DE3930394C1

DE3930394C1 - Low voltage EM relay - has rod movable in sleeve bearing, and anti-bounce spring blade

Info

Publication number: DE3930394C1
Application number: DE19893930394
Authority: DE
Inventors: Hermann Von 8500 Nuernberg De Ende
Original assignee: Eberle GmbH
Current assignee: Eberle Controls GmbH
Priority date: 1989-09-12
Filing date: 1989-09-12
Publication date: 1991-02-14
Anticipated expiration: 2009-09-13

Abstract

An alternative way of closing power contactors (5,6) for a relay consists in a modification of the well-known telephone type relay. A rod (10) easily moves in a sleeve bearing (12). During an initial phase an anti-bounce spring blade (8) absorbs part of the energy which at the end of the stroke is used to dampen the oscillation in the anchor or through contact bounce. The anchor lever (4) serves as the energy storage medium. Only during the very last phase of the actuation process a camlike protrusion (15) of the anchor (4) engages directly with the actuating rod (10), thereby applying the max. magnetic force to the relay contactor operation. ADVANTAGE - Less contact bounce; lower voltage on relay coil; no noticeable increase in space of the mounted relay.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei elektromagnetischen Relais ist es erforderlich, daß die Energieübertragung zwischen Magneten und den Kontakten mit möglichst wenig Energieverlusten sich vollzieht.The invention relates to an electromagnetic relay according to the preamble of claim 1. In electromagnetic Relay requires that the energy transfer between Magnets and the contacts with as little energy loss as possible takes place.

Eine der einfachsten mechanischen Anordnungen zur elektromagnetischen Energiewandlung bietet das Klappankerrelais, jedoch mit dem Nachteil, daß damit die vom Elektromagneten zu erzeugende kinetische Energie nur durch die Verringerung eines Luftspalts in einem geschlossenen magnetischen Kreis möglich ist. Betrachtet man die Kraft-Weg-Kennlinie eines solchen bekannten Antriebssystems, so kann man erkennen, daß die Kraft mit abnehmendem Luftspalt einer stark progressiven Exponentialkurve folgt. Dagegen bildet die Kraft-Weg-Kurve der bewegten Schaltfeder eine Gerade. Daraus ergibt sich, daß die Kraft am Magnetsystem erst nach einem relativ großen Ankerweg die Kraft an der Schaltfeder übersteigt.One of the simplest mechanical arrangements for electromagnetic The folding armature relay offers energy conversion, however with the Disadvantage that the kinetic to be generated by the electromagnet Energy only by reducing an air gap in one closed magnetic circuit is possible. If you look at that Force-displacement characteristic of such a known drive system, so can be seen that the force with a decreasing air gap strongly progressive exponential curve follows. In contrast, the Force-displacement curve of the moving switching spring a straight line. It follows that the force on the magnet system only after one relatively large armature path exceeds the force on the switching spring.

In der DE 36 09 726 C1 ist ein elektromagnetisches Relais mit einem verschwenkbaren Anker mit einem zur Längsachse einer Magnetspule parallelen Betätigungsschenkel bekannt, an dessen freiem Ende ein Federelement zur Betätigung der Umschaltkontaktfeder des Federkontaktsatzes angeordnet ist. DE 36 09 726 C1 includes an electromagnetic relay a pivotable anchor with one to the longitudinal axis Solenoid parallel actuator leg known, on the free end a spring element for actuating the changeover contact spring of the spring contact set is arranged.

Diese Einrichtung soll dazu dienen, insbesondere die Betätigung der Umschaltkontaktfeder so auszubilden, daß beim Betätigen der Umschaltkontaktfedern mit einem Federelement kein zusätzlicher Platz beansprucht wird und daß die Justierung des Federelements einfach durchgeführt werden kann.This device is intended to serve, in particular the operation the changeover contact spring so that when pressing the Changeover contact springs with a spring element no additional Space is claimed and that the adjustment of the spring element can be done easily.

Diese bekannte Einrichtung eines elektromechanischen Relais beschränkt sich im wesentlichen auf die spezifische Ausführung der unmittelbar zwischen Anker und Umschaltkontaktfeder angeordneten Betätigungskette, mittels welcher die Übertragung der Schwenkbewegung des Ankers auf die Umschaltkontaktfeder erfolgt, wobei Mitnehmer ein Überschwingen in Richtung des Schaltvorganges verhindern sollen. Außerdem ist bei dieser Einrichtung stets eine federnde Situation gegeben, die in der Endstellung eine kraftschlüssige Verbindung nicht vermitteln kann.This known device of an electromechanical relay is essentially limited to the specific version arranged directly between the armature and changeover contact spring Chain of operations by means of which the transmission of the The armature pivots on the changeover contact spring, where driver overshoot in the direction of the switching process should prevent. Also at this facility always given a resilient situation, that in the end position can not mediate a positive connection.

