DE2720779A1

DE2720779A1 - Elektromagnetische relaisanordnung und mittel zu ihrem elektrischen anschluss

Info

Publication number: DE2720779A1
Application number: DE19772720779
Authority: DE
Inventors: Samuel J Brown; Gideon A Durocher; Gerald L Mcclure
Original assignee: Essex Group LLC
Current assignee: Essex Furukawa Magnet Wire USA LLC
Priority date: 1976-07-09
Filing date: 1977-05-09
Publication date: 1978-01-19
Also published as: CA1071275A; US4044322A; JPS538758A; GB1521447A

Description

pat entan vw.lte Menges & Prahl

Erhardtstrasse 12. D-8000 München 5

Patentanwälte Menges & Prahl. Erhardtstr. 12. D-8000 München 5

Dipt -Ing Roll Menges Dipl.-Chem Dr Horst Prahl

Telefon (089) 26 3847 Telex 529581 BIPATd Telegramm BIPAT München

Ihr Zeichen/Your ref. Unser Zeichen/Our ref. Datum/Date

E 518

9. Mai 1977

ESSEX GROUP, INC.

Fort Wayne, Indiana 46804

V.St.A.

Elektromagnetische Relaisanordnung und Mittel zu ihrem elektrischen Anschluß

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Relaisanordnung.

Elektromacjnetische Relais sind bekannt, welche auf gedruckten Schaltplatten befestigt werden können und in denen zwei bewegliche Anker ihre jeweiligen Kontakte in Berührung bringen,wenn die Roiaisspule erregt wird. Es ist auch ein Relais bekannt in dem ein von der Polfläche eines stationären Kernelementes getragener Kontakt mit einem Kontakt, welcher von dem beweglichen Anker getragen wird, ein Paar bildet. In dieser Relaiskonstruktion trägt eine Federscheibe den Anker und spannt ihn für die Hin- und Herbewegung bezüglich des stationären Kernes vor.

Es ist auch bekannt eine Klemmfeder zu benutzen, um ein Relais oder eine andere Vorrichtung auf einer gedruckten Schaltplatte festzumachen.

Weil gedruckte Schaltplatten im allgemeinen dort benutzt worden sind, wo der verfügbare Raum eine Hauptbedingung darstellt, sind elektromagnetische Relais wegen ihrer Grosse nicht sehr viel auf gedruckten Schaltplatten montiert worden. Kleine Relais sind besonders für das Montieren auf gedruckten Schaltplatten entwickelt worden. Jedoch haben diese Relais den Nachteil, dass die von ihnen schaltbaren Stromstärken kleiner sind als dies erwünscht ist oder die Montage auf der gedruckten Schaltplatte ist kompliziert und/oder unsicher.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein

zuverlässiges Relais für die Montage auf gedruckten Schaltplatten bereitzustellen, welche grosse Ströme im Vergleich zu seiner Gesamtgrösse führen kann. Ein zusätzliches Ziel der Erfindung ist es eine einfache, jedoch zuverlässige elektrische Verbindungsvorrichtung zum Verbinden des Relais mit der gedruckten Schaltplatte bereitzustellen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe von einem Tauchankerrelais gelöst, mit einer auf einem Spulenkern mit axialer Oeffnung gewickelten elektromagnetischen Spule, wobei ein feststehender Kern sich in einem Ende der Bohrung befindet um eine Hin- und Herbewegung bezüglich des feststehenden Kernes zu ermöglichen. Die gegenüberliegenden Seiten der Kerne tragen jeweils einen elektrischen Kontakt, sodass ein elektrischer Stromkreis geschlossen wird, wenn die beiden Kontakte in Berührung

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küiiuiien. Eine am Endflansch der Spule neben dem beweglichen KernteiL festgemachte Druckplatte wird mit der Spule zusammen, um eine Blatt feder festzuhalten. Die Blattfeder spannt den bewegbaren KernteiL so vor, dass er vom feststehenden Kernteil entfernt bleibt. Elektrische Verbindungen mit dem Kontakt auf dem beweglichen Kernteil werden mit Hilfe der Blattfeder gemacht, welche elektrisch mit einer Klemme auf der Druckplatte verbunden ist. Die anderen elektrischen Verbindungen, einschliesslich der Verbindungen mit der Spule und der Verbindung mit dem Kontakt auf dem feststehenden Kernteil werden auch mit Hilfe von Klemmen auf der Druckplatte hergestellt.

