DE3318493A1

DE3318493A1 - Elektromagnetisches kleinrelais und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3318493A1
Application number: DE19833318493
Authority: DE
Inventors: Alfred Heinzl; Heinz 8000 München Stadler; Josef Dr. 8021 Hohenschäftlarn Weiser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-05-20
Filing date: 1983-05-20
Publication date: 1984-11-22
Also published as: JPS59224024A; US4517537A; DE3463198D1; EP0129068B1; EP0129068A1

Description

Elektromagnetisches Kleinrelais und Verfahren zu dessen Herstellung

Dia Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Kleinrelais mit einem innerhalb einer Erregerspule angeordneten flachen Kern, dessen aus. der Spul8 austretende Enden jeueils Polflächen für einen neben der Spule angeordneten und bei Erregung der Spule an beiden Polflächen anliegenden Anker bilden, und mit einer vom Anker betätigbaren Kontaktanordnung. Außerdem bezieht sich die Erfindung-auf ein l/erfahren zur Herstellung eines derartigen Relais,

Elektromagnetische Relais mit dem oben genannten grundsätzlichen Aufbau sind seit langem bekannt. Diese herkömmlichen sogenannten Flachrelais besitzen einen einseitig gelagerten Anker, der über einen Betätigungsschieber seitlich am Relais befestigte Konfaktfedersätze betätigt. Für eine Fliniaturisierung ist jedoch dieser herkömmliche Aufbau mit getrennt angesetzten Kontaktfsdersätzen nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein besonders einfaches Kleinrelais mit dem anfangs genannten Prinzipaufbau zu schaffen, welches mit uenigen einfachen Teilen herstellbär ist. Das Relais soll in Baugröße und Anschlußkonfiguration an integrierte Schaltkraisbausteine angepaßt u/erden können und trotz minimaler Baugröße noch verhältnismäßig große Ströme schalten können.

Erfindungsgemäß uird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im ' Pr 1 Fra / 19.5.1983

.-Z- WPA . 83 P 1 3 5 h DE

Bereich beider Ankerenden jeweils mindestens ein mit einem Anschlußstift versehenes feststehendes Kontaktelement in einem die Spule tragenden Gr'undkörper verankert ist und daß eine sich in Längsrichtung des Ankers er-•5 streckende und etwa mittig an diesem befestigte. Kontaktfeder zumindest in einer Endlage zuei feststehende Kontaktelemente elektrisch miteinander verbindet.

Das erfindungsgemäße Relais erlaubt.einen sehr flachen bzu* schmalen "Aufbau, da in einer Richtung lediglich die Dicke des aus einem Blech gestanzten Kerns mit der Dicke der Spuienuicklung einschließlich Spulenkörper und mit der Dicke des ebenfalls aus einem flachen Blech bestehenden Ankers mit aufgesetzter flacher Kontaktfeder summiert wird. Die feststehenden Kontaktelementen stehen stirnseitig vor den beiden Ankerenden und erhöhen damit die Tiefe des Relaisaufbaus jedenfalls dann nicht, uenn nur zuei feststehende Kontaktelemente für einen Schließer- oder Öffnerkontakt vorgesehen werden. In einem solchen Fall ist es auch besonders einfach möglich, die beiden Anschlußstifte der feststehenden Kontaktelemente mit zuei ebenfalls im Grundkörper verankerten Spulenanschlußstiften in ein.er Reihe fluchtend aus dem Relais austreten zu lassen, so daß das Relais entueder hochkant mit sehr schmaler Bauform oder flach mit sehr niedriger Bauform auf einer Leiterplatte eingesetzt werden kann, uobei im zueiten Fall die in .einer Reihe stehenden Anschlußstifte lediglich um 90° gebogen zu'werden brauchen.

