EP0524171B1 - Elektromagnetisches relais und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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EP0524171B1
EP0524171B1 EP90916458A EP90916458A EP0524171B1 EP 0524171 B1 EP0524171 B1 EP 0524171B1 EP 90916458 A EP90916458 A EP 90916458A EP 90916458 A EP90916458 A EP 90916458A EP 0524171 B1 EP0524171 B1 EP 0524171B1
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cap
coil
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Helmut Schedele
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/026—Details concerning isolation between driving and switching circuit

Definitions

  • a relay with the structure mentioned is known for example from DE-A-38 35 105.
  • the arrangement of the coil provided there above the contact system in the closed upper region of the housing achieves a narrow construction.
  • the arrangement of the contact elements near the connection side in the lower part of the housing also ensures short electrical connections between the contacts and the associated connection pins, which not only enables savings in material and processing steps, but also advantages in terms of heat dissipation and insulation between the contact elements and the magnet system. For this reason, this design is preferred for heavy current and mains relays.
  • the object of the invention is to provide a relay of the type mentioned and a manufacturing method for this relay, in which a simple and space-saving connection from the winding ends of the coil to the connection side of the relay is made possible while maintaining the basic structure.
  • the insulation between the coil connection elements and the magnetic circuit and contact elements should be ensured without requiring additional space.
  • the coil connecting elements are thus directly isolated, preferably embedded, in the wall of the cap.
  • the space requirement is thus determined solely by the expansion of the magnet system and the contact system.
  • the conductive connection between the ends of the respective support element and the associated coil connection element can in principle be produced in various ways using conventional methods. Welded connections or soldered connections come into consideration if the construction can be designed in such a way that the ends to be connected are accessible for welding electrodes or for soldering devices and, if necessary, the resistance to the soldering temperature in the vicinity of the soldered joint is also guaranteed.
  • connection by means of a conductive adhesive which is introduced into the respective depression and cures at a relatively low temperature, is particularly advantageous.
  • an insulating material layer is preferably applied to the connection point or to the conductive adhesive, which closes off the recess from the outside.
  • the housing is to be sealed in a wash-tight manner, it is advantageous to seal the bottom side of the cap with potting compound in the depressions before the conductive connection is made, the plug openings of the cap being able to serve as ventilation holes until the potting compound has hardened.
  • conductive adhesive By introducing conductive adhesive into the wells, each can then the support elements and coil connection elements are conductively connected, but at the same time the plug openings are sealed.
  • insulating material to the conductive connection in the depressions these depressions can be additionally sealed and the conductive connections can be insulated from the outside.
  • the relay shown in FIGS. 1 to 3 has a housing which consists of a cap 1 with a closed upper side 2 and all around closed side walls 3 and a contact carrier 5 used as a base in the open bottom side 4 of the cap 1.
  • a contact carrier 5 used as a base in the open bottom side 4 of the cap 1.
  • contact elements 6 and 7 fastened to the contact carrier 5 are fastened with their connecting elements 6a and 7a.
  • a magnet system with a coil winding 8, a core 9, a yoke 10 and an armature 11 is arranged in the upper area adjacent to the closed upper side 2 of the cap, the latter actuating the contact element 7 via an actuating element 12.
  • the structure and function of the relay itself are not the subject of this application and are therefore not described in detail.
  • the coil winding 8 is seated on a coil former 13, in the flange 14 of which two wire-shaped support elements 15 and 16 are anchored for winding and contacting the winding ends. These support elements 15 and 16 are each with their free ends passed through a plug opening 17 into one of two recesses 18 on the top of the cap 1. These depressions 18 are molded into the top 2 of the cap and initially open to the outside, but are only connected to the interior of the housing via the plug openings 17.
  • two coil connection elements 20 are embedded in one of the side walls 3 or in rib-like thickenings 19 in two corners of the side wall, each of which has a connecting pin 20a led out to the bottom side and a connecting end 20b opening into a recess 18 on the top of the cap.
  • Conductive adhesive 21 is filled into the recesses 18 from the outside and connects the support elements 15 and the coil connection elements 20 in an electrically conductive manner.
  • An insulating material layer 22 is applied over the conductive adhesive 21 and closes and insulates the housing from above.
  • the magnet system When assembling the relay, the magnet system is first inserted and fastened in the cap 1, the support elements 15 being inserted through the plug openings 17. By inserting the contact system with the carrier 5, the housing is closed at the bottom. By applying a layer of potting compound 23, the housing is sealed, the plug-in openings 17 acting as ventilation holes, which allow pressure compensation when the potting compound 23 hardens. Thereafter, the aforementioned conductive adhesive 21 is introduced into the depressions 18, and these are then closed off from the outside by introducing the insulating material layer 22.
