EP3367412B1 - Relais - Google Patents
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- EP3367412B1 EP3367412B1 EP18155605.1A EP18155605A EP3367412B1 EP 3367412 B1 EP3367412 B1 EP 3367412B1 EP 18155605 A EP18155605 A EP 18155605A EP 3367412 B1 EP3367412 B1 EP 3367412B1
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Definitions
- the invention relates to a relay according to the preamble of claim 1.
- the German disclosure document DE-OS-38 35 105 shows an electromagnetic relay with a gate-shaped iron core, the middle section of which is inserted into a groove of an excitation coil former with a press fit, an excitation coil being wound on the excitation coil former and the iron core contained therein.
- the electromagnetic drive interacts with a U-shaped armature, which has a foot part on the underside of one end section and a stop part opposite this, which limits the pivoting angle of the armature.
- a recess is provided on the top of the anchor opposite the foot part. This recess interacts with a projection in the upper right corner of the iron core, which is intended to prevent the anchor from lifting off.
- An actuating part made of insulating material is attached to the upper anchor and interacts with a leaf spring arrangement.
- the leaf spring arrangement consists of a stationary leaf spring and a movable leaf spring, both of which are arranged on an insulating support part so that the contacts of the two leaf springs are opposite one another and at a distance.
- wall parts protrude upwards, the walls of which are oriented towards the center and lie in the same plane.
- an insert through hole is provided in the bottom of the support part.
- One insert through hole serves to accommodate the anchor base part, and the other cooperates with the stop part of the anchor to limit its pivot angle.
- a further wall element is provided at a distance from the one wall element, which prevents the anchor from falling outwards.
- the armature is held in a stable position by the foot part, the recess that interacts with the projection of the iron core and the further wall element, so that the armature cannot tilt when actuated.
- EP-A-2 226 827 A relay with a similar structure is revealed EP-A-2 226 827 .
- This is characterized by a high positioning accuracy of the anchor and therefore hardly any change in operating characteristics.
- an L-shaped armature has a projection on opposite sides of the short leg, one of which is received in a blind hole in the base and the other in a recess in the electromagnetic block.
- a stopper is provided on the underside of the anchor, which engages in a recess in the base that limits the deflection of the anchor.
- the anchor has a plastic casing in the middle part with a projection formed on one side. This projection protrudes through a recess in the partition and is in contact with a movable contact spring, which biases the armature into an end position limited by the recess receiving the stopper.
- a relay with a different structure shows this EP-A-1 143 474 the same applicant.
- the relay has an electromagnetic drive consisting of a coil that can be connected to a control current and a core/yoke and a movable armature.
- the electromagnetic drive is arranged on one side of a partition wall parallel to the core, with the armature being pivotable about an axis of rotation parallel to the plane of the partition wall.
- a comb movable by means of the armature and a series of several contacts arranged on an electrically insulating support part are arranged on the other side of the partition.
- the contacts consist of at least two contact elements and can be actuated by the drive. At least one of the contact elements is connected to a power connection element on the outside of the relay.
- At least one of the contact elements is formed by an elongated contact spring.
- the longitudinal axis of this contact spring is arranged transversely to the direction of movement of the comb and parallel to the plane of the partition, and the contact spring is through the comb is forcibly guided.
- the contact spring is fixed at one end with a spring foot in the carrier part.
- the end opposite the spring base is movable and has a contact head.
- the contact springs are arranged between the comb and the partition. This means that the length of the armature can take up the entire relay height, which means that a relatively large comb path is achieved with a low overall height and small base area of the relay.
- the relay of the EP-A-1 143 474 is a safety relay with positively guided contacts in accordance with the EN 61810-3 standard, ie the clearances and creepage distances between the control contact and load contact meet the requirements of the IEC 61810-5 and IEC 664-1 standards. Distances must also be maintained between conductive parts of the different load contacts depending on voltage, degree of contamination and area of application. The positive guidance of the contacts also serves safety.
- a forcibly guided relay is understood to mean a relay in which the contacts are forcibly guided by a common, movable comb connected to the drive and in which at least one normally open contact and one normally closed contact are provided.
- Forcibly guided means that one contact element rests against a fixed stop and a movable contact spring that interacts with this contact element engages in the comb in such a way that it is forced to move with the movements of the comb. This ensures that when a contact is welded, either the welded contact is torn apart or the comb cannot be moved and therefore the other contacts, including the rest contact, must remain in the position given by the weld.
- EP-A-1 986 206 discloses an electromagnetic relay with a small thickness.
- the relay includes an electromagnetic drive consisting of an iron core, a yoke connected to the iron core and a coil, as well as an armature, which is held on the armature by a spring and biased into the open position.
- the armature is approximately L-shaped and has a first leg that is essentially rectangular and can cover the end face of the drive.
- the second leg of the anchor is narrower than the first leg and stands from its flat side at an angle of just over 90 degrees. The second leg cooperates with an elastically deformable actuating part made of plastic.
- the actuating part in turn acts on a central spring contact, which rests on a first, fixed contact element when the electromagnetic drive is de-energized and on a second, fixed contact element in the energized state.
- a passage opening for a projection of the actuating part is provided in the first, fixed contact element.
- the movable actuating element therefore simultaneously ensures electrical separation of the contacts from the electromagnetic drive.
- the narrow arm of the armature which acts as an actuating arm, rotates about an axis of rotation that runs perpendicular to the flat side of the iron core.
- a miniaturized relay with a compact design is to be proposed, in which a safe, durable Operation is guaranteed.
- Another goal is to propose a relay that works reliably even in the event of vibrations.
- the relay should also be easy to assemble and optimally adjustable.
- the task in the relay is solved by the features of the preamble of claim 1.
- This arrangement allows the electromagnetic drive to be built lower than if the axis of rotation of the armature runs horizontally to the plane of the iron core.
- the coil body and coil are therefore rectangular in cross section, with the width of the coil being at least 1.5 times and preferably at least 2 times larger than the height.
- Means are advantageously provided to press the anchor onto the yoke.
