EP1843377B1 - Magnetantrieb für ein Relais - Google Patents

Magnetantrieb für ein Relais Download PDF

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EP1843377B1
EP1843377B1 EP07001241A EP07001241A EP1843377B1 EP 1843377 B1 EP1843377 B1 EP 1843377B1 EP 07001241 A EP07001241 A EP 07001241A EP 07001241 A EP07001241 A EP 07001241A EP 1843377 B1 EP1843377 B1 EP 1843377B1
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EP
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relay
magnetic drive
armature
contact
contact spring
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Rainer Schmelz
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Gruner AG
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Gruner AG
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/64—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact
    • H01H50/641—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact intermediate part performing a rectilinear movement
    • H01H50/642—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact intermediate part performing a rectilinear movement intermediate part being generally a slide plate, e.g. a card
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/22—Polarised relays
    • H01H51/2227—Polarised relays in which the movable part comprises at least one permanent magnet, sandwiched between pole-plates, each forming an active air-gap with parts of the stationary magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/64—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact
    • H01H50/645—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact intermediate part making a resilient or flexible connection
    • H01H50/646—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact intermediate part making a resilient or flexible connection intermediate part being a blade spring
    • H—ELECTRICITY
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    • 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 invention relates to a magnetic drive with a umpolbaren magnetic coil, with a permanent magnet having an armature which is pivotally mounted on two yoke legs of the solenoid between two switching positions, and with a parallel to the coil axis slidably guided actuator which is coupled in motion with the armature, and a relay with such a magnetic drive.
  • a relay with such a magnetic drive is for example by the DE 101 62 585 C1 or DE 102 49 697 B3 known.
  • a circuit between two electrical relay contacts is closed or interrupted by means of two parallel contact springs.
  • the contact springs are connected via a displaceable actuating element in conjunction with a permanent magnet of a H-armature, which is pivotally supported on two yoke legs of a magnetic coil.
  • the permanent magnet When reversing the magnetic coil pivots the permanent magnet, whereby the actuator is moved.
  • the actuating element engages behind the contact springs in their deflection direction, they are deflected out of their closed rest position, so that the circuit is interrupted.
  • the free ends of the contact springs are subjected to force in the direction of the closed end position in each case by a leaf spring, which is attached to the respective contact spring and is supported with its free end on the actuating element.
  • the actuator is slidably guided in housing parts of the relay housing, so that external stresses of the relay housing can be transferred to functional points of the control element and can lead to malfunction of the relay.
  • the magnetic drive is a magnetic drive with a magnetic coil and a magnetic circuit whose pivotable armature reverses depending on the coil energization and remains in the defined end positions by the pre-embossed magnetic field of the permanent magnet.
  • This unit is provided with attached to the yoke legs side cheeks, which have the rocker bearing of the armature and the guidance and fixing of the displaceable actuating element.
  • the side cheeks can also be attached to the bobbin of the solenoid.
  • the magnetic drive according to the invention is decoupled from outer housing parts, which can otherwise transmit external stresses to functional points of the actuating element.
  • the inventive Magnetic drive also allows a prefixed unit pre-testing and simplified assembly.
  • the invention also relates to a relay having at least one, in each case the circuit between a first and a second relay contact closing or interrupting contact spring, one end of each is conductively connected to the first relay contact and the other, free end of the circuit in a first relay position the contact spring is closed or interrupted in a second relay position of the contact spring, and with a magnetic drive constructed as above for deflecting the contact spring in the respective relay position.
  • the magnetic drive is mounted on a bottom plate of the relay housing to which a cap of the relay housing can be attached.
  • the actuator of the magnetic drive from the relay housing in particular from the bottom plate and the cap, decoupled, so that no external tension can be transferred to functional points of the actuating element.
  • Relay 1 shown comprises two relay contacts 2 , 3 and two the circuit between the two relay contacts 2 , 3 closing or interrupting parallel contact springs 4 , which are designed as electrically conductive leaf or flat spring.
  • the one ends of the contact springs 4 are electrically conductively attached to the upper relay contact 2 by means of a plurality of spot welds 5 , while the other, free ends 6 each carry a contact button 7 and are deflectable by means of a common magnetic drive 8 .
  • the contact springs 4 are in the in Fig.
  • the magnetic drive 8 comprises a umpolbare magnetic coil 10 with a magnetic circuit, at the two yoke legs 11, an armature (armature rocker) 12 with a permanent magnet (not shown) is pivotally held.