Die Tauchankerrelaiskonstruktion nach der Erfindung verlegt vorteilhaft el ie den Hauptstrom führenden Kontakte in den Bereich der grössten, zur Verfügung stehenden magnetischen Flussdichte.

Indem man die den Hauntstrom führenden Kontakte in das

verlegt
magnetische Feld <jrösster Flussdichte /wird der bekannte magnetische Blasef^ekt vorteilhaft ausgenutzt um höhere Ströme schalten zu können.

Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, beispielsweise beschrieben. In den Zeichnunaen sind:

!•'ig. 1 ein Längsschnitt eines Tauchankerrelais nach der Er f i.ndung;

Fig. 2 eine Endansicht des Tauchankerrelais nach der Fig. 1 mit abgenommener Verkleidung;

Fic], 3 eine Ansicht des anderen Endes des Tauchankerrelais der Fig. I;

Fig. 4 ein Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht des erfindungsgemässen Relais, welches auf einer gedruckten Schaltplatte montiert ist; und

Fig. 6 eine Frontansicht der Relais,- gedruckte Schaltplatte-Kombination der Fig. 5.

Ein Tauchankerrelais nach der Erfindung umfasst eine elektromagnetische Spule 1O, einen elektromagnetischen Kern 12, eine elektrische Verbindungsvorrichtung 14 und ein Gehäuse 15.

Die elektromagnetische Spule IO umfasst einen Spulenkern 16 mit einem rohrförmigen Mittenteil 18 und kreisförmigen Endflan- 20, 22, welche an den gegenüberliegenden Enden des rohr-

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förmigen Teiles 18 festgemacht sind. Der Spulenkern 16 bildet einen Ha Lter für eine Vielzahl von Wicklungen 25 eines Drahtmagneten.

Der magnetische Kern umfasst einen feststellenden Kernteil 26 im rechten Ende der Bohrung 28 im rohrförmigen Teil 18. Das innere Ende des feststehenden Kernteiles 26 hat einen nach aussen konisch verlaufenden Teil 30. Ein elektrischer Kontakt mit einem Kopf 32 und einem Schaft 34 ist so angeordnet, dass sein Schaft 34 eine axiale Bohrung 36 im feststehenden Kernteil 26 einnimmt. Der stationäre Kernteil 26 wird von einem Vorsprung 36 daran gehindert sich axial in der Bohrung 28 zu verschieben; der Vorsprung 36 wirkt mit einer entsprechenden Kerbe 28 im Endflansch 22 zusammen. Der Schaft 34 erstreckt sich durch eine Ocffnung in einem ebenen, bandförmigen, elektrischen Leiter 40 und sein Ende ist bei 42 umgehämmert. Der elektrische Leiter erfüllt die doppelte Funktion des Festhaltens des Kernteiles und des Herstellens einer elektrischen Verbindung zum elektrischen Kontakt 32. Man wird erkennen, dass der elektrische Leiter 4O einen Teil 40a umfasst, welcher flach auf dem Flansch 22 aufliegt und welcher mechanisch und elektrisch mit dem Schaft 34 verbunden ist, sowie ein Teil 40b, welcher sich in Längsrichtung entlang der Aussenseite des Elektromagnetes IO erstreckt und eines Teiles 4Oc, welcher sich entlang des Flansches 2O im wesentlich parallel zum Teil 40a erstreckt.

