EP0373109B1 - Polarisiertes Leiterplattenrelais - Google Patents

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EP0373109B1
EP0373109B1 EP19890810896 EP89810896A EP0373109B1 EP 0373109 B1 EP0373109 B1 EP 0373109B1 EP 19890810896 EP19890810896 EP 19890810896 EP 89810896 A EP89810896 A EP 89810896A EP 0373109 B1 EP0373109 B1 EP 0373109B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
armature
relay
coil
permanent magnet
magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP19890810896
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0373109A1 (de
Inventor
Kurt H. Altorfer
Hans A. Diem
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Solutions and Networks Schweiz AG
Original Assignee
Alcatel STR AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel STR AG filed Critical Alcatel STR AG
Priority to AT89810896T priority Critical patent/ATE96940T1/de
Publication of EP0373109A1 publication Critical patent/EP0373109A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0373109B1 publication Critical patent/EP0373109B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/22—Polarised relays
    • H01H51/2272—Polarised relays comprising rockable armature, rocking movement around central axis parallel to the main plane of the armature

Definitions

  • the present invention relates to a polarized circuit board relay according to the preamble of the first claim.
  • circuit board relays which have a so-called dual-in-line connection assignment and which have in common that they must not exceed a certain height from the circuit board so that circuit boards with relays mounted thereon can be arranged next to one another with a standardized distance.
  • Polarized PCB relays are e.g. known from EP-A-0 196 022 and EP-A-0 197 391, wherein one of these documents describes a monostable version and the other a bistable version, each with two changeover contacts.
  • a permanent magnet arranged above the coil connects with poles of the same name at both ends and the opposite pole in the middle in the bistable version.
  • the two legs of the core running through the coil are offset somewhat from the center, with the armature again arranged above the permanent magnet. Since, as already mentioned, the height of the relay should not exceed a certain value, this design necessarily results in a restriction of the available winding space.
  • All three relays have a U-shaped core in common, ie the core must be bent at right angles at two points. A machining process is therefore necessary which can have a negative influence on the magnetic quality of the soft iron core and requires very tight tolerances in order not to influence the magnetic circuit by undesired additional air gaps as a result of bending angle errors as a result of tool wear. Compliance with tolerances becomes particularly critical when an annealing process has to be provided to eliminate bending influences.
  • Common to all three relays is the feature that the changeover springs are firmly connected to the armature, which makes separate preassembly and testing of the spring set and magnetic circuit impossible, which is very desirable in the case of an automated production to be aimed at.
  • a carrier body 1 shows the individual parts of the relay in an exploded view, namely a carrier body 1, changeover contact springs 2, an armature 3, a coil assembly 4 and a cover 5.
  • the carrier body 1 is a trough-shaped plastic injection-molded part, in which all the connecting lugs are held by extrusion coating.
  • practically all of these metal parts lie in one plane during the spraying process and are still connected via webs to a carrier tape, which arises from the fact that tape material is subjected to a punching operation in which the parts that are not to be used are punched out, but the parts to be used are in Tape remain and are still connected to it via narrow webs, which makes their handling much easier.
  • the webs are punched and bent separated and the external connection lugs are bent and come to rest in corresponding recesses in the support body 1.
  • connection lugs 11 for a first coil On each of the long sides of the carrier body 1 there are terminal lugs 11 for a first coil, 12 for a normally closed contact, 13 for a normally open contact, 14 for a changeover spring and, if necessary, 11 'for a second coil.
  • the names for the connection lugs 12 and 13 refer to the monostable version of the present relay. They are resp. For the bistable execution by contact 1. Replace contact 2.
  • tabs 15 On each of the narrow sides is a pair of tabs 15 respectively. 16 are present, which are bent up during the stamping and bending operation following the extrusion coating.
  • the tabs 15 are connected to the corresponding terminal lugs 11, whereas the tabs 16 are always present, but of course can only be connected to these with a second coil if terminal lugs 11 'are present.
  • the task of tabs 15 and 16 is explained in more detail in the explanation of the assembly of the relay.
  • connection lugs 12 are each electrically connected to a normally closed contact 18 in the bottom of the carrier body 1, while the connection lugs 13 are each connected to an identical work contact 19.
  • the connection lugs 14 are each electrically connected to a connection plate 17.
  • the connection plate 17 and the contacts 18 and 19 are held by stamps, on the one hand to ensure their exact position in the carrier body, and on the other hand to protect them on both sides against being covered by spray compound, which is particularly the case in Fig. 3 is clearly visible.
  • This allows connecting surfaces 24 of the changeover springs 2 to be connected to the connection plates 17 by resistance welding or contact points or rods 18 ', respectively, after the extrusion coating. 19 'on the contacts 18 respectively. 19 apply if the latter were not already welded before the spraying process.
  • other welding methods are also possible, for example laser welding, electron beam welding, which are only one-sided Require accessibility.
