WO1991015866A1 - Elektromagnetisches relais und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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Helmut Schedele
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/026—Details concerning isolation between driving and switching circuit

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic relay with the following features:
  • a housing has a cap with an essentially closed upper side, closed side walls and an open bottom side which can be closed by a base part,
  • a contact system with lead-out contact connection elements and a magnet system are arranged in the housing, the coil of which is adjacent to the closed top of the cap, and - The winding ends of the coil are each connected to support elements anchored in a coil body, which in turn is electrically conductive with are connected through the bottom side of the coil connecting elements.
  • the invention also relates to a manufacturing method for such a relay.
  • a relay with the structure mentioned is known for example from DE-A-38 35 105.
  • the arrangement of the coil provided there above the contact system in the closed upper region of the housing achieves a narrow construction.
  • the arrangement of the contact elements in the vicinity of the connection side in the lower part of the housing also ensures short electrical connections between the contacts and the associated connection pins, which not only enables savings in material and processing steps, but also advantages in terms of heat dissipation and brings the insulation between the contact elements and the magnet system. For this reason, this design is preferably used for heavy current and mains relays.
  • the object of the invention is to provide a relay of the type mentioned and a manufacturing method for this relay, in which a simple and space-saving connection from the winding ends of the coil to the connection side of the relay is made possible while maintaining the basic structure.
  • the insulation between the coil connection elements and the magnetic circuit and contact elements should be ensured without requiring additional space.
  • a relay according to the invention has the following additional features:
  • the Spulenanschlußele ducks are each isolated in a side wall of the cap from the bottom to the area
  • the support elements of the coil body are guided in plug openings to the top of the cap and also each open into one of the recesses and
  • each recess the respective end of a support element is conductively connected to the end of a coil connecting element.
  • the coil connecting elements are thus guided in an isolated manner, preferably embedded, in the wall of the cap.
  • the space requirement is thus determined solely by the expansion of the magnet system and the contact system.
  • Support element and the associated coil connecting element can in principle be manufactured in various ways using conventional methods.
  • Welded connections or soldered connections come into consideration here if the construction can be designed in such a way that the ends to be connected are accessible for welding electrodes or for soldering devices and, if appropriate, also ensure the resistance to the soldering temperature in the vicinity of the soldering point is.
  • a connection by means of a conductive adhesive which is introduced into the respective depression and cures at a relatively low temperature, is particularly advantageous.
  • an insulating layer is preferably applied to the connection point or to the conductive adhesive, which layer closes off the recess from the outside.
  • a preferred method for producing the relay essentially consists of the following steps: - The cap is made with the coil connection elements embedded in at least one side wall, with depressions on the top of the cap in the area of the ends of the coil connection elements and with plug-in openings in the area of the depressions ⁇ shaped, - the magnet system and the contact system are inserted into the open cap, with support elements embedded in the coil body with free ends being inserted into the plug-in openings of the cap, and - in the recesses on the top of the cap, one support element each conductively connected to a coil connecting element.
  • the housing is to be sealed in a wash-tight manner, it is advantageous to seal the bottom side of the cap with potting compound in the depressions before the conductive connection is made, the plug openings of the cap being able to serve as ventilation holes until the potting compound has hardened.
  • conductive adhesive By introducing conductive adhesive into the depressions, it is then possible in each case the support elements and coil connection elements are conductively connected, but at the same time the plug openings are also tightly closed.
  • insulating material to the conductive connection in the depressions, these depressions can be additionally sealed and the conductive connections can be insulated from the outside.
  • FIG. 1 and 2 show a relay designed according to the invention in two sectional views, the left half of FIG. 2 showing a section IIL-IIL and the right half a section IIR-IIR from FIG. 1 and
  • FIG. 3 shows a fully assembled relay in perspective view.
  • the relay shown in FIGS. 1 to 3 has a housing which consists of a cap 1 with a closed top 2 and all around closed side walls 3 and a contact carrier 5 used as a base in the open bottom side 4 of the cap 1
  • contact elements 6 and 7 fastened to the contact carrier 5 are fastened with their connecting elements 6a and 7a.
  • a magnet system with a coil winding 8, a core 9, a yoke 10 and an armature 11 is arranged in the upper area adjacent to the closed top 2 of the cap, the latter actuating the contact element 7 via an actuating element 12.
  • the structure and function of the relay itself are not the subject of this application and are therefore not described in detail.
