EP1264324A1 - Elektromagnetisches schaltgerät, insbesondere schütz - Google Patents

Elektromagnetisches schaltgerät, insbesondere schütz

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EP1264324A1 EP01919187A EP01919187A EP1264324A1 EP 1264324 A1 EP1264324 A1 EP 1264324A1 EP 01919187 A EP01919187 A EP 01919187A EP 01919187 A EP01919187 A EP 01919187A EP 1264324 A1 EP1264324 A1 EP 1264324A1
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EP
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switching device
recess
housing cover
electromagnetic switching
circuit board
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Johann Bauer
Bardo Koppmann
Markus Meier
Manuela LÜFTL
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Siemens AG
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    • H01H50/04—Mounting complete relay or separate parts of relay on a base or inside a case
    • H01H50/041—Details concerning assembly of relays
    • H01H50/042—Different parts are assembled by insertion without extra mounting facilities like screws, in an isolated mounting part, e.g. stack mounting on a coil-support
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    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/541—Auxiliary contact devices
    • H01H50/543—Auxiliary switch inserting resistor during closure of contactor

Definitions

  • Electromagnetic switching device especially a contactor
  • the invention relates to an electromagnetic switching device, in particular a contactor, with a plug-in unit which can be inserted into a switching device housing and which comprises a coil former for a coil, as is known, for example, from WO 95/12891.
  • Such a plug-in unit also referred to as a coil assembly, consists at least of a coil former which carries one or more copper windings and a connection area via which the winding is supplied with an external voltage.
  • the coil assembly forms the drive for the electromagnetic switching device.
  • a special embodiment of such a drive is, for example, the so-called economy drive.
  • a relatively high switch-on or tightening energy is used
  • Switching of the switching device is required to switch back to a significantly lower holding energy at a predetermined point in time. This has the advantage that the energy consumption of the switching device is reduced in the switched-on state and, accordingly, the power loss and the associated heat radiation is reduced.
  • Such an economy circuit can be implemented purely electronically.
  • the coil is provided with only a single winding, which is connected to an electronic assembly, with the aid of which the economy circuit is implemented in a purely electronic manner by reducing the current flowing through the winding to a value required to hold the armature becomes.
  • an attachment housing for an electromagnetic switching device for example for a contactor, known from EP 0 453 918 B1
  • a molding penetrates the front of the attachment housing, in which a slide which can be coupled to the switch position indicator of the switching device is mounted, so that this slide The position of the switching device can be seen on the front and the switching device can be switched on mechanically.
  • the invention is based on the object of specifying an electromagnetic switching device of the type mentioned at the outset with an electronic assembly which can be manufactured with as little assembly effort as possible and in which operating or contact elements which are guided outward through the housing wall can be easily produced in terms of production technology.
  • An electromagnetic switching device in particular a contactor, comprises a switching device housing and an insertable therein
  • Plug-in unit which contains a bobbin for a coil and an electronic assembly arranged on a housing cover of the plug-in unit.
  • the assembly is arranged on a printed circuit board, which is mounted in a trough-shaped recess of the housing cover, and which is on the
  • Flat side facing the housing cover is equipped with at least one contact or control element which projects into a recess arranged on the front of the housing cover.
  • the contact or control elements are arranged directly on the circuit board also receiving the electronic assembly, the number of assembly steps in the manufacture of the switching device and thus the manufacturing outlay are reduced.
  • the electronic assembly comprises an economy circuit.
  • the circuit board is equipped on both sides, so that there is only a small distance between the circuit board and
  • the recess on the inside is surrounded by a sealing element on which the printed circuit board rests and thus seals the recess against the recess.
  • circuit board is embedded in a potting compound for its mechanical fixation and for protecting the electronic components arranged on it, since in this way the potting compound is prevented from penetrating into the recess in a particularly simple manner and without further production engineering measures.
  • the coil former is provided on one of its end faces with at least one connecting arm with which it is mounted on the housing cover, the other end face in particular having at least one latching hook which latches in a corresponding recess on the housing cover. This ensures a stable mounting of the bobbin on the housing cover.
  • FIG. 1 shows an electronic switching device according to the invention in a schematic view of the outer contour
  • FIG. 2 shows the coil former provided with the printed circuit board in a perspective view
  • 3 shows a housing part provided for receiving the coil former and the printed circuit board in a perspective view of the inside
  • FIG. 5 shows a further advantageous embodiment of the plug-in unit, each in a perspective view.