Der Anker kann in einer Ausführungsform des Relais auf- ' einer der Polflächen gelagert sein und lediglich mit der zueitan Polfläche des Kerns einen Arbeitsluftspalt bilden» In diesem Fall ist es zweckmäßig, daß auch die auf dem Anker befestigte Kontaktfeder mit dem einen festste^- henden Kontaktelemente fest verbunden ist und lediglich niit ihrem anderen freien Ende in Schaltverbindung mit

■ -* - WPA 83 P 1.3 5 4 DE

einem oder auch mit zwei feststehenden Gegenkontaktelementen tritt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Anker mit beiden Polflächen des Kerns jeweils Arbeitsluftspalte bildet, also eine translatorische Schaltbewagung in einer zur Spulenachse senkrechten Richtung ausführt, wobei auch die auf ihm befestigte Kontaktfeder als Brückankontaktfader mit jedem ihrer beiden Enden eine Schaltbewegung gegenüber einem Gegenkontaktelement ausführt. Dabei ist es durch die doppelte Kontaktäffnung mit der Brückenkontaktfeder und durch die Anordnung der zusammengehörigen feststehenden Kontaktelemente an entgegengesetzten Enden des Relais mit entsprechend großen Isolierstrecken möglich, auch bei sehr kleinem Aufbau und sehr geringem Ankerhub verhältnismäßig starke Ströme zu schalten.

Die Ruhestellung des Ankers wird zweckmäßigerweise durch eine als Blattfeder ausgebildete Rückstellfeder erzeugt, uelche uie die Kontaktfeder flach auf dem Anker aufliegt · ■ und mit ihren freien Enden an Anlagaflachen des Grundkörpers anliegt. Zur Gewährleistung einer symmetrischen Kraftverteilung ist es außerdem zweckmäßig, wenn zu beiden Seiten der Kontaktfeder jeweils eine Rückstellfeder vorgesehen ist, wobei in besonders einfacher Ausgestaltung die Rückstellfeder bzw. die Rückstellfedern in ihrem Mittelabschnitt einteilig mit dar Kontaktfeder zusammenhängen und lediglich· mit ihren freien Enden freigeschnitten sind. Der Anker stützt sich in der Ruhestellung zweckmäßigarweise an einer Gehäusekappe ab, gegen die er durch die Rückstellfeder vorgespannt ist.

Der Grundkörper dient zweckmäßi.gerweise gleichzeitig als Spulenkörper wie als Träger für die feststehenden Kontaktelemente und gegebenenfalls für Spulenanschlußele-

mente. Der Kern und die feststehenden Kantaktelemente, können dabei in den Grundkörper eingebettet "sein, so daß lediglich die Polflächen des Kerns und die kontaktgeb.enden Flächen der feststehenden Kontaktelemente freiliegen.

· Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Relais ist es zweckmäßig, daß der Grundkörper durch Einbetten des fla-' chen Kerns sowie der feststehenden Kontaktelemente gebildet und mit der Spulenwicklung versehen wird, daß dann der mit der Kontaktfeder und einer Rückstellfeder versehene Anker seitlich an den Grundkörper angesetzt und durch .Aufsetzen 8iner Schutzkappe gesichert wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kern und die Gegenkontaktelemente zunächst aus einer gemeinsamen Platine gestanzt und mit Ausnahme jeweils eines an einem Führungsstreifen hängenden Haltesteges freigeschnitten, dann gemeinsam in Isolierstoff eingebettet und danach vom Füh-■ rungsstreifen abgetrennt werden. Auch die Spulenanschlußstifte können aus der gemeinsamen Platine gestanzt, mit eingebettet und nach dem Wickeln der Spule in eine gewünschte Rasterstellung gebogen werden. , -'-·

Dia Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeisp'iel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt 25

Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in Explosionsdarstellung,

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung des Relais von Fig.' 1, wobei jedoch wegen der besseren Anschaulichkeit die einzelnen Teile in verschiedenen- Ebenen geschnitten sind,

Fig_? 3.ein Relais gemäß Fig. 1, teilweise im Längsschnitt, wobei die einzelnen Teile in unterschiedlichen Fertigungen Stadien dargestellt sind.