- the purpose of these pressing means is to hold one end section of the anchor on the front side of the yoke.
- the anchor is held by an anchor holder which is placed on the yoke.
- This embodiment has the advantage that it is inexpensive and is independent of the positioning of the electromagnetic drive relative to the partition or the housing.
- the anchor holder advantageously has a spring which biases the anchor against the front side of the yoke.
- the spring presses the end section of the armature around which the armature is pivoted onto the front side of the yoke. This is a simple and efficient construction.
- the spring is expediently formed on the stop part. This has the advantage that only one component is necessary to fix the anchor.
- the spring preferably has a bent end section which can engage in a recess on the armature. This has the advantage that the anchor is precisely positioned and held by the spring on the anchor holder.
- the anchor has one arranged on the underside or an actuating arm which projects essentially at right angles from a narrow side of the armature and which is in mechanical connection with the actuating part.
- the actuating arm can reach through the plane spanned by the partition and actuate the actuating part present on the other side of the partition, whereby the actuating arm could also be part of the actuating part.
- the armature is advantageously a substantially rectangular iron plate on which the actuating arm is formed or formed at an end section which lies opposite that around which the armature rotates.
- the anchor with the actuating arm therefore advantageously has essentially an L-shape and not a T-shape as in the prior art cited at the beginning. Due to the asymmetrical shape of the armature, when the relay is actuated, the forces act asymmetrically on the armature and there is a fundamental risk that the armature will lift off the pole face on the side of the actuating arm. However, this can be counteracted by appropriately designing the anchor holder.
- a relay which has a positioning pin on the yoke, which is received in a form-fitting manner in an opening in the partition.
- the positioning pin serves as a base point for the adjustment between the pole face of the drive and the contact arrangement on the other side of the partition. This has great advantages for the precise positioning of the drive with yoke and armature and the contacts on the other side of the partition.
- the positioning pin is advantageously an extension of the pole plate, i.e. an extension of the front end of the yoke.
- One or more elevations are preferably provided on the inner wall of the opening. The purpose of these is to press the positioning pin against a specific wall of the opening and to position it precisely.
- Relay 11 The essential components of the Figures 1 to 8 Relay 11 shown are an electromagnetic drive 13, an armature 15 which can be actuated by the electromagnetic drive 13, an intermediate floor or partition 17 and a contact arrangement 19, which are described in more detail below in this order.
- the electromagnetic drive 13 includes a flat iron core 21 and a yoke 23 arranged thereon. Both the iron core 21 and the yoke 23 are made from a flat piece of ferromagnetic iron.
- the iron core 21 is rectangular in plan view, with a projection 27 being provided in the middle of a narrow side 25 ( Fig. 8 ).
- the yoke 23 has an L-shape with a short leg 29 and a long leg 31, the central planes of the two legs 29, 31 being perpendicular to the central plane of the iron core 21. At the free end of the long leg 31 there is a positioning pin 32 projecting at a right angle, the function of which is described in more detail below.
- the projection 27 of the iron core 21 is received in a form-fitting manner in a through hole 33 of the leg 29 and is preferably implemented as a press fit.
- a gap 34 which serves to accommodate a coil former 35 and the excitation coil 37 wound thereon in the shape of a flattened cuboid.
- two receptacles 41 are provided at a distance from one another, each for a connection pin 43 of the excitation coil 37. molded.
- the armature 15 is arranged on the front of the electromagnetic drive 13. This is also made of a ferromagnetic material.
- the anchor 15 is rectangular and has approximately the same dimensions as the short leg 29 of the yoke 23.
- An elongated actuating arm 45 is provided on the underside of the anchor 15, which has an actuating part 47 made of an insulating material (see Fig. Fig. 1 , 2 and 4 ) can work together.
- the end face 49 of the armature 15 is essentially flush with the outer flat side 51 of the yoke 23, the side edge resting on the end face 53 of the leg 31 defining an axis of rotation 55 about which the armature 15 is ideally pivoted during operation ( 8 and 9 ).
- the armature 15 has a truncated pyramid-shaped end section 56 so that the armature 15 does not strike one connection pin 41 in the open state.
- the anchor 15 is held in an anchor holder 57, which can be plugged onto the leg 31 of the yoke 23.
- the anchor holder 57 is made from a resilient, thin copper sheet.
- the anchor holder 57 comprises a rectangular base part 59, which rests on the flat side 51 of the leg 31 in the finished relay.
- the locking part 61 has a recess 62 which can cooperate with a locking projection 64 provided on the upper narrow side 65a of the leg 31 in order to produce a positive connection ( Fig. 3 ).
- the holding arm 61a engages on the opposite narrow side 65b of the leg 31.
- the anchor 15 is clamped between the holding arm 61b and the locking part 61.
- the anchor holder 45 also includes a rectangular stop part 71 which projects at an angle of slightly more than 90 degrees. This is there to limit the deflection of the anchor about the axis of rotation 55. If one considers the anchor resting on the iron core as the starting position, then the stop part 71 limits the deflection of the anchor to a maximum of 12 degrees, preferably to a maximum of 8 degrees.
- An anchor retaining spring 73 is provided on the stop part 71. According to the advantageous embodiment shown, this is integral with the stop part 71 and produced by cutting or punching out a rectangular piece along three edges from the stop part 71 and bending it in such a way that it protrudes at an angle from the plane of the stop part 71.
- An edge section 79 of the anchor retaining spring 73 is also additionally bent. With this edge section 79, the anchor retaining spring 73 can engage in a recess 83 provided on the outside 81 of the anchor and press the anchor 15 against the end face 85 of the yoke ( 8 and 9 .
- the partition 17, which serves as an intermediate floor, separates the electromagnetic drive 13 from the contact arrangement 19 and also serves as a support floor for the electromagnetic drive 13.
- the partition 17 has upwardly projecting ribs 91a, 91b on the first side, each of which is flush with the outside 93 the partition wall 17 are ( Fig. 1 ).
- a further upwardly projecting rib 95 is provided, which, in conjunction with the rib 91a, forms a space for receiving the yoke leg 31.
