EP2662874B1 - Relais mit Doppelunterbrechung - Google Patents

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EP2662874B1
EP2662874B1 EP13160352.4A EP13160352A EP2662874B1 EP 2662874 B1 EP2662874 B1 EP 2662874B1 EP 13160352 A EP13160352 A EP 13160352A EP 2662874 B1 EP2662874 B1 EP 2662874B1
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EP
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relay
contact
contact springs
armature
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
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    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2041—Rotating bridge
    • H01H1/205—Details concerning the elastic mounting of the rotating bridge in the rotor
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/56—Contact spring sets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01H51/2281—Contacts rigidly combined with armature
    • H01H51/229—Blade-spring contacts alongside armature

Definitions

  • the present invention relates to a relay according to the preamble of claim 1.
  • a relay with a circuit between two relay contacts closing or interrupting contact spring is known, one end of the spring is electrically conductively attached to the first relay contact and the other, free spring end by means of a magnetic drive in a voltage applied to the second relay contact, closed relay position or in one of the second relay contact lifted, open relay position is deflected.
  • That from the aforementioned EP 2 447 977 A1 known relay comprises a circuit between two relay contacts closing or interrupting, electrically conductive contact bridge and a magnetic drive having a umpolbare magnetic coil and a permanent magnet having armature rocker which is pivotally supported on the magnetic coil between two end positions.
  • the provided on the armature rocker contact bridge is in the one, closed end position of the armature rocker on both relay contacts electrically conductive and is lifted in the other, open end position of the armature rocker of at least one of the two relay contacts.
  • the inventive synchronous double interruption of the circuit with two series-connected contact springs causes a halving of each occurring arc energy.
  • the intermediate contact part serves as a carrier for the two contact springs and is held stationary in the relay housing.
  • a dynamic lifting of the contact springs by forces or at high short-circuit currents is hampered by the repulsive magnetic fields, which are generated by the current flowing in the opposite direction through the contact springs current and lead to a contact force reinforcement of the voltage applied to its relay contact contact spring.
  • Preferred is a Z-shaped contact spring device with a stationary between the two parallel contact springs extending stationary intermediate contact part.
  • relay 1 comprises a circuit between two relay contacts 2, 3 closing or interrupting contact spring means 4, which has two contact springs 5 1 , 5 2 and arranged between them stationary intermediate contact part 6, for example made of copper.
  • the two contact springs 5 1 , 5 2 are formed as electrically conductive leaf or flat spring, for example made of copper.
  • the one spring ends 7 of the contact springs 5 1 , 5 2 are electrically conductively attached to each opposite sides of the intermediate contact part 6, while the other, free spring ends 8 facing away from each other.
  • the free spring ends 8 and the relay contacts 2, 3 each have a contact button 9, 10 on their mutually facing sides.
  • the stationarily arranged in the relay housing intermediate contact part 6 extends obliquely between the two parallel contact springs 5 1 , 5 2 , the free spring ends 8 project beyond the intermediate contact part 6 respectively. Overall, this results in a Z-shaped contact spring device. 4
  • the relay 1 further comprises a magnetic drive 11 for synchronous, opposing deflection of the two contact springs 5 1 , 5 2 in one of the contact buttons 10 of the relay contacts 2, 3 lifted, open relay position ( Fig. 1 ) or in a voltage applied to the contact buttons 10 closed relay position ( Fig. 2 ).
  • the magnetic drive 11 comprises a umpolbare magnetic coil 12 with a magnetic circuit, on the two yoke legs 13, an armature (armature rocker) 14 with a permanent magnet (not shown) is pivotally held.
  • the permanent magnet is arranged between two armature plates 15 , which abut in each case on the yoke legs 13 in the two switching end positions of the armature 14.
  • the magnetic coil 12 and the pivotable between its two Druckend einen anchor 14 form a H-anchor suit.
  • the armature 14 has, on its underside facing the contact spring device 4, two armature arms 16a , 16b projecting in opposite directions, namely to the left or to the right, which are opposite the pivot axis of the armature 14 and in each case via a left or right connecting arm 17a. 17b are motion- coupled with the contact springs 5 1 , 5 2 .
  • the connecting arms 17a, 17b are guided linearly displaceable in the deflection direction of the contact springs 5 1 , 5 2 (double arrow 18 ).
  • the armature arms 16 each engage in a recess 19 at the upper end of the connecting arms 17a, 17b. The pivotal movement of the armature 14 thus leads to an opposite linear movement of the connecting arms 17a, 17b.
  • the connecting arms 17a, 17b each have two drivers (projections) 20a, 21a and 20b, 21b , between which the contact springs 5 1 , 5 2 engage with their free spring ends 8.
