DE3853838T2 - Polarisiertes elektromagnetisches Relais. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein Relais, das aufweist: einen Sockel bzw. Basisblock, der einen Tragansatz bzw. Tragstutzen aufweist, der mittig von einem Ausnehmungsbereich des Sockels bzw. Basisblocks vorsteht, einen H-förmigen Ankerblock, der ein Paar parallel zueinander montierte Anker sowie ein mindestens einen Permanentmagneten aufweisendes Verbindungselement bzw. Koppelelement für die gegenseitige Kopplung der Anker aufweist, wobei das Verbindungselement ein Loch in seiner Mitte besitzt, und der H-förmige Ankerblock drehbar an dem Sockel durch Eingriff des Stutzens in das Loch montiert ist, und einen annähernd U-förmigen Kern mit einer Wicklung und zwei Magnetpolschenkeln, wobei der Kern derart montiert ist, daß Außenflächen der Magnetpolschenkel den Ankern gegenüberliegen.
• Bei einem herkömmlichen, polarisierten, elektromagnetischen Relais, das eine Elektromagneteinheit und einen Kontaktfedermechanismus mit einem Basisblock (Sockel) aufweist, besteht die Elektromagneteinheit aus einem Kern, einem Paar Anker, die durch Kunstharz zusammengefaßt bzw. verbunden sind, einem Paar Elektromagnete, die in die Anker eingegliedert sind, und Karten bzw. Platten, die an den Enden der Anker für das Antreiben des Kontaktfedermechanismus befestigt sind, und einem Separator zwischen dem Kern und den Ankern, so daß die Anker bezüglich des Kerns und folglich bezüglich des Basisblocks drehbar sind (siehe: Ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 53-122752). Dieses herkömmliche Relais wird nachstehend in Einzelheiten erläutert.
• Bei dem vorstehend erwähnten herkömmlichen Relais kann die Dicke der Elektromagneteinheit nicht verringert werden, da die Anker oberhalb des Kerns angeordnet sind. Sowohl der Kern als auch die Anker sind relativ dick. Weiterhin kann aufgrund des Vorhandenseins des Separators zwischen dem Kern und den Ankern der Raum im Inneren der Elektromagneteinheit nicht effektiv ausgenutzt werden, und es ist weiterhin eine große Anzahl von Komponenten für die Elektromagneteinheit erforderlich. Folglich ist die herkömmliche Elektromagneteinheit und damit das herkömmliche Relais groß und in der Herstellung kostenaufwendig.
• DE-C-35 20 773 beschreibt ein Relais der vorstehend definierten Art am Beginn, bei dem ein im wesentlichen H-förmiger Ankerblock hinsichtlich schwenkbarer Bewegung um einen zentralen Stift montiert ist und zwei Polplatten (die Anker), die parallel zueinander verlaufen, und einen Permanentmagneten enthält, der zwischen die Polplatten eingebracht ist. Der Permanentmagnet und die Polplatten werden durch eine Hülle aus Kunststoffmaterial zusammengehalten. Die Enden der Polplatten sind einander zugewandt, wobei ein Paar der Enden an jedem Ende des H-förmigen Blocks liegt. Der Körper eines im wesentlichen U- förmigen Jochs (der Kern) ist zwischen dem Ankerblock und einem Basisblock (Sockel) angeordnet. Die nach oben vorstehenden Schenkel des Jochs sind zwischen den Polplatten derart angeordnet, daß zwischen jedem Paar von Enden der Polplatten ein jeweiliger Schenkel angeordnet ist.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines polarisierten elektromagnetischen Relais, das klein und kostengünstig ist.
• In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Relais der vorstehend am Beginn definierten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Magnetpolschenkel an dem Sockel zwischen den Ankern befestigt sind.
• Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind der Kern und die Anker einander überlagert, und es ist folglich die Dicke des Relais verringert. Weiterhin ist der Separator nicht mehr erforderlich, und der Permanentmagnet ist in den Ankerblock eingegliedert, und es ist folglich die Anzahl von Komponenten verringert. Dies trägt zu einer Verringerung der Abmessungen als auch der Kosten bei.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Die vorliegende Erfindung läßt sich anhand der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch klarer verstehen, die zeigen:
• Fig. 1 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht, in der ein herkömmliches, elektromagnetisches Relais dargestellt ist;
• Fig. 2 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht, in der schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des polarisierten, elektromagnetischen Relais in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
