DE3046947C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches polarisiertes Relais gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Relais mit Eisenkreis dieser Art ist aus der französischen Patentschrift FR-OS 22 71 654 bekannt. Der Eisenkreis ist in ein Isoliermaterial eingeformt und der bewegliche Anker des Relais befindet sich in einem Hohlraum, der in den Block eingeformt ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 27 23 430 A1 ist ein elektromagnetisches Relais mit einem durch eine Schutzkappe geschlossenen Kontaktraum bekannt, wobei die Spule des Relais unterhalb des Kontaktraumes angeordnet ist und wobei zwischen der Spule und dem Kontaktraum ein isolierender Träger für den im Kontaktraum angeordneten Anker vorhanden ist. Das wesentliche dieses bekannten elektromagnetischen Relais besteht darin, daß als Träger für den Anker auf der einen Seite und für die Spule auf der entgegengesetzten Seite ein Grundkörper mit eingebetteten Kontaktanschlußelementen vorgesehen ist, der ringsrum dicht an die Schutzkappe anschließt und lediglich Durchführungen für zwei die Spule an deren Kernenden tragende Jochschenkel besitzt. Bei dieser bekannten Konstruktion ist die Spule aber nicht in einen Block eingebettet; jedoch wird gezeigt, daß Magnetkreisteile des bekannten elektromagnetischen Relais mit einer Kunststoffummantelung versehen sind.

Aus der deutschen Auslegeschrift DE-AS 10 10 641 ist in Verbindung mit einem elektromagnetischen Relais bekannt, Abstütz- und Betätigungsorgane in einen Kunststoffkörper einzubetten bwz. von diesem tragen zu lassen. Jedoch ist die Spule bei dieser bekannten Konstruktion nicht in Kunststoff eingebettet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches polarisiertes Relais der angegebenen Gattung zu schaffen, welches bei besonders einfachem Aufbau zur Miniaturisierung besonders geeignet ist und welches gegenüber Umwelteinflüssen besonders widerstandsfähig ist und einen geringen Geräuschpegel entwickelt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein elektromagnetisches polarisiertes Relais der eingangs genannten Art, das ausgestattet ist gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Relais findet sein Hauptanwendungsgebiet im Telefonbereich und hier speziell in der Anbringung auf Schalttafeln, so daß es sehr wichtig ist, daß das Relais kleine Abmessungen hat.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1-4 im Eisenkreis des Relais enthaltene Einzelbauteile sowie deren gegenseitige vorteilhafte Anordnung;

Fig. 5 eine vorteilhafte Plastikbeschichtung des Kerns im Eisenkreis;

Fig. 6 eine bevorzugte Ausführungsform der Einbettung des Kern im Eisenkreis, des Permanentmagneten und eines Shunt sowie die Einbringung des Ankers des Eisenkreises nach dem Einbetten.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung des Kerns 1, der im Eisenkreis enthalten ist. Der Kern ist U-förmig und besitzt einen Stegabschnitt 2 sowie blattförmige Joche 3 und 4. Der Kern wird vorzugsweise durch Biegen aus einem geraden Materialstück hergestellt. Der Stegteil ist praktisch quadratisch im Querschnitt mit gerundeten Kanten, so daß sich ein mehr oder weniger runder Querschnitt ergibt. Der Stegabschnitt bildet den Wicklungsteil für die Kernspule 5 (siehe Fig. 2 und 3), während die längeren Seitenrandflächen 6 und 7 der Joche 3, 4 die Polflächen des Kerns darstellen.

Wie aus der Draufsicht der Fig. 2 und der Seitenansicht der Fig. 3, von links in Fig. 2 gesehen, hervorgeht, ist der Permanetmagnet 8 des Eisenkreises zwischen die Joche 3, 4 zu einer Seite der Spule 5 und parallel zu ihr angeordnet.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Permanentmagnet außerdem gegen ein Eisenstück 9 an, das für den Permanentmagneten als magnetisches Shunt dient. Die Darstellung zeigt überdies, daß der Permanentmagnet und das Shunt zur Seite des Jochs 4 hin verlagert sind. Diese Verlagerung oder Verschiebung ergibt einen Effekt, der später noch genauer beschrieben wird in Verbindung mit Maßnahmen zur Bildung eines monostabilen Relais. Ein ähnlicher Effekt wird erreicht, wenn, bei einer Ausführungsform des Kerns, der Abstand zwischen der Achsmitte des Wicklungsabschnittes zur jeweiligen Polfläche etwas unterschiedlich ist. Dieser Effekt wird ebenfalls in Verbindung mit den genannten Maßnahmen in Erwägung gezogen.