Um einen elektrischen Schnappschalter mit ortsfestem Schwerpunkt des Kontaktarmes dem Anzug-Abfall-Verhältnis eines Relais auf einfache Weise so anzupassen, daß er sich auch während des Betriebs mit großer Genauigkeit und ohne zusätzliche Beanspruchung des Kontaktträgers auf einen gewünschten Wert der Rückstellkraft einstellen kann, ist nach der DE-AS 11 55 182 bei einem elektrischen Schnappschalter mit einem Stößel und einer am Stößel anliegenden Betätigungsfeder sowie mit einer Schnappfeder ein einstellbares Auflager für die Betätigungsfeder vorgeschlagen worden, das nahe der Totpunktlage der Schnappfeder eine Verkürzung der freien Federlänge der Betätigungsfeder herführen soll. Dieses in der Praxis weit verbreitete Prinzip ist in Mikroschaltern mit einem Schappglied bekannt und entspricht neuzeitlichen Entwicklungen in dieser Richtung nicht.An electric snap switch with a fixed center of gravity of the contact arm the pull-drop ratio of a relay to adapt in a simple way so that it is also during the Operating with great accuracy and without additional stress of the contact carrier to a desired value of Restoring force can be set according to DE-AS 11 55 182 with an electric snap switch with a plunger and an actuating spring resting on the tappet and with a Snap spring an adjustable support for the actuating spring has been proposed that close to the dead center of the Snap spring a shortening of the free spring length of the actuating spring should lead. This is widely used in practice The principle is in microswitches with a snap element known and corresponds to modern developments in this Direction not.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energieübertragung eines Klappankerrelais zu verbessern, um die Energieverluste zu reduzieren. Dabei soll einer möglichst einfachen Bauweise der Vorzug gegeben werden, vor allem soll dabei keine Vergrößerung in den Abmessungen der Geräte entstehen.The invention has for its object the energy transfer a hinged armature relay to improve the energy loss to reduce. It should be as simple as possible preference should be given, above all, no enlargement arise in the dimensions of the devices.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 näher bezeichneten Mitteln bzw. mit den dort erwähnten Schritten gelöst. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß für die Energieübertragung zwischen Elektromagneten des Magnetsystems und der Schaltfeder zweckmäßig bewegliche und federnde Zwischenglieder eingefügt werden, die so aufeinander abgestimmt sind, daß ein jederzeit sicherer Schaltablauf gewährleistet ist. Im einzelnen ist dabei vorgesehen, daß zwischen Magnetsystem und Schaltkontakten ein mit einem Übertragungselement gekoppelter Energiespeicher geschaltet ist, der den Schaltvorgang zeitverzögernd und schwingungsdämpfend überträgt. Dabei besteht der Energiespeicher aus einem einstückigen Winkelhebel mit federndem Kraftarm und relativ starrem Lastarm. This task is closer with the in the characterizing part of claim 1 designated means or solved with the steps mentioned there. The invention is based on the knowledge that for Energy transfer between electromagnets of the magnet system and the switching spring expediently movable and resilient intermediate members inserted that are coordinated so that a safe switching sequence is guaranteed at all times. in the individual is provided that between the magnet system and Switch contacts coupled to a transmission element Energy storage is switched, which delays the switching process and transmits vibration damping. The energy store exists from a one-piece angle lever with a resilient power arm and relatively rigid load arm.

Dabei greift am federnden Kraftarm das freie Ende des parallel zur Spule verlaufenden Schenkels des Ankers an, während der starre Lastarm durch die Vorspannung der Schaltfeder sich an einer Gleitbahn am Joch abstützt.The free end of the parallel grips the resilient power arm to the coil extending arm of the armature during the rigid load arm due to the preload of the switching spring itself supports a slideway on the yoke.

Diese Anordnung ist vorteilhaft, zumal sich der Wirkungsgrad des Relais nicht unerheblich verbessert und neben einer Energieersparnis durch Verringerung der Ansprechleistung auch die eigene Erwärmung der Spule reduziert wird.This arrangement is advantageous, especially since the efficiency of the relay not inconsiderably improved and in addition to an energy saving your own by reducing the response power Heating the coil is reduced.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Untersprüchen enthalten.Advantageous developments of the invention are in the subclaims contain.

Einzelheiten der Erfindung sind an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, welches sich im wesentlichen auf schematische Darstellungen beschränkt, in den Zeichnungen erläutert. Es zeigtDetails of the invention are in a preferred embodiment, which is essentially based on schematic representations limited, explained in the drawings. It shows

Fig. 1 teilweise im Schnitt den Schaltmechanismus im Ruhezustand, Fig. 1 shows, partly in section, the switching mechanism in the rest state,

Fig. 2 in einer ersten Phase der Erregung der Spule, Fig. 2 in a first phase of excitation of the coil,

Fig. 3 die Endstellung bei erregter Spule und Fig. 3 shows the end position when the coil is excited and

Fig. 4 ein Diagramm der Kraft-Weg-Kennlinien. Fig. 4 is a diagram of the force-displacement characteristics.