• Fig. 3A eine Draufsicht auf den Kern gemäß Fig. 2, wobei ein Biegevorgang nicht durchgeführt ist;
• Fig. 3B eine Vorderansicht des Kerns gemäß Fig. 3A;
• Fig. 3C eine Vorderansicht des Kerns gemaß Fig. 2, wobei der Biegevorgang durchgeführt ist;
• Fig. 4A, 4B und 4C perspektivische Ansichten, die die Betriebsweise des Relais gemäß Fig. 2 erläutern;
• Fig. 5A eine Draufsicht, die einen vollständig zusammenmontierten Zustand des Relais gemäß Fig. 2 veranschaulicht;
• Fig. 5B eine Vorderansicht des Relais gemäß Fig. 5A;
• Fig. 6 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht, in der ein zweites Ausführungsbeispiel des polarisierten, elektrischen Relais gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist;
• Fig. 7A eine Draufsicht, in der ein vollständig zusammengebauter Zustand des Relais gemäß Fig. 6 dargestellt ist; und
• Fig. 7B eine Vorderansicht des Relais gemäß Fig. 7A.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
• Zunächst wird ein herkömmliches, polarisiertes elektromagnetisches Relais unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert (siehe: Ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 53-122752).
• In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen A eine Elektromagneteinheit und B bezeichnet einen Kontaktfedermechanismus. Die elektromagnetische Einheit A besteht aus einem Ankerblock 1, Karten 2 und 2', einem Separator 3 und einem Kern 4.
• Der Ankerblock 1 besteht aus zwei Ankern 11 und 12, die parallel zueinander montiert und durch ein Verbindungs- bzw. Koppelelement 13 gekoppelt sind, das aus Kunstharz besteht. Permanentmagnete 14 und 15 sind zwischen den beiden Ankern 11 und 12 vorgesehen, d. h. der Ankerblock 1 ist durch Spritzgießen hergestellt. Weiterhin ist in der Mitte des Koppelelements 13 ein Loch 13a vorgesehen.
• Die Karten 2 und 2' besitzen annähernd U-förmige Gestalt und sind aus einem Kunstharz gegossen. Im Inneren der Karten 2 und 2' sind Rillen 21, 22, 21' und 22' vorgesehen, in die die schlanken Seiten der Anker 11 und 12 durch Preßpassung eingepaßt sind. In diesem Fall liegen die Stufenabschnitte 11a, 12a, 11b und 12b der Anker 11 und 12 an den Flächen der Karten 2 und 2' an, und es sind folglich die Karten 2 und 2' exakt an den Ankern 11 und 12 positioniert.
• Weiterhin steht ein Stutzen 31a von der Mitte des Separators 3 vor, und der Ankerblock 1 ist daher drehbar an dem Separator 3 durch Einfügung von dessen Stutzen 31a in das Loch 13a des Ankerblocks 1 montiert.
• Der Kern 4 ist durch eine Wicklung 41 umwickelt und besitzt zwei Magnetpolschenkel 42 und 42'. Der Separator 3 ist zwischen den beiden Magnetpolschenkeln 42 und 42' montiert, und es liegen als Ergebnis die Flächen der Magnetpolschenkel 42 und 42' den Ankern 11 und 12 gegenüber.
• Der Kontaktfedermechanismus B besteht aus einem Basisblock 5, der einen Ausnehmungsbereich 51 bereitstellt, vier bewegbaren Kontaktfedern 61, 62, 63 und 64, die jeweils bewegliche Kontakte 61a, 62a, 63a bzw. 64a haben, und vier stationären Kontakten 71, 72, 73 und 74, die jeweils den beweglichen Kontakten 61a, 62a, 63a bzw. 64a gegenüberliegen. Weiterhin sind die Enden der beweglichen Kontaktfedern 61, 62, 63 und 64 an Anschlußbasen 81, 82, 83 bzw. 84 befestigt.
• Der Kern 4 ist an dem Ausnehmungsbereich 51 des Basisblocks (Sockels) 5 montiert.
• Wenn bei dem Relais gemäß Fig. 1 die Wicklung 61 erregt oder nicht erregt ist, wird der Ankerblock 1, der mit den Karten 2 und 2' verknüpft ist, bezüglich des Stutzens 31a des Separators 3 gedreht, und es drücken daher ein seitlicher Vorsprung 23 oder 24 der Karte 2 und ein seitlicher Vorsprung 23' oder 24' der Karte 2' gegen die bewegliche Kontaktfeder 61 oder 62 und die bewegliche Kontaktfeder 63 oder 64, und es erfolgt hierdurch ein Schalten, d. h. ein Öffnen und Schließen der Kontakte.
• Wie vorstehend erläutert, kann bei dem Relais gemäß Fig. 1 die Dicke des Relais nicht verringert werden, da der Ankerblock 1 oberhalb des Kerns 4 angeordnet ist. Weiterhin kann aufgrund des Vorhandenseins des Separators 3 der Raum in Inneren des Relais effektiv ausgenutzt werden, und es ist darüber hinaus eine große Anzahl von Komponenten erforderlich.