Fig. 3 zeigt außerdem das Anordnen und Befestigen des Ankers 10, damit dieser mit den Polflächen 6, 7 zusammenwirken kann. Der Anker ist um eine Kipp- oder Schwenkfläche 11 schwenkbar angebracht, die sich in der Mitte zwischen den Jochen und parallel zu ihnen befindet, und diese Fläche oder Kante kann als ein den Kern umgebendes Gehäuse ausgebildet sein, wie dies beispielsweise in Fig. 6 angedeutet ist. Der Anker arbeitet als Wippe und berührt entweder die eine oder die andere Polfläche.

Der Anker ist vorzugsweise als rechteckige Platte ausgebildet und kann gemäß Fig. 4 gestaltet sein, so daß er entsprechend der Anordnung nach Fig. 6 befestigt werden kann. Bei dieser Ausführungsform stehen im Mittelbereich der Längsseiten der rechteckigen Ankerplatte Zungen 12, 13 hervor, die als Führungen der Ankerbefestigung dienen. Auf der Oberseite gegenüber der Tragfläche 11 weist der Anker Plastikstege 14, 15 auf, die dazu dienen, bewegliche Metallfedern anzuheben und damit die Relaisfunktion auszuführen. Der Anker besitzt außerdem an den kurzen Seiten Vorsprünge 16, 17, deren Bedeutung in Verbindung mit der Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Fig. 6 erläutert wird, welches einen Anker aufweist, wie er in der Fig. 4 dargestellt ist. Das Prinzip und der einfache Aufbau des Eisenkreises ist für ein Relais mit den erfindungsgemäßen Merkmalen oben beschrieben, wobei der U- förmige Kern neben anderem dazu führt, daß große Polflächen 6 und 7 und gleichzeitig ein langer Wicklungsabschnit vorhanden sind, während der Permanentmagnet im Raum zwischen den Jochen liegt und der blattförmige Anker oberhalb der durch die Polflächen gebildete Ebene angebracht ist und als Wippe arbeitet, so daß er einmal mit der einen und einmal mit der anderen Polfläche in Berührung kommt. Dieser Aufbau ermöglicht es, das Relais gegenüber Bekanntem sehr wesentlich zu verkleinern.

Anhand der Fig. 5 und 6 soll die Erfindung nun in einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben werden, bei welcher der Eisenkreis ohne Anwesenheit des Ankers in einen Plastikblock eingeformt ist. Der Kern wird in einem Werkzeug mit einem Plastiküberzug versehen. Der so mit Plastik überzogene Kern ist in Fig. 5 in Draufsicht gezeigt. Der Plastiküberzug dient dazu, für die Spulenwicklung eine Isolation herzustellen, und zur Anbringung von Schweißlaschen. Mit Hilfe der Plastikbeschichtung können für den Anker Polspitzen ausgebildet werden, die Kontaktflächen des Ankers für das erregte und unerregte Relais darstellen.

Wie Fig. 5 zeigt, ist der Stegteil 2 vollständig mit Plastik überzogen mit Ausnahme eines schmalen Streifens 18, an dem die Isolation unterbrochen ist, weil dort die Halterung im Formwerkzeug am Kern 1 angegriffen hat. Der freie Endbereich des einen Jochs des Kerns, wie für das Joch 3 dargestellt, wird für die Anordnung im Formwerkzeug benötigt und ist deshalb nicht plastiküberzogen. Das andere Joch 4 dagegen ist mit einer Beschichtung umformt, und zwar auch an seinem freien Endabschnitt, so daß dadurch Längenschwankungen des Kerns innerhalb der Dimensionen des Formwerkzeugs aufgenommen werden. Die Polflächen 6 und 7 haben keinen Plastiküberzug mit Ausnahme eines kleinen Bereichs, wo sie mit einem Plastikstückchen 19 bzw. 20 überdeckt sind, welche die bereits oben erwähnten Polzapfen für den Anker bilden. Der Plastiküberzug auf den Seitenflächen der Joche wird vorzugsweise bis zur Höhe dieser Plastikzapfen hochgezogen, so daß dadurch ein Anschlag für die Berührungsflächen des Ankers entsteht in Zusammenwirkung mit den Zapfen oder Vorsprüngen. Ferner befinden sich im Plastiküberzug Löcher 21, 22 auf der Außenseite der Joche, wo (nicht gezeigte) Ösen angelötet werden können.

