörperteil aufgesetzt ist. Dann aber ist der Schaltraum abgeschlossen, d.h. die Kontakte sind nicht mehr für Justierungen zugänglich. Außerdem sind bei diesem bekannten Relais die Dauermagnete, soweit nicht ein dauermagnetischer Anker verwendet wird, an den Stirnseiten des Spulenkörpers angeordnet; es müssen also aus Symmetriegründen mindestens zwei Dauermagnete verwendet werden, was den magnetischen Abgleich erschwert.
Aus der deutschen Auslegeschrift 16 39 417 ist weiterhin ein ungepoltes Mehrkontaktrelais bekannt, bei dem der Anker und die Kontakte in einem als Schutzrohr ausgebildeten Spulenkörper untergebracht sind. Zur gegenseitigen Ausrichtung der magnetischen Teile einerseits und der Kontaktfedern andererseits dient dort ein etwa in Spulenmitte in Längsrichtung sich ' erstreckender Kontaktträger, welcher gleichzeitig als Träger für die Polschuhe dient und Aussparungen aufweist, durch die am Anker befestigte Betätigungsstücke hindurchgreifen. Da ein solcher Kontaktträger aus Isolierstoff besteht, muß er zum zum Erreichen der erforderlichen Stabilität einen großen Querschnitt aufweisen, er nimmt also unverhältnismäßig viel Platz innerhalb des Spulenrohres ein. Im übrigen gibt die

erwähnte Druckschrift keine Anregung zur Ausgestaltung eines polarisierten Relais der eingangs erwähnten Art.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches polarisiertes Miniaturrelais mit hoher Ansprechempfindlichkeit zu schaffen, welches durch einfachen Aufbau niedrige Herstellungskosten ermöglicht und sich gut abdichten läßt. Außerdem soll die Symmetrie der Kräfte und Ansprechwerte auf einfache Weise im fertigen Zustand des Relais magnetisch einstellbar sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Relais der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Dauermagnet als ein in dem Schaltraum parallel zur Spulenachse angeordneter und in Axialrichtung in das Spulenrohr einschiebbarer Stab mit an seinen beiden rs Enden jeweils fest angekoppelten Polblechen ausgebildet ist und eine starre Befestigungsschiene für einen oder mehrere Kontaktfederträger sowie für den Drehanker bildet.

Beim erfindungsgemäßen Relais ist also das tragende und verbindende Element im Schaltraum der Dauermagnet mit den an ihm befestigten Polblechen. Dadurch läßt sich der zur Verfügung stehende Raum gut ausnutzen, wobei die funktionsmäßig zusammengehörigen Teile ohne ein zusätzliches Trageelement in die richtige Position zueinander gebracht werden können. Da auch der Anker nicht im Spulenkörper, sondern mittelbar oder unmittelbar am Dauermagneten gelagert ist, kann das Magnetsystem zusammen mit dem Kontaktfedersatz als Einheit getrennt für sich gefertigt, gegebenenfalls justiert und dann in die ebenfalls getrennt gefertigte Spule eingeschoben werden. Die Anordnung des Magnetsystems mit dem durchgehenden Stabmagneten gestattet überdies ein Aufmagnetisieren und Abgleichen im zusammengebauten Zustand.

Bei einem dreipoligen Stabmagneten lassen sich die beiden Joche und gegebenenfalls ein auf dem mittleren Pol angeordnetes Flußblech in einer Ebene gegenseitig gut ausrichten. Zweckmäßigerweise liegen die Polbleche jeweils flach auf dem Magneten auf und sind beispielsweise durch Schweißen oder durch Hartlöten mit diesem verbunden.