  • the coil winding 8 is seated on a coil former 13, in the flange 14 of which two wire-shaped support elements 15 and 16 are anchored for winding and contacting the winding ends. These support elements 15 and 16 are each with their free ends passed through a plug opening 17 into one of two recesses 18 on the top of the cap 1. These depressions 18 are molded into the top 2 of the cap and initially open to the outside, but are only connected to the interior of the housing via the plug openings 17.
  • two coil connection elements 20 are embedded in one of the side walls 3 or in rib-like thickenings 19 in two corners of the side wall, each of which has a connecting pin 20a led out to the bottom side and a connecting end 20b opening into a recess 18 on the top of the cap.
  • Conductive adhesive 21 is filled into the recesses 18 from the outside and connects the support elements 15 and the coil connection elements 20 in each case in an electrically conductive manner.
  • An insulating material layer 22 is applied over the conductive adhesive 21 and closes and insulates the housing from above.
  • the magnet system When assembling the relay, the magnet system is first inserted and fastened in the cap 1, the support elements 15 being inserted through the plug openings 17.
  • the housing By inserting the contact system with the carrier 5, the housing is closed on the underside.
  • the plug-in openings 17 acting as ventilation holes, which enable pressure compensation when the potting compound 23 hardens.
  • the aforementioned conductive adhesive 21 is introduced into the depressions 18, and these are then closed off from the outside by introducing the insulating material layer 22.
  • FIG. 3 shows a finished relay in a perspective representation.
  • the recesses 18 provided in the upper side and closed with the insulating material layer 22 can be seen, in which the coil connections have been contacted in the manner previously described.

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Abstract

Bei dem Relais mit einer an der Oberseite geschlossenen Gehäusekappe (1) ist ein Magnetsystem mit Spule (8), Joch (10) und Anker (11) im oberen Bereich der Kappe angeordnet, während ein Kontaktsystem (5, 6, 7) im unteren Bereich in der Nähe der Anschlußseite des Relais befestigt ist. Für den Anschluß der Spulenwicklung sind Spulenanschlußelemente (20) jeweils in einer Seitenwand der Kappe (1) eingebettet, derart, daß ihre Enden an der Oberseite der Kappe jeweils in einer nach außen offenen Vertiefung (18) münden. In diese Vertiefungen werden bei der Montage des Magnetsystems jeweils am Spulenkörper vorgesehene Wicklungs-Stützelemente (15) eingesteckt. Die Enden der Wicklungsstützelemente (15) und der Spulenanschlußelemente (20) können dann von außen durch Löten oder mit Leitklebstoff elektrisch leitend verbunden werden. Dadurch ergibt sich eine platzsparende und trotzdem gegenüber den Eisenteilen des Magnetsystems sowie den Kontaktelementen isolierte Verbindung zwischen den Wicklungsenden der Spule (8) und entsprechenden Anschlußstiften (20a) an der Unterseite des Relais.

Description

Elektromagnetisches Relais und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit fol¬ genden Merkmalen:
- Ein Gehäuse besitzt eine Kappe mit einer im wesentlichen ge¬ schlossenen Oberseite, geschlossenen Seitenwänden und einer offenen, durch ein Bodenteil verschließbaren Bodenseite,
- in dem Gehäuse sind ein Kontaktsystem mit herausgeführten Kontaktanschlußelementen sowie ein Magnetsystem angeordnet, dessen Spule benachbart zur geschlossenen Oberseite der Kappe liegt, und - die Wicklungsenden der Spule sind jeweils mit in einem Spu¬ lenkörper verankerten Stützelementen verbunden, welche ihrer¬ seits elektrisch leitend mit durch die Bodenseite herausge¬ führten Spulenanschlußelementen verbunden sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein derartiges Relais.
Ein Relais mit dem genannten Aufbau ist beispielsweise aus der DE-A-38 35 105 bekannt. Durch die dort vorgesehene Anordnung der Spule oberhalb des Kontaktsystems im geschlossenen oberen Bereich des Gehäuses wird ein schmaler Aufbau erreicht. Durch die Anordnung der Kontaktelemente in der Nähe der Anschlußseite im unteren Teil des Gehäuses werden auch kurze elektrische Ver¬ bindungen zwischen den Kontakten und den zugehörigen Anschlu߬ stiften gewährleistet, was nicht nur eine Ersparnis an Material und Bearbeitungsschritten ermöglicht, sondern auch Vorteile hinsichtlich der Wärmeableitung und der Isolierung zwischen den Kontaktelementen und dem Magnetsystem bringt. Deshalb wird die¬ se Bauform bevorzugt für Starkstrom- und Netzrelais eingesetzt.