  • the two changeover springs 2 already mentioned have the same shape in mirror symmetry and are still connected via webs to a carrier tape, the manufacture of which has already been described in connection with the other metal parts in the carrier body 1.
  • Each changeover spring has a rectilinear part 21 with forked ends which carry contact points 22. Lying in the same plane there is a short web 23 which runs perpendicular to the longitudinal axis of the part 21 and is connected to the connection surface 24 already mentioned via a Z-shaped offset. Since the longitudinal axis of the springs lies in the rolling direction of the strip, there is no risk of breakage with this offset and the spring properties of the strip material can be fully utilized for the contact springs.
  • the armature 3 consists of a closed rectangular soft iron frame 31, the long sides of which are overmolded over a certain length with a plastic part 32 in the form of a shell which is almost completely open at the top, the side walls of the shell in the middle of the long side of the frame 31 by a rod 33 semicircular cross section are interconnected, whereby the entire plastic part 32 is fixedly connected to the frame 31.
  • cam-shaped projections 35 are also on the underside of part 32. The tasks of parts 32-35 will be explained later in connection with the assembly and operation of the present relay.
  • the coil assembly 4 has an I-shaped yoke 41, on the crossbar of which a coil flange 42 is snapped on.
  • the middle part of the yoke 41 serves directly as a support for a coil 44 and the ends of the crossbeams of the I project from the coil flange 42 on both sides so far that a rod-shaped permanent magnet 43 can be inserted between them, with projections 47 of the coil flanges 42 as stops serve for the permanent magnets 43.
  • the permanent magnets 43 are fixed thereon by drops of adhesive to the associated projections 47.
  • Each of the permanent magnets 43 is magnetized with three poles, that is to say that its two ends, which are magnetically in contact with the transverse beams of the yoke 41, have poles of the same name, for example south poles, while the opposite pole, in the present example the north pole, has the bistable one Execution of the relay is in the middle of the rod-shaped magnet and in the monostable version is slightly offset from the center.
  • the mechanical center of the permanent magnets 43 there is a recess 48 of semicircular cross section with a somewhat larger radius than that of the rod 33 of the armature 3.
  • the armature 3 with its rod 33 is supported in this recess 48 and rolls in it when the armature moves.
  • the magnets 43 are slightly tapered on the side with the recess 48 from the center towards the ends, so they have a prismatic shape in order to allow the armature 3 to rest over the entire surface in both positions of the latter.
  • the coil 44 is wound directly onto the central part of the yoke 41, this must be provided with suitable insulation.
  • a method is advantageously used for this purpose, in which a polymer layer is applied in a vacuum to all surfaces of the yoke, that is to say also to the surfaces through which the flux of the permanent magnets 43 runs.
  • this layer also creates a defined air gap in the magnetic circuit, so that other measures such as adhesive sheets or the like can usually be dispensed with.
  • the coil flanges 42 have tabs 45 on the end faces of the finished coils and connecting lugs 46 for the coil wires on the long sides of the finished coils.
  • the tabs 45 and connecting tabs 46 which each belong to a corner, are electrically connected to one another, are made of tape material and are molded in the same manner in a flat state, held in a carrier tape, and subsequently separated and bent, as is the case with the connections of the carrier body 1 has been described.
  • the tabs 45 are bent downward and the connecting tabs 46 are bent upward. This position of the latter allows the coil wire to be automatically wrapped around them at the beginning and at the end of the coil winding and also to automatically dip-solder these coils. After soldering, these connection lugs are bent back into the position shown in the drawing, which is necessary for reasons of space and at the same time provides strain relief for the winding ends.
  • the meaning of the tab 45 will be explained later in connection with the assembly of the present relay.
  • the lid 5 is a plastic part in the form of a parallelepiped with an open bottom.
  • its side walls cover the raised side walls of the carrier body 1.
  • the gap between the Corresponding side walls of the cover 5 and the carrier body 1 is selected so that a quantity of a casting resin applied to the bottom of the carrier body in a known manner penetrates into the gap under capillary action to such an extent that a tight seal is provided after curing, but not to the extent that casting resin would flow into the free interior of the relay.
  • the connecting lugs lying in recesses of the carrier body 1 are of course also sealed.
  • the side walls 51 of the cover have projections 52 against the open side in order to provide the necessary distance between the relay and the pressure circuit board for the washing process which takes place after the soldering.
  • the bottom of the carrier body 1 is provided with an opening 54, which is used for outgassing the relay after assembly and casting and optionally for filling with a protective gas.
  • This opening 54 is also tightly closed by a drop of a casting resin that hardens.
  • FIG. 2 shows an interior view of the long side of the relay according to the invention, the corresponding side walls of the carrier body 1 and the cover 5 being cut away.
  • FIG. 3 shows an inside view of the narrow side of this relay, with both the corresponding walls of the carrier body 1 and the cover 5 being cut away, and also the parts of the corresponding coil flange 42 projecting beyond the magnetic yoke 41.
