EP0192928B1

EP0192928B1 - Elektromagnetisches Relais

Info

Publication number: EP0192928B1
Application number: EP86100160A
Authority: EP
Inventors: Josef Dr. Rer. Nat. Weiser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-02-12
Filing date: 1986-01-08
Publication date: 1990-06-13
Anticipated expiration: 2006-01-08
Also published as: AT53703T; DE3672019D1; US4665375A; EP0192928A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit einem flachen, eine Grundebene festlegenden Grundkörper, mit einem auf dem Grundkörper befestigten, eine Wicklung tragenden Spulenkörper mit einer parallel zur Grundebene ausgerichteten Achse, mit einem stabförmigen Anker, der annähernd axial innerhalb des Spulenkörpers angeordnet ist, mit einem Ende über einen isolierenden Ankerträger an einem ersten Spulenflansch gelagert ist und mit seinem anderen Ende im Bereich eines zweiten Spulenflansches zwischen zwei Polblechen umschaltbar ist, mit zwei langgestreckten Kontaktfedem, welche jeweils in dem Ankerträger befestigt sind, sich beiderseits des Spulenkörpers parallel zum Anker erstrecken und mit ihren freien Enden mit jeweils mindestens einem im Grundkörper verankerten Gegenkontaktelement einen Schaltkontakt bilden, und einem oberhalb der Spule angeordneten, flachen Dauermagneten, der mit mindestens vier Polen zwischen zwei mit den Polblechen verbundenen Jochen einerseits und einem an das gelagerte Ankerende angekoppelten Flußblech andererseits angeordnet ist.
Ein derartiges Relais ist beispielsweise aus der EP-A-00 72 975 bekannt. Es handelt sich dort um ein wirkungsvolles Relaissystem, wobei durch die unmittelbare Befestigung der Kontaktfedern in dem Ankerträger zusätzliche Betätigungsorgane entfallen. Bei dem dort dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel ist beiderseits der Spule jeweils ein Umschaltkontakt gebildet, wobei die im Ankerträger befestigte Mittelkontaktfeder jeweils über eine flexible Stromzuführung mit einem Anschlußelement verbunden ist. Diese Stromzuführung erfordert fertigungsmäßig einen gewissen Aufwand an zusätzlichen Teilen und Arbeitsschritten. Insgesamt ist das dort dargestellte Relais von der speziellen Konstruktion her für das Schalten verhältnismäßig schwacher Ströme und geringer Spannungen ausgelegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß unter Verminderung der Einzelteile und Fertigungsschritte bei ansonsten möglichst wenigen konstruktiven Änderungen große Ströme und Spannungen geschaltet werden können; insbesondere sollen beim Öffnen der Kontakte Lichtbögen weitgehend vermieden bzw. möglichst schnell gelöscht werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Kontaktfedem miteinander eine elektrisch leitende Verbindung besitzen und gemeinsam als Köntaktbrücke ohne eigenen Anschluß zwischen zwei beiderseits der Spule angeordneten Gegenkontaktelementen dienen und daß der Dauermagnet sich über die beiden voneinander abgewandten Längsseiten der mit ihm gekoppelten Joche hinaus erstreckt und über den Kontaktstellen jeweils eine zusätzliche freie Polfläche aufweist.
Durch die erfindungsgemäße Vereinigung der beiden beweglichen, im Ankerträger befestigten Kontaktfedem zu einem einzigen Brückenkontaktelement, wie sie an sich aus der EP-A 0 038 727 bekannt ist, läßt sich bei dem hier vorausgesetzten Relaissystem der Vorteil der Brückenkontakte, nämlich die Verdoppelung des Kontaktabstandes bei gleichem Ankerhub, erzielen. Auf diese Weise können höhere Spannungen geschaltet werden. Andererseits entfallen bei dem erfindungsgemäßen Relais die bei dem bekannten Relais gemäß EP-A-00 72 975 noch erforderlichen flexiblen Stromzuführungen. Falls irgend ein zusätzliches Federelement nötig ist, kann es deshalb aus Kunststoff gebildet werden.
Durch den oberhalb der Spule angeordneten und mit seitlichen Verbreiterungen zusätzliche Pole über den Kontaktstellen aufweisenden Dauermagneten wird der Blaseffekt des Magneten ausgenutzt, womit einem beim Kontaktöffnen entstehender Lichtbogen seitlich ausgelenkt und durch die Verlängerung schneller zum Abreißen gebracht wird. Die zum Ausblasen zusätzlich vorhandenen Magnetpole sind zweckmäßigerweise gleichnamig wie die jeweils benachbarten, über einem Joch liegenden Pole, so daß die Feldlinien der freien Pole nach unten und von dem Joch weg gelenkt werden.
Der Blaseffekt von Magneten ist an sich bei Relais bekannt, etwa aus der US-A-2 825 783. Allerdings wird dort lediglich darauf Bezug genommen, daß ein in einem H-Anker vorhandener Dauermagnet mit seinem Streufluß auf die in der Nähe befindlichen Kontakte einwirken soll. Dabei ist jedoch zweifelhaft, wie weit das dort vorhandene, wegen der ferromagnetischen Ankerteile äußerst geringe Streufeld tatsächlich eine merkliche Wirkung auf Lichtbögen entfalten kann.
Die Zahl der Einzelteile kann insgesamt noch dadurch verringert werden, daß die beiden Kontaktfedem einen einstückig angeformten, im Ankerträger eingebetteten Verbindungsabschnitt aufweisen. Damit wird also anstelle der beiden getrennt gefertigten und evtl. miteinander verbundenen Kontaktfedern nur ein einziges Teil aus Blech gestanzt und in den Ankerträger eingebettet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Relais ist weiterhin vorgesehen, daß der Grundkörper beiderseits der Spule jeweils im Bereich zwischen der Spulenwicklung und den Kontaktelementen angeordnete Isolierzwischenwände aufweist. Dadurch wird die Isolierstrecke zwischen den Schaltkontakten und der Erregerwicklung vergrößert, so daß wiederum höhere Ströme geschaltet werden können. Eine weitere Vergrößerung der Isolierstrecken kann durch jeweils eine am Grundkörper angeformte, zwischen dem einander gegenüberstehenden Gegenkontaktelementen angeordnete lsolierrippe erreicht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt

