EP0091688A1 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

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EP0091688A1
EP0091688A1 EP83103504A EP83103504A EP0091688A1 EP 0091688 A1 EP0091688 A1 EP 0091688A1 EP 83103504 A EP83103504 A EP 83103504A EP 83103504 A EP83103504 A EP 83103504A EP 0091688 A1 EP0091688 A1 EP 0091688A1
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armature
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coil
holding arms
carrier
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic relay with an elongated armature, which extends essentially parallel to the axis of the excitation coil and is movably supported at one end by means of an armature carrier made of insulating material on a flange of the coil body, in particular according to patent (file number P 31 32 239.5).
  • the relay according to the main patent has the advantage that the armature movement is transmitted directly to the contact springs by the direct attachment of the contact springs in the insulating support of the armature, so that no actuating slide is required.
  • the connection of the movable contact springs to the insulating carrier provided there can therefore avoid any friction between the armature and the movable contact spring, which is caused by the otherwise usual actuating slide.
  • any friction of the armature is not yet avoided in the exemplary embodiments of the main patent, since the cutting edge and pin bearings of the armature described there cause only slight, but not negligible, friction.
  • the object of the invention is to design a relay of the type mentioned, in particular according to the main patent, in such a way that the armature is mounted with practically no friction with a few, easily assembled parts.
  • tensioning tapes are formed on the armature carrier made of elastic plastic and extend in two directions in the direction of the armature axis of rotation, which are each held on holding arms of the coil body.
  • the tensioning straps which are integrally formed on the anchor carrier, provide a shock-proof, simple and friction-free anchor bearing, the anchor and possibly also the movable contact parts fastened in the anchor carrier being fixable by plug-in assembly.
  • the holding arms of the bobbin are fork-shaped, and the armature holding member can be hung between the fork ends of the holding arms by means of clamping heads formed on the free ends of the tensioning straps.
  • the clamping heads can each rest with notches in the notches of the holding arms.
  • the holding arms of the coil body like the armature carrier, are also designed to be elastic.
  • the tensioning band cross-sectional longitudinal axis extends perpendicular to the longitudinal axis of the armature.
  • the anchor carrier can be produced particularly easily using the injection molding process.
  • the tension band cross-sectional area is expediently rectangular, as a result of which an exact anchor position and a restoring effect can be achieved in the starting position.
  • the ratio of length to width for the tensioning band cross section is expediently chosen between 4: 1 and 10: 1. In this way, a sufficient, but not too large, constant torsion spring can be achieved.
  • the tension band cross-sectional area can also be diamond-shaped or oval. This also makes it possible to achieve an exact preferred direction for the anchor position and an exact return to the starting position, but at the same time the tensioning straps are easier and more homogeneous to produce by injection molding because of the larger flow cross-section.
  • Fig. 1 shows a top view of the sectional view of a relay with the basic structure according to the main patent.
  • a coil former 2 with coil winding 3 is fastened on a base body 1.
  • An elongated, rod-shaped armature 5 is arranged in the axial bore 4 of the coil body 2.
  • This armature is supported at its end 5a via an armature support 6 and is movable with its free end 5b between the pole plates 7 and 8, with which it forms a working air gap.
  • the pole plates 7 and 8 form magnetic yokes next to or below the coil, which are coupled with their ends 7a and 8a to the supported end of the armature.
  • a permanent magnet not shown, can be arranged between these yokes, for example, which results in a polarized magnet system.
  • the anchor bracket 6 is connected to the anchor end 5a by plug-in assembly. In addition, it carries center contact springs 9 and 10, which are respectively inserted in recesses 6a and 6b and extend parallel to the armature on both sides of the coil ken and cooperate with their free ends with counter-contact elements 11, 12, 13 and 14, respectively.
  • the center contact springs 9 and 10 anchored in the insulating support 6 are connected via elastic intermediate pieces 9a and 10a to the associated connecting lugs 15 and 16 which are anchored in the base body 1.
