DE9208114U1 - Small relay - Google Patents
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Description
W. Grüner GmbH Relaisfabrik Bürglestraße 17 D-7209 WehingenW. Grüner GmbH Relay factory Bürglestrasse 17 D-7209 Wehingen
Vertreter:Representative:
Kohler Schmid + Partner - Patentanwälte Ruppmannstra3e 27 D-7000 StuttgartKohler Schmid + Partner - Patent Attorneys Ruppmannstra3e 27 D-7000 Stuttgart
Die Erfindung betrifft ein Kleinrelais mit einem Gehäuse aus elektrisch isolierendem Material, einer Spule, einem Joch und einem Anker zum Betätigen eines Kontaktsatzes.The invention relates to a small relay with a housing made of electrically insulating material, a coil, a yoke and an armature for actuating a contact set.
Bei einem aus dem Gebrauchsmuster G 88 16 821.2 bekannten Relais ist zwischen der Spule und deren stromführenden Teilen (Spulenstromkreis), dem Joch und dem Anker einerseits und dem Kontaktsatz und dessen stromführenden Teilen (Kontaktstromkreis) eine nicht dargestellte Wand eines Federbocks aus.elektrisch isolierendem Material angeordnet. Der Raumbedarf des bekannten Relais ist groß.In a relay known from the utility model G 88 16 821.2, a wall (not shown) of a spring bracket made of electrically insulating material is arranged between the coil and its current-carrying parts (coil circuit), the yoke and the armature on the one hand, and the contact set and its current-carrying parts (contact circuit). The space required for the known relay is large.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Kleinrelais mit sehr kleinen Außenabmessungen und sicherer Trennung von Spulen- und Kontaktstromkreis zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is to provide a small relay with very small external dimensions and safe separation of coil and contact circuits.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse die Spule, das Joch und den Anker im wesentlichen umschließt, daß der Kontaktsatz außen am Gehäuse angeordnet ist, daß die elektrischen Anschlüsse der Spule an der dem Kontaktsatz und dessen elektrischen Anschlüssen abgewandten Seite des Kleinrelais ' angeordnet sind und daß an dem Gehäuse Rippen aus elektrisch isolierendem Material etwa quer zur kürzesten Kriechstromstrecke auf der Oberfläche des Gehäuses zwischen der Spule und dem Kontaktsatz angeordnet sind.This object is achieved according to the invention in that the housing essentially encloses the coil, the yoke and the armature, that the contact set is arranged on the outside of the housing, that the electrical connections of the coil are arranged on the side of the small relay facing away from the contact set and its electrical connections and that ribs made of electrically insulating material are arranged on the housing approximately transversely to the shortest leakage current path on the surface of the housing between the coil and the contact set.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei sehr kompakter räumlicher Anordnung aller Komponenten des Kleinrelais der Kriechstromwiderstand und die Sicherheit gegen Durch- und Oberschlag zwischen Spulenstromkreis und Kontaktstromkreis groß ist. Dadurch kann das erfindungsgemäße Kleinrelais an Stromkreise mit hohem Spannungsunterschied zwischen den Stromkreisen angeschlossen werden. Da die elektrischen Anschlüsse des Kontaktsatzes und des Spulenstromkreises räumlich maximal voneinander getrennt sind, können z. B. bei Verwendung des Klein-One advantage of the invention is that, with a very compact spatial arrangement of all components of the small relay, the leakage current resistance and the safety against breakdown and flashover between the coil circuit and the contact circuit is high. This means that the small relay according to the invention can be connected to circuits with a high voltage difference between the circuits. Since the electrical connections of the contact set and the coil circuit are spatially separated from each other as much as possible, e.g. when using the small
relais in gedruckten Schaltungen zwischen ihnen möglicherweise auch leitende Teile fremder Stromkreise angeordnet sein.Relays in printed circuits may also have conductive parts of external circuits arranged between them.
