DE3715230A1 - Mit isolierstoff umhuellte spule fuer ein elektromagnetisches relais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mit Isolierstoff umhüllte Spule für ein elektromagnetisches Relais, wobei die auf einen Spulenkör­ per aufgebrachte Wicklung mit einem Isolierstoffmantel umhüllt ist, der an beiden Stirnenden isolationsdicht mit den Flanschen des Spulenkörpers verbunden ist.

Bei elektromagnetischen Kleinrelais zum Schalten hoher Spannun­ gen, etwa der Netzspannung, besteht das Problem, innerhalb des kleinen zur Verfügung stehenden Raumes eine ausreichende Isola­ tion zwischen den Kontaktelementen und der Spule sicherzustel­ len. So werden beispielsweise für verschiedene Anwendungszwecke Kriech- bzw. Luftstrecken von 8 mm vorgeschrieben. Um eine sol­ che Isolation zu erhalten, ist es bereits bekannt, die bewic­ kelte Spule vor dem Einbau in das Relais in einer Spritzgußform mit Kunststoff zu ummanteln, wobei mit dieser Ummantelung auch gleichzeitig ein Grundkörper für das Relais geformt werden kann (DE-OS 34 37 544). Die umwickelte Spule wird dabei durch die Umspritzung weitgehend eingeschlossen; ein solches Verfahren ist jedoch verhältnismäßig aufwendig, da die Spule in der Spritzgußform genau ausgerichtet werden muß, um an jeder Stelle die gewünschte Isolierung sicherzustellen. Wegen des Spritzguß­ verfahrens ist auch vor allem an den Spulenflanschen eine ver­ hältnismäßig große Dicke der Ummantelung erforderlich, um ein sicheres Ausfließen des Kunststoffs zu gewährleisten. Durch be­ sondere Maßnahmen sollte dabei auch eine möglichst gute Verbin­ dung zwischen der Umspritzung und dem Spulenkörper hergestellt werden (siehe ältere Anmeldung P 36 42 246.0).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mit Isolierstoff umhüllte Spule für ein elektromagnetisches Relais der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei diese Umhüllung auf möglichst einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden kann und eine mög­ lichst zuverlässige Isolierung der Spulenwicklung gegenüber den Eisenteilen und den Kontaktelementen des Relais sicherstellt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Man­ tel in Form einer vorgeformten rohrförmigen Hülle in Axialrich­ tung auf die Spule aufgesteckt ist und daß der Spalt zwischen dem Spulenkörper und der Hülle zumindest im Bereich der Spulen­ flansche mit Vergußmasse abgedichtet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Spulenisolierung wird also eine vor­ geformte Hülle, die auf einfachste Weise durch Tiefziehen oder Spritzgießen hergestellt werden kann, auf den bewickelten Spu­ lenkörper aufgesteckt, so daß ein weitgehend abgeschlossener Hohlraum entsteht, der durch Ausgießen mit Vergußmasse auf sehr einfache Weise abgedichtet werden kann. Diese flüssige Verguß­ masse dringt zuverlässig in alle feinsten Spalte zwischen Hülle und Spulenkörper ein und stellt damit die geforderte Isolierung auch bei geringem Raumbedarf sicher.

Zweckmäßigerweise wird zwischen einem ersten Spulenflansch und der Hülle eine Preßpassung gebildet, so daß von der entgegenge­ setzten Seite der Spule her die Vergußmasse eingefüllt werden kann, ohne daß sie an dem ersten Spulenflansch austritt. Die Hülle, die zweckmäßigerweise zumindest teilweise zylinderförmig an den ersten Spulenflansch angepaßt ist, kann auch zusätzlich mit einem angeformten Rand diesen ersten Spulenflansch umgrei­ fen und/oder mittels Stufen oder labyrinthartig ineinandergrei­ fender Nuten und Stege die erwähnte Preßpassung bilden. Die flüssige Vergußmasse dringt in die Kapillarspalte dieser Preß­ passung ein, läuft jedoch nicht nach außen. Wenn die Hülle ei­ nen geschlossenen Mantel in Zylinderform oder auch mit einem quadratischen Querschnitt bildet, wird zweckmäßigerweise im Be­ reich des zweiten Spulenflansches mindestens eine Einfüllöff­ nung vorgesehen, womit der gesamte Hohlraum zwischen Wicklung und Hülle mit Vergußmasse gefüllt wird. Es ist aber auch mög­ lich, lediglich in den Bereichen der beiden Spulenflansche um­ laufende Nuten in den Flanschen und/oder der Hülle vorzusehen, welche über entsprechende Einfüllöffnungen mit Vergußmasse ge­ füllt werden. In weiterer Abwandlung ist es auch denkbar, über eine Öffnung in der Mantelfläche die Vergußmasse einzufüllen.

