JP3844817B2 - 電磁リレー、および該電磁リレーを製造する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、
（イ）コイル枠体が第１のフランジと少なくとも１つの第２のフランジとを有しており、該第１のフランジと第２のフランジとの間にそれぞれ１つの巻線が配置されており、
（ロ）コイル枠体内には、各巻線に対して軸線方向にそれぞれ１つのロッド状のコアが配置されており、
（ハ）折り曲げられたヨークの第１のヨーク脚部が、コイル枠体の第１のフランジの領域で、コアの第１の端部に結合されているのに対し、第２のヨーク脚部がコアに対して平行に巻線に並んで延びており、
（ニ）運動可能な可動子が、作業空隙形成下で、第２のヨーク脚部を、コアの第２の端部に結合するようになっており、
（ホ）可動子が、少なくとも１つの接点ばねを操作するようになっており、該接点ばねが、少なくとも１つの固定接点と協働する形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式の一般的な構造を備えたリレーは、様々なものが公知である。このようなリレーはシングルリレーまたはダブルリレーとして構成することができる（例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３３８０７号明細書およびドイツ連邦共和国特許第３８４３３５９号明細書）。コアと第１のヨーク脚部との結合は、通常の場合、ヨーク脚部に設けられた孔にコアを差し込み、次いでかしめ締結や溶接や他の形式により固定することにより行われる。しかしながら、このような汎用の結合技術においては、結合個所が大きな保持装置および工具の干渉のために、アクセス可能でなければならない。このようなアクセス可能性はシングルリレーの場合には当てはまるものの、ダブルリレーの場合、このために従来の構造においては、コイルとコアとヨークとを備えた２つの単一の磁石系が製造され、あとから初めてダブルリレーの形成のために互いに結合された。従ってこのような場合、例えば、２つの磁石系のための共通のコイル枠体に１作業過程時に２つの巻線を施し、次いでこのようなダブルコイル枠体に、ヨークとコアとを備えた強磁性回路(Eisenkreis)を組み付けることはできなかった。
【０００３】
冒頭に述べた形式のリレーの別の問題は、コアとヨークとの結合個所が強磁性回路の磁気抵抗を形成することである。この磁気抵抗は、系全体の小型化が進むに伴い、ヨークおよびコアのための材料厚が減じられると、ますます重大になる。従って一方では、コアとヨークとの材料結合部ができる限り良好に形成され、ひいてはリレーの全使用時間にわたって維持され続けること、つまり、この材料結合部が、ヨークに外方から作用する力によってルーズにされないことが重要である。他方では、コア端部とヨーク脚部の環状の切欠きとの結合面はヨークの材料厚が薄くなるにつれて小さくなる。ヨークの板厚が１ｍｍ未満である場合、ヨーク孔に形成されたこのような結合面は、両部分が良好に結合していても、極めて大きな磁気抵抗を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、冒頭で述べた形式の電磁リレーを改良して、材料厚が小さい場合でも、ヨークに対して外部の機械的な力が作用しても破壊されることがないばかりか影響を受けることもない、良好な機械的かつ磁気的な、コアとヨークとの結合部を簡単に得ることができるような電磁リレーを提供することである。
【０００５】