  • the free spring ends 8 is on the opposite side of the contact button 9 of the contact springs 5 1 , 5 2 each have an additional spring (leaf spring) 22 attached spring steel, which is supported on the facing driver 20 a and 20 b.
  • the left connecting arm 17a If the left connecting arm 17a is moved downwards, it takes with its upper driver 20a by means of the additional spring 22, the contact spring 5 1 down to the closed relay position. If the left connecting arm 17a is displaced upward, then it takes with its lower driver 21a, the contact spring 5 1 up in the open relay position. If the right connecting arm 17b is displaced upwards, then with its lower driver 20b it takes the contact spring 5 2 upwards into the closed relay position by means of the additional spring 22. If the right connecting arm 17b is displaced downwards, then with its upper driver 21b it takes the contact spring 5 2 downwards into the open relay position.
  • the magnetic field of the magnetic coil 12 is reversed, whereby the armature 14 is pivoted and the two connecting arms 17a, 17b synchronously moved in opposite directions and consequently the contact springs 5 1 , 5 2 are synchronously deflected in the open or closed relay position.
  • the armature arms 16a, 16b and the connecting arms 17a, 17b may also be fixedly connected to one another.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Relais gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Ein derartiges Relais ist durch die EP 2 447 977 A1 bekannt geworden.
  • Aus der DE 101 62 585 C1 ist ein Relais mit einer den Stromkreis zwischen zwei Relaiskontakten schließenden oder unterbrechenden Kontaktfeder bekannt, deren eines Federende an dem ersten Relaiskontakt elektrisch leitend befestigt ist und deren anderes, freies Federende mittels eines Magnetantriebs in eine an dem zweiten Relaiskontakt anliegende, geschlossene Relaisposition oder in eine von dem zweiten Relaiskontakt abgehobene, geöffnete Relaisposition auslenkbar ist.
  • Bei DC-Anwendungen, insbesondere in Fahrzeugen mit 24VDC bzw. 48VDC, kommt es darauf an, den beim Auslenken der Kontaktfeder in die geschlossenen Relaisposition kurzzeitig auftretenden Lichtbogen zwischen dem Relaiskontakt und der sich nähernden Kontaktfeder sicher und schnell zu löschen.
  • Das aus der eingangs genannten EP 2 447 977 A1 bekannte Relais umfasst eine den Stromkreis zwischen zwei Relaiskontakten schließende oder unterbrechende, elektrisch leitende Kontaktbrücke und einen Magnetantrieb, der eine umpolbare Magnetspule und eine einen Permanentmagneten aufweisende Ankerwippe aufweist, welche an der Magnetspule zwischen zwei Endstellungen verschwenkbar gehalten ist. Die an der Ankerwippe vorgesehene Kontaktbrücke liegt in der einen, geschlossenen Endstellung der Ankerwippe an beiden Relaiskontakten elektrisch leitend an und ist in der anderen, offenen Endstellung der Ankerwippe von mindestens einem der beiden Relaiskontakte abgehoben.
  • Es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Relais die auftretende Lichtbogenenergie zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Relais mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Die erfindungsgemäße synchrone Doppelunterbrechung des Stromkreises mit zwei in Reihe geschalteten Kontaktfedern bewirkt eine Halbierung der jeweils auftretenden Lichtbogenenergie. Das Zwischenkontaktteil dient als Träger für die beiden Kontaktfedern und ist im Relaisgehäuse ortsfest gehalten. Ein dynamisches Abheben der Kontaktfedern durch Engekräfte oder bei hohen Kurzschlussströmen wird durch die einander abstoßenden Magnetfelder erschwert, die durch den in entgegengesetzter Richtung durch die Kontaktfedern fließenden Strom erzeugt werden und die zu einer Kontaktkraftverstärkung der an ihrem Relaiskontakt anliegenden Kontaktfeder führen.
  • Bevorzugt ist eine Z-förmige Kontaktfedereinrichtung mit einem sich schräg zwischen den beiden parallelen Kontaktfedern erstreckenden stationären Zwischenkontaktteil.
  • 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 je 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 zeigen:
    • Fign. 1, 2
    das erfindungsgemäße Relais mit Doppelunterbrechung in einer geöffneten Relaisposition (Fig. 1) und in einer geschlossenen Relaisposition (Fig. 2).