  • the permanent magnet is arranged between two armature plates 13 , which rest in each case on the yoke legs 11 in the two switching positions of the armature 12.
  • the magnetic coil 10 and the pivotable between its two switching positions armature 12 form a H-anchor suit.
  • the armature 12 engages with a protruding arm 14 in an opening 15 of an actuating element 16 , the linearly displaceable in the deflection of the contact spring 4 (double arrow 17 (FIG. Fig. 3 )) is guided.
  • each contact spring 4 is fastened from spring steel whose free end engages the adjusting element 16 each with a lateral, lower projection 19 and engages over with a lateral, upper projection 20 .
  • the actuator 16 takes with the two lower projections 19, the two contact springs 4 in the opening direction of the relay 1, ie upwards, and with the upper projections 20, the contact springs 4 in Closing direction of the relay 1, ie down, with.
  • the two contact springs 4 are motion-coupled to the adjusting element 16 in the opening and closing direction by means of the two leaf springs 18.
  • the contact springs 4 are each formed as a multilayer leaf spring with a laterally projecting from its plane arc portion 21 .
  • the magnetic field of the magnetic coil 10 is reversed, whereby the armature 12 is pivoted and the adjusting element 16 is displaced.
  • the actuator 16 In the closed relay position ( Fig. 3 ), the actuator 16 is displaced by the downwardly pivoted arm 14 downward, which are deflected via the leaf springs 18 and the contact springs 4 down to the contact of their contact buttons 4 on the contact buttons 9 of the lower relay contact 3.
  • the contact pressure of the contact buttons 7 to the contact buttons 9 of the lower relay contact 3 is given by the pressure force of the actuator 16 compressed leaf springs 18.
  • the leaf springs 18 counteract the deflection of the contact springs 4 in the opening direction, which leads to a bounce-reduced closing of the relay 1.
  • the actuator 16 In the open relay position, the actuator 16 is displaced by the upwardly pivoted arm 14 upwards, whereby the contact springs 4 are taken from the lower projections 19 of the actuating element 16 and the contact buttons 7 are lifted from the contact buttons 9 of the lower relay contact 3.
  • the magnetic drive 8 further comprises two side cheeks 22 , which are laterally attached to both yoke legs 11.
  • the two yoke legs 11 each have lower and upper plug-in projections 23 on both sides and the side cheeks 22 corresponding lower and upper plug-in openings 24 .
  • Each yoke leg 11 is formed by the one leg of a U-shaped part, the other leg (not shown) is inserted into the longitudinal opening of the bobbin 25 .
  • the two side cheeks 22 each have lower and upper guides 26 on their mutually facing sides and a bearing opening 27 therebetween.
  • the actuator 16 is slidably guided between the two side cheeks 22 in the guides 26 and held captive, and the armature 12 is pivotally mounted with two-sided bearing pin 28 between the two side cheeks 22 in the bearing openings 27.
  • the two relay contacts 2, 3 and the magnetic drive 8 are mounted on a common bottom plate 29 of the relay housing.
  • the first relay contact 2 is inserted from above between side walls 30 of the bottom plate 29 and latched there by means of inside latches of the side walls 30.
  • the second relay contact 3 is inserted into a side insertion compartment 31 of the bottom plate 29.
  • On the bottom plate 29 is also a plug housing 32 for connection contacts 33 of the magnetic coil 10 is provided.
  • the relay contacts 2, 3 and the magnetic drive 8 are covered with a cap 34 which is latched to the bottom cap 29 via outside notches 35 of the side walls 30.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Magnetantrieb mit einer umpolbaren Magnetspule, mit einem einen Permanentmagneten aufweisenden Anker, der an zwei Jochschenkeln der Magnetspule zwischen zwei Schaltstellungen verschwenkbar gehalten ist, und mit einem parallel zur Spulenachse verschiebbar geführten Stellelement, das mit dem Anker bewegungsgekoppelt ist, sowie ein Relais mit einem solchen Magnetantrieb.
  • Ein Relais mit einem derartigen Magnetantrieb ist beispielsweise durch die DE 101 62 585 C1 oder DE 102 49 697 B3 bekannt geworden.