Das Gehäuse einer Ausführungsform der Erfindung ist becherförmig ausgebildet und auf Spule, Joch und Anker aufschiebbar. Diese Ausführungsform besteht aus wenigen Teilen und ist einfach zusammenzubauen.The housing of one embodiment of the invention is cup-shaped and can be pushed onto the coil, yoke and armature. This embodiment consists of few parts and is easy to assemble.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Schwenkachse des Ankers ungefähr rechtwinklig zur Längsachse der Spule angeordnet. Die beiden Achsen können sich auch in einem geringen Abstand voneinander kreuzen. Durch diese Anordnung des Ankers in Bezug zur Spule wird eine raumsparende, kompakte Anordnung des Kleinrelais' erzielt.In one embodiment of the invention, the pivot axis of the armature is arranged approximately at right angles to the longitudinal axis of the coil. The two axes can also cross at a small distance from each other. This arrangement of the armature in relation to the coil results in a space-saving, compact arrangement of the small relay.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist das Joch in an sich bekannter Weise mindestens zwei in der Spule aufeinandergeschobene Formbleche auf. Ein solches Joch läßt sich z. B. durch Stanzen mit hoher Formgenauigkeit herstellen.In one embodiment of the invention, the yoke has at least two shaped sheets pushed onto one another in the coil in a manner known per se. Such a yoke can be produced, for example, by stamping with a high degree of dimensional accuracy.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Anker einen Dauermagneten auf. Dadurch erhält man ein gepoltes, bistabiles Kleinrelais. Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist der Anker H-förmig ausgebildet. Diese Ausbildung des Ankers ist günstig zum Anordnen des Ankers zwischen den Polen des Jochs. In weiterer Ausgestaltung sind die aneinander zur Anlage kommenden Flächen des Ankers und/oder des Jochs zur Bildung einer möglichst dichten Anlage abgeschrägt.In one embodiment of the invention, the armature has a permanent magnet. This produces a polarized, bistable small relay. In a further development of this embodiment, the armature is H-shaped. This design of the armature is advantageous for arranging the armature between the poles of the yoke. In a further embodiment, the surfaces of the armature and/or the yoke that come into contact with one another are beveled in order to form the tightest possible contact.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kleinrelais weist ein zusätzliches Außengehäuse aus elektrisch isolierendem Material auf, welches das Kleinrelais abdeckt oder umschließt.An embodiment of the small relay according to the invention has an additional outer housing made of electrically insulating material, which covers or encloses the small relay.
Dadurch wird eine Verschmutzung insbesondere der Kontakte und des Gehäuses verhindert. Eine Verschmutzung des Gehäuses würde den Kriechstromwiderstand verkleinern. Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform weist das Außengehäuse Rippen aus elektrisch isolierendem Material auf, die zwischen die Rippen des Gehäuses ragen. Dadurch kann sich im Raum zwischen den Rippen kein Staub ansammeln. Außerdem hat das Außengehäuse die zusätzliche Funktion, die Kontaktteile und den &EEgr;-Anker zu verriegeln.This prevents contamination, particularly of the contacts and the housing. Contamination of the housing would reduce the creepage current resistance. In a further development of this embodiment, the outer housing has ribs made of electrically insulating material that protrude between the ribs of the housing. This prevents dust from accumulating in the space between the ribs. The outer housing also has the additional function of locking the contact parts and the armature.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung endet ein Randabschnitt des Gehäuses mit Abstand von einem Spulenflansch an dem aus dem Gehäuse ragenden Spulenende. Bei einer Ausführungsform reicht mindestens ein Randabschnitt des Gehäuses bis unter den Spulenflansch an dem aus dem Gehäuse ragenden Spulenende. Bei einer Ausführungsform ist ein am Anker angeordneter Betätigungshebel (Mitnehmer) aus elektrisch isolierendem Material zwischen dem zurückliegenden Rand und dem Flansch an der Spule aus dem Gehäuse herausgeführt. Diese Ausführungsform ergibt ein einfach herstellbares Kleinrelais ausreichender mechanischer Festigkeit, das die erforderliche Kriechstromstrecke zwischen Spulen- und Kontaktstromkreis über das Gehäuse aufweist.In one embodiment of the invention, an edge section of the housing ends at a distance from a coil flange at the coil end protruding from the housing. In one embodiment, at least one edge section of the housing extends to below the coil flange at the coil end protruding from the housing. In one embodiment, an actuating lever (driver) arranged on the armature is made of electrically insulating material and extends out of the housing between the recessed edge and the flange on the coil. This embodiment results in a small relay that is easy to manufacture and has sufficient mechanical strength, which has the required creepage current distance between the coil and contact circuit across the housing.
Weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein.Further features emerge from the following description of an embodiment of the invention in conjunction with the claims and the drawing. The individual features can be implemented individually or in groups in embodiments of the invention.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt: An embodiment of the invention is shown in the drawing:
Fig. 1 ist ein Horizontalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kleinrelais;Fig. 1 is a horizontal section through a small relay according to the invention;
Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt entlang der LinieFig. 2 is a vertical section along the line
II - II in Fig. 1;II-II in Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt entlang der LinieFig. 3 is a vertical section along the line
III - III in Fig. 1;III-III in Fig. 1;
Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung des Gehäuses und des am Gehäuse angeordneten Kontaktsatzes eines erfindungsgemäßen Kleinrelais (Maßstab, Abmessungen und Einzelheiten stimmen nicht mit den übrigen Figuren überein).Fig. 4 is a perspective view of the housing and the contact set arranged on the housing of a small relay according to the invention (scale, dimensions and details do not correspond to the other figures).
Das in Fig. 1 gezeigte Kleinrelais weist ein becherförmiges Gehäuse 1 aus elektrisch isolierendem Material auf, in dessen Innenraum nebeneinander eine zylindrische Spule 2 mit einem zweiteiligen Joch 3, 4 und ein Anker 5 angeordnet sind. Der Anker 5 ist mit Bolzen 6, 7 schwenkbar im Gehäuse 1 gelagert.The small relay shown in Fig. 1 has a cup-shaped housing 1 made of electrically insulating material, in the interior of which a cylindrical coil 2 with a two-part yoke 3, 4 and an armature 5 are arranged next to each other. The armature 5 is pivotally mounted in the housing 1 with bolts 6, 7.
Das Joch 3, 4 besteht aus zwei in Fig. 2 von oben gesehen U-förmigen Blechen. Die beiden Teile des Jochs 3, 4 liegen innerhalb der Spule 2 dicht aufeinander auf. Diese beiden Jochteile 3, 4 sind gekröpft, so daß die die Pole bildenden Enden des Jochs 3, 4 genau in einer Ebene liegen.The yoke 3, 4 consists of two U-shaped metal sheets as seen from above in Fig. 2. The two parts of the yoke 3, 4 lie close to one another inside the coil 2. These two yoke parts 3, 4 are bent so that the ends of the yoke 3, 4 forming the poles lie exactly in one plane.
Zwischen einem Randabschnitt 9 der offenen Seite des becherförmigen Gehäuses 1 und einem an dem aus dem Gehäuse 1 herausragenden Spulenende angeordneten Spulenflansch 8 besteht ein Abstand, lediglich die Unterseite des Gehäuses 1 (Randabschnitt 10) ist bis unter den Spulenflansch 8 vorgezogen.There is a gap between an edge section 9 of the open side of the cup-shaped housing 1 and a coil flange 8 arranged on the coil end protruding from the housing 1, only the underside of the housing 1 (edge section 10) is pulled forward to below the coil flange 8.
In Fig. 3 ist der Anker 5 in Seitenansicht dargestellt. Er weist einen, in Fig. 3 etwa senkrecht stehenden Dauermagneten 11 auf, dessen Pole von zwei Platten aus weichmagnetischem Werkstoff (Ankerplatten 12, 13) gebildet sind, die seitlich über den Dauermagneten 11 vorstehen. Der Dauermagnet 11 und die Ankerplatten 12, 13 bilden einen von der Seite gesehen H-förmigen Anker 5 (H-Anker). Der Anker 5 ist mit Kunststoff umspritzt, lediglich die Enden der Ankerplatten 12, 13 stehen aus der Kunststoffummantelung hervor.In Fig. 3, the armature 5 is shown in side view. It has a permanent magnet 11, which is approximately vertical in Fig. 3, whose poles are formed by two plates made of soft magnetic material (armature plates 12, 13) that protrude laterally over the permanent magnet 11. The permanent magnet 11 and the armature plates 12, 13 form an H-shaped armature 5 (H-armature) when viewed from the side. The armature 5 is molded with plastic, only the ends of the armature plates 12, 13 protrude from the plastic casing.