  • Figure 3 shows a finished relay in perspective.
  • the recesses 18 provided in the upper side and closed with the insulating material layer 22 can be seen, in which the coil connections have been contacted in the manner previously described.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit folgenden Merkmalen:
    • Ein Gehäuse besitzt eine Kappe mit einer im wesentlichen geschlossenen Oberseite, geschlossenen Seitenwänden und einer offenen, durch ein Bodenteil verschließbaren Bodenseite,
    • in dem Gehäuse sind ein Kontaktsystem mit herausgeführten Kontaktanschlußelementen sowie ein Magnetsystem angeordnet, dessen Spule benachbart zur geschlossenen Oberseite der Kappe liegt, und
    • die Wicklungsenden der Spule sind jeweils mit in einem Spulenkörper verankerten Stützelementen verbunden, welche ihrerseits elektrisch leitend mit durch die Bodenseite herausgeführten Spulenanschlußelementen verbunden sind.
    Außerdem betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein derartiges Relais.
  • Ein Relais mit dem genannten Aufbau ist beispielsweise aus der DE-A-38 35 105 bekannt. Durch die dort vorgesehene Anordnung der Spule oberhalb des Kontaktsystems im geschlossenen oberen Bereich des Gehäuses wird ein schmaler Aufbau erreicht. Durch die Anordnung der Kontaktelemente in der Nähe der Anschlußseite im unteren Teil des Gehäuses werden auch kurze elektrische Verbindungen zwischen den Kontakten und den Zugehörigen Anschlußstiften gewährleistet, was nicht nur eine Ersparnis an Material und Bearbeitungsschritten ermöglicht, sondern auch Vorteile hinsichtlich der Wärmeableitung und der Isolierung zwischen den Kontaktelementen und dem Magnetsystem bringt. Deshalb wird diese Bauform bevorzugt für Starkstrom- und Netzrelais eingesetzt.
  • Durch die Anordnung der Spule im oberen Bereich des Gehäuses ist es allerdings erforderlich, die Spulenanschlußelemente über eine verhältnismäßig lange Strecke bis zur Anschlußseite des Relais zu führen, wobei aber die Isolierung zu den Eisenkreisteilen des Magnetsystems und zu den Kontaktelementen gewährleistet werden muß. Insbesondere beim Einsatz des Relais an höheren Spannungen erfordert diese Isolierung, entweder in Form entsprechender Ansätze des Spulenkörpers oder in Form zusätzlicher Isolierteile, einen nicht unbeachtlichen Raum im Gehäuse.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs genannten Art sowie ein Herstellverfahren für dieses Relais anzugeben, bei dem unter Beibehaltung des grundsätzlichen Aufbaus eine einfache und platzsparende Verbindung von den Wicklungsenden der Spule zur Anschlußseite des Relais ermöglicht wird. Insbesondere soll dabei die Isolation zwischen Spulenanschlußelementen und Magnetkreis sowie Kontaktelementen ohne zusätzlichen Raumbedarf sichergestellt werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe besitzt ein erfindungsgemäßes Relais die folgenden zusätzlichen Merkmale:
    • Die Spulenanschlußelemente sind jeweils in einer Seitenwand der Kappe isoliert von der Bodenseite bis in den Bereich der Oberseite der Kappe geführt und münden in einer nach außen offenen Vertiefung der Kappenoberseite,
    • die Stützelemente des Spulenkörpers sind in Stecköffnungen zur Kappenoberseite geführt und münden ebenfalls jeweils in einer der Vertiefungen und
    • in jeder Vertiefung ist das jeweilige Ende eines Stützelementes mit dem Ende eines Spulenanschlußelementes leitend verbunden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Relais sind also die Spulenanschlußelemente isoliert unmittelbar in der Wand der Kappe geführt, vorzugsweise eingebettet. Dadurch ist innerhalb des Gehäuseraumes weder Platz für diese Spulenanschlußelemente selbst noch für zusätzliche Isolierwände erforderlich. Der Raumbedarf ist somit allein durch die Ausdehnung des Magnetsystems und des Kontaktsystems bestimmt. Die leitende Verbindung zwischen den Enden des jeweiligen Stützelementes und des zugehörigen Spulenanschlußelementes kann grundsätzlich auf verschiedene Weise mit üblichen Verfahren hergestellt werden. In Betracht kommen dabei Schweißverbindungen oder Lötverbindungen, wenn die Konstruktion so gestaltet werden kann, daß die zu verbindenden Enden für Schweißelektroden oder für Lötvorrichtungen zugänglich sind und gegebenenfalls auch die Beständigkeit gegen die Löttemperatur in der Umgebung der Lötstelle gewährleistet ist. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Verbindung mittels eines Leitklebstoffes, der in die jeweilige Vertiefung eingebracht wird und bei relativ niedriger Temperatur aushärtet. Um die Isolation der Verbindungsstelle nach außen zu gewährleisten, wird vorzugsweise auf die Verbindungsstelle bzw. auf den Leitklebstoff eine Isolierstoffschicht aufgebracht, die die Vertiefung nach außen abschließt.
  • Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des Relais besteht im wesentlichen aus folgenden Schritten:
    • Die Kappe wird mit den in mindestens einer Seitenwand eingebetteten Spulenanschlußelementen, mit Vertiefungen an der Kappenoberseite im Bereich der Enden der Spulenanschlußelemente und mit Stecköffnungen im Bereich der Vertiefungen ausgeformt,
    • in die offene Kappe werden das Magnetsystem und das Kontaktsystem eingesetzt, wobei im Spulenkörper eingebettete Stützelemente mit freien Enden in die Stecköffnungen der Kappe eingesteckt werden, und
    • in den Vertiefungen an der Kappenoberseite wird je ein Stützelement mit einem Spulenanschlußelement leitend verbunden.
  • Soll das Gehäuse waschdicht abgeschlossen werden, so ist es von Vorteil, vor der Herstellung der leitenden Verbindung in den Vertiefungen die Bodenseite der Kappe mit Vergußmasse abzudichten, wobei bis zur Aushärtung der Vergußmasse die Stecköffnungen der Kappe als Lüftungslöcher dienen können. Durch Einbringen von Leitklebstoff in die Vertiefungen können dann jeweils die Stützelemente und Spulenanschlußelemente leitend verbunden, zugleich aber auch die Stecköffnungen dicht verschlossen werden. Durch Aufbringen von Isolierstoff auf die leitende Verbindung in den Vertiefungen können diese Vertiefungen zusätzlich abgedichtet und die leitenden Verbindungen nach außen isoliert werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
    • Figur 1 und 2 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in zwei Schnittansichten, wobei die linke Hälfte von Figur 2 einen Schnitt IIL-IIL und die rechte Hälfte einen Schnitt IIR-IIR aus Figur 1 zeigt und
    • Figur 3 ein fertig montiertes Relais in perspektivischer Ansicht.
  • Das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Relais besitzt ein Gehäuse, das aus einer Kappe 1 mit einer geschlossenen Oberseite 2 sowie ringsum geschlossenen Seitenwänden 3 und einem als Sockel in die offene Bodenseite 4 der Kappe 1 eingesetzten Kontaktträger 5. Im unteren, der Bodenseite benachbarten Bereich des Gehäuses sind am Kontaktträger 5 befestigte Kontaktelemente 6 und 7 mit ihren Anschlußelementen 6a und 7a befestigt. Im oberen, der geschlossenen Oberseite 2 der Kappe benachbarten Bereich ist ein Magnetsystem mit einer Spulenwicklung 8, einem Kern 9, einem Joch 10 und einem Anker 11 angeordnet, wobei der letztere über ein Betätigungselement 12 das Kontaktelement 7 betätigt. Der Aufbau und die Funktion des Relais an sich sind weiter nicht Gegenstand dieser Anmeldung und werden deshalb auch nicht im einzelnen beschrieben.
  • Die Spulenwicklung 8 sitzt auf einem Spulenkörper 13, in dessen Flansch 14 zwei drahtförmige Stützelemente 15 und 16 zum Anwikkeln und Kontaktieren der Wicklungsenden verankert sind. Diese Stützelemente 15 und 16 sind mit ihren freien Enden jeweils durch eine Stecköffnung 17 in eine von zwei Vertiefungen 18 an der Oberseite der Kappe 1 geführt. Diese Vertiefungen 18 sind in die Oberseite 2 der Kappe eingeformt und zunächst nach außen offen, mit dem Gehäuseinneren jedoch nur über die Stecköffnungen 17 verbunden.
  • Außerdem sind in einer der Seitenwände 3 bzw. in rippenartigen Verdickungen 19 in zwei Ecken der Seitenwand zwei Spulenanschlußelemente 20 eingebettet, die jeweils einen zur Bodenseite herausgeführten Anschlußstift 20a sowie einen jeweils in eine Vertiefung 18 an der Kappenoberseite mündendes Verbindungsende 20b aufweisen.
  • In die Vertiefungen 18 ist von außen her Leitklebstoff 21 eingefüllt, welcher die Stützelemente 15 und die Spulenanschlußelemente 20 jeweils elektrisch leitend verbindet. Über den Leitklebstoff 21 ist eine Isolierstoffschicht 22 aufgebracht, welche das Gehäuse nach oben abschließt und isoliert.