- /- UPA 83 P 13 54 OE

Das Relais gemäQ Fig. 1 bis 3 besteht aus einem Grundkörper 1, welcher sowohl als Spulenkörper als auch als Kontaktträger dient. Dieser Grundkörper 1 trägt in seinem ■Mittelteil. eine Wicklung 2, welche an beiden Enden durch' die Flansche 3 und 4 begrenzt ist. Innerhalb der Spulenwicklung ist in den Grundkörper ein flacher Kern 5 eingebettet, welcher mit seinen Enden jeweils aus der Spule austritt und in Kammern 3a bzw. 4a der Flansche 3 bzw. 4 jeweils eine Polfläche 5a bzw. 5b bildet. Die vom Grundkörper 1 gebildeten Spulenflansche 3 und 4 tragen außerdem jeweils stirnseitig vor den Polflächen 5a bzw. 5b feststehende Kontaktel8oisnte 6 bzw. 7, welche in den Grundkörper eingebettet sind und nach unten herausstehende Anschlußstachel 6a bzw. 7a bilden. Die Kontaktelemente 6 und 7 sind jeweils mit Kontaktoberflächen 8 versehen. Außerdem trägt der Grundkörper an der Unterseite noch zwei Spulenanschlußelemente 9 und 10, welche nach unten in einer Reihe mit den Anschlußstacheln 6a und 7a der ■ Kontaktelemente vorstehende Anschlußstacheln 9a und 10a besitzen und außerdem .Wickelstützpunkte 9b und 10b für die Wicklungsenden 2a und 2b bilden.

Ein Anker 11 besteht ebenso wie der Kern 5 aus einem fla-. · chen Blech, wobei die Ankerenden 11a und 11b jeweils ge-

kröpft sind, damit sie flach auf den jdweiligen Polflächen 5a und 5b des Kerns aufliegen können. Der Anker 11 trägt auf seiner von der Spule abgewandten Außenfläche eine kombinierte Kontakt- und Rückstellfeder 12, welche mit ihrem Mittelteil auf dem Anker über Schweißpunkte 13 oder auf sonstige Weise befestigt ist. Die Kontaktfeder-'enden 14, die zum Zweck der Doppelkontaktgabe jeweils geschlitzt sind, bilden einen Brückenkontakt zusammen mit den beiden feststehenden Kontaktelementen 6 und 7. Die ■ . äußeren Federenden 15 dienen als Rückstellfedern, welche jeweils an Anlageflächen 16 des Grundkörpers abgestützt werden, wenn der Anker in Richtung des Pfeiles 17 in das

- jg - VPA 83 F 1 3 5 4 OE

Relais eingesetzt uird. Durch Aufsetzen einer Schutzkappe 18 uird dar Anker gegen Herausfallen gesichert, uobei er durch die Rückstellkraft der Rückstellfedern 15 gegen die Schutzkappe angedrückt uird. Durch unterschiedliche Vorspannung der Rückstellfedern 15 uäre es auch denkbar, daß der Anker in Ruhelage mit einem Ende 11a oder 11b an der entsprechenden Polfläche 5a oder 5b anliegt und beim
Schalten ains Schuenkbeusgung um das betreffende Ankerende ausführt«, Im Regelfall uerden jedoch alle Rückstellfedern 15 gleich vorgespannt sein, so daß der Anker beim

Schalten eine translatorische Schaltbeuegung in Richtung· des Pfeiles 17 senkrecht zur Spulenachse ausführt. Der
Grundkörper 1 besitzt außerdem einen'Raum 19 zur Aufnahme eines Getter.s 20. Das Relais kann dicht verschlossen uerden, indem von der Unterseite eine Folie 21 auf die An- · schlußstacheln 6a, 7a, 9a und 10a aufgesteckt und mit dem Rand 18a der Schutzkappe verschueißt bzu. verklebt uird. Danach kann über eine siphonartige Öffnung 22 in der Kappe 18 eine Vergußmasse 23 bis zu einem bestimmten Pegel

eingefüllt uerden, uodurch beim Aushärten der Vergußmasse auch die Öffnung 22 mit abgedichtet uird.