  • Das in Fign. 1 und 2 gezeigte Relais 1 umfasst eine den Stromkreis zwischen zwei Relaiskontakten 2, 3 schließende oder unterbrechende Kontaktfedereinrichtung 4, welche zwei Kontaktfedern 51 , 52 und ein zwischen ihnen angeordnetes stationäres Zwischenkontaktteil 6 z.B. aus Kupfer aufweist. Die beiden Kontaktfedern 51, 52 sind als elektrisch leitende Blatt- oder Flachfeder z.B. aus Kupfer ausgebildet. Die einen Federenden 7 der Kontaktfedern 51, 52 sind an jeweils einander gegenüberliegenden Seiten des Zwischenkontaktteils 6 elektrisch leitend befestigt, während die anderen, freien Federenden 8 einander abgewandt sind. Die freien Federenden 8 und die Relaiskontakte 2, 3 weisen auf ihren einander zugewandten Seiten jeweils einen Kontaktknopf 9, 10 auf. Das im Relaisgehäuse stationär angeordnete Zwischenkontaktteil 6 erstreckt sich schräg zwischen den beiden parallelen Kontaktfedern 51, 52, deren freie Federenden 8 über das Zwischenkontaktteil 6 jeweils überstehen. Insgesamt ergibt sich so eine Z-förmige Kontaktfedereinrichtung 4.
  • Das Relais 1 umfasst weiterhin einen Magnetantrieb 11 zum synchronen, gegenläufigen Auslenken der beiden Kontaktfedern 51, 52 in eine von den Kontaktknöpfen 10 der Relaiskontakte 2, 3 abgehobene, geöffnete Relaisposition (Fig. 1) oder in eine an den Kontaktknöpfen 10 anliegende geschlossene Relaisposition (Fig. 2). Der Magnetantrieb 11 umfasst eine umpolbare Magnetspule 12 mit einem Magnetkreis, an dessen zwei Jochschenkeln 13 ein Anker (Ankerwippe) 14 mit Permanentmagnet (nicht gezeigt) schwenkbar gehalten ist. Der Permanentmagnet ist zwischen zwei Ankerplatten 15 angeordnet, die in den beiden Schaltendstellungen des Ankers 14 jeweils an den Jochschenkeln 13 anliegen. Die Magnetspule 12 und der zwischen seinen beiden Schaltendstellungen verschwenkbare Anker 14 bilden einen H-Ankeranzug.
  • Der Anker 14 weist an seiner der Kontaktfedereinrichtung 4 zugewandten Unterseite zwei in entgegengesetzte Richtungen, nämlich nach links bzw. nach rechts, abstehende Ankerarme 16a, 16b auf, die der Schwenkachse des Ankers 14 einander gegenüberliegen und jeweils über einen linken bzw. rechten Verbindungsarm 17a, 17b mit den Kontaktfedern 51, 52 bewegungsgekoppelt sind. Die Verbindungsarme 17a, 17b sind in Auslenkrichtung der Kontaktfedern 51, 52 linear verschiebbar (Doppelpfeil 18) geführt. Die Ankerarme 16 greifen jeweils in eine Aussparung 19 am oberen Ende der Verbindungsarme 17a, 17b ein. Die Schwenkbewegung des Ankers 14 führt also zu einer gegenläufigen linearen Bewegung der Verbindungsarme 17a, 17b. Am unteren Ende weisen die Verbindungsarme 17a, 17b jeweils zwei Mitnehmer (Vorsprünge) 20a, 21a bzw. 20b, 21b auf, zwischen die die Kontaktfedern 51, 52 mit ihren freien Federenden 8 eingreifen. An den freien Federenden 8 ist auf der dem Kontaktknopf 9 gegenüberliegenden Seite der Kontaktfedern 51, 52 jeweils eine Zusatzfeder (Blattfeder) 22 aus Federstahl befestigt, die sich an dem zugewandten Mitnehmer 20a bzw. 20b abstützt.
  • Wird der linke Verbindungsarm 17a nach unten verschoben, so nimmt er mit seinem oberen Mitnehmer 20a mittels der Zusatzfeder 22 die Kontaktfeder 51 nach unten in die geschlossene Relaisposition mit. Wird der linke Verbindungsarm 17a nach oben verschoben, so nimmt er mit seinem unteren Mitnehmer 21a die Kontaktfeder 51 nach oben in die offene Relaisposition mit. Wird der rechte Verbindungsarm 17b nach oben verschoben, so nimmt er mit seinem unteren Mitnehmer 20b mittels der Zusatzfeder 22 die Kontaktfeder 52 nach oben in die geschlossene Relaisposition mit. Wird der rechte Verbindungsarm 17b nach unten verschoben, so nimmt er mit seinem oberen Mitnehmer 21b die Kontaktfeder 52 nach unten in die offene Relaisposition mit.
  • Zum Schalten des Relais 1 wird das Magnetfeld der Magnetspule 12 umgepolt, wodurch der Anker 14 verschwenkt wird und die beiden Verbindungsarme 17a, 17b synchron gegenläufig verschoben und folglich die Kontaktfedern 51, 52 synchron in die offene oder geschlossene Relaisposition ausgelenkt werden.