  • the parts already shown in FIG. 1 are parts provided with the same reference symbols, the relay being shown in the assembled state.
  • the armature 3 is applied to the preassembled coil assembly 4 - yoke 41, coil flanges 42, wound coil 44, assembled permanent magnets 43 - and remains attached to it due to the action of the permanent magnets 43.
  • the preassembled magnetic circuit can now be checked for correct function, only the counterforce of the changeover springs 2 being simulated. Furthermore, the changeover springs 2 equipped with the contacts 22 can be installed in the carrier body 1 and the connection surfaces 24 can be welded to the corresponding connection plates 17. At this stage of the assembly, the contacts can be checked with their connections for contact pressure and resistance as well as with regard to the necessary actuation force.
  • the entire magnetic circuit assembly with parts 3 and 4 in the with the changeover springs 2 and the fixed contacts 18, 19 together with their connecting lugs equipped support body 1 are installed.
  • the cam-shaped projections 35 of the armature 3 press on the parts 21 of the springs 2, which in turn are supported on a support 37 formed on the bottom of the carrier body 1.
  • the magnet assembly 3 + 4 is fixed in the carrier-contact assembly 1 + 2 by welding the upper ends of the tabs 15 respectively.
  • 16 of the carrier assembly with the corresponding tabs 45 of the magnet assembly for example by means of laser beam welding.
  • the tabs 45 like the tabs 16 already mentioned, are always present in the carrier body 1 at both ends of the coil assembly, regardless of whether two or four electrical connections are required for the coil connections.
  • a projection 36 is formed on the bottom of the carrier body 1, the upper side of which approximately corresponds to the shape of the hump-shaped projection 34 of the anchor bearing.
  • the monostable and the bistable embodiment of the present relay have in principle the same mechanical structure. There are differences in the position of the north pole N on the permanent magnet 43 and at most in the number of coils.
  • the north pole is offset somewhat to the left in the drawing relative to the mechanical center of the permanent magnet 43, which coincides with the axis of rotation 33 of the armature 3, ah. the magnetic circuit is asymmetrical with respect to the axis of rotation of the armature 3.
  • the position of the north pole coincides with the mechanical center of the permanent magnet, i.e. the magnetic circuit is symmetrical with respect to the axis of rotation of the armature 3.
  • the above asymmetry of the magnetic circuit in the monostable embodiment can optionally be accompanied by further measures that have the same effect, e.g. adhesive plates or one-sided cross-sectional reductions can be provided.
  • the magnetic flux ⁇ S induced by the excited relay coil 44 counteracts the magnetic flux ⁇ M ' caused by the permanent magnet 43 and supports the magnetic flux ⁇ M'' also caused by the permanent magnet 43, see above that the anchor 3 tilts into the working position.
  • the relay coil is switched off, the flow ⁇ S disappears. Since the flux ⁇ M ' generated by the partial magnet with the larger volume, despite a larger air gap, causes a greater pulling force than the holding force caused by the flux ⁇ M'' , the armature tilts back into the starting position when the coil 44 is de-energized and is replaced by the the holding force caused by the flow ⁇ M 'is held in this position.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein polarisiertes Leiterplattenrelais gemäss dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
  • Es sind verschiedene Leiterplattenrelais bekannt, die eine sogenannte dual-in-line-Anschlussbelegung aufweisen und denen gemeinsam ist, dass sie eine bestimmte Höhe ab Leiterplatte nicht überschreiten dürfen, damit Leiterplatten mit darauf montierten Relais nebeneinander mit einem normierten Abstand angeordnet werden können. Polarisierte Leiterplattenrelais sind z.B. aus EP-A-0 196 022 und EP-A-0 197 391 bekannt, wobei in einer dieser Schriften eine monostabile und in der anderen eine bistabile Ausführung mit jeweils zwei Umschaltekontakten beschrieben ist. Bei diesen Relais verbindet ein oberhalb der Spule angeordneter Permanentmagnet mit gleichnamigen Polen an beiden Enden und Gegenpol in der Mitte bei der bistabilen Ausführung bezw. etwas aus der Mitte versetzt bei der monostabilen Ausführung die beiden Schenkel des durch die Spule laufenden Kerns.Der Anker ist dabei nochmals oberhalb des Permanentmagneten angeordnet. Da, wie bereits erwähnt, die Bauhöhe des Relais einen bestimmten Wert nicht überschreiten sollte, ergibt sich aus dieser Bauweise notwendigerweise eine Einschränkung des zur Verfügung stehenden Wickelraumes.
  • Eine gewisse Abhilfe schafft das im übrigen ähnliche, in EP-A-0 282 099 beschriebene Relais, bei welchem der Permanentmagnet in der Mitte des Kerns mit diesem verbunden ist, was aber durch eine Zweiteilung der Spule erkauft werden muss.