Wie eruähnt-, stehen die Anschlußstifte 6a, 7a, 9a und 10a. des Relais in einer Reihe nach unten aus' dem Relaisgehäuse heraus. Das Relais kann somit als sehr schmales Bauelement auf einer Leiterplatte eingesetzt uerden. Bei-Bedarf ist es auch möglich, die in einer Reihe stehenden'
Anschlußstifte 6a, 7a, 9a und 10a um eine gemeinsame Achse um 90° zu biegen, so daß das Relais sehr flach -auf

einer Leiterplatte aufliegt.

In Fig. 3 ist das Relais gemäß Fig. 1 in verschiedenen
Fertigungsstufen gezeigt. Zunächst uird der Kern 5 mit
den Kontaktelementen 6 und 7 souie mit den Spulenanschlußstiften 9 und 10 aus einer gemeinsamen Platine 24
gestanzt, uobei. alle Teile über die Anschlußstifte 6a,

3318493 83 P 1 3 5 4 DE

7a, die Uickalstützpunkte 9b, 1Qb und über Haltestege 25 mit dem Platinenstreifen 24 verbunden bleiben. Alle diese Teile werden dann mit Isolierstoff zur Bildung des Grundkörpers.1 umspritzt. Danach uerden die Anschlußstifte vom Streifen 24 freigeschnitten und.die Haltestegs 25 abgetrennt. Die Spulenuicklung 2 uird auf den Grundkörper ■ aufgebracht, uobei die Wicklungsenden 2a und 2b an die jeueiligen Uickelstützpunkte 9b und 10b angeuickelt uerden. Danach können die Spulenanschlußstifte 9 bzu. 10 über die Unterseite der Wicklung gebogen uerden, so daß die Anschlußstacheln 9a und 10a parallel zu den Anschlußstacheln 6a und 7a der Kontaktelemente zur Unterseite des Relais herausstahen. Hierauf kann der Anker 11 mit der Feder 12 eingesetzt und das Relais mit der Schutzkappe 18 verschlossen uerden.

14 Patentansprüche
"3 Figuren

Claims

Patentansprüche

1 J Elektromagnetisches Kleinrelais mit einem innerhalb einer Erregerspule angeordneten flachen Kern, dessen aus der Spule austretende"Enden jeueils Polflächen für einen neben der Spule angeordneten und bei Erregung der Spule . an beiden Polflächen anliegenden Anker bilden, und mit einer vom Anker betätigbaren Kontaktanordnung, d a du r c h g e k β η. π z.e i c h η e t , daß im Bereich beider Ankerenden (i1a, 11b) jeueils mindestens ein mit einem Anschlußstift (6a, 7a) versehenes feststehendes Kontaktelement (6, 7) in einem die Spule (2) tragenden Grundkörper (1) verankert ist und daß eine sich in Längsrichtung des Ankers (11) erstreckende und etwa mittig an diesem befestigte Kontaktfeder (12, 14)· zumindest in.

einer Endlage zwei feststehende Kontaktelemente (6, 7) ." elektrisch miteinander verbindet.

2 ο Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn 2D zeichnet, daß der Anker (11) auf einer Polfläche (5a, 5b) des Kerns (5) gelagert ist und mit der zweiten Polfläche des Kerns einen Arbeitsluftspalt bildet, · uährend die Kontaktfeder (12, 14) im Bereich des gelagerten Ankerendes mit einem feststehenden Kontaktelement verbunden ist und mit ihrem entgegengesetzten Ende mit . mindestens einem weiteren.feststehenden Kontaktelement zusammenwirkt.