Figur 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in Explosionsdarstellung,
Figur 2 eine schematisierte Vorderansicht des Relais, bei aufgeschnittener Schutzkappe auf das freie Ankerende gesehen und
Figur 3 eine Draufsicht des Relais, ohne Schutzkappe und mit teilweise abgebrochenem Flußblech und Spulenkörper.

Das in den Figuren 1 bis 3 etwas schematisiert dargestellte Relais besitzt einen flachen Grundkörper 1, auf welchem eine Spule 2 mit Spulenkörper 3 und Wicklung 4 aufgesetzt wird. In den Spulenkörper wird durch axiale Öffnung ein stabförmiger Anker 5 eingesetzt, welcher mit einem Ende 5a in einem Ankerträger 6 aus Isolierstoff befestigt ist. In dem Ankerträger 6 sind außerdem beiderseits des Ankers und parallel zu diesem zwei Mittelkontaktfedem 7 und 8 befestigt, welche mit ihren kontaktgebenden Enden 7a bzw. 8a jeweils zwischen zwei im Grundkörper verankerten Gegenkontaktelementen 9 und 10 bzw. 26 und 27 umschaltbar sind. Zu diesem Zweck ist der Ankerträger mit angeformten Lagerzapfen 11 in entsprechend ausgebildeten Lagerschalen 12 des Spulenflansches 13 im Spulenkörper 3 gelagert. Das freie Ankerende 5b ist im Bereich des zweiten Spulenflansches 14 zwischen zwei Polblechen 15 und 16 umschaltbar, welche jeweils in ihrer Verlängerung zwei Joche 17 und 18 bilden, die in eine zur Grundebene parallele Ebene abgebogen sind und jeweils an einem Pol eines flachen Dauermagneten 29 anliegen. Die gegenüberliegenden Pole des Dauermagneten 29 sind mit einem Flußblech 35 gekoppelt, welches über eine abgewinkelte Verlängerung 21 eine Flußrückführung zum Ankerende 5a bildet. Insoweit ist der Aufbau und die Funktion des Relais bereits aus der EP-A-00 72 975 mit einem vierpoligen Dauermagneten bekannt und dort näher beschrieben; der hier verwendete Magnet wird unten noch näher erläutert. Der Zusammenbau des Relais erfolgt wie in Figur 1 mit den Pfeilen dargestellt.
Die beiden Kontaktfedem 7 und 8 sind, wie in Figur 3 zu sehen, über ein einstückig angeformtes Verbindungselement 22 elektrisch verbunden und im Ankerträger 6 befestigt. Sie bilden damit eine Kontaktbrücke, welche je nach Schaltstellung des Ankers in einem Fall das Gegenkontaktelement 26 mit dem Gegenkontaktelement 10 oder im anderen Fall das Gegenkontaktelement 9 mit dem Gegenkontaktelement 27 verbindet. Eine eigene Stromzuführung für diese Kontaktbrücke 7, 8 und 22 ist somit nicht erforderlich.
Um beim Schalten hoher Ströme eine ausreichende Isolierung zur Spulenwicklung herzustellen, sind im Grundkörper 1 zusätzliche isolierende Trennwände 23 angeformt, welche sich beiderseits der Spulenwicklung bis an die Innenseite einer isolierenden Kappe 24 erstrecken. Ferner ist jeweils eine isolierende Rippe 28 im Grundkörper zwischen den beiden Gegenkontaktelementen 9 und 10 bzw. 26 und 27 vorgesehen, welche als zusätzliche Verlängerung der Kriechstrecke dient.
Wie in den Figuren 1 und 2 zu sehen, ist der Dauermagnet 29 nach beiden Seiten so verbreitert, daß zusätzliche Polflächen 30 und 31 neben den für die Schaltfunktion erforderlichen Polflächen 32 und 33 vorhanden sind. Um eine entsprechende Ablenkung des Flusses aus diesen zusätzlichen Polflächen 30 und 31 nach unten und zu den Schaltstrecken zwischen den jeweiligen Gegenkontaktelementen 9 und 10 bzw. 26 und 27 zu erreichen, sind die zusätzlichen Polflächen 30 und 31 jeweils gleichnamig mit den neben ihnen liegenden Polflächen 32 und 33 polarisiert. Zur Verstärkung des Flusses ist außerdem das über dem Dauermagneten liegende Flußblech 35 so breit, daß es die gesamte Oberseite des Dauermagneten 29 bedeckt. Die Trennwände 23 des Grundkörpers können deshalb nur bis zum Dauermagneten 29 reichen.