Der Magnetkern 12 umfasst auch einen beweglichen Kernteil 42, welcher in der Bohrung 28 bezüglich des stationären Kernteiles 26 hin und herbewegbar ist. Das innere Ende des beweglichen Kernteiles ist bei 44 zugespitzt, umso den konisch ausgeheilten Teil 30 am feststehenden Kern 26 zu ergänzen. Ein elektrischer Kontakt mit einem Kopf 46 und einem Schaft 48 ist am Kernteil festgemacht, wobei der Kopf 46 so angeordnet ist, dass er den Kopf 32 berühren kann. Eine Blattfeder 5O ist am beweglichen Kernteil 42 durch Umhämmern des Endes des Schaftes 48 festgemacht. Die Blattfeder 50 erfüllt die doppelte Funktion des Vorspannens des beweglichen Kernteiles 42, damit er den stationären Kernte!] 26 nicht berührt, und der Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem Kontakt 46.

Der elektrische Schaltkontakt 14 umfasst eine starre, isolierende Platte 52, welche an dem Flansch 20 festgemacht werden kann.

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Vorzugsweise ist die Platte 52 am Flansch 20 mit Hilfe von Ke ibungsmitteln, wie etwa mehrere Vorsprünge 54, welche um den Umfang der Platte 52 verteilt sind und den Flansch 20 oder den elektrischen Leiter 40 unter Reibung berühren, festgemacht. Jedoch ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Platte b2 mit Hilfe irqeneines geeigneten Mittels am Flansch 2O festgemacht sein kann. Die Druckplatte 52 ist mit mehreren voneinander getrennten elektrischleitenden nachgiebigen Leitungen, 56, 58, 60, 6,'a und 62b, welche darin angeordnet sind, versehen. Jede elektrische Leitung besteht aus einer geformten, nachgiebigen, kompressionsfähiqen , dielektrischen Substanz, wie etwa Silikonqumni, in der viele diskrete, elektrischleitende Teilchen ν'-Loilt sind. Die Grosse und Menge der Teilchen ist solcher Art, dass sie elektrische Verbindungen durch die Leitungen herstellen können. Die Leitungen 56, 58, 60, 62a und 62b sind dicker als die Platte 52, damit sie über deren Seiten hervorstehen und sind entweder nach dem Formen mit den Kanten der Oeffnungen in der Platte 52 verklebt oder mit diesen verbunden indem man die Leitungen in dem Flansch herstellt. Die strukturellen und elastischen Eigenschaften der Leitungen und der Art ihrer Herstellunq ist in der US-PS 3648OO2 beschrieben.

Man wird erkennen, dass dann wenn die Druckplatte 52 auf den Flansch 2O geklemmt ist, die elektrische Leitung 58 eine elektrische Verbindung mit dem Teil 40a des Leiters 4O herstellt, die elektrische Leitung 6O eine elektrische Verbindung mit dem Teil 50b der Blattfeder 50 herstellt und die Leitung 58 eine elektrische Verbindung mit dem umgehämmerten Ende des Schachtes 48 durch eine Oeffnung 54 in dem Federteil 5Ob herstellt (nur wenn der bewegliche Kernteil 52 sich in der entrichten Lage befindet).

Die Druckplatte 52 wirktauch mit dem Spulenflansch 2O in solcher Weise zusammen, dass eine Montagevorrichtung für die Blattfeder 5O bereitgestellt wird. Eine Oeffnung 66 im Teil 50a der Blattfeder 50 passt über einen Vorsprung 68 auf dem Flansch 62 und das Ende 7O der Blattfeder 5O ist zwischen einem sich nach innen erstreckenden Flansch 72 auf der Druckplatte 52 und einem sich nach aussen erstreckenden Flansch 74 auf dem Flansch 2O eingeklemmt. Der Vorsprung 68 dient auch dazu das Ende des Federteiles 5Ob zwischen ihm und einem Federkontakt 56 einzu-

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klemmen, wenn die Druckplatte 52 auf dem Spulenflansch 2O montiert ist.