- two larger through holes 97,99 are provided in the intermediate wall 17, through which the receptacles 41 with the connection pins 43 and the actuating arm 45 of the anchor 15 can protrude.
- Another hole 101 in the intermediate wall 17 serves to accommodate the positioning pin 32 ( Fig. 1 and 6 ). This is pressed against the front inner wall 105 by small elevations 103 provided on the inside of the hole 101 ( 6 and 10 ). In addition, the two remaining inner walls can be slightly conical.
- each of which has the arrangement of a pair of contacts 113 serve ( Fig. 1 and 2 ).
- Each pair of contacts 113 consists of a fixed contact element 115 with a contact pin 116 and a movable contact element 117 with a contact pin 118.
- the contact elements 115, 117 are accommodated with their foot parts 119, 121 in pockets 123 ( Fig. 2 and Fig. 6 ).
- the intermediate walls 109 have recesses 125 in which a comb 127 functioning as an actuating part 47 is accommodated ( Fig. 6 ).
- the comb 127 which is movable in the direction of its longitudinal axis, has drivers 128 arranged at certain distances from one another ( Figure 2 ), in which the upwardly projecting cams 131 of the movable contact elements 117 are accommodated. With its front end 129, the comb 127 rests on the actuating arm 45 and biases it into a first end position by the spring force of the movable contact elements 117, in which the armature 15 is removed from the yoke 23. This is the case when the excitation coil 37 is not active. If the excitation coil 37 is energized, the armature 15 is pulled to the yoke 23 and the contacts are switched.
- the partition 17 equipped with the contact arrangement 19 and the electromagnetic drive 13 are accommodated in a finished state in a housing 133, which can be closed by a base part 135.
- the base part 135 has a plurality of webs 137 which are arranged between the individual contact pairs 113 in order to improve the tracking resistance of the relay.
- Locking projections 141 are provided on the long side walls 139, which can lock into corresponding locking grooves 143 on the inner wall 145 of the housing 133.
- In the base part 135 there are several passage openings 147 for the contact pins 116, 118 and connection pins 43.
- the arrow 149 points to the point 150 on the actuating arm 45 at which the comb 127, which is prestressed by the contact springs of the movable contacts 117, engages with its front end 129.
- the armature 15 By attacking the actuating arm 45, the armature 15 would rotate both about the vertical axis of rotation 55 (arrow 153) and about a rotation axis 151 (arrow 155). This would open a gap 157 between the end face 53 of the yoke 23 and the armature 15 and lead to a weakening of the magnetic field.
- this disadvantageous effect can be prevented with the anchor retaining spring 73, which presses the anchor 15 against the end face 53 of the yoke leg 31.
- the exemplary embodiment of a relay 11 shown in the figures has three contact pairs 113 and is designed as a so-called safety relay with positively guided contacts.
- the invention is not limited to safety relays with positively guided contacts, but can also be used with ordinary relays without positively guided contacts.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Relais gemäss Oberbegriff von Anspruch 1.
- Die deutsche Offenlegungsschrift
DE-OS-38 35 105 zeigt ein elektromagnetisches Relais mit einem torförmigen Eisenkern, dessen Mittelabschnitt in eine Rille eines Erregerspulenkörpers mit Presssitz eingesetzt ist, wobei auf den Erregerspulenkörper und den in ihm enthaltenen Eisenkern eine Erregerspule gewickelt ist. Der elektromagnetische Antrieb wirkt mit einem U-förmigen Anker zusammen, der an der Unterseite des einen Endabschnitts ein Fussteil und diesem gegenüberliegend ein Anschlagsteil aufweist, das den Schwenkwinkel des Ankers begrenzt. Ausserdem ist an der Oberseite des Ankers dem Fussteil gegenüberliegend eine Ausnehmung vorgesehen. Diese Ausnehmung wirkt mit einem Vorsprung in der rechten oben Ecke des Eisenkerns zusammen, der das Abheben des Ankers verhindern soll. Am oberen Anker ist ein Betätigungsteil aus Isoliermaterial aufgesteckt, das mit einer Blattfederanordnung zusammenwirkt. - Die Blattfederanordnung besteht aus einer stationären Blattfeder und einer beweglichen Blattfeder, die beide auf einem isolierenden Trägerteil so angeordnet sind, dass die Kontakte der beiden Blattfedern einander und im Abstand gegenüberliegen. An den einander gegenüberliegenden Endabschnitten des Trägerteils stehen Wandteile nach oben ab, deren zur Mitte orientierten Wände in der gleichen Ebene liegen. Vor den Wandteilen sind im Boden des Trägerteils je ein Einsatzdurchgangsloch vorgesehen. Das eine Einsatzdurchgangsloch dient der Aufnahme des Ankerfussteils, und das andere wirkt mit dem Anschlagsteil des Ankers zusammen, um dessen Schwenkwinkel zu begrenzen. Auf der Seite des Ankerfussteils ist im Abstand zum einen Wandelement ein weiteres Wandelement vorgesehen, das verhindert, dass der Anker nach aussen fällt.
- Bei dem beschriebenen Relais ist der Anker durch das Fussteil, die mit dem Vorsprung des Eisenkerns zusammenwirkende Ausnehmung und das weitere Wandelement in einer stabilen Position gehalten, sodass der Anker beim Betätigen nicht verkippen kann.