さらに本発明の課題は、コアとヨークとを有利に結合するような、電磁リレーを製造する方法を提供することである。コアとヨークとのこのような結合部は、結合個所が比較的大きな工具の干渉のために外方からアクセス不能である場合にも、シングルリレーにおいてもダブルリレーにおいても特別な困難なしに形成できることが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、第１のヨーク脚部がコイル枠体の第１のフランジ内で、保持エレメントによって軸線方向運動ならびに旋回運動を防止されており、コアの第１の端部が第１のヨーク脚部の側方表面に突き合わされていて、コアがその端面だけを介して、第１のヨーク脚部に素材結合されており、コイル軸線が互いに整合合致し、かつ両第１のヨーク脚部が所定の絶縁間隔を維持しながら互いに平行に隣接するように、それぞれ１つの巻線とコアとヨークと可動子とを有する２つのコイル枠体が鏡像的に構成されて互いに結合されており、両コイル枠体が、一体的なダブルコイル枠体によって形成されていて、共通の第１のフランジが中央フランジとして、両第１のヨーク脚部を支持しており、両第２のフランジが端部フランジとして、リレーの互いに反対に向いた側に設けられているようにした。
【０００７】
【発明の効果】
本発明の構成では、コア端部を収容するための、第１のヨーク脚部の孔は設けられていない。それどころか、このコアはその端面でヨークの側面に突き合わせ溶接（stumpf aufschweissen)されるかまたは突き合わせろう接されている。このような端面を介して、従来汎用のヨーク孔を介した場合に比べて、コアとヨークとのより大きな結合面が得られる。それというのは、孔に形成される環状の結合面は、ヨークの材料厚が極めて薄い場合には、極めて小さくなるからである。コイル枠体のフランジの保持エレメントによってヨークが付加的に固定されるので、溶接またはろう接による結合部は製造時に既に良好な品質を確実に得ることができ、このような結合部の品質は、リレーの全使用時間にわたって保証される。それというのは、ヨークに作用する外力は、このヨークをコイル枠体のフランジに固定することにより吸収されるからである。つまり、結合個所に外力が作用することはない訳である。
【０００８】
コイル枠体のフランジにおける第１のヨーク脚部の保持は、第１のヨーク脚部の互いに平行な側縁部がコイル枠体の第１のフランジに設けられた溝に、コイル軸線に対して直角に、引き出し状に差し込まれることによって実現される。このヨーク脚部は、第１のフランジの溝に３つの側から受け止められて、差し込み方向において、突き当たるまでしか運動できないようになっていると有利である。
【０００９】
本発明により得られるコアとヨークとの結合は、基本的にはシングルリレーにおいても、特に薄い例えば１ｍｍ未満の厚さのヨーク板を使用した場合に有利である。しかしながら、両コイル軸線が互いに整合合致し、かつ両第１のヨーク脚部が所定の絶縁間隔を維持しながら互いに平行に隣接するように、それぞれ１つの巻線とコアとヨークと可動子とを有する２つのコイル枠体が鏡像的に構成されて互いに結合されていると、特に有利である。このような構成の場合、両コイル枠体を一体的なダブルコイル枠体によって形成することができるので特に有利である。この場合、共通の第１のフランジは中央フランジとして両第１のヨーク脚部を支持しており、両第２のフランジは端部フランジとして、リレーの互いに反対に向いた側に設けられている。対応するコア端部を備えたこのようなダブルリレーの両第１のヨーク脚部は、他の接合法にとってはアクセス不能なので、このような構成の場合、本発明による結合形式によって初めて、両巻線を既に予め共通のコイル枠体に取り付けることができ、かつ両コアをあとから互いに反対に向いた２つの側からダブルコイル枠体に差し込むようなリレーの構造が可能になる。より大きな磁極プレートを備えたコアを使用することもできる。それというのは、コアが可動子側からそれぞれのコイル枠体に差し込まれるからである。
【００１０】
本発明による電磁リレーを製造する方法では、
（イ）ヨークの各第１のヨーク脚部を、コイル軸線に対して直角に、第１のコイルフランジの溝に差し込み、
（ロ）各コアの第１の端部の端面が第１のヨーク脚部の側方の表面に当接するまで、コアをコイル軸線方向にコイル枠体内に差し込み、
