DE3911906A1 - Elektromagnetisches relais und verfahren zur herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Ein derartiges Relais ist aus der US-PS 45 63 663 bekannt. Bei diesem Relais ist zu jeder Seite des Magnetsystems ein Kontaktsystem angeordnet. Eine Isolierung zwischen Kontaktsystem und Magnetsystem ist nicht vorgesehen. Das bekannte in Flachbauweise erstellte Relais benötigt eine relativ große Überbaufläche bei allerdings niedriger Bauhöhe. In der Regel ist besonders bei höheren Schaltleistungen der Bauraum in der Höhe vorhanden, jedoch wenig Platz auf der Schaltungsplatine.

Die Erfindung befaßt sich daher mit der Aufgabe, ein Relais der genannten Bauart anzugeben, das eine möglichst geringe Überbaufläche benötigt, eine höhere Packungsdichte ermöglicht und bei kompakter Bauweise eine hohe Isolationsfestigkeit und Spannungsfestigkeit aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. des Verfahrensanspruchs 11 angegebenen Merkmale. Hierdurch wird eine schmale Bauweise erreicht, und die Kontaktsysteme sind voneinander und vom Magnetsystem durch isolierende Trennwände getrennt. Außerdem ist eine einfache Montage des Relais möglich.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Relais von der Seite bei abgetrennter vorderer Längswand des Gehäusebechers,

Fig. 2 die Ansicht gemäß Fig. 1 mit teilweise geschnittenem Bodenteil und Querschieber,

Fig. 3 eine Ansicht gemäß dem Schnitt A-A der Fig. 1,

Fig. 4 eine Ansicht gemäß dem Schnitt B-B der Fig. 1,

Fig. 5 eine Ansicht gemäß dem Schnitt C-C der Fig. 1,

Fig. 6 eine Ansicht annäherend gemäß dem Schnitt D-D der Fig. 1 und

Fig. 7 ein Metallband mit den durch Ausstanzen hergestellten, noch mit dem Restband verbundenen zum Teil umgebogenen Kontaktelementen und Anschlußstiften.

Das in der Zeichnung dargestellte Relais besteht aus einem Bodenteil 1 aus Isolierstoff, einem vom Bodenteil 1 getragenen, liegend eingebauten Magnetsystem mit Verschiebeanker und einem aufgesteckten Gehäusebecher 2, dessen Rand 3 zweckmäßig bis zur Unterseite 4 des Bodenteils 1 reicht oder über diese noch etwas übersteht. Das Magnetsystem besteht aus einem Spulenkörper 5 (Fig. 3), einer auf dessen hülsenförmigen Kern 6 aufgewickelten Erregerwicklung 7 und einem E-förmigen Joch (Fig. 1, 5 und 6) mit einem mittleren Jochkern 8 und zwei äußeren Jochschenkeln 9 und 10, die aus einem U-förmig gebogenen Flacheisen gebildet sind. Der Jochkern 8 ist am einen Ende mit dem die Jochschenkel 9, 10 verbindenden Steg 11 fest verbunden.

Auf der dem Steg 11 gegenüberliegenden Seite ragt der Jochkern 8 mit seinem freien Ende 12 über den Flansch 13 des Spulenkörpers 5 hinaus. Ebenso ragt das freie Ende 14 des unteren Jochschenkels 9 und/oder des oberen Jochschenkels 10 über den Flansch 13 hinaus. Im Ausführungsbeispiel ragt nur das freie Ende 14 des unteren Jochschenkels 9 über den Flansch 13 hinaus. Dadurch ist bekanntlich ein Relais mit monostabiler Schalteigenschaft realisierbar. Das freie Ende 14 des oberen Jochschenkels 10 ist in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet. Bei zusätzlichem Vorhandensein desselben ist ein bistabiler Schaltzustand des Relais gewährleistet.

Der Relaisanker ist, wie bereits erwähnt, als Verschiebeanker ausgeführt. Hierzu ist am Bodenteil 1 auf der Seite des Flansches 13 des Spulenkörpers 5 ein senkrecht nach oben ragender Führungsfortsatz 15 angeformt. Dieser ist mit einer nach innen offenen Führungsnut 16 versehen, wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich.