  • In der in Fig. 1 gezeigten geöffneten Relaisposition ist der Anker 14 im Uhrzeigersinn verschwenkt, wodurch der linke Verbindungsarm 17a nach oben und der rechte Verbindungsarm 17b nach unten verschoben sind und folglich die Kontaktfeder 51 nach oben und die Kontaktfeder 52 nach unten jeweils in die geöffnete Relaisstellung synchron ausgelenkt sind. Durch Umpolen der Magnetspule 12 wird der Anker 14 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt, wodurch der linke Verbindungsarm 17a nach unten und der rechte Verbindungsarm 17b nach oben verschoben sind und folglich die Kontaktfeder 51 nach unten und die Kontaktfeder 52 nach oben jeweils in die geschlossene Relaisstellung (Fig. 2) synchron ausgelenkt sind. Der Anpressdruck der Kontaktknöpfe 9 an die Kontaktknöpfe 10 ist dabei jeweils durch die Druckkraft der von dem Verbindungsarm 17a, 17b zusammengedrückten Zusatzfeder 22 gegeben. In der geschlossenen Relaisposition wirken die Zusatzfedern 22 der Auslenkung der Kontaktfedern 51, 52 in Öffnungsrichtung entgegen, was zu einem prellreduzierten Schließen des Relais 1 führt.
  • Die synchrone Doppelunterbrechung des Stromkreises durch die beiden in Reihe geschalteten Kontaktfedern 51, 52 bewirkt eine Halbierung der auftretenden Lichtbogenenergie. Ein dynamisches Abheben der Kontaktfedern 51, 52 durch Engekräfte oder bei hohen Kurzschlussströmen wird durch die einander abstoßenden Magnetfelder erschwert, die durch den in entgegengesetzter Richtung durch die Kontaktfedern 51, 52 fließenden Strom erzeugt werden und die zu einer Kontaktkraftverstärkung zwischen den aneinander anliegenden Kontaktknöpfen 9, 10 führen.
  • Alternativ zum gezeigten losen Eingriff der Ankerarme 16a, 16b in die Aussparung 19 der Verbindungsarme 17a, 17b können die Ankerarme 16a, 16b und die Verbindungsarme 17a, 17b auch fest aneinander angelenkt sein.

Claims (7)

  1. Relais (1) mit einer den Stromkreis zwischen zwei Relaiskontakten (2, 3) schließenden oder unterbrechenden Kontaktfedereinrichtung (4), welche zwei Kontaktfedern (51, 52) umfasst, sowie mit einem Magnetantrieb (11) zum synchronen, gegenläufigen Auslenken der beiden Kontaktfedern (51, 52) in eine an den Relaiskontakten (2, 3) anliegende, geschlossene Relaisposition oder in eine von den Relaiskontakten (2, 3) abgehobene, geöffnete Relaisposition, wobei der Magnetantrieb (11) eine umpolbare Magnetspule (12) und einen zwischen zwei Schaltstellungen verschwenkbaren Anker (14) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen den beiden Kontaktfedern (51, 52) ein stationäres Zwischenkontaktteil (6) angeordnet ist, mit dem die beiden Kontaktfedern (51, 52) elektrisch leitend verbunden sind, wobei die beiden Kontaktfedern (51, 52) mit ihren einen Federenden (7) jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten des Zwischenkontaktteils (6) elektrisch leitend befestigt sind und mit ihren anderen, freien Federenden (8) einander abgewandt sind, und dass die beiden Kontaktfedern (51, 52) mit dem Anker (14) jeweils mittels eines in Auslenkrichtung der beiden Kontaktfedern (51, 52) verschiebbar geführten Verbindungsarms (17a, 17b) bewegungsgekoppelt sind.
  2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Kontaktfedern (51, 52) parallel zueinander erstrecken.
  3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das stationäre Zwischenkontaktteil (6) schräg zwischen den beiden Kontaktfedern (51, 52) erstreckt.
  4. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Federenden (8) über das Zwischenkontaktteil (6) jeweils überstehen.
  5. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verbindungsarme (17a, 17b) jeweils zwei Mitnehmer (20a, 21a, 20b, 21b) aufweisen, zwischen denen jeweils das freie Federende (8) der beiden Kontaktfedern (51, 52) angeordnet ist.
  6. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (14) zwei bezüglich seiner Schwenkachse einander gegenüberliegende Ankerarme (16a, 16b) aufweist, die mit den Verbindungsarmen (17a, 17b) gekoppelt sind, insbesondere in Aussparungen (19) der Verbindungsarme (17a, 17b) eingreifen.
  7. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfedern (51, 52) in Richtung auf ihre geschlossene Relaisposition mittels einer an der Kontaktfeder (51, 52) befestigten Zusatzfeder (22) mit den Verbindungsarmen (17a, 17b) bewegungsgekoppelt sind.
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