Die Kontaktträger sind zweckmäßigerweise formschlüssig auf den Dauermagneten bzw. auf die Polbleche aufgesteckt. Je nach Fertigungsmethode können die einzelnen aus Isolierstoff bestehenden Kontaktträger mit mehr oder weniger eingespritzten Kontaktfedern versehen sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei vorgesehen, daß jeweils die in einer Ebene angeordneten Kontaktfedern in einem Kontaktträger verankert sind, und daß beispielsweise zwei Kontaktträger unter Einschluß des Dauermagnetendes bzw. des daran befestigten Polbleches formschlüssig ineinander steckbar sind. Der Zusammenhalt dieser Kontaktträgerteile wird zweckmäßigerweise mittels an einem Teil angeformter und nach dem Einstecken in Bohrungen des zweiten Teiles verformbarer Zapfen erreicht In einer Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß einer der Kontaktträger sich mit gabelförmig angeformten Fortsätzen beiderseits des Dauermagneten erstreckt und zur Lagerung des Ankers dient. Der Anker kann hierbei mit Lagerzapfen in Scharnierbuchsen der elastisch verformbaren Kontaktträgerfortsätze einrasten.

Die am Dauermagneten befestigte Magnet- und Kontakteinheit wird in Axialrichtung in das Spulenrohr eingeschoben; zweckmäßigerweise sind die Kontaktfederanschlüsse jeweils annähernd parallel zur Spulenachse durch die Kontaktträger geführt, so daß sie das Einschieben nicht behindern und nach dem Einschieben der Kontakteinheit nach Bedarf zur Anschlußebene hin gebogen werden können. Die Kontaktträger sind zweckmäßigerweise an die Spulenkörperöffnung angepaßt, so daß sie nach dem Einschieben den Schaltraum nach beiden Stirnseiten der Spule hin abdichten. Die mit den Kontaktträgern aus dem Spulenrohr herausgeführten Polbleche sind in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung jeweils rechtwinklig abgebogen, so daß sie flach an einer über die Spule gesteckten, weichmagnetischen und zur Flußrückführung dienenden Schutzkappe anliegen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 ein gepoltes Relaismagnetsystem,

F i g. 2 ein Magnetsystem mit Kontaktsatz in Explosionsdarstellung,

F i g. 3 ein abgewandeltes Detail aus F i g. 2,
-F i g. 4 die fertig montierte Magnet- und Kontakteinheit von F i g. 2 in Seitenansicht,

Fig.5, 6 das fertig montierte Relais in zwei Schnittansichten,

F i g. 7 und 8 zwei weitere Ausführungsmöglichkeiten für die Kontaktträger des Relais.

Die F i g. 1 zeigt ein polarisiertes Relais mit dem Magnetsystem (die Kontaktfedern sind nicht gezeichnet). Der Spulenkörper 1 trägt in üblicher Weise die Wicklung 2 und bildet im Inneren des Spulenraums einen Schaltraum 3. Dort ist parallel zur Spulenachse ein stabförmiger, dreipolig aufmagnetisierter Dauermagnet 4 angeordnet, welcher an beiden Enden jeweils ein Polblech 5 bzw. 6 trägt Der Dauermagnet besteht beispielsweise aus einer Magnetlegierung mit Kobalt, Chrom und Eisen sowie einem geringen Anteil Silizium. Dieser Magnetwerkstoff zeichnet sich durch hohe Bruchfestigkeit und durch eine gute Schweißbarkeit aus und ist damit für den vorliegenden Anwendungszweck als Träger des gesamten Magnet- und Kontaktsystems besonders gut geeignet.

Die Polbleche 5 und 6 sind ebenso wie ein vor dem Mittelpol vorgesehenes Flußblech 7 auf der Flachseite des Dauermagneten gegeneinander ausgerichtet und mit dem Dauermagneten beispielsweise durch Schweißen oder durch Hartlöten verbunden. So bildet der Dauermagnet 4 mit den Polblechen 5 und 6 gleichzeitig eine tragende Befestigungsschiene, an der die nur schematisch dargestellten Kontaktträger 8 und 9 sowie der Anker 10 ausgerichtet und befestigt sind. Somit ist das Magnet- und Kontaktsystem getrennt für sich montierbar, so daß es außerhalb des Spulenkörpers justiert und dann in den Schaltraum 3 eingeschoben werden kann; die Kontaktträger 8 und 9 sind so an den Spulenrohrdurchmesser angepaßt, daß sie zusammen mit den Polblechen 5 und 6 den Schaltraum 3 nach beiden Stirnseiten des Spulenkörpers abdichten.