In besonders vorteilhafter Ausführungsform kann die Hülle als einstückiger Teil an einem Relais-Grundkörper angeformt sein, so daß eine getrennte Herstellung dieser Hülle entfällt. Auch in diesem Fall ist es möglich, die erwähnte Preßpassung mit dem ersten Spulenflansch vorzusehen und vom zweiten Spulenflansch her das Gießharz bzw. die Vergußmasse einzufüllen. Bei entspre­ chender Gestaltung kann man aber die Einfüllöffnung in der Man­ telfläche der Hülle an der Seite vorsehen, an der die Anschluß­ stifte des Relais aus dem Grundkörper austreten. ln diesem Fall kann mit dem Einfüllen der Vergußmasse gleichzeitig eine voll­ ständige Abdichtung des Relais vorgenommen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 eine mit einer Hülle versehene Relaisspule in zwei Ansichten,

Fig. 3 bis 6 in einem Detailausschnitt A aus Fig. 2 verschiedene Möglichkeiten der Preßpassung zwischen Spulenflansch und Hülle,

Fig. 7 bis 9 ein elektromagnetisches Relais, bei dem ein Grund­ körper gleichzeitig eine Hülle für die Spule bildet,

Fig. 10 und 11 eine gegenüber Fig. 7 bis 9 abgewandelte Ausfüh­ rungsform eines Relais,

Fig. 12 und 13 zwei abgewandelte Detailgestaltungen gegenüber Fig. 10,

Fig. 14 und 15 eine weitere Ausführungsform eines Relais, bei dem der Grundkörper eine Spulenhülle bildet.

In den Fig. 1 und 2 ist eine umhüllte Spule für ein Relais ge­ zeigt. Sie besitzt einen Spulenkörper 1 mit einer Wicklung 2 und zwei am Spulenkörper angeformten Flanschen 3 (erster Flansch) und 4 (zweiter Flansch). Zur Isolation der Wicklung ist eine Hülle 5 über die bewickelte Spule geschoben. Diese Hülle 5 besitzt etwa die Form eines Topfes, dessen Boden 5 a ei­ ne zentrische Öffnung 5 b aufweist. Diese Hülle 5 kann durch Spritzgießen oder Tiefziehen hergestellt werden. Die Öffnung 5 b im Boden dient zur Aufnahme eines nicht dargestellten Kernkop­ fes, der mit einem Anker den Arbeitsluftspalt eines Relais bil­ det.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt die Hülle 5 einen an­ nähernd quadratischen Querschnitt (siehe Fig. 1). Wichtig ist jedoch, daß der erste Spulenflansch 3 eine gute Passung mit dem entsprechenden Abschnitt der Hülle 5 ergibt. Deswegen sollte dieser Spulenflansch 3 vorzugsweise eine zylindrische Form auf­ weisen, die es leicht ermöglicht, mit einem entsprechend zylin­ drisch geformten Innenabschnitt 5 c eine dichte Preßpassung zu erzeugen. Dabei ist es sinnvoll, nur im Bereich des Spulenflan­ sches 3 eine enge Passung mit der Hülle vorzusehen, damit diese leicht aufgesteckt werden kann. In den Fig. 3 bis 6 sind ver­ schiedene Ausgestaltungen der Preßpassung zwischen Spulen­ flansch 3 und Hülle 5 gezeigt. So kann die Hülle in ihrem Bo­ denteil 5 a eine umlaufende Rippe 5 d aufweisen, welche in eine entsprechende Nut 3 a des Flansches eingreift (Fig. 3 und 4). Die Preßpassung kann außerdem zusätzlich oder allein durch eine um­ laufende Wandverdickung 5 e (siehe Fig. 4) gebildet sein. Außer­ dem ist es möglich, gemäß Fig. 5 eine umlaufende Rippe 3 b am Spulenflansch 3 vorzusehen. Schließlich besteht auch die Mög­ lichkeit, durch eine Abstufung 5 f in der Hülle und eine ent­ sprechende Abstufung 3 c im Flansch die gewünschte Preßpassung zu erzielen.