  • an electromagnetic switching device in the example a contactor, comprises a switching device housing 2, into which an insert unit 4 (coil assembly) is inserted.
  • the insertion unit 4 is provided on its front side with a connection area 6, in which the connection contact elements for the coil winding of a coil for the insertion unit 4 are arranged.
  • a connecting area 8 for the switching contacts of the electromagnetic switching device is also shown in broken lines in the FIG.
  • the housing cover 40 of the plug-in unit 4 is also provided on its front side with a recess 9 through which further contact or operating elements are accessible, which enable external control of an electronic assembly arranged in the push-on unit 4.
  • an end face 10 of a bobbin 12 is provided with two connecting arms 14 which form the legs of a U, the base of which is formed by a longitudinal edge 16 of the end frame 18 of the bobbin 12. At least one of the connecting arms 14 is provided with a lateral slot 20 for guiding the ends of the coil winding, which is not shown in the FIG.
  • a circuit board 22 is arranged, the carrier for an electronic Economy circuit required electronic components 24 is.
  • the printed circuit board 22 is provided with contact pins (not visible in the FIG) to which the ends of the coil winding are soldered.
  • the printed circuit board 22 is equipped on both sides, the components 24 required for realizing an electronic economy circuit being arranged on the flat side facing the coil former 12. On the opposite, i.e. On the flat side facing the housing cover 40, the printed circuit board 22 is equipped with contact or operating elements 26, 28.
  • the contact element 26 is, for example, a plug contact with which a control signal can be fed into the electronic assembly.
  • the contact or control element 28 is a coding plug in the exemplary embodiment.
  • the housing cover 40 of the insert unit 4 comprises a bearing arm 42 which has a groove 44 for receiving the connecting arm 14 of the coil former 12 (FIG. 2).
  • the housing cover 40 is provided with side walls 46 in such a way that a trough-shaped depression 48 is formed which serves to receive the printed circuit board 22 (FIG. 2).
  • a guide groove 50 is formed on the side wall 46 opposite the bearing arm 42 and is also used for mounting the coil former.
  • the bottom of the trough-shaped recess 48 is provided with a recess 52 which is on the inside, i.e. on the bottom of the recess 48 is surrounded by a rectangular, frame-shaped sealing element 54.
  • the contact element 26 now projects through this recess 52 when the printed circuit board 22 in the recess with its flat sides parallel to the bottom of the trough-shaped recess 48 is arranged.
  • 4 shows a preassembled state of the plug-in unit 4, in which the coil former 10 is pushed into the housing part 40.
  • the control element 28 (coding switch) is recessed within the recess 52 to protect it against unintentional actuation.
  • the printed circuit board is positively pressed onto the sealing element 54 (FIG. 3), so that the interior of the recess 48 (FIG. 3) is sealed.
  • the depression 48 can then be filled with a potting compound when the printed circuit board 22 (FIG. 2) is inserted, without the need for further manufacturing measures that prevent the potting compound from flowing out through the recess 52.
  • a latching hook 84 is arranged on the end face 82 of the coil former 12 opposite the connecting arms 14 in the corner regions facing the housing cover 40, each engaging in a recess 86 which is arranged at the free end of a holding arm 88 formed on the housing cover 40 and a latching connection manufactures.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere Schütz, mit einem Schaltgerätge-häuse (2) und einer in dieses einführbaren Einschubein-heit (4), die einen Spulenkörper (12) für eine Spule sowie eine an einem Gehäusedeckel (40) der Einschubeinheit (4) an-geordnete elektronische Baugruppe umfasst, die auf einer in einer wannenförmigen Vertiefung (48) des Gehäusedeckels (40) gelagerten Leiterplatte (22) angeordnet ist, wobei die Lei-terplatte (22) auf ihrer dem Gehäusedeckel (40) zugewandten Flachseite mit zumindest einem Kontakt- oder Bedienele-ment (26,28) bestückt ist, das in eine an der Vorderseite des Gehäusedeckels (40) angeordnete Ausnehmung (9) hineinragt.

Description

Beschreibung
Elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere Schütz
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere ein Schütz, mit einer in ein Schaltgerätgehäuse einführbaren Einschubeinheit, die einen Spulenkörper für eine Spule umfasst, wie sie beispielsweise aus der WO 95/12891 bekannt ist.