• In Fig. 2, in der ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, bezeichnet das Bezugszeichen 100 einen im wesentlichen U-förmigen Kern, der an seinen beiden Seiten zwei Magnetpolschenkel 101 und 102 besitzt. Die Wicklung (nicht gezeigt) ist auf den Körper des Kerns 100 gewickelt. Das Bezugszeichen 200 bezeichnet einen H- förmigen Ankerblock mit einem Paar Ankern 201 und 202, die parallel zueinander montiert sind, und mit einem Verbindungselement 203, das die Anker 201 und 202 miteinander koppelt. Das Verbindungselement 203 ist durch einen Permanentmagneten gebildet. Weiterhin ist in der Mitte des Verbindungselements 203 ein Loch 203a vorgesehen. Das Bezugszeichen 300 bezeichnet einen Basisblock (Sockel), der aus Kunstharz besteht. Weiterhin steht ein Tragstutzen (Tragansatz) 302 von einer Mitte eines Ausnehmungsbereichs 301 des Basisblocks 300 vor. Der Basisblock 300 ist mit Wicklungsanschlüssen 303 und 303', stationären Federanschlüssen 304 und 304', beweglichen Federanschlüssen 305 und 305', stationären Federanschlüssen 306 und 306' sowie redundanten Anschlüssen 307 und 307' versehen.
• Der H-förmige Ankerblock 200 ist drehbar an dem Basisblock 300 dadurch montiert, daß dessen Tragstutzen 302 in das Loch 203a des Verbindungselements 203 des H-förmigen Ankerblocks 200 eingefügt ist. Weiterhin ist der U-förmige Kern 100 an dem Basisblock 300 durch Befestigung der unteren Seiten der Magnetpolschenkel 101 und 102 an dem 20 Basisblock 300 montiert. In diesem Fall sind die Magnetpolschenkel 101 und 102 zwischen den beiden Ankern 201 und 202 eingefügt, so daß die Flächen 101a und 102a den Ankern 201 und 202 gegenüberliegen.
• Die Herstellung des Kerns 100 gemäß Fig. 2 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3A, 3B und 3C erläutert. Der Kern 100 wird unter Einsatz eines Preßvorgangs hergestellt, der für Massenherstellung als geeignet angesehen wird, und trägt demgemäß zu einer Verringerung der Herstellungskosten bei. Wie in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, die jeweils eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht zeigen, ist eine Eisenplatte durch einen Preßvorgang gestanzt. Die Bezugszeichen 103 und 104 bezeichnen Positionierungslöcher, wenn der Kern 100 an dem Basisblock 300 befestigt ist, und das Bezugszeichen 105 bezeichnet einen Abschnitt, an dem ein Leiterstück des Wicklungsanschlusses 303 befestigt ist. Die Magnetpolschenkel 101 und 102 werden gebogen, um hierdurch den Kern 100 zu erhalten, wie er in Fig. 3C dargestellt ist.
• Der magnetische Kreis des Relais gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4A, 4B und 4C erläutert, die einen zusammenmontierten Zustand des U- förmigen Kerns 100 und des H-förmigen Ankerblocks 200 zeigen.
• Gemäß Fig. 4A ist eine Wicklung 106, die auf den Kern 100 gewickelt ist, nicht erregt, und es ist in diesem Fall ein magnetischer Kreis lediglich durch den Permanentmagnet 203 gebildet. Dies bedeutet, daß ein Magnetfluß φ1, der von dem Permanentmagnet 203 erzeugt wird, entlang eines Pfades fließt: Nordpol des Permanentmagneten 203 T Anker 201 T Kern 100 T Anker 202 T Südpol des Permanentmagneten 203. Als Ergebnis befindet sich ein Ende jedes Ankers 201 und 202 in Kontakt mit der Magnetpolfläche 101a oder 102a.
• Wenn gemäß Fig. 4B die Wicklung 106 durch Zuführung eines Stroms I zu ihr erregt ist, um einen Magnetfluß φ2 zu erzeugen, der entgegengesetzt zu dem Magnetfluß φ1 aufgrund des Permanentmagneten 203 in dem Kern 100 ist, fließt der Magnetfluß φ2 entlang eines Pfads: Kern 100 T Anker 201 T Kern 100, und entlang eines Pfads: Kern 100 T Anker 202 T Kern 100. In diesem Fall ist der Magnetfluß φ2 von dem Anker 202 zu dem Kern 100 entgegengesetzt zu dem Magnetfluß φ1, der von dem Permanentmagneten 203 erzeugt wird, um eine Abstoßungskraft zwischen dem Kern 100 und dem Anker 202 zu erzeugen. Auf der anderen Seite ist der Magnetfluß φ2 von dem Anker 201 zu dem Kern 100, dem Magnetfluß φ1, der von dem Permanentmagneten 203 erzeugt wird, überlagert, wodurch eine Anziehung zwischen dem Kern 100 und dem Anker 201 erzeugt wird. Folglich wird eine Abstoßungskraft in einer diagonalen Richtung bezüglich des Lochs 203a erzeugt, und es wird eine Anziehungskraft in einer anderen, diagonalen Richtung bezüglich des Lochs 203a erzeugt. Daher wird der gesamte Ankerblock 200 gedreht, und es liegt als Ergebnis ein Zustand, wie er in Fig. 4C dargestellt ist, vor.
• In Fig. 4C ist die Wicklung 106 aufgrund des Abschaltens des ihr zugeführten Stroms I erneut nicht erregt. In diesem Fall wird ein Magnetfluß φ1' von dem Permanentmagneten 203 erzeugt.