Der zweite Spulenflansch 4 läßt durch seine runde Form in Ver­ bindung mit der quadratischen Querschnittsform der Hülle Öff­ nungen 6 frei, durch die Gießharz in den Hohlraum 10 zwischen Spulenwicklung und Hülle eingebracht werden kann. In dem zwei­ ten Spulenflansch 4 sind auch die Spulenanschlußdrähte 7 veran­ kert, deren Anschlußdrahtenden 7 a nach dem Wickeln der Spule und nach dem Kontaktieren der Wicklungsenden nach innen gebogen wurden, so daß sie von dem Gießharz mit eingebettet werden. Die Gießharzfüllung wird bis zur Höhe des Hüllenrandes 5 g ausge­ führt, so daß auch die nach außen geführten Anschlußdrahtenden 7 b soweit eingebettet sind, als sie sich im Topfinnenbereich befinden. Für diese Anschlußdrähte 7 besitzt die Hülle 5 je­ weils Schlitzaussparungen 8. Die Anschlußdrähte 7 sind mit Röhrchen 9 ummantelt, die angespritzt oder aufgesteckt sein können. Letztere sind genau an die Konturen der Aussparungen 8 angepaßt; sie schließen beim Montagevorgang die Schlitzausspa­ rungen und verhindern ein Ausfließen des Gießharzes. Selbstver­ ständlich wird zum Eingießen des Gießharzes die Spulenachse senkrecht gestellt, so daß der Spulenflansch 4 oben liegt.

Die Außenkonturen der Spulenhülle sind an die benachbarten Re­ laisteile, wie Magnetsystem und Kappe, angepaßt. Für das erfor­ derliche Anschlußraster werden die Spulenanschlüsse entspre­ chend gebogen ausgeführt. Mit der Maßnahme der dichten Preßpas­ sung am Flansch 3, dem zusätzlichen Ausgießen seiner Spalte mit Gießharz sowie dem Umgießen der Anschlußdrahtpartien sind die Forderungen für eine hohe Spannungsfestigkeit und für große Kriech- und Luftstrecken erfüllbar. Der Verguß der Wicklung bringt außerdem Vorteile für die Wärmeabfuhr nach außen.

Eine weitere Ausgestaltung ist in den Fig. 7 bis 9 gezeigt. Hierbei wird die Hülle nicht als separates Teil hergestellt und montiert, sondern sie ist mit dem Relaisgrundkörper, der die Kontaktteile trägt, in einem Stück als Spritzgußteil herge­ stellt. Dieses Relais besitzt einen Grundkörper 11, der mit ei­ ner Kappe 12 ein Gehäuse bildet. In einem eingeformten Kontakt­ raum 13 sind im Grundkörper Festkontaktelemente 14 und 15 sowie eine Kontaktfeder 16 verankert. Letztere wird durch einen Anker 17 betätigt, der mit einem Ende an einem winkelförmigen Joch 18 gelagert ist und einen Arbeitsluftspalt mit einem Kernkopf 19 bildet. Außerdem ist in dem Gehäuse eine Spule 20 angeordnet, welche gegenüber den metallischen Funktionsteilen des Relais isoliert werden muß.

Die Spule ist wie in den Fig. 1 und 2 aufgebaut. Anstelle der Hülle 5 ist nunmehr jedoch eine Hülle 25 als Teil des Grundkör­ pers 11 einstückig an diesem angeformt. Auch in diesem Fall ist also der Spulenflansch 3 zylindrisch für einen dichten Preßsitz mit der entsprechend gestalteten Hülle 25 ausgeführt. Am Spu­ lenflansch 4 ist ein Ansatzstück 4 a angeformt, um für eine spä-­ tere Gehäuseabdichtung einen umlaufenden Kanal 4 b gegenüber der Kappe 12 zu bilden. In diesen Kanal 4 b wird also zusätzlich nach dem Zusammenbau des Gehäuses Vergußmasse eingefüllt.

Bei der Montage wird zunächst die bewickelte Spule in die Hülle 25 des Grundkörpers eingesteckt, wobei der Kern sich bereits im Spulenkörper befindet und mit seinem Kopf 19 in die Bodenöff­ nung 25 b der Hülle 25 gelangt. Dann wird der Raum 26 um die Wicklung herum mit Gießharz ausgefüllt, was über Öffnungen 6 neben dem Spulenflansch 4 in der bereits geschilderten Weise erfolgt. In der weiteren Montagefolge wird das Joch 18 auf den Kern gepreßt, die Kontaktelemente 14, 15 und 16 werden einge­ steckt, der Anker 17 eingesetzt, und nach einer eventuellen Kontaktjustierung wird die gesamte Einheit mit der Kappe 12 versehen. Die Abdichtung erfolgt durch Einbringen von Gießharz in den umlaufenden Kanal 4 b.

Eine weitere Ausgestaltung ist in den Fig. 10 bis 13 gezeigt. Auch in diesem Fall ist eine Hülle 35 an dem bereits beschrie­ benen Relaisgrundkörper 11 angeformt. Soweit die Einzelheiten des Relais und der Spule nicht mehr beschrieben werden, gelten die vorherigen Ausführungen zu den anderen Beispielen.

Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsformen besitzt jedoch die Hülle 35 in ihrer Mantelfläche eine Einfüllöffnung 36, und zwar auf derjenigen Seite des Relais, aus der auch die An­ schlußstifte 37 austreten (Anschlußseite des Relais). Der Vor­ teil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß mit dem Ausfüllen des Spulenraums mit Gießharz zur Spulenisolierung gleichzeitig auch das Gehäuse abgedichtet werden kann, daß also nur in einem einzigen Arbeitsgang Gießharz sowohl in die Öffnung 36 als auch in den Abdichtkanal 4 b eingefüllt wird. Um dem Grundkörper bzw. der Hülle 35 trotz der großen Öffnung 36 genügend Stabilität bei der Montage zu geben, wird eine Traverse 34 vorgesehen. Liegt diese Traverse 34 gemäß Fig. 10 am Ende der Hülle 35, so muß der Spulenanschlußstift 7 beim Einschieben zunächst paral­ lel zur Spulenachse abgebogen und danach zurückgebogen werden. Eine andere Möglichkeit wäre, gemäß Fig. 12 den Spulenanschluß­ stift 7 abzukröpfen und ganz am Ende des Gehäuses herauszufüh­ ren oder gemäß Fig. 13 die Traverse 34 an einer Stelle innerhalb der Spulenanschlußstifte 7 vorzusehen.

Eine weitere Ausgestaltung ist in den Fig. 14 und 15 gezeigt. Auch in diesem Fall ist eine Hülle 45 als Teil des Grundkörpers 11 angeformt. In diesem Fall wird jedoch nicht der gesamte Raum zwischen Hülle 45 und Wicklung 2 mit Gießharz ausgefüllt, son­ dern lediglich eine Abdichtung im Bereich der Flansche vorgese­ hen. Zu diesem Zweck sind die Flansche 43 und 44 jeweils mit umlaufenden Nuten 43 a und 44 a versehen. In diese Nuten wird über entsprechende Öffnungen 46 und 47 Gießharz eingefüllt. Gleichzeitig wird auch in diesem Fall das Relaisgehäuse abge­ dichtet. Durch die vergossenen Flanschpartien und die Wanddic­ ke des Hüllkörpers kann auch in diesem Fall eine genügend hohe Isolation erreicht werden.

Claims (11)

1. Mit Isolierstoff umhüllte Spule für ein elektromagnetisches Relais, wobei die auf einen Spulenkörper (1) aufgebrachte Wick­ lung (2) mit einem Isolierstoffmantel (5; 25; 35; 45) umhüllt ist, der an beiden Stirnenden isolationsdicht mit den Flanschen (3, 4; 43, 44) des Spulenkörpers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel in Form einer vorgeformten rohrförmigen Hülle (5; 25; 35; 45) in Axialrich­ tung auf die Spule (1, 2; 20) aufgesteckt ist und daß der Spalt zwischen dem Spulenkörper (1) und der Hülle (5; 25; 35; 45) zu­ mindest im Bereich der Spulenflansche (3, 4; 43, 44) mit Ver­ gußmasse abgedichtet ist.

2. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest im Bereich eines ersten Spu­ lenflansches (3; 43) eine Preßpassung zwischen Spulenkörper (1) und Hülle (5; 25; 35; 45) gebildet ist, die ein Ausfließen der Vergußmasse zur Stirnseite der Spule verhindert.

3. Spule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Stirnseite der Hülle (5) einen den ersten Spulenflansch (3) umfassenden Rand (5 a) auf­ weist.

4. Spule nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste Spulenflansch (3) und der zugehörige Abschnitt der Hülle (5 c) mittels Stufen (3 c, 5 f) oder Nuten (3 a) und Stegen (5 d; 3 b) ineinandergreifen.

5. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Raum zwischen der Spulenwicklung (2) und der Hülle (5; 25; 35) mit Vergußmas­ se gefüllt ist.

6. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Spu­ lenflansch (4) und der Hülle (5; 25) mindestens eine Einfüll­ öffnung (6) für Gießharz vorgesehen ist.

7. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Spulen­ flansch (4) verankerte Spulenanschlußstifte (7) paßgenau in Ausnehmungen (8) der Hülle (5) liegen.

8. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (25; 35; 45) als einstückiger Teil an einem Relais-Grundkörper (11) angeformt ist.

9. Spule nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülle (35) im Bereich der Mantel­ fläche eine Einfüllöffnung (36) für Gießharz aufweist.

10. Spule nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einfüllöffnung (36) an derjenigen Seite des Relaisgrundkörpers (11), an welchem die Anschlußstif­ te (7; 37) austreten, vorgesehen ist und über Verbindungskanäle mit anderen abzudichtenden Kanälen (4 b) des Relais in Verbin­ dung steht.

11. Spule nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülle (45) im Bereich der beiden Spulenflansche und/oder die Spulenflansche (43, 44) selbst je­ weils umlaufende Nuten (43 a, 44 a) aufweisen, welche über je ei­ ne Einfüllöffnung (46, 47) mit Gießharz gefüllt sind.