Eine solche auch als Spulenbaugruppe bezeichnete Einschubein- heit besteht zumindest aus einem Spulenkörper, der eine oder mehrere Kupfer-Wicklungen trägt und einen Anschlussbereich, über den die Wicklung mit einer externen Spannung versorgt wird. Die Spulenbaugruppe bildet den Antrieb des elektromagnetischen Schaltgeräts.
Eine spezielle Ausführung eines solchen Antriebs ist beispielsweise der sogenannte Sparschaltungsantrieb. Hierbei wird eine relativ hohe Einschalt- bzw. Anzugsenergie, die zum
Schalten des Schaltgeräts erforderlich ist, zu einem vorgegebenen Zeitpunkt auf eine deutlich niedrigere Halteenergie zurückgeschaltet. Dies hat den Vorteil, dass die Energieaufnahme des Schaltgerätes im eingeschalteten Zustand verringert und dementsprechend auch die Verlustleistung und damit verbunden die Wärmeabstrahlung reduziert ist.
Eine solche Sparschaltung kann auf rein elektronischem Weg realisiert werden. Hierzu ist die Spule mit nur einer einzi- gen Wicklung versehen, die mit einer elektronischen Baugruppe verbunden ist, mit deren Hilfe auf rein elektronischem Wege die Sparschaltung dadurch realisiert wird, dass der durch die Wicklung fließende Strom auf einen zum Halten des Ankers erforderlichen Wert verringert wird. Bei einer solchen elektro- nischen Sparschaltung ist es in vielen Fällen wünschenswert, dass weitere Bedien- und Kontaktierungselemente durch die Gehäusewand nach außen geführt werden können. Bei einem aus der EP 0 453 918 Bl bekannten Aufsatzgehäuse für ein elektromagnetisches Schaltgerät, z.B. für ein Schütz, durchdringt eine Anformung die Frontseite des Aufsatzgehäu- ses, in dem ein mit der Schalterstellungsanzeige des Schalt- gerätes kuppelbarer Schieber gelagert ist, so dass über diese Anformung die Stellung des Schaltgerätes an der Frontseite ersichtlich und ein mechanisches Einschalten des Schaltgerätes ermöglicht ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Schaltgerät der eingangs genannten Art mit einer elektronischen Baugruppe anzugeben, das mit möglichst geringem Montageaufwand gefertigt werden kann und bei dem durch die Gehäusewand nach außen geführte Bedien- oder Kontaktele- mente fertigungstechnisch einfach realisierbar sind.
Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Ein elektromagnetisches Schaltgerät gemäß der Erfindung, insbesondere ein Schütz, um- fasst ein Schaltgerätgehäuse und eine in diese einführbare
Einschubeinheit, die einen Spulenkörper für eine Spule sowie eine an einem Gehäusedeckel der Einschubeinheit angeordnete elektronische Baugruppe enthält. Die Baugruppe ist auf einer Leiterplatte angeordnet, die in einer wannenförmigen Vertie- fung des Gehäusedeckels gelagert ist, und die auf ihrer dem
Gehäusedeckel zugewandten Flachseite mit zumindest einem Kontakt- oder Bedienelement bestückt ist, das in eine an der Vorderseite des Gehäusedeckels angeordnete Ausnehmung hineinragt .
Da die Kontakt- oder Bedienelemente unmittelbar an der auch die elektronische Baugruppe aufnehmenden Leiterplatte angeordnet sind, ist die Anzahl der Montageschritte bei der Herstellung des Schaltgerätes und damit der Fertigungsaufwand verringert. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die elektronische Baugruppe eine Sparschaltung.
Insbesondere ist die Leiterplatte beidseitig bestückt, so dass nur ein geringer Abstand zwischen Leiterplatte und
Deckel erforderlich ist und die Kontakt- oder Bedienelemente durch die Ausnehmung leicht zugänglich sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausnehmung auf der Innenseite von einem Dichtelement umgeben, auf dem die Leiterplatte aufliegt und so die Vertiefung gegen die Ausnehmung abdichtet .
