EP0017129B2

EP0017129B2 - Gepoltes Zungenkontaktrelais

Info

Publication number: EP0017129B2
Application number: EP80101550A
Authority: EP
Inventors: Hans Sauer; Humihiro Kasano; Yoichi Isobe
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: SAUER, HANS; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1980-03-24
Publication date: 1989-04-05
Also published as: EP0017129A1; DE2931409A1; DE2954150C2; US4311976A; CA1128977A; DE3065236D1; DE2954352C2; DE2931409C2; EP0017129B1

Description

Die Erfindung betrifft ein gepoltes Zungenkontaktrelais gemäß dem ersten Teil des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Relais ist aus der DE-B-1 251 869 bekannt. Diese Druckschrift bezieht sich auf ein Schutzrohrkontaktrelais, bei dem das Kontaktsystem in einen evakuierten Glaskolben eingeschmolzen ist, über den die Relaisspule geschoben wird. Zur Aufnahme des Glaskolbens muß die Spule eine verhältnismäßig große Öffnung aufweisen, was bedeutet, daß das Magnetfeld innerhalb der Spulenöffnung über deren Querschnitt nicht mehr homogen ist und daher auf die verschiedenen vom Spulenfeld zu betätigenden Zungen unterschiedliche Magnetkräfte einwirken. Die verhältnismäßig große Querschnittsfläche der Spulenöffnung führt ferner dazu, daß bei gleicher Gesamtdurchflutung die Feldlinienkonzentration geringer ist und daher die auf die einzelnen Zungen einwirkenden Magnetkräfte geschwächt sind.
Bei dem bekannten Relais sind Polschuhe mit Festkontaktstücken und die Kontaktzungen an einem U-förmigen Keramikbügel befestigt, der seinerseits im Glaskolben dadurch gehaltert ist, daß die an ihm angebrachten Kontaktfahnen mit Kontaktstiften verlötet sind, wobei diese wiederum in den Glaskolben eingeschmolzen sind. Da somit die gegenseitige Positionierung der Kontaktteile relativ zueinander sowie relativ zu dem den « Spulenkörper » bildenden Glaskolben und letztlich zur Spule über mehrere verschiedene Bauteile erfolgt und da einige der beteiligten Verbindungsarten (Lötung, Einschmelzung) an sich ungenau sind, ergeben sich unter den Relais einer Fertigung erhebliche Streuungen der Kennwerte.
Bei dem bekannten Relais sind ferner die mit jeweils einer Kontaktzunge einen Umschaltkontakt bildenden Festkontaktstücke an Metallfahnen angeformt, die mit anschlußseitigen Bereichen an auf gegenüberliegenden Flächen des Keramikbügels vorhandene Metallisierungsstreifen aufgelötet und in mit diesen Bereichen durch jeweils eine doppelte Kröpfung verbundenen, den Kontaktenden nahen weiteren Bereichen an gegenüberliegenden Flächen eines Dauermagnets entlanggeführt. Bei dieser Anordnung wird der Kontaktabstand zwischen den Festkontaktstücken nicht nur durch die Dicke des Dauermagnets sondern auch durch die des Keramikbügels und die exakte Formgebung der doppelt gekröpften Metallfahnen beeinflußt. Sind diese drei Parameter nicht genau aufeinander abgestimmt, so werden die einander gegenüberstehenden Festkontaktstücke mehr oder weniger aufgespreizt, zumal ihre Lage durch den dazwischen befindlichen Dauermagnet nur in einer Richtung definiert ist. Streuungen in dem für das Schaltverhalten besonders wichtigen Abstand zwischen den Festkontaktstücken wirken sich nicht nur von einem Relais zum andern aus, sondern beeinflussen auch die Synchronizität der nebeneinander angeordneten Kontakte desselben Relais.