  • Allen drei Relais ist ein U-förmiger Kern gemeinsam, d.h. der Kern muss an zwei Stellen rechtwinklig abgebogen werden. Es ist also ein Bearbeitungsvorgang notwendig, der die magnetische Güte des Weicheisenkerns negativ beeinflussen kann und sehr enge Toleranzen erfordert, um nicht durch Biegewinkelfehler infolge Werkzeugabnützung den Magnetkreis durch unerwünschte Zusatzluftspalte zu beeinflussen. Die Einhaltung der Toleranzen wird insbesondere dann kritisch, wenn zum Beheben von Biegeeinflüssen ein Glühprozess vorgesehen werden muss. Allen drei Relais gemeinsam ist auch das Merkmal, dass die Umschaltefedern fest mit dem Anker verbunden sind, was eine getrennte Vormontage und Prüfung von Federsatz und Magnetkreis verunmöglicht, was bei einer anzustrebenden automatisierten Fertigung sehr wünschenswert ist.
  • Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein polarisiertes Leiterplattenrelais mit zwei Umschaltekontakten vorzusehen, das die gewünschte Bauhöhe nicht übersteigt und dennoch genügend Wickelraum zur Erreichung einer geringen Erregerleistung aufweist und dessen Auslegung so ist, dass eine automatisierte Fertigung möglich ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs genannten Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
    • Die Fig. 1
    eine Ansicht der einzelnen Teile des erfindungsgemässen Relais in Explosionsdarstellung;
    Die Fig. 2
    eine Innenansicht der Längsseite des Relais bei aufgeschnittenem Deckel und Trägerkörper;
    Die Fig. 3
    eine Innenansicht der Schmalseite des Relais bei aufgeschnittenem Deckel und Trägerkörper;
    Die Fig. 4
    eine Innenansicht ähnlich jener von Fig. 2 zur Veranschaulichung des Magnetflusses bei einem monostabilen Relais; und
    Die Fig. 5
    eine Innenansicht analog jener von Fig. 4 zur Veranschaulichung des Magnetflusses bei einem bistabilen Relais.
  • Fig. 1 zeigt die einzelnen Teile des Relais in Explosionsdarstellung, nämlich einen Trägerkörper 1, Umschaltekontaktfedern 2, einen Anker 3, eine Spulenbaugruppe 4 und einen Deckel 5.
  • Der Trägerkörper 1 ist ein wannenförmiger Kunststoffspritzteil, in welchem alle Anschlussfahnen durch Umspritzen gehaltert sind. In bekannter Technik liegen praktisch alle diese Metallteile beim Spritzvorgang in einer Ebene und sind über Stege noch mit einem Trägerband verbunden, das dadurch entsteht, dass Bandmaterial einer Stanzoperation unterworfen wird, bei welcher die nicht zu verwendenden Teile ausgestanzt werden, die zu verwendenden Teile jedoch im Band verbleiben und mit diesem noch über schmale Stege verbunden sind, was deren Handhabung wesentlich erleichtert. Nach dem Umspritzen werden die Stege durch eine Stanz- und Biegeoperation abgetrennt und die aussenliegenden Anschlussfahnen werden abgebogen und kommen in entsprechende Ausnehmungen des Trägerkörpers 1 zu liegen.
  • An jeder der Längsseiten des Trägerkörpers 1 sind Anschlussfahnen 11 für eine erste Spule, 12 für einen Ruhekontakt, 13 für einen Arbeitskontakt, 14 für eine Umschaltefeder und im Bedarfsfall 11′ für eine zweite Spule vorhanden. Die Benennungen für die Anschlussfahnen 12 und 13 beziehen sich auf die monostablie Ausführung des vorliegenden Relais. Sie sind für die bistabile Ausführung durch Kontakt 1 bezw. Kontakt 2 zu ersetzen. In der gezeigten Form sind die Anschlussfahnen als Lötfahnen ausgebildet, um durch Bohrungen einer Druckschaltungsplatte durchgesteckt und auf der Gegenseite verlötet zu werden. Es ist für den Fachmann klar, dass durch andere Ausbildung der Anschlussfahnen das Relais auch für Oberflächenmontage (SMT = Surface Mounting Technique) ausgelegt werden könnte.
  • An jeder der Schmalseiten ist je ein Paar von Lappen 15 bezw. 16 vorhanden, welche bei der auf das Umspritzen folgenden Stanz- und Biegeoperation nach oben gebogen werden. Die Lappen 15 sind mit den entsprechenden Anschlussfahnen 11 verbunden, wogegen die Lappen 16 zwar immer vorhanden sind, aber natürlich nur bei Vorhandensein von Anschlussfahnen 11′ für einen zweite Spule mit diesen verbunden sein können. Die Aufgabe der Lappen 15 und 16 wird bei der Erklärung des Zusammenbaus des Relais näher erläutert.