Der Schaltmechanismus setzt sich aus folgenden Grundelementen zusammen:The switching mechanism consists of the following basic elements together:

Spule 1, Kern 2 mit Joch 3, Anker 4, das feste Kontaktstück 5 und die bewegliche Schaltfeder 6. Der am Joch 3 gelagerte Anker 4 steht mit einem einstückigen Winkelhebel 7 mit Kraftarm 8 und Lastarm 9 in loser Verbindung.Coil 1 , core 2 with yoke 3 , armature 4 , the fixed contact piece 5 and the movable switching spring 6 . The armature 4 mounted on the yoke 3 is in loose connection with a one-piece angle lever 7 with the force arm 8 and the load arm 9 .

Der Winkelhebel 7 ist an seinem Winkelteil an einem Übertragungselement 10 drehbar gelagert. Die Drehung des Winkelhebels 7 erfolgt vorzugsweise über einen am freien Ende des Kraftarms 8 angreifenden Ankerteil 11. Das Übertragungselement 10 bewegt sich in einem Lager 12. Das freie Ende des Lastarms 9 bewegt sich entsprechend der Betätigung des Ankers 4, 11 entlang einer Gleitbahn 13 mit Anlaufkrümmung 14, deren Aufgabe vorzugsweise darin besteht, die Gleitbewegung des Kraftarms 8 zu begrenzen bzw. dessen Rücklauf zu unterstützen.The angle lever 7 is rotatably mounted on its angle part on a transmission element 10 . The angle lever 7 is preferably rotated via an anchor part 11 which engages the free end of the force arm 8 . The transmission element 10 moves in a bearing 12 . The free end of the load arm 9 moves according to the actuation of the armature 4, 11 along a slideway 13 with a starting curve 14 , the task of which is preferably to limit the sliding movement of the power arm 8 or to support its return.

Der Anker 4 weist in Höhe des Übertragungselements 10 einen Noppen 15 oder dergleichen auf, mit dem beim Schließen der Kontakte 5, 6 der Anker 4 die Schaltstellung des Relais direkt übernimmt. Bei dieser Schaltstellung tritt der Winkelhebel 7 außer Funktion, d. h. der Kraftarm 8 entspannt sich und der Lastarm 9 liegt nur an der Anlaufkrümmung 14 an.The armature 4 has a knob 15 or the like at the level of the transmission element 10 , with which the armature 4 takes over the switching position of the relay directly when the contacts 5, 6 are closed . In this switching position, the angle lever 7 comes to a standstill, ie the power arm 8 relaxes and the load arm 9 rests only on the starting curve 14 .

Der Winkelhebel 7 ist als Energiespeicher bzw. in seinen Federeigenschaften so ausgelegt, daß ein sprunghaftes Betätigen der Schaltkontakte möglich wird.The angle lever 7 is designed as an energy store or in its spring properties so that a sudden operation of the switch contacts is possible.

Selbstverständlich können auch andere Lagerungen für Übertragungs- und Winkelhebel entsprechend der jeweiligen Relaiskonstruktion erforderlich werden, so daß sich die Erfindung nicht auf die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Beispiele beschränkt. Die aufgezeigten Ausführungsbeispiele beziehen sich nicht nur auf die Schließkontakte bei elektromechanischen Relais der vorbezeichneten Art, sondern auch auf Öffnerkontakte. Das sichere Funktionieren der Schaltvorgänge beruht auf der Abstimmung sämtlicher beweglicher Teile unter besonderer Hervorhebung der Elastizität bzw. Nachgiebigkeit der federnden Teile, deren Komponenten in besonders idealer Weise zu dem Gesamtmechanismus beitragen und sich entsprechend ihrer Aufgabe mechanisch ergänzen.Of course, other bearings for transmission and angle levers may be required according to the respective relay construction, so that the invention is not limited to the examples shown in FIGS. 1 to 3. The exemplary embodiments shown relate not only to the make contacts in electromechanical relays of the aforementioned type, but also to break contacts. The safe functioning of the switching processes is based on the coordination of all moving parts with special emphasis on the elasticity or resilience of the resilient parts, the components of which contribute in an ideal manner to the overall mechanism and mechanically complement each other in accordance with their task.

