EP1858038B1 - Relais mit Kontaktkraftverstärkung - Google Patents

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EP1858038B1
EP1858038B1 EP07008491A EP07008491A EP1858038B1 EP 1858038 B1 EP1858038 B1 EP 1858038B1 EP 07008491 A EP07008491 A EP 07008491A EP 07008491 A EP07008491 A EP 07008491A EP 1858038 B1 EP1858038 B1 EP 1858038B1
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relay
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spring
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Rainer Schmelz
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Gruner AG
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    • H01H1/54—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H50/64—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact
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    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
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    • 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
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a relay with a guided through a relay housing double line, one, first line has at least one movable contact element which closes the circuit of the first line in a first relay position and interrupts in a second relay position, and the other, second line formed continuously is, as well as a relay arrangement with several such relays.
  • Such a relay and such a relay arrangement are for example by the US 2006/0066425 A1 known.
  • the contact element is designed as a contact spring and that the second line is substantially parallel to the contact spring and before the spring surface.
  • the contact force with which the contact spring bears against the associated relay contact is supported by the magnetic repulsion force exerted by the magnetic field of the through-flow line through which the contact spring flows in the opposite direction.
  • This magnetic contact force is greater, the higher the current intensity and the smaller the distance between the continuous line and the contact spring 10.
  • the second line is formed at least in the region of the contact spring as a flat cable and facing with its one surface side of the spring surface of the contact spring.
  • the two lines are preferably flat cables, which are outside the area of the contact spring with their edges facing each other.
  • each of the two lines preferably has connection ends on both sides of the relay housing.
  • the contact spring is coupled for movement with the actuating element of the magnetic drive in the opening and / or closing direction of the contact spring, wherein the actuating element can advantageously be displaceably guided in one, preferably in both lines of the double line.
  • the invention also relates to a relay arrangement having a plurality of, preferably three, relays constructed as above and having a common drive, preferably a magnetic drive, for simultaneously deflecting the contact springs of the plurality of relays.
  • the relay arrangement is used in particular in conjunction with electricity meters to disconnect consumers from the grid, and can be retrofitted as an option to existing electricity meters.
  • the two lines of each double line are connected together in the electricity meter to evaluate the power consumption.
  • the actuator of the common drive in one, preferably guided in two lines each of the plurality of relays displaceable.
  • relay assembly 1 is used to interrupt a three-phase circuit and includes three juxtaposed relay 2 , each with a guided through a common relay housing 3 double line 4 and a common magnetic drive 5 for simultaneously operating the relay. 2
  • the two lines 6, 7 of the double line 4 are, as in Fig. 2 shown, designed as flat cables and each have on both sides of the relay housing 3 connection ends.
  • right flat cable 6 has two edgewise angled relay contacts 8, 9 and a circuit between the two relay contacts 8, 9 closing or interrupting contact spring 10 , which is designed as an electrically conductive leaf or flat spring.
  • the contact spring 10 is fixed at its one end electrically conductive on the relay contact 8, while their other, free end 11 carries a contact button 12 and by means of the magnetic drive 5 is deflected.
  • the contact spring 10 is in the in Fig.
  • the contact spring 10 is double-armed with two parallel free ends 11 and therefore designed with two contact buttons 12, which cooperate with two contact buttons 13 of the relay contact 9.
  • the contact spring 10 is formed as a multilayer leaf spring with a laterally projecting from its plane arc section 14 .
  • Left flat line 7 is formed continuously and has a vertically angled center section 15 , the surface side is substantially parallel to the spring surface 16 of the contact spring 10 and is arranged with the smallest possible distance in front of the spring surface 16. At their terminal ends, the two flat cables 6, 7 facing each other with their edges.
  • the magnetic drive 5 comprises a umpolbare magnetic coil 17 with a magnetic circuit, at the two yoke legs 18, an armature (armature rocker) 19 with a permanent magnet (not shown) is pivotally held.
  • the permanent magnet is arranged between two anchor plates 20 , which in the two Switch positions of the armature 19 each abut the yoke legs 18.
  • the magnet coil 17 and the pivotable between its two switching positions armature 19 form a H-anchor suit.