  • Die Anschlussfahnen 12 sind elektrisch je mit einem Ruhekontakt 18 im Boden des Trägerkörpers 1 verbunden, während die Anschlussfahnen 13 je mit einem gleich ausgebildeten Arbeitskontakt 19 verbunden sind. Die Anschlussfahnen 14 sind elektrisch je mit einer Anschlussplatte 17 verbunden. Beim Umspritzen bei der Herstellung des Trägerkörpers 1 werden die Anschlussplatte 17 und die Kontakte 18 und 19 durch Stempel gehaltert, einerseits, um ihre exakte Lage im Trägerkörper sicherzustellen, anderseits, um sie auf beiden Seiten gegen das Bedecken durch Spritzmasse zu schützen, was insbesondere in Fig. 3 gut sichtbar ist. Dies ermöglicht nach dem Umspritzen Anschlussflächen 24 der Umschaltefedern 2 mit den Anschlussplatten 17 durch Widerstandsschweissen zu verbinden oder Kontaktpunkte oder -stäbe 18′ bezw. 19′ auf die Kontakte 18 bezw. 19 aufzubringen, sofern letztere nicht schon vor dem Spritzvorgang angeschweisst wurden. Selbstverständlich sind auch andere Schweissverfahren z.B. Laserschweissen, Elektronenstrahlschweissen möglich, die nur einseitige Zugänglichkeit erfordern.
  • Die beiden bereits erwähnten Umschaltefedern 2 weisen spiegelsymmetrisch dieselbe Form auf und sind bis nach dem Einbau noch über Stege mit einem Trägerband verbunden, dessen Herstellung bereits in Zusammenhang mit den übrigen Metallteilen im Trägerkörper 1 beschrieben wurde. Jede Umschaltefeder weist einen einen geradlinig verlaufenden Teil 21 mit gegabelten Enden auf, die Kontaktpunkte 22 tragen. In der gleichen Ebene liegend ist ein kurzer, senkrecht zur Längsachse des Teiles 21 verlaufender Steg 23 vorhanden, der über eine Z-förmige Abkröpfung mit der bereits erwähnten Anschlussfläche 24 verbunden ist. Da die Längsachse der Federn in Walzrichtung des Bandes liegt, besteht bei dieser Abkröpfung keine Bruchgefahr und die Federeigenschaften des Bandmaterials können für die Kontaktfedern voll ausgenützt werden.
  • Der Anker 3 besteht aus einem geschlossenen rechteckigen Weicheisenrahmen 31, dessen Längsseiten über eine bestimmte Länge mit einem Kunststoffteil 32 in Form einer oben fast vollständig offenen Schale umspritzt sind, wobei die Seitenwände der Schale in der Mitte der Längsseite des Rahmens 31 durch einen Stab 33 mit halbkreisförmigem Querschnitt miteinander verbunden sind, wodurch der ganze Kunststoffteil 32 fest mit dem Rahmen 31 verbunden ist. Auf der Unterseite jedes dieser Kunststoffteile 32 ist dem Stab 33 gegenüberliegend eine buckelförmige Erhebung 34 mit erheblich grösserem Radius als jenem des Stabes 33 vorhanden. Ebenfalls auf der Unterseite von Teil 32 sind an dessen beiden äusseren Enden nockenförmige Vorsprünge 35 vorhanden. Die Aufgaben der Teile 32 - 35 werden später in Zusammenhang mit dem Zusammenbau und der Arbeitsweise des vorliegenden Relais näher erläutert.
  • Die Spulenbaugruppe 4 weist ein I-förmiges Joch 41 auf, auf dessen Querbalken je ein Spulenflansch 42 aufgeschnappt wird. Dabei dient der Mittelteil des Jochs 41 direkt als Träger für eine Spule 44 und die Enden der Querbalken des I stehen beidseits soweit aus dem Spulenflansch 42 vor, dass je ein stabförmiger Permanentmagnet 43 zwischen diese eingelegt werden kann, wobei Vorsprünge 47 der Spulenflansche 42 als Anschläge für die Permanentmagnete 43 dienen. Die Permanentmagnete 43 werden darauf durch Klebstofftropfen an den zugehörigen Vorsprüngen 47 fixiert.
  • Jeder der Permanentmagnete 43 ist dreipolig magnetisiert, d.h., dass seine beiden Enden, die mit den Querbalken des Jochs 41 magnetisch in Kontakt sind, gleichnamige Pole, z.B. Südpole aufweisen, während der Gegenpol, im vorliegenden Beispiel der Nordpol, bei der bistabilen Ausführung des Relais in der Mitte des stabförmigen Magneten liegt und bei der monostabilen Ausführung etwas aus der Mitte versetzt ist. In der mechanischen Mitte der Permanentmagnete 43 ist eine Ausnehmung 48 von halbkreisförmigem Querschnitt mit etwas grösserem Radius als jenem des Stabes 33 des Ankers 3 vorgesehen. In dieser Ausnehmung 48 ist der Anker 3 mit seinem Stab 33 gelagert und wälzt sich bei der Bewegung des Ankers darin ab. Die Magnete 43 sind auf der Seite mit der Ausnehmung 48 von der Mitte gegen die Enden hin leicht verjüngt, besitzen also eine prismatische Form, um eine vollflächige Anlage des Ankers 3 in beiden Stellungen des letzteren zu ermöglichen.