Die beiden Enden des Jochs 3, 4 der Spule 2 reichen jeweils bis zwischen die Ankerplatten 12, 13, wodurch der Schwenkwinkel des Ankers 5 begrenzt ist. In jeder der beiden Endstellungen des Ankers 5 liegt jeweils ein Ende einer der beiden seitlich aus der Kunststoffumhüllung herausstehenden Ankerplatten 12, 13 an einem Ende (Pol) des Jochs 3, 4 der Spule 2 und das gegenüberliegende Ende der anderen der beiden Ankerplatten 12, 13 am anderen Ende (Pol) des Jochs 3, 4 der Spule 2 an. Die Schwenkachse des Ankers 5 steht von oben gesehen senkrecht zur Längsachse der Spule 2. Von der Seite gesehen ist die Schwenkachse des Ankers 5 etwas unterhalb der Längsachse der Spule 2 angeordnet. The two ends of the yoke 3, 4 of the coil 2 each extend between the armature plates 12, 13, which limits the pivoting angle of the armature 5. In each of the two end positions of the armature 5, one end of one of the two armature plates 12, 13 protruding from the side of the plastic casing rests on one end (pole) of the yoke 3, 4 of the coil 2 and the opposite end of the other of the two armature plates 12, 13 rests on the other end (pole) of the yoke 3, 4 of the coil 2. The pivot axis of the armature 5 is perpendicular to the longitudinal axis of the coil 2 when viewed from above. When viewed from the side, the pivot axis of the armature 5 is arranged slightly below the longitudinal axis of the coil 2.
Ein mit der Kunststoffummantelung des Ankers 5 einstückiger Betätigungshebel 14 (Pimpel) aus elektrisch isolierendem Werkstoff ist in Fig. 3 an der Oberseite des Ankers 5 angeordnet. Dieser Betätigungshebel 14 ist oberhalb des Gehäuses 1 abgewinkelt und reicht über dem Gehäuse 1 bis zu einer als federndes Blech ausgebildeten Halterung 15 eines federnden Mittelkontaktes 16. Der Betätigungshebel 14 weist an seinem freien Ende einenAn actuating lever 14 (pin) made of electrically insulating material, which is one piece with the plastic casing of the armature 5, is arranged on the top of the armature 5 in Fig. 3. This actuating lever 14 is angled above the housing 1 and extends above the housing 1 to a holder 15 of a spring-loaded center contact 16, which is designed as a spring-loaded sheet. The actuating lever 14 has a
Einschnitt 17 auf, der den Rand der federnden Halterung 15 des Mittelkontaktes 13 an einer Stelle umgreift.Notch 17 which surrounds the edge of the spring-loaded holder 15 of the central contact 13 at one point.
Außen am Gehäuse 1 sind unter- und oberhalb des federnden Mittelkontaktes 16 zwei feste Kontakte 18, 19 auf als Halterungen 20, 21 dienenden Blechen angeordnet. Die Halterungen 15, 20, 21 aller drei Kontake 16, 18, 19 sind außen an der der offenen Seite des Gehäuses 1 gegenüberliegenden Stirnseite nach unten geführt und dort als Lötstifte 22 ausgebildet, die über die Unterseite 10 des Gehäuses 1 überstehen.On the outside of the housing 1, below and above the spring-loaded center contact 16, two fixed contacts 18, 19 are arranged on metal sheets that serve as holders 20, 21. The holders 15, 20, 21 of all three contacts 16, 18, 19 are guided downwards on the outside on the front side opposite the open side of the housing 1 and are designed there as solder pins 22 that protrude beyond the underside 10 of the housing 1.