Das aus DE-B-1 614874 weiterhin bekannte Zungenkontaktrelais stimmt mit dem oben erläuterten bekannten Relais im wesentlichen überein mit der Ausnahme, daß es sich hier nicht um ein gepoltes Relais handelt und die beiden Festkontakte nicht über einen Dauermagnet, sondern über einen unmagnetischen Zwischenkörper voneinander getrennt sind. Zwar wird in dieser Druckschrift betont, daß die einzelnen Kontakte stets den gleichen gegenseitigen Abstand voneinander aufweisen, doch betrifft dies den Abstand nebeneinanderliegender Kontakte und nicht, wie bei der Erfindung, den für das Schaltverhalten kritischen Abstand der jeweils gegenüberliegenden und mit einer Kontaktzunge einen Umschaltkontakt bildenden Festkontaktstücke.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gepoltes Zungenkontaktrelais anzugeben, bei dem ein gleichzeitiges Öffnen und Schließen sämtlicher Kontakte mit möglichst hoher Präzision gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale insofern gelöst, als alle für das Schaltverhalten wesentlichen Bauteile des Relais, nämlich die Kontaktzungen, die Festkontakte und die Spule, über ein einziges Bauteil, nämlich den Spulenkörper, unmittelbar zueinander positioniert und außerdem Maßnahmen getroffen sind, die sicherstellen, daß auch die nebeneinander liegenden Festkontakte der einzelnen Umschaltkontaktsysteme genau miteinander fluchten und den gleichen Luftspalt bezüglich des Dauermagnets aufweisen.
Aus DE-B-2 723 220 ist es zwar bekannt, Polschuhe in Einschnitten eines Spulenkörpers zu positionieren, doch weist dieses Relais nur eine einzelne (an ihrem Ende geschlitzte) Kontaktzunge auf, die mit einem Festkontaktpaar zusammenarbeitet, so daß sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dort nicht stellt.
Das gleiche gilt für das Relais nach DE-A-2 345 471, bei dem Polschuhe durch eine gemeinsame Isolierstoff-Teilummantelung zueinander positioniert, zu einer Einheit verbunden und durch Einschnitte in Spulenkörperflanschen gegenüber der Anordnung der Kontaktzunge positioniert sind. Auch hier handelt es sich wiederum um ein Relais mit einem einzigen Umschaltkontakt, bei dem die obengenannte Aufgabe nicht besteht.
Die Maßnahme des Anspruchs 2 sorgt dafür, daß die gewünschte Präzision der Kontaktbetätigung auch bei zweiteiligem Spulenkörper erreichbar ist, während die Maßnahme des Anspruchs 3 eine weitere Verbesserung in der Synchronizität der Kontaktbetätigung ergibt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt entlang der Mittelachse eines fertig-montierten Relais mit zwei parallel zueinander verlaufenden Kontaktzungen ;
Fig. 2a bis 2e eine Explosionsdarstellung, welche die in Fig. 1 geschnittenen Teile (mit Ausnahme der Relaiskappe) perspektivisch zeigt ; und
Fig. 3 ein Schaltschema zur synchronen Ansteuerung des Relais.

Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 befindet sich ein Dauermagnet 1, vorzugsweise aus BaOFe, zwischen vier voneinander elektrisch isolierten Polschuhen 2a, 2b, 2c und 2d. Je ein Polschuhpaar ist entsprechend den Fig. 2c, 2d mit einem im Spritzverfahren geformten Isolierstoffteil 7a, 7b ummantelt, das auf seiner dem Magneten zugewandten Seite eine relativ dünne Schichtdicke d, und auf der Aussenseite eine wesentlich stärkere Schichtdicke d₂ hat. Die Schichtdicke d, soll dünn sein, damit eine möglichst gute Ankoppelung zwischen Magnet und Polschuh besteht, sie soll aber andererseits nicht Null sein, weil sie nicht nur zu Isolationszwecken, sondern auch als magnetischer Luftspalt dient. Liegt nämlich ein Magnet ohne magnetischen Luftspalt an den Polschuhen direkt an, so ist zwar theoretisch eine optimale Koppelung gegeben, aber in der Praxis ist diese schon wegen der Unebenheiten des Magneten unterschiedlich, so dass die Justierung des Relais schwierig wird und dann meist nicht mehr automatisch erfolgen kann. Deshalb ist ein Luftspalt und ein entsprechend stärkerer Dauermagnet einem System ohne Luftspalt vorzuziehen. Ausserdem hat die Umspritzung noch den Vorteil, dass ein halbzylinderförmiges Profil (Fig. 2c) angeformt werden kann, mit dessen Hilfe sich Toleranzen der Polschuhe mit den daran befindlichen Festkontaktstücken bzw. Festkontakten 4a, 4b, 4c und 4d gegenüber den Führungsnuten 9a, 9b, 9c, 9d im Spulenkörper 10 und dessen Anlageflächen 20a, 20b ausgleichen lassen. Somit bleiben als den Kontaktabstand beeinflussende Toleranzen nur die der Dikke der Kontaktfedern 3a, 3b und die des im Spulenkörper 10 angeformten Abstandhalters 11, auf den sich die Enden der Festkontakte abstützen, übrig. Beide Toleranzen können unter 0,01 mm gehalten werden.
Die Festkontakte liessen sich auch durch entsprechend abgekröpfte Polschuhe ersetzen ; zweckmässig ist es jedoch, sie separat herzustellen, weil sie dann wegen der erforderlichen Kontaktauflagen einer anderen Oberflächenbehandlung ausgesetzt werden können, als sie für die Polschuhe und deren Anschlüsse 8a, 8b, 8c, 8d geboten ist.
Die beiden parallel nebeneinander angeordneten Kontaktzungen sind vorzugsweise Zwecks Parallelführung mit einem Kunststoffteil 6 ummantelt. Dabei ist es gleichgültig, ob diese Ummantelung durch Ultraschallverschweissung zweier Plastikfolien oder durch Umspritzung erfolgt. Im Falle der Umspritzung könnten auch die Mittelkontaktanschlüsse 5a, 5b nach der Punktschweissung mit den Kontaktzungen 3a, 3b mit Kunststoff umspritzt werden, um die Sicherheit gegen Lösung der Verbindungsstelle, die besonders bei der Justierung beansprucht wird, zu erhöhen. Auch dieses zu einer Einheit (Fig. 2a) verbundene Teil wird in den Ausschnitten 9 des Spulenkörpers positioniert.
Der so montierte Relaisaufbau wird mit seinen Anschlüssen in die Durchbrüche 15g des Grundkörpers 15 (Fig.2e) eingeführt und kann nach Einsetzen des Dauermagneten 1 zwischen den beiden in den Spulenkörper 10 positionierten Polschuhpaaren (Fig. 2c und Fig. 2d) und nach der elektrischen Verbindung der Spulendrahtenden mit den im Grundkörper 15 befindlichen Spulenanschlüssen 15c, 15d bzw. 15e, 15f an der Verbindungsstelle der Kontaktzungen 3a, 3b mit den Mittelkontaktanschlüssen 5a, 5b justiert werden. Dafür ist es zweckmässig, eine ferromagnetische Kappe zu verwenden, die sich von der endgültigen Kappe 16 nur durch eine Öffnung unterscheidet, die Zugang zur Justierstelle gestattet. Der Grundkörper 15 besitzteine Schulter 15b, worauf sich die Kappe 16 stützt, sowie eine oder zwei Öffnungen 15a, die sowohl zur Füllung mit Schutzgas als auch zur Einführung von Vergussmasse 17 dient bzw. dienen.
Die in Fig. gezeigte Schaltung 13 dient zur synchronen Kontaktbetätigung, auch bei an- bzw. abschwellender Erregerspannung, wobei ein in Serie zur Spule liegender Kondensator und ein IC mit einer Trigger- und Kippstufe gemäß der DE-A-2 747 607 vorgesehen sind. In diesem Falle wird die Kontaktzunge auf bistabiles Verhalten eingestellt. Die Triggerstufe schaltet erst bei einer vorgegebenen Spannung, die ausreicht, dass beide Umschaltkontakte schlagartig ansprechen. Dabei lädt sich der Kondensator auf und blockiert den Stromfluss durch die Spule. Ein monostabil eingestelltes Relais würde sofort wieder abfallen, während das bistabile Relais die Stellung so lange beibehält, bis die Versorgungsspannung unterbrochen wird und sich der Kondensator über die Spulenwicklung und die Kippstufe des IC entlädt und damit die Relaiskontakte in ihre Ausgangslage, ebenfalls schlagartig, zurückversetzt. Somit wird dem bistabil eingestellten Relais ein monostabiles Schaltverhalten eingeprägt, eine synchrone Betätigung beider Umschaltkontakte gewährleistet und ausserdem nur während des sehr kurzen Einschaltvorgangs von ca. 1 ms Ansteuerenergie benötigt.

