EP0374552B1 - Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Relais und danach hergestelltes Relais - Google Patents

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EP0374552B1
EP0374552B1 EP89122261A EP89122261A EP0374552B1 EP 0374552 B1 EP0374552 B1 EP 0374552B1 EP 89122261 A EP89122261 A EP 89122261A EP 89122261 A EP89122261 A EP 89122261A EP 0374552 B1 EP0374552 B1 EP 0374552B1
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EP
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yoke
wall
projection
core
relay
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Hans Peter Stribel
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Stribel GmbH
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Stribel GmbH
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/36—Stationary parts of magnetic circuit, e.g. yoke
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    • H01H50/36—Stationary parts of magnetic circuit, e.g. yoke
    • H01H2050/367—Methods for joining separate core and L-shaped yoke
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49073—Electromagnet, transformer or inductor by assembling coil and core

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electromagnetic relay with the features of the preamble of claim 1.
  • the magnetic resistance in the magnetic circuit is as small as possible.
  • the magnetic resistance is often unsatisfactorily high since the connection between the yoke and the coil core is inadequate and is additionally subject to considerable temperature and vibration stresses during relay operation. It is also important that the pole face of the coil core and the abutment for the relay armature are precisely matched to each other in order to keep the magnetic resistance small at this point.
  • US-A-4749977 which describes the closest prior art, discloses a relay with a yoke and a coil core, which has a reduced-diameter attachment.
  • the yoke has a hole and a wall protrusion protruding on the inside, which also delimits the hole.
  • the coil core extension is inserted into the hole and axially displaced towards the wall projection by a certain amount, and only so far that an air gap remains between the coil core and the end face of the wall projection.
  • connection of a coil core with a yoke which has no wall projection.
  • a coil core extension which has a conical undercut, is inserted into a hole in the yoke wall and pressed in so far that the yoke material surrounding the coil core flows in the fastening area, for which a hard coil core material and large deformation forces are necessary during assembly.
  • US-A 4596972 discloses a relay with a coil core which does not have a reduced-diameter attachment but is essentially constant in diameter.
  • the coil core is inserted into a yoke wall hole, which is also delimited by a wall projection.
  • the object of the invention is to develop a method for producing a relay with the features of the preamble of claim 1 such that a magnetically low-resistance, fixed yoke-core connection is achieved by simple adjustment of the length of the core with little force with simple means.
  • the relay 1 can be installed on a printed circuit board 2, which can have conductor tracks (not shown here) on its lower and / or upper side.
  • the relay 1 has a yoke 3 made of a ferromagnetic material, which has a rear wall 4 and a leg 5 bent at right angles therefrom.
  • a core 7 is provided with a reduced diameter extension 6, which is also made of ferromagnetic material and with its axis 8 is parallel to the leg 5 at a distance.
  • the core 7 carries a coil body 9 made of insulating material, which has an end plate 10 and a back plate 11 and carries a coil 12 wound from coil wire.
  • the relay 1 On the underside of the relay 1 can be provided on the yoke wall 4 formed mounting pin 13 and to the normally closed contacts 14, working contacts 15 and coil connecting parts 16 plug pins 17 are provided, which are arranged at a distance from one another in accordance with a hole pattern formed in the printed circuit board 2 are and can be inserted into the holes in the circuit board 2.
  • an upwardly projecting pin 18 is formed, to which a helical tension spring 19 is fastened.
  • the other end of the coil spring 19 is fastened to a web 20, which also protrudes upward, of a hinged anchor 21 which is also made of ferromagnetic material.
  • the hinged anchor 21 is pivotally mounted on an abutment 22 formed on the yoke leg 5.
  • a metal braid 23 is attached to the yoke leg 3 and is contacted at its other end on the hinged armature 21.
  • a thin contact spring plate 24 is provided, which has one or more switching contacts 25 arranged between the normally closed contacts 14 and the working contacts 15.
  • a passage 26 is formed on the rear wall 4 of the yoke 3, which has a projection 28 protruding on the inside 27 of the yoke wall 4 and a recess 29 which is formed on the opposite outside 30 of the yoke wall 4.