Nach Fiq. 4 werden elektrische Verbindungen zu den Spulendrähten (nicht darcjestellt) mit Hilfe federnder Kontakte 62a und 62b hergestellt, welche jeweils die Köpfe der Kontaktstifte 76a und 76b berühren. Die Kontaktstifte 76a und 76b haben einen Schaft, welcher durch Reibschluss in dem Endflansch 20 festgehalten ist. Die Kontaktstifte 76a und 76b umfassen jeder auch einen Zwischenteil 78a und 78b und einen Kopf 80a und 80b. Die Zwischenteile 78a und 7 8b werden von einer nachgiebigen, zusammendrückbaren, elektrischleitenden Schibe 82a, 82b, welche aus einem ähnlichen oder dem gleichen Material wie die Leitungen 56, 58, 60, 62a und 62b hergestellt sind, umgeben, die sich zwischen dem Kontaktstiftkopf und dem Flanschteil 20 befinden. Mit der in der Fig. 4 dargestellten Konstruktion werden die Anschlussdrähte der elektromagnetischen Spule von der eleWrischen Isolation befreit, die Anschlussdrähte um den Zwischenteil 78a, 78b zusammen mit den Kontaktscheiben 82, 82b gelegt und die Kontaktstifte werden in die Oeffnungen des Flansches 20 eingeführt und festgehalten. Wenn die Druckplatte 52 mit dem Spulenflansch 20 zusammengebaut wird, wird man erkennen, dass die Kontaktleitungen 62a und 62b eine elektrische Verbindung mit den Köpfen 8Oa und 8Ob der Kontaktstifte herstellen und natürlich auch mit den elektrischen Anschlussdrähten der Spule, welche mit den Kontaktstiften elektrisch verbunden sind.

Das Gehäuse 15 ist ein im allgemeinen napfförmig geformter Metallteil, in dem das Tauchankerrelais angeordnet ist. Das Gehäuse ist vorzugsweise durch Reibschluse mit dem äusseren Umfang der Druckplatte 52 und/oder dem Umfang der elektromagnetischen Spule in Verbindung.

In den Fig. 5 und 6 ist das Tauchankerrelais nach der Erfindung auf einer gedruckten Schaltplatte 84 montiert. Die gedruckte Schaltplatte ist mit mehreren voneinandergetrennten elektrischen Leitwegen 86a, 86b, 86c, 86d und 86e versehen, welche in solcher Weise angeordnet sind, dass sie sich in einem dem Muster der elektrischleitenden Leitungen 56, 58, 60, 62a und 62b auf der Druckplatte entsprechenden Muster enden. Beim Montieren des Tauchankerrelais nach der Erfinduna auf der gedruckten Sohaltplatte wird die elektrische Leitung 56 mit dem leitenden

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Streifen 86e, die Leitungen 58 und 6O mit den leitenden Streifen 86a und 86b und die Leitungen 62a und 62b mit den Leitungen 86a

je und 86d in Berührung gebracht_#um/einen elektrischen Kontakt herzustellen.

Aiii Gehäuse 15 sind in einem Ende desselben zwei parallele Rippen 88 geformt, welche dazwischen eine Vertiefung begrenzen und eine Raststellung für eine Federklammer 90 bereitstellen. Die Federklammer 90 umfasst einen gebogenen Federteil 92 und Montagebeine 94 und 96, welche so ausgelegt sind, dass sie sich durch Oeffnungen in der gedruckten Schaltplatte erstrecken. Die Enden 98 und 1OO der Montagebeine 94 und 96 werden umgebogen _t um das Relais dauerhaft mit der gedruckten Schaltplatte zu verbinden.

Der Fachmann wird erkennen, dass die eben beschriebene Relaiskonstruktion kompakt ist und, dass sie somit insbesondere geeignet ist für die Montage auf gedruckten Schaltkreisen. Desweiteren wird durch das Anbringen der elektrischen Hauptkontakte auf den Kernteilen im Bereich hoher mangetischer Flussdichto , die mangetische Blaswirkunq mit grösstem Vorteil benutzt_;um die Stroniführunqseiqenschaften des Relais zu vergrössern.

