EP0091688B1 - Elektromagnetisches Relais - Google Patents

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EP0091688B1
EP0091688B1 EP83103504A EP83103504A EP0091688B1 EP 0091688 B1 EP0091688 B1 EP 0091688B1 EP 83103504 A EP83103504 A EP 83103504A EP 83103504 A EP83103504 A EP 83103504A EP 0091688 B1 EP0091688 B1 EP 0091688B1
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EP
European Patent Office
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armature
relay
coil
arms
longitudinal axis
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EP83103504A
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English (en)
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EP0091688A1 (de
Inventor
Erwin Ing. Müller (grad.)
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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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 substantially parallel to the axis of the excitation coil and is movably supported at one end via an armature support part made of insulating material on a flange of the coil body.
  • Such a relay is described in the older European patent application 82107301.2 (EP-A-72975), the content of which is state of the art according to Art. 54 (3) and (4).
  • the relay according to the older application 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 part of the armature, so that no actuating slide is required.
  • the connection of the movable contact springs to the insulating support part provided there can thus avoid any friction between the armature and the movable contact spring, which is caused by the otherwise usual actuating slide.
  • not all friction of the armature is avoided in the exemplary embodiments of the earlier application, 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 such a way that the armature is mounted practically frictionless with a few, easy-to-install parts.
  • the tensioning straps which are integrally formed on the anchor support part, provide a shock-proof, simple and friction-free anchor bearing, the anchor and possibly also the movable contact parts fastened in the anchor support part being fixable by plug-in assembly.
  • the arms of the coil body are fork-shaped, and the armature support part can be suspended between the fork ends of the arms by means of clamping heads molded onto the free ends of the tensioning straps.
  • the clamping heads can each rest in the notches of the arms with notches.
  • the arms of the coil body like the armature support part, are of tough elastic construction.
  • the tensioning band cross-sectional longitudinal axis extends parallel to the armature longitudinal axis.
  • 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 belts 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 earlier application.
  • a coil body 2 with coil winding 3 is attached 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 with its end 5a via an armature support part 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 support part 6 is connected to the anchor end 5a by plug-in assembly. In addition, it carries in each case recesses 6a and 6b inserted center contact springs 9 and 10 which extend parallel to the armature on both sides of the coil and with their free ends each cooperate with counter-contact elements 11, 12, 13 and 14.
  • 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.
  • This armature carrier part 6 carries the rod-shaped armature 5 and the center contact springs 9 and 10, which are each fastened in recesses in the carrier part by insertion.
  • the anchor support part two tensioning straps 17 and 18, which extend on the upper side and on the underside of the armature support part 6 in the direction of the armature rotation axis and each carry a tensioning head 19 or 20 at their free ends.
  • the straps 17 and 18 serve as torsion bars, which can twist during the anchor 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 support part 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 support part and on the other hand to avoid a notch effect when used in the relay.
  • the fig. 3 and 4 show the clamping of the armature via the armature support part 6 on the coil body 2.
  • the coil body 2 has a holding arm 21 and 22 with forked ends 21a, 21b, 22a on its flange 2a above and below the armature end 5a 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 b and 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 part 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 after-effect. This results in a secure clamping effect over the entire operating temperature range of the relay and a long mechanical life.
  • PBTP polybutylene terephthalate
  • 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 to the side of the coil.
  • the arms for the armature support part could then be formed laterally on the coil body, while the other parts, the attachment or actuation of the contact springs would have to be modified accordingly.
  • the friction-free mounting of the armature via tensioning straps could in this case take place in exactly the same way as in the exemplary embodiment shown.