- Ein Relais mit einem ähnlichen Aufbau offenbart
EP-A-2 226 827 . Dieses zeichnet sich durch eine hohe Positionsgenauigkeit des Ankers und damit kaum veränderbarer Betriebscharakteristik aus. Bei diesem Relais hat ein L-förmiger Anker an gegenüberliegenden Seiten des kurzen Schenkels je einen Vorsprung, von denen der eine in einem Sackloch in der Basis und der andere in einer Ausnehmung des elektromagnetischen Blocks aufgenommen ist. Gegenüberliegend der Vorsprünge ist an der Unterseite des Ankers ein Stopper vorgesehen, der in eine, die Auslenkung des Ankers begrenzende Ausnehmung in der Basis eingreift. Der Anker hat im mittleren Teil eine Ummantelung aus Kunststoff an der auf der einen Seite ein Vorsprung angeformt ist. Dieser Vorsprung ragt durch eine Aussparung in der Trennwand und ist in Kontakt mit einer beweglichen Kontaktfeder, die den Anker in eine durch die den Stopper aufnehmende Ausnehmung begrenzte Endposition vorspannt. - Relais mit einem analogen Aufbau sind auch in den Patentanmeldungen
EP-A-1 298 691 undEP-A-2 838101 beschrieben. Den oben beschriebenen Relais ist gemeinsam, dass sie einen torförmigen Eisenkern mit einer daran angeordneten Erregerspule und einem in einer zum Eisenkern im Wesentlichen planparallelen Ebene angeordneten Anker aufweisen. - Ein Relais mit einem anderen Aufbau zeigt die
EP-A-1 143 474 der gleichen Anmelderin. Das Relais hat einen elektromagnetischen Antrieb bestehend aus einer an einen Steuerstrom anschliessbaren Spule und einem Kern/Joch und einen beweglichen Anker. Der elektromagnetische Antrieb ist auf einer Seite einer zum Kern parallelen Trennwand angeordnet, wobei der Anker um eine zur Ebene der Trennwand parallele Drehachse verschwenkbar ist. Ein mittels des Ankers beweglicher Kamm und eine Reihe von mehreren an einem elektrisch isolierenden Trägerteil angeordneten Kontakten sind auf der anderen Seite der Trennwand angeordnet. Die Kontakte bestehen aus wenigstens zwei Kontaktelementen und sind durch den Antrieb betätigbar. Jeweils wenigstens eines der Kontaktelemente ist mit einem Stromanschlusselement auf der Aussenseite des Relais verbunden. Ebenso ist jeweils wenigstens eines der Kontaktelemente, das gleiche oder ein zweites, durch eine längliche Kontaktfeder gebildet. Die Federlängsachse dieser Kontaktfeder ist quer zur Bewegungsrichtung des Kammes und parallel zur Ebene der Trennwand angeordnet, und die Kontaktfeder ist durch den Kamm zwangsgeführt. Die Kontaktfeder sitzt an einem Ende mit einem Federfuss im Trägerteil fest. Das dem Federfuss gegenüberliegende Ende ist beweglich und mit einem Kontaktkopf versehen. Für einen optimalen Aufbau des Relais sind die Kontaktfedern zwischen dem Kamm und der Trennwand angeordnet. Dadurch kann die Länge des Ankers die gesamte Relaishöhe einnehmen, wodurch ein relativ grosser Kammweg bei geringer Bauhöhe und geringer Grundfläche des Relais erreicht wird. - Das Relais der
EP-A- 1 143 474 ist ein Sicherheitsrelais mit zwangsgeführten Kontakten gemäss der Norm EN 61810-3, d.h. die Luftstrecken und Kriechstrecken zwischen Steuerkontakt und Lastkontakt entsprechen den Anforderungen der Norm IEC 61810-5 und IEC 664-1. Auch zwischen leitfähigen Teilen der unterschiedlichen Lastkontakte sind Abstände in Abhängigkeit von Spannung, Verschmutzungsgrad und Anwendungsbereich einzuhalten. Der Sicherheit dient weiter auch die Zwangsführung der Kontakte. - Unter zwangs geführtem Relais wird ein Relais verstanden, bei welchem die Kontakte mit einem gemeinsamen, mit dem Antrieb in Verbindung stehenden, beweglichen Kamm zwangsgeführt sind und bei welchem mindestens ein Arbeitskontakt und ein Ruhekontakt vorgesehen ist. Zwangsgeführt heisst, dass jeweils ein Kontaktelement an einem festen Anschlag ansteht und eine mit diesem Kontaktelement zusammenwirkende bewegliche Kontaktfeder derart in den Kamm eingreift, dass sie zwingend mit den Bewegungen des Kammes mitbewegt wird. Dadurch ist sichergestellt, dass, wenn ein Kontakt verschweisst, entweder der verschweisste Kontakt auseinandergerissen wird, oder der Kamm nicht bewegt werden kann und daher die anderen Kontakte, also auch der Ruhekontakt, in der durch die Verschweissung gegebenen Stellung verharren müssen.
-
EP-A-1 986 206 offenbart ein elektromagnetisches Relais mit einer geringen Dicke. Das Relais umfasst einen elektromagnetischen Antrieb bestehend aus einem Eisenkern , einem mit dem Eisenkern verbundenen Joch und einer Spule, sowie einem Anker, der mittels einer Feder am Anker gehalten und in die Offenstellung vorgespannt ist. Der Anker ist ungefähr L-förmig ausgebildet und hat einen ersten Schenkel, der im Wesentlichen rechteckförmig ist und die Stirnfläche des Antriebs abzudecken vermag. Der zweite Schenkel des Ankers ist schmaler als der erste Schenkel ausgebildet und steht von dessen Flachseite in einem Winkel von etwas mehr als 90 Grad ab. Der zweite Schenkel wirkt mit einem elastisch verformbaren Betätigungsteil aus Kunststoff zusammen. Das Betätigungsteil wiederum wirkt auf einen mittleren Federkontakt ein, der im stromlosen Zustand des elektromagnetischen Antriebs an einem ersten, festen Kontaktelement, und im erregten Zustand einem zweiten, festen Kontaktelement anliegt. Um auf den mittleren Kontakt einwirken zu können, ist im ersten, festen Kontaktelement eine Durchtrittsöffnung für einen Vorsprung des Betätigungsteils vorgesehen. Beim Relais derEP-A-1 986 209 sorgt somit das bewegliche Betätigungselement gleichzeitig für eine elektrische Trennung der Kontakte vom elektromagnetischen Antrieb. Der als Betätigungsarm wirkende schmale Schenkel des Ankers dreht sich um eine Drehachse, die senkrecht zur Flachseite des Eisenkerns verläuft. - In
US 5945900 ist bereits in der Beschreibung des Stands der Technik der Aufbau eines elektromagnetischen Schalters aufgezeigt, welcher aus einem unteren und einem oberen Kasten besteht. Im unteren Kasten ist in horizontaler Richtung ein Eisenkern angebracht, welcher sich auf ein L-förmiges Joch stützt. Um den Eisenkern ist eine Kupferspule angebracht. Im oberen Kasten befinden sich feste und bewegliche Kontakte, welche in ihrer ursprünglichen Position durch eine Feder gespannt nicht miteinander in Kontakt stehen. Für die Verbindung von der unteren zur oberen Kaste sorgt ein plattenförmiges Eisenstück. Dieses ist drehbar am Boden des unteren Kastens vor dem Joch angebracht. Somit ist die Drehachse der Eisenplatte, welche in dieser Ausführung das Betätigungsteil darstellt, parallel zur Eisenkern-Ebene ausgerichtet. Im weiteren Verlauf wird in Einklang mit dem zu beanspruchenden Merkmal dieser Erfindung auf die Teilung des Eisenkerns in zwei Teile und die daraus sich erschliessende einfachere und günstigere Herstellbarkeit eingegangen. - Obwohl die eingangs beschriebenen Relais bereits sehr kompakt gebaut sind, besteht ein Bedürfnis, diese noch weiter zu miniaturisieren.
- Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das zuletzt beschriebene Relais weiter zu entwickeln, sodass es noch weniger Platz einnimmt. Es soll ein miniaturisiertes Relais mit kompakter Bauweise vorgeschlagen werden, bei welchem ein sicherer, dauerhafter Betrieb gewährleistet ist. Noch ein Ziel ist es, ein Relais vorzuschlagen, das auch bei Erschütterungen zuverlässig arbeitet. Im Weiteren soll das Relais auch einfach zusammenbaubar und optimal justierbar sein.
- Erfindungsgemäss wird die Aufgabe bei dem Relais durch die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruches 1 gelöst. Diese Anordnung erlaubt es, den elektromagnetischen Antrieb niedriger zu bauen, als wenn die Drehachse des Ankers horizontal zur Ebene des Eisenkerns verläuft. Spulenkörper und Spule sind daher im Querschnitt rechtwinklig, wobei die Breite der Spule um mindestens 1,5 mal und bevorzugt um mindestens 2 mal grösser als die Höhe ist.
- Vorteilhaft sind Mittel vorgesehen, um den Anker an das Joch zu drücken. Diese Andrückmittel haben den Zweck, den einen endständigen Abschnitt des Ankers an der Stirnseite des Jochs zu halten.
- Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist der Anker durch einen Ankerhalter gehalten, der auf das Joch aufgesetzt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie kostengünstig ist und von der Positionierung des elektromagnetischen Antriebs relativ zur Trennwand oder zum Gehäuse unabhängig ist.
- Vorteilhaft weist der Ankerhalter eine Feder auf, die den Anker gegen die Stirnseite des Jochs vorspannt. Die Feder presst dabei denjenigen Endabschnitt des Ankers, um den der Anker verschwenkt wird, an die Stirnseite des Jochs. Dies eine einfache und effiziente Konstruktion.
- Zweckmässigerweise ist die Feder am Anschlagsteil ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass nur ein Bauteil zur Fixierung des Ankers nötig ist.
- Vorzugsweise hat die Feder einen umgebogenen Endabschnitt, der in eine Vertiefung am Anker eingreifen kann. Dies hat den Vorteil, dass der Anker durch die Feder am Ankerhalter genau positioniert und gehalten ist.
- Erfindungsgemäss hat der Anker einen an der Unterseite angeordneten resp. einen im Wesentlichen rechtwinklig von einer Schmalseite des Ankers abstehenden Betätigungsarm, der mit dem Betätigungsteil in mechanischer Verbindung steht. Der Betätigungsarm kann die von der Trennwand aufgespannte Ebene durchgreifen und das auf der anderen Seite der Trennwand vorhandene Betätigungsteil betätigen, wobei der Betätigungsarm auch Teil des Betätigungsteils sein könnte.
- Vorteilhaft ist der Anker ein im Wesentlichen rechteckförmiges Eisenplättchen, an dem der Betätigungsarm an einem Endabschnitt, der demjenigen, um den sich der Anker dreht, gegenüberliegt, angeformt oder ausgebildet ist. In der Draufsicht hat der Anker mit dem Betätigungsarm daher vorteilhaft im Wesentlichen eine L-Form und nicht wie beim eingangs zitierten Stand der Technik eine T-Form. Aufgrund der asymmetrischen Form des Ankers wirken bei der Betätigung des Relais die Kräfte entsprechend asymmetrisch auf den Anker und es besteht die grundsätzliche Gefahr, dass sich der Anker auf der Seite des Betätigungsarms von der Polfläche abhebt. Dies kann jedoch durch eine entsprechende Ausgestaltung des Ankerhalters entgegengewirkt werden.
- Vorteilhaft wird ein Relais offenbart, das am Joch einen Positionierstift aufweist, der in einer Öffnung in der Trennwand formschlüssig aufgenommen. Der Positionierstift dient dabei als Basispunkt für den Abgleich zwischen der Polfläche des Antriebs und der Kontaktanordnung auf der anderen Seite der Trennwand. Dies hat grosse Vorteile für die genaue Positionierung des Antriebs mit Joch und Anker und der Kontakte auf der anderen Seite der Trennwand.
- Vorteilhaft ist der Positionierstift eine Verlängerung der Polplatte, d.h. eine Verlängerung der vorderen Stirnseite des Jochs.
- Vorzugsweise sind an der Innenwand der Öffnung eine oder mehrere Erhebungen vorgesehen. Diese haben den Zweck, den Positionierstift an eine bestimmte Wand der Öffnung zu drücken und genau zu positionieren.
- Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher im Detail beschreiben. Es zeigt:
- Fig. 1:
- Eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Relais mit einem elektromagnetischen Antrieb, einem Anker, einer Trennwand, einer Kontaktanordnung und einem Gehäuse mit Boden in Explosionsdarstellung und von der Magnetkreisseite her betrachtet;
- Fig. 2:
- Das Relais von
Fig. 1 , ebenfalls in Explosionsdarstellung, jedoch von der Kontaktraumseite her betrachtet; - Fig. 3:
- Eine perspektivische Ansicht des Relais, jedoch ohne Gehäuse;
- Fig. 4
- Eine perspektivische Unteransicht des Relais ohne Gehäuse und Boden;
- Fig. 5
- Die Trennwand mit Joch in perspektivischer Ansicht;
- Fig. 6
- Eine Unteransicht der Trennwand, jedoch ohne die Kontaktanordnung;
- Fig. 7
- Einen Ankerhalter in perspektivischer Ansicht;
- Fig. 8
- Der elektromagnetische Antrieb im Schnitt;
- Fig. 9
- Schematisch die Drehachsen des Ankers;
- Fig. 10
- Eine Teilansicht des Relais von
Fig. 4 , jedoch ohne Positionierstift. - Die wesentlichen Komponenten des in den
Figuren 1 bis 8 dargestellten Relais 11 sind ein elektromagnetischer Antrieb 13, ein durch den elektromagnetischen Antrieb 13 betätigbarer Anker 15, ein Zwischenboden oder Trennwand 17 und eine Kontaktanordnung 19, die nachfolgend in dieser Reihenfolge näher beschrieben werden. - Der elektromagnetische Antrieb 13 umfasst einen flachen Eisenkern 21 und ein daran angeordnetes Joch 23. Sowohl der Eisenkern 21 als auch das Joch 23 sind aus einem flachen Stück ferromagnetischen Eisens hergestellt. Der Eisenkern 21 ist in der Draufsicht rechteckförmig, wobei in der Mitte einer Schmalseite 25 ein Vorsprung 27 vorgesehen ist (
Fig. 8 ). Das Joch 23 hat eine L-Form mit einem kurzen Schenkel 29 und einem langen Schenkel 31, wobei die Mittelebenen der beiden Schenkel 29,31 senkrecht zur Mittelebene des Eisenkerns 21 stehen. Am freien Ende des langen Schenkels 31 ist ein rechtwinklig abstehender Positionierstift 32 vorgesehen, dessen Funktion weiter unten näher beschrieben wird. - Zur Verbindung von Eisenkern 21 und Joch 23 ist der Vorsprung 27 des Eisenkerns 21 in einem Durchgangsloch 33 des Schenkels 29 formschlüssig aufgenommen und vorzugsweis als Presssitz realisiert. Zwischen dem Schenkel 31 und einer Eisenkernseite ist ein Zwischenraum 34 vorgesehen, der der Aufnahme eines Spulenkörpers 35 und darauf aufgewickelter Erregerspule 37 in der Gestalt eines abgeflachten Quaders dient. An der vorderen Stirnwand 39 des Spulenkörpers 35 sind im Abstand voneinander zwei Aufnahmen 41 für je einen Anschlusspins 43 der Erregerspule 37 vorgesehen resp. angeformt.
- Der Anker 15 ist an der Vorderseite des elektromagnetischen Antriebs 13 angeordnet. Dieser ist ebenfalls aus einem ferromagnetischen Material hergestellt. Der Anker 15 ist rechteckförmig und hat in etwa die gleichen Dimensionen wie der kurze Schenkel 29 des Joches 23. An der Unterseite des Ankers 15 ist ein länglicher Betätigungsarm 45 vorgesehen, der mit einem Betätigungsteil 47 aus einem Isoliermaterial (s.
Fig. 1 ,2 und4 ) zusammenwirken kann. Die Stirnseite 49 des Ankers 15 ist im aktivierten Zustand des Relais im Wesentlichen bündig mit der äusseren Flachseite 51 des Joches 23, wobei die an der Stirnseite 53 des Schenkels 31 anliegende Seitenkante eine Drehachse 55 definiert, um welche der Anker 15 im Betrieb idealerweise verschwenkt wird (Fig. 8 und 9 ). Wie aus den Figuren ersichtlich ist, hat der Anker 15 einen pyramidenstumpfförmigen Endabschnitt 56, damit der Anker 15 im geöffneten Zustand nicht an dem einen Anschlusspin 41 anschlägt. - Der Anker 15 ist in einem Ankerhalter 57 gehalten, der auf den Schenkel 31 des Jochs 23 aufsteckbar ist. Hergestellt ist der Ankerhalter 57 aus einem federelastischen dünnem Kupferblech. Der Ankerhalter 57 umfasst ein rechteckförmiges Basisteil 59, das im fertigen Relais an der Flachseite 51 des Schenkels 31 anliegt. Vom Basisteil 59 stehen in einem rechten Winkel ein Rastteil 61 und diesem gegenüberliegend Haltearme 63a,63b, ab. Das Rastteil 61 hat eine Aussparung 62, die mit einem an der oberen Schmalseite 65a des Schenkels 31 vorgesehenen Rastvorsprung 64 zwecks Herstellung eines Formschlusses zusammenwirken kann (
Fig. 3 ). An der gegenüberliegenden Schmalseite 65b des Schenkels 31 greift der Haltearm 61a an. Dieser hat zusätzlich eine nach innen abstehende Sperrzunge 67, die an der Innenseite des Schenkels 31 einhängt, wenn der Ankerhalter 57 auf das Joch 23 geschoben wird (Fig. 8 ). Damit ist der Ankerhalter 57 am Joch 23 in der Position genau festgelegt. Zwischen dem Haltearm 61b und dem Rastteil 61 ist der Anker 15 eingeklemmt. - Der Ankerhalter 45 umfasst im Weiteren noch ein in einem Winkel von etwas mehr als 90 Grad abstehendes, rechteckförmiges Anschlagsteil 71. Dieses ist dazu da, die Auslenkung des Ankers um die Drehachse 55 zu begrenzen. Betrachtet man den am Eisenkern anliegenden Anker als Ausgangsposition, dann begrenzt das Anschlagsteil 71 die Auslenkung des Ankers bei maximal 12 Grad, vorzugsweise bei maximal 8 Grad.