（ハ）ヨークとコアとの間に電圧を印加することにより、該ヨークとコアとをその突き合わせ個所で抵抗加熱によって素材結合するようにした。
【００１１】
このような方法は前述のダブルリレーにも同様に用いることができる。このような場合、両第１のヨーク脚部が互いに平行に、中央フランジの対応する溝内に差し込まれ、有利にはこれらの両第１のヨーク脚部が、間挿された接触接続板によって、一緒に第１の溶接電位に接続されるのに対し、両コアは並列に第２の溶接電位に接続される。こうしてコアとヨークとの両結合部を同時に形成することができる。溶接電流は、各コアと各ヨークとの間に一種の硬ろう接が生じるように設定されると有利である。この場合、胴、銀またはそのほかの硬ろう材料を備えた両部分の表面被覆体が結合部を形成する。付加的な手間は殆ど生じない。それというのは、強磁性部分は通常の場合いずれにしても、腐食防止手段として銅等で被覆されるからである。この場合、鉄と合金され、かつ鉄よりも低い、つまり例えば約１０００°Ｃ以下の融点を有する全ての金属を使用することができる。コアもしくはヨークの表面における硬ろう材料の層厚は通常４〜６μｍである。前記接触接続板は、両ヨーク脚部とは溶接されない。それというのは、この接触接続板は、溶接もしくは硬ろう接のあと再び中央フランジから簡単に引き出すことができるからである。
【００１２】
念のために述べておくが、互いに整合合致した両コアと、密に隣接して配置された両第１のヨーク脚部とを備えた、本発明のようなコア・ヨーク結合形式によって可能になるような両切換系の配置関係によって、両切換系の密な磁気的な結合も行われる。このような磁気的な結合はダブルリレーの運転時にも活用することができる。例えば磁束が両コアによって直列に形成されるように両励磁コイルが巻き付けられ励磁させられると、一方の磁石系の励磁は他方の磁石系の応答をも助成するので、全体的に見てダブルリレーの応答確実性が改善される。またある場合には、相互の影響を、対応する互いに逆向きの励磁によって活用することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１および図２に示されたリレーは、ソケット１を有している。このソケットには２つの切換系Ａ，Ｂが、図１において座標軸ｘ，ｚによって規定された対称平面に対して鏡面対称的に配置されている。両切換系Ａ，Ｂにおいては、全ての構成部分が鏡面対称的に配置されているか、または鏡面対称的に形成されていて、同一の機能を有しているので、両切換系に対して同一の符号を使用している。
【００１４】
ソケット１は、主として偏平なプレートとして形成されている。このプレートは底部面１１を規定している。この底部面には、鉛直方向に上方に向かって付設部１２が一体成形されている。この付設部はラビリンス状に形成されている。これにより、２対の固定接点支持体１４，１５のための差込通路１３ならびに２つのばね支持体１７のための差込通路１６が形成される。固定接点支持体とばね支持体とはそれぞれ接続ピンによってソケット１の下面に進出する。固定接点支持体１４はそれぞれ１つのブレーク接点１４ａを有しているのに対して、固定接点支持体１５はメーク接点１５ａを備えている。両ばね支持体１７のそれぞれは、側方に折り曲げられたろう接ラグ１７ａを有している。
【００１５】