In den Fig. 2 und 3 ist zu sehen, daß die Spule 2, das Joch 3, 4 und der Anker 5 zum großen Teil von dem becherförmigen Gehäuse 1 aus elektrisch isolierendem Material umschlossen sind. Die offene Seite des Gehäuses 1 ist den Kontakten 16, 18, 19 und deren Anschlüssen abgewandt. Die elektrischen Anschlüsse 23 der Spule 2 sind an der offenen Seite des Gehäuses 1 angeordnet. Sie sind als Lotstifte 24 ausgebildet, die über die Unterseite 10 des Gehäuses 1 vorstehen.In Fig. 2 and 3 it can be seen that the coil 2, the yoke 3, 4 and the armature 5 are largely enclosed by the cup-shaped housing 1 made of electrically insulating material. The open side of the housing 1 faces away from the contacts 16, 18, 19 and their connections. The electrical connections 23 of the coil 2 are arranged on the open side of the housing 1. They are designed as solder pins 24 that protrude above the underside 10 of the housing 1.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung des Gehäuses 1 mit den Kontakten 16, 18, 19 und deren Halterungen 15, 20, 21. Das in Fig. 4 gezeigte Gehäuse 1 stimmt nicht in allen Einzelheiten mit dem Gehäuse 1 der Fig. 1 bis 3 überein, Maßstab und Abmessungen weichen, der besseren Darstellung halber, voneinander ab. Der an der federnden Halterung 15 des Mittelkontaktes 16 angreifende Betätigungshebel 14 ist angedeutet. Auf der Oberseite des Gehäuses 1 sind zwei Rippen 25, 26 ausgebildet. Sie verlaufen mit Abstand parallel zueinander entlang des Randes 9 der offenen Seite des Gehäuses 1 (vgl. Fig. 2 und 3).Fig. 4 shows a perspective view of the housing 1 with the contacts 16, 18, 19 and their holders 15, 20, 21. The housing 1 shown in Fig. 4 does not match the housing 1 in Figs. 1 to 3 in all details, the scale and dimensions differ from each other for the sake of better illustration. The actuating lever 14 engaging the spring-loaded holder 15 of the center contact 16 is indicated. Two ribs 25, 26 are formed on the top of the housing 1. They run parallel to each other at a distance along the edge 9 of the open side of the housing 1 (see Fig. 2 and 3).
Durch ein entsprechend gerichtetes Magnetfeld der Spule 2 wird der Anker 5 in eine seiner beiden Endstellungen geschwenkt. Der Anker 5 verbleibt nach Abschalten des Magnetfeldes der Spule 2 aufgrund seines Dauermagneten 11 in der zuletzt eingenommenen Endstellung {bistabiles Relais).The armature 5 is pivoted into one of its two end positions by a correspondingly directed magnetic field of the coil 2. The armature 5 remains in the last end position it occupied (bistable relay) after the magnetic field of the coil 2 is switched off due to its permanent magnet 11.
Ober den Betätigungshebel 14 des Ankers 5, der an der federnden Halterung 15 des Mittelkontaktes 16 angreift, wird der Mittelkontakt 16 in jeder der beiden Endstellungen des Ankers 5 gegen einen der beiden festen Kontakte 18, 19 gedrückt. Beim Aufsetzen des beweglichen Mittelkontaktes 16 auf einen der beiden festen Kontake 18, 19 führt der bewegliche Mittelkontakt 16 aufgrund der Form seiner als federndes Blech ausgebildeten Halterung 15 eine Relativbewegung zum festen Kontakt 18, 19 aus. Dadurch wird eine eventuelle Oxydation oder Verunreinigung von den Kontakten 16, 18, 19 entfernt.The center contact 16 is pressed against one of the two fixed contacts 18, 19 in each of the two end positions of the armature 5 via the actuating lever 14 of the armature 5, which engages the spring-loaded holder 15 of the center contact 16. When the movable center contact 16 is placed on one of the two fixed contacts 18, 19, the movable center contact 16 performs a relative movement to the fixed contact 18, 19 due to the shape of its holder 15, which is designed as a spring-loaded sheet. This removes any oxidation or contamination from the contacts 16, 18, 19.