Eine ferromagnetische Schutzkappe 11 dient gleichzeitig als magnetische Flußrückführung. Die Polbleche 5 und 6 sind außerdem mit ihren Enden 5a und 6a rechtwinkelig abgebogen, so daß sie flach an der Schutzkappe 11 anliegen.

Die Funktion des Magnetsystems ist aus ähnlich aufgebauten Systemen bereits bekannt. Der Anker wird durch eine Überlagerung des Dauermagnetflusses Φο und des Erregerflusses Φε umgeschaltet. Besonders vorteilhaft für die vorliegende Anwendung dieses Magnetsystems ist schließlich die Tatsache, daß ein

Aufmagnetisieren und Abgleichen des Systems nach dem Einbau in den Spulenkörper noch möglich ist. Zu diesem Zweck werden die Magnetisierjoche 12,13 und 14 in der dargestellten Weise an das Relais von außen angelegt und mit dem Magnetfluß Φ_Α wird der Dauermagnet 4 aufmagnetisiert. Der Abgleich auf eine gewünschte Ansprechspannung wird mit zwei Luftspulen an Stelle der Magnetisierjoche 12 und 14 durchgeführt.

Die Fig.2 zeigt in einer Explosionsdarstellung die Teile des Magnetsystems und des Kontaktsatzes. Tragendes Teil ist wie bei der schematischen Darstellung von F i g. 1 wiederum ein Dauermagnet 21, an dessen Flachseite zwei Jochbleche 22 und 23 sowie ein Flußblech 24 ausgerichtet und befestigt sind. An den Enden dieser so gebildeten Trägerschiene sind jeweils die Kontaktträger 25,26 und 27 formschlüssig angesetzt. Im vorliegenden Beispiel besitzt das Relais zwei Umschaltefedersätze, wobei jeweils die in einer Ebene liegenden Kontaktelemente in ein Isolierstück eingespritzt sind. Die Kontaktfedern 28 und 29, 30 und 31 sowie die Mittelkontakte 32 und 33 werden jeweils im Band gefertigt und mit den entsprechenden Isolierstükken 25, 26 bzw. 27 umspritzt. Dann wird der Kontaktträger 27 auf das eine Ende des Joches 23 bzw. des Dauermagneten 21 aufgesteckt (in Richtung des Pfeiles 34), während die Kontaktträger 25 und 26 von unten (Pfeil 35) bzw. von oben (Pfeil 36) auf das Ende des anderen Jochbleches 22 bzw. das andere Ende des Dauermagneten 21 aufgesetzt werden. Dabei werden die Zapfen 37 des Kontaktträgers 26 in die Lochungen 38 des Kontaktträgers 25 geschoben und anschließend warm verformt. Zur Verbesserung des Formschlusses besitzt das Jochblech 22 noch Ausnehmungen 39, in welchen die Zapfen 37 zusätzlich zur Anlage kommen.

Zur Lagerung des Ankers ist der Kontaktträger 27 gabelförmig mit Fortsätzen 40 und 41 versehen, welche sich beiderseits des Dauermagneten 21 erstrecken und Lagerbuchsen 42 bzw. 43 für die am Anker 44 angeformten Lagerzapfen 45 bzw. 46 aufweisen. Zum Einrasten der Lagerzapfen 45 und 46 können die Fortsätze 40 und 41 in Richtung der Pfeile 47 bzw. 48 elastisch aufgespreizt werden.