- Am Anschlagsteil 71 ist eine Ankerhaltefeder 73 vorgesehen. Diese ist gemäss der gezeigten vorteilhaften Ausführungsform integral mit dem Anschlagsteil 71 und hergestellt, indem ein rechteckförmiges Stück entlang dreier Kanten aus dem Anschlagsteil 71 ausgeschnitten oder ausgestanzt und derart umgebogen ist, dass es in einem Winkel aus der Ebene des Anschlagsteils 71 herausragt. Ein Randabschnitt 79 der Ankerhaltefeder 73 ist zudem zusätzlich umgebogen. Mit diesem Randabschnitt 79 kann die Ankerhaltefeder 73 in eine an der Aussenseite 81 des Ankers vorgesehene Vertiefung 83 eingreifen und den Anker 15 an die Stirnseite 85 des Jochs drücken (
Fig. 8 und 9 . - Die als Zwischenboden dienende Trennwand 17 trennt den elektromagnetischen Antrieb 13 von der Kontaktanordnung 19 und hat dient auch als Tragboden für den elektromagnetischen Antrieb 13. Die Trennwand 17 hat auf der ersten Seite nach oben abstehende Rippen 91a,91b, die jeweils bündig mit der Aussenseite 93 der Zwischenwand 17 sind (
Fig. 1 ). Im Abstand von der Rippe 91a ist ein weitere nach oben ragende Rippe 95 vorgesehen, die in Verbindung mit der Rippe 91a einen Zwischenraum für die Aufnahme des Jochschenkels 31 bildet. Im vorderen Endabschnitt sind in der Zwischenwand 17 zwei grössere Durchgangslöcher 97,99 vorgesehen, durch welche die Aufnahmen 41 mit den Anschlusspins 43 sowie der Betätigungsarm 45 des Ankers 15 ragen können. - Ein weiteres Loch 101 in der Zwischenwand 17 dient der Aufnahme des Positionierstifts 32 (
Fig. 1 und6 ). Dieser ist durch kleine, an der Innenseite des Lochs 101 vorgesehene Erhöhungen 103 an die vordere Innenwand 105 gedrückt (Fig. 6 und 10 ). Ausserdem können die beiden übrigen Innenwände leicht konisch ausgebildet sein. - Auf der zweiten Seite der Trennwand 17 sind mehrere durch Zwischenwände 109 unterteilte Abteile 111 vorhanden, die jeweils der Anordnung eines Kontaktpaars 113 dienen (
Fig. 1 und2 ). Jedes Kontaktpaar 113 besteht aus einem feststehenden Kontaktelement 115 mit Kontaktstift 116 und einem beweglichen Kontaktelement 117 mit Kontaktstift 118. Die Kontaktelemente 115,117 sind mit ihren Fussteilen 119, 121 in Taschen 123 aufgenommen (Fig. 2 undFig. 6 ). - Die Zwischenwände 109 weisen Aussparungen 125 auf, in denen ein als Betätigungsteil 47 fungierender Kamm 127 aufgenommen ist (
Fig. 6 ). Der in Richtung seiner Längsachse bewegliche Kamm 127 besitzt in bestimmten Abständen voneinander angeordnete Mitnehmer 128 (Figur 2 ), in denen die nach oben abragende Nocken 131 der beweglichen Kontaktelemente 117 aufgenommen sind. Mit seinem vorderen Ende 129 liegt der Kamm 127 am Betätigungsarm 45 an und spannt diesen durch die Federkraft der beweglichen Kontaktelemente 117 in eine erste Endposition vor, in welcher der Anker 15 vom Joch 23 entfernt ist. Dies ist der Fall, wenn die Erregerspule 37 nicht aktiv ist. Wird die Erregerspule 37 bestromt, wird der Anker 15 an das Joch 23 gezogen und die Kontakte geschaltet. - Die mit der Kontaktanordnung 19 bestückte Trennwand 17 und der elektromagnetische Antrieb 13 sind im fertigen Zustand in einem Gehäuse 133 aufgenommen, das durch ein Bodenteil 135 verschliessbar ist. Das Bodenteil 135 weist mehrere Stege 137 auf, die zwischen den einzelnen Kontaktpaaren 113 angeordnet sind, um die Kriechstromfestigkeit des Relais zu verbessern. An den langen Seitenwänden 139 sind Rastvorsprünge 141 vorgesehen, die in entsprechende Rastrillen 143 an der Innenwand 145 des Gehäuses 133 einrasten können. Im Bodenteil 135 sind mehrere Durchtrittsöffnungen 147 für die Kontaktstifte 116,118 und Anschlusspins 43 vorgesehen.
- In der
Figur 9 zeigt der Pfeil 149 auf jenen Punkt 150 am Betätigungsarm 45, an der der durch die Kontaktfedern der beweglichen Kontakte 117 vorgespannte Kamm 127 mit seinem vorderen Ende 129 angreift. Durch den Angriff am Betätigungsarm 45 würde sich der Anker 15 sowohl um die vertikale Drehachse 55 (Pfeil 153) als auch um eine Drehachse 151 (Pfeil 155) drehen. Damit würde sich ein Spalt 157 zwischen der Stirnseite 53 Jochs 23 und dem Anker 15 öffnen und zu einer Abschwächung des Magnetfelds führen. Dieser nachteilige Effekt kann jedoch mit der Ankerhaltefeder 73 verhindert werden, die den Anker 15 an die Stirnseite 53 des Jochschenkels 31 drückt. - Das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel eines Relais 11 weist drei Kontaktpaare 113 auf und ist als sogenanntes Sicherheitsrelais mit zwangsgeführten Kontakten ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Sicherheitsrelais mit zwangsgeführten Kontakten beschränkt, sondern kann auch bei gewöhnlichen Relais ohne zwangsgeführte Kontakte zum Einsatz kommen.