In der Führungsnut 16 ist ein Querschieber 17 aus Kunststoff senkrecht verschiebar gelagert. In eine Aussparung 18 des Querschiebers 17 sind zwei nach innen zum Jochkern 8 ragende Polschuhe 19 und 20 unter Zwischenlage eines Permanentmagneten 21 eingesteckt oder eingepreßt. Die beiden Polschuhe 19, 20 werden durch den Permanentmagneten 21 gegenpolig zueinander polarisiert. Das Kraftlinienfeld des Permanentmagneten 21 verläuft also senkrecht.

In der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ruhelage und bei Vorhandensein nur des freien Endes 14 des unteren Jochschenkels 9 liegt der obere Polschuh 20 am freien Ende 12 des Jochkerns 8 an. Zwischen dem unteren Polschuh 19 und dem freien Ende 14 des unteren Jochschenkels 9 verbleibt ein dünner Spalt 22.

Das Bodenteil 1 ist, wie in den Fig. 1, 2, 5 und 6 gezeigt, durch seitliche Aussparungen 23 und 24 zur Aufnahme der Kontaktsysteme zumindest über die Länge 25 der Kontaktsysteme im Querschnitt doppel-T-förmig ausgebildet. Der erhaltene Mittelsteg 26 dient zur elektrischen Isolation der Kontaktsysteme gegeneinander.

Im unteren Tragholm 27 des Bodenteils 1 sind, vorzugsweise jeweils mittig zu den Aussparungen 23, 24, nach unten herausragende Anschlußstifte 27, 28, 29 eingeformt. Diese sind gemäß Fig. 5 und 6 innerhalb des unteren Tragholms 30 winklig zum Mittelsteg 26 hin, anschließend in Richtung des Mittelsteges 26 und dann winklig nach außen abgebogen und enden jeweils mit einem Kontaktträger 31 in der Aussparung 23 bzw. 24. Der am Anschlußstift 27 vorhandene Kontaktträger 31 befindet sich etwa in der Mittellage in der Aussparung 23 bzw. 24. An ihm ist eine Kontaktfeder 32 mit dem einen Ende 33 z.B. durch Punktschweißen befestigt (vgl. Fig. 5).

Der am Anschlußstift 28 vorhandene Kontaktträger 31 liegt auf der Innenseite des unteren Tragholmes 30 auf und trägt ein Kontaktstück 34 und der am Anschlußstift 29 vorgesehene Kontaktträger 31 liegt an der Innenseite des oberen Tragholms 35 des Bodenteils 1 an und trägt ein Kontaktstück 36 (Fig. 6). Durch den so gebildeten Freiraum zwischen den beiden Kontaktträgern 31 der Anschlußstifte 28 und 29 ragt die Kontaktfeder 32 hindurch und sie greift mit ihrem freien Ende 37 in einen zur Kontaktfeder 32 hin sowie nach der äußeren Seite hin offenen Schlitz 38 des Querschiebers 17 hinein (vgl. Fig. 1 und 2). In Fig. 6 ist zwecks besserer Übersicht die Kontaktfeder 32 weggelassen. Das freie Ende 37 ist im Schlitz 38 am Ende fest eingespannt (Fig. 1 und 2). In der Ruhelage befindet sich, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, das untere Kontaktstück 36 in elektrischer Verbindung mit einem unteren Kontaktelement 39 der Kontaktfeder 32 und ein oberes Kontaktelement 40 der Kontaktfeder 32 ist vom oberen Kontaktstück 36 um einen dem Schalthub entsprechenden Abstand entfernt.

Der Schlitz 38 ist zur Kontaktfeder 32 hin trichterförmig oder keilförmig erweitert. Ferner kann er von einer Seite zur anderen durchgehend ausgebildet sein.

Die Oberseite des oberen Tragholms 35 ist, wie die Fig. 5 und 6 zeigen, mit einer flachen Nut 41 versehen, in der der untere Jochschenkel 9 lagegesichert angeordnet ist. Zur Lagefixierung des Jochschenkels 9 können am oberen Tragholm 35 Rastelemente z.B. in Form von Rasthaken vorgesehen sein oder der Rand 42 kann thermoplastisch oder kalt so verformt werden, daß der Jochschenkel 9 sicher befestigt ist.

In dem dem Flansch 13 gegenüberliegenden Flansch 43 des Spulenkörpers 5 sind die Anschlußstifte 44 für den Anschluß der Erregerwicklung 7 eingeformt. Bei der Montage des Magnetsystems werden diese durch geeignete Öffnungen im Bodenteil 1 hindurchgesteckt.