ソケットにはダブルコイル枠体２が配置されている。このダブルコイル枠体は、両切換系の間の対称平面内に位置する中央フランジ２１と２つの端部フランジ２２とを有している。中央フランジと各端部フランジとの間には、それぞれ１つの巻線２３が配置されている。各端部フランジ２２は、両固定接点支持体１４，１５とは離反した側に、フランジ付設部２４を有している。このフランジ付設部２４には、２つのコイル枠体接続ピン２５が固定されている。各巻線２３の内部には、ダブルコイル枠体内に外方から、磁極プレート３２を備えたコア３１が押し込まれているので、この磁極プレート３２は部分的に端部フランジ２２の凹部に位置している。フランジ付設部２４に向かって、磁極プレートはそれぞれ片側で切断されている。さらに、各切換系は、折り曲げられたヨーク３３を有している。このヨークは、第１のヨーク脚部３４と、第２のヨーク脚部３５とを備えている。これらの両ヨーク脚部の平面は互いに直角に位置していて、底部面１１に対して垂直に位置している。両第１のヨーク脚部３４は互いに平行に、中央フランジ２１の側方の開口２６に差し込まれている（図６も参照）。このような開口２６は、環状の中央ウェブ２７を有している。これにより、各ヨーク脚部３４のために、３つの側で環状の縁部溝２８が形成されている。この縁部溝には、それぞれのヨーク脚部３４が引き出し状に押し込まれる。これと共に、中央ウェブ２７の厚さにより、両ヨーク脚部３４相互間の絶縁間隔が確保される。
【００１６】
ほぼプレート状の可動子４の主平面は、底部面１１に対して垂直に位置している。この実施例では、この可動子はダブルコイル枠体の形状に適合させるだけで簡単に曲げられている。この可動子４は第２のヨーク脚部３５の自由な閉鎖縁部３５ａに、このヨークに支承ばねなどを介して結合されることなしに支承されている。それどころか可動子の支承および保持は、接点ばね４１を介して行われる。この接点ばねは、端区分４１ａによって可動子に側方で支持されており、１つまたは２つのリベット４２を介して可動子に結合されている。この端区分４１ａを起点にして、接点ばね４１は自由な可動子端部に向かってフォーク状にギャップを有しており、可動な中央接点４３ａを備えた接点脚部４３と接続脚部４４とを形成している。折り曲げられた接点ばね４１の全ての区分は底部面１１に対して垂直に形成されて、接点脚部４３は接続脚部４４のほぼ上方に位置している。接続脚部４４には、ほぼ直角に固定区分４５が折り曲げられている。この固定区分の自由端部は、フック状に内方に曲げられたばねラグ４６を支持している。この固定区分４５は、ソケットの付設部１２の鉛直な絶縁壁１８と、ばね支持体１７のろう接ラグ１７ａとの間に差し込まれていて、ソケット１の付設部１２にばねラグ４６でクランプ固定されている。さらに、ろう接ラグ１７ａはそれぞれ固定区分４５に、有利にはろう接または溶接によって導電接続されている。
【００１７】
ダブルリレーの両切換系の機能は簡単に見て取ることができる。各巻線２３が励磁されると、所属の可動子４が所属の磁極プレート３２に引き付けられる。この可動子は、接点脚部４３を介して可動の中央接点４３ａをブレーク接点１４ａからメーク接点１５ａに切り換える。両切換系は個別または共通に操作することができる。勿論、両切換系を転極リレーとして一緒に使用することも可能である。この場合、図２に示したように、両ばね支持体１７は結合されたままで、ブレーク接点のための固定接点支持体１４ならびにメーク接点のための固定接点支持体１５がそれぞれ互いに外側で結合されてよい。
【００１８】
前記リレーの製造時には、先ずソケット１に接点支持体が設けられる。両切換系のための固定接点支持体１４，１５は、同時に帯材から対の状態で裁断し、最終的な形状に曲げることができる。両固定接点支持体対１４，１５は同時にソケットに差し込まれ、次いで初めて分断されると有利である。両切換系のための２つのばね支持体１７も、まとめてソケット１に差し込まれ、そのあとで初めて分断個所１４３で互いに分断される。
【００１９】
両コアの組み付け時には、図３に示したように、これらの両コアがダブルコイル枠体２に押し込まれるので、各コアの内端面３１ａはヨーク脚部３４の平らな面に当接する。次いで、各ヨーク３３と各コア３１とを介して、溶接電流が案内される。この溶接電流は接触個所において、抵抗加熱によって両部分の溶接または硬ろう接を生ぜしめる。このような硬ろう接法においては、コアおよび／またはヨークの表面処理部分として形成された銅被覆体が硬ろうとして役立つ。こうして、コアとヨークとの殆どギャップのない結合部が得られる。これにより、磁気抵抗が最小化される。ここで行われるヨーク脚部３４へのコアの突き合わせ溶接は、ヨークが薄いスペース節約的な、つまり例えば１ｍｍ未満の厚さを有する板から成っていると有利に行われる。この場合、薄い板のための有効磁気飽和値も磁気回路に対してやはり有利に作用する。