Fig.3 zeigt eine etwas abgewandelte Ausführungsform dieses Details. Dort sind die Fortsätze 40 und 41 jeweils mit seitlich geschlitzten Lagerbuchsen 49 bzw. 50 versehen, so daß der Anker senkrecht zur Lagerachse eingesteckt werden kann.

Zur Kontaktbetätigung trägt der Anker ein Betätigungsblech 51, auf dessen seitliche Arme 52 jeweils ein Betätigungsstück 53 aus Isolierstoff aufgesteckt ist. Die als Fortsätze der Kontaktfedern 28 bis 31 gebildeten Lötanschlüsse 28a bis 31a sind an der Außenseite der Kontaktträger 25 bzw. 26 rechtwinkelig abgebogen.

Dagegen sind die Lötanschlüsse 32a und 33a der Mittelkontakte 32 und 33 während der Montage in gerader Form belassen, um ein achsparalleles Einstekken der Magnet- und Kontakteinheit in das Spulenrohr zu ermöglichen. Nach der Montage werden auch sie rechtwinkelig zur Anschlußseite des Relais hin gebogen.

F i g. 4 zeigt die fertig montierte Einschubeinheit von F i g. 2 in einer Seitenansicht.

Die F i g. 5 und 6 zeigen in zwei Schnittfiguren ein komplettes erfindungsgemäßes Relais mit gepoltem Magnetsystem und zwei Umschaltefedersätzen. In einen Spulenkörper 61 ist eine Magnet- und Kontakteinheit gemäß Fig.2 bzw. 4 eingeschoben, wobei der Schaltraum stirnseitig jeweils durch die Kontaktträger 25,26 und 27 bzw. die Polbleche 22 und 23 abgedichtet ist. Über das gesamte Relais ist eine weichmagnetische Kappe 62 gestülpt, und der Zwischenraum zwischen dem Spulenkörper 61 bzw. der Wicklung 63 und dieser Kappe 62 ist mit Vergußmasse 64 gefüllt. Dabei ist der Schaltraum durch die Kontaktträger 25, 26 bzw. 27 bereits so gut abgedichtet, daß keine Vergußmasse eindringen kann.

Unter gewissen Umständen kann es für die Fertigung günstiger sein, anstelle der drei Kontaktträger 25, 26 und 27 nur zwei Teile 65 und 66 zu verwenden, wie sie schematisch in F i g. 7 dargestellt sind. Diese Kontaktträger 65 und 66 könnten die aus einem Anker 67 und zwei Polblechen 68, 69 gebildete starre Schiene an beiden Enden von oben und von unten einfassen und mit ihrem jeweiligen Mittelteil 70 bzw. 71 parallel zum Dauermagneten 67 verlaufen. Da die Kontaktträger für die Stabilität des ganzen Systems keine Funktion haben, können diese Mittelteile 70 und 71 entsprechend dünn ausgebildet sein, so daß sie wenig Platz beanspruchen. Die Kontaktfedern 72 und 73 sind in bekannter Weise an einem Ende in die Träger 65 und 66 eingespritzt, während der Mittelkontakt 73 am anderen Ende zwischen beiden Kontaktträgern eingeklemmt wird. Die F i g. 7 zeigt weiterhin in schematischer Darstellung eine abgewandelte Ankerlagerung. Hierbei wird der Anker 74 durch eine Stützrippe 75 des Kontaktträgers 66 gegen eine Lagerwelle 76 am Flußblech 77 gedrückt.