  • the extension 6 of the core 7 can be inserted into the hole 31 determining the inside diameter of the passage 26, so that the core 7 comes to rest with a stop surface 32 on an annular surface 33 delimited by the outside diameter and the inside diameter of the projection 28.
  • the diameter of the core 7 and the outer diameter of the projection 28 are preferably approximately the same.
  • the diameter of the coil core extension 6 expediently the same or only slightly smaller than the diameter of the pull-through hole 31, so that the extension 6 can be inserted into the projection 28 largely without play during assembly.
  • the width of the circular ring surface 33 which is limited by the inner diameter and the outer diameter of the projection 28, so that it is approximately as wide as the thickness of the yoke wall 4.
  • the passage 26 formed in the yoke wall 4 is advantageously designed such that the dimension of the rear recess 29 and the length of the projection 28 projecting beyond the yoke wall inside 27 are approximately the same in the axial direction.
  • the dimension of the depression 29 within the yoke wall 4 and / or the length of the projection 28 projecting on the inside 27 in the axial direction such that it is approximately equal to or greater than half the thickness of the yoke wall 4.
  • the axial length of the extension 6 is slightly larger than the distance between the bottom of the recess 29 and the annular surface 33, so that the extension 6 protrudes into the recess 29 of the passage 26.
  • the stop surface 32 of the coil core 7 is pressed firmly against the annular surface 33 of the protruding wall projection 28, in such a way that the wall projection 28 is pressed back towards the plane of the yoke wall 4, so that the core stop surface 32 and the annular surface 33 are approximately in or slightly in front of the plane of the inside 27 of the yoke wall 4, as shown in FIG. 3 is shown in the final assembly position.
  • the projection 28 has preferably been pushed back so far that the core pole surface 34 lies in the same plane as the abutment 22.
  • the from FIG. 2 apparent distance 37 between the plane of the abutment 22 and the plane of the pole face 34 is in the preferred embodiment shown in FIG. 1 and 3 no longer, but has essentially been reduced to zero.
  • An advantage of the manufacturing method according to the invention and the relay manufactured according to it is that the core 7 can be connected extremely dimensionally and permanently firmly to the yoke wall 4, wherein there is also a large-area material connection in the connection area of the two parts, so that a small magnetic contact resistance high magnetic force flux is achieved.
  • the wall projection 28 is pressed back by means of the pressure force 38, the wall of the passage 26 is pressed firmly against the circumference of the core projection 6 by compression-like deformation, and at the same time the core stop surface 32 is pressed against the annular surface 33 of the projection 28, and form-fitting fixed connection is given, which is axially and radially non-positive in the passage 26 as well as on the inner and outer sides thereof.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Relais mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Bei elektromagnetischen Relais dieser Art ist es von wesentlicher Bedeutung, daß der magnetische Widerstand im Magnetkreis so klein wie möglich ist. Insbesondere bei Kleinrelais ist der magnetische Widerstand oftmals unbefriedigend hoch, da die Verbindung zwischen Joch und Spulenkern unzulänglich ist und zusätzlich während des Relaisbetriebs erheblichen Temperatur- und Schwingungsbeanspruchungen unterliegt. Außerdem ist es wichtig, daß die Polfläche des Spulenkerns und das Widerlager für den Relaisanker genau aufeinander abgestimmt sind, um auch an dieser Stelle den magnetischen Widerstand klein zu halten.
  • Die den nächstkommenden Stand der Technik beschreibende US-A 4749977 offenbart ein Relais mit einem Joch und einem Spulenkern, der einen im Durchmesser reduzierten Ansatz aufweist. Das Joch besitzt ein Loch und einen an der Innenseite vorstehenden Wandvorsprung, der das Loch mitbegrenzt. Bei der Herstellung wird der Spulenkernansatz in das Loch gesteckt und axial um ein gewisses Maß in Richtung gegen den Wandvorsprung verlagert, und zwar nur so weit, daß ein Luftspalt zwischen dem Spulenkern und der Stirnseite des Wandvorsprungs verbleibt.