【００２０】
このようなコアの突き合わせ溶接または突き合わせろう接は、第１のヨーク脚部３４が中央フランジ２１の縁部溝２８内に案内され、安定した状態で保持されるので、本発明によるリレーにおいて行うことができる。コア３１自体はやはりダブルコイル枠体に保持されているので、結合個所３６（図５および図６参照）は梃力によって負荷されないため、突き合わせろう接部が危険に晒されることはない。さらに、両コア・ヨーク結合部は同時に形成することができる。このために、両第１のヨーク脚部３４の間の絶縁ギャップには、接触接続板３７が導入される。この接触接続板は、溶接電流源の一方の磁極に接続されている。両コアが電極３８を介して、溶接電流源の他方の磁極に並列に接続されると、両結合個所３６は同時に溶接または硬ろう接することができる。次いで接触接続板３７は再びコイル枠体から引き出される。コアとヨークとを備えたダブルコイル枠体２がソケットに位置決めされる。中央フランジ２１とフランジ付設部２４とに設けられた保持突起２９が、対応してアンダカットされた、ソケットの切欠き１９に係止する。
【００２１】
鏡像的に曲げられた接点ばね４１を備えた両可動子４が、ダブルコイル枠体のあとにソケットに差し込まれる。この場合各接点ばねの固定区分４５は絶縁壁１８とろう接ラグ１７ａとの間に差し込まれて、ばねラグ４６によってソケットの付設部１２にクランプ固定される。ろう接ラグ１７ａが、固定区分４５に向いた面に錫被覆体１７ｂを備えて、このろう接ラグを熱源によって、接点ばね４１の固定区分４５にろう接することができると有利である。このことは例えばＴＩＧアークによって行われる。しかしながら、レーザまたはほかの熱源によるろう接または溶接も可能である。
【００２２】
それぞれブレーク接点１４ａおよびメーク接点１５ａを備えた固定接点支持体１４，１５の自由端部は接点ばねの接続脚部４４もしくは固定区分４５を超えて突出しているので、これらの自由端部は、場合によっては必要な曲げ調整作業のために容易にアクセス可能である。
【００２３】
冒頭で既に述べたように、本発明による電磁リレーの構造は、ダブルリレーとしてだけではなく、シングルリレーとしても構成することができる。このためには、図１に示したように、上に述べたダブルリレーの構造を鏡平面に沿って半割すればよい。このような切断面は図４に示されている。こうして得られたシングルリレーを完全にするために必要なのは、半割されたソケットと半割されたコイル枠体とを切断面で適合させることだけであるので、やはり半分の大きさを有するケーシングキャップによって、閉じられたシングルリレーが得られる。残りの部分は、変えられないままでシングルリレーのために使用することができるので、この点に関する説明は省く。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づき形成されたダブルリレーをキャップなしで示す斜視図である。
【図２】図１のリレーの構成部材を分解した状態で示す図である。
【図３】図１または図２のダブルリレーのコアおよびヨークを、溶接の配置関係を概略的に付した状態で示す縦断面図である。
【図４】図１のリレーを鏡平面に沿って示す断面図である。
【図５】図１のリレーを鉛直方向に断面して示す図である。
【図６】図１のリレーを水平方向に断面して示す図である。
【符号の説明】