  • the armature 19 engages with a protruding arm 21 in an opening (not shown) of an actuating element 22 which is guided linearly displaceable in the deflection direction of the contact spring 10 (double arrow 23) .
  • each contact spring 10 is a leaf spring 24 ( Fig. 2 ) fastened from spring steel whose free end engages together with the free end 11 of the contact spring 10 between two projections 25, 26 of the adjusting element 22 and serves to reduce bounce.
  • the actuator 22 takes the projection 25, the contact spring 10 via its free end 11 directly in the opening direction of the relay 1, ie in Fig. 1 to the left, and with the projection 26, the contact spring 10 by means of the leaf spring 24 in the closing direction of the relay 1, ie to the right, with.
  • the contact spring 10 is coupled for movement with the adjusting element 22 in the opening and closing direction.
  • the adjusting element 22 is in each case in guide openings 27 (FIG. Fig. 2 ) of the two lines 6, 7 slidably guided.
  • two continuous flat cables (neutral lines) 28, 29 are guided under the magnetic drive 5 through the relay housing 3.
  • the relay assembly 1 is connected to a three-phase electricity meter 30 and serves to disconnect consumers from the mains.
  • the power meter 30 has for each phase ("PHASE 1 - 3") and for a neutral conductor ("NEUTRAL") each have an input IN and an output OUT , which are connected to each other in the electricity meter 30 to evaluate the power consumption.
  • the lines 6, 7 of the relay arrangement 1 and the two neutral lines 28, 29 are respectively connected to the corresponding terminals IN and OUT of the electricity meter 30.
  • the magnetic field of the magnetic coil 17 is reversed, whereby the armature 19 is pivoted and the adjusting element 22 is displaced.
  • the actuator 22 is shifted by right-handed arm 21 to the right, whereby the contact springs 10 of the relay 2 are deflected by their leaf springs 24 to the right to the contact buttons 12 on the contact buttons 13 of the relay contact 9.
  • the leaf springs 24 of the deflection act the contact springs 10 in the opening direction, resulting in a bounce-reduced closing of the relay 2.
  • the actuator 22 is displaced to the right by the arm 21 pivoted to the left, whereby the contact springs 10 are taken from the actuator 22 and their contact buttons 12 are lifted from the contact buttons 13 of the relay contact 9.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Relais mit einer durch ein Relaisgehäuse hindurchgeführten Doppelleitung, deren eine, erste Leitung mindestens ein bewegliches Kontaktelement aufweist, welches den Stromkreis der ersten Leitung in einer ersten Relaisposition schließt und in einer zweiten Relaisposition unterbricht, und deren andere, zweite Leitung durchgehend ausgebildet ist, sowie eine Relaisanordnung mit mehreren solcher Relais.
  • Ein derartiges Relais und eine derartige Relaisanordnung sind beispielsweise durch die US 2006/0066425 A1 bekannt geworden.
  • Bei diesem bekannten Relais wird ein Stromkreis zwischen zwei elektrischen Relaiskontakten mittels eines als Kontaktbrücke ausgebildeten Brückenelements geschlossen oder unterbrochen, das mittels eines elektromagnetischen Hubantriebs betätigt wird.
  • Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, bei einem Relais der eingangs genannten Art die Kontaktkraft des Kontaktelements in der geschlossenen Relaisposition zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kontaktelement als Kontaktfeder ausgebildet ist und dass die zweite Leitung im Wesentlichen parallel zur Kontaktfeder und vor deren Federfläche verläuft.
  • Werden die beiden Leitungen in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen, so wird die Kontaktkraft, mit der die Kontaktfeder am zugehörigen Relaiskontakt anliegt, durch die magnetische Abstoßungskraft unterstützt, die vom Magnetfeld der stromdurchflossenen durchgehenden Leitung auf die in Gegenrichtung stromdurchflossene Kontaktfeder ausgeübt wird. Diese magnetische Kontaktkraft ist umso größer, je höher die Stromstärke und je geringer der Abstand der durchgehenden Leitung und der Kontaktfeder 10 ist.