  • Aus der DE-A 3210031 ist eine Verbindung eines Spulenkerns mit einem Joch bekannt, das keinen Wandvorsprung aufweist. Ein Spulenkernansatz, der einen konischen Hinterschnitt besitzt, wird in ein Loch der Jochwand gesteckt und so weit eingedrückt, daß das den Spulenkern im Befestigungsbereich umgebende Jochmaterial fließt, wofür ein harter Spulenkernwerkstoff und große Verformungskräfte bei der Montage notwendig sind.
  • Die US-A 4596972 offenbart ein Relais mit einem Spulenkern, der keinen im Durchmesser reduzierten Ansatz besitzt, sondern im Durchmesser im wesentlichen gleichbleibend ist. Der Spulenkern wird in ein Jochwandloch eingesetzt, das von einem Wandvorsprung mitbegrenzt ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Relais mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß mit einfachen Mitteln eine magnetisch widerstandsarme, feste Joch-Kern-Verbindung durch Längenjustierung des Kerns mit geringer Kraft erzielt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten sind den Merkmalen der Unteransprüche, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:
    • FIG. 1
    ein erfingunsgemäßes Relais in vergrößerter Darstellung in Seitenansicht,
    FIG. 2
    einen Teil des erfindungsgemäßen Relais in vergrößerter Darstellung und geschnittener Seitenansicht mit in das Joch eingestecktem, aber noch nicht befestigten Spulenkern und
    FIG. 3
    den Teil des Relais gemäß FIG. 2, jedoch mit am Joch endgültig befestigtem Spulenkern.
  • Das in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Relais 1 kann an einer Leiterplatte 2 installiert werden, die an ihrer Unter- und/oder Oberseite hier nicht dargestellte Leiterbahnen aufweisen kann. Das Relais 1 weist ein aus einem ferromagnetischen Material hergestelltes Joch 3 auf, das eine rückwärtige Wand 4 und einen von dieser rechtwinklig abgebogenen Schenkel 5 besitzt. An der Jochwand 4 ist ein mit einem im Durchmesser reduzierten Ansatz 6 versehener Kern 7 befestigt, der ebenfalls aus ferromagnetischem Material besteht und mit seiner Achse 8 auf Abstand parallel zum Schenkel 5 liegt. Der Kern 7 trägt einen aus Isolierstoff bestehenden Spulenkörper 9, der eine Stirnplatte 10 und eine Rückplatte 11 aufweist und eine aus Spulendraht gewickelte Spule 12 trägt.
  • An der Unterseite des Relais 1 können an der Jochwand 4 ausgebildete Befestigungszapfen 13 und zu Ruhekontakten 14, Arbeitskontakten 15 und Spulenanschlußteilen 16 gehörende Steckzapfen 17 vorgesehen sein, die entsprechend einem in der Leiterplatte 2 ausgebildeten Lochraster auf Abstand zueinander angeordnet sind und in die Löcher der Leiterplatte 2 eingesteckt werden können.
  • Am oberen Winkeleckbereich des Jochs 3 ist ein nach oben vorstehender Zapfen 18 ausgebildet, an dem eine Schraubenzugfeder 19 befestigt ist. Das andere Ende der Schraubenfeder 19 ist an einem ebenfalls nach oben vorstehenden Steg 20 eines gleichfalls aus ferromagnetischem Material bestehenden Klappankers 21 befestigt. Der Klappanker 21 ist an einem am Jochschenkel 5 ausgebildeten Widerlager 22 schwenkbar gelagert. Auf dem Jochschenkel 3 ist eine Metallitze 23 befestigt sein, die mit ihrem anderen Ende am Klappanker 21 kontaktiert ist. An der Vorderseite des Klappankers 21 ist ein dünnes Kontaktfederblech 24 vorgesehen, das einen oder mehrere zwischen den Ruhekontakten 14 und den Arbeitskontakten 15 angeordnete Schaltkontakte 25 aufweist.