Im Bereich 45 zwischen den Anschlußstiften 44 und dem Kontaktträger 31 des Anschlußstiftes 27 besteht das Bodenteil 5 aus Vollmaterial oder es ist wenigstens eine quer verlaufende Trennwand vorgesehen, so daß die Anschlußstifte 44 innen von den Kontaktträgern 31 der Anschlußstifte 27 bzw. deren Kontaktträger 31 elektrisch isoliert sind. Hierdurch wird eine gedrängte Bauweise bei hoher Spannungsfestigkeit ermöglicht.

Die Montage des erfindungsgemäßen Relais erfolgt derart, daß zunächst gemäß Fig. 7 aus einem Blechband 46 aus geeignetem Leitermaterial die Anschlußstifte 27, 28, 29 mit dem zugehörigen Kontaktträger 31 ausgestanzt, jedoch noch mit einem Förderstreifen 47 verbunden bleiben. Darauf oder schon vorher werden die Kontaktstücke 36 aufgelötet oder aufgeschweißt. Anschließend werden die Abbiegungen nach innen, oben und schließlich nach außen vorgenommen, wie bereits beschrieben (siehe rechte Seite des Blechbandes in Fig. 7).

Parallel zu dem Blechband 46 wird ein zweites Blechband mit entsprechend gegengleich gebogenen Anschlußteilen etc. geführt und im erforderlichen Abstand gehalten und dann das in Fig. 7 gestrichelt eingezeichnete Bodenteil 1 im Spritzgußverfahren geformt und dabei die Anschlußstifte 27, 28 und 29 eingeformt.

Danach wird, wie anhand der Fig. 2 erkennbar, der Querschieber 17 in die Führungsnut 16 des Führungsfortsatzes 15 von oben eingeschoben und hierauf von der Seite her die Kontatktfedern 32 eingeschoben. Dabei gelangt das freie Ende 37 der Kontaktfeder 32 in den Schlitz 38 des Querschiebers 17 und damit in Wirkverbindung mit diesem. Das andere Ende 33 der Kontaktfeder 32 liegt auf dem Kontaktträger 31 des Anschlußstiftes 27 auf und wird mit diesem mittels einer geeigneten Vorrichtung durch Punktschweißen verbunden.

Anschließend wird das Magnetsystem montiert, indem der untere Jochschenkel 9 in die Nut 41 des oberen Tragholms 35 des Bodenteils 1 eingelegt und darin in geeigneter Weise befestigt wird, z.B. durch Rasten, Kleben oder Materialverformung.

Schließlich wird der Gehäusebecher 2 aufgeschoben und ggf. die Unterseite 4 des Bodenteils 1 mit Gießharz oder Wachs vergossen, um eine waschdichte Relaisausführung zu erhalten.

Die Wirkungsweise des Relais ist folgende: Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Stellung ist die Ruhelage. Wird die Erregerwicklung an Spannung entsprechender Polarität gelegt, so entsteht am freien Ende 12 des Jochkerns 8 die gleiche magnetische Polarität wie sie der obere Polschuh 20 besitzt und am freien Ende 14 des unteren Jochschenkels 9 entsteht der Gegenpol gleicher Polarität wie der des unteren Polschuhs 19. Dadurch wird der Querschieber 17 nach oben bewegt. Zugleich wird die Kontaktfeder 32 über den Schlitz 38 und das darin gehalterte freie Ende 37 der Kontaktfeder 32 angehoben. Dadurch wird der untere Kontakt 34, 39 geöffnet und der obere Kontakt 36, 40 geschlossen. Dieser Zustand bleibt so lange erhalten, als die Erregerwicklung an Spannung liegt. Nach Abschalten der Spannung kehrt der Querschieber 17 und die Kontaktfeder 32 wieder in die Ruhelage zurück.

Ist auch das freie Ende 14 des oberen Jochschenkels 10 überstehend ausgeführt, wie in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet, so bleibt der geschilderte Betriebszustand auch erhalten, wenn die Spannung an der Erregerwicklung abgeschaltet ist. Erst durch Umpolung der Spannung an der Erregerwicklung wird der erste Betriebszustand wieder erhalten.