  • Bei diesem bekannten Relais wird ein Stromkreis zwischen zwei elektrischen Relaiskontakten mittels zweier paralleler Kontaktfedern geschlossen oder unterbrochen. Die Kontaktfedern stehen über ein verschiebbares Stellelement in Verbindung mit einem Permanentmagneten eines H-Ankers, der an zwei Jochschenkeln einer Magnetspule schwenkbar gehalten ist. Beim Umpolen der Magnetspule verschwenkt der Permanentmagnet, wodurch das Stellelement verschoben wird. Da das Stellelement die Kontaktfedern in deren Auslenkrichtung hintergreift, werden diese dabei aus ihrer geschlossenen Ruhelage ausgelenkt, so dass der Stromkreis unterbrochen ist. Die freien Enden der Kontaktfedern sind in Richtung auf die geschlossene Endposition jeweils durch eine Blattfeder kraftbeaufschlagt, die an der jeweiligen Kontaktfeder befestigt ist und sich mit ihrem freien Ende am Stellelement abstützt. Das Stellelement ist in Gehäuseteilen des Relaisgehäuses verschiebbar geführt, so dass äußere Verspannungen des Relaisgehäuses auf Funktionsstellen des Stellelementes übertragen werden und zu Funktionsstörungen des Relais führen können.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an den beiden Jochschenkeln oder am Spulenkörper der Magnetspule zwei Seitenwangen befestigt sind, zwischen denen das Stellelement verschiebbar geführt gehalten ist und in denen der Anker schwenkbar gelagert ist.
  • Im Wesentlichen handelt es sich um einen Magnetantrieb mit einer Magnetspule und einem Magnetkreis, dessen verschwenkbarer Anker sich je nach Spulenbestromung umpolt und durch das vorgeprägte Magnetfeld des Permanentmagneten in den definierten Endlagen verharrt. Diese Einheit ist mit an den Jochschenkeln aufgesteckten Seitenwangen versehen, welche die Wippenlagerung des Ankers sowie die Führung und Fixierung des verschiebbaren Stellelements aufweisen. Alternativ können die Seitenwangen auch an den Spulenkörper der Magnetspule aufgesteckt werden. Dadurch ist der erfindungsgemäße Magnetantrieb von äußeren Gehäuseteilen entkoppelt, die ansonsten äußere Verspannungen auf Funktionsstellen des Stellelementes übertragen können. Der erfindungsgemäße Magnetantrieb ermöglicht weiterhin als vorfixierte Einheit eine Vorprüfung und eine vereinfachte Montage.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Relais mit mindestens einer, jeweils den Stromkreis zwischen einem ersten und einem zweiten Relaiskontakt schließenden oder unterbrechenden Kontaktfeder, deren eines Ende jeweils leitend mit dem ersten Relaiskontakt verbunden ist und über deren anderes, freies Ende jeweils der Stromkreis in einer ersten Relaisposition der Kontaktfeder geschlossen oder in einer zweiten Relaisposition der Kontaktfeder unterbrochen ist, und mit einem wie oben ausgebildeten Magnetantrieb zum Auslenken der Kontaktfeder in die jeweilige Relaisposition.
  • Vorzugsweise ist der Magnetantrieb auf einer Bodenplatte des Relaisgehäuses befestigt, an der auch eine Abdeckkappe des Relaisgehäuses befestigt sein kann. Erfindungsgemäß ist das Stellelement des Magnetantriebs vom Relaisgehäuse, insbesondere von der Bodenplatte und der Abdeckkappe, entkoppelt, so dass keine äußeren Verspannungen auf Funktionsstellen des Stellelementes übertragen werden können.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigte und beschriebene Ausführungsform ist nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern hat vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    das erfindungsgemäße Relais in einer Explosionsdarstellung;
    Fig. 2
    eine perspektivische Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Relais ohne Abdeckkappe;
    Fig. 3
    eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Relais in der geschlossenen Relaisposition ohne Abdeckkappe; und
    Fig. 4
    eine Draufsicht auf das in Fig. 2 gezeigte Relais.
  • Das in den Fign. 1 bis 4 dargestellte Relais 1 umfasst zwei Relaiskontakte 2, 3 und zwei den Stromkreis zwischen den beiden Relaiskontakten 2, 3 schließende oder unterbrechende parallele Kontaktfedern 4, welche als elektrisch leitende Blatt- oder Flachfeder ausgebildet sind. Die einen Enden der Kontaktfedern 4 sind elektrisch leitend am oberen Relaiskontakt 2 mittels mehrerer Punktschweißungen 5 befestigt, während die anderen, freien Enden 6 jeweils einen Kontaktknopf 7 tragen und mittels eines gemeinsamen Magnetantriebs 8 auslenkbar sind. Die Kontaktfedern 4 sind in der in Fig. 3 gezeigten geschlossenen Relaisposition derart nach unten ausgelenkt, dass ihre Kontaktknöpfe 7 jeweils an Kontaktknöpfen 9 des unteren Relaiskontakts 3 anliegen, und in der offenen Relaisposition (nicht gezeigt) derart nach oben ausgelenkt, dass ihre Kontaktknöpfe 7 von den Kontaktknöpfen 9 des unteren Relaiskontakts 3 abgehoben sind.