Durch die Anordnung der Spule im oberen Bereich des Gehäuses ist es allerdings erforderlich, die Spulenanschlußelemente über eine verhältnismäßig lange Strecke bis zur Anschlußseite des Relais zu führen, wobei aber die Isolierung zu den Eisenkreis¬ teilen des Magnetsystems und zu den Kontaktelementen gewährlei¬ stet werden muß. Insbesondere beim Einsatz des Relais an höhe¬ ren Spannungen erfordert diese Isolierung, entweder in Form entsprechender Ansätze des Spulenkörpers oder in Form zusätzli¬ cher Isolierteile, einen nicht unbeachtlichen Raum im Gehäuse.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais der eingangs genannten Art sowie ein Herstellverfahren für dieses Relais anzugeben, bei dem unter Beibehaltung des grundsätzlichen Aufbaus eine einfache und platzsparende Verbindung von den Wicklungsenden der Spule zur Anschlußseite des Relais ermöglicht wird. Insbe¬ sondere soll dabei die Isolation zwischen Spulenanschlußelemen- ten und Magnetkreis sowie Kontaktelementen ohne zusätzlichen Raumbedarf sichergestellt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe besitzt ein erfindungsgemäßes Relais die folgenden zusätzlichen Merkmale:
- Die Spulenanschlußele ente sind jeweils in einer Seitenwand der Kappe isoliert von der Bodenseite bis in den Bereich der
Oberseite der Kappe geführt und münden in einer nach außen offenen Vertiefung der Kappenoberseite,
- die Stützelemente des Spulenkörpers sind in Stecköffnungen zur Kappenoberseite geführt und münden ebenfalls jeweils in einer der Vertiefungen und
- in jeder Vertiefung ist das jeweilige Ende eines Stützelemen¬ tes mit dem Ende eines Spulenanschlußelementes leitend ver¬ bunden.
Bei dem erfindungsgemäßen Relais sind also die Spulenanschlu߬ elemente isoliert unmittelbar in der Wand der Kappe geführt, vorzugsweise eingebettet. Dadurch ist innerhalb des Gehäuserau¬ mes weder Platz für diese Spulenanschlußelemente selbst noch für zusätzliche Isolierwände erforderlich. Der Raumbedarf ist somit allein durch die Ausdehnung des Magnetsystems und des Kontaktsystems bestimmt. Die leitende Verbindung zwischen den Enden des jeweiligen
Stützelementes und des zugehörigen Spulenanschlußelementes kann grundsätzlich auf verschiedene Weise mit üblichen Verfahren hergestellt werden. In Betracht kommen dabei Schweißverbindun- gen oder Lötverbindungen, wenn die Konstruktion so gestaltet werden kann, daß die zu verbindenden Enden für Schweißelektro¬ den oder für Lötvorrichtungen zugänglich sind und gegebenen¬ falls auch die Beständigkeit gegen die Löttemperatur in der Um¬ gebung der Lötstelle gewährleistet ist. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Verbindung mittels eines Leitklebstoffes, der in die jeweilige Vertiefung eingebracht wird und bei relativ niedriger Temperatur aushärtet. Um die Isolation der Verbin¬ dungsstelle nach außen zu gewährleisten, wird vorzugsweise auf die Verbindungsstelle bzw. auf den Leitklebstoff eine Isolier- stoffschicht aufgebracht, die die Vertiefung nach außen ab¬ schließt.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des Relais besteht im wesentlichen aus folgenden Schritten: - Die Kappe wird mit den in mindestens einer Seitenwand einge¬ betteten Spulenanschlußelementen, mit Vertiefungen an der Kappenoberseite im Bereich der Enden der Spulenanschlußele¬ mente und mit Stecköffnungen im Bereich der Vertiefungen aus¬ geformt , - in die offene Kappe werden das Magnetsystem und das Kontakt¬ system eingesetzt, wobei im Spulenkörper eingebettete Stütz¬ elemente mit freien Enden in die Stecköffnungen der Kappe eingesteckt werden, und - in den Vertiefungen an der Kappenoberseite wird je ein Stütz- element mit einem Spulenanschlußelement leitend verbunden.