  • Insbesondere der FIG. 2 ist zu entnehmen, daß an der rückwärtigen Wand 4 des Jochs 3 ein Durchzug 26 ausgebildet ist, der einen an der Innenseite 27 der Jochwand 4 vorstehenden Vorsprung 28 und eine Vertiefung 29 aufweist, die an der gegenüberliegenden Außenseite 30 der Jochwand 4 ausgebildet ist. In das den Innendurchmesser des Durchzugs 26 bestimmende Loch 31 kann der Ansatz 6 des Kerns 7 eingesteckt werden, so daß der Kern 7 mit einer Anschlagfläche 32 an einer durch den Außendurchmesser und den Innendurchmesser des Vorsprungs 28 begrenzten Kreisringfläche 33 zur Anlage gelangt. Der Durchmesser des Kerns 7 und der Außendurchmesser des Vorsprungs 28 sind vorzugsweise ungefähr gleich. Ebenso ist der Durchmesser des Spulenkernansatzes 6 zweckmäßig gleich oder nur etwas kleiner als der Durchmesser des Durchzugloches 31, so daß der Ansatz 6 bei der Montage weitgehend spielfrei in den Vorsprung 28 eingesteckt werden kann.
  • Darüber hinaus kann es günstig sein, die durch den Innendurchmesser und den Außendurchmesser des Vorsprungs 28 begrenzte Breite der Kreisringfläche 33 so zu gestalten, daß sie ungefähr genauso breit ist wie die Dicke der Jochwand 4. Dabei ist es in bevorzugter Ausführung zudem vorteilhaft, den durch das Loch 31 bestimmten Innendurchmesser des Vorsprungs 28 und dessen Außendurchmesser so aufeinander abzustimmen, daß der Vorsprungsaußendurchmesser ungefähr doppelt so groß ist wie der Vorsprungsinnendurchmesser beziehungsweise der Durchmesser des Loches 31. Gemäß der Darstellung in FIG. 2 ist der in der Jochwand 4 ausgebildete Durchzug 26 vorteilhaft so gestaltet, daß das Maß der rückseitigen Vertiefung 29 und die Länge des die Jochwandinnenseite 27 überragenden Vorsprungs 28 in axialer Richtung etwa gleich sind. Dazu kann es zweckmäßig sein, das Maß der Vertiefung 29 innerhalb der Jochwand 4 und/oder die Länge des an der Innenseite 27 vorstehenden Vorsprungs 28 in axialer Richtung so auszulegen, daß sie annähernd gleich oder größer als die halbe Dicke der Jochwand 4 ist. Wie der FIG. 2 außerdem zu entnehmen ist, ist die axiale Länge des Ansatzes 6 etwas größer als der Abstand zwischen dem Grund der Vertiefung 29 und der Kreisringfläche 33, so daß der Ansatz 6 in die Vertiefung 29 des Durchzugs 26 hineinragt.
  • Bei der in der FIG. 2 gezeigten Montagestellung befindet sich die dem Ansatz 6 gegenüberliegende Polfläche 34 des Kerns 7 auf Grund des an der Jochwandinnenseite 27 vorstehenden Vorsprungs 28 in einer Ebene vor dem Widerlager 22, so daß die Distanz 35 zwischen der Polfläche 34 und der Jochwandinnenseite 27 größer ist als das Vorgabemaß 36 zwischen der Jochwandinnenseite 27 und dem Widerlager 22 und zwischen der Ebene der Polfläche 34 und der Ebene des Widerlagers 22 ein Abstand 37 besteht. Bei der Verbindung des Spulenkerns 7 mit dem Joch 3 wird nun so vorgegangen, daß auf die Polfläche 34 des Kerns 7 eine in axialer Pfeilrichtung wirkende Druckkraft 38 ausgeübt wird. Dabei wird die Anschlagfläche 32 des Spulenkerns 7 fest gegen die Kreisringfläche 33 des vorstehenden Wandvorsprungs 28 gedrückt, und zwar derart, daß der Wandvorsprung 28 in Richtung zur Ebene der Jochwand 4 zurückgedrückt wird, so daß die Kernanschlagfläche 32 und die Kreisringfläche 33 ungefähr in oder geringfügig vor der Ebene der Innenseite 27 der Jochwand 4 sich befinden, wie es in FIG. 3 in der Endmontagestellung dargestellt ist. Der Vorsprung 28 ist dabei vorzugsweise so weit zurückgedrückt worden, daß die Kernpolfäche 34 in derselben Ebene wie das Widerlager 22 liegt. Der aus FIG. 2 ersichtliche Abstand 37 zwischen der Ebene des Widerlagers 22 und der Ebene der Polfläche 34 besteht beim bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß FIG. 1 und 3 somit nicht mehr, sondern ist im wesentlichen auf Null reduziert worden. Hierbei kann es vorteilhaft sein, die Länge des Spulenkerns 7 von der Polfläche 34 bis zur Anschlagfläche 32 zuzüglich der Länge des gemäß FIG. 3 zurückgedrückten Vorsprungs 28 von der Innenseite 27 bis zur Kernanschlagfläche 32 so zu gestalten, daß die Addition der vorgenannten Teillängen gleich dem Vorgabemaß 36 zwischen der Innenseite 27 und dem Widerlager 22 ist. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, bei der erfindungsgemäßen Befestigung des Spulenkerns 7 den Vorsprung 28 weniger oder mehr zurückzudrücken, so daß die Distanz 35 zwischen der Jochwandinnenseite 27 und der Kernpolfläche 34 etwas kleiner oder größer ist als das Vorgabemaß 36 zwischen der Jochwandinnenseite 27 und dem KLappankerwiderlager 22. Darüber hinaus kann es günstig sein, das freie Ende des Kernansatzes 6 an der Jochwandaußenseite 30 so zu vernieten,daß mindestens ein Teil des Nietbundes 39 in der Vertiefung 29 des Durchzugs 26 liegt.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens und des danach hergestellten Relais besteht darin, daß der Kern 7 äußerst maßgenau und dauerhaft fest mit der Jochwand 4 verbunden werden kann, wobei zudem ein großflächiger Stoffschluß im Verbindungsbereich der beiden Teile gegeben ist, so daß bei kleinem magnetischen Übergangswiderstand ein hoher magnetischer Kraftlinienfluß erzielt wird. Beim Zurückdrücken des Wandvorsprungs 28 mittels der Druckkraft 38 wird die Wandung des Durchzugs 26 durch stauchähnliche Verformung fest gegen den Umfang des Kernansatzes 6 gepreßt und gleichzeitig wird die Kernanschlagfläche 32 gegen die Kreisringfläche 33 des Vorsprungs 28 gepreßt, so daß mit dem Nietbund 39 eine kraft- und formschlüssige Festverbindung gegeben ist, die sowohl im Durchzug 26 als auch an dessen Innen- und Außenseiten axial und radial druckkraftschlüßig ist.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Relais, insbesondere Klappankerrelais (1), mit einem ferromagnetischen Joch (3) und einem ferromagnetischen Spulenkern (7), der mit einem in eine Jochwand (4) eingreifenden Ansatz (6) festlegbar ist, wobei der Kern (7) in Richtung gegen einen an der Jochwandinnenseite (27) vorstehenden Wandvorsprung (28) bis zu einem vorgegebenen Maß axial verlagert wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der als an der Jochwandinnenseite (27) ausgeprägter Durchzug (26) ausgebildete Wandvorsprung (28) in Richtung zur Ebene der Jochwand (4) derart zurückgedrückt wird, daß die Wandung des Durchzugs (26) durch stauchähnliche Verformung fest gegen den Umfang des Kernansatzes (6) gepreßt wird, daß eine Kernanschlagfläche (32) gegen eine Kreisringfläche (33) des Wandvorsprungs (28) gepreßt wird und daß der Kernansatz (6) in eine an der der Jochwandinnenseite (27) gegenüberliegenden Jochwandaußenseite (30) ausgebildete Vertiefung (29) des Durchzugs (26) hineinragt.
  2. Verfahren nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandvorsprung (28) soweit zurückgedrückt wird, bis sich die Anschlagfläche (32) des Spulenkerns (7) in oder etwas vor der Ebene der Jochwandinnenseite (27) befindet.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Kernansatzes (6) an der Jochwandaußenseite (30) so vernietet wird, daß mindestens ein Teil des Nietbundes (39) in der Vertiefung (29) des Durchzugs (26) liegt.
EP89122261A 1988-12-20 1989-12-02 Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Relais und danach hergestelltes Relais Expired - Lifetime EP0374552B1 (de)

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DE (3) DE8815777U1 (de)
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