Das Diagramm gemäß Fig. 4 zeigt die Kennlinie des Magnetsystems, des Speicherelements und der bewegten Schaltfeder 6. Auf der Y-Achse ist die Kraft aufgetragen, auf der X-Achse der Ankerweg und im Bereich Z-H der Weg des Übertragungselements in bezug auf die Kennlinie des Speicherelements. Es ergeben sich folgende markante Punkte der Kennlinie: The diagram according to Fig. 4 shows the characteristic curve of the magnet system, the memory element and the moving switch spring 6. The force is plotted on the Y axis, the anchor path on the X axis and the path of the transmission element in relation to the characteristic curve of the storage element in the area ZH. The following distinctive points of the characteristic curve result:

A-
Ruhezustand der Schaltfeder 6 und des Speicherelements, bei vorhandener Anfangskraft am Magnetsystem.A-
Idle state of the switch spring 6 and the storage element, with an initial force on the magnet system.

B-
Stationärer Zustand zwischen Schaltfeder 6 und Magnetsystem.B-
Stationary state between switch spring 6 and magnet system.

A-C
In diesem Bereich Kraftspeicherung (Fig. 1) im Kraftarm (ohne Bewegung des Lastarms, Reibungskraft Normalkraft).AC
In this area, energy storage ( Fig. 1) in the power arm (without movement of the load arm, friction force normal force).

C-D
In diesem Bereich erhöhte Kraftspeicherung im Kraftarm 8 des Speicherelements, bei nur geringer Wegänderung des Lastarms 9. Das heißt Überlagerung der Magnetkraft mit gespeicherter Kraft im Kraftarm. Im weitern Verlauf entspannt sich das Speicherelement bis "G".CD
In this area, increased energy storage in the force arm 8 of the storage element, with only a slight change in the displacement of the load arm 9 . This means that the magnetic force is superimposed on the stored force in the force arm. In the further course, the memory element relaxes up to "G".

D-
Einleitung der Schaltbewegung der Schaltfeder 6 bei Verwendung des Speicherelements (Fig. 2).D-
Initiation of the switching movement of the switching spring 6 when using the storage element ( Fig. 2).

(E-
Einleitung der Schaltbewegung der Schaltfeder 6 (ohne Speicherelement). E ist also der Punkt, in welchem die Schaltfeder 6 durch den Anker 4 betätigt wird, wobei die Kraft des Magnetsystems größer wird als die Rückstellkraft der Schaltfeder 6.)(E-
Initiation of the switching movement of the switching spring 6 (without storage element). E is therefore the point at which the switching spring 6 is actuated by the armature 4 , the force of the magnet system becoming greater than the restoring force of the switching spring 6. )

(F-
Änderung der Federkennlinie am Ende der Schaltbewegung, Übergang einer einseitig eingespannten Feder zu einem zweiten Auflager.)(F-
Change of the spring characteristic at the end of the switching movement, transition of a spring clamped on one side to a second support.)

G-
Übernahme der Schaltfunktion direkt durch den Anker (Speicherelement ist entspannt) - Fig. 3.G-
The armature takes over the switching function directly (memory element is relaxed) - Fig. 3.

H-
Endstellung des Ankers 4.H-
End position of the armature 4 .

C-H
In diesem Bereich bezieht sich die Kennlinie des Speicherelements auf den Weg des Übertragungselements 10.CH
In this area, the characteristic curve of the storage element relates to the path of the transmission element 10 .

Claims

1. Electromagnetic relay with a hinged armature, consisting of core, coil, yoke and electrical switch contacts, with an energy store connected between the magnet system and switch contacts and coupled to a transmission element, which transmits the switching process in a time-delaying and vibration-damping manner, characterized in that the energy store consists of one piece Angle lever ( 7 ) with a resilient power arm ( 8 ) and a relatively rigid load arm ( 9 ), the free end ( 11 ) of the arm ( 4 ) extending parallel to the coil ( 1 ) acting on the resilient power arm ( 8 ) while the rigid load arm ( 9 ) is supported by the bias of the switching spring ( 6 ) on a slideway ( 13 ) on the yoke.

2. Relay according to claim 1, characterized in that the energy store is rotatably attached to a bearing arranged on the transmission element ( 10 ), the transmission element ( 10 ) sliding in a bearing ( 12 ).

3. Relay according to claim 1 or 2, characterized in that when the contacts ( 5, 6 ) the armature ( 4 ) takes over the switching position directly, the angle lever ( 7 ) coming out of operation ( Fig. 3).

4. Relay according to claim 3, characterized in that the armature ( 4 ) in the region of the transmission element ( 10 ) has a knob ( 15 ).

5. Relay according to one of claims 1 to 4, characterized in that the slideway on the yoke ( 3 ) in the actuating area of the rigid load arm ( 9 ) extends in one plane.

6. Relay according to claim 5, characterized in that the slideway ( 13 ) runs in a curve.

7. Relay according to one of claims 1 to 6, characterized in that the slideway ( 13 ) has a starting curvature ( 14 ).

8. Relay according to one of claims 1 to 7, characterized in that the energy storage is designed so that an abrupt actuation of the switch contacts enables becomes.