• Das Relais gemäß der Darstellung in Fig. 2 wird vollständig zusammengebaut, wie es in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist. In den Fig. 5A und 5B bezeichnen die Bezugszeichen 501 und 504 stationäre Kontakte, die mit den stationären Federanschlüssen 304, 304', 306 bzw. 306' verbunden sind, und die Bezugszeichen 505 und 506 bezeichnen Leiterstücke, die mit den Wicklungsanschlüssen 303 bzw. 303' verbunden sind. Die Leiterstücke 505 und 506 sind an einem Stützelement 507 befestigt, das aus Kunstharz durch Spritzgießen hergestellt ist, und es sind als Ergebnis die Leiterstucke 505 und 506 mit den Anschlüssen der Wicklung 106 (siehe Fig. 4A bis 4C) an den Positionen des Kerns 100 verbunden, wie es durch die Bezugszeichen 105 in Fig. 3B angegeben ist.
• Ebenso sind bei dem Kontaktfedermechanismus gemäß Fig. 5A und 5B bewegliche Kontaktfedern 508 und 509 an den Ankern 201 und 202 durch Stützelemente 510 und 511, die aus Kunstharz bestehen, montiert, und es wird daher ein Umschalten zwischen den stationären Kontakten und den beweglichen Kontakten durchgeführt. Ferner sind die beweglichen Kontaktfedern 508 und 509 mit den beweglichen Federanschlüssen 305 und 305' über leitende Elemente 512 und 513 gekoppelt. In diesem Fall muß die Länge der leitenden Elemente 512 und 513 vergrößert werden, um deren Steifigkeit zu verringern. Es ist festzustellen, daß die leitenden Elemente 512 und 513 als ein Körper mit den beweglichen Kontaktfedern 508 bzw. 509 montiert sind, und es erfordert daher die Herstellung der leitenden Elemente 512 und 513 den Einsatz eines Biegevorgangs.
• In Fig. 6, die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, sind Treiberkarten bzw. Antriebskarten 601 und 602 anstelle der Stützelemente 510 und 511 gemäß den Fig. 5A und 5B vorgesehen, und die Anker 201 und 202 sowie die beweglichen Kontaktfedern 508 und 509 sind modifiziert.
• Zungenstücke 201a (202a) sind an dem Anker 201 (202) ausgebildet, und ein Abschnitt 508a ist an der mittigen Bodenseite der beweglichen Kontaktfeder 508 (509) für das Verschweißen des Koppelabsclinitts 508b mit dem beweglichen Federanschluß 305 (305') vorgesehen. Die bewegliche Kontaktfeder 508 (509) ist an dem oberen Abschnitt 305a (305'a) des beweglichen Federanschlusses 305 (305') befestigt, der an den Basisblock 300 im Spritzgußverfahren angeformt ist.
• Die Antriebskarte 601 (602) besitzt Durchdringungslöcher 601a (602a), in die die Zungenstücke 201a (202a) gleitend, eingeführt sind, und einen Abschnitt 601b (602b), der in den oberen mittleren Abschnitt der beweglichen Kontaktfeder 508 (509) eingepaßt ist. Demgemäß ist der Anker 201 (202) mit der beweglichen Kontaktfeder 508 (509) durch die Antriebskarte 601 (602) unter Benutzung eines Klebemittels zusammengefaßt. Es ist anzumerken, daß es möglich ist, daß die Antriebskarte 601 (602) die bewegliche Kontaktfeder 508 (509) gleitend abstützt.
• Alle Komponenten gemäß Fig. 6 werden zusammengebaut, um das Relais zu erhalten, wie es in den Fig. 7A und 7B dargestellt ist.
• Da bei dem beweglichen Verbindungsfedermechanismus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die beweglichen Kontaktfedern 508 und 509 nämlich mit Hilfe der Stutzelemente 510 und 511 an den Ankern 201 und 202 befestigt sind und bezüglich des Tragstutzens 302 gedreht werden, ist die Größe des Gleitkontakts zwischen den Kontakten groß, wodurch die Abnützung der Kontakte vergrößert wird. Im Gegensatz hierzu bewegen sich bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Anker 201 und 202, wenn die Anker 201 und 202 bezüglich des Tragstutzens 302 gedreht werden, entlang der Durchdringungslöcher 601a und 602a der Antriebskarten 601 und 602, und die Antriebskarten werden in der Mitte der beweglichen Kontaktfedern 508 und 509 gedreht. Demzufolge werden die beweglichen Kontaktfedern 508 und 509 gleichfalls in derselben Weise wie die Antriebskarten zum Öffnen/Schließen der Kontakte gedreht, und es ist als Ergebnis die Größe des Gleitkontakts zwischen den Kontakten sehr klein.
• Wie vorstehend erläutert, kann das polarisierte, elektromagnetische Relais gemäß der vorliegenden Erfindung mit kleiner Größe und niedrigen Kosten hergestellt werden, da das Relais gemäß der vorliegenden Erfindung dünn und die Anzahl von dessen Komponenten klein ist, verglichen mit dem Stand der Technik.