  • the design of the armature carrier is shown in detail in FIG. 2.
  • This armature carrier 6 carries, as mentioned, the rod-shaped armature 5 as well as the center contact springs 9 and 10, which are each fastened in recesses of the carrier by insertion.
  • Molded on the anchor carrier are two tensioning straps 17 and 18, which each extend on the top and on the bottom of the anchor carrier 6 in the direction of the anchor axis of rotation and each carry a tensioning head 19 or 20 at their free ends.
  • the tensioning straps 17 and 18 serve as torsion bars, which can twist during the armature movement without bearing friction occurring.
  • the tensioning straps have an essentially rectangular cross-sectional area, the longitudinal axis of this cross-sectional area running parallel to the longitudinal axis of the anchor.
  • the longitudinal cross-sectional axis of the tensioning straps 17 and 18 could also be arranged at an angle to the longitudinal axis of the anchor in order to specify a prestressing of the anchor on one side or the other and thus a one-sided anchor resting position.
  • the transition points 18a and 18b from the tensioning band 18 to the anchor bracket 6 and also to the tensioning head 20 are rounded, as are the transition points on the tensioning strap 17, on the one hand to achieve a homogeneous flow during the spraying process of the anchor bracket and on the other hand to avoid a notch effect when used in the relay.
  • the coil former 2 has on its flange 2a above and below the armature end 5a a holding arm 21 and 22 with forked ends 21a, 21b, 22a and 22b.
  • a latching notch 23 is provided on each of these holding arms 21 and 22, into which the clamping heads 19 and 20 each engage with a latching cutting edge 24 and are thus held.
  • the straps are inserted between the fork ends 21a and 21b or 22a and 22b.
  • the locking edges are inclined symmetrically in a roof shape so that the tensioning straps center themselves in the lateral direction.
  • the anchor carrier 6 with the molded-on straps 17 and 18 and the clamping heads 19 and 20 expediently consists of tough-elastic, tear-resistant and temperature-resistant plastic with little elastic aftereffect. This results in a secure clamping effect over the entire operating temperature range of the relay and a long mechanical life.
  • PBTP is an example of a suitable material. It is also expedient to use the same material for the coil body with the integrally formed holding arms 21 and 22. This results in temperature compensation and compensation for material influences, for example shrinkage.
  • the armature suspension could of course also be attached to the side of the coil so that the armature would not extend inside the coil but next to the coil.
  • the holding arms for the armature carrier could then be integrally formed on the side of the coil former, while the other parts, the fastening or actuation of the contact springs, were modified accordingly ought to.
  • the friction-free mounting of the anchor via tensioning straps could in this case take place in exactly the same way as in the exemplary embodiment shown.

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Abstract

Das Relais besitzt einen stabförmigen Anker (5), der mit einem Ende über einen Ankerträger (6) aus Isolierstoff im Bereich eines Spulenendes gelagert ist. Zum Zwecke der Lagerung sind an dem Ankerträger in Richtung der Ankerdrehachse vorstehende Spannbänder (17, 18) angeformt, welche an ihren freien Enden Spannköpfe (19, 20) bilden. Über diese Spannköpfe (19, 20) ist der Ankerträger (6) zwischen gabelförmigen Enden der am Spulenkörper angeformten Haltearme einrastbar befestigt. Bei Bewegung des Ankers werden die Spannbänder (17, 18) verdreht, so daß eine reibungsfreie Ankerlagerung entsteht.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais mit einem langgestreckten Anker, der sich im wesentlichen parallel zur Achse der Erregerspule erstreckt und mit einem Ende über einen aus Isolierstoff bestehenden Ankerträger an einem Flansch des Spulenkörpers beweglich gelagert ist, insbesondere nach Patent (Aktenzeichen P 31 32 239.5).