  • Bei der Montage des Relais wird zunächst das Magnetsystem in die Kappe 1 eingesetzt und befestigt, wobei die Stützelemente 15 durch die Stecköffnungen 17 gesteckt werden. Durch Einsetzen des Kontaktsystems mit dem Träger 5 wird das Gehäuse zur Unterseite abgeschlossen. Durch Aufbringen einer Schicht Vergußmasse 23 wird das Gehäuse abgedichtet, wobei die Stecköffnungen 17 als Lüftungslöcher wirken, die beim Aushärten der Vergußmasse 23 einen Druckausgleich ermöglichen. Danach wird der erwähnte Leitklebstoff 21 in die Vertiefungen 18 eingebracht, und diese werden dann nach außen durch Einbringen der Isolierstoffschicht 22 abgeschlossen.
  • Figur 3 zeigt ein fertiges Relais in perspektivischer Darstellung. An der Kappe 1 sind die in der Oberseite vorgesehenen und mit der Isolierstoffschicht 22 verschlossenen Vertiefungen 18 erkennbar, in denen die Spulenanschlüsse in der vorher beschriebenen Weise kontaktiert wurden.

Claims (8)

  1. Elektromagnetisches Relais mit folgenden Merkmalen:
    - ein Gehäuse besitzt eine Kappe (1) mit einer im wesentlichen geschlossenen Oberseite (2), geschlossenen Seitenwänden (3) und einer offenen, durch ein Bodenteil (5) verschließbaren Bodenseite (4),
    - in dem Gehäuse sind ein Kontaktsystem (5, 6, 7) mit herausgeführten Kontaktanschlußelementen (6a, 7a) sowie ein Magnetsystem (8, 9, 10, 11) angeordnet, dessen Spule (8, 13) benachbart zur geschlossenen Oberseite (2) der Kappe liegt, und
    - die Wicklungsenden der Spule (8) sind jeweils mit in einem Spulenkörper (13) verankerten Stützelementen (15) verbunden, welche ihrerseits elektrisch leitend mit durch die Bodenseite (4) herausgeführten Spulenanschlußelementen (20) verbunden sind,
    gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
    - die Spulenanschlußelemente (20) sind jeweils in einer Seitenwand (3) der Kappe (1) isoliert von der Bodenseite bis in den Bereich der Oberseite der Kappe geführt und münden in einer nach außen offenen Vertiefung (18) der Kappenoberseite (2),
    - die Stützelemente (15) des Spulenkörpers (13) sind in Stecköffnungen (17) zur Kappenoberseite geführt und münden ebenfalls jeweils in einer der Vertiefungen (18) und
    - in jeder Vertiefung (18) ist das jeweilige Ende eines Stützelementes (15) mit dem Ende (20b) eines Spulenanschlußelementes (20) leitend verbunden.
  2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanschlußelemente (20) jeweils in der Seitenwand (3) der Kappe (1) eingebettet sind.
  3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Verbindung zwischen den Enden des jeweiligen Stützelementes (15) und des Spulenanschlußelementes (20) durch einen die Vertiefung (18) zumindest teilweise ausfüllenden Leitklebstoff (21) gebildet ist.
  4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (18) jeweils durch eine die elektrische Verbindung zwischen Stützelement (15) und Spulenanschlußelement (20) überdeckende Schicht aus Isolierstoff (22) verschlossen sind.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Relais nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit folgenden Schritten:
    - die Kappe (1) wird mit den in mindestens einer Seitenwand (3) eingebetteten Spulenanschlußelementen (20), mit Vertiefungen (18) an der Kappenoberseite im Bereich der Enden der Spulenanschlußelemente und mit Stecköffnungen (17) im Bereich der Vertiefungen (18) ausgeformt,
    - in die offenen Kappe (1) werden das Magnetsystem (8, 9, 10, 11) und das Kontaktsystem (5, 6, 7) eingesetzt, wobei im Spulenkörper (13) eingebettete Stützelemente (15) mit freien Enden in die Stecköffnungen (17) der Kappe (1) eingesteckt werden, und
    - in den Vertiefungen (18) an der Kappenoberseite wird je ein Stützelement (15) mit einem Spulenanschlußelement (20) leitend verbunden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Herstellung der leitenden Verbindung in den Vertiefungen (18) die Bodenseite (4) der Kappe (1) mit Vergußmasse (23) abgedichtet wird, wobei bis zur Aushärtung der Vergußmasse die Stecköffnungen (17) der Kappe als Lüftungslöcher dienen.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einbringen von Leitklebstoff (21) in die Vertiefungen (18) jeweils die Stützelemente (15) und die Spulenanschlußelemente (20) leitend verbunden und zugleich die Stecköffnungen (17) dicht verschlossen werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (18) durch Aufbringen einer Isolierstoffschicht (22) auf die leitenden Verbindungen nach oben abgeschlossen werden.
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