  • Da die Spule 44, wie bereits erwähnt, direkt auf den Mittelteil des Jochs 41 gewickelt wird, muss dieses mit einer geeigneten Isolation versehen werden. Vorteilhafterweise wird dazu ein Verfahren verwendet, bei dem im Vakuum ein Polymerschicht auf alle Flächen des Jochs aufgebracht wird, also auch auf die Flächen, durch die der Fluss der Permanentmagnete 43 läuft. Diese Schicht bewirkt neben der Isolation der Spule gleichzeitig einen definierten Luftspalt im Magnetkreis, so dass andere Massnahmen wie Klebebleche oder dergleichen meist entfallen können.
  • Die Spulenflansche 42 weisen auf den Stirnseiten der fertigen Spulen Lappen 45 und auf den Längsseiten der fertigen Spulen Anschlussfahnen 46 für die Spulendrähte auf. Die jeweils zu einer Ecke gehörigen Lappen 45 und Anschlussfahnen 46 sind elektrisch miteinander verbunden, sind aus Bandmaterial hergestellt und werden in der gleichen Weise in flachem Zustand in einem Trägerband gehaltert umspritzt und nachher abgetrennt und gebogen, wie dies in Zusammenhang mit den Anschlüssen des Trägerkörpers 1 beschrieben wurde. Beim Stanz- und Biegevorgang werden die Lappen 45 nach unten und die Anschlussfahnen 46 nach oben gebogen. Diese Stellung der letzteren erlaubt ein automatisches Umwickeln derselben mit dem Spulendraht am Anfang und am Ende des Spulenwickelns und ebenfalls ein automatisches Tauchlöten dieser Wickel. Nach dem Löten werden diese Anschlussfahnen wieder in die in der Zeichnung gezeigte Lage zurückgebogen, was aus Platzgründen notwendig ist und gleichzeitig für eine Zugentlastung der Wickelenden sorgt. Die Bedeutung der Lappen 45 wird später in Zusammenhang mit dem Zusammenbau des vorliegenden Relais noch näher erläutert.
  • Der Deckel 5 ist ein Kunststoffteil in Form eines Parallelepipeds mit offenem Boden. Beim Aufsetzen des Deckels überdecken dessen Seitenwände die hochgezogenen Seitenwände des Trägerkörpers 1. Der Spalt zwischen den entsprechenden Seitenwänden des Deckels 5 und des Trägerkörpers 1 ist so gewählt, dass eine in bekannter Art auf den Boden des Trägerkörpers aufgebrachte Menge eines Giessharzes unter Kapillarwirkung zwar soweit in den Spalt eindringt, dass nach dem Aushärten für einen dichten Abschluss gesorgt ist, aber nicht soweit, dass Giessharz bis in das freie Relaisinnere fliessen würde. Gleichzeitig mit diesem Vergiessvorgang des Spaltes werden natürlich auch die in Ausnehmungen des Trägerkörpers 1 liegenden Anschlussfahnen abgedichtet. Die Seitenwände 51 des Deckels weisen gegen die offene Seite hin Vorsprünge 52 auf, um für den nötigen Abstand zwischen Relais und Druckschaltungsplatte für den nach dem Einlöten erfolgenden Waschvorgang zu sorgen.
  • Der Boden des Trägerkörpers 1 ist mit einer Oeffnung 54 versehen, die zum Ausgasen des Relais nach dem Zusammenbau und Vergiessen und gegegebenenfalls zum Füllen mit einem Schutzgas dient. Diese Oeffnung 54 wird ebenfalls durch einen Tropfen eines Giessharzes, das aushärtet, dicht verschlossen.
  • Fig. 2 zeigt eine Innenansicht der Längsseite des erfindungsgemässen Relais, wobei die entsprechenden Seitenwände des Trägerkörpers 1 und des Deckels 5 weggeschnitten sind. Die Fig. 3 zeigt eine Innenansicht der Schmalseite dieses Relais, wobei sowohl die entsprechenden Wände des Trägerkörpers 1 und des Deckels 5 weggeschnitten sind, wie auch die über das Magnetjoch 41 vorstehenden Teile des entsprechenden Spulenflansches 42. Die bereits in Fig. 1 gezeigten Teile sind dabei mit denselben Ueberweisungszeichen versehen, wobei das Relais in zusammengebautem Zustand dargestellt ist. Um zu diesem Zusammenbau zu kommen, wird der Anker 3 an die vormontierte Spulenbaugruppe 4 - Joch 41, Spulenflansche 42, bewickelte Spule 44, montierte Permanentmagnete 43 - angelegt und bleibt daran infolge der Wirkung der Permanentmagnete 43 haften. Der vormontierte Magnetkreis kann nun auf richtige Funktion geprüft werden, wobei lediglich die Gegenkraft der Umschaltefedern 2 zu simulieren ist. Ferner können die mit den Kontakten 22 bestückten Umschaltefedern 2 in den Trägerkörper 1 eingebaut und die Anschlussflächen 24 mit den entsprechenden Anschlussplatten 17 verschweisst werden. In diesem Stadium des Zusammenbaus kann die Kontaktbaugruppe mit ihren Anschlüssen auf Kontaktdruck und -widerstand sowie in Bezug auf die notwendige Betätigungskraft geprüft werden.