  • Das Relais nach dem Hauptpatent hat den Vorteil, daß durch die unmittelbare Befestigung der Kontaktfedern im isolierenden Träger des Ankers die Ankerbewegung unmittelbar auf die Kontaktfedern übertragen wird, so daß kein Betätigungsschieber erforderlich ist. Durch die dort vorgesehene Verbindung der beweglichen Kontaktfedern mit dem isolierenden Träger kann also jegliche Reibung zwischen Anker und beweglicher Kontaktfeder, die durch den sonst üblichen Betätigungsschieber verursacht wird, vermieden werden. Allerdings ist bei den Ausführungsbeispielen des Hauptpatents noch nicht jegliche Reibung des Ankers vermieden, da die dort beschriebenen Schneiden- und Zapfenlagerungen des Ankers eine zwar nur geringe, aber nicht vernachlässigbare Reibung verursachen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs genannten Art, insbesondere nach dem Hauptpatent, so auszugestalten, daß der Anker mit wenigen, leicht zu montierenden Teilen praktisch reibungsfrei gelagert wird.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an dem aus elastischem Kunststoff bestehenden Ankerträger nach zwei Seiten in Richtung der Ankerdrehachse verlaufende Spannbänder angeformt sind, welche jeweils an Haltearmen des Spulenkörpers gehalten sind.
  • Durch die am Ankerträger einstückig ausgebildeten Spannbänder erhält man eine stoßgesicherte, einfache und reibfreie Ankerlagerung, wobei der Anker und gegebenenfalls auch die im Ankerträger befestigten beweglichen Kontaktteile durch Steckmontage fixierbar sind.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Haltearme des Spulenkörpers gabelförmig ausgebildet, wobei das Ankerhalteglied über an den freien Enden der Spannbänder angeformte Spannköpfe zwischen den Gabelenden der Haltearme eingehängt werden'kann. Die Spannköpfe können jeweils mit Rastschneiden in Rastkerben der Haltearme ruhen. Weiterhin ist es zweckmäßig, daß die Haltearme des Spulenkörpers ebenfalls wie der Ankerträger elastisch ausgebildet sind.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Relais erstreckt sich die Spannband-Querschnittslängsachse senkrecht zur Ankerlängsachse. Dadurch kann der Ankerträger besonders einfach im Spritzgießverfahren hergestellt werden. Durch eine Änderung der Querschnittslängsachse der Spannbänder, beispielsweise durch Wahl eines bestimmten Winkels zwischen dieser Querschnittslängsachse und der Ankerlängsachse, läßt sich eine einseitige Ankerruhelage vorgeben. Die Spannband-Querschnittsfläche ist zweckmäßigerweise rechteckförmig, wodurch sich eine exakte Ankerstellung und eine Rückstellwirkung in die Ausgangslage erzielen läßt. Dabei wird das Verhältnis von Länge zur Breite beim Spannbandquerschnitt zweckmäßigerweise zwischen 4:1 und 10:1 gewählt. Auf diese Weise läßt sich eine ausreichende, aber nicht zu große Drehfederkonstante erzielen.
  • In einer Abwandlung kann die Spannband-Querschnittsfläche auch rautenförmig oder oval ausgebildet sein. Auch damit läßt sich eine exakte Vorzugsrichtung für die Ankerstellung sowie eine exakte Rückstellung in die Ausgangslage erzielen, gleichzeitig sind aber die Spannbänder wegen des größeren Durchflußquerschnittes einfacher und homogener im Spritzgießverfahren herzustellen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1 ein elektromagnetisches Relais im Schnitt von oben gesehen in einer schematischen Darstellung,
    • Fig. 2 einen Anker mit Ankerhalteglied,
    • Fig. 3 und 4 die Ankerlagerung am Spulenkörper in zwei, teilweise geschnittenen Ansichten.