Claims (6)

1. Relais mit

einem Sockel (300) mit einem Tragansatz (302), der mittig von einem Aussparungsbereich (301) des Sockels hervorsteht,

einem H-förmigen Ankerblock (200) mit zwei parallel zueinander montierten Ankern (201, 202) sowie einem Verbindungselement (203), das mindestens einen Permanentmagneten zum Verbinden der Anker (201, 202) miteinander aufweist, wobei das Verbindungselement (203) ein Loch (203a) in dessen Mitte aufweist und der H-förmige Ankerblock (200) drehbar auf dem Sockel (300) montiert ist, durch Eingriff des Tragansatzes (302) in das Loch (203a), und

einem annähernd U-förmigen Kern (100) mit einer Wicklung (106) und zwei Magnetpolschenkeln (101, 102), wobei der Kern so montiert ist, daß Außenflächen der Magnetpolschenkel (101, 102) den Ankern (201, 202) gegenüberstehen, dadurch gekennzeichnet,

daß Enden der Magnetpolschenkel (101, 102) am Sockel (300) zwischen den Ankern (201, 202) befestigt sind.

2. Relais nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

ein Paar von beweglichen Kontaktfedern (508, 509) und

ein Paar von Antriebskarten (601, 602) zum Verbinden der beweglichen Kontaktfedern (508, 509) jeweils mit den Ankern (201, 202).

3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Antriebskarten (601, 602) gleitbar mit den jeweiligen Ankern (201, 202) verbunden sind.

4. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Antriebskarten gleitbar mit den jeweiligen beweglichen Kontaktfedern verbunden sind.

5. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Kern (100) durch Pressen einer Eisenplatte im Wege eines Preßvorgangs hergestellt ist.

6. RelaisnachAnspruch 1, dadurchgekennzeichnet,daß

die Magnetpolschenkel (101, 102) senkrecht zum Körper des Kerns (100) stehen.