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Leiterplatte zu ihrer mechanischen Fixierung sowie zum Schutz der auf ihr angeordneten elektronischen Bauelemente in eine Vergussmasse eingebettet ist, da auf diese Weise besonders einfach und ohne weitere fertigungstechnische Maßnahmen ein Eindringen der Vergussmasse in die Ausnehmung verhindert ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Spulenkörper an einer seiner Stirnseiten mit zumindest einem Verbindungsarm versehen, mit dem er am Gehäusedeckel gelagert ist, wobei insbesondere die andere Stirnseite zu- mindest einen Rasthaken aufweist, der in einer korrespondierende Ausnehmung am Gehäusedeckel verrastet. Dadurch wird eine stabile Lagerung des Spulenkörpers am Gehäusedeckel sichergestellt .
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausfüh- rungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:
FIG 1 ein elektronisches Schaltgerät gemäß der Erfindung in einer schematischen Ansicht auf die Außenkontur, FIG 2 den mit der Leiterplatte versehenen Spulenkörper in einer perspektivischen Darstellung, FIG 3 zur Aufnahme des Spulenkörpers und der Leiterplatte vorgesehene Gehäuseteil in einer perspektivischen Ansicht auf die Innenseite,
FIG 4 die Einschubeinheit in einem Montagezustand, in dem der Spulenkörper in das Gehäuseteil eingeschoben ist sowie
FIG 5 eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Einschubeinheit jeweils in perspektivischer Darstellung.
Gemäß FIG 1 umfasst ein elektromagnetisches Schaltgerät, im Beispiel ein Schütz, ein Schaltgerätgehäuse 2, in das eine Einschubeinheit 4 (Spulenbaugruppe) eingeführt ist. Die Einschubeinheit 4 ist an ihrer Vorderseite mit einem Anschluss- bereich 6 versehen, in dem die Anschlusskontaktelemente für die Spulenwicklung einer Spule für die Einschubeinheit 4 angeordnet sind. In der FIG ist außerdem noch gestrichelt eingezeichnet ein Anschlussbereich 8 für die Schaltkontakte des elektromagnetischen Schaltgeräts .
Der Gehäusedeckel 40 der Einschubeinheit 4 ist außerdem an seiner Vorderseite mit einer Ausnehmung 9 versehen, durch die weitere Kontakt- oder Bedienelemente zugänglich sind, die eine externe Ansteuerung einer in der Anschubeinheit 4 ange- ordneten elektronischen Baugruppe ermöglichen.
Gemäß FIG 2 ist eine Stirnseite 10 eines Spulenkörpers 12 mit zwei Verbindungsarmen 14 versehen, die die Schenkel eines U bilden, dessen Basis durch eine Längskante 16 des Stirnrah- mens 18 des Spulenkörpers 12 gebildet wird. Zumindest einer der Verbindungsarme 14 ist mit einem seitlichen Schlitz 20 zum Führen der Enden der in der FIG nicht dargestellten Spulenwicklung versehen.
An den freien Enden der Verbindungsarme 14 ist eine Leiterplatte 22 angeordnet, die Träger der für eine elektronische Sparschaltung erforderlichen elektronischen Bauelemente 24 ist .
Die Leiterplatte 22 ist mit in der FIG nicht sichtbaren Kon- taktstiften versehen, an die die Enden der Spulenwicklung angelötet werden.
Die Leiterplatte 22 ist beidseitig bestückt, wobei die zur Realisierung einer elektronischen Sparschaltung erforderli- chen Bauelemente 24 auf der dem Spulenkörper 12 zugewandten Flachseite angeordnet sind. Auf der gegenüberliegenden, d.h. auf der dem Gehäusedeckel 40 zugewandten Flachseite ist die Leiterplatte 22 mit Kontakt- oder Bedienelementen 26,28 bestückt. Bei dem Kontaktelement 26 handelt es sich beispiels- weise um einen Steckerkontakt, mit dem ein Steuersignal in die elektronische Baugruppe eingespeist werden kann. Das Kontakt- oder Bedienelement 28 ist im Ausführungsbeispiel ein Codierstecker .
Gemäß FIG 3 umfasst der Gehäusedeckel 40 der Einschubein- heit 4 einen Lagerarm 42, der eine Nut 44 zur Aufnahme des Verbindungsarms 14 des Spulenkörpers 12 (FIG 2) aufweist. Der Gehäusedeckel 40 ist mit Seitenwänden 46 derart versehen, dass eine wannenförmige Vertiefung 48 gebildet wird, die zur Aufnahme der Leiterplatte 22 (FIG 2) dient. An die dem Lagerarm 42 gegenüberliegende Seitenwand 46 ist eine Führungsnut 50 angeformt, die ebenfalls zur Lagerung des Spulenkörpers dient.