3 ο Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (11) mit jedem seiner beiden Enden (11a, 11b) jeueils einen Arbeitsluftspalt · mit einer der Polflächen (5a, St) bildet und daß die an ihm befestigte Kontaktfeder (12, 14) als Brücksnkontaktfeder zumindest in einer Endlage des Ankers mit zwei feststehenden Kontaktelementen (6, 7) in Schaltverbindung steht.

./. „p_V83Pt3540E

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3,· dadurch gekennzeichnet ,. daß der Kern (5) als ebenes Blech ausgebildet ist und daß der Anker (11) mit seinen Enden (11a, 11b) jeueils zu den Kernpolflachen (5a,

5b) hin gekröpft ist.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d "-a d u r c h gekennzeichnet , daß zumindest eine als
Blattfeder ausgebildete und flach auf dem Anker (11) aufliegende Rückstellfeder (12, 15) mit ihrem Mittelabschnitt (12) am Anker (11) befestigt ist und mit ihren freien Enden (15) an Anlageflächen (16) das Grundkörpers (1) anliegt..

6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß zu beiden Seiten der Kontaktfeder (14) je eine Rückstellfeder (15) auf dem Anker (11) angeordnet ist.

7. Relais nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e ke'nnzeichnet , daß die Rückstellfeder bzu.
dia Rückstellfedern-an ihrem am Anker befestigten Mittelabschnitt (12) einteilig mit der Kontaktfeder (14) zusammenhängen und l'ediglich mit ihren Enden freigeschnitten

sind.

8. Relais nach einem"der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß sich der durch die
Rückstellfeder(n) vorgespannte Anker (11) in Ruhestellung -an einer Gehäusekappe (18) abstützt.

9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u. r c h gekennzeichnet , daß dar Grundkörper (1)
gleichzeitig, als Spulenkörper und als Träger für die

feststehenden Kontaktelemante (6, 7) dient. ·

- >fl - ■ WPA 83 P 1 3 54DE

10. Relais' nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Kern (5) und die feststehenden Kontaktelemente (6, 7) in den Grundkörper (i) eingebettet sindj wobei lediglich die Polflächen (5a, 5b.) des Kerns (5) und die kontaktgebenden Flächen (8) der Gegenkontakt- · elemente (6, 7) freiliegen.

11ό Relais nach Anspruch 9 oder 1G, dadurch g e kennzeichnet , daß im Grundkörper (1) Spulen-IQ anschlußelemente (9, 10) eingebettet sind, deren Anschlußstifte (9a₅ 10a) in einer Reihe mit den Anschlußstiften (6a, 7a) der feststehenden Kontaktelemente (-6, 7) aus dem Relais austreten*

12« Verfahren zur Herstellung eines Relais nach einem der Ansprüche 1'bis 11,dadurch gekennzeichnet , daß der Grundkörper (1) durch. Einbetten des flachen Kerns (5) sowie der feststehenden Kontaktelemente (6, 7) gebildet und mit der Spulenwicklung

(2) versehen wird, daß dann der mit der Kontaktfeder (12, .14) und einer Rückstellfeder (15) versehene Anker (11) seitlich an den Grundkörper (i) angesetzt und durch Aufsetzen einer Schutzkappe (18) gesichert uird.

13* Verfahren nach Anspruch 12, dadurch g'ek e n.n zeichnet , daß der Kern (5) und die feststehenden Kontaktelemente (6, 7) aus einer gemeinsamen Platine (24) gestanzt und mit Ausnahme jeweils eines an einem Führungsstreifen ('24) hängenden Haltesteges (6a, 7a, 9b_s 10b, 25) freigeschnitten, dann gemeinsam in Isolierstoff eingebettet und danach vom Führungsstreifen (24) abgetrennt werden.

14o Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e kennzeichnet, daß auch Spulenanschlußstifte (9, 10) aus der gemeinsamen Platine (24) gestanzt, miteingebettet und nach dem Abtrennen gebogen werden.