  • Vorzugsweise ist die zweite Leitung zumindest im Bereich der Kontaktfeder als Flachleitung ausgebildet und mit ihrer einen Flächenseite der Federfläche der Kontaktfeder zugewandt. Die beiden Leitungen sind bevorzugt Flachleitungen, die außerhalb des Bereichs der Kontaktfeder mit ihren Kanten einander zugewandt sind. Weiterhin bevorzugt weist jede der beiden Leitungen beidseitig des Relaisgehäuses Anschlussenden auf.
  • Vorzugsweise ist zum Auslenken der Kontaktfeder in die jeweilige Relaisposition ein Magnetantrieb mit einer umpolbaren Magnetspule, einem einen Permanentmagneten aufweisenden Anker, der an zwei Jochschenkeln der Magnetspule zwischen zwei Schaltstellungen verschwenkbar gehalten ist, und einem im Wesentlichen parallel zur Spulenachse verschiebbar geführten Stellelement der Kontaktfeder, das mit dem Anker bewegungsgekoppelt ist. Bevorzugt ist dabei die Kontaktfeder mit dem Stellelement des Magnetantriebs in Öffnungs- und/oder Schließrichtung der Kontaktfeder bewegungsgekoppelt, wobei das Stellelement vorteilhaft in einer, vorzugsweise in beiden Leitungen der Doppelleitung verschiebbar geführt sein kann.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Relaisanordnung mit mehreren, vorzugsweise drei wie oben ausgebildeten Relais und mit einem gemeinsamen Antrieb, vorzugsweise Magnetantrieb, zum gleichzeitigen Auslenken der Kontaktfedern der mehreren Relais.
  • Die Relaisanordnung wird insbesondere in Verbindung mit Stromzählern eingesetzt, um Verbraucher vom Netz zu trennen, und kann als Option an vorhandene Stromzähler nachgerüstet werden. Die beiden Leitungen jeder Doppelleitung sind im Stromzähler miteinander verbunden, um den Stromverbrauch auszuwerten.
  • Vorteilhaft ist das Stellelement des gemeinsamen Antriebs in einer, vorzugsweise in beiden Leitungen jedes der mehreren Relais verschiebbar geführt..
  • 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
    eine Relaisanordnung mit drei erfindungsgemäßen Relais zum Schalten eines dreiphasigen Stroms; und
    Fig. 2
    eine Detailansicht eines der in Fig. 1 gezeigten Relais.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Relaisanordnung 1 dient zum Unterbrechen eines dreiphasigen Stromkreises und umfasst dazu drei nebeneinander angeordnete Relais 2 mit jeweils einer durch ein gemeinsames Relaisgehäuse 3 hindurchgeführten Doppelleitung 4 und einen gemeinsamen Magnetantrieb 5 zum gleichzeitigen Betätigen der Relais 2.
  • Die beiden Leitungen 6, 7 der Doppelleitung 4 sind, wie in Fig. 2 gezeigt, als Flachleitungen ausgebildet und weisen jeweils beidseitig des Relaisgehäuses 3 Anschlussenden auf. Die in Fig. 2 rechte Flachleitung 6 weist zwei hochkant abgewinkelte Relaiskontakte 8, 9 und eine den Stromkreis zwischen den beiden Relaiskontakten 8, 9 schließende oder unterbrechende Kontaktfeder 10 auf, die als elektrisch leitende Blatt- oder Flachfeder ausgebildet ist. Die Kontaktfeder 10 ist an ihrem einen Ende elektrisch leitend am Relaiskontakt 8 befestigt, während ihr anderes, freies Ende 11 einen Kontaktknopf 12 trägt und mittels des Magnetantriebs 5 auslenkbar ist. Die Kontaktfeder 10 ist in der in Fig. 2 gezeigten geschlossenen Relaisposition derart ausgelenkt, dass ihr Kontaktknopf 12 jeweils an einem Kontaktknopf 13 des Relaiskontakts 9 anliegt, und in der offenen Relaisposition (nicht gezeigt) derart ausgelenkt, dass ihr Kontaktknopf 12 vom Kontaktknopf 13 des Relaiskontakts 9 abgehoben ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kontaktfeder 10 doppelarmig mit zwei parallelen freien Enden 11 und daher mit zwei Kontaktknöpfen 12 ausgeführt, die mit zwei Kontaktknöpfen 13 des Relaiskontakts 9 zusammenwirken. Die Kontaktfeder 10 ist als mehrschichtige Blattfeder mit einem seitlich aus ihrer Ebene vorstehenden Bogenabschnitt 14 ausgebildet. Die in Fig. 2 linke Flachleitung 7 ist durchgehend ausgebildet und weist einen hochkant abgewinkelten Mittelabschnitt 15 auf, dessen Flächenseite im Wesentlichen parallel zur Federfläche 16 der Kontaktfeder 10 verläuft und mit möglichst geringem Abstand vor der Federfläche 16 angeordnet ist. An ihren Anschlussenden sind die beiden Flachleitungen 6, 7 einander mit ihren Kanten zugewandt.