Eine weitere Abwandlung gegenüber Fig.7 zeigt Fig.8. Hierbei ist der Kontaktträger 65 wie in Fig.7 ausgebildet, während anstelle des Kontaktträgers 66 zwei separate Kontaktträger 78 und 79 ohne verbindendes Mittelteil vorgesehen und ansonsten wie in Fig. 7 mit dem Kontaktträger 65 am Dauermagneten 67 und dessen Polblechen 68 bzw. 69 befestigt werden. Außerdem wird schematisch eine abgewandelte Ankerlagerung gezeigt, wobei der Anker 80 auf einem Polstück 81 mit annähernd dreieckförmigem Querschnitt gelagert ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Polarisiertes Miniaturrelais mit einem innerhalb des Spulenwickelkörpers vorgesehenen Schaltraum, in welchem ein Drehanker zur Betätigung mindestens einer Kontaktfedereinheit angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet als ein in dem Schaltraum (3) parallel zur Spulenachse angeordneter und in Axialrichtung in das Spulenrohr einschiebbarer Stab (4) mit an seinen beiden Enden jeweils fest angekoppelten Polblechen (5, 6) ausgebildet ist und eine starre Befestigungsschiene für einen oder mehrere Kontaktfederträger (8,9; 25,26,27) sowie für den Drehanker (10) bildet.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbleche (5, 6) jeweils flach auf den Endstücken des Dauermagneten (4) aufliegen und mit diesem verschweißt sind.

3. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (4) dreipolig ausgebildet ist und auf seiner .Flachseite etwa in der Mitte zwischen den beiden Polblechen (5, 6) ein Flueßblech (7) zur Ankopplung des Magnetflusses an den vor dem Mittelpol gelagerten Anker (10) trägt.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktträger (25, 26, 27) jeweils formschlüssig auf den Dauermagneten (21) bzw. die Polbleche (22,23) aufsteckbar sind.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kontaktträger (27) gabelförmig mit Fortsätzen (40, 41) versehen ist, welche sich beiderseits des Dauermagneten (21) erstrecken und zur Lagerung des Ankers (44) dienen.

6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gabelförmig angeordneten Fortsätze (40, 41) des Kontaktträgers (27) mit Lagerbuchsen (42,43) versehen und zur Aufnahme von am Anker (44) vorgesehenen Lagerzapfen (45, 46) elastisch aufspreizbar sind.

7. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsätze des Kontaktträgers (27) mit einseitig geschlitzten Scharnierbuchsen (49, 50) versehen sind, welche beim Einstecken der Lagerzapfen (45, 46) des Ankers (21) jeweils elastisch aufweitbar sind.

8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mit einer oder mehreren Kontaktfedern (28, 29, 30, 31) versehene Kontaktträgerteile (25, 26) unter Einschluß des Dauermagnetendes bzw. des daran befestigten Polbleches (22) formschlüssig ineinander steckbar sind.

9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktträgerteile (25, 26) mittels an einem Teil (26) angeformter und nach dem Einstecken in Bohrungen (38) des zweiten Teiles (25) verformbarer Zapfen (37) verbunden sind.

10. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die in den Kontaktträgern verankerten Kontaktfedern (28,29, 30,31) jeweils seitlich vom Dauermagneten (21) bzw. vom Anker (44) etwa parallel zur Spulenachse erstrecken.

11. Relais nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker beiderseits mit einem zur Justierung biegbaren Betätigungsarm (52) versehen ist.

12. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem (21, 22, 23) mit den daran befestigten Kontaktträgern (25, 26, 27) als fertig montierte und justierbare Baueinheit in Axialrichtung in den Spulenwickelkörper (61) einschiebbar ist.

13. Relais nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktträger (25, 26, 27) das Spulenrohr jeweils stirnseitig abdichten.

14. Relais nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfederanschlüsse (28a bis 33a,) jeweils annähernd parallel zur Spulenachse durch die Kontaktträger (25, 26, 27) geführt und außerhalb des Spulenkörpers (61) nach Bedarf zur Anschlußebene gebogen sind:

15. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbleche (5, 6) jeweils außerhalb des Schaltraums (3) rechtwinklig gebogen sind und flach an einer zur Flußrückführung dienenden Schutzkappe (11) anliegen.