  • Fig. 1 zeigt in Draufsicht die Schnittdarstellung eines Relais mit dem grundsätzlichen Aufbau nach dem Hauptpatent. Auf einem Grundkörper 1 ist ein Spulenkörper 2 mit Spulenwicklung 3 befestigt. In der axialen Bohrung 4 des Spulenkörpers 2 ist ein langgestreckter, stabförmiger Anker 5 angeordnet. Dieser Anker ist mit seinem Ende 5a über einen Ankerträger 6 gelagert und ist mit seinem freien Ende 5b zwischen den Polblechen 7 und 8 beweglich, mit denen er jeweils einen Arbeitsluftspalt bildet. Die Polbleche 7 und 8 bilden neben bzw. unterhalb der Spule Magnetjoche, welche mit ihren Enden 7a bzw. 8a an das gelagerte Ende des Ankers angekoppelt sind. Zwischen diesen Jochen kann beispielsweise ein nicht dargestellter Dauermagnet angeordnet sein, wodurch sich ein polarisiertes Magnetsystem ergibt.
  • Der Ankerträger 6 ist mit dem Ankerende 5a durch Steckmontage verbunden. Außerdem trägt er in Ausnehmungen 6a bzw. 6b jeweils eingesteckte Mittelkontaktfedern 9 und 10, welche sich beiderseits der Spule parallel zum Anker erstrekken und mit ihren freien Enden jeweils mit Gegenkontaktelementen 11, 12, 13 und 14 zusammenwirken. Die in dem isolierenden Träger 6 verankerten Mittelkontaktfedern 9 und 10 sind über elastische Zwischenstücke 9a bzw. 10a mit den zugehörigen Anschlußfahnen 15 und 16, die im Grundkörper 1 verankert sind, verbunden.
  • Die Gestaltung des Ankerträgers zeigt im einzelnen Fig. 2. Dieser Ankerträger 6 trägt, wie erwähnt, den stabförmigen Anker 5 sowie die Mittelkontaktfedern 9 und 10, die jeweils in Ausnehmungen des Trägers durch Einstecken befestigt sind. Am Ankerträger angeformt sind zwei Spannbänder 17 und 18, die sich an der Oberseite und an der Unterseite des Ankerträgers 6 jeweils in Richtung der Ankerdrehachse erstrecken und an ihren freien Enden jeweils einen Spannkopf 19 bzw. 20 tragen. Die Spannbänder 17 und 18 dienen als Torsionsstege, die sich bei der Ankerbewegung verwinden können, ohne daß eine Lagerreibung auftritt. Die Spannbänder weisen eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche auf, wobei die Längsachse dieser Querschnittsfläche parallel zur Ankerlängsachse verläuft. Dadurch ergibt sich eine genaue Ausrichtung des eingesteckten Ankers. In einer nicht dargestellten Abwandlung könnte die Querschnittslängsachse der Spannbänder 17 und 18 auch im Winkel zur Ankerlängsachse angeordnet werden, um eine Vorspannung des Ankers nach der einen oder anderen Seite und damit eine einseitige Ankerruhelage vorzugeben. Die Übergangsstellen 18a und 18b vom Spannband 18 zum Ankerträger 6 und auch zum Spannkopf 20 sind abgerundet, ebenso wie die Übergangsstellen am Spannband 17, um einerseits ein homogenes Ausfließen beim Spritzvorgang des Ankerträgers zu erzielen und andererseits eine Kerbwirkung beim Einsatz im Relais zu vermeiden.
  • Die Fig. 3 und 4 zeigen die Einspannung des Ankers über den Ankerträger 6 am Spulenkörper 2. Zum Zwecke der Ankerbefestigung besitzt der Spulenkörper 2 an seinem Flansch 2a oberhalb und unterhalb des Ankerendes 5a jeweils einen Haltearm 21 bzw. 22 mit gabelförmig gespaltenen Enden 21a, 21b, 22a und 22b. An diesen Haltearmen 21 und 22 ist jeweils eine Rastkerbe 23 vorgesehen, in welche die Spannköpfe 19 und 20 mit jeweils einer Rastschneide 24 einrasten und somit gehalten werden. Die Spannbänder werden dabei jeweils zwischen die Gabelenden 21a und 21b bzw. 22a und 22b eingesteckt. Die Rastschneiden sind symmetrisch dachförmig geneigt, so daß sich die Spannbänder in seitlicher Richtung selbst zentrieren.