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst der Magnetantrieb 5 eine umpolbare Magnetspule 17 mit einem Magnetkreis, an dessen zwei Jochschenkeln 18 ein Anker (Ankerwippe) 19 mit einem Permanentmagneten (nicht gezeigt) schwenkbar gehalten ist. Der Permanentmagnet ist zwischen zwei Ankerplatten 20 angeordnet, die in den beiden Schaltstellungen des Ankers 19 jeweils an den Jochschenkeln 18 anliegen. Die Magnetspule 17 und der zwischen seinen beiden Schaltstellungen verschwenkbare Anker 19 bilden einen H-Ankeranzug. Der Anker 19 greift mit einem vorstehenden Arm 21 in eine Öffnung (nicht gezeigt) eines Stellelements 22 ein, das in Auslenkrichtung der Kontaktfeder 10 linear verschiebbar (Doppelpfeil 23) geführt ist. D.h., der Anker 19 ist am Stellelement 22 angelenkt. Am freien Enden 11 jeder Kontaktfeder 10 ist eine Blattfeder 24 (Fig. 2) aus Federstahl befestigt, deren freies Ende zusammen mit dem freien Ende 11 der Kontaktfeder 10 zwischen zwei Vorsprünge 25, 26 des Stellelements 22 eingreift und zur Prellreduzierung dient. Das Stellelement 22 nimmt mit dem Vorsprung 25 die Kontaktfeder 10 über ihr freies Ende 11 unmittelbar in Öffnungsrichtung des Relais 1, d.h. in Fig. 1 nach links, und mit dem Vorsprung 26 die Kontaktfeder 10 mittels der Blattfeder 24 in Schließrichtung des Relais 1, d.h. nach rechts, mit. Mit anderen Worten ist die Kontaktfeder 10 mit dem Stellelement 22 in Öffnungs- und Schließrichtung bewegungsgekoppelt. Das Stellelement 22 ist jeweils in Führungsöffnungen 27 (Fig. 2) der beiden Leitungen 6, 7 verschiebbar geführt. Außerdem sind zwei durchgehende Flachleitungen (Nullleitungen) 28, 29 unter dem Magnetantrieb 5 durch das Relaisgehäuse 3 geführt.
  • Die Relaisanordnung 1 ist an einen dreiphasigen Stromzähler 30 angeschlossen und dient dazu, Verbraucher vom Stromnetz zu trennen. Der Stromzähler 30 weist für jede Phase ("PHASE 1 - 3") sowie für einen Nullleiter ("NEUTRAL") jeweils einen Eingang IN und einen Ausgang OUT auf, die im Stromzähler 30 miteinander verbunden sind, um den Stromverbrauch auszuwerten. Die Leitungen 6, 7 der Relaisanordnung 1 und die beiden Nullleitungen 28, 29 sind jeweils mit den entsprechenden Anschlüssen IN bzw. OUT des Stromzählers 30 verbunden.
  • Zum Schalten der Relaisanordnung 1 wird das Magnetfeld der Magnetspule 17 umgepolt, wodurch der Anker 19 verschwenkt und das Stellelement 22 verschoben wird. In der in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Relaisposition ist das Stellelement 22 durch nach rechts geschwenkten Arm 21 nach rechts verschoben, wodurch die Kontaktfedern 10 der Relais 2 über ihre Blattfedern 24 nach rechts bis zur Anlage ihrer Kontaktknöpfe 12 an den Kontaktknöpfen 13 des Relaiskontakts 9 ausgelenkt sind. In der geschlossenen Relaisposition wirken die Blattfedern 24 der Auslenkung der Kontaktfedern 10 in Öffnungsrichtung entgegen, was zu einem prellreduzierten Schließen der Relais 2 führt. In der offenen Relaisposition ist das Stellelement 22 durch den nach rechts geschwenkten Arm 21 nach links verschoben, wodurch die Kontaktfedern 10 vom Stellelement 22 mitgenommen und ihre Kontaktknöpfe 12 von den Kontaktknöpfen 13 des Relaiskontakts 9 abgehoben sind.