  • Nach erfolgter Prüfung kann die ganze Magnetkreisbaugruppe mit den Teilen 3 und 4 in den mit den Umschaltefedern 2 und den festen Kontakten 18, 19 samt deren Anschlussfahnen bestückten Trägerkörper 1 eingebaut werden. Dabei drücken die nockenförmigen Vorsprünge 35 des Ankers 3 auf die Teile 21 der Federn 2, die sich ihrerseits auf eine am Boden des Trägerkörpers 1 angeformte Auflage 37 abstützen. Die Fixierung der Magnetbaugruppe 3 + 4 in der Träger-Kontakt-Baugruppe 1 + 2 erfolgt durch Verschweissen der oberen Enden der Lappen 15 bezw. 16 der Trägerbaugruppe mit den entsprechenden Lappen 45 der Magnetbaugruppe z.B. mittels Laserstrahlschweissen. Die Lappen 45 sind ähnlich wie die bereits erwähnten Lappen 16 im Trägerkörper 1 immer an beiden Enden der Spulenbaugruppe vorhanden, unabhängig davon, ob für die Spulenanschlüsse zwei oder vier elektrische Verbindungen benötigt werden.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist am Boden des Trägerkörpers 1 ein Vorsprung 36 angeformt, dessen Oberseite in etwa der Form des buckelförmigen Vorsprungs 34 der Ankerlagerung entspricht. Zwischen diesen beiden Formkörpern besteht ein geringer Luftspalt, so dass im Normalbetrieb keine Reibung entsteht, vielmehr dienen die Vorsprünge 34 und ihre Gegenstücke 36 dazu, den Anker 3 bei starker Schlagbeanspruchung ungefähr in seiner Lage zu halten, so dass auch bei dieser Beanspruchung keine ungewollte Kontaktbetätigung erfolgt.
  • Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, haben die monostabile und die bistabile Ausführungsform des vorliegenden Relais im Prinzip den gleichen mechanischen Aufbau. Unterschiede gibt es bei der Lage des Nordpols N auf dem Permanentmagneten 43 sowie allenfalls bei der Anzahl der Spulen. Bei der monostabilen Ausführungsform ist der Nordpol gegenüber der mechanischen Mitte des Permanentmagneten 43, welche mit der Drehachse 33 des Ankers 3 zusammenfällt, in der Zeichnung etwas nach links versetzt, ah. der Magnetkreis ist bezüglich der Drehachse des Ankers 3 asymmetrisch. Bei der bistabilen Ausführungsform fällt die Lage des Nordpols mit der mechanischen Mitte des Permanentmagneten zusammen, d.h. der Magnetkreis ist bezüglich der Drehachse des Ankers 3 symmetrisch. Die obige Asymmetrie des Magnetkreises bei der monostabilen Ausführungsform kann gegebenenfalls von weitere Massnahmen begleitet sein, die die gleiche Wirkung haben, z.B. können dazu Klebbleche oder einseitige Querschnittsreduktionen vorgesehen werden.
  • Bei der monostabilen Ausführungsform von Fig. 4 wirkt der durch die erregte Relaisspule 44 induzierte Magnetfluss ΦS dem durch den Permanentmagneten 43 bewirkten Magnetfluss ΦM' entgegen und unterstützt den ebenfalls durch den Permanentmagneten 43 bewirkten Magnetfluss ΦM'', so dass der Anker 3 in die Arbeitsstellung kippt. Beim Abschalten der Relaisspule verschwindet der Fluss ΦS. Da der durch den Teilmagneten mit dem grösseren Volumen erzeugte Fluss ΦM' trotz grösserem Luftspalt eine grössere Anzugskraft bewirkt als die durch den Fluss ΦM'' bewirkte Haltekraft, kippt der Anker bei stromloser Spule 44 wieder in die Ausgangslage zurück und wird durch die durch den Fluss ΦM' bewirkte Haltekraft in dieser Stellung gehalten.
  • Bei der bistabilen Ausführungsform nach Fig. 5 gilt dasselbe, was im ersten Satz des vorigen Abschnittes gesagt wurde. Beim Abschalten der Spule verschwindet der Fluss ΦS ebenfalls. Da aber die beiden Teilmagnete das gleiche Volumen aufweisen, überwiegt die Haltekraft des Teilmagneten mit Luftspalt nahe Null die Anzugskraft des Teilmagneten mit Luftspalt, so dass der Anker in der eingenommenen Lage bleibt. Um den Anker in die andere Stellung zu bringen, muss die Flussrichtung des Spulenflusses ΦS umgekehrt werden, was durch Vertauschen der Polarität der Stromquelle oder besser durch Verwendung von zwei gegensinnig angeschlossenen Relaiswicklungen geschehen kann.