Fig. 6 ist eine Darstellung ähnlich der von Fig. 3, in welcher gezeigt ist, wie der Kern 1, der Permanentmagnet 8 und das Shunt 9 in einem Plastikblock eingeformt sind, während der Anker 10 (für sich in Fig. 4 gezeigt) auf der Oberseite 24 dieses Blockes angebracht ist. Der Kern, der Permanentmagnet und das Shunt sind gestrichelt wiedergegeben und sämtlich entweder vollständig oder teilweise in dem Plastikblock eingeformt. Die Abschnitte der Polflächen 6 und 7, die von den Plastikzapfen oder -lappen 19, 20 nicht bedeckt sind, und diese Plastikzapfen oder -lappen liegen in der oberen Ebene des Blockes. Vor dem Einbetten werden der Kern mit der Spule, das Shunt und der Permanentmagnet in einen (nicht gezeigten) Halter im Block eingesetzt. Dieser Halter dient dazu, die Einzelteile korrekt zueinander auszurichten. Für die Befestigung des Ankers 10 weist die Oberseite des Blockes an zwei gegenüberliegenden Rändern zwei nach oben vorstehende Warzen 25 und zu beiden Seiten davon hochstehenden Ränder 26 auf, deren gegenseitiger Abstand etwas größer als die Breite der Zungen 12, 13 am Seitenrand des Ankers (siehe Fig. 4) ist. Diese seitlichen Zungen können, wie es die Fig. 4 zeigt, unterschiedliche Breite haben, so daß dann auch die die Zungen zwischen sich aufnehmenden Randlappen 26 unterschiedlichen Abstand zueinander haben, womit dafür gesorgt ist, daß der Anker stets richtig aufgesetzt wird. Die Warzen 25 bilden für die ebene Unterseite des Ankers eine Lager- oder Schwenkachse, die der Schwenkachse 11 in Fig. 3 entspricht. Die Unterkante der Vorsprünge 16 und 17 (siehe Fig. 4) an den kurzen Seiten des Ankers bilden einen Begrenzungsanschlag für die Ankerbewegung auf die Oberseite des Bockes hin. Der Block besitzt an seinen vier Seitenflächen Schultern 27, von denen eine, wie durch Linie 28 gezeigt, gegenüber den anderen versetzt ist.

Der in den Block eingeformte Eisenkreis bildet eine Einheit, bestehend aus Kern 1 mit der Spule, Permanentmagnet 8 und Shunt 9, während der Anker 10 in seine Lagerführungen 25, 26 auf der Oberseite des Blockes eingesetzt ist. Indem der Anker sich vollständig außerhalb des Blockes befindet, kann letzterer nach Belieben vollständig mit Plastikmaterial angefüllt sein, so daß kein Hohlraum darin und keine bewegten Teile vorhanden sind, oder er kann auch nur zum Teil ausgefüllt sein. Dies ist wesentlich dafür, daß im Hinblick auf die angestrebte Miniaturisierung kleine Einzelteile verwendet werden können, denn mit der Miniaturisierung ergeben sich erhöhte Anforderungen an die Formung der Einzelteile und ihrer korrekten gegenseitigen Lage, damit diese Einzelteile im Eisenkreis richtig zusammenarbeiten, speziell für den Fall eines polarisierten Relais, welches erhöhte Empfindlichkeit besitzt. Ferner hat der Block den Vorteil, daß er vollständig nach außen abgeschlossen ist, so daß beim Löten an der Schalttafel keine aggressiven Gase eindringen können.