１ ソケット、 ２ ダブルコイル枠体、 ４ 可動子、 １１ 底部面、 １２ 付設部、 １３ 差込通路、 １４，１５ 固定接点支持体、 １４ａ ブレーク接点、 １５ａ メーク接点、 １６ 差込通路、 １７ ばね支持体、 １７ａ ろう接ラグ、 １７ｂ 錫被覆体、 １８ 絶縁壁、 １９ 切欠き、 ２１ 中央フランジ、 ２２ 端部フランジ、 ２３ 巻線、 ２４ フランジ付設部、 ２５ コイル枠体接続ピン、 ２６ 開口、 ２７ 中央ウェブ、 ２８ 縁部溝、 ２９ 保持突起、 ３１ コア、 ３１ａ 端縁部、 ３２ 磁極プレート、 ３３ ヨーク、 ３４，３５ ヨーク脚部、 ３５ａ 閉鎖縁部、 ３６ 結合個所、 ３７ 接触接続板、 ３８ 電極、 ４１ 接点ばね、 ４１ａ 端区分、 ４２ リベット、 ４３ 接点脚部、 ４３ａ 中央接点、 ４４ 接続脚部、 ４５ 固定区分、 ４６ ばねラグ、 １４３分離個所

Claims (6)

1. 電磁リレーであって、
   （イ）コイル枠体（２）が第１のフランジ（２１）と少なくとも１つの第２のフランジ（２２）とを有しており、該第１のフランジと第２のフランジとの間にそれぞれ１つの巻線（２３）が配置されており、
   （ロ）コイル枠体（２）内には、各巻線（２３）に対して軸線方向にそれぞれ１つのロッド状のコア（３１）が配置されており、
   （ハ）折り曲げられたヨーク（３３）の第１のヨーク脚部（３４）が、コイル枠体の第１のフランジの領域で、コアの第１の端部（３１ａ）に結合されているのに対し、第２のヨーク脚部（３５）がコアに対して平行に巻線（２３）に並んで延びており、
   （ニ）運動可能な可動子（４）が、作業空隙形成下で、第２のヨーク脚部（３５）を、コア（３１）の第２の端部（３２）に結合するようになっており、
   （ホ）可動子（４）が、少なくとも１つの接点ばね（４１）を操作するようになっており、該接点ばねが、少なくとも１つの固定接点（１４ａ，１５ａ）と協働する形式のものにおいて、
   第１のヨーク脚部（３４）がコイル枠体の第１のフランジ（２１）内で、保持エレメント（２７）によって軸線方向運動ならびに旋回運動を防止されており、コア（３１）の第１の端部（３１ａ）が第１のヨーク脚部（３４）の側方表面に突き合わされていて、コア（３１）がその端面（３１ａ）だけを介して、第１のヨーク脚部（３４）に素材結合されており、コイル軸線が互いに整合合致し、かつ両第１のヨーク脚部（３４）が所定の絶縁間隔を維持しながら互いに平行に隣接するように、それぞれ１つの巻線（２３）とコア（３１）とヨーク（３３）と可動子（４）とを有する２つのコイル枠体が鏡像的に構成されて互いに結合されており、両コイル枠体が、一体的なダブルコイル枠体（２）によって形成されていて、共通の第１のフランジ（２１）が中央フランジとして、両第１のヨーク脚部（３４）を支持しており、両第２のフランジ（２２）が端部フランジとして、リレーの互いに反対に向いた側に設けられていることを特徴とする、電磁リレー。
2. 第１のヨーク脚部（３４）の互いに平行な側縁部が、コイル枠体の第１のフランジ（２１）に設けられた溝（２８）に、コイル軸線に対して直角に引き出し状に差し込まれている、請求項１記載の電磁リレー。
3. コア（３１）が第１のヨーク脚部（３４）と硬ろう接されている、請求項１または２記載の電磁リレー。
4. コア（３１）が、第１のヨーク脚部（３４）と溶接されている、請求項１または２記載の電磁リレー。
5. 両第１のヨーク脚部（３４）が、中央フランジ（２１）に設けられた、環状のウェブによって互いに分離された互いに平行な溝（２８）に差し込み可能に固定されている、請求項１記載の電磁リレー。
6. それぞれのコイル枠体（２）がソケット（１）に固定されており、該ソケットに、少なくとも１つの固定接点支持体（１４，１５）と各接点ばね（４１）のための少なくとも１つのばね支持体（１７）とが固定されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電磁リレー。

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