  • Der Magnetantrieb 8 umfasst eine umpolbare Magnetspule 10 mit einem Magnetkreis, an dessen zwei Jochschenkeln 11 ein Anker (Ankerwippe) 12 mit einem Permanentmagneten (nicht gezeigt) schwenkbar gehalten ist. Der Permanentmagnet ist zwischen zwei Ankerplatten 13 angeordnet, die in den beiden Schaltstellungen des Ankers 12 jeweils an den Jochschenkeln 11 anliegen. Die Magnetspule 10 und der zwischen seinen beiden Schaltstellungen verschwenkbare Anker 12 bilden einen H-Ankeranzug. Der Anker 12 greift mit einem vorstehenden Arm 14 in eine Öffnung 15 eines Stellelements 16 ein, das in Auslenkrichtung der Kontaktfeder 4 linear verschiebbar (Doppelpfeil 17 (Fig. 3)) geführt ist. D.h., der Anker 12 ist am Stellelement 16 angelenkt. An den freien Enden 6 jeder Kontaktfeder 4 ist eine Blattfeder 18 aus Federstahl befestigt, deren freies Ende das Stellelement 16 jeweils mit einem seitlichen, unteren Vorsprung 19 untergreift und mit einem seitlichen, oberen Vorsprung 20 übergreift. Das Stellelement 16 nimmt mit den beiden unteren Vorsprüngen 19 die beiden Kontaktfedern 4 in Öffnungsrichtung des Relais 1, d.h. nach oben, und mit den oberen Vorsprüngen 20 die Kontaktfedern 4 in Schließrichtung des Relais 1, d.h. nach unten, mit. Mit anderen Worten sind die beiden Kontaktfedern 4 mit dem Stellelement 16 in Öffnungs- und Schließrichtung mittels der beiden Blattfedern 18 bewegungsgekoppelt. Die Kontaktfedern 4 sind jeweils als eine mehrschichtige Blattfeder mit einem seitlich aus ihrer Ebene vorstehenden Bogenabschnitt 21 ausgebildet.
  • Zum Schalten des Relais 1 wird das Magnetfeld der Magnetspule 10 umgepolt, wodurch der Anker 12 verschwenkt und das Stellelement 16 verschoben wird. In der geschlossenen Relaisposition (Fig. 3) ist das Stellelement 16 durch den nach unten geschwenkten Arm 14 nach unten verschoben, wodurch über die Blattfedern 18 auch die Kontaktfedern 4 nach unten bis zur Anlage ihrer Kontaktknöpfe 4 an den Kontaktknöpfen 9 des unteren Relaiskontakts 3 ausgelenkt sind. Der Anpressdruck der Kontaktknöpfe 7 an die Kontaktknöpfe 9 des unteren Relaiskontakts 3 ist durch die Druckkraft der vom Stellelement 16 zusammengedrückten Blattfedern 18 gegeben. In der geschlossenen Relaisposition wirken die Blattfedern 18 der Auslenkung der Kontaktfedern 4 in Öffnungsrichtung entgegen, was zu einem prellreduzierten Schließen des Relais 1 führt. In der offenen Relaisposition ist das Stellelement 16 durch den nach oben geschwenkten Arm 14 nach oben verschoben, wodurch die Kontaktfedern 4 von den unteren Vorsprüngen 19 des Stellelements 16 mitgenommen und die Kontaktknöpfe 7 von den Kontaktknöpfen 9 des unteren Relaiskontakts 3 abgehoben sind.
  • Der Magnetantrieb 8 umfasst weiterhin zwei Seitenwangen 22, die seitlich jeweils auf beide Jochschenkel 11 aufgesteckt sind. Dazu weisen die beiden Jochschenkel 11 jeweils beidseitig untere und obere Steckvorsprünge 23 und die Seitenwangen 22 entsprechende untere und obere Stecköffnungen 24 auf. Jeder Jochschenkel 11 ist durch den einen Schenkel eines U-förmigen Teils gebildet, dessen anderer Schenkel (nicht gezeigt) in die Längsöffnung des Spulenkörpers 25 eingesteckt ist. Die beiden Seitenwangen 22 weisen auf ihren einander zugewandten Seiten jeweils untere und obere Führungen 26 und dazwischen eine Lageröffnung 27 auf. Das Stellelement 16 ist zwischen den beiden Seitenwangen 22 in den Führungen 26 verschiebbar geführt und unverlierbar gehalten, und der Anker 12 ist mit beidseitigen Lagerzapfen 28 zwischen den beiden Seitenwangen 22 in den Lageröffnungen 27 schwenkbar gelagert.