Claims (8)

  1. Polarisiertes Leiterplattenrelais mit dual-in-line-Anschlussbelegung mit einem Gehäuse (5), einem Magnetsystem mit mindestens einer Erregerspule (44), einem Joch, einem Permanentmagnet für den magnetischen Rückschluss und einem um seine Mittelachse zwischen zwei Stellungen kippbaren Anker, mit einem Kontaktsystem mit in einem Trägerkörper fest angeordneten Kontakten und mit durch den Anker betätigten und mit dem Trägerkörper beweglich verbundenen Umschaltefedern, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Rückschluss über zwei dreipolig magnetisierte stabförmige Permanentmagnete (43) erfolgt, welche zwischen Auskragungen des flachen, I-förmigen Jochs (41) eingelegt sind, dass die Permanentmagnete eine quer zu ihrer Längsausdehnung verlaufende Ausnehmung (48) aufweisen für die Lagerung des Ankers (3), dass der Anker als rechteckiger geschlossener und flacher Rahmen ausgebildet ist, wobei zwei sich gegenüberliegende Rahmenteile je durch ein Kunststoffteil (32) teilweise umschlossen sind, welches Teil einerseits einen quer über den Steg des Rahmens verlaufenden, in die Ausnehmung des Permanentmagneten passenden Halbrundstab (33) und anderseits auf der dem letzteren gegenüberliegenden Seite zwei Vorsprünge (35) aufweist, welche auf der Umschaltefeder (2) aufliegen und diese gegen einen der festen Kontakte (18, 19) im Trägerkörper (1) und gegen eine Auflage (37) des Trägerkörpers drücken und diese Umschaltefeder dabei elastisch verformen.
  2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltefeder (2) ohne Einwirkung des Ankers (3) ein längliches, gerades Stück (21) mit gegabelten Enden aufweist, auf welchem Kontaktpunkte (22) aufgeschweist sind, weiter einen in der Mitte dieses länglichen Stückes, quer zu diesem angeordneten Steg (23), der mit einer Anschlussfläche (24) verbunden ist, welche ihrerseits mit einer Anschlussplatte (17) im Trägerkörper (1) verschweisst ist, welche aus einem Stück mit der entsprechenden Anschlussfahne (14) besteht, wodurch die Umschaltefeder elektrisch mit der Anschlussfahne verbunden ist, das Ganze derart, dass der genannte Steg bei Betätigung der Umschaltefeder auf Torsion beansprucht wird.
  3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das den Anker (3) teilweise umschliessende Kunststoffteil (32) auf der Seite der genannten Vorsprünge (35) in der Mitte zwischen diesen mit einem Buckel (34) versehen ist, und dass der Trägerkörper (1) an der diesem Buckel gegenüberliegenden Stelle mit einem Vorsprung (36) mit einer diesem Buckel entsprechenden konkaven Oberseite versehen ist, das Ganze derart, dass der Buckel und die konkave Oberseite des Vorsprungs sich zwar nicht berühren, aber doch so nahe beieinanderliegen, dass bei Schlagbeanspruchung durch Abstützen des Ankers ein wirksamer Schutz gegen eine ungewollte Kontaktbetätigung bewirkt wird.
  4. Relais nach Anspruch 3, ausgebildet als monostabiles Relais, dadurch gekennzeichnet, dass beim dreipolig magnetisierte Permanentmagneten (43) mit gleichnamigen Polen (S) an seinen Enden der Gegenpol (N) aus der mechanischen Mitte versetzt ist, so dass nach Wegfall des durch die Spule (44) bewirkten Magnetflusses (ΦS) der Anker in seine Ursprungsstellung zurückfällt (Fig. 4).
  5. Relais nach Anspruch 3, ausgebildet als bistabiles Relais, dadurch gekennzeichnet, dass beim dreipolig magnetisierten Permanentmagneten (43) mit gleichnamigen Polen (S) an seinen Enden der Gegenpol (N) genau in der mechanischen Mitte angeordnet ist, so dass nach Wegfall des durch die Spule (44) bewirkten Magnetflusses (ΦS) der Anker in der eingenommenen Stellung verbleibt und nur durch Richtungsumkehr des durch die Spule bewirkten Magnetflusses wieder in seine andere Stellung verbracht werden kann (Fig. 5).
  6. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (43) zusätzlich zum Mittenversatz des Gegenpols (N) mechanisch asymmetrisch ausgebildet ist.
  7. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch asymmetrische Ausbildung darin besteht, dass auf einem Schenkel des Permanentmagneten (43) ein Klebeblech aufgebracht wird.
  8. Relais nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt eines Schenkels des Permanentmagneten (43) auf einem Teil von dessen Länge verringert ist.
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