Soll das Gehäuse waschdicht abgeschlossen werden, so ist es von Vorteil, vor der Herstellung der leitenden Verbindung in den Vertiefungen die Bodenseite der Kappe mit Vergußmasse abzudich- ten, wobei bis zur Aushärtung der Vergußmasse die Stecköffnun¬ gen der Kappe als Lüftungslöcher dienen können. Durch Einbrin¬ gen von Leitklebstoff in die Vertiefungen können dann jeweils die Stützelemente und Spulenanschlußelemente leitend verbunden, zugleich aber auch die Stecköffnungeπ dicht verschlossen wer¬ den. Durch Aufbringen von Isolierstoff auf die leitende Verbin¬ dung in den Vertiefungen können diese Vertiefungen zusätzlich abgedichtet und die leitenden Verbindungen nach außen isoliert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 und 2 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais in zwei Schnittansichten, wobei die linke Hälfte von Figur 2 einen Schnitt IIL-IIL und die rechte Hälfte einen Schnitt IIR-IIR aus Figur 1 zeigt und
Figur 3 ein fertig montiertes Relais in perspektivischer An¬ sicht.
Das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Relais besitzt ein Gehäuse, das aus einer Kappe 1 mit einer geschlossenen Oberseite 2 sowie ringsum geschlossenen Seitenwänden 3 und einem als Sockel in die offene Bodenseite 4 der Kappe 1 eingesetzten Kontaktträger 5. Im unteren, der Bodenseite benachbarten Bereich des Gehäuses sind am Kontaktträger 5 befestigte Kontaktelemente 6 und 7 mit ihren Anschlußelementen 6a und 7a befestigt. Im oberen, der ge¬ schlossenen Oberseite 2 der Kappe benachbarten Bereich ist ein Magnetsystem mit einer Spulenwicklung 8, einem Kern 9, einem Joch 10 und einem Anker 11 angeordnet, wobei der letztere über ein Betätigungselement 12 das Kontaktelement 7 betätigt. Der Aufbau und die Funktion des Relais an sich sind weiter nicht Gegenstand dieser Anmeldung und werden deshalb auch nicht im einzelnen beschrieben.
Die Spulenwicklung 8 sitzt auf einem Spulenkörper 13, in dessen Flansch 14 zwei drahtförmige Stützelemente 15 und 16 zum Anwik- keln und Kontaktieren der Wicklungsenden verankert sind. Diese Stützelemente 15 und 16 sind mit ihren freien Enden jeweils durch eine Stecköffnung 17 in eine von zwei Vertiefungen 18 an der Oberseite der Kappe 1 geführt. Diese Vertiefungen 18 sind in die Oberseite 2 der Kappe eingeformt und zunächst nach außen offen, mit dem Gehäuseinneren jedoch nur über die Stecköffnun- gen 17 verbunden.
Außerdem sind in einer der Seitenwände 3 bzw. in rippenartigen Verdickungen 19 in zwei Ecken der Seitenwand zwei Spulenan¬ schlußelemente 20 eingebettet, die jeweils einen zur Bodenseite herausgeführten Anschlußstift 20a sowie einen jeweils in eine Vertiefung 18 an der Kappenoberseite mündendes Verbindungsende 20b aufweisen.
In die Vertiefungen 18 ist von außen her Leitklebstoff 21 ein- gefüllt, welcher die Stützelemente 15 und die Spulenanschlu߬ elemente 20 jeweils elektrisch leitend verbindet. Über den Leitklebstoff 21 ist eine Isolierstoffschicht 22 aufgebracht, welche das Gehäuse nach oben abschließt und isoliert.
Bei der Montage des Relais wird zunächst das Magnetsystem in die Kappe 1 eingesetzt und befestigt, wobei die Stützelemente 15 durch die Stecköffnungen 17 gesteckt werden. Durch Einsetzen des Kontaktsystems mit dem Träger 5 wird das Gehäuse zur Unter¬ seite abgeschlossen. Durch Aufbringen einer Schicht Vergußmasse 23 wird das Gehäuse abgedichtet, wobei die Stecköffnungen 17 als Lüftungslöcher wirken, die beim Aushärten der Vergußmasse 23 einen Druckausgleich ermöglichen. Danach wird der erwähnte Leitklebstoff 21 in die Vertiefungen 18 eingebracht, und diese werden dann nach außen durch Einbringen der Isolierstoffschicht 22 abgeschlossen.