  • Die beiden Relaiskontakte 2, 3 und der Magnetantrieb 8 sind auf einer gemeinsamen Bodenplatte 29 des Relaisgehäuses befestigt. Der erste Relaiskontakt 2 ist von oben zwischen Seitenwänden 30 der Bodenplatte 29 eingeführt und dort mittels innenseitiger Rasten der Seitenwände 30 verrastet. Der zweite Relaiskontakt 3 ist in ein seitliches Einschubfach 31 der Bodenplatte 29 eingesteckt. An der Bodenplatte 29 ist auch noch ein Steckergehäuse 32 für Anschlusskontakte 33 der Magnetspule 10 vorgesehen. Die Relaiskontakte 2, 3 und der Magnetantrieb 8 sind mit einer Abdeckkappe 34 abgedeckt, die mit der Bodenkappe 29 über außenseitige Rasten 35 der Seitenwände 30 verrastet ist.

Claims (12)

  1. Magnetantrieb (8) mit einer umpolbaren Magnetspule (10), mit einem einen Permanentmagneten aufweisenden Anker (12), der an zwei Jochschenkeln (11) der Magnetspule (10) zwischen zwei Schaltstellungen verschwenkbar gehalten ist, und mit einem parallel zur Spulenachse verschiebbar geführten Stellelement (16), das mit dem Anker (12) bewegungsgekoppelt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an den beiden Jochschenkeln (11) oder am Spulenkörper (25) der Magnetspule (10) zwei Seitenwangen (22) befestigt sind, zwischen denen das Stellelement (16) verschiebbar geführt gehalten ist und in denen der Anker (12) schwenkbar gelagert ist.
  2. Magnetantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwangen (22) an die beiden Jochschenkel (11) oder an den Spulenkörper (25) der Magnetspule (10) aufgesteckt sind.
  3. Magnetantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Seitenwange (22) jeweils an beide Jochschenkel (11) aufgesteckt ist.
  4. Magnetantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Jochschenkel (11) jeweils beidseitig Steckvorsprünge (23) aufweisen.
  5. Magnetantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Seitenwange (22) eine obere und eine untere Führung (26) für das Stellelement (16) und dazwischen eine Lagerung (27) für den Anker (12) aufweist.
  6. Magnetantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Jochschenkel (11) durch den einen Schenkel eines U-förmigen Teils gebildet ist, dessen anderer Schenkel in eine Längsöffnung des Spulenkörpers (25) eingesteckt ist.
  7. Relais (1) mit mindestens einer, jeweils den Stromkreis zwischen einem ersten und einem zweiten Relaiskontakt (2, 3) schließenden oder unterbrechenden Kontaktfeder (4), deren eines Ende jeweils leitend mit dem ersten Relaiskontakt (2) verbunden ist und über deren anderes, freies Ende (6) jeweils der Stromkreis in einer ersten Relaisposition der Kontaktfeder (4) geschlossen oder in einer zweiten Relaisposition der Kontaktfeder (4) unterbrochen ist, und mit einem Magnetantrieb (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Auslenken der Kontaktfeder (4) in die jeweilige Relaisposition.
  8. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. jede Kontaktfeder (4) mit dem Stellelement (16) des Magnetantriebs (8) in Öffnungs- und/oder Schließrichtung des Relais (1) bewegungsgekoppelt ist.
  9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. jede Kontaktfeder (4) in ihrer Auslenkrichtung vom Stellelement (16) unter- und/oder übergriffen ist.
  10. Relais nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. jede Kontaktfeder (4) mit dem Stellelement (16) mittels einer an der Kontaktfeder (4) befestigten Zusatzfeder (18) bewegungsgekoppelt ist.
  11. Relais nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetantrieb (8) auf einer Bodenplatte (29) des Relaisgehäuses befestigt ist.
  12. Relais nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdeckkappe (34) des Relaisgehäuses an der Bodenplatte (29) befestigt ist.
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