Eine Ausführungsform der Erfindung weist ein zusätzliches, nicht dargestelltes, Außengehäuse auf, welches das Kleinrelais von oben und seitlich umschließt und mit der Unterseite 10 des Gehäuses 1 abschließt. Das Außengehäuse besteht aus durchsichtigem elektrisch isolierendem Material. An seiner Innenseite sind zwei Rippen ausgebildet, deren eine zwischen die Rippen 25, 26 des Gehäuses 1 hineinragt, und deren andere parallel mit Abstand zu dieser neben den beiden Rippen 25, 26 des Gehäuses 1 verläuft.One embodiment of the invention has an additional, not shown, outer housing, which encloses the small relay from above and from the side and is flush with the underside 10 of the housing 1. The outer housing is made of transparent, electrically insulating material. On its inside, two ribs are formed, one of which extends between the ribs 25, 26 of the housing 1, and the other of which runs parallel at a distance from the two ribs 25, 26 of the housing 1.
Bei einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform umschließt das Gehäuse 1 sowohl die Spule 2, das Joch 3, 4 und den Anker 5 als auch, jedoch separat hiervon, die Kontakte 16, 18, 19 und deren elektrisch leitende Halterungen 15, 20, 21.In another embodiment not shown, the housing 1 encloses both the coil 2, the yoke 3, 4 and the armature 5 as well as, but separately therefrom, the contacts 16, 18, 19 and their electrically conductive holders 15, 20, 21.
Anstelle des zweiteiligen Jochs 3, 4 kann auch ein dreiteiliges Joch verwendet werden. Das dreiteilige Joch besteht aus zwei, von oben gesehen U-förmigen Blechen, die in einer Ebene liegen und in der Spule 2 stumpf aneinander stoßen, und aus einem dritten Blech, das in der Spule 2 dicht an den beiden U-förmigen Blechen anliegt und den Magnetfluß zwischen diesen beiden Blechen leitet. Bei dieser Ausführung des Jochs braucht keines der Teile des Jochs gekröpft zu werden.Instead of the two-part yoke 3, 4, a three-part yoke can also be used. The three-part yoke consists of two, viewed from above, U-shaped sheets that lie in one plane and butt against each other in the coil 2, and of a third sheet that lies close to the two U-shaped sheets in the coil 2 and conducts the magnetic flux between these two sheets. With this design of the yoke, none of the parts of the yoke need to be bent.
Das becherförmige Gehäuse 1 kann auch so gestaltet sein, daß seine offene Seite vom Spulenflansch 8 verschlossen ist. Der Spulenflansch 8 bildet in diesem Fall einen Gehäusedeckel aus elektrisch isolierendem Material. Der mit dem Anker 5 einstückige Betätigungshebel 14 ragt durch eine Aussparung im Rand 9 an der offenen Seite des Gehäuses 1 auf dessen Außenseite.The cup-shaped housing 1 can also be designed so that its open side is closed by the coil flange 8. In this case, the coil flange 8 forms a housing cover made of electrically insulating material. The actuating lever 14, which is integral with the armature 5, protrudes through a recess in the edge 9 on the open side of the housing 1 onto its outside.
Die Außenabmessungen des beschriebenen Kleinrelais sind 22 mm &khgr; 14 mm &khgr; 10 mm. Die kürzeste Luft- und Kriechstrecke zwischen Spule 2 und Kontaktsatz 16, 18, 19 ist über 8 mm lang. Der Abstand zwischen dem Rand 9 der offenen Seite des Gehäuses 1 und dem Flansch 8 an der Spule 2 ist 4 mm.The external dimensions of the small relay described are 22 mm x 14 mm x 10 mm. The shortest clearance and creepage distance between coil 2 and contact set 16, 18, 19 is over 8 mm long. The distance between the edge 9 of the open side of the housing 1 and the flange 8 on the coil 2 is 4 mm.
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