  • In der geschlossenen Relaisposition ist die Kontaktkraft, mit der der Kontaktknopf 12 der Kontaktfeder 10 am Kontaktknopf 13 des Relaiskontakts 9 anliegt, durch die Druckkraft der vom Stellelement 22 zusammengedrückten Blattfedern 24 gegeben sowie bei Stromfluss (Kurzschlussfall) zusätzlich durch die magnetische Abstoßungskraft, die vom Magnetfeld des stromdurchflossenen Mittelabschnitts 15 auf die in Gegenrichtung stromdurchflossene Kontaktfeder 10 ausgeübt wird. Diese magnetische Kontaktkraft ist umso größer, je höher die Stromstärke und je geringer der Abstand zwischen Mittelabschnitt 15 und Kontaktfeder 10 ist.

Claims (12)

  1. Relais (2) mit einer durch ein Relaisgehäuse (3) hindurchgeführten Doppelleitung (4), deren eine, erste Leitung (6) mindestens ein bewegliches Kontaktelement aufweist, welches den Stromkreis der ersten Leitung (6) in einer ersten Relaisposition schließt und in einer zweiten Relaisposition unterbricht, und deren andere, zweite Leitung (7) durchgehend ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Kontaktelement als Kontaktfeder (10) ausgebildet ist und dass die zweite Leitung (7) im Wesentlichen parallel zur Kontaktfeder (10) und vor deren Federfläche (16) verläuft.
  2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitung (7) zumindest im Bereich der Kontaktfeder (10) als Flachleitung ausgebildet und mit ihrer einen Flächenseite der Federfläche (16) der Kontaktfeder (10) zugewandt ist.
  3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leitungen (6, 7) als Flachleitungen ausgebildet sind.
  4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Bereichs der Kontaktfeder (10) die beiden Flachleitungen (6, 7) mit ihren Kanten einander zugewandt sind.
  5. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Leitungen (6, 7) beidseitig des Relaisgehäuses (3) Anschlussenden aufweist.
  6. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Antrieb, vorzugsweise einen Magnetantrieb (5), zum Auslenken der Kontaktfeder (10) in die jeweilige Relaisposition.
  7. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetantrieb (5) eine umpolbare Magnetspule (17), einen einen Permanentmagneten aufweisenden Anker (19), der an zwei Jochschenkein (18) der Magnetspule (17) zwischen zwei Schaltstellungen verschwenkbar gehalten ist, und ein im Wesentlichen parallel zur Spulenachse verschiebbar geführtes Stellelement (22) der Kontaktfeder (10), das mit dem Anker (19) bewegungsgekoppelt ist, aufweist.
  8. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfeder (10) mit dem Stellelement (22) des Magnetantriebs (5) in Öffnungs- und/oder Schließrichtung der Kontaktfeder (10) bewegungsgekoppelt ist.
  9. Relais nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (22) des Magnetantriebs (5) in einer, vorzugsweise in beiden Leitungen (6, 7) der Doppelleitung (4) verschiebbar geführt ist.
  10. Relaisanordnung (1) mit mehreren, vorzugsweise drei Relais (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem gemeinsamen Antrieb, vorzugsweise Magnetantrieb (5), zum gleichzeitigen Auslenken der Kontaktfedern (10) der mehreren Relais (2).
  11. Relaisanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (22) des gemeinsamen Antriebs in einer, vorzugsweise in beiden Leitungen (6, 7) jedes der mehreren Relais (2) verschiebbar geführt ist.
  12. Relaisanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere durchgehend ausgebildete Nullleiter (28, 29) durch das Relaisgehäuse (3) hindurchgeführt sind.
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