Claims

1. Gepoltes Zungenkontaktrelais mit durch den Spulenkörper (10) etwa in Richtung der Spulenachse verlaufenden, einseitig gelagerten und elektrisch voneinander isolierten, ferromagnetischen Kontaktzungen (3a, 3b), die mittels eines Isolierstoffteils (6) zueinander positioniert und zu einer Einheit verbunden sind und deren freie Enden mit jeweils einem Paar von zueinander fluchtend im Spulenkörper (10) positionierten, ebenfalls aus magnetischem Material bestehenden Festkontaktstücken (4a...4d) jeweils einen Umschaltkontakt bilden, wobei die auf der einen Seite der Kontaktzungen (3a, 3b) liegenden Festkontaktstücke (4a, 4b) jedes der genannten Kontaktpaare mit jeweils einem von in einer gemeinsamen, ersten Ebene liegenden Polschuhen (2a, 2b) versehen sind und die auf der anderen Seite der Kontaktzungen (3a, 3b) liegenden Festkontaktstücke (4c, 4d) jedes der genannten Kontaktpaare mit jeweils einem von in einer gemeinsamen, zweiten Ebene liegenden Polschuhen versehen sind und zwischen den beiden Polschuhebenen ein Dauermagnet (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kontaktzungen (3a, 3b) in der oben genannten Anordnung vorhanden sind, daß die beiden in der selben Ebene liegenden und damit verschiedenen Umschaltkontakten zugeordneten Polschuhe (2a, 2b ; 2c, 2d) durch eine gemeinsame, von einem Isolierstoffteil (7a, 7b) gebildete Teilummantelung zueinander positioniert und unter gegenseitiger Isolierung zu einer Einheit verbunden sind, und daß die zu diesen Einheiten verbundenen Polschuhe (2a...2d) zusammen mit ihren Festkontaktstücken (4a...4d) einerseits und die Einheit der Kontaktzungen (3a, 3b) andererseits jeweils mit polschuh- bzw. kontaktzungennahen Bereichen ihrer Anschlußteile (8a...8d; 5a, 5b) in Einschnitten (9a...9d ; 9) der Spulenkörperflansche positioniert sind.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkontaktstücke (4a...4d) außerhalb ihres Kontaktbereiches an einem den Kontaktluftspalt bestimmenden Abstandshalter (11) anliegen, der bei Verwendung eines zweiteiligen Spulenkörpers aus einem gestanzten oder gespritzten isolierenden Kunststoffplättchen besteht, das zwischen den beiden Spulenkörperhälften angeordnet ist.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur synchronen Kontaktgabe der beiden Umschaltkontakte ein Kondensator und ein integriertes Bauelement (13) mit den Spulenanschlüssen elektrisch verbunden sind.