Figur 3 zeigt ein fertiges Relais in perspektivischer Darstel¬ lung. An der Kappe 1 sind die in der Oberseite vorgesehenen und mit der Isolierstoffschicht 22 verschlossenen Vertiefungen 18 erkennbar, in denen die Spulenanschlüsse in der vorher be¬ schriebenen Weise kontaktiert wurden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnetisches Relais mit folgenden Merkmalen:
- ein Gehäuse besitzt eine Kappe (1) mit einer im wesentlichen geschlossenen Oberseite (2), geschlossenen Seitenwänden (3) und einer offenen, durch ein Bodenteil (5) verschließbaren Bodenseite (4),
- in dem Gehäuse sind ein Kontaktsystem (5, 6, 7) mit herausge¬ führten Kontaktanschlußelementen (6a, 7a) sowie ein Magnetsy- stem (8, 9, 10, 11) angeordnet, dessen Spule (8, 13) benach¬ bart zur geschlossenen Oberseite (2) der Kappe liegt, und
- die Wicklungsenden der Spule (8) sind jeweils mit in einem Spulenkörper (13) verankerten Stützelementen (15) verbunden, welche ihrerseits elektrisch leitend mit durch die Bodenseite (4) herausgeführten Spulenanschlußelementen (20) verbunden sind, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die folgenden wei¬ teren Merkmale:
- die Spulenanschlußelemente (20) sind jeweils in einer Seiten- wand (3) der Kappe (1) isoliert von der Bodenseite bis in den
Bereich der Oberseite der Kappe geführt und münden in einer nach außen offenen Vertiefung (18) der Kappenoberseite (2),
- die Stützelemente (15) des Spulenkörpers (13) sind in Steck¬ öffnungen (17) zur Kappenoberseite geführt und münden eben- falls jeweils in einer der Vertiefungen (18) und
- in jeder Vertiefung (18) ist das jeweilige Ende eines Stütz¬ elementes (15) mit dem Ende (20b) eines Spulenanschlußelemen- tes (20) leitend verbunden.
2. Relais nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Spulenanschlußelemente (20) jeweils in der Seitenwand (3) der Kappe (1) eingebettet sind.
3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß die leitende Verbindung zwi¬ schen den Enden des jeweiligen Stützelementes (15) und des Spu- lenanschlußele entes (20) durch einen die Vertiefung (18) zu¬ mindest teilweise ausfüllenden Leitklebstoff (21) gebildet ist.
4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vertiefungen (18) je¬ weils durch eine die elektrische Verbindung zwischen Stützele¬ ment (15) und Spulenanschlußelement (20) überdeckende Schicht aus Isolierstoff (22) verschlossen sind.
5. Verfahren zur Herstellungs eines Relais nach einem der An¬ sprüche 1 bis 4 mit folgenden Schritten:
- die Kappe (1) wird mit den in mindestens einer Seitenwand (3) eingebetteten Spulenanschlußelementen (20), mit Vertiefungen
(18) an der Kappenoberseite im Bereich der Enden der Spulen¬ anschlußelemente und mit Stecköffnungen (17) im Bereich der Vertiefungen (18) ausgeformt,
- in die offenen Kappe (1) werden das Magnetsystem (8, 9, 10, 11) und das Kontaktsystem (5, 6, 7) eingesetzt, wobei im Spu¬ lenkörper (13) eingebettete Stützelemente (15) mit freien En¬ den in die Stecköffnungen (17) der Kappe (1) eingesteckt wer¬ den, und
- in den Vertiefungen (18) an der Kappenoberseite wird je ein Stützelement (15) mit einem Spulenanschlußelement (20) lei¬ tend verbunden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß vor der Herstellung der leitenden Ver- bindung in den Vertiefungen (18) die Bodenseite (4) der Kappe (1) mit Vergußmasse (23) abgedichtet wird, wobei bis zur Aus¬ härtung der Vergußmasse die Stecköffnungen (17) der Kappe als Lüftungslöcher dienen.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß durch Einbringen von Leitkleb¬ stoff (21) in die Vertiefungen (18) jeweils die Stützelemente (15) und die Spulenanschlußelemente (20) leitend verbunden und zugleich die Stecköffnungen (17) dicht verschlossen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vertiefungen (18) durch Aufbringen einer Isolierstoffschicht (22) auf die leitenden Verbindungen nach oben abgeschlossen werden.
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