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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 Ankerträgerteil an einem Flansch des Spulenkörpers beweglich gelagert ist.
  • Ein derartiges Relais ist in der älteren europäischen Patentanmeldung 82107301.2 (EP-A-72975) beschrieben, deren Inhalt gemäß Art. 54(3) und (4) zum Stand der Technik zählt. Das Relais nach der älteren Anmeldung hat den Vorteil, daß durch die unmittelbare Befestigung der Kontaktfedern im isolierenden Trägerteil 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 Trägerteil kann also jegliche Reibung zwischen Anker und beweglicher Kontaktfeder, die durch den sonst üblichen Betätigungsschieber verursacht wird, vermieden werden. Allerdings ist bei den Ausführungsbeispielen der älteren Anmeldung 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 so auszugestalten, daß der Anker mit wenigen, leicht zu montierenden Teilen praktisch reibungsfrei gelagert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Aupruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
  • Durch die am Ankerträgerteil einstückig ausgebildeten Spannbänder erhält man eine stoßgesicherte, einfache und reibfreie Ankerlagerung, wobei der Anker und gegebenenfalls auch die im Ankerträgerteil befestigten beweglichen Kontaktteile durch Steckmontage fixierbar sind.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Arme des Spulenkörpers gabelförmig ausgebildet, wobei das Ankerträgerteil mittels an den freien Enden der Spannbänder angeformter Spannköpfe zwischen den Gabelenden der Arme eingehängt werden kann. Die Spannköpfe können jeweils mit Rastschneiden in Rastkerben der Arme ruhen. Weiterhin ist es zweckmäßig, daß die Arme des Spulenkörpers wie das Ankerträgerteil Zähelastisch ausgebildet sind.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Relais erstreckt sich die Spannband-Querschnittslängsachse parallel 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
    • Figur 1 ein elektromagnetisches Relais im Schnitt von oben gesehen in einer schematischen Darstellung,
    • Figur 2 einen Anker mit Ankerträgerteil,
    • Figuren 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 der älteren Anmeldung 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 ein Ankerträgerteil 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.
  • Das Ankerträgerteil 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 Ankerträgerteils zeigt im einzelnen Fig. 2. Dieses Ankerträgerteil 6 trägt, wie erwähnt, den stabförmigen Anker 5 sowie die Mittelkontaktfedern 9 und 10, die jeweils in Ausnehmungen des Trägerteils durch Einstecken befestigt sind. Am Ankerträgerteil angeformt sind zwei Spannbänder 17 und 18, die sich an der Oberseite und an der Unterseite des Ankerträgerteils 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 Ankerträgerteil 6 und auch zum spannkopf 20 sind abgerundet, ebenso wie die Übergangsstellen am spannband 17, um einerseits ein homogenes Ausfließen beim Spritzvorgang des Ankerträgerteils zu erzielen und andererseits eine Kerbwirkung beim Einsatz im Relais zu vermeiden.
  • Die fig. 3 und 4 zeigen die Einspannung des Ankers über das Ankerträgerteil 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 b bzw. 22a und 22b eingesteckt. Die Rastschneiden sind symmetrisch dachförmig geneigt, so daß sich die Spannbänder in seitlicher Richtung selbst zentrieren.
  • Das Ankerträgerteil 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 (Polybutylenterephthalat) in Betracht. Zweckmäßig ist es weiterhin, den gleichen Werkstoff auch für den Spulenkörper mit den angeformten Armen 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 Arme für das Ankerträgerteil 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, das folgende Merkmale aufweist : der Anker (5) erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Achse der Erregerspule (2) und der Anker (5) ist mit einem Ende über ein aus zähelastischen Isolierstoff bestehendes Ankerträgerteil (6) an einem Flansch (20) des Spulenkörpers dadurch beweglich gelagert, daß an dem Ankerträger (6) nach zwei Seiten in Richtung der Ankerdrehachse verlaufende Spannbänder (17, 18) angeformt sind, welche jeweils an vom Flansch (2a) des Spulenkörpers (2) abstchenden Armen (21, 22) gehalten sind.
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (21, 22) des Spulenkörpers (2) gabelförmig ausgebildet sind und daß das Ankerträgerteil (6) mittels an den freien Enden der Spannbänder (17, 18) angeformter Spannköpfe (19, 20) zwischen den Gabelenden (21a, 21 b; 22a, 22b) der Arme (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 Arme (21, 22) ruhen.
4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (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 Arme (21, 22) für das Ankerträgerteil (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 das Ankerträgerteil 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 gekennnzeichnet, 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 das Ankerträgerteil (6) und der Spulenkörper (2) aus dem gleichen Kunststoff bestehen.
EP83103504A 1982-04-14 1983-04-11 Elektromagnetisches Relais Expired EP0091688B1 (de)

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