Bei der Prüfung des Relais-Schaltweges kann die Position der Plastikrippen oder -stege 14, 15 über der Oberseite des Blockes bei erregtem und unerregtem Relais oder Anker wie auch die Zugkraft des Relais geprüft werden. Die Oberseite des Blockes kann als Null-Ebene dienen, von der aus sämtliche Maße sowohl nach innen als auch nach außen genommen werden können.

Die Grundkonstruktion des erfindungsgemäßen Relais führt zu einem bistabilen Relais, bei welchem der Anker aufgrund der Kraft des Permanentmagneten seine Stellung sowohl im erregten als auch im nicht erregten Zustand hält. Bei einer besonderen Ausführungsform kann das Relais auch als monostabile Relais wirken, d. h., es schließt nur dann, wenn der Spule Strom zugeführt wird und öffnet bei Stromunterbrechung. Die monostabile Funktion wird dadurch erzielt, daß der Magnet 8 und/oder das Shunt 9 gegenüber dem Kern 1 unsymmetrisch angeordnet wird, wie dies beispielsweise in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Die Zugkräfte sind dann an den Polflächen 6 und 7 ungleich groß.

Wird für die Polzapfen auf der Polfläche unterschiedliche Dicke gewählt (die Plastikzapfen 18 und 19 in Fig. 5), so daß verschiedene Abstände von der axialen Mitte des Wicklungsabschnittes 2 zu den Polflächen 6 und 7 entstehen, wie in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben, dann unterscheiden sich die Zugkräfte im erregten und im unerregten Zustand.

Claims (6)

1. Elektromagnetisches polarisiertes Relais, dessen Eisenkreis mit Ausnahme des Ankers (10) in einem Block (23) eingebettet ist und einen Kern (1) mit Wicklungsspule (5) und Polflächen aufweist, sowie einen Permanentmagneten (8), während der Anker (10), mit den Polflächen zusammenwirkt, wobei der Kern (1) im wesentlichen U-förmig gestaltet ist und einen schaftförmigen mit einer Wicklungsspule (5) versehenen Stegabschnitt (2) aufweist, von welchem Jochteile (3, 4) abstehen, wobei in gleiche Richtung weisende Randflächen (6, 7) an den Jochteilen (3, 4) ausgebildet sind, welche die Polflächen bilden und wobei ferner der Kern (1) in den Block (23) eingebettet ist und der Anker (10) auf dem Block (23) so befestigt ist, daß er in Anlage mit und außer Anlage von den Polflächen (6, 7) gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) vor seiner Einbettung mit einer Kunststoffschicht überzogen wird, um die Wicklungsspule (5) gegenüber dem Kern (1) zu isolieren, daß die Polflächen (6, 7) teilweise mit Kunststoffschichten (19, 20) bedeckt sind, welche Anschlagflächen für den Anker (10) bilden, daß auch die verbleibenden Seiten des einen Jochteils (4) mit Kunststoffschichten bedeckt sind und die verbleibenden Seiten des anderen Jochteils (3) wenigstens teilweise mit Kunststoffschichten bedeckt sind, und daß die Kunststoffschichten an den Außenflächen der Jochteile (3, 4) so geformt sind, daß Befestigungsabschnitte (21, 22) für Lötösen gebildet sind, wobei sich die Kunststoffschichten an den Außen- und Innenflächen der Jochteile (3, 4) bis zur Höhe der Kunststoffschichten (19, 20) auf den Polflächen (6, 7) erstrecken.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschichten (19, 20) auf den Polflächen (6, 7) sich mit dem Block (23) in gleicher Höhe befinden.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen (6, 7) parallel zu und nahe zwei gegenüberliegenden Rändern des Blockes (23) verlaufen und daß der Anker (10) eine Breitenausdehnung besitzt, die im wesentlichen mit der Länge der Polflächen (6, 7) übereinstimmt und wippenartig um eine Achse (25) schwenkbar ist, die im wesentlichen parallel zu den Polflächen verläuft.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (8) zwischen den Jochteilen (3, 4) des Kerns (1) angeordnet ist.

5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (8) näher bei einem der Jochteile (4) angeordnet ist.

6. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisches Shunt in den Block (23) eingebettet ist, welches die dem Anker (10) abgewandte Seite des Permanentmagneten (8) berührt.