Der Boden der wannenförmigen Vertiefung 48 ist mit einer Ausnehmung 52 versehen, die auf der Innenseite, d.h. auf dem Boden der Vertiefung 48 von einem rechteckigen, rahmenförmi- gen Dichtelement 54 umgeben ist.
Durch diese Ausnehmung 52 ragt nun das Kontaktelement 26, wenn die Leiterplatte 22 in der Vertiefung mit ihren Flachseiten parallel zum Boden der wannenförmigen Vertiefung 48 angeordnet ist. FIG 4 zeigt hierbei einen vormontierten Zustand der Einschubeinheit 4, bei dem der Spulenkörper 10 in das Gehäuseteil 40 eingeschoben ist. Das Bedienelement 28 (Codierschalter) ist dabei zum Schutz vor ungewollter Betä- tigung innerhalb der Ausnehmung 52 vertieft angeordnet.
Im fertig montierten Zustand ist die Leiterplatte formschlüssig an das Dichtelement 54 (FIG. 3) angedrückt, so dass der Innenraum der Vertiefung 48 (FIG. 3) abgedichtet ist. Die Vertiefung 48 kann dann bei eingesetzter Leiterplatte 22 (FIG 2) mit einer Vergussmasse ausgefüllt werden, ohne dass es hierzu weiterer fertigungstechnischer Maßnahmen bedarf, die ein Abfließen der Vergussmasse durch die Ausnehmung 52 verhindern .
In der alternativen Ausgestaltung der Erfindung gemäß FIG. 5 ist an der den Verbindungsarmen 14 gegenüberliegenden Stirnseite 82 des Spulenkörpers 12 in den dem Gehäusedeckel 40 zugewandten Eckbereichen jeweils ein Rasthaken 84 angeordnet, der jeweils in eine Ausnehmung 86 eingreift, die am freien Ende eines am Gehäusedeckel 40 angeformten Haltearmes 88 angeordnet ist und eine Rastverbindung herstellt. Durch diese konstruktive Ausgestaltung wird eine stabile Lagerung des Spulenkörpers 12 bewirkt, die insbesondere bei großen Baufor- men von Vorteil ist.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnetisches Schaltgerät, insbesondere Schütz, mit einem Schaltgerätgehäuse (2) und einer in dieses einführ- baren Einschubeinheit (4), die einen Spulenkörper (12) für eine Spule sowie eine an einem Gehäusedeckel (40) der Einschubeinheit (4) angeordnete elektronische Baugruppe umfasst, die auf einer in einer wannenförmigen Vertiefung (48) des Gehäusedeckel (40) gelagerten Leiterplatte (22) angeordnet ist, wobei die Leiterplatte (22) auf ihrer dem Gehäusedeckel (40) zugewandten Flachseite (22a) mit zumindest einem Kontakt- oder Bedienelement (26,28) bestückt ist, das in eine an der Vorderseite des Gehäusedeckels (40) angeordnete Ausnehmung (9) hineinragt.
2. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 1, bei dem die Leiterplatte (22) beidseitig bestückt ist.
3. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die elektronische Baugruppe eine Sparschaltung umfasst .
4. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Ausnehmung (9) auf der Innenseite von einem Dichtelement (54) umgeben ist, auf dem die Leiterplatte (22) aufliegt und die Vertiefung (48) gegen die Ausnehmung (9) abdichtet .
5. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorherge- henden Ansprüche, bei dem die Leiterplatte (22) in der Vertiefung (48) in eine Vergussmasse eingebettet ist.
6. Elektromagnetisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Spulenkörper (12) an einer sei- ner Stirnseiten (10) mit zumindest einem Verbindungsarm (14) versehen ist, mit dem er am Gehäusedeckel (40) gelagert ist.
7. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 6, bei dem die andere Stirnseite (82) zumindest einen Rasthaken (84) aufweist, der in einer korrespondierenden Ausnehmung (86) am Gehäusedeckel (40) verrastet.
8. Elektromagnetisches Schaltgerät nach Anspruch 7, bei dem die Ausnehmung (86) in einem am Gehäusedeckel (40) angeformten Haltearm (88) angeordnet ist.
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