Claims (11)

1. Elektromagnetisches Relais mit E-förmigem Joch und einem quer zum Joch verschiebbaren Anker, der aus zwei in einem Querschieber befestigten, zum Joch hin abstehenden Polschuhen und einem zwischen diesen vorgesehenen Permanentmagneten besteht, wobei der Permanentmagnet die beiden Polschuhe gegenpolig zueinander polarisiert und in jeder von zwei Betriebsstellungen des Querschiebers jeweils der eine der Polschuhe am über den Spulenflansch überstehenden freien Ende des Jochkerns oder eines Jochschenkels anschlägt, ferner mit einem aus Isolierstoff bestehenden Bodenteil, aus dem Anschlußstifte für die Erregerwicklung und die Kontakte nach unten herausragen und das Bodenteil als Träger des Magnetsystems und der Kontaktsysteme dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (1) zumindest auf die Länge (25) der Kontaktfedern (32) im Querschnitt Doppel-T-Form besitzt und in jeder seitlichen Aussparung (23, 24) entlang dem Mittelsteg (26) des Bodenteils (1) die Kontaktsysteme angeordnet sind, deren Kontaktfeder (32) von der Seite her einsetzbar und mit dem einen Ende (33) an einem zugeordneten Kontaktträger (31) befestigbar ist, daß oberhalb des oberen Tragholms (35) des Bodenteils (1) das Magnetsystem (7, 8, 9, 10) vorgesehen und auf der Seite des freien Endes (12) des Jochkerns (8) am Bodenteil (1) ein senkrecht nach oben ragender Führungsfortsatz (15) angeformt ist, in dem der Querschieber (17) in senkrechter Richtung verschiebbar geführt ist, und daß der Querschieber (17) unten beidseitig einen nach innen und seitlich offenen Schlitz (38) aufweist, in den das freie Ende (37) der Kontaktfeder (32) beim Einsetzen von außen her einsteckbar ist.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (38) sich von einer Seite durchgehend bis zur anderen Seite erstreckt.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (1) im Bereich (45) zwischen dem Kontaktträger (31) des Anschlußstiftes (27), an dem die Kontaktfeder (32) befestigt ist, und dem Anschlußstift (44) für die Erregerwicklung (7) eine quer stehende Trennwand aufweist oder aus Vollmaterial besteht.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Tragholm (35) des Bodenteils (1) eine Nut (41) aufweist, in die der untere Jochschenkel (9) des Magnetjoches (9, 10, 11) eingesetzt ist.

5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Jochschenkel (9) mittels am Bodenteil (1) angeformter Rastelemente lagesicher eingerastet ist.

6. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (42) der Nut (41) nach dem Einsetzen des unteren Jochschenkels (9) durch Kalt- oder Warmverformung den Jochschenkel (9) lagefixiert.

7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstifte (27, 28, 29) der Kontaktsysteme (32; 34, 39; 36, 40) in das Bodenteil (1) eingeformt sind.

8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstifte (27, 28, 29) innerhalb des unteren Tragholms (30) rechtwinklig zum Mittelsteg (26) hin abgebogen und anschließend rechtwinklig entlang dem Mittelsteg (26) nach oben und anschließend rechtwinklig nach außen gebogen sind.

9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstifte (44) für die Erregerwicklung (7) mit einem oberen Teil im Flansch (43) des Spulenkörpers (5) eingeformt sind und die frei abstehenden Teile durch das Bodenteil (1) hindurchgesteckt sind.

10. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß über das Bodenteil (1) mit Magnetsystem und Anker ein Gehäusebecher (2) aufgeschoben ist, dessen Rand (3) bis zur oder über die Unterseite (4) des unteren Tragholms (30) reicht.

11. Verfahren zur Herstellung eines Relais gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Querschieber (17) von oben in die Führungsnut (16) des Führungsfortsatzes (15) eingeschoben wird, anschließend die Kontaktfeder(n) (32) von der Seite her eingeschoben wird bzw. werden, wobei das freie Ende (37) in den Schlitz (38) des Querschiebers (17) eingreift, und dann das dem freien Ende (37) abgewandte Ende (33) mit dem Kontaktträger (31) des zugeordneten Anschlußstiftes (27) durch Punktschweißen verbunden wird, und daß darauf das Magnetsystem montiert wird und ggf. noch ein Gehäusebecher (2) aufgeschoben wird.