Selbstverständlich werden dem Fachmann naheliegende Aenderunqen einfallen. K ine solche Aenderung, welche von der vorliegenden Erfindung erfasst wird, besteht in dem Ersatz der llauptstromkontakte (welche in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus herkömmlichem Kontaktmaterial bestehenj durch Kontakte mit einem ähnlichen Material wie dasjenige der auf der Durckplatte 52 befindlichen Kontakte.

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Claims

PATENTANWÄLTE
MENGE3 8 PRAHL

EnMrdatr. 1 k D-SOOO MOnJwn 8

PA¹SENTANSPRUECHe

i .J Elektromagnetische Tauchankerrelaisanordnung, gekennzeichnet cfurch eine elektromagnetische Spule (24) mit einem Spulenkörper (18) , mit einer sich axial hindurcherstreckenden Bohrung (28) zwei Endflanschen (2O,22) und einer auf den Spulenkörper gewickelten elektromagnetischen Spule Q4) , einem stationären Kernteil (26), welcher in einem ersten Ende der Bohrung angeordnet ist und mit dem Spulenkörper verbunden ist, einem beweglichen Kernteil (42) , welcher beweglich in der Bohrung (28) angeordnet ist, um sich bezüglich des stationären Kernteiles (26) hin- und her zu bewegen, elektrische Kontakte (32,46) auf den gegenüberliegenden Seiten (30,44) der stationären und beweglichen Kernteile (26,42), eine isolierende Druckplatte (52), welche mit einem der Flanschen (20) verbunden ist und mehrere voneinander getrennte, darauf angeordnete elektrische Kontakte (56,58,6O,62a, 62b) aufweist, eine Federvorrichtung (5O), welche den beweglichen Kernteil (42) auf Abstand vom stationären Kernteil (26) vorspannt, elektrische Verbindungsmittel (4O) für eine elektrische Verbindung des Kontaktes (32) auf dem stationären Kernteil (26) mit einem der elektrischen Kontakte (58) auf der isolierenden Druckplatte (52), wobei die Federvorrichtung (5O) elektrischleitend mit einem anderen elektrischen Kontakt (60) der isolierenden Druckplatte (52) verbunden ist, elektrischleitende Mittel (48) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem elektrischen Kontakt (46) auf dem beweglichen Kernteil (42) und wobei die Anschlussdrähte der elektrischen Spule mit elektrischen Kontakten (62a, 62b) auf der isolierenden Druckplatte (52) verbunden sind.

2. Relaisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die voneinandergetrennten Kontakte (56,58,60,62a,62b) auf der isolierenden Druckplatte (52) jeweils aus einer nachgiebigen, verformbaren ,eiastomeren Leitung bestehen , in der viele diskrete elektrischleitende Teilchen verteilt sind, wobei die Leitung sich leicht über die beiden Oberflächen der Druckplatte (S2) erheben.

i. Relaisanordnung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, lass die elektrischen Verbindungsmittel für die Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen dem Kontakt (32) auf dem oLcitionären Kernteil (26) mit einem der Kontakte (50) auf der

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isolierenden Druckplatte (52) einen elektrischleitenden Schaft (14) umfassen, der einstückig mit dem Kontakt (32) verbunden ist und sich axial durch den stationären Kernteil (26) erstreckt, sowie einen streifenähn1i dien elektrischen Leiter (40), welcher mit dem Schaft (34) elektrisch verbunden ist und sich um die elektrische Spule (1O) herumerstreckt und dessen freies Ende zwischen einem der elektrischen Kontakte (58) und dem zweiten End flansch (2O) eingeklemmt ist.

4. Relaisanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Verbindungsmittel (50), welche die Federvorrichtung (50) mit dem elektrischen Kontakt (46) auf dem beweglichen Kernteil (42) einen elektrischleitenden Schaft (48) umfassen, welcher einstückig mit dem Kontakt (46) verbunden ist und sich axial durch den beweglichen Kernteil (42) erstreckt, wobei der leitende Schaft (48) mit der Federvorrichtung (5o) e lektrischleitend verbunden ist.

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