-
- 11
- Relais
- 13
- elektromagnetischer Antrieb
- 15
- Anker
- 17
- Trennwand
- 19
- Kontaktanordnung
- 21
- Eisenkern
- 23
- Joch
- 25
- Schmalseite des Eisenkerns
- 27
- Vorsprung
- 29
- kurzer Schenkel
- 31
- langer Schenkel
- 32
- Positionierstift
- 33
- Durchgangsloch im kurzen Schenkel 29
- 34
- Zwischenraum zwischen Schenkel 31 und der benachbarten Ankerseite
- 35
- Spulenkörper
- 37
- Erregerspule
- 39
- Stirnwand des Spulenkörpers
- 41
- Aufnahmen für Anschlusspins
- 43
- Anschlusspins
- 45
- Betätigungsarm
- 47
- Betätigungsteil
- 49
- Stirnseite des Ankers
- 51
- äussere Flachseite des Schenkels 31
- 53
- Stirnseite des Schenkels 31
- 55
- Vertikale Drehachse
- 56
- Endabschnitt des Ankers 15
- 57
- Ankerhalter
- 59
- Basisteil
- 61
- Rastteil
- 63a,63b
- Vordere Haltearme
- 65a,65b
- Obere und untere Schmalseiten des Schenkels 31
- 67
- Sperrzunge
- 69
- Zwischenraum
- 71
- Anschlagsteil
- 73
- Ankerhaltefeder
- 75
- Erste Drehachse
- 77
- Anschlagsteil
- 79
- Randabschnitt
- 81
- Aussenseite des Ankers
- 83
- Vertiefung an der Aussenseite des Ankers
- 85
- Stirnseite 85 des Jochs
- 91a,91b
- Rippen
- 93
- Aussenseite der Zwischenwand
- 95
- Rippe
- 97,99
- Durchgangslöcher in der Zwischenwand
- 101
- Loch in der Zwischenwand für Positionierstift
- 103
- an der Innenseite des Lochs 101 vorgesehene Erhöhungen
- 105
- Innenwand des Lochs
- 109
- Zwischenwände
- 111
- Abteile
- 113
- Kontaktpaar
- 115
- Kontaktelement
- 116
- Kontaktstift
- 117
- bewegliches Kontaktelement
- 118
- Kontaktstift des beweglichen Kontaktelements
- 119
- Fussteil des feststehenden Kontaktelements
- 121
- Fussteil des beweglichen Kontaktelements
- 123
- Taschen für die Aufnahme der Kopfteile
- 125
- Aussparungen
- 127
- Kamm
- 128
- Mitnehmer
- 129
- vorderes Ende des Kamms
- 131
- Nocken
- 133
- Gehäuse
- 135
- Bodenteil
- 137
- Stege
- 139
- Seitenwände
- 141
- Rastvorsprünge
- 143
- Rastrillen
- 145
- Innenwand des Gehäuses
- 147
- Durchtrittsöffnungen im Bodentel
- 149
- Pfeil
- 150
- Angriffspunkt am Betätigungsarm 45
- 151
- Horizontale Drehachse
- 153
- Drehrichtung um die Drehachse 55
- 155
- Drehrichtung um die Drehachse 151
- 157
- Spalt
Claims (13)
- Relais (11) mit- einem elektromagnetischen Antrieb (13) mit einer um einen eine Ebene definierenden flachen Eisenkern (21) angeordneten Erregerspule (37) und einem Joch (23),- einem mit dem elektromagnetischen Antrieb (13) zusammenwirkenden, beweglichen Anker (15),- einem beweglichen elektrischen Kontakt (117), der über eine Betätigungsanordnung (45,127) mit dem Anker (15) in Verbindung steht,- einem Gehäuse (133) mit einer zwischen dem elektromagnetischen Antrieb (13) und dem Kontakt (117) angeordneten stationären Trennwand (17), wobei der elektromagnetische Antrieb auf einer Seite der Trennwand (17) und der bewegliche elektrische Kontakt (117) auf der anderen Seite der Trennwand (17) angeordnet ist und die Trennwand (17) eine Öffnung (99) aufweist, durch welche die mechanische Betätigung des Kontakts ausgeführt wird,wobei der Anker (15) einen Betätigungsarm (45) hat, derim Wesentlichen rechtwinklig von einer Schmalseite des Ankers (15) absteht und mit dem Betätigungsteil (127) in mechanischer Verbindung steht unddie Öffnung in der Trennwand (17) durchgreift und zur Betätigung des beweglichen elektrischen Kontakts mit dem Betätigungsteil (127) der Betätigungsanordnung zusammenwirkt,dadurch gekennzeichnet,- dass der Anker (15) um eine Drehachse (55) senkrecht zur Ebene des Eisenkerns (21) verschwenkbar ist.
- Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (73) vorgesehen sind, um den Anker (15) an das Joch (23) zu drücken.
- Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (15) durch einen Ankerhalter (57) gehalten ist, der auf das Joch (23) aufgesetzt ist.
- Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerhalter (57) eine Feder (73) aufweist, die den Anker (15) gegen die Stirnseite (85) des Jochs (23) vorspannt.
- Relais nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerhalter (57) ein in einem Winkel abstehendes Anschlagsteil (61) umfasst, das die Auslenkung des Ankers (15) begrenzt.
- Relais nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (73) am Anschlagsteil (61) ausgebildet ist.
- Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (73) einen umgebogenen Endabschnitt (79) hat, der in eine Vertiefung (83) am Anker (15) eingreifen kann.
- Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsarm (45) auf der der Schwenkachse (55) gegenüberliegenden Seite des Ankers (15) ausgebildet ist.
- Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais ein Sicherheitsrelais mit zwangsgeführten Kontakten (113) ist.
- Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Joch (23) ein Positionierstift (32) vorgesehen ist, der in einer Öffnung (101) in der Trennwand (17) formschlüssig aufgenommen ist.
- Relais nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionierstift (32) eine Verlängerung der Polplatte (85) des Ankers (15) ist.
- Relais nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenwand der Öffnung (101) eine oder mehrere Erhebungen vorgesehen sind.
- Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspule (37) im Querschnitt um mindestens 1,5 mal und besonders bevorzugt mindestens 2 mal breiter als hoch ist.
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