Claims

1. Elektromagnetisches Relais mit einem flachen, eine Grundebene festlegenden Grundkörper (1), mit einem auf dem Grundkörper (1) befestigten, eine Wicklung (4) tragenden Spulenkörper (3) mit einer parallel zur Grundebene ausgerichteten Achse, mit einem stabförmigen Anker (5), der annähernd axial innerhalb des Spulenkörpers (3) angeordnet ist, mit einem Ende (5a) über einen isolierenden Ankerträger (6) an einem ersten Spulenflansch (13) gelagert ist und mit seinem anderen Ende (5b) im Bereich eines zweiten Spulenflansches (14) zwischen zwei Polblechen (15,16) umschaltbar ist, mit zwei langgestreckten Kontaktfedem (7, 8), welche jeweils in dem Ankerträger (6) befestigt sind, sich beiderseits des Spulenkörpers (3) parallel zum Anker (5) erstrecken und mit ihren freien Enden (7a, 8a) mit jeweils mindestens einem im Grundkörper verankerten Gegenkontaktelement (9, 10, 26, 27) einen Schaltkontakt bilden und einem oberhalb der Spule (2) angeordneten, flachen Dauermagneten (29), der mit mindestens vier Polen zwischen zwei mit den Polblechen (15, 16) verbundenen Jochen (17, 18) einerseits und einem an das gelagerte Ankerende (5a) angekoppelten Flußblech (20) andererseits angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontaktfedem (7, 8) miteinander eine elektrisch leitende Verbindung (22) besitzen und gemeinsam als Kontaktbrücke ohne eigenen Anschluß zwischen zwei beiderseits der Spule (4) angeordneten Gegenkontaktelementen (9, 10; 26, 27) dienen und daß der Dauermagnet (29) sich über die beiden voneinander abgewandten Längsseiten der mit ihm gekoppelten Joche (17, 18) hinaus erstreckt und über den Kontaktstellen jeweils eine zusätzliche freie Polfläche (30, 31) aufweist.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Polflächen (30, 31) jeweils gleichnamig mit den neben ihnen liegenden, mit den Jochen (17,18) gekoppelten Polflächen (32, 33) polarisiert sind.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede der Kontaktfedem (7, 8) als Mittelkontaktfeder zwischen jeweils zwei Gegenkontaktelementen (9, 10; 26, 27) umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mittelkontaktfedem (7, 8) gemeinsam eine Umschalt-Kontaktbrücke bilden.

4. Relais nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontaktfedem (7, 8) einen einstückig angeformten, im Ankerträger (6) eingebetteten Verbindungsabschnitt (22) aufweisen.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) beiderseits der Spule (2) jeweils im Bereich zwischen der Spulenwicklung (4) und den Kontaktelementen (7, 9, 10, 8, 26, 27) angeordnete Isolierzwischenwände (23) aufweist.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) jeweils im Bereich zwischen den Gegenkontaktelementen (9, 10; 26, 27) angeordnete Isolierrippen (28) aufweist.