  • Der Ankerträger 6 mit den angeformten Spannbändern 17 und 18 sowie den Spannköpfen 19 und 20 besteht zweckmäßigerweise aus zähelastischem, reißfestem und temperaturfestem Kunststoff mit geringer elastischer Nachwirkung. Dadurch ergibt sich eine sichere Spannwirkung über den gesamten Betriebstemperaturbereich des Relais und eine hohe mechanische Lebensdauer. Als Werkstoff kommt beispielsweise PBTP in Betracht. Zweckmäßig ist es weiterhin, den gleichen Werkstoff auch für den Spulenkörper mit den angeformten Haltearmen 21 und 22 zu verwenden. Dadurch ergibt sich eine Temperaturkompensation sowie eine Kompensation von Werkstoffeinflüssen, beispielsweise von Schwindungen.
  • In Abwandlung des Ausführungsbeispiels könnte natürlich die Ankeraufhängung auch seitlich an der Spule angebracht sein, so daß sich der Anker nicht im Spuleninneren, sondern seitlich neben der Spule erstrecken würde. Unter entsprechender Abwandlung könnten dann die Haltearme für den Ankerträger seitlich am Spulenkörper angeformt werden, während die übrigen Teile, die Befestigung bzw. Betätigung der Kontaktfedern entsprechend abgewandelt sein müßten. Die reibfreie Lagerung des Ankers über Spannbänder könnte in diesem Fall genauso erfolgen wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel.

Claims (11)

1. Elektromagnetisches Relais mit einem langgestreckten Anker, der sich im wesentlichen parallel zur Achse der Erregerspule erstreckt und mit einem Ende über einen aus Isolierstoff bestehenden Ankerträger an einem Flansch des Spulenkörpers beweglich gelagert ist, insbesondere nach Patent (Aktenzeichen P 31 32 239.5), dadurch gekennzeichnet , daß an dem aus elastischem Kunststoff bestehenden Ankerträger (6) nach zwei Seiten in Richtung der Ankerdrehachse verlaufende Spannbänder (17, 18) angeformt sind, welche jeweils an Haltearmen (21, 22) des Spulenkörpers (2) gehalten sind.
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Haltearme (21, 22) des Spulenkörpers (2) gabelförmig ausgebildet sind und daß das Ankerhalteglied (6) über an den freien Enden der Spannbänder (17, 18) angeformte Spannköpfe (19, 20) zwischen den Gabelenden (21a, 21b; 22a, 22b) der Haltearme (21, 22) unter Zugspannung eingehängt ist.
3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Spannköpfe (19, 20) jeweils mittels Rastschneiden (24) in Rastkerben (23) der Haltearme (21, 22) ruhen.
4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Haltearme (21, 22) des Spulenkörpers (2) elastisch ausgebildet sind.
5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Anker in Axialrichtung in der Spule erstreckt und daß die Haltearme (21, 22) für den Ankerträger (6) mittig vor dem Spulenflansch (2a) angeordnet sind.
6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Anker neben der Spule erstreckt und daß die Haltearme für den Ankerträger seitlich am Spulenflansch angeformt sind.
7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Spannband-Querschnittslängsachse parallel zur Ankerlängsachse verläuft.
8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Spannband-Querschnittslängsachse in einem vorgegebenen Winkel zur Ankerlängsachse verläuft.
9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Spannband-Querschnittsfläche Rechteckform besitzt.
10. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Spannband-Querschnittsfläche rautenförmig bzw. oval gestaltet ist.
11. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß der . Ankerträger (6) und der Spulenkörper (2) jeweils aus einem zähelastischen Kunststoff,insbesondere jeweils aus dem gleichen Kunststoff, bestehen.
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